乙丙橡胶的应用.doc

乙丙橡胶的应用 乙丙橡胶具有优异的耐老化、耐热、耐寒、耐化学品（非极性溶剂除外）性能和电绝缘性能而广泛用于汽车部件、建材防水卷材、电线电缆绝缘层、耐热胶管、耐热运输胶带及众多橡胶制品，从20世纪60年代初工业化生产以来，产耗量增长较快，现已成为消费量仅次于丁苯橡胶和聚丁二烯橡胶的世界第三大合成橡胶品种。 我国乙丙橡胶主要应用于汽车部件、轮胎、防水卷材、电线电缆、油品改性剂、聚烯烃改性剂、洗衣机部件、太阳能集热器等领域。 1.1 汽车部件 汽车部件主要用于轿车、卡车和公共汽车的轮胎及部件，包括汽车的水箱及加热软管、橡胶带及底盘的部件、挡雨条、门窗密封条、底板和环管。 2002年我国汽车产量325.1万辆，其中轿车产量109.2万辆，汽车部件乙丙胶的消费量2.86万吨。我国2010年汽车生产远景目标为600万辆，其中轿车400万辆。据中国汽车工业协会及与汽车相关工业协会预测，2005年汽车对三元乙丙胶需求量达6.46万吨，2010年为9.23万吨。 乙丙胶是良好的轮胎胎侧材料，与丁基胶并用制造汽车内胎，可延长轮胎使用寿命。2002年汽车轮胎内胎和胎侧用乙丙胶消费量为6100吨，2010年需求量将达1.2万吨。汽车密封条和杂件统称为密封件。据统计，汽车密封件有几十种，数量在百件以上，每辆车耗胶810千克，年消费1.2万1.6万吨。每辆轿车三元乙丙胶密封条长度1015米，生胶耗量约4千克。 1.2防水卷材 三元乙丙防水卷材是世界公认的一种高性能防水材料，美国和日本是应用三元乙丙防水卷材最成功和用量最大的国家，目前，美国的年用量在达1亿平方米，日本年用量也在数千万平方米，在所有防水材料占首位。三元乙丙橡胶防水卷材系以三元乙丙橡胶掺入适量的丁基橡胶，硫化剂、促进剂和补强剂等，经密炼、拉片过滤，挤出成型等工序加工而成。由于三元乙丙橡胶分子没有双键，因此，当其受到臭氧、紫外线、热的作用时，主链上不易发生断裂，所以它有优异的耐气候性，耐老化性，而且抗拉强度高，加之重量轻，使用范围宽（在-40+80范围内可以长期使用），是一种高效防水材料，它还可冷施工，操作简便，减少了环境污染，改善了工人的劳动条件。 建设部推荐的新型防水材料将代表我国防水材料的发展方向，三元乙丙防水卷材是建设部98年发文推荐使用13种防水材料之一。防水材料在建筑工程总造价中的比例不大，一般情况下仅为1-3%，但作为防水功能，它的作用非同小可。 保定橡胶一厂，辽阳橡胶一厂等80年代初开始从日本引进了三元乙丙橡胶防水卷材的技术与设备，另外我国也自行安装了二条三元乙丙橡胶防水卷材生产线，使用效果良好 ，技术水平接近国外，目前三元乙丙防水卷材生产能力达到1000万m2以上。防水执行标准为HG2402-92（屋顶橡胶防水卷材三元乙丙片材）。 常熟市三恒建材有限责任公司是在原国营常熟玻璃钢厂和常熟市防水材料厂的基础上改制成的股份制中型企业，公司拥有年产100万m2采用九十年代国际先进的挤出成型连续硫化三元乙丙橡胶防水片材生产线。 上海长宁橡胶制品厂也生产三元乙丙橡胶多孔密封止水条，主要应用于混凝土预制管片拚装缝的密封止水。该产品采用先进的微波硫化设备制造，质量十分稳定。产品采用三元乙丙橡胶具有良好的耐老化性能。产品在横断面上设有若干小孔，当其受到压力挤压时，小孔会发生变形而产生反弹力，从而起到了良好的密封止水作用。目前，该产品已开始应用在我国的地铁和水利工程中。如：上海地铁二号线、引黄入晋工程等。 北京卡莱尔是美国卡莱尔集团在中国投资并控股的合资企业，全面引入了美国卡莱尔三元乙丙橡胶防水卷材先进、成熟、可靠的应用技术和关键配套材料的生产技术，三元乙丙橡胶防水卷材年产120万平米。 