การพัฒนากาวเอทิลีนโพรพิลีนไดอีนโมโนเมอร์ (EPDM) ที่มีความยืดหยุ่นสูงสำหรับการต้านทานไอน้ำที่อุณหภูมิสูง

1 การเลือกใช้ยางดิบ

ปะเก็นยางแลกเปลี่ยนความร้อนแผ่นในเวลาเดียวกันโดยด้านก๊าซของอุณหภูมิสูง บทบาทของน้ำแรงดันสูง และยังมีการสัมผัสกับอากาศ สภาพการทำงานมีความต้องการมากขึ้น ดังนั้นวัสดุควรมีความต้านทานการอัดความร้อนได้ดีมาก และสามารถทนต่อตัวกลางของน้ำและไอน้ำได้ ในสภาวะเช่นนี้ควรเลือกเศษส่วนมวลโพรพิลีน 40% ~ 50 % ของ EPDM เนื่องจากความยืดหยุ่นของ EPDM ชนิดนี้ดีที่สุด

 

EPDM ที่มีเศษส่วนมวลสูงของโมโนเมอร์ตัวที่สามมีความยืดหยุ่นที่ดีและมีการบีบอัดต่ำ อย่างไรก็ตามเนื่องจากการเชื่อมโยงข้ามในระดับสูง ความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวที่จุดขาดจึงต่ำกว่า และความต้านทานต่อความชราก็ไม่ดีเช่นกัน นอกจากนี้ ความต้านทานต่อความชราของ EPDM ที่มี ENB ในฐานะโมโนเมอร์ตัวที่สามนั้นดีกว่า EPDM ที่มี HD

 

2 ระบบการบ่ม

โดยทั่วไป ยาง EPDM สามารถวัลคาไนซ์ได้ด้วยระบบวัลคาไนซ์สองชนิด: เปอร์ออกไซด์และซัลเฟอร์เยลโลว์วัลคาไนซ์ โครงสร้างพันธะเชื่อมโยงข้ามของระบบหลอมโลหะเปอร์ออกไซด์คือพันธะ CC ในขณะที่โครงสร้างพันธะเชื่อมโยงข้ามของระบบหลอมโลหะซัลเฟอร์คือพันธะ CS พันธะ CC มีความเสถียรทางความร้อนมากกว่าพันธะ CS มาก ยาง EPDM ที่ทนต่ออุณหภูมิสูงจึงถูกวัลคาไนซ์ด้วยเปอร์ออกไซด์ เปอร์ออกไซด์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือ DCP ด้วยการเพิ่มปริมาณ DCP ยางวัลคาไนซ์จะค่อยๆ เปลี่ยนจากภาวะซัลเฟอร์ไดซ์เริ่มแรก ความแข็งแรงต่ำ และการเสียรูปมาก ไปจนถึงการเพิ่มความแข็งแรงและการเสียรูปลดลง จากนั้นระดับของการหลอมโลหะจะเพิ่มขึ้นอีก ความแข็งแรงเริ่มลดลง และการเสียรูปถึงน้อยที่สุด ในที่สุด หลังจากที่สารวัลคาไนซ์ส่วนเกิน ส่วนหนึ่งของโซ่โมเลกุลเริ่มสลายการย่อยสลายของโซ่ ความแข็งแรงยังคงลดลง และการเสียรูปจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น

 

3.ฟิลเลอร์

EPDM เป็นยางที่ไม่เป็นผลึก ความแข็งแรงของยางดิบไม่สูง แต่หลังจากเติมสารตัวเติมเสริมเข้าไปแล้วความแข็งแรงก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก โดยทั่วไปการเสริมสารตัวเติมจะมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการต้านทานความร้อน แต่การเพิ่มปริมาณสารตัวเติมยังคงช่วยปรับปรุงการต้านทานความร้อนของยางแต่ยังช่วยลดต้นทุนอีกด้วย

 

เมื่อเกรดของคาร์บอนแบล็คเพิ่มขึ้น ชุดการบีบอัดจะลดลง ความยืดหยุ่นเพิ่มขึ้น และความแข็งแรงลดลง ความแรงของคาร์บอนแบล็ค N990 ต่ำเกินไปและควบคุมในการผลิตได้ยากจึงไม่ได้ใช้ เมื่อเลือก N762 คาร์บอนแบล็ค จะได้ค่าชุดการบีบอัดที่ต่ำ เพื่อที่จะอำนวยความสะดวกในการกระจายตัวของคาร์บอนแบล็กและได้รับประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดี ให้เลือกน้ำมันพาราฟินพลาสติไซเซอร์จำนวนเล็กน้อย ซึ่งเข้ากันได้ดีกับยางเอทิลีนโพรพิลีน

 

4. ตัวแทนการเชื่อมขวาง

ไม่มีพันธะไม่อิ่มตัวบนสายโซ่หลักของ EPDM แม้ว่าจะสามารถใช้การหลอมโลหะด้วยเปอร์ออกไซด์ได้ แต่ความเร็วการหลอมโลหะจะช้า แต่ประสิทธิภาพการเชื่อมขวางต่ำ เพื่อให้กระบวนการวัลคาไนซ์มีความเสถียรและเร็วขึ้น จำเป็นต้องใช้สารเชื่อมขวาง TAC/GR ที่ได้รับการบำบัดจะดีกว่าสำหรับการกระจายตัวและการชั่งน้ำหนัก

