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三元乙丙橡胶垫的配方设计
点击次数:122 发布时间:2020-09-24

    三元乙丙橡胶垫(EPDM)是乙烯,丙烯及非共轭烯烃的三元共聚物,由于其主链饱和性高,所以它主要的特性就是其优越的耐氧化,抗臭氧和抗化学侵蚀能力。同时EPDM具有极好的硫化特性,可以采用硫磺硫化和过氧硫磺等多种手段。在所有橡胶中EPDM具有低的比重。配合上可以大量填充各种填料,和油类,因此可以制作成本低廉的橡胶化合物。

    三元乙丙橡胶垫在配方设计时主要考虑如下方面:

    1.生胶种类的选择:EPDM配方设计生胶的选择至关重要,其主要有如下性质:

    a.第三单体

    b.丙烯含量

    c.门尼粘度

    d.充油量

    特别是第三单体决定了三元乙丙橡胶垫的硫化速度,压缩变形等性能:常用的第三单体是ENB(乙叉降冰片烯)和DCPD。大致区别ENB:硫化速度快,拉伸强度高,压缩变形低;且随着含量增加,这些性能成正比,但成本也将提高。DCPD:有防焦性,低变形,成本低。ENB更为普遍。

    其他几个性能也影响到了EPDM的填充量,加工工艺,老化性能等,也对配合设计影响重大。

    2.硫化体系:EPDM普遍可以采用硫磺硫化或者过氧硫化体系。

    采用硫磺硫化,工艺加工性能较好,易于修边,物理性能好,成本低。

    采用过氧硫化:耐老化性能优异,压缩变形小。但成本略高,且工艺性能有缺陷。

    值得注意的是,采用硫磺硫化,由于硫磺和促进剂在三元乙丙中溶解度较低,所以特别容易喷霜,不易过多采用,硫磺用量增加,硫化速度快,硬度高,扯断强度和定伸应力都会增加,但在增加喷霜风险的同时,耐热老化性能和压缩变形性能下降。为了达到性能和工艺的平衡,EPDM通常采用多种促进剂进行配合。例如S/M/TT/BZ(EZ)/CZ(1:0.8:0.5:1.2:1)或复合促进剂EG-31.5-3phr。

    过氧硫化则可以采用BP,DCP,双25,用量2-7份,并可配合适量交联助剂,如TAIC、HAV-2(耐热、压变好)、PL400,也可添加少量硫磺0.5份左右提高加工工艺性能。

    3.氧化锌和硬脂酸

    不管是过氧硫化还是硫磺硫化,氧化锌都可以提高交联活性,提升交联密度,抗返原性,并且提高耐EPDM的耐热性能和动态疲劳性能。

    硬脂酸的作用除了提高胶料的加工性,促进材料分散,还可以提高硫磺硫化的交联密度。

    4.补强体系

    EPDM是非结晶橡胶,本身机械强度较低,需要补强剂改善,自然是炭黑,主要有高耐磨,半补强,快压出等,用法用量可视对物理性能的要求而定。

    白炭黑也有一定补强性能,但因为其自身的酸性影响硫化,降低硫化速度和交联密度,所以在使用白炭黑的同时,好加入硅烷偶联剂(A172过氧体系、SI-69硫磺体系)等加以调节。

    碳酸钙,陶土,滑石粉等矿物填料基本没有补强作用,但它们可以大量填充在EPDM橡胶中,达到降低成本的作用。当EPDM大量填充时,需要添加活化分散剂聚乙二醇(PEG4000)等。

    5.增塑体系

    广泛应用于乙丙橡胶的增塑剂石蜡油,其他还有一些石油系油,如芳烃油和环烷油,不太常用的有树脂和松焦油等,石蜡油可大量填充在EPDM橡胶中,用量5-120phr。石蜡油按照粘稠度和闪点有不同的分类。

    选用增塑剂类型要根据所用的硫化体系、成本、污染性、迁移性、加工性能和硫化物理性能而定,石油系增塑剂中常用的是环烷油,它不仅与EPR的相容性好且价格和性能也适中。但它不适于过氧化物硫化体系,因环烷油影响过氧化物的交联效率,且挥发分质量分数较高。

    芳烃油价格低,但在EPR中物理性能差,会导致耐候性能及耐紫外线辐射性下降,若烃油与EPDM的相容性好,可用于对硫化程度、耐老化性能和颜色稳定性求不高的胶料,以降低成本,但在过氧化物硫化体系中不能使用。在硫黄硫化的胶料含25份芳烃油时交联密度下降甚微,若填充量更高时则交联密度明显降低。

    石蜡油的挥发分质量分数低,胶料压缩变形较小,适宜于过氧化物硫化体系,但价格高。若用于高乙烯摩尔分数的EPDM硫化胶,低温使用时,应与环烷油并用,否则石蜡油会渗出。

    液体聚丁二烯可用作EPDM的增塑剂,并起着过氧化物硫化体系共交联剂的作用因面可改善化硫化胶的物理性能,癸二酸二辛酯(DOS)与EPDM相容性较好,混炼胶柔软,易于压延和挤出,是良好的增塑剂,并可改善胶料的低温屈挠性能。?

    6.防护体系

    乙丙橡胶本身具有极好的耐老化性能,聚合是原料中又加入了少量防老剂作为稳定剂,所以三元乙丙配合一般不用防老剂,只是在高温下使用的制品中加入少量。防老剂RD\MB\445对耐热有一定提高。某些采用半有效硫化体系的配方加入10份氧化镉等金属氧化物可提高不加防老剂的EPM胶料的热稳定性,温度越高,这种热稳定效果越好,以氧化镉的效果好。

    7、增粘剂组分

    ERP使用的增剂主要有松香类树脂、聚粘烯树脂、石油树脂和非反应型烷基酚醛树脂等。其中以烷基酚醛树脂的增黏效果较好,可用于黏合强度要求较高的制品,只是胶料的焦烧时间缩短,价格较高.

    其它颜料、阻燃、导电、耐热体系等不在一一阐述!!
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