کائوچوی اتیلن-پروپیلن
کائوچوی اتیلن-پروپیلن گاهی اوقات این کوپلیمر به نام EPR خوانده می شود. مولکول های کائوچوهای اتیلن- پروپیلن کاملا خطی نیستند ، بلکه شامل شاخه های جانبی با زنجیرهای کوتاه و بلند در درجه های مختلف […]
کائوچوی اتیلن-پروپیلن
گاهی اوقات این کوپلیمر به نام EPR خوانده می شود. مولکول های کائوچوهای اتیلن- پروپیلن کاملا خطی نیستند ، بلکه شامل شاخه های جانبی با زنجیرهای کوتاه و بلند در درجه های مختلف می باشند این حالت که متاثر از شرایط پلیمریزاسیون و نسبت درصد مونومرها می باشد . دقیقا به همان صورتی که در کوپلیمرهای اتیلن – پروپلین ( EPM) دیده می شود ، در ترپلیمرهای ( EPDM) که ویژگی های دیگری مثل تمایل به ایجاد بیشتر شاخه های جانبی به خاطر اثرات منومر دی انی وجود دارد ، دیده نمی شود.
علاوه برنسبت درصد مونومرهای اتیلن و پروپیلن، وزن مولکولی متوسط کائوچو نیز متاثر از انتخاب نوع کاتالیزور و متغییرهای واکنش پلیمریزاسیون می باشد.
ویسکوزیته ی مونی EPDM,EPM در چهار دقیقه پس از یک دقیقه پیش حرارت دهی، در دماهای 250 درجه فارنهایت اندازه گرفته می شود.
در هر وزن مولکولی متوسط ، توزیع وزن مولکولی مربوط به زنجیره های پلیمر تشکیل دهنده ی یک الاستومر، بر خواص فرآیند پذیری و مکانیکی آمیزه ی خام و پخت شده ی آن تاثیر می گذارد.
به طور خلاصه، حداقل شش متغییر قابل اندازه گیری در ساختمان مولکولی کائوچوی اتیلن پروویلن وجود دارد که به صورت جداگانه یا در مجموع کنترل می شوند به این ترتیب مجموعه ی وسیعی از مواد تجاری که دارای خواص مورد نظر در صنعت لاستیک، از لحاظ فرآیند پذیری و کاربردی ، هستند قابل تولید می باشند این خواص عبارت اند از :
1-نسبت درصد منومرها : کائوچوهای با درصد پروپیلن بالا غلتک پذیری بهتری دارند، در حالی که بهبود خواص فیزیکی کائوچوها و قابلیت بهتر اکسترود شدن آن را در نسبت های بالای اتیلن می توان مشاهده کرد.
2-درجه کریستالی بودن : عموما برای یک الاستومر جدید، میزان کریستالی صفر مطلوب نظر می باشد، اما در بعضی مواقع ایجاد و گسترش حالت کریستالی به هنگام کشش نیز مورد نظر است.
3-شاخه های جانبی : شاخه های جانبی بلند بایستی حذف گردند، مگر آن که یک آمیزه ی لاستیکی مرده مورد نیاز باشد. شاخه های جانبی کوتاه اثر چندانی ندارند.
4-وزن مولکولی متوسط: خواص فیزیکی محصول پخت شده با افزایش ویسکوزیته ی مونی بهبود می یابد اما در عوض فرآیند پذیری عموما مشکل تر می گردد.
5-چگونگی توزیع مونومرها : در محدوده های نسبتا وسیع و در کاربردهای علمی کائوچوها، این فراسنج قابل اندازه گیری نیست.
