耐高温低压缩变形三元乙丙胶料的试验.pdf

检验检测中国石油和化工标准与质量第4期·30 ·www1chemstandard1com1cn/耐高温低压缩变形三元乙丙胶料的试验曹锦程辽宁省铁岭橡胶工业研究设计院(铁岭112000)【摘 要】 由于三元乙丙橡胶具有耐热、耐低温、耐油、耐候、耐臭氧、耐化学腐蚀和耐 电绝缘性等特点,因此它的应用越来越广泛,但由于它的正常工作温度为120℃,当温度达到150℃ 时,它的压缩变形随之增大,以至于不能正常工作为解决这一问题,我们做了大量的研究和试验,最终研制出了合理的配方,满足了三元乙丙橡胶既耐高温而压缩变形又小要求 【关键词】 三元乙丙橡胶(4045)耐高温 低压缩变形 硫化剂、促进剂和补强剂的选择1 前言三元乙丙橡胶产于上世纪六十年代,由于它的主要原料是乙烯和丙烯,是石油化工的基础原料,价廉易得生产方法也比较简单,再加上它具有很好的耐热、耐低温、耐油、耐候、耐臭氧、耐化学腐蚀和耐电绝缘性等特点,因此,它的发展比较快,目前已被汽车工业、建筑工业和电气工业等方面广泛应用乙丙胶在一般情况下,可以在120℃ 环境中长期使用,短时间最高温度为150℃,但是当温度接近150℃ 或更高时,乙丙胶开始缓慢分解,压缩变形也随之增大,使产品使用寿命减少,甚至不能正常工作。

为了解决这一问题,我们从乙丙胶的牌号、硫化剂、促进剂、补强剂等方面做了大量的对比实验,从中选出了较好的配方,来满足乙丙胶在高温条件下低压缩变形的要求2 材质的选择211 三元乙丙胶牌号的确定一般来讲乙烯含量在60 %左右三元乙丙胶的加工性能和硫化胶物理机械性能较好,所以多数乙丙胶乙烯含量均控制在这个范围内故选择了如下厂家生产的不同牌号乙丙胶做对比试验表1 对比试验结果厂 家商品名称牌号第三单体碘 值g碘/ 100g胶门尼粘度ML100℃丙烯含量%日本三井石油化学工业株式会社MTSUENB244230 日本合成株式会社JSR EP33ENB264543日本住友化学工业株式会社ESPRNE 505AENB2475高从不同厂家生产的不同牌号的乙丙胶在150℃高温下做压缩变形对比试验,结果如下: 4045胶23614 ; EP33胶24016 ; 505A胶23412数据表明:4045和505A二个牌号的压缩变形值比较好,而且基本接近三种牌号都是日本产的,其中4045是目前我国大量进口的,所以采用4045牌号胶进行试验212 硫化剂的选择众所周知,要使三元乙丙硫化胶有更好的耐高温性能和低压缩变形,就必须选择过氧化物为硫化剂,采用过氧化物硫化具有如下特点:1)硫化胶具有优越的耐热性和低压缩变形,第4期曹锦程 · 耐高温低压缩变形三元乙丙胶料的试验2010年第30卷www1chemstandard1com1cn/·31 ·甚至在高温下压缩变形很小。

2)硫化胶高温下硫化速度快,且无硫化返原现象3)颜色稳定性好,不污染,大多数过氧化物不易喷霜,且胶料储存时无焦烧危险采用价格便宜的过氧化二异丙苯(DCP) ,具有中等硫化速度,较高的交联效率和良好的焦烧安全性,但是臭味比较大据意大利艾尼公司报道,有无臭味的过氧化物出售,但价格昂贵,可根据需要加入为防止交联过程中分子断链,提高硫化速率,改善硫化胶物理机械性能,可采用加入少量硫磺或硫磺给予体或共交联剂等,如新的硫磺给予体OTOS它可以增加胶料的交联密度,改善抗硫化返原性和耐老化性能,降低高温下的压缩变形含有高量OTOS的未硫化经长期贮存后几乎没有喷霜现象213 硫化促进剂的选择为了优选出更佳的配方来,重点对硫化促进剂、活化剂、共交联剂以及增硬剂进行了选择实验促进剂选用耐热性能好、硫化平坦性宽、硫化胶滞后性能和压缩变形好、生热小、硫化返原现象少并能改善硫化胶老化性能的TETD和耐热性能好、易分散的PDM;活性剂选用耐高温的甲基丙烯酸镁MMG;共交联剂选用二异氰尿酸三烯丙酯TAIC ;增硬剂选用齐聚酯对比试验的结果见表2基本配方为: EPDM40452100 ; S20135 ; DCP27 ; ZnO25 ; SA21 ;石蜡23 ;防老剂MB2115 ;喷雾炭黑245 ;快压出炭黑240 ;促进剂和共交联剂等的用量见表2。

