三元乙丙橡胶(简称EPDM)是以乙烯、丙烯为主要单体,并用少量的非共轭二烯烃聚合而成的一种合成橡胶。
三元乙丙最主要的特性就是其优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力。由于三元乙丙橡胶属于聚烯烃家族,它具有极好的硫化特性。在所有橡胶当中,EPDM具有最低的比重。它能吸收大量的填料和油而影响特性不大。因此可以制作成本低廉的橡胶化合物。
三元乙丙具有的特性:
低密度高填充性
三元乙丙橡胶是一种密度较低的橡胶,其密度为0.87。加之可大量充油和加入填充剂,因而可降低橡胶制品的成本,弥补了三元乙丙橡胶生胶价格高的缺点,并且对高门尼值的三元乙丙橡胶来说,高填充后物理机械性能降低幅度不大。
耐老化性
乙丙橡胶有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸汽、颜色稳定性、电性能、充油性及常温流动性。三元乙丙橡胶制品在120℃下可长期使用,在150~200℃下可短暂或间歇使用。加入适宜防老剂可提高其使用温度。用过氧化物交联的三元乙丙橡胶可在更苛刻的条件下使用。
耐腐蚀性
由于乙丙橡胶缺乏极性,不饱和度低,因而对各种极性化学品如醇、酸、碱、氧化剂、制冷剂、洗涤剂、动植物油、酮和脂等均有较好的抗耐性;但在脂属和芳属溶剂(如汽油、苯等及矿物油中稳定性较差。在浓酸长期作用下性能也要下降。
耐水蒸气
乙丙橡胶有优异的耐水蒸气性能并优于其耐热性。在230℃过热蒸汽中,近100h后外观无变化。而氟橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶在同样条件下,经历较短时间外观发生明显劣化现象。
耐过热水性能
三元乙丙橡胶耐过热水性能亦较好,但与所用硫化系统密切相关。以二硫代二吗啡啉、TMTD为硫化系统的乙丙橡胶,在125 ℃过热水中浸泡15个月后,力学性能变化甚小,体积膨胀率仅0.3% 。
电性能
三元乙丙橡胶具有优异的电绝缘性能和耐电晕性,电性能优于或接近丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯、聚乙烯和交联聚乙烯。
弹性
三元乙丙橡胶分子结构中无极性取代基,分子内聚能低,分子链可在较宽范围内保持柔顺性,仅次于天然橡胶和顺丁橡胶,并在低温下仍能保持。
黏接性
三元乙丙橡胶由于分子结构中缺少活性基团,内聚能低,加上胶料易于喷霜,自黏性和互黏性很差。
三元乙丙橡胶作为一种弹性好、耐磨 、耐热 、耐气候、耐臭氧 、 耐淡水和海水性能非常好的橡胶,因此在汽车用橡胶制品中得到了广泛的应用 ,如用于门窗密封条 、液压制动软管和密封圈 、空调通风管道 、发动机冷却系统和空调制冷系统中的密封件 、输送冷却液的软管等 。
下面具体介绍三元乙丙橡胶制品在汽车上的使用情况 、 其相应的材质性能要求。
01 在汽车密封条制品中的应用
绝大部分汽车密封条是利用挤出设备生产的断面一致、长度无限长的制品,有少部分是利用硫化模具生产的不规则制品。它被广泛应用于汽车前后风挡 、车门、车窗 、发动机舱 、后备箱等部位,用来填补车身部件之间的间隙,具有减震、防水、防尘、隔音、装饰、保护司乘人员等功能 。此类产品接触的主要是阳光、水、臭氧,使用温度在-40 ℃~100℃, 短期耐热温度可达125℃。
用于橡胶密封条的EPDM材料一般硬度(邵氏A)在40~90之间选择 ;其拉伸强度应在7MPa以上;拉断伸长率一般在150%~500%;压缩变形(85℃,22h)应小于45%;耐撕裂强度应大于5N/m;耐臭氧老化(50pphm,拉伸20%,72h)应无裂纹 。
