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乙丙橡胶的基本性能和应用

乙丙橡胶的基本性能和应用 
乙丙橡胶是橡胶 制品工业中一项极为重要的材料。乙丙橡胶又可分为二元乙丙、三元乙丙、改性乙丙和热塑性乙丙 的应用。2003年我国合成橡胶用量达113万吨左右,其中三元乙丙橡胶用量为2.04万吨,仅占合成橡胶用量的1.8%。近年来,增长变缓,乙丙橡胶生产量和使用量虽有一定的增长,但增长速度不大,年均增长3.8%左右。国内乙丙橡胶消耗增长量也不大橡胶在汽车配件(不含轮胎制品)中的应用仅为1万-1.2万吨。但三元乙丙橡胶在我国车用橡胶密封条产品生产中已成为主体材料一、乙丙橡胶基本化学结构组成与其性能关系乙丙橡胶系以单烯烃乙烯、丙烯共聚成二元乙丙橡胶;以乙烯、丙烯及少量非共轭双烯为单体共聚而制得三元乙丙橡胶。
乙丙橡 则排列,失去了聚乙烯或聚丙烯结构的规整性,从而成为弹性体,由于三元乙丙橡胶二烯烃位于侧链上,因此三元乙丙橡由于二元乙丙橡胶分子不含双键,不能用硫黄硫化,因而限制了它的应用。在乙丙橡胶商品牌号中,二元乙丙橡胶只胶的主要品种,在乙丙橡胶商品牌号中占90%左右。目 前工业化生产的三元乙丙橡胶常用的第三单体有乙叉降冰  己二烯(HD)。近年来第三单体技术又有新发展,国外研制出用1,7-辛二烯、6,10-二甲基-1,5,9-十一三烯、3,7-二甲  二甲基-1,6-辛二烯、7-甲基-1,6-辛二烯等作为三元乙丙橡胶的第三单体,使三元乙丙橡胶的性能有了新的提高。三元乙丙橡胶中第三单体种类和含量对硫化速度、硫化橡胶的性能均有直接影响。其中,双环戊二烯(DCPD)作为第三单体,虽硫化速度慢,难以与高不饱和度的二烯烃类橡胶并用;以乙叉降冰片烯(ENB)、6,10-二甲基-1,5,9-十一三烯等为第三单 度快,前者已成为三元乙丙橡胶的主要品种。第三单体含量以碘值表示,三元乙丙橡胶的碘值一般为6-30,大多在15左右 30时,为超高速硫化型,可用任何比例与高不饱和二烯烃橡胶并用。因此三元乙丙橡胶在与其他橡胶并用时,应注意选择适宜已知三元乙丙橡胶所含第三单体的种类,炭黑填充时,硫化体系对硫化速度由快到慢的顺序如下:1.硫黄硫化体系:(1)乙叉降己二烯,(3)双环戊二烯;2.过氧化物硫化体系:(1)双环戊二烯,(2)乙叉降冰片烯,(3)1,4-己二烯。选用含乙叉降冰片烯为第三单体的三元乙丙橡胶,其硫化橡胶则具有较高的耐热性和 伸强度以及较小的压缩长久变形; 元乙丙橡胶,成本较低,耐臭氧性较高,制品有臭味;含1,4-己二烯的三元乙丙橡胶不易焦烧,硫化后压缩长久变形较小。
丙橡胶聚合分子结构中,乙烯/丙烯含量比对乙丙橡胶生胶和混炼胶性能及工艺性均有直接影响。应用时,可并用2-3种 不同的性能要求。一般认为乙烯含量控制在60%左右,才能获得较好的加工性和硫化胶性能;丙烯含量较高时,对乙丙橡时,易挤出,挤出表面光滑,挤出件停放后不易变形。乙 丙橡胶的重均分子量为20万-40万,数均分子量为5万-15万,粘均分 30万。重均分子量与门尼粘度密切相关。乙丙橡胶门尼粘度值[ML(1+4)100℃]为25-90,高门尼值105-110也有不少的品种。随着门尼值的提高,填充量能也提高,但加工性能变差;其硫化后的乙丙橡胶的伸强度、回弹性均5,大多在3左右。分子量分布宽的乙丙橡胶具有较好的开炼机混炼性和压延性。近来,已研制出分子量采用双峰分布形式的三元乙丙橡胶,即在低分子量部分再出现一个较的峰,并减少极低分子量部分,此种三元乙丙后的挺性,又保证了良好的流动性及发泡率。
