三元乙丙橡胶并用改性的研究进展

崔小明

（北京燕山石化公司研究院，北京 102500)

三元乙丙橡胶（EPDM)是以乙烯、丙烯与非共轭二烯制成的三元共聚物，其分子主链饱和，但侧链含有少量不饱和双键（这是由于引入第三单体产生的)。与其他通用橡胶相比，EPDM具有优异的耐热性能、耐臭氧性能、耐天候性能和电绝缘性能，且易与其他弹性体并用，在汽车内饰、轮胎、防水材料、电线电缆、管材以及热塑性弹性体改性等方面应用广泛。但EPDM存在自粘/互粘性能较差，硫化速率较慢，以及耐油性能、阻燃性能、气密性能不理想等缺点。EPDM与其他橡胶并用，可以改善胶料的加工性能和物理性能，并降低成本，增强实用性[1]。

1 EPDM与天然橡胶（NR）并用

NR生胶和硫化胶的弹性和物理性能较好，但耐热氧老化性能、耐臭氧老化性能和耐天候老化性能都较差。NR/EPDM并用不仅能改善NR的耐热氧老化性能和耐臭氧老化性能，还能改善EPDM的加工性能和物理性能。

时佰文等[2]研究了NR/EPDM并用比对NR/EPDM并用胶物理性能的影响，并分析了NR与EPDM的相容性。结果表明：NR与EPDM相容性较差；随着EPDM用量增大，NR/EPDM并用胶的硬度逐渐增大，100%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度先降低后提高，拉断伸长率逐渐降低；与NR胶料相比，NR/EPDM并用胶的耐臭氧老化性能和耐热氧老化性能明显改善；当NR/EPDM并用比为60/40时，NR/EPDM并用胶的综合性能最佳。

朱景芬等[3]通过调节NR/EPDM粘度比来改善NR/EPDM并用胶的耐臭氧老化性能。该工作分别采用液体聚异戊二烯橡胶和液体EPDM调节NR和EPDM的粘度。结果表明：在NR/EPDM并用胶中，NR/EPDM粘度比发挥了重要作用；当NR/EPDM的相对粘度大于1.6时，在并用比为70/30的NR/EPDM并用胶中，NR与EPDM的相对粘度引起了相反转，使EPDM成为基体相，NR/EPDM并用胶表现出良好的耐臭氧老化性能；除了NR/EPDM并用比为80/20和70/30、粘度比为0.7和1.0的NR/EPDM并用胶外，其他NR/EPDM并用胶也均具有耐臭氧老化性能。

董颖超等[4]研究了NR/EPDM并用比和粘度比对NR/EPDM并用胶的相态结构、硫化特性、物理性能和耐老化性能的影响。结果表明：分别调整NR和EPDM的硫化特性并使其保持一致，可以改善NR/EPDM并用胶的共硫化性能；NR/EPDM粘度比不变，NR含量越大，NR/EPDM并用胶的耐老化性能越差；NR/EPDM并用比不变，EPDM粘度越小，容易成为连续相态，NR/EPDM并用胶的耐老化性能越好。

马文斌等[5]研究了白炭黑种类对NR/EPDM并用胶硫化特性和物理性能的影响。结果表明：白炭黑种类对NR/EPDM并用胶的焦烧时间影响较小，对正硫化时间和转矩影响较大；白炭黑种类对并用胶物理性能影响显著，添加白炭黑1165MP的NR/EPDM并用胶综合性能最佳。为进一步改善并用胶性能，还采用了正交试验法对浅色NR/EPDM并用胶进行配方优化。

2 EPDM与丁腈橡胶（NBR）并用

NBR具有优异的耐油性能和耐磨性能，但是耐热氧老化性能和耐臭氧老化性能较差，NBR/EPDM并用既可以改善EPDM的粘合性能和耐油性能，又可以提高NBR的耐臭氧老化性能、耐天候老化性能、耐低温性能和介电性能。

潘宏丽等[6]将N-甲基对苯二胺与环氧化油反应生成的加合物（Am-Ep)用于NBR/EPDM并用胶。结果表明，Am-Ep能够提高NBR/EPDM并用胶的相容性、热稳定性能和物理性能，Am-Ep的最佳用量为7.5份。

