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乙丙橡胶


三元乙丙橡胶其分子主链结构与二元乙丙橡胶完全 一样也是饱和的,只是分子侧链上引入了少量不饱 和双键,它是通过在乙烯和丙稀共聚过程中加入第 三单体非共轭二稀烃来实现的。因此,三元乙丙橡 胶不仅保持了二元乙丙橡胶的优良特性,又实现了 用硫黄硫化的目的。目前市面上出售的绝大多数三 元乙丙橡胶其第三单体只有两种:亚乙基降冰片稀 (ENB)和双环戊二稀(DCPD)。ENB-EPDM虽 然硫黄硫化速度快,生产效率高,因而品种牌号很 多,应用也很广;DCPD-EPDM虽然硫黄硫化的速 度相对较慢,但过氧化物硫化的速度相对较快,且 较高的支化度在某些产品上应用具有特色。目前还 推出了一些既含有ENB有含有DCPD的综合型三元 乙丙橡胶牌号。
4乙丙橡胶的应用
过去汽车用橡胶配件(包括汽车密封条)基 本上由NR、SBR、CR和IIR制成,现在已逐 步杯EPDM所取代。目前,EPDM更是成为 汽车车身密封系统的标准选用材料。
4.2汽车散热器胶管 虽然世界上第一条汽车散热器胶管是采用SBR制造 的,但是自汽车发动机舱内的工作温度变得越来越 高以来,基于良好的性能/成本考虑,EPDM已成为 目前公认的汽车散热器胶管的首选材料。自20世纪 70年代开始大规模采用EPDM生产汽车散热器胶管 以来,这种胶管的使用寿命已得到极大的延长,主 要是它解决了原有胶管以来,这种胶管的使用寿命 已得到极大的延长,主要是它解决了原有胶管因老 化破裂而造成发动机严重损害的问题。在过去的十 几年间,EPDM单在汽车胶管(主要是汽车散热器 胶管、空调胶管、刹车胶管、水箱胶管等)中的用 量来说,预计每年的增长率约高达6%。
2.3基本性能
与其他通用橡胶相比,乙丙橡胶分子链的化 学结构特点在于其分子主链全部由乙烯、丙 稀单元链节所构成具有完全饱和性及高度柔 顺性,这就使得乙丙橡胶不仅表现出优良的 耐屈挠性、回弹性和耐低温性能,同时还具 有很好的化学结构稳定性,优异的耐臭氧、 耐天候老化性能、合理的耐热性、良好的耐 水蒸汽、电绝缘性和耐化学介质(药品)等 性能。以下对乙丙橡胶的基本性能逐一进行 介绍:
2.3.2弹性和低温性能
乙丙橡胶主链完全由化学结构稳定的饱和烃组成,乙烯和丙 稀单体单元都是延主链方向无规则地排列。即使在分子侧链 上引入了少量不饱和双键,但因分子内无极性取代基存在, 分子间内聚能较低,仍然能在较宽的温度范围内保持分子链 的柔顺性。分子链的高度柔顺性,决定了乙丙橡胶具有良好 的弹性和低温性能。 在化学结构参数中,特别是乙烯/丙稀组成比例对乙丙橡胶分 子链的柔顺性有着非常大的影响,从而直接影响着乙丙橡胶 的弹性和低温性能。 对于三元乙丙橡胶来说,只是侧链上引入了少量不饱和集团, 这些不饱和基团的存在,会降低分子主链的柔顺性;但另一 方面又可以进一步增加分子主链的无定型结构,减少结晶趋 势,因而总体上看对三元乙丙橡胶的柔顺性和弹性影响不大。 所以,三元乙丙橡胶在弹性和低温性能方面,与二元乙丙橡 胶并无明显差别。
二元乙丙橡胶(EPM)典型的分子结构由下 式来表达:
二元乙丙橡胶是乙烯和丙稀的共聚物, 其分子链是一种完全饱和的支链型结构。 分子链上乙烯与丙稀单体呈无规则排列, 因失去了聚乙烯或聚丙烯分子结构的规 整性而成为具有弹性的橡胶。 二元乙丙橡胶不能以硫黄进行硫化 \而只能以过氧化物等可产生自由基 交联的化合物进行硫化,或采用辐射硫化, 这使其用途受到很大限制。 因此,二元乙丙橡胶为多种塑料的改性剂,特别是 聚丙烯。乙丙橡胶与聚丙烯并用后可极大地 改善它的低温性能、抗冲击性能、耐高温性 能、屈挠疲劳寿命等性能,并降低产品的刚 度。应用最多的是将EPM或EPDM与均聚聚 丙烯共混制成各种热塑性弹性体使用。由此, 可得到弹性体改型的PP/EPDM共混物。
三元乙丙橡胶(EPDM)典型的分子结构为:
较早用于制备三元乙丙橡胶的第三单体有: 双环戊二稀(D)、亚甲基降冰片稀(E)、环锌稀、 1,4-己二稀(H)、亚乙基(即乙叉)降冰片 等。 以上三种第三单体中,亚乙基降冰片稀 (ENB)使用最为广泛,其次是双环戊二稀 (DCPD),1,4-己二稀(HD)只有在美 国杜邦公司一家形成了大规模商品化生产。
