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三元乙丙橡胶生胶选择对其粘接性的影响
作者：黄兴，王展，谢小琴，刘中勤（洛德橡胶化学（上海）有限公司）
由于三元乙丙橡胶（EPDM ）突出的耐臭氧、耐候、耐热、耐水、耐蒸气、耐化学品性能和优良的电绝缘性能，加之使用温度范围宽（-57℃~150℃），因而在橡胶制品工业中获得广泛的应用。采用EPDM 与金属骨架粘接的部件包括：车窗密封条、减震器、密封圈和衬垫、反应釜内衬、船舶用护舷材料等。
但EPDM 属于饱和橡胶，其自粘性和互粘性很差，因此客户在使用Chemlok 胶粘剂粘接EPDM 时候经常碰到橡胶与胶粘剂不粘的破坏方式（RC 破坏），有些RC 破坏在排除了胶粘剂的应用操作和客户橡胶的硫化工艺外，仍然不能解决，这可能跟客户的橡胶配方有关。国内外的文献中有提到EPDM 配方对橡胶本身性能的影响以及配方中某此组分对EPDM 与金属粘接性能的影响［4-6］，但没有发现对EPDM 本身生胶与其对金属粘接性能的影响。本文从研究EPDM 第三单体含量、乙烯含量以及门尼粘度出发，研究其与金属粘接性能的影响，旨在抛砖引玉，希望能给所有使用EPDM 做粘接件的用户提供一些指导。
实验部分
★ 主要实验原料：EPDM 生胶、氧化锌、硬酯酸、碳黑、环烷油、硫化剂、胶粘剂等；
★ 主要实验设备：XK-160橡胶开炼机、Alpha MDR2000硫变仪、国产平板硫化机、喷砂机、Instron 拉力机等； ★ 实验方法
▽ 橡胶基本配方：生胶100份、氧化锌5份、硬酯酸1份、N330碳黑80份、环烷油40份、硫磺1.5 份、促进剂TMTD1.5份、促进剂M0.5份； ▽橡胶混炼（如表1 中） ▽粘接
1、基材处理：40目粗砂喷砂处理，再用丁酮（MEK ）脱酯处理，70℃烘箱烘干；
2、胶粘剂应用：胶粘剂（底涂Chemlok 205，面涂Chemlok 238和Chemlok 6108）搅拌均匀，按相应比例稀释，喷涂底涂，室温干燥10分钟，70℃烘箱烘烤至少20分钟，冷却至室温，喷涂面涂，室温干燥10 分钟，70℃烘箱烘烤至少20分钟；
3、硫化粘接：硫化前橡胶回炼，测试硫化曲线，模压硫化，出模后冷却至室温；
4、性能测试：测试前粘接件至少冷却16小时，根据ASTM D429B
测试45度剥离强度；
测试结果与分析
★试验所用EPDM 生胶(如表2 中)
由上表中数据可以看出，随着第三单体含量增加，硫化速度越快，这是因为EPDM 作为一个饱和橡胶，在使用硫磺作为硫化体系时，交联反应主要是基于第三单体中的不饱和双键。根据以往硫化经验，我们选择的实际硫化时间为T90+5-6分钟。由上表中数据还可以看出，同样的配方，不同厂家生产的生胶的硫化性能也有差异，这可能与各厂家所采用的催化剂或生产工艺有关。
★ EPDM第三单体含量不同对其与金属粘接性的影响
为了更好的对比第三单体含量对粘接的影响，我们选择了两个厂家的EPDM 生胶，一个是朗盛公司（Lanxess ）的BUNA，另一个则是埃克森公司（Exxon ）公司的Vistalon 。
根据上表，我们可以作出粘接强度
图2、第三单体含量对剥离强度的影响（埃克森的EPEM
）
与第三单体含量的柱
图1、第三单体含量对剥离强度的影响（朗盛的EPEM
）
状图，如下图1和图2。
当采用Lanxess 公司的EPDM 时，由表4和图1可以看出无论是采用何种第三单体含量的混炼胶，CH205/238和CH205/6108两种胶粘剂组合对此配方的EPDM 均有良好的粘接，附胶率均为100%；随着第三单体含量的增加，无论是附胶厚度还是剥离强度均成增加趋势，这是因为与其它胶粘剂不同，热反应型Chemlok 胶粘剂在粘接橡胶与金属时，除了物理粘接和机械锁紧外，胶粘剂中的化学组分会与橡胶中的不饱和键产生化学交联［7-9］，第三单体含量增加，EPDM 橡胶中的不饱和双键增加增大了与Chemlok 胶粘剂中交联组分产生交联的可能，越有利于与Chemlok 胶粘剂的粘接。
