一种低溶失率遇水膨胀防水橡胶密封材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种低溶失率的遇水膨胀防水橡胶密封材料及其制备方法，含有以下重量份的原料组成：改性亲水丁腈橡胶100份，植物纤维粉末8?16份，膨润土?碳酸钙微球15?25份，SAP树脂10?16份，氧化锌6?10份，硬脂酸1?3份，N?苯基?N`?异丙基?对苯二胺4?6份，聚氨酯粘合剂1?3份。本发明制得的遇水膨胀防水橡胶密封材料吸水组分流失率较低，保水性能好，强度高、反复使用性高。
【专利说明】
一种低溶失率遇水膨胀防水橡胶密封材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及高分子密封材料领域，特别涉及低溶失率遇水膨胀防水橡胶密封材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]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”。
[0003]工业上最常用的方法是采用物理共混法来制备吸水膨胀橡胶。物理共混法是把橡胶类聚合物、亲水组分、填料及助剂等按一定配比在双辊混炼机上混匀后，再用平板硫化机或挤出机等成型硫化。其中亲水组分的分布和粒径大小对通过物理混合法制备的吸水膨胀橡胶的吸水性能和力学性能有很大的影响。此法可根据需要来调节工艺配方，制备工艺简单，原料来源广泛，生产成本较低，起始吸水迅速，缺点是由于强极性的亲水物质(吸水树月旨)本身凝聚力较大，在橡胶中普遍存在分散不好且相容性差，浸水后吸水树脂易从橡胶基体中脱离，溶失率高，反复使用膨胀率会下降，而且其拉伸强度会随膨胀率的增加而降低，从而影响WSR的吸水膨胀性能及其密封性。中国专利CN 101974193 A公开了一种低溶失率遇水膨胀橡胶的制备方法，通过加入亲水性的植物纤维粉末替代部分吸水树脂，利用半互穿网络技术引入亲水性基团提高橡胶基体极性，无需加入相容剂即制得低溶失率的遇水膨胀橡胶。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的问题是，提供一种低溶失率遇水膨胀防水橡胶密封材料及其制备方法，具有良好的保水性能和低溶失率。
[0005]本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的:
一种低溶失率遇水膨胀防水橡胶密封材料，含有以下重量份的原料组成:改性亲水丁腈橡胶100份，植物纤维粉末8-16份，膨润土-碳酸钙微球15-25份，SAP树脂10-16份，氧化锌6-10份，硬脂酸1-3份，N-苯基-N'-异丙基-对苯二胺4-6份，聚氨酯粘合剂1-3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。
[0006]具体步骤如下:
(I)改性亲水丁腈橡胶的制备: 将丁腈橡胶用丙酮全部溶解后，将其置于冰水浴中，一次缓慢加入氢氧化钠水溶液和双氧水溶液搅拌冰浴反应1-3小时，之后升温至25-50°C，反应16-24小时，反应结束后用稀盐酸水溶液将反应产物调至PH5-6，然后用蒸馏水洗涤三次，将其于30-40°C条件下烘干，得到改性亲水丁腈橡胶；
(2)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°C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°C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);
(3)将步骤(2)得到的膨润土-碳酸钙微球填料与植物纤维粉末混合均匀，备用；
(4)炼胶:
将步骤(I)得到的改性亲水丁腈橡胶、硬脂酸、N-苯基-N'-异丙基-对苯二胺到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在100-140 0C，混炼时间3-8分钟，接着加入氧化锌以及步骤(3)得到的混合填料继续混炼，控制混炼温度在140-1800C，混炼60-90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，加入聚氨酯粘合剂，控制捏合室温度在70-80°C，捏合15-30分钟;
②、投入SAP树脂捏合共混40-90分钟，控制温度在125-150°C，将捏合后的混料经捏合机下部的螺杆排料装置过滤，排料。
[0007]本发明有如下优点:(I)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)本发明通过丁腈橡胶的改性提高丁腈橡胶的亲水性，改性后的亲水丁腈橡胶与吸水组分(膨润土-碳酸钙微球与SAP组合)的相容性增高，制得的遇水膨胀防水橡胶密封材料吸水组分流失率较低，保水性能好，强度高、反复使用性高。
