پایان نامه بررسي مختصات و مشخصات EPDM

مقدمه

كائوچوي اتيلن ـ پروپيلن نخستين بار به سال 1962 در ايالات متحده و در مقادير كم و محدود تجاري عرضه گشت . حدود سالهاي 1954 و 1960  مقادير كم آن درآزمايشگاههاي ايتاليا و اپالات متحده ساخته شده بود. اگر چه توليد تجاري آن در سال 1963 آغاز شد، اما كائوچوي اتيلن ـ پروپيلن اكنون داراي بالاترين ضريب و ميزان رشد مي باشد. كائوچوي اتيلن ـ پروپيلن راعموماً EPDM مي نامند. اين نامگذاري كه از طرف انجمن آمريكايي آزمون مواد (ASTM)، انستيوي بين المللي توليد كنندگان كائوچوي مصنوعي و سازمان استانداردهاي بين المللي به عنوان يك قرارداد پذيرفته شده است، به محصولي پرمصرف تر و قابل ولكانش با گوگرد كه در مولكولهاي آن درصد كمي از يك منومر دي ان علاوه بر اتيلن و پروپيلن وجود داشته باشد، اطلاق مي گردد. مفهوم اين حروف كه در كنار هم قرار گرفته اند، EPDM، بدين ترتيب است، E براي اتيلن، P براي پروپلين، D براي دي ان و M براي متيلن، واحد تكراري () كه در حقيقت ستون اصلي تشكيل دهنده زنجيره پليمري مي باشد.

كوپليمر كم مصرف تر اتيلن و پروپيلن خوانده مي شود. گاهي اوقات اين كوپليمر به نام EPR [1] خوانده مي شود حتي اين نامگذاري براي مشخص كردن تمامي گروههاي الاستومرهاي اتيلن ـ‌ پروپيلن كه شامل تمامي ترپليمرها و كوپليمرها است، نيز بكار برده مي شود.

در دماي محيط، پلي اتيلن يك پلاستومركريستالي است اما در اثر حرارت از يك فاز الاستومري عبور مي كند. با در نظر گرفتن (دخالت دادن) ويژگي كريستاليزاسيون پلي اتيلن در يك زنجير پليمري كه ماهيتاً  مانع كريستاله شدن است، دو ويژگي درجه حرارت ذوب و قابليت الاستومري پليمر در دماي كمتر از درجه حرارت محيط به شدت كاهش مي يابد.

چنين مواد آمورف ( بي شكل) و قابل پختي (Corable) مي توانند به عنوان الاستومر شناخته شده كه از طريق كوپليمريزه كردن اتيلن و پروپيلن با كاتاليزور و نوع زيگلر ـ ناتا بدست مي آيند. ماده اي حاصل از اين پليمريزاسيون EPDM ناميده مي شود كه آمورف و لاستيكي (Robbery) هستند. اما از آنجائيكه شامل پيوندهاي غير اشباع نيستند فقط مي توانند با پراكسيد ها اتصال عرضي ايجاد كنند. اگر در خلال كوپليمريزاسيون اتيلن و پروپيلن يك مونومرموي ، يك دي ان اضافه شود، الاستومر حاصل داراي پيوند غير اشباع خواهد بود كه مي تواند با گوگرد  ولكانيزه يا پخت شود. اين گروه از الاستومرها EPDM ناميده مي‌شوند

مهمترين گونه هاي EDM تجاري، شامل حدود 40 تا 80 درصد وزني يا 45 تا 85 درصد مولي اتيلن ميباشد. ولي مهمترين انواع آنها داراي حدود 50 تا 70 درصد مولي اتيلن هستند.

CH2     CH2                CH2        CH

CH        3

مطالعات و منابع موجود تركيبات زيادي را به عنوان ترمونومرها معرفي كرده اند، اما تاكنون در الاستورمرهاي تجاري فقط 3 نوع دي ان به كار رفته است. اين دي ان ها با هم مزدوج نشده اند زيرا پيوند دوگانه در گروههاي جانبي پليمر قرار دارند.

