乙丙橡胶与SBR、NBR共混改性的综述
乙丙橡胶配方设计及其性能研究
第一章综述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-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]。
EPDM具有优异的耐热、耐臭氧、耐老化和电绝缘性，且易与聚烯烃塑料共混，已广泛用于汽车配件、防水卷材、电线电缆及塑料改性等众多领域。
EPDM与丁基橡胶并用制造汽车内胎，可延长内胎使用寿命。
由于用途广泛，在世界合成橡胶消费总量中，EPDM约占7%，其产耗量在合成橡胶中位居第三[2]。
在汽车用橡胶中，EPDM是耗用量最大的胶种，主要是制造门窗密封胶条、散热器胶管及其他零件。
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(丁睛橡胶) 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％-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[1]。
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，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。
表1-1 第三单体品种对EPDM性能的影响续表 1-11.1.2 EPDM的性能总的来说，EPDM具有高度的化学稳定性、卓越的耐天候性，其耐臭氧、耐热性能及耐水蒸气性能优异，同时也具有良好的电绝缘及耐磨性能，与硅橡胶、氟橡胶相比，其物理机械性能和综合性能比较均衡。
NB、BR和SBR的并用
威 海 职 业 学 院 09
1. 橡胶并用必须具有一定的相溶性，对 橡胶并用必须具有一定的相溶性， 橡胶来说天然、顺丁、 橡胶来说天然、顺丁、异戊橡胶等能以 任何比例均一地混合， 任何比例均一地混合，最终达到相溶状 态。 2.分散性。 分散性。 分散性 3.同步硫化。 同步硫化。 同步硫化 4.共硫化，除了相容性和分散性外，橡 共硫化， 共硫化 除了相容性和分散性外， 胶并用的另一个重要因素是共硫化性。 胶并用的另一个重要因素是共硫化性。
6.
7.
BR 丁苯橡胶（ 丁苯橡胶（SBR) 是最大的通用合成橡胶品 海 职 种，也是最早实现工业化生产的橡胶之一。 也是最早实现工业化生产的橡胶之一。 业 学 其物理机构性能， 院 其物理机构性能，加工性能及制品的使用 性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、 性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、 耐热、 耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为 优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用， 优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用， 广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、 广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、 医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域。
• 烟片胶一般按外形来分级，分为特级、一级、二级、三级 、四级、五级等共六级，达不到五级的则列为等外胶。
3 基本性能
威 海 职 业 学 院 09
1. 纯粹的橡胶呈无色透明状态，但制成的白色胶片是白色或 纯粹的橡胶呈无色透明状态， 淡黄色，烟胶片呈红褐色。 淡黄色，烟胶片呈红褐色。 2. 热 性 能 ： 天 然 橡 胶无 一 定熔 点 ， 加 热后 慢 慢 软化 ， 到 定 熔点 130~140℃时则完全软化到熔融状态，至200℃左右开始分 ℃时则完全软化到熔融状态， ℃ 解，270℃则急剧分解。 ℃则急剧分解。 3. 高弹性：天然橡胶在常温下柔软而富有弹力，能减弱震动 高弹性：天然橡胶在常温下柔软而富有弹力， 牢固度很强，耐磨擦，揉曲性很大， ，牢固度很强，耐磨擦，揉曲性很大，在一定限度内拉长 后又能缩回。 后又能缩回。 4. 高强度：结晶型橡胶，自补强性大，故具有很好的机械强 高强度：结晶型橡胶，自补强性大， 度
《三元乙丙-丁苯并用橡胶增容共混及性能研究》
《三元乙丙-丁苯并用橡胶增容共混及性能研究》三元乙丙-丁苯并用橡胶增容共混及性能研究一、引言橡胶工业是现代工业的重要组成部分，橡胶材料的性能对于许多产品的性能和质量起着至关重要的作用。
其中，三元乙丙（EPDM）橡胶和丁苯（SBR）橡胶作为两种常用的合成橡胶，因其良好的物理机械性能和加工性能被广泛应用于汽车、航空、机械制造、医疗卫生等各个领域。
近年来，为了提高橡胶的性能，人们开始尝试将EPDM与SBR进行并用共混，以实现性能的互补和优化。
本文以三元乙丙/丁苯并用橡胶为研究对象，探讨其增容共混及性能研究。
二、材料与方法1. 材料本实验采用三元乙丙橡胶（EPDM）、丁苯橡胶（SBR）以及增容剂等材料。
2. 方法（1）共混制备：按照一定比例将EPDM和SBR进行共混，并加入适量的增容剂。
（2）性能测试：对共混后的橡胶进行物理机械性能测试、热稳定性测试、耐候性测试等。
（3）SEM分析：利用扫描电子显微镜（SEM）观察共混橡胶的微观结构。
三、实验结果与分析1. 共混比例对性能的影响实验发现，随着EPDM比例的增加，共混橡胶的硬度、拉伸强度和耐磨性均有所提高，而伸长率和撕裂强度则有所降低。
同时，增容剂的加入可以显著改善共混橡胶的相容性，提高其力学性能。
2. 增容剂对性能的影响通过加入不同类型的增容剂，我们发现增容剂的种类和用量对共混橡胶的性能有着显著影响。
适当的增容剂用量可以提高共混橡胶的力学性能、热稳定性和耐候性等。
此外，通过SEM分析发现，增容剂的加入可以显著改善共混橡胶的微观结构，使其具有更均匀的相形态。
3. 性能综合分析综合考虑各种性能指标，我们确定了最佳的EPDM/SBR共混比例和增容剂用量。
在此条件下，共混橡胶具有优异的力学性能、热稳定性和耐候性等，可以满足不同领域的应用需求。
四、结论本研究通过实验研究了三元乙丙/丁苯并用橡胶的增容共混及性能研究。
结果表明，适当的共混比例和增容剂用量可以显著提高共混橡胶的性能。
橡胶材料第7章橡胶的共混与改性
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除了上述无规共聚物以外，某些嵌段共聚物或接枝共聚物也是常用的非 反应型相容剂。
✓ 聚乙烯与聚异戊二烯的嵌段共聚物(PE-b-PI)是NR／PE共混体系的相容剂； ✓ 聚丁二烯与聚苯乙烯的接枝共聚物(PB-g-PS)是BR／PS共混体系的相容剂； ✓ 三元乙丙橡胶与甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物(EPDM-g-MMA)则是EPDM／ PVC共混体系的相容剂。
相容体系。
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改善不相容聚合物相容性的方法有两种： • 一是向共混体系中添加相容剂(均匀剂、增容剂)一起共混； • 二是预先对聚合物进行化学改性，在分子链中引入能发生相互作用或反 应性基团，在实际生产中多采用前法。
相容剂(均匀剂)有脂肪烃树脂、环烷烃树脂和芳香烃树脂等不同极性的 低分子树脂的混合物，还有嵌段或接枝聚合物及某些无规共聚物。它们兼有 共混物两组分的结构特征或者和其中的一个组分能产生特殊的相互作用。 相容剂在共混过程中会富集在两相界面处，通过与两聚合物组分产生物理或 化学的作用，降低两相的界面张力，提高界面粘合力，从而起到改善两组分 相容性的作用。
3
二、橡胶共混理论的发展 橡胶共混改性技术的成功开发，不仅有重大的实用意义，也有重大的
理论意义。概括说来这些理论有： ①聚合物相容性理论； ②橡胶共混物的结构形态理论； ③橡胶共混物中各组分的共交联理论； ④橡塑共混型TPE的理论。 三、橡胶共混的实施方法和共混改性的进展 按照共混时橡胶和合成树脂所处的状态，有下述三种共混方法：熔融共
当聚合物A、B分子间的相互作用能Wab大于聚合物组分自身分子间的相 互作用能Wa或Wb时，混合时发生放热效应， Wa或Wb ＜0则ΔGm ＜0，说 明两种聚合物是完全热力学相容的。此种情况只发生在少数强极性的、形 成氢键或有电子交换效应(广义的酸、碱作用)的聚合物之间。反之，Wab < Wa或Wb ，两种聚合物不能实现热力学相容，共混体系只有从外部吸收能量 (ΔHm ＞0)才能发生相容。事实上绝大多数聚合物彼此不能实现热力学相 容，而只有有限的相容性，因此共混物在宏观上是均相的，微观上是非均 相的。
《三元乙丙-丁苯并用橡胶增容共混及性能研究》范文
《三元乙丙-丁苯并用橡胶增容共混及性能研究》篇一三元乙丙-丁苯并用橡胶增容共混及性能研究一、引言橡胶材料因其优异的物理性能和化学稳定性，在汽车、航空、建筑、电子等领域得到了广泛应用。
三元乙丙（EPDM）橡胶和丁苯（SBR）橡胶作为两种重要的合成橡胶，各自具有独特的性能和应用范围。
近年来，为了提高橡胶的某些性能，三元乙丙与丁苯的并用共混技术逐渐受到关注。
本文将就三元乙丙/丁苯并用橡胶的增容共混技术及其性能进行研究，为相关领域提供理论依据和实际应用指导。
