Seminar (2)

1

CAO SU EPDM

CAO SU EPDMSTT MSSV Họ và Tên1 1219009 Lê Thành An

2 1219037 Trương Hồ Ngọc Cường

3 1219095 Bùi Xuân Hoàng4 1219128 Lê Hùng Khuê5 1219133 Phạm Huy Lâm

6 1219180 Lê Thị Thảo Nguyên

7 1219671 Ninh Đức Phát

Giảng viên: T.S Đinh Tấn Thành.

2

CAO SU EPDM

I. TỔNG QUAN

II. LƯU HÓA

III. TÍNH CHẤT

IV. GIA CÔNG

V. ỨNG DỤNG

EPDM

3

CAO SU EPDM

I. TỔNG QUAN:

Cao su EPDM là cao su tổng hợp, thuộc loại cao su nhiệt rắn.

Tên thương mại: polysar EPDM, Norden, Royalene, Vistalon.

Nhà sản xuất: DuPon, Bayer, Uniroyal, Exxon Chemical.

Thành phần: Ethylene (45 - 85%), Propylene và một dien không liên hợp (2,5 – 12%).

* CH2

CH2

CH2

CH

*CH3

m

n Dien p

4

CAO SU EPDM

Norbornene (ENB) Dicyclopentadiene (DCPD)Norbornadiene (NBD)

1,4 hexadiene (4,4 HD)Vinyl norbornene (VNB)

5

CAO SU EPDM

Trùng hợp dung môi: xúc tác Ziegler – Natta hoặc Metallocene.

Ví dụ: VOCl3 / Et3Al2Cl3, dung môi hydrocarbon, 30 – 70oC hoặc Cp2Zr / Methalumoxane, dung môi hydrocarbon, 80 – 120oC

6

CAO SU EPDM

II. LƯU HÓA:

Sự lưu hóa là quá trình (phản ứng hóa học) mà qua đó các chuỗi cao su được liên kết với nhau bằng các liên kết hoá học để tạo mạng lưới, làm thay đổi vật liệu cao su từ trạng thái lỏng nhớt thành trạng thái rán đàn hồi và dai.

Lưu hóa EPDM

Hệ resol

Hệ peroxide

Hệ lưu huỳnh

7

CAO SU EPDM

1. Hệ lưu hóa lưu huỳnh:

Sự lưu hóa bằng lưu huỳnh của EPDM và nhựa nhiệt dẻo thường giệ diện các chất kích hoạt lưu hóa (ZnO và stearic acid) và chất xúc tiến (MBT, TMTD, ZDMC…)

Vì trong mạch phân tử EPDM có nối đôi của monomer mang nối đôi đưa vào làm tác nhân lưu hóa bằng lưu huỳnh nên có cơ chế tương tự như lưu hóa polydien với lưu huỳnh nhưng phải dùng xúc tiến nhiều hơn.

8

CAO SU EPDM

a)Cơ chế:

Trước tiên, dưới tác dụng của S và nhiệt độ, một nguyên tử hydrogen của carbon α – methylene tự tách ra tạo thành một gốc tự do và một gốc sulfuhydryl

Sau đó, hai gốc này có thể phản ứng với nhau theo nhiều cách. Gốc hydrocarbon hợp với lưu huỳnh tạo thành một gốc sulful

9

CAO SU EPDM

10

CAO SU EPDM

b. Hệ xúc tiến thích hợp cho EPDM:

Hệ lưu hóa dùng cho EPDM thường dựa trên chất xúc tiến thiazoles với dithiocabarmate và thiuram. Vì mức độ bất bất bão hòa của EPDM thấp hơn so với các loại cao su khác nên một hàm lượng chất xúc tiến cao (2 – 10 phr) bao gồm nhiều loại chất xúc tiến khác nhau, thường được sử dụng để đạt được hiệu quả lưu hóa nhanh và moldul lớn.Chính vì khả năng hòa tan thấp của thiuram và dithiocabarmate nên cần cho nhiều loại chất xúc tiến khác nhau với hàm lượng nhỏ (< 1 phr)

11

CAO SU EPDM

12

CAO SU EPDM

13

CAO SU EPDM

2. Hệ lưu hóa peroxidea. Một số loại peroxide và cơ chế:

14

CAO SU EPDM

15

CAO SU EPDM

16

CAO SU EPDM

17

CAO SU EPDM

18

CAO SU EPDM

- Tính chất bền nén tốt.- Bền lão hóa với nhiệt tốt (thường tốt hơn nhiều so với lưu hóa bằng lưu huỳnh).

