乙丙橡膠

乙丙橡膠系以單烯烴乙烯、丙烯共聚成二元乙丙橡膠；以乙烯、丙烯及少量非共軛雙烯為單體共聚而制得三元乙丙橡膠。乙丙橡膠分子主鏈上，乙烯和丙烯單體呈無規(guī)則排列，失去了聚乙烯或聚丙烯結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，從而成為彈性體，由于三元乙丙橡膠二烯烴位于側(cè)鏈上，因此三元乙丙橡膠不但可以用硫黃硫化，同時還保持了二元乙丙橡膠的各種特性。

乙丙橡膠　　乙丙橡膠系以單烯烴乙烯、丙烯共聚成二元乙丙橡膠；以乙烯、丙烯及少量非共軛雙烯為單體共聚而制得三元乙丙橡膠。乙丙橡膠分子主鏈上，乙烯和丙烯單體呈無規(guī)則排列，失去了聚乙烯或聚丙烯結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，從而成為彈性體，由于三元乙丙橡膠二烯烴位于側(cè)鏈上，因此三元乙丙橡膠不但可以用硫黃硫化，同時還保持了二元乙丙橡膠的各種特性。
　　由于二元乙丙橡膠分子不含雙鍵，不能用硫黃硫化，因而限制了它的應(yīng)用。在乙丙橡膠商品牌號中，二元乙丙橡膠只占總數(shù)的10%左右。而三元乙丙橡膠可用硫黃硫化，從而獲得了廣泛的應(yīng)用，并成為乙丙橡膠的主要品種，在乙丙橡膠商品牌號中占90%左右。
　　目前工業(yè)化生產(chǎn)的三元乙丙橡膠常用的第三單體有乙叉降冰片烯(ENB)、雙環(huán)戊二烯(DCPD)、1，4-己二烯(HD)。近年來第三單體技術(shù)又有新發(fā)展，國外研制出用1，7-辛二烯、6，10-二甲基-1，5，9-十一三烯、3，7-二甲基-1，6-辛二烯、5，7-二甲基-1，6-辛二烯、7-甲基-1，6-辛二烯等作為三元乙丙橡膠的第三單體，使三元乙丙橡膠的性能有了新的提高。
　　三元乙丙橡膠中第三單體種類和含量對硫化速度、硫化橡膠的性能均有直接影響。其中，雙環(huán)戊二烯(DCPD)作為第三單體，雖然價格較低，但此三元乙丙橡膠的硫化速度慢，難以與高不飽和度的二烯烴類橡膠并用；以乙叉降冰片烯(ENB)、6，10-二甲基-1，5，9-十一三烯等為第三單體的三元乙丙橡膠硫化速度快，前者已成為三元乙丙橡膠的主要品種。第三單體含量以碘值表示，三元乙丙橡膠的碘值一般為6-30，大多在15左右。碘值為6-10時，硫化速度慢，難與高不飽和橡膠并用；碘值為25-30時，為超高速硫化型，可用任何比例與高不飽和二烯烴橡膠并用。因此三元乙丙橡膠在與其他橡膠并用時，應(yīng)注意選擇適宜的三元乙丙橡膠品種。
　　已知三元乙丙橡膠所含第三單體的種類，炭黑填充時，硫化體系對硫化速度由快到慢的順序如下：1.硫黃硫化體系：(1)乙叉降冰片烯，(2)1，4-己二烯，(3)雙環(huán)戊二烯；2.過氧化物硫化體系：(1)雙環(huán)戊二烯，(2)乙叉降冰片烯，(3)1，4-己二烯。
　　選用含乙叉降冰片烯為第三單體的三元乙丙橡膠，其硫化橡膠則具有較高的耐熱性和拉伸強(qiáng)度以及較小的壓縮**變形；而含雙環(huán)戊二烯(DCPD)為第三單體的三元乙丙橡膠，成本較低，耐臭氧性較高，制品有臭味；含1，4-己二烯的三元乙丙橡膠不易焦燒，硫化后壓縮**變形較小。
