高性能吸水膨胀橡胶的制备和性能

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1、橡胶工业2013年第6O卷高性能吸水膨胀橡胶的制备和性能桂红星，李超，陈晰，黄茂芳(中自热带农业科学院农产品加工研究所，广东湛江524001)摘要：介绍一种高性能吸水膨胀橡胶的制备新方法：在丙烯酸钠接枝天然胶乳制备吸水膨胀橡胶过程中，加入纳米晶纤维素(NCC)和纳米硅溶胶(NSS)以同时提高吸水膨胀橡胶的吸水性能和物理性能。结果表明，当丙烯酸钠单体用量为6O份、NCC用量为0．75份、NSS用量为3份时，吸水膨胀橡胶的综合性能最好，吸水率达1O．013，吸水平衡时间为11h，二次吸水比率为97．3，拉伸强度为12．25MPa。关键词：吸水膨胀橡胶；丙烯酸钠接枝天然胶乳；吸水性能；物理性能中

2、图分类号：TQ331．2；TQ336．9文献标志码：A文章编号：1000—890X(2013)02—0094—04吸水膨胀橡胶是一种新型功能高分子材料，1实验自20世纪70年代问世以来，以其独特的弹性密1．1主要原材料封止水和吸水膨胀以水止水双重特性，受到普遍浓缩天然胶乳，干胶质量分数为0．602，中国重视，被广泛用于隧道、地铁、海上采油、精密仪器热带农业科学院试验胶厂提供；NCC，自制；及食品等的防水、防潮_1]。吸水膨胀橡胶一般通NSS，二氧化硅质量分数为0．30～0．31，平均粒径为1O～20nm，广东省佛山市南海水玻璃厂提过物理或化学方法在橡胶基体中引入亲水基团或供；丙烯酸，化学纯

3、，市售品；过硫酸钾、亚硫酸氢亲水组分进行制备。物理共混法工艺简单，成本钠和N，N，_亚甲基双丙烯酰胺，分析纯，市售品。低，是制备吸水膨胀橡胶的常用方法，但由于亲水1．2试样制备组分与橡胶基体的相容性较差，很难在橡胶基体1．2．1纳米粒子的分散中均匀分散，从而导致吸水膨胀橡胶的物理性能将NCC和NSS分散在去离子水中，用超声较差；同时亲水组分容易从橡胶网络中脱落，削弱波处理60min。了吸水膨胀橡胶的长期保水性和重复使用性。针1．2．2丙烯酸(钠)溶液的配制对上述问题，人们在制备方法[3]、增容剂改将一定量的丙烯酸置于有冰水浴冷却的容器性_6。]、复合改性_8等方面做了大量研究：作，但中，边

4、搅拌边用滴液漏斗滴加质量分数为0．25的都只是改善了吸水膨胀橡胶的部分性能，不能使氢氧化钠溶液至溶液呈弱酸性。吸水膨胀橡胶同时兼有强的吸水性能和良好的物1．2．3接枝共聚物的制备理性能。取干胶含量为10g的浓缩天然胶乳置于反本研究在采用丙烯酸钠接枝天然胶乳制备吸应容器中，加入2．5g质量分数为0．1的平平加水膨胀橡胶的过程中，在天然胶乳中充分混入少“O”，再加入一定质量的NCC、NSS和亚硫酸氢量纳米晶纤维素(NCC)和纳米硅溶胶(NSS)，以钠(与过硫酸钾的物质的量相等)，搅拌、通氮排氧期利用NCC和NSS的亲水性和补强作用，制备20rain后滴加2．25tool·L的丙烯酸钠，然后出具

5、有高吸水率、高吸水速率、高强度和高保水性加入质量为丙烯酸质量0．09的N，N，_亚甲基能的吸水膨胀橡胶。双丙烯酰胺和计量的去离子水，最后加入一定量的1．75×10mol·L的过硫酸钾开始反应。作者简介：桂红星(1969一)，男，湖北黄梅人，中国热带农业在50℃下反应至聚合物爬杆，结束反应，将聚合科学院农产品加工研究所研究员，博士，主要从事高分子新材料的研究工作。物转入托盘放人烘箱中，在7O～8O℃下烘干即得第2期桂红星等．高性能吸水膨胀橡胶的制备和性能接枝共聚物。表1丙烯酸钠单体用量对吸水膨胀橡胶1．2．4制品型吸水膨胀橡胶的制备吸水性能的影响将制得的接枝共聚物加入配合剂后在开炼机上混炼，

6、胶料配方为：NR100，氧化锌5，硬脂酸3，硫黄2，促进剂D1．5，促进剂DM0．5，加料顺序为：硬脂酸一氧化锌、促进剂D和DM---~硫黄。胶料混炼均匀后停放2h以上(不超过24h)，在平板硫化机上硫化，硫化温度为140注：NCC用量为1份。℃，硫化压力为18MPa。加入1份NCC后，吸水膨胀橡胶的吸水率、1．3测试分析吸水平衡时间和二次吸水比率等吸水性能与文献1．3．1吸水率[-lO]报道的结果相比明显改善。从表1可以看称量20mm×20mm×2mm标准试样质量出：随着丙烯酸钠单体用量的增大，吸水膨胀橡胶后，将其浸入蒸馏水中，吸水平衡后再称质量，按的吸水率不断增大，最大时达21．027

7、；吸水平衡照下式计算吸水率。时间不断缩短，最短为8h，这表明在吸水膨胀橡吸水率一胶制备过程中，加入少量均匀分散的亲水性材料，1．3．2二次吸水比率并使之形成良好的吸水通道，可充分发挥高吸水取已吸水饱和的吸水膨胀橡胶，称质量，在树脂的高吸水性能，使吸水膨胀橡胶的吸水率明70℃的鼓风干燥箱中干燥至水分全部丧失，再次显增大，吸水平衡时间缩短。综合考虑吸水膨胀进行吸水试验，第2次吸水饱和质量与第1次吸橡胶吸水率和二次吸水比率，选