二、三元乙丙/丁苯并用橡胶的增容共混技术1. 材料选择与制备选用适当的三元乙丙橡胶和丁苯橡胶，按一定比例进行共混。
为了实现良好的共混效果，需要加入增容剂。
增容剂的选择需考虑其与两种橡胶的相容性、分散性及对橡胶性能的影响。
本实验选用的增容剂为（详细描述增容剂及其与两种橡胶的相容性等特性）。
2. 共混过程及共混效果采用先进的橡胶共混设备进行实验。
在高温条件下，将三元乙丙和丁苯橡胶按一定比例加入设备中，同时加入增容剂。
通过控制温度、转速和时间等参数，使两种橡胶充分混合，达到增容共混的效果。
通过观察混合物的形态变化，分析共混过程中橡胶分子的相互作用和共混效果。
三、三元乙丙/丁苯并用橡胶的性能研究1. 物理性能分析对增容共混后的三元乙丙/丁苯并用橡胶进行物理性能测试，包括硬度、拉伸强度、撕裂强度等指标。
通过与未共混的纯三元乙丙和丁苯橡胶进行对比，分析增容共混技术对橡胶物理性能的影响。
2. 化学稳定性分析对增容共混后的三元乙丙/丁苯并用橡胶进行化学稳定性测试，包括耐油性、耐溶剂性等指标。
通过与纯三元乙丙和丁苯橡胶进行对比，分析共混技术对橡胶化学稳定性的影响。
3. 耐热性能分析对增容共混后的三元乙丙/丁苯并用橡胶进行耐热性能测试，观察其在高温环境下的性能变化。
通过对比不同温度下的物理性能变化，分析共混技术对橡胶耐热性能的影响。
四、结论本文研究了三元乙丙/丁苯并用橡胶的增容共混技术及其性能。
EPDM-SBR发泡材料的制备与性能研究
EPDM-SBR发泡材料的制备与性能探究专业品质权威编制人：______________审核人：______________审批人：______________编制单位：____________编制时间：____________序言下载提示：该文档是本团队精心编制而成，期望大家下载或复制使用后，能够解决实际问题。
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三元乙丙橡胶的共混改性
三元乙丙橡胶的共混改性三元乙丙橡胶（EPDM）是一种重要的合成橡胶，具有优异的耐老化、耐气候和耐化学腐蚀性能。
然而，由于其特殊结构和物理性质，EPDM在某些方面的性能还有待提高。
因此，研究人员通过共混改性的方法来改善EPDM的性能，以满足不同领域的需求。
I. 引言共混改性是指将两种或两种以上的材料按照一定比例混合，并通过相互作用来改变材料的性能。
对于EPDM，添加其他材料可以改善其机械强度、热稳定性、耐疲劳性和加工性等方面的性能。
本文将介绍常用于EPDM共混改性的材料及其效果。
II. 填充剂的共混改性填充剂是常用的共混改性材料之一，它可以增加EPDM的机械强度、改善热稳定性和降低成本。
常见的填充剂包括碳黑、二氧化硅和纳米材料等。
碳黑能够增加EPDM的硬度和强度，提高耐磨性和抗紫外线性能。
二氧化硅可以提高EPDM的耐热性和耐候性，同时也可以增加其强度和硬度。
纳米材料如纳米二氧化硅、纳米氧化锆等具有较大的比表面积，能够增强复合材料的力学性能和热稳定性。
III. 功能性添加剂的共混改性功能性添加剂是指具有特定功能的化学物质，常用于改善EPDM的特定性能。
例如，抗氧剂可以提高EPDM的耐老化性能，防止其在高温和氧气环境下的老化和氧化。
增塑剂可以改善EPDM的可加工性，使其更易于加工成型。
促进剂可以提高EPDM硫化过程中的交联效率，改善硫化性能。
IV. 共混改性的影响因素共混改性结果的好坏受多种因素的影响，例如添加剂的种类、添加量、分散性和相容性等。
添加剂的种类和添加量需要根据具体的应用要求来选择，不同领域对EPDM的要求不同，因此需要针对性地添加不同的添加剂。
此外，添加剂的分散性和相容性也是影响共混改性效果的重要因素，良好的分散性和相容性可以提高添加剂与EPDM的相互作用效果。
V. 其他共混改性方法除了填充剂和功能性添加剂，还有其他一些共混改性方法可用于改性EPDM。
例如，通过化学交联改性可以提高EPDM的热稳定性和耐疲劳性。
乙丙橡胶共混改性ABS树脂、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯
乙丙橡胶共混改性ABS树脂、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯相关性能的综述赵阳（中石油吉林石化公司有机合成厂，吉林132021）摘要：三元乙丙橡胶具有耐热氧、耐候、耐老化、耐臭氧、耐化学腐蚀和电绝缘性优秀等特点，广泛应用于当今各行各业中。
通过与其他高聚物进行共混改性,使三元乙丙橡胶或其它高聚合物性能更趋完善。
关键词：乙丙橡胶；ABS树脂；低密度聚乙烯；高密度聚乙烯；共混改性一、乙丙橡胶与ABS树脂共混改性的综述AES(丙烯腈/三元乙丙橡胶/苯乙烯共聚物)是针对ABS耐候性差而开发的一种工程塑料新品种，AES树脂中EPDM(三元乙丙橡胶)分子链双键含量少,故AES 的耐候性比ABS高4～8倍，AES的热稳定性、吸水率和冲击强度均优于ABS树脂,其他性能则与ABS相似。
AES树脂的制备方法有直接合成法和共混法2种，直接合成法是按预先设定的AN(丙烯腈)/EPDM/St(苯乙烯)配料比,用溶液聚合、乳液聚合或悬浮聚合直接合成，得到的产物是一种以EPDM为主链，以SAN(St-2AN共聚物)为支链的新型接枝共聚物EPDM2-g-2SAN。
共混法则是利用增容技术将EPDM和SAN在熔融状态下混合制备，虽然目前工业化的方法只有溶液聚合法，但在国内外研究者们坚持不懈地努力下,其他制备方法也有了较大进展。
顾准等人在《溶剂法制备AES树脂及其性能研究》中详细叙述了溶剂法制备AES树脂的工艺过程和相关配方，并对其性能展开了进一步研究。
他们使用荷兰DSM公司生产的牌号为Keltan51，乙烯含量为64%的乙丙橡胶与苯乙烯和丙烯腈进行聚合反应。
反应配比为10％的EPDM和少量丁二烯胶(质量比4：1)混合，溶解于苯乙烯(55％)、乙苯(20％)中，常温下搅拌溶解8 h，形成橡胶溶液，然后加入丙烯腈(15％)及引发剂、分子量调节剂等。
具体反应过程分三阶段进行：(1)体系升温至100℃，反应1.5 h；(2)升温至120℃，反应1．5 h；(3)升温至140～150℃，反应3 h。
《三元乙丙-丁苯并用橡胶增容共混及性能研究》范文
《三元乙丙-丁苯并用橡胶增容共混及性能研究》篇一三元乙丙-丁苯并用橡胶增容共混及性能研究一、引言橡胶材料作为工业领域中不可或缺的弹性材料，其性能和组成对于产品性能的发挥至关重要。
三元乙丙（EPDM）橡胶和丁苯（SBR）橡胶作为两种常见的橡胶材料，具有独特的物理和化学性能。
然而，在实际应用中，单一橡胶材料往往难以满足复杂多变的性能需求。
因此，通过增容共混技术将不同种类的橡胶进行混合，可以充分发挥各自的优势，提升材料的综合性能。
本文以三元乙丙（EPDM）橡胶和丁苯（SBR）橡胶为研究对象，深入探讨其增容共混及其性能研究。
二、材料与实验方法1. 材料实验采用三元乙丙（EPDM）橡胶、丁苯（SBR）橡胶及增容剂等材料。
其中，EPDM橡胶具有优异的耐热性、耐候性和耐化学腐蚀性；SBR橡胶则具有较好的弹性和耐磨性。
2. 实验方法（1）共混制备：按照一定比例将EPDM橡胶和SBR橡胶进行共混，并加入适量的增容剂。
（2）性能测试：通过物理性能测试、化学性能测试和力学性能测试等方法，对共混后的橡胶材料进行性能评价。
三、三元乙丙/丁苯并用橡胶的增容共混1. 共混比例的影响实验结果表明，共混比例对三元乙丙/丁苯并用橡胶的性能具有显著影响。
随着EPDM橡胶含量的增加，共混材料的耐热性和耐化学腐蚀性得到提高；而随着SBR橡胶含量的增加，共混材料的弹性和耐磨性得到改善。
因此，在实际应用中，应根据具体需求调整EPDM橡胶和SBR橡胶的共混比例。
2. 增容剂的作用增容剂在三元乙丙/丁苯并用橡胶的共混过程中起到了关键作用。
实验发现，适量的增容剂能够显著提高共混材料的相容性，从而提升其综合性能。
不同种类的增容剂对共混材料的影响也存在差异，需根据实际需求选择合适的增容剂。
四、三元乙丙/丁苯并用橡胶的性能研究1. 物理性能经过增容共混后的三元乙丙/丁苯并用橡胶具有优异的物理性能，如较高的抗拉强度、良好的耐磨性和较低的压缩永久变形等。
这些性能使得其在实际应用中具有广泛的应用领域。
EPDM_NBR并用胶的制备及性能
1. 1 原材料 三元乙丙橡胶 ( EPDM 4045, 吉林化学工业公司
产品 ) ; 丁腈 橡胶 ( NBR2707, 兰州化学工业 公司产 品 ) ; 炭黑 ( N330, 天津炭黑厂产品 ); 其他试剂均为
第 3期
亓贯林, 等: EPDM /N BR 并用胶的制备及性能
249
市售工业品。 1. 2 仪器设备
Abstrac t: The m echan ica l properties o f cured EPDM /NBR blends w ere discussed. F rom the expe rim en tal resu lts it can be seen tha t the mechan ica l properties o f cured EPDM /NBR b lends w ere worse than tho se o f cured pure EPDM and N BR. The effect o f acce le r a tors on the m echan ica l properties of cured EPDM /N BR b lends is in ex istence. T he m echan ical properties of EPDM /N BR b lends cu red by pe rox ide is better than those cured by su lfur.
