三元乙丙橡胶混炼工艺.docx
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三元乙丙橡胶混炼工艺
三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量非共辘二烯姪的共聚物，其一般的组成含量为乙烯（质量百分数45%〜70%）、丙烯（质量百分数30%〜40%）和双烯第三单体（质量百分数1%〜3%）,第三单体通常为双环戊二烯、1,4•己二烯或2■亚乙基降冰片烯。
三元乙丙的主要聚合物链是完全饱和的，这个特性使得三元乙丙可以抵抗热，光，氧气，尤其是臭氧，具有优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力；三元乙丙本质上是无极性的，对极性溶液和化学物具有抗性，吸水率低，具有良好的绝缘特性，且它能吸收大量的填料和油而对性能影响不大，因此可以制作成本低廉的橡胶化合物。
1•混炼方法如下：
1.1出自ISO和ASTM检验三元乙丙橡胶性能的混炼方法如下：
主要包括密炼机混炼法和开炼机混炼法
（1）密炼机混炼方法
表1密炼机混炼
方法出处
ISO
4097—1980（E）
ASTMD3568—81a
混炼条件
150°C,77r/min
第一段混炼
①
生胶，氧化锌，炭黑，油和硬脂酸，0.5min
加料顺序
②
加压混炼2.5min
③
清扫，0.5min
④
当温度达150°C或时间达5min后排胶
开炼机薄通
排下的胶料立刻在鶴距为2.5mm,鶴温为50土
5°C的实验室开炼机上薄通3次，检查批料重量，使其与理论之差不大于0.5%,否则作废，薄同后的母炼胶料至少停放30min或使其达到室温
第二段混炼
开炼机二段混炼
停放后的母炼胶包在温度为50±5°C棍距为1.5mm开
炼机的慢辘上加入硫磺和促进剂，带完全混入胶料中后，每边割刀3次后，将车昆距调至0.8mm,胶料薄通6次后下片，并按规定方法制备试片
密炼机二段混炼
转速为77r/min,温度为
40±5°C的密炼机中加入
1/2上述母炼胶、促进剂、硫磺、1/2母炼胶。
胶料继续混炼直到温度达110°C或总混炼时间达2min即可排胶，并再次检查批料重量后，按规定方法制备试片
（开炼机或密炼
机）
加料顺序
（2）开炼机混炼方法
用开炼机混炼应注意调节辘距，使其尽可能地在鶴筒上保持较好的堆积胶（或连续的包辗胶），同时混炼前将氧化锌、炭黑、硬脂酸和油进行混合。
混炼方法如表2。
表2开炼机混炼方法
加料序
号
加料描述
辗距mm
鶴温°C
时间
ISOASTM
min
ISO
ASTM
ISO
ASTM
1
加生胶，使其包前鶴
0.7
0.8
35±5
23±5
1
2—1
用刮刀在辐筒上均匀地
0.7
0.8
35±5
23±5
13
2—2
加入1/2氧化锌、炭黑、
硬脂酸和油混合料，
1.3
1.2
35±5
23±5
3
3
每边割刀（至辗筒长度的
1.8
1.2
35±5
23±5
2
4
3/4）—次，
1.8
1.2
35±5
23±5
2
5
并加入剩余的1/2混合
0.8
0.8
35±5
23±5
6
料，待全部料加
入后，每边割刀3次（需保
证在堆积
胶或辗筒表面上没有游
1.2国产DCPD-EPDM混炼方法:
（1）混炼设备
实验室用6in开炼机
