一种稻壳炭粉改性的遇水膨胀防水橡胶密封材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种稻壳炭粉改性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：丁腈橡胶100份，稻壳炭粉8?16份，膨润土?碳酸钙微球15?25份，SAP树脂10?12份，纳米氧化锌8?12份，硬脂酸1?3份，间苯二酚?甲醛树脂3?5份，二正丁基二硫代氨基甲酸锌4?6份，N,N’?亚甲基双丙烯酰胺1?3份。本发明所制备的稻壳炭基改性的遇水膨胀防水橡胶密封材料中，高温裂解后的稻壳炭pH呈碱性，与丁腈橡胶基体、膨润土?碳酸钙微球组合使用，提高吸水膨胀橡胶密封材料的耐酸碱性、力学强度。
【专利说明】
一种稻壳炭粉改性的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，特别涉及一种稻壳炭粉改性的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]稻壳炭是农业生产剩余物稻壳在无氧或缺氧条件下经高温裂解形成的一种物质，具有高度的稳定性和较高的吸附能力。公开号为CN 102585835A的中国专利中，公开了一种利用农作物秸杆的炭化产物制成的土壤保水剂中涉及到稻壳炭用于保水材料制备，但是存在不足之处:其仅将稻壳炭粉碎过60目筛，并与丙烯酰胺成品混合，因此所制备的吸水保水材料只是将炭材料与丙烯酰胺简单混合，但两者实际处于游离状态，致使吸水材料效果存在不足。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种稻壳炭粉改性的遇水膨胀防水橡胶密封材料及其制备方法。
[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:
一种稻壳炭粉改性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，稻壳炭粉8-16份，膨润土-碳酸钙微球15-25份，SAP树脂10-12份，纳米氧化锌8-12份，硬脂酸卜3份，间苯二酚-甲醛树脂3-5份，二正丁基二硫代氨基甲酸锌4-6份，N，N’_亚甲基双丙烯酰胺1-3份。
[0006]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。
[0007]具体步骤如下:
(1)稻壳炭粉的制备:
稻壳在温度为275-400°C，以及氧气体积含量小于等于5%的条件下，炭化30-90分钟得到炭化物，将所得炭化物粉碎，过180-250目筛，得到稻壳炭粉；
(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，表面活性剂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)炼胶:
①、将丁腈橡胶、间苯二酚-甲醛树脂、步骤(I)得到的稻壳炭粉投入到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在125-160 0C，混炼时间10-30分钟；
②、继续加入纳米氧化锌、硬脂酸、二正丁基二硫代氨基甲酸锌到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在100-140°C，混炼时间20-40分钟，
③、接着加入步骤(2)得到的膨润土-碳酸钙微球填料继续混炼，控制混炼温度在140-180°C,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；
(4)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；
(5)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
°C；
②、将捏合机的室温降至70-80°C，投入N，N’_亚甲基双丙烯酰胺继续捏合共混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。
[0008]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)本发明所制备的稻壳炭基改性的遇水膨胀防水橡胶密封材料中，高温裂解后的稻壳炭PH呈碱性，与丁腈橡胶基体、膨润土-碳酸钙微球组合使用，提高吸水膨胀橡胶密封材料的耐酸碱性、力学强度。
【具体实施方式】
[0009]通过实施例对本发明作进一步说明。
[0010]实施例1
称取:丁腈橡胶100公斤，稻壳炭粉9公斤，膨润土-碳酸钙微球20公斤，SAP树脂12公斤，纳米氧化锌9公斤，硬脂酸2公斤，间苯二酚-甲醛树脂4公斤，二正丁基二硫代氨基甲酸锌5公斤，N，N’_亚甲基双丙烯酰胺2公斤。
[0011]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。
[0012]具体步骤如下:
(I)稻壳炭粉的制备: 稻壳在温度为275-400°C，以及氧气体积含量小于等于5%的条件下，炭化30-90分钟得到炭化物，将所得炭化物粉碎，过180-250目筛，得到稻壳炭
(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，表面活性剂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)炼胶:
①、将丁腈橡胶、间苯二酚-甲醛树脂、步骤(I)得到的稻壳炭粉投入到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在140°C，混炼时间20分钟；
②、继续加入纳米氧化锌、硬脂酸、二正丁基二硫代氨基甲酸锌到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在130°C，混炼时间30分钟，
③、接着加入步骤(2)得到的膨润土-碳酸钙微球填料继续混炼，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；
(4)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；
(5)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140°C;
②、将捏合机的室温降至75°C，投入N，N’_亚甲基双丙烯酰胺继续捏合共混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。
[0013]经测试:拉伸强度17.9MPa ;拉断伸长率609% ;强度78度;吸水膨胀率389%。
【主权项】
1.一种稻壳炭粉改性的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:丁腈橡胶100份，稻壳炭粉8-16份，膨润土-碳酸钙微球15-25份，SAP树脂10-12份，纳米氧化锌8-12份，硬脂酸1-3份，间苯二酚-甲醛树脂3-5份，二正丁基二硫代氨基甲酸锌4-6份，N，N 亚甲基双丙烯酰胺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所述的一种稻壳炭粉改性的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)稻壳炭粉的制备: 稻壳在温度为275-400°C，以及氧气体积含量小于等于5%的条件下，炭化30-90分钟得到炭化物，将所得炭化物粉碎，过180-250目筛，得到稻壳炭粉； (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，表面活性剂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)炼胶: ①、将丁腈橡胶、间苯二酚-甲醛树脂、步骤(I)得到的稻壳炭粉投入到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在125-160 0C，混炼时间10-30分钟； ②、继续加入纳米氧化锌、硬脂酸、二正丁基二硫代氨基甲酸锌到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在100-140°C，混炼时间20-40分钟， ③、接着加入步骤(2)得到的膨润土-碳酸钙微球填料继续混炼，控制混炼温度在140-180°C,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； (4)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； (5)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°C； ②、将捏合机的室温降至70-80°C，投入N，N’_亚甲基双丙烯酰胺继续捏合共混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。
【文档编号】C08K3/22GK106084344SQ201610473080
【公开日】2016年11月9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