三元乙丙橡胶共混改性的研究进展

孙建龙 王雷 宋可

摘要：EPDM 的应用范围非常广泛，而随着人们消费需求的不断提升，对于性能优异，特别是一些能满足特殊性能需求的橡胶产品势必存在着广阔的市场空间，因此结合以往的研究成果对 EPDM 的生产工艺进行革新、对性能进行提升和拓展具有明显的现实意义。

关键词：三元乙丙橡胶；共混；改性

引言：

三元乙丙橡胶（EPDM）由于其分子链的饱和性和非极性，具有优异的耐臭氧老化性、耐热老化性、耐天候老化性、耐化学药品性、电绝缘性和耐水性，并且还具有低密度和高填充性等优点。所以三元乙丙橡胶被广泛用于汽车密封条、散热器软管、塑胶运动场、防水卷材、耐热胶管、胶带以及电线电缆护套等其他制品中。但三元乙丙橡胶不耐油、硫化速度慢、粘合性差等缺点，限制了其在某些领域中的应用。通过将其他材料与三元乙丙橡胶共混，能改善三元乙丙橡胶性能上的不足，又能降低成本。共混改性已成为三元乙丙橡胶改性有效并且重要的手段。橡胶共混的主要目的是改善现有性能的不足，橡胶的共混改性既有橡胶与橡胶的共混，也有橡胶与合成树脂的共混。

1 EPDM與天然橡胶（NR）共混胶性能研究

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。在对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。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。在研究了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。在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/TPI共混胶性能研究

反式-1，4-聚异戊二烯（TPI）兼具橡塑双重特性，分子链柔顺性好，反式链节等同周期短，与其他橡胶并用时，能在保持原有胶料基本性能的同时，降低滚动阻力和动态生热，提高耐疲劳性能，与EPDM共混可以改善EPDM的力学性能。在研究了反式-1，4-聚异戊二烯不同用量对EPDM/TPI并用胶力学性能和动态屈挠性能的影响。结果表明：在EPDM/TPI并用质量比为70：30时，并用胶在力学性能改善的基础上，动态屈挠性能得到显著提高。

3 EPDM/SBR共混胶性能研究

丁苯橡胶（SBR）是一种非极性的不饱和橡胶，与天然橡胶相比，其不饱和程度低于NR；由于其侧链上含有苯环，空间位阻较大，分子链的柔顺性差，因此其耐寒性及耐热性均较差，强度较低。SBR/EPDM的并用可以提高丁苯橡胶的耐热氧老化性和耐臭氧性，可制得性能优越的橡胶制品。在研究了促进剂对EPDM/SBR共混胶硫化性能和力学性能的影响。结果表明：EPDM/SBR共混胶的理想促进剂是在EPDM相中比在SBR相中的溶解度大的促进剂。EPDM相比SBR相的焦烧时间短，因此硫化速度快是必要的。而且次磺酰胺类促进剂硫化的共混胶和过氧化物与硫化助剂并用硫化的共混胶的力学性能相当，唯有高温热老化性能和压缩永久变形性能例外。

4 EPDM/氯丁橡胶（CR）共混胶性能研究

EPDM与CR并用既可从工艺上改善EPDM胶料的开炼机包辊性、半成品胶料的成型黏着性，又可提高CR的耐臭氧性、耐热性及电性能等性能。在研究了干摩擦中CR/EPDM共混胶与钢材之间的摩擦特性，讨论了不同并用比配方下胶料与钢材间摩擦力的动态变化。结果表明，当CR与EPDM以质量比60/40共混时，共混胶的耐热性、耐磨性等性能最佳，且可延长橡胶-金属摩擦副的使用寿命。1.5EPDM/丁基橡胶（IIR）共混胶IIR具有优良的气密性、耐候性和耐氧化性，但是IIR的加工性能差，与填充油、炭黑的相容性比较差，而EPDM与IIR分子结构相近，相容性和共硫化性较好，两者并用可改善IIR的加工性能以及IIR老化后发黏的问题，也可以改善EPDM的抗透气性能，提高其阻尼性能。以黑液-蒙脱土（BL-MMT）为增强剂，制备了EPDM/IIR复合材料，考察了IIR与EPDM的比例、硫化体系和BL-MMT用量对BL-MMT/IIR/EPDM复合材料性能的影响。结果表明，IIR与EPDM的比例减小可以改善复合材料的加工性能，提高其耐热氧老化性能；当IIR/EPDM（质量比）为80/20时，复合材料的综合性能较好。采用机械共混法制备了有机黏土/IIR/EPDM纳米复合材料，并研究了复合材料的结构和性能。结果表明，IIR与EPDM具有良好的相容性；当有机黏土用量为30份、IIR/EPDM为50/50时，纳米复合材料的定伸应力、拉伸强度等物理机械性能均远远超过纯EDPM，而且复合材料的气密性也已基本符合一般气密橡胶制品生产的要求。

结束语：

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。

参考文献：

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