高硬度三元乙丙橡胶胶料

【摘要】三元乙丙橡胶作为一种用量大的橡胶材料，对我们的日常生活有着深深的影响。但有些领域把其应用却有着一定的不足。所以对其的改性一直是人们重视的研究方向。在此，对三元乙丙橡胶在增强硬度方面设计一个配方，并对配方和其应用方向作出分析。

【关键词】高强度三元乙丙橡胶 配方 分析 应用

【Abstract 】：EPDM rubber as a large amount of material on our daily lives has a deep impact. But some areas to their application but has some shortcomings. So its modification has been one important research direction. Here, the hardness EPDM reinforced design in a recipe, and the formulation and to analyze its application direction.

【Key word】：High strength EPDM Formula Analysis Application

1三元乙丙橡胶简介

三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，1963年开始商业化生产。每年全世界的消费量是80万吨。EPDM最主要的特性就是其优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力。由于三元乙丙橡胶属于聚烯烃家族，它具有极好的硫化特性。在所有橡胶当中，EPDM具有最低的比重。它能吸收大量的填料和油而影响特性不大。因此可以制作成本低廉的橡胶化合物。

三元乙丙橡胶用途比较广泛，主要应用于房屋建筑、电线电缆、汽车工业等领域。房屋建筑方面，主要用于屋顶单层防水卷材等；电线电缆方面，主要用于民用和商用建筑的输入线、建筑用电线、矿用电缆、核电站用电线、汽车点火线、控制及信号电缆等；汽车工业方面，主要用于汽车、卡车和公共汽车轮胎和非轮胎部件，包括汽车的水箱及加热软管、密封条、橡胶带、车身及底盘的

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部件、挡雨条、底板和环管等。

2设计配方及简介

有些方面对其的某些物理性能有一定的要求，例如如何提高其强度有重要的作用。高硬度三元乙丙橡胶(EPDM)具有优良的抗压变性能、耐热性和耐天候性。但EPDM的饱和度低,与二烯类橡胶不同,它即使添加多量硫黄也难以获得高硬度。下面介绍一个高硬度三元乙丙橡胶胶料的配方与制备工艺。

配方如下：

三元乙丙橡胶（512） 100 促进剂BZ 1.5

氧化锌 5 促进剂DM 3

硬脂酸锌 1.5 促进剂TMTD 0.8

炭黑N762 270 硫磺 0.7

石蜡油 15 低分子聚乙烯 15

石蜡 5

合计 468.3 （以上均为质量份）

因为对其硬度有较高的要求所以在配方中有较明显的表现，在配方中三元乙丙橡胶作为原料。

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在橡胶配合体系中，有机配合剂能溶解于胶料中，只是各配合剂的溶解度不同。随着温度和配合剂用量的变化，部分配合剂会出现结晶或喷出现象。无机配合剂一般以分散的状态存在于胶料中。因此可以认为，在硫化过程中氧化锌作为活性剂与有机促进剂、硬脂酸、硫黄等的反应发生在氧化锌粒子的表面。由于氧化锌对电子的亲合能大，吸附促进剂的能力强，在硬脂酸的作用下生成可溶于胶料的促进剂锌盐，从而提高其溶解度，并与胺或脂肪酸形成一种锌的络合物，使促进剂更加活泼。硫黄加入络合物中，通过诱导活化作用形成很强的硫化剂。在此过程中氧化锌粒子表面不断地发生反应，粒径不断减小，并消耗氧化锌直到胶料充分硫化。所以配方中加5份量的氧化锌。

硬脂酸锌主要用作苯乙烯树脂、酚醛树脂、胺基树脂的润滑剂和脱模剂。同时用作橡胶制品的软化润滑剂、纺织品的打光剂、聚氯乙烯塑料的稳定剂、油漆和珐琅的平光剂、以及化妆品、面粉的原料。硬脂酸锌在水性涂料中具有增滑，增加打磨性的作用。

炭黑N762（半补强炭黑）是由天然气热裂解法新工艺生产的，其特点是可以大量填充，胶料加工性能好。此种炭黑赋予胶料高伸长率，低生热，高弹性和良好的耐老化性能，增加胶料的加工流动性，提高制品与其它材料的粘合效果，并改善制品的外观质量，兼有补强和填充作用。在此加270份量的炭黑能让其硬度达到一定的程度，从而达到要求。

低分子量聚乙烯通常是分子量只有500~5000的蜡状聚乙烯品种。是橡胶良好的加工助剂。

促进剂BZ在混炼胶中具有防老化的作用，能改善硫化胶的耐老化性能。根据硫化胶定伸强度、透明度及其他性能要求，用量范围为0.5～2份。

促进剂DM是合成胶通用型促进剂，在胶料中易分散、不污染。硫化胶耐老化性优良，有助于提高产品的耐老化性。

促进剂TMTD是天然胶、合成胶及胶乳用超促进剂，加热至100℃以上即徐徐分解出游离硫，

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故也可作硫化剂。作促进剂使用需加氧化锌活化，本品是噻唑类促进剂优良的第二促进剂，亦可与其它促进剂并用作连续硫化胶料的促进剂。可用于丁基胶、三元乙丙橡胶和氯磺化聚乙烯胶料。在胶乳料中本品用量高时有喷霜现象，但不影响胶乳的稳定性。

