過氧化物低溫硫化三元乙丙橡膠止水帶

孫會(huì)娟

（衡水百金復(fù)合材料科技有限公司, 河北 衡水 053000）

過氧化物低溫硫化三元乙丙橡膠止水帶

孫會(huì)娟

（衡水百金復(fù)合材料科技有限公司, 河北 衡水 053000）

研究了不同硫化體系、不同硫化溫度對(duì)三元乙丙橡膠止水帶的各項(xiàng)物理性能的影響。結(jié)果表明，采用過氧化物硫化劑、140℃的硫化溫度，可生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)要求的三元乙丙橡膠止水帶。該過氧化物硫化體系對(duì)止水帶的室溫壓縮永久變形性能及耐老化性能的改善尤為突出。

低溫硫化；三元乙丙橡膠；止水帶

0 前 言

橡膠止水帶作為一種高分子防水材料，廣泛應(yīng)用于混凝土現(xiàn)澆時(shí)設(shè)在施工縫及變形縫內(nèi)與混凝土結(jié)構(gòu)成為一體的基礎(chǔ)工程，如地下設(shè)施、隧道涵洞、輸水渡槽、攔水壩、貯液構(gòu)筑物等[1-4]。目前較為常見的橡膠止水帶有天然橡膠止水帶及三元乙丙橡膠止水帶。生產(chǎn)過程中，大多數(shù)企業(yè)采用平板硫化機(jī)通蒸氣或?qū)嵊妥鳛榱蚧訜峤橘|(zhì)，實(shí)現(xiàn)橡膠止水帶的模壓硫化。以蒸氣或?qū)嵊蜑榻橘|(zhì)加熱，較電加熱成本低，但缺點(diǎn)是硫化溫度通常只能控制在（140 ℃±5 ℃）范圍內(nèi)。對(duì)于天然橡膠，該硫化溫度較為適宜；而對(duì)于三元乙丙橡膠，該硫化溫度較三元乙丙橡膠的適宜硫化溫度（160 ℃）低得多。綜合生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)成本、符合止水帶技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等因素，研究出一種可以低溫硫化橡膠止水帶的配方。低溫硫化體系是生產(chǎn)三元乙丙橡膠止水帶企業(yè)共同面臨的亟待攻克的難點(diǎn)。近幾年，生產(chǎn)企

業(yè)把三元乙丙橡膠止水帶低溫硫化體系的研究重點(diǎn)大多放在使用普通硫化體系或綜合促進(jìn)劑上，雖然也能生產(chǎn)出滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的止水帶，但需要嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝，稍有松動(dòng)，即有可能出現(xiàn)不合格的項(xiàng)目，無形中增加了生產(chǎn)消耗。本試驗(yàn)即為解決上述問題提供了一種新的途徑。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

XK-160開煉機(jī)，青島亞東橡機(jī)有限公司；平板硫化機(jī)（電加熱、導(dǎo)熱油加熱），青島錦九洲橡膠機(jī)械有限公司。

1.2 主要檢測設(shè)備及檢測依據(jù)

電子拉力試驗(yàn)機(jī)，上海華龍測試儀器股份有限公司；低溫脆性試驗(yàn)儀，上海一實(shí)儀器設(shè)備廠；熱空氣老化箱，上?？衫讬C(jī)電設(shè)備制造有限公司；臭氧老化試驗(yàn)箱，上海林頻儀器股份有限公司。

檢測標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《鐵路隧道防水材料暫行技術(shù)條件 第2部分 止水帶》。該標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)三元乙丙橡膠橡膠止水帶的性能要求見表1。

表1 橡膠止水帶的物理力學(xué)性能

1.3 主要原材料及生產(chǎn)工藝

三元乙丙橡膠，韓國SK能源公司；炭黑N220、N330、N550，龍星化工股份有限公司；石蠟油，濟(jì)寧市眾和石化有限公司；過氧化物硫化劑，深圳強(qiáng)盛公司；其他助劑為橡膠常用助劑。

其中，硫化體系中各配合劑用量如表2所示。

表2 硫化體系中各配合劑用量

三元乙丙橡膠止水帶生產(chǎn)工藝如下：

2 結(jié)果與討論

2.1 混煉膠硫化特性

分別在相應(yīng)硫化溫度下對(duì)不同硫化體系的混煉膠測定硫化曲線，結(jié)果如表3所示。

表3 各硫化體系的混煉膠硫化特性

由表3數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，160 ℃普通硫磺硫化(1)、綜合促進(jìn)劑硫化的三元乙丙橡膠焦燒時(shí)間較長，有較好的加工安全性；140 ℃普通硫磺硫化(2)、過氧化物硫化的焦燒時(shí)間較短，加工安全性下降，但仍可以操作。同時(shí)，綜合促進(jìn)劑、過氧化物硫化體系的正硫化時(shí)間較其他兩硫化體系的時(shí)間短，可以在滿足產(chǎn)品性能的前提下，縮短硫化時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率。

2.2 止水帶物理性能

以混煉膠的硫化特性數(shù)據(jù)為參考，選取適宜的硫化時(shí)間。160℃硫化的止水帶在電加熱平板硫化機(jī)上進(jìn)行，140 ℃硫化的止水帶在導(dǎo)熱油加熱的平板硫化機(jī)上進(jìn)行。各硫化體系的止水帶成品物理性能如表4所示。

