过氧化物/硫磺硫化体系对EPDM硫化橡胶力学性能的影响

陆波，杨凯军，金耀程，胡明晖，陈丽飞，艾毅，韩雪

（1.沈阳化工大学材料科学与工程学院， 辽宁 沈阳 110142；2.沈阳第四橡胶（厂）有限公司， 辽宁 沈阳 110022 ）

过氧化物/硫磺硫化体系对EPDM硫化橡胶力学性能的影响

陆波1，杨凯军1，金耀程2，胡明晖2，陈丽飞2，艾毅2，韩雪2

（1.沈阳化工大学材料科学与工程学院， 辽宁 沈阳 110142；2.沈阳第四橡胶（厂）有限公司， 辽宁 沈阳 110022 ）

通过采用过氧化物、硫磺及过氧化物/硫磺硫化体系硫化三元乙丙橡胶（EPDM）。研究了硫化体系、硫化剂用量等对EPDM性能的影响。实验结果表明：DBPH硫化体系较硫磺硫化体系的EPDM拉伸强度和断裂伸长率高，压缩永久形变率较低，撕裂强度接近。采用DBPH/硫磺硫化体系和TBCP/硫磺硫化体系的EPDM拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度接近，但TBCP/硫磺硫化体系的压缩永久变形率较低。

EPDM；硫化体系；过氧化物；力学性能；压缩永久变形率

三元乙丙橡胶（EPDM）聚合物主链是完全饱和的，使得EPDM具有优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀、抵抗热和光的能力，在汽车部件、胶带、汽车密封件、润滑油添加剂以及聚烯烃改性等领域广泛应用。EPDM常用硫磺、过氧化物及树脂硫化。过氧化物硫化胶有较好热稳定性和耐压缩永久变形性，抗撕裂性能和其他性能均较差，气味不佳。硫载体硫化胶综合力学性能较好，永久变形大，耐热老化性能差。采用硫载体等助剂活化过氧化物或硫磺硫化体系，可使EPDM或其并用硫化胶具有更加优良的加工安全性和力学性能[1～4]。本文主要考察了硫化体系对EPDM硫化胶力学性能的影响。

1 实验部分

1.1 主要原材料

EPDM，Keltan 8340A， 门尼黏度ML（1+4）125℃: 80，乙烯含量：48%，ENB含量：5.5%，荷兰DSM公司；叔丁基过氧化异丙苯(TBCP)，2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷（DBPH），天津阿克苏诺贝尔过氧化物有限公司；炭黑N550，硫磺，ZnO，硬脂酸，促进剂等均为工业品。

1.2 主要仪器设备

橡胶开炼机，XK-160，青岛环球机械股份有限公司；硫化曲线测定仪，GT-M2000，台湾高铁科技股份有限公司；平板硫化机，XLB-E，青岛环球集团股份有限公司；橡胶万能拉力机，RGL-30A，深圳瑞格尔仪器有限公司；压缩永久变形率测试夹具，按国标自制。

1.3 试样制备

基本配方（质量份数）：EPDM（8340A）100，炭黑N550 60，氧化锌2.5，硬脂酸0.5，其余硫化体系为变量。

原料按配方称量，在开炼机上混炼、下片，停放24 h做硫化曲线；按正硫化时间硫化试样，裁样，测试。

1.4 性能测试

拉伸强度测试按GB/T528—1998；撕裂强度测试按GB/T529—1999；压缩永久变形率测试按GB1683—1981；正硫化时间测试按GB/T 9869—1997。

2 结果与讨论

2.1 硫化剂加入量对EPDM性能的影响

图1 TBCP对EPDM拉伸强度和断裂伸长率的影响

由图2可以看出，随着DBPH份数增加，EPDM的拉伸强度变化不大，断裂伸长率降低。

图2 DBPH对EPDM拉伸强度和断裂伸长率的影响

由图3可以看出，随着硫磺份数增加，EPDM的拉伸强度先略微增加后降低，断裂伸长率略微降低，但是与使用DBPH相比较，硫磺硫化EPDM的拉伸强度和断裂伸长率较低。

综合图1、2、3可以看出EPDM采用DBPH为硫化剂的拉伸强度较高，且随DBPH加入量的增加变化不大。

图4、5、6分 别 为TBCP、DBPH和 硫 磺 对EPDM撕裂强度和压缩永久变形率的影响。

从图4可以看出，随着TBCP份数增加，EPDM的撕裂强度先降低后增加，压缩永久变形率先降低后升高。当TBCP为2份时，压缩永久变形率最低。比较图1和图2可以看出TBCP对EPDM性能的影响波动比较明显。

