1 Właściwości mechaniczne
Dostosowując stosunek segmentów miękkich do twardych, twardość elastomerów-polieterowych można zmieniać w szerokim zakresie (Shore D 32–82); ich elastyczność i wytrzymałość mieszczą się pomiędzy gumą i tworzywami sztucznymi. W porównaniu z innymi elastomerami termoplastycznymi (TPE), elastomery-polieterowe wykazują wyższy moduł w warunkach małego-odkształcenia niż inne TPE o porównywalnej twardości. Gdy moduł jest krytycznym parametrem konstrukcyjnym, zastosowanie elastomerów-polieterowych pozwala na zmniejszenie-pola przekroju poprzecznego gotowego produktu, minimalizując w ten sposób zużycie materiału.
Elastomery-polieterowe mają wyjątkowo wysoką wytrzymałość na rozciąganie. W porównaniu z poliuretanami termoplastycznymi (TPU), elastomery-estrowe polieterowe wykazują znacznie wyższe moduły ściskania i rozciągania; w rezultacie podczas wytwarzania identycznego komponentu przy użyciu elastomeru-polieteroestrowego i TPU o tej samej twardości, ten pierwszy jest w stanie wytrzymać większe obciążenia. W temperaturach wyższych od otoczenia elastomery-estrowe polieterowe utrzymują wysoki moduł sprężystości przy zginaniu, jednak-w przeciwieństwie do TPU-nie stają się nadmiernie sztywne w niskich temperaturach. Dzięki temu szczególnie-nadają się one szczególnie dobrze do produkcji belek wspornikowych lub elementów-nośnych momentu obrotowego, a szczególnie idealnie nadają się do zastosowań, w których występują-środowiska o wysokiej temperaturze. Elastomery-polieterowe wykazują doskonałą elastyczność-w niskich temperaturach; ich udarność z karbem w niskich temperaturach przewyższa wytrzymałość innych TPE, a ich odporność na ścieranie jest porównywalna z odpornością TPU. W warunkach małego-odkształcenia elastomery-polieterowe wykazują doskonałą odporność na zmęczenie i minimalną utratę histerezy. Ta cecha w połączeniu z ich wysoką elastycznością sprawia, że materiał ten jest idealnym wyborem do zastosowań wymagających powtarzalnych cyklicznych obciążeń, takich jak koła zębate, rolki, sprzęgła elastyczne i pasy.
2 Właściwości termiczne
Polieterowe,-estrowe elastomery termoplastyczne, jeśli nie są stabilizowane przeciwutleniaczami, ulegają szybkiej degradacji w różnych warunkach,-w tym narażenia na mgłę wodną, ozon i zewnętrzne warunki atmosferyczne. Degradacja ta powoduje zmniejszenie lepkości i względnej masy cząsteczkowej, zmniejszenie wydłużenia materiału przy zerwaniu oraz pogorszenie jego chwilowego współczynnika powrotu sprężystego. Ta reakcja degradacji w-estrach polieterowych przebiega poprzez mechanizm-wolnorodnikowy, prawdopodobnie inicjowany przez atak utleniający na atomy węgla sąsiadujące z atomami tlenu eteru w szkielecie polimeru. Podczas rozerwania łańcucha powstaje formaldehyd; ten formaldehyd jest następnie utleniany do kwasu mrówkowego, co z kolei katalizuje dalsze rozerwanie łańcucha. Aby zwiększyć odporność elastomerów polieterowych na degradację oksydacyjną, należy zastosować odpowiednie metody stabilizacji; dodany układ stabilizujący powinien zawierać zmiatacze wolnych rodników, środki rozkładające nadtlenki i zmiatacze formaldehydu.
Elastomery polieteroestrowe wykazują doskonałą stabilność termiczną; ogólnie rzecz biorąc, im wyższa twardość, tym lepsza odporność na ciepło. Doniesienia literaturowe wskazują, że elastomery polieteroestrowe poddawane ciągłemu ogrzewaniu przez 10 godzin w temperaturze 110 i 140 stopni praktycznie nie powodują utraty masy; nawet po ogrzewaniu przez 10 godzin w temperaturach 160 i 180 stopni utrata masy pozostaje minimalna-wynosząc odpowiednio 0,05% i 0,1%. Izotermiczne krzywe termograwimetryczne pokazują, że elastomery polieteroestrowe zaczynają tracić na wadze w temperaturze 250 stopni, osiągając skumulowaną utratę masy wynoszącą 5% na 300 stopni, przy czym znaczna utrata masy występuje powyżej 400 stopni. W rezultacie elastomery polieteroestrowe charakteryzują się bardzo wysoką maksymalną temperaturą użytkowania-z jeszcze wyższymi limitami w przypadku-krótkoterminowego narażenia-i są w stanie wytrzymać-temperatury wypalania farby (150–160 stopni) zwykle spotykane na liniach produkcyjnych samochodów. Ponadto wykazują minimalną utratę właściwości mechanicznych zarówno w wysokich, jak i niskich temperaturach. W przypadku stosowania w temperaturach przekraczających 120 stopni wytrzymałość na rozciąganie elastomerów polieteroestrowych znacznie przewyższa wytrzymałość termoplastycznych poliuretanów (TPU).