亓贯林 1, 党文修1, 许 军 2
( 1. 山东警察学院, 山东 济南 250014; 2. 青岛科技大学 化工学院, 山东 青岛 266042 )
摘 要: 讨论三元乙丙橡胶 ( EPDM )与丁腈橡胶 ( N BR )并用后其硫 化胶的力 学性能。从实 验的结果 可以看 出, 硫 化并用
三元乙丙橡胶共混改性的研究进展
三元乙丙橡胶共混改性的研究进展EPDM 的应用范围非常广泛，而随着人们消费需求的不断提升，对于性能优异，特别是一些能满足特殊性能需求的橡胶产品势必存在着广阔的市场空间，因此结合以往的研究成果对EPDM 的生产工艺进行革新、对性能进行提升和拓展具有明显的现实意义。
标签：三元乙丙橡胶；共混；改性引言：三元乙丙橡胶（EPDM）由于其分子链的饱和性和非极性，具有优异的耐臭氧老化性、耐热老化性、耐天候老化性、耐化学药品性、电绝缘性和耐水性，并且还具有低密度和高填充性等优点。
所以三元乙丙橡胶被广泛用于汽车密封条、散热器软管、塑胶运动场、防水卷材、耐热胶管、胶带以及电线电缆护套等其他制品中。
但三元乙丙橡胶不耐油、硫化速度慢、粘合性差等缺点，限制了其在某些领域中的应用。
通过将其他材料与三元乙丙橡胶共混，能改善三元乙丙橡胶性能上的不足，又能降低成本。
共混改性已成为三元乙丙橡胶改性有效并且重要的手段。
橡胶共混的主要目的是改善现有性能的不足，橡胶的共混改性既有橡胶与橡胶的共混，也有橡胶与合成树脂的共混。
1 EPDM與天然橡胶（NR）共混胶性能研究NR生胶和硫化胶的弹性和物理性能较好，但耐热氧老化性能、耐臭氧老化性能和耐天候老化性能都较差。
NR/EPDM并用不仅能改善NR的耐热氧老化性能和耐臭氧老化性能，还能改善EPDM的加工性能和物理性能。
在对NR/EPDM 并用比对NR/EPDM并用胶物理性能的影响，并分析了NR与EPDM的相容性。
结果表明：NR与EPDM相容性较差；随着EPDM用量增大，NR/EPDM并用胶的硬度逐渐增大，100%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度先降低后提高，拉断伸长率逐渐降低；与NR胶料相比，NR/EPDM并用胶的耐臭氧老化性能和耐热氧老化性能明显改善；当NR/EPDM并用比为60/40时，NR/EPDM并用胶的综合性能最佳。
通过调节NR/EPDM粘度比来改善NR/EPDM并用胶的耐臭氧老化性能。
该工作分别采用液体聚异戊二烯橡胶和液体EPDM调节NR和EPDM的粘度。
汽车用三元乙丙橡胶改性聚丙烯
专论・综述弹性体,2001208225,11(4):49～51CHI NA E LAST OMERICS收稿日期:2000205222作者简介:肖汉文(1963-),男,湖南衡阳人,湖北大学化学与材料科学院讲师,硕士。
主要从事共混改性方面的教学及研究工作,已发表论文10余篇。
汽车用三元乙丙橡胶改性聚丙烯肖汉文,何昌鑫,路国红(湖北大学化学与材料科学学院,湖北武汉 430062)摘要:探讨了三元乙丙橡胶(EP DM )增韧聚丙烯的机理,讨论了影响三元乙丙橡胶/聚丙烯共混物韧性、刚性、流变性能、形态结构的因素及它们之间的相互关系,有助于设计和制造应用于汽车上的该种改性材料。
关键词:聚丙烯;三元乙丙橡胶;韧性;刚性;流变性能;微观结构中图分类号:T Q 333.4 文献标识码:A 文章编号:100523174(2001)0420049203 聚丙烯(PP )在汽车工业中的消费量正快速增长,西欧汽车工业领域PP 的用量1998年已达到45kg/辆。
2000年,全世界应用于汽车工业中的PP 将达467kt [1]。
PP/EPDM 共混体系以及以它们为基体的填充增强体系,由于优异的冲击性能及较理想的综合性能,使其步入了工程塑料的应用领域。
改性PP 主要用作汽车保险杆、蓄电池、方向盘、仪表板的原料。
典型的车辆中约有200个PP 部件,PP 作为这些部件的原料,最大的弱点是韧性较差(特别是低温韧性更差),因此人们常用增韧的方法对PP 进行改性,PP 的改性大致分为3类:化学改性,与橡胶共混和添加PP 成核剂,其中以与橡胶共混应用最多,使用的橡胶主要有三元乙丙橡胶(EPDM ),丁苯橡胶(S BS ),二者相比,前者的增韧效果更加明显[2]。
虽然EPDM 与PP 共混可明显地提高PP 的韧性,但也带来共混物流动性变差,刚性下降及形态结构的变化。
1 PP/EPDM 的韧性1.1 增韧机理近年来有关橡胶增韧机理的研究报道很多,其中具有较大意义的是S.Wu 等人提出的“逾渗模型”,他认为[3],在橡胶增韧体系中,分散相的颗粒之间的基体相当于一个界面带,其厚度L ,此带的厚度对局部的形变有重大影响,即存在一个临界值L C 。
三元乙丙橡胶共混研究进展
三元乙丙橡胶共混研究进展摘要:三元乙丙橡胶具有耐热氧、耐候、耐老化、耐臭氧、耐化学腐蚀和电绝缘性优秀等特点,广泛应用于当今各行各业中。
通过与其他高聚物进行共混改性 ,使三元乙丙橡胶性能更趋完善是当今技术部门比较关注的研究课题。
本文介绍三元乙丙橡胶与其他橡胶及塑料共混研究进展情况。
关键词:三元乙丙橡胶;塑料;共混三元乙丙橡胶与其他二烯类橡胶相比不仅有优异的耐热、耐氧、耐臭氧、耐候以及耐老化性能 ,而且具有良好的耐化学品、电绝缘性、低温性能 ,此外三元乙丙橡胶还具有低密度、高填充性及耐热水性和耐水蒸气性等 ,与多种高聚物也有良好的相容性。
可广泛用于建材用防水材料、汽车部件、电线电缆护套、耐热胶管、胶带以及汽车密封件等其他制品中。
但是三元乙丙橡胶也存在着不耐油、粘合性差、硫化速度慢等缺点。
随着世界工业的迅猛发展 ,特别是我国汽车行业的发展 ,对三元乙丙橡胶数量 ,特别是质量上的要求越来越高。
通过把三元乙丙橡胶与其他高聚物橡胶或塑料共混 ,不仅可以大大改善三元乙丙橡胶及其共混胶的各种性能 ,满足产品的实际技术需要 ,而且可以改进胶料的加工工艺性能 , 以及降低成本。
三元乙丙橡胶的改性方法主要有物理法和化学法两种。
三元乙丙橡胶较多的是通过物理共混进行改性 ,而机械共混是最主要的一种物理共混法。
它是把三元乙丙橡胶和其他橡胶或塑料 ,利用密炼机 ,开炼机或单、双螺杆挤出机 ,在高于并用组份玻璃化温度的条件下进行混合。
当今三元乙丙橡胶的共混改性研究的比较多 ,特别是与其他橡胶共混改性以及与塑料共混制备热塑性弹性体成为当今社会研究的一个热点。
本文主要介绍三元乙丙橡胶与其他橡胶及塑料的共混研究进展。
1 三元乙丙橡胶/橡胶共混在橡胶材料中 ,各种橡胶都具有各自的优特性 ,同时也存在自己的缺点。
而在实际生产中 ,往往只希望保留某种橡胶的优点 ,而克服其缺点。
这时 ,通过把两种或三种橡胶共混往往可以达到实际技术上的要求 ,同时还可以改进胶料的加工工艺性能及降低成本。
三元乙丙橡胶聚丙烯共混物结构与性能的研究
