EPDM橡胶制备工艺及性能研究
发布时间：2021-03-26 06:59
三元乙丙橡胶（EPDM）因其具有优异的耐热性、耐磨性、耐老化性和耐化学品。广泛地应用于汽车、航天、建筑等多个领域。本课题主要对EPDM的制备工艺及性能进行研究。首先考察了不同填料种类及份数对EPDM硫化工艺、力学性能、动态力学性能的影响。得出硫磺填充量为0.5份、炭黑填充量为35份、白炭黑填充量为10份及炭黑粒径为N330时,EPDM的综合性能最佳。对EPDM混炼胶进行动态应变扫描,分析了填料网络、硫化交联网络对EPDM性能的影响,同时对EPDM粘弹特性进行了考察。并对EPDM拉伸断口扫描电子显微镜形貌进行分析。以EPDM压缩永久变形的热氧老化性能进行推导,在23°C时EPDM的使用寿命为1082754.50657h,即123.6年。其次,对炭黑增强EPDM硫化胶的Mullins效应进行研究。在单轴循环拉伸过程中,系列炭黑含量增强EPDM硫化胶体系均存在不同程度的Mullins效应。即同一拉伸应变下,最大拉伸应力、内耗、损耗因子（Tanδ）均在第一次循环拉伸时达到最大,第二次循环拉伸时显著下降,之后缓慢下降;随着拉伸次数增加,瞬时残余形变增大;随着拉伸应变的增加,最大拉伸应力、内耗显著...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
标准的哑铃型试样尺寸图示（mm）
沈阳工业大学硕士学位论文16从表3.1中可以看出，随着硫磺用量增大，胶料的焦烧时间（TC10）先上升后下降，工艺正硫化时间（TC90）则一直增大。TC10时间越短加工安全性差，TC10时间过长则会降低生产效率。通常，胶料硫化交联程度的大小用最大扭矩（MH）与最小扭矩（ML）的差值（MH—ML）来表征，差值越大，交联程度大。MH主要是受填料和硫化体系的影响。硫磺含量高，MH—ML越大，交联程度就越大。硫磺用量为1phr时，交联程度最大。3.2.2力学性能分析图3.1为不同硫磺含量对EPDM系列硫化橡胶拉伸强度和断裂伸长率的影响。随着硫磺用量的增大，拉伸强度先上升后下降，拉断伸长率逐渐下降。硫磺含量增大，交联密度就会逐渐增加，形成致密的三维网络结构，拉伸强度就会增加。但是硫磺含量过多时，硫化速度变慢，多硫交联键增加，拉伸强度就会下降。硫磺用量为0.5phr时，EPDM硫化橡胶拉伸强度达到最大。图3.1硫磺含量对EPDM硫化胶拉伸强度和断裂伸长率的影响Fig.3.1EffectofsulfurcontentontensilestrengthandelongationatbreakofEPDMvulcanizates图3.2系列硫磺增强EPDM硫化胶的撕裂强度和硬度的曲线。从图3.2中可以得出，随着硫磺含量的增大，撕裂强度逐渐上升，硫化橡胶的硬度略有增大。这是由于硫磺含量多，交联程度增大，构成的交联网络起到了增强的效果。交联的网络结构可以很好地阻止外力的破坏，从而有效地保护EPDM硫化胶基体。由于交联网络随着硫磺用量的增大而增多，EPDM硫化胶的硬度也随之增大。硫磺用量为1phr时，EPDM硫化胶的撕裂强度和硬度达到最大。
第3章不同填料对EPDM性能的影响17图3.2硫磺含量对EPDM硫化胶撕裂强度和邵尔硬度的影响Fig.3.2EffectofsulfurcontentontearingstrengthandShorehardnessofEPDMvulcanizates图3.3为不同硫磺份数EPDM硫化橡胶热空气老化前后的拉伸强度的变化，试片经过热空气老化100°C×96h后进行拉伸测试，对比未老化之前的拉伸强度，老化后的EPDM硫化胶，拉伸强度下降很快。经过几天的热空气老化，橡胶分子链在空气的作用下发生变化，最终会导致橡胶材料的失效。图3.3硫磺含量对EPDM硫化胶老化前后拉伸强度的影响Fig.3.3EffectofsulfurcontentontensilestrengthofEPDMvulcanizatesbeforeandafteraging图3.4为不同硫磺份数EPDM硫化胶热空气老化前后的拉断伸长率数据，试片经过热空气老化100°C×96h后进行拉伸测试，对比未老化之前的拉断伸长率，随着硫磺含量的增加，老化后EPDM硫化胶的拉断伸长率下降很明显。
【参考文献】：
期刊论文
