改善三元乙丙橡膠耐油性能的研究

陳現(xiàn)偉

（河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467000）

改善三元乙丙橡膠耐油性能的研究

陳現(xiàn)偉

（河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467000）

研究氯化聚乙烯（CPE）、丁腈橡膠（NBR）與三元乙丙橡膠（EPDM）并用對共混膠力學(xué)性能和耐油性能的影響。結(jié)果表明，在EPDM/CPE共混膠中隨CPE用量的增加，硫化膠的硬度、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和定伸應(yīng)力呈現(xiàn)上升趨勢、在ASTM3號油中浸泡后體積變化率變化不明顯；在EPDM/NBR共混膠中隨NBR用量的增加，硫化膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和定伸應(yīng)力呈現(xiàn)下降趨勢、在油中體積變化率明顯減小；在EPDM/NBR/CPE共混膠中隨NBR和CPE用量的增加，硫化膠的力學(xué)性能變化不明顯，但在油中浸泡體積變化率明顯降低，通過電鏡照片對共混膠斷面分析得知CPE的加入明顯改善了EPDM和NBR之間的相容性。

氯化聚乙烯；丁腈橡膠；乙丙橡膠；耐油性

EPDM具有良好的耐熱氧老化性、耐候性和耐化學(xué)介質(zhì)性[1]，常用于橡膠密封條、膠管、電線電纜等制品，但EPDM屬于非極性橡膠，在原油中浸泡后體積變化較大，導(dǎo)致材料性能大幅下降，使得產(chǎn)品使用壽命縮短[2～3]。

本文通過選用極性橡膠CPE和NBR分別與EPDM進(jìn)行并用，研究不同并用比對共混膠性能的影響，期望能在保持材料力學(xué)性能的同時改善共混膠的耐油性。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1原材料

EPDM，牌號3670，杜邦公司產(chǎn)品；CPE，牌號135B，濰坊亞星化學(xué)股份有限公司產(chǎn)；NBR，牌號1052，臺灣南帝化學(xué)工業(yè)股份有限公司產(chǎn)；其他助劑均為橡膠工業(yè)常用原材料。

1.2基本配方

共混膠配比見表1。

表1　配方編號

1.3主要儀器和設(shè)備

開煉機(jī)，X（S）K-160，上海雙翼橡塑機(jī)械有限公司；無轉(zhuǎn)子硫化儀，GT-M2000-A，臺灣高鐵科技股份有限公司；電熱式平板硫化機(jī)，HS100TFTMO-90，佳鑫電子設(shè)備科技有限公司；拉力試驗(yàn)機(jī)，AI-7000M型，臺灣高鐵科技股份有限公司；老化試驗(yàn)箱，401A型，上海實(shí)驗(yàn)儀器廠有限公司；JSM-7500F型掃描電鏡，日本電子株式會社產(chǎn)品。

1.4性能測試

各項(xiàng)性能均按相應(yīng)最新國家標(biāo)準(zhǔn)測試。

2　結(jié)果與討論

2.1不同EPDM/CPE配比對硫化膠性能的影響

CPE是由原料聚乙烯氯化制得，具有與原料聚乙烯相同的主鏈結(jié)構(gòu)，只是主鏈碳原子的部分氫原子被氯原子取代，它是一種飽和的含氯橡膠，可以看作乙烯、氯乙烯、1,2二氯乙烯的三元聚合體。氯化聚乙烯分子的聚集態(tài)隨氯化程度的提高而逐漸變化，從而也引起了性能的變化，引入的極性氯原子破壞了聚乙烯結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，增加了分子間的距離，使聚乙烯的結(jié)晶性能破壞，當(dāng)氯含量在35%左右時，聚乙烯便由高度結(jié)晶的聚集態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗缮⒌臒o定形結(jié)構(gòu)，剛性大大減弱使其具備了橡膠彈性。通過CPE與EPDM并用可以性能互補(bǔ)，并用膠料性能見表2。

表2　EPDM/CPE并用膠的性能

由表2可看出，在EPDM/CPE共混膠中隨CPE用量的增加，硫化膠的硬度、拉伸強(qiáng)度和拉斷生長率呈現(xiàn)上升趨勢，撕裂強(qiáng)度呈下降趨勢。

在EPDM/CPE共混膠中隨著CPE用量的增加，在ASTM3號油中室溫浸泡24 h后，并用膠體積變化率呈下降趨勢，說明加入CPE提高了EPDM的耐油性能，但在100℃×24 h后，體積變化率變化不大，這應(yīng)該是CPE中部分聚乙烯結(jié)晶鏈段高溫下熔融，耐油性提高不明顯。

2.2不同EPDM/NBR配比對硫化膠性能的影響

由于NBR分子結(jié)構(gòu)中含有強(qiáng)極性的腈基，因而具有優(yōu)異的耐油性（如液體燃料、動植物油、耐礦物油和溶劑）[4]。

在EPDM/NBR共混膠中隨NBR用量的增加，硫化膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和定伸應(yīng)力呈現(xiàn)明顯下降趨勢，這是因?yàn)镹BR分子鏈含有雙鍵，活性高、硫化速度快，而EPDM與NBR相比，硫化速度慢，交聯(lián)程度低，兩種橡膠無法達(dá)到同步硫化；另外兩種橡膠極性不同，導(dǎo)致微觀熱力學(xué)相容性差[5～6]。如表3。

表3　EPDM/NBR并用膠的性能

在EPDM/NBR共混膠中隨NBR用量的增加，在常溫和100℃條件下，在油中浸泡24 h后體積變化率均明顯減小，說明在EPDM膠料中并用NBR后，在硫化膠中形成阻止油類在橡膠中溶解和滲透的網(wǎng)絡(luò)，從而明顯改善了膠料的耐油性能。

