三元乙丙橡胶(EPDM)耐热氧老化性能的研究

主要性能1.低密度高填充性乙丙橡胶是密度较低的一种橡胶，其密度为0.87。

加之可大量充油和加入填充剂，因而可降低橡胶制品的成本，弥补了乙丙橡胶生胶价格高的缺点，并且对高门尼值的乙丙橡胶来说，高填充后物理机械性能降低幅度不大。

2.耐老化性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120℃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。

以过氧化物交联的三元乙丙橡胶可在更苛刻的条件下使用。

三元乙丙橡胶在臭氧浓度50pphm、拉伸30%的条件下，可达150h以上不龟裂。

3.耐腐蚀性由于乙丙橡胶缺乏极性，不饱和度低，因而对各种极性化学品如醇、酸、碱、氧化剂、制冷剂、洗涤剂、动植物油、酮和脂等均有较好的抗耐性；但在脂属和芳属溶剂(如汽油、苯等)及矿物油中稳定性较差。

在浓酸长期作用下性能也要下降。

在ISO/TR 7620中汇集了近400种具有腐蚀性的气态和液态化学品对各种橡胶性能作用的资料，并规定了1-4级表示其作用的程度，见表1。

表1 腐蚀性化学品对橡胶性能的影响等级体积溶胀率/% 硬度降低值对性能影响1 <10 <10 轻微或无2 10-30 <20 较小3 30-60 <30 中等4 >60 >30 严重4.耐水蒸汽性能乙丙橡胶有优异的耐水蒸汽性能并优于其耐热性。

在230℃过热蒸汽中，近100h后外观无变化。

而氟橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶在同样条件下，经历较短时间外观发生明显劣化现象。

5.耐过热水性能乙丙橡胶耐过热水性能亦较好，但与所用硫化系统密切相关。

以二硫代二吗啡啉、TMTD为硫化系统的乙丙橡胶，在125℃过热水中浸泡15个月后，力学性能变化甚小，体积膨胀率仅0.3%。

6.电性能乙丙橡胶具有优异的电绝缘性能和耐电晕性，电性能优于或接近丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯、聚乙烯和交联聚乙烯。

装备环境工程第19卷第4期·138·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2022年4月三元乙丙橡胶室内外老化行为及相关性分析熊俊1，吴德权2,3，孙茂钧2，高瑾3，王津梅2，杨小奎2，周堃2，张伦武2（1. 成都飞机工业（集团）有限责任公司，成都 610073；2. 西南技术工程研究所，重庆 400039；3. 北京科技大学 腐蚀与防护中心，北京 100083）摘要：目的研究三元乙丙橡胶（EPDM）的室内外老化机制及其相关性。

