三元乙丙橡膠(簡稱EPDM)是以乙烯、丙烯為主要單體,并用少量的非共軛二烯烴聚合而成的一種合成橡膠。
三元乙丙最主要的特性就是其優越的耐氧化、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。
三元乙丙具有的特性:
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,彌補了三元乙丙橡膠生膠價格高的缺點,并且對高門尼值的三元乙丙橡膠來說,高填充后物理機械性能降低幅度不大。
耐老化性
乙丙橡膠有優異的耐天候、耐臭氧、耐熱、耐酸堿、耐水蒸汽、顏色穩定性、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℃下可短暫或間歇使用。加入適宜防老劑可提高其使用溫度。用過氧化物交聯的三元乙丙橡膠可在更苛刻的條件下使用。
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、苯等及礦物油中穩定性較差。在濃酸長期作用下性能也要下降。
耐水蒸氣
乙丙橡膠有優異的耐水蒸氣性能并優于其耐熱性。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,經歷較短時間外觀發生明顯劣化現象。
耐過熱水性能
三元乙丙橡膠耐過熱水性能亦較好,但與所用硫化系統密切相關。以二硫代二嗎啡啉、TMTD為硫化系統的乙丙橡膠,在125 ℃過熱水中浸泡15個月后,力學性能變化甚小,體積膨脹率僅0.3% 。
電性能
三元乙丙橡膠具有優異的電絕緣性能和耐電暈性,電性能優于或接近丁苯橡膠、氯磺化聚乙烯、聚乙烯和交聯聚乙烯。
彈性
三元乙丙橡膠分子結構中無極性取代基,分子內聚能低,分子鏈可在較寬范圍內保持柔順性,僅次于天然橡膠和順丁橡膠,并在低溫下仍能保持。
黏接性
三元乙丙橡膠由于分子結構中缺少活性基團,內聚能低,加上膠料易于噴霜,自黏性和互黏性很差。
三元乙丙橡膠作為一種彈性好、耐磨 、耐熱 、耐氣候、耐臭氧 、 耐淡水和海水性能非常好的橡膠,因此在汽車用橡膠制品中得到了廣泛的應用 ,如用于門窗密封條 、液壓制動軟管和密封圈 、空調通風管道 、發動機冷卻系統和空調制冷系統中的密封件 、輸送冷卻液的軟管等 。
下面具體介紹三元乙丙橡膠制品在汽車上的使用情況 、 其相應的材質性能要求。
01 在汽車密封條制品中的應用
絕大部分汽車密封條是利用擠出設備生產的斷面一致、長度無限長的制品,有少部分是利用硫化模具生產的不規則制品。它被廣泛應用于汽車前后風擋 、車門、車窗 、發動機艙 、后備箱等部位,用來填補車身部件之間的間隙,具有減震、防水、防塵、隔音、裝飾、保護司乘人員等功能 。此類產品接觸的主要是陽光、水、臭氧,使用溫度在-40 ℃~100℃, 短期耐熱溫度可達125℃。
用于橡膠密封條的EPDM材料一般硬度(邵氏A)在40~90之間選擇 ;其拉伸強度應在7MPa以上;拉斷伸長率一般在150%~500%;壓縮變形(85℃,22h)應小于45%;耐撕裂強度應大于5N/m;耐臭氧老化(50pphm,拉伸20%,72h)應無裂紋 。
02 EPDM在液壓制動用軟管和密封圈中的應用
利用EPDM耐制動液(DOT3、DOT4、DOT5(硅油基 ))的特性 , 用于液壓制動軟管內膠層和制動泵中的密封圈的制作。此類產品接觸的主要介質是制動液,使用溫度在-40 ℃~120℃之間,短期耐熱溫度可達 135℃。
此類零件采用的EPDM,硬度(邵氏A)為80;其拉伸強度應在10.5MPa 以上 ;斷裂伸長率一般在175%以上 ;在伸長率50%下的定伸應力為2.5~4MPa;在伸長率100%下的定伸應力為8MPa以上;壓縮變形 (100℃,22 h)應小于40%;其玻璃化轉變溫度(TR)最大為-50 ℃;耐臭氧老化(50pphm,拉伸20%,72h)應無裂紋。
03 EPDM在暖氣、通風和空調管中的應用
橡膠管一般分三層構成,即內層、中間加強層(化纖織物或鋼絲)及外層。三層所用材料應根據實際要求進行選擇。內層膠應耐所送介質的腐蝕,外層膠應具有機械強度,且適應外部所接觸的環境。因此,內、外膠常常不是一種橡膠。化纖織物主要用作低壓管,而金屬編織物用于高壓和超高壓管。EPDM已廣泛用于暖氣和通風管的內外膠層、空調軟管的外膠層,這是因為該材料具有很好的耐空氣、水、臭氧、陽光老化性和低溫柔軟性。
此類零件采用的EPDM,硬度(邵氏A)為70;其拉伸強度應在 10.5MPa以上;斷裂伸長率一般在300%以上;壓縮殘余變形(100℃,22 h)應小于40%;其玻璃化轉變溫度(TR)最大為-45 ℃;耐臭氧老化(50pphm,拉伸 20%,72h)應無裂紋 。
04 EPDM在拉帶中的應用
此類零件主要用于輪罩之間的聯接、電瓶箱蓋的緊固等,它能承受較高的動態和機械負荷,在使用過程中始終處于張緊狀態。此類產品接觸的主要是陽光、水、臭氧,使用溫度在-40 ℃~85℃,短期耐熱溫度可達100℃。
用于制作此類零件的EPDM材料,硬度(邵氏A)一般為60~80;其拉伸強度應在14MPa以上;斷裂伸長率一般在200%~400% ;撕裂強度應大于7N/m;壓縮殘余變形(85℃,22 h)應小于45% ;壓縮殘余變形(-20℃,22h)應小于45%;耐臭氧老化(50pphm,拉伸20%, 72h)應無裂紋 。
05 EPDM在發動機冷卻系統和空調制冷系統密封件中的應用
EPDM用于制作發動機冷卻系統中的密封圈。此類產品接觸的介質是防凍液、陽光 、水 、臭氧 ,使用溫度在-40 ℃~125℃,短期耐熱溫度可達135℃。
此類零件采用的EPDM,硬度(邵氏A)為60~80(制冷系統中應用的圓密封圈為75);其拉伸強度應在10.5MPa以上 ;斷裂伸長率一般175%以上 ;在伸長率50%下的定伸應力為1~2MPa;在伸長率100%下的定伸應力為2~5MPa以上 ;壓縮變形(150℃,22 h)應小于20%;其玻璃化轉變溫度(TR)最大為-50 ℃;耐臭氧老化(50pphm,拉伸20%, 72h)應無裂紋 。
06 EPDM在輸送冷卻液軟管中的應用
EPDM用于制作發動機用水管,其內、外膠層均采用EPDM材料制造。此類產品接觸的介質是防凍液、陽光、水、臭氧,使用溫度在-40 ℃~125℃,短期耐熱溫度可達150℃。
此類零件采用的EPDM,硬度(邵氏A)為65;其拉伸強度應在 10.5MPa以上 ;斷裂伸長率在300%以上 ;在伸長率50%下的定伸應力為1~2MPa;伸長率100%下的定伸應力為2~4.5MPa以上 ;壓縮殘余變形(100℃,22 h)應小于20%;其玻璃化轉變溫度(TR)最大為-50 ℃;耐臭氧老化(50pphm,拉伸 20%,72h)應無裂紋 。