一种环氧化天然橡胶基吸水膨胀橡胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种环氧化天然橡胶基吸水膨胀橡胶材料及其制备方法，该吸水膨胀橡胶由环氧化天然橡胶、纤维素基吸水树脂、纤维素纳米晶、硫化剂、促进剂、ZnO、硬脂酸、催化剂和抗硫化返原剂制备而成。本发明专利技术还提供了一种环氧化天然橡胶基吸水膨胀橡胶的制备方法，其特征在于向开炼机中加入ENR

【技术实现步骤摘要】
一种环氧化天然橡胶基吸水膨胀橡胶材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶材料
，尤其是指一种环氧化天然橡胶基吸水膨胀橡胶材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]自从20世纪70年代日本开发出吸水膨胀橡胶以来，由于其独特的结构，使其将高吸水率、低应力下的大形变、高弹性以及适宜的强度等特征融为一体，赋予了这种材料优良的止水密封性。随着新的吸水膨胀橡胶品种不断出现，其应用领域也在不断的拓宽。
[0003]目前吸水膨胀橡胶的制备方法主要分为两种，一种是通过化学方法将亲水基团或链段引入橡胶分子链中；另一种是通过物理方法将橡胶类物质和亲水性物质组合成多组分体系，考虑到制备成本、工艺的可行性等因素，目前市场上商品化的吸水膨胀橡胶主要是通过物理方法制备的。
[0004]从商品化吸水膨胀橡胶的实际使用情况以及相关文献报道和公开的专利来看，目前吸水膨胀橡胶除了成本较高，需根据使用环境选择适合的吸水膨胀倍率和速率等问题外，其关键问题在于(1)在物理法制备亲水膨胀橡胶过程中，由于亲水性物质和疏水高分子材料的相容性问题，使得亲水性物质在多组分体系中难以分散均匀，使得材料的力学性能和吸水性能均受到影响；(2)亲水性物质在使用过程中的析出，产生了质量损失，严重影响了吸水膨胀橡胶的使用性能稳定性和重复使用性能。为了解决上述问题，人们采用了各种方法如中国专利CN201310320046.7公开了一种吸水膨胀丁腈橡胶的增容剂及其制备方法；中国专利CN201711005367.2中采用了一种亲水化处理的丁苯橡胶；中国专利CN201610473187.6中采用了一种改性亲水丁腈橡胶；中国专利CN201010520278.3中采用了改性一种改性高吸水性树脂。概况而言，主要是引入增容剂、改性亲水树脂和橡胶以提高体系的相容性，增加界面粘合力，提升材料的力学性能，减少了因亲水物质迁移引起的质量损失；这些方法虽取得了较好的效果，但上述方法无法很好地解决采用物理法制备吸水膨胀橡胶过程中存在的一个矛盾，即为了提高吸水率和吸水膨胀倍率就需增加高吸水树脂的用量；而高吸水性树脂用量的增加往往会引起材料力学性能的下降，特别是在遇水时出现的浸出现象变得明显，造成了吸水膨胀橡胶的性能不稳定和反复使用性能下降。
[0005]本专利技术以商品化的环氧化天然橡胶为基体，以纤维素基材料为吸水和填充材料，并通过简单的工艺，改善了吸水后亲水组分易析出的现象。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的一种环氧化天然橡胶基吸水膨胀橡胶材料，其特征在于，包含如下按干重量份计的的组分：环氧化天然橡胶：100份；纤维素基吸水树脂：15
‑
25份；纤维素纳米晶：3
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10份；硫化剂：0.3
‑
1.5份；ZnO：3
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6份；硫化促进剂：1
‑
2份；硬脂酸：0.5
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3份；催化剂：0.5
‑
2份；抗硫化返原剂：1
‑
2份；其中各个组分经混炼硫化而成环氧化橡胶材料，所述的环氧化天然橡胶为商品化ENR
‑
50，其中环氧化程度为50％mol。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述纤维素基吸水树脂为纤维素基接枝丙烯酸类吸水剂、纤维素基接枝丙烯酰胺类吸水剂、纤维素基接枝丙烯腈类吸水剂、纤维素基共接枝丙烯酰胺和丙烯酸类吸水剂中的一种或几种。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述纤维素纳米晶的直径为5
‑
100nm，长度为50
‑
500nm，结晶度为60
‑
95％。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述硫化剂为硫磺。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述促进剂为促进剂DM和促进剂CZ中的一种或几种。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述催化剂为催化羟基、胺基和羧基和环氧基团反应的碱性化合物KOH、NaOH和苯二甲酸钠中的一种或几种。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述抗硫化返原剂为Si
