不同牌号乙丙橡胶耐热和耐疲劳性能的研究

摘要

乙丙橡胶牌号众多，微观结构不同，胶料性能也不同；另一方面，乙丙橡胶分子主链的完全饱和性，赋予其良好的耐热性能，其硫化胶可经受150℃下短期使用的考验，在管、带及其它橡胶工业制品中获得广泛使用。然而随着橡胶制品使用环境的恶劣性的增加，例如要求使用温度更高、使用期限的不断延长等，急需进一步提高EPDM在更高温度下的使用性能。
　　本文将不同牌号的乙丙橡胶的基本性能进行对比，考察微观结构对胶料性能的影响。结果表明，乙烯含量的增多使得胶料硫化速度变慢，硫化胶的交联密度、力学强度增大，耐热性能提高；ENB含量增多，硫化胶力学强度增大，而耐疲劳性能和耐热氧老化性能逐渐变差；RPA应变扫描显示，EPM低应变下的储能模量明显大于EPDM，乙烯含量较低的胶料低应变下的储能模量明显较大，并且当应变在1％~100%时，其动态损耗较大与高乙烯含量的胶料。DCPD型胶料的硫化速度明显大于ENB型，硫化胶耐屈挠疲劳性能明显优于ENB型胶料，但ENB型胶料的交联密度较大，耐热氧老化性能要略好。
　　二元乙丙橡胶与较高ENB含量的三元乙丙橡胶并用，比较其性能与相同ENB含量的三元乙丙橡胶性能的差异。结果表明，与相同 ENB含量的三元乙丙橡胶相比，并用胶交联密度有较大提高，并且其耐屈挠疲劳性能特别是耐裂纹增长性能明显较好；二者双键含量相同，所以耐热氧老化性能相似。总体而言，第三单体种类和含量相同时，并用胶的耐疲劳性能明显优于EPDM单用的硫化胶。
　　以S、EDMA和TAIC分别作为助硫化剂，研究了助硫化剂种类对EPDM性能的影响，同时研究了用过氧化物硫化时石蜡油用量对其性能的影响。结果表明，与EDMA相比，TAIC作为助硫化剂时胶料硫化速度明显较快，硫化胶交联密度较低，耐屈挠疲劳性能明显较好；少量S代替等量TAIC或EDMA时，硫化胶拉断伸长率和撕裂强度均明显变大，耐屈挠疲劳性能明显变好，但耐热性能急剧下降。RPA频率扫描结果显示，随交联密度增大，储能模量增大而损耗因子减小，少量S代替等量TAIC或EDMA时，储能模量降低而耗因子增大。石蜡油的使用明显改善胶料的加工性能，但延缓胶料的硫化速度并降低硫化胶的交联密度，并使得拉伸强度和硬度明显下降，石蜡油的用量对于硫化胶疲劳寿命的影响存在最佳用量值，用量增加使硫化胶耐热性能稍微降低。
　　对并用胶和相同ENB含量的EPDM硫化胶的耐疲劳性能进行研究，探究两者疲劳性能差异的原因。结果表明，并用胶中炭黑分散性较好，大应变下G′和G″均较小，且G″的减小幅度更大，表明并用胶在动态疲劳过程中粘滞阻力更小；对硫化胶拉伸疲劳过程进行研究，结果显示，并用胶拉伸疲劳过程中胶料交联密度变化不大，E′随疲劳次数增加呈现下降趋势，并且两种胶料疲劳过程中tanδ均增大、损耗峰变宽。

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符号说明

第一章 绪论

1.1 乙丙橡胶（EPDM）概述

1.2 乙丙橡胶的配合体系

1.3 乙丙橡胶耐热性能的研究

1.4 乙丙橡胶耐疲劳性能的研究

1.5 课题研究目的、意义和内容

第二章 微观结构对乙丙橡胶性能的影响

2.1 概述

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 第三单体种类对乙丙橡胶性能的影响

3.1 概述

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 配方因素对乙丙橡胶性能的影响

4.1 概述

4.2实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 炭黑网络结构对EPDM耐屈挠疲劳性能的影响

5.1 概述

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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