CN110204834B - 一种吸水膨胀橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸水膨胀橡胶，其包括以下组分：75~95重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，20~60重量份的膨润土，10~40重量份的高分子吸水树脂，5~25重量份的马来酸酐接枝相容剂。其具有优异的力学强度和较好的膨胀率，环保无污染。本发明还公开了吸水膨胀橡胶的制备方法，其包括如下步骤：S1，按照上述的吸水膨胀橡胶的组分称取热塑性三元乙丙动态硫化橡胶、膨润土、高分子吸水树脂和马来酸酐接枝相容剂，置于高速混合机中混合，得到混合物料；S2，将混合物料在温度为180~200℃的条件下进行塑炼拉片，出料；S3，将出料进行挤出、压延或模压，得到吸水膨胀橡胶。其工艺简单，制造过程环保，废弃物可回收利用。

Description

一种吸水膨胀橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，具体涉及一种吸水膨胀橡胶及其制备方法。

背景技术

吸水膨胀橡胶是一种通过弹性密封和吸水膨胀双重止水的新型功能高分子材料，广泛用作土木建筑的止水材料、密封材料、填料等。橡胶的高弹性和较好的机械强度，使得橡胶在吸水后可膨胀几倍至几百倍，可以克服橡胶材料因永久形变、蠕变和嵌接材料的固化收缩等带来的止水失效缺陷。在遇水后会逐渐膨胀，最后会缓慢堵塞遍布存在的毛细孔隙、使与其接触的混凝土界面的接触更加紧密，从而产生较大的抗水压力，形成不透水的可塑性胶体。这种产品具有膨胀倍率高，移动补充性能强的特点，置于施工缝浇缝后，具有较强的平衡自愈功能，可自行封堵因沉降而出现的新的微小缝隙，对于已完工的工程，如缝隙渗漏水，可用止水条重新堵漏，施工费用低且施工工艺简单，耐腐蚀性极佳。

吸水膨胀橡胶（WSR）按其膨胀性能还可分为高膨胀率(>350%)、中膨胀率(200%～350%)、低膨胀率(50%～200%)等类型。适用于混凝土施工缝、后浇缝的止水功能，同时也适用于建筑构件拼装接缝、接缝的嵌缝、盾构法隧道管片接缝、板缝墙缝的防水工程，广泛用于贮水池、沉淀池、地下车库、地下室、地铁、大坝、隧道、涵洞、防洪堤坝等各种地下建筑工程和水利工程，也是防治土木建筑构筑物的漏水、浸水最为理想的新型材料，当这种橡胶浸入水中时，亲水基因会和水反应生成氢键，自行膨胀，将空隙填充，对已往采用其他方法无法解决的施工部位，都能广泛应用。

目前市场上的吸水膨胀橡胶基本使用传统硫化橡胶作为基体材料，如天然橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶等，硫化橡胶属于热固性材料，在生产过程中，需要添加各种各样的硫化剂、催化剂和促进剂等，生产工艺繁琐，污染严重，并且硫化橡胶不易回收，其废弃物对环境造成较大的破坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种吸水膨胀橡胶及其制备方法，其具有优异的力学强度和较好的膨胀率，环保无污染，制备方法工艺简单，制造过程环保，废弃物可回收利用。

本发明所述的吸水膨胀橡胶，其包括以下组分：75~95重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，20~60重量份的膨润土，10~40重量份的高分子吸水树脂，5~25重量份的马来酸酐接枝相容剂。

进一步，所述马来酸酐接枝相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚烯烃弹性体。

进一步，所述的吸水膨胀橡胶，其包括以下组分：90重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，50重量份的膨润土，30重量份的高分子吸水树脂，10重量份的马来酸酐接枝相容剂。

