Этиленпропилендиеновый мономер (EPDM): свойства, использование и руководство по покупке

Солнечным июльским днем температура черной резиновой крыши над логистическим центром площадью 10 000 квадратных метров может легко достигать 70°C. Уплотнения вокруг дверей погрузочной платформы изо дня в день подвергаются воздействию одинакового тепла, а также озона и ультрафиолетового излучения. Зимой в тех же компонентах температура может достигать -30°C. Очень немногие эластомеры выдерживают этот диапазон без растрескивания или затвердевания. Этилен-пропилен-диеновый мономер (ЭПДМ) подходит, и именно поэтому он стал материалом по умолчанию для кровельных мембран с низким уклоном, автомобильных уплотнителей и прокладок для наружных работ.

Что такое этиленпропилендиеновый мономер (ЭПДМ)?

Этилен-пропилен-диеновый мономер представляет собой синтетический терполимер, получаемый путем сополимеризации этилена и пропилена с небольшим количеством несопряженного диена. Полимерная цепь имеет полностью насыщенную основную цепь, а диеновый термономер — обычно этилиденнорборнен (ENB) или дициклопентадиен (DCPD) — вводит реакционноспособные боковые группы, которые позволяют серу или пероксидную вулканизацию.

Буква «М» в обозначении ЭПДМ относится к классификации ASTM для каучуков с основной цепью типа насыщенного полиметилена. Коммерческие марки EPDM обычно содержат от 45% до 75% этилена и от 2% до 8% диена. Более высокое содержание этилена повышает прочность в сыром виде и облегчает переработку компаунда в листы и профили; более высокое содержание диенов обеспечивает большее количество мест сшивки, что повышает твердость и модуль упругости, слегка снижая термостойкость. Эти композиционные переменные объясняют, почему два продукта, продаваемые как «EPDM», могут совершенно по-разному работать в одном и том же приложении.

Ключевые свойства резины EPDM

Пять свойств определяют большинство решений по выбору EPDM. Понимание каждого из них поможет вам избежать распространенной ошибки, когда вы выбираете правильный полимер, но неправильное соединение.

Устойчивость к погодным условиям и озону

Насыщенная основа EPDM практически невосприимчива к воздействию озона. Натуральный каучук и бутадиен-стирольный каучук могут привести к образованию озоновых трещин в течение нескольких недель воздействия на открытом воздухе, в то время как компаунды EPDM выдерживают годы прямых солнечных лучей и дождя, не растрескивая поверхность. Это единственное свойство является причиной того, что EPDM доминирует в кровельной и наружной герметизации.

Устойчивость к теплу и пару

EPDM работает непрерывно при температуре от 120°C до 130°С с периодическими пиками до 150°C в зависимости от системы отверждения. Соединения, отвержденные перекисью, предпочтительны для работы при высоких температурах, поскольку они образуют поперечные связи углерод-углерод, которые более стабильны, чем полисульфидные связи, образующиеся при отверждении серой. EPDM также исключительно хорошо противостоит пару и горячей воде, что делает его стандартным выбором для уплотнений котлов, шлангов радиаторов и прокладок бытовой техники.

Химическая и водостойкость

EPDM устойчив к воде, разбавленным кислотам, щелочам, кетонам, спиртам и жидкостям на основе эфиров фосфорной кислоты. Однако он значительно разбухает при контакте с нефтяными маслами, минеральными маслами и углеводородными растворителями. Если компонент будет регулярно соприкасаться с моторным маслом или дизельным топливом, EPDM — неподходящий материал — это самая дорогостоящая ошибка замены при выборе резины.

Низкотемпературная гибкость

Правильно составленный EPDM остается гибким при температурах примерно от -45°C до -50°C, в зависимости от содержания этилена и выбора пластификатора. Он охватывает диапазон, необходимый практически для всех автомобильных и промышленных применений на открытом воздухе, хотя силиконовая резина по-прежнему выигрывает при экстремальных холодах выше -60°C.