[1]炭黑N330用量对乙丙橡胶电缆料性能的影响[J]. 张清阳,鲍艳鹏,刘继柱,潘茂龙,吴来利. 电线电缆. 2020(01)
[2]炭黑增强氯丁橡胶硫化胶压缩Mullins效应的强化[J]. 刘菲菲,廖珂锐,王兆波. 合成橡胶工业. 2020(01)
[3]应用橡胶加工分析仪研究胶料中炭黑聚集情况[J]. 王宝金,周宏斌,王磊. 轮胎工业. 2020(01)
[4]CB补强NBR静态硫化胶的强化Mullins效应研究[J]. 廖珂锐,刘菲菲,王兆波. 特种橡胶制品. 2019(06)
[5]热空气老化对丁腈橡胶交联密度的影响[J]. 柳荣,王爽,尹文华,熊国鸿,季启政. 化工新型材料. 2019(07)
[6]炭黑用量对丙烯酸酯橡胶/AO-80杂化阻尼材料性能的影响[J]. 姜宽,章婉琪,温彦威,徐赵东,贾红兵. 合成橡胶工业. 2019(01)
[7]硫磺用量对环氧化天然橡胶耐热空气老化性能的影响[J]. 杨昌金,廖禄生,彭政,王兵兵,林宏图,许逵,钟杰平. 合成材料老化与应用. 2018(05)
[8]LDPE/EPDM TPV的压缩Mullins效应及其可逆回复[J]. 刘情情,张琳,王兆波. 特种橡胶制品. 2018(05)
[9]三元乙丙橡胶环保阻燃密封件胶料的研究[J]. 吕庆,邱鼎峰,肖建斌. 橡胶工业. 2018(06)
[10]三元乙丙止水带胶料关于压缩变形性能的研究[J]. 尹婷. 橡塑技术与装备. 2018(11)
博士论文
[1]炭黑填充橡胶黏超弹性力学行为的宏细观研究[D]. 胡小玲.湘潭大学 2013
[2]船用低压电缆剩余寿命预测理论与实验研究[D]. 魏一.大连海事大学 2012
硕士论文
[1]炭黑与CZ对三元乙丙橡胶力学及干摩擦性能的影响[D]. 田元.沈阳工业大学 2018
[2]耐高温EPDM配合体系及动态流变性能研究[D]. 赵伟萍.青岛科技大学 2018
[3]功能型PE/EPDM TPV及HIPS/WGRT TPE的结构与性能[D]. 刘情情.青岛科技大学 2018
[4]改性炭黑/白炭黑补强国产溶聚丁苯橡胶的性能研究[D]. 邵光谱.青岛科技大学 2018
[5]天然橡胶疲劳失效机理研究[D]. 俞进涛.南昌航空大学 2016
[6]功能型EVA/SBR TPV及EVA/EVM TPV的结构与性能[D]. 王灿灿.青岛科技大学 2016
[7]基于NBR的TPV及基于WNBRP的TPE的结构及性能[D]. 魏东亚.青岛科技大学 2015
[8]耐高温耐老化输送带橡胶材料的制备与性能研究[D]. 洪江.北京化工大学 2012
[9]三元乙丙橡胶力学及压缩永久变形性能研究[D]. 卓靖.上海大学 2011
本文编号：3101176
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
标准的哑铃型试样尺寸图示（mm）
沈阳工业大学硕士学位论文16从表3.1中可以看出，随着硫磺用量增大，胶料的焦烧时间（TC10）先上升后下降，工艺正硫化时间（TC90）则一直增大。TC10时间越短加工安全性差，TC10时间过长则会降低生产效率。通常，胶料硫化交联程度的大小用最大扭矩（MH）与最小扭矩（ML）的差值（MH—ML）来表征，差值越大，交联程度大。MH主要是受填料和硫化体系的影响。硫磺含量高，MH—ML越大，交联程度就越大。硫磺用量为1phr时，交联程度最大。3.2.2力学性能分析图3.1为不同硫磺含量对EPDM系列硫化橡胶拉伸强度和断裂伸长率的影响。随着硫磺用量的增大，拉伸强度先上升后下降，拉断伸长率逐渐下降。硫磺含量增大，交联密度就会逐渐增加，形成致密的三维网络结构，拉伸强度就会增加。但是硫磺含量过多时，硫化速度变慢，多硫交联键增加，拉伸强度就会下降。硫磺用量为0.5phr时，EPDM硫化橡胶拉伸强度达到最大。图3.1硫磺含量对EPDM硫化胶拉伸强度和断裂伸长率的影响Fig.3.1EffectofsulfurcontentontensilestrengthandelongationatbreakofEPDMvulcanizates图3.2系列硫磺增强EPDM硫化胶的撕裂强度和硬度的曲线。从图3.2中可以得出，随着硫磺含量的增大，撕裂强度逐渐上升，硫化橡胶的硬度略有增大。这是由于硫磺含量多，交联程度增大，构成的交联网络起到了增强的效果。交联的网络结构可以很好地阻止外力的破坏，从而有效地保护EPDM硫化胶基体。由于交联网络随着硫磺用量的增大而增多，EPDM硫化胶的硬度也随之增大。硫磺用量为1phr时，EPDM硫化胶的撕裂强度和硬度达到最大。
