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中文名稱：乙丙橡膠

中文別名：二元乙丙橡膠;EPR;APAO

英文名稱：Ethylene/propylene copolymer

英文別名：Poly(ethylene-co-propylene); poly(propylene-co-ethylene); Ethylene/propylene copolymer, low molecular weight; amorphous copolymer of propyle; polyolefines; Amorphous Poly-Alpha-Olefin Copolymerl; APAO; ethene - prop-1-ene (1:1)

CAS號(hào)：9010-79-1

分子式：C5H10

分子量：70.1329

InChI：InChI=1/C3H6.C2H4/c1-3-2;1-2/h3H,1H2,2H3;1-2H2

熔點(diǎn)：128-208℃

沸點(diǎn)：14.9°C at 760 mmHg

蒸汽壓：8480mmHg at 25°C

由于二元乙丙橡膠分子不含雙鍵,不能用硫黃硫化,因而限制了它的應(yīng)用。在乙丙橡膠商品牌號(hào)中,二元乙丙橡膠只占總數(shù)的10%左右。而三元乙丙橡膠可用硫黃硫化,從而獲得了廣泛的應(yīng)用,并成為乙丙橡膠的主要品種,在乙丙橡膠商品牌號(hào)中占90%左右。

工業(yè)化生產(chǎn)的三元乙丙橡膠常用的第三單體有乙叉降冰片烯（ENB）、雙環(huán)戊二烯（DCPD）、1,4-己二烯（HD）。第三單體技術(shù)又有新發(fā)展,國(guó)外研制出用1,7-辛二烯、6,10-二甲基-1,5,9-十一三烯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯、5,7-二甲基-1,6-辛二烯、7-甲基-1,6-辛二烯等作為三元乙丙橡膠的第三單體,使三元乙丙橡膠的性能有了新的提高。

三元乙丙橡膠中第三單體種類和含量對(duì)硫化速度、硫化橡膠的性能均有直接影響。其中,雙環(huán)戊二烯（DCPD）作為第三單體,雖然價(jià)格較低,但此三元乙丙橡膠的硫化速度慢,難以與高不飽和度的二烯烴類橡膠并用；以乙叉降冰片烯（ENB）、6,10-二甲基-1,5,9-十一三烯等為第三單體的三元乙丙橡膠硫化速度快,前者已成為三元乙丙橡膠的主要品種。第三單體含量以碘值表示,三元乙丙橡膠的碘值一般為6-30,大多在15左右。碘值為6-10時(shí),硫化速度慢,難與高不飽和橡膠并用；碘值為25-30時(shí),為超高速硫化型,可用任何比例與高不飽和二烯烴橡膠并用。因此三元乙丙橡膠在與其他橡膠并用時(shí),應(yīng)注意選擇適宜的三元乙丙橡膠品種。

已知三元乙丙橡膠所含第三單體的種類,炭黑填充時(shí),硫化體系對(duì)硫化速度由快到慢的順序如下：1.硫黃硫化體系：⑴乙叉降冰片烯,⑵1,4-己二烯,⑶雙環(huán)戊二烯；2.過(guò)氧化物硫化體系：⑴雙環(huán)戊二烯,⑵乙叉降冰片烯,⑶1,4-己二烯。

選用含乙叉降冰片烯為第三單體的三元乙丙橡膠,其硫化橡膠則具有較高的耐熱性和拉伸強(qiáng)度以及較小的壓縮永久變形；而含雙環(huán)戊二烯（DCPD）為第三單體的三元乙丙橡膠,成本較低,耐臭氧性較高,制品有臭味；含1,4-己二烯的三元乙丙橡膠不易焦燒,硫化后壓縮永久變形較小。

乙丙橡膠聚合分子結(jié)構(gòu)中,乙烯/丙烯含量比對(duì)乙丙橡膠生膠和混煉膠性能及工藝性均有直接影響。應(yīng)用時(shí),可并用2-3種乙烯/丙烯含量比不同的乙丙橡膠以滿足不同的性能要求。一般認(rèn)為乙烯含量控制在60%左右,才能獲得較好的加工性和硫化膠性能；丙烯含量較高時(shí),對(duì)乙丙橡膠的低溫性能有所改善；乙烯含量較高時(shí),易擠出,擠出表面光滑,擠出件停放后不易變形。

