CN110066521A - 一种抗拉止水带的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗拉止水带的制备方法，属于橡胶制品制备技术领域。本发明利用沥青对高分子聚合物原料的填充增强止水带的拉伸弹性，由于沥青对温度的敏感性较大，通过掺杂丁腈橡胶粉和岩棉纤维提高止水带抗拉伸性能和弹性；本发明中通过将大豆蛋白在较高氢氧化钠溶液浓度下发生碱改性，部分大豆蛋白发生水解，将长链氨基酸破坏成小分子肽链，提高止水带固化时的密度，提高其抗拉伸性能，所添加的玉米淀粉大分子链中有羟基，具有一定的亲水性，但是在环氧脂肪酸的作用下会被氧化，氧化后单体是疏水物质，大豆蛋白经过酸热改性后，使大豆蛋白分子链舒展，破坏蛋白分子的氢键，将内部活性基团暴露出来，提高止水带的防渗水效果。

Description

一种抗拉止水带的制备方法

技术领域

本发明公开了一种抗拉止水带的制备方法，属于橡胶制品制备技术领域。

背景技术

橡胶止水带是采用天然橡胶与各种合成橡胶为主要原料，掺加各种助剂及填充料，经塑炼，混炼，压制成型，主要用于混凝土现浇时设在施工缝及变形缝内与混凝土结构成为一体的基础工程，如地下设施、隧道涵洞、输水渡槽、拦水坝、贮液构筑物等。橡胶止水带不同于刚性的钢板类止水带，橡胶止水带具有高弹性，与混凝土之间形成的收缩裂缝较小，在承受荷载时能够通过变形和混凝土紧密接触，起到坚固密封，有效防止建筑结构漏水、渗水。

其品种规格较多，有桥型、山型、P型、R型、U型、Z型、乙型、T型、H型、E型、Q型等。该止水材料具有良好的弹性，耐磨性、耐老化性和抗撕裂性能，适应变形能力强、防水性能好，温度使用范围-45℃～+60℃。当温度超过+70℃，以及强烈的氧化作用或受油类等有机溶剂侵蚀时，均不得使用该产品。主要用于基建工程、地下设施、隧道、污水处理厂、水利、地铁等工程。为闸门、坝底、建筑工程、地下建筑物等伸缩缝混凝土浇制配用。

按制造材质分为：橡胶止水带（R），如：天然胶、氯丁胶、丁苯胶等；塑料止水带（P），如：聚氯乙烯、聚乙烯等；金属止水带（M），如：铜、不锈钢、碳钢等；按用途分：变形缝用止水带（B）、施工缝用止水带（S）、有特殊耐老化要求的接缝用止水带（J），注：有钢边的止水带（G，如：BG、SG、JG）；按设置位置：中埋式止水带（Z）、背贴式止水带（T）；按型状分为：平板型止水带、变形型止水带。紫铜止水带：紫铜止水，其主要特点有：抗腐蚀能力强；强度高，能承受较大变形；外观轮廓清晰，无裂纹、压折、凹坑。适用于各类高级水工建筑的基础止水、坝身止水、坝顶止水、廊道止水，以及坝体内孔洞止水、厂房止水、溢流面下横缝止水等，是防止疏漏最理想的产品。国内水利水电工程中设计采用的止水带主要材质有四种，即纯铜片、不锈钢片、橡胶、塑料等。其中纯铜因其耐化学浸蚀、适应变形、强度高等优良特性，是工程中重要止水部位的首选材料。

现有地铁、隧道、涵洞、堤坝等地下混凝土工程中的结构缝的防水、防渗原理是依赖硫化型橡胶止水带本身的弹性来弥补结构缝处缝隙的变化，从而起到防水、防渗效果。

但随着混凝土结构缝受温差、地基震动等的变化，硫化型橡胶止水带本身的弹性不足以弥补该变化，从而造成渗漏；并且，随着时间的变化，硫化型橡胶止水带逐渐老化，失去弹性，不能弥补混凝土结构缝的变化。上述硫化型橡胶弹性不足且易老化，用其制成的止水带在使用时容易造成工程渗漏，进而带来危害，止水带抗拉伸性能差，导致止水带撕裂形成缝隙漏水，同时普通橡胶止水带还会缓慢渗水，防水性能有待提高。

