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[橡膠與彈性體] 天然橡膠和三元乙丙橡膠并用的應(yīng)用研究
P:2007-07-19 19:35:06
1
天然橡膠和三元乙丙橡膠并用的應(yīng)用研究
1 前言
兩種或多種橡膠并用，在橡膠工業(yè)中已獲得了廣泛的應(yīng)用。橡膠并用主要是因為在使用單一種橡膠有時不能得到所需的各種性能。而采用兩種或兩種以上橡膠并用，它們之間的特性互相補充，使硫化膠具有兩種或兩種以上橡膠的優(yōu)勢性能。
天然橡膠（NR）具有優(yōu)良的物理機械性能和加工性能，因而成為橡膠制品的基礎(chǔ)原料。但由于它是高不飽和橡膠，其耐熱性、耐臭氧和耐天候老化性能較差，致使制品使用壽命受到嚴(yán)重影響�；瘜W(xué)和物理防老劑雖能起一定的防護作用，但制品貯存或使用一定時間后，會因這些物質(zhì)的揮發(fā)、氧化和抽出而失效，并污染制品表面。三元乙丙橡膠（EPDM）是一種低不飽和橡膠，具有優(yōu)良的耐臭氧、耐天候老化、耐熱和介電常數(shù)高等性能。在一定條件下，天然橡膠中摻入一定量的EPDM后，能顯著提高硫化膠的耐老化性能[1,2]。
本文研究了不同的混煉方法對NR/EPDM并用膠性能的影響；研究了NR/EPDM不同并用比對并用膠硫化特性、物理機械性能、耐熱氧老化性能、壓縮永久變形的影響，同時借助透射電子顯微鏡分析研究并用膠橡膠相的微觀分布形態(tài)。
2 實驗部分
2.1 主要原料
NR，3號煙片膠，泰國；
EPDM，ESPRENE 505A，日本住友；
炭黑，N330；操作油，3號環(huán)烷油；ZnO，純度99.7％；硬脂酸；防老劑4010NA；S；促進劑CZ；促進劑TMTD；DTDM等均為國產(chǎn)市售商品。
2.2 基本配方
生膠100份；炭黑N330 40份；操作油5份；硬脂酸2份；氧化鋅5份；防老劑4010NA 1.5份；硫磺1.5份；促進劑CZ/TT/雙D(1.5/0.5/0.3份)。
2.3 混煉及硫化工藝
將生膠在XK-160型開煉機上薄通后，包輥，再按常規(guī)混煉方法加入配合劑，依次加入硬脂酸、ZnO、防老劑、炭黑和操作油，最后加促進劑和硫磺�；鞜捑鶆蚝笙缕２捎肬-CAN公司UR-2030型硫化儀測定混煉膠的硫化特性，以Tc90為試片正硫化時間。出片停放24小時后，試片在平板硫化機155。C下硫化，硫化后在室溫調(diào)制24小時后進行測試。
2.4 分析測試
硫化膠的拉伸強度、定伸應(yīng)力、扯斷伸長率和扯斷永久變形按照國標(biāo)CB/T 528-1998測定；撕裂強度（直角型，無缺口）按國標(biāo)GB/T 529-1999測定。拉伸和撕裂實驗均使用U-CAN公司UT-2060型電子拉力機，拉伸速率為500mm/min。
硬度（邵爾A 型）按國標(biāo)GB/T 531-1999用XY-1型橡膠硬度計（上�；C械廠）測定。
熱空氣老化按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3512-83進行測試，老化溫度：100。C。老化時間：48h。
壓縮永久變形按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB1683進行測試，壓縮率：25％，溫度：100。C，時間：48h。
透射電子顯微鏡（TEM），試樣被切成截面為0.2×0.3mm2的細長條，用Reichert-Jung Ultracut E型顯微冷凍切片機對其進行包埋切片，切成50nm的薄片，將薄片用四氧化鋨（OsO4）染色處理后，用JE-OL JEM-100SX型透射電子顯微鏡進行觀察，加速電壓80kV。