当采用Exxon 公司的EPDM 时，由表4和图2可以看出，随第三单体的增加剥离强度呈现波状曲线，第三单体含量为11%的剥离强度远远低于含量为5%的，这可能跟各个厂家的生胶生产工艺和合成的配比有关。
由表4和图1、图2还可以看出，采用Lanxess 公司的EPDM 得出的数据稳定性明显强于采用Exxon 公司的，这也吻合了BUNA在中国市场的受欢迎程度；综上，我们在选择适合粘接的EPDM 生胶时，除了要考虑第三单体含量在4.5%以上的，还要考虑不同生胶生产厂家的生胶对粘接的影响。
★ 相同第三单体含量，不同乙烯含量对EPDM 橡胶与金属粘接的影响 我们选择了第三单体含量为
4.5%，不同乙烯含量的不同生胶，考
察了其与金属粘接
的影响，结果如下。
从上表，我们可以作出粘接强度与第三单体含量的柱状图，如下图3。
由表5和图3可以看出尽管第三单体含量相同（均为4.5%），但随着接乙烯含量的增加，
图3
、乙烯含量对剥离强度的影响剥离强度增加，这
是因为所有的粘接
得到的均为100%橡胶破坏，因此得到的剥离强度取决于橡胶本身的强度（请注意，由于胶粘剂与橡胶反应，因此粘接得到的剥离强度与橡胶本身的拉伸强度不一致），而随着乙烯含量的增加，其硫化胶的拉伸强度提高。
★ 相同第三单体含量和乙烯含量，不同门尼粘度对EPDM 与金属粘接的影响我们又比较了相同第三单体含量和乙烯含量，不同门尼粘度结粘接的影响，结果如下表和下图中。
从上表，我们可以作出粘接强度与第三单体含量的柱状图，如下图4。
由表6和图4可以看出在本试验中，相同的第三单
体含量（均为8%），相同的乙烯含量（51%），门尼粘度为80的比门尼粘度为60的有较高剥离强度，意味着与Chemlok 胶粘剂的粘接门尼粘度高的比门尼粘度低的要好，但门尼粘度高的生胶加工性能比门尼粘度低的较差，因此在选择生胶时请根据实际情况选择不同的生胶。 （完）
图4
、不同门尼粘度对剥离强度的影响
14:36, Nov. 18, 201014:36, Nov. 18, 110
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三元乙丙橡胶生胶选择对其粘接性的影响
作者：黄兴，王展，谢小琴，刘中勤（洛德橡胶化学（上海）有限公司）
由于三元乙丙橡胶（EPDM ）突出的耐臭氧、耐候、耐热、耐水、耐蒸气、耐化学品性能和优良的电绝缘性能，加之使用温度范围宽（-57℃~150℃），因而在橡胶制品工业中获得广泛的应用。采用EPDM 与金属骨架粘接的部件包括：车窗密封条、减震器、密封圈和衬垫、反应釜内衬、船舶用护舷材料等。
但EPDM 属于饱和橡胶，其自粘性和互粘性很差，因此客户在使用Chemlok 胶粘剂粘接EPDM 时候经常碰到橡胶与胶粘剂不粘的破坏方式（RC 破坏），有些RC 破坏在排除了胶粘剂的应用操作和客户橡胶的硫化工艺外，仍然不能解决，这可能跟客户的橡胶配方有关。国内外的文献中有提到EPDM 配方对橡胶本身性能的影响以及配方中某此组分对EPDM 与金属粘接性能的影响［4-6］，但没有发现对EPDM 本身生胶与其对金属粘接性能的影响。本文从研究EPDM 第三单体含量、乙烯含量以及门尼粘度出发，研究其与金属粘接性能的影响，旨在抛砖引玉，希望能给所有使用EPDM 做粘接件的用户提供一些指导。
实验部分
★ 主要实验原料：EPDM 生胶、氧化锌、硬酯酸、碳黑、环烷油、硫化剂、胶粘剂等；
★ 主要实验设备：XK-160橡胶开炼机、Alpha MDR2000硫变仪、国产平板硫化机、喷砂机、Instron 拉力机等； ★ 实验方法
▽ 橡胶基本配方：生胶100份、氧化锌5份、硬酯酸1份、N330碳黑80份、环烷油40份、硫磺1.5 份、促进剂TMTD1.5份、促进剂M0.5份； ▽橡胶混炼（如表1 中） ▽粘接
1、基材处理：40目粗砂喷砂处理，再用丁酮（MEK ）脱酯处理，70℃烘箱烘干；
