乙丙橡胶与SBRNBR共混改性的综述

乙丙橡胶与SBR、NBR共混改性的综述赵阳（中石油吉林石化公司有机合成厂，吉林132021）摘要：三元乙丙橡胶（EPDM）是一种性能优异且广泛应用的特种橡胶。随着当今世界对其材料性能要求越来越高，利用其优点与其他橡胶或塑料等材料共混的研究,改变材料的使用性能、加工性能以及降低成本，也变得越来越重要和有意义。把EPDM与其他橡胶共混，一方面可以提高共混胶的物理机械性能，满足实际工程的需要；另一方面还可以扩展EPDM及其他橡胶的使用范围；同时加工性能得到改善，成本也有所降低。关键词：三元乙丙橡胶；丁苯橡胶；丁腈橡胶；共混改性一、乙丙橡胶与丁苯橡胶（SBR）共混改性的综述SBR是一种不饱和的橡胶耐热、寒性差，强度低。EPDM对SBR改性可以提高SBR橡胶的耐老化性和耐高温性能,同时SBR也可以提高EPDM的粘合性；SBR与EPDM并用可制作汽车密封条,效果比较理想。吕咏梅指出,SBR中加入一定的EPDM,可使SBR耐臭氧龟裂性能提高24倍。有人研究了过氧化物和硫黄共硫化体系对EPDM/SBR并用硫化胶性能的影响，得出结论:用过氧化物和硫黄做共硫化体系时,可以用低成本的乳聚SBR替代EPDM(最多30份),同时制品的物理机械性能没有下降。彭雪丽研究了次磺酰胺类促进剂对EPDM/SBR并用胶性能的影响。结果表明：用次磺酰胺类促进剂硫化的混炼胶与用过氧化物和硫黄做共硫化体系形成的硫化胶的物理机械性能是相似的[1]。唐远旺等人在《混炼工艺对超细全硫化粉末SBR/EPDM并用胶结构和性能的影响》中研究开炼机和密炼机混炼工艺对超细全硫化粉末SBR（UFPSBR）/EPDM并用胶结构和性能的影响。在开炼机混炼工艺为：将双辊开炼机辊距调至小，加入EPDM塑炼至包辊，然后加入UFPSBR混炼均匀，再加入硫化剂DCP混炼均匀，将辊距调至1.5mm出片。密炼机混炼工艺：将EPDM加入密炼机中塑炼至转子转矩恒定，转子转速为80r・min-1。然后加入UFPSBR混炼6min，再加入硫化剂DCP，并将转子转速调至40～60r・min-1。严格控制融体温度低于115℃，混炼均匀。胶料在25t平板硫化机上硫化，硫化条件为160℃／15MPa×t90。研究结果表明，采用开炼机混炼工艺，UFPSBR影响EPDM的硫化，使EPDM的硫化程度降低；采用密炼机混炼工艺，UFPSBR促进EPDM的硫化，使EPDM的硫化程度提高。相对于开炼机混炼工艺，采用密炼机混炼工艺时UFPSBR在EPDM基体中的分散尺寸较小，两相界面结合较好。UFPSBR／EPDM并用胶的拉伸强度和撕裂强度随着UFPSBR用量的增大先迅速提高后呈总体降低趋势，且采用密炼机混炼工艺制备的并用胶降幅较大（其所使用的三元乙丙橡胶为吉化生产的4045#牌号产品）[2]。王韶晖在《高硬度EPDM配方设计技术》中指出EPDM通常在耐油性要求不高，而要求具有良好的耐热性和耐天候老化的场合中得到应用。而一般用钒基催化体系得到的最高乙烯质量分数大约可达80%。EPDM弹性体的结晶度与乙烯含量有关。对于给定的EPDM胶料，胶料的硬度与EPDM弹性体的结晶度成正比。使EPDM高度结晶是获得高硬度EPDM胶料的另一种方法。研究结果表明使用高结晶性乙丙橡胶（HC-EPDM）是获得高硬度EPDM胶料的好方法。乙烯质量分数超过75的EPDM用传统的橡胶加工设备难以加工。因此用乙烯质量分数超过75％的EPDM很难得到高硬度的实用配方。本研究的结果表明，当采用共混比为70／30的半结晶性乙丙橡胶（SC-EPDM）和HC-EPDM的共混胶时，可以得到综合性能优良的胶料，该胶料具有以下性能的良好平衡：快速混炼及良好的填料分散性；在开炼机上易于加工；在较宽的温度范围内具有良好的刚性(硬度和模量)保持率；良好的压缩永久变形性能；良好的低温性能；降低胶料的粘度。使用高苯乙烯质量分数的SBR、苯酚甲醛酚醛树脂或低相对分子质量的液体聚丁二烯可以进一步提高胶料的硬度。酚醛树脂和液体BR在较宽的温度范围内还具有良好的抗变形性[4]。刘霞编译汇总在《促进剂对EPDM／SBR共混胶性能的影响》中研究指出EPDM/SBR（70/30）共混胶的理想促进剂是在EPDM相中比在SBR相中的溶解度大的促进剂。EPDM相比SBR相的焦烧时间短和硫化速度快是必要的。次磺酰胺类促进剂(TBBS、CBS、DCBS)硫化的共混胶和过氧化物与硫活性助剂并用硫化的共混胶的力学性能相当.唯有高温热老化性能和压缩永久变形性能例外[5]。二、乙丙橡胶与丁腈橡胶（NBR）共混改性的综述EPDM具有很高的化学稳定性,优异的耐臭氧、耐热老化、耐天候老化性及电绝缘性。NBR具有优异的耐油、耐磨性。两种橡胶并用，既可以改善EPDM的粘合性、耐油性，又可以提高NBR的耐臭氧老化性、耐天候老化及耐低温性能,这样EPDM和NBR的应用范围都大大拓宽。马琳等人在乙丙橡胶和丁腈橡胶的并用上进行了研究。