乙丙橡胶加工工艺的探讨

C-39

乙丙橡胶加工工艺的探讨

时间：2012年8月

摘要：本文先对乙丙橡胶的结构和性能进行阐述，进而对其加工工艺进行了分析，结合我的工作经验，对一些生产中的常见缺陷，在生产中采取措施，保证胶片质量。

关键字：乙丙橡胶加工工艺过程控制

论文主体：

乙丙橡胶是一种很有发展前途的新型胶种，由于其具有优异的综合性能，且原料来源丰富，制造工艺简单，价格适中，比重小，制品的单位重量消耗少，所以在电缆工业中得到广泛的应用。

一乙丙橡胶的结构及性能

1.乙丙橡胶的结构特点

乙丙橡胶是一种无定型的非结晶橡胶，其分子主链上乙烯与丙烯单体单元是无规则排列，失去了聚乙烯或聚丙烯结构的规整性，成为具有弹性的橡胶。当乙烯含量在20－40mol%范围时，乙丙橡胶的玻璃化温度（Tg）约为－60℃,其低温性能如低温压缩变形、低温弹性均好，但耐热性能较差。通常为避免形成丙烯链以保证在乙丙橡胶分子中的无规则分布，要求乙烯含量必须大于50 mol%，但乙烯含量超过70 mol%时，乙烯链出现结晶，玻璃化温度（Tg）升高，耐寒性能下降，加工性能变差。一般认为乙烯含量在60 mol%左右，其加工性能和硫化胶的物理机械性能均较好。乙丙橡胶分子链不含极性基团，链节比较柔顺，分子间作用力小。

三元乙丙橡胶所用第三单体为非共轭二烯烃类，其种类和用量对硫化速度和硫化胶的物理机械性能均有直接影响。第三单体含量高低以碘值表示，含量高则碘值高，硫化速度快，对硫化胶物理机械性能如定伸应力，生热、压缩变形等均有改善，但焦烧时间较短，耐热性能有所下降。乙丙橡胶的碘值范围为6～30g 碘/100g胶，大多数户则是15g碘/100g胶左右。所以在使用时应根据制品性能要求加以选择。

2.乙丙橡胶的性能

由于乙丙橡胶具有高度的饱和结构，且分子链上原子和基团的排列与天然橡胶很相似。分子链比较柔顺，使乙丙橡胶具有许多优异的性能。

（1）耐臭氧性非常好。远远超过丁基橡胶和氯丁橡胶。在含臭氧100PPm 的介质中，乙丙橡胶经过2430小时仍不龟裂。而一般认为耐臭氧老化性能较好的丁基橡胶仅经过534小时即产生较大裂口；氯丁橡胶则只有46小时。在30%臭氧浓度下氯丁橡胶只经过7分钟即出现裂纹，而乙丙橡胶经过1小时后仍无变化。丁基橡胶中掺入少量三元乙丙橡胶可使耐臭氧性显著改善。三元乙丙橡胶与天然橡胶（35/65）或与丁苯橡胶（30/70）并用时，可以显著改善耐臭氧性。

（2）耐气候性和颜色稳定性非常好，可以使制品不发生龟裂，颜色经久不变。乙丙橡胶在阳光下暴晒3年不见裂纹，丁苯橡胶仅5天即发生裂口，70天断裂；天然橡胶150天出现大的裂口。

（3）耐热老化性优越，超过丁基橡胶。乙丙橡胶易老化，可长期使用于温度为85℃~90℃的条件。短期使用温度可达150℃。

（4）耐寒性较好。在-55℃时仍有较好的曲挠性。在-57℃时才开始变硬，-77℃时变脆。

（5）弹性大、压缩变形小。冲击弹性较好，回弹率可达50%~60%，仅次于顺丁橡胶和天然橡胶。而且在低温下弹性保持较好。

（6）电绝缘性能优异，超过丁基橡胶。尤其是耐电晕性很突出。丁基橡胶的耐电晕性不超过2小时，而乙丙橡胶则可以达两个月以上。乙丙橡胶的介电系数为2.27；介质损耗角正切在0.0023以下。体积电阻系数在1016~1017欧·厘米以上；在交流电压下，击穿强度为32~35kV/mm，浸水后电绝缘性能仍很稳定。乙丙橡胶用于高压电缆绝缘时，它有不发生电树、水树的突出优点。

