EPDM吸水膨胀橡胶密封垫-1
三元乙丙橡胶吸水膨胀橡胶性能的研究
Sw%
350 300 250 200 150 100
50
0
1
2
3
ௐᫍd
白炭黑用量/份：■—0；●—10；▲—20；
—▲
4
5
▲
▲
30； —40； —50。
（a）吸水性能
ડͨुऎMPa
8 7 6 5 4 3 2 1
0
10
20
30
40
50
60
ᄆ༺ᳫၸ᧙͊
（b）拉伸强度
850
800
750
700
650
白炭黑用量对吸水橡胶性能的影响如图1所 示，其中石蜡油和吸水树脂用量均为50份，吸水助 剂ZA用量为15份。
从 图 1（a）可 以 看 出：当 白 炭 黑 用 量 不 超 过 10 份 时，硫 化 胶 基 本 不 吸 水 膨 胀；当 白 炭 黑 用 量 为 20～50份时，硫化胶能够吸水膨胀；当白炭黑用量 为20份时，硫化胶达到溶胀平衡需要3 d，吸水速率
摘 要 ：研 究 白 炭 黑 、石 蜡 油 、吸 水 树 脂 和 吸 水 助 剂 Z A 用 量 对 三 元 乙 丙 橡 胶 吸 水 膨 胀 橡 胶 性 能 的 影 响 。 结 果 表 明 ：在
使用石蜡油改善胶料加工性能时，需要加入20份以上的白炭黑，否则硫化胶难以吸水；过大的石蜡油用量会减慢硫化胶
（1）吸 水 性 能。 取 适 量 吸 水 橡 胶 试 样，先 称
取质量，然后将其浸入去离子水中，一定时间后取
出，迅 速 擦 干 试 样 表 面 水 分，称 取 质 量 并 记 录，至
质量恒定，按照式（1）计算吸水率（SW）[18]：
SW＝（W2－W1）/W1×100%
（1）
三元乙丙橡胶密封垫在含氯城市用水中的降解机理
的黑 色物 质从 １ Ｏ个 月前安 装 的水龙 头 中流 出来 。 我们用 傅里 叶 转换 红 外 光 谱 （ Ｆ Ｔ—Ｉ Ｒ） 和 裂解 气
相色谱 法 （ Ｐ ＧＣ ） 进 行 了分 析 ， 表 明 黑色 物 质 就 是
Ｅ Ｐ Ｄ Ｍ 。因此 ， 我们将 新密 封垫 和使 用 了 １ 高耐磨炭黑）
２ ＃（ 细粒 子 热 裂 法 炭 黑 ）
２ ． ３ 由Ｅ Ｐ ＭＡ 进 行 渗 透 测 试
试样 １和试 样 ２的水 含量 有较 大差 别表 明水
渗透 率影 响氯 渗透 。 因此 ， 对 浸泡 后 的 Ｅ Ｐ ＤＭ 橡
然而， 表 ２所 示 的 物 理 性 能 说 明 ， Ｅ Ｐ ＤＭ 发 生 了
典 型 的老化 现象 ， 尽管组 成相 同 ， 但 硬度 和拉 伸强
度增大 。
表 １ Ｅ Ｐ Ｄ Ｍ 垫 片 的组 成 分 析
０
５ ｏ
ｌ ０ ｏ
距离 ，
图 １ 在 城 市 用 水 中使 用 １ ０个 月 后 Ｅ ＰＤＭ 垫 片 断 面 的 甄
到 １ ４ ０ ｇ ｍ） （ 图１ ） 。
中氯浓 度增 加 而 降解 的报 道 。另 外 ， 随着 生 活标
准 的提 高 ， 人们 在 日常生 活 中热水 用量变 大 ， 这些
造 成 了更坏 的 影 响 。也就 是 说 ， 残 余 的 氯 和高 温
导致 Ｅ Ｐ Ｄ Ｍ 橡 胶在 供水 系统 中使 用 时 ， 在 很 短 的
表 ２ Ｅ Ｐ Ｄ Ｍ 垫 片 的 物 理 性 能
取 的措施 致使 城 市用 水 中的 残余 氯 浓 度 增 大 ， 因
此， 过去 １ ５年 间 ， 有 大量 关 于 Ｅ Ｐ ＤＭ 橡 胶 由于水
epdm开孔、闭孔发泡材料用途
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EPDM吸水膨胀橡胶
02
03
拓展应用领域
推广环保理念，采用环保型原材 料和生产工艺，降低生产过程中 的环境污染。
积极开拓EPDM吸水膨胀橡胶在 新能源、环保等新兴领域的应用。
