一章生胶3 -0308资料

《一章生胶3 -0308资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一章生胶3 -0308资料（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一章 生胶（3）,橡胶工程教研室 赵 菲,1.7 乙丙橡胶（EPM/EPDM）,一乙丙胶的分类 二乙丙胶的结构和性能 三乙丙胶的配合与加工 四乙丙胶的应用,简 介,乙丙胶是目前除轮胎制品外耗量最大的合成橡胶。 1955年Zieglar-Natta催化剂第一种完全饱和的橡胶：EPM。 最初用于电缆护套和风雨胶条上耐热、耐老化、耐天候老化和电绝缘性。 1959年，EPDM可用硫黄硫化，应用范围扩大。 1970s,美国环境保护协会发布新的汽车排放标准散热胶管、排气支架、火花塞套等。 1980s 1990s, 工业屋顶卷材。,一乙丙胶的分类,1. 根据是否加入第三单体分为： 二元乙丙橡胶（EPM-c

2、opolymer）主要用作耐热制品 三元乙丙橡胶（EPDM-terpolymer ）:主要品种 2. EPDM根据非共轭二烯类型分（12） E型（亚乙基降冰片烯ENB） D型（环戊二烯DCPD） H型（己二烯HD） 3. 根据充油与否分：15份，50份，75份，100份 4. 根据门尼粘度分： 低门尼 （50） 中门尼（5080） 高门尼（80）,双键的立体构型不同，使第三单体的反应活性不同，直接影响EPDM的硫化速度。,硫黄硫化速度最快,过氧化物硫化速度快,乙丙胶新品种,催化剂：茂金属（限定几何构型催化剂） 传统的催化剂：Zigler-Natta催化剂 特点：无色透明，分子量分布窄，能精确地

3、 控制聚合物的物理机械性能和加工性能。 代表性品种：DuPont Dow弹性体公司的 Nordel IP溶液聚合 Nordel MG气相聚合,茂金属催化聚合乙丙橡胶,3.25,双反应器聚合控制分子量分布,Nodel IP, BunaEP, DSM-Keltan, Enichem Dutra, Exxon- Vistalon, Kumho-KEP, MitsuiEPT, UnionCarbide- ElastoFlo , Uniroyal - Royalene,E-EPDM,Mooney viscosity Ethylene/propylene ratio Diene content Oil c

4、ontent and oil type, Carbon black content,EPDM胶料快速硫化,EPDM通常可用硫黄、过氧化物、醌肟和反应性树脂等多种硫化体系进行硫化。 不同的硫化体系对其混炼胶的焦烧时间、硫化速度以及硫化胶的交联键型、物理机械性能有着直接的影响。 硫化体系的选择要根据所用乙丙橡胶的类型、产品物理机械性能、操作安全性、喷霜现象以及成本等因素加以综合考虑。,为了进一步提高生产效率，经常会采用增加促进剂的用量来提高硫化速度。,三元乙丙橡胶三种第三单体的比较,当采用硫黄硫化体系时，ENB-EPDM硫化速度最快，1，4-HD-EPDM次之，DCPD-EPDM硫化速度最慢； 当

5、用过氧化物硫化时，则是DCPD-EPDM最快，ENB-EPDM次之，1，4-HD-EPDM最慢。,促进剂的用量超过其在橡胶中的饱和溶解度会使硫化胶表面喷霜。,基本配方：EPDM4570 100；FEF 40；石蜡油 20；氧化锌 5；硬脂酸 2；促进剂DM 0.5；硫黄1.2,多种促进剂的并用体系,促进剂的并用体系对胶料硫化特性的影响（ 170）,EG-3是EPDM的专用促进剂，它能改善传统促进剂所引起的喷霜现象，同时有效提高硫化速度。本实验主要研究促进剂EG3对EPDM硫化特性和物理性能的影响。 基本配方：EPDM4570 100；氧化锌 5；硬脂酸 2；促进剂M 0.8；促进剂TT 0.2

