三元乙丙橡胶混炼工艺

硫化条件: 160℃×60′混炼工艺: 生胶→填料、 软化剂→ZnO→ 促进剂→S→硬脂酸, 混匀后要经十次薄通。用途和性能: 该胶料具有 耐天候、 耐臭氧、 耐酸性能、 耐磨、 耐高低温、电绝缘和弹性等。
3. 硬度 80 三元乙丙胶; 100; 氧化锌, 5; 硬脂酸, 1; 硫磺, 0.5; 高耐磨碳黑, 70; 促进剂 TT, 1.5, 促进剂, DM; 2, 硫化条件: 160℃×30′混炼工艺: 生胶→碳黑→氧化锌、 促进剂 →硫磺→硬脂酸→
34~36
加料各步骤均需仔细清扫接科盘中药品，加入辊筒，待药品分散 后再割刀。最终混炼胶重量误差应小于 1％。
（4）硫化设备及条件 使用平板硫化机硫化，硫化温度为 160℃ ±l℃；模具承受压力大于 2.OMPa（20kgf／cm2）；硫化 40 分钟; 模 具与平板边缘距离不少于 75mm；硫化胶在室温下停放时间应不少于 1 小时。
每边割刀三次,允许每次 割刀之间为
15 秒，排下胶料,调节辊 距后薄通 6 次
检查并记录批料重量,与 理论值之差
不能大于 0.5％，否则重 炼
1.2 国产 DCPD-EPDM 混炼方法： （1）混炼设备
实验室用 6in 开炼机
辊筒直径
160mm
辊筒长度
320mm
档板间距
全开
实验室用 6in 开炼机
（二）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；
3
1.8 1.2 35±5 23±5 2
每边割刀(至辊筒长度的
4
3/4)一次,
1.8 1.2 35±5 23±5 2
5
并加入剩余的 1/2 混合 0.8 0.8 35±5 23±5
料,待全部料加 6
入后,每边割刀 3 次(需保 证在堆积
胶或辊筒表面上没有游
离炭黑才割刀
在辊筒上均匀地加入促 进剂和硫磺
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； c.待配合剂完全混合均匀后排胶； d．在开炼机上下片，冷却； e.在开炼机上或温度低于 100℃的密炼机中加硫化体系。
次后下片，并按规定方法制 达 2min 即可排胶,并再
备试片
次检查批料重量后,按规
定方法制备试片
（2）开炼机混炼方法 用开炼机混炼应注意调节辊距，使其尽可能地在辊筒上保持较好
的堆积胶（或连续的包辊胶），同时混炼前将氧化锌、炭黑、硬脂酸 和油进行混合。混炼方法如表 2。
表 2 开炼机混炼方法
加料序 加料描述 号
增塑剂：对挤出加工性能影响的最大因素是胶料流动性。添加增 塑剂是改善胶料流动性和硬度最有效的方法。本文对比了石蜡油对胶 料加工性能的影响，添加 40 份石蜡油后 , EPDM 的挤出外观光滑 , 达到用户要求。石蜡油添加到该材料中 ,可降低材料的硬度 ,使胶料 变软 ,从而改善材料的流动性 ,有利于挤出成型。添加增塑剂是改善 EPDM 挤出流动性和硬度的最有效方法 ,但需注意材料的阻燃性能和 烟密度的变化。
(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。
三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量非共轭二烯烃的共聚物，其一 般的组成含量为乙烯(质量百分数 45%~70%)、丙烯(质量百分数 30%~40%)和双烯第三单体(质量百分数 1%~3%)，第三单体通常为双 环戊二烯、1，4-己二烯或 2-亚乙基降冰片烯。
三元乙丙的主要聚合物链是完全饱和的，这个特性使得三元乙丙 可以抵抗热，光，氧气，尤其是臭氧，具有优越的耐氧化、抗臭氧和 抗侵蚀的能力；三元乙丙本质上是无极性的，对极性溶液和化学物具 有抗性，吸水率低，具有良好的绝缘特性，且它能吸收大量的填料和 油而对性能影响不大，因此可以制作成本低廉的橡胶化合物。
