ビュー: 0 著者: サイト編集者 公開時刻: 2026-04-17 起源: インターネットから抜粋
エチレン-プロピレン-ジエン モノマー (EPDM) ゴムは、エチレン、プロピレン、および 3 番目のモノマーとして少量の非共役ジエンで構成されるターポリマーです。 EPDM は飽和主鎖構造により、天然ゴム (NR) やスチレンブタジエンゴム (SBR) などの不飽和ゴムと比較して、オゾン、紫外線、熱老化に対する優れた耐性を備えています。 EPDMは商品化以来、自動車のシーリングシステム、ウェザーストリップ、屋根材、電気絶縁材、各種工業製品に欠かせない素材となっています。
EPDM の巨視的特性は基本的にその分子構造によって支配され、その中で エチレン含有量、, プロピレン含有量, 、3 番目のモノマーの種類と含有量、および 分子量 が 4 つの中心的な変数です。これらの中で、エチレン/プロピレン比が最も影響力のある要因です。市販の EPDM グレードは通常、 の範囲のエチレン含有量を持っています 45 wt% ～ 80 wt%。この広い組成範囲により、広範囲の用途に合わせて EPDM 特性を調整することができます。ポリマーエンジニアや配合担当者が最適なグレードを選択し、高性能ゴムコンパウンドを設計するには、エチレン含有量と材料性能の定量的な関係を理解することが不可欠です。
EPDM 鎖はランダムに分布したエチレン単位とプロピレン単位で構成され、ジエンモノマーが硬化部位を提供します。エチレン単位は直鎖状の -CH2-CH2- セグメントを形成しますが、プロピレン単位は主鎖に沿ってメチル側基 (-CH3) を導入します。
低いエチレン含有量 (<55 wt%) : プロピレン単位の割合が高いため、ペンダントメチル基により、より分岐した不規則な鎖構造が形成されます。この不規則性により鎖の充填が効果的に破壊され、室温で完全に非晶質のポリマー構造が得られます。
高エチレン含有量 (>65 wt%) : より長く、より多数の直鎖状エチレン セグメントにより、分子鎖が折り畳まれて規則的な領域に組織化され、 ポリエチレン微結晶が形成されます。これらの微結晶は非晶質ゴムマトリックス内に分散しています。
EPDM の結晶化はエチレンセグメントの凝集の直接的な結果であり、エチレン含有量に大きく依存します。
結晶化度: 結晶化度はエチレン含有量に応じてほぼ直線的に増加します。たとえば、50 wt% のエチレンを含む EPDM はほぼ完全に非晶質ですが、70 ～ 75 wt% のエチレンを含むグレードは 15 ～ 25% の結晶化度を示すことがあります。
融点 (Tm) : 微結晶の融解温度は、エチレン配列の長さが増加するにつれて上昇します。典型的な Tm 値の範囲は 30°C (55% エチレンの場合) から 60°C (75% エチレンの場合) です。これは、高エチレン EPDM が室温で半結晶性になる可能性があり、生ゴムの状態と加工に影響を与えることを意味します。
ガラス転移温度 (Tg) : 興味深いことに、結晶化度が増加する一方で、非晶質相の Tg は主にプロピレン含有量によって決まります。エチレン含有量が高くなると (プロピレンが低くなり)、Tg が高くなります (マイナスが低くなり)。これは、ゴムが低温でより硬くなることを意味します。
エチレン含有量が高い: 結晶化度により、生の EPDM は多くの場合、生強度が高く、丈夫なプラスチックのような固体 (多くの場合俵形) として現れます。ムーニー粘度は温度依存性が少ない場合があります。
低エチレン含有量: アモルファス EPDM は通常、生の状態ではゴム状で柔らかく、柔軟性が高く、従来のゴムに似ています。
加工性: エチレン含有量が低いほど、一般に加工の安全性が向上し (スコーチ時間が長くなり)、混合が容易になり、より柔軟で非晶質な性質があるため、フィラーの分散が向上します。
押出/カレンダー加工: エチレン含有量が高いと、微結晶の強化効果とより高い溶融弾性により、押出速度、表面平滑性、およびダイスウェル挙動を改善できます。ただし、微結晶を溶かすためにより高い処理温度が必要になる場合があり、剛性が高くなるためにカレンダーのラップが低下する可能性があります。
エチレン含有量の最も大きな影響は、硬化ゴムの機械的強度にあります。
硬度、弾性率、引張強度、引裂強度: これらの特性はすべて、 エチレン含有量が高くなると大幅に増加します。微結晶は、ナノフィラー粒子と同様に効果的な物理的架橋および強化ドメインとして機能し、応力を効率的に分散させ、亀裂の伝播を防ぎます。
破断点伸び: 結晶子が鎖延長能力を制限するため、一般にエチレン含有量が増加すると低下します。
圧縮永久歪み: エチレン含有量が増えると、特に高温で結晶子によって構造安定性が高まるため、改善されます (圧縮永久歪み値が低くなります)。
これは、高強度 EPDM グレードの主なトレードオフです。
低温での柔軟性/脆性: エチレン含有量が増加し、Tg が上昇すると、ゴムは低温ではますます硬くなり、脆くなります。高エチレングレードは-20℃を超える温度では硬くなったり、革のようになる場合がありますが、低エチレングレードは-50℃以下まで柔軟性を維持できます。
弾性の保持: 高結晶性 EPDM では、低温での変形後の反発力が大幅に低下します。
熱老化: エチレン含有量が高いと、熱酸化安定性が向上することがよくあります。結晶化度の向上により、非晶質領域が熱劣化から保護され、経時変化後の機械的特性の維持に役立ちます。
耐熱性: 結晶融点は熱閾値を提供します。 Tm を超えると、物理的架橋が溶けるため、特性が大幅に変化します。
最適なエチレン含有量は、最終用途に必要な特性のバランスに基づいて選択されます。
低エチレン含有量 (45 ～ 55 wt%)
主な特性: 優れた低温柔軟性、高弾性、良好な加工性。
代表的な用途: 低温対応が必要な自動車用ウェザーストリップ、冷凍部品、ソフトシール、極寒環境を伴う用途。
中程度のエチレン含有量 (55 ～ 65 wt%)
主な特性: バランスの取れた全体的な性能 - 優れた強度、許容可能な低温特性、および多用途の加工性。
代表的な用途：耐久性と柔軟性のバランスが要求される自動車汎用部品、工業用ホース、成形品、機械ゴム製品など。
高エチレン含有量 (65 ～ 80 wt%)
主な特性: 高硬度、高引張/引裂強度、優れた圧縮永久歪み、良好な押出性能。
代表的な用途: 自動車用シーリング システム (ドア シール、トランク シール)、窓ガスケット、屋根シート、高い機械的強度と寸法安定性が最も重要なワイヤおよびケーブル絶縁材。
エチレン含有量は、EPDM ゴムの構造と特性を調整するための強力な手段となります。エチレン含有量を増やすと、EPDM は柔らかく、低温で柔軟なエラストマーから、高強度の半結晶性エンジニアリング エラストマーに変化します。中心的なメカニズムはポリエチレン微結晶の形成であり、低温での柔軟性を犠牲にして機械的強度と熱安定性を向上させます。したがって、EPDM グレードの選択は、最終製品の特定の性能要件に基づいて、強度、加工性、環境適応性の完璧なバランスを考慮して慎重に決定する必要があります。