纳米改性彩色三元乙丙防水卷材是用三元乙丙橡胶防水卷材的一个新品种，北京汇海宏纳米科技有限公司已开发成功。纳米改性彩色三元乙丙防水卷材第一不添加炭黑（传统橡胶中离不开炭黑），而它的物理性能、防水性能、特别是抗老化性能一点不比黑色橡胶差；第二色彩非常漂亮，而且不易褪色，因此具有防水和装饰的双重功能；第三消除了普通橡胶特有的刺激性臭气；第四成本核算下来与黑色同类产品相当。 三元乙丙橡胶止水带的厂家有上海隧道工程公司等。 1.3油品添加剂 乙丙胶可用于调制高、中、低档润滑油及润滑脂，也可用于其它油品的增粘剂，具有较好的增稠效果，较好的抗剪切稳定性及耐低温和抗氧性能，是制备多级发动机齿轮油的主要添加剂之一。目前国内已有数家企业拥有油品增粘剂装置，为满足国内需求，同时进口乙丙胶粘度指数改性剂。我国是世界润滑油消费大国，润滑油改性剂市场潜力较大，1995年乙丙胶消费量仅400吨，2002年用量大幅飚升至7800吨，进口量占一半。近年来，随着我国环保法规日趋严格，加快了润滑油标准升级换代步伐，推动中高档润滑油生产和消费高速发展，而润滑油增粘剂作为其必选的添加剂，需求量也呈扩大趋势。预计2010年该领域对乙丙胶消费量将达1.6万吨。 1.4塑胶跑道 目前我国80%以上的运动场地仍用聚氨酯颗粒铺设，2001年才开始使用三元乙丙胶，所用三元乙丙胶颗粒大部分从国外进口。由于三元乙丙胶颗粒生产技术含量不高、厂家少，发展潜力大，逐步替代聚氨酯颗粒已成定局。北京申奥成功后，带动了中国体育和市政设施的改进，给三元乙丙胶塑胶颗粒超常规发展提供了机遇。 三元乙丙胶颗粒所用原辅料均是无毒、无污染的绿色环保产品，除在体育运动领域应用外，还广泛用于健身场所、过街天桥、地下通道、浴室、学校、幼儿园、托儿所、儿童乐园游戏防护场地、游泳池四周的防滑通道及病房、残疾人活动场地和军队的训练场地、配电房、微机房等众多领域。目前北京市为提高学生体育素质，与国际接轨，要求大中小学铺设运动场地，仅此一项就需消费三元乙丙胶颗粒3万多吨，含胶量按30%计，每年消费量达1万吨。北京市这一举动将在全国起到示范效应，在今后几年中铺设运动场所需求量将会越来越大。今后一段时间将是全国普及推广塑胶跑道的大好时机，塑胶跑道市场将进入高速成长期。估计2005年塑胶跑道三元乙丙胶潜在消费量达3万吨，2010年为5万吨，到2008年将跃升为乙丙胶第2大消费领域。 1.5保温材料 以三元乙丙橡胶为主要材质发泡制成的保温材料是一种新型的橡塑保温材料，三元乙丙橡塑保温材料也是国内橡塑保温材料的发展方向，将越来越多地被应用到国内的各类建筑和制冷、空调行业中。亚罗弗保温材料（上海）有限公司从欧洲和美国引进了世界上最新、最先进的生产线和用于质量检测控制的精密仪器，设备总投入2300万元人民币，年生产能力达到70000立方米，专业生产和经营以三元乙丙橡胶为主要原材料的高品质的环保闭泡橡塑保温材料，以及其它相关配套产品，如支架（Aerofix）、胶水（Aeroseal Glue）、泡沫胶带（Aerotape）、软木胶带（Everseal Corktape）等 1.6橡皮绝缘电缆 电线电缆上主要用于民用和商用建筑的输入线、建筑用电线、矿用电缆、核电站用电线、汽车点火线、控制及信号电缆。 IEC标准规定，分体空调机连接电缆不得再使用塑料绝缘电缆，一方面是为了增加柔软性，同时耐老化性和安全可靠性。近几年来，国内对橡皮绝缘电线电缆的需求又异乎寻常地多起来，主要是低压产品，而1kV 以上的橡皮绝缘电缆，除了船用电缆和矿用电缆以外，电力电缆方面则还是极少。不是有了交联聚乙烯绝缘电缆就能代替一切，那些需要使用柔软电力电缆的场合，还是得要橡皮绝缘电缆。 现代中高压橡皮绝缘电缆主要是采用乙丙橡胶绝缘。