一種含魔芋粉的遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種含魔芋粉的遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法，含有以下重量份的原料組成：丁腈橡膠100份，魔芋粉6?10份，膨潤(rùn)土?碳酸鈣微球15?25份，SAP樹脂6?12份，納米氧化鋅8?12份，硬脂酸1?3份，N?苯基?β?萘胺4?6份，促進(jìn)劑D1?3份，1.5%氯化鈣溶液10?30份。本發(fā)明制備的遇水膨脹防水橡膠密封材料親水膨脹性能好，親水組分與橡膠基體的相容性好，具有保水性能好，流失率低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種含魔芋粉的遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高分子密封材料領(lǐng)域，特別涉及一種含魔芋粉的遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]吸水膨脹橡膠(Water Swelling Rubber，簡(jiǎn)稱WSR)是上世紀(jì)70年代末期由日本開發(fā)出的新型功能高分子材料。它吸水后可膨脹至自身重量或體積的數(shù)倍乃至數(shù)百倍，遇水時(shí)，能吸水發(fā)生體積膨脹并產(chǎn)生較大的膨脹壓力，在保持橡膠特有的彈性和強(qiáng)度的同時(shí)，還具有保持水的能力。吸水膨脹的特性使該材料在有效體積膨脹范圍內(nèi)可以起止水作用，與傳統(tǒng)的受壓封縫材料相比，既具備常規(guī)止水材料的密封作用，又可以在建筑縫變形時(shí)有效填充縫隙，起到以水止水的作用。在堵漏工程方面吸水膨脹橡膠已逐漸取代了傳統(tǒng)的水泥灌漿、鉀鈉水玻璃灌漿和環(huán)氧樹脂堵漏等做法，它已成功應(yīng)用于工程變形縫、施工縫、各種管道接頭、水壩等處的密封止水，并被防水界譽(yù)為“超級(jí)密封材料”和“雙保險(xiǎn)止水材料”。
[0003]魔芋，它是一種根莖植物，又叫葡苷聚糖。我國(guó)種植面積很廣。多年生天南星科草本植株，生魔芋會(huì)有小毒。用途非常廣泛，魔芋是個(gè)大家族，全世界大約有上百種，中國(guó)就有30余種。經(jīng)過(guò)近十多年的研究，已將魔芋制成魔芋精粉。采用魔芋制成的食品已有幾百種。并經(jīng)研究證明它具有降脂、降糖、防癌、通便等多種功用。魔芋含有葡苷聚糖，是一種高分子化合物，具有很強(qiáng)的吸水性，吸水后體積可膨脹80-100倍，根據(jù)這一性質(zhì)魔芋粉被廣泛應(yīng)用在保潤(rùn)劑、吸水劑等材料中，中國(guó)專利CN 101928350 A公開了一種魔芋粉改性保潤(rùn)劑的制備方法及其在煙草薄片上的應(yīng)用。中國(guó)專利CN 105085832 A公開了一種魔芋膠吸水膨脹橡膠的制備方法，制備的吸水膨脹橡膠洗水后體積可膨脹8-10倍，親水膨脹性能好。因此研究出一種魔芋膠防水橡膠密封材料，在相關(guān)領(lǐng)域具有很好的發(fā)展前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種含魔芋粉的遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種含魔芋粉的遇水膨脹防水橡膠密封材料，含有以下重量份的原料組成:丁腈橡膠100份，魔芋粉6-10份，膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球15-25份，SAP樹脂6_12份，納米氧化鋅8_12份，硬脂酸1-3份，N-苯基-β-萘胺4-6份，促進(jìn)劑D1-3份，1.5%氯化鈣溶液10-30份。
[0006]所述的膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球是由下述重量份的原料組成的:氯化鈣50-60份，碳酸鈉50-60份，十二烷基磺酸鈉5-12份，聚丙烯酰胺5-12份。
[0007]具體步驟如下:
(I)魔芋粉改性丁腈橡膠:
①、向水中加入魔芋粉，在500-600轉(zhuǎn)/分鐘條件下攪拌混合形成魔芋粉混合溶液，并置于50-60 °C條件下攪拌3-5分鐘； ②、隨后加入丁腈橡膠進(jìn)行攪拌混合，在攪拌速度為3000-4000轉(zhuǎn)/分鐘條件下，高速攪拌30-50分鐘，制備得丁腈橡膠/魔芋粉淀粉混合液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氯化鈣溶液，于60%水浴中攪拌均勻，繼續(xù)反應(yīng)2-5小時(shí)；
③、取出凝膠狀產(chǎn)物，置于90-95°C烘箱中烘干，粉碎、過(guò)篩得魔芋粉改性丁腈橡膠；
(2)膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球的制備:
①、配制氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液以及聚丙烯酰胺水溶液，其中氯化鈣和碳酸鈣溶液為相同濃度，其摩爾濃度在0.1-0.3mol/L之間，十二烷基磺酸鈉水溶液的摩爾濃度在10-20mmol/L之間，聚丙烯酰胺水溶液的質(zhì)量百分比濃度在1%-3%之間；
②、將膨潤(rùn)土加入到適量去離子水中，攪拌均勻，邊攪拌邊加入聚丙烯酰胺水溶液，30-40°C下攪拌均勻；