上海交通大学硕士学位论文三元乙丙橡胶/聚丙烯共混物结构与性能的研究姓名：金自游申请学位级别：硕士专业：高分子化学与物理指导教师：张隐西20051201I三元乙丙橡胶/聚丙烯共混物结构与性能的研究摘 要本论文采用双3-三乙氧基甲硅烷基丙基四硫化物Si69作为硫化剂制备三元乙丙橡胶EPDM /聚丙烯PP热塑性弹性体增韧PP/EPDM 共混物以及EPDM/PP/炭黑CB 复合体系研究了这三种共混物的制备结构与性能首先选择合适的促进体系解决Si69硫化三元乙丙橡胶时硫化速率和硫化程度低的问题并制备力学性能良好的EPDM/PP 热塑性弹性体不加促进剂混炼温度能显著影响共混物的力学性能加促进剂时混炼温度的影响不明显Si69的最佳用量为 6 phr 共混物的凝胶含量能达到90%以上随橡胶含量增加拉伸强度断裂伸长率撕裂强度硬度和永久形变降低共混物中EPDM 和PP 的玻璃化转变温度没有受到显著影响共混物具有良好的重复加工性能动态硫化可以进一步降低分散相的颗粒尺寸相态结构是一种典型的“海-岛”结构动态硫化EPDM 增韧PP 共混物具有高的缺口冲击强度熔融指数随EPDM 含量增大而减小动态硫化能进一步降低基体层厚度动态硫化物的临界基体层厚度约为0.3m 简单共混物的临界基体层厚度约为0.2m 只有共混物的基体层厚度达到了临界基体层厚度才会发生脆韧转变IIEPDM/CB 复合体系的逾渗阈值约为50 phr CB 动态硫化EPDM/PP/CB 复合体系橡塑比为60/40的逾渗阈值约为18 phr CB 简单共混和动态硫化EPDM/PP/CB 复合体系橡塑比为20/80的逾渗阈值都为12 phr CB 左右炭黑在简单共混EPDM/PP/CB 复合体系中的分布是不均匀分布在动态硫化EPDM/PP/CB 复合体系中炭黑分布在EPDM 与PP 两相界面处和PP 基体中混料顺序工艺方法和硫化剂类型能影响复合体系的导电性能采用EPDM 动态硫化增韧PP/CB 复合体系能解决PP/CB复合体系缺口冲击强度和断裂伸长率过低的问题关键词三元乙丙橡胶聚丙烯炭黑双3-三乙氧基甲硅烷基丙基四硫化物动态硫化导电STUDY ON STRUCTURE AND PROPERTIES OFETHYLENE PROPYLENE DIENE MONOMER/POLYPROPYLENE BLENDSABSTRACTThe preparation, structure and properties of three types of blends based on ethylene propylene diene monomer (EPDM) / polypropylene (PP) thermoplastic elastomer, toughening PP/EPDM blends and EPDM/PP/Carbon Black (CB) composites using bis- (3-(triethoxisilyl)propyl) tetrasulfide (Si69) as curing agent were studied in this paper.Firstly, the problems, which were low curing rate and degree by Si69 as curing agent used in EPDM, were solved through the appropriate accelerators. And EPDM/PP thermoplastic elastomer whose mechanical properties were good was prepared. If there were no accelerators, the mechanical properties of blends were determined by mixing temperature. When accelerators were used, the effect of mixing temperature on the mechanical properties of blends was not in evidence. The optimal amount of Si69 was 6 phr and the gel content of blends could reach over 90%. With the content of rubber increasing, tensile strength, elongation at break, tear strength, hardness and permanent set all decreased, and glass transition temperature of EPDM and PP was not affected remarkably. It was found that this thermoplastic elastomer had a good reprocessing property and dynamic vulcanization could further reduce the particle size of dispersed phase compared with non-dynamic vulcanization.Dynamically vulcanized EPDM toughening PP blends had high notched izod impact strength. The melt flow rate decreased obviously with the increase of EPDM content. Dynamic vulcanization could further reduce the matrix ligament thickness.The critical matrix ligament thickness of dynamic vulcanizate was about 0.3m and the critical matrix ligament thickness of non-dynamically vulcanized blends was about 0.2 m. Their brittle-ductile transition all occurred on each critical matrix ligament thickness.IIIThe percolation threshold of EPDM/CB composite was about 50 phr CB. The percolation threshold of dynamically vulcanized EPDM/PP/CB composite (EPDM/PP = 60/40) was about 18 phr CB. The percolation threshold of non-dynamically vulcanized and dynamically vulcanized EPDM/PP/CB composite (EPDM/PP = 20/80) was about 12 phr CB respectively. The nonuniform CB distribution in the non-dynamically vulcanized EPDM/PP/CB composite was studied. At the same time, it was found that CB was dispersed in the PP matrix and the interface between EPDM and PP in the dynamically vulcanized EPDM/PP/CB composite. Mixing sequences, process methods and the types of curing agent could also affect the conductive properties of composite. The problems, which is very low notched izod impact strength and elongation at break of PP/CB composite, could be solved through dynamically vulcanized EPDM toughening PP/CB composite.KEYWORDS: ethylene propylene diene monomer, polypropylene, carbon