6、；石蜡 1；半补强碳黑 70；石蜡油 30；硫黄1；促进剂EG-3为变量。,促进剂EG-3对EPDM硫化特性的影响 （ 175）,三元乙丙橡胶过氧化物硫化,用于硫化三元乙丙橡胶的过氧化物： 过氧化二异丙苯（DCP)、 1，1-二叔丁基过氧基-3，3，5-三甲基环己烷 （Trigonox 29）、 甲基叔丁基过氧化异丙基苯（Peikadox14)， 2，5二甲基2，5双（叔丁基过氧）己烷 过氧化叔丁基异丙苯等。,不同过氧化物硫化三元乙丙橡胶的硫化特性（170）,硫化助剂TAIC的化学名称为异氰脲酸三烯丙酯，可作橡胶和塑料助交联剂，对EPDM来说，以过氧化物DCP为硫化剂时，TAIC是良好的硫化助

7、剂。 基本配方：EPDM 100；氧化锌 5；硬脂酸 2；促进剂M 0.8；石蜡 1；半补强碳黑 70；石蜡油 30； DCP 4；TAIC用量为0, 1，2，3。,二乙丙胶的结构,1饱和性及非极性 2乙烯与丙烯组成比 3EPDM的不饱和度,1、乙丙胶的饱和性和非极性,NR： 每1000个碳原子约有250个双键； EPDM：每1000个碳原子约有10个双键；,饱 和 性,非 极 性,1.1 乙丙胶的耐老化性能,1.1.1 优异的耐热性：长期工作温度120，最高连续工作温度150，短时可达230260：耐热输送带，耐热胶管。 （EPM属降解型老化，EPDM属交联型老化） 1.1.2 优异的耐天候

8、和臭氧老化：”无龟裂橡胶” 耐臭氧、氧、光、紫外线、雷、雨、雪等作用：汽车和建筑密封条、防水卷材、橡胶水坝、户外帐篷、电线电缆等方面。,1.2 优异的耐化学介质性能,优异的耐极性溶剂（醇、醛、胺、酮、酯）、含氧溶剂、无机盐、动物油、植物油、碱、弱无机酸的特性。 乙丙橡胶不耐苯、卤代烃、醚、四氯化碳、浓硝酸和浓硫酸等溶剂和矿物油。 用作汽车散热胶管、冷却胶管、刹车皮碗、防水材料、防腐衬里等。,1.3 乙丙橡胶的耐水性,乙丙胶的非极性及其饱和性使其具有优异的耐水、过热水和过热水蒸汽的特点。,1.4 优异的电绝缘性能,乙丙胶的体积电阻率为1016cm，比NR和SBR大12个数量级。 浸水后，电绝缘性

9、仍保持良好。 电线、电缆的绝缘护套，火花塞护套、电插头绝缘体、电器螺纹接套等。,1.5 乙丙胶的其它性能,密度：在所有橡胶中最低，可大量填充； 物理机械性能：非自补强橡胶； 自粘性和互粘性差在轮胎中应用受到限制； 硫化速度慢； 耐油性、阻燃性、气密性较差。,2. 乙烯和丙烯的组成比,乙烯含量（质量）：4080。 乙烯含量增加（62%）：EPDM接近结晶性的热塑性弹性体，强度高，弹性低，压延挤出性变好，但硫化胶的永久变形大。 丙烯含量增加：乙丙胶的弹性增加，尤其是低温条件下，但耐老化性能下降。当丙烯mol含量为3050时，弹性最好。,3. EPDM的不饱和度,碘值：100g生胶用碘滴定时所消耗的

10、碘的质量。 610g：低速硫化型，宜与IIR并用。 15g：标准硫化型 20g：快速硫化型 2530g：超高速硫化型，可以任何比例与高不饱和胶并用，用于硫黄硫化的连续挤出制品，特别是海绵发泡料。 商品化的EPDM中第三单体的含量不超过12。,三乙丙胶的配合与加工,1配合： 硫化体系: EPDM/S, EPM/过氧化物硫化； 补强体系:炭黑(可大量填充)/陶土(绝缘电缆料)； 增塑体系:环烷和石蜡油； 增粘剂:自粘性差,使用酚醛树脂/石油树脂/萜烯树脂/松香提高粘性； 防护体系:胺类。,2乙丙胶的加工,乙丙橡胶不易包辊，不易吃炭黑，采用密炼分散效果较好，装胶容量比正常高15%。 为了提高粘合能，

