浅谈乘用车用EPDM密封条老化与防治

关建民，汪伟君，盛晓，陆冲

(1.申雅密封件有限公司技术中心，上海201712；2.华东理工大学 材料科学与工程学院，上海200237)

浅谈乘用车用EPDM密封条老化与防治

Aging prevention of EPDM sealing strip for passenger car

关建民1，汪伟君1，盛晓1，陆冲*2

(1.申雅密封件有限公司技术中心，上海201712；2.华东理工大学 材料科学与工程学院，上海200237)

乘用车密封条老化不仅影响美感，而且影响密封性能，所以越来越被重视。本文介绍了EPDM密封条老化现象、老化机理及密封条老化防治方法探讨。

EPDM；密封条；老化；防治

汽车制造业作为我国国民经济支柱产业，产销量连续7年位居全球第一，成为世界第一汽车产销大国，如表1所示，轿车已走向越来越多的家庭，成为了人们生活的一部分。

表1 我国历年汽车产销量

1 密封条老化现象

乘用车密封条是汽车的重要零部件之一，广泛用于车门、车窗、车身、天窗、发动机箱和后备(行李)箱等部位，具有隔音、防尘、防渗水和减震的功能，保持和维护车内小环境，从而起着对车内乘员、机电装置和附属物品的重要保护作用。随着汽车工业的发展，密封条的美观、环保、舒适功能的重要性日益凸现。国外汽车业已将安装在汽车各部位的密封系统(称为汽车密封系统)进行专门的研究和开发，其重要性正在日益受到人们的关注。目前，汽车密封条材料大部分都是采用EPDM作为主要原料。

密封条在使用过程中经常受光、热、氧和化学介质等外界因素的作用，特别在高温天气，长时间暴晒在太阳光下，其表面温度高达60～70。C，并受紫外线剧烈照射，其表面最初会发生细微的变色，长期使用最终会慢慢发展扩大，产生明显变色，严重时呈赤褐色，并且还会造成密封条表面开裂、喷霜、粉化等，使密封条性能变劣，失去弹性、强度，甚至发生密封条老化破损。不仅影响密封条美感，而且影响密封性能，导致车厢出现漏水现象、加大风噪、引起车身锈蚀。

2 EPDM密封条老化机理

三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，简称EPDM。EPDM主链是完全饱和的，非共轭二烯烃的引入，使其支链带有不饱和双键，便于EPDM硫化反应。二烯烃主要为乙叉降冰片烯（ENB）、双环戊二烯（DCPD）。

密封条气候老化通常在光、热、氧条件下发生，其性能变劣是高分子结构变化的结果。老化符合自动催化氧化的老化机理，氧化的主要产物是氢过氧化物，是自动催化起作用的主要物质，其简单过程如下：

链引发：RH在热（包括光、高能辐射等）、氧（或臭氧）作用下产生R•或RO2•自由基

链增长：R•+O2→RO2•

RO2•+RH →ROOH +R•

链终止：2R•→R- R

RO2•+R•→ROOR

2 RO2•→ROOR+O2

其中RH为高分子化合物。

在上述老化过程中，EPDM老化主要来源于二方面，其一是EPDM主链β—断裂，其二是由于二烯烃引入，硫化反应残余的不饱和双键。老化反应在老化初始阶段主要是链断裂反应，表现为橡胶表面发黏、变色等；随着老化进行，交联占主导，表现为橡胶变硬、脆化、力学性能丧失等。

3 密封条老化防治方法探讨

影响橡胶老化因素很多，如氧、臭氧、热、光、受力等，EPDM密封条老化防治措施从下面几方面考虑。

3.1 从原材料考虑

EPDM第三单体主要ENB、DCPD，VNB是ENB的异构体，2009年帝斯曼公司高VNB质量分数的EPDM产品正式商业化，其VNB质量分数为0.03。据介绍相同第三单体质量分数的EPDM胶料硫化速度和硫化程度排列次序为VNB＞ENB＞DCPD。另外，由于VNB的不饱和双键位于侧挂基团末端，空间位阻效应比不饱和双键位于侧挂基团内侧的ENB和没有侧挂末端不饱和双键的DCPD小，更容易进行交联反应，交联效率高、交联密度大，不饱和双键残余量少。由于不饱和双键键能低，残余不饱和双键更易老化反应，因此采用高VNB质量分数的EPDM更具有优越耐老化性能。且高VNB的EPDM具有独特高支化结构，填料填充量高，抗坍塌性好，尤其适合密封条、胶管等要求尺寸稳定性好的挤出产品生产。因此，高VNB-EPDM具有硫化速度快、耐老化性能好等优点，也有利于提高密封条耐气候老化性能。

