遇水膨胀橡胶的吸水膨胀和力学性能研究
吸水膨胀橡胶的研究现状及发展分析
吸水膨胀橡胶的研究现状及发展分析吸水膨胀橡胶是一种具有独特性能和广泛应用前景的新材料，其研究现状和发展分析如下：1. 研究现状：吸水膨胀橡胶的研究始于上世纪60年代，在国内和国际上得到了广泛关注和深入研究。
相关的研究内容主要包括吸水膨胀性能、合成方法、微结构控制和应用等方面。
(1) 吸水膨胀性能研究：研究者通过改变橡胶材料的成分和结构，以及调控其吸水膨胀性能，实现了对吸水膨胀橡胶材料的性能优化。
研究发现，吸水膨胀橡胶材料具有高吸水速度、大吸水膨胀率和优良的可逆性能。
(2) 合成方法研究：研究者通过改变反应工艺条件和添加不同的交联剂、增塑剂、填料等，成功合成了吸水膨胀橡胶材料。
常用的合成方法包括溶胶凝胶法、热交联法、射出成型法和激光照射法等。
(3) 微结构控制研究：研究者通过控制吸水膨胀橡胶材料的微结构，实现了对其吸水膨胀性能和力学性能的调控。
常用的微结构调控方法包括改变交联密度、调控网络孔隙结构和控制孔径大小等。
(4) 应用研究：吸水膨胀橡胶材料具有广泛的应用前景，研究者通过将其应用于自动控制、生物医药、传感、动力学响应等领域，取得了很多创新性的研究成果。
2. 发展分析：随着科学技术的不断发展，吸水膨胀橡胶材料的研究面临着以下几个发展趋势和挑战：(1) 深入研究吸水膨胀机理：目前，对吸水膨胀橡胶材料的吸水机理和膨胀机制的认识还不够深入，需要进一步探索其独特的物理化学性质。
(2) 功能化设计和综合性能提升：未来的研究将更加注重吸水膨胀橡胶材料的功能化设计，以满足不同领域的应用需求。
还需要改进材料的吸水速度、吸水膨胀率和循环使用性能等综合性能。
(3) 多样化的合成方法和微结构调控：研究者将继续尝试新的合成方法和微结构调控方法，以扩大吸水膨胀橡胶材料的应用领域，并提高其性能。
(4) 应用拓展和产业化发展：随着吸水膨胀橡胶材料的广泛应用，将面临更多的应用需求和新的挑战。
研究者需要将其应用于更多领域，并探索其在产业化方面的发展前景。
遇水膨胀橡胶试验
遇水膨胀橡胶试验作业指导书1检测依据《膨润土橡胶遇水膨胀止水条》(JG/T141-2001)《高分子防水材料 第三部分 遇水膨胀橡胶》(GB/T18173.3-2002)2组批规则膨润土橡胶遇水膨胀止水条：同一型号产品5000m 为一批，不足5000m 皆认为一批。
腻子型遇水膨胀止水条：以每月同标记的膨胀橡胶产量为一批。
3试验项目及试验方法3.1试验项目体积膨胀倍率 高温流淌性 低温试验3.2试验方法3.2.1膨润土橡胶遇水膨胀止水条(1) 吸水膨胀倍率用锋利的小刀裁切约30mm ×10mm ×10mm 试样各3块，每块重约4g ，将桥型托架架在天平秤盘上，用于测试。
首先测定试样在空气中的质量M 1和试样浸入水中的质量m 1，然后将试样浸泡在水中，C 型每间隔2h 测定一次试样在空气中的质量M 2和试样浸入水中的质量m 2。
S 型每间隔12h 测定一次试样在空气中的质量M 2和试样浸入水中的质量m 2，并记录。
测定至吸水膨胀倍率基本不再增加为止。
C 型产品按24h 计，S 型产品按240h 计。
每组三个试样，取其算术平均值作为吸水膨胀倍率，结果按下式计算：式中：△V ——吸水膨胀倍率，%；M 1——浸泡前试样在空气中的质量，g ； M 2——浸泡后试样在空气中的质量，g ；%1001122⨯--=∆m M m M Vm 1——吸水膨胀前试样在水中的质量，g ； m 2——吸水膨胀后试样在水中的质量，g 。
根据上式分别算出不同时间所对应的吸水膨胀倍率，符合表2指标规定为合格。
(2) 耐热性将试样裁切成长度为100mm 三块，用金属丝穿过，悬挂于加热至80℃的烘箱，恒温2h 。
