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天南手札系列之二:高拉伸强度EPDM配方设计
2 W8 w: Z/ j6 l. U6 m. m8 V7 \
# Z: L+ `+ q# O- i# i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* a. Y8 I: R. W% U
7 }' a' O5 e* J, o) Y" p. e: 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。
: ] g% h- F- m9 i, A, T
4 ?" ?$ G4 i6 B {! 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。
' {& e# w# U9 b# K, O
/ m0 @" E8 Z: y& d! |2 F$ A4 L% P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。/ `: d, t3 J7 Q* L4 \
2 k- ^- v( Y# B3 s9 T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?( G1 r# g8 c6 n5 v7 |& t/ M
3 p2 e8 j* K! c- H9 u' H
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。$ @& g, V1 n: w
n: A8 w- T5 e+ `( ]8 h7 x& c
吉林石化4045指标:
; |5 V' o4 Z t& N+ p乙烯:52, W9 N# U! O1 h3 _
ENB:7.1( c, n# S3 Y- j# F
门尼,100℃:46;(非125℃值)
4 \. N: b- }# n/ L6 n! E. u' P" g w6 ~4 S# T
混炼配方:1 ^0 y$ B1 o' }0 G4 N. [- {" h
乙丙橡胶 100
# U# }3 X& {4 I; G9 x7 b+ l氧化锌 5. q" n+ ?( [$ N2 u) @" ~
硬脂酸 1
o$ _% V1 \, L9 k6 d) Y; {- }. N硫黄 1
; I' R( e) D C8 `. rTMTM(TS) 1, C6 E" y# |8 V' I3 o4 N
石蜡油 10
% s. G5 H0 ~( ]* C. }8 ^$ F( s$ aHAF 55& _2 ]$ k$ J: m* B- v# q
160℃×30分钟硫化。; Q& t$ U& b9 o) F" G
6 e5 z' O! ] d) H5 u* ~
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。; f: o k, g t# o1 D
一天后,结果出来了。测试的结果:
% b7 ~( V8 _, C3 t8 h: F
* V! w! w' V5 L0 x4 t4045生产时间 2002.1 2003.1
% O9 [% T/ z0 L1 g混炼胶门尼ML1+4100℃ 57.3 57.86 h) Y! [9 |; f
拉伸强度,MPa 21.90 20.80
/ E2 m* l1 U: U! [6 R- v( G2 }7 a; Q300%定伸应力,MPa 11.00 11.30
# e* q& L( b$ M6 `- ?伸长率,% 510 500' z" j1 ^8 d0 R/ M% v4 G
硬度,HS 66 65
/ x3 p$ l2 W+ Y1 J( G" G/ r
& s4 d# j0 K1 ]) o; a/ B" P9 L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!
# O! q5 ] f5 f/ t) K
* I7 u, C0 j- Q! 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。
9 B* ]0 n t" ^' A2 V( c$ b; o6 b) v% c, ^
比如说,换成吉林石化的J-3080,大家看一下。
" m+ i$ A2 ?8 |乙烯含量% 70.5
5 }# ~9 M, k6 \4 B- ~! SENB 4.1* ^+ p# v' d$ ^/ N+ M" m
门尼粘度 ML125℃1+4 72
! P7 W: N/ R% J4 X# w
$ n( K. f8 G$ X7 `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:
# H9 p7 m& F( b9 S, dJ-3080p 100
2 R9 @3 R6 t+ U! B# i8 s氧化锌 5
, P0 U8 l) D4 i7 d% A/ D硬脂酸 1
5 ?/ a4 }& P# {0 Q$ g7 F炭黑 HAF 803 Y5 Q* g0 E! b" D1 g1 A' W3 @
石蜡油 50
2 u1 w6 ]3 J) Z! h促进剂 M 0.5, c7 [4 C& M' K
促进剂TT 1.0
9 s# q$ w+ j& t) R& H. T7 j) N! g0 z硫磺 1.5
: I* C L. P- u! A6 p) T7 n& ]: N1 f/ ^. L1 ]
物性测试如下:
9 R) c% p/ a6 X. U% Y* rJ-3080p硫化胶的物理性能 H+ f, i( {$ n* [1 Z# K
硫化条件: 160℃ⅹ20min4 \8 R- C/ s7 P; W. u% N% ^ Q
性能名称 实测值4 Y6 V3 U# I- f, W5 A
拉伸强度 MPa 23.46' [: h) w4 v& s8 j# f
300%定伸应力MPa 11.70/ z5 E6 J& W! w
扯断伸长率 % 4804 B2 y4 C. z+ @, L3 y
硬度(邵尔A) 67
; j) R1 L* U4 V1 I: Q n' D混炼胶门尼ML100℃1+4 70, w' I: a. X8 m2 i% G$ M
% L* E& O. E$ C
在这种填充条件下,拉伸值大约能提高2个兆帕左右。
. g! D! B8 G9 I: `9 Y4 F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。
@9 e8 H+ J+ E- Y1 [6 n: p; A
如果要制得低硬度高定伸制品,直接添加油量。如. T9 [% |& w: F( C% V7 Y
J-3080p 100
; d6 B( P7 _0 k' j C% i氧化锌 5
6 A# S( u( w* W硬脂酸 1
I1 {7 ^; f& s6 a8 F: Q炭黑HAF 85
5 K* N7 c& ~+ \- e2 I: k, _, |石蜡油 85
$ [: o9 `6 X+ B' L i( H; v促进剂M 0.5& z3 e# z! ]4 E) P* H5 G+ A3 M& p
促进剂TT 1.0
+ L, L' X* k; g- B" ]! y l' |硫磺 1.5! O* \4 u: z; A" i; u! n+ Y& K
& a) `8 e" L3 m( I' a3 v# o
J-3080p硫化胶的物理性能
( s6 d$ M, f0 U Y0 p硫化条件: 160℃ⅹ20min* X% k5 t" s7 n( Q7 {/ G* n9 u7 G
性能名称 实测值
. d) Z, u, i. b F# x6 I2 }拉伸强度 MPa 20以上- X- L) R2 y' r C: K( z
300%定伸应力MPa 11.70
/ X# T, M7 n( F扯断伸长率 % 720、730
3 a4 q# S) U& N0 d; S, L/ V, Y硬度(邵尔A) 54
- j8 x1 h) q; N6 A$ j# L3 \$ E- R8 x0 ~3 a; H% q4 |0 }
如果要值得高硬度制品,减少油量,当软化剂用量为零时,
+ Z/ s4 J' E2 B! e% F8 m" R拉伸,19兆帕以上;EB,200%,硬度84;6 k H% }+ q$ ^, {& g# r
" ]2 {: }, f- ~, |7 Z* p9 b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。
# _" I1 S/ U5 B3 z7 Y7 s& k3 P2 W/ X" h9 R7 f" l. j8 E9 d
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。6 I1 p% Z6 {: B* K8 P, z
4 J r' g' c2 a三个工作日,连续三更,月票拿来!' C3 c/ g% m3 [0 J; ~
; C8 B* S- h/ m! S! ]0 ~$ f, C
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