CN102453266B

CN102453266B - 一种高强度遇水膨胀橡胶及其制备方法

Info

Publication number: CN102453266B
Application number: CN 201010520278
Authority: CN
Inventors: 马开华; 江学良; 郭朝辉; 周爱军; 汪艳
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: CN102453266A

Abstract

本发明为一种高强度遇水膨胀橡胶及其制备方法。所述的遇水膨胀橡胶包含有共混的以下组分：以重量份数计，所述的遇水膨胀橡胶包括天然橡胶100份，改性高吸水树脂的15～70份、马来酸酐接枝的弹性体5～20份、氧化锌2～8份、硫磺1～5份、二硫化苯并噻唑0.5～4份、硬脂酸0.2～1份；所述的改性高吸水树脂由重量份数比为100∶(10～50)∶(2～10)∶(0.05～0.35)的吸水树脂、改性单体、天然橡胶、过硫酸钾依次加入组成。本发明的高强度遇水膨胀橡胶具有膨胀倍率高、强度高、溶失率低的特点，可广泛用于生产生活的各个领域。

Description

一种高强度遇水膨胀橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种功能高分子材料，更进一步说，涉及一种新型的高强度遇水膨胀橡胶的制备方法。

背景技术

遇水膨胀橡胶(WSR)是一种新型功能高分子材料，自20世纪70年代问世以来，为了克服广泛用于地下、水中和建筑等中的防水止漏橡胶密封材料因其永久变形、蠕变和嵌接材料由固化收缩带来的密封不严、止水失效的弊端，人们发明了将亲水性材料与弹性体合金化，使其形成一种具有橡胶的弹性和强度，同时具有吸水膨胀、挤压情况下可保水，达到既能适应结构变化，又具有吸水膨胀以水止水的双重止水功能材料。对其稍加压力即可实现其密封防水功能，且能够消除压缩应力对材料造成的破坏，而传统的密封材料需压缩35％才能达到功效。WSR施工方便、效率高、可节省材料并降低工程造价，是换代型的防水密封材料。它具有很好的应用前景和巨大的市场，可广泛用于隧道、地铁、涵洞、游泳池、地下室、兵器库、粮仓、水下工程、海上采油、城镇供水设施、民用建筑等，还可用于汽车集装箱、精密仪器及食品的防水、防潮包装等。

现有技术中，制备遇水膨胀橡胶的一般方法是：用亲水性的吸水树脂(SAP)和疏水性的橡胶进行物理共混，但由于吸水树脂不能很好的分散在橡胶相中，并且容易从橡胶相中脱出，这样会降低橡胶的吸水性能、力学性能、长期保水性和重复使用性。由于橡胶本身是疏水性材料所以制备遇水膨胀橡胶的一个重要解决问题就是：作为亲水组分的吸水树脂和疏水组分的橡胶的相容性问题。使用合适的相容剂(如一段亲水、一段亲油的接枝或嵌段共聚物)可以提高橡胶基体与亲水性物质的相容性，减少亲水性物质的脱落损失。

专利CN 2008100393804公开了一种高强度遇水膨胀橡胶，该发明涉及一种高强度遇水膨胀橡胶，其主要成分为：氯丁橡胶、天然橡胶、十八烷基酸、N-苯基-N’-异丙基对苯二胺、秋兰姆、二硫化苯并噻唑、陶土、碳酸钙、颜料、聚胺酯、二羟聚醚、氧化锌、硫。其制备工艺为：将氯丁橡胶和天然橡胶分别进行塑炼，将预聚体与固化剂充分搅拌至起泡；将原料倒入开炼机中一起辊至胶料包辊无粘稠液在表面，加细料及促进剂，按传统工艺要求出片；最后将出片的橡胶加入硫进行硫化，该发明的优点是抗拉强度(等同于拉伸强度)高、不易变硬、膨胀效果好，但该遇水膨胀橡胶吸水主要靠亲水性填料和部分亲水性聚合物，因而其吸水速度慢，吸水倍率低，仅有201～250％。