3 結(jié)果與討論
3.1 混煉方法對NR/EPDM并用膠性能的影響
相關(guān)的文獻報道[3,4]，混煉方法可以改善各種配合劑在NR和EPDM中的分布，減少促進劑和硫磺從EPDM相遷移到NR相，使其更好地達到共硫化。本文研究了幾種不同的混煉方法對并用膠共硫化的影響，見表1。
表1 NR/EPDM并用膠的混煉方法
實驗號 混煉方法
123 兩種膠先合煉，再加促進劑和硫磺兩種膠分別加促進劑和硫磺，再合煉先將促進劑和硫磺加到EPDM中，再加入NR 混煉
不同混煉方法并用膠的物理機械性能和熱空氣老化性能結(jié)果如表2所示。從老化前的物理機械性能看，先將促進劑和硫磺加到EPDM中，再加入NR的混煉方法具有最高的拉伸強度和撕裂強度，力學(xué)性能最好；兩種膠分別加促進劑和硫磺，是由于并用膠混煉后，由于硫磺和促進劑在NR和EPDM中的溶解度不同，在混煉膠停放的時候，硫磺再相混煉的方法性能居中；兩種膠一起混煉，一起加促進劑和硫磺的性能最差。出現(xiàn)這樣的變化趨勢和促進劑會遷移到溶解度較大的NR相中，硫化時造成NR過硫，EPDM欠硫。而先把硫磺和促進劑加到溶解度較低的EPDM中，使EPDM中硫磺和促進劑的濃度提高，遷移后保留在EPDM中的硫磺和促進劑較其他方法的多。
表2不同混煉方法對NR/EPDM并用膠的物理機械性能和熱空氣老化性能的影響
實驗號 300％定伸應(yīng)力（MPa） 拉伸強度（MPa） 扯斷伸長率（％） 扯斷永久變形（％） 撕裂強度（KN/m） 硬度（邵爾A）
1 8.382 7.253 10.02 13.5115.0018.32 444504466 242822 28.4430.7033.35 676468
熱空氣老化100。C×48h后
1 2 11.123 10.99 9.8313.9313.38 229367316 6166 26.5331.9326.31 727071
熱空氣老化后的性能變化率(%)
1 2 +53.383 +9.68 -27.31-7.13-26.97 -48.42-27.18-32.19 -75.00-42.86-72.72 -6.72+4.01-21.11 +7.46+9.38+4.41
從并用膠的老化性能看，兩種膠分別加促進劑和硫磺，再相混煉的方法物理機械性能在老化前后的變化最小，耐熱氧老化性能最好。先將促進劑和硫磺加到EPDM中，再加入NR的混煉方法的老化性能較上一方法低，是因為相比之下硫磺和促進劑分布在EPDM相的較多，硫化時EPDM相生成較多的多硫鍵。有一定多硫鍵的硫化膠老化前力學(xué)性能較好，而多硫鍵多的硫化膠耐熱氧老化性能較差，物理機械性能下降的幅度較大。
綜合考慮并用硫化膠老化前后的物理機械性能，并考慮到天然橡膠并用部分三元乙丙橡膠很大程度是為了提高并用膠的老化性能，故確定選用兩種膠分別加促進劑和硫磺，再相混煉的方法。
3.2 NR/EPDM并用比對硫化特性的影響
表3 不同并用比NR/EPDM混煉膠的硫化特性
實驗號 NR/EPDM并用比 焦燒時間min 正硫化時間min
1 0/100 2:33 7:23
2 20/80 1:59 4:21
3 40/60 2:00 3:17
4 60/40 2:00 3:10
5 80/20 2:04 2:59
6 100/0 2:04 2:54
時間（s）
圖1 NR/EPDM不同并用比的硫化曲線
NP/EPDM的并用比對硫化特性的影響如表3所示，硫化溫度為155。C。純EPDM的焦燒時間和正硫化時間均比NR長，隨著NR用量的增大，焦燒時間變化不大，正硫化時間縮短。圖1為不同并用比例的并用膠的硫化曲線，純EPDM硫化曲線具有很好的平坦性，膠料的沒有硫化原；而純NR的硫化曲線在達到正硫化后就出現(xiàn)下降，隨著EPDM用量的增加，硫化返原逐漸得到改善，說明EPDM具有很好的耐熱氧性能，可以改善并用膠硫化返原和耐老化性能。