实验室用6in开炼机
鶴筒直径
160mm
车昆速
前棍22r/min
辐筒长度
320mm
后鶴27/min
档板间距
全开
1：
1.22
速比
用冷却水和蒸汽
辗温
调节
（2）混炼条件
每次配合量以300g生胶计算；混炼温度为30-40°C；混炼胶在室温停放不少于4小时。
（3）加料顺序
加料顺序
原料名称
觀炼时间min
辗距mm
割刀次数
1
生胶
1
0.6'0.8
酌情
2
硬脂酸
1
0.6'0.8
酌情
3
氧化锌
1
0.6'0.8
酌情
4
促进剂M
1
0.6'0.8
酌情
5
促进剂TMTD
3
0.6'0.8
酌情
6
1/2高耐磨炉
4
0.6'0.8
酌情
7
黑
15
0.6'0.8
酌情
8
1/2高耐磨炉
3
0.6'0.8
酌情
黑
9
4'6
0.2~0.5
不包辐通过10
10
硫磺
1
1.5~1.6
次
薄通
下片
合计
34*36
加料各步骤均需仔细清扫接科盘中药品，加入鶴筒，待药品分散后再割刀。
最终混炼胶重量误差应小于1%。
（4）硫化设备及条件使用平板硫化机硫化，硫化温度为160°C土1°C；模具承受压力大于2.0MPa（20kgf/cm2）；硫化40分钟；模具与平板边缘距离不少于75mm；硫化胶在室温下停放时间应不少于1小时。
1・3举例：
目前市场上不同硬度的三元乙丙橡胶的混炼方法
1.硬度57
三元乙丙橡胶配方:
三元乙丙胶，100;
硫磺，0.5;
过氧化二异丙苯（DCP）,6.5
硬脂酸,1.5;
高耐磨碳黑,20;
半补强碳黑,20;
凡士林/防老剂D5/1.5;
硫化条件：
158°CX40;
混炼工艺：
生胶一碳黑一软化剂一硫磺一防老剂。
用途和性能：
该胶料制成胶管、密封件、垫片。
耐中等浓酸、有机酸、无机酸、80%H2SO4.
2.硬度65
三元乙丙橡胶配方：
三元乙丙胶，100;
促进剂M,0.5;
促进剂TMTM,1.5
硫磺1.5
氧化锌5
硬脂酸,1；
高耐磨碳黑,80;
50号机油50
硫化条件：
160°CX60'混炼工艺：
生胶一填料、软化剂->ZnO->促进剂->s->硬脂酸，混匀后要经十次薄通。
用途和性能：
该胶料具有耐天候、耐臭氧、耐酸性能、耐磨、耐高低温、电绝缘和弹性等。
3.硬度80
三元乙丙胶；100;
氧化锌,5;
硬脂酸,1；
硫磺,0.5;
高耐磨碳黑,70;
促进剂TT,1.5,
促进剂,DM;2,
硫化条件:
160°CX30z混炼工艺：
生胶一碳黑一氧化锌、促进剂一硫磺一硬脂酸一
混炼后经十次薄通下片。
用途和性能：
温度:
・35〜+130°C,压力:
10Kg/cm2用于生产密封圈、垫片、耐酸、耐盐、耐辐射。
2.三元乙丙橡胶加工时的一些注意事项
（一）塑炼
三元乙丙橡胶的塑炼效果差，不象天然橡胶和丁苯橡胶那么易于塑炼。
门尼粘度高的三元乙丙橡胶塑炼时，由于分子链断裂，门尼粘度有所下降。
低门尼粘度的乙丙橡胶，只是在塑炼初期门尼粘度稍有下降。
因此三元乙丙橡胶不象天然橡胶那样需要专门进行塑炼，只是在混炼前先将三元乙丙橡胶在低温下稍薄通即可。
（二）混炼
三元乙丙橡胶可采用开炼机和密炼机混炼。
但用密炼机混炼，填充剂分散效果更好。
1.开炼机混炼
由于乙丙橡胶塑炼效果差，缺乏粘着性，不易“吃”炭黑，不易包觀（或易包后棍）,故用开炼机混炼时应注意以下几点：
（1）H尼粘度低的（ML!
