防焦劑在三元乙丙橡膠中的應(yīng)用

陳巧娜，張 鵬，石 楠

（天津中和膠業(yè)股份有限公司，天津 301721）

膠料在貯存和加工過程中因受熱的作用會發(fā)生早期硫化并失去流動性和再加工能力，這就是焦燒現(xiàn)象。焦燒是橡膠加工過程中常見的問題之一，特別是在采用高溫、快速、高效加工工藝的膠料和配用易引起焦燒配合劑的膠料中，焦燒問題更容易發(fā)生。焦燒問題可以通過調(diào)整硫化體系來解決，但要注意避免引起膠料物理性能改變；也可以通過降低膠料的貯存或加工溫度來解決，但對裝備要求高。目前廣泛認為，配用防焦劑是最為簡單易行的防止膠料焦燒的方法。因此，防焦劑是提高橡膠加工安全性的重要操作助劑。

本工作研究不同防焦劑對采用硫黃硫化體系、硫載體硫化體系和過氧化物硫化體系的三元乙丙橡膠（EPDM）焦燒性能和物理性能的影響。

1 實驗

1.1 主要原材料

EPDM，牌號S552，韓國SK公司產(chǎn)品；炭黑XT1031，濰坊科倫比恩化工有限公司產(chǎn)品；石蠟油，北京艾迪爾復(fù)合材料有限公司產(chǎn)品；防焦劑E/C，德國朗盛化學(xué)有限公司產(chǎn)品；防焦劑E-80，CTP和DZ-01，市售品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

KL 152.4 mm（6英寸）開煉機，中國臺灣百弘機械有限公司產(chǎn)品；XLB350×350×3型平板硫化機，青島海能機械制造有限公司產(chǎn)品；M-2000FA型無轉(zhuǎn)子硫化儀和A1-7000S型電子拉力試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產(chǎn)品；UM-50型門尼粘度儀，優(yōu)肯科技股份有限公司產(chǎn)品；H-RUL-45型精密高溫試驗機，昆山九豐精密機械有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗配方

EPDM 100，炭黑XT1031 150，氧化鋅 5，硬酯酸 1，石蠟油 90，防焦劑 變品種、變量，硫化體系 變品種、變量。

1.4 試樣制備

膠料在開煉機上進行混煉。EPDM在開煉機上包輥后，先加入氧化鋅、硬脂酸，再加入炭黑和石蠟油，最后加入促進劑和硫化劑。待所有配合劑加入后，膠料混煉均勻，薄通6次，放大輥距下片?；鞜捘z停放24 h后再返煉、出片。

試樣在平板硫化機上硫化，硫化條件為180℃×6 min。

1.5 性能測試

膠料性能均按相關(guān)國家標準進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 防焦劑品種對硫黃硫化體系EPDM性能的影響

在硫黃硫化體系的EPDM中分別添加0.5份4種不同防焦劑（造粒物料，有效成分用量為0.5份，下同），考察其對EPDM硫化特性和物理性能的影響，結(jié)果如表1所示（壓縮永久變形試驗條件為70℃×24 h，壓縮率為25%，下同）。

表1 防焦劑品種對硫黃硫化體系的EPDM硫化特性和物理性能的影響

從表1可以看出：4種防焦劑對EPDM的焦燒時間均有延遲作用，防焦效果從防焦劑E/C，DZ-01，E-80到CTP依次減弱，且防焦劑E/C對t90幾乎無影響，防焦劑CTP對t90影響最大；4種防焦劑對EPDM物理性能均有不同程度的影響，其中添加防焦劑E/C的EPDM拉伸性能、抗壓縮永久變形性能及老化后性能均改善，即防焦劑E/C可以同時改善采用硫黃硫化體系的EPDM焦燒性能和物理性能。

2.2 防焦劑品種對硫載體硫化體系EPDM性能的影響

在硫載體硫化體系的EPDM中分別添加0.5份4種不同防焦劑，考察其對EPDM硫化特性和物理性能的影響，結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出：4種防焦劑對EPDM的焦燒時間均有延遲作用，防焦效果從防焦劑E/C，DZ-01，E-80到CTP依次減弱，且防焦劑E/C對t90影響最小，防焦劑CTP對t90影響最大；4種防焦劑對EPDM物理性能均有不同程度的影響，其中添加防焦劑E/C的EPDM拉伸性能、抗壓縮永久變形性能及老化后性能均有改善，即防焦劑E/C可同時改善采用硫載體硫化體系的EPDM焦燒性能和物理性能。

表2 防焦劑品種對硫載體硫化體系的EPDM硫化特性和物理性能的影響

2.3 防焦劑品種對過氧化物硫化體系EPDM性能的影響

在過氧化物硫化體系EPDM中分別添加0.5份4種不同防焦劑，考察其對EPDM硫化特性和物理性能的影響，結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出：4種防焦劑對EPDM的焦燒時間均有延遲作用，但影響均不大，添加防焦劑E/C的EPDM的t10最長；添加4種防焦劑后，EPDM的綜合性能均變差，但防焦劑E/C對EPDM性能的影響最小。

表3 防焦劑品種對過氧化物硫化體系的EPDM硫化特性和物理性能的影響

2.4 防焦劑E/C用量對EPDM性能的影響

選擇硫黃硫化體系的EPDM配方，考察防焦劑E/C用量對EPDM硫化特性和物理性能的影響，結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，隨著防焦劑E/C用量的增大，EPDM的t10和t90延長，抗壓縮永久變形性能改善，拉伸性能先變好后變差。

表4 防焦劑E/C用量對EPDM硫化特性和物理性能的影響

3 結(jié)論

（1）防焦劑E/C，CTP，E-80和DZ-01有效成分用量分別為0.5份時，對采用硫黃硫化體系、硫載體硫化體系和過氧化物硫化體系的EPDM焦燒時間均能起到作用，其中防焦劑E/C的防焦效果最顯著。

（2）在采用硫黃硫化體系、硫載體硫化體系和過氧化物硫化體系的EPDM中，添加防焦劑E/C的EPDM綜合性能最好，其中采用硫黃硫化體系的EPDM性能明顯改善，采用硫載體硫化體系的EPDM性能略微改善，采用過氧化物硫化體系的EPDM性能略有變差。

（3）在采用硫黃硫化體系的EPDM中，防焦劑E/C用量為0～1份時，隨著防焦劑E/C用量的增大，EPDM的焦燒時間和正硫化時間延長，拉伸性能先改善后變差，抗壓縮永久變形性能改善。