 

เมื่อปริมาณ TAC/GR เพิ่มขึ้น ความต้านทานแรงดึง การยืดตัวที่จุดขาด และการเปลี่ยนรูปถาวรของแรงอัดของยางวัลคาไนซ์ลดลง และค่า MH ของความเค้นดึงคงที่เพิ่มขึ้น จะเห็นได้ว่าความหนาแน่นของการเชื่อมขวางของยางวัลคาไนซ์ดีขึ้น คุณสมบัติทางกลลดลง แต่ความยืดหยุ่นกลับเพิ่มมากขึ้น ในเวลาเดียวกัน ค่า ML ลดลง บ่งชี้ว่าความ หนืด Mooney  ลดลง ความลื่นไหลของยางเพิ่มขึ้น และง่ายต่อการแปรรูป โดยพื้นฐานแล้ว ts1 ไม่มีการเปลี่ยนแปลง และค่า t 90 ก็สั้นลง และความเร็วการหลอมโลหะก็ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ประสิทธิภาพการเสื่อมสภาพลดลงที่ 1.5phr ของ TAC/GR อาจเกิดจากการมีตัวช่วยเชื่อมโยงข้าม กระตุ้นกระบวนการวัลคาไนซ์ด้วยเปอร์ออกไซด์ ลดเวลาการหลอมโลหะ ลดโอกาสที่โซ่โมเลกุลของยางจะแตกหักและสัดส่วนไม่สมส่วนที่อุณหภูมิสูง เมื่อปริมาณมากเกินไปจะช่วยเพิ่มการเชื่อมโยงข้ามอายุของยางและลดความต้านทานความร้อนของ EPDM หลังจากการเปรียบเทียบ การเสียรูปถาวรของการบีบอัดจะดีกว่าที่ 2phr และความต้านทานความร้อนไม่ได้ลดลงมากนัก ดังนั้นจึงใช้ TAC/GR ที่ 2phr

 

5.สารต้านอนุมูลอิสระ

EPDM สามารถใช้งานได้นานที่อุณหภูมิ 150 ℃ แต่เมื่อเกิน 150 ℃ โมเลกุลจะเริ่มมีอายุค่อยๆ และที่อุณหภูมิ 180 ℃ โซ่โมเลกุลของยางจะค่อยๆสลายตัว เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูงต่อไป ต้องใช้สารเติมแต่งป้องกัน ในกรณีของสื่อไอน้ำ สามารถใช้สารต้านอนุมูลอิสระ RD ได้ ซึ่งทนทานต่ออุณหภูมิสูงแต่ไม่ส่งผลต่อการหลอมโลหะได้ง่าย นอกจากนี้ สารต้านอนุมูลอิสระ D 0.5phr ยังสามารถใช้เพื่อเสริมสร้างความสามารถในการต้านทานออกซิเจนในอากาศ และปรับปรุงความต้านทานต่อความเมื่อยล้าจากการดัดงอ อัตราส่วนของ RD/สารต้านบิวทิล=1.8/0.5

 

บทสรุป

การพัฒนายาง EPDM ความยืดหยุ่นสูงที่ทนต่อไอน้ำที่อุณหภูมิสูง โดยมุ่งเน้นที่คุณสมบัติทางกลภายใต้สมมติฐานในการเพิ่มความต้านทานการเสื่อมสภาพและลดค่าการเสียรูปถาวรของการบีบอัด

(1) ยาง EPDM ดิบถูกเลือกโดยมีโพรพิลีน 40%~50% และเศษส่วนมวลปานกลางของ ENB เป็นโมโนเมอร์ตัวที่สาม

(2) ระบบวัลคาไนซ์ใช้ DCP/ TAC ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อมขวาง ความต้านทานต่อความชรา และประสิทธิภาพของกระบวนการ

(3) ใช้คาร์บอนแบล็ค N762 ที่มีความยืดหยุ่นสูงให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งสามารถช่วยปรับปรุงความต้านทานต่อการซึมผ่านของสื่อและประสิทธิภาพการเสื่อมสภาพ และสามารถลดต้นทุนได้

(4) ใช้ระบบป้องกันของสารต้านอนุมูลอิสระ RD / สารต้านอนุมูลอิสระ D โดยมีสารต้านอนุมูลอิสระ RD ที่อุณหภูมิสูงเป็นหลักและสารต้านอนุมูลอิสระ D ที่ทนต่อการล้าและทนต่อโอโซนเป็นสารเสริม

(5) กระบวนการผลิตใช้การหลอมโลหะทุติยภูมิที่อุณหภูมิสูงเพื่อเพิ่มระดับการหลอมโลหะ

(6) ประสิทธิภาพของ EPDM ในน้ำที่มีความร้อนยวดยิ่งและไอน้ำนั้นดีกว่าในอากาศอย่างเห็นได้ชัด (อุณหภูมิเดียวกัน) แต่ถึงกระนั้นการใช้อุณหภูมิในระยะยาวก็ยังไม่เกิน 150 ℃ ; อุณหภูมิกระแทก 165 ℃ มีความเหมาะสม สูงสุดไม่เกิน 180 ℃.