در خواست مقالهپلی اتیلن و پلی پروپیلن ، پلیمرهایی هستند با دمای انتقال شیشه ای بسیار پایین و دارای ماهیت بلورینگی که به دلیل همین ماهیت ، فاقد خواص لاستیک بوده و به عنوان پلاستیک مورد مصرف قرار می گیرند. با کوپلیمر کردن اتیلن و پروپیلن و برهم زدن نظم ساختمانی هر یک از این همو پلیمرها ، می توان ویژگی بلورینگی را از پلیمر سلب و پلیمری با ویژگی لاستیکی پدید آورد. کوپلیمر تشکیل شده با این روش ، EPR نامیده می شود که دارای ماهیت کاملاً اشباع بوده و به دلیل همین ماهیت ، از مقاومت جوی و حرارتی بالایی برخوردار است ، اما این الاستومر به‌علت عدم وجود پیوند دوگانه در ساختار شیمیایی فاقد قابلیت پخت گوگردی و فقط با سیستم پخت پراکسیدی پخت می‌شود. برای حل این مشکل ، از مونومر سومی (مونومر DN) در واکنش با اتیلن و پروپیلن استفاده می شود. به این ترتیب ، ترپلیمری حاصل می شود که حاوی پیوند دوگانه بوده و قابلیت پخت گوگردی را پیدا خواهد کرد. این ترپلیمر EPDM نامیده می شود.
1. جرم مولکولی
2. درصد میزان اتیلن
3. درصد منومر غیراشباع (منومر DN)
تاثیر مواد پرکننده و روغن
2. پخت گوگردی
کاربرد الاستومر EPDM در صنعت خودرو
1. تولید نوارهای آببندی
با توجه به مقاومت عالی الاستومر EPDM در برابر عوامل جوی و ازن و نیز سطح کاملاً صاف و یکنواخت نوارهای اکسترود شده ، از این الاستومر به صورت Solid و یا فوم در تولید قطعات نواری دور درب ها ، پنجره ها و شیشه های خودرو ، استفاده می شود.
2. تولید انواع شیلنگ رادیاتور
با توجه به مقاومت حرارتی بالا در برابر آب جوش و هم چنین حلال های قطبی از جمله اتیلن گلیکول ، از این الاستومر برای شیلنگ های رادیاتور و بخاری خودرو استفاده می شود.
3. تولید عایق‌های صوتی
از این الاستومر در تولید عایق های صوتی ورقه‌ای در کف خودرو و هم چنین سینه داشبورد ، استفاده می شود تا از انتقال صدای موتور و محیط بیرون به داخل خودرو جلوگیری گردد. به منظور کنترل NVH[5] در خودرو ، به صورت فوم بین قطعات فلزی نظیر فوم لولای درب و اسفنج میله جک درب موتور ، استفاده می شود.
4. تولید قطعات پرسی
از این الاستومر در تولید انواع درپوش‌ها ، بست های اگزوز ، لچکی ها ، واشرهای آببندی ، گردگیر میل غربیلک فرمان و لاستیک پدال استفاده می شود.
سایر کاربردها
1. عایق و روکش کابل های با ولتاژ متوسط
2. نوارهای آببندی برای شیشه های دوجداره و درب‌های ساختمان
3. ورقه های یک لایه ایزولاسیون سقف
4. انواع اورینگ ها ، تسمه های نقاله ، شیلنگ ها و گسکت ها
5. سایدوال تایرهای رنگی
منابع:
1. Journal OF Exxon Chemical Company
Journal OF Enichem Chemical company .2
خواص و ویژگی ها
از جمله خواص ویژه این الاستومر ، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. مقاومت بالای حرارتی (تا دمای 150درجه)
2. مقاومت عالی در برابر عوامل جوی و ازن
3. انعطاف پذیری در دمای پایین
4. مقاومت در برابر رطوبت و بخار
5. خواص الکتریکی بسیار خوب
6. مقاومت در برابر روغن های قطبی ، اسیدها و مواد شوینده
7. فرایند پذیری بسیار خوب
الاستومر EPDM توسط شرکت های مختلف اروپایی ، آمریکایی و آسیایی ، با اسامی تجاری ویستالون ، کلتان ، رویالن ، دوترال ، kep و... تولید می شود. این الاستومر دارای تنوع بسیاری در گریدهای تولیدی است. این امر ناشی از تنوع در جرم مولکولی پلیمر ، نسبت درصد اتیلن به پروپیلن و درصد و نوع مونومر سوم است که در ادامه مقاله به تاثیر هر یک از این عوامل اشاره خواهیم کرد.