方法开展户外拉萨、漠河、吐鲁番、万宁、武汉等站点及室内氙灯加速老化试验，通过分析表观、力学、化学结构等性能，探究EPDM室内外老化行为相关性及加速比。

结果EPDM室内外环境中老化规律为，光泽度初期迅速下降，后期趋于稳定；老化初期色差上升，后期逐渐下降。

撕裂与拉伸强度在室内与拉萨、漠河地区波动性上升后逐渐下降。

红外光谱显示，EPDM室内及拉萨地区样品老化产物都有羰基，但无羟基。

结论室内氙灯加速老化试验与拉萨大气暴露试验相关性最高，灰色关联度为0.92。

基于一阶动力学方程分析，EPDM室内外老化过程的失光率曲线，氙灯加速老化试验相对于拉萨、吐鲁番、万宁、武汉地区，加速比约为43、82、45、31。

关键词：三元乙丙橡胶；环境试验；氙灯加速老化；相关性；动力学模型。

中图分类号：TG333.4 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2022)04-0138-07DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2022.04.021Correlation Analysis and the Aging Behaviors of Ethylene-propylene-dieneMonomer in Xenon Lamp & Atmospheric EnvironmentsXIONG Jun1, WU De-quan2,3, SUN Mao-jun2, GAO Jin3, WANG Jin-mei2, YANG Xiao-kui2,ZHOU Kun2, ZHANG Lun-wu2(1. Chengdu Aircraft Industrial (Group) Co., Ltd, Chengdu 610073, China; 2. Southwest Institute of Technology andEngineering, Chongqing, 400039, China; 3. Corrosion and Protection Center, University of Science and TechnologyBeijing, Beijing 100083, China)ABSTRACT: To study the indoor and outdoor aging mechanism of EPDM, Ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) was carried to outdoor atmospheric environments (Lhasa, Mohe, Turpan, Wanning and Wuhan) for outdoor nature atmosphere expo-sure tests and indoor xenon lamp accelerating aging test. The aging behaviors of EPDM including surface properties, mechanical properties and chemical structures were analyzed to evaluate the correlation between indoor and outdoor environment aging be-haviors and acceleration ratio. The results showed that the aging rule of EPDM indoor and outdoor environment: glossiness re-duced firstly and became stable later; chromatic aberration increased early and then decreased; the tensile strength and tear strength properties in Lhasa, Mohe and indoor environment raised fluctuantly and then decreased gradually; the carbonely groups were found in EPDM in Lhasa indoor environment test, while the hydroxy were not discovered there. The aging behav-iors of EPDM from indoor environment were high correlated with Lhasa, whose relation coefficient was calculated as 0.92.收稿日期：2021-12-13；修订日期：2021-12-23Received：2021-12-13；Revised：2021-12-23作者简介：熊俊（1982—），男，硕士，高级工程师，主要研究方向为质量工程。

第46卷 第3期·12·CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)橡塑技术与装备（橡胶）作者简介：张作鑫（1992-），男，硕士研究生，主要从事橡胶共混与改性的研究。

收稿日期：2018-06-22三元乙丙橡胶（EPDM ）是乙烯、丙烯及不饱和第三单体的共聚物，是一种高饱和度橡胶，具有优异的耐热、耐臭氧、耐酸碱、耐天候老化和抗疲劳等性能，可在-60 ℃~135 ℃下长期使用，广泛用于汽车、电线电缆和聚合物改性等领域。

氟橡胶是主链或侧链碳原子上含有氟原子的一种合成高分子弹性体，氟原子的电负性极高，使得C —F 键键能较大，在F —H 键之间利用强范德华力形成氢键，因此，能够紧密地排列在碳原子周围，对聚合物C —C 主链产生很强地屏蔽作用，赋予了氟橡胶较高的耐热温度和耐热老化性能。

橡胶和橡胶制品在使用过程中，因外部因素的影响使得橡胶发生老化现象，使得性能下降，因此，防老剂的选择尤为重要。

不同种类的防老剂具有不同的结构、防护机理和防护效果，因此研究不同种类的防老剂对共混胶耐老化性能的影响，有助于了解防老剂的实际应用效果，以便选取合适的橡胶防老剂，延缓老化。

1　实验部分1.1　原材料EPDM3250，门尼黏度33M L 125℃1+4 ，ENB 含量2.3%，乙烯含量55%，德国朗盛公司；FKM310，日本大金公司；其他助剂均为市售橡胶工业常用原材料。

1.2　基本配方由于使用单一防老剂，只能在一个防老阶段起到老化效果；而并用的两种防老剂，基本属于不同种类或不同作用机理，因此两种防老剂能在不同的防老阶段起作用，与使用单一防老剂相比，提高了防老效果。

不同防老剂并用种类对EPDM 共混胶耐老化性能的影响张作鑫，于祥，邓涛(青岛科技大学高分子科学与工程学院，山东 青岛 266042)摘要：研究了不同防老剂并用种类对EPDM 共混胶耐老化性能的影响，研究表明，防老剂并用种类对共混胶的硫化程度有一定的影响，对焦烧时间、工艺正硫化时间影响不大；老化后，拉伸强度变化率较好的是防老剂445/NBC 和防老剂2246/445，扯断伸长率较高的是防老剂445/DDA 和防老剂2246/MB ，综合性能来看，防老剂2246/MB 和防老剂445/DDA 两者并用效果较好。

作者简介：公维颖（1999-），男，在读硕士研究生，主要从事橡胶共混与改性方面的研究。

收稿日期：2022-04-19三元乙丙橡胶（EPDM ）分子主链是完全饱和的C —C 键稳定结构，只在侧挂基中含有少量的不饱和键，所以良好的主链饱和性是其具有良好耐热老化的原因。