面临的挑战与机遇
挑战
国内外竞争对手的激烈竞争、原材料 价格的波动、技术更新换代的压力等 。
机遇
国家对环保产业的支持力度加大、防 水工程市场的不断扩大、新产品和新 技术的推广等。
膨胀倍数
EPDM吸水膨胀橡胶的膨 胀倍数较高，可根据密封 需求调整配方，实现不同 的膨胀倍数。
膨胀稳定性
EPDM吸水膨胀橡胶在吸 水膨胀后能够保持稳定的 形状和性能，不易发生收 缩或变形。
橡胶的物理性质
高弹性
EPDM吸水膨胀橡胶具有优良的弹性， 能够在承受压力时产生较大的形变， 并在压力释放后迅速恢复原状。
耐老化性能
温度适应性
EPDM吸水膨胀橡胶可以在较宽的温 度范围内使用，既能在低温下保持良 好的弹性和密封性，也能在高温下保 持稳定的性能。
EPDM吸水膨胀橡胶具有较好的耐老 化性能，能够在不同环境下长期保持 其性能和形状。
03
EPDM吸水膨胀橡胶的应用
防水工程
屋顶防水
EPDM吸水膨胀橡胶可以用于屋 顶防水，能够有效阻挡水分渗透，
对于管道接头处，EPDM吸水膨胀橡胶可以提供 可靠的密封，防止流体泄漏。
管道更换密封
在管道更换时，EPDM吸水膨胀橡胶可以作为临 时密封材料，确保管道更换过程的顺利进行。
04
EPDM吸水膨胀橡胶的生产工艺
材料选择
基础材料
选择高质量的EPDM橡 胶作为基础材料，确保 产品的物理性能和耐久
性。
吸水剂
。
吸水膨胀橡胶;制备方法;力学性能;相容性;应用
吸水膨胀橡胶；制备方法；力学性能；相容性；应用本文介绍了一种新型高分子材料吸水膨胀橡胶（WSR），WSR由橡胶基体和亲水性物质以及相应的助剂组成，亲水性物质通过物理混合或化学接枝的方法被引入到橡胶基体中。
水分子通过表面吸附作用、毛细管作用以及扩散作用进入到WSR内部。
WSR中的两个主体材料－橡胶和亲水性物质在结构和性质上的差异，使得亲水性物质在橡胶基体中普遍存在分散性差，亲水性物质容易从橡胶网络中脱落，从而影响WSR的吸水膨胀性能和物理性能，削弱其长期保水性和重复使用性。
为了改善亲水性物质在橡胶基体中的分散性，提高两者相容性，减少亲水性物质的脱落损失，提高亲水性物质吸水性能和物理性能，本文在原材料的选择、共混工艺改进以及使用助剂等方面进行了综合的阐述，同时介绍了WSR在工程密封、土壤改良、医学等方面的应用以及存在的问题并且提出了相应的解决办法。
第1章概述吸水膨胀橡胶(WaterSwellingRubber，简称WSR)是上世纪70年代末期由日本开发出的新型功能高分子材料。
它吸水后可膨胀至自身重量或体积的数倍乃至数百倍；遇水时，能吸水发生体积膨胀并产生较大的膨胀压力，在保持橡胶特有的弹性和强度的同时，还具有保持水的能力。
吸水膨胀的特性使该材料在有效体积膨胀范围内可以起止水作用，与传统的受压封缝材料相比，既具备常规止水材料的密封作用，又可以在建筑缝变形时有效填充缝隙，起到以水止水的作用。
在堵漏工程方面吸水膨胀橡胶已逐渐取代了传统的水泥灌浆、钾钠水玻璃灌浆和环氧树脂堵漏等做法，它已成功应用于工程变形缝、施工缝各种管道接头、水坝等处的密封止水，并被防水界誉为“超级密封材料”和“双保险止水材料”，国外在吸水膨胀方面起步较早，已生产出大量高质量的该类产品，我国从80年代开始有吸水膨胀橡胶的报道，最早应用于上海地铁盾构法施工中，由亲水性聚氨酯和橡胶复合而成[1]，但是国内的产品无论质量和性能方面与国外均有一定差距，尚需进一步研究与完善。
遇水膨胀止水条
遇水膨胀止水条
遇水膨胀止水条是一种独特的橡胶新产品，是有遇水膨胀性能的腻子型止水条和制品型止水条的统称。
该种橡胶在遇水后产生2-3倍的膨胀变形，并充满接缝的所有不规则表面、空穴及间隙，同时产生巨大的接触压力，彻底防止渗漏。
遇水膨胀橡胶较普通橡胶具有更卓越的特性和优点。
