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卤素对CR和EPDM泡棉性能的影响

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:


一、卤素对CR(氯丁橡胶)泡棉的影响

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。


二、卤素对EPDM(三元乙丙橡胶)泡棉的影响

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

特性CR(氯丁橡胶)泡棉EPDM(三元乙丙橡胶)泡棉
卤素来源分子链固有成分(氯)后天添加(表面卤化或含卤阻燃剂)
对性能影响赋予核心性能:阻燃性、耐油性改善性能缺陷:粘接性、赋予阻燃性
主要优点天生的阻燃、耐油、强度高经卤化后易粘接;添加阻燃剂后可阻燃
主要缺点耐臭氧老化性较差;潜在腐蚀性牺牲了部分耐老化性;火灾中烟雾毒性大;环保问题
应用侧重对阻燃、耐油有要求的场合,如建筑密封、电子屏蔽垫片对耐候、耐水汽有极高要求,且需要粘接或阻燃的场合

现代发展趋势

随着环保和安全要求日益严格(如RoHS、REACH等法规),“无卤化”已成为趋势。

  • 对于需要阻燃的EPDM泡棉,现在更多地采用无卤阻燃体系,如氢氧化铝、氢氧化镁、磷-氮系阻燃剂等。它们虽然添加量可能更大,但在燃烧时更环保安全。

  • 对于EPDM的粘接问题,除了卤化处理,也发展了等离子处理、底涂剂等其他表面处理技术。

  • 东莞市泰亚电子科技有限公司,研发、生产超低卤素、超低VOC的CR泡棉、EPDM泡棉此外其EPDM泡棉不添加传统阻燃剂却能轻松达到LU94 V-0阻燃

因此,在选择泡棉时,是否需要卤素带来的特性,以及能否接受其带来的风险,是需要根据具体应用场景(如汽车、建筑、电子、航空航天)的法规和性能要求来权衡的关键问题。

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