此外，张志豪在1998年第四期《弹性体》所发表《PVA-g-PBA在氯醇型偶水膨胀橡胶中的增容作用》，以两亲性接枝共聚物聚乙烯醇接枝聚丙烯酸丁酯(PVA-g-PBA)作为氯醇橡胶和交联聚丙烯酸的相容剂可以制得高吸水倍率的遇水膨胀橡胶，但树脂流失率大。王彩旗在2002年第二期《高分子材料科学与工程》所发表《含PEO-b-PBA对天然橡胶/高吸水树脂共混体系增容作用的研究》以两亲性的聚氧乙烯聚丙烯酸丁酯嵌段共聚物(PEO-b-PBA)作为天然橡胶与交联聚丙烯酸钠(SAP)的相容剂可制得高强度的遇水膨胀橡胶，但相容剂合成工艺复杂、设备要求较高。

发明内容

针对现有技术中遇水膨胀橡胶制备过程中，吸水倍率与强度相矛盾，即吸水倍率低，强度较高，反之吸水倍率高，强度低。本发明提供了一种新型高强度遇水膨胀橡胶及其制备方法。该遇水膨胀橡胶中包含有马来酸酐接枝的弹性体，可增加改性高吸水树脂与橡胶的界面作用力，同时改性后的吸水树脂，能够促进其在橡胶基体中的分散，可增加遇水膨胀橡胶的拉伸强度，同时考虑到吸水动力主要来自亲水性吸水树脂，因此吸水倍率较高，一般大于300％。

本发明的目的之一在于提供该种高强度遇水膨胀橡胶。

以重量份数计，所述的遇水膨胀橡胶包括天然橡胶100份，改性高吸水树脂的15～70份、马来酸酐接枝的弹性体5～20份、氧化锌2～8份、硫磺1～5份、二硫化苯并噻唑0.5～4份、硬脂酸0.2～1份；

所述的改性高吸水树脂由重量份数比为100∶(10～50)∶(2～10)∶(0.05～0.35)的吸水树脂、改性单体、天然橡胶、过硫酸钾依次加入组成。

在具体实施中，

以重量份数计，所述的遇水膨胀橡胶优选包括天然橡胶100份，改性高吸水树脂的20～60份、马来酸酐接枝的弹性体10～15份、氧化锌3～5份、硫磺1.5～3份、二硫化苯并噻唑1～2份、硬脂酸0.6～0.8份。

所述的马来酸酐接枝的弹性体选自三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种，马来酸酐的接枝率为0.5～2％。

所述的改性高吸水树脂中的吸水树脂可以为离子单体-非离子单体共聚物，其中：

所述的离子单体可以选自甲基丙烯酸、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵中的至少一种；

所述的非离子单体可以为丙烯酰胺；

所述的共聚物中，离子单体与非离子单体的质量比可以为(3～4)∶(2～1)。

所述的改性高吸水树脂中的改性单体可以选自丙烯酸、丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯中的至少一种。

所述的改性高吸水树脂中，以重量份数计，吸水树脂∶改性单体∶天然橡胶∶过硫酸钾＝100∶(20～30)∶(5～8)∶(0.1～0.2)。

所述的遇水膨胀橡胶还可以包括30～60重量份数的填充剂；

所述的填充剂可以选自炭黑、白炭黑、陶土、碳酸钙中的至少一种。

所述的遇水膨胀橡胶还包括5～20重量份数的软化剂；

所述的软化剂可以选自石蜡、石蜡油、环烷油、操作油、凡士林、松焦油中的至少一种。

本发明之二是高强度遇水膨胀橡胶的制备方法，

所述的制备方法将包含有所述天然橡胶、马来酸酐接枝的弹性体、改性高吸水树脂、氧化锌、硬脂酸、硫磺、二硫化苯并噻唑在内的各组份按所述含量混合均匀，熔融共混、硫化压制成型，制得所述的遇水膨胀橡胶。