因此，发明一种抗拉伸性能好且防水性好的止水带对橡胶制品制备技术领域是很有必要的。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前混凝土长期蠕变收缩，止水带抗拉伸性能差，导致止水带撕裂形成缝隙漏水，同时普通橡胶止水带还会缓慢渗水，防水性能有待提高的缺陷，提供了一种抗拉止水带的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种抗拉止水带的制备方法为：

（1）将弹性沥青、聚氨酯、聚酰亚胺、聚苯乙烯、己二酸二辛酯、环氧脂肪酸丁酯、蛋白液、蛋白粉、玉米淀粉投入高速混匀机中，以2000～2500r/min的转速混匀得到混合料；

（2）将上述混合料用连接专用带形模具的双螺杆挤压机进行挤压，从专用带形模具中一端挤入，从另一端挤出后，采用拉伸机进行热拉伸，再冷却至室温后收卷得到抗拉止水带；

弹性沥青的制备为：

（1）将丁腈橡胶放入冲击破碎机中破碎30～45min，得到破碎橡胶块，将破碎橡胶块，送入液氮冷冻装置中，冷冻处理3～4h，取出冷冻的破碎橡胶块，放入粉碎机中粉碎得到丁腈胶粉；

（2）将石油沥青、液体石蜡，置于搅拌釜中，加热升温至90～100℃，以200～300r/min的转速保温搅拌20～30min，再向搅拌釜中加入丁腈胶粉，继续搅拌40～50min，加热升温至200～220℃，保温10～15min后，再加入岩棉纤维，石蜡油，转速低速搅拌混匀30～35min，再高速剪切乳化得到弹性沥青；

蛋白液的制备为：

向三口烧瓶中加入800～900mL质量分数为25%的氢氧化钠溶液、300～400g大豆蛋白，加热升温至70～80℃，启动搅拌器，以150～200r/min的转速，保温搅拌反应1.5～2.0h后，得到反应液，待反应液冷却至室温，加盐酸调节反应液pH，得到蛋白液；

蛋白粉的制备为：

将大豆蛋白与质量分数为10%的盐酸混合，得到酸化蛋白液，将酸化蛋白液置于高速分散机中，以3000～4000r/min的转速，分散10～15min，将分散后的酸化蛋白液置于烘箱中，加热升温至120～125℃，干燥0.5～1.0h，得到蛋白粉。

所述的抗拉止水带具体制备步骤（1）中混合料中各组分，按重量份数计，包括18～20份弹性沥青、18～22份聚氨酯、13～15份聚酰亚胺、5～7份聚苯乙烯、6～8份己二酸二辛酯、5～7份环氧脂肪酸丁酯、20～25份蛋白液、5～7份蛋白粉、10～15份玉米淀粉。

所述的抗拉止水带具体制备步骤（2）中挤压过程中控制控制挤压温度为170～220℃，螺杆的长径比为50～60。

所述的抗拉止水带具体制备步骤（2）中热拉伸温度为150～180℃。

所述的弹性沥青具体制备步骤（1）中冷冻处理温度为-50～-40℃。

所述的弹性沥青具体制备步骤（2）中制备弹性沥青各组分，包括40～50份石油沥青、10～15份液体石蜡、70～80份丁腈胶粉、50～80份岩棉纤维、100～120份石蜡油。

