EPDM密封条基础配方研究.doc

pc/hdpe 合金性能研究 密密 级级 保保 密密 学学 号号 091478 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） epdmepdm 密封条基础配方研究密封条基础配方研究 院院（系系、部部）： 材料科学与工程系材料科学与工程系 姓姓 名：名： 王志响王志响 班班 级：级： 高高 z09 专专 业：业： 高分子材料与工程高分子材料与工程 指指导导教教师师： 王鑫，陆晓中王鑫，陆晓中 教教师师职职称称： 工程师，教授工程师，教授 2013 年 6 月 13 日北京 epdm 密封条基础配方研究 1-ii 北京石油化工学院 学位论文电子版授权使用协议 论文 epdm密封条基础配方研究 系本人在北京石油化工学院学习期间创 作完成的作品，并已通过论文答辩。 本人系作品的唯一作者，即著作权人。现本人同意将本作品收录于“北京石 油化工学院学位论文全文数据库”。本人承诺：已提交的学位论文电子版与印刷 版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。 本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及全文部分 浏览服务。公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览并下载全文。 注：本协议书对于“非公开学位论文”在保密期限过后同样适用。 院系名称： 材料科学与工程 导师签名： 陆晓中 作者签名： 王志响 学 号： 091478 2013 年 06 月 21 日 epdm 密封条基础配方研究 i 北北 京京 石石 油油 化化 工工 学学 院院 毕毕 业业 设设 计计 （论（论 文）任文）任 务务 书书 学院（系） 材料科学与工程系 专业 高分子材料与工程 班级 高 z09 学生姓名 王志响 指导教师/职称 王鑫/工程师，陆晓中/教授 1. 毕业设计（论文）题目毕业设计（论文）题目 epdm 密封条基础配方研究 2. 任务起止日期任务起止日期 2013 年 2 月 25 日 2012 年 6 月 21 日 3. 毕业设计（论文）的主要内容与要求（含原始数据及应提交的成果）毕业设计（论文）的主要内容与要求（含原始数据及应提交的成果） epdm 密封条具有耐老化、耐低温等优良特性，在建筑门窗、汽车等领域应用广 泛。本课题旨在配合燕山石化公司生产的 epdm 橡胶的应用技术开发，研究燕化产 epdm 胶在密封条领域的应用配方。 本课题的主要研究内容： 1）研究硫化剂、补强剂及其他配方组分等对 epdm 胶料硫化特性与物理机械 性能的影响规律； 2）低成本 epdm 密封条基础配方研究。 论文结束时向指导教师提交： 1）学生工作日志； 2）外文文献翻译稿（含原文及电子版） ； 3）开题报告（含电子版） ； 4）毕业论文 3 册（含电子版） ； 5）参考文献原件或电子版； 6）真实、全面的原始数据、测试记录及相关图表等； 7）学校要求上交存档的其他毕业环节资料。 epdm 密封条基础配方研究 ii 4. 主要参考文献主要参考文献 1谢遂志, 刘登祥, 周鸣峦 主编. 橡胶工业手册 第一分册 生胶与骨架材料m. 北京: 化学工 业出版社. 1989, 第一版; 2梁星宇, 周木英 主编. 橡胶工业手册 第三分册 配方与基本工艺m. 北京: 化学工业出版 社. 1992, 第一版; 3张殿荣, 辛振祥 编著. 现代橡胶配方设计m. 北京: 化学工业出版社 材料科学与工程出版 中心. 2001, 第二版; 4贾毅, 张立侠 编著. 橡胶加工实用技术m. 北京: 化学工业出版社 材料科学与工程出版中 心. 2004, 第一版; 5qc/t 639-2004 汽车用橡胶密封条; 6gb/t 7526-1987 车辆门窗橡胶密封条; 7qc/t 639-2000 客车门窗用橡胶密封条; 8jg/t 187-2006 建筑门窗用密封胶条; 9李铁. 