CN105906954A - 一种高耐盐的遇水膨胀防水橡胶密封材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高耐盐的遇水膨胀防水橡胶密封材料及其制备方法，由下述组分按重量份组成：丁基橡胶100份，膨润土‑碳酸钙微球10‑16份，苯乙烯系阴离子交换树脂D202 6‑10份，硬脂酸1‑3份，防老剂AW4‑6份，聚氨酯粘合剂1‑3份。本发明的吸水膨胀组合物由膨润土‑碳酸钙微球和苯乙烯系阴离子交换树脂D202组成，使得制备的防水橡胶密封材料不仅具有优异的吸水膨胀性能，同时具有高耐盐、高强度的优点。

Description

一种高耐盐的遇水膨胀防水橡胶密封材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种高耐盐的遇水膨胀防水橡胶密封材料及其制备方法。

背景技术

吸水膨胀橡胶(Water-Swellable Rubber, 简称WSR) 是一种新型功能高分子材料, 它是在橡胶基体中引入亲水基团或亲水组分而制成的，吸水后可膨胀至自身质量或体积的数倍乃至数百倍, 并产生较大膨胀压力。

自20 世纪70 年代问世以来, 以其独特的弹性密封止水及吸水膨胀以水止水的双重特性，受到人们普遍重视, 可广泛用于土木工程，军工设施，民用基础建设，工业设备制造等方面，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”。

中国专利文献CN101402702A公开了一种提高丙烯酸高分子吸水树脂的耐盐性的改进方法，该专利在聚合过程中加入无机物例如氯化钙的方法，从而引入氯离子，采用相似相容原理，加强对于氯离子的吸收，进一步提高树脂的吸盐水率，该方法虽然能改性对于生理盐水溶液的吸收能力，但是对于多种离子的溶液吸收能力较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高耐盐的遇水膨胀防水橡胶密封材料，克服现有防水橡胶密封材料的不足。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种高耐盐的遇水膨胀防水橡胶密封材料，由下述组分按重量份组成：丁基橡胶100份，膨润土-碳酸钙微球10-16份，苯乙烯系阴离子交换树脂D202 6-10份，硬脂酸1-3份，防老剂AW4-6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60份，碳酸钠60份，十二烷基磺酸钠8份，聚丙烯酰胺8份。

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℃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℃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）研磨苯乙烯系阴离子交换树脂D202，筛选100目以下颗粒；

（3）炼胶：

将丁基橡胶、硬脂酸、防老剂AW以及步骤（1）得到的膨润土-碳酸钙微球填料投入到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在100-110℃，混炼时间3-8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，控制捏合室温度在70-80℃，捏合15-30分钟；

②、投入苯乙烯系阴离子交换树脂D202捏合共混40-90分钟，控制温度在125-150℃；

③、将捏合机的室温降至70-80℃，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。

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）本发明中通过粘附于膨润土-碳酸钙微球表层的苯乙烯系阴离子交换树脂的作用，大幅度提高防水橡胶密封材料的强度、吸水性能和耐盐性能。

具体实施方式

通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种高耐盐的遇水膨胀防水橡胶密封材料，由下述组分按重量份组成：丁基橡胶100公斤，膨润土-碳酸钙微球15公斤，苯乙烯系阴离子交换树脂D202 8公斤，硬脂酸2公斤，防老剂AW5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。

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0.2mol/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℃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℃温度下超声搅拌1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）研磨苯乙烯系阴离子交换树脂D202，筛选100目以下颗粒；

（3）炼胶：

将丁基橡胶、硬脂酸、防老剂AW以及步骤（1）得到的膨润土-碳酸钙微球填料投入到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在110℃，混炼时间6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，控制捏合室温度在75℃，捏合20分钟；

②、投入苯乙烯系阴离子交换树脂D202捏合共混60分钟，控制温度在130℃；

③、将捏合机的室温降至75℃，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。

经测试：拉伸强度17.8MPa ；拉断伸长率610% ；强度75度；吸水膨胀率396%，盐水浸泡5小时后吸水膨胀率384%。

Claims (2)

1.一种高耐盐的遇水膨胀防水橡胶密封材料，其特征在于，由下述组分按重量份组成：丁基橡胶100份，膨润土-碳酸钙微球10-16份，苯乙烯系阴离子交换树脂D202 6-10份，硬脂酸1-3份，防老剂AW4-6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60份，碳酸钠60份，十二烷基磺酸钠8份，聚丙烯酰胺8份。

2.根据权利要求书1所述的一种高耐盐的遇水膨胀防水橡胶密封材料，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℃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℃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）研磨苯乙烯系阴离子交换树脂D202，筛选100目以下颗粒；

（3）炼胶：

将丁基橡胶、硬脂酸、防老剂AW以及步骤（1）得到的膨润土-碳酸钙微球填料投入到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在100-110℃，混炼时间3-8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，控制捏合室温度在70-80℃，捏合15-30分钟；

②、投入步骤（2）得到的苯乙烯系阴离子交换树脂D202捏合共混40-90分钟，控制温度在125-150℃；

③、将捏合机的室温降至70-80℃，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。