微波硫化三元乙丙橡胶密封胶条的配方研究_王庆

抗拉强度的影响
图 8 液蜡用量对永久性变的影响
2.3 炭黑用量对密封胶条的影响 炭黑对挤出工艺的影响主要是胶料挤出断裂
膨胀率，挤出速度和挤出外观的影响。影响挤出性 能的主要因素是炭黑的结构和用量，炭黑的粒径和
图 10 炭黑用量对断裂伸长率的影响
图 11 和图 12 可以看出，随着碳黑用量的增加， 橡胶的硬度随之升高，永久性变减小。
1 实验部分
1.1 原料 三元乙丙橡胶（EPDM 4045 吉化）；再生三元
乙 丙 橡 胶 （ 盘 锦 黑 马 橡 胶 公 司 ）； 快 压 出 炉 碳 黑 （N550 三西三强集团）；其它助剂：氧化锌、硬脂 酸、氧化钙（CaO）、沉淀法轻质碳酸钙、聚乙二醇、 硫黄、促进剂 CZ、促进剂 TMTD、促进剂 BZ、促 进剂 M、促进剂 PZ、防老剂 4010N、防老剂 RD、 石蜡均为常用市售橡胶工业助剂。 1.2 试验仪器与设备
酸钠（固相法）通过溶解石灰石并将碳酸钙沉淀为 非常精细的粒子而形成的。采用碳酸钙取代炭黑用 量来降低成本，取代量从 50 份到 110 份。由图 13 和图 14 可以看出，随着碳酸钙用量的增加，橡胶 的抗拉强度随之升下降，断裂伸长率随之升高。碳 酸钙用量为 80 份炭黑 100 份时，抗拉强度 7.26 MPa， 断裂伸长率 649%。炭黑在密封胶条配方中起主要 补强作用，适当增加碳酸钙用量可以起到增补强作 用，但抗拉强度下降明显；断裂伸长率增大。
332
辽宁
h 抗拉强度分别平均下降 1.4 MPa、2.1 MPa，断裂 伸长分别平均损失 46.1%、73.4%。
图 6 液蜡用量对断裂伸长率的影响
由图 7 和图 8，随着液蜡用量的增加，所以定 伸应力下降，永久性变随之增大。由于液蜡在生产 过程中起到减少出口热膨胀增加可操作性作用，但 是液蜡会降低橡胶的力学性能增加永久性变，老化 后液蜡会发生迁移导致胶料变硬力学性能也会随 之下降，所以液蜡用量不能过大。
化工
2011 年 4 月
表面积对挤出性能影响不大。一般来说，炭黑的结 构越高，混炼胶的挤出工艺性能越好，出口膨胀率 小。炭黑用量的影响也很重要，用量多，膨胀率小， 可提高挤出速度。本文选用炭黑为快压出炉炭黑 （N550）；炭黑粒径大小与填料填充速度成正比可 以提高加工速率并且有很好的外观性。由于三元乙 丙橡胶的自补强效果不好，需要炭黑补强，由图 9 和图 10 在炭黑用量为 110 份时抗拉强度达到最大 值为 12.41 MPa，断裂伸长率为 590%。但出于减少 热出口膨胀问题和成本问题，最终炭黑 180 份（7.46 MPa）断裂伸长率为（322%）。炭黑应用在三元乙 丙橡胶中对耐候性能的影响，随着炭黑用量增加， 紫外老化 72 h 后，抗拉强度平均下降 0.36 MPa，断 裂伸长率平均年损失 7.8%，液蜡用量越大耐候性能 越差，断裂伸长率老化后体现明显。密封胶条耐寒 性能的影响，随着液蜡增加耐寒性能下降；在低温 -18 ℃和-25 ℃分别冷冻 18 h 抗拉强度分别平均 下降 1.27 MPa、2.98 MPa,断裂伸长分别平均损失 34.59%、52.87%。
通讯作者： 张秀斌（1960-），男，教授，博士，研究方向：主要从事聚合物共混改性及橡胶、塑料制品的研究。
