橡膠原材料之通用合成橡膠（EPDM）

7．乙丙橡膠 EPR

乙丙橡膠是乙烯和丙烯為基礎(chǔ)單體合成的共聚物。橡膠分子鏈中依單體單元組成不同，有二元乙丙橡膠和三元乙丙橡膠之分。前者為乙烯和丙烯的共聚物，代號(hào)為EPM；后者為乙烯、丙烯和少量非共軛二烯烴第三單體的共聚物，代號(hào)為EPDM，統(tǒng)稱為乙丙橡膠(EPR)。

乙丙橡膠由于用途廣泛，市場(chǎng)需要旺盛，特別是汽車部件、聚烯烴熱塑性彈性體及塑料改性、單層防水材料等的需求迅速增加。目前生產(chǎn)乙丙橡膠的國(guó)家有10多個(gè)，生產(chǎn)廠家20多家，生產(chǎn)品種100多個(gè)，年總生產(chǎn)能力已超過(guò)100多萬(wàn)噸，僅次于丁苯橡膠、順丁橡膠和異戊橡膠，居第4位，為七大合成橡膠品種之一。幾乎占全部合成橡膠的8.2％。

⑴乙丙橡膠的品種與分類

乙丙橡膠是以乙烯、丙烯或乙烯、丙烯以及少量的非共軛二烯類為單體經(jīng)過(guò)催化劑的作用進(jìn)行溶液聚合或懸浮聚合而得到的無(wú)規(guī)共聚彈性體。

乙丙橡膠包括二元乙丙橡膠（EPM）和三元乙丙橡膠（EPDM）兩類

二元乙丙橡膠的分子結(jié)構(gòu)可以表示為：

    由于其分子鏈中不含有雙鍵，所以不能用硫黃硫化，而必須采用過(guò)氧化物硫化。

    而三元乙丙橡膠則是在乙烯、丙烯共聚時(shí)，再引入一種非共軛雙烯類物質(zhì)作第三單體，使之在主鏈上引入含雙鍵的側(cè)基，以便能采用傳統(tǒng)的硫黃硫化方法，因此是目前的主要開(kāi)發(fā)對(duì)象。依據(jù)第三單體種類的不同，三元乙丙橡膠又有E型、D型、H型之分。它們的分子結(jié)構(gòu)式如下：

    E型(ENB—EPDM)，第三單體為1，1－亞乙基降冰片烯：

D型（DCPD—EPDM），第三單體為雙環(huán)戊二烯：

H型-EPDM 結(jié)構(gòu)式：

以上三種類型的三元乙丙橡膠中D型價(jià)格較便宜。當(dāng)用硫黃硫化時(shí)，E型硫化速度快，硫化效率高，D型硫化速度慢。而當(dāng)用過(guò)氧化物硫化時(shí)，則D型硫化速度*快．E型次之。

此外，二元乙丙橡膠和三元乙丙橡膠的各個(gè)類別又按乙烯、丙烯的組成比、門尼黏度及第三單體引入量和是否充油等而分成若干牌號(hào)。

乙丙橡膠可看作是在聚乙烯的基礎(chǔ)上，引入了丙烯單體(引入量一般為25 mol％～50mol％不等)，從而破壞了原聚乙烯的結(jié)晶性，使之具有橡膠性能。因此乙丙橡膠的性能直接受乙烯、丙烯組成比的影響。一般規(guī)律是隨乙烯含量的增高，生膠和硫化膠的機(jī)械強(qiáng)度提高，軟化劑和填料的填充量增加，膠料可塑性高，壓出性能好，半成品挺性和形狀保持性好。但當(dāng)乙烯含量超過(guò)70mol％時(shí)，由于乙烯鏈段出現(xiàn)結(jié)晶，使耐寒性下降。因此，一般認(rèn)為乙烯含量在60mol％左右時(shí)，乙丙橡膠的加工性能和硫化膠的物理機(jī)械性能均較好。

三元乙丙橡膠第三單體的引入量通常以碘值(I₂g/EPDM100g)來(lái)表示。不同牌號(hào)的三元乙丙橡膠，其碘值一般在6～30之間。一般隨碘值的增大，硫化速度提高，硫化膠的機(jī)械強(qiáng)度提高，耐熱性稍有下降。碘值6～10的三元乙丙橡膠硫化度慢，可與丁基橡膠并用；碘值25～30的三元乙丙橡膠，為超速硫化型，可以任意比例與高不飽和的二烯類橡膠并用。

