相容剂对 CR EPDM并用胶性能的影响 陈福林 ,岑 兰 ,廖俊杰 ,周彦豪

缓了极性促进剂和硫黄向 CR 相的迁移 ,使并用 胶的硫化速率保持稳定 。聚乙二醇分子中含有多 个醚键及端羟基 ,通常用于提高白炭黑的分散性 , 并有促进硫黄硫化的作用 。在 CR/ EPDM 并用 胶中加入聚乙二醇 ,一方面阻碍极性促进剂和硫 黄向 CR 相迁移 ,另一方面起到促进硫化的作用 , 因此导致并用胶在放置一段时间后 t90 明显缩短 。 2. 2. 2 物理性能
CR母炼胶和 CR/ EPDM并用胶混炼在辊温
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第7期
陈福林等. 相容剂对 CR/ EPDM 并用胶性能的影响
1. 78 10. 58
1. 93 10. 38
1. 70 10. 53
1. 85 11. 58
2. 58 12. 13
2. 00 11. 00
1. 72 7. 78
1. 97 10. 78
1. 68 10. 58
1. 82 10. 22
1. 80 11. 85
min EV A
2. 00 10. 17
表 1 CR 和 EPDM 胶料的硫化特性和物理性能
项 目
CR
EPDM
硫化仪数据 (160 ℃) t10/ min t90/ min 硫化胶性能 邵尔 A 型硬度/ 度 100 %定伸应力/ MPa 300 %定伸应力/ MPa 拉伸强度/ MPa 拉断伸长率/ % 拉断永久变形/ % 撕裂强度/ ( kN ·m - 1)
本工作研究相容剂对 CR/ EPDM 并用胶硫 化特性和物理性能的影响 。
1 实验 1. 1 主要原材料
CR , 牌 号 Bayp ren 126 ; EPDM , 牌 号 Buna EP G 3850 ;乙烯2乙酸乙烯酯橡胶 ( EVM) , 牌号 Levap ren 500 HV ,广州三普贸易有限公司提供 。 乙烯2乙酸乙烯酯共聚物 ( EVA ) , 牌号 EVA182 150 , 北 京 有 机 化 工 厂 产 品 。加 工 助 剂 , 牌 号
X K2160 型 开 炼 机 、S K2160B 型 炼 塑 机 和 QLB2D400 ×400 型电热平板硫化机 ,上海橡胶机 械厂产品 ; P3555B2 型盘式硫化仪 ,北京环峰化工 机械实验厂产品 ; CM T4204 型电子拉力试验机 , 深圳市新三思材料检测有限公司产品 ;L X2A 型 邵氏橡胶硬度计 ,上海六菱仪器厂产品 ;401A 型 老化试验箱 ,上海市试验仪器总厂产品 。 1. 4 试样制备
2. 2 相容剂对 CR/ EPDM 并用胶性能的影响
2. 2. 1 硫化特性
相容剂对 CR/ EPDM 并用胶硫化特性的影
响如表 2 所示 。
从表 2 可以看出 ,与未加相容剂的胶料相比 ,
加入相容剂的胶料 t10 缩短 ,这表明相容剂能够促 进并用胶料的硫化起步 。
从表 2 还可以看出 ,随着停放时间的延长 ,未 加相容剂的胶料 t90 明显延长 ,加入 EVM 和 EVA 的胶料 t90 也有所延长 ,加入α2蒎烯树脂 、EPDM2 g2MA H 、二甲苯树脂和热塑性酚醛树脂的胶料 t90 总体变化不大 ,加入聚乙二醇的胶料停放 72 h 后 t90 明显缩短 。
空白
48 1. 19 4. 23 9. 30 545
22 32
α2蒎烯树脂 聚乙二醇
53 1. 50 4. 96 12. 6 517
9 33
57 1. 72 5. 63 11. 5 435
5 31
EPDM2g2
热塑性酚醛 二甲苯树脂
MA H
树脂
53
52
53
1. 45
1. 43
1. 52
5. 05
1. 83 10. 53
1. 82 11. 48
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橡 胶 工 业 2008 年第 55 卷