硫磺在链状的橡胶分子之间形成二硫键，让橡胶分子结构更加稳定。使橡胶黏度有所增大，达到设计产品的要求。

石蜡油（橡胶专用填充油）的低芳香烃含量和低挥发性相配合在EPDM橡胶的应用中起到举足轻重的位置，低芳烃含量提高了橡胶的抗氧化降解性能、低挥发性有助于防止老化收缩，并且有利于改善制品的不良外观（如粗糙、有气泡），这两种特性有利于延长橡胶制品的使用寿命。

石蜡在高硬度三元乙丙橡胶的配方中起到提高橡胶抗老化性和增加柔韧性等。

3 加工工艺

(1)混炼 称好各组分，顺序将三元乙丙橡胶、低密度聚乙烯、无机刚性粒子加入混合机，常温预混合2-3分钟，再将有机引发剂在两分钟内缓慢加入预混物，常温混合6-8分钟。所有组分在胶料中分散和分布的质量对最终产品的质量,优其是型材表面的光滑程度有重要的影响;

(2)挤出 将混合好的物料加入同向旋转平行双螺杆挤出机中造粒。必需控制好设定的温度。

(3)硫化 硫化及同时发生的发泡反应对最终密封条的质量具有最重要的影响。

硫化起步温度及发泡剂开始反应的温度和促进剂体系都对成品性能有重要影响。促进剂用量较低时产品性能较好。加工温度必须保持恒定以避免成品质量波动。在与加工过程相当的温度条件下测得的流变参数用于预测产品性能,得到了有意义的结果。建立了描述流变性能与产品性能相关性的数学模型,从而使成品性能预测成为可能。复合材料的韧性得到显著提高且刚性和韧性平衡，制备方

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法简便，生产成本较低，应用广泛。

4应用前景

由于该产品具有良好的硬度、耐氧化性、耐磨性、耐腐蚀性等优良性能；且不易于氧化等性能。所以其应用方向十分广阔。

4.1建筑材料

因为建筑材料需要一定的强度而且要有耐腐蚀性，而该产品皆满足它的要求。在原来的三元乙丙橡胶之上增加强度，所以用在建筑方面有其独到之处。

三元乙丙防水卷材是世界公认的一种高性能防水材料，美国和日本是应用三元乙丙防水卷材最成功和用量最大的国家，目前，美国的年用量在达1亿平方米，日本年用量也在数千万平方米，在所有防水材料占首位。三元乙丙橡胶防水卷材系以三元乙丙橡胶掺入适量的丁基橡胶，硫化剂、促进剂和补强剂等，经密炼、拉片过滤，挤出成型等工序加工而成。由于三元乙丙橡胶分子没有双键，因此，当其受到臭氧、紫外线、热的作用时，主链上不易发生断裂，所以它有优异的耐气候性，耐老化性，而且抗拉强度高，加之重量轻，使用范围宽（在-40～+80℃范围内可以长期使用），是一种高效防水材料，它还可冷施工，操作简便，减少了环境污染，改善了工人的劳动条件。

4.2汽车冷却液胶管

现代汽车的车身结构和发动机结构越来越紧凑 ,再加上燃油利用率的不断提高 ,导致汽车罩盖下温度不断升高 ,汽车冷却系统的工作温度也大大提高。汽车在行使过程中的冷却液温度可达到 90 —110 ℃,这就要求汽车散热器冷却液胶管能在高温下工作 ,EPDM 是最优异、最合适的弹性体材料。用于散热器胶管时 , EPDM 既具有良好的耐热性和耐臭氧性 ,又具有优异的耐油和化学稳定

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性。

4.3作为绝缘材料使用

EPDM 是一种饱和橡胶。它具有优异的电绝缘性 ,大量用于中高压电线电缆的绝

缘材料。EPDM 的含量越高所制得的绝缘材料的绝缘性就越好。在优良的硬度支持下能够满足在线路长距离拉伸所带来的强拉力下而不会断开。

5结束语

EPDM在大量的炭黑的强化下，其强度达到了一个相当高的地步。既具EPDM的优良性能，又具有其独特的优点。在一些强度要求较大的地方有着其该有的作用。虽然现在高强度EPDM还没有大规模地应用到生活中，但我相信不久的将来其一定会大放异彩。

参考文献：

（1）三元乙丙橡胶老化研究进展 李晓刚等

（2）三元乙丙橡胶性能简介． 中国密封网．2013-1-10

（3）三元乙丙橡胶的改性与应用现状 王 明 ， 李忠明

（4）硫化体系对三元乙丙橡胶防水卷材性能影响的研究 宋帅帅等 （5）三元乙丙橡胶及其应用 张海燕

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（6）三元乙丙橡胶的改性与应用现状 李忠明等 四川化工与腐蚀控制 2003年 第04期

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