观察经加热后的试样三块均无流淌想象为合格。
(3) 低温柔性将试样裁切成长度为150mm 三块，平放于已达-20℃的冰箱中，同时将直径20mm 金属棒也置于冰箱中，保持温度恒定，试验试件为2h 。
开启冰箱门，在3s 之内迅速将冷冻过的试样置于金属棒表面绕180度取出，用5倍放大镜观察，三块试样表面均无裂纹现象为合格。
吸水膨胀橡胶研究进展_杨晓红
-%.& /0
C+=DEFG 等人采用顺 B.%H 聚丁二烯和腈
基橡胶为原料 ! 在偶联接枝之前 ! 将聚丁二 烯橡胶和腈基橡胶经过环氧化作用 ! 再盐酸 化 ! 得到含活性基团 CI % HJK 的橡胶 -B0$ 再 与经处理的聚四氢呋喃偶联得到效果较好的 弹性体 $ 另外 ! 磺化氯乙烯和聚氧化乙烯通 过反应制得的弹性体 ! 吸水时的抗张强度大 于未吸水时 ! 这引起了研究者的兴趣 $
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!"#"#::引发接枝法
在聚合物链中所有形成的反应活性中心 引发另一单体聚合而生成接枝共聚物 $ 对于 具有优良性能的橡胶 ! 分子链上没有活性基 团的可采用此法 $ 一般有引发剂引发接枝和 辐射接枝 $
!"#&&化学接枝改性法
将亲水性链 段或基团 1 如 羟 基 "
羧基" 醚基 等,通 过 化 学 反 应 接 枝 到 橡 胶 分 子 链 上 !
从
C+=DEFG 等采用 4L# 的醚合物作引发剂 !
用 小 分 子 环 氧 化 物 ! 例 如 B.!H 环 氧 丙 烷 和
而制备 869 的一种方法 ! 根据接枝机理的不 同可分为引发接枝 1 引 发剂或 辐射 引发 , 和偶联接 枝 $ 因亲水基通过化学键结合进入高分子主 链 " 微观相容性好 ! 强度高 ! 吸水膨胀 " 脱 水复原的反复过程中物理性能 " 膨胀性能稳 定 $ 但接枝反应困难 ! 工艺烦琐 ! 吸水膨胀 率低 ! 橡胶主体弹性差 ! 目前尚未有大规模 生产 $
亲水性聚氨酯等 ! 其亲水基团是羟基 # 酰胺 基"
吸水膨胀橡胶的研究现状及发展分析
吸水膨胀橡胶的研究现状及发展分析吸水膨胀橡胶是一种新型的材料，具有良好的吸水性和膨胀性能。
近年来，随着人们对环境保护和节能的需求不断增强，吸水膨胀橡胶逐渐得到广泛应用。
本文将就其研究现状及发展进行分析。
一、吸水膨胀橡胶的定义与特性吸水膨胀橡胶是指一种特殊的聚合物材料，具有良好的吸水性和膨胀性能。
其基本性能是在吸水后可膨胀至原始体积的数倍，且能够保持较长时间的体积稳定性。
吸水膨胀橡胶的膨胀性能主要依赖于它的化学结构和吸水特性。
以氯丁橡胶为例，其吸水性能可以通过改变胶料的含水度和孔隙大小等因素来控制。
二、吸水膨胀橡胶的应用领域1、土木工程吸水膨胀橡胶在土木工程中有广泛的应用，可应用于土壤改良、防水、抗震等方面。
例如，在建设高速公路过程中，吸水膨胀橡胶可用于路基土的加固处理，使其具有更好的稳定性和抗震性能。
2、医疗卫生吸水膨胀橡胶还可以应用于医疗卫生领域中。
例如，在医学上，吸水膨胀橡胶可以用于创口敷料和绷带，其吸水膨胀性能可以有效地减轻疼痛和加快伤口愈合的速度。
3、建筑装修4、汽车工业吸水膨胀橡胶也在汽车工业领域中有着广泛的应用。
例如，吸水膨胀橡胶可以在汽车轮胎中使用，进一步提高其行驶安全性和降低燃油消耗。
1、研究方向在吸水膨胀橡胶的研究方向上，主要是探究其化学结构和吸水性能的影响因素。
例如，通过改变吸水膨胀橡胶胶料的组成、结构和孔隙大小等因素，来控制其吸水率和膨胀性能。
2、研究进展目前，吸水膨胀橡胶的研究主要集中于以下几个方面：（1）制备方法的研究目前，吸水膨胀橡胶的制备方法主要有交联法、非交联法、模压法等多种。
其中，交联法制备的吸水膨胀橡胶具有较好的体积稳定性和吸水性能。
