耐高温EPDM配合体系及动态流变性能研究

摘要

本文从橡胶的硫化体系和补强体系入手，以两种过氧化物（Luperox F40S、Luperox DC40）、硫黄作为助硫化剂、四种补强填料（N550、N330、白炭黑、CNTs）为研究对象，对三元乙丙橡胶（EPDM）的硫化特性、基本力学性能、动态力学性能等进行研究。 首先从硫化体系入手，研究Luperox F40S、Luperox DC40和硫黄用量对EPDM硫化胶性能的影响。结果表明，温度升高，EPDM的基本力学性能下降。随着过氧化物用量的增多，扭矩增大，工艺正硫化时间t90缩短，断裂伸长率和撕裂强度依次降低。体系中加入硫黄对扭矩和拉伸强度无明显影响，但提高了EPDM的断裂伸长率和撕裂强度，高温下提高更显著，且Luperox DC40体系优于Luperox F40S体系；当硫黄用量为0.6份时，体系的高温撕裂强度最好。EPDM的交联密度也随过氧化物和硫黄份数的增多而逐渐增大。 从动态力学性能看，当加入硫黄后，G'比未加时初始模量降低。在 100℃应变扫描和频率扫描时 G'都随硫化剂份数增多而变大。两个体系在应变扫描下Δtanδ均为正值，但随着应变的增大，Δtanδ变小；在频率扫描下Δtanδ均为负值。综合考虑，下文中选取Luperox DC40和硫黄（0.6 phr）作为基本配方进行研究。 确定基础配方后，研究补强体系（N550、N330、白炭黑和CNTs）的用量对EPDM性能的影响。结果表明，随着填料份数的增加，EPDM的扭矩增大，t90缩短。当炭黑（N550、N330）份数为60份时，高温撕裂强度较好；整体来说，白炭黑/N550 并用体系高温撕裂强度最好，最佳用量为白炭黑/N550 比例为 20/40。随着N550、N330和CNTs用量的增加，EPDM的交联密度增大，相反，随白炭黑用量的增加，EPDM的交联密度减小。 从动态力学性能方面看，所有的补强填料都呈现出不同程度的Payne效应，其中N330体系最强，白炭黑/炭黑体系最弱。100℃时应变和频率扫描对应的G'均低于 25℃时的G'，此变化规律与硫化体系的变化规律相反。在应变扫描下，N550、N330和白炭黑/炭黑体系的Δtanδ均为正值，且随应变的增大而减小；在频率扫描下，Δtanδ无变化。CNTs补强体系的Δtanδ在应变扫描下为正值，但曲线无交叉点；频率扫描下Δtanδ为负值。

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