EPDM(乙烯-丙烯-二烯单体)是一种由乙烯、丙烯和少量非共轭二烯单体共聚而成的合成橡胶。由EPDM制成的垫圈因其优异的耐候性、化学稳定性和弹性而广泛应用于工业密封领域。以下是关于它们的化学性质、应用场景、优点和局限性的详细介绍:
I. EPDM橡胶垫圈的核心化学性质
EPDM橡胶的分子结构不含极性基团,其主链由稳定的碳-碳单键组成,赋予其独特的化学特性:
1. 化学介质耐受性
- **酸碱腐蚀性**:它对稀酸(例如,硫酸、盐酸)、稀碱(例如,氢氧化钠)和盐溶液表现出良好的耐受性,使其适合用作低浓度化学环境中的密封材料。
- **对极性溶剂的有限抵抗力**:它对强极性溶剂如酮和酯的耐受性差,这可能导致膨胀或降解。然而,它对非极性溶剂(例如,石油醚、矿物油)表现出强抵抗力。
- **防水和防蒸汽**:它具有优良的防水和防蒸汽性能,即使在与热水或饱和蒸汽长期接触后也能抵抗老化,适合在潮湿和高温环境中密封。
2. 高低温耐受性
- **宽广的工作温度范围**: 它通常可以在 **-40℃~150℃** 的温度范围内长期使用,短期内的最高耐温可达 170℃。它在低温环境中保持弹性,并且在高温下不易硬化或开裂。
3. 老化和耐候性
- **臭氧和氧化抵抗力**:其分子结构不含双键(或仅含少量非共轭双键),使其对臭氧、氧气和紫外线具有强大的抵抗力。在户外暴露或长期使用过程中,它不易出现裂纹或硬化等老化现象。
- **气候适应性**: 它在阳光、雨水和交替的高低温度的自然环境中保持稳定的性能,使用寿命远长于天然橡胶或氯丁橡胶。
4. 物理和机械性能
- **弹性和压缩集**:它具有良好的弹性和恢复力,经过压缩后具有强大的恢复能力。长期压缩后的“压缩永久变形率”较低(通常<25%),确保持久的密封性能。
- **绝缘性能**: 它是一种具有高体积电阻率的电绝缘材料,适合用作电气设备中的绝缘密封。
II. EPDM橡胶垫圈的典型应用场景
根据上述特性,EPDM 垫圈广泛应用于以下场景:
1. 管道和管线系统
- 在国内自来水管道、热水管道和地暖系统中密封法兰或接头。它们的防水性和高温蒸汽抵抗力有效防止泄漏。
- 密封市政供水和排水管道,抵抗水中的杂质和轻微的化学腐蚀。
2. 暖通空调(Heating, Ventilation, and Air Conditioning)和制冷设备
- 空调单元、冷却塔和热泵系统中的密封接口,适应交替的冷热环境,抵抗冷凝水腐蚀。
- 冷藏和制冷设备的密封垫圈,在低温下保持弹性以确保热绝缘。
3. 汽车与交通
- 密封汽车冷却系统(水箱、散热器),以承受防冻液和高温冷却液;窗户密封和门密封,利用耐候性抵御户外老化。
- 封闭轨道交通(地铁、高速铁路)中的空调系统和通风管道,适应振动和温度变化。
4. 电气和电子设备
- 电气控制柜和配电箱的防水密封垫圈,提供绝缘和防潮功能。
- 户外照明灯具和充电桩的密封接口,抵御雨水、紫外线和臭氧老化。
5. 食品和医疗行业(食品级EPDM)
- 食品级EPDM垫圈符合FDA(美国食品药品监督管理局)或LFGB(德国食品接触材料标准),可用于密封食品加工设备、饮料管道和医疗设备,因为它们无毒且耐清洁和消毒。
6. 工业设备和轻微化学腐蚀场景
- 一般工业设备中的密封法兰和阀门,特别适用于密封非强腐蚀性介质(例如,水、空气、惰性气体)。
- 在污水处理设备和农业灌溉系统中密封管道,抵抗温和酸、碱和微生物环境。
III. EPDM橡胶垫圈的优点和局限性
### 优势
- 优秀的天气耐受性和抗老化性,使用寿命长;
- 对高低温的强适应性,适用于广泛的场景;
- 在防水、耐蒸汽和稀酸/碱耐受性方面表现出色;
- 良好的弹性,高密封可靠性和低维护成本。
### 限制
- 对强极性溶剂(例如,丙酮、乙酸乙酯)和浓酸/碱的耐受性差,使其不适合在此类环境中使用;
- 耐磨性和撕裂强度略低于氰丁橡胶或氯丁橡胶,不适合高频摩擦或高负荷密封场景;
- 成本高于天然橡胶,但低于氟橡胶等特种橡胶。
IV. 选择考虑因素
- **中等兼容性**: 确认使用环境中化学介质的类型,以避免与强极性溶剂或浓酸/碱接触;
- **温度范围**: 根据操作温度选择合适的EPDM等级(例如,高温特定等级可以提高耐温极限);
- **食品级要求**: 对于与食品或药品接触的情况,请选择经过食品接触认证的EPDM材料,以确保无毒和安全。
总之,EPDM橡胶垫圈凭借其“耐候性、耐温性、防水性和抗老化性能”的综合优势,是工业和民用密封领域的理想选择,尤其在户外、潮湿高温或轻度腐蚀环境中表现出色。