三元乙丙橡胶（epdm）的应用研究及其新型共混物的制备、结构与性能d. 北京: 北京化工大学. 2006; 10俞泰山. 耐低温性 epdm 门窗密封条的研制d. 杭州: 浙江大学. 2012; 11付文波. 适用于高档汽车密封条的三元乙丙橡胶技术开发d. 上海: 华东理工大学. 2011; 12马军, 雷昌纯, 冯予星, 朱玉俊. epdm 共混改性研究概况j. 合成橡胶工业. 2000, 23(3). 186191; 13王靖. 橡胶补强的化学特性j. 世界橡胶工业. 1998, 25(3). 4149; 14王靖. 橡胶补强的化学特性（续）j. 世界橡胶工业. 1998, 25(4). 4750; 15张士齐, 贾红兵, 刘卫东. 填料橡胶的化学和物理作用及其对补强的影响j. 橡胶工业. 2003, 50(4). 201204; 16橡胶填料补强的化学机理j. 炭黑译丛. 2005, (3). 1418; 17陈俊敏, 刘长安, 王国斌. 炭黑对橡胶补强机理的研究j. 沈阳化工. 1994, (4). 2831; 18韩文. 非炭黑（或白炭黑）类新型橡胶补强剂的开发j. 精细化工原料及中间体. 2004, (8). 1718; 19龚键. 浅色橡胶补强填充剂的开发应用j. 特种橡胶制品. 1993, 14(6). 1620; 20易海玲, 宗贞兰. 硅酸钙多孔填料的结构性能研究j. 硅酸盐学报硅酸盐学报. 1990, 18(5). 464467; 21王云兰. 活性硅酸钙在内胎中的应用j. 轮胎工业. 1994, (3). 3233; 22戴俊. 硅酸盐在橡胶补强中的应用j. 合成材料老化与应用. 2005, 34(2). 4449,56; 23kuno a.j., dijkhuis kaj, noordermeer jwm, dierkes wk. the relationship between crosslink system, network structure and material properties of carbon black reinforced epdmj. european polymer journal. 2009, 45(11). 33003310. 5. 进度计划及指导安排进度计划及指导安排 周次进度计划指导计划 12文献检索文献检索方法 3英文文献翻译专业英语翻译技巧与方法 4开题报告开题报告写作方法 5实验准备配方设计方法、仪器设备使用方法 611 研究硫化剂、补强剂及其他配方组分等对 epdm 胶料硫化特性与物理机械性能的影响规 律 试验方案、实验方法、 数据处理与实验结果分析 1215epdm/pp 共混型热塑性弹性体的配方优化试验试验方案、实验方法、 epdm 密封条基础配方研究 iii 数据处理与实验结果分析 16论文写作论文写作方法 17论文答辩论文答辩技巧 任务书审定日期 年 月 日 系（教研室）主任（签字） 任务书批准日期 年 月 日 教学院（部、系）院长（签字） 任务书下达日期 年 月 日 指导教师（签字） 计划完成务日期 年 月 日 学生（签字） epdm 密封条基础配方研究 i epdm 密封条基础配方研究 王志响 （北京石油化工学院，材料科学与工程系，北京 102617） 摘摘 要要 采用动态硫化技术制备的 epdm 热塑性弹性体所加工的密封条具有耐老化、耐 低温等优良特性，在建筑门窗、汽车等领域应用广泛。本文采用正交设计方法考察 了填充剂类型（因素 1） 、填充剂用量（因素 2） 、白油用量（因素 3）及硫化剂和促 进剂用量（因素 4）等 4 个因素对 epdm 密封条用热塑性弹性体性能的影响规律。 结果表明：影响材料拉伸强度的关键因素是因素 3，影响材料断裂伸长率的关键因 素是因素 4，影响材料永久变形的关键因素是因素 2，而影响材料撕裂强度的关键 因素是因素 3。