第二段混炼
开炼机二段混炼
密炼机二段混炼
停放后的母炼胶包在温度 转速为 77r/min,温度为
为 50±5℃辊距为 1.5mm 开 40±5℃的密炼机中加入
（开炼机或密炼 炼机的慢辊上加入硫磺和 1/2 上述母炼胶、促进
机）
促进剂，带完全混入胶料中 剂、硫磺、1/2 母炼胶。
加料顺序
后，每边割刀 3 次后，将辊 胶料继续混炼直到温度 距调至 0.8mm，胶料薄通 6 达 110℃或总混炼时间
（四）挤出
尹云山，2009，特种橡胶制品，《挤出型无卤阻燃三元乙丙橡胶 材料的制备与性能》文献中考察了几种不同润滑剂(润滑剂用量) 、 不同橡胶基体(与 EPDM - MA H 并用) 、 增塑体系(石蜡油增塑剂) 对 EPDM 的挤出加工性能影响：
外润滑剂：可以有效地减少胶料在挤出加工时的阻力,有利于改 善胶料挤出时的流动性 ,但对阻燃橡胶材料而言 ,外润滑剂的添加 量不能太大 ,否则会影响材料的阻燃性能。,添加 5 份石蜡和 EPDM 专用加工润滑剂后 ,EPDM 的挤出外观粗糙 ,并不能从根本上改变 EPDM 的挤出性能。添加外润滑剂后导致材料内聚能变低 ,材料变得 松散 ,在挤出成型过程中非常容易破边。相对而言 ,添加 10 份硅橡 胶后 ,EPDM 的挤出外观有显著改善。
注:密炼机混炼时间视密炼机的类型（快速或慢速）及配方不同 而异,以达到配合剂充分分散均匀为原则．
（三）注胶
胶料压出性能往往是以胶料容易输送、压出速度快、压出物表面 光滑以及形状、尺寸保持性好为标志。三元乙丙橡胶比一般橡胶容易 压出，压出速度较快，压出物收缩小，但要控制好胶料的门尼粘度和 压出温度。乙丙橡胶胶料门尼粘度（ML!1+4,100℃）以 40～60 为佳。 压出条件一般为；口型温度为 90 一 140℃，机头温度 80～130℃,机 身温度 60 一 70℃,螺杆采用通水冷却。
基体：并用少量马来酸酐接枝三元乙丙橡胶后,挤出外观明显改 善 ,但马来酸酐接枝三元乙丙橡胶添加量过大 ,胶料的挤出外观质 量反而变差。马来酸酐接枝三元乙丙橡胶和极性氢氧化镁的相容性 好 ,能够在一定程度下提高氢氧化镁在橡胶中的分散性 ,可保持挤 出样条形状相对稳定。由于马来酸酐接枝三元乙丙橡胶可能添加了热 塑性树脂 ,增加挺性便于挤出造粒 ,从而导致在添加过多马来酸酐 接枝三元乙丙橡胶后 ,材料不能塑化,反而影响胶料的挤出性能。
辊 距 mm
辊 温 ℃ 时间
ISO ASTM ISO ASTM ISOASTM
min
1
加生胶,使其包前辊 0.7 0.8 35±5 23ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5 1
2—1 用刮刀在辊筒上均匀地 0.7 0.8 35±5 23±5 13
加入 1/2 氧化锌、炭黑、
2—2
1.3 1.2 35±5 23±5 3
硬脂酸和油混合料，
吴道虎在三元乙丙橡胶用于电线 Nordel 1040 用于电线电缆的配 方设计及工艺性能研究中指出：
（五）模压
三元乙丙橡胶高温流动性较好，故制造模压制品时没有什么困 难。但制造结构复杂的模制品时,要在模型关键部位钻些气眼以排出 窝藏的气体，避免制品产生气孔缺陷或表面发粘等。用过氧化物硫化 的胶料热撕裂性能差，配方中应采用少量硫黄作共交联剂以改善其热 撕裂性能，同时脱模时应特别小心。
压出速度要适宜。压出速度太快，压出物口型膨胀大，表面粗糙， 尺寸稳定性差。
乙烯含量高及分子量分布窄的三元乙丙橡胶压出工艺性能好。高 填充配合的胶料亦有良好的压出性能，特别是填充高结构炉黑、快压
出炉黑、通用炉黑、半补强炉黑、中粒子热裂法炭黑和细粒子热裂法 炭黑等炭黑的胶料压出表面光滑。
白色填料以钛白、滑石粉、碳酸钙为最好，压出速度超过炭黑胶 料。
