1 الخواص الميكانيكية
من خلال ضبط نسبة الأجزاء الناعمة إلى الصلبة، يمكن أن تتنوع صلابة بولي إيثر-اللدائن المرنة عبر نطاق واسع (Shore D 32–82)؛ وتقع مرونتها وقوتها بين تلك الموجودة في المطاط والبلاستيك. بالمقارنة مع اللدائن البلاستيكية الحرارية (TPEs) الأخرى، تظهر اللدائن البلاستيكية من البولي إيثر - معاملًا أعلى في ظل ظروف إجهاد منخفضة - مقارنة بـ TPEs الأخرى ذات الصلابة المكافئة. عندما يكون المعامل معلمة تصميم مهمة، فإن استخدام مطاط بولي إيثر-الإستر المطاطي يسمح بتقليل مساحة المقطع العرضي- للمنتج النهائي، وبالتالي تقليل استهلاك المواد.
تتمتع مطاطات بولي إيثر-الإستر المطاطية بقوة شد عالية بشكل استثنائي. بالمقارنة مع البولي يوريثين الحراري (TPUs)، تظهر اللدائن المرنة من البولي إيثر - معاملات ضغط وشد أعلى بشكل ملحوظ؛ وبالتالي، عند تصنيع مكون مماثل باستخدام بولي إيثر- إلاستومر إستر ومادة TPU بنفس الصلابة، يكون الأول قادرًا على تحمل الأحمال الثقيلة. عند درجات الحرارة الأعلى من البيئة المحيطة، تحافظ مطاطات بولي إيثر الإيستر- المرنة على معامل انثناء عالي، ومع ذلك-على عكس TPUs-لا تصبح صلبة بشكل مفرط عند درجات الحرارة المنخفضة. وهذا يجعلها مناسبة بشكل خاص-لتصنيع العوارض الكابولية أو مكونات محامل عزم الدوران-، ومثالية بشكل خاص للتطبيقات التي تتضمن-بيئات ذات درجات حرارة عالية. تُظهِر مطاطات البولي إيثر-الإستر المرنة مرونة ممتازة في درجات الحرارة المنخفضة-؛ تتجاوز قوة تأثيرها المحززة في درجات الحرارة المنخفضة قوة TPEs الأخرى، في حين أن مقاومتها للتآكل قابلة للمقارنة بمقاومة TPU. في ظل-ظروف الانفعال المنخفض، تظهر إلاستومرات البولي إيثر-الإستر مقاومة فائقة للتعب وأقل خسارة في التباطؤ. هذه الخاصية، جنبًا إلى جنب مع مرونتها العالية، تجعل المادة خيارًا مثاليًا للتطبيقات التي تتضمن تحميلًا دوريًا متكررًا، مثل التروس والبكرات والوصلات المرنة والأحزمة.
2 الخصائص الحرارية
ما لم يتم تثبيتها بمضادات الأكسدة، فإن اللدائن البلاستيكية الحرارية من البولي إيثر-تتعرض للتحلل السريع في ظل ظروف مختلفة-بما في ذلك التعرض لرذاذ الماء والأوزون والبيئات الجوية الخارجية. يؤدي هذا التحلل إلى انخفاض اللزوجة والوزن الجزيئي النسبي، وانخفاض في استطالة المادة عند الكسر، وتدهور في معدل الاسترداد المرن اللحظي. يستمر تفاعل التحلل هذا في استرات بولي إيثر- عبر آلية جذرية حرة-، والتي من المحتمل أن تبدأ بهجوم مؤكسد على ذرات الكربون المجاورة لذرات أكسجين الإيثر داخل العمود الفقري للبوليمر. أثناء انقسام السلسلة، يتم إنشاء الفورمالديهايد. يتم بعد ذلك أكسدة هذا الفورمالديهايد إلى حمض الفورميك، والذي بدوره يحفز المزيد من انقسام السلسلة. لتعزيز مقاومة اللدائن بولي إيثر استر للتحلل التأكسدي، ينبغي استخدام أساليب التثبيت المناسبة؛ يجب أن يشتمل نظام التثبيت المضاف على كاسحات الجذور الحرة، ومحللات البيروكسيد، كاسحات الفورمالديهايد.