در توليد الاستومر EPM و EPDM همانند ساير الاستومرهاي دي ان پارامترهاي بسياري نقش دارند. اين پارامترها تعيين كننده ويژگيهاي تعداد زيادي از گونههاي تجاري قابل دسترسي مي باشند.

اين پارامترهاي مهم عبارتند از :

ـ نسبت غلظت اتيلن و پروپيلن ( شكل دهنده اي گونه هاي آمورف و قطعه يي ـ Segmented)

ـ كوپليمريزاسيون يا ترپليمريزاسيون ( تشكيل EPDM يا EPM)

ـ نوع و مقدار ترمونومرها ( تعيين كننده اي خواص ولكانيزاسيون و خواص ديناميكي )

ـ پليمريزاسيون محلولي يا سوسپانسيون ( موثر روي بالاترين وزن مولاري بدست آمده )

ـ وزن مولكولي (ايجاد اختلاف در ويسكوزيته و فرايند پذيري)

ـ گسترش با روغن ( تاثير روي فرايند پذيري و قيمت)

چكيده

نگاهي كلي در مورد EPDM

نام تجاري، ايكار، اپسين ، نوردل، رويالين وستالون

Epcar, Epsyn, Nordel, Royalene and vistalon

مزايا

مقاومت عالي در برابر حرارات، ازن و نور خورشيد، انعطاف پذيري خيلي خوب در دماهاي پايين، مقاومت خوب در برابر بازها، اسيدها و حلالهاي اكسيژن داده شده مقاومت فوق العاده در  برابر آب و بخار، پايداري عالي رنگ.

محدوديتها

مقاومت در برابر روغن، بنزين و حلالهاي هيدروكربوري دگرچسبي آن به فايربك ها و فلزات ضعيف

ملاحظات

EPDM بخاطر تركيبي از خواص فيزيكي يگانه اي كه دارد مي تواند در محدوده وسيع غير معمولي از محصولات به مصرف رسد بجز مواردي كه نياز به مقاومت روغن و حلالهاي ئيدروكربوري وجود دارد. كمتر كاربردي را مي‌توان يافت كه EPDM در آن بصورت كامل نامناسب باشد. بخاطر مقاومت عالي اين كائوچو در برابر ازن  و نور خورشيد و شرايط سخت جوي ، EPDM مشابه كائوچوي بيوتيل بوده، ليكن قدري مناسب كمتري براي آلودگي داراست.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                 صفحه