3.3 NR/EPDM并用比對硫化膠物理機械性能的影響
不同并用比的NR/EPDM硫化膠的物理機械性能性能如表4所示。NR/EPDM的并用比對拉伸強度和撕裂強度影響如圖2所示。純NR比純EPDM有更高的拉伸強度和撕裂強度，說明NR的力學(xué)性能好。但并用后并不是簡單的加和作用，在加入小量的NR后反而使拉伸強度下降，在NR/EPDM并用為40/60時拉伸強度出現(xiàn)最低值，之后拉伸強度隨著NR用量的增加而增加。撕裂強度具有相似的變化規(guī)律，最低值出現(xiàn)在并用比為50/50。這是由于在以EPDM為主的并用膠中，EPDM為連續(xù)相，NR為分散相，這種以EPDM為海，以NR為島的海島分散相中，力學(xué)性能較低；而在以NR為主的并用膠中，NR為連續(xù)相，EPDM為分散相，力學(xué)性能較高；在并用比為50/50附近時，“�！�、“島”兩相處于臨界狀態(tài)，所以力學(xué)性能最差。
表4 不同并比的NR/EPDM硫化膠的物理機械性能
NR/EPDM并用比 300％定伸應(yīng)力（MPa） 拉伸強度（MPa） 扯斷伸長率（％） 扯斷永久變形（％） 撕裂強度（KN/m） 硬度（邵A）
0/100 8.28 18.21 460 14 32.81 67
10/90 5.49 16.93 628 32 35.27 65
20/80 5.12 10.86 575 32 30.79 65
30/70 5.10 8.46 485 26 26.85 65
40/60 5.44 7.98 430 20 24.85 64
50/50 6.14 9.11 420 20 24.62 64
60/40 7.33 12.16 433 18 26.15 63
70/30 8.20 14.29 441 16 25.75 63
80/20 8.86 18.88 484 20 30.42 63
90/10 9.48 21.05 492 18 58.55 62
100/0 10.00 25.81 526 16 73.78 61
圖2 NR/EPDM硫化膠的拉伸強度和撕裂強度
圖3 NR/EPDM硫化膠的300％定伸應(yīng)力和邵爾A硬度
圖3示出了硫化膠300％定伸應(yīng)力和硬度的變化趨勢。定伸應(yīng)力的變化趨勢和拉伸強度相似，但是最低點有所前移，這可能是由于兩相橡膠的硫化程度不同，EPDM和NR未能達到同步硫化，使EPDM未能達到最佳硫化程度，定伸應(yīng)力下降。純EPDM的硬度比純NR高，而并用膠的硬度隨NR比例的增加而降低。
圖4 NR/EPDM硫化膠的扯斷伸長率和扯斷永久變列
圖4為硫化膠的扯斷伸長率和扯斷永久變形的變化曲線。純NR的扯斷伸長率比純EPDM的高，而兩者的扯斷永久變形相當(dāng)，說明天然橡膠比三元乙丙橡膠具有更好的彈性。在EPDM中加入小量NR,并用膠的扯斷伸長率提高較大，隨后下降，直到NR的用量大于50份后才有所上升。扯斷永久變形也有相似的變化規(guī)律，不同的是在NR超過80份后，扯斷永久變形繼續(xù)減少，這是因為NR具有較好的彈性。試驗結(jié)果表明在EPDM中并入小量NR，可以改善EPDM的彈性，而力學(xué)性能下降不大。
3.4 NR/EPDM硫化膠的耐熱空氣老化性能
表5列出了NR/EPDM并用膠經(jīng)100。C×48h老化后的物理機械性能的變化率。圖5示出NR/EPDM硫化膠老化后拉伸強度和撕裂強度的保持率。
表5 NR/EPDM并用膠老化后物理機械性能的變化率
并用比NR/EPDM 300%定伸應(yīng)力變化率（％） 拉伸強度變化率（％） 扯斷伸長變化率（％） 扯斷永久變形變化率（％） 撕裂強度變化率（％） 硬度變化率（％）