（2）材料的改性研究（3）应用研究吸水膨胀橡胶的应用研究主要集中在土木工程、医疗卫生、建筑装修和汽车工业等方面。
随着人们对环保和可持续发展的重视，吸水膨胀橡胶的应用领域会不断扩展。
同时，科学研究也将深入探究吸水膨胀橡胶的结构和性能，以满足不同领域的需求。
NR_SBR吸水膨胀橡胶的性能研究_肖建斌
文章编号:1672-6987(2004)06-0507-03NR/SBR 吸水膨胀橡胶的性能研究肖建斌,王永祥(青岛科技大学高分子科学与工程学院,山东青岛266042)摘 要:用正交试验法对NR/SBR 制备吸水膨胀橡胶的吸水膨胀性和物理机械性能进行研究。
结果表明:吸水膨胀橡胶的吸水膨胀率随吸水树脂用量增加而增大,拉伸强度和扯断伸长率随吸水树脂用量增加而降低;硫化剂用量越多橡胶吸水膨胀率越小;橡胶吸水膨胀率随白炭黑用量增加而略有上升。
关键词:正交试验;吸水树脂;吸水膨胀率中图分类号:TQ 333.2 文献标识码:AStudy on the Property of Water Swelling Rubber with NR/SBR BlendsXIAO Jian -bin,WA NG Yong -xiang(College of Polymer Science and Engineering,Qingdao University of Science and Technology,Qingdao 266042,China)Abstract:Study on the property of water swelling rubber with the method of orthogonal testing.Theresults show that the volume expansibility of water swelling rubber increases with the increase of amounts of water -absorbing resin,but its physical properties decreases.The more the amount of su-l phur,the lo wer the volume expansibility.The volume expansibility upgrades slightly with the in -crease of reinforcing agent c ontent.Key words:orthogonal testing;water -absorbing resin;volume expansibility 吸水膨胀橡胶是一种新型的功能性材料,它从20世纪70年代问世以来,以其独特的弹性密封止水及吸水膨胀以水止水的双重止水特性,日益受到人们的普遍重视。
遇水膨胀橡胶止水条吸水膨胀率
遇水膨胀橡胶止水条吸水膨胀率随着建筑工程的不断发展，对于建筑物的防水性能要求也越来越高。
而在防水领域中，遇水膨胀橡胶止水条因其独特的性能被广泛应用于建筑物的防水工程中。
本文将重点探讨遇水膨胀橡胶止水条的吸水膨胀率。
遇水膨胀橡胶止水条，顾名思义，是一种能够在接触水分后膨胀的橡胶条。
它由高分子合成材料制成，具有优异的柔韧性和可塑性。
在正常情况下，遇水膨胀橡胶止水条处于未膨胀状态，但当遇到水分后，它能够快速吸水膨胀，形成密实的防水层，从而达到防水的目的。
吸水膨胀率是衡量遇水膨胀橡胶止水条性能的重要指标之一。
吸水膨胀率指的是遇水膨胀橡胶止水条在一定时间内吸收水分后膨胀的程度。
一般来说，吸水膨胀率越高，代表着遇水膨胀橡胶止水条吸水能力越强，防水效果越好。
遇水膨胀橡胶止水条的吸水膨胀率受多种因素的影响。
首先是橡胶止水条的材料配方和制造工艺。
