一种用于海底盾构隧道的防水密封垫材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及盾构隧道管片接缝防水领域，具体涉及一种用于海底盾构隧道的防水密封垫材料的制备方法，包括以下步骤：A、制备塑炼生胶；B、制备混合物A；C、制备纳米氢氧化物胶体；D、混炼；E、冷却硫化，获得用于盾构隧道的防水密封垫材料NPE

【技术实现步骤摘要】
一种用于海底盾构隧道的防水密封垫材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及盾构隧道管片接缝防水领域，具体涉及一种用于海底盾构隧道的防水密封垫材料的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，为加强沿海地区经济和交通建设，大量海底隧道投入建设和运营。盾构法具有机械化程度高、施工效率高、环境扰动小等优点，因而广泛运用于海底隧道施工。在海底隧道施工和运营过程中，隧道密封防水是一项至关重要的科学与工程问题。目前盾构密封防水主要依赖于盾构管片之间的弹性密封垫，主要的弹性密封垫材料包括EPDM橡胶密封垫和吸水膨胀材料，其中，EPDM密封垫应用最为广泛。EPDM在盾构管片的挤压作用下，填充管片之间的空隙，阻止海水或地下水渗入隧道内部，起到密封防水的作用。随着海底隧道向“埋深大、大直径和长距离”方向发展，隧道防水要求也越来越高。然而，既有EPDM采用主要适用于常规地下盾构隧道，其地下水环境侵蚀性弱且水压低。而海底隧道所在的高水压、高侵蚀性的海水环境，易导致常规EPDM密封垫材料的抗蠕变力学性能迅速衰减，EPDM发生蠕变且应力水平迅速降低，因而无法阻止高压海水的侵蚀渗入。此外，隧道火灾产生的高温和有害气体将导致EPDM密封垫材料迅速老化并硬化，力学性能降低，进而引发海底隧道渗水涌水，威胁隧道安全。目前国家标准GB 18173.4
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2010仅仅考虑力学性能、压缩性能和老化性能，没有考虑密封垫的阻燃性。因此提升EPDM密封垫的力学性能、抗蠕变性能和阻燃性，对海底隧道安全运营具有重要意义。
[0003]经对现有技术的检索发现，涉及隧道密封垫的有：一种隧道管片接缝防水三元乙丙橡胶密封垫及其制备方法(CN201610414449.1)等。现有盾构隧道密封垫通过加入无机矿物提高密封垫的抗腐蚀性、耐磨性、耐高温性和抗冲击性，通过加入有机试剂改善无机矿物和橡胶基体相容性，从而提高密封垫性能。其中无机矿物包括高矿水淬渣、碳化钛、铝镁尖晶石和硼化硅，有机试剂包括椰油酰基甲基牛磺酸钠、十二烷基磷酸酯甜菜碱、葡糖氨基葡聚糖、牛脂胺聚氧乙烯醚等。
[0004]该方法制备的密封垫材料虽然具有抗腐蚀性、耐磨性、耐高温性和抗冲击性等优良特性，但是对无机矿物处理工艺要求高、工艺复杂，同时加入的有机试剂会降低橡胶基体的强度和力学性能，因而不能作为海底隧道的密封垫材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种用于海底盾构隧道的防水密封垫NPE
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EPDM材料配方及制备方法，采用纳米氢氧化物胶体对EPDM密封垫材料进行性能改良，克服了传统EPDM密封垫耐侵蚀性差以及在海水条件下力学性能易衰减等问题，提高了隧道密封垫的抗蠕变性、阻燃性和拉伸强度等综合性能，通过力学测试和阻燃试验等测试手段测试其力学性能和阻燃性能，确定最优的纳米氢氧化物胶体掺混量。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种用于海底盾构隧道的防水密封垫材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]A、制备塑炼生胶，将生胶放入塑炼机中，150℃～170℃下塑炼15min～30min，获得塑炼生胶；
[0009]B、制备混合物A，将所述塑炼生胶、炭黑N550、碳酸钙、300#石蜡油、氧化锌、硬脂酸、氧化钙、防老剂搅拌混合，在混炼机中混炼15～30min，冷却后，获得混合物A；
[0010]C、制备纳米氢氧化物胶体，将纳米氢氧化物与300#石蜡油置于超声波混合器中混合15～30min并静置，获得纳米氢氧化物胶体；
[0011]D、混炼，将所述混合物A和所述纳米氢氧化物胶体在所述混炼机上混炼均匀，获得混合物B；
[0012]E、冷却硫化，将所述混合物B冷却后，与硫磺在所述混炼机上混炼均匀，然后在硫化机上硫化作业，获得用于盾构隧道的防水密封垫材料NPE
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EPDM。
[0013]优选的，包括以下步骤：
[0014]A、制备塑炼生胶，将所述生胶放入塑炼机中，150℃～170℃下塑炼15min～30min，获得所述塑炼生胶；
[0015]B、制备混合物A，将所述塑炼生胶、炭黑N550、碳酸钙、300#石蜡油、氧化锌、硬脂酸、氧化钙、防老剂按重量比100:40～80:15～30:50～80:2～7:1～3:10～20:2～4搅拌混合，在混炼机中混炼15～30min，冷却至室温后，获得所述混合物A；
[0016]C、制备纳米氢氧化物胶体，将纳米氢氧化物与300#石蜡油按重量比100:20～40置于超声波混合器中混合15～30min并静置20～30小时，获得所述纳米氢氧化物胶体；
