EPDM中文名：三元乙丙橡膠 [1]   英文全稱(chēng):Ethylene-Propylene-Diene Monomer(簡(jiǎn)稱(chēng):EPDM)

三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯以及非共軛二烯烴的三元共聚物，1963年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)。每年全世界的消費(fèi)量是80萬(wàn)噸。EPDM最主要的特性就是其優(yōu)越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蝕的能力。由于三元乙丙橡膠屬于聚烯烴（PO）家族，它具有極好的硫化特性。在所有橡膠當(dāng)中，EPDM具有的比重，能吸收大量的填料和油而對(duì)特性影響不大，因此可以制作成本低廉的橡膠化合物。

三元乙丙是乙烯、丙烯和非共軛二烯烴的三元共聚物。二烯烴具有特殊的結(jié)構(gòu)，只有兩鍵之一的才能共聚，不飽和的雙鍵主要是作為交鏈處。另一個(gè)不飽和的不會(huì)成為聚合物主鏈，只會(huì)成為邊側(cè)鏈。三元乙丙的主要聚合物鏈?zhǔn)峭耆�飽和的。這個(gè)特性使得三元乙丙可以抵抗熱，光，氧氣，尤其是臭氧。三元乙丙本質(zhì)上是無(wú)極性的，對(duì)極性溶液和化學(xué)物具有抗性，吸水率低，具有良好的絕緣特性。

在三元乙丙生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)改變?nèi)龁误w的數(shù)量，乙烯丙烯比，分子量及其分布以及硫化的方法可以調(diào)整其特性。

第三二烯烴類(lèi)型的單體是通過(guò)乙烯和丙烯的共聚，在聚合物中產(chǎn)生不飽和，以便實(shí)現(xiàn)硫化。第三單體的選擇必須滿足以下要求：

最多兩鍵：一個(gè)可聚合，一個(gè)可硫化

反應(yīng)類(lèi)似于兩種基本的單體

主鍵隨機(jī)聚合產(chǎn)生均勻分布

足夠的揮發(fā)性，便于從聚合物中除去

最終聚合物硫化速度合適

目前工業(yè)化生產(chǎn)三元乙丙橡膠用第三單體只有如下三種：

乙叉降冰片烯（ENB）

雙環(huán)戊二烯（DCPD）

1，4-己二烯（HD）

CH3-CH=CH-CH2-CH=CH2

(此種單體目前只有美國(guó)Du Pont公司一家使用）

二烯烴類(lèi)型和含量對(duì)聚合物特性的影響

三元乙丙生產(chǎn)中主要是用ENB和DCPD。

三元乙丙中最廣泛使用的是ENB，它比DCPD產(chǎn)品硫化要快得多。在相同的聚合條件下，第三單體的本質(zhì)影響著長(zhǎng)鏈支化，按以下順序遞增：EPM<EPDM(ENB)<EPDM(DCPD)

三元乙丙其他的受二烯烴第三單體影響的還有：

ENB－快速硫化，高拉伸強(qiáng)度，低永久形變

DCPD－防焦性，低永久應(yīng)變，低成本

隨著二烯烴第三單體的增加，將會(huì)有下列影響發(fā)生：更快硫化率，更低的壓縮形變，高定伸，促進(jìn)劑選擇的多樣性，減少的防焦性和延展，更高的聚合物成本。

乙烯丙烯比可以在硫化階段進(jìn)行改變，商業(yè)的三元乙丙聚合物乙烯丙烯比由80/20到50/50。當(dāng)乙烯丙烯比由50/50變化到80/20時(shí)，正面的影響有：更高的壓坯強(qiáng)度，更高的拉伸強(qiáng)度，更高的結(jié)晶化，更高的玻璃體轉(zhuǎn)化溫度，能將原材料聚合物轉(zhuǎn)化成丸狀，以及更好的擠出特性。不好的影響就是不好的壓延混合性，較差的低溫特性，以及不好的壓縮形變。