Ponadto elastomery polieteroestrowe wykazują wyjątkową skuteczność w niskich-temperaturach. Ich punkt kruchości spada poniżej -70 stopni; co więcej, im niższa twardość, tym większa odporność na zimno, co umożliwia ciągłe wykorzystanie większości elastomerów polieterowych przez dłuższy czas w temperaturach tak niskich jak -40 stopni. Dzięki zrównoważonej wydajności elastomerów polieteroestrowych zarówno w wysokim, jak i niskim zakresie temperatur, posiadają one wyjątkowo szerokie okno temperatur pracy, zdolne do skutecznego działania w zakresie od -70 stopni do 200 stopni.
3. Odporność na media chemiczne
Elastomery polieteroestrowe charakteryzują się doskonałą odpornością na olej i w temperaturze pokojowej są odporne na większość polarnych ciekłych mediów chemicznych (takich jak kwasy, zasady, aminy i związki glikolu). Są jednak podatne na działanie węglowodorów halogenowanych (z wyjątkiem freonów) i związków fenolowych. Ogólnie rzecz biorąc, ich odporność chemiczna poprawia się wprost proporcjonalnie do wzrostu twardości. Elastomery polieteroestrowe wykazują dużą odporność na pęcznienie i przenikanie pod wpływem większości rozpuszczalników organicznych, paliw i gazów; w szczególności ich przepuszczalność dla paliwa wynosi zaledwie jedną-trzecią-trzech-w przypadku konwencjonalnych kauczuków olejoodpornych, takich jak neopren, chlorosulfonowany polietylen i kauczuk nitrylowy. Jednakże elastomery polieteroestrowe wykazują stosunkowo słabą odporność na gorącą wodę; dodatek stabilizatorów polikarbodiimidowych może znacząco zwiększyć ich odporność na hydrolizę. Donoszono, że wprowadzenie PEN lub PCT do twardych segmentów PBT w łańcuchach molekularnych elastomerów polieterowo-estrowych daje materiały o doskonałej odporności na wodę i ciepło.
4. Odporność na warunki atmosferyczne i odporność na starzenie
Elastomery polieteroestrowe wykazują doskonałą stabilność chemiczną w różnorodnych warunkach, w tym narażenie na mgłę wodną, ozon i starzenie się atmosfery na zewnątrz. Jak w przypadku większości TPE, degradacja następuje pod wpływem światła ultrafioletowego (UV). Aby złagodzić ten efekt, można zastosować dodatki ochronne,-w tym sadzę, różne pigmenty i inne materiały ekranujące.-Można zastosować dodatki ochronne. Synergistyczne zastosowanie przeciwutleniaczy fenolowych i pochłaniaczy promieni UV typu benzotriazolu-jest szczególnie skuteczne w zapewnianiu ochrony przed starzeniem wywołanym promieniowaniem UV-.
Utlenianie wywołane światłem i ciepłem stanowi dwa główne czynniki powodujące degradację i starzenie się elastomerów polieterowych. W szczególności kopoliestry PEG-PBT wykazują słabą odporność zarówno na ciepło, jak i na światło, co czyni je bardzo podatnymi na poważną degradację termiczną-utleniającą i foto-oksydacyjną. Podwyższone temperatury przyspieszają ten proces degradacji. W miarę postępu starzenia i zmniejszania się masy cząsteczkowej, wydłużenie przy zerwaniu materiału maleje, a jego chwilowa szybkość powrotu sprężystego pogarsza się.
Ponadto elastomery polieteroestrowe wykazują różny stopień podatności na hydrolizę. Pod wpływem wody elastomery te ulegają-reakcjom sieciowania, w wyniku czego następuje zwiększone tworzenie się substancji żelowych-. Wrodzona podatność kopoliestrów PEG-PBT na degradację hydrolityczną jest właśnie właściwością wykorzystywaną podczas wykorzystywania ich jako rusztowań biomateriałowych do implantacji w organizmie człowieka. W środowisku wodnym kopoliestry PEG-PBT rozkładają się poprzez mechanizm hydrolityczny: cząsteczki wody atakują wiązania estrowe znajdujące się pomiędzy segmentami PEG i PBT, powodując rozszczepienie łańcuchów polimeru. Powstałe produkty degradacji składają się z PEG i fragmentów PBT o-masie cząsteczkowej-. Na szybkość degradacji wpływają różne czynniki,-w tym skład, temperatura, poziom pH i aktywność enzymatyczna,-przy wyższej zawartości PEG, temperaturach i wartościach pH, które zazwyczaj prowadzą do szybszego tempa degradacji. Precyzyjnie dostosowując względne proporcje dwóch składników, szybkość degradacji można dostosować do specyficznych wymagań różnych zastosowań.