Электрическая изоляция

При объемном сопротивлении от 10 ¹⁵ и 10 ¹⁷ Ом·см, EPDM — надежный электрический изолятор для изоляции кабелей низкого и среднего напряжения и формованных компонентов.

Чем EPDM отличается от других каучуков

В таблице ниже показано, как EPDM ведет себя по сравнению с другими распространенными каучуками по свойствам, которые наиболее важны при выборе материала.

Практический вывод прост: выбирайте EPDM, когда окружающая среда влажная, жаркая или солнечная и нефтяная жидкость не контактирует с материалом. Если требуется маслостойкость, лучше подойдет нитриловый каучук или фторэластомер.

Основные области применения резины EPDM

Кровля и строительство

Однослойные кровельные мембраны из EPDM устанавливаются уже более 40 лет и остаются стандартным вариантом для коммерческих крыш с небольшим уклоном. Такая же устойчивость к атмосферным воздействиям делает EPDM ведущим материалом для облицовки прудов, уплотнений резервуаров с питьевой водой, оконных прокладок и покрытий компенсаторов.

Автомобильные компоненты

Утеплители вокруг дверей, крышек багажника и люков почти всегда изготавливаются из пенопласта EPDM или сплошных профилей. Шланги радиатора и обогревателя, уплотнения тормозной системы и втулки для проводки также зависят от устойчивости материала к теплу, воде и автомобильным охлаждающим жидкостям.

Изоляция электрического кабеля

Компаунды EPDM изолируют низковольтные силовые кабели, кабели управления и подводящие провода двигателя. Озоностойкость резины особенно полезна при прокладке кабелей на открытом воздухе, где растрескивание поверхности из-за воздействия озона в конечном итоге может привести к разрушению других материалов.

Промышленные резиновые листы и маты

Каландрированный лист EPDM — распространенный промышленный продукт для прокладок, виброизоляционных прокладок, защиты пола и покрытий наружных поверхностей. Покупатели выбирают лист EPDM, когда им нужен плоский резиновый материал, который будет оставаться стабильным на крыше, заводском полу или открытой платформе, не разрушаясь под воздействием солнечного света, дождя или холода.

Устойчивый к атмосферным воздействиям резиновый лист EPDM для уплотнения и защиты Этот лист EPDM выдерживает солнечный свет, дождь и колебания температуры от -40°C до 150°C, что делает его надежным выбором для наружных прокладок, кровельных подушек и виброизоляции в сложных промышленных условиях. Посмотреть продукт →

Противоскользящие резиновые коврики из EPDM выдерживают такое же воздействие и создают износостойкий рисунок поверхности. Эти коврики обычно устанавливаются у входов в мастерские, на ступеньках грузовиков, на пандусах и в помещениях для содержания скота, где резина должна оставаться гибкой и устойчивой к скольжению при постоянном пешеходном движении.

Прочный резиновый коврик в клетку с противоскользящей поверхностью Этот резиновый коврик с рельефным клетчатым рисунком обеспечивает надежное сцепление и амортизацию в мастерских, на ступеньках грузовиков и на пандусах, где постоянное пешеходное движение, а также влажные или маслянистые условия требуют сопротивления скольжению. Посмотреть продукт →

Как производятся изделия из EPDM

Окончательные характеристики продукта EPDM определяются на этапе составления рецептуры. Полимер, углеродная сажа, пластификаторы, отвердители и ускорители взвешиваются и смешиваются во внутреннем смесителе, а затем гомогенизируются в открытой смесительной мельнице. Плохая дисперсия технического углерода или отвердителя позже проявляется в виде непостоянной твердости, слабой прочности на разрыв или неравномерной деформации при сжатии готовой детали.