تتميز اللدائن المصنوعة من البولي إيثر إستر بثبات حراري ممتاز؛ بشكل عام، كلما زادت الصلابة، كانت مقاومة الحرارة أفضل. تشير التقارير الأدبية إلى أنه عند تعرضها للتسخين المستمر لمدة 10 ساعات عند 110 درجة و140 درجة، فإن اللدائن المصنوعة من بولي إيثر إستر لا تعاني فعليًا من أي فقدان للوزن؛ حتى بعد التسخين لمدة 10 ساعات عند 160 درجة و180 درجة، يظل فقدان الوزن في حده الأدنى-فقط 0.05% و0.1% على التوالي. تكشف منحنيات قياس الوزن الحراري متساوي الحرارة أن اللدائن المصنوعة من بولي إيثر إستر تبدأ في فقدان الوزن عند 250 درجة، لتصل إلى فقدان الوزن التراكمي بنسبة 5٪ بحلول 300 درجة، مع حدوث فقدان كبير في الوزن يتجاوز 400 درجة. ونتيجة لذلك، تتمتع اللدائن المصنوعة من بولي إيثر إستر بدرجة حرارة خدمة قصوى عالية جدًا-مع حدود أعلى للتعرض على المدى القصير-وتكون قادرة على تحمل درجات حرارة الخبز-الطلائية (150-160 درجة ) التي يتم مواجهتها عادةً في خطوط إنتاج السيارات. علاوة على ذلك، فإنها تظهر الحد الأدنى من فقدان الخواص الميكانيكية عبر درجات الحرارة القصوى والمنخفضة. عند استخدامها في درجات حرارة تتجاوز 120 درجة، فإن قوة الشد لمطاط البولي إيثر استر تتجاوز بشكل كبير قوة البولي يوريثان الحراري (TPU).
بالإضافة إلى ذلك، تُظهر اللدائن المصنوعة من بولي إيثر إستر أداءً متميزًا في درجات الحرارة المنخفضة-. نقطة هشاشتها تقع تحت -70 درجة؛ علاوة على ذلك، كلما انخفضت الصلابة، زادت مقاومة البرد، مما يتيح استخدام معظم اللدائن المصنوعة من البولي إيثر إستر بشكل مستمر لفترات طويلة عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى -40 درجة. نظرًا للأداء المتوازن الذي أظهرته اللدائن المصنوعة من بولي إيثر إستر عبر نطاقات درجات الحرارة العالية والمنخفضة، فإنها تمتلك نافذة درجة حرارة تشغيل واسعة بشكل استثنائي، قادرة على العمل بفعالية في نطاق -70 درجة إلى 200 درجة.
3. مقاومة الوسائط الكيميائية
تتمتع اللدائن المصنوعة من بولي إيثر إستر بمقاومة ممتازة للزيت، ويمكنها، في درجة حرارة الغرفة، تحمل معظم الوسائط الكيميائية السائلة القطبية (مثل الأحماض والقواعد والأمينات ومركبات الجليكول). ومع ذلك، فهي عرضة لتأثيرات الهيدروكربونات المهلجنة (باستثناء الفريون) والمركبات الفينولية. بشكل عام، تتحسن مقاومتها الكيميائية بشكل مباشر مع زيادة الصلابة. تُظهر اللدائن المصنوعة من مادة البولي إيثر إستر مقاومة قوية للتورم والتخلل عند تعرضها لمعظم المذيبات العضوية والوقود والغازات؛ وعلى وجه التحديد، فإن نفاذيتها للوقود هي فقط ما بين -ثلث إلى واحد-ثلاثة-مئة من نفاذية المطاط التقليدي المقاوم للزيت-، مثل النيوبرين، والبولي إيثيلين المكلور سلفونات، ومطاط النتريل. ومع ذلك، تظهر اللدائن المصنوعة من البولي إيثر إستر مقاومة ضعيفة نسبيًا للماء الساخن؛ يمكن أن تؤدي إضافة مثبتات بولي كاربوديميد إلى تعزيز مقاومتها للتحلل المائي بشكل كبير. تم الإبلاغ عن أن إدخال PEN أو PCT في الأجزاء الصلبة من PBT داخل السلاسل الجزيئية لمطاط البولي إيثر إستر ينتج مواد ذات مقاومة فائقة للماء والحرارة.
