EPDM配合体系

1、第7期卢 洋等1 EPDM配合体系的研究#EPDM配合体系的研究卢洋1，段宏2，原晓城2,周琼2(1.中国船舶工业集团公司船舶系统工程部，北京100036 ;2.青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东青岛 266042)摘要：通过对EPDM品种、硫化体系、补强体系和防护体系的选择，制备强伸性能和耐热空气老化性能均良好的EPDM胶料。优化配方为EPDM (EP33) 100 ,炭黑N220 50 ,氧化锌 5,硬脂酸1 ,防老剂4010 2 ,机油 5 ,硫1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All

2、 rights reserved. 第7期卢 洋等1 EPDM配合体系的研究415黄1. 5，促进剂TM TD 1 ,促进剂M 0. 5。关键词:EPDM ；配合体系；强伸性能中图分类号:TQ333. 4 ; TQ330. 38文献标识码:BEPDM是乙烯、丙烯和少量非共轭二烯烃的 共聚物，是EPR的主要品种。EPDM具有优异 的耐老化性能，广泛用于轮胎、输送带、胶管和电 缆等产品中。由于EPDM可长期暴露在炎热、严 寒、潮湿、强紫外线和高臭氧等环境中，因此在国防领域也具有重要作用。虽然EPDM具有优异 的耐老化性能，但由于其是非结晶性橡胶，因此物 理性能不是很理想。本工作对EPDM品种、硫化

3、体系、补强体系 及防护体系进行优选，以期获得强伸性能和耐老 化性能均优异的 EPDM。1实验1. 1原材料EPDM，牌号 EP33(非充油)和EP98(充油)， 日本合成橡胶公司产品；炭黑N220，N330和 N774，山西省交城县环宇化工厂产品；其它原材料均为橡胶工业常用材料 。1.2主要设备与仪器SK21608型双辊开炼机 ；XLB型平板硫化 机；GT2AJ7000S型电子拉力试验机；GT2 M2000A型硫化仪；GT2XB2320M 型电子密度 仪；邵氏硬度计；电热恒温鼓风老化试验箱 。1. 3试样制备混炼胶按常规工艺在开炼机上制备，硫化胶作者简介：卢洋(19712),男，辽宁新民人，中

4、国船舶工业集团 公司船舶系统工程部工程师，学士，主要从事特种橡胶制品的开发。文章编号:10002890X (2006) 0720414203在平板硫化机上制备，硫化条件为160 °CX t90。 1.4性能测试胶料的各项性能均按相应的国家标准进行 测定。2结果与讨论2. 1 EPDM 品种对EP33和EP98两个牌号的 EPDM进行性 能对比，其中EP33为非充油 EPDM ,EP98为充 油EPDM，对比结果如表1所示。表1 EPDM胶料基本性能十rEPDM品种项目EP33EP98 硫化仪数据(160 C)t10/ min2.851.85t90/ min22. 6513. 32密度

5、/ (Mg ? m-3)1. 0631.028邵尔A型硬度/度7452拉伸强度 /MPa18. 2113. 78拉断伸长率/ %480568注:试验配方为EPDM 100 ,炭黑N22030,氧化锌 5 ,硬脂酸 1 ,机油 5,硫黄1 ,促进剂TM TD 0. 5。从表1可以看出，与EP98相比，EP33胶料 的t10和t90延长;EP33硫化胶的硬度和拉伸强度 较大，拉断伸长率较小，这是由于EP98中的油对 橡胶体系起软化作用。由于本工作重点是提高强伸性能，因此选择非充油EPDM进行后续研究。2. 2硫化体系EPDM可采用硫黄或过氧化物硫化体系进 行硫化，硫化体系类型对EPDM胶料性能的影