进一步，所述热塑性三元乙丙动态硫化橡胶与马来酸酐接枝相容剂的重量份之和为100。

一种吸水膨胀橡胶的制备方法，其包括如下步骤：

S1，按照上述的吸水膨胀橡胶的组分称取热塑性三元乙丙动态硫化橡胶、膨润土、高分子吸水树脂和马来酸酐接枝相容剂，置于高速混合机中混合3~5min，得到混合物料；

S2，将混合物料在温度为180~200℃的条件下进行塑炼拉片，出料；

S3，将出料进行挤出、压延或模压，得到吸水膨胀橡胶。

本发明以热塑性三元乙丙动态硫化橡胶替代现有的硫化橡胶作为吸水膨胀橡胶的基体，热塑性三元乙丙动态硫化橡胶简称TPV，是高度硫化的三元乙丙橡胶EPDM微粒分散在连续聚丙烯PP相中组成的高分子弹性体材料。TPV常温下的物理性能和功能类似于热固性橡胶，在高温下表现为热塑性塑料的特性，能够快速经济和方便地加工成型。TPV是通过动态硫化使EPDM以低于1微米尺寸的微粒分散在聚丙烯塑料基体中，把橡胶与塑料的特性很好的结合在一起，得到综合性能优异的高性能弹性体材料。与现有的硫化橡胶不同，TPV使用时无需混炼和硫化，用一般塑料加工方法，如注塑、挤出和吹塑、压廷等即可制得，同时废料、边角料亦可回收使用，大大降低了制品的加工成本。因此采用TPV去代替现有的硫化橡胶来制备吸水膨胀橡胶，就能很好的避免不可回收而造成的环境污染和能源消耗，同时减少了加工工序，降低了生产成本，提高了产品竞争力。

本发明采用马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚烯烃弹性体作为相容剂，改善了热塑性三元乙丙动态硫化橡胶与高分子吸水树脂的相容性，保证了吸水膨胀效果。

本发明的制备方法工艺简单，减少了混炼和硫化工艺，缩短了生产工艺流程，提高了生产效率，降低了生产成本，并且生产过程环保无污染，产品及废弃物绿色环保，可回收循环利用，制得的吸水膨胀橡胶反复使用六次性能无明显下降。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作详细说明。

以下实施例中的原料来源为：

热塑性三元乙丙动态硫化橡胶TPV，牌号60AN-H，苏州广博塑胶有限公司；

膨润土，钠基膨润土，青岛优索化学科技有限公司；

高分子吸水树脂，牌号SAP-50，青岛优索化学科技有限公司；

马来酸酐接枝相容剂，市售。

实施例一，一种吸水膨胀橡胶，包括以下组分：95重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，50重量份的膨润土，30重量份的高分子吸水树脂，5重量份的马来酸酐接枝聚丙烯。其制备方法包括如下步骤：

S1，按照上述的吸水膨胀橡胶的组分称取热塑性三元乙丙动态硫化橡胶、膨润土、高分子吸水树脂和马来酸酐接枝聚丙烯，置于高速混合机中混合3~5min，得到混合物料；

S2，将混合物料在温度为200℃的条件下进行塑炼拉片，得到片料；

S3，将片料在温度为190℃的条件下进行模压，得到吸水膨胀橡胶。

按GB/T528-1998测试制得的吸水膨胀橡胶的力学性能，拉伸强度为5.29MPa，断裂伸长率为593.60%。

将制得的吸水膨胀橡胶裁制为样条，在温度为60℃的条件下烘干5h，再将样条分为4组，每组5根，置于水中浸泡24h，测定平均膨胀率。

计算公式：膨胀率=（膨胀后的质量-原质量）/原质量，根据公式得到每根样条的膨胀率，然后得到吸水膨胀橡胶的平均膨胀率为306%。

实施例二，一种吸水膨胀橡胶，包括以下组分：90重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，50重量份的膨润土，30重量份的高分子吸水树脂，10重量份的马来酸酐接枝聚丙烯。其制备方法包括如下步骤：

