摘要：在發(fā)泡劑用量為6～8份時，EPDM發(fā)泡材料的回彈值出現(xiàn)極大值，此時產(chǎn)品外表光滑、手感細(xì)膩，彈性良好。

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在汽車工業(yè)中，發(fā)泡材料的應(yīng)用已經(jīng)有相當(dāng)規(guī)模。以汽車密封條為例。1995年總需求量為4500萬m，2000年總需求量為11250萬m，預(yù)計到2010年總需求量將達(dá)到25000萬mr1。作為汽車密封條，其主要性能要求是密封性及彈性好、

耐候和耐疲勞老化性能優(yōu)異等。EPDM是一種飽和橡膠，其耐老化性能是通用橡膠中最好的。，且具有較高的耐臭氧性和耐候性，被稱為“無龜裂橡膠”。本工作通過選擇合適的發(fā)泡劑、硫化和補強體系，制備各項性能均符合要求的EPDM發(fā)泡材料。

1、實驗

1.1原材料

EPDM，牌號EP98，日本三井石油化學(xué)工業(yè)株式會社產(chǎn)品；發(fā)泡劑DDL101，濟(jì)南奧科化工科技有限公司產(chǎn)品；炭黑N330，德國德固薩公司產(chǎn)品；過氧化二異丙苯(硫化劑DCP)、硬脂酸、聚乙烯蠟、硫黃和氧化鋅均為市售工業(yè)品。

1.2基本配方

EPDM1()(]，硬脂酸1，氧化鋅3，聚乙烯蠟5，硫化劑DCP、硫黃、發(fā)泡劑DDL101和炭黑N330變量。

1.3主要設(shè)備和儀器

SK一1608型雙輥筒開煉機，上海橡膠機械廠產(chǎn)品；XLK型平板硫化機，青島第三橡膠機械廠產(chǎn)品；GT—AJ7000S型電子拉力實驗機和GT—XB一320M型電子密度儀，臺灣高鐵科技股份有限公司產(chǎn)品；CJ一6A型回彈性試驗機，上海化工機械四廠產(chǎn)品；邵氏硬度計，上海險峰電影機械廠產(chǎn)品；JSM一840型掃描電子顯微鏡，日本JE0L公司產(chǎn)品。

1.4性能測試

密度按HG／T27281995測定；邵爾A型硬度按GB／T531—1999測定；拉伸強度按C,B／T528~1998測定；回彈值按C；B／T1681～1991測定；壓縮永久變形按GB／T1683?1981測定。

2、結(jié)果與討論

經(jīng)過對發(fā)泡工藝多次摸索，鎖定工藝條件為模壓溫度160℃、發(fā)泡時間14min，并以此為基礎(chǔ)探討發(fā)泡劑、硫化體系和炭黑對發(fā)泡材料性能的影響。

2.1發(fā)泡劑的影響

發(fā)泡劑選用DDL101。該發(fā)泡劑為復(fù)合型發(fā)泡劑，吸放熱基本平衡，避免了單純放熱型或吸熱型發(fā)泡劑因熔體粘度和強度波動造成并泡或難于發(fā)泡的現(xiàn)象，與傳統(tǒng)的發(fā)泡劑相比，該發(fā)泡劑有反應(yīng)平緩、放氣量較大的特點。用其作為發(fā)泡劑發(fā)泡所得制品泡孔尺寸小，形狀規(guī)則，物理性能好。

2.1.1發(fā)泡劑用量對發(fā)泡材料性能的影響

發(fā)泡劑用量對發(fā)泡材料的拉伸強度和密度的影響如圖1所示。從圖1可以看出，隨著發(fā)泡劑用量的增大，材料的拉伸強度和密度均呈一定程度的下降趨勢。發(fā)泡劑用量對材料的硬度和彈性的影響如圖2所示。從圖2可以看出，發(fā)泡材料的硬度隨發(fā)泡劑用量的增大呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，而其回彈值在發(fā)泡劑用量為6～8份時出現(xiàn)極大值，此時產(chǎn)品外表光滑、手感細(xì)膩、彈性良好。

2.1.2發(fā)泡劑用量對泡孔結(jié)構(gòu)的影響

發(fā)泡劑用量不同時，泡孔放大1000倍的SEM照片如圖3所示。從圖3可以清楚看到泡孔內(nèi)部存在大量的皺褶。其中，當(dāng)發(fā)泡劑用量為6份時泡孔內(nèi)部皺褶更為細(xì)密，分布更為均勻。存在結(jié)構(gòu)細(xì)致且分布均勻的皺褶是發(fā)泡材料擁有好的彈性的內(nèi)在原因。綜合以上分析，本試驗選擇發(fā)泡劑DDL101的用量為6份。