郑华等[7]在转矩流变仪中通过熔融插层法制备了马来酸酐（MAH)接枝EPDM的增容剂（EPDM-g-MAH)，考察了增容剂对不同NBR/EPDM并用比的NBR/EPDM并用胶性能的影响。结果表明，采用10份增容剂时，NBR/EPDM并用比为80/20的NBR/EPDM并用胶的性能提升幅度较小，还需解决NBR的分散问题；并用比为60/40的NBR/EPDM并用胶的性能有所降低，需减小增容剂的用量；NBR/EPDM并用比为70/30的NBR/EPDM并用胶的硫化性能、耐油性能和抗压缩永久变形性能略有降低，但分散性能、物理性能、耐热氧老化性能和耐臭氧老化性能均显著提高。

陈现伟[8]研究了氯化聚乙烯（CPE)或/和NBR与EPDM并用及并用胶的物理性能和耐油性能。结果表明：对于EPDM/CPE并用胶，随着CPE用量增大，并用胶的硬度、定伸应力、拉伸强度和撕裂强度呈提高趋势，在ASTM 3#油中浸泡后体积变化率变化不明显；对于EPDM/NBR并用胶，随着NBR用量增大，并用胶的定伸应力、拉伸强度和撕裂强度呈降低趋势，在ASTM 3#油中浸泡后体积变化率明显减小；对于EPDM/NBR/CPE并用胶，随着NBR和CPE用量增大，并用胶的物理性能变化不明显，在ASTM 3#油中浸泡后体积变化率明显减小，通过电子显微镜对并用胶断面观察可知，CPE的加入明显改善了EPDM和NBR之间的相容性。

3 EPDM与氯丁橡胶（CR）并用

CR兼具良好的物理性能和优良的耐油性能、阻燃性能、自粘/互粘性能，但也存在耐寒性能和耐臭氧老化性能差、加工困难等不足。CR/EPDM并用既可以从工艺上改善EPDM的开炼包辊性、半成品胶料的成型粘合性能，又可以提高CR的耐臭氧老化性能、耐热性能和电性能等。

张小博[9]以EPDM和CR为主体材料，制备了耐热氧老化性能优良的CR/EPDM并用胶，并探讨了N-4-（苯胺基苯基)马来酰亚胺（MC)、2-硫基苯并咪唑（MB)和甲基丙烯酸锌（ZDMA)等对并用胶的多相结构、物理性能和耐热氧老化性的影响。结果表明，以MB和MC为防老剂、ZDMA为填料制得的CR/EPDM并用胶具有良好的分散性能、热稳定性能和耐热氧老化性能。

李静宇等[10]采用CR和EPDM作为耐高温输送带覆盖胶的主体材料，通过配方设计，探讨了CR和白炭黑用量以及防老剂种类对CR/EPDM覆盖胶物理性能和耐热老化性能的影响。结果表明，CR/EPDM并用比为10/90，白炭黑用量为20份，防护体系为防老剂4010NA和DNP并用时，CR/EPDM覆盖胶具有良好的耐热性能和耐老化性能。

4 EPDM与丁基橡胶（IIR）并用

IIR具有优良的气密性能、耐天候老化性能和耐热氧老化性能，但IIR的加工性能及其与填充油、炭黑的相容性比较差，而EPDM相容性和共硫化性较好，两者并用可改善IIR的加工性能和解决其老化后发粘问题，也可以改善EPDM的气密性能和提高阻尼性能。

杨子芹等[11]采用IIR/EPDM并用胶制备芥子气防护时间测试标准物质，并研究其均匀性和稳定性。通过优化配方和制备工艺，制得芥子气防护时间为130 min左右的IIR/EPDM并用胶胶片。方差分析和线性拟合结果显示，胶片均匀性优异，12个月内特性值的稳定性良好，可以用作芥子气防护时间测试标准物质。

黄琨等[12]研究了溴化丁基橡胶（BIIR)/EPDM并用胶的耐老化性能和物理性能。结果表明：EPDM与BIIR的相容性和共硫化性能良好，EPDM/BIIR最佳并用比为70/30；EPDM/BIIR并用胶的耐老化性能与同类产品相当，气密性能、抗压缩永久变形性能优于其他同类产品，EPDM与BIIR并用实现了两者的性能优势互补。

