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三元乙丙橡膠（EPDM）是乙烯、丙烯和非共軛二烯的一種三元共聚物，是當今商業(yè)應用中一種最具多樣化的特殊橡膠。
EPDM的主要特性是具有優(yōu)良的抗氧化、抗臭氧和抗風化性能。該產品比重低，延展性強，可以加入大量填料和塑性劑，同時仍然保持優(yōu)良的物理特性，因此可以生產便宜的功能部件。
EPDM的類型多種多樣，Mooney粘度、分子量、乙烯/丙烯比例和固化速度各異。不同類型產品設計用于特殊應用的優(yōu)化性能，可以選擇混配生產適于特殊加工和產品要求的最佳聚合物。EPDM具有優(yōu)良的老化特性以及低溫撓性和耐化學性。采用EPDM制造的產品包括汽車密封條、軟管、輪胎側壁、單層車頂薄膜以及導線和電纜絕緣層。由于具有優(yōu)良的介電特性、優(yōu)異的抗風化、抗臭氧、防水和耐熱性能，以及在溫度升高時抗流動性好，EPDM廣泛用于電氣絕緣。
本文討論這種聚合物的特征，以及根據客戶需要開發(fā)用于高性能汽車密封條及中壓絕緣應用的新型EPDM聚合物的物理特性。
什么是RE-EPDM？
RE-EPDM采用新聚合技術，因此成分分布受到控制。受控制的成分分布在聚合物鏈內及其之間提供獨特的微結構，在一種聚合物內結合了多級EPDM概念。因此，各種聚合物的不同屬性可以滿足不同的應用領域（見表1）。
表1：不同特性的聚合物可在不同領域應用
相應屬性 應用領域
低溫撓性和高強度 密封件與軟管
A級外觀并抗磨損和抗皺 海綿密封件
極好的電氣性能和加工特性 導線與電纜
高熱撕強度和較好的模制性能 通用機具
改良的熱融性和優(yōu)質的物理特性 TRP，TPV，改性塑料
◆ 應用于汽車密封條
RE-EPDM首先于1997年在北美汽車密封條市場使用。該產品組合了具有不同特性的兩種（或以上）EPDM的特性和性能特征。通常采用混合物制造擠壓汽車外形，以保持外形、抗皺及達到光滑表面。開發(fā)RE-EPDM 4316產品，以使汽車海綿型密封條達到極其光滑的擠壓和固化表面，同時保持要求的物理特性。與傳統(tǒng)EPDM相比，RE-EPDM 4316還具有超光滑擠壓、抗皺、海綿型低膨脹密度和低壓縮變形特性，同時混合和研磨性能優(yōu)良。
◆ 聚合物特性
與傳統(tǒng)EPDM的聚合物Mooney粘度65相比，RE-EPDM 4316的聚合物Mooney粘度為85。有趣的是，當RE-EPDM 4316直接替代相同海綿型擠壓化合物中的傳統(tǒng)EPDM時，可以達到無可比擬的Mooney粘度。這是該技術提供的獨特微結構的直接結果。RE-EPDM 4316聚合物烘焦時間更長、膨脹密度和負載撓度更低，具有相同壓縮變形和吸水率。另外，還觀察到抗皺的極其光滑表面。
◆ 性能優(yōu)點
RE-EPDM在混合和研磨性能方面具有許多優(yōu)點，包括更快混合速度（提高達10-15%）、優(yōu)良填料擴散、降低化合物粘度，以便更快和更易研磨。
模制和擠壓加工優(yōu)點包括頭壓降低、提高帶料送入過程設備（濕壓強度優(yōu)良）、形狀保持特性優(yōu)良、固化表面極其光滑以及模內流動性提高。
物理特性優(yōu)點是提高膨脹特性（密度降低）和形成優(yōu)良物理特性，RE-EPDM無可比擬或優(yōu)于EPDM等級混合物。
應用于導線與電纜
眾所周知，基于EPDM橡膠的絕緣化合物由于其采用的基本聚合物和化合成分的類型和含量而在物理和電氣特性方面變化極大。以下討論將說明RE-EPDM 4191P的聚合物特征、熱量和電氣穩(wěn)定性。
◆ 聚合物特性
中壓絕緣用EPDM要求乙烯含量高，以適于拉伸強度。低Mooney粘度和分支結構有利于形成合適的剪切變稀特性，易于加工。
分子量分布（MWD）表明，RE-EPDM 4191P特別適合于在沒有塑性劑時加入少量填料進行加工。一般來說，與EP共聚物相比，非飽和程度低（1.5% DCPD），導致加熱特征優(yōu)良。EPDM中使用過氧化物固化系統(tǒng)，以用于低壓到中壓結構和汽車點火導線的廣泛應用，在此環(huán)境中要求耐高溫。