各因素的最优化水平为因素 1/水平 3、因素 2/水平 2、因素 3/水平 2、因素 4/水平 2，所得优化配方 petp-69b 的综合性能最佳。 关键词：关键词：三元乙丙橡胶；热塑性弹性体；动态硫化技术；密封条；性能 epdm 密封条基础配方研究 ii study on basic formulation of epdm sealing strip wang zhixiang (dept. mat. sci., beijing institute of petro-chemical technology, beijing 102617) abstract epdm elastomers prepared by dynamic vulcanization technology have been widely used as sealing strips in windows, cars, et. al. they have excellent performances such as aging resistance and low temperature resistance and so on. the effects of the type of filling materials (factor 1), the content of filling materials (factor 2), the congtent of white oil (factor 3), and the content of curing agent and the content of accelerating agent (factor 4) on the performance of epdm elastomers were studed in this paper by orthogonal designing method. it was proved that the crucial factor which effects the the tensile strength of the materials is factor 3, meanwhile the elongation is factor 4, the permanent set is factor 2, and the tear strength is factor 3. the optimal level of factor 1 is level 3, factor 2 is level 2, factor 3 is level 2, factor 4 is level 2. the optimal formulation is petp-69b. key words: ethylene propylene diene monomer (epdm); elastomer; dynamic vulcanization technology; sealing strip; property epdm 密封条基础配方研究 iii 目 录 摘摘 要要.i abstract.ii 第第 1 章章前前 言言.1 1.1epdm 的结构与性能.1 1.1.1epdm 的结构.1 1.1.2epdm 的性能.1 1.2epdm 的加工与应用.3 1.2.1塑炼.3 1.2.2混炼.3 1.2.3成型.4 1.2.4硫化.5 1.2.5epdm 的应用.5 1.3密封条的基本类型、性能及应用 .7 1.3.1天然橡胶密封.8 1.3.2丁腈橡胶密封.8 1.3.3丁苯橡胶密封.8 1.3.4氯丁橡胶密封.9 1.3.5丁基橡胶密封.9 1.3.6硅橡胶密封.9 1.3.7氟橡胶密封.9 1.3.8乙丙橡胶密封.10 1.4epdm 密封条.10 1.4.1epdm 密封条的分类及特点.10 1.4.2epdm 密封条的组成.11 第第 2 章章实验部分实验部分.15 2.1实验原料 .15 2.2试验仪器 .15 2.3试样制备 .15 2.4性能测试 .17 2.4.1试样状态调节.17 2.4.2密度.17 2.4.3邵 a 硬度.17 2.4.4熔体流动速率.18 2.4.5拉伸性能.19 2.4.6撕裂强度.20 第第 3 章章结果讨论结果讨论.21 3.1epdm/pp 共混型热塑性弹性体硬度的影响因素分析.23 3.2epdm/pp 共混型热塑性弹性体拉伸强度的影响因素分析.23 3.3epdm/pp 共混型热塑性弹性体断裂伸长率的影响因素分析.24 3.4epdm/pp 共混型热塑性弹性体永久变形的影响因素分析.25 epdm 密封条基础配方研究 iv 3.5epdm/pp 共混型热塑性弹性体纵向撕裂强度的影响因素分析.25 3.6epdm/pp 共混型热塑性弹性体横向撕裂强度的影响因素分析.26 3.7优化配方 .26 3.7.1各因素对各项性能指标影响程度的综合分析.26 3.7.2优化配方.28 第第 4 章章结结 论论.29 参参 考考 文文 献献.30 致致 谢谢.32 声声 明明.33 epdm 密封条基础配方研究 1 第第 1 章章前前 言言 1.1epdm 的结构与性能的结构与性能 1.1.1 epdm 的结构的结构 epdm(三元乙丙橡胶)是在乙丙橡胶的基础上引进了二烯烃类作为第三单体， 由于二烯烃位于侧链上，主链与二元乙丙橡胶一样，是不含双键的完全饱和的直链 型结构，故三元乙丙橡胶不但保持了二元乙丙橡胶的各种优良的特性，又实现了用 硫磺硫化的目的。其结构见图 1（以 enb 型为例） 。 图 1-1 三元乙丙橡胶结构图1 epdm 内聚能低，无庞大的侧基阻碍分子链运动，因而能在较宽的温度范围内 保持分子链的柔性和弹性。乙丙橡胶的组成、化学结构及其单体单元的排列方式等 决定了乙丙橡胶具有许多特有的性质。 1.1.2 epdm 的性能的性能 epdm 基本上是一种饱和橡胶，主链是由化学稳定的饱和烃组成，只是有侧链 中含有不饱和双键，分子内无极性取代基，分子间内聚能低，分子链在宽的温度范 围内保持柔顺性，因而使其具有独特的性能。 1.1.2.1 耐臭氧性耐臭氧性 三元乙丙橡胶具有突出的耐臭氧性能，不但大大优于天然橡胶、丁苯橡胶、氯 丁橡胶等通用橡胶，而且也优于一般被认为耐老化性能很好的丁基橡胶。例如在含 臭氧 100pphm 的介质中，乙丙橡胶经 2430 小时仍不龟裂，而丁基橡胶仅 534 小时 即产生大裂口，氯丁橡胶则只有 45 小时就龟裂；在臭氧浓度为 50pphm 介质中，静 拉伸 30%时，乙丙橡胶试样发生龟裂的时间大于 150 小时，而丁基橡胶只在几小时 内就发生龟裂，可见乙丙橡胶的耐臭氧性能是最佳的。 epdm 密封条基础配方研究 2 1.1.2.2 耐候性耐候性 epdm 耐候性好，能长期在阳光、潮湿、寒冷的白然环境中使用。含炭黑乙丙 橡胶硫化胶在阳光下曝晒三年后未发生龟裂，物理机械性能变化亦很小。在制造非 炭黑的浅色制品时，则需加人紫外线吸收剂如二氧化钛等，以防止紫外光的催化氧 化降解作用，或使用防紫外线的其它助剂，但不十分有效。 1.1.2.3 耐热性耐热性 epdm 制品在一般情况下，可以在 120的环境中长期使用，其最高使用温度 为 150。当温度高于 150时乙丙橡胶生胶开始缓慢地分解，200时硫化胶的物 理机械性能亦缓慢地下降。故在 150以上的环境中乙丙橡胶制品只能短期或间歇 使用。但加入适宜的防老剂可以改善乙丙橡胶的高温使用性能，提高使用温度和高 温下的使用寿命。 三元乙丙橡胶老化与丁基橡胶老化的类型不同，丁基橡胶老化属降解型，老化 后橡胶变软发粘，而乙丙橡胶老化属交联剂，老化后橡胶变硬。 1.1.2.4 耐化学药品性能耐化学药品性能 epdm 耐化学药品性能的好坏主要决定子其分子结构，如不饱和度、硫化胶交 联结构和填充剂的种类及用量。