硫化胶的邵尔 A 型硬度按 GB/ T 531 —1999 测试 ;拉伸性能按 GB/ T 528 —1998 测试 ,拉伸速 率为 500 mm ·min - 1 ; 撕裂强度按 GB/ T 529 — 1999 测 试 , 直 角 型 试 样 , 拉 伸 速 率 为 500 mm ·min - 1 ;耐热空气老化性能按 GB/ T 3512 — 1999 测试 。
相容剂对 CR/ EPDM 并用胶物理性能的影 响如表 3 所示 。
从表 3 可以看出 ,与未加相容剂和加入 EVM 或 EVA 的硫化胶相比 ,加入α2蒎烯树脂 、EPDM2
表 3 相容剂对 CR/ EPDM 并用胶物理性能的影响
项 目
邵尔 A 型硬度/ 度 100 %定伸应力/ MPa 300 %定伸应力/ MPa 拉伸强度/ MPa 拉断伸长率/ % 拉断永久变形/ % 撕裂强度/ ( kN ·m - 1) 120 ℃×72 h 热空气老化后 邵尔 A 型硬度变化/ 度 300 %定伸应力变化率/ % 拉伸强度变化率/ % 拉断伸长率变化率/ %
是 EPDM 的促进剂 ,又是 CR 的硫化延缓剂或防 焦剂 。由于 CR 与 EPDM 的 极性 差异 很大 , 而 EVM 和 EVA 的极性较小 ,在其用量为 5 份的情 况下 ,不足以阻碍极性促进剂和硫黄向 CR 相迁 移 ,因此随着停放时间延长 , EPDM 相中的极性 促进剂向 CR 相迁移的量较大 ,造成以 CR 相为 主的并用胶硫化速率降低 。与 EVM 和 EVA 相 比 α, 2蒎烯树脂 、EPDM2g2MA H 、二甲苯树脂和热 塑性酚醛树脂的极性较大 ,且α2蒎烯树脂 、二甲 苯树脂和热塑性酚醛树脂的相对分子质量较小 , 而 EPDM2g2MA H 与 EPDM 的相容性很好 ,因此 这些相容剂在 EPDM 中分散更均匀 ,从而有效延
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为 20～40 ℃的开炼机上进行 , EPDM 母炼胶混 炼在辊温为 (120 ±5) ℃的炼塑机上进行 。
CR 母炼胶 :将生胶薄通塑炼 3 次 ,依次加入 硬脂酸 、加工助剂 、活性氧化镁 、防老剂 、促进剂 、 炭黑和增塑剂 ,薄通 5 次 ,出片 。
EPDM 母炼胶 : 将生胶薄通塑炼 5 次 ,依次 加入硬脂酸 、防老剂 、促进剂 、硫黄 、相容剂 、炭黑 和环烷油 ,薄通 5 次 ,出片 。
CR/ EPDM 并用胶 ( 并用比为 80/ 20) : 先将 EPDM 母炼胶和约 1/ 4 的 CR 母炼胶薄通 5 次 , 再加入剩 余的 CR 母 炼胶 , 然后 加入 氧化 锌 ( 5 份) ,薄通 5 次 ,出片 。
胶料停放 72 h 后在平板硫化机上硫化 ,硫化 条件为 160 ℃/ 10 M Pa ×t90 。 1. 5 性能测试
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橡 胶 工 业 2008 年第 55 卷
相容剂对 CR/ EPDM 并用胶性能的影响
陈福林 ,岑 兰 ,廖俊杰 ,周彦豪
(广东工业大学 材料与能源学院 ,广东 广州 510006)
摘要 :试验研究相容剂对 CR/ EPDM 并用胶硫化特性和物理性能的影响 。结果表明 ,随着停放时间的延长 ,未加 相容剂和加入乙烯2乙酸乙烯酯橡胶 ( EVM) 或乙烯2乙酸乙烯酯共聚物 ( EVA) 的胶料 t90 有所延长 ,加入α2蒎烯树脂 、 马来酸酐接枝 EPDM ( EPDM2g2MA H) 、二甲苯树脂或热塑性酚醛树脂的胶料 t90总体变化不大 ;采用α2蒎烯树脂 、EP2 DM2g2MA H 、二甲苯树脂或热塑性酚醛树脂作相容剂 ,并用胶中两相的相容性改善 ,硫化胶物理性能和耐热空气老化 性能良好 。 关键词 :CR ; EPDM ;并用胶 ;相容剂