③、在配制好的氯化鈣溶液中，加入十二烷基磺酸鈉水溶液以及步驟②得到的混合溶液，在15-20°C溫度下超聲攪拌0.5-2小時(shí)，再加入碳酸鈉溶液繼續(xù)攪拌2-4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后離心得到沉淀物，用去離子水洗滌，干燥得到膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球，其中，氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的體積比為10:10:(1-3):(1-3);
(3)煉膠:
①、將硬脂酸、N-苯基-β-萘胺、納米氧化鋅以及步驟(I)得到的魔芋粉改性丁腈橡膠到密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉溫度控制在100-140 0C，混煉時(shí)間3-8分鐘；
②、接著加入步驟(2)得到的膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球繼續(xù)混煉，控制混煉溫度在140-1800C，混煉60-90分鐘，得到混煉膠，混煉膠出料后送入開煉機(jī)進(jìn)行散熱；
(4)濾膠:將散熱后的混煉膠下條后送入濾膠機(jī)濾膠，濾網(wǎng)為80-100目，得到母膠；
(5)捏合:
①、將混煉膠投入到捏合機(jī)中，控制捏合室溫度在70-80°C，捏合15-30分鐘，投入SAP樹脂捏合共混40-90分鐘；
②、將捏合機(jī)的室溫降至70-80°C，投入促進(jìn)劑D繼續(xù)捏合共混20-30分鐘;將捏合后的混料經(jīng)捏合機(jī)下部的螺桿排料裝置過(guò)濾，排料。
[0008]本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn):(I)負(fù)載聚丙烯酰胺的膨潤(rùn)土與氯化鈣溶液中鈣離子形成絡(luò)合離子，再與碳酸鈉溶液中的碳酸根離子反應(yīng)生成膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球，提高吸水組分與橡膠基體的相容性，制備的防水橡膠密封材料具有優(yōu)異的吸水膨脹密封性能，同時(shí)具有較高的穩(wěn)定性；(2)本發(fā)明通過(guò)魔芋粉與吸水組分(膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球與SAP樹脂)的組合使用，制備的遇水膨脹防水橡膠密封材料親水膨脹性能好，親水組分與橡膠基體的相容性好，具有保水性能好，流失率低的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0009]通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0010]實(shí)施例1
稱取:丁腈橡膠100公斤，魔芋粉9公斤，膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球20公斤，SAP樹脂12公斤，納米氧化鋅9公斤，硬脂酸2公斤，N-苯基-β-萘胺5公斤，促進(jìn)劑D2公斤，1.5%氯化鈣溶液15公斤。
[0011]所述的膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球是由下述重量份的原料組成的:氯化鈣60份，碳酸鈉60份，十二烷基磺酸鈉8份，聚丙烯酰胺8份。
[0012]具體步驟如下:
(1)魔芋粉改性丁腈橡膠:
①、向水中加入魔芋粉，在550轉(zhuǎn)/分鐘條件下攪拌混合形成魔芋粉混合溶液，并置于55°C條件下攪拌4分鐘；
②、隨后加入丁腈橡膠進(jìn)行攪拌混合，在攪拌速度為3500轉(zhuǎn)/分鐘條件下，高速攪拌40分鐘，制備得丁腈橡膠/魔芋粉淀粉混合液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I.5%的氯化鈣溶液，于600C水浴中攪拌均勻，繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí)；
③、取出凝膠狀產(chǎn)物，置于90°C烘箱中烘干，粉碎、過(guò)篩得魔芋粉改性丁腈橡膠；
(2)膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球的制備:
①、配制氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液以及聚丙烯酰胺水溶液，其中氯化鈣和碳酸鈣溶液為相同濃度，其摩爾濃度在0.2mol/L之間，十二烷基磺酸鈉水溶液的摩爾濃度在15mmol/L之間，聚丙烯酰胺水溶液的質(zhì)量百分比濃度在2%之間；
②、將膨潤(rùn)土加入到適量去離子水中，攪拌均勻，邊攪拌邊加入聚丙烯酰胺水溶液，35°C下攪拌均勻；
③、在配制好的氯化鈣溶液中，加入十二烷基磺酸鈉水溶液以及步驟②得到的混合溶液，在20°C溫度下超聲攪拌1.5小時(shí)，再加入碳酸鈉溶液繼續(xù)攪拌3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后離心得到沉淀物，用去離子水洗滌，干燥得到膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球，其中，氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的體積比為10:10:2:2;
