Ontwikkeling van zeer elastische ethyleen-propyleen-dieen-monomeer (EPDM)-kleefstoffen voor waterdampbestendigheid bij hoge temperaturen

1 Selectie van ruw rubber

Platenwarmtewisselaar rubberen pakking tegelijkertijd door de gaszijde van de hoge temperatuur, waterzijde van de rol van hoge druk, en ook contact hebben met de lucht, de werkomstandigheden zijn veeleisender. Daarom moet het materiaal een zeer goede hittecompressieweerstand hebben en bestand zijn tegen het medium water en stoom. In dergelijke omstandigheden moet een propyleenmassafractie van 40% ~ 50% EPDM worden gekozen, omdat dit type EPDM-elasticiteit de beste is.

 

EPDM met een hoge massafractie van het derde monomeer heeft een goede elasticiteit en een lage drukvervorming; vanwege de hoge mate van verknoping zijn de treksterkte en de rek bij breuk echter lager, en is de verouderingsbestendigheid ook slecht. Bovendien is de verouderingsbestendigheid van EPDM met ENB als derde monomeer beter dan die van EPDM met HD.

 

2 Uithardingssysteem

Over het algemeen kan EPDM-rubber worden gevulkaniseerd met twee soorten vulkanisatiesystemen: peroxide- en zwavelgeel-vulkanisatie. De verknopende bindingsstructuur van het peroxide-vulkanisatiesysteem is CC-binding, terwijl de verknopende bindingsstructuur van het zwavelvulkanisatiesysteem CS-binding is. De CC-binding is thermisch stabieler dan de CS-binding, daarom is EPDM-rubber dat bestand is tegen hoge temperaturen gevulkaniseerd met peroxide. Het meest gebruikte peroxide is DCP. Met de toename van de DCP-dosering wordt het gevulkaniseerde rubber geleidelijk getransformeerd van de initiële onderzwaveling, lage sterkte en grote vervorming naar de toename van de sterkte en afname van de vervorming; dan wordt de mate van vulkanisatie verder verhoogd, begint de sterkte af te nemen en bereikt de vervorming een minimum; uiteindelijk begint een deel van de moleculaire keten na de overmaat aan vulkanisatiemiddel de ketenafbraak te verbreken, de sterkte blijft afnemen en de vervorming neemt geleidelijk toe.

 

3. Vulmiddel

EPDM behoort tot niet-kristallijn rubber, de sterkte van ruw rubber is niet hoog. Maar na het toevoegen van versterkend vulmiddel wordt de sterkte aanzienlijk vergroot. Versterkende vulstoffen hebben over het algemeen weinig effect op de hittebestendigheid, maar het vergroten van de hoeveelheid vulmiddel helpt nog steeds om de hittebestendigheid van het rubber te verbeteren, maar ook om de kosten te verlagen.

 

Naarmate de kwaliteit van het roet toeneemt, neemt de compressievervorming af, neemt de elasticiteit toe en neemt de sterkte af. De sterkte van N990-carbonblack is te laag en moeilijk te controleren tijdens de productie, daarom wordt het niet gebruikt. Door N762 carbonblack te kiezen, kan een lage compressie-instelwaarde worden verkregen. Om de verspreiding van carbon black te vergemakkelijken en goede verwerkingsprestaties te verkrijgen, kiest u een kleine hoeveelheid weekmaker-paraffineolie, die zeer compatibel is met ethyleenpropyleenrubber.

 

4. Verknopingsmiddel

Er is geen onverzadigde binding op de hoofdketen van EPDM, hoewel vulkanisatie met peroxide kan worden gebruikt, maar de vulkanisatiesnelheid is laag en de verknopingsefficiëntie is laag. Om het vulkanisatieproces te stabiliseren en te versnellen, is het noodzakelijk vernettingsmiddel te gebruiken. De behandelde TAC/GR is beter geschikt voor dispersie en weging.