11、可以采用提高粘合温度、增加粘合压力的方法。,四乙丙胶的应用,耐热、耐老化制品：浅色的轮胎胎侧，耐热输送带、蒸汽胶管、防水卷材。 耐化学品腐蚀的密封制品、防腐衬里。 电绝缘制品如电线、电缆包皮。 耐水制品。,1.8 丁基橡胶,一. 丁基橡胶简介 二丁基橡胶的制造与分类 三丁基橡胶的结构 四丁基橡胶的性能 五丁基橡胶的配合与加工 六丁基橡胶的应用,一. 丁基橡胶（IIR）,1932年Otto生产出高分子量聚异丁烯，饱和结构，耐老化，不能硫化嵌缝材料、密封胶、口香糖。 1937年，异丁烯与少量二烯共聚具有硫化特性。 20世纪50年代后，卤化丁基商业化提高硫化性能及其与其它橡胶并用的相容性。 1965

12、年，Polysar公司溴化丁基橡胶。 1960年，Exxon 公司氯化丁基橡胶。 1966年我国开始IIR及CIIR研究。 1980S后期，聚异丁烯和对甲基苯乙烯共聚的丁基橡胶。,一丁基橡胶的制造与分类,丁基橡胶以异丁烯与异戊二烯为单体，以一卤甲烷为溶 剂，通过阳离子聚合得到。 按照异戊二烯的含量即不饱和度及是否卤化分类：,二丁基橡胶的结构,结构式： 结构特点:主链近乎饱和，分子主链周围有密集的侧甲基；不饱和双键位于主链上，对IIR的稳定性影响较大。 聚集态结构：丁基橡胶是能结晶的自补强橡胶，补强性低于NR，低温下不结晶，高拉伸下才结晶，补强性低于NR。,反式1，4-结构,三丁基橡胶的性能,1

13、、与乙丙胶类似的性能 优良的耐热性、化学稳定性、耐水性、 高的电绝缘性、 耐酸碱、耐腐蚀。 2、优异的气密性 3、弹性低、阻尼(减震)性能优越 4、IIR的其它性能,优异的气密性,气密性与聚合物分子的热运动有关，密集的侧甲基使IIR的分子运动困难，气密性好。 透气率Q:厚度为1cm面积为12的橡胶试样，在试样两边的压力差为0.1MPa条件下，每秒通过的气体体积量（3）。 常用橡胶透气性比较： BRNR EPDM SBR NBR IIR,弹性低、阻尼性能优越,分子结构中有密集的甲基，分子运动阻力大，弹性低，内耗高，具有良好的吸收震动和冲击能量的特性。 在很宽的温度范围内（3050）保持较高的阻尼

14、（tan大于0.5），回弹性不高于20。,IIR的其它性能,拉伸强度较高。 自粘性和互粘性差。 有自洁性（相容性差），一般仅能与EPR或PE并用。 硫化速度慢：比NR慢3倍左右，需高温或长时间硫化。 与补强剂之间的作用弱：需进行热处理。,四. 丁基橡胶的配合与加工,1配合 硫化用较强的硫黄促进剂体系，树脂、醌肟在 较高的温度下进行；不用过氧化物硫化， 防止发生链的断裂。 补强最常用的是炭黑，炉法炭黑的补强低。多 用槽法炭黑且要进行热处理。 增塑不宜用高芳烃油，而宜用石蜡或石蜡油5 10份,或适量环烷油。,混炼不易塑炼，可以加入塑解剂使其断链。 混炼时用密炼效果好。 压延压出做内胎时压出前要滤胶后再加硫黄，防止引起焦烧。 成型在配方中加入增粘剂，工艺上注意粘合面防污。 硫化丁基橡胶需长时间高温硫化方可达到最佳硫化状态。,2加工,五卤化丁基橡胶,卤化的目的: （1）提高硫化速度； （2）提高与不饱和橡胶的相容性； （3）改善自粘性和互粘性。 卤素的含量： 氯化丁基胶(CIIR)含氯量为1.1%1.3%, 溴化丁基橡胶(BIIR)含溴量约为2%。主要反应在异戊二烯双键的位上。,五丁基橡胶的应用,主要用于轮胎工业，特别适用于作内胎、胶囊、气密层。 医用胶塞、减震制品、球胆、胶管、防水卷材、耐腐蚀制品、电气制品、耐热输送带（高不饱和度）等。,