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        三元乙丙胶在橡胶密封条上的应用

        时间:2019-11-131084 次浏览

        信息摘要:橡胶密封条其主要性能是耐日光和臭氧老化,因此采用三元乙丙橡胶生产密封条,市场远景广阔,很有发展前途。

        车辆门窗密封条是车辆上防尘、挡雨的关键部件,它的好坏直接影响着车辆的密封、防尘和挡雨的效果。我公司以前主要用氯丁橡胶来生产密封条,因此产品使用寿命短,外观质量差加上生产工艺难以控制,劳动强度大,生产效率低,已不能满足汽车工业的发展需要,必须加以改进和提高。

        据统计,国外汽车密封条的使用寿命一般与汽车的使用寿命相同,在10年以上,而国产橡胶密封条寿命一般只有2~5年,甚至更短,其主要原因是国外橡胶密封条均采用三元乙丙橡胶(EPDM)生产。密封条其主要性能是耐日光和臭氧老化,因此采用三元乙丙橡胶生产密封条,市场远景广阔,很有发展前途。

        1、胶种的选择及胶料特性

        由于车辆门窗密封条直接暴露于室外,长期受光、热、氧的侵蚀,而EPDM聚合物的饱和分子结构决定了其耐臭氧和耐天候老化的优良特性,其胶料一般情况下无须添加防老剂和其它特殊配合剂便可适应室外的苛刻条件。普通使用氯丁橡胶生产密封条,由于产品质量差,使用寿命短,满足不了车辆使用要求。现应采用EPDM生产密封条,下面将氯丁橡胶(CR)和三元乙丙橡胶(EPDM)在光、热、氧作用下变化结果列表1。

        氯丁橡胶与三元乙丙橡胶对比

        氯丁橡胶与三元乙丙橡胶对比

        通过表1~3,说明三元乙丙橡胶(EPDM)在耐光、热、臭氧老化作用方面明显优于氯丁橡胶(CR)。

        三元乙丙橡胶由于牌号较多,不同牌号的三元乙丙橡胶在性能上有很大区别,我公司主要采用的是意大利生产的9038/EP三元乙丙橡胶。9038/EP采用乙叉降冰片烯为第三单体,磺值高,门尼粘度为ML1+4(125℃)时为65,由于此种三元乙丙胶门尼粘度值大,因此可进行高填充,经过高填充后,既降低胶料成本,又赋予胶料好的挤出性能。

        2、配合

        三元乙丙橡胶双键数目少,硫化速度慢,所以胶料硫化剂和促进剂的选择是非常重要的。硫磺和过氧化物都可以做为三元乙丙橡胶的硫化剂,但由于过氧化物硫化的三元乙丙橡胶胶料成本高,硫化时间长,耐热撕裂性也低于硫磺硫化的胶料,所以选用了硫磺为三元乙丙胶的硫化剂。硫磺在三元乙丙胶中溶解度较小,易喷霜,因此在配合中不宜多用,但又为了加速硫化速度宜采用低硫高促的配合体系:促进剂宜选用超促进剂,并且是多种促进剂并用,使它们之间产生协同效应,缩短硫化时间和提高交联密度,现将促进剂CZ、PZ、DTMP、BZ对胶料的作用列于表4。

        三元乙丙橡胶密封条

        通过表4发现并用DTDM、CZ、PZ、BZ时硫化胶的拉伸强力、扯断伸长率更好,硬度和变形也符合GB7526-87标准1-1的标准。

        在硫化条件为温度170℃,时间5min所得的硫化胶硫化曲线如图1。

        实验设备硫化仪试验程10NM,更低转距0.8NM,更大转距2.65NM,焦烧时间2min,正硫化时间5min。

        由于三元乙丙胶本身强力低,只有加入补强剂后才能有较高的强力。补强剂在三元乙丙胶中的补强效果主要取决于补强剂的粒子大小、比表面积、结构、表面化学性质及其在胶料中的分散度和结构化状况,根据这一特性,我们选用快压出炉黑和通用炉黑。因快压出炉黑和通用炉黑的粒径较大,易分散于胶产中而且硫化胶的拉伸强度较高,变形小,弹性好。为了便于更好的分散,缩短混炼时间,赋于胶料好的加工工艺性能,又填加了定量的滑石粉。通过实验可知在三元乙丙胶中炭黑用量的增加可提高胶料的拉抻强度。增加胶料的硬度,但伸长率会随着炭黑用量的增加而降低。

        活性剂采用氧化锌和硬脂酸并用,氧化锌与硬脂酸并用可生成硬脂酸的锌盐,这种锌盐在橡胶中有较大的溶解能力,并且能与多种硫化基作用,促进橡胶大分子交联。

        本配合采用了石腊油做为软化剂,因石蜡油含挥发成份少,重量损失小,粘度大,开口闪点达235℃以上,非常适用于高温热连续硫化,石蜡油用量的大小对三元乙丙胶料的性能有很大影响,扯断强度随石蜡油用量增加而下降,伸长率随石蜡油用量增加而上升,硬度随着石蜡油用量增加而下降,变形随石蜡油用量增加而加大。

        在胶料中加入补强填充剂后,软化剂的填充量可达70份,可达物性标准,并可大大降低含胶率和成本。

        三元乙丙胶的一个突出特点是橡胶分子缺乏极性基团,橡胶的极性小,因此胶料必须添加极性剂,方可用于微波生产。

        聚乙烯乙二醇(PEG)长链分子上含有羟基极性基团熔点低,在温度达56℃时即开始溶化。因此,易与三元乙丙胶混合,实验表明,添加PEG后的胶料,其生产效果是良好的。

        经过上述实验,确定了适于微波热空气连续硫化的密封条配方:EPDM-100,S-1.5;多种促进剂-5.1,SA-1.0,ZNO-5,PEG-5,通用CB-40,快压出CB-80,滑石粉-65,石腊油-70,合计372.6含胶率26.8%。

        3、混炼

        三元乙丙胶9038/EP门尼粘度较高,用开炼机混炼不易“包辊”,吃粉困难,宜用密炼机混炼。经过多次实验认为采用二段混炼效果好,第一段在密炼机上制成炼胶,第二段采用开炼机混炼。

        第一段:生胶-活性剂、炭黑、极性剂、石蜡油(一半)-填充剂、石蜡油(另一半)、-排胶。

        第二段:母炼胶-促进剂-硫磺-薄通三遍-打三个三角包二个卷一下片-混炼胶。

        第一段工艺参数混炼时间15min,上顶栓压力6~8MPa,温度140±5℃。

        第二段工艺参数为混炼时间10min,辊温60℃,辊距5~7mm,薄通辊距0.5~1.5mm。

        4、成品性能

        此种胶料完全适合微波热空气连续硫化生产工艺,其成品经装车试验符合汽车工作条件要求。物性标准见表5。

        三元乙丙橡胶密封条对照表

        5、结论

        (1)此种胶料硫化体系适合微波热空气高温连续硫化生产要求,并赋予胶料好的物理机械性能:此种胶料的配合赋予胶料好的加工工艺性能,完全满足密封条连续生产制造工艺要求。

        (2)用此胶料制造的密封条比采用氯丁胶制造的密封条使用寿命提高3~5倍。

        (3)由于釆用高温密炼混炼工艺,增强了胶料的物理机械及加工工艺性能。


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