乙丙橡膠的重均分子量為20萬(wàn)-40萬(wàn),數(shù)均分子量為5萬(wàn)-15萬(wàn),粘均分子量10萬(wàn)-30萬(wàn)。重均分子量與門尼粘度密切相關(guān)。乙丙橡膠門尼粘度值[ML（1+4）100℃]為25-90,高門尼值105-110也有不少的品種。隨著門尼值的提高,填充量能也提高,但加工性能變差；其硫化后的乙丙橡膠的拉伸強(qiáng)度、回彈性均有提高。乙丙橡膠分子量分布指數(shù)一般為3-5,大多在3左右。分子量分布寬的乙丙橡膠具有較好的開(kāi)煉機(jī)混煉性和壓延性。已研制出分子量采用雙峰分布形式的三元乙丙橡膠,即在低分子量部分再出現(xiàn)一個(gè)較窄的峰,并減少極低分子量部分,此種三元乙丙橡膠既提高了物理機(jī)械性能,有良好的擠出后的挺性,又保證了良好的流動(dòng)性及發(fā)泡率。

乙丙橡膠是密度較低的一種橡膠,其密度為0.87。加之可大量充油和加入填充劑,因而可降低橡膠制品的成本,彌補(bǔ)了乙丙橡膠生膠價(jià)格高的缺點(diǎn),并且對(duì)高門尼值的乙丙橡膠來(lái)說(shuō),高填充后物理機(jī)械性能降低幅度不大。

耐老化性

乙丙橡膠有優(yōu)異的耐天候、耐臭氧、耐熱、耐酸堿、耐水蒸汽、顏色穩(wěn)定性、電性能、充油性及常溫流動(dòng)性。乙丙橡膠制品在120℃下可長(zhǎng)期使用,在150-200℃下可短暫或間歇使用。加入適宜防老劑可提高其使用溫度。以過(guò)氧化物交聯(lián)的三元乙丙橡膠可在更苛刻的條件下使用。三元乙丙橡膠在臭氧濃度50pphm、拉伸30%的條件下,可達(dá)150h以上不龜裂。

耐腐蝕性

由于乙丙橡膠缺乏極性,不飽和度低,因而對(duì)各種極性化學(xué)品如醇、酸、堿、氧化劑、制冷劑、洗滌劑、動(dòng)植物油、酮和脂等均有較好的抗耐性；但在脂屬和芳屬溶劑（如汽油、苯等）及礦物油中穩(wěn)定性較差。在濃酸長(zhǎng)期作用下性能也要下降。在ISO/TR 7620中匯集了近400種具有腐蝕性的氣態(tài)和液態(tài)化學(xué)品對(duì)各種橡膠性能作用的資料,并規(guī)定了1-4級(jí)表示其作用的程度,見(jiàn)表1。

表1 腐蝕性化學(xué)品對(duì)橡膠性能的影響

等級(jí) 體積溶脹率/% 硬度降低值 對(duì)性能影響

1 <10 <10 輕微或無(wú)

2 10-30 <20 較小

3 30-60 <30 中等

4 >60 >30 嚴(yán)重

耐水蒸汽性能

乙丙橡膠有優(yōu)異的耐水蒸汽性能并優(yōu)于其耐熱性。在230℃過(guò)熱蒸汽中,近100h后外觀無(wú)變化。而氟橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、天然橡膠在同樣條件下,經(jīng)歷較短時(shí)間外觀發(fā)生明顯劣化現(xiàn)象。

耐過(guò)熱水性能

乙丙橡膠耐過(guò)熱水性能亦較好,但與所用硫化系統(tǒng)密切相關(guān)。以二硫代二嗎啡啉、TMTD為硫化系統(tǒng)的乙丙橡膠,在125℃過(guò)熱水中浸泡15個(gè)月后,力學(xué)性能變化甚小,體積膨脹率僅0.3%。

電性能

乙丙橡膠具有優(yōu)異的電絕緣性能和耐電暈性,電性能優(yōu)于或接近丁苯橡膠、氯磺化聚乙烯、聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯。

彈性

由于乙丙橡膠分子結(jié)構(gòu)中無(wú)極性取代基,分子內(nèi)聚能低,分子鏈可在較寬范圍內(nèi)保持柔順性,僅次于天然橡膠和順丁橡膠,并在低溫下仍能保持。