(3)煉膠:
①、將硬脂酸、N-苯基-β-萘胺、納米氧化鋅以及步驟(I)得到的魔芋粉改性丁腈橡膠到密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉溫度控制在120°C，混煉時(shí)間6分鐘；
②、接著加入步驟(2)得到的膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球繼續(xù)混煉，控制混煉溫度在160V，混煉80分鐘，得到混煉膠，混煉膠出料后送入開煉機(jī)進(jìn)行散熱；
(4)濾膠:將散熱后的混煉膠下條后送入濾膠機(jī)濾膠，濾網(wǎng)為80目，得到母膠；
(5)捏合:
①、將混煉膠投入到捏合機(jī)中，控制捏合室溫度在75°C，捏合20分鐘，投入SAP樹脂捏合共混70分鐘；
②、將捏合機(jī)的室溫降至75°C，投入促進(jìn)劑D繼續(xù)捏合共混25分鐘；將捏合后的混料經(jīng)捏合機(jī)下部的螺桿排料裝置過(guò)濾，排料。
[0013]經(jīng)測(cè)試:拉伸強(qiáng)度18.3MPa ;拉斷伸長(zhǎng)率613% ;強(qiáng)度81度;吸水膨脹率403%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含魔芋粉的遇水膨脹防水橡膠密封材料，其特征在于，含有以下重量份的原料組成:丁腈橡膠100份，魔芋粉6-10份，膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球15-25份，SAP樹脂6-12份，納米氧化鋅8-12份，硬脂酸1-3份，N-苯基-β-萘胺4-6份，促進(jìn)劑D1-3份，1.5%氯化鈣溶液10-30份； 所述的膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球是由下述重量份的原料組成的:氯化鈣50-60份，碳酸鈉50-60份，十二烷基磺酸鈉5-12份，聚丙烯酰胺5-12份。2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種含魔芋粉的遇水膨脹防水橡膠密封材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: (I)魔芋粉改性丁腈橡膠: ①、向水中加入魔芋粉，在500-600轉(zhuǎn)/分鐘條件下攪拌混合形成魔芋粉混合溶液，并置于50-60 °C條件下攪拌3-5分鐘； ②、隨后加入丁腈橡膠進(jìn)行攪拌混合，在攪拌速度為3000-4000轉(zhuǎn)/分鐘條件下，高速攪拌30-50分鐘，制備得丁腈橡膠/魔芋粉淀粉混合液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的氯化鈣溶液，于60%水浴中攪拌均勻，繼續(xù)反應(yīng)2-5小時(shí)； ③、取出凝膠狀產(chǎn)物，置于90-95°C烘箱中烘干，粉碎、過(guò)篩得魔芋粉改性丁腈橡膠； (2 )膨潤(rùn)土 -碳酸鈣微球的制備: ①、配制氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液以及聚丙烯酰胺水溶液，其中氯化鈣和碳酸鈣溶液為相同濃度，其摩爾濃度在0.1-0.3mol/L之間，十二烷基磺酸鈉水溶液的摩爾濃度在10-20mmol/L之間，聚丙烯酰胺水溶液的質(zhì)量百分比濃度在1%-3%之間； ②、將膨潤(rùn)土加入到適量去離子水中，攪拌均勻，邊攪拌邊加入聚丙烯酰胺水溶液，30-40°C下攪拌均勻； ③、在配制好的氯化鈣溶液中，加入十二烷基磺酸鈉水溶液以及步驟②得到的混合溶液，在15-20°C溫度下超聲攪拌0.5-2小時(shí)，再加入碳酸鈉溶液繼續(xù)攪拌2-4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后離心得到沉淀物，用去離子水洗滌，干燥得到膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球，其中，氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的體積比為10:10:(1-3):(1-3); (3)煉膠: ①、將硬脂酸、N-苯基-β-萘胺、納米氧化鋅以及步驟⑴得到的魔芋粉改性丁腈橡膠到密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉溫度控制在100-140 0C，混煉時(shí)間3-8分鐘； ②、接著加入步驟(2)得到的膨潤(rùn)土-碳酸鈣微球繼續(xù)混煉，控制混煉溫度在140-1800C，混煉60-90分鐘，得到混煉膠，混煉膠出料后送入開煉機(jī)進(jìn)行散熱； (4)濾膠:將散熱后的混煉膠下條后送入濾膠機(jī)濾膠，濾網(wǎng)為80-100目，得到母膠； (5)捏合: ①、將混煉膠投入到捏合機(jī)中，控制捏合室溫度在70-80°C，捏合15-30分鐘，投入SAP樹脂捏合共混40-90分鐘； ②、將捏合機(jī)的室溫降至70-80°C，投入促進(jìn)劑D繼續(xù)捏合共混20-30分鐘;將捏合后的混料經(jīng)捏合機(jī)下部的螺桿排料裝置過(guò)濾，排料。
【文檔編號(hào)】C08L3/02GK106084345SQ201610473175
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】胡光榮
【申請(qǐng)人】安徽榮達(dá)閥門有限公司