‑
69或PK900中的一种。
[0013]本专利技术的还提供一种环氧化天然橡胶基吸水膨胀橡胶材料的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：
[0014]步骤S1：向开炼机中加入ENR
‑
50混炼、然后加入纤维素基吸水树脂、纤维素纳米晶和作为催化剂的碱性化合物，再按顺序加入氧化锌、促进剂、硬脂酸、抗硫化返原剂和硫磺；
[0015]步骤S2：胶料混炼均匀后停放2
‑
24h；
[0016]步骤S3：利用平板硫化机在温度为150℃、压力为20MPa、时间为45min条件下硫化，开模取出后，冷却至室温，切割得到吸水膨胀橡胶。
[0017]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术中所述的环氧化天然橡胶中的环氧基团和纤维素基吸水树脂和纤维素纳米晶中的羟基可以形成氢键作用，有利于多组分体系中各相相互作用的增强和体系相容性的改善；使用的橡胶基体、吸水树脂和亲水填料的来源绿色环保，以及抑制了吸水后亲水组分的析出，提高了吸水膨胀橡胶的性能稳定性和重复使用性能。
具体实施方式
[0018]实施例1
[0019]将100g的ENR
‑
50加入开炼机中，再加入羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺吸水树脂，20g，纤维素纳米晶，4g；苯二甲酸钠，1g；ZnO，5g；促进剂DM，1.5份；促进剂CZ，0.5份；硬脂酸。2g；抗硫化返原剂Si
‑
69，1.5g；硫磺，1.2g。胶料混炼均匀后停放12h。利用平板硫化机在温度为150℃、压力为20MPa、时间为45min条件下硫化，开模取出后，冷却至室温，切割得到吸水膨胀橡胶。
[0020]实施例2
[0021]将100g的ENR
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50加入开炼机中，再加入HEC
‑
g
‑
(AM
‑
AA)吸水树脂，20g，纤维素纳米晶，5g；苯二甲酸钠，1.5g；ZnO，5g；促进剂DM，1.5份；促进剂CZ，0.5份；硬脂酸。2g；抗硫化返原剂Si
‑
69，1.5g；硫磺，1.5g。胶料混炼均匀后停放12h。利用平板硫化机在温度为150℃、压力为20MPa、时间为45min条件下硫化，开模取出后，冷却至室温，切割得到吸水膨胀橡胶。
[0022]实施例3
[0023]将100g的ENR
‑
50加入开炼机中，再加入羧甲基纤维素接枝丙烯酸钠吸水树脂，20g，纤维素纳米晶，5g；苯二甲酸钠，1.5g；ZnO，5g；促进剂DM，1.5份；促进剂CZ，0.5份；硬脂酸。2g；抗硫化返原剂PK900，1g；硫磺，1.5g。胶料混炼均匀后停放12h。利用平板硫化机在温
度为150℃、压力为20MPa、时间为45min条件下硫化，开模取出后，冷却至室温，切本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环氧化天然橡胶基吸水膨胀橡胶材料，其特征在于，包含如下按干重量份计的的组分：环氧化天然橡胶：100份；纤维素基吸水树脂：15
‑
25份；纤维素纳米晶：3
‑
10份；硫化剂：0.3
‑
1.5份；ZnO：3
‑
6份；硫化促进剂：1
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2份；硬脂酸：0.5
‑
3份；催化剂：0.5
‑
2份；抗硫化返原剂：1
‑
2份；其中各个组分经混炼硫化而成环氧化橡胶材料，所述的环氧化天然橡胶为商品化ENR
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50，其中环氧化程度为50％mol。2.根据权利要求1所述的一种环氧化天然橡胶基吸水膨胀橡胶材料，其特征在于：所述的纤维素基吸水树脂为纤维素基接枝丙烯酸类吸水剂、纤维素基接枝丙烯酰胺类吸水剂、纤维素基接枝丙烯腈类吸水剂中、纤维素基共接枝丙烯酰胺和丙烯酸类吸水剂的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种环氧化天然橡胶基吸水膨胀橡胶材料，其特征在于：所述的纤维素纳米晶的直径为5
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100nm，长度为50
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500nm，结晶度为60
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【专利技术属性】
技术研发人员：张武安，
申请(专利权)人：无锡昆成新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：