Vývoj vysoko elastických lepidiel na báze etylénpropylén-diénového monoméru (EPDM) pre odolnosť proti vodnej pare pri vysokej teplote

1 Výber surovej gumy

Gumové tesnenie doskového výmenníka tepla súčasne na strane plynu s vysokou teplotou, na strane vody s úlohou vysokého tlaku a tiež v kontakte so vzduchom, pracovné podmienky sú náročnejšie. Preto by mal byť materiál veľmi dobre odolný voči tepelnému stlačeniu a mal by odolať médiu vody a jej pary. V takýchto podmienkach by ste mali zvoliť hmotnostný podiel propylénu 40% ~ 50% EPDM, pretože tento typ elasticity EPDM je najlepší.

 

EPDM s vysokým hmotnostným podielom tretieho monoméru má dobrú elasticitu a nízku pevnosť v tlaku; avšak v dôsledku vysokého stupňa zosieťovania je pevnosť v ťahu a predĺženie pri pretrhnutí nižšie a odolnosť proti starnutiu je tiež nízka. Okrem toho odolnosť proti starnutiu EPDM s ENB ako tretím monomérom je lepšia ako odolnosť EPDM s HD.

 

2 Systém vytvrdzovania

Vo všeobecnosti môže byť EPDM kaučuk vulkanizovaný dvoma druhmi vulkanizačných systémov: peroxidová a sírová žltá vulkanizácia. Štruktúra sieťovacej väzby peroxidového vulkanizačného systému je CC väzba, zatiaľ čo štruktúra sieťovacej väzby systému sírovej vulkanizácie je CS väzba. CC väzba je oveľa tepelne stabilnejšia ako väzba CS, takže guma EPDM odolná voči vysokej teplote je vulkanizovaná peroxidom. Najpoužívanejším peroxidom je DCP. So zvyšovaním dávkovania DCP sa vulkanizovaný kaučuk postupne premieňa od počiatočného podsírenia, nízkej pevnosti a veľkej deformácie k zvýšeniu pevnosti a zníženiu deformácie; potom sa stupeň vulkanizácie ďalej zvýši, pevnosť začne klesať a deformácia dosiahne minimum; nakoniec, po prebytku vulkanizačného činidla, časť molekulového reťazca začne prerušovať degradáciu reťazca, pevnosť ďalej klesá a deformácia sa postupne zvyšuje.

 

3.Plnička

EPDM patrí k nekryštalickej gume, pevnosť surovej gumy nie je vysoká. Ale po pridaní výstužného plniva sa pevnosť výrazne zvýši. Výstužné plnivá majú vo všeobecnosti malý vplyv na tepelnú odolnosť, ale zvýšenie množstva plniva stále pomáha zlepšiť tepelnú odolnosť gumy, ale aj znížiť náklady.

 

So zvyšujúcou sa triedou sadzí sa kompresná deformácia znižuje, elasticita sa zvyšuje a pevnosť klesá. Pevnosť sadzí N990 je príliš nízka a ťažko kontrolovateľná vo výrobe, preto sa nepoužíva. Výberom sadzí N762 je možné dosiahnuť nízku hodnotu nastavenia kompresie. Aby sa uľahčilo rozptýlenie sadzí a dosiahol sa dobrý výkon pri spracovaní, vyberte malé množstvo zmäkčovadla parafínového oleja, ktorý je veľmi kompatibilný s etylénpropylénovým kaučukom.

 

4. Zosieťovacie činidlo

Na hlavnom reťazci EPDM nie je žiadna nenasýtená väzba, aj keď možno použiť peroxidovú vulkanizáciu, ale rýchlosť vulkanizácie je pomalá, účinnosť zosieťovania je nízka. Na stabilizáciu a urýchlenie procesu vulkanizácie je potrebné použiť sieťovacie činidlo. Ošetrený TAC/GR je lepší na dispergovanie a váženie.

 

S nárastom množstva TAC/GR sa znížila pevnosť v ťahu, predĺženie pri pretrhnutí a trvalá deformácia vulkanizovaného kaučuku v tlaku a zvýšila sa hodnota MH konštantného napätia v ťahu. Je možné vidieť, že hustota zosieťovania vulkanizovaného kaučuku sa zlepšila, mechanické vlastnosti sa znížili, ale elasticita sa zvýšila. Súčasne sa znížila hodnota ML, čo naznačuje, že viskozita Mooney  sa znížila, zvýšila sa tekutosť kaučuku a ľahko sa spracovával; ts1 sa v podstate nezmenilo a hodnota t90 sa skrátila a rýchlosť vulkanizácie sa zjavne zlepšila. Výkon starnutia bol horší pri 1,5 phr TAC/GR. Môže to byť spôsobené prítomnosťou pomocného zosieťovacieho prostriedku, aktiváciou procesu peroxidovej vulkanizácie, skrátením času vulkanizácie, znížením možnosti pretrhnutia molekulárneho reťazca gumy a disproporcionácie pri vysokej teplote. Keď je množstvo príliš veľké, zvyšuje to zosieťovanie gumy pri starnutí a znižuje tepelnú odolnosť EPDM. Po porovnaní je kompresná trvalá deformácia lepšia pri 2phr a tepelná odolnosť nie je príliš obetovaná, takže TAC/GR sa používa pri 2phr.

 

5.Antioxidant

EPDM sa môže používať dlhodobo pri 150 °C , ale pri teplote nad 150 °C začnú molekuly postupne starnúť a pri 180 °C sa molekulárny reťazec gumy pomaly rozloží. Na ďalšie zlepšenie jeho výkonu pri vysokých teplotách je potrebné použiť ochranné prísady. V prípade médií s vodnou parou je možné použiť antioxidant RD, ktorý je odolný voči vysokým teplotám, ale neovplyvňuje ľahko vulkanizáciu. Okrem toho je možné použiť 0,5 phr antioxidantu D na posilnenie schopnosti odolávať kyslíku vo vzduchu a zlepšiť odolnosť proti ohybovej únave. Pomer RD/anti-butyl = 1,8/0,5.

 

Záver

Vývoj vysoko elastickej EPDM gumy odolnej voči vodnej pare pri vysokej teplote, zameranie je na splnenie mechanických vlastností za predpokladu maximalizácie odolnosti proti starnutiu a zníženia hodnoty trvalej deformácie pri stlačení.

(1) Surový kaučuk EPDM sa vyberie so 40 % až 50 % propylénu a stredne hmotnostnou frakciou ENB ako tretieho monoméru.

(2) Vulkanizačný systém využíva DCP/TAC, ktorý pomáha zlepšiť účinnosť zosieťovania, odolnosť proti starnutiu a výkonnosť procesu.

(3) V maximálnej možnej miere používajte sadze N762 s vysokou elasticitou, čo môže pomôcť zlepšiť odolnosť voči priepustnosti médií a starnutiu a môže znížiť náklady.

(4) Prijmite ochranný systém antioxidantu RD/antioxidantu D, s vysokoteplotným antioxidantom RD ako hlavným a antioxidantom D odolným voči ohybu a únave a ozónu ako pomocným.

(5) Výrobný proces využíva vysokoteplotnú sekundárnu vulkanizáciu na zvýšenie stupňa vulkanizácie.

(6) Výkon EPDM v prehriatej vode a vodnej pare je zjavne lepší ako vo vzduchu (rovnaká teplota). Ale aj tak jeho dlhodobé používanie teploty stále nie je vyššie ako 150 ℃ ; Vhodná je nárazová teplota 165 ℃ , najvyššia nesmie prekročiť 180 ℃.