该种橡胶在遇水后产生2-3倍的膨胀变形，并充满接缝的所有不规则表面、空穴及间隙，同时产生巨大的接触压力，彻底防止渗漏。
当接缝或施工缝发生位移，造成间隙超出材料的弹性范围时，普通型橡胶止水材料则失去止水作用。
而该材料还可以通过吸水膨胀来止水。
使用遇水膨胀橡胶作为堵漏密封止水材料，不仅用量节省，而且还可以消除一般弹性材料因过大压缩而引起弹性疲劳的特点，使防水效果更为可靠。
产品特点：
1、浸水膨胀，“以水止水”；
2、膨胀速度慢，浸水186h其膨胀率≤最大膨胀率的50%；
3、施工方便，价格低廉
4、无毒无污染
5、在长时浸水作用下无溶解物析出；
6、与其他亲水膨胀止水带相比最大的分别是它的亲水膨胀性经长期的反复膨胀后仍没有失去。
施工工艺：
1、对有预留式的粘贴方式，在现浇混凝土中需预留上止水条安放槽（可在模板中钉木条预留）。
2、拆除现浇混凝土模板后，清除表面，使缝面无水、干净、无杂物。
3、将止水条嵌入预留槽内。
如不预留槽，对垂直缝可加用粘结剂全长粘贴，或用水泥钉加木条固定止水条；对水平缝可直接粘贴于混凝土表面。
4、止水条粘贴以后应尽快浇注混凝土。
5、在安装粘贴过程中，应防止止水条受污染和受水的作用，以免影响使用效果。
朗盛EPDM特性与应用
20
EPDM application Mar 2012
水管密封件 (Water seals)
关键性能
饮用水橡胶件：不影响水质
无化学物质渗出
无细菌生长 污水管道密封件 长期使用性能
无污染(塑料管道)
耐化学介质 工艺性能(挤出速度、抗塌陷)
配方设计
饮用水：K2650 (K2340A), K2450 (Buna EP G 3440, 2440), K4450 (K512, Buna EP G 5450), K7450 (Buna EP G 8450), K8550 (K8340A) 污水管道：K4869 (K4551A), K5469 (K5531A, Buna EP T 5459 CL), K8550 (K8340A)
EPDM弹性垫板要求
技术要求：1.1 原材料弹性垫层原材料应采用三元乙丙橡胶，不得采用其他胶种2.4物理力学性能弹性垫层的物理力学性能应符合表6.2的要求。
2.5 硬度弹性垫层硬度试验按照GB/T531.3的规定进行，采用邵尔A型硬度计测量。
2.6 拉伸强度、拉断伸长率和200%定伸应力拉伸强度、拉断伸长率和200%定伸应力的测试按照GB/T528的规定进行，采用1型试样。
2.7 恒定压缩永久变形恒定压缩永久变形的测试按照GB/T 7759的规定进行，试样直径为Φ29±0.5mm。
2.8 耐碱性体积变化率耐碱性体积变化率的测试按照GB/T 1690的规定进行，测试条件：饱和、23℃、24h。
Ca(OH)22.9 阿克隆磨耗阿克隆磨耗的测试按照GB/T 1689的规定进行。
2.10 脆性温度脆性温度的测试按照GB/T 1682的规定进行。
.2.11 热空气老化热空气老化的测试按照GB/T 3512的规定进行，温度100℃，时间7d。
2.12 臭氧老化臭氧老化试验按照GB/T 7762的规定进行。
2.13 静刚度静刚度测试按照附录A的规定进行。
2.14 疲劳试验疲劳性能测试按照附录B的规定进行。
附录A弹性垫层静刚度试验方法A.1原理通过试验机向弹性垫层施加垂向荷载，测定弹性垫层在荷载作用下表面产生的位移。
A.2 试样制备从弹性垫层上裁取试样，尺寸为100mm×60mm×8mm。
A.3试验设备（1）试验机能施加30kN荷载的试验机，其精度为500N，示值允许偏差不大于1%。
（2）位移测试仪能测定被测弹性垫层表面垂向位移，测量精度±0.01mm的百分表或其他位移计。