由于乙丙橡胶缺乏极性，不饱和度低，因此对各种 极性化学药品如醇、酸（乙酸、盐酸等） 、强碱（氢氧化钠） 、氧化剂 （h2o2/hclo、过溴酸钠） 、洗涤剂，动植物油、酮和某些酯类均有较大的抗耐性， 长时间接触后性能变化不大，因此乙丙橡胶可以作这些化学药品容器的内衬材料。 但乙丙橡胶在脂肪族和芳香族溶剂，如汽油、苯、二甲苯等溶剂和矿物油中的稳定 性较差，在浓酸长期作用后，其硫化胶物理机械性能下降 1.1.2.5 电绝缘性电绝缘性 epdm 具有非常好的电绝缘性能和耐电晕性，其电性能接近于或优于丁基橡胶、 氯磺化聚乙烯、聚乙烯和交联聚乙烯。乙丙橡胶的体积电阻和丁基橡胶相当，击穿 电压和介电常数也较高、特别适于制造电气绝缘制品。由于乙丙橡胶吸水性小，浸 水后电气性能变化也很小，适于制作在水中作业用的电线、电缆。 1.1.2.6 冲击弹性和低温性能冲击弹性和低温性能 epdm 具有较高的弹性，在通用橡胶中其弹性仅次于天然橡胶和顺丁橡胶。由 于乙丙橡胶与塑料相容性较好，可作为改善塑料耐冲击性能的优良改性剂。乙丙橡 胶具有好的低温性能，在低温下仍保持较好的弹性和较小的压缩变形，其最低极限 epdm 密封条基础配方研究 3 使用温度可达-50或更低。一般乙丙橡胶是非结晶的。其玻璃化温度（tg）与丙 烯含量有关。具有最佳低温性能的乙丙橡胶其丙烯含量为 4050%（重量） 。与低温 行为最密切相关的是硫化胶的弹性，具有好的低温性能的硫化胶亦具有好的低温弹 性。 1.1.2.7 低密度和高填充性低密度和高填充性 epdm 的密度是所有橡胶中最低的，约为 860870kg/m2，即同体积的乙丙橡胶 制品的重量比其它橡胶制品的重量轻，加之乙丙橡胶可以大量填充油和填充剂（可 高达 200 份）因而可以降低乙丙橡胶制品的成本，弥补了乙丙橡胶生胶价格比一般 通用橡胶稍高的不足。选用高门尼粘度的乙丙橡胶，经高填充后，降低了成本，且 对物理机械性能亦影响不大。 1.1.2.8 耐热水和耐蒸汽性能耐热水和耐蒸汽性能 epdm 具有较好的耐蒸汽性能，甚至优于其耐热性能。其耐高压蒸汽性能优于 丁基橡胶和一般橡胶。乙丙橡胶耐过热水性能亦较好，但与所用硫化体系密切相关。 使用过氧化物和有效硫化体系硫化的乙丙橡胶硫化胶的耐过热水性能大大优子用硫 磺硫化的乙丙橡胶或丁基橡胶，但用硫磺硫化的乙丙橡胶硫化胶的耐过热水性能比 用硫磺硫化的丁基橡胶差。 1.2epdm 的加工与应用的加工与应用 1.2.1 塑炼塑炼 epdm 的塑炼效果差，不象天然橡胶和丁苯橡胶那么易于塑炼。门尼粘度高的 三元乙丙橡胶塑炼时，由于分子链断裂，门尼粘度有所下降。低门尼枯度的乙丙橡 胶，只是在塑炼初期门尼粘度稍有下降。因此三元乙丙橡胶不象天然橡胶那样需要 专门进行塑拉，只是在混炼前先将三元乙丙橡胶在低温下稍薄通即可。 1.2.2 混炼混炼 epdm 可采用开炼机和密炼机混炼。但用密炼机混炼填充剂分散效果更好。 1.2.2.1 开炼机混炼开炼机混炼 由于三元乙丙橡胶塑炼效果差，缺乏粘着性，不易“吃”炭黑，不宜包辊。故 用开炼机混炼时应注意以下几点： 1）门尼粘度低的可以用开炼机混炼，门尼粘度高的用开炼机混炼比较困难； 2）混炼开始时采用窄辊尾，先将生胶薄通 10 次左右，使其形成连续的包辊 epdm 密封条基础配方研究 4 胶后再放宽辊距进行加料混炼； 3）辊温应控制在 60左右，前辊温度稍低于后辊； 4）混炼高填充油和高填充剂的胶料时，可将油和填充剂先混合后再加到胶料 中去，以改善混炼操作。 1.2.2.2 密炼机混炼密炼机混炼 epdm 密炼机混炼应注意以下几点： 1）容量应比正常容量高 15%左右； 2）温度要高些，以利于乙丙橡胶在高温下塑化，从而使配合剂易于分散均匀； 3）填充剂用量高的胶料宜采用逆混法，填充剂用量低的胶料用一般混炼法较 好。 1.2.3 成型成型 1.2.3.1 压出压出 胶料压出性能往往是以胶料容易输送、压出速度快、压出物表面光滑以及形状、 尺寸保持性好为标志。三元乙丙橡胶比一般橡胶容易压出，压出速度较快，压出物 收缩小，但要控制好胶料的门尼粘度和压出温度。