EPDM中文名：三元乙丙橡膠 [1] 英文全稱:Ethylene-Propylene-Diene Monomer(簡(jiǎn)稱:EPDM)
三元乙丙橡膠介紹
三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯以及非共軛二烯烴的三元共聚物，1963年開始商業(yè)化生產(chǎn)。每年的消費(fèi)量是80萬(wàn)噸。EPDM 主要的特性就是其*的耐氧化、抗臭氧和抗侵蝕的能力。由于三元乙丙橡膠屬于聚烯烴（PO）家族，它具有的硫化特性。在所有橡膠當(dāng)中，EPDM具有 低的比重，能吸收大量的填料和油而對(duì)特性影響不大，因此可以制作成本低廉的橡膠化合物。
分子結(jié)構(gòu)和特性
三元乙丙是乙烯、丙烯和非共軛二烯烴的三元共聚物。二烯烴具有特殊的結(jié)構(gòu)，只有兩鍵之一的才能共聚，不飽和的雙鍵主要是作為交鏈處。另一個(gè)不飽和的不會(huì)成為聚合物主鏈，只會(huì)成為邊側(cè)鏈。三元乙丙的主要聚合物鏈?zhǔn)秋柡偷?。這個(gè)特性使得三元乙丙可以抵抗熱，光，氧氣，尤其是臭氧。三元乙丙本質(zhì)上是無(wú)極性的，對(duì)極性溶液和化學(xué)物具有抗性，吸水率低，具有良好的絕緣特性。
在三元乙丙生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)改變?nèi)龁误w的數(shù)量，乙烯丙烯比，分子量及其分布以及硫化的方法可以調(diào)整其特性。
EPDM第三單體的選擇
第三二烯烴類型的單體是通過(guò)乙烯和丙烯的共聚，在聚合物中產(chǎn)生不飽和，以便實(shí)現(xiàn)硫化。第三單體的選擇必須滿足以下要求：
多兩鍵：一個(gè)可聚合，一個(gè)可硫化
反應(yīng)類似于兩種基本的單體
主鍵隨機(jī)聚合產(chǎn)生均勻分布
足夠的揮發(fā)性，便于從聚合物中除去
終聚合物硫化速度合適
目前工業(yè)化生產(chǎn)三元乙丙橡膠用第三單體只有如下三種：
乙叉降烯（ENB）
雙環(huán)戊二烯（DCPD）
1，4-己二烯（HD）
CH3-CH=CH-CH2-CH=CH2
(此種單體目前只有美國(guó)Du Pont公司一家使用）
二烯烴類型和含量對(duì)聚合物特性的影響
三元乙丙生產(chǎn)中主要是用ENB和DCPD。
三元乙丙中 廣泛使用的是ENB，它比DCPD產(chǎn)品硫化要快得多。在相同的聚合條件下，第三單體的本質(zhì)影響著長(zhǎng)鏈支化，按以下順序遞增：EPM 三元乙丙其他的受二烯烴第三單體影響的還有：
ENB－快速硫化，高拉伸強(qiáng)度，低形變
DCPD－防焦性，低應(yīng)變，低成本
隨著二烯烴第三單體的增加，將會(huì)有下列影響發(fā)生：更快硫化率，更低的壓縮形變，高定伸，促進(jìn)劑選擇的多樣性，減少的防焦性和延展，更高的聚合物成本。
乙烯丙烯比
乙烯丙烯比可以在硫化階段進(jìn)行改變，商業(yè)的三元乙丙聚合物乙烯丙烯比由80/20到50/50。當(dāng)乙烯丙烯比由50/50變化到80/20時(shí)，正面的影響有：更高的壓坯強(qiáng)度，更高的拉伸強(qiáng)度，更高的結(jié)晶化，更低的玻璃體轉(zhuǎn)化溫度，能將原材料聚合物轉(zhuǎn)化成丸狀，以及更好的擠出特性。不好的影響就是不好的壓延混合性，較差的低溫特性，以及不好的壓縮形變。
當(dāng)丙烯比例更高時(shí)，好處就是更好的加工性能，更好的低溫特性以及更好的壓縮形變等。
分子量和分子量分布
彈性體的分子量通常用門尼粘度表示。在三元乙丙的門尼粘度中，這些值是在高溫下得到的，通常為125℃，這樣做的主要原因是要消去由高乙烯含量所產(chǎn)生的任何影響（結(jié)晶化），由此會(huì)掩蓋聚合物的真正分子量。三元乙丙的門尼粘度范圍在20到100之間。也有更高分子量的商用三元乙丙也有生產(chǎn)，但一般都充油，以便混煉。
分子量以及在三元乙丙中的分布可以在聚合過(guò)程中通過(guò)以下途徑聚合：
催化劑以及共催化劑的類型和濃度
溫度
改性劑，如氫的濃度
三元乙丙的分子量分布可以通過(guò)凝膠滲透色譜法使用二氯苯作為溶劑在高溫下（150℃）測(cè)量而得。分子量分布通常被稱為是重量平均分子量與數(shù)量平均分子量的比例。根據(jù)普通和高度支化的結(jié)構(gòu)，這個(gè)值在2到5之間變化。由于有分鍵，含有DCPD的三元乙丙橡膠更寬的分子量分布。
通過(guò)增加三元乙丙的分子量，正面影響有：更高的拉伸和撕裂強(qiáng)度，在高溫情況下更高的生坯強(qiáng)度，能夠吸收更多的油和填料（低成本）。隨著分子量分布的增加，正面的影響有：增加的混煉和碾磨加工性。但是，較窄的分子量分布可以改進(jìn)硫化速度，硫化狀態(tài)以及注塑行為。
硫化類型
三元乙丙可以利用有機(jī)過(guò)氧化物或者硫來(lái)進(jìn)行硫化。但是，相比與硫磺硫化，過(guò)氧化物交鏈的三元乙丙用于電線電纜工業(yè)時(shí)具有更高的溫度抗性，更低的壓縮形變以及改進(jìn)的硫化特性。過(guò)氧化物硫化的不好的地方就在于更高的成本。
正如前面所提到的，三元乙丙的交鏈速度和硫化時(shí)間隨著硫化類型和含量而改變。當(dāng)三元乙丙與丁基，天然橡膠，丁苯橡膠混合時(shí)，在選擇合適的三元乙丙產(chǎn)品時(shí)，必須要考慮到下列因素：
當(dāng)與丁基進(jìn)行混合時(shí)，由于丁基具有較低的不飽和度，為適應(yīng)丁基的硫化速度， 好選擇相對(duì)較低含量的DCPD和ENB含量的三元乙丙。
當(dāng)與天然橡膠和丁苯橡膠混合時(shí)， 好選擇8%到10%ENB含量的三元乙丙，以滿足其硫化速度。
