[发明专利]一种吸水膨胀丁腈橡胶的橡胶基改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸水膨胀丁腈橡胶的橡胶基改性方法，属于密封材料领域。

技术背景

吸水膨胀橡胶(Water swelling Rubber 简称WSR )是在橡胶的基体中引入亲水性基团或者吸水组分而制成的一种新型功能高分子材料。自20世纪70年代末80年代初问世以来，吸水膨胀橡胶因其独特的弹性密封止水和吸水膨胀止水的双重止水功能已经引起人们的重视。可广泛于建筑物变形缝、施工缝防水、水下仪器及兵工武器的密封防水，以及金属、混凝土、陶瓷、塑料、钢铁等管道和箱涵的接头防水密封。与传统的受压封缝材料相比，吸水膨胀橡胶既具备常规止水材料的密封作用，又可以起到以水止水的作用，吸水膨胀橡胶稍施压即可实现其密封防水功能，能够消除消除压缩应力造成的破坏，而且施工方便、节省材料、降低工程造价。WSR是一种替代型防水密封材料，因此，其具有很好的应用前景和巨大的市场。

工业上最常用的方法是利用物理共混法来制备吸水膨胀橡胶(即亲水组分与橡胶基体进行共混)，其中亲水组分的分布和粒径大小对通过物理共混法制备的吸水膨胀橡胶的吸水性能和力学性能有很大的影响。而对于亲水组分而言，其粒径越大，组分含量越高，共混时在橡胶中的相容性就越差，从而使得制备的吸水膨胀橡胶的力学性能也就越差。如果亲水组分的粒径越小，且在橡胶中能达到纳米级的分散时，那么亲水组分对吸水膨胀橡胶的力学性能和吸水性能就越小。但是亲水组分要想达到纳米级的分散，其粒径也就必须为纳米级，而对于亲水组分而言，粒径越小、比表面积就越大、表面能也越高，极易发生团聚现象，从而导致在与橡胶共混时发生相容性较差的现象，使得亲水组分不能均匀的分散在橡胶基体中，导致WSR吸水性能及力学性能明显下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种吸水膨胀丁腈橡胶的橡胶基体改性方法，其得到的橡胶基体能够使其更好的与吸水组分混合均匀，从而解决吸水膨胀丁腈橡胶相容性较差的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术路线是：一种吸水膨胀丁腈橡胶的橡胶基改性方法，包括有如下步骤：将3g丁腈橡胶用30mL溶剂全部溶解后，将其置于冰水浴中，依次缓慢加入0.5~2.5mL的强碱性溶液和2~10g的双氧水溶液搅拌冰浴反应1~2.5h后，升温至20~50℃下，恒温反应16~36h，反应结束后用无机酸性溶液将反应产物调至pH5~6，然后，用蒸馏水洗涤数次，将其置于真空干燥箱于30~40℃烘干，得到改性亲水丁腈橡胶。

按上述方案，所述的丁腈橡胶为含腈量30%~45%的丁腈橡胶，摩尔百分比计。

按上述方案，所述的溶剂为四氢呋喃、丙酮、二甲苯、甲苯或氯苯。

按上述方案，所述的强碱性溶液为浓度4~6mol/L的NaOH或KOH水溶液。

按上述方案，所述的双氧水溶液的浓度30wt%。

按上述方案，所述的无机酸性溶液为稀盐酸水溶液。

本发明的丁腈橡胶在强碱双氧水的环境下，腈基先部分水解成酰胺基，然后在OH^-下，酰胺基继续水解成羧基，从而使丁腈橡胶的亲水性增强，得到改性亲水橡胶。

本发明所得到的改性亲水丁腈橡胶可用于制备吸水膨胀丁腈橡胶，其可以采用如下技术方案：一种吸水膨胀丁腈橡胶的制备方法，其步骤如下：

1）按各原料所占重量的份数为：改性亲水丁腈橡胶100份、活性剂A 1.5份、活性剂B 5份、防老剂1份、炭黑20份、硫化促进剂A 2份、硫化促进剂B 2份、硫化剂0.5~2.5份、吸水树脂40~80份、吸水助剂4~12份、白炭黑10~50份，选取改性亲水丁腈橡胶、活性剂A、活性剂B、防老剂、炭黑、硫化促进剂A、硫化促进剂B、硫化剂、吸水树脂、吸水助剂和白炭黑，备用；

2）将改性亲水丁腈橡胶在开炼机上薄通包辊塑炼1min后，依次加入活性剂A、活性剂B、硫化剂、防老剂、吸水助剂，在辊距为2mm下开炼均匀 3min后，加入吸水树脂混炼均匀，再加入炭黑和白炭黑，在辊距为3mm上开炼10min，最后，将硫化促进剂A和硫化促进剂B加到吸水膨胀橡胶基体中混炼均匀，在辊距为0.4mm下，打三角包6次，薄通，下片，静置4小时，得到混炼好的未硫化的吸水膨胀丁腈橡胶备用；

3）将步骤2）得到的混炼好的未硫化的吸水膨胀丁腈橡胶置于压片模具中，在平板硫化机上于160℃下硫化25min后，其硫化压力为10Mpa，开模，取出硫化好的吸水膨胀丁腈橡胶，静置24h，裁样。

按上述方案，所述的活性剂A为硬脂酸，活性剂B为ZnO。