black, bis- (3-(triethoxisilyl)propyl) tetrasulfide, dynamic vulcanization, conductiveIV本文使用的主要缩写词及符号TPV 热塑性硫化胶 (thermoplastic vulcanizate)EPDM 三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer)PP 聚丙烯 (polypropylene)TPE 热塑性弹性体 (thermoplastic elastomer)CB 炭黑 (carbon black)Si69 双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物(bis-(3-(triethoxisilyl)propyl) tetrasulfide)SEM 扫面电镜(scanning electron microscope)DMTA 动态力学分析(dynamical mechanical thermal analysis) tan损耗因子 (loss factor)Tg玻璃化转变温度(glass transition temperature)E’储能模量 (storage modulus)MFI 熔融指数(melt flow index)d w重均颗粒直径(weight-average particle size)τ基体层厚度(matrix ligament thickness)V11 前 言随着科学技术的发展对聚合物材料的性能要求日益提高虽然合成聚合物已成为工农业生产和人民生活不可或缺的一类重要材料但是仅仅依靠合成新的聚合物已不能满足所要求的性能因此人们在继续研制和开发新型高分子聚合物的同时着重研究已有聚合物的共混改性这是制备性能优良或性价比高的聚合物材料的有效途径 1.1 聚合物共混聚合物共混是指两种或两种以上均聚物或共聚物的混合物聚合物共混物中聚合物组分之间主要是物理结合因此聚合物共混物与共聚高分子是有区别的但是在聚合物共混物中不同聚合物大分子之间难免有少量化学键存在例如在强剪切力作用下的熔融混炼过程中可能由于剪切作用使得大分子断裂产生大分子自由基从而形成少量嵌段或接枝共聚物此外近年来为强化参与共混聚合物组分之间的界面粘接而采用的反应增容措施也必然在组分之间引入化学键聚合物共混物的形态结构受聚合物组分之间的热力学相容性实施共混的方法和工艺条件等多方面因素的影响一般以相容性代表热力学相互溶解而混溶性则以是否能获得比较均匀和稳定的形态结构的共混体系为判据而不论共混体系是否热力学相互溶解因此即使热力学不相容的共混体系依靠外界条件实现了强制的良好的分散混合得到了力学性能优良的聚合物共混物就可谓之混溶性好聚合物共混物有多种类型但一般是指塑料与塑料的共混物以及在塑料中掺混橡胶根据橡塑共混的比例以及具体的制备工艺可将橡塑共混物分为三大类型将大量橡胶通过动态硫化技术分散于少量塑料组成的连续相中可以制备动态硫化型热塑性弹性体由于这种新型热塑性弹性体中的橡胶组分已被硫化交联有人称之为热塑性硫化橡胶Thermoplastic Vulcanizate 简称为TPV 将少量的塑料分散于橡胶连续相中通过静态硫化技术可以制备塑料增强的橡胶对于在塑料中掺混少量橡胶的共混体系由于在冲击性能上获得很大提高通称为橡胶增韧塑料2制备聚合物共混物的主要方法有机械共混法共溶剂法乳液共混法各种互穿网络聚合物由于经济原因和工艺操作方便的优势机械共混法使用得最为广泛 聚合物共混改性的主要目的和效果有(1)综合均衡聚合物组分的性能取长补短消除各单一聚合物组分性能上的弱点获得综合性能较为理想的聚合物材料例如聚碳酸酯与聚对苯二甲丁二醇酯的共混 (2)使用少量的某一聚合物可以作为另一种聚合物的改性剂改性效果显著例如在聚苯乙烯聚氯乙稀等脆性塑料中掺入少量橡胶类物质提高它们的冲击强度 (3)聚合物加工性能可以通过共混得以改善例如难以加工的聚酰亚胺与熔融流动性良好的聚苯硫醚共混后可以方便地注射成型 (4)聚合物共混可以满足一些特殊的需要制备一系列具有崭新性能的新型聚合物材料例如为制备耐燃高分子材料可与含卤素等耐燃聚合物共混 (5)对某些性能卓越但价格昂贵的工程塑料可以通过共混在不影响使用要求条件下降低原材料成本例如聚碳酸酯聚酰胺聚苯醚等与聚烯烃的共混目前聚合物共混研究已成为高分子材料科学及工程中最为活跃的领域之一随着各种互穿网络IPN 技术动态硫化技术反应挤出技术分子复合技术以及纳米技术等共混技术的发展聚合物共混研究迈上了一个新的台阶 1.1.1 聚合物共混物的相容性及相容性判据聚合物共混物由于技术上和经济上的优势在高分子材料的研究和开发方面占有重要的地位其市场需求量日益增长聚合物共混物可分为相容和不相容两大类[1-3]相容性聚合物共混物以单相存在只有一个玻璃化转变温度其性能通常可根据共混物中各组分的重量分数来预测不相容聚合物共混物是相分离的它的性能依赖于共混物中各组分的性能也依赖于共混物的形态和相间的界面性能因此其性能不易预测 根据热力学相容的必要条件是混合自由能mS T H G m m ∆−∆=∆0 (1-1) m G∆m H∆m S ∆分别为混合体系的自由能变化晗变熵变由于大部分聚合物分子量都很大所以混合熵变几乎为零这样在高分子量的范围内共混时的焓变必须为一负值才能满足相容的条件也即是说混合放热是高分子量的聚合物/3聚合物共混物相容所必需的条件聚合物之间的相容性又取决于材料的分子结构分子量分子链取向结晶性分子排列大分子相互作用力以及集聚状态等因素[4-5]共混过程中相容的难易还受到浸润和接触程度的影响即表面张力是否接近表面张力越接近则扩散容易[6]1.1.2 聚合物共混物的形态结构聚合物共混物的形态结构是决定其性能的最基本的因素之一因此了解聚合物共混物的形态结构是非常必要的聚合物共混物的形态结构主要取决于聚合物组分的组成特性共混方法及共混的工艺条件聚合物共混物可由两种或两种以上的聚合物组成对于热力学相容的共混体系有可能形成均相的形态结构反之则形成两个或两个以上的相这种多相形态结构最为普遍也最为复杂为简单起见我们主要讨论双组分的情况由两种聚合物共混物构成的两相聚合物共混物形态结构可分为三种基本类型单相连续结构即一个相是连续的而另一个相是分散的两相共连续结构两相互锁或交错结构以及两相互穿网络结构IPN一般来说聚合物共混物的形态结构可在一定的组成范围内发生相的逆转原来是分散相的组分变成连续相而原来是连续相的组分变成了分散相假设聚合物共混物组分1及2的体积分数分别为1φ及2φ则存在如下的经验关系式有[7]2112ηφηφ=A(1-2)式中1η和2η分别是组分1及2的粘度当A<1时组分1为连续相当A>1时组分2为连续相当A=1时即在相逆转的组成范围内组分1及2常可形成两相交错互锁的共连续相结构两组分的相态随体系共混比及粘度比变化而变化一般来说量较多的组分和粘度小的组分易构成连续相例如PS 聚苯乙烯/PMMA聚甲基丙烯酸甲酯PS/HDPE 高密度聚乙烯PS/PB 聚丁二烯等共混物的相逆转都和此经验式相吻合应当注意A 值常与剪切应力有关所以相逆转的组成也受混合加工方法及工艺条件的影响同一种聚合物共混物采用不同的制备方法产物的形态结构会迥然不同同一种制备方法由于具体工艺条件不同形态结构也会不同很多情况下两种聚合物的共混是在熔融状态下在挤出机和密炼机中进行的典型的流动是剪切流动剪切应力对聚合物熔体珠滴变形和破碎有一定的影响从而影响聚合物共混物的形态结构同时聚合物共混物在流动过程中可4诱发的形态结构有流动包埋结构即粘度小的组分包埋粘度大的组分形成微丝状或微片状结构以及由于剪切诱发的聚结而形成的层状结构在混合和加工过程中除剪切流动影响外共混中所发生的化学反应对形态结构影响也较大1.1.3 