不同的材料配方和制造工艺会导致橡胶止水条的吸水性能不同。
其次是水分的pH值和温度。
一般来说，遇水膨胀橡胶止水条对于中性水的吸水效果较好，但对于酸性或碱性水则吸水效果会有所下降。
此外，水的温度也会影响橡胶止水条的吸水膨胀率，一般来说，水温越高，橡胶止水条的吸水膨胀率会有所增加。
在实际应用中，吸水膨胀率的确定需要进行实验测试。
一般来说，可以采用浸泡法或浸水法来测试遇水膨胀橡胶止水条的吸水膨胀率。
浸泡法是将橡胶止水条完全浸泡在水中，等待一定时间后测量其膨胀量。
而浸水法则是将橡胶止水条放置在水中，记录其吸水膨胀率随时间的变化。
通过实验测试，可以得到遇水膨胀橡胶止水条在不同条件下的吸水膨胀率，为工程设计和施工提供依据。
遇水膨胀橡胶止水条的吸水膨胀率对于建筑物的防水效果起着至关重要的作用。
合理选择吸水膨胀率适宜的遇水膨胀橡胶止水条，可以有效预防地下室、隧道、水池等建筑物的渗漏问题。
而对于特殊要求的场所，如核电站、医院等，需要选择吸水膨胀率更高的遇水膨胀橡胶止水条，以确保防水效果的可靠性。
吸水膨胀橡胶的研究现状及发展分析
吸水膨胀橡胶的研究现状及发展分析吸水膨胀橡胶是一种能够吸收水分并在吸水后发生体积变化的材料。
它具有广泛的应用前景，包括医学领域、土木工程、智能材料等。
在近年来，吸水膨胀橡胶的研究取得了显著的进展，并得到了广泛关注。
吸水膨胀橡胶的基本原理是通过在橡胶中引入高亲水性的交联基团，使其能够与水分发生反应并进行吸附，从而引起材料的膨胀。
目前，已经开展了许多不同类型的吸水膨胀橡胶研究，主要包括仿生学方法、物理化学方法和杂化材料方法等。
仿生学方法是通过模仿生物体的结构与功能，设计和合成吸水膨胀橡胶。
研究人员发现某些植物和动物体内存在直径微米级别的纤维结构，通过研究这些纤维结构，可以设计出具有优秀吸水性能的橡胶材料。
研究人员还发现藻类体内存在以纳米级别排布的孔洞结构，进一步研究发现，这种孔洞结构可以显著提高橡胶的吸水性能。
物理化学方法是通过改变吸水膨胀橡胶的结构和组成来改变其吸水性能。
研究人员通过控制吸水膨胀橡胶的交联程度和孔隙结构，可以调节材料的吸水性能。
研究人员还发现通过在橡胶中引入一定比例的疏水性基团，可以增强材料的吸水性能。
当前，吸水膨胀橡胶的研究正朝着以下几个方向进行发展。
研究人员正在致力于进一步了解吸水膨胀橡胶的基本原理，包括水分吸附和释放的机理，从而提高材料的吸水性能。
研究人员正在研发新的吸水膨胀橡胶材料，以满足不同应用领域的需求。
研究人员正在研究可用于人体组织工程的吸水膨胀橡胶材料，以及可用于智能结构和机器人的吸水膨胀橡胶材料。
研究人员还在探索吸水膨胀橡胶的制备和加工技术，以降低制备成本并提高材料的性能。
吸水膨胀橡胶的研究已取得了显著的进展，并在许多领域展现出了巨大的应用潜力。
随着对吸水膨胀橡胶基本原理的深入了解和新材料的研发，相信吸水膨胀橡胶将在未来得到更广泛的应用。
吸水膨胀橡胶的研究现状及发展分析
吸水膨胀橡胶的研究现状及发展分析吸水膨胀橡胶是一种利用吸水膨胀性质来实现形状改变的材料。
它具有很广泛的应用领域，如生物医学、传感器和太阳能电池等。
目前，关于吸水膨胀橡胶的研究已取得了很多进展，但仍存在一些挑战和需要进一步解决的问题。
吸水膨胀橡胶的研究现状主要包括材料开发、制备方法、理论模型以及应用等方面。
在材料开发方面，研究人员通过合成、改性和组装等手段，开发出了许多具有优异吸水膨胀性能的材料，如聚合物水凝胶、纳米粒子和复合材料等。
这些材料具有高度可控的吸水膨胀行为，且可以通过调节其化学组成和结构来实现具体的吸水膨胀性能。
在制备方法方面，研究人员通过溶液共混、交联聚合和模板法等方法，成功制备了各种吸水膨胀橡胶材料。