- Không hồi lưu (sự phá hủy liên kết ngang nếu quá lưu).

- Cải thiện tính đồng lưu hóa của các loại cao su khác nhau.

- Bền với H2S.

- Các thuộc tính điện tốt.

b. Sử dụng peroxide khi các sản phẩm có yêu cầu:

19

CAO SU EPDM

- Chu kỳ bán rã của peroxide- Khi sử dụng di(t-butylperoxy) disorpropyl

benzene để lưu hóa EPDM có thể tạo phun sương sau lưu hóa.

- Cần tránh các phản ứng phụ

c. Các lưu ý khi lưu hóa bằng peroxide:

d. Tính chất:- EPDM sử dụng phổ biến với hệ lưu hóa peroxide

vì:- Khả năng kháng lão hóa rất tốt với các tác nhân

như ozone và nhiệt.- Kháng thời tiết tốt.- Kháng hóa chất tốt.- Ở nhiệt độ thấp EPDM lưu hóa bằng peroxide có

tính linh hoạt và tính chất đện nổi bật.

20

CAO SU EPDM

3. Hệ lưu hóa resol:

21

CAO SU EPDM

22

CAO SU EPDM

1. Các tính chất cơ lý của EPDM được khâu mạng bằng peroxide điều thấp hơn như modulus đàn hồi, độ bền kéo, độ dãn dài tại điểm gãy và độ cứng.2. Tuy nhiên lại có tính kháng lão hóa rất tốt, sau khi lão hóa ở nhiệt độ cao trong thời gian dài, các tính chất cơ lý của cao su hầu như thay đổi không đáng kể.3. EPDM khâu mạng peroxide có biến dạng dư sau khi nén thấp hơn (giá trị biến dạng dư khoảng 20%).4. EPDM khâu mạch bằng lưu huỳnh sau khi lão hóa có độ cứng và modulus đàn hồi tăng rõ rệt, độ bền kéo, độ dãn dài tại điểm gãy giảm. 

So sánh lưu hóa Peroxide và Lưu Huỳnh:

23

CAO SU EPDM

III. TÍNH CHẤT:

- Là loại cao su có tỷ trọng thấp nhất trong tất cả các loại cao su (0.86g/cm3) - Có khả năng nhận hàm lượng chất độn cao hơn tất cả các loại cao su khác. - Rất bền với nhiệt, oxi hóa, ozon, môi trường nước và thời tiết. - Bền với hóa chất, có độ mềm dẻo ở nhiệt độ thấp, có tính năng cách điện. - Cao su EPDM thường được gọi là cao su “sử dụng ngoài trời”.

24

CAO SU EPDM

1. Các thông số quan trọng của cao su EPDM:

Độ nhớt Mooney

Tỷ lệ etylen và propylen

Hàm lượng dien (ENB hoặc loại khác)

Hàm lượng và loại dầu trong cao su

25

CAO SU EPDM

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của cao su:Hàm lượng etylen Độ nhớt Mooney

Hấp thụ nhiều chất độn và dầu Cường lực trước lưu hóa

khi nóng

Cường lực trước lưu hóa khi nguội Cường lực trước lưu hóa

khi nóng Cường lực, modulus và khả năng đùn Kháng biến hình

Độ cứng ở nhiệt độ thấp modulus, độ bền nén, bền

xé Tính bám dính và tính dính trục

cán

Các tính năng động lực

học

Tính mềm dẻo ở nhiệt độ thấp Nhiệt độ cán, tiêu hao

năng lượng Độ bền nén Khả năng gia côngHàm lượng ENB MWD và độ phân nhánh Tốc độ lưu hóa, modulus, độ cứng

và độ bền nén Khả năng gia công

An toàn tự lưu Tính năng sản phẩm

26

CAO SU EPDM

3. Lựa chọn loại EPDM thích hợp:

Việc lựa chọn loại EPDM thích hợp được xác định bởi độ nhớt Mooney, hàm lượng etylen và hàm lượng monomer thứ ba của cao su. Các loại EPDM đã có sẵn dầu trong thành phần được sản xuất ra để có những loại cao su với trọng lượng phân tử cao hoặc rất cao, vì vậy khả năng tiếp nhận chất độn và dầu rất cao.