【具体实施方式】
[0008]通过实施例对本发明作进一步说明。
[0009]实施例1
称取:改性亲水丁腈橡胶100公斤，植物纤维粉末9公斤，膨润土-碳酸钙微球20公斤，SAP树脂12公斤，氧化锌9公斤，硬脂酸2公斤，N-苯基-N'-异丙基-对苯二胺5公斤，聚氨酯粘合剂2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。
[0010]具体步骤如下:
(1)改性亲水丁腈橡胶的制备:
将丁腈橡胶用丙酮全部溶解后，将其置于冰水浴中，一次缓慢加入氢氧化钠水溶液和双氧水溶液搅拌冰浴反应2小时，之后升温至40°C，反应24小时，反应结束后用稀盐酸水溶液将反应产物调至PH5-6，然后用蒸馏水洗涤三次，将其于40°C条件下烘干，得到改性亲水丁腈橡胶；
(2)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°C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°C温度下超声搅拌1.5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;
(3)将步骤(2)得到的膨润土-碳酸钙微球填料与植物纤维粉末混合均匀，备用；
(4)炼胶:
将步骤(I)得到的改性亲水丁腈橡胶、硬脂酸、N-苯基-N'-异丙基-对苯二胺到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在130 °C，混炼时间6分钟，接着加入氧化锌以及步骤(3)得到的混合填料继续混炼，控制混炼温度在1600C，混炼80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目，得到母胶；
(6)捏合:
①、将混炼胶投入到捏合机中，加入聚氨酯粘合剂，控制捏合室温度在75°C，捏合20分钟；
②、投入SAP树脂捏合共混80分钟，控制温度在130°C，将捏合后的混料经捏合机下部的螺杆排料装置过滤，排料。
[0011]经测试:拉伸强度17.8MPa ;拉断伸长率613% ;强度81度;吸水膨胀率396%;重量溶失率6%。
【主权项】
1.一种低溶失率遇水膨胀防水橡胶密封材料，其特征在于，含有以下重量份的原料组成:改性亲水丁腈橡胶100份，植物纤维粉末8-16份，膨润土-碳酸钙微球15-25份，SAP树脂10-16份，氧化锌6-10份，硬脂酸1-3份，N-苯基-N'-异丙基-对苯二胺4-6份，聚氨酯粘合剂1_3 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。2.根据权利要求书I所述的一种低溶失率遇水膨胀防水橡胶密封材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下: (I)改性亲水丁腈橡胶的制备: 将丁腈橡胶用丙酮全部溶解后，将其置于冰水浴中，一次缓慢加入氢氧化钠水溶液和双氧水溶液搅拌冰浴反应1-3小时，之后升温至25-50°C，反应16-24小时，反应结束后用稀盐酸水溶液将反应产物调至PH5-6，然后用蒸馏水洗涤三次，将其于30-40°C条件下烘干，得到改性亲水丁腈橡胶； (2 )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°C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°C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); (3)将步骤(2)得到的膨润土-碳酸钙微球填料与植物纤维粉末混合均匀，备用； (4)炼胶: 将步骤(I)得到的改性亲水丁腈橡胶、硬脂酸、N-苯基-N'-异丙基-对苯二胺到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在100-140 0C，混炼时间3-8分钟，接着加入氧化锌以及步骤(3)得到的混合填料继续混炼，控制混炼温度在140-1800C，混炼60-90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，加入聚氨酯粘合剂，控制捏合室温度在70-80°C，捏合15-30分钟; ②、投入SAP树脂捏合共混40-90分钟，控制温度在125-150°C，将捏合后的混料经捏合机下部的螺杆排料装置过滤，排料。
【文档编号】C08L15/00GK105906886SQ201610473187
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】胡光荣
【申请人】安徽荣达阀门有限公司