02 EPDM在液压制动用软管和密封圈中的应用
利用EPDM耐制动液(DOT3、DOT4、DOT5(硅油基 ))的特性 , 用于液压制动软管内胶层和制动泵中的密封圈的制作。此类产品接触的主要介质是制动液,使用温度在-40 ℃~120℃之间,短期耐热温度可达 135℃。
此类零件采用的EPDM,硬度(邵氏A)为80;其拉伸强度应在10.5MPa 以上 ;断裂伸长率一般在175%以上 ;在伸长率50%下的定伸应力为2.5~4MPa;在伸长率100%下的定伸应力为8MPa以上;压缩变形 (100℃,22 h)应小于40%;其玻璃化转变温度(TR)最大为-50 ℃;耐臭氧老化(50pphm,拉伸20%,72h)应无裂纹。
03 EPDM在暖气、通风和空调管中的应用
橡胶管一般分三层构成,即内层、中间加强层(化纤织物或钢丝)及外层。三层所用材料应根据实际要求进行选择。内层胶应耐所送介质的腐蚀,外层胶应具有机械强度,且适应外部所接触的环境。因此,内、外胶常常不是一种橡胶。化纤织物主要用作低压管,而金属编织物用于高压和超高压管。EPDM已广泛用于暖气和通风管的内外胶层、空调软管的外胶层,这是因为该材料具有很好的耐空气、水、臭氧、阳光老化性和低温柔软性。
此类零件采用的EPDM,硬度(邵氏A)为70;其拉伸强度应在 10.5MPa以上;断裂伸长率一般在300%以上;压缩残余变形(100℃,22 h)应小于40%;其玻璃化转变温度(TR)最大为-45 ℃;耐臭氧老化(50pphm,拉伸 20%,72h)应无裂纹 。
04 EPDM在拉带中的应用
此类零件主要用于轮罩之间的联接、电瓶箱盖的紧固等,它能承受较高的动态和机械负荷,在使用过程中始终处于张紧状态。此类产品接触的主要是阳光、水、臭氧,使用温度在-40 ℃~85℃,短期耐热温度可达100℃。
用于制作此类零件的EPDM材料,硬度(邵氏A)一般为60~80;其拉伸强度应在14MPa以上;断裂伸长率一般在200%~400% ;撕裂强度应大于7N/m;压缩残余变形(85℃,22 h)应小于45% ;压缩残余变形(-20℃,22h)应小于45%;耐臭氧老化(50pphm,拉伸20%, 72h)应无裂纹 。
05 EPDM在发动机冷却系统和空调制冷系统密封件中的应用
EPDM用于制作发动机冷却系统中的密封圈。此类产品接触的介质是防冻液、阳光 、水 、臭氧 ,使用温度在-40 ℃~125℃,短期耐热温度可达135℃。
此类零件采用的EPDM,硬度(邵氏A)为60~80(制冷系统中应用的圆密封圈为75);其拉伸强度应在10.5MPa以上 ;断裂伸长率一般175%以上 ;在伸长率50%下的定伸应力为1~2MPa;在伸长率100%下的定伸应力为2~5MPa以上 ;压缩变形(150℃,22 h)应小于20%;其玻璃化转变温度(TR)最大为-50 ℃;耐臭氧老化(50pphm,拉伸20%, 72h)应无裂纹 。
06 EPDM在输送冷却液软管中的应用
EPDM用于制作发动机用水管,其内、外胶层均采用EPDM材料制造。此类产品接触的介质是防冻液、阳光、水、臭氧,使用温度在-40 ℃~125℃,短期耐热温度可达150℃。
此类零件采用的EPDM,硬度(邵氏A)为65;其拉伸强度应在 10.5MPa以上 ;断裂伸长率在300%以上 ;在伸长率50%下的定伸应力为1~2MPa;伸长率100%下的定伸应力为2~4.5MPa以上 ;压缩残余变形(100℃,22 h)应小于20%;其玻璃化转变温度(TR)最大为-50 ℃;耐臭氧老化(50pphm,拉伸 20%,72h)应无裂纹 。