聚合物共混物的界面层两种聚合物的共混物中存在三种区域结构两种聚合物各自的相和两相之间的界面层界面层也称过渡区在此区域发生两相的粘合和两种聚合物分子链段之间的相互扩散界面层的结构特别是两种聚合物之间的粘合强度对共混物的性质特别是力学性能有决定性的影响增加两相聚合物之间的接触面积无疑有利于大分子链段之间的相互扩散提高两相之间的粘合力因此在共混过程中保证两相之间的高度分散适当减小相畴尺寸是非常重要的为增加两相之间的接触面积提高分散程度可采用高效率的共混机械如双螺杆挤出机和密炼机另一种方法是采用IPN 技术第三种也是当前最可行的方法是加入增容剂1.2 动态硫化EPDM/PP 热塑性弹性体热塑性弹性体Thermoplastic Elastomer, TPE 是一种兼有塑料和橡胶特性在常温下显示橡胶弹性在高温下能塑化成型具有优越加工性并可重复加工的高分子材料被称为第三代橡胶动态硫化是指橡胶和塑料在熔融共混时加入橡胶硫化剂橡胶在交联的同时受到剪切力的作用制得细小的硫化橡胶颗粒分散于塑料中的共混物用动态硫化的方法制备热塑性弹性体不需要合成新聚合物而只需要将现有聚合物进行共混因此节约了开发新型聚合物品种的巨额资金投入引起了人们极大的兴趣1.2.1 发展历史最初提出动态硫化概念的是1958年由Gessler 提出的CIIR/PP 混合体系的美国专利[8]1972年Fisher [9]制得了部份交联的EPDM/PP 热塑性弹性体同年Uniroyal 公司在Fisher 研究工作的基础上推出了牌号为TPR 的产品实现了工业化生产1975年至1985年Coran 等人[10~12]对橡塑共混全动态硫化体系进行了深入系统的研究首次制得了综合性能较好的动态硫化EPDM/PP 热塑性弹性体1977年Abdou 等[13]使用酚醛树脂硫化剂采用全动态硫化方法对EPDM/PP 共混体系进行了研究美国Monsanto 公司[14]于1981年工业化生产EPDM/PP TPV 商品名为Santoprene荷兰5DSM 公司[15]于1987年推出了EPDM/PP TPV日本也实现了该产品的工业化生产目前国外学者在这方面仍在继续深入研究[16~31]研究重点趋向于开发低硬度品级新型制备工艺加工方法以及扩大生产规模和拓展应用范围等[32]我国于1982年开始进行动态硫化热塑性弹性体的研究[33]1985年及1992年殷敬华[34]和朱玉俊[35]分别制备了动态硫化EPDM/PP 热塑性弹性体并申请了专利近年来国内很多学者在进行这方面的研究工作[36~49]本课题组利用动态硫化技术成功地制备了多种热塑性弹性体其中包括高密度聚乙烯HDPE /氯化丁基橡胶CIIR 聚氯乙稀PVC /丁腈橡胶NBRPVC/丁苯橡胶SBR 聚氨酯TPU /NBR PP/EPDM PP/NBR NBR/聚甲醛POM尼龙PA /EPDM 等TPV[44,50~56]动态硫化技术的应用不仅仅用于制造热塑性弹性体当以塑料为主时与橡胶共混增韧塑料时动态硫化可进一步提高增韧塑料的性能[57]1.2.2 EPDM/PP TPV 的制备和形态结构动态硫化技术是橡胶和塑料进行熔融共混然后添加硫化剂和其他配合剂在共混中橡胶被完全交联后以分散相分布在塑料中为了使配合剂能在橡胶共混物中均匀分散以充分发挥每种配合剂的作用可预先将一些配合剂与橡胶在常温下制成母胶再在高温密炼机中与树脂共混进行动态硫化[58]对于制备橡胶组分含量较高的热塑性弹性体来说往往橡胶相不易分散使橡胶相颗粒达不到应有的细度而影响材料的性能这时可采用二阶段共混法[50]即首先在橡塑比比较小的情况下进行共混使生成互锁结构然后再补加剩余橡胶进行二次动态硫化共混这可使橡胶相粒径降低从而改善热塑性弹性体的力学性能这类以橡胶为主的共混物在未动态硫化之前共混组分含量高的橡胶倾向于形成连续相随着橡胶相硫化程度的提高橡胶的粘度随之增大此时虽然树脂含量低但粘度小因而导致粘度成为决定相态的主要因素[59~60]粘度大的橡胶在混合器的高温高剪切应力作用下在硫化同时被粉碎成颗粒由连续相过渡为分散相树脂则转变为连续相TPV 的微观结构形成过程图1-1可简单概括为以下四个阶段[61]1 熔融分散阶段这一阶段主要是交联之前橡胶相液滴的破碎和聚集过程2 动态交联阶段此阶段主要是在低的交联状态下伴随着液滴的破碎同时发生了橡胶颗粒结块3随着交联的继续进行增加了两相间的表面张力并导致结块的交联橡胶6破碎4剪切力的作用和橡胶颗粒的所缩由于高度交联导致表面能的减少导致大的橡胶颗粒结块的破碎最后得到橡胶颗粒在热塑性基体中的均匀分散图1-1 TPV 微观结构的形成过程 Figure1-1 Microstructural development for TPV1.2.3 硫化体系动态硫化的关键之一是硫化体系的选择常用于EPDM 的硫化剂可分为两种一种是对PP 和EPDM 双方都起作用化学反应的硫化剂另一种是对EPDM 有选择性地起作用的硫化剂前者主要是有机过氧化物后者主要包括酚醛树脂系化合物硫磺系化合物过氧化物在硫化EPDM 的同时引起PP 降解[62]采用适当的助交联剂特别是在EPDM 中采用更有效的第三单体可以大大降低过氧化物的用量减弱过氧化物对PP 的降解作用酚醛树脂仅对双键起作用对PP 影响较小制得的TPV 既具有优良的力学性能又具有优良的加工性能在EPDM/PP TPV 的工业化生产中得到了应用硫磺硫化体系加工性能不好以后的研究表明由于多硫键间的交换反应硫磺硫化的橡胶颗粒在高温下因这种反应发生聚集颗粒增大使加工性能恶化硫化体系的选择除了要考虑在熔融共混温度下既能使橡胶充分硫化又不产生硫化返原或树脂降解外还应考虑橡胶相的硫化速率与分散程度的匹配即应保证在橡胶充分混匀后才开始硫化1.2.4 TPV 的性能极其影响因素影响动态硫化EPDM/PP 共混物性能的主要因素是橡胶相和塑料相的选择和用7量比橡胶相的交联密度橡胶相颗粒的大小橡塑界面的相互作用等一种性能好的TPV 在合理选择橡塑品种和用量比的基础上必需有小的橡胶相颗粒高的交联密度以及强的界面作用一般来说动态硫化热塑性弹性体中橡胶颗粒的粒径大小只有小于10m 时才能得到性能优异的热塑性弹性体Coran [63]等人研究了动态硫化EPDM/PP 热塑性弹性体中橡胶粒径对力学性能的影响结果如图1-2所示从图中可看出热塑性弹性体的拉伸强度和断裂伸长率与橡胶颗粒的粒径大小相关橡胶颗粒的粒径越小力学性能越好因此控制热塑性弹性体中橡胶相的粒径具有十分重要的意义与简单橡塑共混物不同的是热塑性弹性体中硫化后橡胶颗粒不易聚集形态结构较为稳定即使多次重复加工形态结构几乎没有变化力学性能变化不大这是热塑性弹性体的重要优点图 1-2 硫化橡胶颗粒大小对热塑性弹性体力学性能的影响Figure1-2 Effect of rubber particle size on the mechanical properties of thermoplastic vulcanizates1.3 聚丙烯共混改性聚丙烯PP是产量仅次于聚乙烯聚氯乙稀而位于第三位的通用大品种塑料具有价格低原料广高透明度无毒力学性能好耐化学腐蚀电性能优异等良好的综合性能是目前用量最大的通用塑料之一PP 的缺点是具有较大的成型收缩率低温易脆裂耐磨性不足热变形温度不高耐候性差等需要通过填充共混等技术改善其性能共混改性是指用其他塑料橡胶或热塑性弹性体与PP 共混以PP为主体的高聚物共混改性的主要作用有1改进低温冲击性将PP 和三元乙丙橡胶EPDM乙丙橡胶EPR聚丁二烯BR 丁基橡胶IIR 聚异丁烯PIB苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS乙烯-醋酸乙烯共聚体EV A 等共混可以提高PP的冲击强度尤其是提高PP 的低温冲击强度2改进透明性将PP 和低密度聚乙烯共混可以改进PP 的透明性3改进着色性将PP 和聚酰胺聚氨酯聚丙烯酰胺聚丙烯酸酯聚酯聚偏二氯乙烯未固化环氧树脂等共混可以改进PP 的着色性4改进抗静电性PP 具有高度绝缘性因此易带静电加入抗静电剂的PP塑料成型的效果并不明显如在PP 中混入聚乙烯醇则具有良好的抗静电作用1.4 