三元乙丙橡胶生产工艺及应用研究进展

三元乙丙橡胶生产工艺及应用研究进展
【摘要】本文介绍了目前三元乙丙橡胶（EPDM）的生产工艺、性质改善及应用。

【关键词】三元乙丙橡胶；生产工艺；应用
0 引言
三元乙丙橡胶是由乙烯、丙烯及非共轭二烯单体（一般称第三单体）通过共聚反应生成的三元共聚物。

EPDM具有优越的抗氧化、抗臭氧、抗腐蚀性，加工性能和使用性能良好。

目前已广泛的使用在汽车工业、电子电气、建筑及其它领域[1，2]。

目前中国三元乙丙橡胶产量不足2万吨/年，但据中商情报网数据估计2015年EPDM需求量达32万吨，行业进口依存度较大。

因此，掌握EPDM合成方法成为国民经济发展的重要支撑。

1 生产工艺
目前，EPDM的制造工艺主要有溶液聚合法、悬浮聚合法和气相聚合法三种。

1.1 溶液聚合法
该工艺为均相反应，通常以直链烷烃如正己烷为溶剂，以铝盐为催化剂，乙烯、丙烯和第三单体发生聚合反应，调节温度和压力，控制反应速度和反应程度。

工艺过程包括原料配制、聚合、催化剂脱除、溶剂和单体回收、干燥、包装等。

溶液聚合法是一种成熟的工艺，操作简单，产品质量均匀，灰分含量较少，是目前工业生产EPDM的主要方法。

但由于聚合反应在溶剂中进行，传质传热较差，聚合效率低，同时由于回收溶剂和单体，增加了生产工序，设备投资较大。

1.2 悬浮聚合工艺
该法第三单体多为双环戊二烯（DCPD）或乙叉降冰片烯（ENB），以乙酰丙酮钒和AlEt2Cl为催化剂，二氯丙二酸二乙酯为活化剂，二乙基锌和氢气为分子量调节剂。

将单体、催化剂、活化剂等加入夹套式聚合釜中，调节温度和压力，反应相中悬浮聚合物的质量分数控制在30%～35%。

整个聚合反应在高度自动控制下进行。

反应后的淤浆间歇地送入洗涤器，经过醇洗、碱洗、干燥、压块、包装得产品。

悬浮液中未反应的乙烯、丙烯和第三单体分别经回收系统精制后循环使用。

该工艺未使用溶剂，聚合物浓度高，提高了聚合效率，扩大了生产能力（一般是溶液法的4～5倍），同时省略了溶剂循环和回收，节省了能量和设备投资；产品分子量分布广；产品成本比溶液法低。

存在的不足是从聚合物中脱离残留催
化剂比较困难。

1.3 气相聚合工艺
该工艺包括了聚合、分离净化和包装三个工序。

聚合过程中将原料乙烯、丙烯、ENB同催化剂、氢气、氮气和炭黑一起加入流比床反应器，在一定的温度和压力下进行气相聚合反应。

未反应单体换热后与新鲜原料气一起循环回反应器继续反应。

生成的微粒状产品进入包装工序。

气相聚合工艺流程简短；未使用溶剂或稀释剂，毋需溶剂回收和精制工序，降低了设备投资和能耗；几乎无三废排放，是种环境友好型工艺。

其缺点在于该法生产的产品皆为黑色，通用性较差。

综上所述，溶液聚合法的投资和能耗最高，但由于其产品的综合性能好，应用范围广，目前仍是国外广泛使用的方法。

2 EPDM的应用
2.1 汽车工业领域
目前EPDM主要应用于汽车工业的汽车轮胎、汽车密封条和汽车冷却液胶管等[3-5]。

2.1.1 汽车轮胎
汽车轮胎的主要材料为丁基橡胶（IIR），但是IIR的加工性能差，与填充油、炭黑的相容性差，在IIR中加入少量的EPDM，不仅很好地解决了以上问题，而且还提高了抗压缩永久变形、耐磨及动态力学性能，提高了低温柔韧性和抗氧化能力。

2.1.2 汽车密封条
随着经济的发展，轿车越来越普及，当汽车在行使时制动比较频繁，摩擦产生的热会使制热系统温度升高，当温度超过制动液沸点时，制动液气化，形成蒸汽，造成气堵，引起制动失灵，因此对活塞密封圈的密封要求很高，目前国内外活塞密封圈均采用耐湿性能较好的EPDM材质制造。

用盐浴或微波硫化的EPDM 可用于汽车门窗和挡风玻璃的密封材料。

2.1.3 汽车冷却液胶管
随着发动机结构越来越紧凑和燃油利用率越来越高，汽车罩盖下的温度也是越来越高，这就使得汽车散热器冷却胶管必须在高温下工作，目前常用的多是采用具有良好耐热性的EPDM，并且它的耐油性和化学稳定性均优良，提高了冷却液胶管的使用寿命。

2.2 电子电气领域
2.2.1 绝缘材料
EPDM是一种饱和橡胶，其电绝缘性优异，广泛于中高压电线电缆的绝缘材料。

研究表明，高密度聚乙烯（HDPE）-EPDM阻燃体系经辐射发生交联，大大提高了阻燃性，并且其表面结构及界面结构发生改变，提高了其机械性能。

2.2.2 导电材料
要使高分子材料具有导电能力，目前研究方向主要是在高分子材料中加入导电的材料，其导电性能的优良主要取决于导电材料在高分子中的分散程度。

研究发现，含乙炔分散相的丁氰橡胶经EPDM改性后，使得乙炔在基体中分散更加均匀，从而提高了材料的导电性。

2.3 建筑领域
EPDM改性的热塑性材料在高压下流动性好，固化速度快，易脱模。

目前广泛应用于建筑玻璃门窗的密封条、密封防震垫、天窗的密封件、防水接缝以及地板伸缩接缝等，也可用于高架公路和桥梁的伸缩接缝。

3 结束语
EPDM生产工艺较简单，其物理性能和化学性能优异，目前广泛的应用于汽车工业、电气电导工业、建筑业等，随着对EPDM生产工艺的优化和后期橡胶处理工艺效率的提高，EPDM橡胶的应用将更加广泛。

【参考文献】
[1]孙玉琴.三元乙丙橡胶技术新进展[J].石化技术，1999，6（01）：50-53.
[2]王筱捷，刘树生，程贤甦.溶剂型木质素改性三元乙丙橡胶的研究[J].应用化工，2008，11（37）：1316-1319.
[3]王明，李忠明.三元乙丙橡胶的改性与应用现状[J].四川化工与腐蚀控制，2003，4：27-31.
[4]徐兆瑜.三元乙丙橡胶的研究及应用进展和市场新动态[J].热固性树脂类，2003，1（18）：31-35.
[5]徐苏华，罗权焜.三元乙丙橡胶共混研究进展[J].2007，4（28）：63-70.。