一種秸稈細粉改性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)明提供一種秸稈細粉改性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，秸稈細粉8?16份，膨潤土?碳酸鈣微球15?25份，SAP樹脂10?12份，納米氧化鋅8?12份，硬脂酸1?3份，間苯二酚?甲醛樹脂3?5份，二正丁基二硫代氨基甲酸鋅4?6份，促進劑D1?3份。本發(fā)明所制備的橡膠密封材料中，使用秸稈細粉具有較好的增強效果。通過秸稈細粉與吸水組分（膨潤土?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，力學性能高。
【專利說明】
一種秸稈細粉改性的遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及高分子密封材料領域，特別涉及一種秸桿細粉改性的遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]吸水膨脹橡膠(Water Swelling Rubber，簡稱WSR)是上世紀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，能吸水發(fā)生體積膨脹并產生較大的膨脹壓力，在保持橡膠特有的彈性和強度的同時，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，并被防水界譽為“超級密封材料”和“雙保險止水材料”。
[0003]近年來，農作物秸桿成為農村面源污染的新源頭。每年夏收和秋冬之際，總有大量的小麥、玉米等秸桿在田間焚燒，產生了大量濃重的煙霧，不僅成為農村環(huán)境保護的瓶頸問題，甚至成為殃及城市環(huán)境的罪魁禍首。據(jù)有關統(tǒng)計，我國作為農業(yè)大國，每年可生成7億多噸秸桿，成為“用處不大”但必須處理掉的“廢棄物”。對于秸桿的綜合利用現(xiàn)有的研究有很多，利用秸桿填充木塑復合材料、橡膠等作為補強材料，提高復合材料的性能。中國發(fā)明專利號:201410784397.8; 3.古菊，黃飛，一種基于廢棉材料的納米微晶纖維素的橡膠復合材料及其制備方法。中國專利CN 105419012 A公開了一種基于秸桿的纖維素納米晶及其橡膠材料的制備方法，使用秸桿纖維素納米晶部分取代炭黑等作為增強材料，成本低廉，具有較高的社會價值與經濟價值。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種秸桿細粉改性的遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
一種秸桿細粉改性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，秸桿細粉8-16份，膨潤土-碳酸鈣微球15-25份，SAP樹脂10-12份，納米氧化鋅8-12份，硬脂酸1-3份，間苯二酚-甲醛樹脂3-5份，二正丁基二硫代氨基甲酸鋅4-6份，促進劑D1-3 份。
[0006]所述的膨潤土-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)將秸桿直接放入粉碎機中進行粉碎，篩選得到秸桿細粉，控制秸桿粒徑小于0.40mm；
(2)膨潤土-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量百分比濃度在1%-3%之間；
②、將膨潤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，再加入碳酸鈉溶液繼續(xù)攪拌2-4小時，反應結束后離心得到沉淀物，用去離子水洗滌，干燥得到膨潤土-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、將丁腈橡膠、間苯二酚-甲醛樹脂、步驟(I)得到的秸桿細粉投入到密煉機中進行混煉，混煉溫度控制在125-160 0C，混煉時間10-30分鐘；
②、繼續(xù)加入納米氧化鋅、硬脂酸、二正丁基二硫代氨基甲酸鋅以及步驟(2)得到的膨潤土-碳酸鈣微球到密煉機中進行混煉，混煉溫度控制在100-140 °C，混煉時間20-40分鐘，得到混煉膠，混煉膠出料后送入開煉機進行散熱；
(4)濾膠:將散熱后的混煉膠下條后送入濾膠機濾膠，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中，控制捏合室溫度在70-80°C，捏合15-30分鐘；
②、投入SAP樹脂捏合共混40-90分鐘，控制溫度在125-150°C；
③、將捏合機的室溫降至70-80°C，投入促進劑D繼續(xù)捏合共混20-30分鐘;將捏合后的混料經捏合機下部的螺桿排料裝置過濾，排料。
