共混型吸水膨胀橡胶的制备研究

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吸水膨胀橡胶是一种具有优良弹性和吸水性能的新型特种橡胶,在密封防水等多方面有着广泛的应用前景,考虑到成本及质量因素,一般以机械共混法为主。吸水树脂的吸水能力、基体材料的膨胀能力、吸水树脂与基体材料的相容性等对吸水膨胀橡胶的性能有影响。本文主要研究了增容剂NR-g-MMA、NR基吸水膨胀橡胶、NR/LDPE热塑性弹性体和NR/LDPE吸水膨胀热塑性弹性体的制备工艺,并对制备的吸水材料的力学性能和吸水性能进行了考察。采用油溶性引发体系CHP-TEP,利用乳液聚合方法制备接枝聚合物NR-g-MMA,考察了引发剂用量、反应温度和投料比对接枝率和接枝效率的影响。实验表明,制备NR-g-MMA的适宜反应条件:引发剂用量为0.6%,NR:MMA(摩尔比)为3/4,反应温度为45℃。采用IR分析证实了天然橡胶和MMA发生了接枝聚合反应。研究了共混组分比例、硫化体系、共混温度及增容剂对动态硫化法制备NR/LDPE热塑性弹性体影响。实验表明,制备NR/LDPE的适宜工艺:橡塑比例为70/30,共混温度:120~130℃;LDPE-g-MAH为增容剂,用量2phr,硫化剂用量2.5phr(S:DCP为2/3)。选用所有配合剂(硫化剂除外)与NR炼成母炼胶,再与LDPE混合后动态硫化。以NR为基体材料以机械共混法制备吸水膨胀橡胶,考察了PEG、硫化剂用量、吸水剂种类及用量、增容剂种类对材料性能的影响。实验表明,PEG可以增大材料的吸水能力,但是力学性能有所下降;材料的吸水能力随硫化剂用量的增大而减小,力学性能随之增大。PAANa为吸水剂、STAM为增容剂材料综合性能较好,且吸水性能随PAANa用量增大而增大,力学性能随之降低。吸水后材料力学性能降低,且吸水能力越大力学性能下降越大。SEM图说明了增容剂改善了吸水剂和NR之间的相容性。以PAANa为吸水剂,NR/LDPE为基体材料制备吸水膨胀热塑性弹性体,研究了吸水剂粒径大小、增容剂、制备方法等对材料性能的影响。实验表明,NR-g-MMA作增容剂时,NR/LDPE吸水膨胀热塑性弹性体的综合性能较好,增容剂用量为15phr。材料的吸水能力随PAANa用量的增大而增大,但是吸水倍率提高不显著。由本实验知,以PAANa为吸水剂,NR/LDPE为基体材料制备的吸水材料力学性能优异,但是吸水能力难以有效的提高。以NR作为基体材料时综合各组分对WSR吸水性能和力学性能的影响,制备吸水膨胀橡胶的较好配方为:吸水剂选用PAANa 40~60phr,增容剂选用STAM,用量为PAANa的10%(质量比),PEG 10phr,S 2~2.5phr。
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