《毕业设计论文三元乙丙橡胶EPDM耐热氧老化性能的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文三元乙丙橡胶EPDM耐热氧老化性能的研究（85页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 (北京)CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM毕 业 论 文三元乙丙橡胶（EPDM）耐热氧老化性能的研究院系名称： 机电工程学院 专业名称： 材料科学与工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 完成日期 2010年 6 月 20日 中国石油大学（北京）本科毕业论文 第IV页三元乙丙橡胶（EPDM）耐热氧老化性能的研究摘要为了考察EPDM的耐热氧老化性能，本文通过对不同硫化体系、不同防护体系和不同补强填充体系的EPDM配方进行热氧老化进而优选配方，同时对其溶胀度和断口形貌进行了研究。结果表明：过氧化物硫化体系比硫磺硫化体系耐热性好，压缩永久变形小；防老剂RD+MB比防老剂40
2、20、NAPM的防护作用好；炭黑N330的补强效果最好；无机填料MgO和MDMA的并用能够提高耐热氧老化性能；并且随着老化时间的延长，橡胶的拉伸强度、断裂伸长、溶胀度的变化趋势总体是下降的，并且对不同硫化体系和不同炭黑种类的配方进行了寿命推算。关键词：三元乙丙橡胶；热氧老化；溶胀度；断口形貌；寿命推算The aging study of ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM) under the conditions of high temperatureAbstractIn order to investigate the aging prope
3、rty of ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM) rubber in the high temperature，we choose the optimal design of EPDM by changing curing system， antioxidant and reinforcing and filling system. The mechanical properties， swelling degree and SEM were used to assess aged properties of EPD- M. Resulted
4、indicated that for the EPDM， peroxide cure systems is better than su1ph- er cure systems in heat resistance； antioxidant RD and antioxidant MB is better than antioxidant 4020 and antioxidant NAPM in protective effect； Charcoal black N330 has the best reinforcement effect； MgO and MDMA can improve th
5、e thermal-oxydattive ageing property ； And the tensile strength， elongation at break and swelling degree of EPDM compound decreased with the aging time generally. The life of different cure systems and different charcoal black was calculated too.Key words: EPDM； thermo-oxidative ageing； swelling deg
6、ree； fracture apperance； life calculation目 录第1章 绪论11.1 概述11.1.1 EPDM的结构11.1.2 EPDM的性能21.1.3 EPDM的配合与加工31.1.4 EPDM的应用41.2 橡胶的热氧老化及寿命预测41.2.1 橡胶热氧老化机理及提高耐热性的方法41.2.2 橡胶加速老化实验61.2.3 橡胶老化性能的评定方法71.2.4 寿命预测方法71.3 三元乙丙橡胶热氧老化的国内外研究现状101.3.1 国内研究现状111.3.2 国外研究现状111.4 本课题的研究意义及主要内容13第2章 实验部分142.1 原材料及设备142.1
7、.1 原材料142.1.2 主要设备与仪器152.2 实验主要内容及性能测试152.2.1 实验步骤152.2.2 老化实验162.2.3 性能测试17第3章 结果与讨论193.1 引言193.2 EPDM的配方筛选193.2.1 EPDM硫化体系的筛选和优化193.2.2 EPDM不同防老剂配方的筛选273.2.3 EPDM不同炭黑配方的筛选293.2.4 EPDM不同填料配方的筛选313.3 EPDM的寿命预测333.3.1 不同硫化体系的寿命预测343.3.2 不同炭黑种类的寿命预测383.4 溶胀度分析423.5 EPDM断口形貌分析44第4章 结论48参考文献49致 谢4第1章 绪论
