EPDM/NR并用

xla0815

EPDM和NR并用，主要提高耐老化性能。但是我试过很多配方和工艺；
EPDM选择的是3950（ENB含量高），产品硬度40度，要求阻燃、环保。
4 f& v5 X) A7 E' W$ i现在主要问题是：很难得到共硫化。请教各位高手，该选择何种硫化体系比较适合呢？

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活性预处理三元乙丙橡胶/天然橡胶并用胶的性能

    将三元乙丙橡胶，(EPDM)与天然橡胶(NR)并用，可以实现不加入常规抗臭氧剂而使NR获得耐臭氧性能，但由于EPDM与NR在不饱和度上存在较大的差异，二者不能够较好地共硫化，导致其硫化胶的性能很差。改善EPDM/NR并用胶共硫化性能的关键，是要选择合适的硫化促进剂，平衡并用胶中的交联分布；二是要提高EPDM的硫化活性，协调并用胶的硫化速率，提高两相界面交联密度。本工作在选择合适硫化体系的基础上，于密炼机中用硫载体硫化剂4，4′-二硫化二吗啉(DTDM)对EPDM进行活性预处理，研究了活性预处理EPDM/NR并用胶酌性能，并探讨了活性预处理EPDM对并用胶力学性能影响的机理。
    1  实验部分
    1.1  原材料
    NR，1#标准胶，广东省湛江农垦局提供。EPDM，牌号为Buna 3950，德国Bayer公司产品。DTDM，上海京海化工厂产品。其他原材料均为橡胶工业常用助剂。
    1.2  试样制备
    基本配方(质量份)：生胶100，半补强炉黑45，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)5，氧化锌5，氧化镁2，硬脂酸1，硫黄0.5，过氧化二异丙苯(DCP)2，/V，V′-间苯撑双马来酰亚胺(HVA-2)1，DTDM 1。
9 M6 b. }$ I& G7 b. W7 u, n$ ]    将100份EPDM与0.5份硫化剂DTDM在上海橡胶机械一厂生产的XSK-160型开炼机上混炼均匀，然后于德国Brabender公司生产的Lab-Station型加工性能测试密炼机中(转子转速为40 r/min)进行预处理5 min，温度为160℃。将预处理的EPDM与NR按基本配方在开炼机上制得混炼胶，停放24 h，于江西萍乡无线电专用设备厂生产的YH 33-50型50 t平板硫化机上硫化，温度为160℃。
    1.3  分析与测试
    硫化特性  用台湾优肯科技股份有限公司生产的UR 2030型无转子流变仪测试，温度为160℃，摆角为1°。
    力学性能  拉伸性能用美国MTS公司生产的QT/10型电子拉力机按GB/T 528-1998测试，Ⅰ型试样，试片厚2 mm，拉伸截面宽6 mm，拉伸速率为500 mm/min。邵尔A硬度用上海化工机械四厂生产的LX-A型硬度计按GB/T 531-1999测试。
9 l  _! ]  i7 A" @$ C" ?, Z7 }, y    热空气老化性能  用上海实验仪器总厂生产的401 A型老化试验箱进行热空气老化试验；老化性能按GB/T 3512-2001测试，条件为100℃×72 h。
/ R6 Y1 E4 P# f3 a6 z1 N    差示扫描量热(DSC)分析  用瑞士MettlerToLed9公司生产的DSC分析仪测试，氮气保护，升温速率为20℃/min。
    混炼胶的宏观形态  用日本索尼公司生产的W 80型数码相机在闪光条件下拍摄。
    2  结果与讨论
. w5 c5 y; }0 A5 D    2.1  活性预处理EPDM/NR并用胶的性能
! N$ \  E4 u+ @  C" Z( C    2.1.1  硫化特性和力学性能
- m# n3 B2 V& L, `# a; Z    曲表1可以看出，预处理EPDM/NR并用胶的第一焦烧时间(ts1)和第二焦烧时间(ts2)比未处理EPDM/NR并用胶均有缩短的趋势，说明NR与预处理EPDM并用后，初始硫化速率加快；而正硫化时间(t90)延长，说明EPDM经预处理后可以减弱硫化剂由EPDM相向NR相的迁移趋势，使硫化剂更为均匀地分散于体系中，改善了并用胶的共硫化程度。
