EPDM配合體系

1、第7期盧 洋等1 EPDM配合體系的研究#EPDM配合體系的研究盧洋1，段宏2，原曉城2,周瓊2(1.中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司船舶系統(tǒng)工程部，北京100036 ;2.青島科技大學(xué)橡塑材料與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266042)摘要：通過對(duì)EPDM品種、硫化體系、補(bǔ)強(qiáng)體系和防護(hù)體系的選擇，制備強(qiáng)伸性能和耐熱空氣老化性能均良好的EPDM膠料。優(yōu)化配方為EPDM (EP33) 100 ,炭黑N220 50 ,氧化鋅 5,硬脂酸1 ,防老劑4010 2 ,機(jī)油 5 ,硫1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All

2、 rights reserved. 第7期盧 洋等1 EPDM配合體系的研究415黃1. 5，促進(jìn)劑TM TD 1 ,促進(jìn)劑M 0. 5。關(guān)鍵詞:EPDM ；配合體系；強(qiáng)伸性能中圖分類號(hào):TQ333. 4 ; TQ330. 38文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:BEPDM是乙烯、丙烯和少量非共軛二烯烴的 共聚物，是EPR的主要品種。EPDM具有優(yōu)異 的耐老化性能，廣泛用于輪胎、輸送帶、膠管和電 纜等產(chǎn)品中。由于EPDM可長(zhǎng)期暴露在炎熱、嚴(yán) 寒、潮濕、強(qiáng)紫外線和高臭氧等環(huán)境中，因此在國(guó)防領(lǐng)域也具有重要作用。雖然EPDM具有優(yōu)異 的耐老化性能，但由于其是非結(jié)晶性橡膠，因此物 理性能不是很理想。本工作對(duì)EPDM品種、硫化

3、體系、補(bǔ)強(qiáng)體系 及防護(hù)體系進(jìn)行優(yōu)選，以期獲得強(qiáng)伸性能和耐老 化性能均優(yōu)異的 EPDM。1實(shí)驗(yàn)1. 1原材料EPDM，牌號(hào) EP33(非充油)和EP98(充油)， 日本合成橡膠公司產(chǎn)品；炭黑N220，N330和 N774，山西省交城縣環(huán)宇化工廠產(chǎn)品；其它原材料均為橡膠工業(yè)常用材料 。1.2主要設(shè)備與儀器SK21608型雙輥開煉機(jī) ；XLB型平板硫化 機(jī)；GT2AJ7000S型電子拉力試驗(yàn)機(jī)；GT2 M2000A型硫化儀；GT2XB2320M 型電子密度 儀；邵氏硬度計(jì)；電熱恒溫鼓風(fēng)老化試驗(yàn)箱 。1. 3試樣制備混煉膠按常規(guī)工藝在開煉機(jī)上制備，硫化膠作者簡(jiǎn)介：盧洋(19712),男，遼寧新民人，中

4、國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán) 公司船舶系統(tǒng)工程部工程師，學(xué)士，主要從事特種橡膠制品的開發(fā)。文章編號(hào):10002890X (2006) 0720414203在平板硫化機(jī)上制備，硫化條件為160 °CX t90。 1.4性能測(cè)試膠料的各項(xiàng)性能均按相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 測(cè)定。2結(jié)果與討論2. 1 EPDM 品種對(duì)EP33和EP98兩個(gè)牌號(hào)的 EPDM進(jìn)行性 能對(duì)比，其中EP33為非充油 EPDM ,EP98為充 油EPDM，對(duì)比結(jié)果如表1所示。表1 EPDM膠料基本性能十rEPDM品種項(xiàng)目EP33EP98 硫化儀數(shù)據(jù)(160 C)t10/ min2.851.85t90/ min22. 6513. 32密度