粘接性

乙丙橡膠由于分子結(jié)構(gòu)中缺少活性基團(tuán),內(nèi)聚能低,加上膠料易于噴霜,自粘性和互粘性很差。

溴化乙丙橡膠是在開(kāi)煉機(jī)上以經(jīng)溴化劑處理而成。溴化后乙丙橡膠可提高其硫化速度和粘合性能,但機(jī)械強(qiáng)度下降,因而溴化乙丙橡膠僅適用于作乙丙橡膠與其他橡膠粘合的中介層。

氯化乙丙橡膠是將氯氣通過(guò)三元乙丙橡膠溶液中而制成。乙丙橡膠氯化后可提高硫化速度以及與不飽和橡膠的相容性,耐燃性、耐油性,粘合性能也有所改善。

磺化乙丙橡膠是將三元乙丙橡膠溶于溶劑中,經(jīng)磺化劑及中和劑處理而成�；腔�乙丙橡膠由于具有熱塑性彈性體的性質(zhì)和良好的粘著性能,在膠粘劑、涂覆織物、建筑防水材料、防腐襯里等方面將得到廣泛的應(yīng)用。

丙烯腈接枝的乙丙橡膠以甲苯為溶劑,過(guò)氯化苯甲醇為引發(fā)劑,在80℃筆下使丙烯腈接枝于乙丙橡膠。丙烯腈改性乙丙橡膠不但保留了乙丙橡膠耐腐蝕性,而且獲得了相當(dāng)于丁腈-26的耐油性,具有較好的物理機(jī)械性能和加工性能。

熱塑性乙丙橡膠（EPDM/PP）是以三元乙丙橡膠為主體與聚丙烯進(jìn)行混煉。同時(shí)使乙丙橡膠達(dá)到預(yù)期交聯(lián)程度的產(chǎn)物。它不但在性能上仍保留乙丙橡膠所固有的特性,而且還具有顯著的熱塑性塑料的注射、擠出、吹塑及壓延成型的工藝性能。

除此之外,改性乙丙橡膠還有氯磺化乙丙橡膠、丙烯酸酯接枝乙丙橡膠等。

汽車工業(yè)

乙丙橡膠在汽車制造行業(yè)中應(yīng)用量最大,主要應(yīng)用于汽車密封條、散熱器軟管、火花塞護(hù)套、空調(diào)軟管、膠墊、膠管等。在汽車密封條行業(yè)中,主要利用EPDM的彈性、耐臭氧、耐候性等特性,其ENB型的EPDM橡膠已成為汽車密封條的主體材料,國(guó)內(nèi)生膠年消耗量已超過(guò)1萬(wàn)噸,但由于品種關(guān)系,其一半還依靠進(jìn)口。由于熱塑性三元乙丙橡膠EPDM/PP強(qiáng)度高、柔性好、涂裝光澤度高、易回收利用的特點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外汽車保險(xiǎn)杠和汽車儀表板生產(chǎn)中已作為主導(dǎo)材料。預(yù)計(jì)到2010年僅汽車保險(xiǎn)杠和儀表板兩項(xiàng)產(chǎn)品,EPDM/PP的國(guó)內(nèi)年用量可達(dá)4.5萬(wàn)噸。此類產(chǎn)品的回收利用主要采用的工藝方法是：先去掉產(chǎn)品表面的涂料-粉碎-清洗-再造粒-添加新料后生產(chǎn)新產(chǎn)品。這樣在保險(xiǎn)杠和儀表板生產(chǎn)中,就能節(jié)約大量原材料取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。中國(guó)乙丙橡膠在汽車工業(yè)中的用量占全國(guó)乙丙橡膠總用量的42%-44%,其中還不包括船舶、列車和集裝箱密封條的乙丙橡膠用量。因乙丙橡膠的粘接性能不好,在汽車輪胎行業(yè)中在大量用料的輪胎主體和胎面部位上無(wú)法推廣使用乙丙橡膠,只在內(nèi)胎、白胎側(cè)、胎條等部位少量使用乙丙橡膠。

建筑行業(yè)

由于乙丙橡膠具有優(yōu)良的耐水性、耐熱耐寒性和耐候性,又有施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn),因此乙丙橡膠在建筑行業(yè)中主要用于塑膠運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、防水卷材、房屋門窗密封條、玻璃幕墻密封、衛(wèi)生設(shè)備和管道密封件等。乙丙橡膠在建筑行業(yè)中用量最大的還數(shù)塑膠運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和防水卷材,就國(guó)內(nèi)用量而言已占乙丙橡膠總用量的26%-28%。用EPDM生產(chǎn)的防水卷材已逐漸代替其他材料（如CMS）制作的防水卷材,尤其是用于地下建筑的防水卷材。

