本发明涉及高分子密封材料领域，特别涉及一种含改性木粉的的遇水膨胀防水橡胶密封材料及其制备方法。
背景技术：
吸水膨胀橡胶(Water Swelling Rubber，简称WSR)是上世纪70 年代末期由日本开发出的新型功能高分子材料。它吸水后可膨胀至自身重量或体积的数倍乃至数百倍，遇水时，能吸水发生体积膨胀并产生较大的膨胀压力，在保持橡胶特有的弹性和强度的同时，还具有保持水的能力。吸水膨胀的特性使该材料在有效体积膨胀范围内可以起止水作用，与传统的受压封缝材料相比，既具备常规止水材料的密封作用，又可以在建筑缝变形时有效填充缝隙，起到以水止水的作用。在堵漏工程方面吸水膨胀橡胶已逐渐取代了传统的水泥灌浆、钾钠水玻璃灌浆和环氧树脂堵漏等做法，它已成功应用于工程变形缝、施工缝、各种管道接头、水坝等处的密封止水，并被防水界誉为“超级密封材料”和“双保险止水材料”。
橡胶构成WSR 的基体，其弹性和强度会影响到WSR 的机械性能，同时由于在结构和性质上的差异，传统吸水橡胶普遍存在亲水性物质在橡胶基体中分散性差的问题，亲水性物质容易从橡胶网络中脱落，从而影响WSR 的吸水膨胀性能及其密封性。目前制备的WSR材料大多存在吸水率低、吸水速度慢、吸水后力学性能下降明显及反复吸水能力差等缺点。
木粉作为自然界中最典型的生物材料，主要成分是纤维素，其中含有大量的羟基，这些羟基形成分子间的氢键或分子内的氢键，使木粉具有吸水性，吸湿率可达到8%-12%，因此若将其添加到高分子聚合物中，可提高聚合物的吸水性能；木粉的颗粒大小约为0-500目，也是一种很有潜力的补强材料。木粉储量丰富、价格低廉、用途广泛，原料易于较大批量生产。
吕闪闪等人研究了木粉含量对木粉/淀粉/聚乳酸复合材料性能的影响，结果表明，当木粉含量为18wt%时，复合材料的质量吸水率达到13.43%，吸水率较低，主要应用在塑料中；宋帅帅等人公开了一种含改性木粉的橡胶吸水复合材料，首次在橡胶吸水材料中加入木粉作为增强组分和吸水助剂，但其在吸水速率、吸水性能、反复吸水能力等方面还存在不足。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术上的不足，提供一种含改性木粉的遇水膨胀防水橡胶密封材料及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种含改性木粉的遇水膨胀防水橡胶密封材料，含有以下重量份的原料组成：丁腈橡胶100份，改性木粉16-30份，黄豆渣10-16份，膨润土-碳酸钙微球15-25份，SAP树脂6-12份，白炭黑8-12份，苯乙烯/马来酸酐共聚物3-5份，N-苯基-β-萘胺4-6份，聚乙二醇5-10份。
所述的膨润土-碳酸钙微球是由下述重量份的原料组成的：氯化钙50-60份，碳酸钠50-60份，十二烷基磺酸钠5-12份，聚丙烯酰胺5-12份。
具体步骤如下：
（1）改性木粉的制备：
将简单粉碎后木粉浸泡在10-23℃、质量分数比浓度为17.5%的氢氧化钠溶液中72小时，取出木粉，置于烘箱中干燥，干燥条件为105℃，干燥时间为6小时，即可得改性木粉；
（2）将黄豆渣放入烘箱中，在44-55℃条件下烘干，与步骤（1）得到的改性木粉混合放入粉碎机中粉碎成40-150目混合粉末；
（3）膨润土-碳酸钙微球的制备：
①、配制氯化钙溶液、碳酸钠溶液、十二烷基磺酸钠水溶液以及聚丙烯酰胺水溶液，其中氯化钙和碳酸钙溶液为相同浓度，其摩尔浓度在0.1-0.3mol/L之间，十二烷基磺酸钠水溶液的摩尔浓度在10-20mmol/L之间，聚丙烯酰胺水溶液的质量百分比浓度在1%-3%之间；
②、将膨润土加入到适量去离子水中，搅拌均匀，边搅拌边加入聚丙烯酰胺水溶液，30-40℃下搅拌均匀；
③、在配制好的氯化钙溶液中，加入十二烷基磺酸钠水溶液以及步骤②得到的混合溶液，在15-20℃温度下超声搅拌0.5-2小时，再加入碳酸钠溶液继续搅拌2-4小时，反应结束后离心得到沉淀物，用去离子水洗涤，干燥得到膨润土-碳酸钙微球，其中，氯化钙溶液、碳酸钠溶液、十二烷基磺酸钠水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的体积比为10：10：（1-3）：（1-3）；
（4）炼胶：