第 40 卷第 4 期
王 庆：微波硫化三元乙丙橡胶密封胶条的配方研究
331
风干后用 RG L-30A 型微机控制电子万能试验机测 试拉伸强度，断裂伸长率和 100%定伸应力。
硬度：按照 GB/T527—1998 测试硫化胶硬度。
图 1 再生三元乙丙橡胶用量对抗拉强度的影响
图 3 再生三元乙丙橡胶用量对永久形变的影响
图 4 再生三元乙丙橡胶用量对定伸应力的影响
图 2 再生三元乙丙橡胶用量对断裂伸长率的影响
再生胶用量 50 份时，抗拉强度为 7.26 MPa， 断裂伸长率最高为 579%。随着再生胶用量增加， 紫外老化 72 h 与老化前相比，力学性能有所下降。 抗拉强度平均下降 0.15 MPa。密封胶条在低温-18 ℃和-25 ℃分别冷冻 18 h 抗拉强度分别下降 1 MPa、1.5 MPa 断裂伸长分别平均损失 47.3%、83.3%， 断裂伸长率平均年损失 12%。由图 3 和图 4 可以看 出，随着再生胶用量的增加，橡胶的定伸应力随之 降低，永久性变随之增大。 2.2 液蜡用量对密封胶条力学性能的影响
图 17 硫磺用量对密封胶条力学性能的影响
例如抗老化性能；与增加硫磺相比，增加促进 剂的用量更可以提高硫化效率，更可以提高橡胶的 工艺性能和物理机械性能，比较多的选用低硫高促 硫化体系。
化工
2011 年 4 月
3 结论
（1）三元乙丙再生胶应用到密封胶条配方中 同样具有三元乙丙橡胶优良的耐候性和耐寒性；再 生胶在密封胶条配方中可以起到增塑剂作用；有效 减少热出口膨胀问题。但随着再生胶用量的增大， 胶料的 M L 和 M H 减小，t 90 延长。密封胶条的抗拉强 度呈下降趋势，而密封胶条的断裂伸长率会随之增加。
橡胶密封条中增塑剂应选不易挥发、不易迁移 的品种。一般在三元乙丙橡胶中选用石蜡油、环烷
图 5 液蜡用量对抗拉强度的影响
液蜡应用在三元乙丙橡胶中对耐候性能的影 响，随着液蜡用量增加，紫外老化 72 h 后，抗拉强 度平均下降 1.2 MPa。断裂伸长率平均年损失 9.9%， 液蜡用量越大耐候性能越差，断裂伸长率老化后体 现明显。密封胶条耐寒性能的影响，随着液蜡增加 耐寒性能下降；在低温-18 ℃和-25 ℃分别冷冻 18
第 40 卷第 4 期 2011 年 4 月
辽宁化工 Liaoning Chemical Industry
Vol.40，No.4 April，2011
微波硫化三元乙丙橡胶密封胶条的配方研究
王 庆，张秀斌，李 甜，周顺利
（沈阳化工大学， 辽宁 沈阳 110142）
摘
要：以三元乙丙橡胶和再生三元乙丙橡胶为主体材料研制密封胶条，解决产品在挤出工艺中填料份数和
热出口膨胀问题。考察产品力学性能、耐候性能、耐寒性能，讨论不同填料对产品性能的影响，选定最佳配方。
实验结果表明，选用三元乙丙橡胶为主体材料密封胶条具有良好的热氧老化性能、耐紫外老化性能和耐低温性能。
在密封胶条增塑体系中液蜡可以最有效的改善密封胶条的流变性，减少挤出形变和热出口膨胀，加入再生三元乙
丙橡胶可以改善密封胶的加工性能，起到增塑剂和降低成本的作用。
炭黑混炼胶的制备：先将 NR 在 XK-160 型开 炼机上塑炼，大约薄通 13 次左右适当放宽辊距， 依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂等小料，再分次 加入炭黑，轻质碳酸钙，氧化钙，最后加入硫化剂 和促进剂，待胶料混合均匀后，打三角包 5 次左右， 调整辊距至 2～3 mm，出片。