1 ], @$ G( h+ ~9 J, q    Table 1  Curlng characteristics of compounds and mechanical properties of vulcanizates st 160℃
Sample        1        2        3        4
% h( ^5 Q( ]) h* Its1/s        56        85        63        62
" T: G2 x( w% A' j& ats2/s        71        109        80        78
) @7 j% W  [' ^* Qt90/s        553        990        458        476
) k, i6 z$ ~* v6 B! UMaximum torque/(dN•m)        21.70        32.10        21.99        22.17
Minimum torque/(dN•m)        6.62        11.45        8.12        8.56
8 C$ l% _* E- E) O5 \Modulua at 300%/MPa        10.6        7.7        9.9        10.6
# ^7 v! b9 B- z/ ?& y- P4 P% ZTensile strength/MPa        18.7        13.0        15.2        18.9
Elongation at break/%        427        422        429        455
! c! l) B. K4 yShore A hardnes9        49        59        51        51
    1-NR 100；2-EPDM 100；3-untreated EPDM/NR(massrado)40：60；4-pretreated EPDM/NR40：60。
5 M$ Y. u; B, e    EPDM/NR并用胶的界面交联直接影响其力学性能。EPDM经预处理后，并用胶的拉伸强度为18.9 MPa，比未处理EPDM/NR并用胶提高了3.7 MPa，这说明并用胶的界面交联度得到显著提高。
    2.1.2  热空气老化性能
    由表2可见，预处理EPDM/NR并用硫化胶的耐老化性能优于NR硫化胶，但比未处理EPDM/NR并用硫化胶差。这是因为在动态热处理过程中，EPDM与空气中的氧气有较大的接触面积，在热与氧气的作用下，EPDM大分子形成一些过氧自由基，自由基碳原子上的C-H和C-C容易在很低的能量下断裂，EPDM很容易发生氧化老化，因此，预处理EPDM/NR并用硫化胶的耐老化性能变差。
+ J9 E$ A! f( |# C4 N    Table 2  Air aging properties of NR，EPDM and EPDM/NR vulcanizates
Sample        1        2        3        4
! ?8 x( ?0 R) g. YRetention of tensile strength/%        32        83        67        50
6 O' s# g/ Y5 `& P# J7 |* ^Retention of elongation at break/%        66        108        93        69
Change of Shore A hardness        -13        4        -5        -7
    Sample 1-4 are the same as in Table 1.
  r/ v7 k4 j+ R  R    2.1.3  热性能
. L* r& g4 g8 j$ }9 D4 ]7 P/ `: N    由图1(略)可以看出，未处理EPDM/NR并用胶存在2个玻璃化温度(Tg)转变区，预处理EPDM/NR并用胶只存在1个Tg转变区，并且该转变区位于NR相Tg转变区和EPDM相Tg转变区之间。这说明预处理EPDM/NR并用胶的相容性得到了显著改善。