當(dāng)丙烯比例更高時(shí)，好處就是更好的加工性能，更好的低溫特性以及更好的壓縮形變等。

彈性體的分子量通常用門(mén)尼粘度表示。在三元乙丙的門(mén)尼粘度中，這些值是在高溫下得到的，通常為125℃，這樣做的主要原因是要消去由高乙烯含量所產(chǎn)生的任何影響（結(jié)晶化），由此會(huì)掩蓋聚合物的真正分子量。三元乙丙的門(mén)尼粘度范圍在20到100之間。也有更高分子量的商用三元乙丙也有生產(chǎn)，但一般都充油，以便混煉。

分子量以及在三元乙丙中的分布可以在聚合過(guò)程中通過(guò)以下途徑聚合：

催化劑以及共催化劑的類(lèi)型和濃度

溫度

改性劑，如氫的濃度

三元乙丙的分子量分布可以通過(guò)凝膠滲透色譜法使用二氯苯作為溶劑在高溫下（150℃）測(cè)量而得。分子量分布通常被稱(chēng)為是重量平均分子量與數(shù)量平均分子量的比例。根據(jù)普通和高度支化的結(jié)構(gòu)，這個(gè)值在2到5之間變化。由于有分鍵，含有DCPD的三元乙丙橡膠更寬的分子量分布。

通過(guò)增加三元乙丙的分子量，正面影響有：更高的拉伸和撕裂強(qiáng)度，在高溫情況下更高的生坯強(qiáng)度，能夠吸收更多的油和填料（低成本）。隨著分子量分布的增加，正面的影響有：增加的混煉和碾磨加工性。但是，較窄的分子量分布可以改進(jìn)硫化速度，硫化狀態(tài)以及注塑行為。

三元乙丙可以利用有機(jī)過(guò)氧化物或者硫來(lái)進(jìn)行硫化。但是，相比與硫磺硫化，過(guò)氧化物交鏈的三元乙丙用于電線電纜工業(yè)時(shí)具有更高的溫度抗性，更低的壓縮形變以及改進(jìn)的硫化特性。過(guò)氧化物硫化的不好的地方就在于更高的成本。

正如前面所提到的，三元乙丙的交鏈速度和硫化時(shí)間隨著硫化類(lèi)型和含量而改變。當(dāng)三元乙丙與丁基，天然橡膠，丁苯橡膠混合時(shí)，在選擇合適的三元乙丙產(chǎn)品時(shí)，必須要考慮到下列因素：

當(dāng)與丁基進(jìn)行混合時(shí)，由于丁基具有較低的不飽和度，為適應(yīng)丁基的硫化速度，選擇相對(duì)較低含量的DCPD和ENB含量的三元乙丙。

當(dāng)與天然橡膠和丁苯橡膠混合時(shí)，選擇8%到10%ENB含量的三元乙丙，以滿足其硫化速度。

三元乙丙橡膠是由乙烯、丙烯經(jīng)溶液共聚合而成的橡膠，再引入第三單體（ENB）。三元乙丙橡膠基本上是一種飽和的高聚物，耐老化性能非常好、耐天候性好、電絕緣性能優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕性好、沖擊彈性較好。乙丙橡膠的最主要缺點(diǎn)是硫化速度慢；與其它不飽和橡膠并用難，自粘和互粘性都很差，故加工性能不好。

根據(jù)乙丙橡膠的性能特點(diǎn)，主要應(yīng)用于要求耐老化、耐水、耐腐蝕、電氣絕緣幾個(gè)領(lǐng)域，如用于輪胎的淺色胎側(cè)、耐熱運(yùn)輸帶、電纜、電線、防腐襯里、密封墊圈、建筑防水片材、門(mén)窗密封條、家用電器配件、塑料改性等。乙丙橡膠的性質(zhì)與用途。