①、将丁腈橡胶、步骤（2）得到的混合粉末投入到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在125-160℃，混炼时间10-30分钟；
②、继续加入苯乙烯/马来酸酐共聚物、N-苯基-β-萘胺、白炭黑以及步骤（1）得到的膨润土-碳酸钙微球到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在100-140℃，混炼时间20-40分钟，得到混炼胶，混炼胶出料后送入开炼机进行散热；
（5）滤胶：将散热后的混炼胶下条后送入滤胶机滤胶，滤网为80-100目，得到母胶；
（6）捏合：
①、将混炼胶投入到捏合机中，投入SAP树脂捏合共混40-90分钟，控制温度在125-150℃；
②、将捏合机的室温降至70-80℃，投入聚乙二醇继续捏合共混20-30分钟；将捏合后的混料经捏合机下部的螺杆排料装置过滤，排料。
本发明有如下优点：（1）负载聚丙烯酰胺的膨润土与氯化钙溶液中钙离子形成络合离子，再与碳酸钠溶液中的碳酸根离子反应生成膨润土-碳酸钙微球，提高吸水组分与橡胶基体的相容性，制备的防水橡胶密封材料具有优异的吸水膨胀密封性能，同时具有较高的稳定性；（2）本发明加入改性木粉与膨润土-碳酸钙微球和SAP树脂组合作为吸水组分，同时改性木粉与膨润土-碳酸钙微球具有补强性能，有效提高遇水膨胀防水橡胶密封材料的吸水性能、反复吸水能力和力学性能；（3）使用的木粉价格低廉、材料来源广，生产成本低。
具体实施方式
通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
称取：丁腈橡胶100公斤，改性木粉20公斤，黄豆渣12公斤，膨润土-碳酸钙微球20公斤，SAP树脂12公斤，白炭黑9公斤，苯乙烯/马来酸酐共聚物4公斤，N-苯基-β-萘胺5公斤，聚乙二醇6公斤。
所述的膨润土-碳酸钙微球是由下述重量份的原料组成的：氯化钙60份，碳酸钠60份，十二烷基磺酸钠8份，聚丙烯酰胺8份。
具体步骤如下：
（1）改性木粉的制备：
将简单粉碎后木粉浸泡在20℃、质量分数比浓度为17.5%的氢氧化钠溶液中72小时，取出木粉，置于烘箱中干燥，干燥条件为105℃，干燥时间为6小时，即可得改性木粉；
（2）将黄豆渣放入烘箱中，在50℃条件下烘干，与步骤（1）得到的改性木粉混合放入粉碎机中粉碎成100目混合粉末；
（3）膨润土-碳酸钙微球的制备：
①、配制氯化钙溶液、碳酸钠溶液、十二烷基磺酸钠水溶液以及聚丙烯酰胺水溶液，其中氯化钙和碳酸钙溶液为相同浓度，其摩尔浓度在0.2mol/L之间，十二烷基磺酸钠水溶液的摩尔浓度在15mmol/L之间，聚丙烯酰胺水溶液的质量百分比浓度在2%之间；
②、将膨润土加入到适量去离子水中，搅拌均匀，边搅拌边加入聚丙烯酰胺水溶液，35℃下搅拌均匀；
③、在配制好的氯化钙溶液中，加入十二烷基磺酸钠水溶液以及步骤②得到的混合溶液，在20℃温度下超声搅拌1小时，再加入碳酸钠溶液继续搅拌3小时，反应结束后离心得到沉淀物，用去离子水洗涤，干燥得到膨润土-碳酸钙微球，其中，氯化钙溶液、碳酸钠溶液、十二烷基磺酸钠水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的体积比为10：10：2：2；
（4）炼胶：
①、将丁腈橡胶、步骤（2）得到的混合粉末投入到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在140℃，混炼时间20分钟；
②、继续加入苯乙烯/马来酸酐共聚物、N-苯基-β-萘胺、白炭黑以及步骤（1）得到的膨润土-碳酸钙微球到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在130℃，混炼时间30分钟，得到混炼胶，混炼胶出料后送入开炼机进行散热；
（5）滤胶：将散热后的混炼胶下条后送入滤胶机滤胶，滤网为100目，得到母胶；
（6）捏合：
①、将混炼胶投入到捏合机中，投入SAP树脂捏合共混80分钟，控制温度在145℃；
②、将捏合机的室温降至75℃，投入聚乙二醇继续捏合共混25分钟；将捏合后的混料经捏合机下部的螺杆排料装置过滤，排料。
经测试：拉伸强度17.6MPa ；拉断伸长率606% ；强度84度；吸水膨胀率398%。