溶液共混法是一种广泛应用的制备方法，它通过将两种或多种溶解于不同溶剂中的聚合物混合，在溶剂蒸发过程中形成吸水膨胀橡胶。
交联聚合法是一种通过共聚物交联来获得吸水膨胀性能的方法，它可以通过调节交联剂的类型和含量来控制材料的吸水膨胀性能。
在理论模型方面，研究人员提出了各种吸水膨胀模型，从宏观和微观两个尺度研究了吸水膨胀橡胶的力学性能和吸水膨胀行为。
经典的橡胶弹性力学理论和弹性力学模型被广泛应用于吸水膨胀橡胶的力学性能研究。
微观模型则主要通过分子动力学模拟方法，研究了吸水膨胀橡胶分子结构与力学性能之间的关系。
在应用方面，吸水膨胀橡胶已经在生物医学领域得到了广泛的应用。
吸水膨胀橡胶可以作为人工组织、给药系统和生物传感器等的材料，实现对生物体的刺激响应和控制。
吸水膨胀橡胶还可以用于生物打印和组织工程等领域，为生物医学研究提供了新的可能性。
吸水膨胀橡胶的研究仍存在一些挑战和待解决的问题。
吸水膨胀橡胶的机械性能和稳定性需要进一步优化和改善，以实现其在实际应用中的可靠性。
吸水膨胀橡胶的制备方法需要更加简单、高效和环保。
而当前的制备方法多为复杂的实验过程，存在一定的成本和环境污染问题。
吸水膨胀橡胶在应用中也需要解决与其他材料的兼容性和稳定性问题，以实现与其他器件的集成和功能优化。
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研究报告弹性体,2002 12 25,12(6):28~31CHINA EL AST OM ERICS收稿日期:2002 08 08作者简介:周爱军(1965-),男,湖北武汉市人,讲师,四川大学高分子合成与应用专业硕士,主要从事聚合物合成、共混及改性研究。
*湖北省科技攻关项目(2202AA107B02)遇水膨胀橡胶的吸水膨胀和力学性能研究*周爱军,刘长生(武汉化工学院材料系,湖北武汉 430073)摘 要:以天然橡胶和吸水树脂(聚丙烯酸钠)为主要原料,以含聚氧化乙烯嵌段的亲水亲油型多嵌段共聚物为增容剂,活性陶土为补强剂,利用多组分机械共混技术,制备了遇水膨胀橡胶;从吸水动力学数据出发,研究了重量吸水率与增容剂含量、吸水树脂含量之间的关系;对遇水膨胀橡胶吸水前后的力学性能进行了测试。
结果表明:增容剂的加入能显著改变遇水膨胀橡胶的吸水性能和力学性能。
关键词:天然橡胶;吸水树脂;增容剂;增容作用;遇水膨胀橡胶中图分类号:T Q 331.2 文献标识码:A 文章编号:1005 3174(2002)06 0028 04遇水膨胀橡胶(WSR)是一种具有弹性密封和遇水膨胀双重作用的功能弹性体。
它是橡胶基体与高吸水性树脂以及其它亲水性组分的共混体系,一般可由机械共混法和化学接枝法制备[1]。
遇水膨胀橡胶普遍存在的问题是亲水性的高吸水性树脂在疏水性的橡胶中脱落损失,影响遇水膨胀橡胶的吸水膨胀性能和力学性能,不利于其重复使用。
在橡胶/高吸水树脂共混体系中加入两亲性共聚物作为增容剂,期望改善亲水性分散相和亲油性连续相的相容性,减少高吸水树脂的脱落损失,增强遇水膨胀橡胶的吸水膨胀性能[2~3]。
橡胶特别是通用型橡胶,本质上都是疏水性材料。
这是因为橡胶主要要求在室温下能表现出优异的弹性,并具备低的玻璃化温度,因此在橡胶材料本身的分子结构上,不允许有大量的极性基团存在,通常使用的橡胶都是由具有疏水性的碳氢化合物组成的。
橡胶的结构特性,决定了它必然是疏水性材料,但配入亲水性大的物质可以增加它的吸水性。
橡胶中添加超吸水性树脂,可以得到遇水后体积膨胀高达4~6倍的吸水性橡胶制品。
也可通过橡胶与聚环氧乙烯接枝制备吸水膨胀橡胶[3,6]。
吸水膨胀橡胶无毒、无味、水压承受力强,反复膨胀收缩也不会降低其基本性能,同时具有机械强度高、相容性好、吸水性高等特点,其用途相当广泛[4~5],主要是用作土木建筑的止水材料、密封材料、填料、地上建筑和地下管道的防水工程等方面。