 

Met de toename van de hoeveelheid TAC/GR namen de treksterkte, rek bij breuk en permanente compressievervorming van gevulkaniseerd rubber af, en nam de MH-waarde van constante trekspanning toe. Het is te zien dat de verknopingsdichtheid van gevulkaniseerd rubber verbeterde, de mechanische eigenschappen afnamen, maar de elasticiteit groter werd. Tegelijkertijd daalde de ML-waarde, wat aangeeft dat de Mooney-  viscositeit afnam, de vloeibaarheid van het rubber verbeterde en het gemakkelijk te verwerken was; ts1 was in principe onveranderd, en de t90-waarde werd verkort, en de vulkanisatiesnelheid was duidelijk verbeterd. De verouderingsprestaties waren slechter bij 1,5 phr TAC/GR. Dit kan te wijten zijn aan de aanwezigheid van verknopingshulpmiddelen, het activeren van het peroxide-vulkanisatieproces, het verkorten van de vulkanisatietijd, het verminderen van de mogelijkheid van breuk van de moleculaire keten van rubber en disproportionering bij hoge temperaturen. Wanneer de hoeveelheid te hoog is, bevordert het de verouderingsverknoping van het rubber en vermindert het de hittebestendigheid van EPDM. Na vergelijking is de permanente vervorming bij compressie beter bij 2 phr, en wordt er niet veel aan de hittebestendigheid opgeofferd, dus wordt de TAC/GR gebruikt bij 2 phr.

 

5. Antioxidant

EPDM kan lange tijd bij 150 ℃ worden gebruikt , maar boven 150 ℃ beginnen de moleculen geleidelijk te verouderen en bij 180 ℃ zal de moleculaire keten van rubber langzaam ontleden. Om de prestaties bij hoge temperaturen verder te verbeteren, moeten beschermende additieven worden gebruikt. Bij waterdampmedia kan gebruik worden gemaakt van het antioxidant RD, dat bestand is tegen hoge temperaturen maar de vulkanisatie niet gemakkelijk beïnvloedt. Bovendien kan 0,5 phr antioxidant D worden gebruikt om het vermogen om zuurstof in de lucht te weerstaan ​​te versterken en de weerstand tegen buigvermoeidheid te verbeteren. De verhouding RD/antibutyl=1,8/0,5.

 

Conclusie

Bij de ontwikkeling van hoge-temperatuur waterdampbestendig EPDM-rubber met hoge elasticiteit ligt de nadruk op het voldoen aan de mechanische eigenschappen onder het uitgangspunt van het maximaliseren van de verouderingsweerstand en het verminderen van de permanente vervormingswaarde bij compressie.

(1) Het ruwe EPDM-rubber wordt geselecteerd met 40% ~ 50% propyleen en een gemiddelde massafractie ENB als derde monomeer.

(2) Het vulkanisatiesysteem maakt gebruik van DCP/TAC, wat helpt de verknopingsefficiëntie, verouderingsbestendigheid en procesprestaties te verbeteren.

(3) Gebruik zoveel mogelijk carbonblack N762 met hoge elasticiteit, wat kan helpen de weerstand tegen mediapermeabiliteit en verouderingsprestaties te verbeteren en de kosten kan verlagen.

(4) Gebruik het beschermingssysteem van antioxidant RD/antioxidant D, met antioxidant RD op hoge temperatuur als belangrijkste, en buigvermoeidheidsbestendige en ozonbestendige antioxidant D als hulp.

(5) Het productieproces maakt gebruik van secundaire vulkanisatie op hoge temperatuur om de mate van vulkanisatie te verhogen.

(6) De prestaties van EPDM in oververhit water en waterdamp zijn duidelijk beter dan die in lucht (dezelfde temperatuur). Maar toch is het langdurig gebruik van de temperatuur nog steeds niet meer dan 150 ℃ ; Impact temperatuur van 165 ℃ is geschikt, de hoogste kan niet hoger zijn dan 180 ℃.