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DCP für die Vernetzung von EPDM-Kautschuk: Erzielung einer optimalen Vernetzungsdichte

July 4, 2026 2 min read

Übersicht

EPDM-Kautschuk (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer) wird aufgrund seiner hervorragenden Ozon-, Hitze- und Witterungsbeständigkeit häufig in Dichtungen für die Automobilindustrie, Dichtungsstreifen, Schläuchen, Riemen, Dachbahnen und Drahtisolierungen eingesetzt. Im Gegensatz zu Dien-Kautschuken (NR, SBR) kann EPDM sowohl mit Schwefel- als auch mit Peroxidsystemen vulkanisiert werden, wobei die Peroxidvulkanisation überlegene Eigenschaften hinsichtlich Wärmealterung und Druckverformungsrest bietet.

Der weltweite EPDM-Markt übersteigt jährlich 1,4 Millionen Tonnen, wobei peroxidvernetztes EPDM etwa 40 % des Gesamtverbrauchs ausmacht, insbesondere in Automobil- und Industrieanwendungen, die eine lange Lebensdauer bei erhöhten Temperaturen erfordern.

Chemischer Mechanismus

Die Peroxidvernetzung von EPDM umfasst drei wesentliche Schritte:

  • Zersetzung: Dicumylperoxid (DCP) zersetzt sich bei 150–180 °C thermisch und bildet Cumyloxy-Radikale, die eine β-Spaltung durchlaufen und so Methylradikale bilden
  • Wasserstoffabspaltung: Methylradikale spalten Wasserstoffatome aus dem Polymergerüst ab und bilden so Polymer-Makroradikale
  • Vernetzungsbildung: Zwei Makroradikale verbinden sich zu einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Vernetzung (C–C-Bindung), die thermisch stabiler ist als Schwefelvernetzungen (C–S- oder S–S-Bindungen)

Die Dienkomponente in EPDM (typischerweise ENB – 5-Ethyliden-2-norbornene oder DCPD – Dicyclopentadien) liefert allylische Wasserstoffatome, die leichter abgespalten werden können, was die Vernetzung erleichtert. ENB-EPDM lässt sich leichter peroxidvernetzen als DCPD-EPDM.

Produktempfehlungen

Produkt Chemische Bezeichnung CAS-Nummer Aktiver Sauerstoffgehalt in % Am besten geeignet für
Peroxid DCP Dicumylperoxid 80-43-3 5,92 Standard-EPDM-Vulkanisation, Allzweck
Perodox 14S DCP auf Siliciumdioxid-Träger (40 %) 80-43-3 2,37 Staubfreie Handhabung, verbesserte Dispergierbarkeit
Perodox BIPB Bis(tert-butylperoxyisopropyl)benzol 2212-81-9 9,45 Geruchsarmes EPDM, Fahrzeuginnenausstattung
Perodox 101 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexan 78-63-7 11,02 Hochtemperatur-EPDM, Peroxid-Mischungen
Perodox 14-40B DCP 40 % auf polymergebundenem Träger 80-43-3 2,37 EPDM-Schaumstoff, kontrollierte Gasfreisetzung

Vergleich: Peroxid- vs. Schwefelvulkanisation bei EPDM

Eigenschaft Peroxid (DCP) Schwefel-System
Art der Vernetzungsbindung C-C (thermisch stabil) C-S, S-S (weniger stabil)
Maximale Betriebstemperatur 150–175 °C 120–150 °C
Kaltverformung (70 h/150 °C) 15–25 % 35–50 %
Wärmealterung (168 h/150 °C) Hervorragend Gut
Reißfestigkeit Mäßig Gut
Zugfestigkeit Mäßig Hoch
Farbstabilität Hervorragend (weiß/hell) Schlecht (Schwefelblüte)
Geruch DCP: wahrnehmbar; BIPB: minimal Schwefelgeruch
Kosten Höher Niedriger

Fallstudie: Leistungssteigerung bei Dichtungsstreifen für die Automobilindustrie

Bei einem Zulieferer von Dichtungssystemen für die Automobilindustrie traten bei EPDM-Dichtungsstreifen nach 500 Stunden bei 125 °C vorzeitige Kompressionsverformungen auf, wodurch die OEM-Spezifikation (VW TL 52345, die eine Verformung von <40 % nach 1000 h bei 125 °C vorschreibt) nicht erfüllt wurde. Die bestehende, mit Schwefel vulkanisierte EPDM-Mischung konnte die thermischen Anforderungen nicht erfüllen.

Lösung: Do Sender Chem empfahl den Wechsel zu einem Perodox-BIPB-Peroxidsystem (geruchsarm) mit TMPTA (Trimethylolpropantriacrylat) als Co-Härter in einer Menge von 3 phr. Die Rezeptur lautete: EPDM (70:30 ENB/DCPD), 5 phr BIPB, 3 phr TMPTA, 80 phr N550-Ruß, 70 phr paraffinisches Öl.

Ergebnisse:

  • Druckverformungsrest nach 1000 h bei 125 °C: 22 % (gegenüber 48 % beim Schwefelsystem)
  • Wärmealterungsbeständigkeit: 95 % Zugfestigkeit (gegenüber 75 %)
  • Erfüllt die VW-Spezifikation TL 52345
  • Bei Tests im Fahrzeuginnenraum wurde kein Peroxidgeruch festgestellt

Leitfaden zur Auswahl von Co-Agenten

Co-Agenten verbessern in Verbindung mit Peroxiden die Vernetzungsdichte und die physikalischen Eigenschaften erheblich: TMPTA (Trimethylolpropantriacrylat) – insgesamt am besten geeignet, verbessert Härte und Elastizitätsmodul; TAC (Triallylcyanurat) – hervorragend geeignet für Hochtemperaturanwendungen; ZDA (Zinkdiacrylat) – verbessert die Metallhaftung und die Reißfestigkeit; m-Phenylenbismaleimid – höchste Vernetzungsdichte, kann jedoch die Dehnung verringern. Die optimale Coagent-Dosierung liegt typischerweise bei 1–5 phr. Unser technisches Team kann Ihnen die ideale Peroxid-/Coagent-Kombination für Ihre spezifische EPDM-Sorte und Anwendung empfehlen.

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