所述的改性高吸水树脂可以是向吸水树脂中加入所述比例的改性单体和天然橡胶、搅拌均匀进行溶胀后，再加入所述比例的过硫酸钾、搅拌均匀、升温至70℃下反应3～5小时、再在80℃条件下烘干制得。

本发明的遇水膨胀橡胶中，所述的马来酸酐接枝的弹性体选自三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)中的至少一种；其马来酸酐接枝率为0.5～2％，优选0.8～1.2％。该弹性体可为市售产品。一般来说，天然橡胶的极性低，亲水性差；而改性高吸水树脂含有亲水性基团，极性大。具有酸酐基团的马来酸酐接枝的弹性体具有较好的亲水性，既可以提高基体天然橡胶的极性，改善其疏水性，同时又降低改性高吸水树脂的极性，使得改性高吸水树脂与含马来酸酐接枝的弹性体基体橡胶极性相近。依据极性相似相容的原则，改性高吸水树脂和天然橡胶二者间的极性越匹配，越能增加其界面作用力和粘接力，从而降低了流失率，提高了吸水后材料的强度。

本发明的遇水膨胀橡胶，其硫化体系包括：以氧化锌、硬脂酸为活性剂，以硫磺为硫化剂，二硫化苯并噻唑为促进剂。该硫化体系性能较好，加工成型方便。

为了起到补强作用，本发明所述的遇水膨胀橡胶中还包括填充剂。以天然橡胶为100重量份数计，填充剂为30～60重量份数；所述的填充剂选自炭黑、白炭黑、陶土、碳酸钙中的至少一种。

为了改善加工性能，本发明所述的遇水膨胀橡胶中还包括软化剂。以天然橡胶为100重量份数计，软化剂为5～20重量份数；所述的软化剂选自石蜡、石蜡油、环烷油、操作油、凡士林、松焦油中的至少一种。

此外，在该遇水膨胀橡胶的加工过程中，可用根据具体加工的需要，在共混物料中加入橡胶技术中常用的加工助剂，例如分散剂、抗静电剂、成核剂、增韧剂、润滑剂、颜料等，其用量均为常规用量，或根据实际情况的要求进行调整。

本发明的之二的遇水膨胀橡胶的制备方法中，

所述的物料熔融共混温度即为通常天然橡胶改性加工中所用的共混温度，应该在既保证基体完全熔融又不会使其分解的范围内选择，可调节的范围较宽，为30～100℃，优选50～70℃。物料的混炼时间为5～60分钟，优选15～30分钟。混炼后放置12～24小时，优选15～18小时，再硫化压制成型，得到本发明所述的遇水膨胀橡胶。

此外，根据加工需要，可在共混物料中适量加入天然橡胶改性加工过程中常用的一些助剂如相容剂、分散剂、表面处理剂等，其用量均为常规用量，或根据实际情况的要求进行调整。

在上述本发明的制备方法中，物料混合的共混设备可采用现有技术中所用的各种混料设备，如搅拌机、捏和机等。上述本发明的方法中所使用的熔融共混设备为橡塑加工业中的通用共混设备，可以是双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、开炼机或密炼机等。

本发明中的改性高吸水树脂中的吸水树脂可采用反相悬浮聚合法制备，所述的的吸水树脂是离子单体-非离子单体共聚物，其中的离子单体可以选自甲基丙烯酸、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵中的至少一种；其中的非离子单体可以为丙烯酰胺。吸水树脂制备过程可参见张小红等人在2005年第六期《化工新型材料》所发表“耐盐性多元共聚高吸水性树脂的制备及性能研究”，不同是该树脂采用了丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠、甲基丙烯酸羟丙酯四元共聚物。

所述的改性高吸水树脂是由向吸水树脂中依次加入改性单体、天然橡胶、过硫酸钾反应得到的。以吸水树脂为100重量份数计，改性单体为10～50重量份数，优选20～30重量份数，天然橡胶2～10重量份数，优选5～8重量份数，过硫酸钾为0.05～0.35重量份数，优选0.1～0.2重量份数。

