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三元乙丙橡胶(EPDM)简介

日期: 2020-06-29 19:55         本文来源:人生就是博尊龙

  三元乙丙橡胶(EPDM)简介_材料科学_工程科技_专业资料。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

  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。 分子结构和特性 三元乙丙是乙烯、丙烯和非共轭二烯烃的三元共聚物。二烯烃具有特殊的结构,只有两键之 一的才能共聚,不饱和的双键主要是作为交链处。另一个不饱和的不会成为聚合物主链,只会成 为边侧链。三元乙丙的主要聚合物链是完全饱和的。这个特性使得三元乙丙可以抵抗热,光,氧 气,尤其是臭氧。三元乙丙本质上是无极性的,对极性溶液和化学物具有抗性,吸水率低,具有 良好的绝缘特性。 在三元乙丙生产过程中,通过改变三单体的数量,乙烯丙烯比,分子量及其分布以及硫化的 方法可以调整其特性。 EPDM 第三单体的选择 第三二烯烃类型的单体是通过乙烯和丙烯的共聚,在聚合物中产生不饱和,以便实现硫化。 第三单体的选择必须满足以下要求: 最多两键:一个可聚合,一个可硫化 反应类似于两种基本的单体 主键随机聚合产生均匀分布 足够的挥发性,便于从聚合物中除去 最终聚合物硫化速度合适 二烯烃类型和含量对聚合物特性的影响 三元乙丙生产中主要是用 ENB 和 DCPD。 三元乙丙中最广泛使用的是 ENB,它比 DCPD 产品硫化要快得多。在相同的聚合条件下,第三 单体的本质影响着长链支化,按以下顺序递增:EPMEPDM(ENB)EPDM(DCPD) 三元乙丙其他的受二烯烃第三单体影响的还有: ENB-快速硫化,高拉伸强度,低永久形变 DCPD-防焦性,低永久应变,低成本 随着二烯烃第三单体的增加,将会有下列影响发生:更快硫化率,更低的压缩形变,高定伸,促 进剂选择的多样性,减少的防焦性和延展,更高的聚合物成本。 乙烯丙烯比 乙烯丙烯比可以在硫化阶段进行改变,商业的三元乙丙聚合物乙烯丙烯比由 80/20 到 50/50。当乙烯丙烯比由 50/50 变化到 80/20 时,正面的影响有:更高的压坯强度,更高的拉 伸强度,更高的结晶化,更低的玻璃体转化温度,能将原材料聚合物转化成丸状,以及更好的挤 出特性。不好的影响就是不好的压延混合性,较差的低温特性,以及不好的压缩形变。 当丙烯比例更高时,好处就是更好的加工性能,更好的低温特性以及更好的压缩形变等。 分子量和分子量分布 弹性体的分子量通常用门尼粘度表示。在三元乙丙的门尼粘度中,这些值是在高温下得到的, 通常为 125℃,这样做的主要原因是要消去由高乙烯含量所产生的任何影响(结晶化),由此 会掩盖聚合物的真正分子量。三元乙丙的门尼粘度范围在 20 到 100 之间。也有更高分子量的 商用三元乙丙也有生产,但一般都充油,以便混炼。 分子量以及在三元乙丙中的分布可以在聚合过程中通过以下途径聚合: 催化剂以及共催化剂的类型和浓度 温度 改性剂,如氢的浓度 三元乙丙的分子量分布可以通过凝胶渗透色谱法使用二氯苯作为溶剂在高温下 (150℃) 测 量而得。 分子量分布通常被称为是重量平均分子量与数量平均分子量的比例。 根据普通和高度支 化的结构,这个值在 2 到 5 之间变化。由于有分键,含有 DCPD 的三元乙丙橡胶更宽的分子量 分布。 通过增加三元乙丙的分子量,正面影响有:更高的拉伸和撕裂强度,在高温情况下更高的生 坯强度,能够吸收更多的油和填料(低成本)。随着分子量分布的增加,正面的影响有:增加的 混炼和碾磨加工性。但是,较窄的分子量分布可以改进硫化速度,硫化状态以及注塑行为。 硫化类型 三元乙丙可以利用有机过氧化物或者硫来进行硫化。但是,相比与硫磺硫化,过氧化物交链 的三元乙丙用于电线电缆工业时具有更高的温度抗性, 更低的压缩形变以及改进的硫化特性。 过 氧化物硫化的不好的地方就在于更高的成本。 正如前面所提到的,三元乙丙的交链速度和硫化时间随着硫化类型和含量而改变。当三元乙 丙与丁基, 天然橡胶, 丁苯橡胶混合时, 在选择合适的三元乙丙产品时, 必须要考虑到下列因素: 当与丁基进行混合时,由于丁基具有较低的不饱和度,为适应丁基的硫化速度,最好选择相对较 低含量的 DCPD 和 ENB 含量的三元乙丙。 当与天然橡胶和丁苯橡胶混合时,最好选择 8%到 10%ENB 含量的三元乙丙,以满足其硫化 速度。 三元乙丙橡胶(ethylene-Propylene terpolymer)是乙烯、丙烯和少量非共轭二烯烃的共聚 物, 是乙丙橡胶的主要品种。 它除保持二元乙丙橡胶优良的耐臭氧性、 耐候性、 耐热性等特性外。 在硫化速度、配合和硫化胶性能等方面又不完全同于二元乙丙橡胶。 1.基本配合和质量检验方 法:三元乙丙橡胶的质量检验,除国际标准化组织(ISO)和美国材料试验学会(ASTM)制定 的三元乙丙橡胶硫化胶性能检验方法外, 我国和其它国家目前尚无统一的国家级和部级乙丙橡胶 质量标准及检验方法,大多数生产者均采用其公司或厂家的企业检验方法和质量控制标准。 