所述的弹性沥青具体制备步骤（2）中低速搅拌转速优选为500～600r/min，高速剪切转速优选为4000～4200r/min。

所述的蛋白液具体制备步骤中所得蛋白液pH应控制为6.5～7.0。

所述的蛋白粉具体制备步骤中大豆蛋白与质量分数为10%的盐酸混合质量比为1︰3。

本发明的有益效果是：

（1）本发明将丁腈橡胶破碎再冷冻粉碎得到丁腈胶粉，将石油沥青、液体石蜡加热搅拌混合后掺入丁腈胶粉得到改性沥青，将沥青在油浴下升温熔化，加入岩棉纤维、石蜡油等搅拌混匀得到弹性沥青，将大豆蛋白用碱溶液加热降解再中和得到蛋白液，再将另一部分大豆蛋白用盐酸酸化后，高速分散并干燥得到蛋白粉，将聚酰亚胺、聚氨酯、聚苯乙烯、己二酸二辛酯、弹性沥青、环氧脂肪酸丁酯、蛋白液、蛋白粉、玉米淀粉等原料混匀，将混匀的原料挤压转移至模具中固定，再用拉伸机进行拉伸后冷却收卷得到抗拉止水带，本发明利用沥青对高分子聚合物原料的填充增强止水带的拉伸弹性，由于沥青对温度的敏感性较大，通过掺杂丁腈橡胶粉和岩棉纤维提高止水带抗拉伸性能和弹性；

（2）本发明中通过将大豆蛋白在较高氢氧化钠溶液浓度下发生碱改性，部分大豆蛋白发生水解，将长链氨基酸破坏成小分子肽链，小分子肽链具有更高的粘度和更多的活性基团，活性基团能促进聚酰亚胺和聚氨酯在胶粉活化状态下发生交联，提高止水带固化时的密度，使止水带受拉伸时能提供更大的内聚力，从而提高其抗拉伸性能，所添加的玉米淀粉大分子链中有羟基，具有一定的亲水性，但是在环氧脂肪酸的作用下会被氧化，氧化后单体是疏水物质，该单体与大豆蛋白热降解的小分子肽链能够结合形成粘性的表面活性物质，使止水带各组分界面粘合力增强，表面张力降低，接触角增大，并使止水带的表面亲水性变差，大豆蛋白经过酸热改性后，使大豆蛋白分子链舒展，破坏蛋白分子的氢键，将内部活性基团暴露出来，酸热改性后的大豆蛋白携带多个油性活性位点，也能够提高止水带的防渗水效果，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

将丁腈橡胶放入冲击破碎机中破碎30～45min，得到破碎橡胶块，将破碎橡胶块，送入液氮冷冻装置中，冷冻至-50～-40℃，冷冻处理3～4h，取出冷冻的破碎橡胶块，放入粉碎机中粉碎得到丁腈胶粉；按重量份数计，将40～50份石油沥青、10～15份液体石蜡，置于搅拌釜中，加热升温至90～100℃，以200～300r/min的转速保温搅拌20～30min，再向搅拌釜中加入70～80份上述丁腈胶粉，继续搅拌40～50min，加热升温至200～220℃，保温10～15min后，再加入50～80份岩棉纤维，100～120份石蜡油，以500～600r/min的转速低速搅拌混匀30～35min，再以4000～4200r/min的转速高速剪切乳化得到弹性沥青，备用；向三口烧瓶中加入800～900mL质量分数为25%的氢氧化钠溶液、300～400g大豆蛋白，加热升温至70～80℃，启动搅拌器，以150～200r/min的转速，保温搅拌反应1.5～2.0h后，得到反应液，待反应液冷却至室温，加盐酸调节反应液pH为6.5～7.0，得到蛋白液，备用；将大豆蛋白与质量分数为10%的盐酸按质量比为1︰3混合，得到酸化蛋白液，将酸化蛋白液置于高速分散机中，以3000～4000r/min的转速，分散10～15min，将分散后的酸化蛋白液置于烘箱中，加热升温至120～125℃，干燥0.5～1.0h，得到蛋白粉；将18～20份备用弹性沥青、18～22份聚氨酯、13～15份聚酰亚胺、5～7份聚苯乙烯、6～8份己二酸二辛酯、5～7份环氧脂肪酸丁酯、20～25份备用蛋白液、5～7份上述蛋白粉、10～15份玉米淀粉投入高速混匀机中，以2000～2500r/min的转速混匀得到混合料；将上述混合料用连接专用带形模具的双螺杆挤压机进行挤压，控制挤压温度为170～220℃，螺杆的长径比为50～60，从专用带形模具中一端挤入，从另一端挤出后，采用拉伸机以150～180℃温度进行热拉伸，再冷却至室温后收卷得到抗拉止水带。

