Erittäin elastisten eteenipropeenidieenimonomeeri (EPDM) liimojen kehittäminen korkean lämpötilan vesihöyrynkestävyyttä varten

1 Raakakumin valinta

Levylämmönvaihdin kumitiiviste samaan aikaan kaasun puolella korkea lämpötila, vesi puolella rooli korkea paine, ja myös koskettaa ilmaa, työolosuhteet ovat vaativampia. Siksi materiaalin tulee olla erittäin hyvä lämmön puristuskestävyys, ja se kestää vettä ja sen höyryä. Tällaisissa olosuhteissa tulisi valita propeenimassaosuus 40 % ~ 50 % EPDM:stä, koska tämän tyyppinen EPDM:n elastisuus on paras.

 

Kolmannen monomeerin suurella massaosuudella varustetulla EPDM:llä on hyvä elastisuus ja alhainen puristussarja; kuitenkin korkeasta silloitusasteesta johtuen vetolujuus ja murtovenymä ovat alhaisemmat, ja myös vanhenemiskestävyys on huono. Lisäksi EPDM:n, jossa ENB on kolmantena monomeerina, vanhenemiskestävyys on parempi kuin HD:tä sisältävän EPDM:n.

 

2 Kovetusjärjestelmä

Yleensä EPDM-kumi voidaan vulkanoida kahdella vulkanointijärjestelmällä: peroksidi- ja rikkikeltaisella vulkanointijärjestelmällä. Peroksidivulkanointijärjestelmän silloittava sidosrakenne on CC-sidos, kun taas rikkivulkanointijärjestelmän silloittava sidosrakenne on CS-sidos. CC-sidos on paljon lämpöstabiilimpi kuin CS-sidos, joten korkeita lämpötiloja kestävä EPDM-kumi vulkanoidaan peroksidilla. Yleisimmin käytetty peroksidi on DCP. DCP-annoksen kasvaessa vulkanoitu kumi muuttuu vähitellen alkuperäisestä alirikin muodostumisesta, alhaisesta lujuudesta ja suuresta muodonmuutoksesta lujuuden kasvuun ja muodonmuutoksen vähenemiseen; sitten vulkanointiaste kasvaa edelleen, lujuus alkaa heiketä ja muodonmuutos saavuttaa minimin; Lopuksi vulkanointiaineen ylimäärän jälkeen osa molekyyliketjusta alkaa katkaista ketjun hajoamista, lujuus jatkaa heikkenemistä ja muodonmuutos lisääntyy vähitellen.

 

3. Täyteaine

EPDM kuuluu ei-kiteiseen kumiin, raakakumin lujuus ei ole korkea. Mutta vahvistavan täyteaineen lisäämisen jälkeen lujuus lisääntyy huomattavasti. Vahvistavilla täyteaineilla on yleensä vähän vaikutusta lämmönkestävyyteen, mutta täyteaineen määrän lisääminen parantaa silti kumin lämmönkestävyyttä, mutta myös alentaa kustannuksia.

 

Kun hiilimustan laatu kasvaa, puristusaste pienenee, elastisuus kasvaa ja lujuus heikkenee. N990 hiilimustan lujuus on liian alhainen ja tuotannossa vaikeasti hallittavissa, joten sitä ei käytetä. Valitsemalla N762 nokimusta saadaan alhainen puristusasetusarvo. Helpottaaksesi nokimustan leviämistä ja saadaksesi hyvän käsittelysuorituksen, valitse pieni määrä pehmitinparafiiniöljyä, joka on erittäin yhteensopiva eteenipropeenikumin kanssa.

 

4. Silloitusaine

EPDM:n pääketjussa ei ole tyydyttymätöntä sidosta, vaikka peroksidivulkanointia voidaan käyttää, mutta vulkanointinopeus on hidas, silloitustehokkuus on alhainen. Vulkanointiprosessin stabiloimiseksi ja nopeuttamiseksi on välttämätöntä käyttää silloitusainetta. Käsitelty TAC/GR on parempi dispergointiin ja punnitukseen.

