LOGO

HỆ LƯU HÓA TRONG EPDMHỆ LƯU HÓA TRONG EPDM

GVHD: TS. NGUYỄN THỊ LÊ THANHNhóm 12: Đỗ Đăng Khoa V0901223 Thái Ngọc Thắng V0902555

Lê Đình Tùng V0903190 Nguyễn Văn Hoàng V0900932

Trường Đại Học Bách Khoa TPHCMKhoa Công Nghệ Vật Liệu

BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ CAO SU

Nội dung

Giới thiệu1

Hệ lưu hóa sử dụng trong EPDM2

Kết luận3

Tài liệu tham khảo4

Giới thiệu

1. EPDM và EPM Sự copolymer hóa của ethylene và propylene sẽ tạo ra các loại

copolymer hữu ích, sự kết tinh của cả hai được ngăn chặn nếu hàm lượng ethylene nằm trong khoảng 45-60%; ở các mức hàm lượng ethylene cao hơn khoảng 70-80%, có thể kết tinh một phần.

Các dạng có hàm lượng ethylene thấp thường dễ gia công. Khi hàm lượng ethylene tăng lên, độ cứng vững bán thành phẩm (độ bền ướt )và khả năng ép đùn được cải thiện.

Trong thương mại có ba loại monomer được sử dụng là

dicyclo-pentadiene, ethylidene norbornene và 1,4- hexadiene.

Thông thường với hàm lượng 4-5%, termonomer này sẽ

mang lại các đặc tính lưu hóa có thể chấp nhận được, trong

khi với hàm lượng 10% sự lưu hóa sẽ nhanh, dicyclopentadien

cho tốc độ lưu hóa là chậm nhất, còn ethylidene norbornene là

cao nhất.

EPDM và EPM

EPDM và EPM

•Sư 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 hóa học để tạo thành mạng lưới, làm thay đổi vật liệu cao su từ trạng thái lỏng nhớt thành trạng thái rắn có sự đàn hồi và dai

•Đối với 2 loại cao su này thì có 3 hệ lưu hóa :- Hệ lưu huỳnh : EPDM- Hệ peroxide: EPM và EPDM- Hệ resol : EPDM

Giới thiệu

2. Lưu hóa

Các hệ lưu hóa sử dụng trong EPDM

1. Hệ lưu hóa lưu huỳnh

Sự lưu hóa bằng lưu huỳnh của EPDM và nhựa nhiệt dẻo thường hiện diện các chất kích hoạt lưu hóa ( ZnO và stearic acid ) và 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.

Cơ chế: Trước tiên, với sự có mặt của S và nhiệt 1 nguyên tử hydrogen của carbon α-methylene tự tách ra tạo thành một gốc tự do và một gốc sulfuhydryl:

Hai gốc này tiếp đó có thể phản ứng theo nhiều cách khác nhau. Gốc hydrocarbon hợp với lưu huỳnh tạo thành một gốc sulfur:

Hệ lưu huỳnh

Hệ lưu huỳnh

Hệ xúc tiến thích hợp cho EPDM:•Hệ lưu hóa dùng cho EPDM thường dựa trên chất xúc tiến

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

•Sulfernamide có thể được sử dụng trong EPDM do khả năng hòa tan tốt của nó trong EPDM

VD: MBT,ZDBC,TMTD…

Các hệ lưu hóa sử dụng trong EPDM

2. Hệ lưu hóa peroxide Một số loại peroxide:

Hệ lưu hóa peroxide

Hệ lưu hóa peroxide

Hệ lưu hóa peroxide

a/ Di-tert-butyl peroxide 

OO C

CH3CH3

CH3C

CH3

H3C

H3C

Di-t-butylperoxide

Tính chất của Di-tert-butyl peroxide 

Điểm nóng chảy -30 ° C

Điểm sôi 109-110 ° C

Tỷ trọng 0,8 g/cm3

áp suất hơi:40 mm Hg (20 °

C) 

Chiết suất (Refractive index)

n =  1,388-1,390

Độ tan trong nước không thể trộn lẫn

Chất độc hại dữ liệu 110-05-4

Công thức phân tử C 8 H 18 O 2

Mol khối lượng 146,23 g / mol

b/ Dicumyl peroxide 

Hệ lưu hóa peroxide

Tính chất của DICUMYL PEROXIDE

Điểm nóng chảy 39- 41 ° C

Nhiệt độ sôi 130 ° C

Tỷ trọng 1,2 g/cm3

áp suất hơi 15,4 mm Hg (38oC)

Độ tan trong nước không hoà tan

Công thức phân tử [C 6 H 5 C(CH 3 ) 2 O] 2

Mol khối lượng 146,23 g / mol

Hệ lưu hóa peroxide

Sử dụng peroxide khi các sản phẩm có yêu cầu:

