EPDM三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯以及非共軛二烯烴的三元共聚物，1963年開始商業(yè)化生產(chǎn)。每年全世界的消費(fèi)量是80萬噸。EPDM最主要的特性就是其優(yōu)越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蝕的能力。由于三元乙丙橡膠屬于聚烯烴家族，它具有極好的硫化特性。在所有橡膠當(dāng)中，EPDM具有最低的比重。它能吸收大量的填料和油而影響特性不大。因此可以制作成本低廉的橡膠化合物。

三元乙丙橡膠的性能與優(yōu)點(diǎn)

三元乙丙橡膠主鏈由化學(xué)性穩(wěn)定的飽和烴組成，僅在側(cè)鏈中含不飽和雙鍵，故基本上屬于種飽和型橡膠。由于分子結(jié)構(gòu)內(nèi)無極性取代基，分子間內(nèi)聚能低，故分子鏈可在較寬的溫度范圍內(nèi)保持柔順性。乙丙橡膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)使其硫化制品具有獨(dú)特的性能。

1、低密度高填充性:

三元乙丙橡膠是一種密度較低的橡膠，其密度為0.87。加之可大量充油和加 入 填 充 劑 ， 因 而 可 降 低 橡 膠 制 品 的 成 本 ，彌補(bǔ)了三元乙丙橡膠生膠價(jià)格高的缺點(diǎn)，并且對高門尼值的三元乙丙橡膠來說，高填充后物理機(jī)械性能降低幅度不大。

2、耐老化性:

乙丙橡膠有優(yōu)異的耐天候、耐臭氧、耐熱、耐酸堿、耐水蒸汽、顏色穩(wěn)定性 、 電 性 能 、 充 油 性 及 常 溫 流 動 性 。 三 元 乙 丙 橡 膠 制 品 在 120℃下可長期使用，在150~200。C下可短暫或間歇使用。加入適宜防老劑可提高其使用溫度。用過氧化物交聯(lián)的三元乙丙橡膠可在更苛刻的條件下使 用 。 三 元 乙 丙 橡 膠 在 臭 氧 濃 度 50×10~ ， 拉 伸 30% ， 可 達(dá) 150h以上不龜裂。

3、耐腐蝕性:

由于乙丙橡膠缺乏極性，不飽和度低，因而對各種極性化學(xué)品如醇、酸、堿、氧化劑、制冷劑、洗滌劑、動植物油、酮和脂等均有較好的抗耐性;但在脂屬和芳屬溶劑(如汽油、苯等及礦物油中穩(wěn)定性較差。在濃酸長期作用下性能也要下降。在ISO/TR7620中匯集了近400種具有腐蝕性的氣態(tài)和液態(tài)化學(xué)品對各種橡膠性能作用的資料。劉乙丙橡膠作用程度為1級的化學(xué)品有80多種，在此不一一列舉。

4、耐水蒸氣:

乙 丙 橡 膠 有 優(yōu) 異 的 耐 水 蒸 氣 性 能 并 優(yōu) 于 其 耐 熱 性 。 在 230℃過熱蒸汽中，近100h后外觀無變化。而氟橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、天然橡膠在同樣條件下，經(jīng)歷較短時(shí)間外觀發(fā)生明顯劣化現(xiàn)象。

5、耐過熱水性能:

三元乙丙橡膠耐過熱水性能亦較好，但與所用硫化系統(tǒng)密切相關(guān)。以二硫代二嗎啡啉、TMTD為硫化系統(tǒng)的乙丙橡膠，在125 ℃過熱水中浸泡1-5個月后，力學(xué)性能變化甚小，體積膨脹率僅0.3% 。

6、電性能:

三元乙丙橡膠具有優(yōu)異的電絕緣性能和耐電暈性，電性能優(yōu)于或接近丁苯橡膠、氯磺化聚乙烯、聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯。

7、彈性:

三元乙丙橡膠分子結(jié)構(gòu)中無極性取代基，分子內(nèi)聚能低，分子鏈可在較寬范圍內(nèi)保持柔順性，僅次于天然橡膠和順丁橡膠，并在低溫下仍能保持。

8、黏接性:三元乙丙橡膠由于分子結(jié)構(gòu)中缺少活性基團(tuán)，內(nèi)聚能低，加上膠料易于噴霜，自黏性和互黏性很差。

分子結(jié)構(gòu)和性能

三元乙丙是乙烯，丙烯和非共軛二烯烴的三元共聚物。二烯烴具有特殊的結(jié)構(gòu)，只有兩鍵之一的才能共聚，不飽和的雙鍵主要是作為交鏈處。另一個不飽和的不會成為聚合物主鏈，只會成為邊側(cè)鏈。三元乙丙的主要聚合物鏈?zhǔn)峭耆柡偷?。這個特性使得三元乙丙可以抵抗熱，光，氧氣，尤其是臭氧。三元乙丙本質(zhì)上是無極性的，對極性溶液和化學(xué)物具有抗性，吸水率低，具有良好的絕緣特性。