橡胶或热塑性弹性体增韧PP的机理橡胶或热塑性弹性体与聚合物共混增韧是目前研究较多增韧效果也最为明显的一类方法常见的橡胶或热塑性弹性体增韧PP 的体系有PP/EPDM PP/EPRPP/BR PP/SBS 等采用EPDM EPR BR SBS 等橡胶或热塑性弹性体对PP进行增韧改性可以使PP 的冲击性能得到明显改善但在耐候性热稳定性加工性能等方面仍存在缺陷最近美国Dow公司生产的聚烯烃弹性体( TPE) 是一种饱和的乙辛烯共聚物比EPDM EPR SBS 等材料在改性加工性价格等方面更具优烯-势特别是对PP 的增韧改性效果更明显在汽车保险杠挡板等部件上得到了普[64]遍应用老化等速度和温度加工过程中的热历程及退火其一是作为应力集中中心诱发大量银纹和剪切带其二是中发挥两个重要作用控制银纹的发展并使银纹及时终止而不致于发展成破坏性裂纹银纹剪切带理论的特点是既考虑了橡胶颗粒的作用, 又考虑了树脂连续相的影响1988年美国Du Pont公司在研究EPDM增韧改性PA66的过程中提出了Wu氏增韧理论[67]这一理论提出了临界基体层厚度普适判据的概念对热塑性聚合物基体进行了科学分类并建立了塑料增韧的脆韧转变模型将传统的增韧理论由定性分析推向了定量分析的高度他们认为只有当体系中基体层厚度小于临界值时才有增韧的可能与之相反如果89基体层厚度大于临界值材料表现为脆性它是决定共混物能否脆韧转变的特性参数适用于通过增加基体变形能力增韧的聚合物共混物1.5 炭黑与EPDM/PP TPV 复合根据材料的表面电阻率或体积电阻率的大小可以将其大致分为绝缘性抗静电性静电消除性导电性材料四类一般地认为绝缘性材料的体积电阻率大于1012·cm 抗静电材料的体积电阻率范围为1091012·cm 静电消除性材料的体积电阻率在105109·cm 导电材料的体积电阻率小于105·cm 其中抗静电性静电消除性和导电性材料都是具有静电放电防护功能的材料对于许多应用于静电放电防护环境中的物品来说材料最佳的电阻值在106109·cm的范围炭黑Carbon Black 是天然的半导体材料其体积电阻率约为0.1·cm 导电性能持久稳定添加后可以大幅度调节高分子材料的体积电阻率国内外已开发了较多导电性能良好的导电炭黑如荷兰Akzo 公司的Ketjenblack EC 系列美国Cabot 公司的V-XC 72和Black Pearl 系列德国Degussa 公司的Printex XE 系列四川炭黑工业研究设计院的SL 系列将炭黑与TPV 复合拓宽了TPV 的运用TPV 导电性能的研究国内外报道很少田洪池等[68]研究了炭黑用量橡胶用量加压热处理对CB/TPV 复合材料电性能的影响同时发现CB/TPV 复合材料具有随温度升高电阻下降的特点H.H.Le等[69]研究了炭黑填充的TPV PP/rubber 的导电性能发现橡胶相的类型和用量交联剂和增容剂的浓度工艺参数如混炼时间混炼温度对TPV 的导电性能有显著影响 1.5.1 逾渗现象对于炭黑填充复合型导电和抗静电聚合物的研究最初多为在单一的聚合物基体中添加不同含量或不同种类的炭黑CB 然后测量得到的复合材料的体积电阻率或电导率这些研究都得到了类似的体积电阻率与炭黑含量的关系曲线如图1-3所示当炭黑含量较低时材料的电阻率基本不变或变化很小仍是绝缘性的随着炭黑含量的增加电阻率缓慢下降当炭黑含量达到某一临界值时复合体系的体积电阻率突然急剧减小炭黑含量的微小增加就会导致电阻率的大幅度下降出现绝缘性到导电性的突变形成一段陡峭的曲线而超过此值后曲线的变化又趋于平缓炭黑含量对体积电阻率的影响变得很小最后几乎接近恒定值这一临界值。
三元乙丙橡胶共混改性的研究进展_贾芳
第29卷 第2期2008年4月特种橡胶制品Special P ur po se Rubbe r P roduc tsV ol .29 N o .2 A pril 2008综 述三元乙丙橡胶共混改性的研究进展贾 芳,陈福林,张兴华,周彦豪(广东工业大学材料与能源学院,广州 510006)摘 要:介绍了三元乙丙橡胶(EPDM )的优缺点,综述了近年来三元乙丙橡胶与其他橡胶共混改性的研究进展,总结了提高各种EP DM 并用胶性能的方法,以及各种EPD M 并用胶的应用领域。
关键词:三元乙丙橡胶;甲基乙烯基硅橡胶;氯磺化聚乙烯;氯丁橡胶;共混改性中图分类号:T Q333.4 文献标识码:A 文章编号:1005-4030(2008)02-0046-05收稿日期:2008-02-11作者简介:贾 芳(1982-),女,山东博兴人,在读硕士研究生,主要从事聚合物基复合材料和聚合物改性的研究工作。
三元乙丙橡胶(EPDM )是乙烯、丙烯及不饱和第3单体的共聚物,是一种高饱和度橡胶,具有优异的耐热、耐臭氧、耐酸碱、耐天候老化、抗疲劳、抗撕裂等性能,可以在-60℃～135℃条件下长期使用,广泛应用于汽车制造业、建筑业、电线电缆和聚合物改性等领域。
EPDM 的硫化速度较慢,耐油性及粘合性较差,若使其与天然橡胶(NR ),丁腈橡胶(N BR ),丁基橡胶(IIR ),甲基乙烯基硅橡胶(VM Q ),氯磺化聚乙烯(CSM ),氯丁橡胶(CR ),氯化聚乙烯(CPE )等并用改性,可以很好地综合不同种类橡胶的优异性能,改善各自的不足[1]。
一方面,EPDM 可以改善其他胶种的耐热性、耐低温性、耐臭氧及耐水蒸气性能等;另一方面,又会使EPDM 本身的加工性、耐油性和粘合性得到提高。
因此,EPDM 与其他橡胶共混改性,可制造出许多具有优异性能的新材料。
1 与其他橡胶并用改性的研究进展1.1 与NR 的并用改性NR 具有优异的弹性、抗撕裂和拉伸应力应变等力学性能。
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乙丙橡胶与SBR、NBR共混改性的综述赵阳（中石油吉林石化公司有机合成厂，吉林132021）摘要：三元乙丙橡胶（EPDM）是一种性能优异且广泛应用的特种橡胶。
随着当今世界对其材料性能要求越来越高，利用其优点与其他橡胶或塑料等材料共混的研究,改变材料的使用性能、加工性能以及降低成本，也变得越来越重要和有意义。
把EPDM与其他橡胶共混，一方面可以提高共混胶的物理机械性能，满足实际工程的需要；另一方面还可以扩展EPDM及其他橡胶的使用范围；同时加工性能得到改善，成本也有所降低。
关键词：三元乙丙橡胶；丁苯橡胶；丁腈橡胶；共混改性一、乙丙橡胶与丁苯橡胶（SBR）共混改性的综述SBR是一种不饱和的橡胶耐热、寒性差，强度低。
EPDM对SBR改性可以提高SBR橡胶的耐老化性和耐高温性能,同时SBR也可以提高EPDM的粘合性；SBR与EPDM并用可制作汽车密封条,效果比较理想。
吕咏梅指出,SBR中加入一定的EPDM,可使SBR耐臭氧龟裂性能提高24倍。
有人研究了过氧化物和硫黄共硫化体系对EPDM/SBR并用硫化胶性能的影响，得出结论:用过氧化物和硫黄做共硫化体系时,可以用低成本的乳聚SBR替代EPDM (最多30份),同时制品的物理机械性能没有下降。
彭雪丽研究了次磺酰胺类促进剂对EPDM/SBR 并用胶性能的影响。
结果表明：用次磺酰胺类促进剂硫化的混炼胶与用过氧化物和硫黄做共硫化体系形成的硫化胶的物理机械性能是相似的[1]。
唐远旺等人在《混炼工艺对超细全硫化粉末SBR/EPDM并用胶结构和性能的影响》中研究开炼机和密炼机混炼工艺对超细全硫化粉末SBR（UFPSBR）/EPDM 并用胶结构和性能的影响。
在开炼机混炼工艺为：将双辊开炼机辊距调至小，加入EPDM塑炼至包辊，然后加入UFPSBR混炼均匀，再加入硫化剂DCP混炼均匀，将辊距调至1.5mm出片。
密炼机混炼工艺：将EPDM加入密炼机中塑炼至转子转矩恒定，转子转速为80r・min-1。
然后加入UFPSBR混炼6min，再加入硫化剂DCP，并将转子转速调至40～60r・min-1。
