一种吸水膨胀橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种吸水膨胀橡胶及其制备方法，属于橡胶材料技术领域。该橡胶的组成成分包括生胶25～65份、再生橡胶35～75份、吸水性离子交换纤维40～80份、白炭黑5～20份、环烷油10～25份、石蜡1～3份、防老剂0.5～1.5份、硫磺0.5～1.5份、促进剂M 0.3～0.5份、促进剂DM 0.5～1.0份、氧化锌1～8份、氧化镁1～3份、硬脂酸1～5份、聚乙二醇400 5～20份。该橡胶的制备方法包括原料称取、塑炼、混炼和硫化工序。本发明专利技术通过向橡胶制备原料中添加吸水性离子交换纤维，采用塑炼、混炼、硫化工艺，并对塑炼温度、混炼时间以及硫化温度、压力、时间进行优化设计，从而制备出具有较高吸水膨胀率的橡胶，同时提高了橡胶的强度、韧性、耐磨性及抗老化等性能。

【技术实现步骤摘要】
一种吸水膨胀橡胶及其制备方法
本专利技术属于橡胶材料
，具体是一种吸水膨胀橡胶及其制备方法。
技术介绍
吸水膨胀橡胶是一种通过弹性密封和吸水膨胀双重止水的新型功能高分子材料，广泛用作土木建筑的止水材料、密封材料、填料等。吸水膨胀橡胶的高弹性和较好的机械强度，使得橡胶在吸水后可膨胀几至几百倍，可以克服橡胶材料因永久形变、蠕变和嵌接材料的固化收缩等带来的止水失效缺陷。吸水膨胀橡胶可通过化学改性引入亲水性官能团的橡胶基体料制成，也可由橡胶材料和亲水性的化学物质进行共混制成。吸水膨胀橡胶中基体材料确定的原则是：弹性好，工艺性能好，具有一定的强度。常用的橡胶有天然橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、三元乙丙橡胶以及热塑性的SBS等。亲水性化学物质常采用吸水性树脂，可改善橡胶的强度与加工性能。吸水性树脂要求粒度小、吸水率大、保持水的能力强，大多是由水溶性树脂经部分交联或皂化而制成的一般为颗粒状粉末，它们绝大多数不易在橡胶中分散，而分散不均匀，遇水时表面的树脂就会被水抽出，从而影响产品的吸水率。一般是将吸水树脂与水溶胀性聚氨酯并用，一起与橡胶混炼，制出具有不同吸水膨胀率和力学性能的吸水膨胀橡胶，并且为保证一定的膨胀率，通常需加大量的吸水树脂，但用量过大会影响橡胶的物理机械性能。吸水膨胀橡胶大多是在潮湿恶劣的环境下使用的，如果当水中含有金属离子时，例如与海水接触的海洋工程，当雨水或淤泥的水中含有金属离子，应用吸水性树脂与橡胶材料共混的吸水膨胀橡胶的吸水膨胀性能就会受到影响。所以寻找合适的吸水膨胀橡胶共混体系一直是这一合成工艺追求的目标。经检索，中国专利技术专利，申请号：201510053336.9，公布日：2016.08.17，公开了一种遇水膨胀橡胶，属于橡胶材料领域，其组成为：生胶、KS聚氨酯预聚体、钠基膨润土、环烷油、石蜡、防老剂D、硫磺S、促进剂M、促进剂DM、氧化锌、氧化镁、硬脂酸SA、乙二醇；该专利技术是运用KS聚氨酯预聚体作为主体吸水膨胀材料，同时采用氯丁橡胶+钠基膨润土协助其KS聚氨酯预聚体进行吸水膨胀，具有独特止水效果：一方面具有橡胶制品的弹性和延伸性，可以起弹性密封作用；另一方面具有遇水膨胀、以水止水的作用，是一种具有双重止水作用的功能性材料的配方，制得的制品的使用寿命大大提高，使用范围大大增大。但该橡胶的物理机械性能差，当水中含有金属离子时，该橡胶的吸水膨胀性能就会受到影响。
