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天南手札系列之二:高拉伸强度EPDM配方设计9 y' U% _ l3 Z0 a7 R7 q$ [/ W. p7 |
7 B) w4 e7 ^' ?: e2 z天南语录:这个世上没有不好的牌号,只有不合格的配方设计师
' p5 U4 E3 |$ L( I2 H( n( I6 v# e5 J5 y# H& P4 c
在技术论坛上,我看到了好几篇找高拉伸强度的求助文章了。除了这个,也有不少人找一些能耐高温或低温的EPDM配方。在跟帖的讨论中,都是马上就围绕着EPDM的乙烯、丙烯、ENB、门尼在探讨。咱们怎么说那?其实,是现在的关于配方的书上都是这一个模试,所以造成了一种错觉,好像EPDM配方设计必须要在牌号上如何如何,甚至是成了固定的思维了。
+ \- @9 K! H% I, f, k+ S' t
1 z2 q2 d- M' K比如耐热制品,上来就必须是ENB高的不要,因为所有的书上都会告诉你, 随着ENB含量增加,耐热性能会降低。其实,那个 ENB的影响只能是略有影响。真正能起大点作用的,还是和你的硫化体系密切相关的。随着你ENB含量的增加,合理的配方中,老化性能只能是一定的不大范围的浮动。真正能有点距离的,除非你直接放弃了三元,改用二元EPDM,才能起到一个跨度的作用。" T0 ?4 q, Q) q" s) E5 T3 Q" k
( G4 v: a( A/ h
低温制品,也成了思维模试了,马上就认为高乙烯的不能用。其实,按照ASTM D 2000-06 和 DA材料(EPDM)将脆性温度分为-40℃、-50℃、-55℃三个档次,如果只是在-40℃使用,除了个别的组成分布宽的EPDM外,几乎所有的牌号都可使用,除非你要求用手摸它。
! V5 R2 f9 r! v# Q( y6 A/ u% s0 x/ @7 @& k9 t: k* T+ F. c* C
在培训中,我常常讲这句话:这个世上没有不好的牌号,只有不合格的配方设计师。有一次一个销售人员不同意,在课堂上和我交流,他说很多情况下,就是要挑牌号。他举了个例子,厂家如果要生产高物性值的橡胶制品,这个时候只能挑选那些高乙烯含量(最好是B型),高门尼值的EPDM牌号。这个时候,你总不能让我把吉林石化的4045卖给他吧?3 z+ F& X6 k9 f. |) M
- X* K' c- u" X e& |$ [
我反问他:为什么不能,如果你掌握了EPDM的特性,你会发现,就是这种低乙烯、低门尼含量的EPDM牌号,照样可以轻松生产出高于20兆帕的拉伸值来。我当时就在课堂上随手写了个检测配方,告诉他,这个就可以。方子写出来,所有的人都摇脑袋,没人相信。反正是守着试验室,现场就开始实际操作。8 `: d/ D3 M( ]5 l$ K$ Z$ Z6 x0 w. e
8 }( \ E1 g' Y0 h吉林石化4045指标:
( @) K4 I* e" X4 S$ T! {乙烯:528 }; f( T, i& c% F* I
ENB:7.1
% E2 A& X/ }! f, p: [) B D门尼,100℃:46;(非125℃值)
2 x; }: n- N; Y4 H, i7 ]5 _) `( B, `" m) {
混炼配方:9 H8 r; P7 ^9 }* m/ v
乙丙橡胶 100
$ m8 g& b9 Y9 B1 e$ h氧化锌 56 S# J2 r' f) |& E' a
硬脂酸 10 c- U3 V. Q3 e" B. ~
硫黄 14 L$ k3 l; e. b+ d2 P
TMTM(TS) 1
& k% k5 Q& {( p: ?3 ~+ K a石蜡油 10
. b( @% w/ {9 s$ K& IHAF 556 Q7 H- [+ B2 Q
160℃×30分钟硫化。* S* u" t) g$ l* Q8 _: D7 O, v* B
2 V5 N, o o% w2 n就是这个,混炼、测试都是在人家眼皮底下完成的。按照当时的议论,这个方子简直就是垃圾。首先,4045这个牌号的乙烯只有50,这不符合高乙烯含量赋予制品高物性的理论。另外,门尼在100度下才仅有40多,到了125度下的标准门尼估算只能有20多,这样的门尼是无法实现高填充的。一般厂家的填充补强剂往往都要加高达200、300的补强填充体系,一般就只有几个兆帕,最好的也还不过就是勉强十几兆帕的物性。为了防止我“捣鬼”,他又加补了限制,不能过高硬度,因为那样的产品不一定符合厂家的硬度要求。我说我本来也没打算高填充。3 k. P. t0 n; N- x+ b. L# S7 |
一天后,结果出来了。测试的结果: p$ z6 Y4 w0 E5 y3 }
1 V( D6 G4 k1 Z. ]. z" T' r
4045生产时间 2002.1 2003.1
# j: w% y- b) n8 @/ |( \/ ^混炼胶门尼ML1+4100℃ 57.3 57.8
7 ~( y' ^% I M5 w" }拉伸强度,MPa 21.90 20.809 Z# _. h( f6 m
300%定伸应力,MPa 11.00 11.30
! m0 p5 ?% b( ~9 X$ y: \4 e! r# O" r伸长率,% 510 500
6 B1 W: X$ @/ P3 X& s硬度,HS 66 65
1 i/ x4 Z# W: L' ^9 ^' t' O
) Z1 t+ H$ t+ _+ \* F( N0 V呵呵,看了结果也没人相信,好像颠覆了他们已经掌握了的对EPDM制品的认识。乙丙橡胶啊,硫化多慢啊,所有的厂家在配方设计时,除了S外,全是大量的硫化促进剂,什么TRA/TT/EZ /M/DM/PZ/DTDM /TEEDC/BZ/,只要不喷霜,恨不得都加进去。而这个方子,只有S,1.0,然后就配了个可怜的TMTM,1.0,貌似不应该熟的东西,怎么可能产生这样的物性那!
