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TPV生产过程中EPDM和PP配方组成以及影响分析
发布者: 发布时间:2017-05-02

TPV生产过程中EPDM和PP配方组成以及影响分析

TPV中典型的配方构成,主要分为基材EPDM和PP,填料、油和添加剂(硫化剂、润滑剂等)。

下面解释一下配方各组分对产品性能影响分析。 一、EPDM牌号影响

 EPDM/PP是最为重要,用途最广的TPV产品,而EPDM中第三单体,我们可以称之为“官能团”,因为第三单体决定了反应的速率,程度,更是决定了价格三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和非共轭二烯烃的三元共聚物,生产中主要是用乙叉降冰片烯(ENB)和双环戊二烯(DCPD)作为第三单体。 三元乙丙橡胶中最广泛使用的是ENB,它比DCPD产品硫化要快得多。在相同的聚合条件下,第三单体影响着长链支化和三元乙丙橡胶的特性:第三单体对应EPDM特性ENB快速硫化,高拉伸强度,低永久形变DCPD防焦性,低永久应变,低成本随着二烯烃第三单体含量的增加,将会使EPDM橡胶具有更快硫化率,更低的压缩形变,高定伸,促进剂选择的多样性,减少的防焦性和延展,同时也会导致更高的聚合物成本。 二、PP种类与用量(流动性)对性能的影响分析 高MFR的PP 能在较低温度下与充油EPDM 熔融共混,其相同粘度共混温度的范围更宽,这有利于EPDM 充分分散到PP中;粉状PP的力学性能虽然比粒状PP差,但二者生产的TPV性能相近,且粉状PP充油时更均匀,有利于EPDM与PP共混均匀。能提供良好的拉伸强度及硬度,同时使得材料具有较好的加工性能,扩大其应用范围。同时随PP 的MFR 增大,EPDM/ PP的力学性能提高。原因是高MFR 的PP 能在较低温度下与充油EPDM 熔融共混,其相同粘度共混温度的范围更宽,这有利于EPDM 充分分散到PP中;虽然小本体粉状PP 的力学性能比粒状PP 差,但用小本体粉状PP 生产TPV,其性能与用粒料PP 性能相当。这是因为粉状PP 在EPDM 塑炼充油时添加均匀,有利于EPDM 与PP 共混均匀。 三、橡塑组分的选择对性能的影响分析 当EPDM的用量超过30份时,共混物的冲击强度呈现下降的趋势。随着橡塑比的降低,EPDM/PP共混物的模量、拉伸强度、压缩永久变形、100%定伸应力和硬度均有所增大,扯断伸长率是先增大后减小,耐溶剂性和加工流动性提高。加入EPDM后,相对于PP而言,共混物分子的内聚力下降,模量降低,从而使拉伸强度和弯曲强度降低,但EPDM的加入降低了PP的结晶度,细化了PP的球晶结构,并有利于应力的均匀分布和松弛,故提高了共混物的冲击强度,当EPDM的用量超过30份时,共混物的冲击强度呈现下降的趋势。一般而言,随着橡塑比的降低,EPDM/PP共混物的模量、拉伸强度、压缩永久变形、100%定伸应力和硬度均有所增大,扯断伸长率是先增大后减小,耐溶剂性和加工流动性提高。 四、油用量对性能的影响分析 由于EPDM 的分散程度和界面层结构是影响TPV(EPDM/ PP)性能的内在因素,PP 与EPDM 的表面张力和溶解度参数都很相近,采用动态硫化工艺加工时其共混效果主要取决于动力学因素,如:粘度、温度、剪切力和时间等。在PP 熔融温度下,EPDM 粘度远大于PP 粘度,与PP不具备粘度相近的共混原则。但EPDM 的粘度随充油量的增加而明显下降,且当充油质量分数在20%和30%时,粘度随温度变化明显。