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天南手札系列之二:高拉伸强度EPDM配方设计
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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
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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。
V0 F( V* F _* ^! K. `0 ]$ B4 Q
/ W4 G7 S/ Y- i2 l1 S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。
" t& G3 E! M0 J7 @! T' z7 l. g V1 p$ ?% J
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。
/ J A3 L/ X$ g+ ^- Q9 M* W; e% V0 ?
: p) a$ A& s, ]: Z- 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?
0 Y( G5 J# x+ I8 I7 O
- t" ^4 M8 o7 _# N K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。+ c. s" E) ~/ s
+ l q* j: |' x `+ _" `6 J
吉林石化4045指标:
% x+ {% |+ m: P5 s乙烯:52* h" a7 w W- U" q Y* ^, {
ENB:7.10 ^ V/ ?- u3 J# g9 j& O2 i
门尼,100℃:46;(非125℃值)
# R& L$ n# g; ?! }" c3 m+ h
) J4 B" w* s+ \混炼配方:
, ^" `2 F0 h" N- u乙丙橡胶 100
/ _" I0 s7 G& P) i9 s) W" i氧化锌 5
- `* E' X* n2 k* O; I硬脂酸 1- u% @% u1 |6 s4 z: m4 P5 X5 D" s
硫黄 1# u+ _% C6 c- h- y; n
TMTM(TS) 1. c/ `, c2 r6 y! R/ S
石蜡油 10
1 X+ Q" m2 U4 ^/ F* q% o* ~) i. RHAF 55
0 B* u W* R" k% d" n160℃×30分钟硫化。
4 D6 M. Q6 Z3 M1 Y1 v$ R7 _
6 o7 _ R8 `$ B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。
! B l! ~" v6 V一天后,结果出来了。测试的结果:/ i% S9 n7 h* U4 Z( a4 n" l
1 b- U% b& o5 Q! ]1 { G; ]4045生产时间 2002.1 2003.1
0 M5 @8 @' v. v" ~混炼胶门尼ML1+4100℃ 57.3 57.8
1 Z7 X7 K) b' d) Z拉伸强度,MPa 21.90 20.80
" n+ ^$ }9 V& H% Y- R. g% v1 ?7 W300%定伸应力,MPa 11.00 11.30
6 S/ W' y! O: k) T伸长率,% 510 500
# c) K& g+ @+ J6 J4 C3 b, ?硬度,HS 66 65
. r* x) W* K" I+ v _! p& m7 f: g- A/ q. T& X
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!9 j( t; D V/ f E1 @7 r) E$ l
0 ~+ f6 M9 D3 M4 Y/ z! t0 p1 Z9 B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+ V. m/ f, w: E4 M& L, w' t
. E7 C* q) M6 I& \% p% b比如说,换成吉林石化的J-3080,大家看一下。: w: x" Y8 c+ h2 Q' M( X" E
乙烯含量% 70.5
7 T( d2 b# c/ j2 G$ a5 G& oENB 4.1
8 W9 L1 u8 P: \* M9 }& |门尼粘度 ML125℃1+4 72
! L1 ]8 {- u; c$ B8 N' R: h8 x; Z+ _1 j P! F
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:* K' M: l" |# T: ]
J-3080p 100
% x1 E; Q2 I& E) y4 ]: N5 b7 `氧化锌 5$ Z# g0 s* ]$ Y w- C$ B7 T3 I; U
硬脂酸 1! j4 S: o$ j9 m0 j- z6 _) b
炭黑 HAF 803 C3 k4 L. |$ u9 b) U( w
石蜡油 505 v. E, v7 D& S8 P: y9 s
促进剂 M 0.5
# W' ]0 q( B$ i7 P. L( ~: k: V促进剂TT 1.0% G" c0 ]5 S# [$ q
硫磺 1.5
& z3 A5 Y0 O. Q3 d0 X5 l) V2 Q: ?( ?, B& ^" g$ T& {. X5 E
物性测试如下:- S, K& @6 k4 v
J-3080p硫化胶的物理性能# [- J2 ^8 C/ _0 V4 n. |6 m" C9 h* o
硫化条件: 160℃ⅹ20min
4 Z6 F; |+ P0 n$ c2 l4 t性能名称 实测值1 ?/ M k7 H$ ]1 I0 {
拉伸强度 MPa 23.46" e7 f# p% `; H1 w' f: K
300%定伸应力MPa 11.70
8 N7 d2 C8 \; @: A6 a* H扯断伸长率 % 480
0 t% Z* p! {4 e8 L! D硬度(邵尔A) 67' {7 z6 r) H/ F2 |" ^1 R
混炼胶门尼ML100℃1+4 70
% ~6 I: k0 G9 n/ N: ]: O: z
! Y+ q3 D! r$ D D! D在这种填充条件下,拉伸值大约能提高2个兆帕左右。( ^# Z" [$ R; z9 y" l3 H# U7 x- P- }3 P2 ^
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。' R( V0 I# ^ N- H3 b
! l/ ?. L. R7 |' [
如果要制得低硬度高定伸制品,直接添加油量。如
3 Y0 I1 j* j1 J" P% JJ-3080p 100
1 d0 V& b% p; d, p) m氧化锌 5
1 \6 z( }& m' e; ^$ M& S0 D硬脂酸 1
: `& u. f+ ^3 s7 m: O炭黑HAF 85* P9 q1 {) \- e1 ^' g0 m
石蜡油 85
4 H1 y" E* }0 |4 n, |: a, B促进剂M 0.59 [3 C+ f& N! M) R z7 i. S
促进剂TT 1.08 M N* Y( a/ H% Y2 T- J% ]2 L
硫磺 1.5
$ ~ C. M2 P+ A6 a! w1 P7 }7 _! f- K6 F8 \ b
J-3080p硫化胶的物理性能
; {$ x0 N3 M+ g! J硫化条件: 160℃ⅹ20min
, u9 D j; H+ h; s0 f* t性能名称 实测值1 l9 j l. v$ v( [
拉伸强度 MPa 20以上
$ ~+ w( f# H9 f- D; S4 _300%定伸应力MPa 11.70
# d4 p+ L. I' F- D+ H# D% Z6 [5 m扯断伸长率 % 720、730
# A( y) x L3 y. N6 ^3 f硬度(邵尔A) 54
: ?2 m5 }5 _; ~) m' g& }8 u
& S' r, h; K. w7 c# w如果要值得高硬度制品,减少油量,当软化剂用量为零时,' m" g2 U) _3 @+ W' ]( M( l' f
拉伸,19兆帕以上;EB,200%,硬度84;
1 I2 Z, {2 X0 ^ ^" H) G, p8 B9 a3 @$ w0 P5 B* K H# h+ J. x; I
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。2 {8 ?4 h) `( B9 P1 |: U
3 C; P' h$ 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。
. b" U; g: R9 D! ~$ V" R8 W4 C( \
三个工作日,连续三更,月票拿来!# V! I+ e( @. e1 {9 p8 T& R
% U7 B/ P9 H( D
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