طبقه بندی انواع کائوچو
مهم ترین و بارز ترین فراسنج هایی که مشخص کننده الاستومرهای اتیلن – پروپلین موجود در بازار می باشند عبارتند از:
1-وزن مولکولی
2-درصد پروپلین
3-نوع منومر سوم
4-درصد منومر سوم
وزن مولکولی
از لحاظ وزن مولکولی ، سه زیر مجموعه اصلی از این پلیمر موجود است که عبارتند از :
الف- ویسکوزیته ی کم تا متوسط ML ( 1+ 3 ) 100°C =25-60
ب- ویسکوزیته ی متوسط تا زیاد ML ( 1+ 4 ) 125°C =60-100
ج- ویسکوزیته ی بسیار زیاد حداکثر تا ML ( 1+ 4 ) 125°C =200
برخی از گونه های نوع ب دارای مقادیر مشخصی از روغن هستند، تا فرآیند پذیری را آسان تر نمایند و تمامی گونه های نوع ج با روغن گسترانیده شده اند.
پلیمرهای ویسکوزیته ی کم برای آمیزه های با کیفیت خوب و مقدار پر کننده ی متوسط برتری داشته ، و پلیمرهای ویسکوزیته ی زیاد برای تولید آمیزه ارزان قیمت یا برای فرآیند پذیری بهتر ، مفید هستند.
ولی با این وجود بهترین آن ها ، سیستم پراکسایدی آلی تشخیص داده شد. این مواد به عنوان عوامل اتصال ساز شبکه ای ، برای پلیمرها شناخته شده اند. اما در مصرف آن ها به صورت تجاری ، مشکلاتی وجود داشت در واقع در سال 1950 دی – ترشری- بیوتیل پراکسید در بازار موجود بود ، اما فراریت زیاد ، آن را برای ایجاد اتصالات شبکه ای نامناسب می ساخت. بعدا فراریت با استفاده از دی کیومیل پراکسید حل شد ، اما مسئله ی بوی نامطبوع ، استفاده از آن را مشکل می ساخت. به تدریج پراکساید های جدیدی ساخته و عرضه شدند.
1- ۱و۱دی- ترشری- بیوتیل پراکسی ۳ و ۳ و ۵ تری متیل سیکلوهگزان
2- دی کیومیل پراکسید
3- ۱و۴ ( ترشری بیوتیل پراکسی – ایزوپروویل ) بنزن
کشف برخی مواد خاص کارایی پراکسید را افزایش میداد. اولین ماده در این رابطه ، گوگرد بود.
رسیدین به بهترین خواص در صورت انتخاب یک اتم – گرم گوگرد به یک مولکول پراکسید بدست خواهد آمد. این حالت نسبت به بهینه برای رسیدن به مانایی فشاری کم در دماهای بالا می باشد.
کارایی ولکانیزاسیون با پراکساید در EPM با افزایش میزان اتیلن در ساختمان آن ، بیشتر می شود.
ولکانیزاسیون EPDM
1-پراکسیدهای آلی
EPDM پخت شده با پراکسید دارای مقاومت حرارتی بهتر می باشد و همچنین غیر لکه زا بوده و احتمال شوره زدن در آن ها کمتر می باشد و هیج محدودیتی در ولکانیزاسیون هم زمان و مناسب مخلوط پلیمرهای از نوع مختلف وجود ندارد.
2-گوگرد و شتاب دهنده
3-سیستم های رزین ، کوئینوئید و مالتیمید
4-ولکانیزاسون در دمای معمولی
آمیزه کاری
الاستومرهای EPM و EPDM بسیار شبیه به دیکر الاستومرهای تجاری ، از لحاظ استفاده از پر کننده ها وسایر مواد افزودنی می باشند. به عنوان یک قاعده ی کلی ، لازم به تاکید است که وقتی از سیستم پخت پراکسیدی استفاده می گردد. نباید از مواد اسیدی استفاده شود و یا حداقل ، مقدار آن ها در آمیزه به حداقل برسد. رعایت این نکته به ویژه برای EPM بسیار ضروری می باشد.
از موارد زیر میتوان جهت آمیزه کاری به همراه اپیدم استفاده شود.
1-دوده
2-پرکننده های معدنی
3-خاک رس
4-سیلیکا
5-کربنات کلسیم
6-آلومینای آبدیده
7-عوامل اتصال ساز
ضد شوره زدن یا شکفتگی
با راهکارهای ذیل میتوان شوره زدن یا شکفتگی را کاهش داد.
