1 Wybór surowej gumy
Płytowa uszczelka gumowa wymiennika ciepła jednocześnie po stronie gazowej o wysokiej temperaturze, po stronie wodnej pełni rolę wysokiego ciśnienia, a także ma kontakt z powietrzem, warunki pracy są bardziej wymagające. Dlatego materiał powinien charakteryzować się bardzo dobrą odpornością na ściskanie cieplne i wytrzymywać działanie wody i jej pary. W takich warunkach należy wybierać udział masowy propylenu w przedziale 40% ~ 50% EPDM, ponieważ ten rodzaj elastyczności EPDM jest najlepszy.
EPDM z dużym udziałem masowym trzeciego monomeru ma dobrą elastyczność i niską odkształcenie po ściskaniu; jednakże, ze względu na wysoki stopień usieciowania, wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy zerwaniu są niższe, a odporność na starzenie jest również słaba. Ponadto odporność na starzenie EPDM z ENB jako trzecim monomerem jest lepsza niż EPDM z HD.
2 System utwardzania
Ogólnie rzecz biorąc, gumę EPDM można wulkanizować za pomocą dwóch rodzajów systemów wulkanizacji: wulkanizacji nadtlenkowej i żółtej siarki. Sieciującą strukturą wiązań układu wulkanizacji nadtlenkowej jest wiązanie CC, natomiast sieciującą strukturą wiązań układu wulkanizacji siarki jest wiązanie CS. Wiązanie CC jest znacznie bardziej stabilne termicznie niż wiązanie CS, dlatego odporny na wysokie temperatury kauczuk EPDM jest wulkanizowany nadtlenkiem. Najszerzej stosowanym nadtlenkiem jest DCP. Wraz ze wzrostem dawki DCP wulkanizowana guma ulega stopniowej przemianie od początkowego niedosiarczenia, małej wytrzymałości i dużych odkształceń do wzrostu wytrzymałości i zmniejszenia odkształceń; następnie stopień wulkanizacji ulega dalszemu zwiększeniu, wytrzymałość zaczyna spadać, a odkształcenie osiąga minimum; wreszcie, po nadmiarze środka wulkanizującego, część łańcucha molekularnego zaczyna przerywać degradację łańcucha, siła nadal spada, a odkształcenie stopniowo wzrasta.
3.Wypełniacz
EPDM należy do kauczuku niekrystalicznego, wytrzymałość surowej gumy nie jest wysoka. Ale po dodaniu wypełniacza wzmacniającego wytrzymałość znacznie wzrasta. Wypełniacze wzmacniające mają na ogół niewielki wpływ na odporność cieplną, ale zwiększanie ilości wypełniacza nadal pomaga poprawić odporność cieplną gumy, ale także zmniejsza koszty.
Wraz ze wzrostem gatunku sadzy zmniejsza się odkształcenie po ściskaniu, wzrasta elastyczność i zmniejsza się wytrzymałość. Wytrzymałość sadzy N990 jest zbyt mała i trudna do kontrolowania w produkcji, dlatego nie jest ona stosowana. Wybierając sadzę N762, można uzyskać niską wartość zadaną kompresji. Aby ułatwić dyspersję sadzy i uzyskać dobrą wydajność przerobową, należy wybrać niewielką ilość plastyfikatora oleju parafinowego, który jest bardzo kompatybilny z kauczukiem etylenowo-propylenowym.
4. Środek sieciujący
W głównym łańcuchu EPDM nie ma wiązania nienasyconego, chociaż można zastosować wulkanizację nadtlenkową, ale prędkość wulkanizacji jest mała, a skuteczność sieciowania jest niska. W celu ustabilizowania i przyspieszenia procesu wulkanizacji konieczne jest zastosowanie środka sieciującego. Poddany obróbce TAC/GR jest lepszy pod względem dyspersji i ważenia.
Wraz ze wzrostem zawartości TAC/GR wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie przy zerwaniu i ściskaniu, trwałe odkształcenie wulkanizowanej gumy malała, a wartość MH stałego naprężenia rozciągającego wzrastała. Można zauważyć, że poprawiła się gęstość usieciowania wulkanizowanej gumy, spadły właściwości mechaniczne, ale wzrosła elastyczność. Jednocześnie wartość ML spadła, co wskazuje, że lepkość Mooneya spadła, wzrosła płynność gumy i była łatwa w obróbce; ts1 w zasadzie nie uległo zmianie, zmniejszono wartość t 90 i wyraźnie poprawiono prędkość wulkanizacji. Wydajność starzenia była gorsza przy 1,5 phr TAC/GR. Może to wynikać z obecności środka sieciującego, aktywującego proces wulkanizacji nadtlenkowej, skracającego czas wulkanizacji, zmniejszającego możliwość pękania łańcucha molekularnego gumy i dysproporcji w wysokiej temperaturze. Gdy ilość jest zbyt duża, zwiększa to proces sieciowania gumy i zmniejsza odporność cieplną EPDM. Po porównaniu, trwałe odkształcenie przy ściskaniu jest lepsze przy 2phr, a odporność na ciepło nie ulega znacznemu pogorszeniu, więc TAC/GR stosuje się przy 2phr.
5.Przeciwutleniacz
EPDM można stosować przez długi czas w temperaturze 150 ℃ , ale powyżej 150 ℃ cząsteczki zaczynają się stopniowo starzeć, a przy 180 ℃ łańcuch molekularny gumy będzie powoli rozkładał się. Aby jeszcze bardziej poprawić jego działanie w wysokich temperaturach, należy zastosować dodatki ochronne. W przypadku mediów zawierających parę wodną można zastosować przeciwutleniacz RD, który jest odporny na wysokie temperatury, ale nie wpływa łatwo na wulkanizację. Ponadto można zastosować przeciwutleniacz D w stężeniu 0,5 phr w celu wzmocnienia odporności na tlen w powietrzu i poprawy odporności na zmęczenie zginające. Stosunek RD/antybutyl = 1,8/0,5.
Wniosek
Opracowanie wysokotemperaturowej, odpornej na parę wodną gumy EPDM o wysokiej elastyczności, skupia się na spełnieniu właściwości mechanicznych przy założeniu maksymalizacji odporności na starzenie i zmniejszeniu wartości trwałego odkształcenia przy ściskaniu.
(1) Surowy kauczuk EPDM wybiera się z 40% ~ 50% propylenu i średniej frakcji masowej ENB jako trzeciego monomeru.
(2) W systemie wulkanizacji zastosowano DCP/TAC, co pomaga poprawić wydajność sieciowania, odporność na starzenie i wydajność procesu.
(3) W miarę możliwości należy stosować sadzę o wysokiej elastyczności N762, co może pomóc poprawić odporność na przepuszczalność mediów i starzenie się, a także może obniżyć koszty.
(4) Przyjąć system ochrony przeciwutleniacza RD/przeciwutleniacza D, z przeciwutleniaczem wysokotemperaturowym RD jako głównym i przeciwutleniaczem D odpornym na zmęczenie zginania i ozon jako przeciwutleniacz.
(5) W procesie produkcyjnym wykorzystuje się wtórną wulkanizację w wysokiej temperaturze, aby zwiększyć stopień wulkanizacji.
(6) Właściwości EPDM w przegrzanej wodzie i parze wodnej są oczywiście lepsze niż w powietrzu (w tej samej temperaturze). Ale mimo to długotrwałe stosowanie temperatury nadal nie przekracza 150 ℃ ; Odpowiednia jest temperatura uderzenia 165 ℃ , najwyższa nie może przekroczyć 180 ℃.