از جمله خواص ویژه این الاستومر ، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. مقاومت بالای حرارتی (تا دمای 150درجه)
2. مقاومت عالی در برابر عوامل جوی و ازن
3. انعطاف پذیری در دمای پایین
4. مقاومت در برابر رطوبت و بخار
5. خواص الکتریکی بسیار خوب
6. مقاومت در برابر روغن های قطبی ، اسیدها و مواد شوینده
7. فرایند پذیری بسیار خوب
الاستومر EPDM توسط شرکت های مختلف اروپایی ، آمریکایی و آسیایی ، با اسامی تجاری ویستالون ، کلتان ، رویالن ، دوترال ، kep و... تولید می شود. این الاستومر دارای تنوع بسیاری در گریدهای تولیدی است. این امر ناشی از تنوع در جرم مولکولی پلیمر ، نسبت درصد اتیلن به پروپیلن و درصد و نوع مونومر سوم است که در ادامه مقاله به تاثیر هر یک از این عوامل اشاره خواهیم کرد.
1. جرم مولکولی
میزان جرم مولکولی الاستومر ، ارتباط مستقیم با مونی ویسکوزیته آن دارد که مقدار آن در دمای 125 درجه از 25 تا 90 متغیر است. با افزایش مونی ویسکوزیته ، مقاومت کششی و پارگی ، استحکام در حالت خام الاستومر افزایش می یابد. همچنین می توان از مقدار بیشتری فیلر و روغن در فرمولاسیون کامپاند (با حفظ خواص) استفاده کرد که این امر به کاهش قیمت تمام شده کامپاند منجر خواهد شد. از نظر فرایند پذیری ، هرچه جرم مولکولی افزایش یابد ، خواص فرایند پذیری همانند اختلاط و اکسترودپذیری ، مشکل تر خواهد شد.
2. درصد میزان اتیلن
افزایش درصد اتیلن بین 55 تا 75 درصد ، باعث ایجاد مقدار کمی بلورینگی در الاستومر می شود که می تواند در خواص نهایی تاثیرگذار باشد. افزایش در میزان درصد اتیلن باعث افزایش در مقاومت کششی ، سختی ، استحکام خام و مانایی کششی می شود. هم چنین ، میزان مواد افزودنی در کامپاند افزایش می یابد. با افزایش درصد اتیلن ، خواص پخت پراکسیدی بهبود می‌یابد.
3. درصد منومر غیراشباع (منومر DN)
درصد منومر غیراشباع ، تاثیری عمده بر سرعت پخت گوگرد دارد که با توجه به درصــد آن به چهـــار گـروه ضـــعیف (1 تا 3%) متوسط (3 تا 4%) زیاد (4 تا 7%) و بسیار زیاد (7 تا 11%) تقسیم می شود. افزایش درصد مونومر DN باعث افزایش سرعت پخت ، مدول و کاهش زمان ایمنی و نگهداری کامپاند ، درصد ازدیاد طول و مانایی فشاری می شود. هم چنین با افزایش درصد مونومر DN مقاومــت در برابر حرارت (پیر شدگی) کاهش می یابد.