葛棚等[13]采用机械共混法制备了BIIR/EPDM/有机蒙脱土（OMMT)纳米复合材料。结果表明，与未添加OMMT的复合材料相比，OMMT用量为5份的复合材料拉伸强度和撕裂强度分别提高了44%和43%。

5 EPDM与甲基乙烯基硅橡胶（MVQ）并用

MVQ具有优异的耐高低温性能、耐天候性能、耐老化性能、抗压缩永久变形性能和优良的电绝缘性能，但MVQ的强度较低。MVQ与EPDM并用可以提高EPDM的耐高温性能和MVQ的强度，从而获得综合性能优异的并用胶。

李远等[14]在MVQ，EPDM和MVQ/EPDM并用胶中加入交联剂二苯甲烷双马来酰亚胺（BMI)，研究了BMI对MVQ，EPDM与MVQ/EPDM并用胶的硫化特性和物理性能的影响。结果表明：EPDM的硫化活性低，正硫化时间是MVQ的3倍，MVQ/EPDM并用胶的共硫化性和相容性不佳；BMI能降低EPDM的活化温度，提高EPDM的硫化速度，同时降低MVQ的硫化速度，从而使二者的硫化速度趋于接近；在MVQ/EPDM并用胶中，BMI使MVQ和EPDM在较低温度下同步反应，实现两组分的共硫化，改善MVQ与EPDM的相容性，提高了MVQ/EPDM并用胶的物理性能。

肖建斌等[15]用动态硫化法制备了乙烯-辛烯共聚物（POE)/MVQ热塑性弹性体（PMTPV)，并将其与EPDM并用制备EPDM/POE/MVQ（EPDM/PMTPV)并用胶；对比了高温开炼机、转矩流变仪、双螺杆挤出机3种工艺装备制备的PMTPV性能；研究了EPDM/PMTPV并用比对并用胶性能的影响。结果表明：与EPDM/MVQ并用胶相比，EPDM/PMTPV并用胶中EPDM与MVQ的相容性有较大程度提高；双螺杆挤出机制备的PMTPV综合性能最好；随着PMTPV用量增大，EPDM/PMTPV并用胶的物理性能、电绝缘性能、耐寒性能、耐热性能和耐油性能改善。

李小奇等[16]研究了氧化铝和碳纤维/氧化铝混合体系对EPDM/MVQ并用胶物理性能、导热性能和导电性能的影响。结果表明：添加氧化铝时，随着氧化铝用量增大，EPDM/MVQ并用胶的物理性能降低，导热性能提高，电阻变化不大，当氧化铝用量为200份时EPDM/MVQ并用胶的拉伸强度为4.5 MPa，传热系数达到1.1 W·（m·K)-1；添加氧化铝/碳纤维混合体系时，当氧化铝和碳纤维的用量分别为100和15份时，EPDM/MVQ并用胶的拉伸强度为4.8 MPa，传热系数达到0.66 W·（m·K)-1。

李建芳等[17]研究了EPDM/MVQ并用比和增塑剂的种类和用量对EPDM/MVQ并用胶硫化特性、物理性能和耐老化性能的影响。结果表明：随着MVQ用量增大，EPDM/MVQ并用胶的物理性能降低，耐热老化性能提高；当EPDM/MVQ并用比为70/30时，EPDM/MVQ并用胶的综合性能最佳；加入增塑剂后，EPDM/MVQ并用胶的门尼粘度和交联密度均降低，添加20份石蜡油2280时，EPDM/MVQ并用胶的综合性能较好。

6 EPDM与氯化聚乙烯（CM或CPE）并用

CM和CPE具有优异的耐热氧老化性能、耐臭氧老化性能、耐天候老化性能、耐油性能、阻燃性能和易加工性能，但耐低温性能较差。通过EPDM与CM和CPE并用，可以改善CM和CPE的耐低温性能，提高EPDM的物理性能、加工性能和阻燃性能。