在三元乙丙生產(chǎn)過程中，通過改變?nèi)龁误w的數(shù)量，乙烯丙烯比，分子量及其分布以及硫化的方法可以調(diào)整其特性。

EPDM第三單體的選擇

第三二烯烴類型的單體是通過乙烯和丙烯的共聚，在聚合物中產(chǎn)生不飽和，以便實(shí)現(xiàn)硫化。第三單體的選擇必須滿足以下要求:

最多兩鍵:一個可聚合，一個可硫化

反應(yīng)類似于兩種基本的單體

主鍵隨機(jī)聚合產(chǎn)生均勻分布

足夠的揮發(fā)性，便于從聚合物中除去

最終聚合物硫化速度合適

二烯烴類型和含量對聚合物特性的影響

三元乙丙生產(chǎn)中主要是用ENB和DCPD。

三元乙丙中最廣泛使用的是ENB，它比DCPD產(chǎn)品硫化要快得多。在相同的聚合條件下，第三單體的本質(zhì)影響著長鏈支化，按以下順序遞增:EPMENB-快速硫化，高拉伸強(qiáng)度，低永久形變

DCPD-防焦性，低永久應(yīng)變，低成本

隨著二烯烴第三單體的增加，將會有下列影響發(fā)生:更快硫化率，更低的壓縮形變，高定伸，促進(jìn)劑選擇的多樣性，減少的防焦性和延展，更高的聚合物成本。

乙烯丙烯比

乙烯丙烯比可以在硫化階段進(jìn)行改變，商業(yè)的三元乙丙聚合物乙烯丙烯比由80/20到50/50。當(dāng)乙烯丙烯比由50/50變化到80/20時(shí)，正面的影響有:

更高的壓坯強(qiáng)度，更高的拉伸強(qiáng)度，更高的結(jié)晶化，更低的玻璃體轉(zhuǎn)化溫度，能將原材料聚合物轉(zhuǎn)化成丸狀，以及更好的擠出特性。不好的影響就是不好的壓延混合性，較差的低溫特性，以及不好的壓縮形變。

當(dāng)丙烯比例更高時(shí)，好處就是更好的加工性能，更好的低溫特性以及更好的壓縮形變等。

分子量和分子量分布

乙丙橡膠的分子量通常用門尼粘度表示。在三元乙丙的門尼粘度中，這些值是在高溫下得到的，通常為125℃，這樣做的主要原因是要消去由高乙烯含量所產(chǎn)生的任何影響(結(jié)晶化)，由此會掩蓋聚合物的真正分子量。三元乙丙的門尼粘度范圍在20到100之間。也有更高分子量的商用三元乙丙也有生產(chǎn)，但一般都充油，以便混煉。

分子量以及在三元乙丙中的分布可以在聚合過程中通過以下途徑聚合:

催化劑以及共催化劑的類型和濃度

溫度改性劑，如氫的濃度三元乙丙的分子量分布可以通過凝膠滲透色譜法使用二氯苯作為溶劑在高

溫下(150℃)測量而得。分子量分布通常被稱為是重量平均分子量與數(shù)量平均分子量的比例。根據(jù)普通和高度支化的結(jié)構(gòu)，這個值在2到5之間變化。

由于有分鍵，含有DCPD的三元乙丙橡膠更寬的分子量分布。

通過增加三元乙丙的分子量，正面影響有:更高的拉伸和撕裂強(qiáng)度，在高溫情況下更高的生坯強(qiáng)度，能夠吸收更多的油和填料(低成本)。隨著分子量分布的增加，正面的影響有:增加的混煉和碾磨加工性。但是，較窄的分子量分布可以改進(jìn)硫化速度，硫化狀態(tài)以及注塑行為。

硫化類型

三元乙丙可以利用有機(jī)過氧化物或者硫來進(jìn)行硫化。但是，相比與硫磺硫化，過氧化物交鏈的三元乙丙用于電線電纜工業(yè)時(shí)具有更高的溫度抗性，更低的壓縮形變以及改進(jìn)的硫化特性。過氧化物硫化的不好的地方就在于更高的成本。正如前面所提到的，三元乙丙的交鏈速度和硫化時(shí)間隨著硫化類型和含量而改變。當(dāng)三元乙丙與丁基，天然橡膠，丁苯橡膠混合時(shí)，在選擇合適的三元乙丙產(chǎn)品時(shí)，必須要考慮到下列因素:

當(dāng)與丁基進(jìn)行混合時(shí)，由于丁基具有較低的不飽和度，為適應(yīng)丁基的硫化速度，最好選擇相對較低含量的DCPD和ENB含量的三元乙丙。

當(dāng)與天然橡膠和丁苯橡膠混合時(shí)，最好選擇8%到10%ENB含量的三元乙丙，以滿足其硫化速度。