[发明专利]一种高强度遇水膨胀橡胶及其制备方法

说明书

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：