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epdm微观结构及性能的对比研究 0 epda的生产及性能 三乙二醇是将二羧基和二羧基单体联合起来获得的三聚苯的总称。由于其高度的饱和，它具有优异的耐候性、耐老化性、耐化学品耐腐蚀性、电绝缘性和耐蒸汽性。广泛应用于汽车零部件、建筑材料防水涂层、电线电缆保护、亚热带胶管、粘合剂、橡胶提取物和聚烯烃改性。目前世界三元乙丙橡胶总生产能力约为135万吨/年,生产能力主要集中在美国、西欧和日本。据统计我国2011年三元乙丙橡胶的产量的需求量为23.5万吨。 橡胶的微观结构(门尼黏度、分子链、分子结构、分子支化度)是影响制品性能的关键因素。EPDM分子中三种单体在分子链中所占比例及分布不同,EPDM的硫化加工性能、强度、热性能、动态性能等也不同。因此有必要从微观结构角度对EPDM的加工性能、物理机械性能、热性能进行全面研究分析。为此,本论文以燕山石化的EPDM3280与国内外近似牌号的EPDM产品为例对其微观结构与性能的关系进行了研究。 1 实验部分 1.1 原材料和配方 基本配方:EPDM100(质量份,下同),氧化锌5,硬脂酸1,硫磺1.5,炭黑80,TMTD 1,MBT0.5。 1.2 胶凝剂、军基、酸盐酸盐的制备 胶料混炼在开炼机上进行,工艺过程为:在辊距约为1.5 mm的条件下将EPDM混炼;待胶料表面光滑后,依次加入氧化锌、硬脂酸、TMTD(二硫化四甲基秋兰姆,超速级促进剂)、MBT(2-硫醇基苯并噻唑,准速级促进剂),再加入炭黑,最后加硫磺。每次加料后,待其全部吃进去后,左右3/4割刀各两次,两次割刀间隔20秒;胶料混炼均匀后,薄通并打三角包5~6次;最后将辊距调至2 mm下片。 硫化条件为10 MPa下160℃×Tc90。 1.3 主要的仪器和设备 双辊筒开炼机,Ф16×320 mm,上海双翼橡塑有限公司; 门尼黏度计,GT-7080S2型,高铁检测仪器有限公司; 无转子硫化仪,GT-M2000-A型,高铁科技股份有限公司; 平板硫化机,XLZ-25T,青岛第三橡胶机械厂; 气压自动切片机,GT-7016-AR,高铁检测仪器有限公司; 电子拉力机,GT-AT-7000M,高铁科技股份有限公司; 硬度计,邵尔A,江都市明珠机械厂; 橡胶厚度计,HD-10,上海化工机械四厂; 电子天平,GT-XB320M型,高铁检测仪器有限公司; 1.4 硫化性能测试 邵尔A型硬度:执行标准GB/T23651-2009; 门尼黏度:执行标准GB/T 1232-2000,温度125℃,预热1 min,测试4 min; 硫化特性测试:执行标准GB/T16584-1996,无转子硫化仪,角度0.5°; 硫化橡胶拉伸应力应变性能测试:执行标准GB/T528-2009; 硫化胶撕裂性能按GB/T529-1999测定; 耐热氧老化性能:执行标准ISO6914-2004,100℃下测试24 h; DSC测试条件:-80℃~200℃,升温速率为10K/min,N2氛围; TGA测试条件:25℃~700℃,升温速率为20 K/min,N2氛围。 2 结果与讨论 2.1 epda快速降解阶段 从图1a中TGA曲线上可将降解分为两个阶段,0~420℃和420~490℃。第一阶段除EPDM 3280外,其它4种EPDM胶料失重均很小,几乎是零失重。EPDM3280出现6%左右的失重,可能是EPDM3280的小分子部分挥发所致。第二阶段是EPDM快速降解阶段。EPDM的失重速率依次为EPDM 281F≈EPDM7500EPDM 8340AEPDM 3280EPDM 4570。由图1b中DTG曲线可以看出,EPDM 281、EPDM 7500、EPDM8340A的最大失重温度接近,约471℃。EPDM4570的最大失重温度最低,约464℃,EPDM 3280介于中间,约467℃。结合表1中可看出,EPDM 4570的乙烯含量最低,丙烯含量最高,由于甲基的存在,受热易形成叔碳自由基,叔碳基活泼,易引发断链,致使分解温度最低。 2.2 材料耐低温性能 5种胶的EDPM的DSC曲线见图2,玻璃化转变温度与起始玻璃化转变温度数据列于表2。 从图2和表2中可看出,玻璃化转变温度最高的是EPDM 281F,-41.65℃,EPDM 8340A最低-52.18℃。玻璃化转变温度是高分子链段开始运动,由玻璃态向高弹态转变的过程,反映了材料的耐低温性能。其中,乙烯含量55%左右的EPDM 7500和EPDM8340A都表现出较低的玻璃化转变温度,这可能是此比例含量,乙烯和丙烯的链段结晶被完全破坏,分子链呈现无规状态,具有较好的运动性。具有较高乙烯含量的EPDM281F具有较高的Tg,这是由于较高的乙烯含量会导致乙烯链段局部结晶,限制了分子链段的运动能力。相反,乙烯含量降低,相应丙烯含量