◆ 復雜動態(tài)粘度和介損
在150℃以每秒0.25和200弧度之間測量RE-EPDM 4191P與剪切率相關的復雜動態(tài)粘度特性。注意，RE-EPDM 4191P的剪切稀化特性極低，粘度范圍從0.25弧度/秒的80,000帕斯卡-秒（pa-s）到200弧度/秒的大約1,100pa-s。
圖1顯示RE-EPDM 4191P的介損。介損是粘度/彈性模數的比率。因此，介損越低，等于彈性性能越好。在低頻率的低介損和相對平緩斜率是廣泛MWD和分支結構的象征。
RE-EPDM 4191P的相對低粘度和重要剪切稀化特征是中壓絕緣最終應用苛刻加工要求的必要條件。
◆ RE-EPDM評估化合物
采用典型中壓配方評估RE-EPDM 4191P。討論聚焦于最高溫度達150℃的絕緣化合物熱穩(wěn)定性以及在900C水中的電氣穩(wěn)定性，RE-EPDM 4191P在最高達150℃時具有優(yōu)良固化特征和耐熱性能（見表2）。
表2、RE-EPDM4191P的物理特性
100%模數 （Mpa） 7.1
拉伸力（Mpa） 13.2
延伸性（%） 330
121℃，7天后 拉伸力保持率 （% ） 100
延伸性保持率 （% ） 105
136℃，7天后 拉伸力保持率 （% ） 102
延伸性保持率 （% ） 105
158℃，7天后 拉伸力保持率 （% ） 99
延伸性保持率 （% ） 103
◆ 電氣特性
高性能絕緣化合物的主要電氣特性是低介電常數和耗散因數以及高絕緣電阻。介電常數或比介電常數（SIC）測量儲存在材料中的電能總量或者材料充當電容的傾向。介電常數與在交流電正和負周期內絕緣導線充電要求的電能有關。低數值與低損失和降低電能成本相關。介電常數主要是聚合物結晶度的函數。
耗散因數或功率因數是絕緣體充電和放電的滯后測量結果。耗散因數值越低，有效絕緣越好，運行冷卻更好。這是電纜系統(tǒng)損耗的一部分，影響運行系統(tǒng)的能源成本。耗散因數是絕緣體中的極性添加劑，例如穩(wěn)定劑和催化劑殘余物的一個函數。
RE-EPDM 4191P電氣特性優(yōu)良。介電常數和功率因數在長期浸泡時保持穩(wěn)定。表3中的數據顯示了化合物施加于#14 AWG固體銅并在900C水中以60Hz頻率施加600V交流電連續(xù)測試獲得的電氣數值。電氣特性的測量時間為12個月。
表3、RE-EPDM 4191P電氣特性（交流電頻率60HZ，電壓600V，浸泡在90℃水中）
時間 介電常數 功率因數(%) 絕緣電阻(MΩ/1000ft.)
40 (volts/mil) 80(volts/mil) 40(volts/mil) 80(volts/mil)
1天 2.53 2.54 0.16 0.15 7500
7天 2.53 2.54 0.16 0.15 7500
14天 2.53 2.54 0.16 0.15 6600
28天 2.57 2.57 0.17 0.17 6900
3個月 2.56 2.56 0.13 0.13 9600
6個月 2.63 2.63 0.19 0.18 12000
8個月 2.64 2.64 0.19 0.18 13500
12個月 2.63 2.63 0.43 0.43 12000
總結
這種新一代RE-EPDM聚合物推出尚未多久，是回應客戶對高性能EPDM用于汽車密封條和中壓絕緣導線和電纜市場的不斷增長需要。RE-EPDM 4316設計用于汽車密封條市場，可提供汽車海綿型密封條的超級光滑擠壓和固化表面，同時保持低壓縮變形和防皺的物理特性要求。
RE-EPDM 4191P取得市場成功，展示了其在導線和電纜工業(yè)的苛刻要求中的優(yōu)良濕性電氣穩(wěn)定性以及耐熱性。RE-EPDM的其它潛在應用還包括軟管、單層車頂薄膜以及機械產品。
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