一种纤维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】本发明提供一种纤维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，短纤维8?16份，膨润土?碳酸钙微球15?25份，SAP树脂10?16份，二氧化硅8?12份，硬脂酸1?3份，N?苯基?β?萘胺4?6份，促进剂D1?3份。本发明通过短纤维与吸水组分（膨润土?碳酸钙微球与SAP树脂）组合使用，提高其吸水速度；另外再其协同作用下改性后的遇水膨胀防水橡胶密封材料具有较高的强度、化学稳定性以及优异的吸水止水性能。
【专利说明】
一种纤维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，特别涉及一种纤维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]但在实际的工程应用中我们会遇到当一般的遇水膨胀橡胶几何尺寸增大时其膨胀速度过慢达不到工程中应用的要求，以至于难以应用。这是因为当尺寸增大特别是厚度增大时，WSR的比表面积减少与水的接触面积也随之减少，同时增加的厚度也需要时间来进行水渗透贯通从而形成吸水通路来达到膨胀平衡。中国专利CN 101139448 A报道了一种利用纤维改善吸水膨胀橡胶吸水速度的方法，该方法在一定程度上提高了吸水膨胀橡胶的吸水速度，但在化学稳定性、力学性能等方面还不甚理想；胡祥庆、张国等在遇水膨胀橡胶中加入聚乙二醇，在一定程度上改善吸水速度，但是会导致橡胶的力学性能下降，且二次吸水时吸水速度也不理想。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纤维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:一种纤维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，短纤维8-16份，膨润土-碳酸钙微球15-25份，SAP树脂10-16份，二氧化硅8-12份，硬脂酸1-3份，N-苯基萘胺4-6份，促进剂D1-3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。
[0006]具体步骤如下:(1)将短纤维、丁腈橡胶于N，N-二甲基甲酰胺溶剂中混合，不断搅拌直至分散均匀，过滤，在80-100 °C下真空干燥，得混合物备用；(2)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.l-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);(3)炼胶:①、将硬脂酸、N-苯基-￠-萘胺以及步骤(2)得到的膨润土 -碳酸钙微球到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在100-140°C，混炼时间3-8分钟；②、接着二氧化硅以及加入步骤(1)得到的混合填料继续混炼，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；(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，加入促进剂D，控制捏合室温度在70-80 °C，捏合15-30分钟；②、投入SAP树脂捏合共混40-90分钟，控制温度在125-150 °C，将捏合后的混料经捏合机下部的螺杆排料装置过滤，排料。
[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)本发明通过短纤维与吸水组分(膨润土-碳酸钙微球与SAP树脂)组合使用，短纤维增大了吸水组分的吸水通路，提高其吸水速度；(3)膨润土-碳酸钙微球与短纤维协同作用使改性后的遇水膨胀防水橡胶密封材料具有较高的强度、化学稳定性以及优异的吸水止水性能。【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1〇〇公斤，短纤维9公斤，膨润土-碳酸钙微球20公斤，SAP树脂12公斤，二氧化娃9公斤，硬脂酸2公斤，N-苯基-￠-萘胺5公斤，促进剂D2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。
[0010]具体步骤如下:(1)将短纤维、丁腈橡胶于N，N-二甲基甲酰胺溶剂中混合，不断搅拌直至分散均匀，过滤，在90 °C下真空干燥，得混合物备用；(2)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，其摩尔浓度在〇.2mol/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15°C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;(3)炼胶:①、将硬脂酸、N-苯基-￠-萘胺以及步骤(2)得到的膨润土 -碳酸钙微球到密炼机中进行混炼，混炼温度控制在130°C，混炼时间6分钟；②、接着二氧化硅以及加入步骤(1)得到的混合填料继续混炼，控制混炼温度在160°C， 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；(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，加入促进剂D，控制捏合室温度在70-80 °C，捏合15-30分钟；②、投入SAP树脂捏合共混40-90分钟，控制温度在125-150 °C，将捏合后的混料经捏合机下部的螺杆排料装置过滤，排料。[0〇11] 经测试:拉伸强度17.8MPa ;拉断伸长率613% ;强度81度；吸水膨胀率396%;膨胀平衡所用时间18小时。
【主权项】
1.一种纤维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，短纤维8-16份，膨润土-碳酸钙微球15-25份，SAP树脂10-16份，二氧 化硅8-12份，硬脂酸1-3份，N-苯基萘胺4-6份，促进剂D1-3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1所述的一种纤维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)将短纤维、丁腈橡胶于N，N-二甲基甲酰胺溶剂中混合，不断搅拌直至分散均匀，过 滤，在80-100 °C下真空干燥，得混合物备用；(2 )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);(3)炼胶:①、将硬脂酸、N-苯基-￠-萘胺以及步骤(2)得到的膨润土 -碳酸钙微球到密炼机中进行 混炼，混炼温度控制在100-140°C，混炼时间3-8分钟；②、接着二氧化硅以及加入步骤(1)得到的混合填料继续混炼，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；(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，加入促进剂D，控制捏合室温度在70-80°C，捏合15-30分 钟；②、投入SAP树脂捏合共混40-90分钟，控制温度在125-150°C，将捏合后的混料经捏合 机下部的螺杆排料装置过滤，排料。
【文档编号】C08K3/26GK106009105SQ201610473148
【公开日】2016年10月12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