5、/ (Mg ? m-3)1. 0631.028邵爾A型硬度/度7452拉伸強(qiáng)度 /MPa18. 2113. 78拉斷伸長(zhǎng)率/ %480568注:試驗(yàn)配方為EPDM 100 ,炭黑N22030,氧化鋅 5 ,硬脂酸 1 ,機(jī)油 5,硫黃1 ,促進(jìn)劑TM TD 0. 5。從表1可以看出，與EP98相比，EP33膠料 的t10和t90延長(zhǎng);EP33硫化膠的硬度和拉伸強(qiáng)度 較大，拉斷伸長(zhǎng)率較小，這是由于EP98中的油對(duì) 橡膠體系起軟化作用。由于本工作重點(diǎn)是提高強(qiáng)伸性能，因此選擇非充油EPDM進(jìn)行后續(xù)研究。2. 2硫化體系EPDM可采用硫黃或過氧化物硫化體系進(jìn) 行硫化，硫化體系類型對(duì)EPDM膠料性能的影

6、響 如表2所示。表2硫化體系類型對(duì)EPDM膠料性能的影響項(xiàng)目硫黃硫化體系過氧化物硫化體系硫黃用量/份1.50促進(jìn)劑TM TD用量/份0.50. 5硫化劑DCP用量/份03硫化儀數(shù)據(jù)(160 C)t10/ min2. 111. 05t90/ min21. 1024. 12密度/ (Mg ? m-3)1. 0671. 059邵爾A型硬度/度7570拉伸強(qiáng)度/ MPa17. 7215. 04拉斷伸長(zhǎng)率/%365395注:基本配方為EPDM100 ,炭黑 N22030 ,氧化鋅 5,硬脂酸1，機(jī)油 5 oiaJl從表2可以看出，與采用過氧化物硫化體系 的膠料相比，采用硫黃硫化體系的膠料tio延長(zhǎng),t9

7、0有所縮短，這既保證了加工安全性，又可保證硫 化速度；采用硫黃硫化體系的硫化膠邵爾A型硬度和拉伸強(qiáng)度較大，拉斷伸長(zhǎng)率略小。由此可見， 采用硫黃硫化體系的EPDM膠料綜合性能 較好。硫黃和促進(jìn)劑用量對(duì)EPDM膠料性能的影響如表3 所示。從表3可以看出，促進(jìn)劑用量一定時(shí)，隨著硫 黃用量增大，膠料的tio變化不大，硫化膠硬度略表3硫黃和促進(jìn)劑用量對(duì) EPDM膠料性能的影響項(xiàng)目配方編號(hào)1#2#3#4#5#6#硫黃用量/份1.522. 51. 51. 52促進(jìn)劑TM TD用量/份1111. 511. 5促進(jìn)劑M用量/份0. 50. 50. 50. 510. 5硫化儀數(shù)據(jù)(160 C)t10/ min1.

8、 621. 621.581. 481. 531. 48t90/ min17. 018. 718. 412. 613. 713. 2密度/ (Mg ? m-3)1. 1361. 1281. 1411. 1361. 1371. 137邵爾A型硬度/度757678757778拉伸強(qiáng)度/ MPa14. 8913. 8712. 8614. 1914. 3211. 71拉斷伸長(zhǎng)率/%439362361405467333注侗表2。有增大，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率有所減?。涣螯S用 量一定時(shí)，隨著促進(jìn)劑用量增大，膠料t90大幅度 縮短，硫化膠拉伸強(qiáng)度略有減小?？傮w來看，硫黃 用量為1. 5份、促進(jìn)劑TM TD用量為

9、1份、促 進(jìn)劑M用量為0. 5份時(shí)，EPDM膠料綜合性能 較好。2. 3補(bǔ)強(qiáng)體系炭黑品種對(duì) EPDM膠料性能的影響如表4所示。表4炭黑品種對(duì)EPDM膠料性能的影響項(xiàng)目炭黑N220炭黑N330炭黑N774硫化儀數(shù)據(jù)(160 C)1* dt10/min1. 661.651. 68t90/min11. 3010. 6810. 78密度/ (Mg ? m-3)1. 0671. 0601.061邵爾A型硬度/度686766拉伸強(qiáng)度/MPa18. 5915. 4511. 88拉斷伸長(zhǎng)率/%424416368注:基本配方為EPDM100 ,炭黑50 ,氧化鋅5,硬脂酸1，機(jī)油 5,硫黃1. 5,促進(jìn)劑TM

