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三元乙丙橡胶配方设计要点(二)

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三元乙丙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 EPDM 的硫化速度、压缩变形等性能。常用的第三单体为 ENB(乙叉降冰片烯)和 DCPD。二者存在大致区别:ENB 具有硫化速度快、拉伸强度高以及压缩变形低的特点。并且随着其含量的增加,这些性能会成正比提升,然而成本也会随之提高。DCPD 则具有防焦性,能实现低永久变形,且成本较低。在实际应用中,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,在三元乙丙的硫化过程中若采用硫磺硫化,鉴于硫磺和促进剂在三元乙丙中的溶解度较低,因而特别容易出现喷霜现象,所以不宜过多采用。当硫磺用量增加时,硫化速度会加快,硬度会提高,扯断强度和定伸应力也都会有所增加。但与此同时,喷霜风险增加,并且耐热老化性能和压缩变形性能会下降。为了实现性能和工艺的平衡,EPDM 通常会采用多种促进剂相互配合。
例如S/M/TT/BZ(EZ)/CZ(1:0.8:0.5:1.2:1)或复合促进剂EG-3 1.5-3phr。
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,氧化锌均能够提高交联活性、增大交联密度、增强抗返原性,同时提升 EPDM 的耐热性能和动态疲劳性能。
硬脂酸的作用不仅在于提高胶料的加工性能、促进材料分散,而且能够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,首选自然是炭黑,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,最好加入硅烷偶联剂(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为石蜡油,此外,还有一些石油系油,比如芳烃油和环烷油,而不太常用的则有树脂和松焦油等。石蜡油能够大量填充于 EPDM 橡胶中,用量为 5 - 120 phr。并且,石蜡油依据粘稠度和闪点有着不同的分类。
选用增塑剂的类型需要依据所采用的硫化体系、成本、污染性、迁移性、加工性能以及硫化物理性能来决定。在石油系增塑剂当中,最常被使用的是环烷油,它不但与 EPR 的相容性最为出色,而且价格和性能也较为适中。然而,它并不适用于过氧化物硫化体系,因为环烷油会影响过氧化物的交联效率,并且其挥发分的质量分数较高。
芳烃油的价格是最低的,不过在 EPR 中的物理性能却是最差的,会致使耐候性能以及耐紫外线辐射性下降。倘若烃油与 EPDM 的相容性良好,那么可以用于对硫化程度、耐老化性能和颜色稳定性要求不高的胶料,以此来降低成本,但是在过氧化物硫化体系中不能使用。在硫黄硫化的胶料中含有 25 份芳烃油时,交联密度下降甚微,而如果填充量更高,那么交联密度则会明显降低。
石蜡油的挥发分质量分数最低,胶料压缩永久变形较小,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,以氧化镉的效果最好。

7、增粘剂组分
ERP 使用的增粘剂主要有松香类树脂、聚烯烃树脂、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粘效果为佳,可应用于黏合强度要求较高的制品。只是这样会导致胶料的焦烧时间缩短,而且其价格较高。
其它颜料、阻燃、导电、耐热体系等不在一一阐述!!


IP属地:江苏1楼2024-08-08 09:39回复