乙丙橡膠以乙烯和丙烯為主要原材料合成，耐老化、電絕緣性能和耐臭氧發(fā)能突出。乙丙橡膠可大量充油和填充碳黑，制品價(jià)格較低，乙丙橡膠化學(xué)穩(wěn)定性好，耐磨性、彈性、耐油性和丁苯橡膠接近。乙丙橡膠的用途十分廣泛，可以作為輪胎側(cè)、膠條和內(nèi)胎以及汽車(chē)的零部件，還可以作電線、電纜包皮及高壓、超高壓絕緣材料。還可制造及鞋、衛(wèi)生用品等淺色制品。

一、1、低密度高填充性

乙丙橡膠的密度是較低的一種橡膠，其密度為0.87。加之可大量充油和加入填充劑，因而可降低橡膠制品的成本，彌補(bǔ)了乙丙橡膠生膠價(jià)格高的缺點(diǎn)，并且對(duì)高門(mén)尼值的乙丙橡膠來(lái)說(shuō)，高填充后物理機(jī)械能降低幅度不大。

2、耐老化性

乙丙橡膠有優(yōu)異的耐候性、耐臭氧、耐熱、耐酸堿、耐水蒸汽、顏色穩(wěn)定性、電性能、充油性及常溫流動(dòng)性。乙丙橡膠制品在120℃下可長(zhǎng)期使用，在150- 200℃下可短暫或間歇使用。加入適宜防老劑可提高其使用溫度。以過(guò)氧化物交聯(lián)的三元乙丙橡膠可在苛刻的條件下使用。三元乙丙橡膠在臭氧濃度 50pphm、拉伸30%的條件下，可達(dá)150h以上不龜裂。

3、耐腐蝕性

由于乙丙橡膠缺乏極性，不飽和度低，因而對(duì)各種極性化學(xué)品如醇、酸、堿、氧化劑、制冷劑、洗滌劑、動(dòng)植物油、酮和脂等均有較好的抗耐性；但在脂屬和芳屬溶劑（如汽油、苯等）及礦物油中穩(wěn)定性較差。在濃酸長(zhǎng)期作用下性能也要下降。在ISO/TO 7620中匯集了近400種具有腐蝕性的氣態(tài)和液態(tài)化學(xué)品對(duì)各種橡膠性能作用的資料，并規(guī)定了1-4級(jí)表示其作用程度,腐蝕性化學(xué)品對(duì)橡膠性能的影響:

4、耐水蒸汽性能

乙丙橡膠有優(yōu)異的耐水蒸汽性能并估優(yōu)于其耐熱性。在230℃過(guò)熱蒸汽中，近100h后外觀無(wú)變化。而氟橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、天然橡膠在同樣條件下，經(jīng)歷較短時(shí)間外觀發(fā)生明顯劣化現(xiàn)象。

5、耐過(guò)熱水性能

乙丙橡膠耐過(guò)熱水性能亦較好，但與所有硫化系統(tǒng)密切相關(guān)。以二硫化二啉、TMTD為硫化系統(tǒng)的乙丙橡膠，在125℃過(guò)熱水中浸泡15個(gè)月后，力學(xué)性能變化甚小，體積膨脹率僅0.3%。

6、電性能

乙丙橡膠具有優(yōu)異的電絕緣性能和耐電暈性，電性能優(yōu)于或接近于丁苯橡膠、氯磺化聚乙烯、聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯。

7、彈性

由于乙丙橡膠分子結(jié)構(gòu)中無(wú)極性取代基，分子內(nèi)聚能低，分子鏈可在較寬范圍內(nèi)保持柔順性，僅次于天然橡膠和順丁橡膠，并在低溫下仍能保持。