10、TD 1，促進(jìn)劑M 0. 5從表4可以看出，炭黑品種對(duì)膠料t10和t90的 影響不大，對(duì)硫化膠密度和硬度影響也不大；采用炭黑N220的硫化膠強(qiáng)伸性能最好。分析原因認(rèn) 為，炭黑N220結(jié)構(gòu)度高，比表面積大，形成的結(jié) 合膠較多，可賦予硫化膠良好的強(qiáng)伸性能。炭黑N220用量對(duì)EPDM膠料性能的影響 如表5 所示。從表5可以看出，隨著炭黑N220用量的增 大，總體來說，膠料t10和t90呈縮短趨勢(shì)；硫化膠密 度和邵爾A型硬度逐漸增大，拉斷伸長(zhǎng)率逐漸減 ??；炭黑N220用量為4070份時(shí)，硫化膠拉伸表5 炭黑N220用量對(duì)EPDM膠料性能的影響項(xiàng)目炭黑N220用量/份3040506070硫化儀數(shù)據(jù)(16

11、0 C)t10/min2. 131. 661.661. 561. 49t90/min16. 2211. 7511. 3010. 1410. 50密度/ (Mg ? m-3)1. 0011. 0381. 0671.0811. 104邵爾A型硬度/度6167687477拉伸強(qiáng)度/MPa15. 2814. 2618. 5919. 1518. 25拉斷伸長(zhǎng)率/%484458424404327注:基本配方為EPDM 100，氧化鋅 5,硬脂酸 1,機(jī)油5，硫黃 1. 5,促進(jìn)劑TM TD 1 ,促進(jìn)劑M 0. 5。 強(qiáng)度先增大后減小。分析原因認(rèn)為，隨著炭黑用 量增大，形成的結(jié)合膠增多，硫化膠拉伸強(qiáng)度增

12、大；當(dāng)炭黑用量過大時(shí),由于其分散性不好,硫化 膠拉伸強(qiáng)度減小?？傮w來看，炭黑N220用量為 50份時(shí)EPDM膠料綜合性能較好。2. 4防護(hù)體系EPDM具有優(yōu)異的耐老化性能,適當(dāng)?shù)姆雷o(hù) 體系可進(jìn)一步提咼其耐老化性能。防老劑品種對(duì) EPDM膠料性能的影響如表 6所示。從表6可以看出，防老劑品種對(duì)膠料 t90影響 不大;采用防老劑4010的硫化膠強(qiáng)伸性能和耐熱 空氣老化性能較好。3結(jié)論在本研究范圍內(nèi)，確定EPDM膠料優(yōu)化配方一一f二匕產(chǎn)霍為 EPDM （EP33）100，炭黑 N22050,氧化鋅5,硬脂酸1 ,防老劑4010 2 ,機(jī)油2 ,硫黃中國(guó)2006年耗膠量將增長(zhǎng)10 %中圖分類號(hào):TQ3

13、32 ; TQ333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：D美國(guó)橡膠世界2 0 06年233卷4期1 1頁 報(bào)道：世界上最大的生膠消費(fèi)國(guó)中國(guó)，其2006年生膠消耗量預(yù)計(jì)超過 550萬t ,比2005年估計(jì)的數(shù) 據(jù)增加10%以上。國(guó)際商業(yè)日?qǐng)?bào)（IBD）從屬中國(guó) 商務(wù)部，以上預(yù)測(cè)是根據(jù)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和 橡膠制品大量出口做出的。隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和工業(yè)化進(jìn)程的加快，人民生活水平的改善和汽車購(gòu)買量的增大，近年來中國(guó)的生膠消耗量不斷增長(zhǎng)，而2006年將繼續(xù)保持這一增長(zhǎng)勢(shì)頭。國(guó)際橡膠研究組織（IRSG）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，中國(guó)2000年的生膠消耗量為253萬t,自那時(shí)以來，中國(guó)的生膠消耗量翻了一番。據(jù)IBD估計(jì),2006年中國(guó)的橡

