مهندسی معماری زنجیره های EPDM به کمک کاتالیست های متالوسنی

صنعت خودرو حدود ۴۵ درصد EPDM های تولیدی را به مصرف می رساند و در مقام های بعدی کاربرد اصلاح ویسکوزیته روغن، اصلاح خواص پلیمرها، ژئوممبران و روکش سیم و کابل مهمترین صنایعی هستند که EPDM را به عنوان ماده اولیه به مصرف می رسانند. با توسعه کاتالیست های متالوسنی در دهه هشتاد میلادی امکان تولید پلیمرهای الفینی با ریزساختار مهندسی مهیا شد. در ادامه از کاتالیست های متالوسنی در تولید EPDM نیز استفاده شد و نسل نوین این پلیمر، موسوم به EPDM های متالوسنی، تولید شدند.

امروزه بهره وری تولید در صنایع مختلف به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای تولید مورد توجه قرار می گیرد. یکی از شاخص های مهم بهره وری مناسب، بازدهی بالا در فرایند تولید است. برای مثال افزایش نرخ تولید، افزایش کیفیت قطعات تولیدی و کاهش میزان ضایعات همگی می توانند بازدهی بالایی را در تولید به ثبت برسانند. پلیمرهای تولید شده با کاتالیست های متالوسنی به لطف امکان کنترل ریزساختار به کمک این کاتالیست ها، می توانند در کاهش ضایعات تولید، افزایش نرخ تولید و بهبود خواص قطعات تولیدی نقش بسزائی داشته باشند. این بخش مهمترین مزایای EPDM های متالوسنی را برمی شمارد.

مهمترین تفاوت کاتالیست های متالوسنی با انواع دیگر مانند کاتالیست ها، مانند خانواده زیگلر ناتا، عدم نیاز به افزودنی های خنثی ساز پلیمریزاسیون و همچنین امکان ایجاد توالی های منظم از منومر و کومنومرها در پلیمرهایی مانند EPDM است. از آنجاییکه در فرایند پلیمریزاسیون به کمک کاتالیست های متالوسنی به افزودنی های خنثی ساز نیاز نیست، بنابراین مرحله خنثی سازی بقایای کاتالیست ( فرایند Deashing) از مراحل تولید EPDM متالوسنی حذف می شود. با این کار علاوه بر افزایش سرعت تولید می توان EPDM تولیدی را مستقیما به اکسترودرهای گرانول ساز انتقال داد و گریدهای EPDM گرانول را نیز تولید کرد. (در حالت عادی EPDM به صورت فله (Bale) است.) از طرف دیگر در فرایند Deashing اکسیژن موجود در محیط فرایند منجر به تخریب زنجیره های EPDM و ایجاد ژل در ساختار آن می شود و بنابراین با حذف این فرایند میزان ژل موجود در ساختار EPDM متالوسنی کمتر می شود و بنابراین سطح قطعات تولیدی یکنواخت تر با کیفیت بهتری خواهد بود.

از جمله دیگر مزایای EPDM های متالوسنی، توزیع یکنواخت تر جرم مولکولی در آن ها است. این ویژگی موجب می شود خواص مکانیکی گرید تولیدی در مقایسه با انواع تولید شده با کاتالیست های زیگلر ناتا برتر باشد و برای مثال استحکام مکانیکی بالاتری در قطعه نهایی ایجاد شود. EPDM های متالوسنی مقدار کلر کمتری از فرایند پلیمریزاسیون در ساختار خود دارند و بنابراین پایداری بهتری در برابر شرایط جوی و هوازدگی در مقایسه با EPDM های تولیدی با کاتالیست های زیگلر ناتا از خود نشان می دهند.

لازم به ذکر است که امکان ایجاد فرایند پخت گوگردی در EPDM ها با حضور منومر سوم ( معمولا منومر سوم Ethylidene Norbornene (ENB) است) فراهم میشود. غلظت منومر سوم و نحوه توزیع آن در سراسر ساختار EPDM تعیین کننده کیفیت و سرعت فرایند پخت و خواص مکانیکی قطعه نهایی است. کاتالیست های متالوسنی امکان توزیع یکنواخت منومر سوم را در ساختار EPDM مهیا می کنند.

درباره نویسنده

علی ابراهیمی

علی ابراهیمی فارغ‌التحصیل مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی امیرکبیر در رشته مهندسی پلیمر است. وی از سال ۱۳۹۳ در گروه تحقیق و توسعه شرکت پلیمر پیشرفته دانا در حوزه توسعه محصول فعالیت می کند.
تولید محتوا در حوزه فناوری های مرتبط با دانش پلیمر و بررسی سیر توسعه کمپانی های کلیدی در این زمینه از علایق اوست.

See author's posts