三元乙丙橡膠應(yīng)用市場分析及改性技術(shù)研究進展

王倩 劉波(山東京博石油化工有限公司，山東 濱州 256500)

0 引言

三元乙丙橡膠是乙烯( Ethylene)、丙烯(Propylene)和乙叉降冰片烯(ENB)或雙環(huán)戊二烯(DCPD)合成的三元共聚物。具有良好的耐臭氧型、耐酸堿、沖擊彈性、耐化學腐蝕性等突出的特點，主要應(yīng)用于膠粘劑、電線電纜護套、防腐襯里、膠帶、防水建材、家用電器配件等領(lǐng)域，也可以做塑料改性用等市場方向。

即使三元乙丙橡膠綜合性能非常好，但是因為可燃、硫化速度慢等缺點，因此在在一些特殊的領(lǐng)域仍無法滿足下游客戶的需求，故而限制了它的應(yīng)用市場，需要通過改性技術(shù)彌補缺陷生產(chǎn)出高性能的三元乙丙橡膠產(chǎn)品供下游客戶使用。

1 三元乙丙橡膠(EPDM)應(yīng)用市場分析

三元乙丙橡膠(EPDM)因具有耐臭氧型、耐酸堿、沖擊彈性、耐化學腐蝕性等突出的特點，因此被廣泛用于汽車、改性材料、建筑材料、油品添加劑和塑膠跑道、電線電纜等其它市場。2019年三元乙丙橡膠消費結(jié)構(gòu)為：汽車占45%、材料改性占14%、建筑材料占11%、油品添加劑9%和塑膠跑道占9%，電線電纜占6%，其它市場占6%。

1.1 汽車市場

由于汽車整體較重，為降低油耗，人們越來越關(guān)注輕量化質(zhì)汽車，因此大量的塑料和橡膠應(yīng)用于汽車方向。我國橡膠主要應(yīng)用在汽車市場。在汽車市場，我國的三元乙丙橡膠(EPDM)的市場是密封條(用于密封)、汽車防護罩、高耐熱器的軟管、橡膠墊等領(lǐng)域。聚合單體采用乙叉降冰片烯為原料的三元乙丙橡膠(EPDM)主要用于汽車密封條，三元乙丙橡膠和聚丙烯共混形成的材料主要用于汽車保險杠等市場。

1.2 改性材料市場

三元乙丙橡膠(EPDM)與許多聚烯烴材料共混時具有極好的相容性，被廣泛用于作聚烯烴的抗沖改性劑，比如三元乙丙橡膠(EPDM)對聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等聚烯烴材料的改性，主要克服聚烯烴材料的抗沖擊性、耐環(huán)境開裂等性能要求。

1.3 建筑材料市場

在建筑材料市場，三元乙丙橡膠(EPDM)主要用于門窗密封條和防水卷材市場，將傳統(tǒng)的瀝青和防水卷材進行對比，三元乙丙橡膠材料的防水卷材具有能有效的進行防水、使用時間長、簡單施工等優(yōu)異的特點，因此成為防水材料的主力軍，主要應(yīng)用于樓房和平房、水庫等方向的防水市場。

1.4 油品添加劑、塑膠跑道和電線電纜市場

在油品添加劑方向，因為三元乙丙橡膠(EPDM)具有增稠性極強的特點，同時擁有著較高的耐低溫性能，為增加齒輪油的黏稠性、耐性溫性能，故廣泛用于齒輪油市場。在塑料跑到方向，因為EPDM 顆粒生產(chǎn)技術(shù)含量不高，無毒無污染，隨著國家體育和市政設(shè)備的大力發(fā)展，三元乙丙橡膠被廣泛用于塑膠跑道市場。在電線電纜方向，因為三元乙丙橡膠具有良好的電絕緣性能，且防老化，使用時間長，被廣泛用于高端的電線電纜市場。

1.5 其它市場

三元乙丙橡膠(EPDM)還可用于橡膠制品等其它一些市場。

2 三元乙丙橡膠(EPDM)改性技術(shù)的種類以及技術(shù)進展

三元乙丙橡膠綜合性能非常好，但是因為可燃、硫化速度慢等缺點，因此在在一些要求高的市場仍無法滿足下游客戶的需求，故而限制了它的應(yīng)用市場，需要通過改性技術(shù)彌補缺陷生產(chǎn)出高性能的三元乙丙橡膠產(chǎn)品供下游客戶使用。一般情況下，采用填充改性、阻燃改性、共混改性等方法提高三元乙丙橡膠(EPDM)綜合性能。

2.1 三元乙丙橡膠與氯化聚乙烯復(fù)合材料

王振[1]采用三元乙丙橡膠與氯化聚乙烯進行共混，并對其共混物進行了性能研究。研究表明，三元乙丙橡膠和氯化聚乙烯具有很好的相容性，氯化聚乙烯作為填充物，可以很好的填充三元乙丙橡膠(EPDM)，很大幅度的提升氯化聚乙烯的韌性和加工性能，同時因為氯化聚乙烯比三元乙丙橡膠價格低，故總成本會降低。最重要的是，三元乙丙橡膠和氯化聚乙烯的復(fù)合材料硫化速度大幅度提高。