严格控制融体温度低于115℃，混炼均匀。
研究结果表明，胶料在25t平板硫化机上硫化，硫化条件为160℃／15MPa×t90采用开炼机混炼工艺，UFPSBR影响EPDM的硫化，使EPDM的硫化程度降低；采用密炼机混炼工艺，UFPSBR促进EPDM的硫化，使EPDM的硫化程度提高。
相对于开炼机混炼工艺，采用密炼机混炼工艺时UFPSBR在EPDM基体中的分散尺寸较小，两相界面结合较好。
UFPSBR／EPDM并用胶的拉伸强度和撕裂强度随着UFPSBR 用量的增大先迅速提高后呈总体降低趋势，且采用密炼机混炼工艺制备的并用胶降幅较大（其所使用的三元乙丙橡胶为吉化生产的4045#牌号产品）[2]。
王韶晖在《高硬度EPDM 配方设计技术》中指出EPDM 通常在耐油性要求不高，而要求具有良好的耐热性和耐天候老化的场合中得到应用。
而一般用钒基催化体系得到的最高乙烯质量分数大约可达80%。
EPDM 弹性体的结晶度与乙烯含量有关。
对于给定的EPDM 胶料，胶料的硬度与EPDM弹性体的结晶度成正比。
使EPDM高度结晶是获得高硬度EPDM胶料的另一种方法。
研究结果表明使用高结晶性乙丙橡胶（HC-EPDM）是获得高硬度EPDM 胶料的好方法。
乙烯质量分数超过75 的EPDM 用传统的橡胶加工设备难以加工。
因此用乙烯质量分数超过75％的EPDM 很难得到高硬度的实用配方。
本研究的结果表明，当采用共混比为70／30的半结晶性乙丙橡胶（SC-EPDM）和HC-EPDM 的共混胶时，可以得到综合性能优良的胶料，该胶料具有以下性能的良好平衡：快速混炼及良好的填料分散性；在开炼机上易于加工；在较宽的温度范围内具有良好的刚性(硬度和模量)保持率；良好的压缩永久变形性能；良好的低温性能；降低胶料的粘度。
使用高苯乙烯质量分数的SBR、苯酚甲醛酚醛树脂或低相对分子质量的液体聚丁二烯可以进一步提高胶料的硬度。
酚醛树脂和液体BR在较宽的温度范围内还具有良好的抗变形性[4]。
刘霞编译汇总在《促进剂对EPDM／SBR共混胶性能的影响》中研究指出EPDM/SBR（70/30）共混胶的理想促进剂是在EPDM 相中比在SBR相中的溶解度大的促进剂。
EPDM相比SBR相的焦烧时间短和硫化速度快是必要的。
次磺酰胺类促进剂(TBBS、CBS、DCBS)硫化的共混胶和过氧化物与硫活性助剂并用硫化的共混胶的力学性能相当.唯有高温热老化性能和压缩永久变形性能例外[5]。
二、乙丙橡胶与丁腈橡胶（NBR）共混改性的综述EPDM 具有很高的化学稳定性 ,优异的耐臭氧、耐热老化、耐天候老化性及电绝缘性。
NBR具有优异的耐油、耐磨性。
两种橡胶并用，既可以改善EPDM的粘合性、耐油性，又可以提高NBR的耐臭氧老化性、耐天候老化及耐低温性能 ,这样 EPDM 和 NBR的应用范围都大大拓宽。
马琳等人在乙丙橡胶和丁腈橡胶的并用上进行了研究。
研究结果表明：选用硫化速率较快的ENB型碘值较高的EPDM 类型 ,添加均匀剂R60 , H501可有效改善EPDM/ NBR共混胶的加工工艺性能 ,提高硫化速率,且对物理性能影响不；采用DCP +硫黄/促进剂的硫化体系制得的EPDM/NBR共混胶有较好的耐焦烧性能，较快的硫化速度及较好的综合性能。
有人研究了丁腈橡胶与三元乙丙橡胶并用胶的共硫化性质 :发现在有双 (二异丙基) 硫化磷酰二硫化物(DIPDIS的情况下,通过二段硫化可以显著改善)其物理性能；同时发现 DIPDIS 除了有促进剂作用外,还可以起着橡胶 - 填料偶联剂的作用。
叶舒展等人就丁腈橡胶与三元乙丙橡胶共混物对反应增容作用作了探讨。
结果表明：添加 5 份经巯基官能化的乙烯—乙酸乙烯共聚物 ( EVAS H)可使NBR/EPDM (质量比为70:30) 共混物的力学性能显著提高。
但是，用巯基改性的三元乙丙橡胶( EPDM SH作为 NBR/EPDM) 的增容剂却没有效果。
K. P. SAU等人就EPDM/NBR共混胶的导电性研究表明:导电性的限制主要取决与共混胶的粘度；导电性随着温度、活化能、导电填料及NBR的含量增加而增加； EPDM /NBR加炭黑增强效果低于天然橡胶（NR）,更低于NBR，主要是因为EPDM/NBR 之间的相容性不好[1]。
宋智彬等人在《丁腈橡胶与三元乙丙橡胶共混研究》中采用该基础配方：NBR，70；EPDM，30；氧化锌，5.0；SA，1.0；TMTD，0.2；S，1；CPE，10；炭黑，50；DBP，10；DCP，1.5。
得出如下结论：(1)在以NBR为主胶种的并用胶中加入EPDM 可以改善NBR的耐老化性、电绝缘性，而在以EPDM为主胶种的并用胶中加入NBR 可以改善EPDM的耐油性及耐磨性。
(2)增容剂能改善并用胶的力学性能，但用量不宜太大。
CPE用量在5～10份左右为宜。
(3)为了得到比较好的效果，混炼工艺可采用NBR和EPDM分别混炼再按比例掺混的混炼方法[6]。
亓贯林等人在《EPDM/NBR并用胶的制备及性能》研究过程中采用吉化生产的4045#牌号产品，得出EPDM与NBR进行共混时，并用胶的混合平衡扭矩明显低于纯的三元乙丙橡胶和丁腈橡胶的混合平衡扭矩；硫化并用胶的力学性能也明显低于纯的硫化三元乙丙橡胶和硫化丁腈橡胶;尽管不同的促进剂对硫化并用胶的力学性能有一些影响,但使用单一促进剂的效果都不是很好;用过氧化物硫化时,硫化并用胶的力学性能降低较小。
总之，由于EPDM与NBR的极性相差很大,又没有特殊的相互作用,导致了二者的相容性很差,因此并用时,体系会产生相分离。
虽然通过硫化体系的调整,硫化并用胶的力学性能会有所改善,但效果都不是很好。
要想进一步提高硫化并用胶的力学性能,必须要通过物理或化学手段来增加EPDM与NBR的相容性[7]。
董凌波等人在《填充型NBR/EPDM导电复合材料的研究》一文中得出如下结论：（1）随着NBR用量的减少，NBR/EPDM复合材料拉伸强度、撕裂强度和拉断伸长率均降低，纯EPDM硫化胶的力学性能较好。
（2）相对于EPDM来说，NBR与填料的结合作用强，Payne效应较弱；NBR/EPDM并用后填料分散性变差，Payne效应和损耗因子都增大。
（3）NBR/EPDM并用胶电阻率明显低于相应的2种纯胶。
恒温变压下复合材料电阻率随压力增大先减小后增大；恒压变温下复合材料电阻率随温度升高而减小；与2种纯胶相比，并用胶电阻率下降较大时所对应的温度有所降低[8]。
结论：目前吉化公司有机合成厂能够生产的橡胶种类主要是二元乙丙橡胶（EPM），三元乙丙橡胶（EPDM），丁苯橡胶（SBR）和丁腈橡胶（NBR），所以本文着重从该几种橡胶中选出能够共混几种情况，并且主要选取了使用吉化生产的三元乙丙橡胶作为实验原材料的部分论文，对日后开展工作寻找相关文献做好了铺垫。
参考文献：[1] 贾芳,陈福林,张兴华,周彦号.三元乙丙橡胶共混改性的研究进展.特种橡胶制品.2008,29(2):46[2] 唐远旺,田明,卢咏来,张立. EPDM/HDPE热塑性硫化胶的结构与性能研究.橡胶工业.2007,54(5):261[3] 金梁，张晓红，刘轶群．橡塑共混物性能连续调节技术的研究［A］．2001年全国高分子学术论文报告会论文集（下册）．郑州：2001.243—244[4] 王韶晖.高硬度EPDM 配方设计技术.橡胶参考资料，2O03,33(4):18[5] 刘霞.促进剂对EPDM／SBR共混胶性能的影响. 橡胶参考资料，2O01,31(7):32[6] 宋智彬,刘冬,宗成中.丁腈橡胶与三元乙丙橡胶共混研究.世界橡胶工业.2009,36(7):7[7] 亓贯林,党文修,许军. EPDM/NBR并用胶的制备及性能.济南大学学报.2008,22(3):248[8] 董凌波，翟俊学，张萍，赵树高. 填充型NBR/EPDM导电复合材料的研究.特种橡胶制品.2010,31(2):11[9] 吴培熙，张留城．聚合物共混改性，中国轻工业出版社，1996，2。