三元乙丙橡胶(EPDM)耐热氧老化性能的研究

毕业论文

三元乙丙橡胶（EPDM）耐热氧老化性能的

研究

院系名称：机电工程学院

专业名称：材料科学与工程

学生姓名：孙永娜

学号： 2006042106

指导教师：丛川波（讲师）

完成日期 2010年 6 月 20日

中国石油大学（北京）本科毕业论文第I页三元乙丙橡胶（EPDM）耐热氧老化性能的研究

摘要

为了考察EPDM的耐热氧老化性能，本文通过对不同硫化体系、不同防护体系和不同补强填充体系的EPDM配方进行热氧老化进而优选配方，同时对其溶胀度和断口形貌进行了研究。结果表明：过氧化物硫化体系比硫磺硫化体系耐热性好，压缩永久变形小；防老剂RD+MB比防老剂4020、NAPM的防护作用好；炭黑N330的补强效果最好；无机填料MgO和MDMA的并用能够提高耐热氧老化性能；并且随着老化时间的延长，橡胶的拉伸强度、断裂伸长、溶胀度的变化趋势总体是下降的，并且对不同硫化体系和不同炭黑种类的配方进行了寿命推算。

关键词：三元乙丙橡胶；热氧老化；溶胀度；断口形貌；寿命推算

The aging study of ethylene-propylene-diene terpolymer

(EPDM) under the conditions of high temperature

Abstract

In order to investigate the aging property of ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM) rubber in the high temperature，we choose the optimal design of EPDM by changing curing system， antioxidant and reinforcing and filling system. The mechanical properties， swelling degree and SEM were used to assess aged properties of EPD- M. Resulted indicated that for the EPDM，peroxide cure systems is better than su1ph- er cure systems in heat resistance； antioxidant RD and antioxidant MB is better than antioxidant 4020 and antioxidant NAPM in protective effect； Charcoal black N330 has the best reinforcement effect；MgO and MDMA can improve the thermal-oxydattive ageing property ；And the tensile strength， elongation at break and swelling degree of EPDM compound decreased with the aging time generally. The life of different cure systems and different charcoal black was calculated too.

Key words: EPDM； thermo-oxidative ageing； swelling degree； fracture apperance； life calculation

目录

第1章绪论 (1)

1.1 概述 (1)

1.1.1 EPDM的结构 (1)

1.1.2 EPDM的性能 (2)

1.1.3 EPDM的配合与加工 (3)

1.1.4 EPDM的应用 (4)

1.2 橡胶的热氧老化及寿命预测 (4)

1.2.1 橡胶热氧老化机理及提高耐热性的方法 (4)

1.2.2 橡胶加速老化实验 (6)

1.2.3 橡胶老化性能的评定方法 (7)

1.2.4 寿命预测方法 (7)

1.3 三元乙丙橡胶热氧老化的国内外研究现状 (10)

1.3.1 国内研究现状 (11)

1.3.2 国外研究现状 (11)

1.4 本课题的研究意义及主要内容 (13)

第2章实验部分 (14)

2.1 原材料及设备 (14)

2.1.1 原材料 (14)

2.1.2 主要设备与仪器 (15)

2.2 实验主要内容及性能测试 (15)

2.2.1 实验步骤 (15)

2.2.2 老化实验 (16)

2.2.3 性能测试 (17)

第3章结果与讨论 (19)

3.1 引言 (19)

3.2 EPDM的配方筛选 (19)

3.2.1 EPDM硫化体系的筛选和优化 (19)

3.2.2 EPDM不同防老剂配方的筛选 (27)

3.2.3 EPDM不同炭黑配方的筛选 (29)

3.2.4 EPDM不同填料配方的筛选 (31)

3.3 EPDM的寿命预测 (33)

3.3.1 不同硫化体系的寿命预测 (34)

3.3.2 不同炭黑种类的寿命预测 (38)

3.4 溶胀度分析 (42)

3.5 EPDM断口形貌分析 (44)

第4章结论 (48)

参考文献 (49)

致谢 (4)

第1章绪论第1页

第1章绪论

1.1 概述

三元乙丙橡胶(EPDM)是以乙烯和丙烯为主要原料，并用少量的非共轭二烯烃在zeigler一Netta催化剂作用下聚合而成的一种通用合成橡胶。目前世界上约有20多个公司生产，共有100多个牌号[1]。

1.1.1 EPDM的结构

EPDM也称为饱和橡胶，与不饱和橡胶如NR(天然橡胶)、NBR(丁腈橡胶)等相比，其主链完全饱和，不饱和的第三单体为侧挂基团作为其硫化的活性点而存在；故其化学稳定性和热稳定性较高。EPDM分子主链和侧基上均无极性基团存在，因此它也是非极性橡胶。

乙烯和丙烯的组成比例对EPDM的性能有着决定性的影响。一般丙烯用量在30%一40%mol之间，丙烯用量增加，EPDM的玻璃化温度(Tg)升高。丙烯用量低于27%时，其硫化胶及生胶强度均增加，但永久变形会增大，弹性会下降。

根据第三单体加入的种类不同，EPDM分为E、D和H型，即加入的第三单体分别为亚乙基降冰片烯(ENB)、双环戊二烯(DCPD)和1，4己二烯(HD)，第三单体用量高，EPDM不饱和度高，则碘值高，硫化速度快，但其耐热性能变差。第三单体种类对EPDM性能影响见表1.1。

EPDM分子结构如下：

（1）EPDM，E型

CH2CH2CH2CH

3CH CH

CH2CH

C

CH

CH3 CH2

x y