Page 99 - 《橡塑技术与装备》2022年12期

材料与配方 虎伟伟·BIPB/S/DTDM/CZ 复合硫化体系在 EPDM 橡胶软管胶料中的应用

剂、防老剂，2 min 后加 1/2 补强填充体系（炭黑、改 体系最高，压缩永久变形复合硫化体系最小，热空气
性煅烧陶土、纳米碳酸钙），3 min 再加入剩余的 1/2 老化性能复合硫化体系最优，过氧化物硫化体系次之，
补强填充体系、增塑剂进行混炼，125 ℃排胶。在开 硫磺硫化体系第三。综合以上性能来看，EPDM 橡胶
炼机上加硫化促进剂，吃粉完后左右割刀 3 次，打三 软管胶料优先选用复合硫化体系。
角包 6 次，再打大卷 5 个，最后下片并停放 16 h 以上。 2.2 正交试验的设计
硫化仪测定硫化曲线并制样进行相关测试，硫化胶硫 2.2.1 正交表的特性及选用
化条件为 170 ℃ ×t 90 。 进行多因素和多水平试验时，选用正交试验法的
1.5 性能试验 好处在于 ：①均匀分散性，即实验条件均为分散于配
混炼胶硫化特性按照 GB/T16584—1996 测 试， 合完全水平组合之中，代表性强 ；②整体可比性，即
测试条件 170 ℃ ×30min，邵尔 A 型硬度按照 GB/T 对于每列因素，在各个水平之和中其他因素各个水平
531.1—2008 测试，拉伸性能按照 GB/T 528—2009 的出现次数都是相同的，最大限度的排除了其他因素
测试，耐热空气老化性能按照 GB/T 3512—2014 测 [6~7]
的干扰，便于得出合理的结论 。
试，测试条件 110 ℃ ×72 h，压缩永久变形性能 GB/
2.2.2 实验因子、水平的确定
T7759.1—2015 测试，测试条件 110 ℃ ×24 h。
本文以 BIPB，S，DTDM，CZ 作为 4 个因子，
每个因素各取 3 个合适的水平，进行正交试验设计。
2 结果与讨论 本实验因子与水平的设计如表 3 所示。
2.1 不同硫化体系对 EPDM 橡胶软管胶料性 表 3 实验因子与水平
能的影响 因素
水平 A B C D
表 2 三种不同硫化体系对 EPDM 橡胶软管胶料的性能 BIPB S DTDM CZ
试样编号 1 # 2 # 3 # 1 2.0 0.9 0.6 1.2
T 10 /min 2.533 1.267 2.283 2 2.5 0.6 0.9 0.9
T 90 /min 12.75 16.033 17.625 3 3.0 0.3 1.2 0.6
拉伸强度 /MPa 15.9 12.3 14.6
扯断伸长率 /% 397 449 485 2.2.3 正交实验表和实验数据
邵尔 A 型硬度 / 度 70 65 68
压缩永久变形 /% 26 21 18 由于要考察的因子有 4 个，其相对应有 3 个水平，
热空气老化（110 ℃ ×72 h）
拉伸强度变化率 /% +5 +10 +8 忽略各因子间的相互作用，所得正交表应该是 4 因子
4
扯断伸长率变化率 /% -8 +6 +2 3 水平的，相应的正交表头为 L 9 (3 )，共进行 9 次实验，
邵尔 A 型硬度变化 / 度 +8 +4 +5
4
分三批进行测试。L 9 (3 ) 正交表及其相应的实验数据
表 2 为硫磺硫化体系、过氧化物硫化体系、复合 见表 4，实验结果分析见表 5 至表 8。
4
硫化体系三种不同硫化体系对 EPDM 橡胶软管胶料的 表 4 L 9 （3 ）正交实验验表及实验结果
性能。硫磺硫化体系生成的是多硫交联键，而在高温 试验号 因子列 硫化性能 力学性能 压缩永久
变形 /%
长时间的老化作用下，会产生交联键的断裂，对于压 拉伸强 拉断伸长
A B C D T 10 /min
缩永久变形，在交联键断裂后，发生应力松弛，分子 度 /MPa 率 /%
L 1 1 1 1 1 3.148 12.7 485 45
链产生位移，断裂后的交联键遇到活性点会生成新的 L 2 1 2 2 2 3.092 13.2 520 36
1 3 3 3 2.878 13.5 545 24
L 3
交联键，从而使分子链恢复受阻，造成压缩永久变形
L 4 2 1 2 3 2.312 12.8 536 35
增加 ；过氧化物硫化体系及复合硫化体系生成的主要 L 5 2 2 3 1 2.725 13.5 484 30
2 3 1 2 2.480 14.1 500 24
L 6
是 C—C 交联键，键能高，在受力、受热情况下不易
L 7 3 1 3 2 2.527 14.8 509 26
受损，所以在热空气老化及压缩变形后的变化率小。 L 8 3 2 1 3 2.060 14.2 482 22
3 3 2 1 1.892 13.0 435 16
L 9
同时从表 2 可以看出采用复合硫化体系的 EPDM 橡胶
软管胶料焦烧时间 T 10 处于中间位置，说明交联剂对 表 5 焦烧时间 T 10 实验结果极差分析
T 10 /min
焦烧时间 T 10 有一定的延迟作用，提高了操作安全性， 因素
A B C D
T 90 硫化时间反映出复合硫化体系对硫化平坦度有一定 均值 1 3.039 2.662 2.563 2.588
均值 2 2.506 2.626 2.432 2.700
的影响。拉伸强度硫磺硫化体系最高，复合硫化体系
均值 3 2.160 2.417 2.710 2.417
次之，过氧化物硫化体系最低，扯断伸长率复合硫化 R（极差） 0.879 0.245 0.278 0.283
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