[0017]D、混炼，将所述混合物A和所述纳米氢氧化物胶体在所述混炼机上混炼均匀，获得所述混合物B，其中，所述塑炼生胶与所述纳米氢氧化物胶体的质量比为100:20～40；
[0018]E、冷却硫化，将所述混合物B冷却至室温后，按与步骤B所述塑炼生胶加入量重量比100：1～4加入硫磺，在所述混炼机上混炼均匀，然后在硫化机上硫化作业，获得用于盾构隧道的防水密封垫材料NPE
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EPDM。
[0019]混炼机混炼区别于普通搅拌混合，能高压挤压橡胶和掺料，使其混合均匀。纳米氢氧化物与300#石蜡油先预混并静置20～30小时，能有效地降低纳米氢氧化物表面张力。
[0020]优选的，还包括以下步骤：在步骤E中，所述硫化作业完成后，在室温下放置20～30h，获得所述用于盾构隧道的防水密封垫材料NPE
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EPDM。
[0021]在室温下放置20～30h，可以减小试样的残余应力，获得性质更优秀的NPE
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EPDM。
[0022]优选的，所述室温为20℃～30℃。
[0023]优选的，在步骤A中，所述塑炼机为X(S)N20X32，密炼总容积为20L，驱动电机额定功率为30kw。
[0024]优选的，在步骤C中，所述超声波混合器型号为CL
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80，额定功率为80w。
[0025]优选的，在步骤E中，所述硫化作业的硫化温度为160～170℃，硫化时间为8～12min。
[0026]优选的，所述混炼机为LR
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LJL
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380，工作电压380V，额定功率3.5kw。
[0027]一种上述用于海底盾构隧道的防水密封垫材料的制备方法获得的用于盾构隧道的防水密封垫材料NPE
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EPDM。
[0028]一种上述用于海底盾构隧道的防水密封垫材料NPE
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EPDM的应用，应用于盾构隧道
的防水密封。
[0029]与现有技术相比较，实施本专利技术，具有如下有益效果：
[0030](1)本专利技术使用所述纳米氢氧化物和300#石蜡油胶体材料，通过超声波混合后，静置24小时，大大降低了纳米材料的表面张力，确保纳米氢氧化物在NPE
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EPDM中混合均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于海底盾构隧道的防水密封垫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、制备塑炼生胶，将生胶放入塑炼机中，150℃～170℃下塑炼15min～30min，获得塑炼生胶；B、制备混合物A，将所述塑炼生胶、炭黑N550、碳酸钙、300#石蜡油、氧化锌、硬脂酸、氧化钙、防老剂搅拌混合，在混炼机中混炼15～30min，冷却后，获得混合物A；C、制备纳米氢氧化物胶体，将纳米氢氧化物与300#石蜡油置于超声波混合器中混合15～30min并静置，获得纳米氢氧化物胶体；D、混炼，将所述混合物A和所述纳米氢氧化物胶体在所述混炼机上混炼均匀，获得混合物B；E、冷却硫化，将所述混合物B冷却后，与硫磺在所述混炼机上混炼均匀，然后在硫化机上硫化作业，获得用于盾构隧道的防水密封垫材料NPE
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EPDM。2.根据权利要求1所述用于海底盾构隧道的防水密封垫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、制备塑炼生胶，将所述生胶放入塑炼机中，150℃～170℃下塑炼15min～30min，获得所述塑炼生胶；B、制备混合物A，将所述塑炼生胶、炭黑N550、碳酸钙、300#石蜡油、氧化锌、硬脂酸、氧化钙、防老剂按重量比100:40～80:15～30:50～80:2～7:1～3:10～20:2～4搅拌混合，在混炼机中混炼15～30min，冷却至室温后，获得所述混合物A；C、制备纳米氢氧化物胶体，将纳米氢氧化物与300#石蜡油按重量比100:20～40置于超声波混合器中混合15～30min并静置20～30小时，获得所述纳米氢氧化物胶体；D、混炼，将所述混合物A和所述纳米氢氧化物胶体在所述混炼机上混炼均匀，获得所述混合物B，其中，所述塑炼生胶与所述纳米氢氧化物胶体的质量比为100:20～40；E、冷却硫化，将所述混合物B冷却至室温后，按与步骤B所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈水龙，王泽念，张宁，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：