近日祖国大地又要进入一波寒冷气候,而硅酮密封胶存在极端的使用条件, -50℃以下的低温环境,如在我国领土的最北端漠河,冬天最低温度可达零下50-60℃;俄罗斯西伯利亚冬季气温最低可达零下70℃;地球上最冷的地方南极:最低温度可达-88.3℃。除地球陆地有极端低温外,8000米高空的气温会低达零下80多度,还有医药、生物、工业、电子电器、科研等诸多领域低温仪器与设备低温条件往往可达-70℃及以下。
硅酮密封胶作为弹性密封胶,其应用价值在于起到密封粘结作用,一旦达到其最低极限使用温度,极可能失去其橡胶(词条“橡胶”由行业大百科提供)的弹性力学特性,无法在该环境下继续使用。因此,有必要开展硅酮密封胶低温条件下的性能测试,研究硅酮密封胶在低温下的力学特性,以获得其最低使用温度,指导用户正确使用。
本文分别测试了两种硅酮密封胶试样A和试样B在标准条件(23℃)和低温条件(-50℃、-55℃)的拉伸粘结性。测试结果发现:硅酮密封胶随着温度的降低,拉伸粘结性测试中所得最大拉伸强度、模量增大,最大强度伸长率降低;一旦达到其最低极限使用温度,会失去其橡胶的弹性力学特性。下面展示实验数据,具体实验方法可查找《硅酮密封胶耐低温性能研究》文章,由广州白云化工实业有限公司发布。
1、试样A不同温度下的拉伸粘结性曲线
分别测试了试样A在23℃、-50℃、-55℃条件下拉伸粘结性,拉伸粘结性应力-应变曲线见图1。
图1 试样A在23℃、-50℃、-55℃条件下拉伸粘结性应力-应变曲线
从图1应力-应变曲线可见,试样A的最大强度随着条件温度降低呈上升趋势,23℃时最大强度为1.68MPa,在低温条件-50℃时最大强度为1.92 MPa,在低温条件-55℃时最大强度达到5.16MPa,同时模量随温度下降也呈上升趋势。与之相反,最大强度伸长率随着条件温度降低呈下降趋势,23℃时最大强度伸长率为430%,-50℃时最大强度伸长率为226%,-55℃时最大强度伸长率下降至27%。
当条件温度为-55℃时,从应力-应变曲线可见,试样A已完全失去其橡胶的弹性力学特性,-55℃已超过了试样A的最低极限使用温度,在-55℃或更低的温度下用于结构粘结或耐候密封,密封胶极有可能无法承受接缝的位移变化而出现密封粘结失效。
2、试样B的低温拉伸粘结性曲线
分别测试了试样B在23℃、-50℃、-55℃条件下拉伸粘结性,拉伸粘结性应力-应变曲线见图2。
图2 试样B在23℃、-50℃、-55℃条件下拉伸粘结性应力-应变曲线
从图2应力-应变曲线可见,试样B的最大强度随着条件温度降低呈上升趋势,23℃时最大强度为1.30MPa,在低温条件-50℃时最大强度为3.90MPa,在低温条件-55℃时最大强度达到5.30MPa,同时模量随温度下降也呈明显上升趋势。与之相反,最大强度伸长率随着条件温度降低呈下降趋势,23℃时最大强度伸长率为270%,-50℃时最大强度伸长率为237%,-55℃时最大强度伸长率下降至195%。
当条件温度为-55℃时,从应力-应变曲线可见,试样B还仍旧能保持其橡胶的弹性力学特性,还没有达到其最低的极限使用温度,在低温-55℃条件下还可用于结构粘结或耐候密封。但在-55℃低温条件下,有模量明显升高,在低温应用中需考虑是否能满足设计要求。
总结
1、随着温度的降低,试样A和试样B拉伸粘结性测试结果最大拉伸强度、模量增大,最大强度伸长率降低。硅酮密封胶在低温下应用时,需要对该温度下拉伸粘结性足够关注。
2、硅酮密封胶一旦达到其最低极限使用温度,极可能会完全失去其橡胶的弹性力学特性,在低于极限温度使用时无法发挥其密封粘结性能,继续使用会带来较大的风险和隐患。
下篇,小编将为大家带来极端低温下结合DSC分析,推断硅酮密封胶在玻璃化温度之上存在的结晶情况,敬请期待!*