陈尔凡等[18]采用熔融接枝法制备了EPDMg-MAH并将其与CM并用，考察了EPDM-g-MAH接枝率的影响因素，研究了EPDM-g-MAH/CM并用胶的性能和微观形态。结果表明：当MAH和过氧化苯甲酰的用量分别为8和0.6份时，EPDMg-MAH的接枝率最大，约为2.5%；与未接枝的EPDM相比，EPDM-g-MAH的正硫化时间稍长，硫化平坦期较长，拉伸性能改善；EPDM-g-MAH/CM（80/20)并用胶中两相界面模糊，表明EPDMg-MAH与CM相容性较好；随着CM用量增大，EPDM-g-MAH/CM并用胶的拉伸强度略有降低，但高于EPDM/CM并用胶，拉断伸长率变化不大，邵尔A型硬度先提高后降低。

苏俊杰等[19]为改善EPDM与CPE的相容性，提高共硫化反应程度，采用氢化钠/MAH并用体系对EPDM进行改性，得到EPDM-g-MAH，研究了加入EPDM-g-MAH的EPDM/CPE并用胶的微观相态结构、硫化特性、物理性能和动态力学性能。结果表明，EPDM-g-MAH的加入使EPDM/CPE并用胶相容性明显改善，硫化速度加快，物理性能和动态力学性能提高。

张晓芳等[20]研究了增容剂CPE用量和添加非极性油对EPDM/聚酰胺（PA)并用胶热氧老化前后性能的影响。结果表明：CPE的加入对EPDM/PA并用胶的拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度等性能有一定的提高，说明EPDM和PA两相的相容性改善；随着CPE用量增大，EPDM/PA并用胶的DIN磨耗量呈降低趋势，耐磨性能和耐油性能提高；当CPE用量为6份时，EPDM/PA并用胶的物理性能较好。随着CPE用量增大，EPDM/PA硫化胶热氧老化后邵尔A型硬度不变，100%定伸应力和拉伸强度呈上升趋势，拉断伸长率和拉断永久变形均缓慢降低；添加非极性油后的EPDM/PA并用胶的100%定伸应力基本不变，拉伸强度和拉断伸长率随着CPE用量的增大呈上升趋势。

7 EPDM与氯磺化聚乙烯橡胶（CSM）并用

CSM具有良好的物理性能、耐老化性能、耐热性能、耐低温性能、耐油性能、耐燃性能、耐磨性能和电绝缘性能。将CSM与EPDM并用，可以改善EPDM的耐老化性能、阻燃性能和耐油性能，还可以提高EPDM的硫化速率。

高洪强等[21]研究了过氧化物硫化体系的EPDM/CSM并用胶的微观相态和性能。结果表明：EPDM与CSM相容性不良；随着CSM用量增大，EPDM/CSM并用胶的拉伸强度降低，硬度、拉断伸长率和撕裂强度提高，耐油性能改善，阻燃性能提高，高温稳定性变差；随着CSM用量增大，160℃×24 h热氧老化后EPDM/CSM并用胶的拉伸强度保持率和拉断伸长率保持率均增大，耐热老化性能变好。

高洪强等[22]还研究了相容剂CPE和乙烯-乙酸乙烯酯（EVM)以及助交联剂ZDMA和三（甲基丙烯酸)三羟甲基丙烷酯（TMPTMA)对EPDM/CSM并用胶性能的影响。结果表明：随着CSM用量增大，EPDM与CSM相容性变差，EPDM/CSM并用胶的拉伸强度降低；加入相容剂CPE或EVM和助交联剂ZDMA或TMPTMA后，EPDM与CSM相容性改善（其中助交联剂ZDMA的效果最佳)，EPDM/CSM并用胶的物理性能提高。

黄明璐等[23]研究了CSM和CM对EPDM物理性能和耐热老化性能的影响。结果表明：CSM具有独特的氯磺酰基，添加CSM的EPDM胶料定伸应力和拉伸强度增大，耐热老化性能明显提高，添加CM的EPDM胶料耐热老化性能无明显改善；添加气固法CSM3570和溶剂法CSMTS530的EPDM胶料耐热老化性能相近；气固法CSM3570用量为5份时，EPDM胶料的耐热老化性能较好，性价比较高。

