لاستیک (Ethylene Propylene Diene Monomer) EPDM:
کائوچوی (لاستیک) اتیلن (Ethylene) – پروپیلن (Propylene) نخستین بار در سال 1962 در ایالات متحده و در مقادیر کم عرضه شد. حدود سال ها 1954 الی 1960 مقادیر کم آن در آزمایشگاه های ایتالیا و آمریکا ساخته شده بود. اگرچه تولید تجاری آن در سال 1963 آغاز شد، اما کائوچوی اتیلن – پروپیلن اکنون دارای بالاترین ضریب و میزان رشد می باشد.
تاریخچه EPDM:
تاریخچه این لاستیک به تاریخچه تولید پلاستیک های اتیلن و پروپلین بر می گردد. در سال 1951 دانشمند آلمانی کارل زیگلر (Karl Ziegler (1898-1973))، گروه جدیدی از کاتالیزور های واکنش پلیمریزاسیونی را کشف کرد. این کاتالیزور ها از یک نمونه هالوژنه فلزات واسطه همراه با یک عامل احیا کننده آلی – فلزی مثل آلکیل آلومینیوم (Alkyl aluminium) تشکیل می شدند. کاتالیزور های زیگلر اولین بار به صورت تجاری در ساخت پلی اتیلن خطی با چگالی بالا و در فشار پایین بکار گرفته شد.
در ایتالیا پرفسور گویلو ناتا (Giulio Natta (1903-1979)) تحقیقات روی این نوع کاتالیزور ها را گسترش داد و ثابت کرد که برخی از آن ها، قادر به تولید و ایجاد پلیمر های بسیاری که معمولا با انواع دیگر از لحاظ آرایش فضایی تفاوت دارند، هستند. به همین دلیل این کاتالیزور ها را با نام کاتالیزور های فضا ویژه (Stereo specific) نامید. ناتا همچنین دریافت که پروپیلن نیز می تواند از این طریق پلیمریزه شود و در نتیجه پلی پروپیلن به عنوان دومین پلاستیک اولفینی (Olefin) تجاری به بازار عرضه شد.
پلی اتیلن و پلی پروپیلن ترموپلاست هستند و به هیچ عنوان حالت لاستیکی و کشسانی ندارند. با پیشرفت بیشتر مطالعات، ناتا دریافت که با استفاده از برخی گونه های کاتالیزور های زیگلر، می توان اتیلن و پروپیلن را به صورت نامنظم و تصادفی کو پلیمره کرد و ماده ای بی شکل با خواص کشسانی و لاستیکی خوب ایجاد نمود.
در سال 1963 به زیگلر و ناتا مشترکا جایزه نوبل شیمی، به خاطر کشفی که منجر به ساخت چندین نوع الاستومر و پلاستیک جدید از جمله کائوچو های اتیلن و پروپلین گشت، اعطا گردید.
EPDM:
اتیلن (Ethylene) پروپیلن (Propylene) دی ان (Diene) مونومر، یک کوپلیمر اتیلن، پروپیلن و مقدار کمی از مونومر های دی ان غیر مزدوج (3-9 درصد) است که محل اتصال متقابل را برای ولکانیزاسیون فراهم می کند. که به آن شبکه شدن (Cross linking) گفته می شود.
دی ان معمولا می تواند این سه ترکیب باشد:
ساختار شیمیایی:
خواص EPDM:
الاستومر های EPDM مقاومت خوبی در برابر گرما، ازن، هوازدگی (Weathering) و پیری (Aging) دارند. همچنین این لاستیک عایق الکتریکی خوبی هستند و در برابر مواد شیمیایی مقاومت خوبی از خود نشان می دهند. EPDM مقاوم ترین لاستیک در برابر آب است. این لاستیک ها مقاومت در برابر شعله (Flame resistance) ضعیفی دارند.
کاربرد EPDM:
بزرگ ترین بازار EPDM در صنعت خودرو است که جهت تولید قطعاتی از قبیل شلنگ های رادیاتور و بخاری، درز گیرهای درب و پنجره، اورینگ و واشر ، کیسه آکومولاتور (Accumulator bladder)، اتصالات سیم و کابل ، عایق ها و دیافراگم ها است. از ترکیب EPDM با سایر پلیمر ها (مثلا PP) برای سپر خودرو و گلگیر استفاده می شود. محدوده دمایی کاربردی این لاستیک از 45- تا 150 درجه سانتیگراد است و در بخار تا 180 درجه سانتیگراد کاربرد دارد.
گرید های EPDM:
انتخاب مناسب ترین گرید این لاستیک به مشخصات زیر بستگی دارد:
1– درصد اتیلن: درصد های اتیلن معمول موجود در زنجیر EPDM در محدوده 40 تا 70 درصد وزنی است. هرچه درصد اتیلن بالاتر رود، استحکام مکانیکی گرید افزایش می یابد، از طرفی سختی نمونه و دمای انتقال شیشه ای آن نیز بالا می رود، اما این نکته منجر به کاهش عملکرد نرمی EPDM می شود.
2- وزن مولکولی: با افزایش وزن مولکولی و معادل آن ویسکوزیته مونی (Viscosity mooney)، استحکام مکانیکی آن افزایش پیدا می کند. همچنین در این صورت حد فشردگی (Compression set) کاهش می یابد.
3- درصد دی ان مونومر: با افزایش درصد وزنی دی ان مونومر در ساختار EPDM ، سرعت پخت کامپاند نهایی بالاتر می رود و از طرفی حد فشردگی کاهش می یابد.
منابع:
De, S. K. (Sadhan K., White, J. R., & Rapra Technology Limited. (2001). Rubber technologist’s handbook. 576
Britannica, T. Editors of Encyclopaedia (2016, September 13). butyl rubber. Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/butyl-rubber
Chandrasekaran, C. (2017). Rubbers Mostly Used in Process Equipment Lining. Anticorrosive Rubber Lining, 87–101. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-44371-5.00012-8
Britannica, T. Editors of Encyclopaedia (2017, August 18). Ziegler-Natta catalyst. Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/Ziegler-Natta-catalyst
Gavens, P. D., Bottrill, M., Kelland, J. W., & McMeeking, J. (1982). Ziegler–Natta Catalysis. Comprehensive Organometallic Chemistry, 3, 475–547. https://doi.org/10.1016/B978-008046518- 0.00034