更为具体的制备方法包括：向吸水树脂中加入所述比例的改性单体和天然橡胶，搅拌均匀进行溶胀后，再加入所述比例的过硫酸钾，搅拌均匀后于升温至70℃下反应3～5小时后，再在80℃条件下烘干即可。

相比于现有技术中，本发明的遇水膨胀橡胶使用的马来酸酐接枝的弹性体与改性的吸水树脂，具有如下突出的优点：

1.提高了天然橡胶的极性，

2.降低改性高吸水树脂的极性，

3.增加吸水树脂和橡胶的粘接力，

4.降低了流失率，

5.提高了吸水后材料的强度。

6.制备工艺简单方便，设备要求低。

由于本发明共混制得的遇水膨胀橡胶强度高、流失率低、保水性能好，具有较好的力学性能与吸水性能，能满足工程材料的要求。因此，本发明可广泛用于隧道、地铁、涵洞、游泳池、地下室、兵器库、粮仓、水下工程、井下采油、城镇供水设施、民用建筑等。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。但本发明并不仅限于下述实施例。

原料：

天然橡胶：云南禹龙橡胶有限公司，牌号SCR WF；

马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶：上海日之升新技术发展公司，马来酸酐接枝率为0.8％，牌号CMG9802；

马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物：杭州启泰塑胶材料有限公司，马来酸酐接枝率为0.8～1％，牌号MG-802；

马来酸酐接枝的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物：沈阳塑胶材料有限公司，马来酸酐接枝率为0.8～1％；

氧化锌、硬脂酸、硫磺、二硫化苯并噻唑、炭黑、白炭黑、环烷油、石蜡油、操作油均为市售。

改性高吸水树脂：自制，制法如下：

(1)吸水树脂制备：采用反相悬浮聚合法制备，向聚合体系中加入900重量份数的环己烷、25重量份数的span 80，搅拌升温至70℃，滴加1重量份数N-N′-亚甲基双丙烯酰胺，0.8重量份数的K₂S₂O₈、40重量份数的丙烯酸、30重量份数的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、30重量份数的丙烯酰胺；混合均匀。滴加完毕后，恒温下反应5h，冷却，将反应物倒入装有甲醇的烧杯中，搅拌使吸水树脂充分沉淀，抽滤，用甲醇反复洗涤几次，真空箱中烘干得白色粉末。

(2)吸水树脂改性：以吸水树脂为100重量份数计，加入10重量份数的丙烯酸、10重量份数的丙烯酸丁酯、10重量份数的醋酸乙烯酯，8重量份数的天然橡胶，重量份数的过硫酸钾；搅拌均匀进行溶胀后，再加入0.15重量份数的过硫酸钾，搅拌均匀后于升温至70℃下反应5小时后，再在80℃条件下烘干即可。

实施例1

在密炼机中，依次加入天然橡胶100份、马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶5份、改性高吸水树脂的50份、氧化锌5份、硬脂酸1份、硫磺2份、二硫化苯并噻唑2份、炭黑50份、环烷油10份，在30℃的共混温度下，混炼15分钟，放置12小时，硫化压制成型(温度150℃，压力10MPa，时间为30min)，得到高强度遇水膨胀橡胶材料1#。

取该1#遇水膨胀橡胶10g浸入80℃去离子水浴锅中，保温16h后达到吸水平衡，迅速取出冷却至室温，用滤纸擦去表面水分称重，计算得出其遇水膨胀倍率为960％，遇水膨胀橡胶拉伸强度为4.7MPa。

实施例2

在密炼机中，依次加入天然橡胶100份、马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物5份、改性高吸水树脂的50份、氧化锌5份、硬脂酸1份、硫磺2份、二硫化苯并噻唑2份、炭黑50份、石蜡油10份，在30℃的共混温度下，混炼15分钟，放置15小时，硫化压制成型(温度150℃，压力10Mpa，时间为30min)，得到高强度遇水膨胀橡胶材料2#。

