三元乙丙橡胶/二元乙丙橡胶并用胶的性能研究

研究不同并用比的三元乙丙橡胶(EPDM)/二元乙丙橡胶(EPM)并用胶的性能。结果表明:随着EPM用量的增大,EPDM/EPM并用胶的交联密度、100%定伸应力和拉伸强度减小,拉断伸长率增大,耐热氧老化性能提高,在低温段的硬度增大,在高温段的硬度减小;随着温度的升高,不同并用比的EPDM/EPM并用胶的100%定伸应力先减小后增大,拉伸强度和拉断伸长率减小;随着EPDM用量的增大,EPDM/EPM并用胶的差示扫描量热曲线结晶峰和熔融峰向低温区移动且变宽,峰面积减小。

硅烷偶联剂改性的短切玄武岩纤维增强三元乙丙橡胶复合材料的研究

将玄武岩纤维(BF)用硅烷偶联剂KH570改性后,制备了玄武岩纤维增强三元乙丙橡胶(E-BF7)复合材料,研究了玄武岩纤维用量对复合材料力学性能、热稳定性、动态热力学性能、耐水性能以及耐化学液体性能的影响。结果表明:与未加纤维的三元乙丙橡胶相比,添加15份KH570改性的玄武岩纤维BF7得到的三元乙丙橡胶复合材料E-BF7-15,拥有更好的综合性能。其拉伸强度从12.49MPa提高到14.50MPa,提高了16.1%,撕裂强度从41.47MPa提高到51.67MPa,提高了24.6%,其耐水性和耐化学液体性能也得到明显提升。

外电场下三元乙丙橡胶微观特性及其对沿面放电影响的研究

三元乙丙橡胶(EPDM)作为一种功能性材料,在中高压电缆绝缘领域颇受关注,但实际运行环境恶劣,沿面放电现象时有发生。为了从微观层面探讨三元乙丙橡胶沿面放电特性,采用密度泛函理论分析了分子几何结构、轨道能级、陷阱深度、态密度、静电势、激发态等微观性质。结果表明,电场增加,EPDM分子链逐渐延展伸直,偶极矩渐渐增大至8.164 D;第三单体附近区域逐渐演变为电子陷阱,陷阱深度随电场增大由0.740 eV减小至0.043 eV,数量增加;碳碳双键亲电性使第三单体区域电子更加活泼,容易加剧电子崩的发展。外电场的增大使得EPDM分子链的激发能逐渐减小,且吸收峰发生红移,电子在此时易被激发,第三单体区域为主要激发区域,被激发后的电子返回基态轨道时会释放出光子,容易在表面气体中形成空间光电离,诱导沿面放电的发生。

天然橡胶/三元乙丙橡胶并用胶辐射交联制备及其耐热空气老化性能

针对天然橡胶(NR)/三元乙丙橡胶(EPDM)并用胶共混效果不佳和耐老化性能较差的问题,本研究采用辐射交联技术制备了天然橡胶/三元乙丙橡胶并用胶,通过与热交联制备的并用胶对比,明确了辐射交联工艺对共混效果的促进作用。重点分析了NR/EPDM共混胶中生胶并用比和辐射交联等因素对老化前后并用胶力学性能的影响规律。热空气老化前,随着EPDM占比的增大,热交联样品的初始拉伸强度和伸长率曲线呈先降低后上升趋势,而辐射交联样品初始拉伸强度和伸长率呈线性下降趋势,说明辐照处理改善了EPDM/NR并用胶初始力学性能,辐射交联提高了NR和EPDM分子之间交联结构的完善性。热空气老化后,辐射交联样品的性能下降幅度小于热交联的样品,说明在热交联基础上,引入辐射技术可以提升辐射交联样品热老化后的伸长率保持率,尤其是在NR占比较大的情况下,辐射样品性能下降幅度能减小约50%。由此说明,利用辐射交联技术制备天然橡胶/三元乙丙橡胶并用胶具有比传统热硫化交联具有更好的耐热空气老化性能。

力热应力下电缆绝缘用乙丙橡胶的介电谱研究

采煤机拖拽电缆在实际运行中常受到电、热、机械应力的共同作用,致使其绝缘性能变差。为了能掌握力热应力同时作用下采煤机拖拽电缆用乙丙橡胶绝缘的性能,文中测量了挤压力与温度作用下乙丙橡胶的介电频谱,并研究了其复介电常数和复电导率实部受温度和挤压力的影响规律。随后用Havriliak-Negami函数拟合了复介电常数虚部频谱,并提取了函数模型的特征参数,分析了特征参数与温度和挤压力的关系。结果表明:乙丙橡胶绝缘的复介电常数和复电导率实部不仅与温度和频率密切相关,复介电常数还与挤压力相关,而复电导率实部与挤压力负相关。乙丙橡胶绝缘的复介电常数虚部频谱满足Havriliak-Negami函数,分析特征参数可得出,温度对直流电导率的影响和挤压力对损耗强度的影响是造成乙丙橡胶绝缘复介电常数变化的原因。