0/10010/9020/8030/7040/6050/5060/4070/3080/2090/10100/0 +34.42+68.49+61.13+78.04+28.69+46.10 -12.19-8.51+6.45+19.98+17.04-13.50-26.97-25.75-29.24-32.73-38.55 -22.61-30.10-26.09-29.07-33.49-43.10-41.80-44.67-40.70-31.71-39.92 -57.14-62.50-62.50-69.23-80.00-80.00-77.78-62.50-70.00-66.67-62.50 -12.37+10.49+3.54-6.11-6.92-10.40-8.49-4.66-13.61-50.71-50.53 +4.48+4.62+4.62+3.08+4.69+3.13+6.35+3.17+3.17+3.23+6.56
由圖5可知，純EPDM的拉伸強度和撕裂強度的保持率都高于NR。EPDM比例高的硫化膠的拉伸強度保持率高，甚至在EPDM為80、70和60份時，老化后的拉伸強度比老化前還要高，其后隨EPDM的比例降低而降低。撕裂強度的保持率也有相似的變化規(guī)律，在EPDM比例為90和80份時，硫化膠老化后的撕裂強度高于老化前，在70～30份時，保持率均在90％左右。這表明并用三元乙丙橡膠能很好的改善天然橡膠的耐熱空氣老化性能。其他性能如300％定伸應(yīng)力，硬度均在老化后有所升高。扯斷伸長率的變化率隨NR比例增大而增大，在50／50并用比的時候變化率最大，隨后有所減少。
圖5 NR/EPDM老化后物理機械性能的保持率
綜合考慮NR／EPDM硫化膠的物理機械性能和耐熱空氣老化性能，發(fā)現(xiàn)天然橡膠和三元乙丙橡膠的并用膠，在天然橡膠比例高的時候具有較好的力學(xué)性能，而在三元乙丙橡膠比例高的時候具有較好的耐熱空氣老化性能，因而可以根據(jù)橡膠制品的具體要求確定三元乙丙橡膠和天然橡膠的并用比例。
3.5 NR／EPDM并用膠的壓縮永久變形
壓縮永久變形反映硫化膠在壓縮狀態(tài)下的耐熱性能。它對于橡膠密封制品特別重要。圖6為不同并用比的NR／EPDM硫化膠的壓縮永久變形。
從圖6中可看出三元乙丙橡膠具有較好的壓縮永久變形性能。天然橡膠的耐熱性能較差，并入EPDM后有所改善。隨著NR比例的增大，并用膠的壓縮永久變形值增大，在比例為50／50時最差。并用硫化膠的壓縮永久變形跟交聯(lián)度的和膠相分布有關(guān)，與并用膠的力學(xué)性能變化相似。
圖6 NR／EPDM并用膠的壓縮永久變形
3.6 NR／EPDM并用膠中橡膠相的微觀分布
NR／EPDM并用比為30／70的硫化膠，NR分散在EPDM的連續(xù)相中，兩相的界面清晰，因而力學(xué)性能較差；但由于EPDM為連續(xù)相，可以抵御熱空氣破壞，因而耐老化性能較好。
NR／EPDM并用比為50／50的硫化膠，由于兩膠相的比例相同，不存在穩(wěn)定的連續(xù)相和分散相，并用膠的力學(xué)性能和耐老化性能都較差。
NR／EPDM并用比為70／30，NR為連續(xù)相，EPDM為分散相，因而硫化膠具有較高的力學(xué)性能，而EPDM分散相分布NR相中，部分起到抵御熱空氣的作用，從而使NR的老化性能得到改善。
4 結(jié) 論
本研究得出如下結(jié)論：
研究表明兩種膠分別加促進劑和硫磺，再相混煉的方法，可得到最佳的物理機械性能。
天然橡膠和三元乙丙橡膠并用的硫化膠，在天然橡膠比例高時具有較好的力學(xué)性能，而在三元乙丙橡膠比例高時具有較好的耐熱空氣老化性能，因而可以根據(jù)橡膠制品的性能要求確定三元乙丙橡膠和天然橡膠的并用比例。