تاثیر مواد پرکننده و روغن
EPDM از جمله الاستومر های دارای قابلیت جذب زیاد روغن و پرکننده است. با توجه به وزن مخصوص پایین این الاستومر (0.86G/CM3) قطعات تولید شده از آن اقتصادی هستند. افزودن مواد پرکننده ، به‌منظور افزایش خواص فیزیکی ، افزایش فرایند پذیری (مانند اکسترودپذیری) و کاهش قیمت ، صورت می پذیرد. مواد پر کننده می توانند شامل فیلرهای تقویت کننده نظیر انواع دوده و سیلیکا ، نیمه تقویت کننده همانند ترکیبات سیلیکات و غیر تقویت کننده همانند کربنات کلسیم باشند.
الاستومر EPDM با روغن‌های نفتنیک و پارافینیک نظیر روغن بهران 840 و 845 سازگار است و هرچه لزجت روغن افزایش یابد ، خواص فیزیکی و مقاومت حرارتی آن افزایش می یابد. هم چنین ، میزان جمع شدگی قطعات پس از پخت کاهش می یابد. کاهش لزجت روغن باعث بهبود جهندگی و انعطاف پذیری در دمای پایین می شود. برای پخت پراکسیدی ، فقط باید از روغن پارافینیک استفاده شود.
هنگام فرمولاسیون کامپاند ، باید بهترین بالانس بین رفتار فرایند پذیری ، سرعت پخت ، خواص فیزیکی و قیمت در نظر گرفته شود. با توجه به خواص موردنیاز ، 25 تا 50 درصد از وزن کامپاند مربوط به وزن الاستومر EPDM در نظر گرفته می شود.
انواع سیستم پخت
1. پخت پراکسیدیپراکسیدها ، ترکیباتی با ساختار R-O-O- هستند و پیوند اکسیژن-اکسیژن با اعمال حرارت و یا استفاده از پرتو پر انرژی ، شکسته شده و پراکسید به رادیکال آزاد تجربه می شود. این رادیکال آزاد با حمله به زنجیر پلیمر و گرفتن هیدروژن ، رادیکال آزاد را بر روی زنجیر پدید می آورد. به این ترتیب ، زنجیرهای مجاور از طریق این رادیکال ها به هم متصل و بین زنجیرها اتصال کربن-کربن تولید می شود. پراکسیدها ، انواع بسیار متنوعی دارند و هر یک در محدوده دمایی خاصی فعال می شوند. آن ها می توانند به‌صورت خالص یا ترکیب با پودر و یا خمیر باشند.
از جمله انواع پراکسیدها ، می توان به دی کیومیل پراکساید (DCP) ، پرکادوکس و تری گانوکس متعلق به شرکت AKZO اشاره کرد. از مزایای پخت پراکسیدی ، می توان به خواص حرارتی (پیرشدگی) عالی و هم چنین میزان مانایی فشاری پایین اشاره کرد. از آن جایی که پراکسید می تواند با مواد افزودنی در کامپاند ، وارد واکنش شود ، باید در انتخاب نوع و مقدار آن کاملاً دقت شود. در پخت پراکسیدی همانند پخت گوگردی ، می توان با استفاده از مواد فعال کننده ، بازده پخت را تا 20 درصد افزایش داد. تری آلیل سیانورات (TAC) و اتیلن گلیکول دی اکریلات ، مهم ترین فعال کننده های پخت پراکسیدی هستند. در اغلب موارد ، محصولات پراکسیدی بویی نامطلوب دارند که برای رفع آن باید پخت تکمیلی صورت پذیرد.
از جمله انواع پراکسیدها ، می توان به دی کیومیل پراکساید (DCP) ، پرکادوکس و تری گانوکس متعلق به شرکت AKZO اشاره کرد. از مزایای پخت پراکسیدی ، می توان به خواص حرارتی (پیرشدگی) عالی و هم چنین میزان مانایی فشاری پایین اشاره کرد. از آن جایی که پراکسید می تواند با مواد افزودنی در کامپاند ، وارد واکنش شود ، باید در انتخاب نوع و مقدار آن کاملاً دقت شود. در پخت پراکسیدی همانند پخت گوگردی ، می توان با استفاده از مواد فعال کننده ، بازده پخت را تا 20 درصد افزایش داد. تری آلیل سیانورات (TAC) و اتیلن گلیکول دی اکریلات ، مهم ترین فعال کننده های پخت پراکسیدی هستند. در اغلب موارد ، محصولات پراکسیدی بویی نامطلوب دارند که برای رفع آن باید پخت تکمیلی صورت پذیرد.
