過氧化物/硫磺硫化體系對EPDM硫化橡膠力學(xué)性能的影響

陸波，楊凱軍，金耀程，胡明暉，陳麗飛，艾毅，韓雪

（1.沈陽化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院， 遼寧 沈陽 110142；2.沈陽第四橡膠（廠）有限公司， 遼寧 沈陽 110022 ）

過氧化物/硫磺硫化體系對EPDM硫化橡膠力學(xué)性能的影響

陸波1，楊凱軍1，金耀程2，胡明暉2，陳麗飛2，艾毅2，韓雪2

（1.沈陽化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院， 遼寧 沈陽 110142；2.沈陽第四橡膠（廠）有限公司， 遼寧 沈陽 110022 ）

通過采用過氧化物、硫磺及過氧化物/硫磺硫化體系硫化三元乙丙橡膠（EPDM）。研究了硫化體系、硫化劑用量等對EPDM性能的影響。實驗結(jié)果表明：DBPH硫化體系較硫磺硫化體系的EPDM拉伸強度和斷裂伸長率高，壓縮永久形變率較低，撕裂強度接近。采用DBPH/硫磺硫化體系和TBCP/硫磺硫化體系的EPDM拉伸強度、斷裂伸長率和撕裂強度接近，但TBCP/硫磺硫化體系的壓縮永久變形率較低。

EPDM；硫化體系；過氧化物；力學(xué)性能；壓縮永久變形率

三元乙丙橡膠（EPDM）聚合物主鏈?zhǔn)峭耆柡偷模沟肊PDM具有優(yōu)越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蝕、抵抗熱和光的能力，在汽車部件、膠帶、汽車密封件、潤滑油添加劑以及聚烯烴改性等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。EPDM常用硫磺、過氧化物及樹脂硫化。過氧化物硫化膠有較好熱穩(wěn)定性和耐壓縮永久變形性，抗撕裂性能和其他性能均較差，氣味不佳。硫載體硫化膠綜合力學(xué)性能較好，永久變形大，耐熱老化性能差。采用硫載體等助劑活化過氧化物或硫磺硫化體系，可使EPDM或其并用硫化膠具有更加優(yōu)良的加工安全性和力學(xué)性能[1～4]。本文主要考察了硫化體系對EPDM硫化膠力學(xué)性能的影響。

1 實驗部分

1.1 主要原材料

EPDM，Keltan 8340A， 門尼黏度ML（1+4）125℃: 80，乙烯含量：48%，ENB含量：5.5%，荷蘭DSM公司；叔丁基過氧化異丙苯(TBCP)，2,5-二甲基-2,5-雙（叔丁基過氧基）己烷（DBPH），天津阿克蘇諾貝爾過氧化物有限公司；炭黑N550，硫磺，ZnO，硬脂酸，促進劑等均為工業(yè)品。

1.2 主要儀器設(shè)備

橡膠開煉機，XK-160，青島環(huán)球機械股份有限公司；硫化曲線測定儀，GT-M2000，臺灣高鐵科技股份有限公司；平板硫化機，XLB-E，青島環(huán)球集團股份有限公司；橡膠萬能拉力機，RGL-30A，深圳瑞格爾儀器有限公司；壓縮永久變形率測試夾具，按國標(biāo)自制。

1.3 試樣制備

基本配方（質(zhì)量份數(shù)）：EPDM（8340A）100，炭黑N550 60，氧化鋅2.5，硬脂酸0.5，其余硫化體系為變量。

原料按配方稱量，在開煉機上混煉、下片，停放24 h做硫化曲線；按正硫化時間硫化試樣，裁樣，測試。

1.4 性能測試

拉伸強度測試按GB/T528—1998；撕裂強度測試按GB/T529—1999；壓縮永久變形率測試按GB1683—1981；正硫化時間測試按GB/T 9869—1997。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫化劑加入量對EPDM性能的影響

圖1 TBCP對EPDM拉伸強度和斷裂伸長率的影響

由圖2可以看出，隨著DBPH份數(shù)增加，EPDM的拉伸強度變化不大，斷裂伸長率降低。

圖2 DBPH對EPDM拉伸強度和斷裂伸長率的影響

由圖3可以看出，隨著硫磺份數(shù)增加，EPDM的拉伸強度先略微增加后降低，斷裂伸長率略微降低，但是與使用DBPH相比較，硫磺硫化EPDM的拉伸強度和斷裂伸長率較低。

綜合圖1、2、3可以看出EPDM采用DBPH為硫化劑的拉伸強度較高，且隨DBPH加入量的增加變化不大。

圖4、5、6分 別 為TBCP、DBPH和 硫 磺 對EPDM撕裂強度和壓縮永久變形率的影響。

從圖4可以看出，隨著TBCP份數(shù)增加，EPDM的撕裂強度先降低后增加，壓縮永久變形率先降低后升高。當(dāng)TBCP為2份時，壓縮永久變形率最低。比較圖1和圖2可以看出TBCP對EPDM性能的影響波動比較明顯。