[0008]本發(fā)明有如下優(yōu)點:(I)負載聚丙烯酰胺的膨潤土與氯化鈣溶液中鈣離子形成絡合離子，再與碳酸鈉溶液中的碳酸根離子反應生成膨潤土-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，同時具有較高的穩(wěn)定性；(2)本發(fā)明所制備的橡膠密封材料中，使用秸桿細粉具有較好的增強效果，通過秸桿細粉與吸水組分(膨潤土-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，力學性能高。
【具體實施方式】
[0009]通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0010]實施例1
稱取:丁腈橡膠100公斤，秸桿細粉9公斤，膨潤土-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，間苯二酚-甲醛樹脂4公斤，二正丁基二硫代氨基甲酸鋅5公斤，促進劑D2公斤。
[0011]所述的膨潤土-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)將秸稈直接放入粉碎機中進行粉碎，篩選得到秸稈細粉，控制秸稈粒徑小于0.40mm；
(2)膨潤土-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量百分比濃度在2%之間；
②、將膨潤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15°C溫度下超聲攪拌I小時，再加入碳酸鈉溶液繼續(xù)攪拌3小時，反應結束后離心得到沉淀物，用去離子水洗滌，干燥得到膨潤土-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、將丁腈橡膠、間苯二酚-甲醛樹脂、步驟(I)得到的秸桿細粉投入到密煉機中進行混煉，混煉溫度控制在150°C，混煉時間20分鐘；
②、繼續(xù)加入納米氧化鋅、硬脂酸、二正丁基二硫代氨基甲酸鋅以及步驟(2)得到的膨潤土-碳酸鈣微球到密煉機中進行混煉，混煉溫度控制在130 °C，混煉時間30分鐘，得到混煉膠，混煉膠出料后送入開煉機進行散熱；
(4)濾膠:將散熱后的混煉膠下條后送入濾膠機濾膠，濾網(wǎng)為80目，得到母膠；
(5)捏合:
①、將混煉膠投入到捏合機中，控制捏合室溫度在75°C，捏合20分鐘；
②、投入SAP樹脂捏合共混60分鐘，控制溫度在130°C；
③、將捏合機的室溫降至75°C，投入促進劑D繼續(xù)捏合共混25分鐘；將捏合后的混料經捏合機下部的螺桿排料裝置過濾，排料。
[0013]經測試:拉伸強度18.4MPa ;拉斷伸長率615% ;強度84度;吸水膨脹率408%。
【主權項】
1.一種秸桿細粉改性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，秸桿細粉8-16份，膨潤土-碳酸鈣微球15-25份，SAP樹脂10-12份，納米氧化鋅8-12份，硬脂酸1-3份，間苯二酚-甲醛樹脂3-5份，二正丁基二硫代氨基甲酸鋅4-6份，促進劑D1-3份； 所述的膨潤土-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)權利要求書I所述的一種秸桿細粉改性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)將秸桿直接放入粉碎機中進行粉碎，篩選得到秸桿細粉，控制秸桿粒徑小于.0.40mm； (2 )膨潤土 -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量百分比濃度在1%-3%之間； ②、將膨潤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，再加入碳酸鈉溶液繼續(xù)攪拌2-4小時，反應結束后離心得到沉淀物，用去離子水洗滌，干燥得到膨潤土-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、將丁腈橡膠、間苯二酚-甲醛樹脂、步驟(I)得到的秸桿細粉投入到密煉機中進行混煉，混煉溫度控制在125-160 0C，混煉時間10-30分鐘； ②、繼續(xù)加入納米氧化鋅、硬脂酸、二正丁基二硫代氨基甲酸鋅以及步驟(2)得到的膨潤土-碳酸鈣微球填料到密煉機中進行混煉，混煉溫度控制在100-1400C，混煉時間20-40分鐘，得到混煉膠，混煉膠出料后送入開煉機進行散熱； (4)濾膠:將散熱后的混煉膠下條后送入濾膠機濾膠，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中，捏合15-30分鐘，投入SAP樹脂捏合共混40-90分鐘，控制溫度在 125-150 °C; ②、將捏合機的室溫降至70-80°C，投入促進劑D繼續(xù)捏合共混20-30分鐘;將捏合后的混料經捏合機下部的螺桿排料裝置過濾，排料。
【文檔編號】C08K13/04GK106084346SQ201610473178
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】胡光榮
【申請人】安徽榮達閥門有限公司