硫化条件: 180℃×20min表2 不同促进剂及用量对比实验材质及项目用 量 及 实 验 结 果12345678TETD111111PDM0161016115215115115115TAIC10161150161015015MMG11齐聚酯10155 硬度(邵A) ,度7979848280877882 拉伸强度, Mpa11101216121613191318121913121214 扯断伸长率, %140149136146150119162121永久变形, %214218218316414318316压缩变形(常温 ×24h)510415717414616712512515压缩变形(150℃×24h)46124013541734143719441046173611数据表明:加TETD比不加的高温压缩变形好, PDM用量在115份左右较好, TAIC用量小比用量大的好, MMG耐热性能不明显,齐聚酯增硬效果好,但高温压缩变形随用量增加而上升对比实验数据,选4 #配方较好214 补强剂的选择三元乙丙胶属于非结晶胶,补强性能取决于补强剂、填充剂的粒子大小、比表面积、表面化学性质及其在胶料中分散度和结构状况。

以4 #配方为基础,选择几种不同炭黑进行对比试验,见表3表3 不同炭黑对比实验材质及实验项目用 量 及 实 验 数 据4 - 1 #4 - 2 #4 - 3 #4 - 4 #4 - 5 #4 - 6 #喷雾炭黑454540454545 快压出炭黑40半补强炭黑4045检验检测中国石油和化工标准与质量第4期·32 ·www1chemstandard1com1cn/续表3材质及实验项目用 量 及 实 验 数 据4 - 1 #4 - 2 #4 - 3 #4 - 4 #4 - 5 #4 - 6 #高耐磨炭黑40 白炭黑40EVA40 硬度(邵A) ,度827576788282 拉伸强度, MPa13191216121720128121315 扯断伸长率, %146226306170232140永久变形, %316316512211814418 压缩变形(常温 ×24h)41410111210918913512压缩变形(150℃×24h)281451116415501545194213实验结果表明: 4 - 1 #配方实验结果最好,也就是说补强体系选用喷雾炭黑与快压出炭黑并用,能使压缩变形在高温下达到最小。

424 #配方(喷雾炭黑与高耐磨炭黑并用)虽然强力好,但高温下的压缩变形不好,可根据需要选用3 采用二次硫化提高耐热性因硫化体系选用的过氧化物、少量硫磺、二硫化四乙基秋兰姆、共交联剂等都具有耐热性,硫化曲线平坦、宽广为进一步加深硫化程度,提高耐热性,减小压缩变形,采用在空气老化箱中130℃×8h二次硫化分析认为第一次硫化分解后的游离基还存在,二次硫化时游离基可能起作用经二次硫化后测得的压缩变形(150℃×24h)为2418 ,达到预期目的4 结语411 三元乙丙胶牌号采用4045412 硫化体系采用过氧化物(DCP)与少量硫磺、二硫化四乙基秋兰姆( TETD)、促进剂PDM、二异氰尿酸三烯丙酯共交联剂体系413 补强体系采用粒径较大的、比表面积小、结构高、易加工、生热低、变形小的喷雾炭黑与粒径和比表面积都位于中等、表面光滑、结构较高、易加工和耐高温性能优越的快压出炭黑并用414 软化体系采用石蜡,因配方中采用的是过氧化物硫化体系,不能用环烷油类,使用环烷油类会降低过氧化物的交联效率综上所述,采用适宜的胶种和合理的配方完全能够满足三元乙丙胶耐高温低压缩变形的要求上接第29页)④ 长链烷基的氯代甲酸酯比接近分子量的芳基氯代甲酸酯更容易降解。

由于烷基的链越长,则其沸点越高,通常其气相色谱法的柱温和进样器温度也需要越高,其降解也就越激烈;但相比之下,其分子量接近的芳基氯代甲酸酯可能由于苯环的稳定性及其环上的电子流动性导致降解会稍困难些,因此比长链烷基氯代甲酸酯来得更稳定而不易降解⑤为使样品得到较好的分离,并为了使氯代甲酸酯组分尽快地通过柱,一个较好的办法是配制一个固定相配比较低的固定相我们在实验中使用了5 % SE230硅酮弹性体固定相,获得了较好的分离效果然而,对于那些较低分子量的烷基氯代甲酸酯来说,必须选择流动性更好的含有苯基的中等极性硅酮油来作固定液,否则将会使有极性的烷基氯代甲酸酯给出拖尾峰而难以准确定量参考文献〔1〕朱明华 编《仪器分析》 高等教育出版社1983年5月P27～39〔2〕李浩春主编《分析化学手册 ·(第二版)· 第五分册 · 气相色谱分析》化学工业出版社1999年3月P59～190。