نمای کلی
لاستیک EPDM (مونومر اتیلن-پروپیلن-دیان) به دلیل مقاومت عالی در برابر ازون، حرارت و شرایط جوی، به طور گسترده در آببندهای خودرو، نوار درزگیر، شیلنگ، تسمه، غشاهای سقف و عایقکاری سیم به کار میرود. برخلاف لاستیکهای دیان (NR, SBR)، EPDM را میتوان هم با سیستمهای گوگردی و هم با سیستمهای پراکسید вулکانیزه کرد، اما پخت با پراکسید خواص پیری حرارتی و نشست فشاری بهتری را فراهم میکند.
بازار جهانی EPDM سالانه بیش از ۱.۴ میلیون تن است و EPDM پرکردهشده با پراکسید، تقریباً ۴۰ درصد از کل مصرف را به خود اختصاص میدهد، بهویژه در کاربردهای خودرویی و صنعتی که نیازمند عمر طولانی در دماهای بالا هستند.
مکانیسم شیمیایی
شبکهسازی با پراکسید در EPDM شامل سه مرحله کلیدی است:
- تجزیه: دیکایمِل پرآکسید (DCP) در دمای 150-180 درجه سانتیگراد به صورت حرارتی تجزیه شده و رادیکالهای کومیلوکسی را تولید میکند که دچار شکافت β شده و رادیکالهای متیل را ایجاد میکنند
- انتزاع هیدروژن: رادیکالهای متیلی اتمهای هیدروژن را از زنجیرهٔ اصلی پلیمر انتزاع میکنند و رادیکالهای ماکروپلیمر را ایجاد مینمایند
- تشکیل پیوند عرضی: دو رادیکال ماکرو با هم ترکیب شده و یک پیوند عرضی کربن-کربن (C-C) را تشکیل میدهند که از نظر حرارتی پایدارتر از پیوندهای عرضی گوگردی (پیوندهای C-S یا S-S) است.
جزء دیان در EPDM (معمولاً ENB — 5-اتیلیدین-2-نوربورنن، یا DCPD — دیسیکلوپنتادین) هیدروژنهای آللیک را فراهم میکند که به راحتی جدا میشوند و این امر شبکهسازی را تسهیل میکند. کراسلینک شدن ENB-EPDM با پراکسید آسانتر از DCPD-EPDM است.
توصیههای محصول
| محصول | نام شیمیایی | شماره CAS | اکتیو O% | مناسب برای |
|---|---|---|---|---|
| پرودوکْس دیسیپی | پراکسید دیکایمیل | 80-43-3 | ۵٫۹۲ | پخت استاندارد EPDM، مصارف عمومی |
| پرودکس 14S | DCP روی حامل سیلیکا (۴۰٪) | 80-43-3 | 2.37 | دستکاری بدون گرد و غبار، پراکندگی بهبود یافته |
| پرودکس BIPB | بیس(ترت-بوتیلپروکسوایزوپروپیل)بنزن | 2212-81-9 | ۹.۴۵ | EPDM با بوی کم، داخل خودرو |
| پرودکس ۱۰۱ | ۲،۵-دیمتیل-۲،۵-دی(ترت-بوتیلپروکسای)هگزان | 78-63-7 | 11.02 | EPDM با دمای بالا، مخلوطهای پراکسید |
| پرودکس 14-40B | DCP ۴۰٪ روی حامل متصل به پلیمر | 80-43-3 | 2.37 | اسفنج/فوم EPDM، آزادسازی کنترلشده گاز |
مقایسه: ولکانسازی با پراکسید در مقابل گوگرد برای EPDM
| خواص | پراکسید (DCP) | سیستم گوگردی |
|---|---|---|
| نوع پیوند عرضی | C-C (از نظر حرارتی پایدار) | C-S، S-S (کمتر پایدار) |
| حداکثر دمای کاری | 150-175°C | ۱۲۰-۱۵۰ درجه سانتیگراد |
| نرخ نشست فشاری (۷۰ ساعت/۱۵۰ درجه سانتیگراد) | ۱۵-۲۵٪ | ۳۵-۵۰٪ |
| پیری حرارتی (۱۶۸ ساعت/۱۵۰ درجه سانتیگراد) | عالی | خوب |
| مقاومت پارگی | متوسط | خوب |
| مقاومت کششی | متوسط | بالا |
| ثبات رنگ | عالی (سفید/روشن) | ضعیف (گلدادن گوگردی) |
| بوی | DCP: قابلتوجه؛ BIPB: حداقلی | بوی گوگرد |
| هزینه | بالاتر | کاهشیافته |
مطالعه موردی: بهبود عملکرد نوار آببندی خودرو
یک تأمینکننده سیستمهای آببندی خودرو پس از ۵۰۰ ساعت در دمای ۱۲۵ درجه سانتیگراد، با شکست زودهنگام فشردگی در نوارهای آببندی EPDM مواجه بود که با مشخصات OEM (VW TL 52345 با الزام کمتر از ۴۰٪ فشردگی پس از ۱۰۰۰ ساعت در ۱۲۵ درجه سانتیگراد) مطابقت نداشت. ترکیب EPDM موجود آنها که با گوگرد پختهشده بود، قادر به برآورده کردن الزامات حرارتی نبود.
راه حل: شرکت Do Sender Chem توصیه کرد به سیستم پراکسید Perodox BIPB (با بوی کم) همراه با همعامل TMPTA (تریاکریلات پروپانولتریمتیل) با میزان ۳ phr تغییر یابد. ترکیب به این صورت بود: EPDM (۷۰:۳۰ ENB/DCPD)، ۵ فر BIPB، ۳ فر TMPTA، ۸۰ فر سیاهدانهی کربنی N550، ۷۰ فر روغن پارافینی.
نتایج:
- انبساط فشاری پس از ۱۰۰۰ ساعت در دمای ۱۲۵ درجه سانتیگراد: ۲۲٪ (در مقابل ۴۸٪ با سیستم گوگردی)
- پایداری در برابر پیری حرارتی: 95٪ کشش (از 75٪)
- مشخصات VW TL 52345 را گذرانده است
- در آزمایشهای داخل خودرو هیچ بوی پراکسید تشخیص داده نشد
راهنمای انتخاب همعامل
همعاملها هنگام استفاده با پراکسیدها، چگالی شبکهبندی عرضی و خواص فیزیکی را به طور چشمگیری بهبود میبخشند: TMPTA (تریآکریلات تریمتیلولپروپان) — بهترین گزینه به طور کلی، سختی و مدول را بهبود میبخشد؛ TAC (سیانورات تریآلیل) — عالی برای کاربردهای دمای بالا؛ ZDA (دیآکریلات روی) — چسبندگی به فلز و مقاومت در برابر پارگی را بهبود میبخشد؛ بیسمالئیمید متیلنبنزن — بالاترین چگالی شبکهبندی را دارد اما ممکن است انعطافپذیری را کاهش دهد. مقدار بهینه بارگذاری همعامل معمولاً ۱ تا ۵ phr است. تیم فنی ما میتواند ترکیب ایدهآل پراکسید/همعامل را برای گرید و کاربرد خاص EPDM شما توصیه کند.