EPDM 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，EPDM 的长期工作温度可达120 ℃，最高连续工作温度为150 ℃，短时间内甚至可耐230~260 ℃的高温。

不过，当使用温度高于150 ℃时，EPDM 便开始分解[1]。

聚烯烃弹性体（POE ）是乙烯-辛稀的共聚物[2]，其分子结构与EPDM 相似，因而POE 同样具备优异的耐热性能和耐热氧老化性能，同时与EPDM 具有良好的相容性。

为了改善胶料的加工性能通常加入增塑剂，乙丙橡胶使用的增塑剂对胶料的耐热性能也有很大的影响，在乙丙橡胶常用的增塑剂中，石蜡烃油的耐热性能要比环烷烃油和芳香烃油好得多，因此，在耐热乙丙橡胶中，一般使用的是高闪点（300 ℃）石蜡油。

常见的是石蜡油2250和石蜡油2280[3]。

但常见的石蜡油增塑剂多为低分子量增塑剂，在温度为180 ℃的高温工作条件下，共混胶中的增塑剂可能存在迁移析出的问题，从而影响共混胶的物理机械性能以及耐热性能。

本文考察改变石蜡油2280与PIB 的并用比例，研究其对EPDM/POE 共混胶在热氧老化前后，常温及高温拉伸力学行为及物理机械性能的影响。

软化体系对EPDM /POE 共混胶耐老化及耐高温性能的影响公维颖1，张勇2，邓涛1*(1.青岛科技大学 高分子科学与工程学院，山东 青岛 266042；2.漯河利通液压科技股份有限公司，河南 漯河 462000)摘要：通过改变三元乙丙橡胶（EPDM ）/聚烯烃弹性体（POE ）共混胶配方的软化体系石蜡油2280和低分子量聚异丁烯（PIB ）的并用量，研究其对EPDM/POE 共混胶热氧老化前后常温、高温拉伸力学行为的影响。

EPDM基耐高温耐老化橡胶材料的制备及性能研究摘要：文章主要介绍了EPDM基耐高温老化橡胶的制备和性能，先介绍了实验过程和性能测试，包括实验材料、实验设备、三元乙丙橡胶制备，随后对研究结果进行了讨论总结，包括防老剂类型和生胶体系对于EPDM基橡胶的影响，希望能给相关人士提供有效参考。

关键词：三元乙丙；橡胶；耐高温；耐老化；性能研究引言：通过对EPDM基耐高温耐老化橡胶材料在制备和应用性能进行系统研究，能够进一步了解生胶体系以及防老剂等不同材料对橡胶体系的影响，从而为后期橡胶制备提供有效参考信息，优化橡胶材料生产质量，提高橡胶应用性能。

一、实验过程和性能测试（一）实验材料EPDM4050选自中国石油天然气公司，DCP化学纯，硫磺、TAIC分析纯，4010NA、化学纯，工业级，选自江苏圣奥化学公司。

RD工业级，选自天津茂丰橡胶助剂公司。

（二）实验设备此次实验中的应用设备包括嘉尔橡塑机械公司生产的橡胶开炼机，华天鑫工贸有限公司生产的平板硫化机，型号为SLB-D305×305，精诚测试公司生产的无转子硫化设备。

温州一鼎仪设备制造企业生产的邵氏橡胶硬度计等。

（三）三元乙丙橡胶制备此次实验工作主要分成三次实施，同时将各次总结出来的多种因素优化成果有效融入下次实验配方内。

选择不同防老剂类型，设置为2/3的比例，相关设置水平如表1所示：表 1 防老体系变量相关实验流程是合理配料、进行塑炼和混炼、下片、压片处理、硫化处理、制备试样和测试样品性能。

（四）性能测试在实施老化测试过程中，主要是按照GB-T7762-2003标准实施老化试验，硬度测试中，按照GB/T531.1-2008标准对硫化试样进行硬度测试。

在拉伸测试中，可以按照GB/T7759标准对硫化试样实施相关操作。

二、结果和讨论（一）防老剂类型的影响通过分析表3能够发现，在同时应用4010NA以及防老剂固体石蜡条件下，老化前后的硬度变化幅度低于第一组和第三组，证明拥有良好的耐老化和耐热性能。