如,一种护岸构造的嵌缝材料,其特征为将框架插入护岸构造物的接缝部位,再在框架内装入吸水性橡胶,从而形成嵌缝体;同时用防水薄膜将上述嵌缝体包覆起来,其膨胀后的体积至少比框架的体积大,紧贴于护岸构造物的接缝侧面。
建筑物构件用吸水橡胶密封,可获得良好的防水效果。
对于地下排水系统、隧道、涵洞结构材料而言,吸水膨胀橡胶由于接触地下水而膨胀,能够发挥出出色的止水性。
吸水橡胶还可以作建筑物房顶嵌条、垫片等密封材料使用。
笔者以天然橡胶和聚丙烯酸钠高吸水性树脂为主要原料,以含聚氧化乙烯(PEO300)嵌段的亲水亲油型多嵌段共聚物为增容剂,活性陶土为补强剂,交联聚丙烯酸钠为吸水促进剂,利用多组分机械共混技术,制备了遇水膨胀橡胶。
1 实验部分1.1 原材料天然橡胶(NR):烟片5#,海南产;聚丙烯酸钠(PAANa):自制;增容剂:含PEO300嵌段的多嵌段共聚物,自制。
1.2 样品的制备[6~8]天然橡胶在D160mm 的开炼机上塑炼、混炼后,置于160mm 120m m 2mm 模具中,在OLB-400 400 2型平板硫化机上加压硫化20min,条件为:0.5M Pa;135 5!。
硫化好后,裁剪出30mm 30mm 2mm 的试样。
胶料的混炼工艺简图见图1。
1.3 性能测试[7~9]1.3.1 吸水膨胀性能测试方法一次吸水膨胀性能:取30mm 30mm 2m m 的试样,称重,浸入800mL 水中。
每隔∀定时间取出称重,直至12h 不变。
然后在50!以下干燥至恒重。
一次重量吸水率S W 1、一次重量损失率L W 1,按以下公式计算:S W 1=W 2/W 1-1(1)L W 1=1-W 3/W 1(2)式中:W 1、W 2分别为试样吸水前后的质量;W 3是吸水膨胀试样干燥后的质量。
1.3.2 力学性能测试制成哑铃型的标准试样用XL-100A 型通用拉伸实验机在室温下分别测出100%伸长率下的拉伸应力,扯断伸长率,拉伸强度,吸水前的试样拉伸速率100mm/min 。
每一种配比制4个试样。
试验中的遇水膨胀橡胶受载时的形变很大,须采用真应力和真应变,以求得真实拉伸力学性能,其应力 #为:#= /A(3)式中: 为拉伸载荷,MPa;A 为试样的瞬时截面积,m 2。
2 结果与讨论2.1 增容剂对WSR 吸水性能的影响实验过程中,可以发现加增容剂的试样吸水后膨胀均匀,表面光滑、平整,而未加增容剂的试样浸入水后有大量的吸水树脂从表面析出,且膨胀不均匀。
增容剂对试样吸水速度及平衡吸水率的影响见图2、图3。
∃∀m (增容剂)%m (PAANa)=0%100;&∀m (增容剂)%m (PAANa)=5%100(a)PAANa 用量为80份&∀m (增容剂)%m (PAANa)=0%100;∋∀m (增容剂)%m (PAANa)=5%100;∃∀m (增容剂)%m (PAANa)=10%100(b)PAANa 的用量为100份图2 增容剂对吸水膨胀橡胶吸水性能的影响从图2和图3可以看出,随着吸水时间的增加,共混体系吸水率开始迅速增加而后增加缓慢,并且增容共混体系的吸水率明显高于未增容共混体系的吸水率。
从图2(b)可以看出,增容剂用量对吸水膨胀橡胶的吸水率有较大的影响,未加增容剂的共混体系的吸水率较低,当增容剂加入量为吸水树脂用量的5%时,所制备的吸水树脂的吸水率最高。
当增容剂用量进一步增加,达到吸(29(第6期周爱军,等.遇水膨胀橡胶的吸水膨胀和力学性能研究水树脂用量的10%时,共混体系的吸水率开始时低于增容剂用量为5%的共混体系,其达到平衡时的吸水率与后者相同,但是始终大大高于未加增容剂的共混体系。
