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天南手札系列之二:高拉伸强度EPDM配方设计
* _' i( r# P! c; ?# o* ]+ O3 `9 {6 n e4 p2 l8 E 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3 g7 n- O0 i$ z' W/ u/ C
- |, E; q3 y# u8 u) h% q
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。8 F7 b3 S) v, h! P2 N. A! m
5 f$ r( y5 b8 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。
/ i2 |3 W; L! o: H5 S2 R& ?( X" T0 H- J. J9 s9 z
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。
# p1 \$ O, a& ?2 Z8 S2 x7 K1 t d7 e! ?/ l9 u1 V& i
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?6 A' P) U( e3 w9 D
6 s4 P& Y+ p8 n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。
( }% v: x* b" O& @2 @; r8 X
Q- d4 v: T" h- l7 T) A7 q吉林石化4045指标:' w5 v6 S* J! O6 B/ ~
乙烯:52
. |3 r3 h: `( A3 VENB:7.1# L" s2 Y0 o0 |/ g! Z
门尼,100℃:46;(非125℃值)/ k3 c6 d1 i9 C" U% z) r" D, j
; g% W1 Q* p' U6 U4 F混炼配方:
% E1 W7 P/ @- h: c: ?乙丙橡胶 100$ f" r9 b9 t: Y3 y; C
氧化锌 5- X/ H9 X, h+ V
硬脂酸 1
& R7 |& ~) [! K- Y& N1 s2 ]硫黄 1
* F' {" u( `$ k, T8 X9 a2 oTMTM(TS) 1
. F3 V! P+ h7 g- x+ ~: q8 l( _5 a石蜡油 10
$ }- o$ z4 g1 d/ O+ m! b, ^8 YHAF 55, ~6 l% l1 |5 n0 m, _0 f; ^7 e
160℃×30分钟硫化。: K4 m* x3 Y% E5 }6 t
! f% m8 V+ U2 s0 t, J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。
, ]& u Z2 a8 A1 T' Q4 {- G% v3 i一天后,结果出来了。测试的结果:
" q( ? v E1 s: U u
" N4 P* |- r) {; [4045生产时间 2002.1 2003.1
2 O p% F# n0 f4 N混炼胶门尼ML1+4100℃ 57.3 57.8/ ?. E/ }5 s9 n+ H8 Y
拉伸强度,MPa 21.90 20.80* y4 p5 j" N$ N% G$ u
300%定伸应力,MPa 11.00 11.30# G# @5 a+ L5 L% I! L# M
伸长率,% 510 5009 T+ I9 f# w, e( G; n1 w
硬度,HS 66 651 f }6 c4 ~$ D6 ], @
. ?, Q, R( r' ? p6 |5 r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. o3 E' X9 B3 P2 `; x- D# B# T: V6 E
$ G, X3 C9 n1 d9 E9 |" m. `! l7 P
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。
4 C+ z) Y5 V" l+ ^/ M) A$ ~" u; Z+ b6 x9 G0 a4 S# U9 p; ?/ K: E
比如说,换成吉林石化的J-3080,大家看一下。
" j- C$ n8 |# N& B, e6 {乙烯含量% 70.55 `7 G; x2 F1 {" o1 I8 u
ENB 4.1/ b8 C& B2 D8 v
门尼粘度 ML125℃1+4 72& k0 j8 v j- W% m& X5 D
: k" n7 U6 c& c4 X F+ V* 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:
. h2 u! ]3 ?! x% d) U: X& d6 E* ]7 @J-3080p 100
. |" w2 d2 Z& U" ~5 }5 ?氧化锌 54 ^8 o/ K6 W+ ~7 Z$ Q. E. O
硬脂酸 1
; r3 _9 {, ~( v9 e5 h炭黑 HAF 80- O1 ~2 p3 w2 v% y' I
石蜡油 50
V- k4 m8 A: p" j促进剂 M 0.5: p9 {7 x% Y" `8 E* D* h& w" p7 s
促进剂TT 1.0
# p+ N. k Z7 V, M" }硫磺 1.5
. X$ L9 I7 l2 p4 t+ q* j8 L$ [) u8 Y) I, t3 \! b7 q
物性测试如下:% N4 P1 l+ X% N- `
J-3080p硫化胶的物理性能2 w1 c8 u9 A' K9 e
硫化条件: 160℃ⅹ20min; M$ o" G* |2 \
性能名称 实测值
2 o! G/ s7 V0 s/ s, v$ `5 [+ K拉伸强度 MPa 23.46
0 U5 @2 h( I: i1 D! C3 E( s5 p300%定伸应力MPa 11.70
- Q# k' b% X5 p% s; J- r' A扯断伸长率 % 480# I' j: I W/ r
硬度(邵尔A) 67
! K6 y0 L# M! Q" C) D7 o混炼胶门尼ML100℃1+4 70
& v6 d# V( W1 y" n3 H# N4 j% G' s! O9 x K: Q( g4 `# g( Q" f3 k4 r
在这种填充条件下,拉伸值大约能提高2个兆帕左右。
6 a8 \- S3 g1 Y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。( {3 T: j0 h4 K: E1 L5 ~* _. W! g+ v
0 d* I+ r1 i' B; k6 @
如果要制得低硬度高定伸制品,直接添加油量。如# s7 p* F6 h8 _4 V9 y9 [( Q
J-3080p 100
1 n) h) r2 l; v$ k+ v氧化锌 5- l9 G7 e- \# f: E E* h0 k5 Y
硬脂酸 1) h, p7 V3 m, w S+ d+ Q
炭黑HAF 85
5 Z; ] j3 D8 E) P. i: l+ F' m1 `石蜡油 85
3 [( v( F. p* ?& e促进剂M 0.5
! f( F J6 e r$ L. Z1 h' a J促进剂TT 1.0, _% G; x' t; \+ ~) D
硫磺 1.5* d0 _. ?$ T, P# y
3 z, d$ Q" A$ z: BJ-3080p硫化胶的物理性能; G) O( x* g, c; }
硫化条件: 160℃ⅹ20min' O* T) I; l5 U) V5 a. q+ c7 D( w
性能名称 实测值; \) k5 Y$ s6 Q* d I* |: e# s& }
拉伸强度 MPa 20以上
* J- i( ~4 k' U5 ] b300%定伸应力MPa 11.70
7 f7 Q- ~; X9 R4 @扯断伸长率 % 720、730
6 @" O4 B) o. C& O9 J硬度(邵尔A) 547 G! ^# F& r2 N, G4 c7 Z
( R. k. a& r! \8 `, J9 B. c" Y
如果要值得高硬度制品,减少油量,当软化剂用量为零时,- d! d- Z x4 o# l: g, g+ |6 }
拉伸,19兆帕以上;EB,200%,硬度84;+ q6 z q9 {" C% _' l1 V/ I- Z, U6 o+ ]
* ~, [" F# H0 a3 j
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。
! ?- t% Y7 f, \/ s% Z1 M a
3 k! H! @' ?5 K) P$ S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。
( o+ M l0 Q5 n5 a& q3 u$ ?5 Y: F5 C L: m. v8 S
三个工作日,连续三更,月票拿来!! I8 i5 y/ B7 K! G& ]& l5 g! r+ W
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