三元乙丙橡胶(EPDM)简介

三元乙丙橡膠(EPDM)簡介
三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯以及非共軛二烯烴的三元共聚物，1963年開始商業化生產。

每年全世界的消費量是80萬噸。

EPDM最主要的特性就是其優越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蝕的能力。

由於三元乙丙橡膠屬於聚烯烴家族，它具有極好的硫化特性。

在所有橡膠當中，EPDM具有最低的比重。

它能吸收大量的填料和油而影響特性不大。

因此可以製作成本低廉的橡膠化合物。

分子結構和特性
三元乙丙是乙烯、丙烯和非共軛二烯烴的三元共聚物。

二烯烴具有特殊的結構，只有兩鍵之一的才能共聚，不飽和的雙鍵主要是作為交鏈處。

另一個不飽和的不會成為聚合物主鏈，只會成為邊側鏈。

三元乙丙的主要聚合物鏈是完全飽和的。

這個特性使得三元乙丙可以抵抗熱，光，氧氣，尤其是臭氧。

三元乙丙本質上是無極性的，對極性溶液和化學物具有抗性，吸水率低，具有良好的絕緣特性。

在三元乙丙生產過程中，通過改變三單體的數量，乙烯丙烯比，分子量及其分佈以及硫化的方法可以調整其特性。

EPDM第三單體的選擇
第三二烯烴類型的單體是通過乙烯和丙烯的共聚，在聚合物中產生不飽和，以便實現硫化。

第三單體的選擇必須滿足以下要求：
最多兩鍵：一個可聚合，一個可硫化
反應類似於兩種基本的單體
主鍵隨機聚合產生均勻分佈
足夠的揮發性，便於從聚合物中除去
最終聚合物硫化速度合適
二烯烴類型和含量對聚合物特性的影響
三元乙丙生產中主要是用ENB和DCPD。

三元乙丙中最廣泛使用的是ENB，它比DCPD產品硫化要快得多。

在相同的聚合條件下，第三單體的本質影響著長鏈支化，按以下順序遞增：EPM<EPDM(ENB)<EPDM(DCPD)
三元乙丙其他的受二烯烴第三單體影響的還有：
ENB－快速硫化，高拉伸強度，低永久形變
DCPD－防焦性，低永久應變，低成本
隨著二烯烴第三單體的增加，將會有下列影響發生：更快硫化率，更低的壓縮形變，高定伸，促進劑選擇的多樣性，減少的防焦性和延展，更高的聚合物成本。

乙烯丙烯比
乙烯丙烯比可以在硫化階段進行改變，商業的三元乙丙聚合物乙烯丙烯比由80/20到50/50。

當乙烯丙烯比由50/50變化到80/20時，正面的影響有：更高的壓坯強度，更高的拉伸強度，更高的結晶化，更低的玻璃體轉化溫度，能將原材料聚合物轉化成丸狀，以及更好的擠出特性。

不好的影響就是不好的壓延混合性，較差的低溫特性，以及不好的壓縮形變。

當丙烯比例更高時，好處就是更好的加工性能，更好的低溫特性以及更好的壓縮形變等。

分子量和分子量分佈
彈性體的分子量通常用門尼粘度表示。

在三元乙丙的門尼粘度中，這些值是在高溫下得到的，通常為125℃，這樣做的主要原因是要消去由高乙烯含量所產生的任何影響（結晶化），由此會掩蓋聚合物的真正分子量。

三元乙丙的門尼粘度範圍在20到100之間。

也有更高分子量的商用三元乙丙也有生產，但一般都充油，以便混煉。

分子量以及在三元乙丙中的分佈可以在聚合過程中通過以下途徑聚合：
催化劑以及共催化劑的類型和濃度
溫度
改性劑，如氫的濃度
三元乙丙的分子量分佈可以通過凝膠滲透色譜法使用二氯苯作為溶劑在高溫下（150℃）測量而得。

分子量分佈通常被稱為是重量平均分子量與數量平均分子量的比例。

根據普通和高度支化的結構，這個值在2到5之間變化。

由於有分鍵，含有DCPD 的三元乙丙橡膠更寬的分子量分佈。

通過增加三元乙丙的分子量，正面影響有：更高的拉伸和撕裂強度，在高溫情況下更高的生坯強度，能夠吸收更多的油和填料（低成本）。

隨著分子量分佈的增加，正面的影響有：增加的混煉和碾磨加工性。

但是，較窄的分子量分佈可以改進硫化速度，硫化狀態以及注塑行為。

硫化類型
三元乙丙可以利用有機過氧化物或者硫來進行硫化。

但是，相比與硫磺硫化，過氧化物交鏈的三元乙丙用於電線電纜工業時具有更高的溫度抗性，更低的壓縮形變以及改進的硫化特性。

過氧化物硫化的不好的地方就在於更高的成本。

正如前面所提到的，三元乙丙的交鏈速度和硫化時間隨著硫化類型和含量而改變。

當三元乙丙與丁基，天然橡膠，丁苯橡膠混合時，在選擇合適的三元乙丙產品時，必須要考慮到下列因素：
當與丁基進行混合時，由於丁基具有較低的不飽和度，為適應丁基的硫化速度，最好選擇相對較低含量的DCPD和ENB含量的三元乙丙。

