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作为功能性吸水材料,遇水膨胀橡胶(WSR)具有“弹性止水和以水止水”双重防水功能,制备遇水膨胀橡胶的一般方法是:用亲水性的吸水树脂(CSP)和亲油性的橡胶进行物理共混,但由于吸水树脂不能很好的分散在橡胶相中,并且容易从橡胶相中脱出,这样会降低橡胶的吸水性能、力学性能、长期保水性和重复使用性,吸水树脂和橡胶之间的不相容性的问题可以用以下方法进行改进:(ⅰ)减小吸水树脂的尺寸;(ⅱ)对吸水树脂进行改进,在吸水树脂上引入亲油性的长链分子以增强和橡胶的作用力。通过这两种方法来提高吸水树脂在橡胶中的分散性,降低遇水膨胀橡胶的流失率,提高吸水性能。
本论文的主要工作包括以下几点:(1)研究了吸水树脂的合成,探讨了吸水树脂的耐盐性和耐温性;(2)对吸水树脂进行表面改性来增强吸水树脂和橡胶之间的粘接力;(3)采用逾渗理论对遇水膨胀橡胶的吸水过程进行分析。本文主要研究内容和结论概括如下:
通过反向悬浮法制备吸水树脂,水性单体分散在油溶性溶剂中进行聚合。利用微波技术对吸水树脂进行表面接枝改性,结果表明,微波辅助接枝改性可以增强吸水树脂和氯丁橡胶的界面粘接性,提高遇水膨胀橡胶的力学性能和吸水树脂在橡胶中的分散性,降低遇水膨胀橡胶的流失率。
利用微波辐射对遇水膨胀橡胶进行硫化。研究了WSR的温度、力学性能和吸水性能与辐照时间的关系。结果表明:当辐照时间为4min时,制备的遇水膨胀橡胶的性能较好。
遇水膨胀橡胶的吸水性能主要依赖于吸水相的连通性,当吸水树脂的体积分数较小时,吸水树脂在橡胶相中被孤立,遇水膨胀橡胶的吸水性受到橡胶相的影响而很难传递,当吸水树脂的体积分数逐渐增加时,吸水相逐渐连通成大的网络,以至于所有的吸水树脂粒子都因可以接触到水而膨胀。这种转变被视为逾渗转变,吸水树脂体积分数达到一定的含量时会出现逾渗转变。可以发现,当吸水树脂含量超过逾渗临界点时,遇水膨胀橡胶的吸水性能遵守逾渗定律。
研究结果不仅为遇水膨胀橡胶的研究提供了科学的依据,而且用一种新的方法来研究开发遇水膨胀橡胶。