硫化胶试样制备：胶料停放 24 h 后返炼，用橡 胶硫化测定仪测定其正硫化时间，试片硫化条件 为：硫化温度为 160 ℃，硫化压力为 30 MPa，在 50 t 平板硫化机上按测定的正硫化时间硫化。 1.4 性能测试
随着碳酸钙用量增加，紫外老化 72 h 后。抗拉 强度平均下降 0.16 MPa。断裂伸长率平均年损失 4.8%，碳酸钙用量越大耐候性能越差，断裂伸长率 老化后体现明显。密封胶条耐寒性能的影响，随着 碳酸钙增加耐寒性能下降；在低温-18 ℃和-25 ℃ 分别冷冻 18 h，抗拉强度分别平均下降 1.69 MPa、
2 结果与讨论
2.1 再生三元乙丙橡胶用量对密封胶条力学性能 的影响
由图 1 和 2 可以看出，随着再生三元乙丙橡胶 用量的增加，橡胶的抗拉强度下降，断裂伸长率增 大。
油；为增加胶条的挺行，改善外观质量，可适量加 入油膏。本文选用液蜡为增塑剂。图 5 和图 6 可以 看出液蜡用量和增加抗拉强度成反比关系，液蜡和 断裂伸长率成正比关系。当液蜡用量为 60 份时， 抗拉强度为 6.01 MPa，断裂伸长率为 649%。
图 14 碳酸钙取代炭黑用量对断裂伸长率的影响 图 15 碳酸钙取代炭黑用量对硬度的影响
334
辽宁
图 16 碳酸钙取代炭黑用量对永久性变的影响
2.5 硫磺用量对密封胶条力学性能影响 从图 17 可以看出，在其胶料一样的情况下，
胶料的抗拉强度硫磺含量的增加先增大后减少，断 裂伸长率减小，随着硫磺的用量过大会降低硫化效 率，并使多硫交联键的含量增加，降低橡胶的工艺 性能和物理机械性能。
密封胶条采用具有一定弹性恢复的橡胶或橡 塑条状制品，在门窗框料与扇料之间、门窗框料与 玻璃之间通过挤压，达到静态或动态的压缩变形， 形成对空气、液体、粉尘的阻隔[1]。本文选用三元 乙丙橡胶和再生三元乙丙橡胶为主体材料研制密 封胶条。三元乙丙橡胶( EPDM)为乙烯、丙烯及少量 非共轭双烯类烯烃的三元共聚物,具有优异的耐低 温、耐天候老化、耐臭氧、耐化学介质、耐水及良 好的电绝缘等性能,广泛应用于汽车、电线电缆、建 筑与防水材料以及工业橡胶制品等领域[2-5]。
3.02 MPa，断裂伸长分别平均损失 48.76%、62.62%。 由图 15 和图 16 可以看出，随着碳酸钙用量的增加， 橡胶的硬度随之降低，永久性变先增大后减小。在 用碳酸钙取代炭黑用量时胶料硬度下降，胶料相对 变软。紫外老化后和低温冷冻后胶料变得更硬；紫 外老化后胶料硬度平均增加 2 邵尔，在低温-18 ℃ 和-25 ℃分别冷冻 18 h，胶料硬度分别增加 5.2 邵 尔、8.3 邵尔。
碳酸钙的补强效果没有炭黑的补强效果好，但 可以降低成本也可以有效的减少出口热膨胀问题， 但碳酸钙用量过大会降低密封胶条的力学性能和 影响产品外观质量。
图 11 炭黑用量对硬度的影响
图 13 碳酸钙取代炭黑用量对抗拉强度的影响
图 12 炭黑用量对永久形变的影响
2.4 碳酸钙取代炭黑用量对密封胶条的影响 沉淀法碳酸钙是使用二氧化碳（气相法）或碳
关 键 词：密封胶条；耐候性；耐寒性；热出口膨胀
中图分类号：TQ 333.4