马 妍，王亮燕，王 峰，冯德和
（南京利德东方橡塑科技有限公司，江苏 南京 211500） 摘要：对比研究新型低结晶度聚乙烯与三元乙丙橡胶（EPDM ）的性能。结果表明，与EPDM 胶料相比，新型聚乙烯胶料的加工安全性较好，交联密度稍大，硫化速率较快，耐低温性能较好，气密性可达到同一水平，综合性能良好。新型低结晶度聚乙烯可以作为EPDM 的替代材料应用于橡胶制品生产。 关键词：聚乙烯；三元乙丙橡胶；结晶度；物理性能；气密性；耐低温性能
中图分类号：TQ325.1＋2；TQ333.4 文章编号：2095-5448（2021）03-0125-03
文献标志码：A DOI ：10.12137/j.issn.2095-5448.2021.03.0125
作者简介：马妍（1985—），女，江苏徐州人，南京利德东方橡塑科技有限公司高级工程师，博士，主要从事橡胶材料及橡胶制品的研发工作。
E -mail ：mayan8623@163
聚乙烯是世界上用量最大的聚合物材料，具有优良的物理性能、加工性能、热稳定性和电绝缘性等优点，广泛应用于薄膜、管材和电线电缆等领域[
1-2]
。聚乙烯按照聚合方法、相对分子质量、分子链结构的不同，分为高密度聚乙烯（HDPE ）、低密度聚乙烯（LDPE ）和线性低密度聚乙烯（LLDPE ）。聚乙烯通常都有一定的结晶度，结晶在赋予材料强度、刚度和耐热性能的同时，也会降低材料的弹性、透光性和加工性能[3]
。结晶度是高分子聚合物中晶区部分的质量分数或体积分数，是聚乙烯等半结晶性聚合物的重要参数之一。低结晶度聚乙烯可以通过交联成为一种类似橡胶的材料，可拓展到橡胶制品应用领域，如胶带、胶管、密封圈、胶辊和胶板等[4]
。因此开发出一种结晶度较低的聚乙烯材料对其应用拓展具有重要的意义。
本工作主要研究一种新型低结晶度聚乙烯，该材料采用后过渡金属配合物/烷基铝催化剂体系及连续溶液聚合工艺制备，聚合活性高，产品结晶度可达到2%以下。通过该新型聚乙烯与三元乙丙橡胶（EPDM ）的性能对比研究，期望为聚乙烯材料的开发及其在橡胶行业的应用拓展提供帮助。 1 实验
1.1 主要原材料
EPDM ，牌号4045M ，上海中石化三井弹性体有限公司产品；新型聚乙烯，牌号YZ -02，中国石化扬子石油化工有限公司南京研究院产品。1.2 配方
EPDM （1#配方）或新型聚乙烯（2#配方） 100，炭黑N550 80，氧化锌 5，硬脂酸 2，石蜡油 20，过氧化二异丙苯 5。1.3 主要设备和仪器
XK -160型开炼机，大连华韩橡塑机械有限公司产品；XLB -D500×500型平板硫化机，湖州东方机械有限公司产品；M -3000FA 型无转子硫化仪、LRK -100N 型拉力试验机和GT -7042-RDA 型弹性试验机，高铁检测仪器（东莞）有限公司产品；digi test II 型全自动硬度计，德国Bareiss 公司产品；DHG -9023型电热恒温老化箱，南京苏恩瑞干燥设备有限公司产品；XB -220A 型分析电子天平，瑞士普利赛斯公司产品；Q50型热重分析仪，美国TA 仪器有限公司产品；DSC 3＋型差示扫描量热（DSC ）仪，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司产品。1.4 试样制备
胶料按常规工艺在开炼机上混炼，混炼后停放24 h 。采用平板硫化机硫化试样，硫化条件为160 ℃/10 MPa ×（t 90＋ 3 min ），试样需在室温下停
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126放16 h ，再测试性能。
锚
1.5 测试分析1.5.1 硫化特性
硫化特性按照GB /T 16584—1996进行测试，试验温度为160 ℃。1.5.2 热重分析
热重分析按照GB /T 14837.1—2014进行测试，升温速率为10 ℃·min -1，在氮气气氛下从70 ℃升温至300 ℃，恒温10 min ，升温至550 ℃，恒温15 min ，降温至300 ℃，切换为空气气氛，升温至650 ℃，恒温15 min 。1.5.3 DSC 分析
玻璃化转化温度（T g ）按照GB /T 29611—2013进行测试，升温速率为10 ℃·min -1
，从－80 ℃升温至25 ℃，氮气流量为40 mL ·min -1。1.5.4 物理性能
拉伸性能按照GB /T 528—2009进行测试，采用Ⅰ型哑铃形试样；回弹值按照GB /T 1681—2009进行测
试；热空气老化试验按照GB /T 3512—2014进行，老化条件为150 ℃×144 h ；低温脆性按照
GB /T 1682—2014进行测试；压缩永久变形按照GB /T 7759.1—2015进行测试，采用A 型试样，压缩率为25%，温度为150 ℃，时间为96 h ；透气系数按照GB /T 7755.1—2018进行测试，采用空气气氛，试验温度为23 ℃。2 结果与讨论2.1 硫化特性
混炼胶的硫化特性如表1所示。
从表1可以看出：与1#配方混炼胶相比，2#配方混炼胶的门尼粘度更高，这是因为新型聚乙烯的相对分子质量大；门尼焦烧时间更长，说明新型聚
乙烯的加工安全性更好；F max 稍大，可见新型聚乙烯材料的交联密度更大；t 90较小，说明新型聚乙烯的硫化速率更快。2.2 热重分析
硫化胶的热重曲线如图1所示，微商热重曲线如图2所示。
20
4060 γ %800100200
400600800
1
2
č
1—1#配方；2—2#配方。
图1 硫化胶的热重曲线
0200
400
600800
科学社会主义与国际共产主义运动č
0.4
0.81.2
ԪӐ %g č 1 1.61
2
注同图1。
图2 硫化胶的微商热重曲线