27

CAO SU EPDM

Cao su có độ nhớt hat trọng lượng phân tử cao hơn sẽ có những tính năng đặc trưng của cao su như tính đàn hồi, độ bền nén và cường lực tốt hơn. Mặt khác trọng lượng phân tử có ảnh hưởng cực kỳ lớn đến khả năng chảy của cao su khi chưa lưu hóa. Vì vậy sự lựa chọn loại cao su sẽ chủ yếu phụ thuộc vào yêu cầu gia công. Do khả năng chảy sẽ giảm khi trọng lượng phân tử tăng, quy tắc theo kinh nghiệm dưới đây sẽ được áp dụng: Cao su EPDM có độ nhớt thấp sẽ được dùng cho hỗn hợp cao su có hàm lượng hóa dẻo thấp và ngược lại.

28

CAO SU EPDM

Trong công nghệ lưu hóa liên tục, người ta ưa chuộng cao su có trọng lượng phân tử cao để đảm bảo khả năng duy trì nguyên dạng của sản phẩm tính chống biến hình tốt khi cao su chưa được lưu hóa nhưng cần có sự cân đối hợp lý với khả năng đùn của hỗn hợp.Loại cao su có hàm lượng etylen cao có nhiều tính năng như nhựa nhiệt dẻo và có thể cán luyện, đùn, cán sáng dễ dàng, nó có cường lực cao và do đó có thể đưa vào nhiều chất độn và hóa dẻo. Thêm vào đó, nó có độ cứng và giãn dài cao hơn.

29

CAO SU EPDM

Hàm lượng dien không liên hợp( monomer thứ ba: ENB hoặc loại khác) ảnh hưởng tới tốc độ lưu hóa( an toàn tự lưu và thời gian lưu hóa), cường lực và ứng suất biến dạng.Trong công nghệ lưu hóa liên tục khi mà người ta sử dụng lưu huỳnh làm chất lưu hóa, thường các loại EPDM có hàm lượng không no cao được lựa chọn để đạt được tốc độ lưu hóa cao nhất và như thế có thể để tạo ra sản phẩm chất lượng cao và năng suất cao. Trong công nghệ không liên tục, các loại cao su với hàm lượng không no trung bình thường được sử dụng vì khi đó người ta có thể giảm thời gian lưu hóa bằng tăng nhiệt độ lưu hóa hay nhiệt độ gia công/tốc độ ép.

30

CAO SU EPDM

IV. GIA CÔNG:

31

CAO SU EPDM

V. ỨNG DỤNG:Công nghiệp xe hơi:• Gioăng và profile làm kín cho cửa, cửa sổ

• Ống các loại( ống thoát, ống chịu nhiệt, ống chân không,…), chi tiết giảm chấn.

32

CAO SU EPDM

Ứng dụng cho ngành nhựa: làm cản xe hơi & TPO; TPE; TPV.

33

CAO SU EPDM

Cao ốc và xây dựng: tấm lợp mái nhà và profile nhà cao tầng, cửa sổ và đệm cầu, tấm trải sàn, khu vui chơi;

34

CAO SU EPDM

Chi tiết cao su kỹ thuật: gioăng máy giặt, bình nước uống và lớp lót bồn chứa, trục, ống, băng tải, đệm xốp.

