 |
塑料 | 橡膠 | 纖維 | 復(fù)合材料 | 涂料、油墨及膠粘劑 | 天然高分子 | 新產(chǎn)業(yè) | 標(biāo)準(zhǔn) | 技術(shù)項(xiàng)目 | 返回首頁 |
|
|
塑料 | 橡膠 | 纖維 | 復(fù)合材料 | 涂料、油墨及膠粘劑 | 天然高分子 | 新產(chǎn)業(yè) | 標(biāo)準(zhǔn) | 技術(shù)項(xiàng)目 | 返回首頁 |
|
三元乙丙橡膠（EPDM）是乙烯、丙烯和非共軛二烯的一種三元共聚物，是當(dāng)今商業(yè)應(yīng)用中一種最具多樣化的特殊橡膠。
EPDM的主要特性是具有優(yōu)良的抗氧化、抗臭氧和抗風(fēng)化性能。該產(chǎn)品比重低，延展性強(qiáng)，可以加入大量填料和塑性劑，同時(shí)仍然保持優(yōu)良的物理特性，因此可以生產(chǎn)便宜的功能部件。
EPDM的類型多種多樣，Mooney粘度、分子量、乙烯/丙烯比例和固化速度各異。不同類型產(chǎn)品設(shè)計(jì)用于特殊應(yīng)用的優(yōu)化性能，可以選擇混配生產(chǎn)適于特殊加工和產(chǎn)品要求的最佳聚合物。EPDM具有優(yōu)良的老化特性以及低溫?fù)闲院湍突瘜W(xué)性。采用EPDM制造的產(chǎn)品包括汽車密封條、軟管、輪胎側(cè)壁、單層車頂薄膜以及導(dǎo)線和電纜絕緣層。由于具有優(yōu)良的介電特性、優(yōu)異的抗風(fēng)化、抗臭氧、防水和耐熱性能，以及在溫度升高時(shí)抗流動(dòng)性好，EPDM廣泛用于電氣絕緣。
本文討論這種聚合物的特征，以及根據(jù)客戶需要開發(fā)用于高性能汽車密封條及中壓絕緣應(yīng)用的新型EPDM聚合物的物理特性。
什么是RE-EPDM？
RE-EPDM采用新聚合技術(shù)，因此成分分布受到控制。受控制的成分分布在聚合物鏈內(nèi)及其之間提供獨(dú)特的微結(jié)構(gòu)，在一種聚合物內(nèi)結(jié)合了多級(jí)EPDM概念。因此，各種聚合物的不同屬性可以滿足不同的應(yīng)用領(lǐng)域（見表1）。
表1：不同特性的聚合物可在不同領(lǐng)域應(yīng)用
應(yīng)用屬性 應(yīng)用領(lǐng)域
低溫?fù)闲院透邚?qiáng)度 密封件與軟管
A級(jí)外觀并抗磨損和抗皺 海綿密封件
極好的電氣性能和加工特性 導(dǎo)線與電纜
高熱撕強(qiáng)度和較好的模制性能 通用機(jī)具
改良的熱融性和優(yōu)質(zhì)的物理特性 TRP，TPV，改性塑料
◆ 應(yīng)用于汽車密封條
RE-EPDM首先于1997年在北美汽車密封條市場(chǎng)使用。該產(chǎn)品組合了具有不同特性的兩種（或以上）EPDM的特性和性能特征。通常采用混合物制造擠壓汽車外形，以保持外形、抗皺及達(dá)到光滑表面。開發(fā)RE-EPDM 4316產(chǎn)品，以使汽車海綿型密封條達(dá)到極其光滑的擠壓和固化表面，同時(shí)保持要求的物理特性。與傳統(tǒng)EPDM相比，RE-EPDM 4316還具有超光滑擠壓、抗皺、海綿型低膨脹密度和低壓縮變形特性，同時(shí)混合和研磨性能優(yōu)良。
◆ 聚合物特性
與傳統(tǒng)EPDM的聚合物Mooney粘度65相比，RE-EPDM 4316的聚合物Mooney粘度為85。有趣的是，當(dāng)RE-EPDM 4316直接替代相同海綿型擠壓化合物中的傳統(tǒng)EPDM時(shí)，可以達(dá)到無可比擬的Mooney粘度。這是該技術(shù)提供的獨(dú)特微結(jié)構(gòu)的直接結(jié)果。RE-EPDM 4316聚合物烘焦時(shí)間更長(zhǎng)、膨脹密度和負(fù)載撓度更低，具有相同壓縮變形和吸水率。另外，還觀察到抗皺的極其光滑表面。
◆ 性能優(yōu)點(diǎn)
RE-EPDM在混合和研磨性能方面具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括更快混合速度（提高達(dá)10-15%）、優(yōu)良填料擴(kuò)散、降低化合物粘度，以便更快和更易研磨。
模制和擠壓加工優(yōu)點(diǎn)包括頭壓降低、提高帶料送入過程設(shè)備（濕壓強(qiáng)度優(yōu)良）、形狀保持特性優(yōu)良、固化表面極其光滑以及模內(nèi)流動(dòng)性提高。
物理特性優(yōu)點(diǎn)是提高膨脹特性（密度降低）和形成優(yōu)良物理特性，RE-EPDM無可比擬或優(yōu)于EPDM等級(jí)混合物。
應(yīng)用于導(dǎo)線與電纜
眾所周知，基于EPDM橡膠的絕緣化合物由于其采用的基本聚合物和化合成分的類型和含量而在物理和電氣特性方面變化極大。以下討論將說明RE-EPDM 4191P的聚合物特征、熱量和電氣穩(wěn)定性。
◆ 聚合物特性
中壓絕緣用EPDM要求乙烯含量高，以適于拉伸強(qiáng)度。低Mooney粘度和分支結(jié)構(gòu)有利于形成合適的剪切變稀特性，易于加工。