从图1可以看出，由于2种配方中各组分的用量相同，因此在0～300 ℃区间的可挥发性组分、300～550 ℃区间的有机物总质量损失基本相同。2种配方胶料在300～550 ℃区间质量损失迅速增大，这是由于新型聚乙烯或EPDM 受热分解造成的，但两者的分解温度不同。
从图2可以看出，EPDM 的最大分解温度为459 ℃，新型聚乙烯的最大分解温度为469 ℃，可见新型聚乙烯的耐高温性能更好，这是由于新型聚乙烯的相对分子质量较大，且长链支化率较高。618 ℃的分解峰是空气引入后的填料分解。
表1 混炼胶的硫化特性
项 目
1#配方2#配方门尼粘度[ML （1＋4）100 ℃]5068门尼焦烧时间t 3（120 ℃）/min 18.82
21.53
硫化仪数据（160 ℃） F L /（dN ·m ）0.67 1.10 F max /（dN ·m ）14.5615.48 t 10/min 0.900.90 t 50/min 2.68 2.57 t 90/min
12.80
9.98
xx门1272.3 DSC 分析
米开朗基罗传
硫化胶的DSC 曲线如图3所示。
m W g m g 1
0 0.4
0.1 0.3 0.2 0.1 80
60
40
200
20
40
1
2 č
注同图1。
图3 硫化胶的DSC 曲线
从图3可以看出，EPDM 的T g 为－47.8 ℃，新型聚乙烯的T g 为－58.4 ℃，可见新型聚乙烯具有更优异的耐低温性能。2.4 物理性能
硫化胶的物理性能如表2所示。
从表2可以看出，与1#
赛尔号洛拉斯克
配方硫化胶相比，2#
配方硫化胶的密度和邵尔A 型硬度较小，拉伸强度、拉断伸长率、拉断永久变形和回弹值较大，压缩永久变形相近。添加新型聚乙烯的2#
配方硫化胶脆性温度达到－66 ℃，耐低温性能更好，这与DSC 分析结果是一致的。热空气老化后，2种配方硫化胶的性能变化差异不大。此外，2#配方硫化胶的透气系数比1#配方硫化胶稍高，但处于同一数量级，可见该新型聚乙烯虽然结晶度较低，分子链排列的规整度较低，但是气密性基本可达到EPDM 的水平。
综上所述，新型聚乙烯的综合性能良好，可以
作为EPDM 的替代材料应用于橡胶制品生产。3 结论
与EPDM 胶料相比，新型低结晶度聚乙烯胶料的加工安全性更好，交联密度稍大，硫化速率更快，耐低温性能更好，气密性可达到同一水平，综合性能良好，可以作为EPDM 的替代材料应用于橡胶制品生产。参考文献：
[1] 刘丹，赵艳芳，廖小雪，等.胶粉/低密度聚乙烯复合材料的性能研
究[J ]．橡胶科技，2014，12（1）：26-30．
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黏合，2019，41（1）：57-61．
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材料研究学报，2017，31（1）：41-48．
[4] 刘娟，沈梅，辛振祥.氯化聚乙烯橡胶和高密度聚乙烯对再生橡胶
性能的影响[J ].橡胶工业，2016，63（12）：724-728.
收稿日期：2020-11-10
表2 硫化胶的物理性能
项 目
1#配方2#配方密度/（Mg ·m -3） 1.193 1.175邵尔A 型硬度/度7166拉伸强度/MPa 10.3612.25拉断伸长率/%211337拉断永久变形/% 6.814.2压缩永久变形/%26.325.9回弹值/%47.855.4脆性温度/℃
－58－66透气系数×1017
/[m 2
·（Pa ·s ）-1
]
3.441 6.316150 ℃×144 h 热空气老化后 邵尔A 型硬度变化/度＋2＋4 拉伸强度变化率/%＋
4.52－0.15 拉断伸长率变化率/%
＋2.92
＋8.15
Comparison on Properties of New Type Low Crystallinity Polyethylene and EPDM
MA Yan ，WANG Liangyan ，WANG Feng ，FENG Dehe
（Nanjing Orientleader Technology Co.，Ltd ，Nanjing 211500，China
）Abstract ：The properties of a new type low crystallinity polyethylene and ethylene propylene dien
e monomer （EPDM ） were studied.The results showed that ，compared with EPDM ，the new type polyethylene had better processing safety ，higher crosslinking density ，faster curing rate ，better low temperature resistance ，the same level of air tightness and good comprehensive performance.The new type low crystallinity polyethylene could be used in the production of rubber products as an alternative to EPDM.
Key words ：polyethylene ；EPDM ；crystallinity ；physical property ；air tightness ；low temperature resistance
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