二、乙丙橡胶的主要性能 1.低密度高填充性乙丙橡胶的密度是较低的一种橡胶,其密度为0.87。加之可大量充油和加入填充剂,因而可降低橡胶制品的成本,弥补了后物理机械性能降低幅度不大。2.耐老化性乙丙橡胶有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸汽、颜色稳定性、电性能、充油性及常温流动性。乙丙橡胶制品在12200℃下可短暂或间歇使用。加入适宜防老剂可提高其使用温度。以过氧化物交联的三元乙丙橡胶可在更苛刻的条件下使用50pphm、伸30%的条件下,可达150h以上不龟裂。 3.耐腐蚀性由于乙丙橡胶缺乏极性,不饱和度低,因而对各种极性化学品如醇、酸、碱、氧化剂、制冷剂、洗涤剂、动植物油、酮和脂等均(如汽油、苯等)及矿物油中稳定性较差。在浓酸长期作用下性能也要下降。在ISO/TR7620中汇集了近400种具有腐蚀性的气态和液态化学品对各种橡胶性能作用的资料,并规定了1-4级表示其作用的程度, 体积溶胀率/% 硬度降低值 对性能影响 1 <10 <10 轻微或无 2 10-30 <20 较小 3 30-60<30 中等 4 >60 >30 严重4.耐乙丙橡胶有优异的耐水蒸汽性能并优于其耐热性。在230℃过热蒸汽中,近100h后外观无变化。而氟橡胶、硅橡胶、氟硅橡 -历较短时间外观发生明显劣化现象。 5.耐过热水性能乙丙橡胶耐过热水性能亦较好,但与所用硫化系统密切相关。以二硫代、TMTD为硫化系统的乙丙橡胶,在125℃过热。 6.电性能乙丙橡胶具有优异的电绝缘性能和耐电晕性,电性能优于或接近丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯、聚乙烯 由于乙丙橡胶分子结构中无极性取代基,分子内聚能低,分子链可在较宽范围内保持柔顺性,仅次于天然橡胶和顺丁橡胶, 乙丙橡胶由于分子结构中缺少活性基团,内聚能低,加上胶料易于喷霜,自粘性和互粘性很差。
三、乙丙橡胶改性品元乙丙和三元乙丙橡胶从20世纪50年代末、60年代初开发成功以来,世界上又出现了多种改性乙丙橡胶和热塑性乙丙橡胶( 橡胶的广泛应用提供了众多的品种和品级。改性乙丙橡胶主要是将乙丙橡胶进行溴化、氯化、磺化、顺酐化、马来酸酐化、有夯褂接枝丙烯腈、丙烯酸酯等。多年来,采用共混、共聚、填充、接枝、增强和分子复合等手段,获得了许多综合性能好的高分 面获得很大的改善,从而扩大了乙丙橡胶的应用范围。 溴化乙丙橡胶是在开炼机上以溴化剂处理而成。溴化后乙丙橡胶可提高其硫化速度和粘合性能,但机械强度下降,因而溴化氯化乙丙橡胶是将氯气通过三元乙丙橡胶溶液中而制成。乙丙橡胶氯化后可提高硫化速度以及与不饱和橡胶的相容性, 磺化乙丙橡胶是将三元乙丙橡胶溶于溶剂中,磺化剂及中和剂处理而成。磺化乙丙橡胶由于具有热塑性弹性体的性稀⒎栏睦锏确矫娼玫焦惴旱挠τ谩丙烯腈接枝的乙丙橡胶以甲苯为溶剂,过氯化苯甲醇为引发剂,在80℃笔下使丙烯腈接枝于乙丙橡胶。丙烯腈改性乙 相当于丁腈-26的耐油性,具有较好的物理机械性能和加工性能。热塑性乙丙橡胶(EPDM/PP)是以三元乙丙橡胶为主体与聚丙烯进行混炼。同时使乙丙橡胶达到预期交联程度的产物。它不但 性塑料的注射、挤出、吹塑及压延成型的工艺性能。除此之外,改性乙丙橡胶还有氯磺化乙丙橡胶、丙烯酸酯接枝乙丙乙丙橡胶分子主链为饱和结构而呈现出卓越的耐候性、耐臭氧、电绝缘性、低压缩长久变形、高强度和高伸长率等宝贵性能, 据乙丙橡胶的不同系列和分子结构方面的特点,乙丙橡胶应用种类有通用型、混用型、快速硫化型、易加工型和二烯烃橡胶并用分析,乙丙橡胶在非轮胎方面得到了广泛的应用。1.汽车工业 乙丙橡胶在汽车制造行业中应用量大,主要应用于汽车密封条、散热器软管、火花塞护套、空调软管、胶垫、胶管等。在 性、耐臭氧、耐候性等特性,其ENB型的EPDM橡胶已成为汽车密封条的主体材料,国内生胶年消耗量已超过1万吨,但由于品于热塑性三元乙丙橡胶EPDM/PP强度高、柔性好、涂装光泽度高、易回收利用的特点,在国内外汽车保险杠和汽车仪表板 2010年仅汽车保险杠和仪表板两项产品,EPDM/PP的国内年用量可达4.5万吨。此类产品的回收利用主要采用的工艺方法是:添加新料后生产新产品。这样在保险杠和仪表板生产中,就能节约大量材料取得较好的 济效益。目前,我国乙丙橡胶  44%,其中还不包括船舶、列车和集装箱密封条的乙丙橡胶用量