فصل –1 ساختمان  EPDM

1-1- تاريخچه ……………………… 2

1-2 ساختمان پليمر EPDM ……………. 3

1-2ـ1ـ ترمونومر …………………… 6

1-2ـ2ـتوزيع مونومرها ………………. 6

1-3 اثرخواص فيزيكي و شيميايي بر EPDM .. 7

1-3-1ويسكوزيته و فرايند پذيري ………. 7

1ـ3-2ـپايداركننده ها ………………. 8

1ـ3ـ3 چسبناكي غير اشباعيت ………….. 8

1ـ3-4 درجه غير اشباعيت   …………… 9

1ـ 4 خواص عمومي پليمر EPDM…………. 9

1ـ5 غير اشباعيت ………………….. 11

1ـ 6 طبقه بندي انواع كائوچو ……….. 12

1ـ6-1ـ وزن مولكولي ……………….. 13

1ـ6-2ـ مقدار پروپيلن ……………… 13

1ـ6-3ـميزان غير اشباعيت …………… 14

فصل –2 ولكانش

2ـ ولكانش ……………………….. 16

2ـ1ـ ولكانش EPM ………………….. 16

2ـ1ـ1ـپراكسيدهاي آلي ……………… 16

2ـ1ـ2ـ انرژي تشعشعي زياد…………… 22

2ـ2ـ ولكانش EPDM …………………. 22

2ـ2ـ1ـپراكسيدهاي آلي ……………… 22

2ـ2ـ2ـگوگرد و شتاب دهنده ………….. 23

2ـ2ـ3ـسيستم هاي رزين ـ كوئينوئيد و مالتيميد    25

2ـ2ـ4ـانرژي تشعشعي زياد……………. 25

2ـ2ـ5ـولكانش در دماي معمولي ……….. 29

فصل –3 آميزه كاري

3ـ آميزه كاري…………………….. 31

3ـ1ـدوده ………………………… 31

3ـ2ـپركننده‌هاي معدني ……………… 31

3ـ2ـ1ـخاك رسي ……………………. 32

3-2ـ2ـسيليكا……………………… 32

3ـ2ـ3ـكربنات كلسيم ……………….. 32

3ـ2ـ4ـآلوميناي آبنده………………. 33

3ـ2ـ5 ـ عوامل اتصال ساز …………… 33

3ـ3ـ نرمساز………………………. 34

3ـ4ـرزين چسب  ……………………. 35

3ـ5ـ ضد شكفت ( Anti Blooming)………….. 36

3ـ6ـ ضداكسان …………………….. 37

3ـ7ـ ضدنور ماوراءبنفش …………….. 38

3ـ8ـ مقاوم كننده‌ها در برابرشعله ……. 38

3ـ9ـ امتزاج با ساير الاستومرها ………………………………38

3ـ10ـآلياژها …………………….. 40

3ـ11ـ عوامل پخت  …………………. 41

3ـ12ـ عوامل محافظت كننده ………….. 43

3ـ13ـ فيلرها …………………….. 43

3ـ14ـ كمك فرايند …………………. 45

فصل-4 نگاهي به كيفيت اختلاط آميزه هاي EPDM

4ـ نگاهي به كيفيت اختلاط آميزه هاي EPDM 47

4ـ1ـ سختي دانه هاي دوده …………… 53

4ـ2ـ پليمرهاي EPDM داراي شاخه هاي جانبي 54

4ـ3ـ پارامترها و  دستورالعمل هاي اختلاط 54

4ـ4ـ اثر نحوة اختلاط ………………. 57

فصل –5 فرآيند پذيري

5ـ فرآيند پذيري ………………….. 62

5ـ1ـ اختلاط ………………………. 62

5ـ2ـشكل دهي ……………………… 63

5ـ3ـجابجايي و دست پردازي ………….. 64

5ـ4ـ اكستروژن ……………………. 64

5ـ5ـ كلندرينگ ……………………. 65

5ـ6ـ قالب گيري …………………… 66

5ـ7ـ پخت ………………………… 66

فصل –6 خواص كائوچوي اتيلن ـ پروپيلن

6ـ خواص كائوچوي اتيلن ـ پروپيلن ……. 69

6ـ1ـدرجه حرارتهاي بالا …………….. 69

6ـ2ـ درجه حرارتهاي پايين ………….. 69

6ـ3ـ مقاومت در حالت خام …………… 72

6ـ4ـ مقاومت در برابر عوامل جوي …….. 72

6ـ5ـ مقاومت نسبت به مواد شيميايي …… 73

6ـ6ـخواص الكتريكي ………………… 74

6ـ7ـ خواص ديناميكي ……………….. 76

6ـ8ـ قدرت كشتي و سختي …………….. 77

6ـ9ـ مقاومت فرسايشي و سايشي در برابر پارگي    78

6ـ10ـ ماناني فشاري ……………….. 78