研究结果表明：选用硫化速率较快的ENB型碘值较高的EPDM类型,添加均匀剂R60,H501可有效改善EPDM/NBR共混胶的加工工艺性能,提高硫化速率,且对物理性能影响不；采用DCP+硫黄/促进剂的硫化体系制得的EPDM/NBR共混胶有较好的耐焦烧性能，较快的硫化速度及较好的综合性能。有人研究了丁腈橡胶与三元乙丙橡胶并用胶的共硫化性质:发现在有双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物(DIPDIS的情况下,通过二段硫化可以显著改善)其物理性能；同时发现DIPDIS除了有促进剂作用外,还可以起着橡胶-填料偶联剂的作用。叶舒展等人就丁腈橡胶与三元乙丙橡胶共混物对反应增容作用作了探讨。结果表明：添加5份经巯基官能化的乙烯—乙酸乙烯共聚物(EVASH)可使NBR/EPDM(质量比为70:30)共混物的力学性能显著提高。但是，用巯基改性的三元乙丙橡胶(EPDMSH作为NBR/EPDM)的增容剂却没有效果。K.P.SAU等人就EPDM/NBR共混胶的导电性研究表明:导电性的限制主要取决与共混胶的粘度；导电性随着温度、活化能、导电填料及NBR的含量增加而增加；EPDM/NBR加炭黑增强效果低于天然橡胶（NR）,更低于NBR，主要是因为EPDM/NBR之间的相容性不好[1]。宋智彬等人在《丁腈橡胶与三元乙丙橡胶共混研究》中采用该基础配方：NBR，70；EPDM，30；氧化锌，5.0；SA，1.0；TMTD，0.2；S，1；CPE，10；炭黑，50；DBP，10；DCP，1.5。得出如下结论：(1)在以NBR为主胶种的并用胶中加入EPDM可以改善NBR的耐老化性、电绝缘性，而在以EPDM为主胶种的并用胶中加入NBR可以改善EPDM的耐油性及耐磨性。(2)增容剂能改善并用胶的力学性能，但用量不宜太大。CPE用量在5～10份左右为宜。(3)为了得到比较好的效果，混炼工艺可采用NBR和EPDM分别混炼再按比例掺混的混炼方法[6]。亓贯林等人在《EPDM/NBR并用胶的制备及性能》研究过程中采用吉化生产的4045#牌号产品，得出EPDM与NBR进行共混时，并用胶的混合平衡扭矩明显低于纯的三元乙丙橡胶和丁腈橡胶的混合平衡扭矩；硫化并用胶的力学性能也明显低于纯的硫化三元乙丙橡胶和硫化丁腈橡胶;尽管不同的促进剂对硫化并用胶的力学性能有一些影响,但使用单一促进剂的效果都不是很好;用过氧化物硫化时,硫化并用胶的力学性能降低较小。总之，由于EPDM与NBR的极性相差很大,又没有特殊的相互作用,导致了二者的相容性很差,因此并用时,体系会产生相分离。虽然通过硫化体系的调整,硫化并用胶的力学性能会有所改善,但效果都不是很好。要想进一步提高硫化并用胶的力学性能,必须要通过物理或化学手段来增加EPDM与NBR的相容性[7]。董凌波等人在《填充型NBR/EPDM导电复合材料的研究》一文中得出如下结论：（1）随着NBR用量的减少，NBR/EPDM复合材料拉伸强度、撕裂强度和拉断伸长率均降低，纯EPDM硫化胶的力学性能较好。（2）相对于EPDM来说，NBR与填料的结合作用强，Payne效应较弱；NBR/EPDM并用后填料分散性变差，Payne效应和损耗因子都增大。（3）NBR/EPDM并用胶电阻率明显低于相应的2种纯胶。恒温变压下复合材料电阻率随压力增大先减小后增大；恒压变温下复合材料电阻率随温度升高而减小；与2种纯胶相比，并用胶电阻率下降较大时所对应的温度有所降低[8]。结论：目前吉化公司有机合成厂能够生产的橡胶种类主要是二元乙丙橡胶（EPM），三元乙丙橡胶（EPDM），丁苯橡胶（SBR）和丁腈橡胶（NBR），所以本文着重从该几种橡胶中选出能够共混几种情况，并且主要选取了使用吉化生产的三元乙丙橡胶作为实验原材料的部分论文，对日后开展工作寻找相关文献做好了铺垫。参考文献：[1]贾芳,陈福林,张兴华,周彦号.三元乙丙橡胶共混改性的研究进展.特种橡胶制品.2008,29(2):46[2]唐远旺,田明,卢咏来,张立.EPDM/HDPE热塑性硫化胶的结构与性能研究.橡胶工业.2007,54(5):261[3]金梁，张晓红，刘轶群．橡塑共混物性能连续调节技术的研究［A］．2001年全国高分子学术论文报告会论文集（下册）．郑州：2001.243—244[4]王韶晖.高硬度EPDM配方设计技术.橡胶参考资料，2O03,33(4):18[5]刘霞.促进剂对EPDM／SBR共混胶性能的影响.橡胶参考资料，2O01,31(7):32[6]宋智彬,刘冬,宗成中.丁腈橡胶与三元乙丙橡胶共混研究.世界橡胶工业.2009,36(7):7[7]亓贯林,党文修,许军.EPDM/NBR并用胶的制备及性能.济南大学学报.2008,22(3):248[8]董凌波，翟俊学，张萍，赵树高.填充型NBR/EPDM导电复合材料的研究.特种橡胶制品.2010,31(2):11[9]吴培熙，张留城．聚合物共混改性，中国轻工业出版社，1996，2