天南手札系列之二：高拉伸强度EPDM配方设计

梦回天南

天南手札系列之二：高拉伸强度EPDM配方设计

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
9 f. w+ a+ r  W0 b4 a" V  r7 h, ^  H
1 O8 P/ w+ E5 J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。
/ A0 Y- S0 |5 h
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。

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。

/ [5 e' Y% [" X) R# A5 r/ t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？
1 ~6 a. n% g8 j5 h& m
0 D4 \7 W% _$ X) [3 t9 v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 P- m2 F- g5 v. `. e5 ~2 l) a  j0 i8 z5 Y2 ~
吉林石化4045指标：
乙烯：52
ENB:7.1
; ^! i! C1 V' ^0 v) \门尼，100℃：46；（非125℃值）

混炼配方：
2 H) x; h% ?/ x7 R( {/ ~& x乙丙橡胶        100
/ E  Z- r, r0 n% F7 C8 \' V8 P  I氧化锌            5
; N3 C5 r' _' ~  J- e2 s硬脂酸            1
硫黄            1
TMTM（TS）      1
* y3 `5 R1 [; }1 j4 f* u/ u* o0 a5 g石蜡油          10
$ b5 Z: p6 Y7 @- eHAF             55
160℃×30分钟硫化。
4 O+ M, o7 T& R- i$ i
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。
6 E- n" y" k* q% W& l! s% d( Z一天后，结果出来了。测试的结果：
4 Z! a. {1 m" V# [
4045生产时间              2002.1                2003.1
混炼胶门尼ML1+4100℃       57.3                  57.8
拉伸强度，MPa              21.90                20.80
300%定伸应力，MPa          11.00                11.30
伸长率，%                  510                   500
硬度，HS                   66                    65

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！
" o' S1 e* _' S& {
. j( w8 j3 B9 E3 i0 g6 O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。

比如说，换成吉林石化的J-3080，大家看一下。
  r! l6 m1 x- a) {$ a乙烯含量％                 70.5
ＥＮＢ                     4.1
门尼粘度 ＭＬ125℃1+4       72

" c' a' j* O$ P1 Y" x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：
Ｊ－3080p        100
9 \" K/ a& M, N氧化锌            5
( o6 t- }0 g- N/ v! I( n) }硬脂酸            1
" n* V, I# f- f0 y* n' }炭黑 HAF          80
1 k0 l1 X& N3 v0 ~, N$ D3 p$ z石蜡油           50
促进剂 M        0.5
促进剂TT        1.0
硫磺            1.5

物性测试如下：
, n# r- n# |0 n5 Q1 b) A, ~- z6 V; NＪ－3080p硫化胶的物理性能
1 C3 j# j- ?. T( x3 h硫化条件：   160℃ⅹ20min
性能名称          实测值
% h' H5 }, B3 L" ?' N* L9 Q9 r+ Q拉伸强度  MPａ        23.46
300％定伸应力MPａ     11.70
扯断伸长率   ％        480
硬度（邵尔Ａ）         67
混炼胶门尼ＭＬ100℃1+4   70

在这种填充条件下，拉伸值大约能提高2个兆帕左右。
( i8 l9 F3 ~* i4 c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。

' |8 K0 C: z! {' r7 O: M, f' ~, E如果要制得低硬度高定伸制品，直接添加油量。如
1 q- {: S) G9 i" @! x0 Z7 R/ ZＪ－3080p        100
氧化锌            5
硬脂酸            1
炭黑HAF          85
# E2 P8 L* A6 C6 R: R2 X石蜡油          85
9 N6 [! q; O* F) R2 G& K促进剂M         0.5
促进剂TT        1.0
硫磺            1.5
/ M% [7 S$ g* v; |9 v
Ｊ－3080p硫化胶的物理性能
硫化条件：   160℃ⅹ20min
性能名称                  实测值
拉伸强度  MPａ           20以上
300％定伸应力MPａ        11.70
扯断伸长率   ％         720、730
1 b3 |$ J8 D8 U  \1 F3 p硬度（邵尔Ａ）            54

如果要值得高硬度制品，减少油量，当软化剂用量为零时，
拉伸，19兆帕以上；EB，200%，硬度84；

$ t% c- H. B7 L7 E  H$ Z* s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。

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。
, c9 E- O+ t2 A: p6 C
三个工作日，连续三更，月票拿来！

+ Q! P) `8 d& `8 o: t, u2 @* ^

zlooo

楼主辛苦~打了这么多上来~但一些观点小弟不敢苟同。
" z; r  |' K  B$ @) v9 `对于生胶牌号~它胶种的聚合方式、使用原材料、生产工艺、以及设备差异等一系列因素决定了其本身生胶的特有性能，同时也导致了不同生产商所做出的胶料在基本性能上才差异，不是说书上说的是错的。。。
实践下来再回头看看书上说的，也确实是那么回事。。。
当然，这是个人观点，讨论而已~

周宏君

您好；感谢楼主的经验之谈！学习了！

老树新芽

好资料，顶起来大家学习。

hlx5536

配方只是个参考，大家看了这个资料，可以结合自己的材料进行试验。

zhjin0520

顶一下，楼主对EPDM了解很深刻呀！

lhx0309

楼主果然是专家。我有一个问题，这是我在以前做EPDM时感觉到的，我说这个也是很长时间的事情了，记得那是98年或者99年吧，我们做的耐高温带子原来用的是日本三井的4045，后来由于不容易买，所以领导决定用国产的，于是就叫我去了趟你们吉林，当时我记得是吉化研究院，那里的人很好，给我做了详细的介绍，也把不同牌号的样品，每样给了我5公斤。但是我觉得就是从胶块上看，日本三井的4045那个小颗粒特别密实，而吉化的4045的小颗粒就有些发散。不知道是为什么？

之见

检验配方，用作科研不错
- M) ?* _8 F, w+ b# g实用性就在于20.30min的试片硫化条件， 对杂件讲起来有点脱节。
. E  Y5 F) e& G3 V& t: x, Z另外，我对吉化的橡胶中偶尔出现的凝胶心有余悸

KRMQ

有依据就不错了，量产当然要适当调整！！！

swrcc

一个配方的影响因素很多，所以需要根据使用需求来调配”适用”的组合。
" R0 S( ^/ X( V+ L4 o0 Y4 f例如，需要耐热，要以NR调到EPDM可以达到的等级，应该是不大可能的；要以NR达到NBR的耐油等级也不大可能，这类要求可能在主胶的选用上就决定了90%。
2 M2 F2 O2 C# H" s但是，要以SBR、EPDM之类需添加补强剂方能显现机械强度的生胶，如何选用补强剂与其相应的组合则应当是首要的。
所以在组合配方时，应先确认所要开发之要求在哪，关键的重点是什么，如此
才能组合出一个好的配方。
" K" Z' N7 B; H& a$ v& p% y5 ]3 y对于乙丙胶而言，乙稀含量高者固然可以得到较高的机械强度，但这点还是不如选用细粒子碳黑的效果，而使用有效架桥系统固然可以提高耐热程度，可是采用有效架桥系统的NR配方真得可以达到EPDM的耐热程级吗?