圖3 硫磺對EPDM拉伸強度和斷裂伸長率的影響

圖4 TBCP對EPDM撕裂強度和壓縮永久變形率的影響

圖5 DBPH對EPDM撕裂強度和壓縮永久變形率的影響

從圖5可以看出，隨著DBPH份數(shù)變大，EPDM的撕裂強度基本是略微增加的趨勢，壓縮永久形變率先減小后增加。

由圖6可以看出，隨著硫磺份數(shù)增加，EPDM的撕裂強度有略微的增加，壓縮永久變形率先降低后增加，壓縮永久變形率較大。

圖6 硫磺對EPDM撕裂強度和壓縮永久變形率的影響

綜合圖4、5、6可以看出TBCP、DBPH和硫磺對EPDM撕裂強度影響不大，但對壓縮永久變形率影響較大。當(dāng)TBCP加入量為2份、或DBPH加入量為3和4份時，EPDM撕裂強度較高，壓縮永久變形率較低。

綜合比較，采用DBPH比硫磺硫化體系的EPDM拉伸強度和斷裂伸長率高，壓縮永久變形率小，撕裂強度接近。TBCP硫化體系的EPDM性能波動大。

2.2 TBCP/硫磺復(fù)合硫化體系對EPDM性能的影響

2.2.1 TBCP為3份，硫磺加入量對EPDM性能的影響

從圖7可以看出，當(dāng)TBCP用量一定時，隨著硫磺用量的增加，EPDM的拉伸強度先增加后降低，斷裂伸長率降低，并且EPDM的拉伸強度好于單獨使用TBCP或硫磺硫化體系。

從圖8可以看出，隨著硫磺用量的增加，EPDM的撕裂強度幾乎不變，壓縮永久形變率先降低后明顯增大，并且EPDM的撕裂強度和壓縮永久變形率好于單獨使用TBCP或硫磺硫化體系。

圖7 硫磺對EPDM拉伸強度和斷裂伸長率的影響

圖8 硫磺對EPDM撕裂強度和壓縮永久變形率的影響

2.2.2 硫磺為0.3份，TBCP加入量對EPDM性能的影響

從圖 9可以看出，硫磺用量一定時，隨過TBCP用量的增加，EPDM的拉伸強度先增加后降低，斷裂伸長率降低。

圖9 TBCP對EPDM拉伸強度和斷裂伸長率的影響

從圖10可以看出，隨過TBCP用量的增加，EPDM的撕裂強度先增加后降低，壓縮永久形變率先減小后略增大，壓縮永久形變率小并且變化小。

2.3 DBPH/硫磺復(fù)合硫化體系對EPDM性能的影響

2.3.1 DBPH為4份，硫磺加入量對EPDM性能的影響

由圖11可以看出，隨著硫磺用量的增加，EPDM的拉伸強度先增加后降低，斷裂伸長率幾乎不變。

從圖12可以看出，隨硫磺用量的增加，EPDM的撕裂強度略微增加，壓縮永久變形率先降低后略增加。

圖10 TBCP對EPDM撕裂強度和壓縮永久變形率的影響

圖11 硫黃對EPDM拉伸強度和斷裂伸長率的影響

圖12 硫黃對EPDM撕裂強度和壓縮永久變形率的影響

2.3.2 磺為0.5份，DBPH加入量對EPDM硫化橡膠性能的影響

由圖13可以看出，隨著DBPH用量的增加，EPDM的拉伸強度變大，斷裂伸長率降低。

從圖14可以看出，隨DBPH用量的增加，EPDM的撕裂強度幾乎沒有變化，壓縮永久變形率先降低后增加。DBPH用量超過4份后，交聯(lián)度增加，聚合物回彈性會變差，導(dǎo)致壓縮永久變形率變大。

圖13 DBPH對EPDM拉伸強度和斷裂伸長率的影響

圖14 DBPH對EPDM撕裂強度和壓縮永久變形率的影響

3 結(jié)論

（1）采用DBPH比硫磺硫化體系的EPDM拉伸強度和斷裂伸長率高，壓縮永久變形率小，撕裂強度接近。TBCP硫化體系的EPDM性能波動大。

（2）采用DBPH/硫磺和TBCP/硫磺硫化體系的EPDM拉伸強度、斷裂伸長率和撕裂強度接近，但TBCP/硫磺硫化體系的壓縮永久變形率較小。

（3）當(dāng)EPDM為100、炭黑N550為60、硫磺為0.3份、TBCP為2份、其它助劑不變時，EPDM的性能最好，拉伸強度為21 MPa，斷裂伸長率為500%，撕裂強度為44 kN/m，壓縮永久變形率為18%。

[1] 孟憲德，都炳京，吳馳,等. 三元乙丙橡膠壓縮永久變形的研究[J].橡膠工業(yè)，1994，41(8): 457～460.

[2] 翟俊學(xué)，肖建斌，周坤.硫化體系對EPDM硫化膠力學(xué)性能的影響[J].特種橡膠制品,2011，32(3)：18～21.

[3] 杜愛華，車永興，張志廣，等. 不同牌號EPDM加工性能和物理性能研究[J].橡膠工業(yè),2011，58(9)：545～589.

