三元乙丙橡膠共混改性的研究進展

孫建龍 王雷 宋可

摘要：EPDM 的應用范圍非常廣泛，而隨著人們消費需求的不斷提升，對于性能優異，特別是一些能滿足特殊性能需求的橡膠產品勢必存在著廣闊的市場空間，因此結合以往的研究成果對 EPDM 的生產工藝進行革新、對性能進行提升和拓展具有明顯的現實意義。

關鍵詞：三元乙丙橡膠；共混；改性

引言：

三元乙丙橡膠（EPDM）由于其分子鏈的飽和性和非極性，具有優異的耐臭氧老化性、耐熱老化性、耐天候老化性、耐化學藥品性、電絕緣性和耐水性，并且還具有低密度和高填充性等優點。所以三元乙丙橡膠被廣泛用于汽車密封條、散熱器軟管、塑膠運動場、防水卷材、耐熱膠管、膠帶以及電線電纜護套等其他制品中。但三元乙丙橡膠不耐油、硫化速度慢、粘合性差等缺點，限制了其在某些領域中的應用。通過將其他材料與三元乙丙橡膠共混，能改善三元乙丙橡膠性能上的不足，又能降低成本。共混改性已成為三元乙丙橡膠改性有效并且重要的手段。橡膠共混的主要目的是改善現有性能的不足，橡膠的共混改性既有橡膠與橡膠的共混，也有橡膠與合成樹脂的共混。

1 EPDM與天然橡膠（NR）共混膠性能研究

NR生膠和硫化膠的彈性和物理性能較好，但耐熱氧老化性能、耐臭氧老化性能和耐天候老化性能都較差。NR/EPDM并用不僅能改善NR的耐熱氧老化性能和耐臭氧老化性能，還能改善EPDM的加工性能和物理性能。在對NR/EPDM并用比對NR/EPDM并用膠物理性能的影響，并分析了NR與EPDM的相容性。結果表明：NR與EPDM相容性較差；隨著EPDM用量增大，NR/EPDM并用膠的硬度逐漸增大，100%定伸應力、拉伸強度和撕裂強度先降低后提高，拉斷伸長率逐漸降低；與NR膠料相比，NR/EPDM并用膠的耐臭氧老化性能和耐熱氧老化性能明顯改善；當NR/EPDM并用比為60/40時，NR/EPDM并用膠的綜合性能最佳。通過調節NR/EPDM粘度比來改善NR/EPDM并用膠的耐臭氧老化性能。該工作分別采用液體聚異戊二烯橡膠和液體EPDM調節NR和EPDM的粘度。結果表明：在NR/EPDM并用膠中，NR/EPDM粘度比發揮了重要作用；當NR/EPDM的相對粘度大于1.6時，在并用比為70/30的NR/EPDM并用膠中，NR與EPDM的相對粘度引起了相反轉，使EPDM成為基體相，NR/EPDM并用膠表現出良好的耐臭氧老化性能；除了NR/EPDM并用比為80/20和70/30、粘度比為0.7和1.0的NR/EPDM并用膠外，其他NR/EPDM并用膠也均具有耐臭氧老化性能。在研究了NR/EPDM并用比和粘度比對NR/EPDM并用膠的相態結構、硫化特性、物理性能和耐老化性能的影響。結果表明：分別調整NR和EPDM的硫化特性并使其保持一致，可以改善NR/EPDM并用膠的共硫化性能；NR/EPDM粘度比不變，NR含量越大，NR/EPDM并用膠的耐老化性能越差；NR/EPDM并用比不變，EPDM粘度越小，容易成為連續相態，NR/EPDM并用膠的耐老化性能越好。在研究了白炭黑種類對NR/EPDM并用膠硫化特性和物理性能的影響。結果表明：白炭黑種類對NR/EPDM并用膠的焦燒時間影響較小，對正硫化時間和轉矩影響較大；白炭黑種類對并用膠物理性能影響顯著，添加白炭黑1165MP的NR/EPDM并用膠綜合性能最佳。為進一步改善并用膠性能，還采用了正交試驗法對淺色NR/EPDM并用膠進行配方優化。