弹性沥青的制备：将丁腈橡胶放入冲击破碎机中破碎30min，得到破碎橡胶块，将破碎橡胶块，送入液氮冷冻装置中，冷冻至-50℃，冷冻处理3h，取出冷冻的破碎橡胶块，放入粉碎机中粉碎得到丁腈胶粉；

按重量份数计，将40份石油沥青、10份液体石蜡，置于搅拌釜中，加热升温至90℃，以200r/min的转速保温搅拌20min，再向搅拌釜中加入70份上述丁腈胶粉，继续搅拌40min，加热升温至200℃，保温10min后，再加入50份岩棉纤维，100份石蜡油，以500r/min的转速低速搅拌混匀30min，再以4000r/min的转速高速剪切乳化得到弹性沥青，备用；

混合料的制备：

向三口烧瓶中加入800mL质量分数为25%的氢氧化钠溶液、300g大豆蛋白，加热升温至70℃，启动搅拌器，以150r/min的转速，保温搅拌反应1.5h后，得到反应液，待反应液冷却至室温，加盐酸调节反应液pH为6.5，得到蛋白液，备用；

将大豆蛋白与质量分数为10%的盐酸按质量比为1︰3混合，得到酸化蛋白液，将酸化蛋白液置于高速分散机中，以3000r/min的转速，分散10min，将分散后的酸化蛋白液置于烘箱中，加热升温至120℃，干燥0.5h，得到蛋白粉；

将18份备用弹性沥青、18份聚氨酯、13份聚酰亚胺、5份聚苯乙烯、6份己二酸二辛酯、5份环氧脂肪酸丁酯、20份备用蛋白液、5份上述蛋白粉、10份玉米淀粉投入高速混匀机中，以2000r/min的转速混匀得到混合料；

抗拉止水带的制备：

将上述混合料用连接专用带形模具的双螺杆挤压机进行挤压，控制挤压温度为170℃，螺杆的长径比为50，从专用带形模具中一端挤入，从另一端挤出后，采用拉伸机以150℃温度进行热拉伸，再冷却至室温后收卷得到抗拉止水带。

弹性沥青的制备：将丁腈橡胶放入冲击破碎机中破碎40min，得到破碎橡胶块，将破碎橡胶块，送入液氮冷冻装置中，冷冻至-45℃，冷冻处理3.5h，取出冷冻的破碎橡胶块，放入粉碎机中粉碎得到丁腈胶粉；

按重量份数计，将45份石油沥青、12份液体石蜡，置于搅拌釜中，加热升温至95℃，以250r/min的转速保温搅拌25min，再向搅拌釜中加入75份上述丁腈胶粉，继续搅拌45min，加热升温至210℃，保温12min后，再加入60份岩棉纤维，110份石蜡油，以550r/min的转速低速搅拌混匀32min，再以4100r/min的转速高速剪切乳化得到弹性沥青，备用；

混合料的制备：

向三口烧瓶中加入850mL质量分数为25%的氢氧化钠溶液、350g大豆蛋白，加热升温至75℃，启动搅拌器，以170r/min的转速，保温搅拌反应1.7h后，得到反应液，待反应液冷却至室温，加盐酸调节反应液pH为6.7，得到蛋白液，备用；

将大豆蛋白与质量分数为10%的盐酸按质量比为1︰3混合，得到酸化蛋白液，将酸化蛋白液置于高速分散机中，以3500r/min的转速，分散12min，将分散后的酸化蛋白液置于烘箱中，加热升温至122℃，干燥0.7h，得到蛋白粉；