2.2 無鹵低煙阻燃三元乙丙橡膠/聚丙烯復(fù)合材料

高淑玲[2]制備了無鹵低煙阻燃三元乙丙橡膠/聚丙烯復(fù)合材料并進行了性能研究，研究結(jié)果表明，多聚磷酸銨與馬鈴薯廢渣、可膨脹石墨在三元乙丙橡膠/聚丙烯中有很好的協(xié)同作用，當多聚磷酸銨為34.5%，馬鈴薯廢渣為11.5%，可膨脹石墨為4%，混煉時間為30min,混煉溫度為170℃，其復(fù)合材料拉伸強度為8.24MPa,斷裂伸長率為205.02%。

2.3 三元乙丙橡膠增韌聚對苯二甲酸乙二酯/聚碳酸酯復(fù)合材料

楊海東，孫樹林[3]制備了三元乙丙橡膠及甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯接枝三元乙丙橡膠增韌聚對苯二甲酸乙二酯/聚碳酸酯，結(jié)果顯示，當甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯接枝三元乙丙橡膠添加量為15%～20%時，發(fā)生了脆韌轉(zhuǎn)變，當添加量為25%時，沖擊強度可達860J/m,實現(xiàn)超韌聚合物，當聚對苯二甲酸乙二酯/聚碳酸酯比例為48/32時，聚對苯二甲酸乙二酯/聚碳酸酯相容性最好，力學性能最佳。

2.4 碳納米管/三元乙丙橡膠復(fù)合材料

馬琳[4]將碳納米管填充到三元乙丙橡膠中制備復(fù)合材料，其目的是以提高橡膠復(fù)合材料的導熱性能及力學性能；并用酚醛樹脂改性碳納米管，制備高撕裂輕度、拉伸強度、高導熱的橡膠材料；通過添加不同比例不同偶聯(lián)劑到碳納米管和三元乙丙橡膠復(fù)合材料中，通過檢測不同配方的制得的材料，同時分析不同比例的偶聯(lián)劑、不同種類的偶聯(lián)劑對材料的力學性能和導熱性能影響的大小。通過檢測數(shù)據(jù)分析得出，拉伸強度和斷裂伸長率隨著碳納米管的增加先增加后降低，但是隨著碳納米的增加，材料的導熱率、定伸應(yīng)力和撕裂強度不斷增加。在碳納米管材料的選取過程中，相同填充量下，填充量小于20g時，大管徑填料更容易形成導熱鏈，與三元乙丙橡膠相容性更好，受力時不容易斷裂，然而小管徑填料與三元乙丙橡膠相容性不好，受力時易發(fā)生斷裂；但當導熱填料超過20g 時，小管徑填充的三元乙丙橡膠(EPDM)相對于大納米管填充的三元乙丙橡膠(EPDM)的熱導率高；但當填充量特別高的時候，橡膠不能完全覆蓋導熱填料，碳納米管與三元乙丙橡膠之間的相容性降低，從而復(fù)合材料綜合性能下降。

2.5 無鹵阻燃EPDM與EVA復(fù)合材料

黃慶[5]利用開煉機將阻燃劑、橡膠助劑與EPDM/EVA 橡膠進行共混，阻燃劑分別采用膨脹阻燃劑、表面改性膨脹阻燃劑、膨脹與其它協(xié)同阻燃劑，通過共混得到的復(fù)合材料，通過分析熱失重、燃燒性能、產(chǎn)品性能指標等數(shù)據(jù)，得出以下結(jié)論：當膨脹阻燃劑總添加量為35%,阻燃效果極好，此時APP、MEL、PER 的比例是3:0:1,產(chǎn)品可以達到FV-1級，但三元乙丙橡膠(EPDM)的物理性能將會有所下降。

3 前景與展望

汽車輕量化是節(jié)能減排的重要手段，對汽車工業(yè)向好發(fā)展具有重要意義，目前三元乙丙橡膠已廣泛應(yīng)用于汽車市場，未來5～10年三元乙丙橡膠(EPDM)應(yīng)用市場還是以汽車為重點，改性材料仍是第二大消費領(lǐng)域，油品添加劑和塑膠跑道、電線電纜等其它市場是第三大領(lǐng)域。即使三元乙丙橡膠(EPDM)材料性能不斷提升，但是仍然無法滿足一些高附加值領(lǐng)域的應(yīng)用，未來三元乙丙橡膠改性技術(shù)方向重點是高硫化速率三元乙丙橡膠專用料、高阻燃三元乙丙橡膠專用料、三元乙丙橡膠/氯化聚乙烯合金、三元乙丙橡膠/聚丙烯合金等方向。

4 結(jié)語

綜上所述，三元乙丙橡膠(EPDM)已經(jīng)可用于汽車、改性材料、建筑材料、油品添加劑和塑膠跑道、電線電纜等其它領(lǐng)域，應(yīng)運前景廣闊。文章分析了近年來三元乙丙橡膠(EPDM)主要應(yīng)用市場的占比和三元乙丙橡膠(EPDM)改性技術(shù)的種類以及技術(shù)進展，同時也發(fā)表了未來三元乙丙橡膠(EPDM)市場的重點方向和改性技術(shù)重點研究方向。未來三元乙丙橡膠改性技術(shù)方向重點是高硫化速率三元乙丙橡膠專用料、高阻燃三元乙丙橡膠專用料、三元乙丙橡膠/氯化聚乙烯合金、三元乙丙橡膠/聚丙烯合金等方向。