8、粘接性

乙丙橡膠由于分子結(jié)構(gòu)缺少活性基團(tuán)，內(nèi)聚能低，加上膠料易于噴霜，自粘性和互粘性很差。

三元乙丙和三元乙丙橡膠從20世紀(jì)50年代末，60年代初開(kāi)發(fā)成功以來(lái)，世界上又出現(xiàn)了多種改性乙丙橡膠和熱塑性乙丙橡膠（如EPDM/PE），從而為乙丙橡膠的廣泛應(yīng)用提供了眾多的品種和品級(jí)。改性乙丙橡膠主要是將乙丙橡膠進(jìn)行溴化、氯化、磺化、順酐化、馬來(lái)酸酐化、有機(jī)硅改性、尼龍改性等。乙丙橡膠還有接枝丙烯腈、丙烯酸酯等。多年來(lái)，采用共混、共聚、填充、接枝、增強(qiáng)和分子復(fù)合等手段，獲得了許多綜合性能好的高分子材料。乙丙橡膠通過(guò)改性，也在性能方面獲得很大的改善，從而擴(kuò)大了乙丙橡膠應(yīng)用范圍。

溴化乙丙橡膠是在開(kāi)煉機(jī)上以經(jīng)溴化劑處理而成。溴化后乙丙橡膠可提高其硫化速度和粘合性能，但機(jī)械強(qiáng)度下降，因而溴化乙丙橡膠僅適用于作乙丙橡膠與其他橡膠粘合的中介層。

氯化乙丙橡膠是將通過(guò)三元乙丙橡膠溶液中而制成。乙丙橡膠氯化后可提高硫化速度以及與不飽和商榷的相容性，耐燃性、耐油性，粘合性能也所改善。

磺化乙丙橡膠是將三元乙丙橡膠溶于溶劑中，經(jīng)磺化劑膠中和劑處理而成�；腔�乙丙橡膠由于具有熱塑性彈性體的體質(zhì)和良好的粘著性能，在膠粘劑 、涂覆織物、建筑防水瘦肉、防腐襯里等方面將得到廣泛的應(yīng)用。

丙烯腈接枝的乙丙橡膠以甲苯為溶劑，過(guò)氯化苯甲醇為引發(fā)劑，在80℃下使丙烯腈接枝于乙丙橡膠。丙烯腈改性乙丙橡膠不但保留了乙丙橡膠耐腐蝕性，而且獲得了相當(dāng)于丁腈-26的耐油性，具有較好的物理機(jī)械性能和加工性能。

熱塑性乙丙橡膠（EPDM/PP）是以三元乙丙橡膠為主體與聚丙烯進(jìn)行混煉。同時(shí)使乙丙橡膠達(dá)到預(yù)期交聯(lián)程度的產(chǎn)物�；�不但在性能上仍保留乙丙橡膠所固有的特性，而且還具有顯著的熱塑性塑料的注射、擠出、吹塑及壓延成型的工藝性能。

除此之外，改性乙丙橡膠還有氯磺化乙丙商榷、丙烯酸酯接枝乙丙橡膠等。

三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯和非共軛二烯烴的三元共聚物。二烯烴具有特殊的結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行共聚物反應(yīng)時(shí)，僅有一個(gè)活性大的雙鍵參加反應(yīng)，而剩下的另一個(gè)活性較小的雙鍵保留在共聚物分子鏈上成為不飽和點(diǎn)，供硫黃硫化使用 [2]  。三元乙丙橡膠主鏈?zhǔn)秋柡偷�，這個(gè)特性使得其可以耐熱、耐日光、耐臭氧。三元乙丙橡膠本質(zhì)上是無(wú)極性的，對(duì)極性溶液和化學(xué)物具有抗性，吸水率低，具有良好的絕緣特性。

三元乙丙橡膠合成中的非共軛二烯烴類(lèi)型的單體是通過(guò)與乙烯和丙烯的共聚，在聚合物中產(chǎn)生不飽和鍵，以便實(shí)現(xiàn)硫化。三元乙丙橡膠生產(chǎn)中主要是用乙叉降冰片烯（ENB）和雙環(huán)戊二烯（DCPD）。其中最廣泛使用的是ENB，它比DCPD產(chǎn)品硫化要快得多。隨著二烯烴第三單體的增加，將會(huì)有下列影響發(fā)生：更快硫化率，更低的壓縮形變，高定伸，促進(jìn)劑選擇的多樣性，減少的防焦性和延展，更高的聚合物成本。