• 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

  EPM EPDM NR CR NBR SBR EU

Polymer 100 100 100 100 100 100 100

Than đen (phr) 50 50 50 30 30 50 30

Nhựa agerit (phr) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

ZnO (phr) 5 5 5 5 5 5 5

Dicumylpeoxit (phr) 7,2 6,8 4,5 3,5 4,5 3,5 4,5

Thời gian lưu hóa (phút) 30 30 20 10 25 20 15

Nhiệt độ lưu hóa (0C) 166 166 166 166 166 166 166

Độ bền kéo (MPa) 8,2 16,7 18,6 19,2 21,3 19,3 22,3

Modul 100% (MPa) 1 2,6 3,1 2,6 2,3 7,2 5,9

Module 200% (MPa) 2,2 9,8 10,5 - 7,7 - 18,4

Biến dạng dài (%) 500 280 275 190 345 185 230

Độ cứng Shore A 53 68 60 71 62 73 70

Hệ lưu hóa peroxide

Các lưu ý khi lưu hoá bằng peroxide Chu kì bán rã của peroxit

Sự phụ thuộc độ bền nén vào thời gian lưu hóa với hỗn hợp EPDM lưu hóa bằng dicumyl peroxide

Số chu kì bán rã 1 2 3 4 6

Biến dạng hồi phục khi nén 72 giờ tại 1000C

79% 53% 23% 17% 12%

Từ đó ta thấy biến dạng hồi phục khi nén giảm dần khi tăng thời gian lưu hóa và độ bền nén tăng

Nhưng thực tế các sản phẩm phổ biến trên thị trường chỉ được lưu hóa 4 – 5 chu kì bán rã do một số vấn đề về tăng năng suất và giảm giá thành

Hệ lưu hóa peroxide

Các lưu ý khi lưu hoá bằng peroxide

Khi sử dụng Di(t-butylperoxy) diisopropyl benzene để lưu hoá EPDM có thể tạo phun sương sau lưu hóa

Cần tránh các phản ứng phụ

Hệ lưu hóa peroxide

Tính chất và ứng dụng

EPDM sử dụng phổ biến với hệ lưu hoá peroxide vì :• Khả năng kháng lão hoá rất tốt với các tác nhân như ozone và nhiệt

• Kháng thời tiết tốt

• Kháng hóa chất tốt• Ở nhiệt độ thấp EPDM lưu hoá bằng peroxide có tính linh hoạt và tính chất điện nổi bật

Tính chất và ứng dụng

Hệ lưu hóa peroxide

Do có những tính chất ưu việt như trên nên EPDM lưu hoá bằng peroxide được sử dụng khá phổ biến như: Đệm cửa kính, ống ô tô, ống hơi nước, băng tải,mái nhà tấm, lót bể, trải cuộn, khuôn,vỏ bọc cách điện….

Hệ lưu hóa peroxide

Tính chất và ứng dụng

Các hệ lưu hóa sử dụng trong EPDM

3. Hệ lưu hoá resol

Các hệ lưu hóa sử dụng trong EPDM

4. So sánh EPDM lưu hóa bằng lưu huỳnh và peroxide

EPDM 100 100 100

N – 330 60 60 60

Dầu Parafin 10 10 10

Phòng lão 0,5 0,5 0,5

ZnO 5 5 5

Axit Stearic 1 1 -

MBT 1 - -

TMTD 4 3 -

ZDMC - 3 -

ZDBC - 3 -

DTDM - 2 -

S 0,5 0,5 -

Dicumyl peroxide - - 3

Độ nhớt Mooney tối thiểu ở 1320C 9 10 8

Lưu hóa 45’ ở 1600C

Module 200% (PSI) 1100 1320 1300

Cường lực (PSI) 2490 2440 2150

Biến dạng dài (%) 390 320 260

Bền nén 72 giờ ở 1000C 36 27 11

Lão hóa 7 ngày ở 1500C

Cường lực (PSI) 1680 1440 2000

Biến dạng dài (%) 120 70 230

Kết luận

1. EPDM là loại cao su được sử dụng khá phổ biến trên thị trường

2. EPDM có thể được lưu hoá bằng lưu huỳnh, peroxide hoặc resol

3. Trong đó hệ lưu hoá peroxide thường được sử dụng phổ biến hơn do một số tính chất lưu hoá và tính năng của sản phẩm.

4. Để có được hệ lưu hoá hiệu quả ( EV ) hệ lưu hoá của EPDM thường được sử với hệ xúc tiến: thiazoles, dithiocacbarmate và thiuram

Kết luận

5. Do độ bất bão hoà của EPDM thấp hơn so với các loại cao su khác nên một hàm lượng khá lớn chất xúc tiến (2-10phr) bao gồm nhiều loại khác nhau được cho vào để đạt hiệu quả lưu hoá nhanh và modul lớn6. Ngoài ra các chất xúc tiến như: thiophosphate và sunfernamide cũng được sử dụng khá rộng rãi trong lưu hoá EPDM7. Với một hệ lưu hoá hiệu quả có thể giúp cho EPDM cải thiện được đáng kể khả năng kháng lão hoá và giảm biến dạng dư khi nén mà không ảnh hưởng đến độ bền mỏi.

Tài liệu tham khảo

Chemistry of EPDM cross-linking ( M. Van duin,Geleen)Engineering elastomers 2003 (Geneva,switzerland-13-14 november 2003)Rubber curing systems (R.N.Datta)Bài giảng công nghệ cao su (cô Nguyễn Thị Lê Thanh)Bài báo cáo một số đề tài bộ môn công nghệ cao su

LOGO