S1，按照上述的吸水膨胀橡胶的组分称取热塑性三元乙丙动态硫化橡胶、膨润土、高分子吸水树脂和马来酸酐接枝聚丙烯，置于高速混合机中混合3~5min，得到混合物料；

S2，将混合物料在温度为190℃的条件下进行塑炼拉片，得到片料；

S3，将片料在温度为200℃的条件下进行模压，得到吸水膨胀橡胶。

按GB/T528-1998测试制得的吸水膨胀橡胶的力学性能，拉伸强度为6.20MPa，断裂伸长率737.3%。

将制得的吸水膨胀橡胶裁制为样条，在温度为60℃的条件下烘干5h，再将样条分为4组，每组5根，置于水中浸泡24h，测定平均膨胀率。

计算公式：膨胀率=（膨胀后的质量-原质量）/原质量，根据公式得到每根样条的膨胀率，然后得到吸水膨胀橡胶的平均膨胀率为246%。

实施例三，一种吸水膨胀橡胶，包括以下组分：85重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，50重量份的膨润土，30重量份的高分子吸水树脂，15重量份的马来酸酐接枝聚丙烯。其制备方法包括如下步骤：

S1，按照上述的吸水膨胀橡胶的组分称取热塑性三元乙丙动态硫化橡胶、膨润土、高分子吸水树脂和马来酸酐接枝聚丙烯，置于高速混合机中混合3~5min，得到混合物料；

S2，将混合物料在温度为200℃的条件下进行塑炼拉片，得到片料；

S3，将片料在温度为170℃的条件下进行模压，得到吸水膨胀橡胶。

按GB/T528-1998测试制得的吸水膨胀橡胶的力学性能，拉伸强度为4.53MPa，断裂伸长率555.96。

将制得的吸水膨胀橡胶裁制为样条，在温度为60℃的条件下烘干5h，再将样条分为4组，每组5根，置于水中浸泡24h，测定平均膨胀率。

计算公式：膨胀率=（膨胀后的质量-原质量）/原质量，根据公式得到每根样条的膨胀率，然后得到吸水膨胀橡胶的平均膨胀率为160%。

实施例四，一种吸水膨胀橡胶，包括以下组分：80重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，50重量份的膨润土，30重量份的高分子吸水树脂，20重量份的马来酸酐接枝聚丙烯。其制备方法包括如下步骤：

S1，按照上述的吸水膨胀橡胶的组分称取热塑性三元乙丙动态硫化橡胶、膨润土、高分子吸水树脂和马来酸酐接枝聚丙烯，置于高速混合机中混合3~5min，得到混合物料；

S2，将混合物料在温度为195℃的条件下进行塑炼拉片，得到片料；

S3，将片料在温度为180℃的条件下进行模压，得到吸水膨胀橡胶。

按GB/T528-1998测试制得的吸水膨胀橡胶的力学性能，拉伸强度为4.48MPa，断裂伸长率为403.08。

将制得的吸水膨胀橡胶裁制为样条，在温度为60℃的条件下烘干5h，再将样条分为4组，每组5根，置于水中浸泡24h，测定平均膨胀率。

计算公式：膨胀率=（膨胀后的质量-原质量）/原质量，根据公式得到每根样条的膨胀率，然后得到吸水膨胀橡胶的平均膨胀率为162%。

实施例五，一种吸水膨胀橡胶，包括以下组分：75重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，50重量份的膨润土，30重量份的高分子吸水树脂，25重量份的马来酸酐接枝聚丙烯。其制备方法包括如下步骤：

S1，按照上述的吸水膨胀橡胶的组分称取热塑性三元乙丙动态硫化橡胶、膨润土、高分子吸水树脂和马来酸酐接枝聚丙烯，置于高速混合机中混合3~5min，得到混合物料；

S2，将混合物料在温度为200℃的条件下进行塑炼拉片，得到片料；

S3，将片料在温度为195℃的条件下进行模压，得到吸水膨胀橡胶。

按GB/T528-1998测试制得的吸水膨胀橡胶的力学性能，拉伸强度为4.23MPa，断裂伸长率为380.56%。

将制得的吸水膨胀橡胶裁制为样条，在温度为60℃的条件下烘干5h，再将样条分为4组，每组5根，置于水中浸泡24h，测定平均膨胀率。

计算公式：膨胀率=（膨胀后的质量-原质量）/原质量，根据公式得到每根样条的膨胀率，然后得到吸水膨胀橡胶的平均膨胀率为98%。

实施例六，一种吸水膨胀橡胶，包括以下组分：90重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，50重量份的膨润土，30重量份的高分子吸水树脂，10重量份的马来酸酐接枝聚乙烯。其制备方法包括如下步骤：

