混炼
各种原材料特性:
(1)生胶在包辊时对温度敏感,在温度允许范围内,为使填充剂快速均匀分散,混炼温度应高于一般合成橡胶。
(2)为防止焦烧硫磺最后阶段加入,且加入硫磺时胶料温度在100℃以下。 (3)氧化锌极易混入且分散困难,所以加氧化锌时最好预先造粒。
(4)补强剂和填充剂:是用量最大的配合剂,炭黑采用分批投料方法,填充剂先进行化学表面预处理再使用。
(5)增塑剂:油类操作剂会降低胶料粘度不利于炭黑分散,应与炭黑分开加入,现加炭黑后加油。开炼机混炼时加入硬脂酸还可减轻粘辊程度。
(6)促进剂:为防止发生促进剂粉尘飞扬最好在使用前造粒,混炼必须均匀分散好否则发生“喷霜”现象。
密炼机混炼特点:混炼周期短,生产效率高。
冷却、过滤、停放
胶料混炼后必须冷却,否则在贮存时发生焦烧和粘连现象,胶片冷却时涂上隔离剂。
除了原料可能带入杂质,在配炼时也能掺入某些杂质,所以为防止焦烧对不加硫化剂、促进剂、发泡剂的母炼胶进行过滤加工。
与其他橡胶一样,胶料混炼或过滤后一般要停放2小时后才能使用,必须遵循“先进先出”的原则。
挤出
挤出又称为压出,通常在热喂料或冷喂料螺杆挤出机进行的。 (1)挤出胶料的配合:
①生胶:具有较高乙烯含量(低丙烯含量)乙丙橡胶挤出性能好,但也只赋予低温下生胶强度,其胶料在80℃时表现热塑性失去抗塌陷能力,高分子量则赋予热胶生胶强度,所以通常高乙烯含量和高分子量的并用;分子量分布宽挤出物表面光滑度、棱角、及边缘圆滑度较好。
②适当增加炭黑补强填充量可以提高挤出速度、改善挤出物外观、减小挤出口的膨胀、降低挤出后制品尺寸收缩率;但高补强炭黑增加易造成焦烧,所以多数情
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况下多使用低补强性。 ③浅色无机填料
一般认为增加浅色无机填料会(陶土、碳酸钙、滑石粉等)会使乙丙橡胶挤出性能变差,但适当加入预先活性处理或粒径小的无机填料对乙丙橡胶挤出性能影响不大但能减小挤出物膨胀率降低胶料成本(如超细活性碳酸钙也叫白艳华、超细活性滑石粉、超细活性陶土)。
④增塑剂:能降低胶料粘度和硫化胶的硬度,有利提高挤出速度。 ⑤选择合适硫化剂和促进剂否则挤出时易发生喷霜或焦烧。
压延
根据不同压延工作方式分为:压片、贴合、压型。 乙丙橡胶压延胶料配合原则:
(1)生胶分子量较低,胶料门尼粘度较低则压延制品收缩率较低,表面较为光滑;生胶分子量分布较宽的具有较好的压延操作性能。
(2)乙烯含量中等或偏高的生胶,有利于提高压延速度和表面光滑度。但乙烯含量过高会造成乙丙橡胶包辊下降,降低压延胶料的热胶强度和黏着性。 (3)增大乙丙橡胶填充量可以减小压延胶片的收缩率和气泡产生。 (4)乙丙橡胶自黏性和黏着性差,所以应适当加入操作油或树脂类增粘剂。 (5)压延操作温度较高(约70-100℃),因此选择硫化剂和促进剂应具有好的焦烧性。
硫化
乙丙橡胶硫磺硫化是在促进剂和活性剂(氧化锌和硬脂酸)存在下热分解产生硫桥并取代第三单体上烯丙基不稳定氢原子形成悬挂交联母体再经过歧化、脱硫最后烯烃分子形成交联网构,这是离子型反应机理。
乙丙橡胶过氧化物硫化,过氧化物热分解产生自由基夺取乙丙橡胶烯丙基或分子主链上不稳定的氢原子形成大分子自由基,并最终形成交联网构,这是典型的自由基反应机理。
硫化方法:硫化罐蒸汽硫化(分为直接硫化和间接硫化)、模型硫化(分为模压硫化和注压硫化)、连续硫化(盐浴硫化、微波硫化、热空气硫化、沸腾床硫化、剪切机头硫化)。
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硫化温度、时间、压力是硫化三要素,硫化温度直接影响硫化速度和产品质量,硫化温度高可以提高硫化速度和生产效率缩短硫化时间,反之,硫化速度慢生产效率低;乙丙橡胶在有无压力下都可以硫化,但大多数模型制品是在压力下硫化,随着压力增加许多物理机械性能(如强度、动态模数、耐疲劳性、耐磨性等)都相应增加,但压力过高会使分子链破坏,物理机械性能变差;硫化是一个交联过程需要一定时间来完成,硫化时间过短会造成欠硫,硫化时间过长会发生过硫造成物理机械性能变差。
