Vývoj vysoce elastických ethylenpropylen-dienových monomerů (EPDM) pro odolnost proti vodní páře při vysokých teplotách

1 Výběr surové pryže

Gumové těsnění deskového výměníku tepla současně plynem s vysokou teplotou, vodou s rolí vysokého tlaku a také mají kontakt se vzduchem, pracovní podmínky jsou náročnější. Materiál by proto měl mít velmi dobrou odolnost proti tepelnému stlačení a odolat médiu vody a její páře. V takových podmínkách je třeba zvolit hmotnostní podíl propylenu 40 % ~ 50 % EPDM, protože tento typ elasticity EPDM je nejlepší.

 

EPDM s vysokým hmotnostním podílem třetího monomeru má dobrou elasticitu a nízkou deformaci v tlaku; avšak v důsledku vysokého stupně zesítění je pevnost v tahu a prodloužení při přetržení nižší a odolnost proti stárnutí je rovněž špatná. Navíc odolnost proti stárnutí EPDM s ENB jako třetím monomerem je lepší než odolnost EPDM s HD.

 

2 Systém vytvrzování

Obecně lze pryž EPDM vulkanizovat dvěma druhy vulkanizačních systémů: peroxidovou a sírovou žlutou vulkanizací. Struktura zesíťující vazby peroxidového vulkanizačního systému je CC vazba, zatímco struktura zesíťující vazby sírového vulkanizačního systému je CS vazba. Vazba CC je mnohem tepelně stabilnější než vazba CS, takže pryž EPDM odolná vůči vysokým teplotám je vulkanizována peroxidem. Nejpoužívanějším peroxidem je DCP. Se zvyšováním dávkování DCP se vulkanizovaný kaučuk postupně přeměňuje od počátečního nedosíření, nízké pevnosti a velké deformace ke zvýšení pevnosti a snížení deformace; pak se stupeň vulkanizace dále zvyšuje, pevnost začíná klesat a deformace dosahuje minima; nakonec, po přebytku vulkanizačního činidla, část molekulárního řetězce začne přerušovat degradaci řetězce, pevnost dále klesá a deformace se postupně zvyšuje.

 

3.Plnička

EPDM patří k nekrystalické pryži, pevnost surové pryže není vysoká. Ale po přidání výztužného plniva se pevnost výrazně zvýší. Výztužná plniva mají obecně malý vliv na tepelnou odolnost, ale zvýšení množství plniva stále pomáhá zlepšit tepelnou odolnost pryže, ale také snížit náklady.

 

Se zvyšující se jakostí sazí se kompresní nastavení snižuje, elasticita se zvyšuje a pevnost klesá. Pevnost sazí N990 je příliš nízká a obtížně se kontroluje ve výrobě, proto se nepoužívá. Volbou sazí N762 lze dosáhnout nízké hodnoty nastavení komprese. Pro usnadnění disperze sazí a dosažení dobrého výkonu při zpracování zvolte malé množství změkčovadla parafínového oleje, který je velmi kompatibilní s ethylenpropylenovým kaučukem.

 

4. Síťovací činidlo

Na hlavním řetězci EPDM není žádná nenasycená vazba, lze sice použít peroxidovou vulkanizaci, ale rychlost vulkanizace je pomalá, účinnost síťování je nízká. Pro stabilizaci a urychlení procesu vulkanizace je nutné použít síťovací činidlo. Upravený TAC/GR je lepší pro disperzi a vážení.

 

S nárůstem množství TAC/GR klesala pevnost v tahu, prodloužení při přetržení a trvalá deformace vulkanizované pryže tlakem a rostla hodnota MH konstantního tahového napětí. Je vidět, že hustota síťování vulkanizované pryže se zlepšila, mechanické vlastnosti se snížily, ale elasticita se zvýšila. Současně se snížila hodnota ML, což naznačuje, že se snížila viskozita Mooney  , zvýšila se tekutost kaučuku a bylo snadné jej zpracovat; ts1 byl v podstatě nezměněn a hodnota t 90 byla zkrácena a rychlost vulkanizace byla zjevně zlepšena. Výkon stárnutí byl horší při 1,5 phr TAC/GR. To může být způsobeno přítomností pomocného zesíťovacího prostředku, aktivace procesu peroxidové vulkanizace, zkrácení doby vulkanizace, snížení možnosti přerušení molekulárního řetězce pryže a disproporcionace při vysoké teplotě. Když je množství příliš velké, zvyšuje to zesíťování pryže stárnutím a snižuje tepelnou odolnost EPDM. Po srovnání je kompresní trvalá deformace lepší při 2phr a tepelná odolnost není příliš obětována, takže TAC/GR se používá při 2phr.

 

5.Antioxidant

EPDM lze používat po dlouhou dobu při 150 ℃ , ale nad 150 ℃ začnou molekuly postupně stárnout a při 180 ℃ se molekulární řetězec kaučuku bude pomalu rozkládat. Pro další zlepšení jeho výkonu při vysokých teplotách je nutné použít ochranné přísady. V případě médií vodní pára lze použít antioxidant RD, který je odolný vůči vysokým teplotám, ale neovlivňuje snadno vulkanizaci. Kromě toho lze 0,5 phr antioxidantu D použít k posílení schopnosti odolávat kyslíku ve vzduchu a ke zlepšení odolnosti proti ohybové únavě. Poměr RD/anti-butyl = 1,8/0,5.

 

Závěr

Vývoj vysoce elastické EPDM pryže odolné proti vodní páře při vysokých teplotách se zaměřuje na splnění mechanických vlastností za předpokladu maximalizace odolnosti proti stárnutí a snížení hodnoty trvalé deformace při stlačení.

(1) Surový kaučuk EPDM je vybrán se 40%~50% propylenu a střední hmotnostní frakce ENB jako třetího monomeru.

(2) Vulkanizační systém využívá DCP/TAC, který pomáhá zlepšit účinnost síťování, odolnost proti stárnutí a výkonnost procesu.

(3) Co nejvíce používejte vysoce elastické saze N762, které mohou pomoci zlepšit odolnost vůči propustnosti médií a stárnutí a mohou snížit náklady.

(4) Přijměte ochranný systém antioxidantu RD/antioxidantu D, s vysokoteplotním antioxidantem RD jako hlavním a antioxidantem D odolným proti ohybu a únavě a ozónu jako pomocným.

(5) Výrobní proces využívá vysokoteplotní sekundární vulkanizaci pro zvýšení stupně vulkanizace.

(6) Výkon EPDM v přehřáté vodě a vodní páře je zjevně lepší než ve vzduchu (stejná teplota). Ale i tak jeho dlouhodobé používání teploty stále není vyšší než 150 ℃ ; Vhodná je teplota nárazu 165 ℃ , nejvyšší nesmí překročit 180 ℃.