l+4,100°C在80以下者）可以用开炼机混炼，门尼粘度高的用开炼机混炼较困难；
（2）混炼开始时采用窄辗距，先将生胶薄通10次左右，使其形成连续的包鶴胶后再放宽辄距进行加料混炼；
（3）辗温应控制在60°C左右，前辗温度稍低于后辗；
（4）混炼高填充油和高填充剂的胶料时，可将油和填充剂先混合后再加到胶料中去，以改善混炼操作；
（5）硬脂酸易使胶料脱车昆，宜在混炼后期加人。
此外，加入操作油能改善混炼胶操作性能。
故充油乙丙橡胶的混炼工艺性能较好。
2•密炼机混炼
三元乙丙橡胶密炼机混炼应注意以下几点；
（1）容量应比正常容量高15%左右；
（2）温度要高些，以利于乙丙橡胶在高温下塑化，从而使配合
剂易于分散均匀
（3）填充剂用量高的胶料宜采用逆混法，填充剂用量低的胶粉用一般混炼法较好。
逆混法
a.先加除硫黄和促进剂外的所有配合剂；
b.加生胶；
c.待配合剂完全混合均匀后排胶；
d.在开炼机上下片，冷却；
e.在开炼机上或温度低于100°C的密炼机中加硫化体系。
注:
密炼机混炼时间视密炼机的类型（快速或慢速）及配方不同而异，以达到配合剂充分分散均匀为原则.
（三）注胶
胶料压出性能往往是以胶料容易输送、压出速度快、压出物表面光滑以及形状、尺寸保持性好为标志。
三元乙丙橡胶比一般橡胶容易压出，压出速度较快，压出物收缩小，但要控制好胶料的门尼粘度和压出温度。
乙丙橡胶胶料门尼粘度（ML!
l+4,100°C）以40〜60为佳。
压出条件一般为；口型温度为90-140°C,机头温度80〜130°C,机身温度60一70°C,螺杆釆用通水冷却。
压出速度要适宜。
压出速度太快，压出物口型膨胀大，表面粗糙,尺寸稳定性差。
乙烯含量高及分子量分布窄的三元乙丙橡胶压出工艺性能好。
高填充配合的胶料亦有良好的压岀性能，特别是填充高结构炉黑、快压出炉黑、通用炉黑、半补强炉黑、中粒子热裂法炭黑和细粒子热裂法炭黑等炭黑的胶料压出表面光滑。
白色填料以钛白、滑石粉、碳酸钙为最好，压出速度超过炭黑胶料。
（四）挤出
尹云山，2009,特种橡胶制品，《挤出型无卤阻燃三元乙丙橡胶材料的制备与性能》文献中考察了几种不同润滑剂（润滑剂用量）、不同橡胶基体（与EPDM-MAH并用）、增塑体系（石蜡油增塑剂）对EPDM的挤出加工性能影响：
外润滑剂：
可以有效地减少胶料在挤出加工时的阻力，有利于改善胶料挤出时的流动性，但对阻燃橡胶材料而言，外润滑剂的添加量不能太大，否则会影响材料的阻燃性能。
，添加5份石蜡和EPDM专用加工润滑剂后，EPDM的挤出外观粗糙，并不能从根本上改变EPDM的挤出性能。
添加外润滑剂后导致材料内聚能变低，材料变得松散，在挤出成型过程中非常容易破边。
相对而言，添加10份硅橡胶后，EPDM的挤出外观有显著改善。
增塑剂：
对挤出加工性能影响的最大因素是胶料流动性。
添加增塑剂是改善胶料流动性和硬度最有效的方法。
本文对比了石蜡油对胶料加工性能的影响，添加40份石蜡油后，EPDM的挤出外观光滑，达到用户要求。
石蜡油添加到该材料中，可降低材料的硬度，使胶料变软，从而改善材料的流动性，有利于挤出成型。
添加增塑剂是改善EPDM挤出流动性和硬度的最有效方法，但需注意材料的阻燃性能和烟密度的变化。
基体：
并用少量马来酸酹接枝三元乙丙橡胶后，挤出外观明显改善，但马来酸酹接枝三元乙丙橡胶添加量过大，胶料的挤出外观质量反而变差。
马来酸肝接枝三元乙丙橡胶和极性氢氧化镁的相容性好，能够在一定程度下提高氢氧化镁在橡胶中的分散性，可保持挤出样条形状相对稳定。
由于马来酸酉干接枝三元乙丙橡胶可能添加了热塑性树脂，增加挺性便于挤出造粒，从而导致在添加过多马来酸酹接枝三元乙丙橡胶后，材料不能塑化，反而影响胶料的挤出性能。
吴道虎在三元乙丙橡胶用于电线Nordel1040用于电线电缆的配方设计及工艺性能研究中指出：
由于三元乙丙橡胶Nordel1040的分子量适中、门尼粘度较低、分子量分布较宽,混炼采用一般混炼方法即可。
胶料可采用冷喂料方式进行喂料，其挤岀工艺条件如下;喂料方式冷喂料;嫁杆长径比（15〜20）：
1;螺杆温度45〜55（?