35

CAO SU EPDM

Công nghiệp điện: cáp điện và các đầu nối,…

36

CAO SU EPDM

Các ứng dụng khác như làm chất tăng chỉ số độ nhớt của dầu nhờn, ứng dụng trong sản xuất xăm và lốp,…

37

CAO SU EPDM

1. EPDM làm gioăng bít kín cho cửa máy giặt:

Công thức giới thiệu (theo phần trọng lượng): + Buna EPG 3569 200 TiO2 ( Loại Rutile) 10 + Vulkasil S 20 Sillitin Z 86 100 + Mercaptosilane 1 Paraffinic oil 10 + Rhenofit DDA 70 1 Vulkanox ZMB2 0.5 + Zinkoxyd Aktiv 5 Stearic acid 1 + Rhenocure S/G 2.5 Sulfur 1

38

CAO SU EPDM

Gioăng cửa của máy giặt loại cửa trước giữa cửa kính và ống trước lồng máy giặt. Gioăng làm kín này phải chịu được mức độ rung động đáng kể trong khi lồng giặt chứa quần áo quay tốc độ cao trong giai đoạn làm khô. Ống trước lồng máy giặt được di chuyển tự do trên hệ thống treo của nó vì trọng tải giặt không bao giờ cân bằng. Gioăng này cũng phải bền với lão hóa gây ra bởi ảnh hưởng của khí quyển và các thành phần của bột giặt. Để có thể thực hiện được chức năng làm kín của mình một cách hoàn hảo hỗn hợp cao su làm gioăng cần có độ bền xé và bền nén tốt. Hỗn hợp cao su này cũng phải được thiết kế để có độ chảy tốt khi gia công bằng phương pháp ép và thường nó phải có màu sáng.

39

CAO SU EPDM

Thiết kế hỗn hợp cao su: Hỗn hợp cao su được làm từ một loại cao su EPDM có trọng lượng phân tử cao và đã có sẵn 100 phần trọng lượng dầu trong thành phần (buna EPG 3569). Trong lượng phân tử cao của cao su cùng với silica tăng cường lực (Vulkasyl S) và silane giúp đảm bảo độ bền xé và bền nén cao. EPDM có khả năng chịu lão hóa và bền với các hóa chất mạnh của bột giặt. Độ bền lão hóa của nó còn được tăng cường bằng việc đưa vào cao su hỗn hợp phòng lão có tính hiệp lực Rhenofit DDA 70 và Vulkanox ZMB2. Hệ lưu hóa sử dụng các xúc tiến không gây nguy cơ ung thư mà tạo ra tốc độ lưu hóa nhanh. Hàm lượng lưu huỳnh thấp cùng với các chất mang lưu huỳnh không gây nguy cơ ung thư được người ta sử dụng để tạo ra độ bền nén tốt nhất.

40

CAO SU EPDM

2. Hạt cao su EPDM màu:

Hạt cao su EPDM màu đàn hồi và dẻo dai, được sử dụng làm bề mặt: sân chơi, đường chạy, sân thể thao nhằm: + Kháng trượt, kháng mòn + Giảm xóc, giảm chấn thương + Kháng thời tiết, UV, bền theo thời gian

41

CAO SU EPDM

Hạt cao su EPDM màu hiện nay được cung cấp: + Màu sắc đa dạng + Kích thước hạt nhỏ, phân bố đồng đều + Độ cứng shore A trong khoảng rộng. + Có sẵn công thức kháng cháy nếu có yêu cầu

42

CAO SU EPDM

3. Biến tính polyme propylene (PP) bằng EPDM:

PP là vật liệu polyme được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực y tế do ưu thế về tính năng cơ lý và giá thành. Nhược điểm của nó là có độ cứng cao, kém bền với bức xạ tử ngoại nên thời gian sử dụng ngắn ở ngoài trời.Biến tính PP bằng EPDM làm giảm hầu hết các tính năng cơ lý nhưng lại làm tăng độ mềm dẻo cho vật liệu. Các chất tương hợp đã làm thay đổi cấu trúc hình thái của vật liệu blend (vật liệu tổ hợp polymer (polyme blend) được cấu thành từ hai hoặc nhiều loại polyme nhiệt dẻo với cao su để làm tăng độ bền hoặc giảm giá thành sản phẩm của vật liệu.

43

CAO SU EPDM

KẾT LUẬN

Vật liệu EPDM có nhiều đặc tính quan trọng, vượt trội so với các vật liệu cao su tổng hợp và nhân tạo khác, giá thành phù hợp. Việc nghiên cứu về tính năng, đặc điểm, các yếu tố ảnh hưởng đến EPDM, các vật liệu tổ hợp với EPDM,…sẽ giúp đem lại hiệu quả kinh tế cao, đáp ứng được nhu cầu sử dụng của con người.

44

CAO SU EPDM