8、 第12页第1章 绪论1.1 概述三元乙丙橡胶(EPDM)是以乙烯和丙烯为主要原料，并用少量的非共轭二烯烃在zeigler一Netta催化剂作用下聚合而成的一种通用合成橡胶。目前世界上约有20多个公司生产，共有100多个牌号1。1.1.1 EPDM的结构EPDM也称为饱和橡胶，与不饱和橡胶如NR(天然橡胶)、NBR(丁腈橡胶)等相比，其主链完全饱和，不饱和的第三单体为侧挂基团作为其硫化的活性点而存在；故其化学稳定性和热稳定性较高。EPDM分子主链和侧基上均无极性基团存在，因此它也是非极性橡胶。乙烯和丙烯的组成比例对EPDM的性能有着决定性的影响。一般丙烯用量在30%一40%mol之间，丙烯用量
9、增加，EPDM的玻璃化温度(Tg)升高。丙烯用量低于27%时，其硫化胶及生胶强度均增加，但永久变形会增大，弹性会下降。根据第三单体加入的种类不同，EPDM分为E、D和H型，即加入的第三单体分别为亚乙基降冰片烯(ENB)、双环戊二烯(DCPD)和1，4己二烯(HD)，第三单体用量高，EPDM不饱和度高，则碘值高，硫化速度快，但其耐热性能变差。第三单体种类对EPDM性能影响见表1.1。EPDM分子结构如下：（1）EPDM，E型（2）EPDM，D型（3）EPDM，H型表1.1 第三单体品种对三元乙丙橡胶性能的影响性能次序性能次序硫磺硫化体系硫化速度有机过氧化物硫化速度耐臭氧性能拉伸强度EHDDEHD
10、EHE高压缩永久变形臭味成本支化D低D有D低E少量，H无，D高1.1.2 EPDM的性能总的来说，EPDM具有高度的化学稳定性、卓越的耐天候性，其耐臭氧、耐热性能及耐水蒸气性能优异，同时也具有良好的电绝缘及耐磨性能，与硅橡胶、氟橡胶相比，其物理机械性能和综合性能比较均衡。但其硫化速度较慢，黏接性及耐脂肪族溶剂性能较差8。(1) 耐热空气老化性能 乙丙橡胶有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸汽、颜色稳定性、电性能、充油性及常温流动性。乙丙橡胶制品在130 下可长期使用，在150 200 下可短暂或间歇使用。加入适宜防老剂可提高其使用温度。用过氧化物交联的三元乙丙橡胶可在更苛刻的条件下使用
11、。(2) 耐化学药品及耐油性能EPDM与多数化学药品不发生化学反应，它对醇、酸、强碱、氧化剂、洗涤剂、动植物油、酮、某些酯、肼以及极性合成油脂等均具有较高的抗耐性。但其不耐非极性油类及溶剂，诸如汽油、苯等。(3) 耐热水性能EPDM具有卓越的耐水、过热水及水蒸汽性能。它具有疏水性，与水不容易产生物理和化学作用。(4) 电绝缘性能EPDM具有优异的电绝缘和耐电晕性能。其体积电阻率达1016.om数量级，与丁基橡胶相当，但其耐电晕性能要比丁基橡胶好得多。其击穿电压为3040MV/m，介电常数也较低。特别是浸水后其电性能变化也很小。1.1.3 EPDM的配合与加工1.1.3.1 硫化体系EPDM可采
12、用硫黄、过氧化物、树脂或醌肟硫化体系硫化。但真正在工业化生产中使用的是硫黄硫化体系和过氧化物硫化体系，其它硫化体系很少使用。EPDM采用硫黄硫化体系硫化的制品约占EPDM总制品的85%。EPDM主链饱和而含有少量不饱和侧链的结构特点，使得极性的促进剂和非极性的硫黄在其中的溶解度都比较低，故EPDM硫化胶很容易喷霜。它的反应活性也低于不饱和橡胶，硫化相对比较困难。因此，EPDM的硫黄硫化体系一般采用低硫高促、多种促进剂并用的硫化体系，并且宜选用活性大的促进剂。与硫黄硫化体系硫化胶相比，过氧化物硫化体系硫化胶耐热氧老化性能较好而拉伸强度、扯断伸长率等性能相对较差。其使用过氧化物硫化体系时需加入助交
13、联剂，这是由于EPDM中大量的叔碳原子的存在，使得EPDM在用过氧化物硫化时易发生降解。助交联剂的作用就是为了抑制其中的非交联反应，提高交联效率。常用的助交联剂有硫黄、TAIC、秋兰姆类促进剂等 4。1.1.3.2 其他配合体系EPDM是非结晶橡胶，不能自补强，故配合中需加入补强剂。EPDM的补强填充剂很多，最有效的补强剂还是炭黑和白炭黑，轻质氧化镁和陶土等对EPDM有一定的补强作用。EPDM最常用的软化剂是石油系软化剂，诸如环烷油、石蜡油及芳香烃油之类。其中环烷油与EPDM相容性最好。尽管EPDM的耐热空气老化性能优良，但在较高的温度下长期使用时，制品的性能也会下降，一般配合中也需加入防老剂
14、。其中常用的是胺类防老剂3。1.1.3.3 EPDM的加工EPDM的加工特点是：胶料难包辊；吃粉困难；不容易过炼。一般采用密炼配合剂分散效果较好。挤出加工时，压出速度快，胶料收缩小。模压硫化时，易充满模腔，易脱模，并可在宽广的温度范围内硫化，即使用250的熔融盐浴短时间硫化对其性能也无明显影响。另外也可用微波硫化，连续生产电线电缆等8。1.1.4 EPDM的应用根据EPDM的性能特点，其主要应用于要求耐老化、耐水、耐腐蚀、电器绝缘等领域。如用于轮胎的浅色胎侧、汽车发动机耐热胶管、耐热运输带、电缆电线、防腐里衬、密封垫圈、建筑防水片材、门窗密封条、家用电器配件、塑料改性等10。1.2 橡胶的热氧
15、老化及寿命预测1.2.1 橡胶热氧老化机理及提高耐热性的方法 高分子材料的老化问题一直倍受关注，特别是橡胶制品。橡胶的老化，主要是指橡胶制品在贮存或使用过程中，由于受到热、氧、光、机械应力、臭氧、有害金属离子、化学介质等外界因素的影响，使其发生物理和化学变化，使橡胶性能变劣而逐渐失去使用价值的现象。老化就是材料的性能由好变坏的一个过程。橡胶老化的基本原理是热、氧、光和臭氧等老化因子的作用使橡胶产生交联或降解等化学反应，宏观则表现为物理- 力学性能的改变，最终失去使用性能。在各种各样的使用环境中，引起橡胶老化的因素是相当复杂的。在不同的因素作用下，老化机理也不尽相同。其中热氧老化是橡胶等高分子材料最基本、最重要的老化形式，也是为人们认识最早和研究最多的一类
