《Polymer》：Construction of High-Barrier, High-Strength EPDM Composites: Synergistic Optimization of Zinc methacrylate -Induced Covalent-Ionic Dual Network and Hydroxy Terminated Polybutadiene Plasticization
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氢能存储系统中高阻隔橡胶密封材料的性能优化研究。通过引入BMA、MAM和ZDMA构建共价-氢键、共价-离子双交联网络，其中共价-离子网络使氢阻隔提升22.9%和拉伸强度增强227.4%。当ZDMA含量达20 phr时形成微孔缺陷，添加20 phr HTPB作为增塑剂消除缺陷，使氢阻隔和强度分别提高至31.8%和316.7%。该研究提出新型双交联网络构建方法及增塑剂补偿策略。
刘明超|彭大刚|胡荣华|丛传波|孟晓宇|周琼
中国石油大学新能源与材料学院，北京，中国
摘要
高阻隔橡胶密封材料是高压氢储存系统中使用最广泛的密封组件。橡胶材料在高压氢环境中的气体渗透行为对于确保这些系统的长期密封可靠性和安全性至关重要。本研究将丁基丙烯酸酯（BMA）、甲基丙烯酰胺（MAM）和甲基丙烯酸锌（ZDMA）引入乙烯-丙烯-二烯单体（EPDM）基体中，建立了共价交联、接枝共价交联、共价-氢键双重交联和共价-离子双重交联网络体系。其中，共价-离子双重交联网络表现出最显著的效果，使复合材料的氢阻隔性能和拉伸强度分别提高了22.9%和227.4%。研究发现，当ZDMA含量达到20 phr时，基体中会形成微孔缺陷。进一步研究表明，引入20 phr的羟基端聚丁二烯（HTPB）作为增塑剂可以改善ZDMA的分散性，从而消除这些缺陷，使氢阻隔性能和拉伸强度分别进一步提高到31.8%和316.7%。本研究为优化高压氢密封材料的性能提供了一种关键方法。
章节摘录
引言
氢能因其丰富的资源、零排放和高能源效率而被视为21世纪最重要的清洁能源[1],[2],[3],[4],[5],[6]。它为能源短缺和气候挑战提供了全面的解决方案。氢的生产、储存、运输、加注和利用构成了整个氢能产业链，涉及一系列相关设备和设施[7]。
材料
乙烯-丙烯-二烯单体（EPDM-4045）是一种由乙烯、丙烯和少量非共轭二烯单体组成的聚合物，购自吉林石化（吉林，中国）。过氧化二异丙基（DCP，95%），购自石家庄Fate化学技术公司。三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC，≥98%），购自石家庄Fate化学技术公司。甲基丙烯酸锌（ZDMA，95%），购自北京Inokai技术公司。丁基丙烯酸酯（BMA，99%），购自上海具有不同交联网络的EPDM样品的制备
通过设计四种复合材料EPDM、BMA@EPDM、MAM@EPDM和ZDMA@EPDM（如图1所示），我们使用丁基丙烯酸酯（BMA）、甲基丙烯酰胺（MAM）和甲基丙烯酸锌（ZDMA）构建了常规交联网络、接枝共价单网络、共价-氢键双重交联网络和共价-离子双重交联网络，并比较了这些双重交联网络的氢渗透性能。将EPDM橡胶放入开放式混合器中
结论
- 1.
通过将BMA、MAM和ZDMA引入EPDM，在EPDM基体中建立了常规交联、接枝共价单网络、共价-氢键双重交联和共价-离子双重交联网络。通过FT-IR分析、循环拉伸测试和交联密度测量确认了这些不同交联网络的存在。由ZDMA形成的共价-离子双重交联网络表现出显著的增强效果，使EPDM橡胶
CRediT作者贡献声明
孟晓宇：撰写 – 审稿与编辑。周琼：项目管理。丛传波：资源获取、项目管理、资金筹措。刘明超：撰写 – 原稿撰写、方法学设计、数据管理、概念构思。彭大刚：方法学设计、实验研究、数据管理。胡荣华：方法学设计、实验研究、数据管理
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。
利益冲突声明
? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：丛传波报告称，他的工作得到了国家重点科技项目“新油气勘探与开发”的财政支持、设备供应、药品提供和写作协助。如果还有其他作者，他们也声明他们没有已知的可能会影响研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢“复杂深部地下安全高效钻井与完井技术”（2025ZD1401900）和“超深井及超深井高效能量传输与高效岩石破碎技术”（2025ZD1401902）项目对这项研究的资助。
