用回归分析法研究无卤阻燃EPDM胶料的性能.docVIP

用回归分析法研究无卤阻燃ＥＰＤＭ胶料的性能 关键词: 回归,分析法,研究,无卤阻燃,胶料,性能 概述： 　　 内容: 乙丙橡胶以其优异的耐高温、耐酸碱、耐臭氧老化性能及良好的绝缘性能在橡胶行业应用越来越广泛,因此定性和定量研究无卤阻燃剂对ＥＰＤＭ胶料阻燃性和物理机械性能的影响具有现实的意义。 1　实验部分 1.1　原材料 三元乙丙橡胶,牌号4570,美国杜邦公司产;氢氧化铝,山东铝厂产;硼酸锌,青岛双利化工有限公司产;硅烷偶联剂Ｓｉ69,南京曙光化工总厂产;其他配合剂均为工业级产品。 1.2　实验设备 开炼机Ｓ(Ｘ)Ｋ-160Ａ,青岛化工机械厂;硫化测定仪ＧＴ-Ｍ2000-Ａ,台湾高铁公司产;电子拉力机ＡＩ-7000Ｓ,台湾高铁公司产;邵尔Ａ硬度计,上海化工机修四厂;电子天平ＧＴ-ＸＢ320Ｍ,台湾高铁公司产;ＤＩＮ磨耗机ＧＴ-7012-Ｄ,台湾高铁公司产;ＨＣ-2型氧指数测定仪,江宁县分析仪器厂。 1.3　试样制备 胶料混炼加料顺序为:ＥＰＤＭ均匀包辊→小料(促进剂、氧化锌、硬脂酸、防老剂)→炭黑、填料、软化剂→硫化剂,加料完毕后薄通6次,出片,停放24ｈ后硫化试样,硫化温度为160℃。 1.4　性能测试 ＯＩ采用ＨＣ-2型氧指数仪测定,按ＧＢ2406方法进行。各项物理性能均按相应国家标准进行测试。 2　结果与讨论 用于无卤阻燃橡胶的阻燃剂主要是氢氧化铝和氢氧化镁。氢氧化铝遇火受热达300℃时,就会失去结晶水,这个失水反应是一个吸热反应。在此温度下,失去的水立即变成水蒸气,按蒸发热470ｃａｌ/ｇ吸收高聚物的热量。因为水蒸气是不燃的,它还可以稀释可燃气体的浓度,这是氧化铝水合物阻燃的主要原因。这两种无机阻燃剂无毒、不挥发、不产生腐蚀性气体,且抑烟。但要达到一定的阻燃效果用量较大。由于无机填料与橡胶之间亲和力较弱,影响胶料的物理机械性能,因此需要加入表面活性剂或偶联剂来改善它们的相容性,提高氢氧化铝和氢氧气化镁在橡胶中的分散性,可得到性能较好的阻燃橡胶[4,5]。硼酸锌也是常用的无机阻燃剂,在300℃以上时能释放出大量的结晶水,起到吸热降温的作用。 硼酸锌还是较强的成炭促进剂,能在固相中促进生成致密而坚固的炭化层,既可隔热又能隔绝空气。硼酸锌与氢氧化铝并用有极强的协同阻燃效应[6,7]。 2.1　实验设计与结果分析 在ＥＰＤＭ无卤阻燃胶料配合中,氢氧化铝和硼酸锌的用量是关键。因此选择氢氧化铝和硼酸锌的用量为变量因子,采用两变量配方实验设计法,氢氧化铝用量与硼酸锌用量作为两个配方因子,分别考察它们与胶料各项性能指标之间的关系。第一变量因子分别用-1,0,+1水平代表氢氧化铝用量为60,90,120,第二变量因子分别用-1,0,+1水平代表硼酸锌用量为10,20,30。胶料其余配方组分为:ＥＰＤＭ100;ＺｎＯ5;ＳＡ2;促进剂Ｍ1.0;促进剂ＴＭＴＤ0.5;促进剂ＢＺ0.5;Ｎ33040;石蜡油15;Ｓ1.5;偶联剂Ｓｉ693。实验安排及配方设计如表1。 进行9次试验、性能测试。实验结果如表2所示,结合表1中每个变量因子的变化,然后进行结果分析。由表2中1,2,3,和4,5,6或7,8,9号比较,在氢氧化铝用量一定的情况下,随着硼酸锌用量的增加,胶料的硬度增加,拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度都略有降低,但氧指数明显增大。比较1,4,7和2,5,8及3,6,9号配方可知,在硼酝酿锌用量一定的情况下,随氢氧化铝用量增加,胶料的拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度都明显降低,氧指数明显增大。 2.2　回归方程的建立及检验 大量的配方实践表明,胶料的各项性能和配方因子之间呈高度相关性,通常采用多项式回归模型:ｙ=ｂ0+∑ｂｉｘｉ+∑∑ｂｉｊｘｉｘｊ,其中ｙ表示性能指标,ｘ表示配方因子,ｂ为回归模型的系数,ｉ,ｊ表示配方因子数。经过回归分析计算数学模型的系数,得到胶料的各项性能指标与氢氧化铝用量和硼酸锌用量配方因子之间的回归方程式,如表3所示。Ｆ0.01(5,3)=28.2,由于上述性能指标的Ｆ比值均大于Ｆ0.01(5,3),说明建立的回归方程都高度显著,因此建立的数学模型均能较好地描述各项性能与氢氧化铝用量与硼酸锌用量之间的关系,为预测胶料性能及优化配方提供了理论依据。 为进一步验证数学模型的准确性,分别采用氢氧化铝用量为90份和硼酸锌用量为20份转换成配方因子的水平数代入数学模型,求得计算值并与实测值进行比较。由表4中数据比较可知,胶料各项性能的实测值与经过数学模型预测的计算值非常吻合,说明建立的数学模型有较高的准确度。 3　结论 (1)无卤阻燃ＥＰＤＭ胶料的阻燃性随氢氧化铝用量和硼酸锌用量增加而提高,物理机械性能则有所下降。 (2)建立的数学模型能较好地拟合胶料各项性能与氢氧化铝用量和硼酸锌用量之间的关系,为预测胶料性