意大利的乙丙胶绝缘电缆早已做到150 kV，15kV乙丙胶绝缘电缆已经是美国最大路的货色品种。而我国在这个产品上还是相当落后，甚至还没有人提起它，更不用说大量研制和应用了。 船舶及机械产品出口量的增加，要求船用电缆及润滑油等的标准必须与国际接轨而增加了乙丙橡胶用量 1.7 UV柔印橡胶辊 UV柔印胶辊必须能抗紫外油墨，通常使用的橡胶辊一般为EPDM橡胶（三元乙丙橡胶）或硅橡胶制成。 1.8 聚合物改性 乙丙橡胶（EPDM）以其优异性能和广泛用途，日益受到人们的关注。由于其具有饱和主链和低不饱和侧链结构，除了直接应用于制品外，与塑料或其他橡胶采用共混、动态硫化等改性技术，可制造出许多具有优异性能的新型合成材料。 EPDM/聚氯乙烯（PVC） PVC具有化学稳定性，阻燃、耐臭氧、耐溶剂、价格低廉，但其制品的抗冲击性差。非极性EPDM与PVC共混，相容性差，可采用巯基偶联剂等改善两者的相容性。 EPDM/PA 尼龙PA具有很高的抗张强度和良好的冲击韧性，但使用温度一般为80，EPDM/PA却是一种高弹性模量和良好加工性能的弹性体，使用温度高，可用于制造汽车零部件、建筑材料等。 EPDM/有机硅 硅橡胶具有极好的耐热性、耐寒性，EPDM与有机硅橡胶改性，可获得许多优异性能。在耐热性、耐候性、压缩永久变形性能方面优于硅橡胶，既可用硫磺硫化，又可用过氧化物硫化，适用于多种成型方式，因此可用于硅橡胶或乙丙橡胶不能适应的场合，可用于汽车上减震材料、发动机的耐热部件、电气部件及橡胶辊等EPDM/PE 采用双螺杆挤出机，以三元乙丙和聚乙烯为原料配以适量硫化剂，在高剪切条件下将完全交联三元乙丙橡胶剪切成2左右颗粒分数于聚乙烯连续相中，再通过随后的成型模具生产汽车密封条，该密封条具有弹性好，耐老化等优点，能用于轿车、卡车、客车等各种车辆的车窗密封。 EPDM/PP 近年来，聚合物新材料不断涌现，热塑性弹性体已形成一个新的工业原料体系。三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体具有优异的耐候、耐臭氧、耐紫外线及良好的耐高温、抗冲击性能，其耐油和耐溶剂能与通过型氯丁橡胶不相上下，具有加工简便、成本低、可连续生产并可回收利用等优点。 EPDM和PP一般通过共混和动态硫化技术制得EPDM/聚丙烯（PP），强度、弹性、耐温性、耐油性、耐变形性都很优良，主要用于齿轮护罩、引擎空气管道、燃料管外套、点火线、机壳、缓冲器、高层建筑用密封、饮料泵隔膜、吸尘器机座等。中科院落应化所、兰化研究院大连理工大学、吉化研究院等都作过研究。吉化研究院和燕山树脂研究所还研制出PP/EPDM汽车保险杠专用料。 EPDM/PP可用于汽车保险杠、仪表板、挡泥板、空气导管、电缆护套、防护罩、防震座垫、挡风玻璃密封条等；用于电子电气可作电线及电缆绝缘层及护套、矿山电缆、变电器外壳；还可用于建筑的高档防水卷材、玻璃幕墙密封条、门窗密封条等。用于机械和运动器械可作垫圈及垫片、胶辊、手持工具的手柄、软管外覆层、球拍手柄、步枪托垫以及滑雪杖手柄等。 用EPDM/PP制成的保险杆在汽车高速行驶时爱到冲撞不易碎裂，而且装饰美观，也可注射成型。在性能方面，EPDM/PP与聚氨酯差不多，而成本比聚氨酯低10%20%，因此，EPDM/PP用于汽车保险杆是汽车工业的发展趋势。热塑性弹性体展望 国外，如日本目前80%的汽车保险杠采用EPDM/PP制造。欧洲汽车保险材料大多采用德国BASF公司生产的产品。 EPDM/PP在电缆电缆领域的消费潜力很大。在国外，EPDM/PP广泛用作船舶、矿山、钻井平台、核电站及其它设施的电力电缆线的绝缘层及护套。 