帖 子 獎 罰 1 前言
兩種或多種橡膠并用，在橡膠工業(yè)中已獲得了廣泛的應(yīng)用。橡膠并用主要是因為在使用單一種橡膠有時不能得到所需的各種性能。而采用兩種或兩種以上橡膠并用，它們之間的特性互相補充，使硫化膠具有兩種或兩種以上橡膠的優(yōu)勢性能。
天然橡膠（NR）具有優(yōu)良的物理機械性能和加工性能，因而成為橡膠制品的基礎(chǔ)原料。但由于它是高不飽和橡膠，其耐熱性、耐臭氧和耐天候老化性能較差，致使制品使用壽命受到嚴(yán)重影響�；瘜W(xué)和物理防老劑雖能起一定的防護作用，但制品貯存或使用一定時間后，會因這些物質(zhì)的揮發(fā)、氧化和抽出而失效，并污染制品表面。三元乙丙橡膠（EPDM）是一種低不飽和橡膠，具有優(yōu)良的耐臭氧、耐天候老化、耐熱和介電常數(shù)高等性能。在一定條件下，天然橡膠中摻入一定量的EPDM后，能顯著提高硫化膠的耐老化性能[1,2]。
本文研究了不同的混煉方法對NR/EPDM并用膠性能的影響；研究了NR/EPDM不同并用比對并用膠硫化特性、物理機械性能、耐熱氧老化性能、壓縮永久變形的影響，同時借助透射電子顯微鏡分析研究并用膠橡膠相的微觀分布形態(tài)。
2 實驗部分
2.1 主要原料
NR，3號煙片膠，泰國；
EPDM，ESPRENE 505A，日本住友；
炭黑，N330；操作油，3號環(huán)烷油；ZnO，純度99.7％；硬脂酸；防老劑4010NA；S；促進劑CZ；促進劑TMTD；DTDM等均為國產(chǎn)市售商品。
2.2 基本配方
生膠100份；炭黑N330 40份；操作油5份；硬脂酸2份；氧化鋅5份；防老劑4010NA 1.5份；硫磺1.5份；促進劑CZ/TT/雙D(1.5/0.5/0.3份)。
2.3 混煉及硫化工藝
將生膠在XK-160型開煉機上薄通后，包輥，再按常規(guī)混煉方法加入配合劑，依次加入硬脂酸、ZnO、防老劑、炭黑和操作油，最后加促進劑和硫磺�；鞜捑鶆蚝笙缕２捎肬-CAN公司UR-2030型硫化儀測定混煉膠的硫化特性，以Tc90為試片正硫化時間。出片停放24小時后，試片在平板硫化機155。C下硫化，硫化后在室溫調(diào)制24小時后進行測試。
2.4 分析測試
硫化膠的拉伸強度、定伸應(yīng)力、扯斷伸長率和扯斷永久變形按照國標(biāo)CB/T 528-1998測定；撕裂強度（直角型，無缺口）按國標(biāo)GB/T 529-1999測定。拉伸和撕裂實驗均使用U-CAN公司UT-2060型電子拉力機，拉伸速率為500mm/min。
硬度（邵爾A 型）按國標(biāo)GB/T 531-1999用XY-1型橡膠硬度計（上�；C械廠）測定。
熱空氣老化按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3512-83進行測試，老化溫度：100。C。老化時間：48h。
壓縮永久變形按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB1683進行測試，壓縮率：25％，溫度：100。C，時間：48h。
透射電子顯微鏡（TEM），試樣被切成截面為0.2×0.3mm2的細長條，用Reichert-Jung Ultracut E型顯微冷凍切片機對其進行包埋切片，切成50nm的薄片，將薄片用四氧化鋨（OsO4）染色處理后，用JE-OL JEM-100SX型透射電子顯微鏡進行觀察，加速電壓80kV。
3 結(jié)果與討論
3.1 混煉方法對NR/EPDM并用膠性能的影響
相關(guān)的文獻報道[3,4]，混煉方法可以改善各種配合劑在NR和EPDM中的分布，減少促進劑和硫磺從EPDM相遷移到NR相，使其更好地達到共硫化。本文研究了幾種不同的混煉方法對并用膠共硫化的影響，見表1。
