三元乙丙橡胶硫化体系的研究及其应用

三元乙丙橡胶硫化体系的研究及其应用 2372006年 高福年 三元乙丙橡胶硫化体系的研究及其应用 三元乙丙橡胶硫化体系的研究及其应用 高福年 (青岛茂林橡胶制品有限公司，山东青岛 266427) 摘要:采用德国拜耳朗盛公司生产的三元乙丙橡胶6850(ENB类)为生胶，对高硫、中硫、低硫和过氧化物 DCP硫化体系进行了变量试验，并采用上述中适宜的硫化体系， 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了高强度、低压缩永久变形胶料、集装箱 密封胶条、沟槽式管接头密封圈、太阳能热水器防尘圈、汽车发动机缸套封水O形圈等典型产品的橡胶配方， 取得良好的效果。 关键词:三元乙丙橡胶}硫化体系;耐热耐天候 随着汽车工业、家电电子工业、集装箱及其工 1(3试验过程和 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 业的快速发展，具有耐热、耐天候、耐臭氧、高弹性 橡胶和化工辅料经检查合格后，进行配料。 和易加工性的三元乙丙橡胶的应用领域在不断扩 然后在开炼机上进行混炼，混炼胶停放12h后，取 大，用量迅猛发展，在非轮胎的橡胶制品的耗胶量片进行硫化曲线的测试和硫化性能试验。试片停 中，三元乙丙橡胶列其他合成橡胶之首，2005年 放24h进行胶料的常态性能试验。根据标准要求 的用量超过了丁苯胶和顺丁胶，因此对三元乙丙 对制品进行质量判定，合格后，提交用户进行装机 胶的配方设计和加工工艺引起了行业内有识之士 的试验。合格后，进行小批量生产和批量生产。 关注，即设计出高质量、低成本和快速硫化的配 2结果与讨论 方，以此来形成规模化生产，达到高产、高效的目 的。而配方设计中(正确确定硫化体系是配方设 计的重点，因硫化体系的正2(1试验配方的确定 确与否，事关胶料的性三元乙丙胶因分子结构不同，可分为三大类， 能和产品的硫化速度。 其中ENB类的就有上百个品种，因分子量的分 布 不同、粘度值和ENB的含量不同对胶料的性1 实验部分 加工性是有区别的。如硫化速度，不同品种能、 的橡1(1 原材料 胶有差异，对增塑剂、硫化促进剂的溶解度也很不 三元乙丙橡胶512，荷兰DSM公司产;三元 一样。如512胶配制的胶料拉伸性能比较高，对 乙丙橡胶4570，美国陶氏公司产;三元乙丙橡胶 硫黄和促进剂和DCP的溶解度高，不易出现喷6850，德国拜耳朗盛公司产;三元乙丙橡胶4045， 霜，喷油现象。而4045硫黄超过1(0份，TMTD日本三井公司产;过氧化物DCP，江苏太仑化工 超过0(4份就喷霜，增塑剂DOP超过3份，就喷厂产;促进剂DM、CZ、TMTD，山东单县化工厂 油。而颗粒状的和混炭黑类的三元乙丙胶其喷霜产。其他化工辅料为市销品。 现象更为严重。本试验采用的三元乙丙胶是德国1(2设备与仪器 拜耳朗盛公司生产的6850。因该胶在市场上的 XKl60开炼机，江苏无锡橡胶机械厂， 销量很大，ENB含量10,左右，粘度值50，具有 开炼机，江苏无锡橡胶机械厂;50t平板硫 XK400典型的代表性。其他材料都是国产的化工 辅料，台化机，青岛第三橡胶机械厂;智能无转子硫化仪， 都是著名厂家生产的品牌产品，其试验配方是: 弯优肯公司;智能电子拉力机，台弯优肯公司。 三元乙丙胶6850 100，氧化锌5，硬脂酸1， 4010NA 1，N330炭黑60，喷雾炭黑30，分散剂作者简介:高福年(1940一)男，山东青岛人，高级工程师，主 AT—B 1(5，石蜡油20，硫化剂+促进剂变量。 要从事橡胶密封制品的研究工作。 