2.3EPDM/NBR/CPE共混對力學(xué)性能和耐油性的影響

在上述試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在EPDM中加入CPE，膠料力學(xué)性能提高，但耐油性變化不明顯；加入NBR，力學(xué)性能下降，但耐油性明顯改善。由于CPE具有良好的耐熱老化性、耐候性和一定的耐油性，與NBR的相容性良好，同時其高的乙烯基含量又具有良好的物理機(jī)械性能，與EPDM也具有較好的相容性，因此可以作為EPDM和NBR的增容劑[7～8]。

由表4可看出，采用三種橡膠共混，隨著NBR和CPE用量的增加，膠料的力學(xué)性能變化不明顯，但在ASTM3號油中浸泡后體積變化率降低，說明共混膠耐油性有所改善。

表4　不同EPDM/NBR/CPE配比共混膠的性能

圖1　NBR/EPDM共混膠的SEM照片

圖1為EPDM/NBR （70/30）共混膠的SEM照片，可以清晰看出，EPDM/NBR共混膠的分散狀態(tài)很差，存在明顯界面分離、松散的結(jié)合狀態(tài)；三種橡膠EPDM/NBR/CPE共混改性后的試樣斷面具有更為均勻的構(gòu)造和外觀，具有較未改性時高得多的致密程度，這說明添加CPE后使得EPDM/NBR共混膠相容性得到顯著改善。

3　結(jié)論

（1）在EPDM/CPE共混膠中隨CPE用量的增加，硫化膠的硬度、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和定伸應(yīng)力呈現(xiàn)上升趨勢、在ASTM3號油中浸泡后體積變化率變化不明顯。

（2）在EPDM/NBR共混膠中隨NBR用量的增加，硫化膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和定伸應(yīng)力呈現(xiàn)下降趨勢、在油中體積變化率明顯減小。

（3）在EPDM/NBR/CPE共混膠中隨NBR和 CPE用量的增加，硫化膠的力學(xué)性能變化不明顯，但在油中浸泡體積變化率明顯降低； CPE的加入明顯改善了EPDM和NBR之間的相容性。

[1]馬軍，雷昌純，馮予星，等.EPDM共混改性研究概況[J]，合成橡膠工業(yè)，2000，23(3):186～191.

[2]李培祥，鄭華. 高性能耐溶劑二元乙丙橡膠配方的研制[J]. 彈性體，2003，13(3):35～37.

[3]石超，車偉，劉林國. CM/EPDM并用膠在膠管中的應(yīng)用[J].橡膠工業(yè)，2011，58(5):297～299.

[4]閻家賓. 改善丁腈橡膠的耐油性[J].世界橡膠工業(yè)，2002，29(2):2.

[5]張茂榮. NBR耐油密封制品膠料的研制[J].橡膠工業(yè)，1999，46(2):92-93.

[6]馬琳，趙崇州，王嵐，等.乙丙橡膠和丁腈橡膠的并用研究[J].特種橡膠制品，2004，25(2):5.

[7]孟逸東，陳理想，肖建斌. 改善丁腈橡膠/乙丙橡膠并用膠相容性的研究[J].橡膠科技，2013,12:22～24.

[8]葉舒展. 丁腈橡膠與三元乙丙橡膠共混物的反應(yīng)性增容作用[J].世界橡膠工業(yè)，2005，32(1):8～11.

（R-03）

橡膠硫化促進(jìn)劑CBS生產(chǎn)母液中固體的回收再利用方法

科邁化工股份有限公司開發(fā)出一種橡膠硫化促進(jìn)劑CBS生產(chǎn)母液中固體的回收再利用方法。它是將橡膠硫化促進(jìn)劑CBS生產(chǎn)母液引進(jìn)母液沉降罐，進(jìn)行稀釋、降溫、靜置，通過壓濾設(shè)備進(jìn)一步分離母液中的固體；將得到的固體投入CBS合成釜進(jìn)入下一批物料的合成過程。該方法利用現(xiàn)有的雙氧水和次氯酸鈉混合氧化工藝方法對橡膠硫化促進(jìn)劑CBS的合成，回收母液中的有效固體成分，將回收的固體再次投入合成釜中繼續(xù)參加反應(yīng)，提高產(chǎn)品收率而且不會影響反應(yīng)得到的產(chǎn)品純度，降低生產(chǎn)成本。

燕豐 供稿

（R-01）

Research of oil resistant performance for EPDM

Research of oil resistant performance for EPDM

Chen Xianwei
(Henan Pinggao Electric Co., Ltd., Pingdingshan 467000,Henan,China)

The effect of CPE,NBR and EPDM blending on mechanical properties and oil resistant performance for rubber mixture.The results show that , with the increase of CPE, EPDM/CPE blend , the vulcanizates of hardness, tensile strength, tear strength and stretch stress rised, volume change rate is not obvious after soaking in ASTM3 ; In rubber EPDM/NBR/CPE blend, with the increase of NBR and CPE, the mechanical properties of the vulcanizates change is not obvious, but change rate signifi cantly lower in oil soak, through the analysis of blending adhesive section by electron micrograph that the addition of CPE improved the compatibility between the EPDM and NBR.

CPE; NBR ; EPDM; oil resistance

TQ333.4

1009-797X(2016)11-0004-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.11.002

陳現(xiàn)偉（1970-），男，工程師，河南平高電氣股份有限公司，主要從事橡膠配方研究工作。

2016-03-04