一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法。将丁腈橡胶与水解丁腈橡胶在双滚筒开炼机塑炼3～5min后，依次加入活性剂A、活性剂B、防老剂、硫化促进剂A、硫化促进剂B、硫化剂，每种助剂添加后混炼1～2min后再加入下一种；再加入纤维、吸水树脂混炼10min，最后，将炭黑、白炭黑加到橡胶基体中混炼均匀，打三角包6次，薄通，下片，静置；置于开炼机上薄通后将开炼机辊距从2mm逐渐调大至4mm，让胶料反复数次通过滚筒使纤维沿胶料压延方向取向，完毕后静置；置于压片模具中，在平板硫化机上于15Mpa、160℃下硫化10min，开模，取出硫化好的吸水膨胀丁腈橡胶，静置，裁样。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法
本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法。
技术介绍
吸水膨胀橡胶(WaterswellingRubber，简称WSR)作为一种新型功能高分子材料，自20世纪70年代问世以来，在密封防水领域应用广泛，受到人们的密切关注。其治水效果的好坏也直接关系到各大高楼、地铁、水坝等安全。随着工业科技迅速发展，人们对吸水膨胀橡胶制品的要求越来越高，如何更快更简便地研制出具有优异力学性能、快速高倍率吸水、吸水后质量损失率低等特点的吸水膨胀橡胶已是目前对于吸水膨胀橡胶研究的热点、重点、难点。针对这些要求，使用填料对吸水膨胀橡胶改性式目前最简便、提升性能最快的一种手段。选择一种同时能提高WSR吸水性能与机械性能的填料，具有重要的现实意义。腈纶，一般指聚丙烯腈纤维，其强度高、具有良好的弹性和耐磨性，若将其用于制备吸水膨胀橡胶，可很好地改善橡胶的机械强度，同时腈纶的加入会加快WSR吸水速率，减小WSR质量损失率，是一种较优良制备WSR的填料。腈纶的加入也使WSR性能具有各向异性，对于研制吸水单向膨胀橡胶具有理论意义。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，由于亲水组分与橡胶之间性质相差较大，使得亲水组分很容易析出，从而降低了WSR的吸水性能与力学性能。为提高腈纶、吸水组分与橡胶基体的相容性，对橡胶基体进行亲水改性显得尤为关键。可在橡胶基体中引入亲水基团，改善其亲水性，从而减小橡胶基体与吸水树脂之间的极性，解决相容性问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法，方法得到的吸水膨胀橡胶机械性能较好，在保持一定高吸水率的条件下达到吸水平衡时间有所缩短，且纤维在橡胶中分散取向较好。为达到上述目的，采用技术方案如下：一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法，包括以下步骤：1)将丁腈橡胶与水解丁腈橡胶在双滚筒开炼机塑炼3～5min后，依次加入活性剂A、活性剂B、防老剂、硫化促进剂A、硫化促进剂B、硫化剂，每种助剂添加后混炼1～2min后再加入下一种；再加入纤维、吸水树脂混炼10min，最后，将炭黑、白炭黑加到橡胶基体中混炼均匀，打三角包6次，薄通，下片，静置；2)将步骤1所得置于开炼机上薄通后将开炼机辊距从2mm逐渐调大至4mm，让胶料反复数次通过滚筒使纤维沿胶料压延方向取向，完毕后静置；3)将步骤2所得置于压片模具中，在平板硫化机上于15Mpa、160℃下硫化10min，开模，取出硫化好的吸水膨胀丁腈橡胶，静置，裁样。按上述方案，所用原料按重量份数计如下：丁腈橡胶与水解丁腈橡胶共100份、活性剂A1.5份、活性剂B5份、防老剂1.5份、炭黑20份、白炭黑20份、硫化促进剂A1.5份、硫化促进剂B1.5份、硫化剂1.5份、吸水树脂40～80份、纤维1～20份。按上述方案，所述的水解丁腈橡胶，按如下步骤制备而来：将丁腈橡胶溶于丙酮，超声振荡直至橡胶完全溶解，再加入3mol/L氢氧化钠的丙三醇-水溶液，升温至50℃，反应24h后，将反应溶液倒入无水乙醇中，过滤取出沉淀物，用蒸馏水清洗后烘干即得水解丁腈橡胶；其中，丙三醇与水的体积比为1：9。按上述方案，所述的丁腈橡胶为牌号为N41、含腈量29wt％的丁腈橡胶。按上述方案，所述的活性剂A为硬脂酸，活性剂B为ZnO。按上述方案，所述的防老剂为N-苯基-2-萘胺、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、N，N’-二-β-萘基对苯二胺中的任意一种。按上述方案，所述的硫化促进剂A为噻唑类促进剂，2、2'-二硫代二苯并噻唑和2-巯醇基苯并噻唑；述的硫化促进剂B为N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺。按上述方案，所述的硫化剂为升华硫。按上述方案，所述的吸水树脂为聚丙烯酸钠。按上述方案，所述的炭黑为天然气槽黑；所述的白炭黑为SiO2含量95wt％的沉淀白炭黑。按上述方案，所述的纤维为长度为3mm的腈纶。吸水膨胀橡胶主要是由橡胶和吸水树脂两组分通过物理机械共混制备所得的，由于橡胶的极性低，亲水性差，而吸水树脂亲水性好，极性强，导致两者的相容性差，在吸水膨胀橡胶吸水时，水分子无法快速在橡胶中转移，并且吸水树脂的加入会使橡胶机械性能一定程度的降低。本专利技术将腈纶作为增强填料用于吸水膨胀橡胶，增加橡胶中的吸水通道，水分子更好地在橡胶中转移。