三元乙丙橡膠的分子量及分布可以通過(guò)凝膠滲透色譜法使用二氯苯作為溶劑在高溫下（150℃）測(cè)量而得。分子量分布通常被稱(chēng)為是重量平均分子量與數(shù)量平均分子量的比例。根據(jù)普通和高度支化的結(jié)構(gòu)，這個(gè)值通常在2到5之間變化。三元乙丙橡膠的門(mén)尼粘度可以反映其分子量的大小，三元乙丙橡膠的門(mén)尼粘度范圍通常在20到100之間。

增加三元乙丙橡膠的分子量，正面影響有：更高的拉伸和撕裂強(qiáng)度，在高溫情況下更高的生坯強(qiáng)度，能夠吸收更多的油和填料（低成本）。隨著分子量分布的增加，正面的影響有：增加的混煉和碾磨加工性。但是，較窄的分子量分布可以改進(jìn)硫化速度，硫化狀態(tài)以及注塑行為。

三元乙丙可以利用有機(jī)過(guò)氧化物或者硫磺來(lái)進(jìn)行硫化。但是，相比與硫磺硫化，過(guò)氧化物交鏈的三元乙丙用于電線電纜工業(yè)時(shí)具有更高的耐溫性，更低的壓縮形變以及改進(jìn)的硫化特性。過(guò)氧化物硫化的不好的地方就在于更高的成本。

三元乙丙的交聯(lián)速度和硫化時(shí)間隨著硫化類(lèi)型和含量而改變。當(dāng)三元乙丙與丁基，天然橡膠，丁苯橡膠混合時(shí)，在選擇合適的三元乙丙橡膠牌號(hào)時(shí)，必須要考慮到下列因素：

當(dāng)與丁基進(jìn)行混合時(shí)，由于丁基具有較低的不飽和度，為適應(yīng)丁基的硫化速度，選擇相對(duì)較低含量的DCPD和ENB含量的三元乙丙。當(dāng)與天然橡膠和丁苯橡膠混合時(shí)，選擇8%到10%ENB含量的三元乙丙，以滿足其硫化速度。

與其他常用的通用橡膠或特種橡膠相比，三元乙丙橡膠的主要性能優(yōu)勢(shì)在于以下幾方面 [2]  ：

(1)性?xún)r(jià)比高，生膠密度只有0.86～0.90g/cm3，是生膠密度最輕的常用橡膠；且可大量填充以降低膠料成本。

(2)優(yōu)異的耐老化特性，耐天候、耐臭氧、耐日光、耐熱、耐水、耐水蒸氣、耐紫外線、耐輻射等老化性能，在與其他不飽和的二烯類(lèi)橡膠如NR、SBR、BR、NBR、和CR等并用時(shí)，EPDM可起到高分子抗氧劑或防老劑的作用。

(3)優(yōu)異的耐化學(xué)藥品特性，耐酸、堿、洗滌劑、動(dòng)植物油、醇、酮等；杰出的耐水、耐過(guò)熱水、耐水蒸氣性能；耐極性油性能。

(4)優(yōu)良的絕緣性能，體積電阻率1016Q·cm、擊穿電壓30～40MV/m、介電常數(shù)(1kHz，20℃)2.27。

(5)適用溫度范圍廣，使用溫度-40～-60℃，可長(zhǎng)期在130℃條件下使用。

三元乙丙橡膠從20世紀(jì)50年代末60年代初開(kāi)發(fā)成功以來(lái)，世界上又出現(xiàn)了多種改性乙丙橡膠和熱塑性乙丙橡膠（如EPDM/PE），從而為乙丙橡膠的廣泛應(yīng)用提供了眾多的品種和品級(jí)。改性乙丙橡膠主要是將乙丙橡膠進(jìn)行溴化、氯化、磺化、順酐化、馬來(lái)酸酐化、有機(jī)硅改性、尼龍改性等。乙丙橡膠還有接枝丙烯腈、丙烯酸酯等。多年來(lái)，采用共混、共聚、填充、接枝、增強(qiáng)和分子復(fù)合等手段，獲得了許多綜合性能好的高分子材料。乙丙橡膠通過(guò)改性，也在性能方面獲得很大的改善，從而擴(kuò)大了乙丙橡膠應(yīng)用范圍。