表1 NR/EPDM并用膠的混煉方法
實驗號 混煉方法
123 兩種膠先合煉，再加促進劑和硫磺兩種膠分別加促進劑和硫磺，再合煉先將促進劑和硫磺加到EPDM中，再加入NR 混煉
不同混煉方法并用膠的物理機械性能和熱空氣老化性能結(jié)果如表2所示。從老化前的物理機械性能看，先將促進劑和硫磺加到EPDM中，再加入NR的混煉方法具有最高的拉伸強度和撕裂強度，力學(xué)性能最好；兩種膠分別加促進劑和硫磺，是由于并用膠混煉后，由于硫磺和促進劑在NR和EPDM中的溶解度不同，在混煉膠停放的時候，硫磺再相混煉的方法性能居中；兩種膠一起混煉，一起加促進劑和硫磺的性能最差。出現(xiàn)這樣的變化趨勢和促進劑會遷移到溶解度較大的NR相中，硫化時造成NR過硫，EPDM欠硫。而先把硫磺和促進劑加到溶解度較低的EPDM中，使EPDM中硫磺和促進劑的濃度提高，遷移后保留在EPDM中的硫磺和促進劑較其他方法的多。
表2不同混煉方法對NR/EPDM并用膠的物理機械性能和熱空氣老化性能的影響
實驗號 300％定伸應(yīng)力（MPa） 拉伸強度（MPa） 扯斷伸長率（％） 扯斷永久變形（％） 撕裂強度（KN/m） 硬度（邵爾A）
1 8.382 7.253 10.02 13.5115.0018.32 444504466 242822 28.4430.7033.35 676468
熱空氣老化100。C×48h后
1 2 11.123 10.99 9.8313.9313.38 229367316 6166 26.5331.9326.31 727071
熱空氣老化后的性能變化率(%)
1 2 +53.383 +9.68 -27.31-7.13-26.97 -48.42-27.18-32.19 -75.00-42.86-72.72 -6.72+4.01-21.11 +7.46+9.38+4.41
從并用膠的老化性能看，兩種膠分別加促進劑和硫磺，再相混煉的方法物理機械性能在老化前后的變化最小，耐熱氧老化性能最好。先將促進劑和硫磺加到EPDM中，再加入NR的混煉方法的老化性能較上一方法低，是因為相比之下硫磺和促進劑分布在EPDM相的較多，硫化時EPDM相生成較多的多硫鍵。有一定多硫鍵的硫化膠老化前力學(xué)性能較好，而多硫鍵多的硫化膠耐熱氧老化性能較差，物理機械性能下降的幅度較大。
綜合考慮并用硫化膠老化前后的物理機械性能，并考慮到天然橡膠并用部分三元乙丙橡膠很大程度是為了提高并用膠的老化性能，故確定選用兩種膠分別加促進劑和硫磺，再相混煉的方法。
3.2 NR/EPDM并用比對硫化特性的影響
表3 不同并用比NR/EPDM混煉膠的硫化特性
實驗號 NR/EPDM并用比 焦燒時間min 正硫化時間min
1 0/100 2:33 7:23
2 20/80 1:59 4:21
3 40/60 2:00 3:17
4 60/40 2:00 3:10
5 80/20 2:04 2:59
6 100/0 2:04 2:54
時間（s）
圖1 NR/EPDM不同并用比的硫化曲線
NP/EPDM的并用比對硫化特性的影響如表3所示，硫化溫度為155。C。純EPDM的焦燒時間和正硫化時間均比NR長，隨著NR用量的增大，焦燒時間變化不大，正硫化時間縮短。圖1為不同并用比例的并用膠的硫化曲線，純EPDM硫化曲線具有很好的平坦性，膠料的沒有硫化原；而純NR的硫化曲線在達到正硫化后就出現(xiàn)下降，隨著EPDM用量的增加，硫化返原逐漸得到改善，說明EPDM具有很好的耐熱氧性能，可以改善并用膠硫化返原和耐老化性能。
3.3 NR/EPDM并用比對硫化膠物理機械性能的影響
