[发明专利]一种聚乙烯基吡咯烷酮/氯化聚乙烯吸水膨胀橡胶的制备方法

说明书

本发明属于高分子类接枝共聚物及其制备技术领域，涉及了一种聚乙烯基吡咯烷酮/氯化聚乙烯吸水膨胀橡胶的制备方法。本发明先以溶有引发剂和交联剂的亲水性单体N‑乙烯基吡咯烷酮溶胀氯化聚乙烯橡胶，然后进行自由基聚合，得到聚乙烯基吡咯烷酮/氯化聚乙烯吸水膨胀橡胶。这种先溶胀后聚合的方法使得原位形成的亲水聚合物均匀而有效地分散在橡胶基体中。进一步地，这种制备方法得到橡胶分子链接枝亲水性聚合物的接枝共聚物，并且在交联剂的参与下形成了三维空间网状结构。接枝和交联的共同作用使得亲水分散相和橡胶基体牢固连接在一起，有效抑制了亲水聚合物在浸水后的流失，显著提高了吸水膨胀橡胶的稳定性。

所属技术领域

本发明属于高分子类接枝共聚物及其制备技术领域，具体涉及一种聚乙烯基吡咯烷酮/氯化聚乙烯吸水膨胀橡胶的制备方法。

背景技术

吸水膨胀橡胶是一种由亲水材料与橡胶构成的复合材料，其中橡胶作为连续相，亲水材料一般以微米级尺寸分散于橡胶之中。吸水膨胀橡胶接触水之后，其中的亲水材料颗粒可吸收水分而引起吸水膨胀橡胶的体积膨胀，当橡胶基体因膨胀导致的向心收缩力与内部亲水材料吸水导致的膨胀力达到互相平衡之时，吸水膨胀橡胶就达到最大吸水膨胀倍率。吸水膨胀橡胶因为具有吸水膨胀密封、以水止水的特性，广泛用作地铁、隧道、公路和地下建筑等工程的工程变形缝、施工缝、管道接头等密封止漏材料和水坝的现场快速堵漏。其研究开发1970年代肇始于日本，随后欧美日各国对其进行了深入的理论和应用研究。我国虽然起步较晚，但在广大科研人员努力下也有了显著进展。

目前常见的吸水膨胀橡胶的制备方法主要有两类：物理共混和化学接枝。

物理共混型吸水膨胀橡胶，顾名思义就是通过强剪切力将吸水材料切碎成微米级小颗粒，分散在橡胶基体之中，然后硫化交联得到吸水膨胀橡胶。共混法比较简单，成本低廉，而且无论是橡胶基体还是吸水材料都有很多选择。可供选择的吸水材料有：(1)天然高分子高吸水树脂，如淀粉或纤维素接枝聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺而成；(2)合成高吸水树脂，如交联的聚(甲基)丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等等；(3)无机类的高钠基膨润土及其改性产品。橡胶基体一般选择有一定极性的橡胶，如氯化聚乙烯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶，这是为了增加橡胶基体与吸水树脂之间的界面结合力，抑制吸水树脂流失。最好再加入接枝型(或嵌段型)增容剂以进一步加强界面结合力。但是由于吸水树脂本身内聚力大，所以与橡胶基体的相容性差，在橡胶基体之中分散不好；而且吸水树脂与橡胶基体之间没有化学键的结合，所以浸水后容易从橡胶中脱析出来，导致吸水膨胀率和力学性能随着使用时间越来越差。

化学接枝型吸水膨胀橡胶是通过化学反应将亲水高分子链接枝到橡胶分子链上而得到的。与共混型相比，吸水树脂分散性好，与橡胶基体的界面结合力强，吸水膨胀稳定性强。CN201410122582中公布了一种具有持久亲水性接枝改性含氯聚合物薄膜的制备方法。该专利申请的方法是先用强碱脱去含氯聚合物链上的HCl，在链上形成不饱和键，然后通过自由基聚合反应在含氯聚合物链上接枝亲水聚合物。该方法的不足之处是接枝率低(生成较多的亲水均聚物)、步骤比较繁琐、成本较高。

发明内容

前人的研究成果显示，氯化聚乙烯可以被某些烯类单体溶胀，随后引发自由基聚合，聚合过程中发生自由基链转移，形成氯化聚乙烯接枝共聚物。受此启发，本案的发明人发现一种亲水性单体—N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)—可以在较宽组成配比范围内溶胀氯化聚乙烯橡胶，随之引发其聚合而生成吸水膨胀橡胶。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种聚乙烯基吡咯烷酮/氯化聚乙烯吸水膨胀橡胶的制备方法。本发明的目的通过如下技术方案实现：

1.一种聚乙烯基吡咯烷酮/氯化聚乙烯吸水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于制备方法为：