2(2硫黄硫化体系 238 2006年橡胶新技术交流暨信息发布会 2(2(1高硫硫化体系 0，DTDM 1(5，DM 2，TMTD 0(3，TETD O(3和 耐热性能和压缩永久变形要求不高的常规产 硫黄1(0，DPTT 1(5，DM 0(3。结果2，TMTD 表1和表2的3#、48配方。 见 品可采用该体系，其特点是硫化速度快，撕裂强度 高，成本比较低，适 2(2(3低硫硫化体系 某些品种的三元乙丙胶中应高温短时间硫化，缺点是在 低硫高促的硫化体系可提高胶料的耐热性和 易出现喷霜现象。该体 系的组成:硫黄是1(5，促进剂可采用ZDC、DM、 耐压缩永久变形性，本试验采用了二个变量配方， 1(5，DPTT 1(5，DM CZTMTDTETD 即:硫黄0(5，DTDM 2和、、等。本试验采用二个变量配 方，即:硫黄1(5，DM 0(3和硫 2，CZ 1(5，TMTD 黄0(5，DTDM 2，TMTD 0(3，TETD 硫黄1(5，DM 2，NA—屯2 1(5，TMTD 0(3，TETD 结果见表1、表2的58和0(3，其试验 68配方。 0(3。其结果见表1和表2的1#、28配方。 2(3过氧化物硫化体系 2(2(2中硫配合 过氧化物硫化的三元乙丙橡胶具有优良的耐 中硫配合也是适用于常规普通制品，耐热性 热和压缩永久变形性，本试验采用4个变量配方， 和压 即:DCP 4，硫黄0(5，DCP 4(5，硫黄0(5和缩永久变形性与高硫配合的基本相当，不易DCP 出现喷霜现象。该硫化速度比高硫配合快一点， 3 (5，TAIC 1(5，DCP 3(5，TAIC 2。 1其结果见表本试验也采用了二个变量试验配方，即:硫黄1( 和表2的7#、8#、9’、108配方。 表1不同硫化体系未硫化胶的硫化特性参数 2(4试验结果分析38配方T90为3:43，48配方是1:34，说明用 DT— 从表l可看出，l’配方的硫化特性参数较DM配合高中硫配方硫化速率快于DPTT配合 好，TC90为2:21;28配方较差，TC90为5:13，热 的胶料。5#、68配方，是低硫配合，两个配方 硫化时间太长证明促进剂NA一22不适用于高硫 TSl、Ts2、TCl0、TC90都基本相似，说明DPTT 硫化体系。3#、48配方是中硫配合，2个配方 的硫化速率与TMTD+TETD是基 TSl、TS2、TCl0基本相似，T90是有明显差异。 74配方和88配方本相同的。 都是过氧化物与硫黄并用的硫 2006年 239高福年 三元乙丙橡胶硫化体系的研究及其应用 化体系，78 DCP为4(0，硫黄0(5，80 DCP为4(5， 度变化率?一14,，拉断伸长变化率?一20,，硬 硫黄为0(5，增加DCP的用量可提高硫化速率。 度变化?+10，压缩永久变形?85,，我们采用高 硫硫化体系配方，基本组成为:三元乙丙i00，氧 硫98和108配方是DCP和硫化助剂TAIC并用的 DCP都是3(5，TAIC 9’是1(5，108是 化锌5，硬脂酸1，硫黄1(5，促进剂3(8，矿物油 化体系， 2(0。可看出，增加TAIC的用量对硫化速率影响 15，填料70，防老剂2，达到了标准要求。后因出 不大。纵观高硫硫化体系的硫化速率要快于中硫 口沟槽式管接头密封圈性能要求比较高，胶料的 体系，低硫体系的硫化速率较慢，过氧化物体系硫 代号为E602，标准的硬度60士5，拉伸强度不 化速率与高硫接近，而且硫化速率比较适中。 于14MPa，拉断伸长率不小于300,，125?小从表2可看出，高硫硫化体系的硬度高，拉伸 ×70h 0+5 热氧老化后，硬度变化,，其强度变化率强度较低，压缩永久变形较大。