氧化锌在 EPDM 发泡材料中的核心应用详解

氧化锌是 EPDM（三元乙丙橡胶）发泡材料配方中的核心必备助剂，适配 EPDM「过氧化物 / 硫磺交联 + AC 化学发泡」的双反应体系，兼具交联活性剂、发泡反应调节剂、耐候补强剂三重核心作用，直接决定 EPDM 发泡的交联效率、发泡时序匹配度、泡孔结构均匀性及制品耐候性，是实现 EPDM 稳定发泡、提升成品综合性能的关键组分。

EPDM 发泡制品因耐候、耐老化、耐高低温特性，广泛应用于汽车内饰发泡件（密封条、隔音垫）、建筑密封发泡条、户外防水发泡卷材、家电减震发泡件等场景，氧化锌的合理应用是这类制品工业化生产的核心保障。

一、氧化锌在 EPDM 发泡中的核心作用与机理

EPDM 分子链不含极性基团，硫化交联效率低，且其发泡多采用AC 发泡剂（偶氮二甲酰胺）+ 交联体系的经典组合，对反应时序匹配要求极高，氧化锌针对 EPDM 的结构特性和发泡工艺，实现多维度核心作用，无氧化锌则会导致交联失效、发泡失配，成品出现塌泡、强度差、耐候性下降等问题。

1. 核心作用 1：交联活性剂 —— 提升 EPDM 交联效率（最核心作用）

EPDM 发泡以过氧化物交联（主流，适配无卤 / 高温场景） 为主，硫磺交联为辅（适配低成本通用场景），氧化锌在两种体系中均为关键活化剂：

• 过氧化物交联体系：氧化锌可降低 DCP（过氧化二异丙苯）等过氧化物的分解活化能，加速 EPDM 分子链的自由基交联反应，提升交联密度；同时吸收交联过程中产生的酸性副产物，防止体系酸化导致交联失效，解决 EPDM 本身交联效率低的痛点。
• 硫磺硫化体系：氧化锌与硬脂酸复配形成锌皂络合物，激活硫磺 / 促进剂体系，大幅提升硫化速度和交联程度，是硫磺硫化 EPDM 的必备活化组合。核心价值：交联密度直接决定 EPDM 发泡熔体的强度，足够的熔体强度才能支撑 AC 发泡剂释放的气体充分膨胀，避免泡孔塌陷、发泡倍率不足。

2. 核心作用 2：发泡反应调节剂 —— 匹配交联与发泡时序

EPDM 发泡的核心难点是让 AC 发泡剂的产气节奏与 EPDM 的交联节奏精准匹配：产气过早则熔体强度不足，泡孔易破裂；产气过晚则气体被交联后的硬段 “锁死”，发泡倍率下降。

氧化锌可精准调控 AC 发泡剂的分解温度，将其控制在175-190℃（EPDM 的最佳熔融交联温区），避免 AC 提前分解或滞后分解，实现「熔体强度提升速度与气体膨胀速度同步」，保证发泡倍率稳定，同时细化泡孔结构。

3. 核心作用 3：耐候补强与泡孔成核 —— 提升成品性能

• 耐候补强：氧化锌为无机惰性助剂，与 EPDM 的耐候特性相契合，可在 EPDM 分子链间形成物理补强点，提升发泡制品的拉伸强度、撕裂强度，同时氧化锌的弱紫外线屏蔽性，可辅助提升 EPDM 发泡制品的户外耐候性，延缓光老化。
• 泡孔成核剂：氧化锌的微米级颗粒可作为 AC 发泡的均匀成核点，让气体在成核点处有序释放，避免大孔、串孔，提升泡孔结构的细密性和均匀性，改善成品的外观和回弹性能。

4. 辅助作用：提升体系稳定性，降低工艺波动

氧化锌化学性质稳定，在 EPDM 发泡的高温加工过程（160-200℃）中无分解、无副反应，可稳定体系的反应环境；同时能抑制 EPDM 在高温下的热降解，与抗氧剂协同提升制品的加工稳定性和批次一致性。

