三元乙丙橡膠共混改性的研究進(jìn)展

孫建龍 王雷 宋可

摘要：EPDM 的應(yīng)用范圍非常廣泛，而隨著人們消費(fèi)需求的不斷提升，對(duì)于性能優(yōu)異，特別是一些能滿(mǎn)足特殊性能需求的橡膠產(chǎn)品勢(shì)必存在著廣闊的市場(chǎng)空間，因此結(jié)合以往的研究成果對(duì) EPDM 的生產(chǎn)工藝進(jìn)行革新、對(duì)性能進(jìn)行提升和拓展具有明顯的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：三元乙丙橡膠；共混；改性

引言：

三元乙丙橡膠（EPDM）由于其分子鏈的飽和性和非極性，具有優(yōu)異的耐臭氧老化性、耐熱老化性、耐天候老化性、耐化學(xué)藥品性、電絕緣性和耐水性，并且還具有低密度和高填充性等優(yōu)點(diǎn)。所以三元乙丙橡膠被廣泛用于汽車(chē)密封條、散熱器軟管、塑膠運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、防水卷材、耐熱膠管、膠帶以及電線(xiàn)電纜護(hù)套等其他制品中。但三元乙丙橡膠不耐油、硫化速度慢、粘合性差等缺點(diǎn)，限制了其在某些領(lǐng)域中的應(yīng)用。通過(guò)將其他材料與三元乙丙橡膠共混，能改善三元乙丙橡膠性能上的不足，又能降低成本。共混改性已成為三元乙丙橡膠改性有效并且重要的手段。橡膠共混的主要目的是改善現(xiàn)有性能的不足，橡膠的共混改性既有橡膠與橡膠的共混，也有橡膠與合成樹(shù)脂的共混。

1 EPDM與天然橡膠（NR）共混膠性能研究

NR生膠和硫化膠的彈性和物理性能較好，但耐熱氧老化性能、耐臭氧老化性能和耐天候老化性能都較差。NR/EPDM并用不僅能改善NR的耐熱氧老化性能和耐臭氧老化性能，還能改善EPDM的加工性能和物理性能。在對(duì)NR/EPDM并用比對(duì)NR/EPDM并用膠物理性能的影響，并分析了NR與EPDM的相容性。結(jié)果表明：NR與EPDM相容性較差；隨著EPDM用量增大，NR/EPDM并用膠的硬度逐漸增大，100%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度先降低后提高，拉斷伸長(zhǎng)率逐漸降低；與NR膠料相比，NR/EPDM并用膠的耐臭氧老化性能和耐熱氧老化性能明顯改善；當(dāng)NR/EPDM并用比為60/40時(shí)，NR/EPDM并用膠的綜合性能最佳。通過(guò)調(diào)節(jié)NR/EPDM粘度比來(lái)改善NR/EPDM并用膠的耐臭氧老化性能。該工作分別采用液體聚異戊二烯橡膠和液體EPDM調(diào)節(jié)NR和EPDM的粘度。結(jié)果表明：在NR/EPDM并用膠中，NR/EPDM粘度比發(fā)揮了重要作用；當(dāng)NR/EPDM的相對(duì)粘度大于1.6時(shí)，在并用比為70/30的NR/EPDM并用膠中，NR與EPDM的相對(duì)粘度引起了相反轉(zhuǎn)，使EPDM成為基體相，NR/EPDM并用膠表現(xiàn)出良好的耐臭氧老化性能；除了NR/EPDM并用比為80/20和70/30、粘度比為0.7和1.0的NR/EPDM并用膠外，其他NR/EPDM并用膠也均具有耐臭氧老化性能。在研究了NR/EPDM并用比和粘度比對(duì)NR/EPDM并用膠的相態(tài)結(jié)構(gòu)、硫化特性、物理性能和耐老化性能的影響。結(jié)果表明：分別調(diào)整NR和EPDM的硫化特性并使其保持一致，可以改善NR/EPDM并用膠的共硫化性能；NR/EPDM粘度比不變，NR含量越大，NR/EPDM并用膠的耐老化性能越差；NR/EPDM并用比不變，EPDM粘度越小，容易成為連續(xù)相態(tài)，NR/EPDM并用膠的耐老化性能越好。在研究了白炭黑種類(lèi)對(duì)NR/EPDM并用膠硫化特性和物理性能的影響。結(jié)果表明：白炭黑種類(lèi)對(duì)NR/EPDM并用膠的焦燒時(shí)間影響較小，對(duì)正硫化時(shí)間和轉(zhuǎn)矩影響較大；白炭黑種類(lèi)對(duì)并用膠物理性能影響顯著，添加白炭黑1165MP的NR/EPDM并用膠綜合性能最佳。為進(jìn)一步改善并用膠性能，還采用了正交試驗(yàn)法對(duì)淺色NR/EPDM并用膠進(jìn)行配方優(yōu)化。

