[發明專利]一種吸水膨脹丁腈橡膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201310320075.3
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103333377A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 楊雋;姚棋;郭雅妮;謝浩;徐黎剛;閆霜
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C08L9/02
• 分類號: C08L9/02;C08L51/04;C08K5/09;C08K3/22;C08K3/04;C08K3/36;C08F279/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明屬于功能高分子材料領域，具體涉及一種密封材料，尤其是一種吸水膨脹丁腈橡膠及其制備方法。

背景技術

吸水膨脹橡膠(Water?swelling?Rubber簡稱WSR)是在橡膠的基體中引入親水性基團或者吸水組分而制成的一種新型功能高分子材料。自20世紀70年代末80年代初問世以來，吸水膨脹橡膠因其獨特的彈性密封止水和吸水膨脹止水的雙重止水功能已經引起人們的重視。可廣泛于建筑物變形縫、施工縫防水、水下儀器及兵工武器的密封防水，以及金屬、混凝土、陶瓷、塑料、鋼鐵等管道和箱涵的接頭防水密封。與傳統的受壓封縫材料相比，吸水膨脹橡膠既具備常規止水材料的密封作用，又可以起到以水止水的作用，而且施工方便、節省材料、降低工程造價。WSR是一種替代型防水密封材料，因此，其具有很好的應用前景和巨大的市場。

吸水膨脹橡膠主要是由橡膠和吸水樹脂兩組分通過物理機械共混制備所得的，由于橡膠的極性低，親水性差，而吸水樹脂親水性好，極性強，導致兩者的相容性差。工業上最常用的方法是利用物理共混法來制備吸水膨脹橡膠(即親水組分與橡膠基體進行共混)，由于親水組分與橡膠之間的性質相差較大，使得親水組分很容易析出，從而減低了吸水膨脹橡膠的吸水性能及機械性能。因此使用增容劑來提高吸水組分與橡膠之間的結合力，改善親水組分析出問題是本領域比較熱門的研究。

張志豪等以PVA-g-PBA（聚乙烯醇接枝聚丙烯酸丁酯兩親性接枝共聚物）作為增容劑，利用氯醇橡膠和交聯聚丙烯酸鹽制備WSR，浸水后的質量損失率由未加的18.82%下降到14.32%，但質量損失率仍較大。

王彩旗等以兩親性嵌段共聚物PEO-b-PBA（聚環氧乙烷嵌段聚丙烯酸丁酯）來改善聚丙烯酸鈉吸水樹脂和天然橡膠的相容性，質量損失率較大，而且增容劑合成工藝復雜，設備要求較高。

發明內容

本發明目的在于通過加入一種增容劑改善橡膠基體和吸水樹脂的結合力，制備出一種高性能的吸水膨脹丁腈橡膠。

采用的技術方案如下：

一種吸水膨脹丁腈橡膠，由以下重量份數的原料制備而來：丁腈橡膠100份、活性劑6.5份、防老劑1份、補強填料40份、硫化促進劑4份、升華硫0.5～2.5份、吸水樹脂30～70份、吸水助劑10份、增容劑5～20份。

按上述方案，所述的增容劑為馬來酸酐/丁腈橡膠接枝物，按如下步驟制備而來：將丁腈橡膠、馬來酸酐和引發劑分別溶解于溶劑中，丁腈橡膠溶液升溫至55～75℃；緩慢滴加馬來酸酐與引發劑的混合溶液，恒溫反應8～12h出料；加入沉淀劑，分離出丁腈橡膠與馬來酸酐的接枝產物，并用蒸餾水洗滌；將洗滌后的接枝產物烘干、剪碎，抽提除去引發劑、馬來酸酐和馬來酸酐均聚物；干燥后得到馬來酸酐/丁腈橡膠接枝物；其中，丁腈橡膠：馬來酸酐：引發劑按重量份數計算為1:1～2:0.08～0.2。

按上述方案，所述的活性劑為重量比3:10的硬脂酸和氧化鋅。

按上述方案，所述的防老劑選用防老劑D（N-苯基-2-萘胺）、防老劑4010NA（N-異丙基-N’-苯基對苯二胺）、防老劑DNP（N，N’-二-β-萘基對苯二胺）中的任意一種。

按上述方案，所述的補強填料為重量比1:1的炭黑與白炭黑，其中炭黑為天然氣槽黑，白炭黑為氣相白炭黑。

按上述方案，所述的硫化促進劑為重量比1:1的噻唑類促進劑與促進劑CZ(N-環己基-2-苯駢噻唑次磺酰胺)，其中噻唑類促進劑為促進劑DM或促進劑M。

按上述方案，所述的吸水樹脂選用聚丙烯酸鈉或聚丙烯酸鋰。

按上述方案，所述的吸水助劑選用PEG-6000或PEG-8000。

按上述方案，所述吸水膨脹丁腈橡膠的制備方法，包括以下步驟：

將丁腈橡膠在開煉機上薄通包輥塑煉1min后，依次加入活性劑、升華硫、防老劑、吸水助劑，在輥距為2mm下開煉3min；加入吸水樹脂混煉均勻，再加入補強填料在輥距為3mm上開煉10min；加入增容劑混煉均勻，最后將硫化促進劑加到橡膠基體中混煉均勻，在輥距為0.4mm下打三角包6次，薄通、下片，靜置4小時得到混煉好的丁腈橡膠備用；將混煉好的丁腈橡膠在平板硫化機上于160℃、10Mpa條件下硫化15min開模，得到硫化好的吸水膨脹丁腈橡膠；