图3 硫磺对EPDM拉伸强度和断裂伸长率的影响

图4 TBCP对EPDM撕裂强度和压缩永久变形率的影响

图5 DBPH对EPDM撕裂强度和压缩永久变形率的影响

从图5可以看出，随着DBPH份数变大，EPDM的撕裂强度基本是略微增加的趋势，压缩永久形变率先减小后增加。

由图6可以看出，随着硫磺份数增加，EPDM的撕裂强度有略微的增加，压缩永久变形率先降低后增加，压缩永久变形率较大。

图6 硫磺对EPDM撕裂强度和压缩永久变形率的影响

综合图4、5、6可以看出TBCP、DBPH和硫磺对EPDM撕裂强度影响不大，但对压缩永久变形率影响较大。当TBCP加入量为2份、或DBPH加入量为3和4份时，EPDM撕裂强度较高，压缩永久变形率较低。

综合比较，采用DBPH比硫磺硫化体系的EPDM拉伸强度和断裂伸长率高，压缩永久变形率小，撕裂强度接近。TBCP硫化体系的EPDM性能波动大。

2.2 TBCP/硫磺复合硫化体系对EPDM性能的影响

2.2.1 TBCP为3份，硫磺加入量对EPDM性能的影响

从图7可以看出，当TBCP用量一定时，随着硫磺用量的增加，EPDM的拉伸强度先增加后降低，断裂伸长率降低，并且EPDM的拉伸强度好于单独使用TBCP或硫磺硫化体系。

从图8可以看出，随着硫磺用量的增加，EPDM的撕裂强度几乎不变，压缩永久形变率先降低后明显增大，并且EPDM的撕裂强度和压缩永久变形率好于单独使用TBCP或硫磺硫化体系。

图7 硫磺对EPDM拉伸强度和断裂伸长率的影响

图8 硫磺对EPDM撕裂强度和压缩永久变形率的影响

2.2.2 硫磺为0.3份，TBCP加入量对EPDM性能的影响

从图 9可以看出，硫磺用量一定时，随过TBCP用量的增加，EPDM的拉伸强度先增加后降低，断裂伸长率降低。

图9 TBCP对EPDM拉伸强度和断裂伸长率的影响

从图10可以看出，随过TBCP用量的增加，EPDM的撕裂强度先增加后降低，压缩永久形变率先减小后略增大，压缩永久形变率小并且变化小。

2.3 DBPH/硫磺复合硫化体系对EPDM性能的影响

2.3.1 DBPH为4份，硫磺加入量对EPDM性能的影响

由图11可以看出，随着硫磺用量的增加，EPDM的拉伸强度先增加后降低，断裂伸长率几乎不变。

从图12可以看出，随硫磺用量的增加，EPDM的撕裂强度略微增加，压缩永久变形率先降低后略增加。

图10 TBCP对EPDM撕裂强度和压缩永久变形率的影响

图11 硫黄对EPDM拉伸强度和断裂伸长率的影响

图12 硫黄对EPDM撕裂强度和压缩永久变形率的影响

2.3.2 磺为0.5份，DBPH加入量对EPDM硫化橡胶性能的影响

由图13可以看出，随着DBPH用量的增加，EPDM的拉伸强度变大，断裂伸长率降低。

从图14可以看出，随DBPH用量的增加，EPDM的撕裂强度几乎没有变化，压缩永久变形率先降低后增加。DBPH用量超过4份后，交联度增加，聚合物回弹性会变差，导致压缩永久变形率变大。

图13 DBPH对EPDM拉伸强度和断裂伸长率的影响

图14 DBPH对EPDM撕裂强度和压缩永久变形率的影响

3 结论

（1）采用DBPH比硫磺硫化体系的EPDM拉伸强度和断裂伸长率高，压缩永久变形率小，撕裂强度接近。TBCP硫化体系的EPDM性能波动大。

（2）采用DBPH/硫磺和TBCP/硫磺硫化体系的EPDM拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度接近，但TBCP/硫磺硫化体系的压缩永久变形率较小。

（3）当EPDM为100、炭黑N550为60、硫磺为0.3份、TBCP为2份、其它助剂不变时，EPDM的性能最好，拉伸强度为21 MPa，断裂伸长率为500%，撕裂强度为44 kN/m，压缩永久变形率为18%。

[1] 孟宪德，都炳京，吴驰,等. 三元乙丙橡胶压缩永久变形的研究[J].橡胶工业，1994，41(8): 457～460.