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题针对现有技术中吸水膨胀橡胶一般是通过在橡胶中加入吸水树脂和水溶胀性聚氨酯制备而成，吸水树脂用量大会影响橡胶的物理机械性能的问题，本专利技术提供了一种吸水膨胀橡胶及其制备方法，通过往橡胶中加入吸水性离子交换纤维，并采用特定的制备工艺，使制得的吸水膨胀橡胶吸水膨胀性能、机械性能等均增强。技术方案为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案为：一种吸水膨胀橡胶，包括以下重量份的原料，其中：生胶25～65份、再生橡胶35～75份、吸水性离子交换纤维40～80份、白炭黑5～20份、环烷油10～25份、石蜡1～3份、防老剂0.5～1.5份、硫磺0.5～1.5份、促进剂M0.3～0.5份、促进剂DM0.5～1.0份、氧化锌1～8份、氧化镁1～3份、硬脂酸1～5份、聚乙二醇4005～20份。进一步地，所述生胶包括天然胶5～30份、合成橡胶20～55份。进一步地，所述合成橡胶为氯丁橡胶或顺丁橡胶或两者混合。进一步地，所述白炭黑为超细白炭黑，超细白炭黑相比普通白炭黑，其具有表面严重的配位不足、庞大的比表面积以及表面欠氧等特点，使它表现出极强的活性，大大增强其与橡胶的结合能力及分布均匀性，从而提高橡胶的强度、韧性、耐磨性及抗老化等性能。进一步地，所述防老剂为胺类防老剂，如防老剂7PPD、防老剂DTPD、防老剂DFC-34等，使橡胶不仅具有抗热氧老化、抗臭氧老化特性，同时对铜离子、光和屈挠等老化的防护也有显著的效果；另外，当胺类防老剂加入量达到一定分量时还能对橡胶硫化过程起到促进作用，进而提高橡胶的力学性能。进一步地，所述氧化锌为纳米氧化锌，所述氧化镁为纳米氧化镁。纳米氧化锌和纳米氧化镁具有比表面积大，能够更好的橡胶材料混合，促进和活化效果更好；同时提高了橡胶的阻燃、防紫外线、抗菌抑菌、祛味防酶等性能，另外，具有硫化活性剂及补强剂的功能，提高橡胶性能。进一步地，所述吸水性离子交换纤维为聚烯烃、聚丙烯腈、聚乙烯醇和聚氯乙烯中的一种或多种基体纤维混合经官能团化形成。一种所述吸水膨胀橡胶的制备方法，步骤为：步骤一、原料称取：按照质量配比分别称取生胶、再生橡胶、吸水性离子交换纤维、白炭黑、环烷油、石蜡、防老剂、硫磺、促进剂M、促进剂DM、氧化锌、氧化镁、硬脂酸和聚乙二醇；步骤二、塑炼：将生胶和再生橡胶混合置于35～45℃工况温度下塑炼，得到塑炼胶；在该温度条件下进行塑炼，得到的塑炼胶的可塑性和流动性较好，使得进行后续混炼时，吸水性离子交换纤维和所述塑炼胶能够更加充分、均匀的混合，从而提高所述吸水膨胀橡胶产品的机械性能和吸水膨胀性能等；步骤三、混炼：A、向所述塑炼胶内依次加入白炭黑、环烷油、石蜡、防老剂、氧化锌、氧化镁、硬脂酸和聚乙二醇400，进行混炼5min；B、再加入吸水性离子交换纤维，最后加入硫磺、促进剂M和促进剂DM，进行混炼15～20min，得到混炼胶；步骤四、硫化：在160～170℃、13MPa工况下，将所述混炼胶进行硫化15～20min，制备到吸水膨胀橡胶。进一步地，所述基体纤维官能团化的步骤为：步骤一、原料称取：按需求称取所述基体纤维；步骤二、羧酸化处理：向所述基体纤维中缓慢加入丙醛、水合肼和水，在常温下搅拌后置于80℃环境下反应2h；羧酸化处理的目的是使纤维中产生弱酸性官能团，生成呈弱酸性的吸水性离子交换纤维；步骤三、过滤：过滤除去溶剂，得到中间产物，所述中间产物为含有反应液杂质的吸水性离子交换纤维；步骤四、洗涤：依次用水和3％盐酸清洗中间产物，最后用水冲洗至冲洗液为中性，得到弱酸性的吸水性离子交换纤维。