这是因为,天然橡胶与吸水树脂的相容性很差,当不加增容剂时,吸水树脂很难均匀分散在天然橡胶基体中,将这样的共混物放入水中浸泡时,吸水树脂因分散不均匀难于全部与水相接触,导致吸水膨胀橡胶中较多的吸水树脂未起吸水作用。
当加入适量的增容剂与天然橡胶和吸水树脂共混时,使吸水树脂在共混过程中均匀分散在天然橡胶基体中,当吸水树脂在天然橡胶基体中的浓度达到一定数值时,水可以通过毛细管作用达到很多吸水树脂中使树脂吸水,而使吸水橡胶膨胀,结果是增容共混体系的吸水率大大高于未增容共混体系。
当增容剂用量进一步增加达到吸水树脂用量的10%时,其开始吸水率偏低归因于较多的增容剂包裹吸水树脂,其亲油链段对水的阻碍作用使吸水树脂在开始时的吸水速率偏低。
(a)PAANa 的用量为70份(b)PAANa 的用量为100份试验配方:NR 100,硬脂酸1,ZnO 3,防老剂1,陶土30,增容剂4,硫磺1.5,促DM 1图3 增容剂用量对吸水膨胀橡胶膨胀性能的影响2.2 吸水树脂用量对WSR 吸水性能的影响不同PAANa 用量时WSR 的吸水性能见图4。
由图4可知,吸水树脂用量对WSR 的吸水膨胀性能影响很大。
当PAANa 用量为60份时,WSR 吸水速率较慢,吸水率较低,最大吸水率为193%。
随着PAANa 用量的增加,其吸水速率及最大吸水率急剧增加,当PAANa 用量增至80份、100份时,最大吸水率分别为1230%和1784%。
这是因为在WSR 中,PAANa 为分散相,随PAANa 用量增加,不但分散相PAANa 区域增大,而且PAANa 相区之间会相互连结。
因此,水分子较易从WSR 表面的PAANa 相区向内部相区渗透,所以吸水速率随PAANa 用量增加而增加,最大吸水率也随之增加。
图4中,当PAANa 用量为70份时,其吸水率高于PAANa 用量为80份的体系,其原因可能是其吸水温度较高所引起的。
∋∀PAANa 100,实验温度<5!;&∀PAANa 80,实验温度<5!;)∀PAANa 70,实验温度>15!;∃∀PAANa 60,实验温度>15!图4 吸水树脂用量对吸水膨胀橡胶吸水性能的影响2.3 增容剂对WSR 力学性能的影响表1中为吸水膨胀橡胶未吸水时的测定数据。
从表1分析,吸水前增容剂对WSR 的影响基本趋势为:与不加增容剂相比,加入增容剂后,定伸强度略有下降,断裂伸长率略有增加,扯断强度明显增大。
这些说明增容剂使吸水树脂和天然橡胶形成良好的结合,WSR 变得软而韧,具有增容作用。
吸水树脂加入量的增加会降低WSR 的强度。
表1 增容和未增容吸水膨胀橡胶的力学性能1)试样号100%伸长率下的强度/M Pa扯断强度/M Pa 扯断伸长率/%1#2.910.65582# 2.511.86003#3.013.86324#2.514.36701)1#、2#:m (PAANa)%m (NR)=70%100;3#、4#:m (PAANa)%m (NR)=60%100;1#、3#未加增容剂;2#、4#中所加增容剂的量为3.6%。
(30( 弹 性 体第12卷3 结 论(1)机械共混NR/PAANa 吸水膨胀橡胶具有吸水量大、吸水快、外观尺寸稳定和机械强度高等优点。
(2)以含PEO300链段的亲水亲油低聚物为增容剂,能显著地提高遇水膨胀橡胶的吸水速率。
(3)增容剂使遇水膨胀橡胶变得软而韧,增容作用明显。