二、氧化锌在 EPDM 发泡中的配方设计要点

EPDM 发泡配方设计核心原则：氧化锌用量匹配交联体系、AC 发泡剂用量适配交联密度、兼顾发泡倍率与制品强度，以下以100 phr EPDM 生胶为基准，提供工业化成熟参考配方，覆盖主流的过氧化物交联（汽车 / 户外高端场景）和硫磺交联（通用建筑 / 低端场景），均为 EPDM 发泡的经典配比。

基础通用要求

1. 氧化锌选型：优先选活性氧化锌（粒径 1-3μm），比表面积大、活化效率高，适配 EPDM 低交联效率的特性；户外场景可选用纳米改性氧化锌（硬脂酸包覆），提升分散性和耐候性；禁用低活性重质氧化锌，活化效果差，易导致交联不足。
2. 核心配比原则：过氧化物体系中，氧化锌：DCP≈3:1~5:1；硫磺体系中，氧化锌：硫磺≈5:1~8:1；氧化锌：AC 发泡剂≈1:2~1:4。

场景 1：过氧化物交联 EPDM 发泡（主流，汽车 / 户外耐候场景）

组分	参考添加量（phr）	核心作用与配比关键要求
EPDM 生胶（门尼 60-80）	100	优先选乙烯含量 50% 左右的 EPDM，兼顾交联性与弹性；门尼黏度适配发泡流动性
AC 发泡剂	3-6	发泡倍率 3-8 倍可调，高倍率发泡取 5-6phr，低倍率密封件取 3-4phr
氧化锌	1.5-3.0	核心交联活性剂，与 DCP 比例 3:1~5:1；发泡倍率越高，氧化锌用量略增（提升熔体强度）
DCP（过氧化物交联剂）	0.5-1.0	低量逐步交联，避免过交联导致发泡倍率下降；优先选无味 DCP，适配汽车内饰
硬脂酸	1.0-2.0	与氧化锌复配提升活化效率，同时作为润滑剂，改善加工流动性
石蜡油 / 环烷油	5-15	软化剂，降低 EPDM 熔体黏度，助力发泡；户外场景选环烷油，耐候性更优
炭黑 N550/N660	10-20	补强剂，提升制品强度；避免高量添加，防止熔体黏度过高影响发泡
抗氧剂 1010+168	0.5-1.0	抑制 EPDM 高温交联 / 发泡的热降解，提升耐老化性
脱模剂（硬脂酸锌）	0.3-0.5	辅助脱模，避免发泡件黏模，与氧化锌无冲突

场景 2：硫磺交联 EPDM 发泡（低成本，通用建筑 / 密封件场景）

组分	参考添加量（phr）	核心作用与配比关键要求
EPDM 生胶（门尼 50-70）	100	低成本通用款，兼顾加工性与性价比
AC 发泡剂	2-5	发泡倍率 2-6 倍，适配建筑密封条低倍率需求
氧化锌	2.0-4.0	与硫磺比例 5:1~8:1，硫磺硫化体系需更高氧化锌用量保证活化效果
硫磺	0.3-0.8	低硫硫化，避免过硫导致制品发硬、泡孔不均
促进剂 TMTD/CZ	0.5-1.2	与硫磺 / 氧化锌协同，提升硫化速度，匹配发泡时序
硬脂酸	1.5-2.5	强化锌皂络合物形成，提升硫化活化效率
石蜡油	8-20	高量软化，降低低成本 EPDM 的加工难度
轻钙 / 滑石粉	15-30	填充剂，控制成本；替代部分炭黑，降低制品黑度

