三元乙丙橡胶（EPDM）具有较好的热稳定性、耐热老化性以及优异的电绝缘性能等，某些物理机械性能也优于硅橡胶，且价格低廉。但是EPDM的导热率低，需要在其中添加导热粉体才能实现高导热。目前应用于橡胶材料的导热及绝缘性能良好的导热粉体主要有氧化铝﹑氧化镁﹑碳纳米管和碳纤维等。其中氧化镁的导热性能略优于氧化铝，其价格低于碳纤维﹑碳纳米管等，是制备导热橡胶的优先填料之一。

本实验选用氧化镁导热粉体为导热填料，EPDM为基体橡胶，研究了氧化镁导热粉体用量对EPDM导热性能及物理机械性能的影响。

实验配方

基本配方（质量份，下同）：EPDM 100，氧化锌5，硬脂酸1，芳烃油10，N330炭黑55，交联剂过氧化二异丙苯（DCP）35，促进剂四甲基秋兰姆二硫化物（TMTD）1，氧化镁导热粉体0~140。

将称量好的EPDM放入开炼机中塑炼2~3min，依次加入氧化锌、硬脂酸、氧化镁、炭黑、芳烃油、促进剂TMTD 、交联剂DCP ，混炼均匀后取出，制得导热橡胶。放置12h 后，在模具中制样，置于平板硫化机中硫化，硫化条件为160℃×10MPa。

实验结论

氧化镁导热粉体用量对EPDM硫化性能的影响

转矩反映了胶料的剪切模量，其中最大转矩（MH）反映硫化胶的最终硫化状态。氧化镁导热粉体用量对EPDM硫化性能的影响见表1。

从表1可以看出，随着氧化镁导热粉体用量的增加，MH逐渐增大。由于氧化镁是无机填料，具有一定的表面能，与有机相相容性差，因此非常容易在橡胶中发生团聚，且用量越大，团聚现象越严重，从而越容易造成在橡胶中分散不均匀，阻碍了橡胶的硫化，导致硫化时间略有上升。当氧化镁用量为180份时，氧化镁已经不能全部加入到橡胶基体中；随着MH的增大，MH－ML也随之增大，交联程度增大，橡胶的加工性能下降。

PS：要提高氧化镁导热粉体在橡胶中的分散性及填充量，有必要对粉体进行表面改性，降低粉体表面能，提高粉体与有机相的相容性，使粉体能均匀分散在橡胶中，易加工。金戈新材在粉体表面改性方面已有20+年的丰富经验，欢迎大家致电咨询。

氧化镁导热粉体用量对EPDM力学性能的影响

氧化镁导热粉体加入到EPDM中必然会影响其拉伸强度、硬度等力学性能，表2为不同氧化镁用量的EPDM力学性能参数。

从表2可以看出，随着氧化镁导热粉体用量的增大，拉伸强度逐渐减小，断裂伸长率和拉断永久变形均是先增大后减小，硬度逐渐变大。这是因为氧化镁的比表面积和表面能大，在橡胶中容易团聚，在非极性介质中不易分散，易造成界面缺陷，因此会导致材料的相关力学性能下降。同时氧化镁也会起到活性剂与促进剂的作用，加速促进剂的分解，但是由于Mg²⁺无空轨道，离子半径小，极化能力较弱，阻碍锌盐络合物的作用，改变了交联网络中长短链数目之比，从而使橡胶的力学性能下降。

氧化镁导热粉体用量对EPDM导热性能影响

氧化镁导热系数36W/m·K，填充适量到EPDM中可提升橡胶导热性能。图1是氧化镁导热粉体用量对EPDM导热性能的影响。

从图1可以看出，随着氧化镁导热粉体用量的增大，橡胶的导热系数从0.337W/m·K增大至0.776W/m·K 。当氧化镁导热粉体用量在0~80份时，导热系数上升较快，80份的时候上升幅度最大，说明在80份的时候形成了导热网络，热导率急剧增加，而氧化镁导热粉体用量为80~140份时则上升趋势较为平缓。这是因为在导热复合材料中，当填料含量较少时，粒子之间未能形成相互接触和作用，填料对体系的导热性能贡献不大，复合材料的热导率不理想; 当填料的添加量达到某一临界值时，填料间接触增多，体系内形成了大量类似网状或链状结构形态，即导热网链，使得复合材料的热导率大大提高。

氧化镁导热粉体用量对EPDM热稳定性的影响

由于一般导热橡胶的使用温度较高，因此研究导热橡胶高温下的稳定性非常重要。图2为4种氧化镁用量的导热橡胶的热失重图。

从图2可以看出，随着氧化镁导热粉体用量的增加，体系热失重逐渐减小，分解温度逐渐提高。这是因为氧化镁的分解温度高，比热容大，在高温下填料会比基体吸收更多的热量，使得基体的分解温度提高，延迟了体系最大分解速率时的温度；同时，添加的氧化镁导热粉体会使EPDM形成物理和化学交联点，使得分子间作用力增大，因此提高了体系的热稳定性。

综上，填充氧化镁导热粉体到EPDM中，将大幅度提高EPDM的导热效率，可以制备出综合性能优异的导热橡胶。