本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种遇水膨胀橡胶的制备方法。
背景技术：
遇水膨胀橡胶既可保持橡胶自身高弹性，又可快速吸水并保持水分，是一种既防水又能密封堵漏的新型多功能材料口，广泛用于隧道、涵洞和地铁等混凝土裂缝的堵漏。三元乙丙橡胶(epdm)的耐老化性、电绝缘性和耐臭氧性突出，还可大用量充油和填充炭黑，化学稳定性好，具有优异的耐臭氧老化性、耐热老化性能和耐天候老化性等，其耐油性与丁苯橡胶接近。
技术实现要素：
本发明旨在提供以三元乙丙橡胶为基胶，在与亲水性聚氨酯共混时加入高吸水树脂的遇水膨胀橡胶的制备方法。
本发明所述遇水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）在密炼机中加入生胶，塑炼2-5min；加入增塑剂zno+sa，混炼2-5min；
（2）分次加入填料白炭黑、高吸水树脂及亲水性聚氨酯、固化剂nacmc，直到吃料完毕为止；
（3）排胶到开炼机上，待其包辊后加入硫黄，混炼均匀后调节辊距为2mm，下片；密封存放24h，使用无转子硫化仪测试混炼胶165-170℃下硫化特性曲线，确定正硫化时间；
（4）使用平板硫化机硫化，密封保存，完成制备。
优选地，本发明所述遇水膨胀橡胶的制备方法，所述密炼机的型号为，xsm-01/20-8。
优选地，本发明所述遇水膨胀橡胶的制备方法，所述平板硫化机的硫化时间为170℃。
优选地，本发明所述遇水膨胀橡胶的制备方法，所述增塑剂zno+sa的质量份为2o。
优选地，本发明所述遇水膨胀橡胶的制备方法，所述白炭黑的质量份为83。
优选地，本发明所述遇水膨胀橡胶的制备方法，所述高吸水树脂的质量份为20-80。
优选地，本发明所述遇水膨胀橡胶的制备方法，所述亲水性聚氨酯的质量份为40-70。
本发明所述遇水膨胀橡胶的制备方法，通过对现有技术的改进，加入亲水性聚氨酯可降低硫化胶拉伸强度等力学性能，但对吸水膨胀性有所改善，并减少了质量损失。sap对吸水膨胀橡胶的性能影响较大。随着sap用量的增大，拉伸强度逐渐减小；撕裂强度和拉断伸长率均明显降低，硬度在实验范围内基本不变，体积变化率、质量变化率和质量损失率都明显增大。增大硫黄用量使力学性能明显提高，同时降低吸水膨胀性，减小质量损失。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明所述遇水膨胀橡胶的制备方法进行详细说明。
实施例一
本发明所述遇水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）在密炼机中加入生胶，塑炼2min；加入增塑剂zno+sa，混炼2min；
（2）分次加入填料白炭黑、高吸水树脂及亲水性聚氨酯、固化剂nacmc，直到吃料完毕为止；
（3）排胶到开炼机上，待其包辊后加入硫黄，混炼均匀后调节辊距为2mm，下片；密封存放24h，使用无转子硫化仪测试混炼胶165℃下硫化特性曲线，确定正硫化时间；
（4）使用平板硫化机硫化，密封保存，完成制备。
本发明所述遇水膨胀橡胶的制备方法，所述密炼机的型号为xsm-01/20-8。所述平板硫化机的硫化时间为170℃。
本发明所述遇水膨胀橡胶的制备方法中所涉及的原材料的质量份为：epdm100；硫化剂s4；增塑剂zno+sa2o；补强剂白炭黑175mp83；sap20-80；亲水性聚氨酯40-70；固化剂nacmc3。随着wapu用量的增大，硫化胶拉伸强度、撕裂强度和硬度均逐渐下降，拉断伸长率略微上升，体积变化率和质量变化率均增大，质量损失率减小。wapu与三元乙丙橡胶形成交联互穿网络，本试验为了不影响橡胶的加工过程，将wapu和固化剂一同与橡胶混合，固化过程比较缓慢，且固化后wapu性能较差；随着wapu用量的增大，橡胶组分用量下降，导致拉伸强度和撕裂强度等下降。wapu是含有大量亚乙基醚结构的聚合物材料，亚乙基醚中的氧原子存在孤对电子，与水极易形成氢键，使该材料具有吸水膨胀性，wapu用量增多后可使橡胶吸水膨胀性增强，且对sap有更好的包覆效果，质量损失率减小。