将19份备用弹性沥青、20份聚氨酯、14份聚酰亚胺、6份聚苯乙烯、7份己二酸二辛酯、6份环氧脂肪酸丁酯、22份备用蛋白液、6份上述蛋白粉、12份玉米淀粉投入高速混匀机中，以2200r/min的转速混匀得到混合料；

抗拉止水带的制备：

将上述混合料用连接专用带形模具的双螺杆挤压机进行挤压，控制挤压温度为200℃，螺杆的长径比为55，从专用带形模具中一端挤入，从另一端挤出后，采用拉伸机以170℃温度进行热拉伸，再冷却至室温后收卷得到抗拉止水带。

弹性沥青的制备：将丁腈橡胶放入冲击破碎机中破碎45min，得到破碎橡胶块，将破碎橡胶块，送入液氮冷冻装置中，冷冻至-40℃，冷冻处理4h，取出冷冻的破碎橡胶块，放入粉碎机中粉碎得到丁腈胶粉；

按重量份数计，将50份石油沥青、15份液体石蜡，置于搅拌釜中，加热升温至100℃，以300r/min的转速保温搅拌30min，再向搅拌釜中加入80份上述丁腈胶粉，继续搅拌50min，加热升温至220℃，保温15min后，再加入80份岩棉纤维， 120份石蜡油，以600r/min的转速低速搅拌混匀35min，再以4200r/min的转速高速剪切乳化得到弹性沥青，备用；

混合料的制备：

向三口烧瓶中加入900mL质量分数为25%的氢氧化钠溶液、400g大豆蛋白，加热升温至80℃，启动搅拌器，以200r/min的转速，保温搅拌反应2.0h后，得到反应液，待反应液冷却至室温，加盐酸调节反应液pH为7.0，得到蛋白液，备用；

将大豆蛋白与质量分数为10%的盐酸按质量比为1︰3混合，得到酸化蛋白液，将酸化蛋白液置于高速分散机中，以4000r/min的转速，分散15min，将分散后的酸化蛋白液置于烘箱中，加热升温至125℃，干燥1.0h，得到蛋白粉；

将20份备用弹性沥青、22份聚氨酯、15份聚酰亚胺、7份聚苯乙烯、8份己二酸二辛酯、7份环氧脂肪酸丁酯、25份备用蛋白液、7份上述蛋白粉、15份玉米淀粉投入高速混匀机中，以2500r/min的转速混匀得到混合料；

抗拉止水带的制备：

将上述混合料用连接专用带形模具的双螺杆挤压机进行挤压，控制挤压温度为220℃，螺杆的长径比为60，从专用带形模具中一端挤入，从另一端挤出后，采用拉伸机以180℃温度进行热拉伸，再冷却至室温后收卷得到抗拉止水带。

对比例1：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少弹性沥青。

对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少混合料。

对比例3：扬州市某公司生产的抗拉止水带。

拉伸强度测试按GB/T528-1998标准进行检测。

扯断伸长率测试按HG/T 2580-94标准进行检测。

撕裂强度测试采用拉力测试仪 ASTM D624-2000标准进行检测。

体积膨胀率测试按GB/T18173标准进行检测。

防水性测试按GB/T23457-2009标准进行检测。

表1：止水带性能测定结果

检测项目	实例1	实例2	实例3	对比例1	对比例2	对比例3
							拉伸强度（MPa）	26	26	27	12	15	17
扯断伸长率（%）	446	448	450	320	325	330
							撕裂强度（kN/m）	43.8	44.0	44.2	25.6	26.3	30.4
体积膨胀率（%）	104.0	104.2	104.6	78.6	79.4	94.6
							防水（0.6MPa，2h）	未漏水	未漏水	未漏水	漏水	漏水	漏水