表 3 贴合温度和压力对三元乙丙橡胶自粘性的影响
胶片温 度，℃
40
贴合压 剥离力， 胶片温 力，MPa g/2.5cm 度，℃
0.392
很小
60
贴合压 剥离力，
力，MPa g/2.5cm
混炼后经十次薄通下片。用途和性能: 温度: - 35~+130℃, 压 力:10Kg/cm2 用于生产密封圈、垫片、耐酸、耐盐、耐辐射。
2.三元乙丙橡胶加工时的一些注意事项 （一）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象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。
（六）粘贴成型
乙丙橡胶缺少活性基团，内聚能低，分子链段扩散性极小，加上 胶料容易喷霜，给粘贴成型工艺，尤其是制造多层结构的制品如轮胎 胎侧、输送带、屋顶材料、胶辊、衬里等带来较大的困难。一般可以 采取：①保持需粘合表面新鲜不被污染或用化学溶液或溶剂处理需粘 合的表面，尤其是对已喷霜的表面必须先用溶剂处理；②在需粘合的 表面涂胶粘剂；③提高粘合部位的温度、压力和平整度；④与其它含 活性基团的高聚物并用；⑤在胶料中加 5~10 份增粘剂；③适当提高 增塑剂的用量。⑤采用中间层胶或涂胶液等办法来提高粘合力。其中 比较简单有效地提高粘合力的办法是提高温度和压力（表 3）以及添 加增粘剂。不同增粘剂对自粘性的影响见表 4。
1
0.6~0.8
酌情
3
氧化锌
1
0.6~0.8
酌情
4
促进剂 M
1
0.6~0.8
酌情
5
促进剂 TMTD
3
0.6~0.8
酌情
6
1/2 高耐磨炉
4
黑
7
15
1/2 高耐磨炉
8
3
黑
9
4~6
硫磺
10
1
薄通
0.6~0.8
酌情
0.6~0.8
酌情
0.6~0.8
酌情
0.2~0.5 不包辊通过 10 次
1.5~1.6
下片 合计
辊速
前辊 22r/min
后辊 27/min
1︰1﹒22
速比 辊温
用冷却水和蒸汽 调节
（2）混炼条件 每次配合量以 300g 生胶计算；混炼温度为 30—40℃；混炼胶在
室温停放不少于 4 小时。
（3）加料顺序
加料顺序 原料名称 辊炼时间 min 辊距 mm
1
生胶
1
0.6~0.8
割刀次数 酌情
2
硬脂酸
1.混炼方法如下：
1.1 出自 ISO 和 ASTM 检验三元乙丙橡胶性能的混炼方法如下： 主要包括密炼机混炼法和开炼机混炼法
（1）密炼机混炼方法
表 1 密炼机混炼
方法出处 ISO 4097—1980（E） ASTM D3568—81a
混炼条件
150℃，77r/min
第一段混炼 ① 生胶，氧化锌，炭黑，油和硬脂酸，0.5min
1.3 举例：目前市场上不同硬度的三元乙丙橡胶的混炼方法 1. 硬度 57 三元乙丙橡胶配方:
三元乙丙胶, 100; 硫磺， 0.5; 过氧化二异丙苯（DCP) , 6.5 硬脂酸, 1.5; 高耐磨碳黑, 20; 半补强碳黑, 20; 凡士林 / 防老剂 D 5/1.5; 硫化条件: 158℃×40; 混炼工艺: 生胶→碳黑→软化剂→硫磺→防老剂。用途和性能: 该 胶料制成胶管、密封件、 垫片。耐中等浓酸、 有机酸、 无机酸、 80%H2SO4. 2. 硬度 65 三元乙丙橡胶配方: 三元乙丙胶, 100; 促进剂 M， 0.5; 促进剂 TMTM ，1.5 硫磺 1.5 氧化锌 5 硬脂酸, 1; 高耐磨碳黑, 80; 50 号机油 50
加料顺序 ② 加压混炼 2.5min
③ 清扫，0.5min
④ 当温度达 150℃或时间达 5min 后排胶
排下的胶料立刻在辊距为 2.5mm，辊温为 50±
5℃的实验室开炼机上薄通 3 次，检查批料重量，使 开炼机薄通
其与理论之差不大于 0.5％，否则作废，薄同后的母
炼胶料至少停放 30min 或使其达到室温