高 茜，李琳娜，于芳蕾

（咸陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 醫(yī)藥化工學(xué)院，陜西咸陽(yáng) 712000）

三元乙丙橡膠具有主鏈飽和度高、耐候性強(qiáng)、耐屈撓性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)[1]，因此被廣泛應(yīng)用于動(dòng)態(tài)領(lǐng)域中，但因其強(qiáng)度、耐疲勞性和回彈性不如天然橡膠[2]，從而限制了其在汽車減震系統(tǒng)、排氣管架和懸掛襯套等領(lǐng)域的應(yīng)用。

將天然橡膠均勻分散在三元乙丙橡膠體系中，能夠有效降低三元乙丙橡膠材料外界沖擊載荷，延長(zhǎng)三元乙丙橡膠材料的耐疲勞使用壽命[1]。

為提高三元乙丙橡膠的耐疲勞性能，同時(shí)具備較好的力學(xué)性能和較低的壓縮永久變形，本文主要從天然膠并用量、防老劑種類及硅鋁氧烷用量對(duì)三元乙丙橡膠耐疲勞性能的影響進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原材料

三元乙丙橡膠、天然膠乳、納米氧化鋅、硬脂酸、炭黑、防老劑、增塑劑、工藝助劑等，均為橡膠工業(yè)市售品。

1.2 主要儀器與設(shè)備

開(kāi)煉機(jī)（XK-160A），上海橡膠機(jī)械廠；密煉機(jī)（XN-160），大連橡膠機(jī)械廠；平板硫化機(jī)（QLB-D），江蘇海門(mén)縣輕工機(jī)械廠；老化箱（401A），上海實(shí)驗(yàn)儀器總廠；電子拉力機(jī)（PT-1176P），臺(tái)灣寶大國(guó)際儀器有限公司；硫化儀（MDR-2000E），無(wú)錫蠡園電子化工設(shè)備廠；門(mén)尼粘度儀（UM-2050），臺(tái)灣優(yōu)肯；真空干燥箱（DZ-1A），天津市泰斯特儀器有限公司；恒溫加熱磁力攪拌器（DF-101S），鞏義市予華儀器有限公司。

1.3 混煉工藝

采用兩段混煉工藝混煉，一段混煉在1.5L小型密煉機(jī)中進(jìn)行，加入生膠、炭黑、防老劑和工藝助劑，密煉溫度控制在140℃±5℃，有效密煉時(shí)間控制在6min～8min。

二段混煉在開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行，加入一段混煉膠、硫化劑、促進(jìn)劑，左右各開(kāi)?刀3次，打三角包4次，在1mm輥距薄通3次，在2.5mm輥距排氣，下片。

膠料停放12h后，試樣在平板硫化機(jī)上進(jìn)行硫化，條件為：170℃×20min。

2 結(jié)果與討論

2.1 天然膠并用量對(duì)三元乙丙橡膠性能的影響

天然膠不同用量對(duì)三元乙丙橡膠物理性能、熱空氣老化性能和抗疲勞性能的影響見(jiàn)表1。

表1 天然膠并用量對(duì)三元乙丙橡膠性能的影響Table 1 Effect of NR dosage on the properties of EPDM

由表1可以看出，天然橡膠的并入有效提高了三元乙丙橡膠的扯斷伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度。隨著天然橡膠用量的增加，三元乙丙橡膠的撕裂強(qiáng)度先升高再降低，熱空氣老化性能明顯下降，壓縮永久變形大幅增大。在保證三元乙丙橡膠具備良好物理機(jī)械性能和耐熱性能的前提下，選擇5份天然橡膠并入，能夠提高三元乙丙橡的耐疲勞性能。

2.2 防老劑對(duì)三元乙丙橡膠性能的影響

橡膠材料長(zhǎng)時(shí)間在大氣中氧、臭氧及光等因素作用下，會(huì)出現(xiàn)發(fā)粘、硬化、龜裂等現(xiàn)象[3]。在三元乙丙橡膠制備中加入防老劑可以提高材料的抗老化性能。防老劑RD、防老劑MB及防老劑4010對(duì)三元乙丙橡膠性能的影響見(jiàn)表2。

表2 防老劑對(duì)三元乙丙橡膠性能的影響Table 2 Effect of antiager on the properties of EPDM

從表2可以看出，與加入防老劑MB及防老劑4010的三元乙丙橡膠材料性能相比較，在配方中加入防老劑RD制備的三元乙丙橡膠具備較好的物理機(jī)械性能、耐熱空氣老化性能和最低的壓縮永久變形，同時(shí)膠料的伸張疲勞系數(shù)最大，提高了三元乙丙橡膠的耐疲勞性能。因此，選擇防老劑RD作為三元乙丙橡膠材料適合的防老劑。

2.3 硅鋁氧烷對(duì)三元乙丙橡膠性能的影響

隨著橡膠助劑用量的增加，三元乙丙橡膠的拉伸強(qiáng)度及抗疲勞性能隨之下降。研究發(fā)現(xiàn)，硅鋁氧烷的加入能夠有效提高橡膠材料的抗疲勞性能[4]。硅鋁氧烷的用量對(duì)三元乙丙橡膠抗疲勞性能的影響見(jiàn)表3。

表3 硅鋁氧烷對(duì)三元乙丙橡膠性能的影響Table 3 Effect of alumina-siloxane on the properties of EPDM

由表3可以看出，硅鋁氧烷的加入能夠增加三元乙丙橡膠的疲勞壽命。隨著硅鋁氧烷用量的增加，三元乙丙橡膠的伸張疲勞系數(shù)隨之增加，硬度和扯斷伸長(zhǎng)率先升高再降低。研究表明，三元乙丙橡膠在進(jìn)行疲勞試驗(yàn)過(guò)程中，膠料內(nèi)部含硫交聯(lián)鍵發(fā)生熱分解，生成大分子游離基，促使分子鏈發(fā)生氧化[5]，膠料的拉伸強(qiáng)度隨之下降。分析原因認(rèn)為，硅鋁氧烷的加入，能夠與大分子游離基相結(jié)合，產(chǎn)生新的交聯(lián)鍵，從而有效抑制了膠料裂紋的擴(kuò)展，能夠增強(qiáng)三元乙丙橡膠的抗疲勞性能。結(jié)果表明，在保證三元乙丙橡膠具備良好物理機(jī)械性能和耐熱性能的前提下，提高三元乙丙橡的耐疲勞性能，選擇4份硅鋁氧烷作為合適的用量。

3 結(jié)論

（1）加入5份天然橡膠并入，能夠提高三元乙丙橡的耐疲勞性能。

（2）加入防老劑RD制備的三元乙丙橡膠具備較好的物理機(jī)械性能、耐熱空氣老化性能和最低的壓縮永久變形，同時(shí)膠料的伸張疲勞系數(shù)最大，提高了三元乙丙橡膠的耐疲勞性能。

（3）在保證三元乙丙橡膠具備良好物理機(jī)械性能和耐熱性能的前提下，提高三元乙丙橡的耐疲勞性能，選擇4份硅鋁氧烷作為合適的用量。