综合上述，从表1可以看出本发明的抗拉止水带拉伸强度高，扯断伸长率高，撕裂强度高，不易撕裂形成缝隙漏水，体积膨胀率高，防水性好，未漏水，具有广阔应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗拉止水带的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将弹性沥青、聚氨酯、聚酰亚胺、聚苯乙烯、己二酸二辛酯、环氧脂肪酸丁酯、蛋白液、蛋白粉、玉米淀粉投入高速混匀机中，以2000～2500r/min的转速混匀得到混合料；

（2）将上述混合料用连接专用带形模具的双螺杆挤压机进行挤压，从专用带形模具中一端挤入，从另一端挤出后，采用拉伸机进行热拉伸，再冷却至室温后收卷得到抗拉止水带；

所述的弹性沥青具体制备步骤为：

（1）将丁腈橡胶放入冲击破碎机中破碎30～45min，得到破碎橡胶块，将破碎橡胶块，送入液氮冷冻装置中，冷冻处理3～4h，取出冷冻的破碎橡胶块，放入粉碎机中粉碎得到丁腈胶粉；

（2）将石油沥青、液体石蜡，置于搅拌釜中，加热升温至90～100℃，以200～300r/min的转速保温搅拌20～30min，再向搅拌釜中加入丁腈胶粉，继续搅拌40～50min，加热升温至200～220℃，保温10～15min后，再加入岩棉纤维，石蜡油，转速低速搅拌混匀30～35min，再高速剪切乳化得到弹性沥青；

所述的蛋白液具体制备步骤为：

向三口烧瓶中加入800～900mL质量分数为25%的氢氧化钠溶液、300～400g大豆蛋白，加热升温至70～80℃，启动搅拌器，以150～200r/min的转速，保温搅拌反应1.5～2.0h后，得到反应液，待反应液冷却至室温，加盐酸调节反应液pH，得到蛋白液；

所述的蛋白粉具体制备步骤为：

将大豆蛋白与质量分数为10%的盐酸混合，得到酸化蛋白液，将酸化蛋白液置于高速分散机中，以3000～4000r/min的转速，分散10～15min，将分散后的酸化蛋白液置于烘箱中，加热升温至120～125℃，干燥0.5～1.0h，得到蛋白粉。

2.根据权利要求1所述的一种抗拉止水带的制备方法，其特征在于：所述的抗拉止水带具体制备步骤（1）中混合料中各组分，按重量份数计，包括18～20份弹性沥青、18～22份聚氨酯、13～15份聚酰亚胺、5～7份聚苯乙烯、6～8份己二酸二辛酯、5～7份环氧脂肪酸丁酯、20～25份蛋白液、5～7份蛋白粉、10～15份玉米淀粉。

3.根据权利要求1所述的一种抗拉止水带的制备方法，其特征在于：所述的抗拉止水带具体制备步骤（2）中挤压过程中控制控制挤压温度为170～220℃，螺杆的长径比为50～60。

4.根据权利要求1所述的一种抗拉止水带的制备方法，其特征在于：所述的抗拉止水带具体制备步骤（2）中热拉伸温度为150～180℃。

5.根据权利要求1所述的一种抗拉止水带的制备方法，其特征在于：所述的弹性沥青具体制备步骤（1）中冷冻处理温度为-50～-40℃。

6.根据权利要求1所述的一种抗拉止水带的制备方法，其特征在于：所述的弹性沥青具体制备步骤（2）中制备弹性沥青各组分，包括40～50份石油沥青、10～15份液体石蜡、70～80份丁腈胶粉、50～80份岩棉纤维、100～120份石蜡油。

7.根据权利要求1所述的一种抗拉止水带的制备方法，其特征在于：所述的弹性沥青具体制备步骤（2）中低速搅拌转速优选为500～600r/min，高速剪切转速优选为4000～4200r/min。

8.根据权利要求1所述的一种抗拉止水带的制备方法，其特征在于：所述的蛋白液具体制备步骤中所得蛋白液pH应控制为6.5～7.0。

9.根据权利要求1所述的一种抗拉止水带的制备方法，其特征在于：所述的蛋白粉具体制备步骤中大豆蛋白与质量分数为10%的盐酸混合质量比为1︰3。