乙丙橡胶配方设计及其性能研究.doc

第一章 综 述 1.1概述 三元乙丙橡胶(EPDM)是以乙烯和丙烯为主要原料，并用少量的非共轭二烯烃在Zeigler-Netta催化剂作用下聚合而成的一种通用合成橡胶。目前世界上约有20多个公司生产，共有100多个牌号[1]。 EPDM具有优异的耐热、耐臭氧、耐老化和电绝缘性，且易与聚烯烃塑料共混，已广泛用于汽车配件、防水卷材、电线电缆及塑料改性等众多领域。EPDM与丁基橡胶并用制造汽车内胎，可延长内胎使用寿命。由于用途广泛，在世界合成橡胶消费总量中，EPDM约占7%，其产耗量在合成橡胶中位居第三[2]。在汽车用橡胶中，EPDM是耗用量最大的胶种，主要是制造门窗密封胶条、散热器胶管及其他零件。 1.1.1 EPDM的结构 EPDM也称为饱和橡胶，与不饱和橡胶如NR(天然橡胶)、NBR(丁睛橡胶) 等相比，其主链完全饱和，不饱和的第三单体为侧挂基团作为其硫化的活性点而存在;故其化学稳定性和热稳定性较高。EPDM分子主链和侧基上均无极性基团存在，因此，它也是非极性橡胶。 乙烯和丙烯的组成比例对EPDM的性能有着决定性的影响。一般丙烯用量在30％-40 ％ (mol)之间，丙烯用量增加，EPDM的玻璃化温度(Tg)升高。丙烯用量低于27%时，其硫化胶及生胶强度均增加，但永久变形会增大，弹性会下降[1]。 根据第三单体加入的种类不同，EPDM分为E, D和H型，即加入的第三单体分别为亚乙基降冰片烯(ENB)、双环戊二烯( DCPD)和1- 4己二烯(HD),第三单体用量高，EPDM不饱和度高，硫化速度快，但其耐热性能变差。第三单体种类对EPDM性能影响见表1-1。 表1-1 第三单体品种对EPDM性能的影响 性能 次序 硫黄硫化体系硫化速度 E＞H＞D 有机过氧化物硫化速度 D＞E＞H 耐臭氧性能 D＞E＞H 拉伸强度 E高 续表 1-1 性能 次序 压缩永久变形 D低 臭味 D有 成本 D低 枝化 E少量，H无，D高 1.1.2 EPDM的性能 总的来说，EPDM具有高度的化学稳定性、卓越的耐天候性，其耐臭氧、耐热性能及耐水蒸气性能优异，同时也具有良好的电绝缘及耐磨性能，与硅橡胶、氟橡胶相比，其物理机械性能和综合性能比较均衡。但其硫化速度较慢，黏接性及耐脂肪族溶剂性能较差。 (1)耐热空气老化性能 EPDM具有优异的耐臭氧、耐热、耐天候性能，在通用橡胶中其老化性能最好。其热失重温度为485℃，在130℃下可长期使用，150℃或更高温度下可间歇使用。EPDM还具有优秀的耐天候性能。 (2)耐化学药品 EPDM与多数化学药品不发生化学反应，它对醇、酸、强碱、氧化剂、洗涤剂、动植物油、酮、某些醋、肼以及极性合成油脂等均具有较高的抗耐性。 (3)耐水性能 EPDM具有卓越的耐水、过热水及水蒸汽性能。它具有疏水性，与水不容易产生物理和化学作用。160℃过热水中EPDM与其它橡胶的性能对比见表1-2。 表1-2 160℃过热水中EPDM与其它橡胶的性能对比 橡胶类型 拉伸强度下降80%的时间/h 5天后拉伸强度下降/% EPDM 10000 0 IIR 3600 0 NBR 600 10 MVQ 480 58 (4)电绝缘性能 EPDM具有优异的电绝缘和耐电晕性能。其体积电阻率达106O·m数量级，与丁基橡胶相当，但其耐电晕性能要比丁基橡胶好得多。其击穿电压为30 ～40MV/m，介电常数也较低。特别是浸水后其电性能变化也很小。EPDM浸水前后的电绝缘性能见表1-3。 表1-3 EPDM浸水前后的电绝缘性能 性能 浸水前 浸水后 体积电阻率（O﹒m） 1.03×1017 2.48×1016 击穿电压（MV/m） 32.8 40.8 介电常数（1kHz,20℃） 2.27 2.48 介电损耗（1kHz,20℃） 0.0023 0.0085 另外，具有所有橡胶中最低的密度，约为0.86g/cm3。还可以大量填充油和填充剂，并且性能下降得不至于太厉害，这样就可以降低EPDM橡胶制品的成本，从而弥补了EPDM生胶价格比一般通用橡胶稍高的不足. 但EPDM也有如下不足之处: (1)EPDM只在侧链上含少量不饱和双键，所以硫化速度比较慢，与其它二烯类橡胶共硫化时比较困难; (2)EPDM自粘性与互粘性差，给加工带来困难，特别是在制造多层复合制品或是与其它制品粘合时，会出现制品粘接不良，加工成本上升的问题; (3)与其它橡胶相比，机械性能不是很好，弹性和强度也不如天然橡胶。虽然如此，EPDM还是以其独特的耐臭氧和耐候性在橡胶大家庭中独树一帜占有自己的一席之地。 1.1.3 EPDM的