碳纤维/六方氮化硼/三元乙丙橡胶复合材料导热性能及其数值模拟

5G通讯、消费电子和新能源汽车领域的快速发展对导热材料的需求日益增长,高性能导热复合材料逐渐成为研究热点。由于导热硅胶垫片存在小分子硅油渗出和高温挥发的缺点,不适合用于高洁净度要求的应用场景。文中采用液体三元乙丙橡胶(EPDM)为基体,以碳纤维(CF)和六方氮化硼(h-BN)为导热填料,制备了不渗油且无VOC排放的柔性导热复合材料,并采用有限元仿真模拟了不同体积比和体积分数的混合填料填充复合材料的导热行为,预测了复合材料的导热系数,并将导热系数的模拟值与实测值进行对比,二者误差在10%以内,吻合度较高。该研究为混合填料填充柔性导热复合材料的导热性能模拟和预测提供了新途径。

海泡石协效三氧化二锑阻燃三元乙丙橡胶的制备与性能

以三元乙丙橡胶(EPDM)为基体,用海泡石协效三氧化二锑制备阻燃EPDM复合材料,考察了海泡石用量对其力学性能和阻燃性能的影响。结果表明,随着海泡石用量的增加,EPDM复合材料的拉伸强度从未加入时的7.6 MPa提高到填充30份(质量)时的9.8 MPa,撕裂强度从36.1 N/mm提高到46.1 N/mm,力学性能得到明显改善;EPDM复合材料的极限氧指数从28.4%提高到31.1%。加入海泡石可明显降低EPDM复合材料燃烧时的最大热释放速率、总热释放量及总产烟量,减小潜在的火灾危害性,减少了燃烧过程中有害气体的释放,具有良好的阻燃效果。

三元乙丙橡胶混炼胶的组分及配方分析

对三元乙丙橡胶(EPDM)混炼胶的各组分进行分离并对配方进行分析。以正庚烷溶解EPDM混炼胶,将其有机组分与无机组分分离;有机组分在甲醇中沉淀后经二氯甲烷抽提,将EPDM与石蜡油分离;以盐酸溶解无机组分,将碳酸盐和氧化锌与白炭黑分离;采用核磁共振氢谱、核磁共振扩散序谱、傅里叶红外光谱、X-射线衍射谱和X-射线光电子能谱,对各组分进行定性和定量分析,建立一套EPDM混炼胶组分的分析方法,有助于EPDM混炼胶的生产过程质量监控和配方改进。

动态流变行为在三元乙丙橡胶/硅橡胶共混物形态结构研究中的应用

利用开放式炼胶机制备了三元乙丙橡胶(EPDM)与硅橡胶(SR)混炼胶和单相硫化硅橡胶(v-SR)的共混胶,通过流变行为研究了组成比例、界面交联作用等对共混体系形态结构的影响,并采用扫描电子显微镜和两相剥离强度对形态结构的研究结果进行了验证。结果表明,动态流变行为成功预测了高黏度聚合物复合体系的形态结构。共混物中EPDM的用量在30~70份(质量,下同)时,EPDM/SR混炼胶的形态呈双相连续结构。用超过1份的过氧化物交联剂对EPDM用量为70份的EPDM/SR混炼胶中的SR进行单相交联,v-SR的连续结构发生了融合,转变成颗粒状结构,且颗粒结构的相畴随着交联剂用量的增加而增大,而高剂量的交联剂可以使两相形成共交联。

吸水膨胀粉对三元乙丙橡胶吸水膨胀橡胶性能的影响

研究吸水膨胀粉(XS102,XS103和XS104)对三元乙丙橡胶(EPDM)吸水膨胀橡胶性能的影响。结果表明:采用XS102的EPDM吸水膨胀橡胶的交联程度最大,且吸水性能最好,采用XS103和XS104的EPDM吸水膨胀橡胶的吸水速率较快,但XS103和XS104析出严重,采用3种吸水膨胀粉的EPDM吸水膨胀橡胶的拉伸性能相差不大;随着XS102用量的增大,EPDM吸水膨胀橡胶的流动性变差,加工性能降低,与橡胶基体间的作用力和饱和吸水率增大,拉伸性能下降,当XS102用量为90份时EPDM吸水膨胀橡胶的吸水性能与拉伸性能综合最好。

