Page 108 - 《橡塑技术与装备》2026年1期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

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图 3 和表 6 所 示。EPDM 膜 1 和 2 热老化引起的性 ~75.8 kJ/mol。
能变化的表观活化能 E a 在 100~150 ℃范围内为 68.7
表 6 试样在不同老化温度下应变能倒数与老化时间的关系方程
配方 趋向方程 R 2 斜率 -Ea/R 活化能 Ea（kJ/mol） LnA’
1 # Y=-8 263.6x+15.398 0.911 -8 263.6 68.7 15.398
2 # Y=-9 120.8x+17.188 0.958 -9 120.8 75.8 17.188

主要机制，则可以从实验室加速热老化结果中估计性
能保持率。

3 结论
根据阿伦尼乌斯方程，建立了一个简单的基于分
数应变能的经验热老化模型来预测 EPDM 硫化橡胶的
使用寿命。通过测试试样经过不同温度和时间老化后
的拉伸性能，计算分数应变能，推导分数应变能和老
化时间的线性回归方程，确定老化反应的有效速率常
数和表观活化能。结果证实，硫黄和过氧化物硫化三
图 3 速率常数的对数与老化温度的倒数之间关系图
元乙丙橡胶作为需要热老化的胶带胶管，汽车配件及
2.6 使用寿命推断 建筑屋面膜应用的常用材料，应力 - 应变性能试验证
(T × E )
)
b
E
=
b 老化后
(T ×
（
如前所述，在 100~150 ℃范围内，EPDM 硫化橡 明是表征热老化行为的一种可预测的方法。根据此模
TE） f
)
b
（ (T TE） f )E× = (T × E b 老化后
b
E
b
b 老化后
)
= (T ×
b 老化前
（
TE） f
胶 1/(TE) f 与老化时间呈线性关系，老化速率常数遵
b
)
(T × E b 老化前 型，可以预测配方在实际应用环境温度下的使用寿命，
b
b 老化前
循阿伦尼乌斯定律，因此可推断橡胶在不同使用温度
  1/ (TE ) − 1/ a  = k t ' ' 为产品的设计提供参考。
'
'

1/ (TE

k t
) −
1/ a  =
f

' 
下的使用寿命。在设定温度下达到某一特定比较值或
'
1/ (TE

k t
) −
1/ a  =
f


f
ln k = −
/ RT +
ln A
(E
）
基准值 (TE)′ f 的时间 t′ 可由式 (2)和式(5) 估算，其
a
ln k = − (E a / RT + ln A 参考文献 ：
）
）
可表示为 : ln k = − (E a / RT + ln A [1] 丁永国，高文起 .150 ℃无卤低烟阻燃无铅可硫化型乙丙橡胶
  1/ (TE ) − 1/ a  = k t ' ' ' 配方 [J]. 电线电缆，2020(3):29-34.
'


1/ (TE
f
' 

1/ a  =
) −
1/ (TE ) − 1/ a  = k t ' [2] 高月，EPDM 橡胶制备工艺及性能研究 [D]，沈阳，沈阳工业

f
k t (4)


f
'
A
ln k = −（ E a ' / RT + ln ' 大学，2020.
）
A
'
'
ln k = −（ E ' a / RT + ln ' （5）
）
'
A
ln k = −（ E a / RT + ln ' [3] 郑华，李培祥，段有顺 .NR/EPDM/CR 共混物制作高强度胶
）
'
't =   1/ (TE） f − 1/ (TE） A ' 1/ a ÷ E ' ' a exp − E ' / RT） 管配方研制 [J]. 橡塑技术与装备，2001(27):22-24.
exp −
1/ a ÷
（
/ RT） （6）

' f −

'
A
' t =
（


'

' a
f −
E
exp −
A
' t =
1/ a ÷
1/ (TE）
/ RT）
（


或者，可以简单地根据 1/(TE)f 与时间的关系图 [4] 汤琦，孙豪，宗成中 . 动态硫化三元乙丙橡胶 / 聚丙烯热塑性
a
弹性体的研究进展 [J]. 橡胶科技，2021,19(1):5-10.
进行估计。
[5] 赵婧 . 动态硫化法三元乙丙橡胶密封条配方研究 [J]. 橡塑技术
加速热老化的外推到实际使用条件和寿命是大多 与装备，2020,46(5):15-20.
数应用感兴趣的。例如某产品实际应用中拉伸强度应 [6] 姬春梅 . 汽车用三元乙丙橡胶密封条配方优化设计 [J]. 橡塑技
术与装备，2019,45(22):29-37.
不小于 13 MPa，断裂伸长率不小于 200%，假设实际
[7] 陈龙 , 耐高温老化 EPDM 胶料的开发 [J]. 弹性体，2020，
#
#
平均使用温度约 50 ℃，产品分别采用 1 和 2 配方硫
30(6):7-11.
#
化胶，根据 100 ℃老化模型，计算得出采用 1 配方硫 [8] 凌晓，汪艳，贺俊堃，等 . 三元乙丙橡胶耐热多楔带楔胶配方
#
化胶片可以使用 17 年，采用 2 配方时可以使用 44 年， 的研究 [J]. 武汉工程大学学报，2020,42(2):192-197.
[9] 赵欣欣，赵博，三元乙丙橡胶耐热配方的优选研究 [J]. 特种
根据客户产品设计要求，可针对性的选择相应的配方
橡胶制品，2021，42(1):41-43.
或调整配方。然而，这种预测可能会有问题，产品实 [10] He Wang, Ying Ding, Shugao Zhao, Claus Wrana.peroxide
际使用过程中，可能发生动态的拉伸疲劳，湿热变化， cross-linking of EPDM using Moving Die Rheometer
measurements.i: Effects of the third monomer concentration
紫外线辐射，臭氧，雨水和其他环境条件。这些因素
and peroxide content, Rubber Chemistry and Technology[J],
都会影响其性能和老化，而这些因素无法在实验室中 2015,88(1):40-52.
轻易模拟和预测。但如果热老化是实际使用中恶化的 [11] P.S.Ravishankar, Treatise on EPDM , Rubber Chemistry And
Technology, 2012,85(13):327-349.
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·56· 第 52 卷 第 期