分子量分布（MWD）表明，RE-EPDM 4191P特別適合于在沒有塑性劑時(shí)加入少量填料進(jìn)行加工。一般來說，與EP共聚物相比，非飽和程度低（1.5% DCPD），導(dǎo)致加熱特征優(yōu)良。EPDM中使用過氧化物固化系統(tǒng)，以用于低壓到中壓結(jié)構(gòu)和汽車點(diǎn)火導(dǎo)線的廣泛應(yīng)用，在此環(huán)境中要求耐高溫。
◆ 復(fù)雜動(dòng)態(tài)粘度和介損
在150℃以每秒0.25和200弧度之間測(cè)量RE-EPDM 4191P與剪切率相關(guān)的復(fù)雜動(dòng)態(tài)粘度特性。注意，RE-EPDM 4191P的剪切稀化特性極低，粘度范圍從0.25弧度/秒的80,000帕斯卡-秒（pa-s）到200弧度/秒的大約1,100pa-s。
圖1顯示RE-EPDM 4191P的介損。介損是粘度/彈性模數(shù)的比率。因此，介損越低，等于彈性性能越好。在低頻率的低介損和相對(duì)平緩斜率是廣泛MWD和分支結(jié)構(gòu)的象征。
RE-EPDM 4191P的相對(duì)低粘度和重要剪切稀化特征是中壓絕緣最終應(yīng)用苛刻加工要求的必要條件。
◆ RE-EPDM評(píng)估化合物
采用典型中壓配方評(píng)估RE-EPDM 4191P。討論聚焦于最高溫度達(dá)150℃的絕緣化合物熱穩(wěn)定性以及在900C水中的電氣穩(wěn)定性，RE-EPDM 4191P在最高達(dá)150℃時(shí)具有優(yōu)良固化特征和耐熱性能（見表2）。
表2、RE-EPDM4191P的物理特性
100%模數(shù) （Mpa） 7.1
拉伸力（Mpa） 13.2
延伸性（%） 330
121℃，7天后 拉伸力保持率 （% ） 100
延伸性保持率 （% ） 105
136℃，7天后 拉伸力保持率 （% ） 102
延伸性保持率 （% ） 105
158℃，7天后 拉伸力保持率 （% ） 99
延伸性保持率 （% ） 103
◆ 電氣特性
高性能絕緣化合物的主要電氣特性是低介電常數(shù)和耗散因數(shù)以及高絕緣電阻。介電常數(shù)或比介電常數(shù)（SIC）測(cè)量?jī)?chǔ)存在材料中的電能總量或者材料充當(dāng)電容的傾向。介電常數(shù)與在交流電正和負(fù)周期內(nèi)絕緣導(dǎo)線充電要求的電能有關(guān)。低數(shù)值與低損失和降低電能成本相關(guān)。介電常數(shù)主要是聚合物結(jié)晶度的函數(shù)。
耗散因數(shù)或功率因數(shù)是絕緣體充電和放電的滯后測(cè)量結(jié)果。耗散因數(shù)值越低，有效絕緣越好，運(yùn)行冷卻更好。這是電纜系統(tǒng)損耗的一部分，影響運(yùn)行系統(tǒng)的能源成本。耗散因數(shù)是絕緣體中的極性添加劑，例如穩(wěn)定劑和催化劑殘余物的一個(gè)函數(shù)。
RE-EPDM 4191P電氣特性優(yōu)良。介電常數(shù)和功率因數(shù)在長(zhǎng)期浸泡時(shí)保持穩(wěn)定。表3中的數(shù)據(jù)顯示了化合物施加于#14 AWG固體銅并在900C水中以60Hz頻率施加600V交流電連續(xù)測(cè)試獲得的電氣數(shù)值。電氣特性的測(cè)量時(shí)間為12個(gè)月。
表3、RE-EPDM 4191P電氣特性（交流電頻率60HZ，電壓600V，浸泡在90℃水中）
時(shí)間 介電常數(shù) 功率因數(shù)(%) 絕緣電阻(MΩ/1000ft.)
40 (volts/mil) 80(volts/mil) 40(volts/mil) 80(volts/mil)
1天 2.53 2.54 0.16 0.15 7500
7天 2.53 2.54 0.16 0.15 7500
14天 2.53 2.54 0.16 0.15 6600
28天 2.57 2.57 0.17 0.17 6900
3個(gè)月 2.56 2.56 0.13 0.13 9600
6個(gè)月 2.63 2.63 0.19 0.18 12000
8個(gè)月 2.64 2.64 0.19 0.18 13500
12個(gè)月 2.63 2.63 0.43 0.43 12000
總結(jié)
這種新一代RE-EPDM聚合物推出尚未多久，是回應(yīng)客戶對(duì)高性能EPDM用于汽車密封條和中壓絕緣導(dǎo)線和電纜市場(chǎng)的不斷增長(zhǎng)需要。RE-EPDM 4316設(shè)計(jì)用于汽車密封條市場(chǎng)，可提供汽車海綿型密封條的超級(jí)光滑擠壓和固化表面，同時(shí)保持低壓縮變形和防皺的物理特性要求。
RE-EPDM 4191P取得市場(chǎng)成功，展示了其在導(dǎo)線和電纜工業(yè)的苛刻要求中的優(yōu)良濕性電氣穩(wěn)定性以及耐熱性。RE-EPDM的其它潛在應(yīng)用還包括軟管、單層車頂薄膜以及機(jī)械產(chǎn)品。