 

TAC/GR:n määrän kasvaessa vulkanoidun kumin vetolujuus, murtovenymä ja puristuspysyvä muodonmuutos pienenivät ja jatkuvan vetojännityksen MH-arvo nousi. Vulkanoidun kumin silloitustiheys parani, mekaaniset ominaisuudet heikkenivät, mutta elastisuus kasvoi. Samaan aikaan ML-arvo laski, mikä osoittaa, että Mooney-  viskositeetti laski, kumin juoksevuus parani ja sitä oli helppo käsitellä; ts1 pysyi periaatteessa ennallaan, ja t 90 -arvoa lyhennettiin ja vulkanointinopeus parani selvästi. Vanhenemissuorituskyky oli huonompi 1,5 phr:lla TAC/GR:stä. Tämä voi johtua silloitusapuaineen läsnäolosta, aktivoi peroksidivulkanointiprosessin, lyhentää vulkanointiaikaa, vähentää kumin molekyyliketjun katkeamisen ja epäsuhtautumisen mahdollisuutta korkeassa lämpötilassa. Kun määrä on liian suuri, se tehostaa kumin ikääntymistä silloittumista ja vähentää EPDM:n lämmönkestävyyttä. Vertailun jälkeen puristuksen pysyvä muodonmuutos on parempi arvolla 2phr, eikä lämmönkestävyydestä juurikaan uhrata, joten TAC/GR:ää käytetään 2phr:lla.

 

5. Antioksidantti

EPDM:ää voidaan käyttää pitkään 150 ℃ lämpötilassa , mutta yli 150 ℃ molekyylit alkavat ikääntyä vähitellen, ja 180 ℃ :ssa kumin molekyyliketju hajoaa hitaasti. Sen suorituskyvyn parantamiseksi korkeissa lämpötiloissa on käytettävä suojaavia lisäaineita. Vesihöyryväliaineissa voidaan käyttää antioksidanttia RD, joka kestää korkeita lämpötiloja, mutta ei vaikuta helposti vulkanoitumiseen. Lisäksi 0,5phr antioksidanttia D voidaan käyttää vahvistamaan kykyä vastustaa happea ilmassa ja parantaa taivutusväsymiskestävyyttä. RD/anti-butyylisuhde = 1,8/0,5.

 

Johtopäätös

Korkean lämpötilan vesihöyryä kestävän korkean elastisen EPDM-kumin kehittäminen keskittyy mekaanisten ominaisuuksien täyttämiseen sillä edellytyksellä, että maksimoidaan ikääntymiskestävyys ja pienennetään puristuksen pysyvää muodonmuutosta.

(1) Raaka EPDM-kumi valitaan siten, että kolmantena monomeerinä on 40–50 % propeenia ja keskimassasta ENB:tä.

(2) Vulkanointijärjestelmä ottaa käyttöön DCP/TAC:n, mikä auttaa parantamaan silloitustehokkuutta, ikääntymisen kestävyyttä ja prosessin suorituskykyä.

(3) Käytä mahdollisimman paljon elastista hiilimustaa N762, mikä voi auttaa parantamaan materiaalin läpäisevyyttä ja ikääntymistä sekä alentaa kustannuksia.

(4) Ota käyttöön antioksidantin RD/antioksidantti D suojajärjestelmä, jossa korkean lämpötilan antioksidantti RD on pääasiallinen ja taivutusväsymystä kestävä ja otsonia kestävä antioksidantti D lisäaineena.

(5) Tuotantoprosessissa käytetään korkean lämpötilan toissijaista vulkanointia vulkanointiasteen lisäämiseksi.

(6) EPDM:n suorituskyky tulistetussa vedessä ja vesihöyryssä on selvästi parempi kuin ilmassa (sama lämpötila). Mutta silti sen pitkäaikainen käyttölämpötila ei ole yli 150 ℃ ; Iskulämpötila 165 ℃ on sopiva, korkein ei voi ylittää 180 ℃.