電氣和電子行業(yè)

在電氣和電子行業(yè)中主要利用乙丙橡膠的優(yōu)良電絕緣性、耐候性和耐腐蝕性,在許多電氣部件中采用了此類橡膠。例如用乙丙橡膠生產(chǎn)電纜,尤其是海底電纜用EPDM或EPDM/PP代替了PVC/NBR制作電纜的絕緣層,電纜的絕緣性能和使用壽命有了大幅度提高。在變壓器絕緣墊、電子絕緣護(hù)套方面也大量采用了乙丙橡膠制作。

乙丙橡膠與其他橡膠并用也是乙丙橡膠應(yīng)用的一個(gè)很大的領(lǐng)域。乙丙橡膠與其他橡膠并用在性能上可互補(bǔ)并改善工藝和降低成本。但由于各種配合劑對(duì)不同高聚物的親合能力各異,共硫化性又取決于各高聚物交聯(lián)效率,不同高聚物并用共混不可能達(dá)到分子級(jí)相容,而是分相存在的不均體系。配合劑的這種相間不均分配,對(duì)乙丙并用橡膠的性能有重大影響。在此簡(jiǎn)要介紹如下：

⑴三元乙丙橡膠與丁基橡膠有較好的相容性和共硫化性,此兩膠并用物理機(jī)械性能呈加和性,丁基橡膠可改善乙丙橡膠氣密性,提高撕裂性和隔音性；而乙丙橡膠改善了丁基橡膠的耐臭氧性和耐老化性,改善了丁基橡膠壓出表面光度,提高了半成品停放時(shí)的抗變形性能。

⑵三元乙丙橡膠可以不同比例與氯丁橡膠并用,以改善乙丙橡膠的耐油性能。乙丙橡膠與氯丁橡膠并用后,兩種橡膠性能互補(bǔ)。乙丙橡膠的耐油性、耐燃性和粘著性有所改進(jìn)；氯丁橡膠也改善了耐臭氧、耐化學(xué)腐蝕、耐熱、耐蒸汽、耐低溫屈撓等性能,并提高了氯丁橡膠的加工油及炭黑的填充量,從而降低了成本。

⑶乙丙橡膠與硅橡膠并用后,耐熱性、耐天候性、低溫柔順性和電性能進(jìn)一步獲得改善；硅橡膠力學(xué)性能也有較大改善。三元乙丙橡膠與氟橡膠并用,氟橡膠的低溫性和乙丙橡膠的耐介質(zhì)性均有提高,并降低了膠料的成本。

⑷乙丙橡膠對(duì)SBR、NR等進(jìn)行改性,提高了此類橡膠的耐老化性和耐高溫性能,也提高了乙丙橡膠的粘著性。

⑸汽車密封條用的三元乙丙橡膠為適應(yīng)汽車各部位密封要求,也曾與LDPE、SBR等進(jìn)行過(guò)并用,并取得了理想效果。與LDPE或液態(tài)聚丁二烯烴橡膠并用可獲得高硬度（邵爾A型硬度為96）EPDM橡膠,此類高硬度EPDM多數(shù)應(yīng)用于汽車水箱和行李箱密封條的生產(chǎn)。尤其是采用與液態(tài)聚丁二烯烴橡膠并用的高硬度EPDM橡膠其擠出工藝性較好。

⑹除乙丙橡膠與其他種類橡膠并用外,把乙丙橡膠作為熱塑性工程塑料的改性劑的應(yīng)用,其用量不小而且應(yīng)用也較廣泛。例如乙丙橡膠對(duì)PVC、PP、PE等的改性,主要改善這些熱塑性工程塑料的耐候性、回彈性、低溫抗脆性等性能要求。

除上述外,乙丙橡膠在日常生活用品、體育器材、機(jī)械化工設(shè)備、潤(rùn)滑油改性和各種橡膠制品生產(chǎn)領(lǐng)域中均有應(yīng)用。

盡管乙丙橡膠的生膠價(jià)格偏高,尤其是進(jìn)口的乙丙橡膠生膠價(jià)格更高,但充分利用其高充油性和高填充性,并利用可與其他橡膠并用的特性,降低混煉膠的生產(chǎn)成本是切實(shí)可行的,實(shí)際材料生產(chǎn)成本不會(huì)比其他橡膠高出多少。