三元乙丙橡膠是由乙烯、丙烯經(jīng)溶液共聚合而成的橡膠，再引入第三單體（ENB）。三元乙丙橡膠基本上是一種飽和的高聚物，耐老化性能非常好、耐天候性好、電絕緣性能優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕性好、沖擊彈性較好。乙丙橡膠的 主要缺點(diǎn)是硫化速度慢；與其它不飽和橡膠并用難，自粘和互粘性都很差，故加工性能不好。
根據(jù)乙丙橡膠的性能特點(diǎn)，主要應(yīng)用于要求耐老化、耐水、耐腐蝕、電氣絕緣幾個(gè)領(lǐng)域，如用于輪胎的淺色胎側(cè)、耐熱運(yùn)輸帶、電纜、電線、防腐襯里、密封墊圈、建筑防水片材、門窗密封條、家用電器配件、塑料改性等。乙丙橡膠的性質(zhì)與用途。
乙丙橡膠以乙烯和丙烯為主要原材料合成，耐老化、電絕緣性能和耐臭氧發(fā)能突出。乙丙橡膠可大量充油和填充碳黑，制品價(jià)格較低，乙丙橡膠化學(xué)穩(wěn)定性好，耐磨性、彈性、耐油性和丁苯橡膠接近。乙丙橡膠的用途十分廣泛，可以作為輪胎側(cè)、膠條和內(nèi)胎以及汽車的零部件，還可以作電線、電纜包皮及高壓、超高壓絕緣材料。還可制造及鞋、衛(wèi)生用品等淺色制品。乙丙橡膠的性能與改進(jìn)：
一、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(bǔ)了乙丙橡膠生膠價(jià)格高的缺點(diǎn)，并且對(duì)高門尼值的乙丙橡膠來(lái)說(shuō)，高填充后物理機(jī)械能降低幅度不大。
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(dòng)性。乙丙橡膠制品在120℃下可長(zhǎng)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(guò)氧化物交聯(lián)的三元乙丙橡膠可在苛刻的條件下使用。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(duì)各種極性化學(xué)品如醇、酸、堿、氧化劑、制冷劑、洗滌劑、動(dòng)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(zhǎng)期作用下性能也要下降。在ISO/TO 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(duì)各種橡膠性能作用的資料，并規(guī)定了1-4級(jí)表示其作用程度,腐蝕性化學(xué)品對(duì)橡膠性能的影響:
等級(jí) 體積 溶脹率/% 硬度降低值 對(duì)性能影響
1 <10 <10 輕微或無(wú)
2 10-20 <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估優(yōu)于其耐熱性。在230℃過(guò)熱蒸汽中，近100h后外觀無(wú)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(shí)間外觀發(fā)生明顯劣化現(xiàn)象。
5、耐過(guò)熱水性能
乙丙橡膠耐過(guò)熱水性能亦較好，但與所有硫化系統(tǒng)密切相關(guān)。以二硫化二啉、TMTD為硫化系統(tǒng)的乙丙橡膠，在125℃過(guò)熱水中浸泡15個(gè)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)于或接近于丁苯橡膠、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(wú)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)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。
二、乙丙橡膠改性品種．
三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(lái)，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/PE），從而為乙丙橡膠的廣泛應(yīng)用提供了眾多的品種和品級(jí)。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(lái)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(lái)，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(guò)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(guò)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商榷的相容性，耐燃性、耐油性，粘合性能也所改善。
磺化乙丙橡膠是將三元乙丙橡膠溶于溶劑中，經(jīng)磺化劑膠中和劑處理而成?；腔冶鹉z由于具有熱塑性彈性體的體質(zhì)和良好的粘著性能，在膠粘劑 、涂覆織物、建筑防水瘦肉、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(guò)氯化苯甲醇為引發(fā)劑，在80℃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(shí)使乙丙橡膠達(dá)到預(yù)期交聯(lián)程度的產(chǎn)物?；坏谛阅苌先员Ａ粢冶鹉z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商榷、丙烯酸酯接枝乙丙橡膠等。
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