6ـ11ـ خزس و واهيختگي تنش…………………………………78

6ـ12ـ نفوذ پذيري در برابر گازها ……. 78

فصل –7 مصارف كائوچوي EPDM و EPM

7ـ مصارف كائوچوي EPDM و EPM ………. 81

7ـ1ـ  تاير اتوموبيل……………….. 81

7ـ2كابل و عايقهاي  الكتريكي ……….. 81

7ـ3ـدرزگيرهاي اتوموبيل ……………. 82

7ـ4ـ لوله  مصرفي در اتوموبيل ………. 82

7ـ5ـ لوله‌هاي تخليه ماشينهاي لباسهاي خانگي     82

7ـ 6 استفاده از EPDM در سايدوال تايرهاي راديال     82

فصل يك

ساختار EPDM

1- تاريخچه

2- ساختار پليمر EPDM

3- اثر خواص فيزيكي و شيميايي بر EPDM

4-خواص عمومي پليمر EPDM

5-غير اشباعيت

6-طبقه‌بندي انواع كائوچو

1-1ـ تاريخچه:

در سال 1951 پروفسور كارل زيگلر در آلمان، گروه جديدي از كاتاليزورهاي واكنش هاي پليمريزاسيوني را كشف نمود. اين كاتاليزورها از يك نمك ها لوژنه فلزات واسطه همراه با يك عامل احياء كننده آلي ـ فلزي مثل آلكيل آلومينيوم تشكيل مي شدند.

اين كاتاليزورها مسير واكنش پليمريزاسيوني را از طريق مكانيزم آنيوني پيش برده و در بسياري از حالات ،‌پليمري با نظم ساختماني بسيار زياد به وجود مي آورند. زيگلر اين اختراع خود را به ثبت رسانيد. كاتاليزورهاي زيلگر اولين بار به صورت تجاري در ساخت پلي اتيلن خطي يا چگالي زياد و در فشار پايين به كار گرفته شدند.

در ايتاليا پروفسور گويلو ناتا، تحقيقات روي اين نوع كاتاليزوها را گسترش داده و نشان داه كه برخي از آنها ،‌قادر به توليد و ايجاد پليمرهاي بسياري ، كه قالباً با انواع ديگر از لحاظ آرايش فضايي تفاوت دارند، مي باشند. به همين دليل اين كاتاليزورها را به نام كاتاليزورهاي فضا ويژه [2] خواندند. پروفسور ناتا همچنين دريافت كه پروپيلن نيز مي‌تواند از اين طريق پليمريزه گردد. و به اين ترتيب پلي پروپيلن نيز به عنوان دومين پلاستيك اولفيني تجاري كه از طريق اين تكنولوژي كاتاليزوري جديد ساخته شده بود به بازار عرضه شد.

پلي اتيلن و پلي پروپيلن هر دو بلوري و گرما ـ خمير هستند و به هيج رو ،‌حالت لاستيكي و كشاني ندارند با پيشرفت بيشتر مطالعات ،‌پروفسور ناتا دريافت كه با استفاده از برخي گونه هاي كاتاليزورهاي زيلگر مي توان ترتيبي فراهم نمود كه اتيلن و پروپيلن به صورت اتفاقي و نامنظم كوپليمريزه شده ( به صورت غير فضا ويژه ) و ايجاد ماده اي بي شكل با خواص كشاني و لاستيكي جالب نمايند. در سال 1963 به پروفسور كارل زيگلر و پروفسور كويلر ناتا مشتركا جايزه نوبل شيمي، به خاطر كشفي كه منجر به ساخت چندين نوع الاستومر و پلاستيك جديدي از جمله كائوچوهاي اتيلين پروپيلن گشت ،‌اعطا گرديد.

توليد انبوه EPM و EPDM از سال 1963 آغاز شده و در سال 1985 با افزايش رشد مصرف، مقدار توليد جهاني اين الاستورمر به 54/0 ميليون تن رسيد كه حدود 4/4 درصد ظرفيت توليد كل استومرهاي مصنوعي را بخود اختصاص داد.

1-2ـ ساختمان پليمر EPDM

[1] _ Ethylen Propylene Rubber

[2] _ Stereo Specific

پایان نامه بررسي مختصات و مشخصات EPDM