2 EPDM/TPI共混膠性能研究

反式-1，4-聚異戊二烯（TPI）兼具橡塑雙重特性，分子鏈柔順性好，反式鏈節等同周期短，與其他橡膠并用時，能在保持原有膠料基本性能的同時，降低滾動阻力和動態生熱，提高耐疲勞性能，與EPDM共混可以改善EPDM的力學性能。在研究了反式-1，4-聚異戊二烯不同用量對EPDM/TPI并用膠力學性能和動態屈撓性能的影響。結果表明：在EPDM/TPI并用質量比為70：30時，并用膠在力學性能改善的基礎上，動態屈撓性能得到顯著提高。

3 EPDM/SBR共混膠性能研究

丁苯橡膠（SBR）是一種非極性的不飽和橡膠，與天然橡膠相比，其不飽和程度低于NR；由于其側鏈上含有苯環，空間位阻較大，分子鏈的柔順性差，因此其耐寒性及耐熱性均較差，強度較低。SBR/EPDM的并用可以提高丁苯橡膠的耐熱氧老化性和耐臭氧性，可制得性能優越的橡膠制品。在研究了促進劑對EPDM/SBR共混膠硫化性能和力學性能的影響。結果表明：EPDM/SBR共混膠的理想促進劑是在EPDM相中比在SBR相中的溶解度大的促進劑。EPDM相比SBR相的焦燒時間短，因此硫化速度快是必要的。而且次磺酰胺類促進劑硫化的共混膠和過氧化物與硫化助劑并用硫化的共混膠的力學性能相當，唯有高溫熱老化性能和壓縮永久變形性能例外。

4 EPDM/氯丁橡膠（CR）共混膠性能研究

EPDM與CR并用既可從工藝上改善EPDM膠料的開煉機包輥性、半成品膠料的成型黏著性，又可提高CR的耐臭氧性、耐熱性及電性能等性能。在研究了干摩擦中CR/EPDM共混膠與鋼材之間的摩擦特性，討論了不同并用比配方下膠料與鋼材間摩擦力的動態變化。結果表明，當CR與EPDM以質量比60/40共混時，共混膠的耐熱性、耐磨性等性能最佳，且可延長橡膠-金屬摩擦副的使用壽命。1.5EPDM/丁基橡膠（IIR）共混膠IIR具有優良的氣密性、耐候性和耐氧化性，但是IIR的加工性能差，與填充油、炭黑的相容性比較差，而EPDM與IIR分子結構相近，相容性和共硫化性較好，兩者并用可改善IIR的加工性能以及IIR老化后發黏的問題，也可以改善EPDM的抗透氣性能，提高其阻尼性能。以黑液-蒙脫土（BL-MMT）為增強劑，制備了EPDM/IIR復合材料，考察了IIR與EPDM的比例、硫化體系和BL-MMT用量對BL-MMT/IIR/EPDM復合材料性能的影響。結果表明，IIR與EPDM的比例減小可以改善復合材料的加工性能，提高其耐熱氧老化性能；當IIR/EPDM（質量比）為80/20時，復合材料的綜合性能較好。采用機械共混法制備了有機黏土/IIR/EPDM納米復合材料，并研究了復合材料的結構和性能。結果表明，IIR與EPDM具有良好的相容性；當有機黏土用量為30份、IIR/EPDM為50/50時，納米復合材料的定伸應力、拉伸強度等物理機械性能均遠遠超過純EDPM，而且復合材料的氣密性也已基本符合一般氣密橡膠制品生產的要求。

結束語：

EPDM是一種性能優異且廣泛應用的特種橡膠。EPDM與其他橡膠或塑料并用，一方面可以提高EPDM并用膠的物理性能，滿足實際應用需要；另一方面可以擴展EPDM與其他橡膠或塑料的使用范圍，改善EPDM的加工性能，降低成本，這對拓寬EPDM的應用領域具有重要意義，應大力推廣。

參考文獻：

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