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卤素对CR和EPDM泡棉性能的影响非常显著,且方式完全不同。卤素(特别是氯和溴)对CR(氯丁橡胶)和EPDM(三元乙丙橡胶)泡棉的性能影响几乎是两个极端。
简单来说:
对CR泡棉: 卤素(氯原子)是其分子链的固有组成部分,赋予了CR关键的优良性能,如阻燃性和耐油性。
对EPDM泡棉: 卤素通常是作为添加剂引入的,主要目的是为了改善其固有的性能缺陷,如粘接性和阻燃性。
下面我们详细分析:
CR的分子主链上含有氯原子,这本身就是一种卤素。因此,卤素是CR的内在特性。
1. 正面影响(赋予核心性能):
优异的阻燃性和自熄性: 这是CR最著名的优点之一。分子中的氯原子在燃烧时会释放出不可燃的氯化氢气体,稀释氧气并覆盖在材料表面,隔绝空气,从而有效阻止火焰蔓延。这使得CR泡棉天生就具有一定的防火能力。
良好的耐油性、耐溶剂性和耐化学性: 氯原子的极性增强了分子间作用力,使CR泡棉能够抵抗非极性油类和溶剂的侵蚀。
较高的机械强度和耐用性: 氯原子的存在增强了分子链的刚性和内聚能密度,使CR泡棉具有较好的抗撕裂和抗压缩形变能力。
2. 负面影响(带来的局限性):
耐老化性(尤其是耐臭氧性)相对较差: 与EPDM相比,CR主链是不饱和的,且氯原子可能成为老化反应的起点,导致其在臭氧、紫外线作用下更容易发生裂化或交联,长期户外使用可能变硬、开裂。
密度和成本较高: 含氯的合成工艺使其比一些通用橡胶更重、更贵。
在特定环境下可能产生腐蚀: 在高温或燃烧情况下释放的氯化氢(HCl)气体会与水结合形成盐酸,对金属部件和电子元器件造成腐蚀。
小结:对于CR泡棉,卤素(氯)是其“与生俱来的基因”,是其核心优势(阻燃、耐油)的来源,但也带来了耐老化性稍差和潜在腐蚀性的缺点。
EPDM的主链是完全饱和的,且由乙烯、丙烯和非共轭二烯烃组成,本身不含卤素,性质非常稳定。卤素通常是通过以下两种方式后期引入:
A. 卤化处理: 对EPDM泡棉表面进行氯化或溴化处理。
B. 添加含卤阻燃剂: 在配方中加入氯或溴系的阻燃剂,如氯化石蜡、十溴二苯醚等。
1. 卤化处理的影响(主要改善加工与应用性能):
显著改善粘接性: 这是卤化处理最主要的目的。EPDM表面惰性极强,很难与胶粘剂、涂料或其他材料粘合。卤化处理在材料表面引入了极性官能团,极大地提高了其表面能,从而使EPDM泡棉能够被轻松粘接。
改善涂装性和印刷性: 同样的原理,极性表面使得油漆和油墨能够更好地附着。
2. 添加含卤阻燃剂的影响(赋予其本不具备的性能):
获得阻燃性: EPDM本身易燃。添加含卤阻燃剂后,其作用机理与CR类似,在燃烧时释放卤化氢气体,捕捉自由基,从而达到阻燃(通常是离火自熄)的效果。这使得可以生产出阻燃级的EPDM泡棉。
3. 负面影响(破坏其固有优势):
降低耐热老化性和耐臭氧性: 添加的含卤物质可能在长期热老化中成为分解的弱点,影响EPDM原本极其优异的耐老化性能。
可能产生有毒和腐蚀性气体: 在火灾中,含卤阻燃的EPDM泡棉会释放出大量的有毒、有腐蚀性的卤化氢烟雾,对人身安全和设备造成严重威胁。这也是全球范围内推动“无卤化”的重要原因。
环保问题: 某些溴系阻燃剂属于持久性有机污染物,对环境和健康有潜在危害。
小结:对于EPDM泡棉,卤素是“后天引入的修饰”,主要用于解决其粘接性差和缺乏阻燃性的问题,但会牺牲其部分优异的耐老化性,并带来环保和安全风险。
总结对比