三元乙丙(EPDM)橡胶配方的配合体系介绍
三元乙丙橡胶可以采用二烯烃类橡胶用的普通硫化方法硫化,但由于硫化速度较慢,故近年发展了高不饱和度三元乙丙橡胶,其硫化速度不低于高不饱和橡胶的。
三元乙丙橡胶通常可用硫黄、过氧化物、醌肟和反应性树脂等多种硫化体系进行硫化。不同的硫化体系对其混炼胶的门尼粘度、焦烧时间、硫化速度以及硫化胶的次联键型、物理机械性能(如应力-应变、滞后、压缩变形以及耐热等性能)亦有着直接的影响。硫化体系的选择要根据所用乙丙橡胶的类型、产品物理机械性能、操作安全性、喷霜以及成等因素加以综合考虑。
一、硫化体系
乙丙橡胶常见交联剂体系的适用性和特点
交联体系类型
适用的橡胶类型
优点
缺点
硫黄-促进剂体系和硫给予体硫化体系
二烯烃类橡胶或含有二烯烃类交联单元的橡胶,如NR、SBR、BR、EPDM、IIR等
硫化速度快,硫化胶的物理机械性能优良,应用最为普遍
需要的配合剂多,永久变形较大,耐热性较差
过氧化物硫化体系
适用于大多数弹性体,尤其是饱和型的弹性体,如EPM,PE等
优异的耐热性和低的永久变形
硫化胶可能有臭味,硫化速度慢,耐疲劳性能差
反应性树脂硫化体系
主要用于IIR,也可用于EPDM
良好的耐热性和稳定的模量
硫化速度慢,胶料伸长率低,硬度高
醌肟硫化体系
适用于IIR和EPDM
优异的耐热老化性能
胶料物理机械性能差,硬度偏高,价格昂贵,一般很少采用
1 硫黄硫化体系
硫黄硫化体系是三元乙丙橡胶使用最广泛最主要的硫化体系。
在硫黄硫化体系中,由于硫黄在乙丙橡胶中溶解度较小,容易喷霜,不宜多用。一般硫黄用量应控制在1~2份范围内。在一定硫黄用量范围内,随硫黄用量增加,胶料硫化速度加快,焦烧时间缩短,硫化胶拉伸强度、定伸应力和硬度增高,拉断伸长率下降。硫黄用量超过2份时,耐热性有下降,高温下压缩永久变形增大。
为使胶料不喷霜,促进剂的用量亦必须保持在三元乙丙橡胶的喷霜极限溶解度以下。实际上,在工业生产中,基于以下原因几乎都是采用二种或多种促进剂的并用体系。
- 多种促进剂并用,容易达到硫化作用平衡。
- 许多促进剂在较低浓度时,就会发生喷霜,因此用量不宜太高。
- 促进剂这间的协同效应,有利于导致硫化时间的缩短和交联密度的提高。
硫黄硫化体系中,促进剂的用量还可以通过增加硬脂酸的用量来提高,当其它条件不变的情况下,硬脂酸用量增加会导致交联密度、单硫和双硫交联键增加。氧化锌用量的增加亦有助于在交联时形成促进剂,从而提高胶料的交联密度及抗返原性,改善动态疲劳性能和耐热性能。
2 硫黄给予体硫化
采用硫黄给予体代替部分硫黄,可使其生成的硫化胶主要具有单硫键或双硫键,因而可以改善胶料的耐热和高温下的压缩变形性能,延长焦烧时间。所使用的硫黄给予体主要的秋兰姆类,如四硫化双五亚甲基秋兰姆(DPTT)、TMTD、TMTM、MBSS及4,4′-二硫代二吗啡啉(DTDM)等。
若希望不喷霜,可降低促进剂TMTD的用量,并与少量多种促进剂并用。工业上广泛使用快速、不喷霜硫化体系:促进剂M为1.5,促进剂TMTD为0.8,促进剂TeDDC为0.8(仅供参考)。此外,最近还研制了一种新的硫黄给予体OTOS。它可以增加胶料的交联密度,改善抗硫化返原性和耐老化性能,降低高温下压缩变形,含有高量OTOS的未硫化胶料经长期贮存后几科没有喷霜现象。
3 过氧化物硫化体系
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