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 EPDM（三元乙丙橡膠 ）作為一種彈性好 、 耐磨 、耐熱 、 耐氣候 、 耐臭氧 、 耐淡水和海水性能非常好的橡膠 ， 在汽車用橡膠制品中得到了廣泛的應(yīng)用 ， 如用于門窗密封條 、 液壓制動(dòng)軟管和密封圈 、 空調(diào)通風(fēng)管道 、 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)和空調(diào)制冷系統(tǒng)中的密封件 、輸送冷卻液的軟管等 。

EPDM 橡膠屬于非極性 、 飽和結(jié)構(gòu) 。所謂 “非極性 ”，即組成高聚物的分子內(nèi)部不含有極性基團(tuán) 。所謂 “飽和 ”，即組成高聚物的分子內(nèi)部不含有雙鍵 。

一般來(lái)講 ， 橡膠和熱塑性彈性體可分為 “極性 ”與“非極性 ”，以及 “飽和 ”與 “非飽和 ”幾種結(jié)構(gòu) 。分子本身含有極性基團(tuán)的材料一般為 “極性 ”材料 。“極性 ”結(jié)構(gòu)決定了高聚物抗溶劑能力 ， 一般遵循相似相溶原則 ， 即極性溶劑溶解或溶脹極性高聚物 ， 反之亦然 。“飽和 ”結(jié)構(gòu)與高聚物的耐大氣老化 （氧化 ）能力有關(guān) 。若高聚物分子中含有雙鍵 ， 因雙鍵易被氧化 ， 所以該高聚物不穩(wěn)定 ， 易降解 。所以作為 “非極性 ”的 EPDM， 耐極 性介質(zhì) ， 如熱 水 及 蒸 汽 、 洗 滌劑 、有機(jī)和無(wú)機(jī)酸 、 極性溶劑 （如乙醇 、丙酮 、酯等 ）、乙二醇基剎車油等 。而不耐非極性介質(zhì) ， 如礦物油 、汽油 、 動(dòng)植物油脂 、 硅油等 ， 而被廣泛用于乙二醇基剎車油 （SL-DOT4 ）系統(tǒng) 、 含有防凍液的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng) ；作為 “飽和 ”的 EPDM， 具有極好的耐臭氧性和耐天候性 ， 廣泛用于制作與空氣 、 水等接觸的密封條和管道 。EPDM 在汽車上使用溫度一般為-40 ℃至 120℃。下面具體介紹三元乙丙橡膠制品在汽車上的使用情況 、 其相應(yīng)的材質(zhì)性能要求以及常見(jiàn)的失效情況分析 。

一 、在汽車密封條制品中的應(yīng)用

絕大部分汽 車密封條是 利用擠出設(shè) 備生產(chǎn)的斷面一致 、長(zhǎng)度無(wú)限長(zhǎng)的制品 （使用時(shí) ， 根據(jù)需要長(zhǎng)度截取 ）， 有少部分是利用硫化模具生產(chǎn)的不規(guī)則制品 。擠出類產(chǎn)品的加工工藝為 ：配料 → 橡膠 混煉→多種材料 (可能包括 ：硬膠 、軟膠 、海綿膠 、彩膠 、金屬骨架 、加強(qiáng)線等 )復(fù)合擠出→加熱硫化 (可能為 ：熱空氣硫化 、 硫化罐硫化 、 微波硫化 、玻璃微珠沸騰床硫化 、鹽浴硫化等 )→ 后加工 (裁斷 、 硫化接頭 、靜電植絨 、表面泛涂 、粘接等 )。它被廣泛應(yīng)用于汽車前后風(fēng)擋 、車門 、 車窗 、發(fā)動(dòng)機(jī)艙 、后備箱等部位 ， 用來(lái)填補(bǔ)車身部件之間的間隙 ， 具有減震 、 防水 、防塵 、隔音 、裝飾 、 保護(hù)司乘人員等功能 。此類產(chǎn)品接觸的主要是陽(yáng)光 、 水 、臭氧 ， 使用溫度在 -40 ℃～100℃ ， 短期耐熱溫度可達(dá) 125℃。