并且加入纤维一定程度可以起到补强作用，可改善吸水膨胀橡胶的机械性能，使其性能具有各向异性，同时，本专利技术将丁腈橡胶进行水解处理后，丁腈橡胶分子链上的氰基部分水解成酰胺基或羧基等亲水性基团，使得橡胶基体与吸水树脂、腈纶的相容性提高，制备的WSR性能更加优异。本专利技术中丁腈橡胶中氰基水解机理如下：(1)(2)(3)(4)本专利技术具有如下优点和有益的效果：本专利技术将腈纶作为填料制备吸水膨胀橡胶，不仅可以有助于橡胶更快吸水并保持较高的平衡吸水率与较低的质量损失率，还可以改善橡胶的力学性能。此外，本专利技术对纤维进行取向处理，可使吸水膨胀橡胶性能出现各向异性，可使吸水膨胀橡胶应用领域更为广泛，对于研制吸水单向膨胀橡胶具有理论意义。本专利技术通过对丁腈橡胶水解对其进行亲水改性，得到的水解丁腈橡胶与吸水树脂、腈纶等填料相容性较好，使制备的WSR各项性能更加优异。附图说明图1为本专利技术制备的水解丁腈橡胶与丁腈橡胶的对比红外图谱。图2为本专利技术实施例中制备的吸水膨胀橡胶扫描电镜图。具体实施方式以下实施例进一步阐释本专利技术的技术方案，但不作为对本专利技术保护范围的限制。实施例1～5利用腈纶制备吸水膨胀丁腈橡胶的具体应用，其步骤如下：1)将丁腈橡胶溶于丙酮，超声振荡直至橡胶完全溶解，再加入3mol/L氢氧化钠的丙三醇-水溶液，升温至50℃，反应24h后，将反应溶液倒入无水乙醇中，过滤取出沉淀物，用蒸馏水清洗后烘干即得水解丁腈橡胶。其中，丙三醇与水的体积比为1：9。将水解丁腈橡胶、丁腈橡胶利用Impact420型傅里叶红外光谱仪测定其红外光谱。2)将100份步骤1)得到的水解丁腈橡胶在双滚筒开炼机塑炼3～5min后，依次加入1.5份的、5份的ZnO、1份的防老剂N-苯基-2-萘胺、1.5份的硫化促进剂2、2'-二硫代二苯并噻唑、1.5份的硫化促进剂N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、1.5份的升华硫，每种助剂添加后混炼1～2min后再加入下一种，再加入0、5、10、15、20份的腈纶、60份的聚丙烯酸钠，混炼10min，最后，将20份天然气槽黑、20份沉淀白炭黑加到橡胶基体中混炼均匀，打三角包6次，薄通，下片，静置8小时备用。3)将步骤2)得到的混炼好的丁腈橡胶置于开炼机上薄通后将开炼机辊距从2mm逐渐调大至4mm，让胶料反复数次通过滚筒使纤维沿胶料压延方向取向，完毕后静置12小时备用。4)将步骤3)得到的混炼好的丁腈橡胶置于压片模具中，在平板硫化机上于160℃下硫化10min后(压力为15Mpa)，开模，取出硫化好的吸水膨胀丁腈橡胶，静置24h，裁样。5)将试样浸没在装有液氮的容器中，浸没10min后，取出试样脆性断裂，利用HitachiS-530型扫描电子显微镜观察其断面形貌。图1(a)、1(b)为丁腈橡胶、水解丁腈橡胶的红外光谱图。从图1(a)中可以看出，丁腈橡胶主要的特征吸收峰为2240cm-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将丁腈橡胶与水解丁腈橡胶在双滚筒开炼机塑炼3～5min后，依次加入活性剂A、活性剂B、防老剂、硫化促进剂A、硫化促进剂B、硫化剂，每种助剂添加后混炼1～2min后再加入下一种；再加入纤维、吸水树脂混炼10min，最后，将炭黑、白炭黑加到橡胶基体中混炼均匀，打三角包6次，薄通，下片，静置；2)将步骤1所得置于开炼机上薄通后将开炼机辊距从2mm逐渐调大至4mm，让胶料反复数次通过滚筒使纤维沿胶料压延方向取向，完毕后静置；3)将步骤2所得置于压片模具中，在平板硫化机上于15Mpa、160℃下硫化10min，开模，取出硫化好的吸水膨胀丁腈橡胶，静置，裁样。

【技术特征摘要】
1.一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将丁腈橡胶与水解丁腈橡胶在双滚筒开炼机塑炼3～5min后，依次加入活性剂A、活性剂B、防老剂、硫化促进剂A、硫化促进剂B、硫化剂，每种助剂添加后混炼1～2min后再加入下一种；再加入纤维、吸水树脂混炼10min，最后，将炭黑、白炭黑加到橡胶基体中混炼均匀，打三角包6次，薄通，下片，静置；2)将步骤1所得置于开炼机上薄通后将开炼机辊距从2mm逐渐调大至4mm，让胶料反复数次通过滚筒使纤维沿胶料压延方向取向，完毕后静置；3)将步骤2所得置于压片模具中，在平板硫化机上于15Mpa、160℃下硫化10min，开模，取出硫化好的吸水膨胀丁腈橡胶，静置，裁样。2.如权利要求1所述纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法，其特征在于所用原料按重量份数计如下：丁腈橡胶与水解丁腈橡胶共100份、活性剂A1.5份、活性剂B5份、防老剂1.5份、炭黑20份、白炭黑20份、硫化促进剂A1.5份、硫化促进剂B1.5份、硫化剂1.5份、吸水树脂40～80份、纤维1～20份。3.如权利要求1所述纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法，其特征在于所述的水解丁腈橡胶，按如下步骤制备而来：将丁腈橡胶溶于丙酮，超声振荡直至橡胶完全溶解，再加入3mo...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨隽，范志玮，徐恩松，赵启天，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42