　　乙丙橡膠聚合分子結(jié)構(gòu)中，乙烯/丙烯含量比對乙丙橡膠生膠和混煉膠性能及工藝性均有直接影響。應(yīng)用時，可并用2-3種乙烯/丙烯含量比不同的乙丙橡膠以滿足不同的性能要求。一般認(rèn)為乙烯含量控制在60%左右，才能獲得較好的加工性和硫化膠性能；丙烯含量較高時，對乙丙橡膠的低溫性能有所改善；乙烯含量較高時，易擠出，擠出表面光滑，擠出件停放后不易變形。
　　乙丙橡膠的重均分子量為20萬-40萬，數(shù)均分子量為5萬-15萬，粘均分子量10萬-30萬。重均分子量與門尼粘度密切相關(guān)。乙丙橡膠門尼粘度值[ML(1+4)100℃]為25-90，高門尼值105-110也有不少的品種。隨著門尼值的提高，填充量能也提高，但加工性能變差；其硫化后的乙丙橡膠的拉伸強(qiáng)度、回彈性均有提高。乙丙橡膠分子量分布指數(shù)一般為3-5，大多在3左右。分子量分布寬的乙丙橡膠具有較好的開煉機(jī)混煉性和壓延性。近來，已研制出分子量采用雙峰分布形式的三元乙丙橡膠，即在低分子量部分再出現(xiàn)一個較窄的峰，并減少極低分子量部分，此種三元乙丙橡膠既提高了物理機(jī)械性能，有良好的擠出后的挺性，又保證了良好的流動性及發(fā)泡率。
　　二、乙丙橡膠的主要性能
　　1.低密度高填充性
　　乙丙橡膠的密度是較低的一種橡膠，其密度為0.87。加之可大量充油和加入填充劑，因而可降低橡膠制品的成本，彌補了乙丙橡膠生膠價格高的缺點，并且對高門尼值的乙丙橡膠來說，高填充后物理機(jī)械性能降低幅度不大。
　　2.耐老化性
　　乙丙橡膠有優(yōu)異的耐天候、耐臭氧、耐熱、耐酸堿、耐水蒸汽、顏色穩(wěn)定性、電性能、充油性及常溫流動性。乙丙橡膠制品在120℃下可長期使用，在150-200℃下可短暫或間歇使用。加入適宜防老劑可提高其使用溫度。以過氧化物交聯(lián)的三元乙丙橡膠可在更苛刻的條件下使用。三元乙丙橡膠在臭氧濃度50pphm、拉伸30%的條件下，可達(dá)150h以上不龜裂。
　　3.耐腐蝕性
　　由于乙丙橡膠缺乏極性，不飽和度低，因而對各種極性化學(xué)品如醇、酸、堿、氧化劑、制冷劑、洗滌劑、動植物油、酮和脂等均有較好的抗耐性；但在脂屬和芳屬溶劑(如汽油、苯等)及礦物油中穩(wěn)定性較差。在濃酸長期作用下性能也要下降。在ISO/TR 7620中匯集了近400種具有腐蝕性的氣態(tài)和液態(tài)化學(xué)品對各種橡膠性能作用的資料，并規(guī)定了1-4級表示其作用的程度，見表1。
　　表1 腐蝕性化學(xué)品對橡膠性能的影響
　　等級 體積溶脹率/% 硬度降低值 對性能影響
　　1 <10 <10 輕微或無
　　2 10-30 <20 較小
　　3 30-60 <30 中等
　　4 >60 >30 嚴(yán)重
　　4.耐水蒸汽性能
　　乙丙橡膠有優(yōu)異的耐水蒸汽性能并優(yōu)于其耐熱性。在230℃過熱蒸汽中，近100h后外觀無變化。而氟橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、天然橡膠在同樣條件下，經(jīng)歷較短時間外觀發(fā)生明顯劣化現(xiàn)象。