用于橡膠密封條的 EPDM 材料一般硬度 （邵氏 A）在 40～90 之間選擇 ；其拉伸強(qiáng)度應(yīng)在 7MPa 以上 ；拉斷伸長(zhǎng)率一般在 150%～500%；壓縮變形 （85℃， 22h）應(yīng)小于 45%；耐撕裂強(qiáng)度應(yīng)大于 5N/m；耐臭氧老化 （50pphm,拉伸 20%， 72h）應(yīng)無(wú)裂紋 ；氙燈老化 （采用氙燈 1200 設(shè)備 ， 相對(duì)濕度 80%～95%， 黑板溫度55℃～60℃，1000h）其拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的下降不能超過(guò) 15%；其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 （TR）最大為 -50 ℃；熱老化試驗(yàn) （100℃，70 h），其硬度變化應(yīng)為 ±5， 拉伸強(qiáng)度變化應(yīng)為±15%， 伸長(zhǎng)率的下降不能超過(guò) 30%。

一般情況下 ， 采用 EPDM 材料生產(chǎn)的汽車密封條使用壽命可達(dá)十幾年 。但在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用中 ，也遇到過(guò)門窗密封條在裝車一年后表面開(kāi)裂 、 失去密封性能 、 表面泛霜等失效現(xiàn)象 。對(duì)表面開(kāi)裂的產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè) ， 其耐臭氧試驗(yàn) 20 小時(shí)后即產(chǎn)生裂紋 ，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求 。后經(jīng)查這批不合格產(chǎn)品 ， 系配方錯(cuò)誤 （三元乙丙橡膠含量較少 ）所致 ；對(duì)橡膠密封條表面泛霜 （bloom）原因分析 ：（1）配方設(shè)計(jì)不當(dāng) 。配料中的硫黃 、 促進(jìn)劑 、 活性劑 、防老劑等 ， 因飽和泛出 ；無(wú)機(jī)碳酸鈣填料應(yīng)力泛出 。（2）混煉工藝操作不當(dāng) ，時(shí)間過(guò)短 ， 造成填料分散不均勻 ,局部超過(guò)飽和度 。通過(guò)修改配方 、 增加混煉時(shí)間 ， 最終使泛霜問(wèn)題得以解決 。

二 、EPDM在液壓制動(dòng)用軟管和圓密封圈中的應(yīng)用     

利用 EPDM 耐制動(dòng)液 （DOT3、DOT4、 DOT5（硅油基 ））的特性 ， 用于液壓制動(dòng)軟管內(nèi)膠層和制動(dòng)泵中的密封圈的制作 。此類產(chǎn)品接觸的主要介質(zhì)是制動(dòng)液 ， 使用溫度在 -40 ℃～120℃之間 ， 短期耐熱溫度可達(dá) 135℃。   

此類零 件 采 用 的 EPDM， 硬 度 （邵 氏 A）為 80；其拉伸強(qiáng)度應(yīng)在 10.5MPa 以上 ；斷裂伸長(zhǎng)率一般在175% 以 上 ；在 伸 長(zhǎng) 率50% 下 的 定 伸 應(yīng) 力 為 2.5～4MPa；在伸長(zhǎng)率 100% 下的定伸應(yīng)力為 8MPa 以上 ；壓縮變形 （100℃，22 h）應(yīng)小于 40%；其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 （TR）最大為 -50 ℃；耐臭氧 老 化 （50pphm,拉 伸20%， 72h）應(yīng)無(wú)裂紋 ；制動(dòng)液試驗(yàn) （將試樣放于制動(dòng)液中 ，150℃， 70h）其硬度變化應(yīng)為 5， 拉伸強(qiáng)度變化應(yīng)為 ±20%， 伸長(zhǎng)率變化應(yīng)為 -15% ～20%， 體 積改變應(yīng)在±5%；熱化試驗(yàn) （125℃， 70h），其硬度變化應(yīng)為 ±5， 拉伸強(qiáng)度變化應(yīng)為 ±15%， 伸長(zhǎng)率的下降不能 超過(guò) 15%。

在離合器泵 裝車時(shí) ， 曾經(jīng) 發(fā)生過(guò)一起 質(zhì)量問(wèn)題 ：離合器泵在裝車后不久 ， 即產(chǎn)生制動(dòng)液 （DOT3）滲漏 ， 離合器操作失效現(xiàn)象 ， 對(duì)離合器泵拆解 ， 發(fā)現(xiàn)橡膠皮碗嚴(yán)重溶脹 、 變形 。為了分析失效原因 ， 到裝車現(xiàn)場(chǎng)檢查 。所使用的制動(dòng)液符合標(biāo)準(zhǔn)要求 ， 而使用的離合器泵以前未出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題 。檢查裝油現(xiàn)場(chǎng) ，所使用的油提子有混用現(xiàn)象 ， 即油提子可以裝制動(dòng)液 ， 也可以裝液壓油 。這就是癥結(jié)所在 。因?yàn)?， 制動(dòng)液 （DOT3， 俗稱剎車油 ），屬醇和醚型 ， 而液壓油屬礦物油型和合成烴型 ， 兩種液體性質(zhì)不同 ， 前者對(duì)離合器泵中的 EPDM 橡膠皮碗無(wú)溶脹作用 ， 而后者對(duì)EPDM 橡膠皮碗有嚴(yán)重的溶脹作用 。