* v/ N& I, L9 k0 A7 j3 |$ Y/ ]8 r! Z
* u6 V7 [% _& V4 d- h1 k0 p% t4 `其实,物性的高低在于是否合适的添加了适于它门尼值的填充补强体系。根据梦回天南的经验,只要是乙丙橡胶,不管你的乙烯和门尼是多少,都应该能作出高物性的制品来,只要你的填充量符合了它的容量。当然,书上的讨论也是正确的。随着乙烯和门尼的变化,相应的物性也的确是在提高着,即使在这种高含胶率中也是有这个趋势的。; I5 t" Z' ]- u) O/ a- U0 T
5 D- M$ j/ e" P& J7 X
比如说,换成吉林石化的J-3080,大家看一下。- L0 P1 |/ m" `( e1 U2 a# o
乙烯含量% 70.51 x8 X1 k/ U0 R) q$ x
ENB 4.1
/ ]5 C' q& c% O2 I0 @# X$ E门尼粘度 ML125℃1+4 726 q3 G& V" _4 C7 G7 h
* O' m9 p; \3 P牌号由4045换成了J-3080,乙烯提高了30份,门尼上升到了70。因为这个门尼上来了,由吉林石化4045的100度下的45换成了125下的70,所以补强剂和软化剂也增加了一部分,配方如下:3 u7 Q4 Q; P0 }9 L B+ d
J-3080p 100
# V P. N w+ c4 R氧化锌 5
% Y9 j6 _# Z9 p+ l硬脂酸 1
8 ~( c9 s( Y. ]: T% s/ _5 V炭黑 HAF 80! ^3 y' L0 h" k9 S) @4 I" V/ X7 g
石蜡油 50 x7 ?0 J7 I# S. Z3 O w
促进剂 M 0.5! t3 ]( ~/ v& C. `
促进剂TT 1.0
- v; @( e1 o5 [+ z硫磺 1.5
' y0 t( t) Q b( X
. ?" z2 `! f) ~% w: g2 P物性测试如下:9 Q; E- G Q. a0 k$ B! X2 _/ a
J-3080p硫化胶的物理性能9 `: S3 k3 o- O" J# f8 f$ k* l/ X
硫化条件: 160℃ⅹ20min4 m# ?4 T$ K8 h7 G+ C
性能名称 实测值
3 E2 K! N( d) k0 y$ ]3 E拉伸强度 MPa 23.46& k2 h- m1 i& m
300%定伸应力MPa 11.708 N9 y: S" @' g
扯断伸长率 % 4806 E: H% D8 C3 x% J7 m9 ^
硬度(邵尔A) 67% r+ t5 `* O) s6 Y1 k
混炼胶门尼ML100℃1+4 70/ ^2 j2 x0 m5 u
# S" g) ]) m* L9 H在这种填充条件下,拉伸值大约能提高2个兆帕左右。& @; w& N0 S3 z
当然,厂家在要求制品时的硬度会有差异。这个可以根据油的加入来调节。一般情况下,油的加入量会导致拉伸略有浮动,EB和硬度随着油量有较大变化。你可以随意调节。4 F0 U) H) U: u& o4 Z
1 H4 l ]% r1 [如果要制得低硬度高定伸制品,直接添加油量。如6 ]( N8 F8 b. |0 D, F) \' ]
J-3080p 100
/ r5 J; m4 S0 l* B3 D K氧化锌 5. Z4 e4 x5 j4 P' A
硬脂酸 10 \6 O/ ^ _ |+ d; l3 C
炭黑HAF 859 ~& p- K- T4 B9 `5 W; U
石蜡油 85* _- C |- V8 [- i* A
促进剂M 0.5- W, _ K- N1 g0 `7 T% ]
促进剂TT 1.04 I( G' x2 _3 c5 N' d9 k
硫磺 1.5
4 Z: t. x$ i5 o4 d5 c$ [
" N0 W% ` N& X4 I6 L0 JJ-3080p硫化胶的物理性能4 h. u2 o, N' {2 L
硫化条件: 160℃ⅹ20min% k8 q1 T' b9 o2 B
性能名称 实测值" K9 d2 w2 s4 r* o( P4 ?7 X8 Q$ x
拉伸强度 MPa 20以上
/ z; `: P3 L9 L' p7 x300%定伸应力MPa 11.70
; |* Y- N H, u! t5 ` H5 z扯断伸长率 % 720、730, v/ B( T2 j/ f' {; l
硬度(邵尔A) 54* m3 f+ G: s2 y! h1 R/ G' P" u
( d3 V! O7 d: O+ D9 p- i$ H* K如果要值得高硬度制品,减少油量,当软化剂用量为零时,
* U0 e+ l' H+ j* W) D# \拉伸,19兆帕以上;EB,200%,硬度84;
: B' m5 t$ G# N5 y6 C+ ~8 j. w! E) v/ x5 C7 y$ U( a
根据这三个配方的测试结果,大家可以随意调节出任何硬度下的高物性乙丙橡胶制品来。. e4 e3 m; T6 ]$ d) c# }
7 r/ @* R( N# a5 I# U4 ]0 M时间太长了,不说了,欢迎大家对比讨论。个别语句没能详细推敲。5 K' u6 o' T' J* c3 `" X
# {: I! ] g- {2 L% ]三个工作日,连续三更,月票拿来! l; k3 |4 n# H
0 V4 G; z9 w# E
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