防焦劑在三元乙丙橡膠中的應用

陳巧娜，張 鵬，石 楠

（天津中和膠業股份有限公司，天津 301721）

膠料在貯存和加工過程中因受熱的作用會發生早期硫化并失去流動性和再加工能力，這就是焦燒現象。焦燒是橡膠加工過程中常見的問題之一，特別是在采用高溫、快速、高效加工工藝的膠料和配用易引起焦燒配合劑的膠料中，焦燒問題更容易發生。焦燒問題可以通過調整硫化體系來解決，但要注意避免引起膠料物理性能改變；也可以通過降低膠料的貯存或加工溫度來解決，但對裝備要求高。目前廣泛認為，配用防焦劑是最為簡單易行的防止膠料焦燒的方法。因此，防焦劑是提高橡膠加工安全性的重要操作助劑。

本工作研究不同防焦劑對采用硫黃硫化體系、硫載體硫化體系和過氧化物硫化體系的三元乙丙橡膠（EPDM）焦燒性能和物理性能的影響。

1 實驗

1.1 主要原材料

EPDM，牌號S552，韓國SK公司產品；炭黑XT1031，濰坊科倫比恩化工有限公司產品；石蠟油，北京艾迪爾復合材料有限公司產品；防焦劑E/C，德國朗盛化學有限公司產品；防焦劑E-80，CTP和DZ-01，市售品。

1.2 主要設備和儀器

KL 152.4 mm（6英寸）開煉機，中國臺灣百弘機械有限公司產品；XLB350×350×3型平板硫化機，青島海能機械制造有限公司產品；M-2000FA型無轉子硫化儀和A1-7000S型電子拉力試驗機，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產品；UM-50型門尼粘度儀，優肯科技股份有限公司產品；H-RUL-45型精密高溫試驗機，昆山九豐精密機械有限公司產品。

1.3 試驗配方

EPDM 100，炭黑XT1031 150，氧化鋅 5，硬酯酸 1，石蠟油 90，防焦劑 變品種、變量，硫化體系 變品種、變量。

1.4 試樣制備

膠料在開煉機上進行混煉。EPDM在開煉機上包輥后，先加入氧化鋅、硬脂酸，再加入炭黑和石蠟油，最后加入促進劑和硫化劑。待所有配合劑加入后，膠料混煉均勻，薄通6次，放大輥距下片。混煉膠停放24 h后再返煉、出片。

試樣在平板硫化機上硫化，硫化條件為180℃×6 min。

1.5 性能測試

膠料性能均按相關國家標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 防焦劑品種對硫黃硫化體系EPDM性能的影響

在硫黃硫化體系的EPDM中分別添加0.5份4種不同防焦劑（造粒物料，有效成分用量為0.5份，下同），考察其對EPDM硫化特性和物理性能的影響，結果如表1所示（壓縮永久變形試驗條件為70℃×24 h，壓縮率為25%，下同）。

表1 防焦劑品種對硫黃硫化體系的EPDM硫化特性和物理性能的影響

從表1可以看出：4種防焦劑對EPDM的焦燒時間均有延遲作用，防焦效果從防焦劑E/C，DZ-01，E-80到CTP依次減弱，且防焦劑E/C對t90幾乎無影響，防焦劑CTP對t90影響最大；4種防焦劑對EPDM物理性能均有不同程度的影響，其中添加防焦劑E/C的EPDM拉伸性能、抗壓縮永久變形性能及老化后性能均改善，即防焦劑E/C可以同時改善采用硫黃硫化體系的EPDM焦燒性能和物理性能。

2.2 防焦劑品種對硫載體硫化體系EPDM性能的影響

在硫載體硫化體系的EPDM中分別添加0.5份4種不同防焦劑，考察其對EPDM硫化特性和物理性能的影響，結果如表2所示。

從表2可以看出：4種防焦劑對EPDM的焦燒時間均有延遲作用，防焦效果從防焦劑E/C，DZ-01，E-80到CTP依次減弱，且防焦劑E/C對t90影響最小，防焦劑CTP對t90影響最大；4種防焦劑對EPDM物理性能均有不同程度的影響，其中添加防焦劑E/C的EPDM拉伸性能、抗壓縮永久變形性能及老化后性能均有改善，即防焦劑E/C可同時改善采用硫載體硫化體系的EPDM焦燒性能和物理性能。

表2 防焦劑品種對硫載體硫化體系的EPDM硫化特性和物理性能的影響

2.3 防焦劑品種對過氧化物硫化體系EPDM性能的影響

在過氧化物硫化體系EPDM中分別添加0.5份4種不同防焦劑，考察其對EPDM硫化特性和物理性能的影響，結果如表3所示。

從表3可以看出：4種防焦劑對EPDM的焦燒時間均有延遲作用，但影響均不大，添加防焦劑E/C的EPDM的t10最長；添加4種防焦劑后，EPDM的綜合性能均變差，但防焦劑E/C對EPDM性能的影響最小。

表3 防焦劑品種對過氧化物硫化體系的EPDM硫化特性和物理性能的影響

2.4 防焦劑E/C用量對EPDM性能的影響

選擇硫黃硫化體系的EPDM配方，考察防焦劑E/C用量對EPDM硫化特性和物理性能的影響，結果如表4所示。

從表4可以看出，隨著防焦劑E/C用量的增大，EPDM的t10和t90延長，抗壓縮永久變形性能改善，拉伸性能先變好后變差。

表4 防焦劑E/C用量對EPDM硫化特性和物理性能的影響

3 結論

（1）防焦劑E/C，CTP，E-80和DZ-01有效成分用量分別為0.5份時，對采用硫黃硫化體系、硫載體硫化體系和過氧化物硫化體系的EPDM焦燒時間均能起到作用，其中防焦劑E/C的防焦效果最顯著。

（2）在采用硫黃硫化體系、硫載體硫化體系和過氧化物硫化體系的EPDM中，添加防焦劑E/C的EPDM綜合性能最好，其中采用硫黃硫化體系的EPDM性能明顯改善，采用硫載體硫化體系的EPDM性能略微改善，采用過氧化物硫化體系的EPDM性能略有變差。

（3）在采用硫黃硫化體系的EPDM中，防焦劑E/C用量為0～1份時，隨著防焦劑E/C用量的增大，EPDM的焦燒時間和正硫化時間延長，拉伸性能先改善后變差，抗壓縮永久變形性能改善。