[2] 翟俊学，肖建斌，周坤.硫化体系对EPDM硫化胶力学性能的影响[J].特种橡胶制品,2011，32(3)：18～21.

[3] 杜爱华，车永兴，张志广，等. 不同牌号EPDM加工性能和物理性能研究[J].橡胶工业,2011，58(9)：545～589.

[4] 满敬国,陈国栋,刘生兰,等. 三元乙丙橡胶抗撕裂 性能的研究[J].世界橡胶工业,2011,38(1):24～26.

（R-01)

青岛成立橡胶产业技术研究院

2015年11月，青岛市橡胶产业技术研究院正式成立。

研究院作为科技改革的“试验田”，将进行科研攻关、成果转化、人才聘用等系列体制机制创新，打造中国的“橡胶产业技术中心”以及具有国际影响和竞争力的橡胶科学研究与技术创新平台。

橡胶产业技术研究院由青岛科技大学牵头，联合怡维怡橡胶研究院有限公司共同组建，实行理事会领导下的院长负责制，青岛大学、软控股份有限公司、海力威新材料科技股份有限公司、橡胶谷集团、赛轮金宇集团等9家高校、企业为第一届理事成员单位，青岛科技大学校长马连湘担任研究院首任院长。

研究院将按照“平台+板块”的组合方式建设，下设新材料、轮胎工艺与装备、减震密封、胶管胶带、循环利用等五个技术创新平台，“检测与标准化服务”和“知识产权服务”两个公共服务平台，以及“成果孵化”和“技术转移”两个产业功能板块。

据悉，该研究院将重点开展五大任务，打造五个中心。

一是解决产业重大技术难题，从事共性技术、关键性技术和前瞻性技术研究开发，打造青岛市橡胶产业的“技术中心”。

二是将科研与技术创新成果与产业无缝对接，鼓励科技人员创办学科性公司和科技型企业，使之成为青岛市橡胶产业的“创业创客中心”。

三是开展标准制定、检验检测、技术咨询、技术转让、技术交易、知识产权服务等活动，建成青岛市橡胶产业“技术服务中心”。

四是开展“企业留学”和“高校充电”计划，为企业高端管理与技术骨干提供交叉任职（兼职）岗位和进修学习机会，通过项目研发培养行业急需的产业技术人才，打造青岛市橡胶产业的“人才中心”。

五是加强国内外交流与合作，定期举办各种高层次的学术交流会议，使研究院成为青岛市橡胶产业的“信息中心”。

在体制机制创新方面，研究院将按照“协同研发，黑匣共享”模式，进行重大科学问题和关键技术攻关；按照“股份捆绑，共赢共担”机制，加速科研成果转化与孵化，形成科研与生产的协同发展和良性循环；建立“人才特区”，实行“需求导向、任务牵引”等多元化人才聘用机制，激发人员的积极性和创造性。

本刊摘编自《青岛日报》

（R-01)

Effects of Peroxide/Sulfur Vulcanization System on Mechanical Properties of EPDM

Effects of Peroxide/Sulfur Vulcanization System on Mechanical Properties of EPDM

Lu Bo1, Yang Kaijun1, Jin Yaocheng2, Hu Minghui2, Chen Lifei2, Ai Yi2, Han Xue2
( 1.Shenyang University of Chemical Technology，Shenyang 110142, China; 2. Shenyang fourth rubber (factory) co., LTD, Shenyang 110022, China)

EPDM with peroxide, sulfur and peroxide/sulfur were prepared respectively by mixing and vulcanized. The effects of vulcanization system, content of vulcanizing agent on the properties of EPDM were studied. The results shown that tensile strength and elongation at break of EPDM with DBPH were better than that of EPDM with sulfur, compression permanent deformation rate of EPDM with DBPH was lower than that of EPDM with sulfur, and tear strength of EPDM with DBPH or sulfur were close. Tensile strength, elongation at break and tear strength of EPDM with DBPH/sulfur or TBCP/sulfur were close. And compression permanent deformation rate of EPDM with TBCP/sulfur was lower.

EPDM; Vulcanization system; Peroxide, Compression permanent deformation rate

TQ333.4

1009-797X(2016)01-0059-05

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.01.011

陆波（1963-），男，副教授，主要从事高分子材料和改性等方面的研究。

2015-05-23