一種低溶失率遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種低溶失率的遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法，含有以下重量份的原料組成：改性親水丁腈橡膠100份，植物纖維粉末8?16份，膨潤土?碳酸鈣微球15?25份，SAP樹脂10?16份，氧化鋅6?10份，硬脂酸1?3份，N?苯基?N`?異丙基?對苯二胺4?6份，聚氨酯粘合劑1?3份。本發(fā)明制得的遇水膨脹防水橡膠密封材料吸水組分流失率較低，保水性能好，強(qiáng)度高、反復(fù)使用性高。
【專利說明】
一種低溶失率遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高分子密封材料領(lǐng)域，特別涉及低溶失率遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]吸水膨脹橡膠(Water Swelling Rubber，簡稱WSR)是上世紀(jì)70年代末期由日本開發(fā)出的新型功能高分子材料。它吸水后可膨脹至自身重量或體積的數(shù)倍乃至數(shù)百倍，遇水時，能吸水發(fā)生體積膨脹并產(chǎn)生較大的膨脹壓力，在保持橡膠特有的彈性和強(qiáng)度的同時，還具有保持水的能力。吸水膨脹的特性使該材料在有效體積膨脹范圍內(nèi)可以起止水作用，與傳統(tǒng)的受壓封縫材料相比，既具備常規(guī)止水材料的密封作用，又可以在建筑縫變形時有效填充縫隙，起到以水止水的作用。在堵漏工程方面吸水膨脹橡膠已逐漸取代了傳統(tǒng)的水泥灌漿、鉀鈉水玻璃灌漿和環(huán)氧樹脂堵漏等做法，它已成功應(yīng)用于工程變形縫、施工縫、各種管道接頭、水壩等處的密封止水，并被防水界譽(yù)為“超級密封材料”和“雙保險止水材料”。
[0003]工業(yè)上最常用的方法是采用物理共混法來制備吸水膨脹橡膠。物理共混法是把橡膠類聚合物、親水組分、填料及助劑等按一定配比在雙輥混煉機(jī)上混勻后，再用平板硫化機(jī)或擠出機(jī)等成型硫化。其中親水組分的分布和粒徑大小對通過物理混合法制備的吸水膨脹橡膠的吸水性能和力學(xué)性能有很大的影響。此法可根據(jù)需要來調(diào)節(jié)工藝配方，制備工藝簡單，原料來源廣泛，生產(chǎn)成本較低，起始吸水迅速，缺點(diǎn)是由于強(qiáng)極性的親水物質(zhì)(吸水樹月旨)本身凝聚力較大，在橡膠中普遍存在分散不好且相容性差，浸水后吸水樹脂易從橡膠基體中脫離，溶失率高，反復(fù)使用膨脹率會下降，而且其拉伸強(qiáng)度會隨膨脹率的增加而降低，從而影響WSR的吸水膨脹性能及其密封性。中國專利CN 101974193 A公開了一種低溶失率遇水膨脹橡膠的制備方法，通過加入親水性的植物纖維粉末替代部分吸水樹脂，利用半互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入親水性基團(tuán)提高橡膠基體極性，無需加入相容劑即制得低溶失率的遇水膨脹橡膠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是，提供一種低溶失率遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法，具有良好的保水性能和低溶失率。
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種低溶失率遇水膨脹防水橡膠密封材料，含有以下重量份的原料組成:改性親水丁腈橡膠100份，植物纖維粉末8-16份，膨潤土-碳酸鈣微球15-25份，SAP樹脂10-16份，氧化鋅6-10份，硬脂酸1-3份，N-苯基-N'-異丙基-對苯二胺4-6份，聚氨酯粘合劑1-3份；
所述的膨潤土-碳酸鈣微球是由下述重量份的原料組成的:氯化鈣50-60份，碳酸鈉50-60份，十二烷基磺酸鈉5-12份，聚丙烯酰胺5-12份。
[0006]具體步驟如下:
(I)改性親水丁腈橡膠的制備: 將丁腈橡膠用丙酮全部溶解后，將其置于冰水浴中，一次緩慢加入氫氧化鈉水溶液和雙氧水溶液攪拌冰浴反應(yīng)1-3小時，之后升溫至25-50°C，反應(yīng)16-24小時，反應(yīng)結(jié)束后用稀鹽酸水溶液將反應(yīng)產(chǎn)物調(diào)至PH5-6，然后用蒸餾水洗滌三次，將其于30-40°C條件下烘干，得到改性親水丁腈橡膠；
(2)膨潤土-碳酸鈣微球的制備:
①、配制氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液以及聚丙烯酰胺水溶液，其中氯化鈣和碳酸鈣溶液為相同濃度，其摩爾濃度在0.1-0.3mol/L之間，十二烷基磺酸鈉水溶液的摩爾濃度在10-20mmol/L之間，聚丙烯酰胺水溶液的質(zhì)量百分比濃度在1%-3%之間；
②、將膨潤土加入到適量去離子水中，攪拌均勻，邊攪拌邊加入聚丙烯酰胺水溶液，30-40°C下攪拌均勻；
③、在配制好的氯化鈣溶液中，加入十二烷基磺酸鈉水溶液以及步驟②得到的混合溶液，在15-20°C溫度下超聲攪拌0.5-2小時，再加入碳酸鈉溶液繼續(xù)攪拌2-4小時，反應(yīng)結(jié)束后離心得到沉淀物，用去離子水洗滌，干燥得到膨潤土-碳酸鈣微球，其中，氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的體積比為10:10:(1-3):(1-3);
(3)將步驟(2)得到的膨潤土-碳酸鈣微球填料與植物纖維粉末混合均勻，備用；
(4)煉膠:
將步驟(I)得到的改性親水丁腈橡膠、硬脂酸、N-苯基-N'-異丙基-對苯二胺到密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉溫度控制在100-140 0C，混煉時間3-8分鐘，接著加入氧化鋅以及步驟(3)得到的混合填料繼續(xù)混煉，控制混煉溫度在140-1800C，混煉60-90分鐘，得到混煉膠，混煉膠出料后送入開煉機(jī)進(jìn)行散熱；
(5)濾膠:將散熱后的混煉膠下條后送入濾膠機(jī)濾膠，濾網(wǎng)為80-100目，得到母膠；
(6)捏合:
①、將混煉膠投入到捏合機(jī)中，加入聚氨酯粘合劑，控制捏合室溫度在70-80°C，捏合15-30分鐘;
②、投入SAP樹脂捏合共混40-90分鐘，控制溫度在125-150°C，將捏合后的混料經(jīng)捏合機(jī)下部的螺桿排料裝置過濾，排料。
[0007]本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn):(I)負(fù)載聚丙烯酰胺的膨潤土與氯化鈣溶液中鈣離子形成絡(luò)合離子，再與碳酸鈉溶液中的碳酸根離子反應(yīng)生成膨潤土-碳酸鈣微球，提高吸水組分與橡膠基體的相容性，制備的防水橡膠密封材料具有優(yōu)異的吸水膨脹密封性能，同時具有較高的穩(wěn)定性；(2)本發(fā)明通過丁腈橡膠的改性提高丁腈橡膠的親水性，改性后的親水丁腈橡膠與吸水組分(膨潤土-碳酸鈣微球與SAP組合)的相容性增高，制得的遇水膨脹防水橡膠密封材料吸水組分流失率較低，保水性能好，強(qiáng)度高、反復(fù)使用性高。
【具體實(shí)施方式】
[0008]通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0009]實(shí)施例1
稱取:改性親水丁腈橡膠100公斤，植物纖維粉末9公斤，膨潤土-碳酸鈣微球20公斤，SAP樹脂12公斤，氧化鋅9公斤，硬脂酸2公斤，N-苯基-N'-異丙基-對苯二胺5公斤，聚氨酯粘合劑2公斤； 所述的膨潤土-碳酸鈣微球是由下述重量份的原料組成的:氯化鈣60份，碳酸鈉60份，十二烷基磺酸鈉8份，聚丙烯酰胺8份。
[0010]具體步驟如下:
(1)改性親水丁腈橡膠的制備:
將丁腈橡膠用丙酮全部溶解后，將其置于冰水浴中，一次緩慢加入氫氧化鈉水溶液和雙氧水溶液攪拌冰浴反應(yīng)2小時，之后升溫至40°C，反應(yīng)24小時，反應(yīng)結(jié)束后用稀鹽酸水溶液將反應(yīng)產(chǎn)物調(diào)至PH5-6，然后用蒸餾水洗滌三次，將其于40°C條件下烘干，得到改性親水丁腈橡膠；
(2)膨潤土-碳酸鈣微球的制備:
①、配制氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液以及聚丙烯酰胺水溶液，其中氯化鈣和碳酸鈣溶液為相同濃度，其摩爾濃度在0.2mol/L之間，十二烷基磺酸鈉水溶液的摩爾濃度在15mmol/L之間，聚丙烯酰胺水溶液的質(zhì)量百分比濃度在2%之間；
②、將膨潤土加入到適量去離子水中，攪拌均勻，邊攪拌邊加入聚丙烯酰胺水溶液，35°C下攪拌均勻；
③、在配制好的氯化鈣溶液中，加入十二烷基磺酸鈉水溶液以及步驟②得到的混合溶液，在20°C溫度下超聲攪拌1.5小時，再加入碳酸鈉溶液繼續(xù)攪拌3小時，反應(yīng)結(jié)束后離心得到沉淀物，用去離子水洗滌，干燥得到膨潤土-碳酸鈣微球，其中，氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的體積比為10:10:2:2;
(3)將步驟(2)得到的膨潤土-碳酸鈣微球填料與植物纖維粉末混合均勻，備用；