乙丙橡胶胶料门尼粘度以 4060 为佳。 乙烯含量高及分子量分布窄的三元乙丙橡胶压出工艺性能好。高填充配合的胶 料亦有良好的压出性能，特别是填充高结构炉黑、快压出炉黑、通用炉黑、半补强 炉黑、中粒子热裂法炭黑和细粒子热裂法炭黑等炭黑的胶料压出表面光滑。 白色填料以钛白、滑石粉、碳酸钙为最好，压出速度超过炭黑胶料。 1.2.3.2 压延压延 epdm 胶料需要通过压延制备各种规格胶片以及在织物上擦胶或贴胶。胶料门 尼粘度、压延速度和温度均会影响压延物质量。压延温度过低容易产生气泡，压延 物不平整，收缩大。一般压延温度应控制如下：上辊 90100，中辊 90左右， 下辊 90120。 1.2.3.3 模压模压 三元乙丙橡胶高温流动性较好，故制造模压制品时没有什么困难。但制造结构 复杂的模制品时，要在模型关键部位钻些气眼以排出窝藏的气体，避免制品产生气 孔缺陷或表面发粘等。用过氧化物硫化的胶料热撕裂性能差，配方中应采用少量硫 epdm 密封条基础配方研究 5 磺作共交联剂以改善其热撕裂性能，同时脱模时应特别小心。 1.2.3.4 粘贴成型粘贴成型 epdm 缺少活性基团，内聚能低，分子链段扩散性极小，加上胶料容易喷霜， 给粘贴成型工艺，尤其是制造多层结构的制品如轮胎胎侧、输送带、屋顶材料、胶 辊、衬里等带来较大的困难。一般可以采取： 1）保持需粘合表面新鲜不被污染或用化学溶液或溶剂处理需粘合的表面； 2）在需粘合的表面涂胶粘剂； 3）提高粘合部位的温度、压力和平整度； 4）与其它含活性基团的高聚物并用； 5）在胶料中加 510 份增粘剂； 6）适当提高增塑剂的用量； 7）采用中间层胶或涂胶液等办法来提高粘合力。 其中比较简单有效地提高粘合力的办法是提高温度和压力。非反应性烷基酚醛 树脂增粘效果较好，但同时也使硫化胶物理机械性能下降，如弹性下降，永久变形 增大，硫化速度减慢。 提高三元乙丙橡胶的粘合力除加增粘剂外，还可在胶料中加由胶粘剂 re、胶 黏剂 a 和白炭黑或胶黏剂 rh、胶黏剂 a 和白炭黑组成的粘合体系，其中白炭黑要 选用沉淀法活性白炭黑。此法的缺点是价格较高。 1.2.4 硫化硫化 epdm 制品和其它橡胶制品一样，可以采用硫化罐硫化（包括蒸汽硫化和热空 气硫化） 、平板硫化机硫化、模压、传递模压和注射模压硫化、连续硫化（包括熔 融盐浴硫化和超高频硫化）以及低温长时间硫化（即自然硫化）等。 三元乙丙橡胶在高温下易于流动和充满模型，硫化后易脱模。一般硫化温度在 150170，特殊情况下硫化温度可更高，如三元乙丙橡胶胶料在温度高达 250的 熔融盐浴中短时间硫化时，其硫化胶的物理机械性能无明显下降。 1.2.5 epdm 的应用的应用 epdm 是世界上消耗量仅次于丁苯橡胶和顺丁苯橡胶的第 3 大合成橡胶品种， 2003 年产量约 145 万吨。乙丙橡胶不仅具有耐候、耐老化、耐臭氧、耐化学 介质、 耐水、耐低温及具有良好的电绝缘性等优异的综合性能，还具有相对密度小、高充 油、高填充性和与多种高聚物有良好的相溶性，所以被广泛应用于汽车、电线电缆、 建筑防水材料、聚合物改性及油品添加剂等领域3。 epdm 密封条基础配方研究 6 1.2.5.1 汽车领域汽车领域 三元乙丙橡胶主要用于汽车上的耐热软管、汽车门窗密封胶条、汽车室内的橡 胶 垫、轮胎白色胎侧胶、防护罩，乙丙橡胶与 pp 的改性材料用于制造汽车方向盘、 保险杠、驾驶仪表板、挡泥板、空气导管、汽车风扇、散热格栅及各种管件等。 从世界范围看，汽车工业是乙丙橡胶主要消费部门，几乎占乙丙橡胶消费量 的 30%左右，而工业发达的西欧汽车工业消耗乙丙橡胶约占总消费量的 50%。汽 车工业是我国国民经济的支柱之一，也是非轮胎橡胶制品的主要应用部门。 1.2.5.2 建筑防水材料建筑防水材料 建筑业广泛使用乙丙橡胶作为防水卷材，具有寿命长（约为 30 年） 、强度大、 弹性好、防水可靠、施工方便、危险性小等特点。广泛地应用于防水领域，用于 房屋、桥梁、隧道、水库、堤坝等的防水工程。