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：孙永娜学号： 2006042106指导教师：丛川波（讲师）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I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4020、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 property 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 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 the 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 degree； fracture apperance； life calculation目录第1章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.1.1 EPDM的结构 (1)1.1.2 EPDM的性能 (2)1.1.3 EPDM的配合与加工 (3)1.1.4 EPDM的应用 (4)1.2 橡胶的热氧老化及寿命预测 (4)1.2.1 橡胶热氧老化机理及提高耐热性的方法 (4)1.2.2 橡胶加速老化实验 (6)1.2.3 橡胶老化性能的评定方法 (7)1.2.4 寿命预测方法 (7)1.3 三元乙丙橡胶热氧老化的国内外研究现状 (10)1.3.1 国内研究现状 (11)1.3.2 国外研究现状 (11)1.4 本课题的研究意义及主要内容 (13)第2章实验部分 (14)2.1 原材料及设备 (14)2.1.1 原材料 (14)2.1.2 主要设备与仪器 (15)2.2 实验主要内容及性能测试 (15)2.2.1 实验步骤 (15)2.2.2 老化实验 (16)2.2.3 性能测试 (17)第3章结果与讨论 (19)3.1 引言 (19)3.2 EPDM的配方筛选 (19)3.2.1 EPDM硫化体系的筛选和优化 (19)3.2.2 EPDM不同防老剂配方的筛选 (27)3.2.3 EPDM不同炭黑配方的筛选 (29)3.2.4 EPDM不同填料配方的筛选 (31)3.3 EPDM的寿命预测 (33)3.3.1 不同硫化体系的寿命预测 (34)3.3.2 不同炭黑种类的寿命预测 (38)3.4 溶胀度分析 (42)3.5 EPDM断口形貌分析 (44)第4章结论 (48)参考文献 (49)致谢 (4)第1章绪论第1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。

三元乙丙橡胶耐热氧老化性能的研究三元乙丙橡胶（EPDM）是一种优良的高分子材料，具有耐热、耐氧和耐老化等优异性能，广泛应用于汽车、电子、建筑、化工等领域。

在实际应用中，EPDM材料常常需要长时间暴露在高温和氧气环境中，因此其耐热氧老化性能的研究具有重要的意义。

本文将从研究目的、实验设计、结果分析和结论等方面进行论述。

首先，本研究的目的是通过系统地探讨EPDM材料的耐热氧老化性能，为其实际应用提供科学的依据。

本文采用实验方法，通过对EPDM材料在不同温度和氧气浓度条件下的老化试验，分析材料性能的变化规律，并寻求改善方法。

其次，实验设计方面，本研究将EPDM材料分别暴露在不同的温度和氧气浓度条件下，进行老化试验，并根据老化时间的不同，设置多个试验时间段。

随后，通过对老化后的材料进行物理性能测试，包括拉伸强度、断裂伸长率、硬度等指标的测试，以及表面形貌和化学结构的分析，如扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等。

结果分析方面，根据实验数据，可以得出以下结论。

首先，随着温度和氧气浓度的增加，EPDM材料的老化程度加剧，物理性能下降。

其次，老化过程中，材料表面出现龟裂、氧化等现象，影响其性能。

进一步分析表明，老化后的EPDM材料的化学结构发生变化，主要表现为氧化、断裂和交联等反应。

最后，根据实验结果，提出改善EPDM材料耐热氧老化性能的建议。

首先，可以通过增加材料的抗氧化剂和防老化剂的含量，减缓老化过程。

其次，可以改变材料的分子结构和组分配比，提高其耐老化性能。

此外，还可以采用表面处理的方法，增强材料的耐老化性能。

综上所述，本文通过对EPDM材料的耐热氧老化性能进行研究，得出了相关结论并提出了改善建议。

这些结果对于提高EPDM材料的实际应用价值具有重要的指导意义，也为其他类似材料的研究提供了参考。

然而，需要注意的是，本研究仍然存在一些不足之处，例如在实验设计和样本选择方面仍然有待进一步改善。