;机筒温度60〜80C;机头温度90〜120C;模具温度110~130€;蒸汽压力1・2〜1・5MPa；模套孔径D=〃o+85-1.90）"其中D为模套孔径，必为绝缘线芯成缆外径昇为绝缘层标称厚度）；模套定径区长度7=（0.7-1.0）D；模套与模芯的锥角差山。
=20〜35S
（五）模压
三元乙丙橡胶高温流动性较好，故制造模压制品时没有什么困难。
但制造结构复杂的模制品时，要在模型关键部位钻些气眼以排出窝藏的气体，避免制品产生气孔缺陷或表面发粘等。
用过氧化物硫化的胶料热撕裂性能差，配方中应采用少量硫黄作共交联剂以改善其热撕裂性能，同时脱模时应特别小心。
（六）粘贴成型
乙丙橡胶缺少活性基团，内聚能低，分子链段扩散性极小，加上胶料容易喷霜，给粘贴成型工艺，尤其是制造多层结构的制品如轮胎胎侧、输送带、屋顶材料、胶鶴、衬里等带来较大的困难。
一般可以采取：
①保持需粘合表面新鲜不被污染或用化学溶液或溶剂处理需粘合的表面，尤其是对已喷霜的表面必须先用溶剂处理；②在需粘合的表面涂胶粘剂；③提高粘合部位的温度、压力和平整度；④与其它含活性基团的高聚物并用；⑤在胶料中加5'10份增粘剂；③适当提高增塑剂的用量。
⑤釆用中间层胶或涂胶液等办法来提高粘合力。
其中比较简单有效地提高粘合力的办法是提高温度和压力（表3）以及添加增粘剂。
不同增粘剂对自粘性的影响见表4。
表3贴合温度和压力对三元乙丙橡胶自粘性的影响
胶片温
贴合压
剥离力，
胶片温
贴合压
剥离力，
度，°C
力，MPa
g/2.5cm
度，°C
力，MPa
g/2.5cm
40
0.392
很小
60
0.785
1600〜
1620
40
0.589
很小
60
0.392
1450
40
0.785
很小
80
0.582
胶断
60
0.392
1250〜
80
0.785
胶断
60
0.589
1450
—
—
—
1450〜
1550
表4几种增粘剂对三元乙丙橡胶自粘性的影响
增粘剂类型
剥离力，g/73mm
增粘剂类型
剥离力，g/73mm
非反应性烷基
酚醛树脂
>1000
古马隆树脂
310
非芳香族石油
810
二甲苯树脂
270
系树脂
480
松香
350
聚菇烯树脂
非反应性烷基酚醛树脂增粘效果较好，但同时也使硫化胶物理机械性能下降，如弹性下降，永久变形增大，硫化速度减慢。
提高乙丙橡胶的粘合力除加增粘剂外，还可在胶料中加由胶粘剂
RE、胶粘剂A和白炭黑或胶粘剂RH、胶粘剂A和白炭黑组成的粘合体系（也有单用胶粘剂RH的），其中白炭黑要选用沉淀法活性白炭黑，此法的缺点是价格较高。
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