一种凹凸棒土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】本发明提供一种凹凸棒土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，凹凸棒土8?16份，膨润土?碳酸钙微球15?25份，SAP树脂10?12份，滑石粉8?12份，硬脂酸1?3份，间苯二酚?甲醛树脂3?5份，抗氧化剂DLTP 4?6份，聚氨酯粘合剂1?3份。本发明通过使用凹凸棒土和滑石粉组合作为补强材料，与吸水组分（膨润土?碳酸钙微球与SAP树脂）的组合使用，有效提高遇水膨胀防水橡胶密封材料的综合力学性能、抗拉伸和亲水膨胀性能。
【专利说明】
一种凹凸棒土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，特别涉及一种凹凸棒土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]凹凸棒土又称坡缕石(Palygorskite)或坡缕缟石，是一种多孔性键层状含水富镁铝硅酸盐矿物，理想化学分子式为:Mg5[Ai] (Si8O2Q) (OH)2(OH2).4H20。凹凸棒土由于独特的晶体结构，具有阳离子可交换性、吸水性、吸附脱色性以及具有较大的比表面积(9.6?36m2/g)，使其具有较强的吸附作用以及胶质价和膨胀容，在相当低的浓度下可以形成高黏度的悬浮液，其流变性能决定了它可用作胶体泥浆、悬浮剂、触变剂以及黏结剂，具有强吸水性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种凹凸棒土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:
一种凹凸棒土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，凹凸棒土8-16份，膨润土-碳酸钙微球15-25份，SAP树脂10-12份，滑石粉8_12份，硬脂酸1-3份，间苯二酚-甲醛树脂3-5份，抗氧化剂DLTP 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；
具体步骤如下:
(I)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);
(2)炼胶:
①、将丁腈橡胶、间苯二酚-甲醛树脂、凹凸棒土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、继续加入硬脂酸、抗氧化剂DLTP以及步骤(I)得到的滑石粉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；
(3)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；
(4)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，投入聚氨酯粘合剂继续捏合共混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。
[0006]所述的一种凹凸棒土改性的遇水膨胀防水橡胶密封材料中所述凹凸棒土的粒径为40_100nm。
[0007]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)另外通过使用凹凸棒土和滑石粉组合作为补强材料，与吸水组分(膨润土-碳酸钙微球与SAP树脂)的组合使用，有效提高遇水膨胀防水橡胶密封材料的综合力学性能、抗拉伸和亲水膨胀性能。
【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:丁腈橡胶100公斤，凹凸棒土 9公斤，膨润土-碳酸钙微球20公斤，SAP树脂12公斤，滑石粉9公斤，硬脂酸2公斤，间苯二酚-甲醛树脂4公斤，抗氧化剂DLTP5公斤，聚氨酯粘合剂2公斤。
[0010]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。
[0011]具体步骤如下:
(I)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;
(2)炼胶:
①、将丁腈橡胶、间苯二酚-甲醛树脂、凹凸棒土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、继续加入硬脂酸、抗氧化剂DLTP以及步骤(I)得到的滑石粉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1500C，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；
(3)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；
(4)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，投入聚氨酯粘合剂继续捏合共混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。
[0012]经测试:拉伸强度18.2MPa ;拉断伸长率612% ;强度76度;吸水膨胀率398%。
【主权项】
1.一种凹凸棒土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，凹凸棒土8-16份，膨润土-碳酸钙微球15-25份，SAP树脂10_12份，滑石粉8-12份，硬脂酸卜3份，间苯二酚-甲醛树脂3-5份，抗氧化剂DLTP 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所述的一种凹凸棒土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: (1)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); (2)炼胶: ①、将丁腈橡胶、间苯二酚-甲醛树脂、凹凸棒土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、继续加入硬脂酸、抗氧化剂DLTP以及滑石粉到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在100-140 0C，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； (3)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； (4)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，投入聚氨酯粘合剂继续捏合共混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。3.根据权利要求书1、2所述的一种凹凸棒土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，所述凹凸棒土的粒径为40-1 OOnm。
【文档编号】C08L61/12GK105906873SQ201610473136
【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