短纤维对三元乙丙橡胶复合材料性能的影响

研究不同种类短纤维(长度)对三元乙丙橡胶(EPDM)复合材性能的影响。结果表明:芳纶短纤维(简称AF)(9 mm)/玄武岩短纤维(简称BSF)(9 mm)并用比为1/1的复合材料的门尼粘度较小,DIN磨耗量最小(113.51 mm3),耐烧蚀性能最佳;沉淀法白炭黑与气相法白炭黑的复合材料的基本性能和热稳定性相当;BSF的长度越大,复合材料的耐磨性能和耐烧蚀性能越佳;随着BSF长度的增大,复合材料的Payne效应呈减小趋势,与BSF(3 mm)的复合材料相比,BSF(9 mm)的复合材料的Payne效应最小,BSF(9 mm)分散性最好;在热重分析中,700℃时复合材料的质量保持率由大到小依次为BSF(9 mm)/AF(9 mm)并用的复合材料、BSF(3 mm)的复合材料、AF(9 mm)的复合材料、AF(6 mm)的复合材料、AF(3 mm)的复合材料。

固废墨泥对非极性三元乙丙橡胶和极性丁腈/氯化聚乙烯橡胶的协效增塑效果

将不同用量墨泥与不同牌号石蜡油和氯化聚乙烯进行配合,重点研究墨泥作为协效增塑剂对三元乙丙橡胶和丁腈/氯化聚乙烯橡胶增塑效果的影响。结果表明,非极性三元乙丙橡胶和极性丁腈/氯化聚乙烯橡胶的物理机械性能和硫化性能随着墨泥用量的增加有一定程度的提高,说明墨泥有软化增塑的作用且增塑效果较好。

云母片含量对三元乙丙橡胶性能的影响

采用熔融共混技术,以三元乙丙橡胶(EPDM)为基体材料,四甲基秋兰姆二硫化物(TMTD)为硫化剂,氧化锌、硬脂酸(SA)、硫黄等为配合剂,云母片为填料制备了三元乙丙橡胶/云母片复合材料。对云母片进行了红外和电镜扫描分析;对EPDM/云母片复合材料进行了力学性能、红外、SEM、TG、水接触角、交联密度、吸水性和气体阻隔性能测试;考察了云母片含量对复合材料性能的影响。结果表明,当云母片含量为15.33%(wt.)时,复合材料的吸水率达到最低,在沸水中浸泡12h,其吸水率仅为0.18%;气体阻隔性能达到最佳效果,透气系数仅为1.345×10^(-10)cm^(2)/(Pa·s),较未掺杂云母片的空白EPDM硫化胶下降71.1%。EPDM/云母片复合材料具有良好的力学性能、热稳定性和气体阻隔特性。

三元乙丙橡胶密封垫长期防水性能预测研究

为对盾构隧道密封垫长期防水性能进行预测,通过总结以往的密封垫性能预测方法与老化试验方法及成果,参考以往研究将老化试验温度控制在90℃以内、老化时长控制在168 h以内,开展哑铃Ⅰ型三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene monomer,EPDM)热氧老化试验,分析EPDM试件拉断伸长率、拉伸强度和拉断永久变形率的变化规律,给出化学层面的解析,并与以往EPDM密封垫老化试验结果进行对比。根据试验结果认为:EPDM拉断伸长率和拉断永久变形率的衰减是EPDM密封垫防水能力下降的原因之一,EPDM拉伸强度对EPDM密封垫防水能力影响较小,采用EPDM单个拉伸性能指标老化规律预测密封垫长期防水能力不可靠。最后,基于阿伦尼乌斯方程的动力学曲线直化法,预测EPDM拉断伸长率100年后的老化系数约为37%。

C_(6)F_(12)O混合气体与三元乙丙橡胶的相容性研究

C_(6)F_(12)O作为一种新型环保绝缘气体,与缓冲气体混合后具有作为绝缘介质运用于中低压电气设备的潜力。然而,环保气体绝缘设备内的密封材料是否与C_(6)F_(12)O长期兼容还有待深入研究。为此,本文研究了C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体与气体绝缘设备中常用的三元乙丙橡胶(EPDM)的相容性和O_(2)对C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体与EPDM相容性的影响。本文搭建了气固相容性实验平台,并结合实际运行温度进行不同温度下C_(6)F_(12)O混合气体与EPDM的相容性实验,测试了实验后EPDM的表面形貌、表面元素、力学性能和气体成分的变化,以确定C_(6)F_(12)O混合气体与EP-DM的长期相容性。同时,构建了C_(6)F_(12)O混合气体与EPDM分子链的仿真模型,基于分子动力学(MD)理论计算了C_(6)F_(12)O、CO_(2)与EPDM之间的扩散系数、相互作用参数和混合能。结果表明:在110℃热加速实验后EPDM表面产生鳞状结构,并在EPDM表面检测到C—F键、有机氟化物和金属氟化物,EPDM的力学性能降低,实验后主要气体产物为C_(3)F_(6)和C_(3)F_(7)H。加入O_(2)后,EPDM在90℃时表面出现凸起,并且有大量O、F元素积累在表面,EPDM力学性能下降,气体产物增多。理论计算也表明升高温度和加入O_(2)会加速C_(6)F_(12)O混合气体在EPDM中的扩散,导致气体分子与EPDM相容性变差。本文的研究成果将为C_(6)F_(12)O气体绝缘设备的设计和制造过程提供参考。

