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天南手札系列之二:高拉伸强度EPDM配方设计
( m/ g% H; L* R4 s! I8 U1 A
7 M& b2 b: M2 v0 q! B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) H! n$ O. y; k% o5 ~% Q
- [! a" U J- h* \; C9 a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 P1 E' h2 Z0 w# w7 S
8 l" N# b; s. F6 n: [6 a, X% k" P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。: C# W1 J. |/ s: N/ I: m% t5 W
1 ~4 a7 T4 X5 N
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。1 I5 w) j' ^1 H: L
5 Z3 e: C" z; |1 o5 p) g
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?
2 d" J2 D9 p' f0 N- z0 u/ A
& y- J* z9 h5 F" [5 Q, B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。
: t* b* ~; {- S, x# T1 A6 X7 s: |
吉林石化4045指标:" ~# [- I1 }# n5 U# t
乙烯:52- {) i$ t% @ c/ L
ENB:7.1! ]; D! y4 Z% Z4 n
门尼,100℃:46;(非125℃值)) Y, W- v1 j1 ~, J$ C
0 s% t% s6 X# h: o5 B
混炼配方:
3 m x0 v( q2 V5 F2 i9 U乙丙橡胶 1004 |% s3 Y# T% |" \; p/ U% g
氧化锌 55 v3 Z. L" d% w) m, ]$ f& o# o+ P
硬脂酸 1
9 y9 w+ b+ i/ X% g5 J* x硫黄 1- h% p4 q8 w: Z" h7 T
TMTM(TS) 1" u- @9 |. U% e& Z ^
石蜡油 10* R2 @6 Y# }' a- ?$ ^2 ]
HAF 55
2 A! [, p3 K u1 a) J: Z' I i, k160℃×30分钟硫化。
; t+ q! x; C2 b) I/ l
2 h9 o. O3 y3 e& f0 p4 z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。
7 T- `1 _% g! K4 t5 U% P" Y一天后,结果出来了。测试的结果:; \! y2 l% P- w9 g( O
. Y2 m* B4 \1 ^5 i: u8 w1 {
4045生产时间 2002.1 2003.15 M5 h+ y Y* V4 M# p/ p6 }
混炼胶门尼ML1+4100℃ 57.3 57.8( ?1 U U6 g& }
拉伸强度,MPa 21.90 20.80
/ U d% I @/ c9 X( M, I" i5 T2 S300%定伸应力,MPa 11.00 11.308 l+ m# ]% K$ S6 Q# r D0 B1 q( S8 E
伸长率,% 510 500
- d9 C0 P. j- s9 t硬度,HS 66 65& h2 B8 j) E5 i6 E
" i( R1 n. d1 ]. D, b8 ^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!
; Z. J {. r/ Z$ ?6 V/ e% _! U" A5 J( q) z$ a2 j. @: f
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。2 {5 w6 |5 @+ u: ~% i
* c# m6 I G3 I4 o- p, R比如说,换成吉林石化的J-3080,大家看一下。
. ~+ J8 q/ {4 n3 T c乙烯含量% 70.5
' d% f# B: A3 E7 m( kENB 4.1! O8 ]. {- |& i0 d
门尼粘度 ML125℃1+4 72
; {' x$ H3 U! N: G5 k3 T* P% T' o5 e( F9 b
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:
" `- L; B5 [# M' i2 n6 x& k6 M( FJ-3080p 1003 y% ?4 y- q, A g6 [/ b0 Q$ g
氧化锌 52 F& J v9 T* P5 D% `" k" G8 n9 m( e* s
硬脂酸 1
5 X, o$ [" a4 l+ k6 W8 Z- S; Q炭黑 HAF 80; ^: [7 {8 s$ y1 i
石蜡油 50
, t. U3 N: r1 d# ~; R促进剂 M 0.5
6 C% O9 H; K; l' A2 M/ q促进剂TT 1.09 A+ y7 ?/ c9 N+ I8 o0 d: Y6 Z# p
硫磺 1.5
( ^2 a! I% Z$ N6 y& {5 O3 M N
/ g' R& g: {, P' t% Q% B$ r物性测试如下:* G0 d. {6 b' ?& u
J-3080p硫化胶的物理性能 R/ M, A, x/ _) j5 w
硫化条件: 160℃ⅹ20min
' W4 @4 o/ f9 |性能名称 实测值
% {3 r( M; S& y0 r拉伸强度 MPa 23.46( M. X/ S2 a6 [: t% Y# }) Z$ D, q
300%定伸应力MPa 11.70
, I' _1 q& t, O& D8 V扯断伸长率 % 480
$ q( p% y/ e; }2 Y; `% i硬度(邵尔A) 67- B! U% V- _" l+ v' w2 j7 J" @" b4 D
混炼胶门尼ML100℃1+4 70
2 _$ ~6 k& X+ p* J7 H0 Y8 F. w0 P, J; J+ W3 F2 w/ ?
在这种填充条件下,拉伸值大约能提高2个兆帕左右。/ j# V! n: Q1 C$ w" v
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。/ i1 i7 I' b- q" V% w$ |
+ j* [0 i* a0 g5 g6 }如果要制得低硬度高定伸制品,直接添加油量。如/ N8 K; B0 Y- s1 y b k; D
J-3080p 100
* |3 t5 X% K" K' K) j6 p5 V O: b氧化锌 5
: [# B2 Y9 q" ?; T硬脂酸 1
0 Z$ K& I, b1 S9 l% \! g炭黑HAF 85
% S1 x, _# Y4 l! l. c/ T石蜡油 85
$ F ?( w. Y6 }; t2 y1 ^促进剂M 0.5! _) _- Z$ j7 j1 \" O7 \
促进剂TT 1.0/ c9 h3 Y" T2 p h* ~
硫磺 1.5
. o3 w# F& y: N+ u% j7 F: K8 M |. V+ F/ r
J-3080p硫化胶的物理性能
7 @5 q' A3 ]' ~硫化条件: 160℃ⅹ20min
5 j) o+ ~/ D: B* K5 q7 {* `" M* E性能名称 实测值* d1 }4 G/ }" N) K( j5 j; a
拉伸强度 MPa 20以上$ F: _" k6 q" F' ^
300%定伸应力MPa 11.70
. d' y' l/ C; ~+ u, b1 I0 T扯断伸长率 % 720、730
1 R% k7 [% V4 |0 H硬度(邵尔A) 547 a& y! a# \3 Z
5 Z$ [( ?, J+ A4 t7 ~如果要值得高硬度制品,减少油量,当软化剂用量为零时,
( M" _% x; \" h U拉伸,19兆帕以上;EB,200%,硬度84;, w1 ~9 q" Y: y Z4 s( @2 w; }
4 R6 A- h' R: S, d# p( |
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。% U* I; z- |9 {9 l
3 C5 ^9 z) m: 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。8 d+ q5 p$ {2 b( Z1 b6 v. o
6 ~8 y- ^' p1 `6 F' W; M# q
三个工作日,连续三更,月票拿来!, ~" {4 D% U0 q
# N& f9 _3 B: S- C, e
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