8 EPDM与丙烯酸酯橡胶（ACM）并用

ACM的耐高温性能和耐油性能好，但不耐低温、水和酸碱，EPDM/ACM并用可以提高EPDM胶料的耐热性能。

祝岩婷等[24]探讨了EPDM与ACM的相容性，并考察EPDM-g-MAH对EPDM/ACM并用胶性能的影响。结果表明：EPDM/ACM并用胶不是热力学相容体系，EPDM-g-MAH可以提高EPDM与ACM的相容性；EPDM-g-MAH用量为10份时，EPDM/ACM并用胶的综合物理性能较好。

郑丛丛等[25]研究EPDM，ACM和EPDM/ACM并用胶的耐热氧老化性能。结果表明：EPDM老化后的含氧结构是消耗甲基生成的，ACM表面氧化降解多发生在主链的亚甲基碳上，EPDM/ACM并用胶老化前期以分子链断裂为主，后期以交联为主；与ACM并用后，EPDM的耐热氧老化性能提高。

9 EPDM与其他弹性体并用

张玉宝等[26]通过电子束辐照研究了乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物（EMMA)/EPDM并用比和辐照剂量对EMMA/EPDM并用胶的交联度、结晶、形状记忆和物理性能的影响。结果表明：辐照提高了EMMA/EPDM并用胶的硬度和拉伸性能，同时降低了结晶性能；当EMMA/EPDM并用比不小于30/70、辐照剂量为40～80 kGy时，制备的热收缩材料能够满足基本要求。

张兆红等[27]研究了混炼工艺对NR/顺丁橡胶（BR)/EPDM并用胶性能的影响。结果表明：炭黑预混入EPDM的混炼工艺可以改善NR/BR/EPDM并用胶的流动性，改善炭黑的分散程度，提高胶料的物理性能和耐屈挠疲劳性能，炭黑质量分数为0.2～0.5较为合理；将质量分数为0.5的硫化剂、促进剂和活性剂预混入EPDM，能有效改善NR，BR和EPDM的共硫化性，显著提高胶料的物理性能和耐屈挠疲劳性能。

唐远旺等[28]研制了超细全硫化粉末丁苯橡胶（UFPSBR)/EPDM并用胶。透射电子显微镜观察得出：无论UFPSBR/EPDM并用比为多大，UFPSBR粒子始终为分散相，当UFPSBR用量为10份时，UFPSBR在EPDM中的分散尺寸为200 nm左右；UFPSBR用量较大时，UFPSBR在EPDM中的分散尺寸较大，存在大量的聚集体。动态力学分析结果显示，UFPSBR/EPDM并用胶存在两个玻璃化温度，说明UFPSBR/EPDM并用胶存在两相结构。硫化特性和物理性能测试结果表明：UFPSBR对EPDM的硫化特性有明显影响；UFPSBR粒子在EPDM基质中形成了网络结构，对EPDM基质起到了较好的增强作用，当UFPSBR与EPDM的并用比为50/50时，UFPSBR/EPDM并用胶的拉伸强度可达13.4 MPa。

张鹏等[29]应用动态硫化技术制备了EPDM/聚1-丁烯（PB)共混热塑性硫化胶，研究了EPDM/PB共混比及其返炼工艺对EPDM/PB共混胶性能的影响。结果表明：随着EPDM/PB共混比减小，EPDM/PB共混胶的邵尔A型硬度、拉伸强度、撕裂强度逐渐增大；当EPDM/PB共混比为60/40时，EPDM/PB共混胶的拉断伸长率最大，耐热氧老化性能较好；在试验范围内，EPDM/PB共混比为70/30时，返炼EPDM/PB共混胶的性能最好。

10 结语

EPDM是一种性能优异且广泛应用的特种橡胶。EPDM与其他橡胶或塑料并用，一方面可以提高EPDM并用胶的物理性能，满足实际应用需要；另一方面可以扩展EPDM与其他橡胶或塑料的使用范围，改善EPDM的加工性能，降低成本，这对拓宽EPDM的应用领域具有重要意义，应大力推广。