导电炭黑/三元乙丙橡胶复合材料的性能研究

以炭黑N330、炭黑HM3810、导电炭黑DENKA BLACK为填料,研究炭黑/三元乙丙橡胶复合材料的硫化特性、物理性能和导电性能。结果表明:导电炭黑DENKA BLACK填充的混炼胶的F_(L)和Fmax-F_(L)最大,t90最短,炭黑HM3810填充的混炼胶的F_(L)和门尼粘度[ML(1+4)100℃]最小,t_(10)最长;当炭黑用量相同时,炭黑HM3810填充的硫化胶的力学性能最好,导电炭黑DENKA BLACK填充的硫化胶的导电性能最好;随着导电炭黑DENKA BLACK用量的增大,硫化胶的力学性能和导电性能提高;当导电炭黑DENKA BLACK用量为60份时,硫化胶的力学性能和导电性能最好。

乙丙橡胶市场分析及技术进展

简述了近期国内外乙丙橡胶的生产概况、技术进展;分析预测了国内乙丙橡胶的市场发展趋势;并对国内乙丙橡胶行业未来发展提出了建议。

不同粒径纳米二氧化硅对三元乙丙橡胶性能影响的分子动力学模拟

运用Materials Studio 9.0软件构建三元乙丙橡胶(EPDM)模型和纳米二氧化硅(SiO_(2))粒径分别为1.2,1.5,1.8和2.0 nm的纳米SiO_(2)/EPDM复合材料模型,分析纳米SiO_(2)对纳米SiO_(2)/EPDM复合材料在高压低温(100 MPa/230 K)条件下的微观结构及力学性能的影响。结果表明:与EPDM相比,填充不同粒径纳米SiO_(2)的复合材料的玻璃化温度(Tg)都有不同程度升高,其中纳米SiO_(2)粒径为1.2 nm的复合材料的Tg比EPDM高5 K;复合材料的微观结构发生改变,均方位移和自由体积分数都有所减小,减幅随纳米SiO_(2)粒径的减小而增大,内聚能密度均有所增大,增幅随纳米SiO_(2)粒径的减小而增大,但纳米SiO_(2)粒径对复合材料的全原子径向分布函数影响不大;复合材料的力学性能提高,提高幅度随纳米SiO_(2)粒径的增大而减小,纳米SiO_(2)粒径为1.2 nm时,复合材料的体积模量增大5.98%,剪切模量增大198.00%,弹性模量增大34.65%。

改性芳纶纤维增强三元乙丙橡胶阻燃材料的性能

利用多巴胺自聚、硅烷偶联剂的接枝反应以及植酸(PA)、三价铁离子(Fe^(3+))之间的络合反应对芳纶纤维(AF)表面进行化学修饰,制备改性芳纶纤维AF-Si-P、AF-Si-P-Fe,并且考察了芳纶纤维改性前后对三元乙丙橡胶(EPDM)基复合材料综合性能的影响。结果表明,与空白样和未改性AF相比,两种改性AF的表面粗糙度提高,高温成炭能力增强,两种改性AF填充EPDM混炼胶的加工安全性、硫化程度均提高,硬度和撕裂强度提高。与空白样相比,AF的引入有利于降低峰值热释放速率,延长引燃时间,增加残余质量,而AF经过改性后,阻燃效果进一步提升,其中AF-Si-P-Fe表现出对EPDM硫化胶优异的抑烟效果。

分子结构和配合体系对三元乙丙橡胶耐低温性能的影响

探究了几种不同牌号三元乙丙橡胶(EPDM)的力学性能和低温回缩性能,考察了EPDM乙烯和第三单体亚乙基降冰片烯(ENB)含量、不同增塑剂和硫化体系对EPDM性能的影响。结果表明,在过氧化物硫化体系下,EPDM分子结构中ENB含量越高,橡胶的硫化程度越高,拉伸强度增大;乙烯含量越高,橡胶的拉断伸长率越大。在实验设定条件下,过氧化物硫化的EPDM具有较优的力学性能,硫磺硫化体系可以降低EPDM的低温回缩率为10%的温度(TR10);相比于石蜡油2280,采用石蜡油6010增塑的EPDM的TR10明显降低。