2 EPDM/TPI共混膠性能研究

反式-1，4-聚異戊二烯（TPI）兼具橡塑雙重特性，分子鏈柔順性好，反式鏈節(jié)等同周期短，與其他橡膠并用時(shí)，能在保持原有膠料基本性能的同時(shí)，降低滾動(dòng)阻力和動(dòng)態(tài)生熱，提高耐疲勞性能，與EPDM共混可以改善EPDM的力學(xué)性能。在研究了反式-1，4-聚異戊二烯不同用量對(duì)EPDM/TPI并用膠力學(xué)性能和動(dòng)態(tài)屈撓性能的影響。結(jié)果表明：在EPDM/TPI并用質(zhì)量比為70：30時(shí)，并用膠在力學(xué)性能改善的基礎(chǔ)上，動(dòng)態(tài)屈撓性能得到顯著提高。

3 EPDM/SBR共混膠性能研究

丁苯橡膠（SBR）是一種非極性的不飽和橡膠，與天然橡膠相比，其不飽和程度低于NR；由于其側(cè)鏈上含有苯環(huán)，空間位阻較大，分子鏈的柔順性差，因此其耐寒性及耐熱性均較差，強(qiáng)度較低。SBR/EPDM的并用可以提高丁苯橡膠的耐熱氧老化性和耐臭氧性，可制得性能優(yōu)越的橡膠制品。在研究了促進(jìn)劑對(duì)EPDM/SBR共混膠硫化性能和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：EPDM/SBR共混膠的理想促進(jìn)劑是在EPDM相中比在SBR相中的溶解度大的促進(jìn)劑。EPDM相比SBR相的焦燒時(shí)間短，因此硫化速度快是必要的。而且次磺酰胺類(lèi)促進(jìn)劑硫化的共混膠和過(guò)氧化物與硫化助劑并用硫化的共混膠的力學(xué)性能相當(dāng)，唯有高溫?zé)崂匣阅芎蛪嚎s永久變形性能例外。

4 EPDM/氯丁橡膠（CR）共混膠性能研究

EPDM與CR并用既可從工藝上改善EPDM膠料的開(kāi)煉機(jī)包輥性、半成品膠料的成型黏著性，又可提高CR的耐臭氧性、耐熱性及電性能等性能。在研究了干摩擦中CR/EPDM共混膠與鋼材之間的摩擦特性，討論了不同并用比配方下膠料與鋼材間摩擦力的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明，當(dāng)CR與EPDM以質(zhì)量比60/40共混時(shí)，共混膠的耐熱性、耐磨性等性能最佳，且可延長(zhǎng)橡膠-金屬摩擦副的使用壽命。1.5EPDM/丁基橡膠（IIR）共混膠IIR具有優(yōu)良的氣密性、耐候性和耐氧化性，但是IIR的加工性能差，與填充油、炭黑的相容性比較差，而EPDM與IIR分子結(jié)構(gòu)相近，相容性和共硫化性較好，兩者并用可改善IIR的加工性能以及IIR老化后發(fā)黏的問(wèn)題，也可以改善EPDM的抗透氣性能，提高其阻尼性能。以黑液-蒙脫土（BL-MMT）為增強(qiáng)劑，制備了EPDM/IIR復(fù)合材料，考察了IIR與EPDM的比例、硫化體系和BL-MMT用量對(duì)BL-MMT/IIR/EPDM復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明，IIR與EPDM的比例減小可以改善復(fù)合材料的加工性能，提高其耐熱氧老化性能；當(dāng)IIR/EPDM（質(zhì)量比）為80/20時(shí)，復(fù)合材料的綜合性能較好。采用機(jī)械共混法制備了有機(jī)黏土/IIR/EPDM納米復(fù)合材料，并研究了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能。結(jié)果表明，IIR與EPDM具有良好的相容性；當(dāng)有機(jī)黏土用量為30份、IIR/EPDM為50/50時(shí)，納米復(fù)合材料的定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度等物理機(jī)械性能均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)純EDPM，而且復(fù)合材料的氣密性也已基本符合一般氣密橡膠制品生產(chǎn)的要求。

結(jié)束語(yǔ)：

EPDM是一種性能優(yōu)異且廣泛應(yīng)用的特種橡膠。EPDM與其他橡膠或塑料并用，一方面可以提高EPDM并用膠的物理性能，滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需要；另一方面可以擴(kuò)展EPDM與其他橡膠或塑料的使用范圍，改善EPDM的加工性能，降低成本，這對(duì)拓寬EPDM的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義，應(yīng)大力推廣。

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