[发明专利]一种吸水膨胀型热塑性硫化胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸水膨胀型热塑性硫化胶材料的制备方法，具体涉及一种具有可重复成型加工性的吸水膨胀型热塑性硫化胶的制备方法，具体地说，涉及一种将吸水材料分散于热塑性硫化胶的橡胶相而获得的一种具有橡胶柔韧性、吸水膨胀性能可控的吸水膨胀橡胶的制备方法。

背景技术

吸水膨胀橡胶是一种新型的功能型吸水材料，它是在橡胶基体中引入亲水性功能基团或亲水性组分制备而成的，其类型和用量对材料的吸水膨胀性能有着重要影响。就国际范围而言，吸水膨胀橡胶材料的发展大多依靠高吸水树脂的开发。

吸水膨胀橡胶于20世纪70年代在日本研究并得到迅速发展，随后美国、德国、法国、英国以及我国也进行了深入的研究。吸水膨胀橡胶以其独特的弹性密封止水及吸水膨胀以水止水的双重止水特征，日益受到重视，并在隧道、地铁、地下室、水下工程、民用建筑等领域获得应用。交联聚丙烯酸钠由于高的吸水率、优良的保水性及对光和热的稳定性，而作为高吸水材料在吸水膨胀橡胶中得以广泛的应用。到目前为止，采用物理共混法制备吸水橡胶，由于原料来源广泛、制备简单、材料吸水倍率高、起始吸水迅速而被广泛的研究和应用，商业化的吸水膨胀橡胶基本上是将吸水树脂与橡胶共混来制备，但遇水后高吸水树脂极易被溶胀而迁移析出，导致吸水膨胀性和物理机械性能不稳定的问题；采用化学接枝法制备吸水膨胀橡胶存在工艺复杂、成本高、吸水膨胀率低、橡胶弹性差等问题，尚未见产业化的报道。

另一方面，目前商业化的吸水膨胀橡胶均为热固性橡胶，一旦成型加工后，其基体即成为三维交联网络结构，不能够进行重复成型加工，这不符合绿色环保型材料的宗旨。文献有吸水膨胀PVC(聚氯乙烯)／CM(氯化聚乙烯橡胶)型热塑性硫化胶的报道，并从理论上推断具有热塑性和重复成型加工性，但实际上由于PVC和CM自身的碳氯共价键的热稳定差，而导致其重复加工性能的不理想。目前，具有吸水膨胀行为的可重复成型加工的橡胶材料的研究，已成为密封材料领域努力研究开发的新课题。

基于目前的研究状况，本发明采用动态硫化技术，通过基体树脂和橡胶相的原料选择，并通过向热塑性性硫化胶的橡胶相引入吸水材料，开发出一种具有可重复成型加工成型的，具有高膨胀倍率的新型吸水膨胀橡胶的制备方法。

发明目的及发明内容

本发明针对目前的采用物理共混法制备的吸水膨胀橡胶不能够重复成型加工、吸水膨胀性不稳定的问题，提出了一种可重复成型加工的吸水膨胀型热塑性硫化胶的制备方法，该方法简单，具有可重复成型加工能力，吸水膨胀性可控制，制品柔韧可卷曲，并赋予了良好的批量生产可行性。

本发明提供了一种吸水膨胀型热塑性硫化胶的制备方法，包括下列顺序步骤：

(1)通过混炼工艺，将生橡胶与吸水材料、硫化剂、促进剂、活化剂、防老剂、填料等助剂混合均匀，制成混炼胶；

对于只采用交联聚丙烯酸钠做吸水材料的体系，在混炼时先将吸水材料的粉体加入生橡胶，混炼3～5分钟；之后加入硫化剂、促进剂、活化剂、防老剂、填料等助剂混合均匀，制成混炼胶；

对于只采用原位生成丙烯酸钠做吸水材料的体系，在室温条件在混炼时，氢氧化钠和丙烯酸的用量比为1：1.9；依次将氢氧化钠、丙烯酸加入生橡胶中进行混炼，混炼时间为5～15分钟；之后加入硫化剂、促进剂、活化剂、防老剂、填料等助剂混合均匀，制成混炼胶；

对于同时采用交联聚丙烯酸钠和原位生成丙烯酸钠作为吸水材料的体系，在室温条件下混炼时，氢氧化钠和丙烯酸的用量比为1：1.9；依次将氢氧化钠、丙烯酸加入生橡胶中进行混炼，混炼时间为5～15分钟；之后加入交联聚丙烯酸钠的粉体，混炼3～5分钟；最后加入硫化剂、促进剂、活化剂、防老剂、填料等助剂混合均匀，制成混炼胶；

(2)将热塑性树脂在高温混合器具中熔融塑化；

(3)将混炼胶加入高温混合器，并与熔融的热塑性树脂在温度场和剪切力场作用下进行动态硫化；

(4)动态硫化完成后，橡胶硫化且被剪切成颗粒状分散相，分散于热塑性树脂中；取出动态硫化产物，根据需要进行热塑性成型。

其中，所述的橡胶是NBR(丁腈橡胶)；混炼设备是开放式炼胶机、密炼机或转矩流变仪。

所述的热塑性树脂是ABS树脂(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)；所述的吸水材料是交联聚丙烯酸钠或原位生成的丙烯酸钠一种或两者并用。

所述的高温混合器包括双辊开炼机、密炼机或转矩流变仪；高温混合器中的温度应在160～200℃。