（7）耐化学腐蚀性好。特别是对无机酸碱和极性溶剂有良好的稳定性。

（8）比重小（为0.87），是合成橡胶中比重最小的品种。

乙丙橡胶的主要缺点是硫化速度慢，和其它橡胶并用时共硫化性差。不耐燃，耐油性相对较差，自粘性和互粘性都很差(因为分子中既无反应性基团，又不含极性基，故粘合力小)，不易粘合，给加工工艺带来困难。

二乙丙橡胶在电缆中的应用

乙丙橡胶具有优异的耐热、耐臭氧、耐老化、耐化学药品（非极性溶剂除外）性能、电绝缘性能、冲击弹性、低温性能(使用温度范围宽－57～150℃)、低密度和高填充性（能大量填充增塑剂和填充剂）及耐热水耐水蒸气等性能，并具有易于聚烯烃塑料共混改性加工的特点，广泛用于汽车密封部件、电线电缆、耐热胶管胶带、防火卷材、油品添加剂及塑料改性等行业，近年来发展十分迅速，生产能力和产耗量已居七大合成橡胶中的第四位，仅次于丁苯橡胶、顺丁橡胶和异戊橡胶。

乙丙橡胶在电线电缆中主要用作绝缘层，尤其适用在耐温等级和耐电压等级较高的电线电缆上，乙丙橡胶极好的绝缘性、耐水性、和耐老化性能是制造电线电缆绝缘的良好材料，特别适用于中高压电缆，其配方举例见表1.

三乙丙橡胶的加工

1.塑炼

三元乙丙橡胶的塑炼效果差,不象天然橡胶和丁苯橡胶那么易于塑炼。门尼粘度高的三元乙丙橡胶塑炼时，由于分子链断裂，门尼粘度有所下降。低门尼粘度的乙丙橡胶，只是在塑炼初期门尼粘度稍有下降。因此三元乙丙橡胶不像天然橡胶那样需要专门进行塑炼,只是在混炼前先将三元乙丙橡胶在低温下稍薄通即可。

2.混炼

三元乙丙橡胶可采用开炼机和密炼机混炼。但用密炼机混炼，填充剂分散效果更好。

1．开炼机混炼

由于乙丙橡胶塑炼效果差，缺乏粘着性，不易“吃”炭黑，不易包辊（或易包后辊），故用开炼机混炼时应注意以下几点：

（1）门尼粘度低的（ML!1+4, 100℃在80以下者）可以用开炼机混炼，门尼粘度高的用开炼机混炼较困难；

（2）混炼开始时采用窄辊距，先将生胶薄通10次左右，使其形成连续的包辊胶后再放宽辊距进行加料混炼；

（3）辊温应控制在60℃左右，前辊温度稍低于后辊；

（4）混炼高填充油和高填充剂的胶料时，可将油和填充剂先混合后再加到胶料中去，以改善混炼操作；

（5）硬脂酸易使胶料脱辊，宜在混炼后期加人。

此外，加入操作油能改善混炼胶操作性能。故充油乙丙橡胶的混炼工艺性能较好。

2．密炼机混炼

三元乙丙橡胶密炼机混炼应注意以下几点；

（1）容量应比正常容量高15％左右；

（2）温度要高些，以利于乙丙橡胶在高温下塑化，从而使配合剂易于分散均匀;

（3）填充剂用量高的胶料宜采用逆混法，填充剂用量低的胶粉用一般混炼法较好。

逆混法:

a．先加除硫黄和促进剂外的所有配合剂；

b．加生胶；