ZDMA／EPDM复合材料的制备及性能研究

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1、24现代橡胶技术2008年第34卷ZDMA／EPDM复合材料的制备及性能研究方胜阳，李方山，章于川‘(1．安徽大学化学化工学院安徽合肥230039；2．安徽安大中鼎橡胶技术开发有限公司安徽合肥230088)摘要：通过一步法合成纳米级甲基丙烯酸锌(ZDMA)，再填充到三元乙丙橡胶(EPDM)中制备纳米橡胶复合材料，研究了复合材料的基本力学性能、耐热老化性能、耐油性能和耐磨性能。结果表明，当纳米级ZDMA的用量为2．0份时，三元乙丙橡胶(EPDM)耐油性能有一定提高，且综合性能达到最佳。关键词：纳米级甲基丙烯酸锌；三元乙

2、丙橡胶；复合材料三元乙丙橡胶(EPDM)是乙烯、丙烯和不饱基丙烯酸锌，将其添加不同份数到三元乙丙橡胶和第3单体的共聚物，是一种高饱和度橡胶，具有中，对复合材料的力学性能、耐空气老化性能、耐优异的耐热、耐臭氧、耐酸碱、耐天候老化、抗疲磨性、压缩永久变形以及耐油性进行了测试和研劳、抗撕裂等性能，可以在一60—135cI=条件下长究。期使用，被广泛应用于汽车制造业、建筑业、电线电缆和聚合物改性等领域。EPDM的硫化速度较1实验部分慢，耐油性和粘合性较差。欧美和日本在丙烯酸1．1实验材料与设备金属盐原位补强橡胶方面开展了大量

3、卓有成效的EPDM、高耐磨炭黑、氧化锌、硬脂酸、硫黄、防工作，尤其是美国用于坦克履带垫的ZDMA／HN．老剂、促进剂等，宁国中鼎公司提供；纳米级ZD．BR复合材料，具有高模量、高强度、高抗撕裂、高MA，实验室自制；3}}标准油，宁国中鼎公司提供。耐磨、高耐热、耐非极性溶剂等优异特性¨J。密炼机K1MK4，FarrelLtd．Rochdale。Lan—研究表明0J，甲基丙烯酸锌(ZDMA)分子中cashire，England；平板硫化机；型号：QLB一350’含有的两个不饱和键具有较高的反应活性，它能3502，上海第一

4、橡胶厂；双辊混炼机SR一160与橡胶等高分子材料发生接枝和交联反应而引入型，上海橡胶机械厂；拉力实验机。Instron一1122离子键，提高基体大分子间的相互作用而产生良型英国；邵尔硬度计，江都市试验机械厂；JEM一好的补强效果，同时可以显著地提高橡胶基体的100SX型透镜日本电子公司(JEOL)。耐油性能。可是目前甲基丙烯酸锌的研究多以原1．2纳米氮化硅／EPDM橡胶试样基本配方位生成为主，此法甲基丙烯酸锌原生颗粒尺寸较基本配方(质量份)：三元乙丙胶母炼胶大，为微米级，不能在橡胶基体中达到很好的分EP35100；滑

5、石粉8．00；高耐磨炭黑65．00；硬脂散，并且目前对在高分子材料基体中发生该反应酸1．50；促进剂1．00；硫化剂0．20；纳米级甲基丙的机理和反应产物形态结构的研究和表征手段有烯酸锌0—5．0；其他l2(总份187．60)。限。因此，本研究通过实验室自行合成纳米级甲我们采用先密炼后开炼的方法，首先将生胶、相关加工助剂、纳米ZDMA粉体(按不同的份数)投入密炼机进行塑炼，停放冷却8h左右后再在开作者简介：方胜阳(1983一)，男，安徽枞阳人，安徽大学化学化工学院硕士研究生，主要从事高分子基纳米复合材料的研究工炼机上

6、薄通约10次，出片，制样(硫化工艺条件：作。175c【=、15MPa、10rain)。第6期方胜阳，等．ZDMA／EPDM复合材料的制备及性能研究25开炼机压片广—1停放r__——1制样图1ZDMA／EPDM复合材料制备工艺流程1．4测试与表征力学性能：按照GB／T528在Instron一112型10．6。代入公式计算得合成产物的晶粒平均粒径电子拉力机上进行撕裂强度、扯断伸长率、扯断强为40．1nm。度等性能测试；邵尔A型硬度按GB／T531—1999用江都市试验机械厂生产的邵尔硬度计测定；耐热老化性能按GB／T35

7、12测定，老化条件为125oC×70h。耐油性能按GB／T1690测定，浸油条件l25℃×70h。磨耗指数按GB／T9867进行测试。2结果与讨论lO203020405o6o702．1纳米甲基丙烯酸锌的合成在带有搅拌的250ml三口烧瓶中加入100ml图2合成产物的x一射线衍射图正己烷和聚乙二醇(400)，加入少量阻聚剂，称5gZnO在搅拌下加入，使粉末分散在溶液中，再称从图可知，所得产物颗粒大小为20—80nm。11gMAA在搅拌下倒入三口烧瓶中，用PH试纸观与XRD衍射图结果大致吻合。有些较大的颗粒察反应的变化。

8、反应大约三个小时，抽滤干燥，得可能是由于产物发生团聚的结果。白色疏松微细的固体。图2为两步法和一步法合成的纳米甲基丙烯2．2力学性能酸锌的x一射线粉末衍射谱图。从图中可见，出表1是ZDMA／EPDM复合材料力学性能测试峰的位置差不多，20为9．9。、10．6。的衍射峰分别结果。从表中可以看出，在研究的纳米ZDMA的对应于正交甲基丙烯酸锌晶体(2