6、响 如表2所示。表2硫化体系类型对EPDM胶料性能的影响项目硫黄硫化体系过氧化物硫化体系硫黄用量/份1.50促进剂TM TD用量/份0.50. 5硫化剂DCP用量/份03硫化仪数据(160 C)t10/ min2. 111. 05t90/ min21. 1024. 12密度/ (Mg ? m-3)1. 0671. 059邵尔A型硬度/度7570拉伸强度/ MPa17. 7215. 04拉断伸长率/%365395注:基本配方为EPDM100 ,炭黑 N22030 ,氧化锌 5,硬脂酸1，机油 5 oiaJl从表2可以看出，与采用过氧化物硫化体系 的胶料相比，采用硫黄硫化体系的胶料tio延长,t9

7、0有所缩短，这既保证了加工安全性，又可保证硫 化速度；采用硫黄硫化体系的硫化胶邵尔A型硬度和拉伸强度较大，拉断伸长率略小。由此可见， 采用硫黄硫化体系的EPDM胶料综合性能 较好。硫黄和促进剂用量对EPDM胶料性能的影响如表3 所示。从表3可以看出，促进剂用量一定时，随着硫 黄用量增大，胶料的tio变化不大，硫化胶硬度略表3硫黄和促进剂用量对 EPDM胶料性能的影响项目配方编号1#2#3#4#5#6#硫黄用量/份1.522. 51. 51. 52促进剂TM TD用量/份1111. 511. 5促进剂M用量/份0. 50. 50. 50. 510. 5硫化仪数据(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邵尔A型硬度/度757678757778拉伸强度/ MPa14. 8913. 8712. 8614. 1914. 3211. 71拉断伸长率/%439362361405467333注侗表2。有增大，拉伸强度和拉断伸长率有所减小；硫黄用 量一定时，随着促进剂用量增大，胶料t90大幅度 缩短，硫化胶拉伸强度略有减小。总体来看，硫黄 用量为1. 5份、促进剂TM TD用量为

9、1份、促 进剂M用量为0. 5份时，EPDM胶料综合性能 较好。2. 3补强体系炭黑品种对 EPDM胶料性能的影响如表4所示。表4炭黑品种对EPDM胶料性能的影响项目炭黑N220炭黑N330炭黑N774硫化仪数据(160 C)1* dt10/min1. 661.651. 68t90/min11. 3010. 6810. 78密度/ (Mg ? m-3)1. 0671. 0601.061邵尔A型硬度/度686766拉伸强度/MPa18. 5915. 4511. 88拉断伸长率/%424416368注:基本配方为EPDM100 ,炭黑50 ,氧化锌5,硬脂酸1，机油 5,硫黄1. 5,促进剂TM

10、TD 1，促进剂M 0. 5从表4可以看出，炭黑品种对胶料t10和t90的 影响不大，对硫化胶密度和硬度影响也不大；采用炭黑N220的硫化胶强伸性能最好。分析原因认 为，炭黑N220结构度高，比表面积大，形成的结 合胶较多，可赋予硫化胶良好的强伸性能。炭黑N220用量对EPDM胶料性能的影响 如表5 所示。从表5可以看出，随着炭黑N220用量的增 大，总体来说，胶料t10和t90呈缩短趋势；硫化胶密 度和邵尔A型硬度逐渐增大，拉断伸长率逐渐减 小；炭黑N220用量为4070份时，硫化胶拉伸表5 炭黑N220用量对EPDM胶料性能的影响项目炭黑N220用量/份3040506070硫化仪数据(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邵尔A型硬度/度6167687477拉伸强度/MPa15. 2814. 2618. 5919. 1518. 25拉断伸长率/%484458424404327注:基本配方为EPDM 100，氧化锌 5,硬脂酸 1,机油5，硫黄 1. 5,促进剂TM TD 1 ,促进剂M 0. 5。 强度先增大后减小。分析原因认为，随着炭黑用 量增大，形成的结合胶增多，硫化胶拉伸强度增