由于PP的熔融温度不小于160 ℃,因此,只有当EPDM的充油质量分数大于20 %时,在PP 熔融温度下,EPDM 与PP 的粘度才较接近,提高EPDM 及PP 的相容性及分散性,但添加的油与PP 相容性较差,过量的油会影响PP 的性能。故EPDM的最佳充油质量分数为20 %~30 %。EPDM主要用于做汽车密封条,充油是辅助起到软化和提高抗氧化的作用,EPDM最合适的是加氢石蜡油和矿物油。 五、不同硫化体系对产品性能影响 1、酚醛树脂硫化体系▽ 酚醛树脂作为TPV (EPDM/ PP)体系的一种硫化剂,能为产品提供良好的熔体强度、耐气候、耐高温性能、耐油及化学品性能,但硫化工艺复杂,产品质量波动大。因为酚醛树脂硫化慢,所以一般硫化温度较高,并且要配合氯化物做活化剂,比如氯化锌、氯化锡等。 2、有机过氧化物硫化剂用量对性能影响分析 硫磺硫化体系具有操作安全,硫化速度适中,综合物理机械性能佳以及与二烯烃类橡胶共硫化性好等优点,是三元乙丙橡胶使用最广泛最主要的硫化体系。在硫磺硫化体系中,由于硫磺在乙丙橡胶中溶解度较小,容易喷霜,不宜多用。一般硫黄用量应控制在1~2份范围内。在一定硫磺用量范围内,随硫费用量增加,胶料硫化速度加快,焦烧时间缩短,硫化胶拉伸强度、定伸应力和硬度增高,扯断伸长率下降。硫磺用量超过2份时,耐热性能下降,高温下压缩永久变形增大。为使胶料不喷霜,促进剂的用量亦必须保持在三元乙丙橡胶的喷霜极限溶解度以下。 实际上,在工业生产中,基于以下原因几乎都是采用二种或多种促进剂的并用体系。 (1)多种促进剂并用,容易达到硫化作用平衡。 (2)许多促进剂在较低浓度时,就会发生喷霜,因此用量不宜太高。 (3)促进剂之间的协同效应,有利于导致硫化时间的缩短和交联密度的提高。 在选择硫黄硫化体系或使用部分硫黄给予体取代部分硫黄时,应注意考虑下列影响因素: (1)三元乙丙橡胶第三单体的类型按乙叉降冰片烯、1,4一己二烯、双环戊二烯的顺序,其硫化速度逐渐减慢,焦烧时间逐渐增加。 (2)第三单体含量越高,硫化速度越快,焦烧时间越短。 (3)促进剂用量越高,硫化速度越快,焦烧时间越短。 (4)充油三元乙丙橡胶中充油量高时,由于油起稀释剂作用,其硫化速度和交联密度均下降,需要增加硫化体系的用量,以保持硫化速度不降低。 3、有机过氧化物硫化剂体系 过氧化物硫化体系主要解决了产品吸湿、不同产品之间色差的缺陷,一般采用的过氧化物有DCP、硫化剂双25、无味DCP,但缺陷是采用过氧化物动态硫化的TPV熔体强度相对要差,另外要做到全硫化有一定的难度。如Renprene的1000系列、三井的milastomer就是用过氧化物硫化的。但是DCP有些有臭味,所以使用时要注意。对那些要求更好耐高温性能(150℃以上)和极低压缩永久变形的特殊制品需要采用过氧化物硫化。

与硫黄硫化体系相比,过氧化物硫化体系有如下的特点。过氧化物硫化体系优点: (1)硫化胶其有优越的耐热性能和较低的压缩变形,甚至在高温下压缩变形亦很小; (2)胶料高温下硫化速度快,且无硫化返原现象; (3)颜色稳定性好,不污染,大多数过氧化物不易喷霜,且胶料贮存时无焦烧危险; (4)配方简单,与不同高聚物并用时容易共硫化。 过氧化物硫化体系缺点: (1) 低温下硫化速度慢,因此要求较高的温度硫化; (2) 硫化胶物理机械性能低,如拉伸强度、撕裂强度和耐磨性能均较低,尤其高温下耐撕裂性能差; (3) 大多数过氧化物有臭味,且可能与其它配合剂发生反应; (4) 价格贵。七、滑石粉用量对性能的影响分析▽ 超细活性滑石粉的添加可以增强TPV材料的断裂伸长率、拉伸强度均增加,当添加量为12 %左右时,达到极大值。

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