epdm

EPDM คือ อะไร?

          (Ethylene-propylene diene monomer) เทอร์พอลิเมอร์ (Terpolymer) ซึ่งประกอบด้วยมอนอเมอร์ 3 ชนิด คือ เอทิลีน (Ethylene) โพรพิลีน (Propylene) และมอนอเมอร์ ไม่อิ่มตัวซึ่งมีพันธะคู่ 2 พันธะ เรียกว่า ไดอีน (Diene) ห้อยอยู่กับสายโซ่โมเลกุลของยาง โครงสร้างทางเคมีดังรูปที่ 1 โดยชนิดของไดอีนที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางในปัจจุบันมีอยู่ 4 ชนิด คือ Ethylidene norbornene (ENB), Dicyclopentadiene (DCPD), trans-1,4-hexadiene (1,4 HD) และ Vinyl norbornene (VNB) แต่ชนิดที่ใช้กันมากที่สุด ได้แก่ ENB เนื่องจากจะทำให้โมเลกุลของยางว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยาวัลคาไนเซชั่นหรือปฏิกิริยาคงรูปด้วยกำมะถันสูงที่สุด แม้ว่าการใช้1,4 HD จะทำให้ยางเกิดปฏิกิริยาการคงรูปไดช้ากว่า ENB แต่สมบัติบางประการของยางจะดีกว่าเช่น ความทนทานต่อความร้อน รวมถึงการบดผสมและการขึ้นรูปยางก็จะทำได้ง่ายกว่าเนื่องจากโมเลกุลของยางมีโครงสร้างเป็นเส้นตรง(linear molecules) ส่วนการใช้ DCPD จะทำให้ยางเกิดปฏิกิริยาคงรูปได้ช้าที่สุด