2. پخت گوگردی
پخت گوگردی ، از طریق واکنش گوگرد با مونومر DN صورت می گیرد. سرعت پخت به نوع و درصد مونومر DN بستگی دارد. EPDM از پخت آرامی برخوردار است ، لذا استفاده از شتاب دهنده های سریع و فوق العاده سریع برای پخت گوگردی ، امری ضروری است. سیستم پخت ، شامل گوگرد و مواد گوگرد دهنده ، شتاب دهنده اولیه شامل ترکیبات تیازول و شتاب دهنده فوق العاده سریع شامل تیورام و دی تیوکربامات است. یکی از دیگر عوامل مهم در زمینه سرعت پخت میزان توزیع جرم مولکولی EPDM است. هر چه میزان این توزیع باریک تر باشد ، سرعت پخت سریع تر خواهد بود.
از مزایای پخت گوگردی می توان به خواص دینامیکی و سایشی بهتر نسبت به پخت پراکسیدی اشاره کرد. یکی از معایب پخت گوگردی ، سفیدک زدن قطعات (مخصوصاً در پخت پرسی) است. این نقص را می توان با استفاده از ترکیباتی که حلالیت بیشتری در الاستومر EPDM دارند همانند MBT و zdbc ، بر طرف کرد.
از مزایای پخت گوگردی می توان به خواص دینامیکی و سایشی بهتر نسبت به پخت پراکسیدی اشاره کرد. یکی از معایب پخت گوگردی ، سفیدک زدن قطعات (مخصوصاً در پخت پرسی) است. این نقص را می توان با استفاده از ترکیباتی که حلالیت بیشتری در الاستومر EPDM دارند همانند MBT و zdbc ، بر طرف کرد.
کاربرد الاستومر EPDM در صنعت خودرو
1. تولید نوارهای آببندی
با توجه به مقاومت عالی الاستومر EPDM در برابر عوامل جوی و ازن و نیز سطح کاملاً صاف و یکنواخت نوارهای اکسترود شده ، از این الاستومر به صورت Solid و یا فوم در تولید قطعات نواری دور درب ها ، پنجره ها و شیشه های خودرو ، استفاده می شود.
2. تولید انواع شیلنگ رادیاتور
با توجه به مقاومت حرارتی بالا در برابر آب جوش و هم چنین حلال های قطبی از جمله اتیلن گلیکول ، از این الاستومر برای شیلنگ های رادیاتور و بخاری خودرو استفاده می شود.
3. تولید عایق‌های صوتی
از این الاستومر در تولید عایق های صوتی ورقه‌ای در کف خودرو و هم چنین سینه داشبورد ، استفاده می شود تا از انتقال صدای موتور و محیط بیرون به داخل خودرو جلوگیری گردد. به منظور کنترل NVH[5] در خودرو ، به صورت فوم بین قطعات فلزی نظیر فوم لولای درب و اسفنج میله جک درب موتور ، استفاده می شود.
4. تولید قطعات پرسی
از این الاستومر در تولید انواع درپوش‌ها ، بست های اگزوز ، لچکی ها ، واشرهای آببندی ، گردگیر میل غربیلک فرمان و لاستیک پدال استفاده می شود.
سایر کاربردها
1. عایق و روکش کابل های با ولتاژ متوسط
2. نوارهای آببندی برای شیشه های دوجداره و درب‌های ساختمان
3. ورقه های یک لایه ایزولاسیون سقف
4. انواع اورینگ ها ، تسمه های نقاله ، شیلنگ ها و گسکت ها
5. سایدوال تایرهای رنگی
منابع:
1. Journal OF Exxon Chemical Company
Journal OF Enichem Chemical company .2
✔ منابع آزمون کارشناسی ارشد شیمی 93