表4所示檢測結(jié)果與技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比表明，無論何種硫化體系，較難控制的項(xiàng)目是23 ℃×168 h的壓縮永久變形；提高硫化溫度可改善壓縮永久變形。壓縮永久變形由兩部分組成，一部分是物理變化，是由試樣受壓后分子產(chǎn)生相對(duì)位移引起的；一部分是化學(xué)變化，是由橡膠與助劑或空氣中的氧等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的[5]。硫化橡膠壓縮永久變形的大小，涉及到硫化橡膠的彈性與恢復(fù)。凡是影響橡膠彈性與恢復(fù)的因素，都是影響硫化橡膠壓縮永久變形的因素。試驗(yàn)所使用的三元乙丙橡膠屬于高乙烯含量的，一般硫化膠具有較高的強(qiáng)度，但在拉伸或壓縮過后，永久變形較大[6]。因此，控制室溫壓縮永久變形在合格范圍內(nèi)，是三元乙丙橡膠止水帶生產(chǎn)中的難點(diǎn)。

表4 各硫化體系止水帶的物理性能

2.3 止水帶老化后的物理性能

與老化前相應(yīng)的物理性能對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，普通硫磺硫化體系低溫硫化時(shí)老化性能不能滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求；普通硫磺硫化及促進(jìn)劑硫化的三元乙丙橡膠止水帶經(jīng)過70 ℃×168 h的熱空氣老化，強(qiáng)度均有所下降；過氧化物硫化的止水帶經(jīng)熱空氣老化后強(qiáng)度有所增加。且140 ℃硫化溫度下，過氧化物硫化體系熱空氣老化后的硬度變化較其他硫化體系的小。

表5 各硫化體系止水帶老化后的物理性能

2.4 過氧化物含量對(duì)壓縮永久變形的影響

以上各表的檢測數(shù)據(jù)表明，要做出滿足《鐵路隧道防水材料暫行技術(shù)條件 第2部分 止水帶》技術(shù)要求的三元乙丙橡膠止水帶，最主要的控制點(diǎn)是室溫壓縮永久變形。針對(duì)這一問題，下表列出了過氧化物含量對(duì)壓縮變永久形的影響。

可見，過氧化物含量在4～6份范圍內(nèi)調(diào)整，壓縮變形均能滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，綜合成本及工藝等因素，采用過氧化物為5份的硫化體系生產(chǎn)三元乙丙橡膠止水帶。

表6 過氧化物含量對(duì)壓縮永久變形的影響

2.5 經(jīng)濟(jì)效益

三元乙丙橡膠止水帶通常用膠量為3～5.5 kg/m，以每根止水帶20 m計(jì)算，成本計(jì)算如表7所示。

表7 三元乙丙橡膠止水帶的經(jīng)濟(jì)效益

由表7的計(jì)算結(jié)果可以看出，低溫硫化三元乙丙橡膠止水帶的成本明顯低于160 ℃硫磺硫化的止水帶98～172元。同時(shí)，140 ℃即可采用公司現(xiàn)有的導(dǎo)熱油加熱硫化機(jī)，而無需購置電加熱硫化機(jī)，進(jìn)一步節(jié)約了生產(chǎn)成本。

3 結(jié) 論

以高乙烯含量的三元乙丙橡膠為原材料生產(chǎn)止水帶，壓縮永久變形指標(biāo)較難控制。采用140 ℃的硫化工藝，硫化體系選用過氧化物：（1）可以生產(chǎn)出符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路隧道防水材料暫行技術(shù)條件 第2部分 止水帶》的止水帶，撕裂強(qiáng)度達(dá)36 kN/m，尤其壓縮永久變形可降至17%；（2）可在過氧化物用量3～6份、硫化時(shí)間20～30 min較寬泛的范圍內(nèi)調(diào)整參數(shù)，更能夠適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)；（3）使用140 ℃導(dǎo)熱油加熱硫化機(jī)硫化，每根止水帶成本可降低98～172元，且無需購置新設(shè)備，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

[1] 張國文，李雪春，黨佳, 等．鐵路隧道用橡膠止水帶的生產(chǎn)及應(yīng)用[J]．鐵道建筑，2011（12）：80-83．

[2] 張莉波．淺談水利工程中橡膠止水帶的應(yīng)用[J]．科技與企業(yè)，2012（09）：241．

[3] 劉雪嬌．橡膠止水帶在工程中如何應(yīng)用[C]．吉林省土木建筑學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集, 2011．

[4] 李典．橡膠止水帶應(yīng)用初探[J]．工程技術(shù)，2011(3)：165-166．

[5] 楊紅衛(wèi)，曹元禮．試樣對(duì)硫化橡膠壓縮永久變形的影響[J]．特種橡膠制品，2009，30（5）：46-47．

[6] 唐斌．乙丙橡膠應(yīng)用技術(shù) [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．

[責(zé)任編輯：朱 胤]

Low-Temperature-Vulcanized EPDM Waterstop with Peroxide Vulcanizing Agent

Sun Huijuan
(Hengshui Baijin composites technologyco.,Ltd.,Hengshui 053000, china)

this paper studied the effects of different vulcanizing systems and different vulcanizing temperatures on EPDN waterstop. the result show that EPDN waterstop conforms to standard applying peroxide vulcanizing agent at the temperature of 140℃. this system can prominentlу improve waterstop’s comression set and ozone aging performance.

Low-Тemperature-Vulcanizing; EPDN; Waterstopf

TQ 336.4

B

1671-8232(2014)11-0033-04

2014-02-19

孫會(huì)娟（1985 — ），女，蒙古族，內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市人，碩士研究生，助理工程師，主要從事工程橡膠制品配方及工藝研究工作。