不同并用比的NR/EPDM硫化膠的物理機械性能性能如表4所示。NR/EPDM的并用比對拉伸強度和撕裂強度影響如圖2所示。純NR比純EPDM有更高的拉伸強度和撕裂強度，說明NR的力學(xué)性能好。但并用后并不是簡單的加和作用，在加入小量的NR后反而使拉伸強度下降，在NR/EPDM并用為40/60時拉伸強度出現(xiàn)最低值，之后拉伸強度隨著NR用量的增加而增加。撕裂強度具有相似的變化規(guī)律，最低值出現(xiàn)在并用比為50/50。這是由于在以EPDM為主的并用膠中，EPDM為連續(xù)相，NR為分散相，這種以EPDM為海，以NR為島的海島分散相中，力學(xué)性能較低；而在以NR為主的并用膠中，NR為連續(xù)相，EPDM為分散相，力學(xué)性能較高；在并用比為50/50附近時，“�！�、“島”兩相處于臨界狀態(tài)，所以力學(xué)性能最差。
表4 不同并比的NR/EPDM硫化膠的物理機械性能
NR/EPDM并用比 300％定伸應(yīng)力（MPa） 拉伸強度（MPa） 扯斷伸長率（％） 扯斷永久變形（％） 撕裂強度（KN/m） 硬度（邵A）
0/100 8.28 18.21 460 14 32.81 67
10/90 5.49 16.93 628 32 35.27 65
20/80 5.12 10.86 575 32 30.79 65
30/70 5.10 8.46 485 26 26.85 65
40/60 5.44 7.98 430 20 24.85 64
50/50 6.14 9.11 420 20 24.62 64
60/40 7.33 12.16 433 18 26.15 63
70/30 8.20 14.29 441 16 25.75 63
80/20 8.86 18.88 484 20 30.42 63
90/10 9.48 21.05 492 18 58.55 62
100/0 10.00 25.81 526 16 73.78 61
圖2 NR/EPDM硫化膠的拉伸強度和撕裂強度
圖3 NR/EPDM硫化膠的300％定伸應(yīng)力和邵爾A硬度
圖3示出了硫化膠300％定伸應(yīng)力和硬度的變化趨勢。定伸應(yīng)力的變化趨勢和拉伸強度相似，但是最低點有所前移，這可能是由于兩相橡膠的硫化程度不同，EPDM和NR未能達到同步硫化，使EPDM未能達到最佳硫化程度，定伸應(yīng)力下降。純EPDM的硬度比純NR高，而并用膠的硬度隨NR比例的增加而降低。
圖4 NR/EPDM硫化膠的扯斷伸長率和扯斷永久變列
圖4為硫化膠的扯斷伸長率和扯斷永久變形的變化曲線。純NR的扯斷伸長率比純EPDM的高，而兩者的扯斷永久變形相當(dāng)，說明天然橡膠比三元乙丙橡膠具有更好的彈性。在EPDM中加入小量NR,并用膠的扯斷伸長率提高較大，隨后下降，直到NR的用量大于50份后才有所上升。扯斷永久變形也有相似的變化規(guī)律，不同的是在NR超過80份后，扯斷永久變形繼續(xù)減少，這是因為NR具有較好的彈性。試驗結(jié)果表明在EPDM中并入小量NR，可以改善EPDM的彈性，而力學(xué)性能下降不大。
3.4 NR/EPDM硫化膠的耐熱空氣老化性能
表5列出了NR/EPDM并用膠經(jīng)100。C×48h老化后的物理機械性能的變化率。圖5示出NR/EPDM硫化膠老化后拉伸強度和撕裂強度的保持率。
表5 NR/EPDM并用膠老化后物理機械性能的變化率
并用比NR/EPDM 300%定伸應(yīng)力變化率（％） 拉伸強度變化率（％） 扯斷伸長變化率（％） 扯斷永久變形變化率（％） 撕裂強度變化率（％） 硬度變化率（％）