IS O 和 ASTM 三元乙丙橡胶硫化胶性能检验方法三元乙丙橡胶 100 氧化锌 5 硫磺 1.5 硬脂酸 1. 0 油炉法炭黑②80 ASTM103 号油③50 促进剂 TMTD1.0 促进剂 M0.5 ① y=在充油母炼胶 中,每 100 份基础橡胶中油的份 数。 如 y 大于 50 份,则配方 3 不在加油。 ② 现行工业参比 炭黑,可用 NB378 炭黑代替,其结果稍有不同。 ③ ASTM103 号油特征:100℃时运动粘度 为 16.8±1.2mm2/S, 粘度比重常数为 0.889±0.002。④ 适用于通用型三元乙丙橡胶。⑤ 适 用于乙烯含量大于 67%的高生胶强度的压出类三元乙丙橡胶。 ⑥ 适用于充油三元乙丙橡胶。2 混炼方法:ISO 混炼方法有方法 A 和方法 B 两种。 方法 A 为开放式混炼方法; 方法 B 为密炼 机混炼,开炼机加硫化体系及下片的方法。 ASATM 用于检验三元乙丙橡胶的混炼方法有密炼 机法、微型密炼机方法和开炼机方法三种方法。方法出处 ISO 4097—1980(E) ASTM D3 568—81a 一、结构特征 乙丙橡胶系以乙烯和丙烯为基础单体合成的弹性体合成物。乙丙橡胶依分子链中单体单元组 成不同,有二元乙炳胶合三元乙丙胶之分。前者为乙烯和丙烯两种组分的共聚物,后者为乙烯、 丙烯和少量的第三单体(非共轭二烯听)的共聚物。 乙丙橡胶分子链段的序列组成属聚亚甲基 型结构。 按国际合成橡胶命名法, 二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶分别定名为: EPM(ethylene p ropylene methylene) 和 EPDM ( ethyl-ene propylene diene methylene ) ; 两者统称 为乙丙橡胶( ethylene propylene rubber, EPR )。 二、品种牌号的划分 (1)划分原则 乙丙橡胶商品牌号的划分,主要是依据分子结构与物性关系的基本原理。根据这个原理,分 子量与分子量分布、 组成与组成分布是决定物性的最重要的分子结构参数。 聚集态结构也对物性 有重要影响。 这些结构因素及其相互作用, 使乙丙橡胶具有多样的性质, 从而适应多方面的应用。 根据这种结构 - 物性 - 应用关系,工业上制定出多种多样的商品牌号总计超过 200 种,其中各 具特点、不相重复的牌号亦有 50 余种。 (二)品种牌号的标志及其含义 ①、按单体单元组成不同,有二元乙丙橡胶( EPM )和三元乙丙橡胶( EPDM )两大类, 例如, Dutral CO 和 Dutral TER 分属之。 ②、依第三单体种类不同,三元乙丙橡胶有乙叉降冰片烯型、双环戊二烯型 1 , 4- 已二烯 型三大类,例如, Dutral TER 054/E 、三井 EPT1045 和 Nordel 分属之。 ③、二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶各按不同门尼粘度区分。例如, Dutral CO 054 、 Dut ral TER 048/ 的门尼粘度 ( ML 100 ℃ 1+4 )分别为 40 和 80 。 ④、 二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶各按不同结合丙烯(或乙烯)含量区分。例如, Dutral C O 034 和 Dutral TER 235/E2 的结合丙烯含量分别约为 30% 和 40% 。 ⑤、同一类型三元乙丙橡胶按不同第三单体含量(或碘值)区分。例如, Dutral TER054/ E 、Dutral TER/E2 和 Dutral TER 046/ 的第三单体含量分别为标准值、2 倍标准值和 3 倍 标准值。 ⑥、二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶各有充油与否以及充油时不同充油量之分。例如, Dutra l CO 054 、 Dutral CO 554P 、 Dutral TER 048/E 、 Dutral TER 535/E 的充油量分别 为 0 、 50 、 0 和 50% ;后缀字母 P 表示石蜡系油品。 ⑦、特殊牌号:高乙烯含量结晶型牌号。例如, JSR EP 912P 、 JSR EP 01P ,主要用于 聚烯烃树脂改性,后缀字母 P 表示橡胶为粉末状;组成分布均匀、低分子量和窄分子量分布牌 号。例如, Dutral CO 043 ,主要用于润滑油改性。 以上主要通过对 Dutral 系列二元和三元乙丙橡胶品种牌号编制规则,说明了分类原则。其 他商品牌号系列亦大同小异。由于以上分子结构的特点,在实际应用中,往往进一步细分为通用 型、易加工型、标准硫化型、快速硫化型、超快速硫化型、高填充型、余二烯烃橡胶并用型和聚 烯烃改性型等使用品级。

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