S1，按照上述的吸水膨胀橡胶的组分称取热塑性三元乙丙动态硫化橡胶、膨润土、高分子吸水树脂和马来酸酐接枝聚乙烯，置于高速混合机中混合3~5min，得到混合物料；

S2，将混合物料在温度为200℃的条件下进行塑炼拉片，得到片料；

S3，将片料进行挤出或压延，得到吸水膨胀橡胶，经测试该吸水膨胀橡胶具有良好的力学性能和膨胀率。

实施例七，一种吸水膨胀橡胶，包括以下组分：90重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，50重量份的膨润土，30重量份的高分子吸水树脂，10重量份的马来酸酐接枝聚烯烃弹性体。其制备方法包括如下步骤：

S1，按照上述的吸水膨胀橡胶的组分称取热塑性三元乙丙动态硫化橡胶、膨润土、高分子吸水树脂和马来酸酐接枝聚烯烃弹性体，置于高速混合机中混合3~5min，得到混合物料；

S2，将混合物料在温度为190℃的条件下进行塑炼拉片，得到片料；

S3，将片料进行挤出或压延，得到吸水膨胀橡胶，经测试该吸水膨胀橡胶具有良好的力学性能和膨胀率。

实施例八，一种吸水膨胀橡胶，包括以下组分：95重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，20重量份的膨润土，40重量份的高分子吸水树脂，5重量份的马来酸酐接枝聚丙烯。

实施例九，一种吸水膨胀橡胶，包括以下组分：80重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，30重量份的膨润土，30重量份的高分子吸水树脂，20重量份的马来酸酐接枝聚乙烯。

实施例十，一种吸水膨胀橡胶，包括以下组分：90重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，40重量份的膨润土，20重量份的高分子吸水树脂，10重量份的马来酸酐接枝聚丙烯。

实施例十一，一种吸水膨胀橡胶，包括以下组分：85重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，60重量份的膨润土，10重量份的高分子吸水树脂，15重量份的马来酸酐接枝聚丙烯。

实施例十二，一种吸水膨胀橡胶，包括以下组分：90重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，50重量份的膨润土，10重量份的高分子吸水树脂，10重量份的马来酸酐接枝聚丙烯。

按GB/T528-1998测得实施例七至实施例十二的吸水膨胀橡胶的拉伸强度介于4~6MPa之间，平均膨胀率满足要求。

Claims (5)

1.一种吸水膨胀橡胶，其特征在于，包括以下组分：75~95重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，20~60重量份的膨润土，10~40重量份的高分子吸水树脂，5~25重量份的马来酸酐接枝相容剂。

2.根据权利要求1所述的吸水膨胀橡胶，其特征在于：所述马来酸酐接枝相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚烯烃弹性体。

3.根据权利要求1或2所述的吸水膨胀橡胶，其特征在于，包括以下组分：90重量份的热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，50重量份的膨润土，30重量份的高分子吸水树脂，10重量份的马来酸酐接枝相容剂。

4.根据权利要求1或2所述的吸水膨胀橡胶，其特征在于：所述热塑性三元乙丙动态硫化橡胶与马来酸酐接枝相容剂的重量份之和为100。

5.一种吸水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，按照权利要求1~4任一项所述的吸水膨胀橡胶的组分称取热塑性三元乙丙动态硫化橡胶、膨润土、高分子吸水树脂和马来酸酐接枝相容剂，置于高速混合机中混合3~5min，得到混合物料；

S2，将混合物料在温度为180~200℃的条件下进行塑炼拉片，出料；

S3，将出料进行挤出、压延或模压，得到吸水膨胀橡胶。