2、胶粘剂应用：胶粘剂（底涂Chemlok 205，面涂Chemlok 238和Chemlok 6108）搅拌均匀，按相应比例稀释，喷涂底涂，室温干燥10分钟，70℃烘箱烘烤至少20分钟，冷却至室温，喷涂面涂，室温干燥10 分钟，70℃烘箱烘烤至少20分钟；
3、硫化粘接：硫化前橡胶回炼，测试硫化曲线，模压硫化，出模后冷却至室温；
4、性能测试：测试前粘接件至少冷却16小时，根据ASTM D429B
测试45度剥离强度；
测试结果与分析
★试验所用EPDM 生胶(如表2 中)
由上表中数据可以看出，随着第三单体含量增加，硫化速度越快，这是因为EPDM 作为一个饱和橡胶，在使用硫磺作为硫化体系时，交联反应主要是基于第三单体中的不饱和双键。根据以往硫化经验，我们选择的实际硫化时间为T90+5-6分钟。由上表中数据还可以看出，同样的配方，不同厂家生产的生胶的硫化性能也有差异，这可能与各厂家所采用的催化剂或生产工艺有关。
★ EPDM第三单体含量不同对其与金属粘接性的影响
为了更好的对比第三单体含量对粘接的影响，我们选择了两个厂家的EPDM 生胶，一个是朗盛公司（Lanxess ）的BUNA，另一个则是埃克森公司（Exxon ）公司的Vistalon 。
根据上表，我们可以作出粘接强度
图2、第三单体含量对剥离强度的影响（埃克森的EPEM
）
与第三单体含量的柱
图1、第三单体含量对剥离强度的影响（朗盛的EPEM
）
状图，如下图1和图2。
当采用Lanxess 公司的EPDM 时，由表4和图1可以看出无论是采用何种第三单体含量的混炼胶，CH205/238和CH205/6108两种胶粘剂组合对此配方的EPDM 均有良好的粘接，附胶率均为100%；随着第三单体含量的增加，无论是附胶厚度还是剥离强度均成增加趋势，这是因为与其它胶粘剂不同，热反应型Chemlok 胶粘剂在粘接橡胶与金属时，除了物理粘接和机械锁紧外，胶粘剂中的化学组分会与橡胶中的不饱和键产生化学交联［7-9］，第三单体含量增加，EPDM 橡胶中的不饱和双键增加增大了与Chemlok 胶粘剂中交联组分产生交联的可能，越有利于与Chemlok 胶粘剂的粘接。
当采用Exxon 公司的EPDM 时，由表4和图2可以看出，随第三单体的增加剥离强度呈现波状曲线，第三单体含量为11%的剥离强度远远低于含量为5%的，这可能跟各个厂家的生胶生产工艺和合成的配比有关。
由表4和图1、图2还可以看出，采用Lanxess 公司的EPDM 得出的数据稳定性明显强于采用Exxon 公司的，这也吻合了BUNA在中国市场的受欢迎程度；综上，我们在选择适合粘接的EPDM 生胶时，除了要考虑第三单体含量在4.5%以上的，还要考虑不同生胶生产厂家的生胶对粘接的影响。
★ 相同第三单体含量，不同乙烯含量对EPDM 橡胶与金属粘接的影响 我们选择了第三单体含量为
4.5%，不同乙烯含量的不同生胶，考
察了其与金属粘接
的影响，结果如下。
从上表，我们可以作出粘接强度与第三单体含量的柱状图，如下图3。
由表5和图3可以看出尽管第三单体含量相同（均为4.5%），但随着接乙烯含量的增加，
图3
、乙烯含量对剥离强度的影响剥离强度增加，这
是因为所有的粘接
得到的均为100%橡胶破坏，因此得到的剥离强度取决于橡胶本身的强度（请注意，由于胶粘剂与橡胶反应，因此粘接得到的剥离强度与橡胶本身的拉伸强度不一致），而随着乙烯含量的增加，其硫化胶的拉伸强度提高。
★ 相同第三单体含量和乙烯含量，不同门尼粘度对EPDM 与金属粘接的影响我们又比较了相同第三单体含量和乙烯含量，不同门尼粘度结粘接的影响，结果如下表和下图中。
从上表，我们可以作出粘接强度与第三单体含量的柱状图，如下图4。
由表6和图4可以看出在本试验中，相同的第三单
体含量（均为8%），相同的乙烯含量（51%），门尼粘度为80的比门尼粘度为60的有较高剥离强度，意味着与Chemlok 胶粘剂的粘接门尼粘度高的比门尼粘度低的要好，但门尼粘度高的生胶加工性能比门尼粘度低的较差，因此在选择生胶时请根据实际情况选择不同的生胶。 （完）
图4
、不同门尼粘度对剥离强度的影响
14:36, Nov. 18, 201014:36, Nov. 18, 110