三 、EPDM在暖氣、通風(fēng)和空調(diào)管中的應(yīng)用

橡膠管一般分三層構(gòu)成， 即內(nèi)層、 中間 加強(qiáng)層（化纖織物或鋼絲）及外層。三層所用材料應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行選擇。內(nèi)層膠應(yīng)耐所送介質(zhì)的腐蝕， 外層膠應(yīng)具有機(jī)械強(qiáng)度， 且適應(yīng)外部所接觸的環(huán)境。因此 ， 內(nèi) 、 外膠常常不是一種橡膠。化纖織物主要用作低壓管， 而金屬編織物用于高壓和超高壓管。EPDM 已廣泛用于暖氣和通風(fēng)管的內(nèi)外膠層、空調(diào)軟管的外膠層， 這是因?yàn)樵摬牧暇哂泻芎玫哪涂諝?、 水 、 臭氧 、 陽(yáng)光老化性和低溫柔軟性。

此 類 零 件 采 用 的 EPDM， 硬 度 （邵 氏 A）為 70；其拉伸強(qiáng)度應(yīng)在 10.5MPa 以上 ；斷裂伸長(zhǎng)率一般在300%以上 ；壓縮殘余變形 （100℃，22 h）應(yīng)小于 40%；其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 （TR）最大為 -45 ℃；耐臭氧老化（50pphm,拉伸 20%， 72h）應(yīng)無(wú)裂紋 ；IRM902 號(hào)油試驗(yàn) （將試樣放于 IRM902 號(hào)油中 ， 100℃，70h）其硬度降低最大為 15， 拉伸強(qiáng)度降低最大為 30%， 撕裂強(qiáng)度降低最大為 30% ， 體積改變應(yīng)在 80%之內(nèi) ；熱老化試驗(yàn) （125℃，70 h），其硬度變化應(yīng)為 ±5， 拉伸強(qiáng)度變化應(yīng)為±15%， 伸長(zhǎng)率的下降不能超過(guò) 40%。

四 、EPDM 在拉帶中的應(yīng)用      

此類零件 ， 主要用于輪罩 之間的聯(lián)接 、 電瓶箱蓋的緊固等 ， 它能承受較高的動(dòng)態(tài)和機(jī)械負(fù)荷 ， 在使用過(guò)程中始終處于張緊狀態(tài)。此類產(chǎn)品接觸的主要是陽(yáng)光 、水 、 臭氧 ， 使用溫度在 -40 ℃～85℃， 短期耐 熱溫度可達(dá) 100℃。

用于制作此類零件的 EPDM 材 料 ， 硬度 （邵氏A）一般為 60～80；其拉伸強(qiáng)度應(yīng)在 14MPa 以上 ；斷裂伸長(zhǎng)率一般在 200%～400%；撕裂強(qiáng)度應(yīng)大于 7N/m；壓縮 殘余變形 （85℃， 22 h）應(yīng) 小于 45% ；壓 縮 殘余 變 形 （-20 ℃ ， 22h） 應(yīng) 小 于 45%；耐 臭 氧 老 化（50pphm,拉伸 20%， 72h）應(yīng)無(wú)裂紋 ；氙燈老化 （采用氙燈 1200 設(shè) 備 ， 相 對(duì) 濕 度 80%～95% ， 黑 板 溫 55℃～60℃，1000h）其拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的下降不能超過(guò) 15%；其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 （TR）最大為 -50 ℃；熱老化試驗(yàn) （100℃，70h），其硬度變化應(yīng)為 ±75， 拉伸強(qiáng)度變化應(yīng)為 ±15%， 伸長(zhǎng)率的下降不能超過(guò) 40%。

蓄電池蓋拉帶斷裂 、 護(hù)輪罩拉帶表面裂紋是在裝車半年后產(chǎn)生的現(xiàn)象 。經(jīng)對(duì)失效產(chǎn)品進(jìn)行拉伸強(qiáng)度 、撕裂強(qiáng)度 、 臭氧老化試驗(yàn) ，實(shí)際達(dá)到的結(jié)果分別為拉伸強(qiáng)度 8.5MPa、 撕裂強(qiáng)度 5N/m、 臭氧老化 42小時(shí)出現(xiàn)裂紋 ， 皆達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求 。個(gè)別拉帶生產(chǎn)廠家對(duì)橡膠配方的重要性理解不夠 ， 認(rèn)為只要是三元乙丙橡膠制成的橡膠拉帶就可以 ， 其實(shí)因配方不同 ，其產(chǎn)品性能可能相差甚遠(yuǎn) 。