. w3 m- u1 _/ B5 q    2.2  预处理EPDM的机理
    高温下，DTDM裂解产生自由基并游离出活性硫，这些活性硫与EPDM分子链上第三单体中的双键相互作用，形成含硫的橡胶分子链自由基，并最终形成EPDM分子链的多硫化物。若可交联的自由基与EPDM分子链发生交联反应，那么，在热处理过程中将产生大量的凝胶，使混炼胶的转矩增大。因此，将1份DTDM或DCP分别与100份EPDM共混，测试混炼胶热处理和未经热处理时的硫化特性，如图2(略)所示。
    由图2可以看出，未处理EPDM或预处理EPDM与DTDM混炼胶的流变曲线重合；未处理EPDM或预处理EPDM与DCP混炼胶的流变曲线相距较大。与未处理，EPDM或预处理EPDM与DTDM混炼胶相比，未处理EPDM或预处理EPDM与DCP混炼胶的显著特点是两者进入热硫化阶段时，混炼胶的转矩增大，且在测定时间内均出现ts1，ts2及t90。图3(略)为预处理EPDM与DTDM或DCP混炼胶的形态照片。可以看出，经过高温动态热处理后，EPDM与DTDM混炼胶为团聚态，局部表面具有一定光泽；而EPDM与DCP混炼胶为颗粒态，且颗粒表面粗糙。结合混炼胶的硫化特性，可以说明，EPDM与DCP混炼胶在经高温动态处理时，形成了交联网络，生成大量凝胶，但同时由于密炼机转子剪切力的作用，使凝胶遭到破坏，形成热固性颗粒。因此，混炼胶难以形成象静态条件下的整体交联网络结构，只能形成颗粒态的交联网络结构。EPDM与DTDM混炼胶则不同，其在高温下处于黏流态，表现出热塑性，以分子间力结合在一起，由于没有交联键或是只有少量交联键生成，故不会形成交联网络，也就不会存在凝胶的破坏。
( M: {( k" H6 D" c/ Z9 ~9 x    在DCP硫化预处理EPDM/NR并用胶的过程中，首先是DCP均裂产生自由基，然后是这些自由基夺取NR以及EPDM分子链的多硫化物上的氢，使之形成大分子自由基，其中多数大分子自由基进一步生成C-C，而一部分EPDM分子链的多硫化物中大分子自由基会分解产生更多自由基(或离子)，这些自由基紧接着与NR和EPDM发生交联反应，通过歧化反应，进而生成C-C与多硫交联键并存的交联网络硫化胶；由于NR和EPDM之间存在着交联反应，从而使得两相间存在更多的界面交联，提高了预处理EPDM/NR并用胶的力学性能。
    3  结论
( l# b* |. K' t9 G2 h    a)采用硫载体硫化剂DTDM对EPDM进行热处理后，其与NR并用胶的共硫化程度得到改善；且提高了并用硫化胶的力学性能。
1 k% u( \* A( {; J    b)预处理EPDM/NR并用硫化胶的耐老化性能优于NR硫化胶，但比未处理EPDM/NR并用硫化胶差。
. O6 I1 J- j. b    c)预处理EPDM/NR并用胶只存在1个Tg转变区，两相相容性得到改善。
" b' A2 \  S& I3 @$ h5 d' ~: |    d)在高温动态条件下，EPDM与DTDM发生活性反应，但未生成大量凝胶

LionKing

选高ENB的牌号已经是很好的开始。
" {5 e2 ?3 Y  ~/ L' ^0 u) i但即便高ENB的不饱和度，还是和NR不好比的，
% j0 c3 T* \: P2 ~( ?硫速还是存在差异，
剩下的其实是看并用的比例和炼胶的共混分散性。

Apple

想要一个好工艺，确实不容易，可以用S/M/DM/TT硫化体系

251170900

我觉得狮子王说的很好，我这个新人想到的也只是，并用比例，和两者胶料的共混程度，我觉得还得从胶料和工艺方面考虑，而不是只想着改硫化体系。

wczflory

或者使用两者的母胶并用，可能效果要好点

之见

生活要简单,把并用的事情交给搞合成的吧.
" Z# L$ G. |/ t0 L- B我喜欢单用!

liulis

你找到相关的书籍、是它们的共硫化性问题；找到在它俩混合胶中、溶解度相差很少的硫化剂和促进剂、来做硫化促进剂用；

davidzhao

主要是硫磺NR中溶解度大，在EPDM中溶解度小！不是配方问题，是工艺问题！胶网中这方面资料比较多！

nb88

建议试下我的专用促进剂，共硫化还是不错的，弹性压变强度都有保证。