我国上海、天津、沈阳等几家大电缆厂都先后引进国外电缆生产技术和装置生产电缆，所以，需要用EPDM/PP作电缆的绝缘层和护套，其需求量相当大。另外，我国目前电缆生产厂较多，其中2/3为中小型电缆厂，电缆若采用EPDM/PP，用挤塑工艺生产，不但使生产效率提高，而且产品质量也随着提高。同时，还简化了生产工序，废旧制品及边余料也可回收利用，产品成本可降低20%50%，因此，EPDM/PP在电缆工业市场亦有很大发展潜力。 EPDM/PP在家用电器领域的应用市场潜力也较大，目前由于价格较高，我国发展迟缓，只在海尔电器和济南小鸭电器股份有限公司进行了应用。 近年来，我国主要轿车生产企业的产量有了较大幅度增长，国产化率达到60%以上。预计今年我国市场汽车保险杠和仪表板消耗EPDM/PP为1.71万t，2010年将达4.56万t。随着我国汽车工业的发展，汽车保险杆及仪表板等方面对EPDM/PP的需求会不断上升。据资料显示，我国2010年仅汽车保险杠及驾驶仪表板所需求的EPDM/PP将达到4.5万吨，年需求量合资企业生产的别克、桑塔纳、富康轿车等保险杠全部采用进口乙丙胶与聚丙烯材料注射成型制成。 以三元乙丙（EPDM）和聚丙烯（PP）为主要原料采用动态全硫化工艺还可生产热塑性弹性体材料，该弹性体作为传统热固性橡胶的替代品具有极大的发展潜力，目前该材料在国外正以每年16的速度增长，该材料既具有热固性橡前夕的弹性又能采用热塑性塑料的加工工艺成型，将该材料用于矿山电缆可取代氯丁橡胶，省去了后硫化工艺。 利用动态硫化技术与增容技术，还可以制备EPDM/聚苯乙烯（PS）、EPDM/苯乙烯-丙烯腈（SAN）、EPDM/天然橡胶（NR）、EPDM/乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、EPDM/丁腈橡胶（NBR）等混合物，这些混合物具有特殊的性能，可用于特殊的领域。 1.9 其他 三元乙丙橡胶制品具有优异的耐热性（180以下可长期使用）、耐化学性（如耐酸、碱）、耐老化、耐天候、耐水和蒸汽性、耐氧化性、耐溴氧性和优异的电绝缘性等性能。用它来制造的各种密封胶条等制品质量可靠、性能稳定及经久耐用，可在各种复杂多变和恶劣的环境中长期使用且价格比较相宜。由于具有上述各项优异性能，三元乙丙橡胶密封制品现正逐步得到更广泛的应用。 广州市金鹰实业有限公司采用先进的微波硫化工艺生产线生产三元乙丙橡胶挤出制品，主要包括集装箱门封条、建筑幕墙密封条、铝合金玻璃门窗密封条、汽车玻璃门窗密封条、特种门密封条及各种异型密封胶条等形码系列密封制品。 化工用泵的密封圈采用EPDM乙丙橡胶制造。 山东省济宁市橡胶厂三元乙丙橡胶为主体原料自行开发研制出洗衣机观察窗垫，该产品采用具有国际先进水平的意大利注射式抽真空硫化机生产，具有优越的耐高温性能、良好的耐天候老化性能和优异的耐溶液性能，该产品现已与青岛海尔、安徽美菱和长春罗兰等各家洗衣机生产厂家正式配套，可形成年产30万套的生产规模。 2超低粘度EPDM和液体EPDM 目前超低粘度EPDM和液体EPDM新品种正刺激着新需求，中油吉林化工公司自行开发的润滑油改性剂系列新牌号J-0050、J-0030、J-0020、J-0010等低粘度牌号产品市场前景十分看好。 3改性乙丙橡胶 EPDM经过氯化、磺化、接枝，还可得到性能优异的改性乙丙橡胶。 氯化EPDM EPDM氯化保持了EPDM的耐候性、耐臭氧性、耐热老化性，并具有耐油性、粘接性、阻燃性，低温性能优于氯磺化聚乙烯橡胶（CSM）和氯丁橡胶（CR），耐油性能与CR相当。日本JSR公司、住友化工公司、三井石化公司都生产氯化EPDM，北京化工研究院已完成了20吨/年装置的中试。 