3.2 从配方设计考虑

配方设计是否合理、不同硫化体系、防护体系是影响对密封条气候老化变色的重要因素。

王自瑛等[1]研究了不同硫化体系对EPDM老化性能影响，结果表明，采用过氧化物DCP硫化体系的力学性能优于硫黄硫化体系。硫黄硫化体系老化性能优于无防老剂的过氧化物体系。DCP硫化的EPDM加入抗氧剂MB后具有较高的耐热氧老化性能，显示出MB具有较高的防护效能。

孙立军等[2]研究了普通硫化体系（CV）、半有效硫化体系（SEV）和有效硫化体系（EV）的硫化特性及其对EPDM力学性能和耐热老化性能的影响。试验结果表明，采用SEV和EV体系硫化的硫化胶有较好的耐热老化性能，采用CV体系的硫化胶有较好的力学性能。

冯彦龙等[3]研究了氧化锌对无炭黑EPDM抗紫外辐照老化性能的影响，结果表明，氧化锌可通过物理屏蔽和提高硫化胶初始交联密度，在长期辐照过程中可起到防护作用。

在光、热、氧条件下的自动催化氧化反应是EPDM老化的主要原因，可采用添加抗氧剂、光稳定剂等措施抑制老化反应。常用的抗氧剂主要有二类：一类是防止引发反应的防护性抗氧剂：以胺类、酚类为主的取代或衍生物，称主防老剂，如防4010NA、防RD、防2246等。另一类是阻止增长反应的断链型抗氧剂，常作为助防老剂，如防MB、DLTP等。两类防老剂单独使用，效能低下，几无效果，相互并用时，产生协同效应，防老化效果可高出1倍以上，这样既防止氧化老化的发生，又能阻止氧化老化的扩展。因此，生产中，可选择2种或2种以上防老剂协同使用，达到EPDM防老化的目的。

翁国文等[4]采用对比法探讨防老剂单用和并用及用量对DCP硫化EPDM耐高温老化性能的影响，结果表明防老剂NBC用量在2质量份时，防护效果较好，且防老剂并用能有效改善EPDM老化性能，其中以NBC/MB和NBC/DNP并用为好。

除防老剂外，EPDM密封条配方中经常添加紫外光吸收剂作为光稳定剂，来防止EPDM老化，常用紫外光吸收剂如UV-327、UV-531等，能强烈地吸收波长为290～400 nm紫外线，且其本身热稳定性、化学稳定性好。

物理防护也是相当有必要的，EPDM中添加1%左右的石蜡，能在橡胶表面形成隔离膜，阻止臭氧老化，类似于3.3中表面隔离涂层作用。

3.3 从表面防护考虑

EPDM密封条表面防护处理，能有效提高其耐老化性能。

黄琪等[5]以硅丙乳液为主体，制成一种水性单组分涂料，EPDM表面刷涂成膜，结果表明该膜具有优良的耐盐雾、耐湿热的防护功能，能有效提高EPDM橡胶件的老化性能。

4 结束语

近年来，我国汽车用橡胶密封条在研制开发和推广应用方面取得了很大发展，但与汽车工业发达国家的同类产品比较还存在很大差距，特别是在新材料的研制和应用、密封条的设计制造能力、密封条的外观质量等方面均存在一定的差距。我们应密切关注国内外对各类同类产品标准和其他相关技术资料的收集和分析，尽快建立汽车密封条各类产品的数据库，特别是对国内外各类标准体系的跟踪研究，尽快建立适合我国汽车密封条行业健康发展的技术标准体系，为自主开发设计密封条产品奠定坚实的基础。密封条老化失效，不仅影响密封性能，导致车厢出现漏水现象、加大风噪、引起车身锈蚀；还影响乘坐舒适性，清洁性，艺术性和美观性。因此，必须采取有效措施提高密封条的耐老化性能。

[1] 王自瑛，高炜斌，张枝苗.不同硫化体系EPDM老化性能的研究[J].化工时刊，2010，24(8)25～28.

[2] 孙立军，罗权焜，硫化体系对EPDM耐热老化性能的影响[J].橡胶工业，2002，49(4)，197～200.

[3] 冯彦龙，杨其，刘小林等，氧化锌对EPDM抗紫外辐照老化性能的影响[J].橡胶工业，2008，55(4)，217～221.

[4] 翁国文，单培，王刚等，防护体系对过氧化物硫化EPDM耐高温老化性能的影响[J].世界橡胶工业，2007，34(6)，10～15.

[5] 黄琪，梁志杰，冯斌等，乙丙橡胶密封件耐老化防护涂层的试验研究[J].涂料工业，2010，40(4)，22～24.

(R-03)

TQ336.42

1009-797X(2016)16-0040-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.16.010

关建民（1970-），男，硕士，申雅密封件有限公司技术中心高级工程师，主要从事汽车密封件的开发。

2016-01-15

*通讯联络员