揭秘EPDM橡胶硫化体系：过氧化物与硫磺体系的选择指南
财富
2024-11-26 11:49
江苏
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EPDM（乙丙三元橡胶）是由乙烯、丙烯和少量非共轭二烯单体共聚而成的一种合成橡胶。它因其独特的化学结构，表现出优异的耐老化性、耐候性、耐热性、耐臭氧性以及良好的绝缘性，被广泛应用于汽车工业（如密封条、刹车软管）、建筑材料（如防水卷材）、电力工业（如电缆护套）等领域。
在EPDM橡胶的硫化加工中，选择合适的硫化体系至关重要。常用的硫化体系包括过氧化物硫化体系和硫磺硫化体系。这两种体系因其硫化机理和生成的交联键不同，导致其性能特点和应用场景各异。以下将从技术角度详细探讨这两种体系的选择依据及应用分析。硫化体系的分类及原理
硫化是一种橡胶加工的关键步骤，通过引入化学交联，使橡胶分子形成三维网状结构，从而赋予橡胶优异的机械性能、弹性和耐久性。1. 过氧化物硫化体系
硫化机理
过氧化物在加热时分解生成自由基，自由基进一步与橡胶分子发生反应，形成碳-碳交联键。典型的过氧化物硫化剂包括过氧化二异丙苯（DCP）、过氧化叔丁基异丙苯（TBIC）等。形成的碳-碳交联键化学稳定性强，耐热性和耐候性优异。2. 硫磺硫化体系
硫化机理
硫磺分解后与橡胶分子中的双键反应，形成C-S-C键、多硫键或混合交联键。硫磺硫化体系通常需要添加促进剂，如噻唑类促进剂（如M、DM）或胍类促进剂（如D），以提高硫化效率。由于多硫键化学稳定性较差，产品耐高温性和耐老化性相对较弱。过氧化物体系与硫磺体系的性能对比
1. 交联键特性
过氧化物体系：交联键主要是碳-碳键，具有极高的热稳定性和化学稳定性，能够耐受150℃以上的高温，同时在酸碱环境中不易降解。硫磺体系：交联键主要是C-S-C键及多硫键，热稳定性较差，在高温（如120℃以上）下可能发生交联键断裂或热降解。2. 耐热性能
过氧化物体系：适用于长时间暴露在高温环境中的制品，如汽车发动机密封件、热水管道密封圈等。硫磺体系：仅适用于中低温环境下的应用，如汽车门窗密封条、隔音条等。3. 物理机械性能
硫磺体系：硫化制品的拉伸强度和弹性更好，适合要求高柔韧性的应用场景。过氧化物体系：硫化制品的硬度较高，尺寸稳定性更好，但拉伸性能相对稍逊。4. 耐化学腐蚀性
过氧化物体系：由于碳-碳交联键的化学惰性，硫化制品对强酸、强碱以及有机溶剂表现出优异的抗腐蚀性。硫磺体系：在腐蚀性介质中容易受到侵蚀，适用范围有限。5. 老化性能
过氧化物体系：耐老化性能优异，可长期暴露于臭氧、紫外线或氧化环境中而不损失性能。硫磺体系：老化过程中交联键易被破坏，制品寿命相对较短。6. 成本与加工性能
硫磺体系：工艺成熟、加工简单、硫化时间短、成本低，适合大规模生产。过氧化物体系：加工条件要求较高，成本稍高，但高性能制品的价值通常可以抵消这一劣势。不同应用场景下的硫化体系选择
1. 汽车行业
汽车密封条：密封条需要高弹性、耐磨性和抗疲劳性，通常选择硫磺硫化体系，其柔韧性和拉伸性能更好，同时成本较低。发动机密封件：在发动机高温环境下使用的密封件通常选择过氧化物硫化体系，因其耐高温性和尺寸稳定性更优。2. 建筑行业
防水卷材：防水卷材对耐候性要求较高，过氧化物硫化体系因其卓越的抗老化性能更为适用。低成本应用：对于短期或非暴露场景，硫磺硫化体系更具经济性。3. 工业与电力
电缆护套：要求耐热性和耐化学腐蚀性，通常选用过氧化物硫化。工业软管：根据使用环境，如果需要承受化学品侵蚀，则过氧化物硫化体系更适合；若只需柔韧性，则选用硫磺硫化体系。4. 医用与食品领域
过氧化物体系：挥发性副产物少，适用于对环保和卫生要求严格的领域，如食品级橡胶密封圈和医用橡胶管件。技术优化与发展趋势
1. 过氧化物硫化体系的优化
低温硫化：新型过氧化物硫化剂的开发，使得硫化工艺能够在更低的温度下进行，进一步降低能耗和加工成本。高效交联剂：新型交联剂的加入显著提升了硫化效率和产品性能。2. 硫磺硫化体系的改性
绿色促进剂：开发低毒性或无毒的促进剂，减少环境污染。耐高温硫化：通过配方优化，提高硫磺硫化制品的热稳定性和老化性能。3. 混合硫化体系
结合过氧化物和硫磺体系的优点，例如在低硫配方中添加少量过氧化物，既提高产品的耐热性，又保留其优异的弹性。过氧化物硫化体系和硫磺硫化体系各自具有独特的性能优势，其选择需要根据具体应用场景和性能要求综合评估。对于耐高温、耐化学腐蚀以及高性能要求的制品，应优先采用过氧化物硫化体系；而对于成本敏感且要求高柔韧性和易加工性的产品，硫磺硫化体系则更为合适。