磺化EPDM 已商品化的磺化EPDM是粉末状产品，能与橡胶、操作油、填料等混炼，制成耐老化、强度高的橡胶制品。磺化EPDM具有异的耐候性、耐臭氧性的低韧性，也具有形状记忆特性，并可以和其他聚合物共混，形成热塑性IPN结构弹性体。混入少量磺化EPDM，可使PP的抗冲特性迅速提高。磺化EPDM还可以改善尼龙制品的抗冲击性能。 接枝EPDM EPDM还可与丙烯腈、氯乙烯、乙烯基硅氧烷、乙烯基吡啶等单体进行接枝，得到性能优异的接枝共聚物。 接枝三元乙丙橡胶是乙丙橡胶与有机酸的接枝化合物，因其分子长链上引入极性基团，大大改善聚烯烃基体与其他极性成分界面的结合力，使其他极性材料得以均匀分散，提高了材料的物理性能及产品性能的稳定性。主要用于改善材料与其他材料结合强度、相容性、填料界面的结合、制品韧性、冲击强度、低温脆性及耐热性。如尼龙6、尼龙66及其他聚酰胺混合物，聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃弹性体等的改性。常州市琼海橡塑制品有限公司供应接枝三元乙丙橡胶，其物理指标如表1。 表1接枝三元乙丙橡胶物理指标 型号 50 60 70 接枝率/% 1.0 1.0 1.0 门尼粘度 40 70 25 乙烯/丙烯含量/% 55/45 60/40 70/30 密度 0.89 0.88 0.85 颜色 淡黄 淡黄 白色 三元乙丙橡胶蒙脱土纳米复合材料 吉林化学工业公司研究院开展了超细改性膨润土对EPDM无卤阻燃胶料性能的影响的研究。三元乙丙橡胶蒙脱土纳米复合材料也得到很好的研究。纳米级有机膨润土在三元乙丙橡胶中应用主要用于制品的纳米改性。通过加入少量（如35）的纳米蒙脱土，可以使乙丙橡胶的强度、伸长率等性能大幅度提高，有的性能可提高数倍，可替代目前的白碳黑，甚至彻底取代传统的碳黑及其它填料。 4三元乙丙橡胶再生胶粉及复原胶 三元乙丙橡胶再生胶粉 采用经筛选、清洗后的纯三元乙丙橡胶制品，常温粉碎成 30-40目细度的三元乙丙橡胶粉橡胶颗粒，其可作为填料加入到各种橡胶制品的原料中直接应用，加入量可达20，加入后制造的橡胶制品的耐老化性、耐候性、电绝缘性、耐化学腐蚀性等都有显著提高。在制造三元乙丙橡胶制品中，加入量5-20，最终制品的机械性能没有明显削弱。也可按1比1加入热塑性塑料中应用。三元乙丙橡胶粉橡胶颗粒也可制成塑胶运动场地专用彩色三元乙丙橡胶颗粒EPDM(4-6mm，2-4mm，1-2mm，0.5-1mm)，经中国运动场地合成材料检测中心检测，化学及物理性能均达标。该产品与聚氨酯胶粘剂或液体橡胶等配合可铺装成有弹性、防滑、耐磨和美观的塑胶地面，适用于过街天桥、走廊过道、社区活动场所、幼儿园、体育场馆、大中小学校的运动场地、跑道等的面层铺装。 三元乙丙橡胶复原胶 橡胶制品企业在产品硫化过程中会产生大量的硫化橡胶废弃物。一般讲约占生胶总消耗量的515。对于生产高档密封制品的企业，因为质量检验严格，甚至要产生占生胶耗量的40的硫化橡胶废弃物。这些废弃物若采用再生剂A进行回收利用，将为企业带来可观的利润。此外，利用再生剂A和常温机械加工或粉碎的方法，也有可能将废弃轮胎制成质量优于再生胶的复原胶，而且不污染环境。 工艺：开炼机辊距2mm，先投入硫化胶边压碎，时间2min。再将辊距调至零，加入再生剂A，混合薄通20min，压成片状。对加天然橡胶的方案，先将三元乙丙胶边在辊距为2mm时投入压碎，共2min，再零辊距并加入再生剂A混合薄通10min。然后将天然橡胶投入，一起再薄通10min，压成胶片。辊筒温度保持在70C以下。胶片停放后，按鉴定配方配合混炼出胶片硫化。 物理机械性能试验结果见表2。 表2复原胶鉴定配方性能试验结果 编号 EPDM-1 EPDM