取该2#遇水膨胀橡胶10g浸入80℃去离子水浴锅中，保温16h后达到吸水平衡，迅速取出冷却至室温，用滤纸擦去表面水分称重，计算所出其遇水膨胀倍率为900％，遇水膨胀橡胶拉伸强度为4.9MPa。

实施例3

在密炼机中，依次加入天然橡胶100份、马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶5份、改性高吸水树脂的40份、氧化锌5份、硬脂酸1份、硫磺1.5份、二硫化苯并噻唑2份、炭黑20份、白炭黑30份、环烷油10份，在40℃的共混温度下，混炼15分钟，放置18小时，硫化压制成型(温度150℃，压力10Mpa，时间为30min)，得到高强度遇水膨胀橡胶材料3#。

取该3#遇水膨胀橡胶10g浸入80℃去离子水浴锅中，保温16h后达到吸水平衡，迅速取出冷却至室温，用滤纸擦去表面水分称重，计算所出其遇水膨胀倍率为740％，遇水膨胀橡胶拉伸强度为5.7MPa。

实施例4

在开炼机中，依次加入天然橡胶100份、马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶10份、改性高吸水树脂的60份、氧化锌5份、硬脂酸1份、硫磺2份、二硫化苯并噻唑2份、炭黑50份、环烷油10份，在30℃的共混温度下，混炼15分钟，放置15小时，硫化压制成型(温度150℃，压力10MPa，时间为30min)，得到高强度遇水膨胀橡胶材料4#。

取该4#遇水膨胀橡胶10g浸入80℃去离子水浴锅中，保温16h后达到吸水平衡，迅速取出冷却至室温，用滤纸擦去表面水分称重，计算所出其遇水膨胀倍率为980％，遇水膨胀橡胶拉伸强度为4.4MPa。

实施例5

在开炼机中，依次加入天然橡胶100份、马来酸酐接枝的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物8份、改性高吸水树脂的20份、氧化锌5份、硬脂酸1份、硫磺2份、二硫化苯并噻唑2份、炭黑50份，环烷油10份，在30℃的共混温度下，混炼15分钟，放置16小时，硫化压制成型(温度150℃，压力10MPa，时间为30min)，得到高强度遇水膨胀橡胶材料5#。

取该5#遇水膨胀橡胶10g浸入80℃去离子水浴锅中，保温16h后达到吸水平衡，迅速取出冷却至室温，用滤纸擦去表面水分称重，计算所出其遇水膨胀倍率为280％，遇水膨胀橡胶拉伸强度为7.2MPa。

实施例6

在密炼机中，依次加入天然橡胶100份、马来酸酐接枝的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物5份、改性高吸水树脂的50份、氧化锌5份、硬脂酸1份、硫磺2份、二硫化苯并噻唑2份、炭黑50份、操作油8份，在40℃的共混温度下，混炼10分钟，放置20小时，硫化压制成型(温度150℃，压力10MPa，时间为30min)，得到高强度遇水膨胀橡胶材料6#。

取该6#遇水膨胀橡胶10g浸入80℃去离子水浴锅中，保温20h后达到吸水平衡，迅速取出冷却至室温，用滤纸擦去表面水分称重，计算所出其遇水膨胀倍率为870％，遇水膨胀橡胶拉伸强度为4.8MPa。

实施例7

在开炼机中，依次加入天然橡胶100份、马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶5份、改性高吸水树脂的30份、氧化锌5份、硬脂酸1份、硫磺2份、二硫化苯并噻唑1份、白炭黑50份、环烷油10份，在70℃的共混温度下，混炼20分钟，放置15小时，硫化压制成型(温度150℃，压力10MPa，时间为30min)，得到高强度遇水膨胀橡胶材料7#。

取该7#遇水膨胀橡胶10g浸入80℃去离子水浴锅中，保温16h后达到吸水平衡，迅速取出冷却至室温，用滤纸擦去表面水分称重，计算所得遇水膨胀倍率为450％，遇水膨胀橡胶拉伸强度为6.6MPa。