5. Wysoka odporność
Materiały TPEE stosowane w produkcji sprężyn zapewniają wyjątkowo długą żywotność komponentów. Ta funkcja ułatwia płynną i stabilną pracę w zastosowaniach takich jak systemy kolejowe, umożliwiając pociągom wykonywanie manewrów,-w tym ruszanie, przyspieszanie, zwalnianie i zatrzymywanie-z niezwykłą płynnością. W przeciwieństwie do sprężyn metalowych nie rdzewieje, nie ulega zniszczeniu w naturalnych warunkach środowiskowych, nie ulega pęknięciom elastycznym lub utracie elastyczności. Co więcej, w porównaniu z materiałami gumowymi, zapewnia doskonałą możliwość ponownego użycia przy zachowaniu doskonałej elastyczności.
6. Przetwarzanie i formowalność
TPEE charakteryzuje się doskonałą stabilnością stopu i dużą termoplastycznością, co zapewnia doskonałą przetwarzalność. Można go przetwarzać przy użyciu różnych technik przetwarzania termoplastycznego, takich jak wytłaczanie, formowanie wtryskowe, formowanie z rozdmuchem, formowanie rotacyjne i odlewanie ze stopu. Przy małych szybkościach ścinania lepkość stopu TPEE jest stosunkowo niewrażliwa na zmiany szybkości ścinania; jednakże przy dużych szybkościach ścinania lepkość stopu zmniejsza się wraz ze wzrostem szybkości ścinania. Ponieważ stopiony TPEE jest bardzo wrażliwy na temperaturę,-a jego lepkość zmienia się od kilku do kilkudziesięciu razy w zakresie wahań temperatury wynoszącym zaledwie 10 stopni, -temperatura musi być ściśle kontrolowana podczas procesu formowania.
Aby mieć pewność, że wilgotność żywicy pozostanie poniżej 0,1%, konieczne jest wstępne-wysuszenie materiału za pomocą suszarki na gorące-powietrze (w temperaturze 80–120 stopni przez 6–8 godzin) przed obróbką.
1. Formowanie wytłaczane
Za pomocą standardowych wytłaczarek do tworzyw sztucznych TPEE można wytłaczać w różne formy, takie jak arkusze, rury, pręty i osłony drutu. Zwykle stosuje się śrubę ogólnego-zastosowania, stopniowo pogłębiającą się, charakteryzującą się stosunkiem długości-do-średnicy (L/D) większym lub równym 24:1 i stopniem sprężania (2,7–4):1.
2. Formowanie wtryskowe
Techniki formowania wtryskowego pozwalają na produkcję wyrobów o najróżniejszych kształtach i rozmiarach. Do tego zastosowania preferowane są wtryskarki-ślimakowe tłokowe, ponieważ wytwarzają stop o bardzo równomiernym i stałym rozkładzie temperatury. Głębokość kanału śruby powinna mieć profil stopniowany; zaleca się stopień sprężania 3,0–3,5 oraz stosunek L/D śruby wynoszący (18–24):1. Ciśnienia wtrysku wahają się zazwyczaj od 80 do 120 MPa, przy niskiej-do{11}średniej prędkości wtrysku.
3. Formowanie z rozdmuchem
Zastosowania formowania z rozdmuchem wymagają żywic, które wykazują wysoką lepkość stopu i wytrzymałość stopu. Stosując techniki-przedłużania łańcucha chemicznego podczas wytłaczania polimeru-w szczególności poprzez włączenie specjalnych segmentów funkcjonalnych do łańcuchów molekularnych TPEE-można wyprodukować gatunki TPEE-o wysokiej lepkości, które są w stanie spełnić wymagania dotyczące formowania z rozdmuchem dużych, specjalistycznych komponentów (takich jak kanały wlotowe powietrza do silnika).
4. Inne procesy formowania
TPEE nadaje się również do procesów takich jak formowanie rotacyjne i odlewanie ze stopu. Na przykład formowanie rotacyjne można zastosować do produkcji takich przedmiotów, jak kulki i małe opony bezdętkowe. Z drugiej strony odlewanie w stanie stopionym oferuje zalety niskich kosztów przetwarzania i doskonałej stabilności wymiarowej gotowych produktów.
