环保型促进剂TBzTD在三元乙丙橡胶汽车密封条胶料中的应用试验

赵红霞，李云峰，杜孟成

（1.山东阳谷华泰化工股份有限公司，山东 阳谷 252300；2.国家橡胶助剂工程技术研究中心，山东 阳谷 252300）

随着汽车工业的飞速发展，汽车门窗用橡胶密封条技术与市场已成为橡胶工业的热点。汽车密封条主要起密封、减震和装饰作用，可有效防止风雨、尘土等有害物质侵入车内，减小汽车在行驶中门、窗等部位的震动。汽车密封条要求美观、安全、环保，因此其原材料的选用应十分慎重。三元乙丙橡胶（EPDM）分子主链为饱和结构，其呈现出卓越的弹性、耐热氧老化性能、耐候性能和耐臭氧性能等，是汽车密封条的首选主体材料。

本工作主要研究秋兰姆类无亚硝胺促进剂TBzTD（二硫化四苄基秋兰姆）替代促进剂TMTD（二硫化四甲基秋兰姆）在EPDM汽车密封条胶料中的应用。相对于促进剂TMTD，促进剂TBzTD为超速硫化促进剂，其相对分子质量大，熔点高，不易分解，故不产生可致癌亚硝胺，已成为橡胶助剂中极具发展潜力的秋兰姆类促进剂新品种。

1 实验

1.1 主要原材料

EPDM，牌号Ettam7341，德国朗盛公司产品；炭黑N550，郑州金山化工有限公司产品；硫黄S-80和促进剂TBzTD，TMTD，M-80，ZDBC-80，CBS-80，山东阳谷华泰化工股份有限公司产品。

1.2 配方

1.2.1 汽车密封条胶料配方

1#配方：EPDM 100，炭黑N550 110，轻质碳酸钙 50，氧化锌 5.5，硬脂酸 1.8，环烷油 80，聚乙二醇 3，硫黄S-80 1.2，促进剂ZDBC-80 2，促进剂CBS-80 1.5，促进剂M-80 1.8，促进剂TMTD 1，其他 10。

2#配方：除将1#配方中的1份促进剂TMTD替换为2.27份促进剂TBzTD（两种促进剂物质的量相同），其余组分和用量与1#配方相同。

1.2.2 促进剂TBzTD环保性检测配方

促进剂TBzTD环保性检测配方：EPDM 100，氧化锌 5，硬脂酸 1，硫黄 1.5，促进剂TBzTD 3。

1.3 主要设备和仪器

Φ160 mm×320 mm型两辊开炼机，青岛科高橡塑机械技术装备有限公司产品；HS-100TRTMO型平板硫化机，佳鑫电子设备科技（深圳）有限公司产品；MDR2000型无转子硫化仪，美国阿尔法科技有限公司产品；邵尔A型硬度计，上海化工机修厂产品；Instron3365型拉力试验机，美国英斯特朗公司产品；GT-7017-M型老化试验箱，中国台湾高铁检测仪器有限公司产品；GCMS-QP2010SE型气相色谱/质谱（GC/MS）仪，日本岛津公司产品。

1.4 胶料混炼

1.4.1 汽车密封条胶料

混炼胶的制备采用两辊开炼机。先将EPDM在开炼机上薄通5次，然后包辊，待胶层均匀和平滑后加小料（硬脂酸和氧化锌等），混炼5 min（左右3/4割刀3次），交替加入炭黑、环烷油和轻质碳酸钙，混炼6 min（左右3/4割刀3次），下片，室温停放；胶料平分成两份，分别加入促进剂TBzTD和TMTD，均混炼2 min（左右割刀3次），最后加硫黄和其他促进剂混炼5 min（左右割刀3次，薄通，打三角包4次，打卷4次），2 mm辊距下片，停放待测。

1.4.2 促进剂TBzTD环保性检测胶料

将EPDM在开炼机上薄通5次，然后包辊，待胶层均匀和平滑后加小料（硬脂酸和氧化锌），混炼5 min后，左右3/4割刀3次，加入硫黄和促进剂TBzTD，混炼5 min（左右割刀3次，薄通，打三角包4次，打卷4次），2 mm辊距下片，停放待测。

1.5 性能测试

胶料的亚硝胺和亚硝基类化合物含量按照GB/T 24153—2009《橡胶及弹性体材料 N-亚硝基胺的测定》进行测试，其他性能按照相应国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 汽车密封条胶料性能

2.1.1 硫化特性

胶料的硫化特性如表1所示。从表1可以看出：2#配方胶料的Fmax－FL稍大于1#配方胶料，说明促进剂TBzTD胶料的交联密度稍高，促进交联效果稍好；2#配方胶料的焦烧时间ts1和t10稍长，说明促进剂TBzTD胶料比促进剂TMTD胶料的加工安全性稍好，但正硫化时间t90也稍长，硫化速率稍慢于促进剂TMTD胶料。

表1 胶料的硫化特性（160 °C）

2.1.2 物理性能

硫化胶的物理性能如表2所示。从表2可以看出：2#配方硫化胶的300%定伸应力和拉断伸长率稍大于1#配方硫化胶；硬度、100%定伸应力、拉伸强度和回弹值与1#配方硫化胶基本相当。分析原因，在两种促进剂物质的量相同的条件下，促进剂TMTD在高温条件下能释放出一部分硫黄，形成较多的多硫键，而促进剂TBzTD由于熔点高，难分解，析出的硫黄相对较少；但促进剂TMTD胶料的交联键中硫的含量大一些，而促进剂TBzTD胶料的交联密度高一些，使得两种胶料之间的硬度、拉伸强度和回弹值相近。

表2 硫化胶的物理性能

经过72 h的高温老化后，2#配方硫化胶的拉伸强度和拉断伸长率变化率均远小于1#配方硫化胶，这充分说明促进剂TBzTD硫化胶的耐热氧老化性能优于促进剂TMTD硫化胶。

2.2 促进剂TBzTD环保性能

为验证促进剂TBzTD的环保性能，将含氧化锌、硬脂酸、硫黄和促进剂TBzTD的EPDM检测配方胶料用GC/MS仪进行测试，结果如表3所示。从表3可以看出，促进剂TBzTD胶料在高温硫化时不会产生亚硝胺和亚硝基类化合物，说明促进剂TBzTD是环保型促进剂。

表3 促进剂TBzTD的检测配方胶料的亚硝胺和亚硝基类化合物含量 μg·kg-1

3 结论

环保型促进剂TBzTD替代促进剂TMTD在EPDM汽车密封条胶料中的应用及环保性试验得出以下结论。

（1）与促进剂TMTD胶料相比，促进剂TBzTD胶料的交联密度高，加工安全性好，但硫化速率慢。

（2）促进剂TBzTD硫化胶除300%定伸应力和拉断伸长率大于促进剂TMTD硫化胶外，其他物理性能相近。

（3）促进剂TBzTD硫化胶的耐热氧老化性能明显优于促进剂TMTD硫化胶。

（4）促进剂TBzTD在高温硫化时不产生亚硝胺和亚硝基类化合物，在秋兰姆类促进剂中是促进剂TMTD的最佳环保替代品。