شوره زدن سطحی در محصولات لاستیکی ، پدیده ای است که در تمانی انواع الاستومرها رخ می دهد. بسیاری از اجزای آمیزه نظیر ؛ مواد پخت و تاخیر اندازه های زمان بندی ، عموما با الاستومرها ناسازگار هستند. به ویژه اگر کائوچوها کمتر قطبی باشند، خود این مواد یا محصولات جانبی ای که بوجود می آورند، تمایل مهاجرت به سطح لاستیک را دارند. EPM و EPDM نیز به این پدیده ناخواسته مبتلا می باشند. اگر حذف پدیده ی شکفتگی امکان پذیر نباشد میتوان با رعایت نکات زیر آن را کاهش داد :
1-استفاده از کمترین مقدار ممکن مواد قطبی ( یا موادی که تولید محصولات جانبی قطبی می نمایند)
2-برای مهاجرت مواد به سطح لازم است تا مقدار معینی از ماده در آمیزه وجود داشته باشد.( که برای هر ماده ای این مقدار متفاوت است ) لذا بهتر است از چندین ماده ی قطبی در مقادیر کم به جای یک ماده ی قطبی با مقدار زیاد ( برای شتاب دهنده ) استفاده شود.
3-حتی الامکان باید مواد قطبی را با وزن مولکولی بالا انتخاب نمود.
4-مواد قطبی ای که به آسانی مهاجرت می کنند را باید با استفاده از سایر مواد قطبی با وزن مولکولی بالا ، محاصره نمود نظیر؛ پلی اتیلن گلیکول. این تکنیک با موفقیت و در سطح وسیعی در الاستومرهای اتیلن – پروپلن ، به ویژه آن هایی که با پراکسیدها پخته می شوند به کار گرفته می شود.
در برخی موارد ، پدیده شوره زدن را می توان با قرار دادن محصول در داخل اتو کلاو بخار تسریع و عملا حذف نمود.
ضد اکسید کننده ها
در پخت پراکسیدی EPDM و البته EPM ، محصولاتی تولید می شود که موجب افزایش مقاومت حرارتی در درجه حرارت های بالا میگردند این مقاومت را می توان با افزایش ضد اکسید کننده های مناسب به آمیزه ، بیشتر بهبود بخشید.
عوامل ضد نور ماورای بنفش
الاستومرهای اتیلن- پروپلین نسبت به اشعه ماورای بنفش و نور مرئی حساسیت دارند. اگر آمیزه سیاه باشد ، خود دوده به عنوان یک جاذب عمل کرده و قطعه ی لاستیکی را در مقابل نور معمولی خورشید محافظت می نماید.
برای آمیزه کاری غیره سیاه ، پیشنهادات تجربی زیر میتواند باعث افزایش مقاومت محصول در مقابل اشعه ی ماورای بفش گردد:
1-استفاده از EPM و EPDM با وزن مولکولی پایین
2-استفاده از روغن های پارافینیک با درصد خلوص بالا
3-افزایش ۱۵ تا ۳۰ قسمت دی اکسید تیتانیوم براق به آمیزه ، همراه با مقادیر ناچیز از دوده ی SRF ( اگر قابل قبول باشد.)
4-استفاده از رنگینه های از نوع فتالوسیانین
انواع مواد ضد نور ماورای بنفش که در پلاستیک ها به کار برده می شود ، نقش موثری در آمیزه های EPM و EPPDM ندارند.
مقاوم کننده ها در برابر شعله
ترکیب پارافین واکس کلرینه شده و اکسید آنتیموان به خوبی به عنوان یک مقاوم کننده در برابر شعله شناخته شده است ، اما متاسفانه مخلوط این مواد از خود ترکیبات گازی ومضر کلره متصاعد می نماید برای جلوگیری از تشکیل این ترکیبات گازی ، استفاده از آلومینای آبدیده ، همراه با استرهای فسفره ، پیشنهاد میگردد.