近年来国外乙丙橡胶防水卷材的 年均增长率为 1012%，西方发达国家建筑防水材料的乙丙橡胶消费量占总消费量 的 1015%.目前我国每年需乙丙橡胶防水卷材约 5500km2。据不完全统计，国内己 形 成 5000km2/a 的生产能力。2000 年我国建筑行业消耗乙丙橡胶 6000 吨左右。随 着 我国国民经济的水平不断提高，建筑材料档次势必提高，乙丙橡胶防水卷材市 场 将会越来越好4-5。 1.2.5.3 电线电缆电线电缆 三元制乙丙橡胶不但具有优异的电绝缘性能，而且耐臭氧、耐火、耐候、防老 化。因此广泛用作电力电缆、矿用电缆、军用舰艇的电线电缆，x 射线直流电压电 缆、原子能装置用电缆等耐热和耐高压等技术要求较高的领域。在工业发达国家， 家用电器和办公设备耐热部分也广泛采用乙丙橡胶作为电线电缆的绝缘材料。另外 epdm 具有较高的填料和油类填充性，所以可以填充导电碳黑或其它材料，制得导 电或半导电橡胶。我国舰艇、矿用电缆己开始大量生产，由于我国乙丙橡胶资源匾 乏，主要依赖进口乙丙橡胶或采用硅橡胶代用。2000 年我国电线电缆对乙丙橡胶潜 在需求量达到 15kt 左右6-7。 1.2.5.4 聚烯烃类热塑弹性体聚烯烃类热塑弹性体 几年来新材料不断涌现，epdm/pp 共混型热塑性弹性体(tpe）就是极具发展 潜力的新材料。epdm/pp tpe 具有优异的耐候、耐臭氧、耐紫外线及良好的耐高 温、耐冲击性能，其耐油和耐溶剂性能与氯丁橡胶相当，可以用普通热塑性塑料 加工设备进行加工、具有加工方便、成本低、可连续生产，并可回收再利用等优点， 广泛应用于汽车、电线电缆建筑、家用电器、机械、运动器械等领域。其产品分为 epdm 密封条基础配方研究 7 3 大类，第一类为简单共混型 tpe。目的是改善树脂的冲击强度和低温性能，但由 于共混物中橡胶未经交联，因而在强度、压缩永久变形、耐介质性、耐热性方面都 有很大的局限性。第二类部分动态硫化产 tpe。此时由于橡胶有少量的交联结构存 在，性能较第一阶段制备的 tpe 有较大提高。但由于低硬度级共混物（其中橡胶组 份含量高达 80%）中橡胶呈连续相或形成橡塑双连续相，因而材料的热塑流动性大 大降低，无法满足后续加工过程对材料流动性的要求。第三类为动态全硫化 tep。 这种 tpe 又称作热塑性硫化胶(tpv） 。由于 tpv 中橡胶相已经充分交联，而且无 论橡胶含量多高，总是作为分散相，所以其强度、弹性、耐热性、抗压缩永久变形 性较前两类有很大的提高，热塑流动性很好，耐疲劳、耐化 学品性及加工稳定性 也有明显改善，此外，橡塑比可在较大范围内选择，使材料 在性能上有更大的调 节余地8-10。 1.2.5.5 油品添加剂油品添加剂 三元乙丙橡胶具有较高的增稠能力有着较好的抗剪切稳定性及耐低温和抗氧化 性能。是制备多级发动机齿轮油的主要添加剂之西方发达国家油品添加剂 方面消 耗乙丙橡胶占总消费量的 811%左右。如美国目前油品添加剂消费乙丙橡胶约 30kt/a 左石。我国已有数家企业建有油品增粘剂的生产装置，而且还有不少企业进 口乙丙橡胶粘度改性剂满足需求，2000 年我国油品添加剂对乙丙橡胶潜在 消费量 约 3000t。乙丙橡胶除上述用途外、还可用来制备集装箱密封条、洗衣机超 高韧性 配件、鞋底、食品包装袋、化学品容器、纸张涂层等。 1.2.5.6 聚合物改性聚合物改性 epdm 改性树脂，除了 epdm 改性 pp、pe 聚烯烃树脂外11-14，环氧化、马来 酸酸化的 epdm 还可增韧 pbt、pa 等极性树脂15-17。 在二烯烃橡胶中加人一定比例的 epdm 可显著提高硫化胶的耐老化性能如在 sbr 中加入一定 epdm 后，可使 sbr 耐臭氧龟裂性能提高 24 倍。epdm 与硅橡胶 有一定的相容性，用 epdm 改性后的硅橡胶性能明显提高可广泛应用于许多领域。 epdm 与 nbr 共混物。epdm 与 nbr 分子极性差别很大，相容性很差，共混 时需要添加相容剂提高二者的相容性。