Листы формируются путем пропускания смеси через резиновый каландр с двумя или тремя валками для контроля толщины, а профили и шланги изготавливаются с помощью экструдеров с горячей или холодной подачей. Формованные детали, такие как уплотнения и прокладки, отверждаются в прессе для компрессионного или литьевого формования, где тепло и давление вызывают вулканизацию. Стабильное качество зависит как от рецептуры, так и от состояния технологического оборудования; а практическое руководство по оборудованию для переработки резины объясняет возможности и ограничения каждого типа машин.

Для покупателей это важно, поскольку один и тот же полимер EPDM может давать совершенно разные конечные продукты в зависимости от смешивания, формования и отверждения. Лист, изготовленный на каландре с изношенными валками, имеет разную толщину по ширине, а формованный шов с недостаточным временем отверждения выходит из строя гораздо раньше, чем можно предположить по самому материалу.

Практические рекомендации по покупке изделий из EPDM

При оценке любого продукта из EPDM запросите полную спецификацию состава и помните об этих пяти параметрах:

• Твердость (по Шору А)
• Компрессия устанавливается при рабочей температуре
• Допуск по толщине
• Армирование, например тканевая вставка.
• Система очистки, перекись или сера

Набор твердости и сжатия

Твердость обычно указывается первой в списке характеристик, типичный диапазон по Шору А составляет от 40 до 90 для изделий из EPDM. Правильное значение зависит от давления уплотнения и того, какое движение должна поглощать деталь. Для статических прокладок остаточная деформация при сжатии имеет даже большее значение, чем твердость. Запросите данные об остаточной деформации, измеренные при 70°C или 100°C, а не только при комнатной температуре, поскольку реальные условия эксплуатации почти всегда жарче.

Толщина и допуски

Для листов и матов номинальной толщины редко бывает достаточно. Спросите о допуске по толщине по всей ширине рулона. Лист толщиной 3 мм и толщиной 2,5 мм по краям может создавать зазоры при герметизации. Качество каландрированного листа EPDM обычно имеет точность примерно от ±0,2 до ±0,3 мм, и этот допуск следует подтвердить перед размещением крупного заказа.

Армирование

Там, где стабильность размеров и прочность на разрыв имеют решающее значение, листы EPDM с тканевой прокладкой являются правильным выбором. Слой тканого полиэстера или нейлона предотвращает растяжение листа при монтаже и при механической нагрузке. Для кровли и тяжелых матов армирование ткани часто важнее, чем сама марка полимера.

Система отверждения и добавки

EPDM, отвержденный перекисью, обеспечивает лучшую термостойкость и меньшую остаточную деформацию при сжатии, в то время как соединения, отверждаемые серой, легче обрабатываются и обычно обеспечивают более высокую физическую прочность при меньших затратах. Тип технического углерода, выбор пластификатора и содержание технологического масла влияют на цену и производительность. При выборе EPDM для требовательных условий сравнивайте полную спецификацию соединения, а не только название продукта.

Если вы планируете использовать резиновые компоненты для эксплуатации на открытом воздухе, в условиях влажной среды или при высоких температурах, стоит проанализировать, как листы EPDM, противоскользящие коврики и оборудование для вулканизации вписываются в остальную часть вашей производственной линии. Более широкий обзор решения для резиновых изделий может помочь вам скоординировать выбор материалов с правильными производственными процессами.

Заключительные мысли

Резина EPDM — надежная рабочая лошадка в семействе эластомеров. Его устойчивость к погодным условиям, жаростойкость, водостойкость и электроизоляция не являются лучшими ни в одной категории, но сочетание всех четырех по умеренной цене — вот что делает этот материал востребованным для кровельных, автомобильных, бытовых приборов и промышленного применения. Самое важное правило выбора одновременно и самое простое: используйте EPDM только там, где отсутствуют нефтяные масла. Когда это условие соблюдается, а также если компаундирование и обработка выполняются правильно, изделия из EPDM обычно служат дольше, чем оборудование, на котором они установлены.