4. مقاومة الطقس ومقاومة الشيخوخة
تُظهر اللدائن المصنوعة من بولي إيثر إستر ثباتًا كيميائيًا ممتازًا في ظل مجموعة واسعة من الظروف، بما في ذلك التعرض لضباب الماء والأوزون والشيخوخة الجوية الخارجية. كما هو الحال مع معظم TPEs، يحدث التدهور تحت تأثير الضوء فوق البنفسجي. ويمكن استخدام إضافات الحماية-بما في ذلك أسود الكربون والأصباغ المختلفة ومواد الحماية الأخرى-للتخفيف من هذا التأثير. أثبت الاستخدام التآزري لمضادات الأكسدة الفينولية وممتصات الأشعة فوق البنفسجية من نوع البنزوتريازول - فعاليته بشكل خاص في توفير الحماية ضد الشيخوخة الناجمة عن الأشعة فوق البنفسجية -.
تشكل الأكسدة الناجمة عن الضوء والحرارة العاملين الأساسيين اللذين يؤديان إلى تدهور وشيخوخة اللدائن المصنوعة من بولي إيثر إستر. تُظهر بولي إيثيلين جلايكول -بوليسترات PBT المشتركة، على وجه الخصوص، مقاومة ضعيفة لكل من الحرارة والضوء، مما يجعلها شديدة التأثر بالتحلل الحراري الشديد- التأكسدي والتدهور التأكسدي الضوئي-. تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تسريع عملية التحلل هذه. مع تقدم العمر وانخفاض الوزن الجزيئي، تتضاءل استطالة المادة عند الكسر، ويتدهور معدل الاسترداد المرن اللحظي.
علاوة على ذلك، تظهر اللدائن المصنوعة من بولي إيثر إستر درجات متفاوتة من القابلية للتحلل المائي. عند تعرضها للماء، تخضع هذه اللدائن إلى تفاعلات ترابط-متقاطعة، مما يؤدي إلى زيادة تكوين المواد الشبيهة بالهلام-. إن القابلية المتأصلة للبوليسترات المشتركة PEG-PBT للتحلل المائي هي على وجه التحديد الخاصية التي يتم الاستفادة منها عند استخدامها كسقالات من المواد الحيوية للزرع داخل جسم الإنسان. في البيئات المائية، تتحلل بوليسترات PEG-PBT المشتركة عبر آلية التحلل المائي: تهاجم جزيئات الماء روابط الإستر الموجودة بين قطع PEG وPBT، مما يتسبب في انقسام سلاسل البوليمر. تتكون منتجات التحلل الناتجة من PEG وشظايا PBT ذات -وزن جزيئي منخفض. يتأثر معدل التحلل بعوامل مختلفة-بما في ذلك التركيب ودرجة الحرارة ومستوى الأس الهيدروجيني والنشاط الأنزيمي-مع ارتفاع محتوى PEG ودرجات الحرارة وقيم الأس الهيدروجيني مما يؤدي بشكل عام إلى معدلات تحلل أسرع. ومن خلال ضبط النسب النسبية للمكونين الأساسيين بدقة، يمكن تصميم معدل التدهور لتلبية المتطلبات المحددة للتطبيقات المتنوعة.
5. مرونة عالية
عندما يتم استخدام مواد TPEE في تصنيع النوابض، فإنها تضفي عمر خدمة طويل بشكل استثنائي على المكونات. تعمل هذه الإمكانية على تسهيل التشغيل السلس والمستقر في تطبيقات مثل أنظمة السكك الحديدية، مما يتيح للقطارات تنفيذ المناورات-بما في ذلك البدء والتسارع والتباطؤ والتوقف-بسلاسة ملحوظة. على عكس النوابض المعدنية، فهي لا تصدأ ولا تتدهور في ظل الظروف البيئية الطبيعية ولا تعاني من كسر مرن أو فقدان المرونة. علاوة على ذلك، عند مقارنتها بالمواد المطاطية، فإنها توفر إمكانية إعادة استخدام فائقة مع الحفاظ على مرونة ممتازة.