添加 5 份经琉基官能化的乙烯-乙酸乙烯共聚 物（evash）可使 nbr/edpm（质量比为 70/30）共混物的力学性能显著提高18。 加入氯化聚乙烯后，共混物的力学性能也得到明显提高19。 epdm 密封条基础配方研究 8 1.3密封条的基本类型、性能及应用密封条的基本类型、性能及应用 橡胶密封件在气动和液压系统中广泛应用在高分子材料中，橡胶材料具有良好 的扯断强度、定伸强度、撕裂强度、耐疲劳强度，并具有一定的硬度、弹性、耐压 缩性。目前国内外常用的橡胶密封材料有天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁睛橡 胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、聚胺酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶，近年 来又出现了新品种，氯醇橡胶、氟硅橡胶、磷睛橡胶、亚硝基橡胶、乙烯-醋酸乙烯 共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物等等。 最常用的橡胶密封可分为静态、动态、高空三种，具体分类为： 1）静态密封：“o”型圈、垫圈、垫片、防尘罩、门窗胶条等； 2）动态密封：“o”型圈、断面密封圈、油封、气封、皮碗、皮圈、防尘罩、 隔膜等； 3）高空密封：“o”型圈、断面密封件等。 1.3.1 天然橡胶密封天然橡胶密封 天然橡胶有独特的耐寒性、耐磨性、弹性。其缺点为：在太阳直照下易产生老 化现象(龟裂或软化)，且对矿物油敏感，但对植物油及醇类比较稳定。通常可使用 在-60100之间。 汽车刹车制动装置所用的皮碗软管通常用天然橡胶制作，以天然胶制造刹车装 置具有溶蚀、不溶涨及抗软化功能。 近年来采用天然胶与氯丁胶并用，可增加耐油性、耐寒性、屈挠性，氯丁弹性 及耐老化性。 1.3.2 丁腈橡胶密封丁腈橡胶密封 丁腈橡胶具有优越的耐油性和良好的化学稳定性，耐磨性比天然橡胶高 3040%， 耐高温性也优于天然胶(可耐 100120)，同时机械物理性能也较好。但这种胶随 丙烯腈含量增加，其弹性下降，耐容性也受到影响。 丁腈橡胶生产历史较早，1937 年拜耳公司首先生产，世界主要生产国有美、英、 法、日、德、加拿大、独联体、马来亚及中国等。 丁腈橡胶应用范围较广，它不仅可作“o”型圈，还可制造其他密封件。可在 石油，甘醇系统中使用，但对磷酸酯液体类适应性差，不宜在含氧多及刹车油中使 用。 epdm 密封条基础配方研究 9 1.3.3 丁苯橡胶密封丁苯橡胶密封 丁苯橡胶是橡胶制品中最常用的一种材料。在世界上应用很广，在合成胶中， 丁苯胶最接近天然橡胶性能。因此在某些场合可代替天然橡胶。丁苯胶的耐磨性、 耐热性、耐老化性都优于天然胶，但机械强度较差。本品可与天然胶混炼。适于制 造有水、低分子乙醇、蓖麻油、甘醇和刹车油等介质的密封制品。 丁苯橡胶可分为高温和低温丁苯胶两种，即 50与 5两种聚合条件下产生的 两种性质的胶体。前者高分子量、硬度大，但塑性小，后者塑性好，不需预热可直 接加工。 1.3.4 氯丁橡胶密封氯丁橡胶密封 氯丁橡胶历史悠久，系为氯丁二烯的聚合物。这种胶阻燃性好，耐油性好。但 不适于在汽油中使用。此外它的物理机械性能良好。对于有机酸有良好的耐腐蚀性、 耐老化性、屈挠性、不透气性、耐风化性。但对磷酸酯类介质敏感。一般使用温度 为-54150。 氯丁橡胶最大弱点是耐寒性差，贮存时间不宜过长，否则易老化。最适于气动、 稀酸、稀碱溶液的密封件制品 。 1.3.5 丁基橡胶密封丁基橡胶密封 丁基橡胶用异丁烯与少量异戊二烯共聚而成。本品有优良的气容性，不易与空 气中氧作用致使其老化。耐透气性比天然胶高 78 倍。 由于丁基胶分子链中几乎没有双键，所以不易与其他化学物质发生反应。因此， 具有优良的化学稳定性、抗氧化性，且耐臭氧、耐光性亦好。适于制作耐腐蚀、耐 热的密封件。使用温度为-45120。