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EPDM(三元乙丙)配方设计

三元乙丙橡胶通常可用硫黄、过氧化物、醌肟和反应性树脂等多种硫化体系进行硫化,在实际生产中以前两种为主。不同的硫化体系对其混炼胶的门尼黏度、焦烧时间、硫化速度以及硫化胶的交联键型,物理机械性能(如应力、应变、滞后、压缩变形以及耐热等性能)亦有直接的影响。硫化体系的选择要根据所用乙丙橡胶的类型,产品物理机械性能、操作安全性、喷霜以及成本等因素加以综合考虑。

过氧化物能有效硫化乙丙胶,硫化胶耐热、耐老化好,压缩永久变形小。常用过氧化物有BPDCP、双2,5DBPmH)等。BP可在较低温度下(120130)硫化,而DCP则要在160℃左右·双2.5 则在170℃左右,用量2-7份。配用少量硫化活性剂(共硫化剂)如S(0.1~0.5份)、TRAGMFTAICHAr2CSm等(1~2份)、并提高氧化锌用量,可提高硫化胶强度和耐热老化性.硫黄硫化体系具有操作安全,硫化速度适中,综合物理机械性能佳以及与二烯烃类橡胶共硫化性好等优点,是三元乙丙橡胶使用最广泛、最主要的硫化体系。

  在硫黄硫化体系中,由于硫磺在乙丙橡胶中溶解度较小,容易喷霜,不宜多用。一般硫磺用量应控制在1~2份。在一定硫黄用量范围内,随硫黄用量增加,胶料硫化速度加快,焦烧时间缩短.硫化胶拉伸强度、定伸应力和硬度增高,扯断伸长率下降。硫黄用量超过2份时,耐热性能下降,高温下压缩永久变形增大。

为使胶料不喷霜,促进荆的用量亦必须保持在三元乙丙橡胶的喷霜极限溶解度以下。实际上,在工业生产中,为了达到硫化作用的平衡,防止配合剂发生喷霜,让配合剂之间产生协同效应,有利于导致硫化时间的缩短和交联密度的提高,几乎都采用两种或多种促进剂的并用体系。促进荆效果最大的是秋兰姆类和二硫代氨基甲酸盐类,噻唑类常作辅助促进剂。三元乙丙橡胶常用的硫黄硫化体系是TT-M-S或者TMTS-M-S,用量比为1.50.51.5。此外还有S/M/TT/ZDC/TRA(2/1. 5/0.8/0.8/0.8)S/TT/DM/BZ2/0.8/1.5/1.5)和S/TT/ZBPD/NS(1/1/2/2)等。

硫黄硫化体系中促进剂的用量还可以通过增加硬脂酸的用量来提高,当其他条件不变的情况下,硬脂酸用量增加会导致交联密度、单硫和双硫交联键增加。氧化锌用量的增加亦有助于在交联时形成活性促进剂,从而提高胶料的交联密度及抗返原性。改善动态疲劳性能和耐热性能。  

    三元乙丙橡胶像丁基橡胶一样,也可以采用树脂进行硫化。用反应性烷基酚醛树脂和含卤索化合物进行硫化可以获得高温下优越的热稳定性和压缩永久变形小的硫化胶。缺点是伸长率较低,硬度较大。在树脂硫化体系中,需要添加卤化物,以便在树脂交联过程

中起催化作用,加快硫化速度。卤化物主要有氯化亚锡、氯化铁、氯化锌等。由于卤化物有腐蚀性,用量不宜过多,否则会腐蚀设备表面。

此外.在用树脂硫化低不饱和度的DCPD-EPDM时,必须要采用高温长时间硫化,而硫化ENB-EPDM则可采用与硫磺硫化体系相同的硫化温度。   

  三元乙丙橡胶也可用醌肟硫化体系进行硫化,硫化体系中需加入活性强的金属氧化物(如氧化铅)作活化剂。同时在对醌二肟中加入硫黄亦会产生有利的影响。若在醌肟硫化体系中,所用醌肟主要有对醌二肟(GMF)和对,对二苯甲酰醌二肟。金属氧化物主要用Pb3 04和.Pb0.。醌肟与铅的氧化物的用量比大约为610GMF与硫黄用量比约为10(0. 4-0.8)。醌肟硫化体系硫化的三元乙丙硫化胶具有比过氧化物硫化胶,尤其是比硫黄硫化胶更为优越的耐老化性能。缺点是物理机械性能较差,硬度偏高以及价格高等。

补强填充体系

    乙丙橡胶是非结晶橡胶,本身机械强度低,需用补强剂改善。炭黑是三元乙丙橡胶主要的补强剂,其中炉法炭黑效果优于槽法嵌黑。主要使用的炭黑是高耐磨、快压出、半补强等,用量视胶料的硬度和强度等要求而定,常用量为30-100份。

    浅色填料中,白炭黑、碳酸钙、陶土、滑石粉也有补强作用,可大量填充以降低成本,高填充可达300-500份。

软化增塑体系

    目前广泛用于乙丙橡胶的软化增塑剂主要有石油系油,包括芳香烃油、环烷油和石蜡油三大类,还有古马隆树脂、松焦油、酯类和低分子聚合物等。通常用得最多的软化增塑剂是石油系油,主要是石蜡油和环烷油,可大量填充,用量5-60份。

防护体系

    乙丙橡胶本身具有极好的耐老化性能,聚合时原料胶内又加有0.5-1份防老剂作稳定剂,所以橡胶内一般不需用防老剂,只是在高温下使用的制品加入一些防老剂。




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