Page 36 - 橡塑智造与节能环保

技术与装备

聚合物科学的新发展成果之超低密度闭孔

EPDM海绵胶挤出

长期以来，人们已经证实，未硫化的固体弹性 代选择在实现既定目标的同时还有许多优势。例如，
体胶料可以通过加入热活化的气体释放化学品（称为 密封接触面积可以更大，可提供防潮或防风的安全密
发泡剂），掺入配方中而膨胀成海绵状。在胶料的受 封。海绵胶的阻尼特性更是提供了一些优势，例如车
控加热过程中，这些发泡剂会发生分子离解，这通常 门关闭时更加安静，并且海绵型材可以随着截面面积
是在胶料开始硫化时发生的，从而产生一系列海绵结 的减小而容易变形（与实心弹性体型材不同）。最
构。 后，随着车辆制造商不断努力降低所有部件的重量，
本文叙述了设计、混炼和生产优质闭孔EPDM海 与固体弹性体相比，海绵胶还具有低比重的优势。总
绵胶料的先进理念，以创建超低密度、轻质海绵解决 之，弹性体海绵的低模量、轻质和多孔结构使其成为
方案。特别是，它考虑了胶料设计的一些基本原理， 许多工程部件的首选材料，特别是在交通和建筑行
重点是原材料选择、可专门用于支持海绵胶料设计的 业。
试验方法，以及与这些海绵胶料相关的混炼设备的关 本文特别关注基于EPDM弹性体的海绵胶料。
键选择。本文讨论的胶料主要用于连续挤出工艺，在 EPDM具有成本效益优势，并被广泛用作固体和海绵
采用下游硫化方法的生产线中使用，如液体硫化介 胶部件的基础。它可以与高填充剂和增塑剂混合，并
质、硫化床和挤出物的高频预热，然后进行热风通道 且在填充发泡剂时膨胀良好。EPDM产品具有出色的
硫化。这些胶料的特点是具有高质量、光滑的表面和 耐环境性，由于这些弹性体较低的不饱和度，因此特
闭孔的内部结构。 别耐空气老化。在炎热和寒冷的气候条件下，材料特
性也能很好地保持。虽然已经具有成本效益，但通过
1 为什么要开发海绵胶料而不是固体弹性 扩展为海绵进一步降低材料成本的可能性使EPDM成
体 为许多环境密封应用的首选弹性体。
作为工程材料，固态硫化弹性体具有许多独特 必须承认，将多孔结构引入固体EPDM胶料需要
的机械性能。它们具有高度的延展性和弹性，并且在 降低机械和性能特性。例如，材料强度降低，材料弹
拉伸或压缩时具有低模量，并具有高体积模量。这些 性降低，并且存在将流体吸收到基体中的风险，尤其
因素使固体弹性体成为密封或间隙填充应用的理想选 是在单元结构相互连接的情况下。由于许多海绵应用
择，因为即使在相对较低的压缩载荷下，设计合理的 涉及环境密封，因此需要设计一种在多孔结构上形成
组件也能贴合不规则面并保持表面接触。凭借良好的 弹性体表层的胶料和对应的工艺，该结构主要由弹性
设计，固体弹性体组件在工作位置上也能够多年保持 体中的离散单元组成（即所谓的闭孔结构）。为了达
弹性和完整性，并提供长期的密封或表面接触力。 到这样的结果，需要考虑一系列变量，包括发泡剂类
然而，有些应用的目的是使密封或表面接触力 型、水平和活化温度、混合处理以及设计的硫化速率
非常低。此外，在部件空间有限的情况下，固体弹性 和状态。
体的高体积模量是一个缺点，因为当密封或间隙空间
闭合时，部件会横向移动。例如，汽车车门密封件， 2 实验
在车门关闭过程中，密封件应以密封件施加的最小可 2.1 EPDM橡胶海绵胶料设计
辨别力进行固定，但在关闭过程中，密封件轮廓的侧 有效闭孔海绵EPDM胶料的基础是基础弹性体本
向变形非常小。通过复杂的外形设计，使用固体、非 身的选择，有多种EPDM弹性体可供选择。大部分可
海绵弹性体可以实现这些双重目标，但使用海绵的替 用于海绵制造，但对于有效的最终性能、良好的加工

10 橡塑智造与节能环保