0/10010/9020/8030/7040/6050/5060/4070/3080/2090/10100/0 +34.42+68.49+61.13+78.04+28.69+46.10 -12.19-8.51+6.45+19.98+17.04-13.50-26.97-25.75-29.24-32.73-38.55 -22.61-30.10-26.09-29.07-33.49-43.10-41.80-44.67-40.70-31.71-39.92 -57.14-62.50-62.50-69.23-80.00-80.00-77.78-62.50-70.00-66.67-62.50 -12.37+10.49+3.54-6.11-6.92-10.40-8.49-4.66-13.61-50.71-50.53 +4.48+4.62+4.62+3.08+4.69+3.13+6.35+3.17+3.17+3.23+6.56
由圖5可知，純EPDM的拉伸強度和撕裂強度的保持率都高于NR。EPDM比例高的硫化膠的拉伸強度保持率高，甚至在EPDM為80、70和60份時，老化后的拉伸強度比老化前還要高，其后隨EPDM的比例降低而降低。撕裂強度的保持率也有相似的變化規(guī)律，在EPDM比例為90和80份時，硫化膠老化后的撕裂強度高于老化前，在70～30份時，保持率均在90％左右。這表明并用三元乙丙橡膠能很好的改善天然橡膠的耐熱空氣老化性能。其他性能如300％定伸應(yīng)力，硬度均在老化后有所升高。扯斷伸長率的變化率隨NR比例增大而增大，在50／50并用比的時候變化率最大，隨后有所減少。
圖5 NR/EPDM老化后物理機械性能的保持率
綜合考慮NR／EPDM硫化膠的物理機械性能和耐熱空氣老化性能，發(fā)現(xiàn)天然橡膠和三元乙丙橡膠的并用膠，在天然橡膠比例高的時候具有較好的力學(xué)性能，而在三元乙丙橡膠比例高的時候具有較好的耐熱空氣老化性能，因而可以根據(jù)橡膠制品的具體要求確定三元乙丙橡膠和天然橡膠的并用比例。
3.5 NR／EPDM并用膠的壓縮永久變形
壓縮永久變形反映硫化膠在壓縮狀態(tài)下的耐熱性能。它對于橡膠密封制品特別重要。圖6為不同并用比的NR／EPDM硫化膠的壓縮永久變形。
從圖6中可看出三元乙丙橡膠具有較好的壓縮永久變形性能。天然橡膠的耐熱性能較差，并入EPDM后有所改善。隨著NR比例的增大，并用膠的壓縮永久變形值增大，在比例為50／50時最差。并用硫化膠的壓縮永久變形跟交聯(lián)度的和膠相分布有關(guān)，與并用膠的力學(xué)性能變化相似。
圖6 NR／EPDM并用膠的壓縮永久變形
3.6 NR／EPDM并用膠中橡膠相的微觀分布
NR／EPDM并用比為30／70的硫化膠，NR分散在EPDM的連續(xù)相中，兩相的界面清晰，因而力學(xué)性能較差；但由于EPDM為連續(xù)相，可以抵御熱空氣破壞，因而耐老化性能較好。
NR／EPDM并用比為50／50的硫化膠，由于兩膠相的比例相同，不存在穩(wěn)定的連續(xù)相和分散相，并用膠的力學(xué)性能和耐老化性能都較差。
NR／EPDM并用比為70／30，NR為連續(xù)相，EPDM為分散相，因而硫化膠具有較高的力學(xué)性能，而EPDM分散相分布NR相中，部分起到抵御熱空氣的作用，從而使NR的老化性能得到改善。
4 結(jié) 論
本研究得出如下結(jié)論：
研究表明兩種膠分別加促進劑和硫磺，再相混煉的方法，可得到最佳的物理機械性能。
天然橡膠和三元乙丙橡膠并用的硫化膠，在天然橡膠比例高時具有較好的力學(xué)性能，而在三元乙丙橡膠比例高時具有較好的耐熱空氣老化性能，因而可以根據(jù)橡膠制品的性能要求確定三元乙丙橡膠和天然橡膠的并用比例。
feng2007 獎勵 0 金幣，.1 聲望，于 2007-7-23 18:38:25
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