热老化后，伸长率 ?一10,，拉断伸长变化率?一10,，压缩永久变 下降也较大。中硫配合和低硫配合的胶料，压缩形?15,。采用过氧化物DCP与加硫助剂TA— 永久变形比高硫的小，热老后性能也比高硫的要 IC并用体系进行配方设计， 4570 优良。过氧化物DCP与硫黄并用的胶料，硬度较 lOO，氧化锌5，硬脂即三元乙丙1，矿物油12，填料60，防 酸 硫黄硫化的胶料明显较低，拉伸强度、伸长率较 老剂2，DCP 3(5，TAIC 2，也达到标准要求。 大，压缩永久变形也较小，热老化性能也较优，过太阳能热水器封尘圈:该产品因在户外热水 氧化物DCP与TAIC并用的硫化体系，压缩永久器上进行防尘，因耐天候、耐臭氧性能高，并且使 变形性能和热老化性能都明显高于其他硫化体 用寿命要求不小于10年，因此必须采用三元乙丙 系。 胶制作。胶料拉伸性能要求不高，硬度要求75士 2(5应用实例5度，开始我们采用美国陶氏公司生产的4750橡 集装箱密封条配方:集装箱用的密封胶条要 胶，用高硫体系进行配合，应用了三年之后，可能 求用 采用了副牌胶出现喷霜现象，我们采用了中硫配 三元乙丙胶制作，因为要求耐热耐气候，耐臭 氧性能优良。我们是用普通压出机压出半成品胶 合解决了喷霜现象。高硫硫化体系配方为:生胶 条，然后放于硫化罐中4(5,5蒸气压下，硫化35 100，氧化锌5，硬脂酸1，防老剂4010 1(5，硫黄 1(5，DM 2，CZ 1(5，TMTD 0(3，TETD ,40min，然后裁断成要求长度，在平板硫化机上 0(3，填 料 接头。这种工艺方法要求胶料要有良好的挺性， 160，矿物油50，分散剂AT—B 1(5，中硫配方是: 半成品压出和硫化时不得出现变形，因此我们选 硫黄1(0，DTDM 1(5，DM 2，TMTD 0(3，其他 组 择了高强度、高粘度、低变形的三元乙丙胶荷兰的 成同高硫配合，产品采用一模16腔的腔模，硫 化 512。为提高半成品的迸挺性，采用高硫硫化体 条件195?×1分30秒。质量比较稳定，生产效 系，高填充配方，达到了制作的要求。配方为三元率高，因此效益比较好。高强度、低压缩永久变形乙丙 1， 512 100，氧化锌5，硬脂酸1，防老剂RD 胶料:我们重开发了一种要求使用三元乙丙胶的4010NA l，硫黄1(5，DM 2，TMTD 0(4，TMTM 制品，胶料性能中，拉伸强度要求不小于25MPa， 0(4，炭黑等填料120，矿物油45，合计278(8。按 125?×70h的压缩永久变形不小于30，经反复试 上 150倍重量份进行配料，在XK400开 验确定了配方，其主要组成生胶为512，硫化体系 炼机述配方的75，拉伸强度为 采用了过氧化物与硫黄并用，达到了标准要求，为 上进行混炼，胶料的硬度为 II(6MPa，拉断伸长率为230,。 用户正常供货。 沟槽试管接头密封圈:沟槽试管接头密封圈 (汽车发动机缸套封小胶圈:该产品是国外引具有安装快速简易、可靠、经济、免电焊无污染等 进汽车发动机配套的产品，胶料硬度达到60?5 优点，广泛应用于输送液体管道，而管接头的密封 度，i00?x70h老化后，硬度变化为o,十5，拉伸 圈 强度变化率一10,(最大)，拉断伸长变化率一 种，要求用三元乙丙胶制作，性能标准基本上有两cJ,T156--2001性能，要求比较低，即 15,(最大)。经试验确定的橡胶配方的主要组成 硬度一种是 4(0，硫 68?5，拉伸强度不小于9MPa，拉断伸长率 为:三元乙丙4045 100，硫化体系为DCP 不小350,，100?×70h热空气老化后，拉伸强 黄0(5，胶料性能达到了标准要求。 于