EPDM的材料构成

EPDM（三元乙丙橡胶）是由乙烯、丙烯及非共轭二烯烃为单体的三元共聚物，其主链为饱和结构，侧链含有不饱和双键，这种独特结构赋予了材料优异的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀能力。

1. 基本构成与分子结构

1) 主要单体组成

- 乙烯：提供主链基础结构

- 丙烯：引入侧甲基，破坏结晶结构，增强弹性

- 非共轭二烯烃：作为第三单体，提供硫化交联点

2) 分子结构特点

- 主链饱和：由乙烯和丙烯交替排列形成，无双键存在

- 侧链含不饱和双键：仅有一个双键参与硫化交联，另一个保留在侧链上

- 无极性基团：分子结构中缺乏极性取代基，内聚能低

这种结构特点使EPDM具有高度柔顺的分子链，能在宽温度范围内保持弹性，同时赋予其优异的耐老化性能。

2. 第三单体的种类与作用

1) 常用第三单体

- 乙叉降冰片烯（ENB）：最广泛使用，硫化速度快，提供高拉伸强度和低形变

- 双环戊二烯（DCPD）：提供防焦性，低应变，成本较低

- 1,4-己二烯（HD）：仅美国杜邦公司使用

2) 第三单体的作用机制

- 通过乙烯和丙烯共聚，在聚合物中产生不饱和键，实现硫化

- 满足"最多两键：一个可聚合，一个可硫化"的要求

- 影响长链支化程度：EPM 

3. 物理化学特性

1) 物理特性

- 低比重：生胶0.85～0.89 g/cm³，混炼胶1.1～1.6 g/cm³

- 高填充性：可大量吸收填料和油而影响特性不大

- 弹性优异：由于无结晶结构，分子链运动自由

- 电绝缘性能好：无极性结构使其具有良好的绝缘特性

2) 化学特性

- 耐氧化、抗臭氧：主链饱和结构提供优异的耐老化性能

- 耐化学腐蚀：对酸、碱、盐等多种化学介质具有抗性

- 低吸水率：无极性结构使其对水的吸收率低

- 耐候性突出：在臭氧浓度50pphm、拉伸30%条件下，可150小时以上不龟裂

4. 可调控参数

EPDM的性能可通过以下参数进行调整：

1) 乙烯丙烯比

- 范围：80/20到50/50

- 乙烯比例增加：提高压坯强度、拉伸强度、结晶化，降低玻璃体转化温度

- 丙烯比例增加：改善加工性能、低温特性及压缩形变

2) 分子量与分布

- 门尼粘度范围：20-100

- 分子量分布：重量平均分子量与数量平均分子量比例为2-5

- 含DCPD的EPDM具有更宽的分子量分布

3) 硫化工艺

- 硫磺硫化：成本低，气味小，耐热性稍低（≤120℃）

- 过氧化物硫化：耐热性好（≤150℃），但可能产生刺激性副产物

5. 改性品种

为拓展应用领域，EPDM可通过以下方式改性：

- 化学处理型：溴化、氯化等处理提升粘接性、耐燃性

- 热塑性共混型：与聚丙烯(PP)共混形成EPDM/PP热塑性弹性体，兼具橡胶弹性与塑料加工性

- 功能化改性：通过接枝改性增强与特定材料的相容性