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天南手札系列之二:高拉伸强度EPDM配方设计
1 L H1 H1 C. J% \
" H7 `5 P" V, M% ^2 v: @- ^! V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* b. |, H8 A' V
( L6 v! X; a# n, t6 ~
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。' P% R7 @8 C& P' p7 t$ O! {
. [# I# _3 ~5 z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。
* F9 K+ y2 p4 J5 S+ W9 h+ W+ B( ?* `$ E) N3 t
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。
( ^3 a' F4 z: P4 Z$ b: J
) w7 I/ F. X+ q* A) l6 j& }0 X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?
- N' |4 P# v3 ?9 J
0 T) d! b2 X# d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。/ P# P. C" u# V7 e' z, f$ E8 z
( [2 V! L: f `" \& a吉林石化4045指标:7 w m! t8 g( G" m
乙烯:52/ Q! U+ u9 w+ {0 d5 c$ w2 ?2 g' c
ENB:7.19 u4 ~; {# j4 u3 s
门尼,100℃:46;(非125℃值)
5 k! B. x) C4 J% h- l8 U9 S+ O3 J3 j$ p; V: I! [. }
混炼配方:
+ t3 J& W% @4 d4 H乙丙橡胶 1008 L/ q0 H3 v" o1 I
氧化锌 5( `; E% z5 a5 K) p0 w
硬脂酸 1& Z1 `5 ?3 P# j2 R+ W7 {8 G2 n
硫黄 14 ^! K* b5 f5 ^, l& ?
TMTM(TS) 1
% _0 h" r9 J+ g' |石蜡油 10/ `( U; {' n/ k! I
HAF 55* p" B# h9 m3 r9 R3 B- B
160℃×30分钟硫化。( A2 L- w7 U0 S% q
" ]& V8 l* }- a
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 I1 Q# ^2 @. }; \
一天后,结果出来了。测试的结果:
; }: ]6 L: }) o' T U) L
4 d8 J7 |$ w" a' |4045生产时间 2002.1 2003.11 @9 U' `9 a: r- T( i8 h
混炼胶门尼ML1+4100℃ 57.3 57.8- A. _3 V; f* E/ m) H
拉伸强度,MPa 21.90 20.80
9 |- i) |. b( x+ l; Z2 L300%定伸应力,MPa 11.00 11.30
$ A4 `$ d+ L& T/ d" }' X [伸长率,% 510 500
$ _6 M4 R. z6 F0 \" n( ]3 l, A# Z硬度,HS 66 65
; h7 A$ G0 T' N$ e l5 ^3 [
9 n% e! ~9 ?8 _ {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+ v( C8 q- V Z
$ H8 a. @. b2 P5 \0 i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。" h1 E( h( ~1 q. a, L" K2 }
9 K* p) u: v- d) }6 D
比如说,换成吉林石化的J-3080,大家看一下。3 F6 @& R2 a: R }: o& v
乙烯含量% 70.5$ w+ |6 ?) E7 x( @8 [( T5 C5 ~4 k- Z
ENB 4.1! z! P; u/ ^. [ o* j
门尼粘度 ML125℃1+4 72
) j+ w0 c, \* U, p) G6 F9 l1 S( o" S9 U% }% z! r
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:+ O2 Z, n$ u+ e5 T7 Y" i$ V! {) x
J-3080p 1004 P% n5 W! F( L
氧化锌 5
6 G, A7 t4 o K4 L3 \硬脂酸 1
( |5 g$ u7 V* R D! _1 I炭黑 HAF 80, _ z6 T' X; |& y8 T
石蜡油 50* E) c; g/ U' A# W6 E8 Y
促进剂 M 0.5& z" j$ s: [' D) M8 H6 V
促进剂TT 1.01 \5 S& _0 R2 t, K
硫磺 1.53 V& Y* s5 n) A) G! R
8 T: G9 ] t) Q6 P* J
物性测试如下:
~2 {" n& S& j _# o6 h( {2 @J-3080p硫化胶的物理性能6 R+ R8 @+ h* R' _4 \* L0 ?! P# }
硫化条件: 160℃ⅹ20min8 t3 O5 L1 S( [2 A
性能名称 实测值! z; a$ Z# E1 B" j- ?4 L( A
拉伸强度 MPa 23.46
# o; `: x) i& ?8 ~) u300%定伸应力MPa 11.70
$ {; H! ?5 l4 |( M: l* c. P2 `扯断伸长率 % 4800 g# \/ m- }4 [7 U& |4 f0 }
硬度(邵尔A) 67% L1 L# s5 i; [: V, A
混炼胶门尼ML100℃1+4 704 V+ p* X( t: ?
1 T1 G" t( a; f+ X& b9 F. D5 ]* w/ p在这种填充条件下,拉伸值大约能提高2个兆帕左右。" s( q# X4 L' o/ z$ g4 q
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。( x# X0 e" b1 f% R1 [ h
f$ F0 b( X# O
如果要制得低硬度高定伸制品,直接添加油量。如
' N- J9 j" e( S9 X$ EJ-3080p 100
~: z8 c& h0 d% p) ~0 B氧化锌 5
* u: ^/ B( u& i. E: \硬脂酸 1
5 r/ L5 ^* Y/ L0 s) z炭黑HAF 85' g" _* l/ U7 n
石蜡油 85
) W7 G( g, d' D' W' j) O促进剂M 0.58 ]( P& f: g8 ~; Q
促进剂TT 1.0! ?& h% o4 h5 ]# ~* i
硫磺 1.51 Q% ^9 b9 F2 h7 g
$ c- V/ X. ^6 J: cJ-3080p硫化胶的物理性能
% D# p) T4 ~3 w硫化条件: 160℃ⅹ20min; e0 E* j' ]& i: F, F$ f4 k/ d
性能名称 实测值
6 l0 s$ h& s6 t/ c拉伸强度 MPa 20以上+ B8 i7 w& u Q# N# F# Z
300%定伸应力MPa 11.70
6 F' G, S9 B& e6 \扯断伸长率 % 720、730$ l& r$ p' T. O# v ^* |
硬度(邵尔A) 544 Q/ C* p7 R. I) v5 m
' Z3 g7 ~" n/ H) T9 O/ e如果要值得高硬度制品,减少油量,当软化剂用量为零时,) K. t& m9 d2 e6 x; M1 @7 H
拉伸,19兆帕以上;EB,200%,硬度84;- y' h/ ^4 `8 X- Q4 d' H2 V2 [* W
. ~& K; C% x8 m9 d5 B5 i9 p0 l ~, y
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。
# n. l5 Y) e1 x2 b2 s& Z! p. Q/ h7 j, ?8 f! l3 [# N! j5 y* z
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。
h9 a* M& n& [- X
1 m( f. x9 o- S# w- R三个工作日,连续三更,月票拿来!* J$ ^, Q/ ]6 G
. T+ v; o# O! X- ]
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