进一步地，所述基体纤维官能团化处理中所述丙醛、水合肼、吸水性离子交换纤维和水的质量配比为1∶0.05～5∶0.01～2∶0.05～5。有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本专利技术提供的一种吸水膨胀橡胶，该橡胶通过加入吸水性离子交换纤维成分，借助吸水性离子交换纤维传质距离短、交换容量大、通水阻力小等特性，使橡胶具有更快的吸附、解吸速度和“高分散”行为，从而使橡胶具有快速吸水膨胀性能，且吸水膨胀率大大提高，吸水膨胀率可已达到400％；(2)本专利技术提供的一种吸水膨胀橡胶，该橡胶通过加入吸水性离子交换纤维成分，使橡胶的强度较高；(3)本专利技术提供的一种吸水膨胀橡胶，该橡胶通过加入弱酸性的吸水性离子交换纤维成分，使橡胶具有吸附微量的金属离子能力，进而使橡胶在吸水后强度更好，还能提高吸水后橡胶材料的刚性；(4)本专利技术提供的一种吸水膨胀橡胶，该橡胶中加入的白炭黑为超细白炭黑，大大增强其与橡胶的结合能力及分布均匀性，从而提高橡胶的强度、韧性、耐磨性及抗老化等性能；(5)本专利技术提供的一种吸水膨胀橡胶，该橡胶中加入的防老剂为胺类防老剂，使橡胶不仅具有抗热氧老化、抗臭氧老化特性，同时对铜离子、光和屈挠等老化的防护本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸水膨胀橡胶，其特征在于，包括以下重量份的原料，其中：生胶25～65份、再生橡胶35～75份、吸水性离子交换纤维40～80份、白炭黑5～20份、环烷油10～25份、石蜡1～3份、防老剂0.5～1.5份、硫磺0.5～1.5份、促进剂M 0.3～0.5份、促进剂DM 0.5～1.0份、氧化锌1～8份、氧化镁1～3份、硬脂酸1～5份、聚乙二醇400 5～20份。

【技术特征摘要】
1.一种吸水膨胀橡胶，其特征在于，包括以下重量份的原料，其中：生胶25～65份、再生橡胶35～75份、吸水性离子交换纤维40～80份、白炭黑5～20份、环烷油10～25份、石蜡1～3份、防老剂0.5～1.5份、硫磺0.5～1.5份、促进剂M0.3～0.5份、促进剂DM0.5～1.0份、氧化锌1～8份、氧化镁1～3份、硬脂酸1～5份、聚乙二醇4005～20份。2.根据权利要求1所述的一种吸水膨胀橡胶，其特征在于：所述生胶包括天然胶5～30份、合成橡胶20～55份。3.根据权利要求2所述的一种吸水膨胀橡胶，其特征在于：所述合成橡胶为氯丁橡胶或顺丁橡胶或两者混合。4.根据权利要求1所述的一种吸水膨胀橡胶，其特征在于：所述白炭黑为超细白炭黑。5.根据权利要求1所述的一种吸水膨胀橡胶，其特征在于：所述防老剂为胺类防老剂。6.根据权利要求1所述的一种吸水膨胀橡胶，其特征在于：所述氧化锌为纳米氧化锌，所述氧化镁为纳米氧化镁。7.根据权利要求1所述的一种吸水膨胀橡胶，其特征在于：所述吸水性离子交换纤维为聚烯烃、聚丙烯腈、聚乙烯醇和聚氯乙烯中的一种或多种基体纤维混合经官能团化形成。8.一种权利要求1至7任一所述吸水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于，步骤为：步骤一、原料称取：按照质量配比分别称取生胶、再生橡胶、...

【专利技术属性】
技术研发人员：强金风，黎广，蒋水金，唐帆，路丽珠，王闯，孙岳红，陶克军，葛磊，
申请(专利权)人：安徽世界村智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34