实施例8

在开炼机中，依次加入天然橡胶100份、马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶15份、改性高吸水树脂的30份、氧化锌5份、硬脂酸1份、硫磺2份、二硫化苯并噻唑1份、白炭黑50份、环烷油10份，在50℃的共混温度下，混炼20分钟，放置18小时，硫化压制成型(温度150℃，压力10MPa，时间为30min)，得到高强度遇水膨胀橡胶材料8#。

取该8#遇水膨胀橡胶10g浸入80℃去离子水浴锅中，保温16h后达到吸水平衡，迅速取出冷却至室温，用滤纸擦去表面水分称重，计算所得遇水膨胀倍率为506％，遇水膨胀橡胶拉伸强度为6.4MPa。

实施例9

在开炼机中，依次加入天然橡胶100份、马来酸酐接枝的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物8份、改性高吸水树脂的15份、氧化锌5份、硬脂酸1份、硫磺2份、二硫化苯并噻唑2份、炭黑50份，环烷油10份，在50℃的共混温度下，混炼15分钟，放置12小时，硫化压制成型(温度150℃，压力10MPa，时间为30min)，得到高强度遇水膨胀橡胶材料9#。

取该9#遇水膨胀橡胶10g浸入80℃去离子水浴锅中，保温16h后达到吸水平衡，迅速取出冷却至室温，用滤纸擦去表面水分称重，计算所出其遇水膨胀倍率为315％遇水膨胀橡胶拉伸强度为8.2MPa。

实施例10

在密炼机中，依次加入天然橡胶100份、马来酸酐接枝的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物5份、改性高吸水树脂的50份、氧化锌5份、硬脂酸1份、硫磺2份、二硫化苯并噻唑2份、炭黑30份、操作油8份，在40℃的共混温度下，混炼10分钟，放置12小时，硫化压制成型(温度150℃，压力10MPa，时间为30min)，得到高强度遇水膨胀橡胶材料10#。

取该10#遇水膨胀橡胶10g浸入80℃去离子水浴锅中，保温20h后达到吸水平衡，迅速取出冷却至室温，用滤纸擦去表面水分称重，计算所出其遇水膨胀倍率为900％，遇水膨胀橡胶拉伸强度为4.2MPa。

以下列出三组对比例，与实施例1与实施例2进行对比，其中对比例1中没有加入马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶，对比例2中没有加入马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物。与实施例3进行对比，对比例3中加入未改性高吸水树脂。

对比例1

在密炼机中，依次加入天然橡胶100份、改性高吸水树脂的50份、氧化锌5份、硬脂酸1份、硫磺2份、二硫化苯并噻唑2份、炭黑50份、环烷油10份，在30℃的共混温度下，混炼15分钟，放置12小时，硫化压制成型(温度150℃，压力10MPa，时间为30min)，得到高强度遇水膨胀橡胶材料1#。

取该1#遇水膨胀橡胶10g浸入80℃去离子水浴锅中，保温16h后达到吸水平衡，迅速取出冷却至室温，用滤纸擦去表面水分称重，计算得出其遇水膨胀倍率为890％，遇水膨胀橡胶拉伸强度为3.3MPa。

对比例2

在密炼机中，依次加入天然橡胶100份、改性高吸水树脂的50份、氧化锌5份、硬脂酸1份、硫磺2份、二硫化苯并噻唑2份、炭黑50份、石蜡油10份，在30℃的共混温度下，混炼15分钟，放置15小时，硫化压制成型(温度150℃，压力10Mpa，时间为30min)，得到高强度遇水膨胀橡胶材料2#。

取该2#遇水膨胀橡胶10g浸入80℃去离子水浴锅中，保温16h后达到吸水平衡，迅速取出冷却至室温，用滤纸擦去表面水分称重，计算所出其遇水膨胀倍率为790％，遇水膨胀橡胶拉伸强度为2.8MPa。

对比例3

在密炼机中，依次加入天然橡胶100份、马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶5份、高吸水树脂的40份、氧化锌5份、硬脂酸1份、硫磺1.5份、二硫化苯并噻唑2份、炭黑20份、白炭黑30份、环烷油10份，在40℃的共混温度下，混炼15分钟，放置18小时，硫化压制成型(温度150℃，压力10Mpa，时间为30min)，得到高强度遇水膨胀橡胶材料3#。