粘合
乙丙橡胶分子链缺少活性基因,分子内聚能小,其自黏性和互黏性差。 未硫化胶自黏和互黏:一般方法是热帖法,涂溶剂或胶黏剂贴合。硫化胶自黏有俩种方法:一种是在硫化胶黏合面之间放入未硫化的橡胶或胶黏剂,在加热加压条件下黏合;另一种方法是在硫化胶需要黏合的表面涂一层胶黏剂,互相贴合加压使其自然固化。
乙丙橡胶的并用
(1) 并用考虑因素:相容性、分散性、共硫化性
(2) 并用的目的:降低乙丙橡胶成本、改进乙丙橡胶某些使用性能、改善乙丙
橡胶加工性能。
(3) 并用与配合:①EPDM与NR大多数情况下是为了降低胶料的成本,并用胶
硫化胶的拉伸性能降低,但其耐臭氧性好;②EPDM与SBR并用胶提高了SBR耐臭氧性耐老化性能,尤其对浅色制品更能发挥其优势;③EPDM与CR并用:在过氧化物硫化的EPDM胶料中加入少量的氯丁橡胶或其他氯化聚合物有助于改善EPDM的耐热性这种技术已应用于电缆的胶料中;④EPDM与NBR并用可提高NBR耐臭氧性、耐候性、低温性能、介电性能,⑤EPDM与IIR并用可改善IIR加工性能(如胶料收缩大、滞热生热大、加油后易粘辊等)、改善IIR内胎老化发黏问题、部分改进IIR耐臭氧性、防止未硫化IIR拉伸状态下产生龟裂、改善EPDM抗透气性能、提高EPDM阻尼性能;⑥EPDM与MVQ并用改进了EPDM抗湿电性能和耐热性扩大了EPDM高温应用范围,提高硅橡胶拉伸强度和撕裂强度;⑦EPDM与FKM并用可以改善氟橡胶制品耐低温性、耐高PH值液体、及耐甲乙酮和甲苯混
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合溶剂性能,还可以降低氟橡胶成本,但其耐油性下降只适用于要求中等耐油制品。
乙丙橡胶改性
主要包括:卤化乙丙橡胶、氯磺化乙丙橡胶、顺酐改性EPDM、丙烯腈改性EPDM、丙烯酸酯改性EPDM
乙丙橡胶在电线和电缆中应用
乙丙橡胶由于高度的耐老化性、优秀的耐臭氧性能、较高的热稳定性、好的耐热老化性能、优异的耐天候性、良好的耐化学药品性、耐油性、卓越的耐水、耐过热水、及耐水蒸汽性、优异的电绝缘性(介电损失极低、耐电晕性也好),使用寿命是其他橡胶的8-10倍;即乙丙橡胶正逐渐代替NR、IIR、CR等,用于高压、中压、低压电线电缆绝缘层(护套)。
(1)阻燃电缆典型配方:
原料名称 EPDM(Dutral TER 4033SC) 氧化锌 防老剂124 氢氧化铝 石蜡 硅烷偶联剂A-172 助交联剂TAC 过氧化物(含量40%) 合计 硫化胶性能(165℃*40min) H TS EB 氧指数 老化后(150℃*7d) 份数 100 5 2 200 5 2 1.5 2.5 318 89 13 180 30 9
TS保持率% EB保持率% 原料名称 EPM(Dutral CT 053) 氧化锌 硬脂酸锌 防老剂(Naugard 495) 氢氧化铝 碳酸镁 石蜡油 低分子聚乙烯 硅烷偶联剂A-172 助交联剂TAC 过氧化物(含量40%) 合计 硫化胶性能(165℃*40min) H TS EB 压缩永久变形(200℃*20min)/% 体积电阻率 氧指数 阻燃等级 老化后(150℃*14d) TS保持率% EB保持率% 116 85 份数 100 5 2 3 180 20 8 2 2 2 6 330 75 7 230 34 4*1014 35 V-0 110 93 (2)低压电缆(乙丙绝缘层)
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