4.5轮胎 到目前为止,乙丙橡胶还不能用作制造轮胎的胎面 和胎体主体材料,但是轮胎某些部位的应用中还是 占有一定的地位,例如制作白胎侧、胎条、垫带、 内胎、自行车胎、实心轮胎等。 关于轮胎方面的应用,主要是EPDM与其他二稀烃 类橡胶并用,以改善轮胎(特别是白色轮胎和彩色 轮胎)的耐天候老化性和耐热性等性能,或者是与 IIR并用制造内胎,以及改善内胎的加工工艺性能 和耐老化等方面的性能。以前为改善轮胎的耐臭氧 性能通常方法是加入石蜡,但是加入石蜡只能改善 轮胎胶料的静态抗臭氧性能,对动态抗臭氧性能的 防护作用却很小。而采用与EPDM并用的胶料制作 轮胎,此问题便迎刃而解,不需要再加入石蜡。
2.3.1一般物理性质
乙丙橡胶的生胶一般为半透明至透明、白色 至琥珀色固体。未脱除尽残余催化剂金属时, 在空气中常呈现为淡绿色。有块状形态,也 有颗粒状形态。生胶在空气中贮存稳定性很 高,一般无冷流现象发生。 乙丙橡胶较易溶于芳香烃、脂肪烃、氯仿、 四氯化碳、环己烷、苯等溶剂,但不溶于酮、 醇、酯、醚等溶剂。
2.2.2世界各国商品牌号介绍
世界上所有的乙丙橡胶合成企业,均毫无例外地注 册了自己生胶产品的商品名称(产品商标),并按 照自己的标识方法来命名其不同乙丙橡胶产品。此 即通常所用的商品牌号或品级。它一般用2-4位数 字或与英文字母组合而成,并在前面冠以商品名称。 例如,Keltan 13、Keltan 578、 Keltan 7341A、 DutralCO 038、DutralCO TER 4049、JSR EP 9129、JSR EP21。 全世界现有主要乙丙橡胶合成企业的注册商标、公 司名称及所属国家、产品种类均可以查询到。
4.4防水卷材 防水卷材是建筑行业中乙丙橡胶消耗量最大的制品。 由于放水卷材被安装在屋顶上,会持续受到空气、 阳光、高低温、湿气、紫外线和臭氧等自然环境的 综合作用。 乙丙橡胶防水卷材与传统的防水屋面材料例如沥青 板材和树脂板材相比,具有以下优点:①优良的耐 天候老化和耐臭氧性能;②优良的耐热老化和防水 性能;③优良的物理机械性能,可防止混凝土的开 裂;④容易进行建筑施工;⑤保证使用寿命在20年 以上(在温和的气候露天条件下使用寿命可保证30 年以上)。
2.3.3物理机械性能
常温下,乙丙橡胶属于非结晶性橡胶,其纯 胶硫化胶的拉伸强度很低,使用价值不大, 故必须加入填料进行补强。经过填充补强后 的胶料,其硫化胶的力学性能和使用价值大 幅度提高。
2.3.4耐热性
乙丙橡胶分子主链完全饱和的碳-碳键稳定结构,是乙丙橡胶具有很好 的耐热性原因。 乙丙橡胶的耐热及耐热氧老化性能优于其他通用橡胶,只要配合适当, 乙丙橡胶的长期工作温度可达120℃,最高连续工作温度为150℃,短时 间甚至可耐230-260℃高温。这种良好的耐热老化性能使其成为制造耐 热输送带、耐热胶管等耐热制品较为理想的弹性体材料。不过,当使用 温度高于150℃时,乙丙橡胶便开始缓慢分解。普通牌号的乙丙橡胶即 使不加入耐热型防老剂,也具有良好的耐高温性能。加入适当防老剂, 会进一步改善乙丙橡胶的耐高温性能。 二元乙丙橡胶的热老化情况属于降解型老化,即老化后分子链发生降解 反应,表现在伸长率增大,橡胶表面发粘、变软,这与丁基橡胶和天然 橡胶热老化后的情形相似;而三元乙丙橡胶的热老化情况则属于交联型 老化,即老化后分子链发生结构化反应,表现在伸长率减小,硬度增大, 这与大多数合成橡胶热老化后的情况相似
4.3电线电缆 乙丙橡胶正在代替传统的NR、IIR、CR等橡胶, 不断地扩大在电线电缆方面的应用。乙丙橡胶可被 用作高压、中压、低压电线电缆的绝缘层。其优点 是不但有优异的电绝缘性能(介电损失极低、高的 抗局部放电和抗分子间点离特性等),还具有耐高 温、耐臭氧、耐湿、耐水和耐天候老化性能、使用 寿命是其他橡胶的8-10倍。同时,在用于超高压 引线、接线方面是其他橡胶所不能代替的。由于耐 热性和耐天候老化性等方面更为优异,生胶可选用 二元乙丙橡胶(EPM),也可以选用三元乙丙橡 胶DCPD-EPDM或者第三单体含量较低的ENB- EPDM类型。
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