　　5.耐過熱水性能
　　乙丙橡膠耐過熱水性能亦較好，但與所用硫化系統(tǒng)密切相關(guān)。以二硫代二**啉、TMTD為硫化系統(tǒng)的乙丙橡膠，在125℃過熱水中浸泡15個月后，力學(xué)性能變化甚小，體積膨脹率僅0.3%。
　　6.電性能
　　乙丙橡膠具有優(yōu)異的電絕緣性能和耐電暈性，電性能優(yōu)于或接近丁苯橡膠、氯磺化聚乙烯、聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯。
　　7.彈性
　　由于乙丙橡膠分子結(jié)構(gòu)中無極性取代基，分子內(nèi)聚能低，分子鏈可在較寬范圍內(nèi)保持柔順性，僅次于天然橡膠和順丁橡膠，并在低溫下仍能保持。
　　8.粘接性
　　乙丙橡膠由于分子結(jié)構(gòu)中缺少活性基團(tuán)，內(nèi)聚能低，加上膠料易于噴霜，自粘性和互粘性很差。
　　三、乙丙橡膠改性品種

 

　　 二元乙丙和三元乙丙橡膠從20世紀(jì)50年代末、60年代初開發(fā)成功以來，世界上又出現(xiàn)了多種改性乙丙橡膠和熱塑性乙丙橡膠(如EPDM/PP)，從而為乙丙橡膠的廣泛應(yīng)用提供了眾多的品種和品級。改性乙丙橡膠主要是將乙丙橡膠進(jìn)行溴化、氯化、磺化、順酐化、馬來酸酐化、有機(jī)硅改性、尼龍改性等。乙丙橡膠還有接枝丙烯腈、丙烯酸酯等。多年來，采用共混、共聚、填充、接枝、增強(qiáng)和分子復(fù)合等手段，獲得了許多綜合性能好的高分子材料。乙丙橡膠通過改性，也在性能方面獲得很大的改善，從而擴(kuò)大了乙丙橡膠的應(yīng)用范圍。
　　溴化乙丙橡膠是在開煉機(jī)上以經(jīng)溴化劑處理而成。溴化后乙丙橡膠可提高其硫化速度和粘合性能，但機(jī)械強(qiáng)度下降，因而溴化乙丙橡膠僅適用于作乙丙橡膠與其他橡膠粘合的中介層。
　　氯化乙丙橡膠是將氯氣通過三元乙丙橡膠溶液中而制成。乙丙橡膠氯化后可提高硫化速度以及與不飽和橡膠的相容性，耐燃性、耐油性，粘合性能也有所改善。
　　磺化乙丙橡膠是將三元乙丙橡膠溶于溶劑中，經(jīng)磺化劑及中和劑處理而成。磺化乙丙橡膠由于具有熱塑性彈性體的性質(zhì)和良好的粘著性能，在膠粘劑、涂覆織物、建筑防水材料、防腐襯里等方面將得到廣泛的應(yīng)用。
　　丙烯腈接枝的乙丙橡膠以甲苯為溶劑，過氯化苯甲醇為引發(fā)劑，在80℃筆下使丙烯腈接枝于乙丙橡膠。丙烯腈改性乙丙橡膠不但保留了乙丙橡膠耐腐蝕性，而且獲得了相當(dāng)于丁腈-26的耐油性，具有較好的物理機(jī)械性能和加工性能。
　　熱塑性乙丙橡膠(EPDM/PP)是以三元乙丙橡膠為主體與聚丙烯進(jìn)行混煉。同時使乙丙橡膠達(dá)到預(yù)期交聯(lián)程度的產(chǎn)物。它不但在性能上仍保留乙丙橡膠所固有的特性，而且還具有顯著的熱塑性塑料的注射、擠出、吹塑及壓延成型的工藝性能。
　　除此之外，改性乙丙橡膠還有氯磺化乙丙橡膠、丙烯酸酯接枝乙丙橡膠等。