12、大；当炭黑用量过大时,由于其分散性不好,硫化 胶拉伸强度减小。总体来看，炭黑N220用量为 50份时EPDM胶料综合性能较好。2. 4防护体系EPDM具有优异的耐老化性能,适当的防护 体系可进一步提咼其耐老化性能。防老剂品种对 EPDM胶料性能的影响如表 6所示。从表6可以看出，防老剂品种对胶料 t90影响 不大;采用防老剂4010的硫化胶强伸性能和耐热 空气老化性能较好。3结论在本研究范围内，确定EPDM胶料优化配方一一f二匕产霍为 EPDM （EP33）100，炭黑 N22050,氧化锌5,硬脂酸1 ,防老剂4010 2 ,机油2 ,硫黄中国2006年耗胶量将增长10 %中图分类号:TQ3

13、32 ; TQ333 文献标识码：D美国橡胶世界2 0 06年233卷4期1 1页 报道：世界上最大的生胶消费国中国，其2006年生胶消耗量预计超过 550万t ,比2005年估计的数 据增加10%以上。国际商业日报（IBD）从属中国 商务部，以上预测是根据中国经济的快速增长和 橡胶制品大量出口做出的。随着基础设施建设和工业化进程的加快，人民生活水平的改善和汽车购买量的增大，近年来中国的生胶消耗量不断增长，而2006年将继续保持这一增长势头。国际橡胶研究组织（IRSG）的统计数据表明，中国2000年的生胶消耗量为253万t,自那时以来，中国的生胶消耗量翻了一番。据IBD估计,2006年中国的橡

14、胶总产量将增 长5 %以上，达到230万t，其中170万t为SR。2006年中国至少进口 300万t生胶，同比增长 20%,预计2006年中国国内生胶价格将继续走高。IBD说，如果中国调低生胶进口关税或者国 际市场的油价大幅下调，2006年中国国内生胶的 价格仍有可能会下降。显然,2006年油价还会上涨。英国经济情报表6防老剂品种对EPDM胶料性能的影响项目防老剂品种MBRDDA4010DTPD硫化仪数据（160 C）t10/ min1. 852. 001. 971. 971.532. 10t90/ min19. 8820. 7519. 5520. 0018. 3519. 88邵尔A型硬度/度

15、616060605960拉伸强度/ MPa18. 5719. 2619. 2518. 4919. 0618. 51拉断伸长率/%623623649646664658120 'CX24 h热空气老化后邵尔A型硬度/度656465656464拉伸强度/MPa17. 2917. 4816. 7617. 3117. 8117. 30拉断伸长率/%400403389402401417注:基本配方为EPDM 100 ,炭黑N220 50,氧化锌 5 ,硬脂酸1 ,机油5,防老剂 2,硫黄1. 5 ,促进剂TM TD 1 ,促 ：1琴宀占空$； * 叮丿I进剂M 0. 5 o1.5，促进剂TM TD

16、 1，促进剂M 0. 5。该配方硫化胶强伸性能和耐热空气老化性能良好。收稿日期:2006201205局（EIU）最新报告显示，原油价格自从 2005年9 月达到顶峰后已经趋稳 ，2006年不太可能突破每 桶65美元的价格。2006年平均价格与 2005年 每桶55美元价格相比不会有太大变化。EIU说,2005年工业原材料（IRM ）的价格指 数上涨了 9%,至于橡胶，价格前景看好 。经过 2005年强劲增长，可以预料2006年橡胶市场需 求仍比较旺盛，而供应前景不容乐观。印度，可能还包括大多数产胶国在内,NR价格创历史新高。据IRSG统计,2003年纽约每吨 一号烟胶片（RSS1# ）均价为1 230美元，而2005 年10月价格为1 937美元;2003年每吨技术分级 橡胶20（TSR20）均价为1 120美元，而2005年 11月价格为1 801美元。2003年每千克丁二烯 价格为0.654美元，苯乙烯价格为0.895美元，而 2005年11月每千克丁二烯价格为1