第3章不同填料对EPDM性能的影响17图3.2硫磺含量对EPDM硫化胶撕裂强度和邵尔硬度的影响Fig.3.2EffectofsulfurcontentontearingstrengthandShorehardnessofEPDMvulcanizates图3.3为不同硫磺份数EPDM硫化橡胶热空气老化前后的拉伸强度的变化，试片经过热空气老化100°C×96h后进行拉伸测试，对比未老化之前的拉伸强度，老化后的EPDM硫化胶，拉伸强度下降很快。经过几天的热空气老化，橡胶分子链在空气的作用下发生变化，最终会导致橡胶材料的失效。图3.3硫磺含量对EPDM硫化胶老化前后拉伸强度的影响Fig.3.3EffectofsulfurcontentontensilestrengthofEPDMvulcanizatesbeforeandafteraging图3.4为不同硫磺份数EPDM硫化胶热空气老化前后的拉断伸长率数据，试片经过热空气老化100°C×96h后进行拉伸测试，对比未老化之前的拉断伸长率，随着硫磺含量的增加，老化后EPDM硫化胶的拉断伸长率下降很明显。
【参考文献】：
期刊论文
[1]炭黑N330用量对乙丙橡胶电缆料性能的影响[J]. 张清阳,鲍艳鹏,刘继柱,潘茂龙,吴来利. 电线电缆. 2020(01)
[2]炭黑增强氯丁橡胶硫化胶压缩Mullins效应的强化[J]. 刘菲菲,廖珂锐,王兆波. 合成橡胶工业. 2020(01)
[3]应用橡胶加工分析仪研究胶料中炭黑聚集情况[J]. 王宝金,周宏斌,王磊. 轮胎工业. 2020(01)
[4]CB补强NBR静态硫化胶的强化Mullins效应研究[J]. 廖珂锐,刘菲菲,王兆波. 特种橡胶制品. 2019(06)
[5]热空气老化对丁腈橡胶交联密度的影响[J]. 柳荣,王爽,尹文华,熊国鸿,季启政. 化工新型材料. 2019(07)
[6]炭黑用量对丙烯酸酯橡胶/AO-80杂化阻尼材料性能的影响[J]. 姜宽,章婉琪,温彦威,徐赵东,贾红兵. 合成橡胶工业. 2019(01)
[7]硫磺用量对环氧化天然橡胶耐热空气老化性能的影响[J]. 杨昌金,廖禄生,彭政,王兵兵,林宏图,许逵,钟杰平. 合成材料老化与应用. 2018(05)
[8]LDPE/EPDM TPV的压缩Mullins效应及其可逆回复[J]. 刘情情,张琳,王兆波. 特种橡胶制品. 2018(05)
[9]三元乙丙橡胶环保阻燃密封件胶料的研究[J]. 吕庆,邱鼎峰,肖建斌. 橡胶工业. 2018(06)
[10]三元乙丙止水带胶料关于压缩变形性能的研究[J]. 尹婷. 橡塑技术与装备. 2018(11)
博士论文
[1]炭黑填充橡胶黏超弹性力学行为的宏细观研究[D]. 胡小玲.湘潭大学 2013
[2]船用低压电缆剩余寿命预测理论与实验研究[D]. 魏一.大连海事大学 2012
硕士论文
[1]炭黑与CZ对三元乙丙橡胶力学及干摩擦性能的影响[D]. 田元.沈阳工业大学 2018
[2]耐高温EPDM配合体系及动态流变性能研究[D]. 赵伟萍.青岛科技大学 2018
[3]功能型PE/EPDM TPV及HIPS/WGRT TPE的结构与性能[D]. 刘情情.青岛科技大学 2018
[4]改性炭黑/白炭黑补强国产溶聚丁苯橡胶的性能研究[D]. 邵光谱.青岛科技大学 2018
[5]天然橡胶疲劳失效机理研究[D]. 俞进涛.南昌航空大学 2016
[6]功能型EVA/SBR TPV及EVA/EVM TPV的结构与性能[D]. 王灿灿.青岛科技大学 2016
[7]基于NBR的TPV及基于WNBRP的TPE的结构及性能[D]. 魏东亚.青岛科技大学 2015
[8]耐高温耐老化输送带橡胶材料的制备与性能研究[D]. 洪江.北京化工大学 2012
[9]三元乙丙橡胶力学及压缩永久变形性能研究[D]. 卓靖.上海大学 2011
本文编号：3101176
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