作者简介 :陈福林 (19642) ,男 ,广西北流人 ,广东工业大学副 教授 ,硕士 ,主要从事高分子材料科学与工程的教学和科研工作 。
St ruktol WB212 ;α2蒎烯树脂 ; 热塑性酚醛树脂 , 牌号 SP1068 ; 二甲苯树脂 , 牌号 RX280 ; 聚乙二 醇 ,牌号 P E G6000 ,广州金昌盛科技有限公司提 供 。马来酸酐接枝 EPDM ( EPDM2g2MA H) ,接 枝率为 1. 2 % ,广州金发科技股份有限公司提供 。 1. 2 试验配方
中图分类号 : TQ333. 5 ; TQ333. 4 ; TQ330. 38 + 7 文献标识码 :B 文章编号 :10002890X(2008) 0720408204
两种或两种以上橡胶并用可弥补单一橡胶性 能的不足 。CR 与 EPDM 并用能够明显改善 CR 的混炼工艺性能[1 ,2] ,但两种橡胶极性相差较大 , 炭黑与 CR 的亲和性较好 ,而与 EPDM 的亲和性 相对较差 ,在 EPDM 中预先加入炭黑等补强填 料 ,有利于提高并用胶的综合性能[3] 。此外 ,能否 同步硫化对并用胶性能的影响很大 。由于 CR 与 EPDM 极性差异较大 ,在胶料停放过程中 , EPDM 相中极性的小分子配合剂向 CR 相迁移 ,导致并 用胶硫化速率降低 ,且两相不能达到同步硫化[4] , 影响硫化胶的性能 。在 EPDM 中加入一些极性 聚合物作相容剂 ,能够提高 CR 与 EPDM 的相容 性 ,阻止或延缓极性配合剂向 CR 相迁移 ,从而改 善并用胶的性能 。
空白ຫໍສະໝຸດ Baidu
α2蒎烯树脂 聚乙二醇
EPD M2 g2
热塑性酚醛 二甲苯树脂
MA H
树脂
EV M
2. 50 10. 18
1. 75 10. 20
1. 82 9. 15
1. 93 10. 42
1. 85 10. 33
1. 57 9. 62
1. 77 10. 43
2. 35 10. 62
1. 78 10. 65
2. 00 9. 22
CR 和 EPDM 为不相容体系[3] ,加入不同相 容剂的胶料 t90 的变化反映了硫化体系在两相中
的迁移情况 。噻唑类促进剂和秋兰姆类促进剂既
项 目
混炼胶停放 12 h t10 t90 混炼胶停放 24 h t10 t90 混炼胶停放 72 h t10 t90
表 2 相容剂对 CR/ EPDM 并用胶硫化特性( 160 ℃) 的影响
CR 母炼胶 : CR 100 ,炭黑 N774 40 ,活性 氧化镁 4 , 硬脂 酸 1 , 加工 助剂 2 , 增 塑剂 DO P 20 ,防老剂 ODPA (辛基化二苯胺) 2 ,促 进剂 NA222 1 。
EPDM 母炼胶 : EPDM 100 , 炭黑 N330 40 ,硬脂酸 1 ,防老剂 IPPD 1 ,防老剂 MB I 1 ,环烷油 25 ,硫黄 2 ,促进剂 ZDBC 1. 2 ,促 进剂 TM TD 0. 3 ,促进剂 MB T 0. 5 , 促进剂 D P T T[ 四硫化双 (1 ,52亚戊基) 秋兰姆 ] 0. 75 , 相容剂 (变品种) 5 。 1. 3 主要设备与仪器
1. 05 9. 33
49 1. 39 5. 28 11. 4 470
4 38
1. 82 9. 70
51 1. 67 4. 87 10. 6 480
5 33
注 :配方为各自母炼胶配方加入 5 份氧化锌 , EPDM 胶料中 未加相容剂 。
到互相干扰情况下能够达到较好的硫化状态 ,并
用胶料有可能实现同步硫化 。
2 结果与讨论 2. 1 CR 和 EPDM 胶料的硫化特性和物理性能
CR 和 EPDM 胶料的硫化特性和物理性能如 表 1 所示 。
从表 1 可以看出 ,CR 和 EPDM 胶料的 t90 接 近 ,硫化胶的邵尔 A 型硬度 、300 %定伸应力 、拉 伸强度和拉断伸长率等相差不大 ,且拉断永久变 形均较小 。这表明 ,两种胶料在硫化体系没有受