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(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)。每年全世界的消費(fèi)量是80萬(wàn)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(wú)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(duì)高門尼值的三元乙丙橡膠來(lái)說(shuō)，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(dòng) 性 。 三 元 乙 丙 橡 膠 制 品 在 120℃下可長(zhǎng)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(guò)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(duì)各種極性化學(xué)品如醇、酸、堿、氧化劑、制冷劑、洗滌劑、動(dòng)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(zhǎng)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(duì)各種橡膠性能作用的資料。劉乙丙橡膠作用程度為1級(jí)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(guò)熱蒸汽中，近100h后外觀無(wú)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(guò)熱水性能:
三元乙丙橡膠耐過(guò)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(guò)熱水中浸泡1-5個(gè)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(wú)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(gè)不飽和的不會(huì)成為聚合物主鏈，只會(huì)成為邊側(cè)鏈。三元乙丙的主要聚合物鏈?zhǔn)峭耆柡偷摹＿@個(gè)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(wú)極性的，對(duì)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(guò)程中，通過(guò)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(guò)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(gè)可聚合，一個(gè)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(duì)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(zhǎng)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(huì)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(huì)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(guò)程中通過(guò)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(guò)凝膠滲透色譜法使用二氯苯作為溶劑在高
溫下(150℃)測(cè)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(gè)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(guò)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(guò)氧化物或者硫來(lái)進(jìn)行硫化。但是，相比與硫磺硫化，過(guò)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(guò)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(duì)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。