รูปที่ 1 โครงสร้างทางเคมีของยาง EPDM

รูปที่ 2 โครงสร้างทางเคมีของไดอีนชนิดต่างๆ

สมบัติทั่วไปของยาง EPDM

  1. ความหนาแน่น ยาง EPDM มีความหนาแน่นที่อุณหภูมิห้องค่อนข้างต่ำกว่ายางชนิดอื่นๆประมาณ 86-0.87 g/cm3
  2. ความยืดหยุ่น(elasticity) ยาง EPDM มีความยืดหยุ่นสูงกว่ายางสังเคราะห์ชนิดอื่นๆ แต่ยังต่ำกว่ายางธรรมชาติ
  3. ความทนทานต่อแรงดึง(tensile strength) เนื่องจากการจัดเรียงตัวของมอนอเมอร์ในสายโซ่โมเลกุลเป็นแบบไม่มีรูปแบบ ทำให้ได้พอลิเมอร์แบบอสัณฐาน ยางชนิดนี้จึงไม่สามารถตกผลึกได้ ส่งผลให้ยางมีค่าความทนทานต่อแรงดึงค่อนข้างต่ำและต้องอาศัยการเติมสารตัวเติมเสริมแรงเข้าช่วย โดยค่าความทนทานต่อแรงดึงของยางที่ได้รับการเสริมแรงจะสูงหรือต่ำมากน้องเพียงใดขึ้นอยู่กับชนิดและปริมาณของสารตัวเติมที่ใช้
  4. ความทนทานต่อการฉีกขาด (tear strength) เมื่อได้รับการเสริมแรงด้วยสารตัวเติมที่เหมาะสม ยาง EPDM จะมีค่าความทนทานต่อการฉีกขาดสูง โดยเฉพาะที่อุณหภูมิสูงๆ ยางชนิดนี้จะมีค่าความทนทานต่อการฉีกขาดใกล้เคียงกับยางธรรมชาติ
  5. Compression set ยางEPDM มีค่า Compression set ต่ำมาก โดยเฉพาะในยางเกรดที่มีENB ในปริมาณที่สูงและได้รับการคงรูปด้วยระบบเพอร์ออกไซด์หรืออาจคงรูปด้วยระบบกำมะถันที่มีการใช้ตังเร่งปฏิกิริยาที่ความว่องไวสูงๆ แต่ว่าค่าCompression set ของยางที่คงรูปด้วยระบบเพอร์ออกไซด์จะไม่เปลี่ยนแปลงมากนักเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ในขณะที่ค่า Compression set ของยางที่คงรูปด้วยระบบกำมะถันจะเพิ่มสูงขึ้นอย่ารวดเร็วเมื่ออุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น
  6. สมบัติเชิงพลวัต (dynamic properties) ยาง EPDM มีสมบัติเชิงพลวัตที่ดีมากและมีความทนทานต่อความล้าสูง โดยเฉพาะในยางที่ได้รับการคงรูปด้วยระบบกำมะถันซึ่งมีสมบัติเชิงพลวัตใกล้เคียงกับยาง SBR
  7. ความทนทานต่อการเสื่อมสภาพ (aging properties) ยางEPDM มีพันธะคู่ในโมเลกุลน้อยมาก ดังนั้น ยางชนิดนี้จึงทนต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากสภาพอากาศ ออกซิเจน โอโซน แสงแดด และความร้อนได้เป็นอย่างดี(ดีกว่ายางSBRและ NBRแต่ด้อยกว่ายางซิลิโคน) นอกจากนี้ ยาง EPDM ยังทนต่อการเสื่อมสภาพอันเนื่องมาจากสารเคมี กรด และด่างได้ดีอีกด้วย ความทนทานต่อการเสื่อมสภาพดังกล่าวขึ้นอยู่กับปริมาณไดอีนที่มีอยู่ในโมเลกุล ยาง EPDM  เกรดที่มีไดอีนต่ำจะมีความทนทานต่อการเสื่อมสภาพสูง (จึงไม่จำเป็นต้องเติมสารป้องกันการเสื่อมสภาพ) แต่ว่าในยางเกรดที่มีไดอีนค่อนข้างสูง อาจจำเป็นต้องเติมสารป้องกันการเสื่อมสภาพอันเนื่องมาจากออกซิเจนและแสงแดดลงไปด้วย อย่างไรก็ตาม ยางชนิดนี้ทุกเกรดมีความทนทานต่อโอโซนดีมาก จึงไม่จำเป็นต้องเติมสารป้องกันโอโซน (antiozonants) ลงไป ส่วนระบบการคงรูปก็มีผลกระทบโดยตรงต่อความทนทานต่อการสื่อมสภาพอันเนื่องมาจากความร้อนและโอโซนของยาง เพราะยางที่คงรูปด้วยระบบเพอร์ออกไซด์จะมีความทนทานต่อความร้อนและโอโซนสูงกว่ายางที่คงรูปด้วยกำมะถัน
  8. ความทนทานต่อน้ำมันและสารเคมี (oil and chemical resistance) จากลักษณะโครงสร้างของโมเลกุล จะเห็นว่ายาง EPDM เป็นยางไม่มีขั้ว ดังนั้น ยางจึงไม่ทนต่อน้ำมันหรือ ตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว(เช่นเดียวกับยางธรรมชาติและยางSBR) แต่จะทนต่อตัวทำละลายที่มีขั้วได้ดี ยางชนิดนี้จึงทนต่อกรด ด่าง แอลกอฮอล์ น้ำ น้ำมันไฮดรอลิค และตัวทำละลายที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบได้เป็นอย่างดี มีความทนทานต่อน้ำมันพืชและน้ำมันสัตว์ได้ปานกลาง แต่ไม่ทนต่อตัวทำละลายที่มีฮาโลเจนเป็นองค์ประกอบ กรดอินทรีย์เข้มข้น ตัวทำละลายไฮโดรคาร์บอนสายโซ่ตรง (aliphatic hydrocarbon solvents) และตัวทำละลายไฮโดรคาร์บอนวงแหวน (aromatic hydrocarbon solvents) เป็นต้น
  9. ความเป็นฉนวน(insulation) ยาง EPDM มีค่าความต้านไฟฟ้าจำเพาะสูงมาก ดังนั้น ยางจึงมีความฉนวนสูงและยังสามารถรักษาสมบัติความเป็นฉนวนได้ดีแม้ที่อุณหภูมิสูงๆ นอกจากนี้ ยังดูดซึมน้ำได้น้อยมาก จึงเหมาะสำหรับใช้ในการผลิตยางหุ้มสายเคเบิ้ลในกรณีที่สายเคเบิ้ลนั้นต้องสัมผัสกับน้ำ
  10. การหักงอที่อุณหภูมิต่ำ (low temperature flexibility) ยาง EPDM มีสมบัติด้านการหักงอที่อุณหภูมิต่ำได้ดีใกล้เคียงกับยางธรรมชาติ
  11. อุณหภูมิของการใช้งาน (service temperature) ยาง EPDM ที่ได้รับการคงรูปด้วยกำมะถันจะมีอุณหภูมิสูงสุดในการใช้งานต่ำกว่ายางที่ได้รับการคงรูปด้วยเพอร์ออกไซด์ โดยทั่วไป ยาง EPDM สามารถนำไปใช้ได้ที่อุณหภูมิตั้งแต่ -40°C ถึง 150°C ปกติยางจะทนต่ออุณหภูมิที่ 165°C ได้นาน 1 เดือน หรือที่ 125°C ได้นาน 1 ปี และที่ 100°C ได้นาน 5 ปี ทั้งนี้สมบัติความทนทานต่อความร้อนของยางยังขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นๆ ด้วย เช่น การเลือกใช้ชนิดของสารป้องกันเสื่อมสภาพและปริมาณของไดอีนในยาง เป็นต้น

รูปที่ 3 ตารางแสดงสมบัติทั่วไปของยาง EPDM

            ตัวอย่างการใช้งานของยาง EPDM

  1. ยาง EDPM ส่วนมากนิยมใช้ในการผลิตยางชิ้นส่วนรถยนต์ เช่นยางขอบหน้าต่าง ยางขอบประตู แก้มยางรถยนต์ ท่อยางของหม้อน้ำรถยนต์ (radiator hose) เป็นต้น
  2. ท่อยางของเครื่องซักผ้า
  3. สายพานลำเลียง
  4. แผ่นยางกันน้ำ แผ่นยางมุงหลังคา
  5. ฉนวนหุ้มสายเคเบิ้ล (โดยเฉพาะที่มีความต่างศักย์สูงๆ)
  6. ขอบกระจก หน้าต่างอาคาร
  7. ใช้ในการผสมกับพลาสติกเพื่อปรับปรุงสมบัติบางประการของพลาสติก เช่น เพิ่มความเหนียวและความต้านทานต่อแรงกระแทก(impact resistance) เป็นต้น

ขอขอบคุณข้อมูลจาก :

  1. http://oknation.nationtv.tv/blog/obbie-tt/2010/08/22/entry-1
  2. http://www.dss.go.th/images/st-article/pep-8-2556-rubbertype.pdf
  3. https://en.wikipedia.org/wiki/EPDM_rubber
  4. https://polymerdatabase.com/Elastomers/EPDM.html