江羿鋒

將具有不同特性的橡膠進(jìn)行共混，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短以獲得具有較高性能的并用膠是進(jìn)行橡膠研究的重要手段。三元乙丙橡膠（EPDM）具有較好的耐候性和彈性，但在熱老化后會(huì)逐漸變硬而失去彈性，而氯化丁基橡膠（CIIR）不僅具有較好的耐候性，而且還有優(yōu)良的氣密性能，最關(guān)鍵的是CIIR在熱老化后會(huì)因逐漸變軟而失去彈性。另外兩種橡膠的具有相似的結(jié)構(gòu)和溶解度，因此比較容易解決在相容性和共硫化性方面的問(wèn)題。所以研究EPDM/CIIR并用膠具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，現(xiàn)將研究情況介紹如下。

1　EP DM/C II R并用膠中各組分的影響

由于EPDM與CIIR具有相似的結(jié)構(gòu)和溶解度，因此采用任何并用比例都可以實(shí)現(xiàn)較好的共混效果。但是兩者在分子主鏈的飽和度和分子極性方面仍有差異，當(dāng)CIIR所占配比較大時(shí)并用膠的抗焦燒性能下降，試驗(yàn)證明CIIR在共混體系中的配比不得超過(guò)50。

在體系中加入促進(jìn)劑二硫化四甲基秋蘭姆（TMTD）1.5、二硫化二苯并噻唑（MBTS）1.5后，得出了以下結(jié)論：在CIIR配比從0增加至50的過(guò)程中，焦燒時(shí)間呈減少趨勢(shì)，正硫化時(shí)間呈增加趨勢(shì)，扭矩稍有增加，因此硫化性能獲得提升；在力學(xué)性能方面，邵爾A型硬度下降了6%，拉伸強(qiáng)度下降了9%，拉斷伸長(zhǎng)率則下降了14%，壓縮永久變形稍有減少；在耐熱空氣老化方面，經(jīng)過(guò)175℃*70h的熱空氣老化試驗(yàn)后，并用膠的邵爾A型硬度從+5提高到+9，拉伸強(qiáng)度變化率從-11%下降到-50%，拉斷伸長(zhǎng)率變化率則基本維持在-60%左右。

對(duì)硫化體系中硫黃的用量進(jìn)行調(diào)整時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)隨在硫黃用量逐漸增加的過(guò)程中，并用膠的焦燒時(shí)間和正硫化時(shí)間都有所延長(zhǎng)，拉伸強(qiáng)度在用量達(dá)到1.25時(shí)達(dá)到峰值18.0，但隨后降低，拉斷伸長(zhǎng)率大幅降低，硬度和高溫壓縮永久變形則變化不大。當(dāng)硫黃用量為0.75時(shí)并用膠的綜合性能較好。

在對(duì)TMTD、MBTS用量進(jìn)行調(diào)整時(shí)發(fā)現(xiàn)它對(duì)并用膠的性能影響不大，只是當(dāng)它們的用量各為1.5時(shí)，并用膠的高溫壓縮永久形變最小，綜合性能較好。

2　酚醛樹(shù)脂與過(guò)氧化物硫化體系

考慮到EPDM/CIIR并用膠的主要性能缺陷在與耐熱老化性不足，因此我們?cè)囼?yàn)了以酚醛樹(shù)脂（PF）作為硫化劑加入到體系中，以期改善，采取的對(duì)照樣本是EPDM/CIIR配比為70/30的并用膠。試驗(yàn)結(jié)果如下：當(dāng)PF加入量為8～10的時(shí)候，焦燒時(shí)間大大縮短，正硫化時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)，加入量繼續(xù)提高到12時(shí)，焦燒時(shí)間恢復(fù)到對(duì)照樣本的水平，但在整個(gè)試驗(yàn)中，體系的扭矩反倒有些降低；在力學(xué)性能方面表現(xiàn)卻很差，除了邵爾A型硬度提高了15%，壓縮永久變形稍有提高以外，拉斷伸長(zhǎng)率降低了67%，拉伸強(qiáng)度則降低了80%；以此為代價(jià)換取的是出色的耐熱老化性能，經(jīng)過(guò)相同的熱空氣老化試驗(yàn)后，體系的邵爾A型硬度變化量降低到了+3至+5的水平，拉伸強(qiáng)度變化率最大達(dá)到了+3%，拉斷伸長(zhǎng)率變化率甚至可以實(shí)現(xiàn)-1%。

另一方面，我們對(duì)EPDM/CIIR配比為70/30的并用膠還進(jìn)行了過(guò)氧化物硫化體系以及在添加硫黃條件下的硫化體系的并用膠性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下：?jiǎn)为?dú)采用過(guò)氧化物為硫化劑時(shí)并用膠的高溫壓縮永久變形較小，僅為38%，相較于之前所做試驗(yàn)的各個(gè)體系降低了約50%，在拉伸強(qiáng)度變化率和拉斷伸長(zhǎng)率變化率方面的表現(xiàn)也很不錯(cuò)，僅次于PF硫化體系；而在加入助交聯(lián)劑三烯丙基異氰脲酸酯（TAIC）和硫黃后，并用膠的力學(xué)性能稍有增強(qiáng)，但在耐熱老化性能方面損失較多，因此綜合來(lái)看，單獨(dú)采用過(guò)氧化物為硫化劑能實(shí)現(xiàn)較好的性能。

3　EP DM與C II R的交替層狀結(jié)構(gòu)

前文所提的共混改性都是以提高耐老化性能和力學(xué)性能為目的的，然而在進(jìn)行共混之后材料的阻尼性能卻被削弱了，因此如果需要材料體現(xiàn)出較強(qiáng)的阻尼性能，那么就應(yīng)當(dāng)對(duì)兩種橡膠進(jìn)行多層共擠操作，以制成具有交替層狀結(jié)構(gòu)的EPDM/CIIR復(fù)合材料。

以16層的EPDM/CIIR復(fù)合材料為例，在SEM掃描下，復(fù)合材料呈現(xiàn)出兩相層狀結(jié)構(gòu)的微觀形貌，由于兩種橡膠的相容性相似，因此相界面比較模糊。通過(guò)多層共擠方法得到的復(fù)合材料具有較高的有效阻尼范圍和損耗因子，當(dāng)復(fù)合材料的層數(shù)增多時(shí)兩者也隨其進(jìn)一步增加，試驗(yàn)證明當(dāng)層數(shù)達(dá)到64層時(shí)，這兩項(xiàng)指標(biāo)均超過(guò)相同條件下的CIIR，所以復(fù)合材料的阻尼性能并不是這兩種橡膠的簡(jiǎn)單相加，而是兩者之間產(chǎn)生了一定的協(xié)同作用，并隨著層數(shù)和相疇數(shù)的增加愈發(fā)明顯，阻尼性能也隨之提升。

4　結(jié)論

通過(guò)對(duì)EPDM/CIIR并用膠體系性能的研究我們認(rèn)為由于兩種橡膠在分子鏈結(jié)構(gòu)和相容性上的相似，所以決定其性能的關(guān)鍵在于兩種橡膠的配比和硫化過(guò)程，其中雙方配比本質(zhì)上調(diào)節(jié)的是體系在力學(xué)性能和耐熱老化性能之間的平衡。而在硫化過(guò)程中形成了關(guān)鍵的交聯(lián)點(diǎn)，所以硫化劑的選擇為并用膠的性能提供了更大的可能。

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