⑵乙丙橡膠的結(jié)構(gòu)

①乙丙橡膠是乙烯和丙烯的無(wú)規(guī)共聚物，為非結(jié)晶性橡膠。

②分子主鏈上**鍵，三元乙丙橡膠雖然引入了少量雙鍵，但卻位于側(cè)基上，活性較小，對(duì)主鏈性質(zhì)沒(méi)有多大影響，因此屬飽和橡膠。

③甲基的空間阻礙小，且無(wú)極性，主鏈又呈飽和態(tài)，因此是典型的非極性橡膠，分子鏈柔性好。

⑶乙丙橡膠的物理性質(zhì)

乙丙橡膠為白一淺黃色半透明彈性體，密度為0.86~0.87g/cm³。

⑷乙丙橡膠的性能

其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它具有比丁基橡膠還要好的耐老化性、電絕緣性等，又具有接近于天然橡膠的彈性和很好的耐寒性。但同時(shí)也將丁基橡膠的某些缺點(diǎn)和非結(jié)晶性橡膠必須補(bǔ)強(qiáng)的問(wèn)題集于一身。其優(yōu)缺點(diǎn)如下：

①耐老化性優(yōu)異，在現(xiàn)有通用型橡膠中是*好的。乙丙橡膠的抗臭氧性能特別好，當(dāng)臭氧濃度為100ppm時(shí)，乙丙橡膠2430h仍不龜裂，而丁基橡膠534h、氯丁橡膠46h即產(chǎn)生大裂口。在耐臭氧性方面，以DCPD-EPDM*好。

乙丙橡膠的耐天候性能也非常好，能長(zhǎng)期在陽(yáng)光、潮濕、寒冷的自然環(huán)境中使用。含炭黑的乙丙橡膠硫化膠在陽(yáng)光下暴曬三年后未發(fā)生龜裂，物理機(jī)械性能變化亦很小。在耐候性方面，EPM優(yōu)于DCPD-EPDM，更優(yōu)于ENB-EPDM。

乙丙橡膠的耐熱性能優(yōu)異。在150℃下，一般可長(zhǎng)期使用，間歇使用可耐200℃高溫。在耐熱性方面，ENB-EPDM優(yōu)于DCPD-EPDM。   

②絕緣性能和耐電暈性能超過(guò)丁基橡膠。又因吸水性小，所以浸水后的抗電性能也很好。

③對(duì)各種極性化學(xué)藥品和酸堿(濃強(qiáng)酸除外)的抗耐性好，長(zhǎng)時(shí)間接觸后性能變化不大。

④具有良好的彈性和抗壓縮變形性。特別是非結(jié)晶性，使低溫狀態(tài)下的彈性保持性好，冷凍到-57℃才變硬，到-77℃變脆。

⑤易容納補(bǔ)強(qiáng)劑、軟化劑，可行高填充配合，并且由于密度小，可降低制品成本。

⑥純膠強(qiáng)力低，必須通過(guò)補(bǔ)強(qiáng)才有使用價(jià)值。

⑦不耐油。

⑧硫化速度慢，比一般合成橡膠約慢3～4倍。與不飽和橡膠不能并用，共硫化性能差。

⑨自黏和互黏性都很差，給加工工藝帶來(lái)困難。

根據(jù)乙丙橡膠的性能特點(diǎn)，主要應(yīng)用于要求耐老化、耐水、耐腐蝕、電氣絕緣幾個(gè)領(lǐng)域，如用于耐熱運(yùn)輸帶、電纜、電線、防腐襯里、密封墊圈、門窗密封條、家用電器配件、塑料改性等。也極適用于碼頭緩沖器、橋梁減震墊、各種建筑用防水材料，道枕墊及各類橡膠板、保護(hù)套等。也是制造電線、電纜包皮膠的良好材料，特別適用于制造高壓、中壓電纜絕緣層。它還可以制造各種汽車零件，如墊片、玻璃密封條、散熱器膠管等。由于它具有高動(dòng)態(tài)性能和良好的耐溫、耐天候、耐腐蝕及耐磨性，也可用于輪胎胎側(cè)、水胎等的制造，但需解決好黏合問(wèn)題。