6. المعالجة وقابلية التشكيل
يتمتع TPEE بثبات ممتاز في الذوبان ولدونة حرارية كبيرة، مما يؤدي إلى قابلية معالجة ممتازة. ويمكن معالجتها باستخدام مجموعة متنوعة من تقنيات المعالجة بالحرارة، مثل البثق، وقولبة الحقن، وقولبة النفخ، والقولبة الدورانية، والصب المصهور. عند معدلات القص المنخفضة، تكون لزوجة ذوبان TPEE غير حساسة نسبيًا للتغيرات في معدل القص؛ ومع ذلك، عند معدلات القص العالية، تنخفض لزوجة الذوبان مع زيادة معدل القص. نظرًا لأن مصهور TPEE شديد الحساسية لدرجة الحرارة-مع اختلاف لزوجة الذوبان بمعامل يتراوح بين عدة إلى عدة عشرات من المرات ضمن نطاق تقلبات درجة الحرارة يبلغ 10 درجات فقط -يجب التحكم بدقة في درجة الحرارة أثناء عملية التشكيل.
للتأكد من أن محتوى الرطوبة في الراتينج يظل أقل من 0.1%، فمن الضروري -تجفيف المادة مسبقًا باستخدام مجفف الهواء الساخن- (عند درجة حرارة 80-120 درجة لمدة 6-8 ساعات) قبل المعالجة.
1. صب البثق
باستخدام أجهزة بثق بلاستيكية قياسية، يمكن بثق TPEE في أشكال مختلفة مثل الصفائح والأنابيب والقضبان وتغليف الأسلاك. عادة ما يتم استخدام تصميم لولبي للتعميق التدريجي للأغراض العامة، ويتميز بنسبة طول -إلى-قطر (L/D) أكبر من أو تساوي 24:1 ونسبة ضغط تبلغ (2.7–4):1.
2. حقن صب
تسمح تقنيات القولبة بالحقن بإنتاج منتجات بمجموعة واسعة من الأشكال والأحجام. يُفضل استخدام ماكينات الحقن اللولبية الترددية- في هذا التطبيق، حيث إنها تنتج مصهورًا بتوزيع درجة الحرارة المتسق والموحد للغاية. يجب أن يتبع عمق القناة اللولبية شكلاً تدريجيًا؛ يوصى باستخدام نسبة ضغط تبلغ 3.0-3.5، بالإضافة إلى نسبة L/D لولبية تبلغ (18-24):1. يتراوح ضغط الحقن عادةً من 80 إلى 120 ميجا باسكال، باستخدام سرعة حقن بطيئة-إلى-.
3. ضربة صب
تتطلب تطبيقات النفخ راتنجات تظهر لزوجة ذوبان عالية وقوة ذوبان. من خلال تطبيق تقنيات تمديد السلسلة الكيميائية-أثناء قذف البوليمر-على وجه التحديد من خلال دمج مقاطع وظيفية خاصة في السلاسل الجزيئية TPEE-من الممكن إنتاج درجات لزوجة عالية-من TPEE قادرة على تلبية متطلبات قولبة النفخ للمكونات الكبيرة والمتخصصة (مثل قنوات سحب هواء المحرك).
4. عمليات التشكيل الأخرى
TPEE مناسب أيضًا لعمليات مثل القولبة الدورانية والصب المصهور. على سبيل المثال، يمكن استخدام القالب الدوراني لتصنيع عناصر مثل الكرات والإطارات الصغيرة بدون أنابيب. من ناحية أخرى، يوفر الصب المصهور مزايا تكاليف المعالجة المنخفضة والاستقرار الممتاز للأبعاد في المنتجات النهائية.