溴化乙丙橡膠是在開(kāi)煉機(jī)上以經(jīng)溴化劑處理而成。溴化后乙丙橡膠可提高其硫化速度和粘合性能，但機(jī)械強(qiáng)度下降，因而溴化乙丙橡膠僅適用于作乙丙橡膠與其他橡膠粘合的中介層。

氯化乙丙橡膠是將通過(guò)三元乙丙橡膠溶液中而制成。乙丙橡膠氯化后可提高硫化速度以及與不飽和商榷的相容性，耐燃性、耐油性，粘合性能也所改善。

磺化乙丙橡膠是將三元乙丙橡膠溶于溶劑中，經(jīng)磺化劑膠中和劑處理而成�；腔�乙丙橡膠由于具有熱塑性彈性體的體質(zhì)和良好的粘著性能，在膠粘劑、涂覆織物、建筑防水、防腐襯里等方面將得到廣泛的應(yīng)用。

丙烯腈接枝的乙丙橡膠以甲苯為溶劑，過(guò)氯化苯甲醇為引發(fā)劑，在80℃下使丙烯腈接枝于乙丙橡膠。丙烯腈改性乙丙橡膠不但保留了乙丙橡膠耐腐蝕性，而且獲得了相當(dāng)于丁腈-26的耐油性，具有較好的物理機(jī)械性能和加工性能。

熱塑性乙丙橡膠（EPDM/PP）是以三元乙丙橡膠為主體與聚丙烯進(jìn)行混煉。同時(shí)使乙丙橡膠達(dá)到預(yù)期交聯(lián)程度的產(chǎn)物。不但在性能上仍保留乙丙橡膠所固有的特性，而且還具有顯著的熱塑性塑料的注射、擠出、吹塑及壓延成型的工藝性能。

2012年，中國(guó)乙丙橡膠產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持其熱點(diǎn)投資的態(tài)勢(shì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，包括競(jìng)爭(zhēng)力的中石化/三井合資項(xiàng)目在內(nèi)，國(guó)內(nèi)、國(guó)外生產(chǎn)商計(jì)劃近年在中國(guó)國(guó)內(nèi)擬建乙丙橡膠項(xiàng)目的廠家總計(jì)10余家，新增總能力接近85萬(wàn)噸/年。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)開(kāi)始回暖，汽車(chē)、建筑等支柱行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，明顯拉動(dòng)了三元乙丙橡膠的市場(chǎng)需求量。中商情報(bào)網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，2012年中國(guó)三元乙丙橡膠產(chǎn)量達(dá)到1.91萬(wàn)噸，表觀消費(fèi)量達(dá)到22.75萬(wàn)噸，行業(yè)進(jìn)口依存度依然很高。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)總量的提升，作為支柱產(chǎn)業(yè)的汽車(chē)工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，未來(lái)一段時(shí)期仍將是三元乙丙橡膠在上述行業(yè)的快速發(fā)展期，加上城市基本建設(shè)、高速鐵路、軌道交通建設(shè)等的不斷發(fā)展，必將拉動(dòng)中國(guó)三元乙丙橡膠市場(chǎng)進(jìn)入一個(gè)需求高峰。中商情報(bào)網(wǎng)發(fā)布《2013-2018年中國(guó)三元乙丙橡膠市場(chǎng)調(diào)查與發(fā)展前景咨詢(xún)報(bào)告》預(yù)測(cè)，2015年國(guó)內(nèi)對(duì)三元乙丙橡膠的總需求量將達(dá)到32萬(wàn)噸左右，其中汽車(chē)和聚合物改性仍將是最主要的兩大消費(fèi)領(lǐng)域。