高吸水树脂(sap)作为吸水膨胀橡胶中的主要吸水成分，其用量对吸水膨胀橡胶的吸水性能具有较大影响。，随着sap用量的增大，硫化胶拉伸强度由4．9mpa下降到3.9mpa，撕裂强度和拉断伸长率明显降低，硬度在实验范围内基本不变，体积变化率、质量变化率和质量损失率都明显增大。高吸水树脂的分子链中含有大量极性基团，能与水分子形成氢键，每个基团能吸附1个甚至多个水分子，具备较好吸水性，其用量增大可提高吸水性能，体积变化率和质量变化率都能达到500以上；与此同时，sap作为一种惰性填料，加人橡胶中可降低拉伸强度、撕裂强度和拉断伸长率。另外，sap中含有羧基等极性基团，三元乙丙橡胶为非极性材料，sap与三元乙丙橡胶相容性较差，吸水后易析出，其用量越大，析出量就越大，质量损失也就越大。
当硫黄用量从1份增大到3份时，硫化胶拉伸强度、撕裂强度和硬度均明显增大，而拉断伸长率、体积变化率、质量变化率和质量损失率均呈减小趋势。其原因可能是硫黄用量增大时，橡胶交联密度增大，分子链网络密集，硬度和拉伸强度等提高。与此同时，交联点间的链段变小，高吸水树脂和wapu吸水后的膨胀空间变小，体积变化率和质量变化率均明显减小；增大交联度可使橡胶对高吸水树脂颗粒的包覆效果提高，橡胶吸水膨胀后树脂析出量减少，质量损失率降低。
先将sap与一定量的wapu、催化剂在高速搅拌机下共混，混合过程中让wapu交联固化，在sap颗粒表面形成一层已交联的密闭wapu薄膜，再将其加入橡胶中该加工工艺对拉伸强度和撕裂强度等性能以及体积变化率和质量变化率基本无影响，但质量损失率明显减小。这是因为该工艺在sap颗粒表面形成了一层wapu薄膜，优先与水分子接触后吸水膨胀，增大了内部空间，使sap颗粒有了吸水膨胀的空间；同时，这层薄膜对sap颗粒有较好包覆效果，与橡胶中后加入的wapu组分相似相容，增大了sap从橡胶内部向外迁移的难度，sap析出量减小。sap对吸水膨胀橡胶的性能影响较大。随着sap用量的增大，拉伸强度逐渐减小，由4.9mpa下降到3.9mpa；撕裂强度和拉断伸长率均明显降低，硬度在实验范围内基本不变，体积变化率、质量变化率和质量损失率都明显增大。以三元乙丙橡胶为基胶，加入亲水性聚氨酯和高吸水树脂制备了遇水膨胀橡胶；改变亲水性聚氨酯、高吸水树脂、硫黄等组分，考察了硫化胶力学性能和吸水性能的变化。结果表明，随着亲水性聚氨酯用量的增大，硫化胶硬度减小，拉伸强度和撕裂强度下降，体积膨胀率上升，质量变化率增大，质量损失率减小；随着高吸水树脂用量的增大，硫化胶拉伸强度和撕裂强度均下降，硬度基本不变，质量变化率和体积变化率均上升，质量损失增大；增大硫黄用量可使硫化胶力学性能明显提高，吸水膨胀性降低，质量损失减小；在保持力学性能和吸水膨胀性能的前提下，改善加工工艺可减少质量损失率。
实施例二
在实施例一基础上，本发明所述遇水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）在密炼机中加入生胶，塑炼4min；加入增塑剂zno+sa，混炼3min；
（2）分次加入填料白炭黑、高吸水树脂及亲水性聚氨酯、固化剂nacmc，直到吃料完毕为止；
（3）排胶到开炼机上，待其包辊后加入硫黄，混炼均匀后调节辊距为2mm，下片；密封存放24h，使用无转子硫化仪测试混炼胶168℃下硫化特性曲线，确定正硫化时间；
（4）使用平板硫化机硫化，密封保存，完成制备。
实施例三
在实施例一基础上，本发明所述遇水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）在密炼机中加入生胶，塑炼5min；加入增塑剂zno+sa，混炼5min；
（2）分次加入填料白炭黑、高吸水树脂及亲水性聚氨酯、固化剂nacmc，直到吃料完毕为止；
（3）排胶到开炼机上，待其包辊后加入硫黄，混炼均匀后调节辊距为2mm，下片；密封存放24h，使用无转子硫化仪测试混炼胶170℃下硫化特性曲线，确定正硫化时间；
（4）使用平板硫化机硫化，密封保存，完成制备。