取该3#遇水膨胀橡胶10g浸入80℃去离子水浴锅中，保温16h后达到吸水平衡，迅速取出冷却至室温，用滤纸擦去表面水分称重，计算所出其遇水膨胀倍率为710％，遇水膨胀橡胶拉伸强度为4.3MPa。

从所列三组实施例与对比例，可以清清楚楚地看出：本发明制备的高强度遇水膨胀橡胶比现有技术提高显著，特别是拉伸强度的改善十分明显。

Claims

1.一种高强度遇水膨胀橡胶，其特征在于：

以重量份数计，所述的遇水膨胀橡胶包括天然橡胶100份，改性高吸水树脂的15~70份、马来酸酐接枝的弹性体5~20份、氧化锌2~8份、硫磺1~5份、二硫化苯并噻唑0.5~4份、硬脂酸0.2~1份；

所述的改性高吸水树脂由重量份数比为100：（10~50）：（2~10）：（0.05~0.35）的吸水树脂、改性单体、天然橡胶、过硫酸钾依次加入组成；所述的改性高吸水树脂是向吸水树脂中加入所述比例的改性单体和天然橡胶、搅拌均匀进行溶胀后，再加入所述比例的过硫酸钾、搅拌均匀、升温至70℃下反应3~5小时、再在80℃条件下烘干制得；

所述的改性高吸水树脂中的吸水树脂为离子单体-非离子单体共聚物，其中：

所述的离子单体选自甲基丙烯酸、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵中的至少一种；所述的非离子单体为丙烯酰胺；

所述的改性高吸水树脂中的改性单体选自丙烯酸、丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯中的至少一种。

2.如权利要求1所述的遇水膨胀橡胶，其特征在于：

以重量份数计，所述的遇水膨胀橡胶包括天然橡胶100份，改性高吸水树脂的20~60份、马来酸酐接枝的弹性体10~15份、氧化锌3~5份、硫磺1.5~3份、二硫化苯并噻唑1~2份、硬脂酸0.6~0.8份。

3.如权利要求2所述的遇水膨胀橡胶，其特征在于：

所述的马来酸酐接枝的弹性体选自三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种，马来酸酐的接枝率为0.5~2%。

4.如权利要求3所述的遇水膨胀橡胶，其特征在于：

所述的共聚物中，离子单体与非离子单体的质量比为（3～4）：（2～1）。

5.如权利要求4所述的遇水膨胀橡胶，其特征在于：

所述的改性高吸水树脂中，以重量份数计，吸水树脂：改性单体：天然橡胶：过硫酸钾=100：（20~30）：（5~8）：（0.1~0.2）。

6.如权利要求1～5之一所述的遇水膨胀橡胶，其特征在于：

所述的遇水膨胀橡胶还包括30~60重量份数的填充剂；

所述的填充剂选自炭黑、白炭黑、陶土、碳酸钙中的至少一种。

7.如权利要求1～5之一所述的遇水膨胀橡胶，其特征在于：

所述的遇水膨胀橡胶还包括5~20重量份数的软化剂；

所述的软化剂选自石蜡、石蜡油、环烷油、操作油、凡士林、松焦油中的至少一种；

所述的遇水膨胀橡胶是将包含有所述天然橡胶、马来酸酐接枝的弹性体、改性高吸水树脂、氧化锌、硬脂酸、硫磺、二硫化苯并噻唑在内的各组份按所述含量混合均匀，熔融共混、硫化压制成型制得。

8.如权利要求1~7之一所述的高强度遇水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于：

9.如权利要求8所述的高强度遇水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于：

所述的改性高吸水树脂是向吸水树脂中加入所述比例的改性单体和天然橡胶、搅拌均匀进行溶胀后，再加入所述比例的过硫酸钾、搅拌均匀、升温至70℃下反应3~5小时、再在80℃条件下烘干制得。