2.2硫化體系的影響

EPDM發(fā)泡材料的硫化體系主要為硫黃和過氧化物硫化體系。采用硫黃硫化體系時，發(fā)泡材料形成以多硫鍵為主的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，其拉伸強度較大，但耐熱和耐老化性能略差；采用過氧化物硫化體系時，發(fā)泡材料形成單一的碳一碳交聯(lián)鍵，其和耐老化性能優(yōu)異，但壓縮永久變形小。本試驗采用硫黃和過氧化物共硫化體系，以期在保證材料耐熱和耐老化性能的前提下不降低材料的物理性能。

過氧化物硫化體系以及硫黃和過氧化物共硫化體系對發(fā)泡材料性能的影響如表1所示。從表1看出，添加硫黃后，發(fā)泡材料的性能均有所提高，發(fā)泡材料的密度由原來無硫黃時的0．19Mg·m提高到0.32Mg·rn-，邵爾A型硬度由3度提高到2o度，回彈值由33提高到5O，拉伸強度由0．35MPa提高到1．38MPa，變化幅度較大。添加硫黃前后發(fā)泡材料物理性能發(fā)生變化可以如下解釋：DCP分解引發(fā)生成的叔碳自由基易發(fā)生斷裂，這是EPDM交聯(lián)反應(yīng)主要的競爭反應(yīng)。加入少量硫黃作共交聯(lián)劑可以抑制叔碳自由基斷裂，提高交聯(lián)效率，從而提高硫化膠的拉伸強度和定伸應(yīng)力，降低壓縮永久變形。另外，硫黃還使EPDM分子內(nèi)的不飽和雙鍵打開發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。在硫黃存在的條件下，交聯(lián)效果和硫化膠性能的改善可歸因于硫黃的交聯(lián)特性。不同硫化體系發(fā)泡材料的泡孔結(jié)構(gòu)如圖4和5所示。從泡孔放大不同倍率的示意圖可以看出，單純DCP硫化時泡孔形狀為多邊形，泡孔內(nèi)部較為平坦，泡壁薄；采用DCP／硫黃并用硫化時泡孔形狀近似圓形，泡孔內(nèi)部具有細(xì)致且均勻的皺褶，泡壁較厚。在宏觀上，DCP／硫黃并用硫化所得材料較單純DCP硫化具有更高的回彈值，手感更軟。綜上所述，采用硫黃和過氧化物并用硫化體系，可在保證材料耐熱和耐老化性能的前提下不降低材料的物理性能。

2.3炭黑的影響

EPDM體系中發(fā)泡材料的密度和硬度隨炭黑N330用量變化的趨勢如圖6所示。從圖6可以看出，隨著炭黑N330用量由2O份增大到4O份，發(fā)泡材料的密度和硬度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，但變化趨勢不明顯。

EPDM發(fā)泡材料的回彈值和拉伸強度隨炭黑N330用量變化的趨勢如圖7所示。從圖7可以看出，隨著炭黑N330用量由2O份增大到4O份，發(fā)泡材料的回彈值呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，從44下降到37，拉伸強度在炭黑N330用量為3o份時出現(xiàn)峰值，達(dá)到1．18MPa。

EPDM體系中發(fā)泡材料壓縮永久變形隨炭黑N330用量變化的趨勢如圖8所示。壓縮永久變形試驗條件為7O℃×24h，壓縮率4O。從圖8可以看出，隨著炭黑N330用量從2O份增大到4O份，材料壓縮永久變形呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。當(dāng)炭黑N330用量為3O份時，材料具有最低的壓縮永久變形35．3。為使發(fā)泡材料在保持較低的密度和硬度的同時，又保持高的回彈值和低的壓縮永久變形，選擇炭黑N330用量為3O份。選用此炭黑用量時，發(fā)泡材料的拉伸強度最大。綜上所述，可得出EPDM發(fā)泡材料的優(yōu)化配方：EPDM100，硬脂酸1，氧化鋅3，聚乙烯蠟5，硫化劑DCP0．5，硫黃0．2，發(fā)泡DDL1016，炭黑N33030。

3、結(jié)論

(1)在發(fā)泡劑用量為6～8份時，EPDM發(fā)泡材料的回彈值出現(xiàn)極大值，此時產(chǎn)品外表光滑、手感細(xì)膩，彈性良好。

(2)使用DCP／硫黃并用硫化體系所得發(fā)泡材料泡孑L內(nèi)部有細(xì)致而均勻的皺褶，其彈性較單純DCP硫化的發(fā)泡材料要好，其它性能也較優(yōu)。

(3)當(dāng)炭黑N330用量為3O份時，材料有較低的密度和硬度，又具有高的回彈值和低的壓縮永久變形，而且拉伸強度最大。

(4)采用優(yōu)化配方制得的EPDM發(fā)泡材料柔軟性好，發(fā)泡倍率較高，彈性好，而且在光學(xué)顯微鏡下觀察其泡孔結(jié)構(gòu)更為均勻、細(xì)密。

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