五 、EPDM在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)和空調(diào)制冷系統(tǒng)密封件中的應(yīng)用

EPDM 用于制作發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中的密封圈。此類產(chǎn)品接觸的介質(zhì)是防凍液、 陽(yáng)光 、 水 、 臭氧 ， 使用溫度在 -40 ℃～125℃， 短期耐熱溫度可達(dá)135℃。

此類零件采用的EPDM， 硬度（邵 氏 A）為 60～80（制冷系統(tǒng)中應(yīng)用的圓密封圈為75）；其拉伸強(qiáng)度應(yīng)在 10.5MPa 以上 ；斷裂伸長(zhǎng)率一般在175%以上 ；在伸長(zhǎng)率50%下的定伸應(yīng)力為1～2MPa；在伸長(zhǎng)率100% 下 的 定 伸 應(yīng) 力 為 2～5MPa 以 上 ；壓 縮 變 形（150℃， 22 h）應(yīng)小于 20%；其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 （TR）最大為 -50 ℃；耐臭氧老化 （50pphm,拉伸 20%， 72h）應(yīng)無(wú)裂紋 ；對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中應(yīng)用的密封件應(yīng)進(jìn) 行 冷 卻 液 試 驗(yàn) （將 試 樣 放 于 防 凍 液 中 ， 150℃ ，166h， 試驗(yàn)壓力約 0.4MPa），其硬度變化應(yīng)為 ±5， 拉伸強(qiáng)度變化應(yīng)為 ±20%， 斷裂伸長(zhǎng)率變化應(yīng)為 -15% ～20%， 體積改變應(yīng)在 ±5%；對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用的密封件 ， 應(yīng)進(jìn)行制冷劑試驗(yàn) （將試樣放于 PAG、ND8 制冷劑中 ， 100℃， 70h）其硬度變化最多為 ±5， 拉伸強(qiáng)度變化最多為 ±20%， 斷裂伸長(zhǎng)率變化最多為 -15% ～ 20%， 體積改變應(yīng)在±5%之內(nèi) ；熱老 化試驗(yàn) （150℃，70h）， 其硬度變化應(yīng)為 ±5， 拉伸強(qiáng)度下 降應(yīng)小于10%， 伸長(zhǎng)率的下降不能超過(guò) 10%。

六 、EPDM在輸送冷卻液軟管中的應(yīng)用      

EPDM 用于制作發(fā)動(dòng)機(jī)用水管 ， 其內(nèi) 、 外膠層均采用 EPDM 材料制造 。此類產(chǎn)品接觸的介質(zhì)是防凍液 、 陽(yáng)光 、 水 、臭氧 ， 使用溫度在 -40℃～125℃， 短期耐熱溫度可達(dá) 150℃。

此類 零 件 采 用 的 EPDM， 硬 度 （邵 氏 A）為 65；其 拉 伸 強(qiáng) 度 應(yīng) 在 10.5MPa 以 上 ；斷 裂 伸 長(zhǎng) 率 在300%以上 ；在伸長(zhǎng)率 50%下的定伸應(yīng)力為 1～2MPa；伸長(zhǎng)率 100%下的定伸應(yīng)力為 2～4.5MPa 以上 ；壓縮殘余變形 （100℃， 22 h）應(yīng)小于 20%；其玻璃化轉(zhuǎn)變溫 度 （TR）最大為 -50 ℃；耐 臭 氧 老 化 （50pphm,拉伸 20%， 72h）應(yīng)無(wú)裂紋 ；冷卻液試驗(yàn) （將試樣放于防凍 液 中 ， 150℃ ， 166h， 試 驗(yàn) 壓 力 約 0.4MPa），其 硬 度變化應(yīng)為 ±5， 拉伸強(qiáng)度變化應(yīng)為 ±20%， 斷裂伸長(zhǎng)率變化應(yīng)為 -15%～20%， 體積改變應(yīng)在 ±5% ；熱老化試驗(yàn) （150℃， 70 h），其硬度變化應(yīng)為 ±5， 拉伸強(qiáng)度下降應(yīng)小于 10%， 伸長(zhǎng)率的下降不能超過(guò) 10%。