[4] 滿敬國,陳國棟,劉生蘭,等. 三元乙丙橡膠抗撕裂 性能的研究[J].世界橡膠工業(yè),2011,38(1):24～26.

（R-01)

青島成立橡膠產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院

2015年11月，青島市橡膠產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院正式成立。

研究院作為科技改革的“試驗田”，將進行科研攻關(guān)、成果轉(zhuǎn)化、人才聘用等系列體制機制創(chuàng)新，打造中國的“橡膠產(chǎn)業(yè)技術(shù)中心”以及具有國際影響和競爭力的橡膠科學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新平臺。

橡膠產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院由青島科技大學(xué)牽頭，聯(lián)合怡維怡橡膠研究院有限公司共同組建，實行理事會領(lǐng)導(dǎo)下的院長負責(zé)制，青島大學(xué)、軟控股份有限公司、海力威新材料科技股份有限公司、橡膠谷集團、賽輪金宇集團等9家高校、企業(yè)為第一屆理事成員單位，青島科技大學(xué)校長馬連湘擔(dān)任研究院首任院長。

研究院將按照“平臺+板塊”的組合方式建設(shè)，下設(shè)新材料、輪胎工藝與裝備、減震密封、膠管膠帶、循環(huán)利用等五個技術(shù)創(chuàng)新平臺，“檢測與標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)”和“知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)”兩個公共服務(wù)平臺，以及“成果孵化”和“技術(shù)轉(zhuǎn)移”兩個產(chǎn)業(yè)功能板塊。

據(jù)悉，該研究院將重點開展五大任務(wù)，打造五個中心。

一是解決產(chǎn)業(yè)重大技術(shù)難題，從事共性技術(shù)、關(guān)鍵性技術(shù)和前瞻性技術(shù)研究開發(fā)，打造青島市橡膠產(chǎn)業(yè)的“技術(shù)中心”。

二是將科研與技術(shù)創(chuàng)新成果與產(chǎn)業(yè)無縫對接，鼓勵科技人員創(chuàng)辦學(xué)科性公司和科技型企業(yè)，使之成為青島市橡膠產(chǎn)業(yè)的“創(chuàng)業(yè)創(chuàng)客中心”。

三是開展標(biāo)準(zhǔn)制定、檢驗檢測、技術(shù)咨詢、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)交易、知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)等活動，建成青島市橡膠產(chǎn)業(yè)“技術(shù)服務(wù)中心”。

四是開展“企業(yè)留學(xué)”和“高校充電”計劃，為企業(yè)高端管理與技術(shù)骨干提供交叉任職（兼職）崗位和進修學(xué)習(xí)機會，通過項目研發(fā)培養(yǎng)行業(yè)急需的產(chǎn)業(yè)技術(shù)人才，打造青島市橡膠產(chǎn)業(yè)的“人才中心”。

五是加強國內(nèi)外交流與合作，定期舉辦各種高層次的學(xué)術(shù)交流會議，使研究院成為青島市橡膠產(chǎn)業(yè)的“信息中心”。

在體制機制創(chuàng)新方面，研究院將按照“協(xié)同研發(fā)，黑匣共享”模式，進行重大科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)；按照“股份捆綁，共贏共擔(dān)”機制，加速科研成果轉(zhuǎn)化與孵化，形成科研與生產(chǎn)的協(xié)同發(fā)展和良性循環(huán)；建立“人才特區(qū)”，實行“需求導(dǎo)向、任務(wù)牽引”等多元化人才聘用機制，激發(fā)人員的積極性和創(chuàng)造性。

本刊摘編自《青島日報》

（R-01)

Effects of Peroxide/Sulfur Vulcanization System on Mechanical Properties of EPDM

Effects of Peroxide/Sulfur Vulcanization System on Mechanical Properties of EPDM

Lu Bo1, Yang Kaijun1, Jin Yaocheng2, Hu Minghui2, Chen Lifei2, Ai Yi2, Han Xue2
( 1.Shenyang University of Chemical Technology，Shenyang 110142, China; 2. Shenyang fourth rubber (factory) co., LTD, Shenyang 110022, China)

EPDM with peroxide, sulfur and peroxide/sulfur were prepared respectively by mixing and vulcanized. The effects of vulcanization system, content of vulcanizing agent on the properties of EPDM were studied. The results shown that tensile strength and elongation at break of EPDM with DBPH were better than that of EPDM with sulfur, compression permanent deformation rate of EPDM with DBPH was lower than that of EPDM with sulfur, and tear strength of EPDM with DBPH or sulfur were close. Tensile strength, elongation at break and tear strength of EPDM with DBPH/sulfur or TBCP/sulfur were close. And compression permanent deformation rate of EPDM with TBCP/sulfur was lower.

EPDM; Vulcanization system; Peroxide, Compression permanent deformation rate

TQ333.4

1009-797X(2016)01-0059-05

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.01.011

陸波（1963-），男，副教授，主要從事高分子材料和改性等方面的研究。

2015-05-23