當與天然橡膠和丁苯橡膠混合時，最好選擇8％到10％ENB含量的三元乙丙，以滿足其硫化速度。

三元乙丙橡膠（ethylene-Propylene terpolymer）是乙烯、丙烯和少量非共軛二烯烴的共聚物，是乙丙橡膠的主要品種。

它除保持二元乙丙橡膠優良的耐臭氧性、耐候性、耐熱性等特性外。

在硫化速度、配合和硫化膠性能等方面又不完全同於二元乙丙橡膠。

1.基本配合和品質檢驗方法：三元乙丙橡膠的品質檢驗，除國際標準組織（ISO）和美國材料試驗學會（ASTM）制定的三元乙丙橡膠硫化膠性能檢驗方法外，我國和其它國家目前尚無統一的國家級和部級乙丙橡膠品質標準及檢驗方法，大多數生產者均採用其公司或廠家的企業檢驗方法和品質控制標準。

ISO和ASTM三元乙丙橡膠硫化膠性能檢驗方法：三元乙丙橡膠100 氧化鋅5 硫磺 1.5 硬脂酸 1.0 油爐法炭黑②80 ASTM103號油③50 促進劑TMTD1.0 促進劑M0.5 ① y=在充油母煉膠中，每100份基礎橡膠中油的份數。

如y大於50份，則配方3不在加油。

②現行工業參比炭黑，可用NB378炭黑代替，其結果稍有不同。

③ ASTM103號油特徵：100℃時運動粘度為16.8±1.2mm2/S，粘度比重常數為0.889±0.002。

④適用於通用型三元乙丙橡膠。

⑤適用於乙烯含量大於67％的高生膠強度的壓出類三元乙丙橡膠。

⑥適用於充油三元乙丙橡膠。

2混煉方法：ISO 混煉方法有方法A和方法B兩種。

方法A為開放式混煉方法；方法B為密煉機混煉，開煉機加硫化體系及下片的方法。

ASATM用於檢驗三元乙丙橡膠的混煉方法有密煉機法、微型密煉機方法和開煉機方法三種方法。

方法出處 ISO 4097—1980（E） ASTM D3568—81a
一、結構特徵
乙丙橡膠系以乙烯和丙烯為基礎單體合成的彈性體合成物。

乙丙橡膠依分子鏈中單體單元組成不同，有二元乙炳膠合三元乙丙膠之分。

前者為乙烯和丙烯兩種組分的共聚物，後者為乙烯、丙烯和少量的第三單體（非共軛二烯聽）的共聚物。

乙丙橡膠分子鏈段的序列組成屬聚亞甲基型結構。

按國際合成橡膠命名法，二元乙丙橡膠和三元乙丙橡膠分別定名為： EPM(ethylene propylene methylene) 和 EPDM （ ethyl-ene propylene diene methylene ） ; 兩者統稱為乙丙橡膠（ ethylene propylene rubber, EPR ）。

二、品種牌號的劃分
（1）劃分原則
乙丙橡膠商品牌號的劃分，主要是依據分子結構與物性關係的基本原理。

根據這個
原理，分子量與分子量分佈、組成與組成分佈是決定物性的最重要的分子結構參數。

聚集態結構也對物性有重要影響。

這些結構因素及其相互作用，使乙丙橡膠具有多樣的性質，從而適應多方面的應用。

根據這種結構 - 物性 - 應用關係，工業上制定出多種多樣的商品牌號總計超過 200 種，其中各具特點、不相重複的牌號亦有 50 餘種。

（2）品種牌號的標誌及其含義
①、按單體單元組成不同，有二元乙丙橡膠（ EPM ）和三元乙丙橡膠（ EPDM ）兩大類，例如， Dutral CO 和 Dutral TER 分
②、依第三單體種類不同，三元乙丙橡膠有乙叉降冰片烯型、雙環戊二烯型 1 ， 4- 已二烯型三大類，例如， Dutral TER 054/E 、三井 EPT1045 和 Nordel 分屬之。

③、二元乙丙橡膠和三元乙丙橡膠各按不同門尼粘度區分。

例如， Dutral CO 054 、 Dutral TER 048/ 的門尼粘度（ ML 100 ℃ 1+4 ）分別為 40 和 80 。

④、二元乙丙橡膠和三元乙丙橡膠各按不同結合丙烯（或乙烯）含量區分。

例如， Dutral CO 034 和 Dutral TER 235/E2 的結合丙烯含量分別約為 30% 和 40% 。

⑤、同一類型三元乙丙橡膠按不同第三單體含量（或碘值）區分。

例如， Dutral TER054/E 、 Dutral TER/E2 和 Dutral TER 046/ 的第三單體含量分別為標準值、 2 倍標準值和 3 倍標準值。

⑥、二元乙丙橡膠和三元乙丙橡膠各有充油與否以及充油時不同充油量之分。

例如， Dutral CO 054 、 Dutral CO 554P 、 Dutral TER 048/E 、 Dutral TER 5 35/E 的充油量分別為 0 、 50 、 0 和 50% ；尾碼字母 P 表示石蠟系油品。

⑦、特殊牌號：高乙烯含量結晶型牌號。

例如， JSR EP 912P 、 JSR EP 01P ，主要用於聚烯烴樹脂改性，尾碼字母 P 表示橡膠為粉末狀；組成分佈均勻、低分子量和窄分子量分佈牌號。

例如， Dutral CO 043 ，主要用於潤滑油改性。

以上主要通過對 Dutral 系列二元和三元乙丙橡膠品種牌號編制規則，說明了分類原則。

其他商品牌號系列亦大同小異。

由於以上分子結構的特點，在實際應用中，往往進一步細分為通用型、易加工型、標準硫化型、快速硫化型、超快速硫化型、高填充型、餘二烯烴橡膠並用型和聚烯烴改性型等使用品級。