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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& s2 r, i* [8 [4 ?- O, o' g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

$ ?# a3 B; t0 c7 z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。

0 M; \9 f* f* b9 X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。

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？

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。

3 R9 m$ W) j, q6 T/ y0 E. y0 K  {吉林石化4045指标：
" w7 G0 f& C6 U$ \9 f$ f乙烯：52
ENB:7.1
% Y# @1 M+ Q* V% n: f- O) o门尼，100℃：46；（非125℃值）
& O; F+ ]9 p0 \: l, I4 E+ i( ?
" d5 h& ?; P, P: u& D混炼配方：
乙丙橡胶        100
7 p3 y7 {" s# O9 q6 B+ ]& |0 ]0 ^氧化锌            5
% o, v# A9 f) ~: `. [% ], S硬脂酸            1
" b8 [: N6 ?. w6 x/ c: p) ^硫黄            1
TMTM（TS）      1
石蜡油          10
" R  t2 q) m, UHAF             55
. M" ?$ H9 j: [5 J" e160℃×30分钟硫化。

" z" J, ?' i1 O+ 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。
& V& [8 T) n& Y4 f9 C* d一天后，结果出来了。测试的结果：

( e# p. k' V6 J4045生产时间              2002.1                2003.1
混炼胶门尼ML1+4100℃       57.3                  57.8
# Y+ x/ \9 w1 a* h& {' {拉伸强度，MPa              21.90                20.80
2 H/ P2 f: w4 p( r300%定伸应力，MPa          11.00                11.30
+ l) s6 v. c+ ^! ~伸长率，%                  510                   500
硬度，HS                   66                    65
. h) d4 ~1 @' ?( M$ b
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！

/ f  ^9 H# @2 _5 p- P$ a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。
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5 f8 c" f1 G; V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
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
% a# |2 x9 o% t5 ^$ x  ^, m氧化锌            5
7 V3 j* J, G4 }2 ~$ J/ Q( I硬脂酸            1
炭黑 HAF          80
  X, R, n& T0 c* Q* D石蜡油           50
( _1 z$ x7 Y  x2 `. e7 N' c) J促进剂 M        0.5
促进剂TT        1.0
硫磺            1.5
1 r, J$ o) K9 a4 _8 x2 ^) w
2 W7 l# h& d, C7 v' `, @物性测试如下：
' e. y, s# q: m0 J4 I- XＪ－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        23.46
300％定伸应力MPａ     11.70
1 F( X. o4 {' T& ]  E扯断伸长率   ％        480
5 J' B1 @( X: S0 U硬度（邵尔Ａ）         67
混炼胶门尼ＭＬ100℃1+4   70
2 `. {* m3 s+ U! \8 m$ u
: P9 @; b' a9 {8 }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。

如果要制得低硬度高定伸制品，直接添加油量。如
Ｊ－3080p        100
氧化锌            5
硬脂酸            1
! b! M( W! ?! z. x" J炭黑HAF          85
石蜡油          85
促进剂M         0.5
; A2 l3 Q1 y& @2 c/ z& M+ G促进剂TT        1.0
硫磺            1.5
4 ]0 y4 S3 d& U" W) l2 T
$ u4 V: Z6 f. [Ｊ－3080p硫化胶的物理性能
! F* \9 }3 j* o/ f" H$ m' K. X. h! r硫化条件：   160℃ⅹ20min
6 Q$ u* K5 z( D) O6 W1 z性能名称                  实测值
拉伸强度  MPａ           20以上
( s# u$ }) k8 O4 ~# |: M300％定伸应力MPａ        11.70
0 O& {3 q2 S" C扯断伸长率   ％         720、730
硬度（邵尔Ａ）            54
8 @! b. p" o7 X3 r& ?$ O0 t6 @
4 q* p- \9 w( s& L& ]+ {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；

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。
- @' ]9 p/ ^$ E# @( k8 c+ O! K8 X
0 _( |; Y0 p  V+ ?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。
3 f0 a9 T1 ]0 r( D+ B; P% m0 S2 f9 F
: e3 D( o( s8 D3 S! F/ k  c5 v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。
4 t  G, F, j' {6 h) g& M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
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。
% N( s) \* y4 h" z" E# a/ w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。
/ [4 d: d# W7 P$ l( @) ^" b3 f8 K" s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%。
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。
& b  A, J6 [+ V( |! w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?