(4)煉膠:
將步驟(I)得到的改性親水丁腈橡膠、硬脂酸、N-苯基-N'-異丙基-對苯二胺到密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉溫度控制在130 °C，混煉時間6分鐘，接著加入氧化鋅以及步驟(3)得到的混合填料繼續(xù)混煉，控制混煉溫度在1600C，混煉80分鐘，得到混煉膠，混煉膠出料后送入開煉機(jī)進(jìn)行散熱；
(5)濾膠:將散熱后的混煉膠下條后送入濾膠機(jī)濾膠，濾網(wǎng)為80目，得到母膠；
(6)捏合:
①、將混煉膠投入到捏合機(jī)中，加入聚氨酯粘合劑，控制捏合室溫度在75°C，捏合20分鐘；
②、投入SAP樹脂捏合共混80分鐘，控制溫度在130°C，將捏合后的混料經(jīng)捏合機(jī)下部的螺桿排料裝置過濾，排料。
[0011]經(jīng)測試:拉伸強(qiáng)度17.8MPa ;拉斷伸長率613% ;強(qiáng)度81度;吸水膨脹率396%;重量溶失率6%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低溶失率遇水膨脹防水橡膠密封材料，其特征在于，含有以下重量份的原料組成:改性親水丁腈橡膠100份，植物纖維粉末8-16份，膨潤土-碳酸鈣微球15-25份，SAP樹脂10-16份，氧化鋅6-10份，硬脂酸1-3份，N-苯基-N'-異丙基-對苯二胺4-6份，聚氨酯粘合劑1_3 份； 所述的膨潤土-碳酸鈣微球是由下述重量份的原料組成的:氯化鈣50-60份，碳酸鈉50-60份，十二烷基磺酸鈉5-12份，聚丙烯酰胺5-12份。2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種低溶失率遇水膨脹防水橡膠密封材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: (I)改性親水丁腈橡膠的制備: 將丁腈橡膠用丙酮全部溶解后，將其置于冰水浴中，一次緩慢加入氫氧化鈉水溶液和雙氧水溶液攪拌冰浴反應(yīng)1-3小時，之后升溫至25-50°C，反應(yīng)16-24小時，反應(yīng)結(jié)束后用稀鹽酸水溶液將反應(yīng)產(chǎn)物調(diào)至PH5-6，然后用蒸餾水洗滌三次，將其于30-40°C條件下烘干，得到改性親水丁腈橡膠； (2 )膨潤土 -碳酸鈣微球的制備: ①、配制氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液以及聚丙烯酰胺水溶液，其中氯化鈣和碳酸鈣溶液為相同濃度，其摩爾濃度在0.1-0.3mol/L之間，十二烷基磺酸鈉水溶液的摩爾濃度在10-20mmol/L之間，聚丙烯酰胺水溶液的質(zhì)量百分比濃度在1%-3%之間； ②、將膨潤土加入到適量去離子水中，攪拌均勻，邊攪拌邊加入聚丙烯酰胺水溶液，30-40°C下攪拌均勻； ③、在配制好的氯化鈣溶液中，加入十二烷基磺酸鈉水溶液以及步驟②得到的混合溶液，在15-20°C溫度下超聲攪拌0.5-2小時，再加入碳酸鈉溶液繼續(xù)攪拌2-4小時，反應(yīng)結(jié)束后離心得到沉淀物，用去離子水洗滌，干燥得到膨潤土-碳酸鈣微球，其中，氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的體積比為10:10:(1-3):(1-3); (3)將步驟(2)得到的膨潤土-碳酸鈣微球填料與植物纖維粉末混合均勻，備用； (4)煉膠: 將步驟(I)得到的改性親水丁腈橡膠、硬脂酸、N-苯基-N'-異丙基-對苯二胺到密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉溫度控制在100-140 0C，混煉時間3-8分鐘，接著加入氧化鋅以及步驟(3)得到的混合填料繼續(xù)混煉，控制混煉溫度在140-1800C，混煉60-90分鐘，得到混煉膠，混煉膠出料后送入開煉機(jī)進(jìn)行散熱； (5)濾膠:將散熱后的混煉膠下條后送入濾膠機(jī)濾膠，濾網(wǎng)為80-100目，得到母膠； (6)捏合: ①、將混煉膠投入到捏合機(jī)中，加入聚氨酯粘合劑，控制捏合室溫度在70-80°C，捏合15-30分鐘; ②、投入SAP樹脂捏合共混40-90分鐘，控制溫度在125-150°C，將捏合后的混料經(jīng)捏合機(jī)下部的螺桿排料裝置過濾，排料。
【文檔編號】C08L15/00GK105906886SQ201610473187
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】胡光榮
【申請人】安徽榮達(dá)閥門有限公司