14、膠總產(chǎn)量將增 長(zhǎng)5 %以上，達(dá)到230萬t，其中170萬t為SR。2006年中國(guó)至少進(jìn)口 300萬t生膠，同比增長(zhǎng) 20%,預(yù)計(jì)2006年中國(guó)國(guó)內(nèi)生膠價(jià)格將繼續(xù)走高。IBD說，如果中國(guó)調(diào)低生膠進(jìn)口關(guān)稅或者國(guó) 際市場(chǎng)的油價(jià)大幅下調(diào)，2006年中國(guó)國(guó)內(nèi)生膠的 價(jià)格仍有可能會(huì)下降。顯然,2006年油價(jià)還會(huì)上漲。英國(guó)經(jīng)濟(jì)情報(bào)表6防老劑品種對(duì)EPDM膠料性能的影響項(xiàng)目防老劑品種MBRDDA4010DTPD硫化儀數(shù)據(jù)（160 C）t10/ min1. 852. 001. 971. 971.532. 10t90/ min19. 8820. 7519. 5520. 0018. 3519. 88邵爾A型硬度/度

15、616060605960拉伸強(qiáng)度/ MPa18. 5719. 2619. 2518. 4919. 0618. 51拉斷伸長(zhǎng)率/%623623649646664658120 'CX24 h熱空氣老化后邵爾A型硬度/度656465656464拉伸強(qiáng)度/MPa17. 2917. 4816. 7617. 3117. 8117. 30拉斷伸長(zhǎng)率/%400403389402401417注:基本配方為EPDM 100 ,炭黑N220 50,氧化鋅 5 ,硬脂酸1 ,機(jī)油5,防老劑 2,硫黃1. 5 ,促進(jìn)劑TM TD 1 ,促 ：1琴宀占空$； * 叮丿I進(jìn)劑M 0. 5 o1.5，促進(jìn)劑TM TD

16、 1，促進(jìn)劑M 0. 5。該配方硫化膠強(qiáng)伸性能和耐熱空氣老化性能良好。收稿日期:2006201205局（EIU）最新報(bào)告顯示，原油價(jià)格自從 2005年9 月達(dá)到頂峰后已經(jīng)趨穩(wěn) ，2006年不太可能突破每 桶65美元的價(jià)格。2006年平均價(jià)格與 2005年 每桶55美元價(jià)格相比不會(huì)有太大變化。EIU說,2005年工業(yè)原材料（IRM ）的價(jià)格指 數(shù)上漲了 9%,至于橡膠，價(jià)格前景看好 。經(jīng)過 2005年強(qiáng)勁增長(zhǎng)，可以預(yù)料2006年橡膠市場(chǎng)需 求仍比較旺盛，而供應(yīng)前景不容樂觀。印度，可能還包括大多數(shù)產(chǎn)膠國(guó)在內(nèi),NR價(jià)格創(chuàng)歷史新高。據(jù)IRSG統(tǒng)計(jì),2003年紐約每噸 一號(hào)煙膠片（RSS1# ）均價(jià)為1 230美元，而2005 年10月價(jià)格為1 937美元;2003年每噸技術(shù)分級(jí) 橡膠20（TSR20）均價(jià)為1 120美元，而2005年 11月價(jià)格為1 801美元。2003年每千克丁二烯 價(jià)格為0.654美元，苯乙烯價(jià)格為0.895美元，而 2005年11月每千克丁二烯價(jià)格為1