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
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1 D$ }& C  _$ l. ?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 _3 T' d% Y* E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。

4 ^1 z" o. n% T) Y) 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。
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" q$ U7 h9 p8 a8 X2 I9 M2 y" v. p. I8 d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。

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？
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+ h9 t( G- p" K# d; U" R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。
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吉林石化4045指标：
8 W1 A' j* _& A  g乙烯：52
ENB:7.1
门尼，100℃：46；（非125℃值）
  Q* h8 z* p4 M* L1 `" k) x7 ^
$ R. P0 I% m9 S) f- @混炼配方：
乙丙橡胶        100
% x8 j2 g) \1 _1 Z+ |氧化锌            5
6 L% [# @7 S% \4 y' Y硬脂酸            1
2 ^8 o8 H' i/ @" x* u' N& ~, T硫黄            1
TMTM（TS）      1
( |) n' s% u9 l5 g4 ~2 G) X2 l. {4 a石蜡油          10
HAF             55
, a! e& Q( v; k( k- ~160℃×30分钟硫化。

; C4 m  b8 B' v2 I# C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。
一天后，结果出来了。测试的结果：
0 k$ p: A3 a9 I5 ^
, B* F' o  o% q7 c3 D- q4045生产时间              2002.1                2003.1
- Y& l1 g4 X: P4 \# g混炼胶门尼ML1+4100℃       57.3                  57.8
+ F6 }+ {! L6 k+ @' s* R" D拉伸强度，MPa              21.90                20.80
4 x  X" L& S; S" W300%定伸应力，MPa          11.00                11.30
" ]+ l$ g7 w* M9 J伸长率，%                  510                   500
' `3 `6 ?- r8 l硬度，HS                   66                    65
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# z7 {& T! M  |) \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！

! h; R! j$ {( @, n% F3 c5 C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。

' L" i1 o2 a+ ^& `比如说，换成吉林石化的J-3080，大家看一下。
乙烯含量％                 70.5
ＥＮＢ                     4.1
* G: ]8 ~  Y4 o5 ?( Z门尼粘度 ＭＬ125℃1+4       72

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
氧化锌            5
硬脂酸            1
$ O% a; y8 N! B9 ~6 c炭黑 HAF          80
2 F( _$ H0 p6 N: T* ^石蜡油           50
促进剂 M        0.5
' I7 z; U/ B% s2 }促进剂TT        1.0
硫磺            1.5

5 D+ K6 `/ o9 q2 a# ^+ G1 m物性测试如下：
+ c5 c- @1 F) t1 e. A0 `% _Ｊ－3080p硫化胶的物理性能
硫化条件：   160℃ⅹ20min
& G  {$ C8 t- n5 }: K" H( m+ e) V& c性能名称          实测值
拉伸强度  MPａ        23.46
" x6 D  v; E4 B: {9 _# p3 L300％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
( [0 @( N0 T0 j* J: o; r" {+ R
在这种填充条件下，拉伸值大约能提高2个兆帕左右。
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。
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如果要制得低硬度高定伸制品，直接添加油量。如
" I; L6 r# a2 S' W* N6 kＪ－3080p        100
氧化锌            5
/ Q, O, E4 \/ V& f- X7 i硬脂酸            1
炭黑HAF          85
) f5 B' Y& L; ~8 S' O" x石蜡油          85
# d# @4 z" F' t; y; ]9 L促进剂M         0.5
, H; G: }0 H0 C  b+ G! X7 X促进剂TT        1.0
8 c9 s# B% i1 ?% E3 ~4 E硫磺            1.5

Ｊ－3080p硫化胶的物理性能
6 V; y# f, X! L3 b硫化条件：   160℃ⅹ20min
5 Q6 W1 z9 q2 g性能名称                  实测值
拉伸强度  MPａ           20以上
& P- W* G9 s8 L* Z300％定伸应力MPａ        11.70
扯断伸长率   ％         720、730
硬度（邵尔Ａ）            54
, p4 N: K3 R3 z5 L( N( p. r
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  J( s; [) C/ e% U" ]) P+ 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。

  \# m" d# g& E% n  \0 Z5 l' R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。

$ a( M  w6 f) Q# [# q三个工作日，连续三更，月票拿来！

zlooo

楼主辛苦~打了这么多上来~但一些观点小弟不敢苟同。
1 E5 U3 ~; p1 z0 E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
- c3 A+ a4 ]/ t5 P7 I: f1 ~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。
$ S$ d, L  O3 d& e5 i# X8 E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。
: A" }# d. O2 ~  t0 T# y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 }+ }7 m8 Q! v% U% p( k. p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
- i, G/ k' H  M才能组合出一个好的配方。
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?