参 考 文 献:[1] 潘美,等.特种防水材料-遇水膨胀橡胶[J ].橡胶工业,1997,44(6):369-372.[2] 张书香,等.吸水膨胀弹性体在不同介质中的溶胀行为[J ].高分子学报,1998,(4):438-443.[3] 张志豪,等.PVA g PBA 在氯醇型遇水膨胀橡胶中的增容作用[J].弹性体,1998,8(4):1-6.[4] 耿同谋.遇水膨胀性聚氨酯防水材料及其应用[J ].化工新型材料,1995(10):28-30.[5] 刘柏贤,等.高吸水性(膨胀)树脂在建筑工程上应用[J].化学建材,1992,(5):188-189.[6] 张涛.遇水膨胀橡胶的研究[J].橡胶工业,1999,46(6):353-355.[7] 王玉其.吸水膨胀橡胶[J].特种橡胶制品,1998,(2):21-23.[8] 林莲贞,等.天然橡胶/部分水解聚丙烯酰胺乳液共混水膨胀橡胶的研究[J].橡胶工业,1991,38(3):132-137.[9] Abdel Abusfieh,Surya R Kalidindi.Effect of w ater absorptionon th e izod i m pact energy of crosslinked poly (M ethyl methacrylate acrylic acid)and their composites [J ].Pol ymer Com posites,1998,19(1):46-51.Study on the water absorblity and mechanical performanceof water absorbent sweling rubberZH OU Ai jun,LIU Chang sheng(Dep ar tment of M ater ial Science and Engineering,Wuhan Institute o f Chemical Technology ,Wuhan 430073,China)Abstract:Primary base materials are nature rubber and w ater absorbent resin (sodium polyacrylate),and compatibilizer is a hydrophiic lipophilic copolym er including block poly (ethylene ox ide),and streng th ening agent is reactive China clay.Water absorbent swelling rubber is made using technology of multicom pont mechanical blending.The influence of com patibilizer volume and w ater absorbtent resin volume on w eight w ater absorption,from kinetic magnitude of w ater absorption,w as investigated.After and before w a ter absorbing of w ater absorbent sw elling rubber,mechanical performances of samples w ere tested.T he re sults indicated that compatibilizer leads to an ascent on w ater absorbtend performance and mechanical per form ance of w ater absorbent sw elling rubber.Key words:nature rubber;w ater absorbtent resin;compatibilizer;copatibilizatian;w ater absorbent sw elling rubber(31(第6期周爱军,等.遇水膨胀橡胶的吸水膨胀和力学性能研究。