配方调整关键原则

1. 高倍率发泡（倍率≥6 倍）：过氧化物体系中，DCP 降至 0.5-0.7phr，氧化锌增至 2.5-3.0phr，AC 发泡剂 5-6phr，减少交联速度，提升熔体流动性，保证气体充分膨胀；
2. 户外耐候发泡件：选用环烷油替代石蜡油，氧化锌选用改性活性款，增加抗紫外剂 UV-531（0.5-1.0phr），与氧化锌协同提升耐候性；
3. 高硬度密封发泡件（硬度≥60 邵 A）：增加 DCP / 硫磺用量，降低 AC 发泡剂（2-3phr）和软化油用量，氧化锌维持常规值，提升交联密度，增加制品硬度；
4. 无卤低烟要求：严格采用过氧化物交联体系，禁用硫磺 / 含卤促进剂，氧化锌配合氢氧化镁（10-20phr）做阻燃协效，实现无卤阻燃。

三、氧化锌适配 EPDM 发泡的工艺控制要点

EPDM 发泡为密炼混炼→开炼出片→模压 / 挤出发泡的经典工艺，加工温度 160-200℃，氧化锌的作用效果与工艺参数高度绑定，核心控制分散性、温度、加料顺序，避免因工艺不当导致氧化锌活化失效、发泡与交联失配。

1. 混炼工艺：保证氧化锌均匀分散，避免局部活性过高

EPDM 非极性，无机氧化锌易团聚，局部氧化锌浓度过高会导致局部交联过快、发泡不均，需强化分散：

• 密炼机混炼：先将 EPDM 生胶在密炼机中塑化（温度 80-100℃，转速 60-80r/min），再依次加入氧化锌 + 硬脂酸预混 3-5min，形成锌皂络合物后，再加入交联剂、发泡剂、填料，避免氧化锌与交联剂 / 发泡剂直接接触；
• 开炼机补充：密炼后经开炼机薄通 3-5 次，辊温控制在 60-80℃，进一步打散氧化锌团聚体，保证全体系均匀分散。

2. 温度控制：精准匹配氧化锌的活化温区，避免高温失效

氧化锌在 170-190℃活化效率最高，需分段控制加工温度，匹配交联 – 发泡时序：

• 混炼温度：全程≤110℃，防止提前交联（焦烧），避免氧化锌与交联剂提前反应；
• 发泡温度：模压 / 挤出发泡温度控制在175-190℃，与氧化锌调控的 AC 分解温区完全匹配，实现交联与发泡同步进行；若温度＞200℃，氧化锌会与 EPDM 降解产物发生副反应，导致活化效果下降，制品黄变；
• 硫化定型：发泡后保温定型（180℃×5-10min），让氧化锌充分发挥后期交联活化作用，提升交联密度，保证制品强度。

3. 加料顺序：严格遵循 “活化体系先加，交联 / 发泡剂后加”

正确加料顺序：EPDM 生胶→氧化锌 + 硬脂酸→软化油 + 填料→抗氧剂 / 脱模剂→最后加入交联剂（DCP / 硫磺）+AC 发泡剂。

核心原因：先让氧化锌与硬脂酸形成锌皂络合物，提前完成活化体系构建，后续加入交联剂 / 发泡剂时，可实现均匀活化，避免局部活化过快导致的焦烧、泡孔缺陷。

4. 不同发泡工艺的参数适配

• 模压发泡（汽车内饰件 / 密封件）：发泡温度 175-185℃，压力 10-15MPa，保压时间 10-20min，氧化锌常规用量即可，模压工艺压力稳定，易实现发泡与交联匹配；
• 挤出发泡（发泡卷材 / 连续密封条）：挤出机温度分段控制（加料段 150-160℃→熔融段 170-180℃→模头 180-190℃），螺杆转速 30-50r/min，低转速保证氧化锌均匀分散，模头温度精准匹配氧化锌活化温区，避免挤出时提前发泡。