مزایای استفاده از کائوچو به صورت دانه با تریشه عبارتند از :
1-حمل و نقل آسان تر
2-امکان توزین اتوماتیک
3-امکان تغذیه به ماشین های اختلاط پیوسته
4-صرف زمان کمتر جهت اختلاط
5-صرف انرژی کمتر جهت اختلاط
6-پراکنش بهتر اجزا در آمیزه
7-صرف سرمایه ی کمتر ( برای کارخانه های جدید التاسیس)
8-امکان پذیری خودکار نموندن تمامی فرآیندها تولید
معایب آن عبارتند از :
1-بالا بودن هزینه های تولید الاستومر و در نتیجه ، افزایش قیمت الاستومر
2-بالاتر بودن هزینه های بسته بندی به علت بیشتر بودن حجم .
3-بالا بودن هزینه های ترابری به علت بیشتر بودن حجم.
4-پرداخت هزینه ی بیشتر برای نصب وسایل مناسب جهت حمل و نقل
ویژگی هایی که اپیدیم مناسب برای روش تولید اکستروژن می بایست دارا باشد :
اکستروژن:
یک آمیزه ی خوب اکستروژن پذیر ، باید قابلیت دستپردازی آسان ، سرعت اکستروژن سریع . تورم ( swelling ) صفر ( یا ناچیز ) و پایداری ابعاد محصول اکسترود شده . پایداری ابعاد با استفاده از کائوچوهای با وزن مولکولی بالاتر و توزیع پهن تر بهبود می یابد.
بدیهی است که وقتی یک آمیزه یا کیفیت برتر مورد نظر باشد، الاستومرهای با وزن مولکولی کم تا متوسط، توزیع وزن مولکولی متوسط و میزان پروپیلن بالا باید انتخاب شوند. پلیمرهای با وزن مولکولی و مقاومت در خالت خام بالاتر ، به دلیل ظرفیت زیاد در پذیرش پر کننده ، اکستروژن پذیری خوب ، خواص مکانیکی رضایت بخش و قیمت نازل ( بسیار کمتر از الاستومرها ) مناسب هستند.
کلندرینگ:
در سال های اخیر، تمایل زیادی به استفاده از ورقه های کلندر شده در حالت خام ، به وجود آمده است در این حالت استفاده از EPM و EPDM با مقاومت در حالت خام بسیار بالا ، امری ضروری است. افزایش پلی اتیلن سبک ، به خواص کلندرینگ آمیزه و قدرت کششی ورقه ی نهایی بهبود بیشتری می بخشد.
روش های پخت محصولات تولید شده با کائوچوی مصنوعی اپیدیم
محدودیتی در پخت EPDM با استفاده از روش های معمولی صنعت لاستیک وجود ندارد. قالب گیری به شیوه های گوناگون نظیر ؛ استفاده از هوای داغ ، نمک مذاب ، بخار در فشارهای گوناگون ، و استفاده از بسترهای سیال ، انرژی UHF و تشعشع انجام میگیرد.
خواص کائوچوهای اتیلن – پروپلین
1-درجه حرارت های بالا
2-درجه حرارت های پایین
3-مقاومت در حالت خام
4-مقاومت در برابر عوامل جوی
5-مقاومت نسبت به مواد شیمیایی
6-خواص الکتریکی
7-خواص دینامیکی
8-قدرت کششی و سختی
9-مقاومت سایشی و مقاومت در برابر پارگی
10-مانایی فشاری
11-خزش و آسودگی از تنش
12-نفوذ پذیری در مقابل گازها
مصارف کائوچوی EPDM و EPM
1-در تولید انواع تایر
2-کابل و عایق های الکتریکی
3-درزگیرهای اتومبیل
4-لوله های مصرفی در اتومبیل
5-لوله های تخلیه ی ماشین های لباسشویی خانگی
6-نوارهای لاستیکی