四、核心注意事项：避坑重点，兼顾氧化锌作用与 EPDM 发泡性能

1. 严禁随意调整氧化锌用量，按需匹配交联体系

• 过氧化物体系中，氧化锌过量（＞3.0phr）会导致交联速度过快，AC 发泡剂产气前熔体已固化，发泡倍率大幅下降，制品发硬；用量不足（＜1.5phr）则交联活化不够，熔体强度低，泡孔塌陷；
• 硫磺体系中，氧化锌不足（＜2.0phr）会导致硫化活化失效，EPDM 无法交联，成品呈黏流态，无强度可言。

2. 优先选活性氧化锌，禁用重质氧化锌

重质氧化锌粒径大、比表面积小，活化效率仅为活性氧化锌的 1/3-1/2，若替代活性氧化锌，需大幅增加用量，易导致团聚、发泡不均，且会增加制品密度，降低发泡倍率，工业化生产中严禁使用。

3. 避免氧化锌与酸性助剂混配，防止活化失效

氧化锌为弱碱性，严禁与配方中的酸性助剂（如酸性防老剂、有机磷酸酯类增塑剂）同时添加，否则会发生酸碱中和反应，破坏锌皂络合物和交联活化体系，导致氧化锌完全失效，交联发泡失败。

4. 户外场景中，氧化锌与耐候助剂协同使用

EPDM 本身耐候性优异，但发泡后泡孔结构会降低其耐候性，氧化锌的弱紫外线屏蔽性仅为辅助作用，需搭配专用紫外线吸收剂（UV-531）、抗氧剂，形成 “氧化锌 + 专用助剂” 的耐候体系，避免户外使用时制品粉化、开裂。

5. 模压发泡时，避免氧化锌黏模导致制品缺陷

氧化锌为无机粉体，易导致模压时发泡件黏模，需在配方中添加硬脂酸锌、聚乙烯蜡等脱模剂，同时在模具表面喷涂脱模剂，避免因黏模导致制品缺角、泡孔破裂，且不影响氧化锌的活化效果。

五、氧化锌应用对 EPDM 发泡制品的性能提升参考

以汽车内饰 EPDM 隔音垫（过氧化物体系） 为例，采用配方：EPDM100phr+AC 发泡剂 5phr + 氧化锌 2.5phr+DCP0.7phr + 石蜡油 10phr，与无氧化锌的空白配方对比，核心性能提升如下：

性能指标	无氧化锌空白配方	含氧化锌常规配方	提升 / 改善效果
发泡倍率	1.2 倍（塌泡）	6.5 倍（稳定）	实现有效发泡，倍率提升 5 倍以上
交联密度	0.02 mol/cm³	0.18 mol/cm³	交联密度提升 8 倍
拉伸强度	0.3 MPa	2.8 MPa	拉伸强度提升 8.3 倍
断裂伸长率	50%	450%	断裂伸长率提升 8 倍
耐候性（1000h 紫外）	粉化开裂	无粉化、轻微变色	耐候性大幅提升，满足户外使用
泡孔结构	无规则大孔 / 塌孔	细密均匀闭孔	泡孔结构优化，回弹提升 30%

六、核心应用价值总结

氧化锌在 EPDM 发泡材料中是不可替代的核心助剂，其价值体现在：

1. 解决 EPDM 非极性分子链交联效率低的行业痛点，是交联体系的 “核心活化剂”，无氧化锌则无法实现 EPDM 的有效交联与发泡；
2. 精准调控 AC 发泡剂的分解时序，实现交联与发泡的完美匹配，是 EPDM 稳定发泡的 “节奏控制器”；
3. 兼顾补强、耐候、成核作用，在不牺牲 EPDM 本身耐候、耐老化特性的前提下，提升发泡制品的力学性能和泡孔质量；
4. 与 EPDM 发泡的模压 / 挤出工艺高度适配，仅需常规工艺控制即可实现作用效果，无需改造生产设备，工业化落地性强。