A.4试验步骤（1）试验环境温度为23±2.0℃.（2）试验开始前，试验用所有部件和设备在23±2.0℃环境中至少静置24h。
（3）把试验装置安放在试验机上，安放顺序为：支承钢板、被测弹性垫层、盖板，并在盖板对角布置两个位移测试仪测定盖板垂向位移。
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吸水膨胀橡胶密封垫简介
产品适用范围： ❖ 产品适用于拚装式地下工程管道的接缝防水密封。 ❖ 主要用于基建工程、地下设备、隧道、涵洞、水利、
地铁等工程中。 产品特点： ❖ 存在良好的弹性、耐老化性、耐化学介质性、耐臭
氧性好。 ❖ 在较宽的温度范围内，均可发挥优良的止水性能，
耐候性优良。 ❖ 适用于低温环境、寒冷地区的施工。
吸
水
膨
胀
橡
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2
密 封
：
1
垫
陈
孔
晓
令
制
松
雨
备
PARTS
1
吸水膨胀橡胶的介绍
2 吸水膨胀橡胶密封垫的介绍
3 吸水膨胀橡胶密封垫的主原料及技术要求
4
参考文献
Part 1：吸水膨胀橡胶的介绍
1.1 吸水膨胀橡胶的应用前景 1.2 吸水膨胀橡胶的吸水机理 1.3 吸水膨胀橡胶的制备方法
Part4:参考文献：
[1] 薛绍祖,叶彬昌. 防水工程第二版[M] . 北京:中国建筑工业出版 社，1996 ，247～284
[2] 张书香，吸水膨胀材料的研究进展[J]，山东建筑材料工业学院 化学工程系, 济南.250022
[3] 林孔勇, 橡胶工业手册修订版, 北京化学工业出版社, 1993， 177
醇、酸、碱、氧化剂、制冷剂、洗涤剂、动植物油、酮和脂等均有较 好的抗耐性；但在脂属和芳属溶剂（如汽油、苯等）及矿物油中稳定 性较差。在浓酸长期作用下性能也要下降。
4 、弹性能
由于乙丙橡胶分子结构中无极性取代基，分子内聚能低，分子链可 在较宽范围内保持柔顺性，仅次于天然橡胶和顺丁橡胶，并在低温下 仍能保持。
1.1吸水膨胀橡胶的应用前景
随着科学技术的飞速发展, 尤其是多学科间的 相互渗透, 各种具有特殊功能和优异性能的材料不 断涌现。吸水膨胀材料是新型的复合型功能材料, 可分类为吸水膨胀橡胶和液体型吸水膨胀橡胶及吸 水膨胀橡塑材料等, 其中吸水膨胀橡胶是70年代后 期开发的新型功能性高分子材料, 工业界称其为遇 水膨胀性橡（WSR）。
Part2：吸水膨胀橡胶密封垫简介
1.EPDM橡胶弹性密封垫是目前国内外用于拚装式隧 道管片密封止水的主流材料。
2.它有单一的多孔型三元乙柄橡胶与遇水膨胀橡胶复 合而成。
3.多空型弹性橡胶密封垫能减少装配时的压缩应力， 并存在较好的耐压缩应力松弛性能，能延长使用寿 命。
4.这种复合的橡胶密封垫存在双重保险的密封止水功 能。当工程施工中管片之间产生一定的间隙和偏移 时，该产品也能有效的确保密封止水作用。
(2)三元乙丙橡胶简介（EPDM）
❖ 三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三 元共聚物，1963年开始商业化生产。
❖ 每年全世界的消费量是80万吨。EPDM最主要的 特性就是其优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力。 由于三元乙丙橡胶属于聚烯烃家族，它具有极好的 硫化特性。
❖ 在所有橡胶当中，EPDM具有最低的比重。它能吸 收大量的填料和油而影响特性不大。因此可以制作 成本低廉的橡胶化合物。
将高吸水树脂应用到橡胶行业，可制成具有吸水膨胀特性的密封垫、止水胶条等， 可有效提高橡胶的良好的弹性和力学强度，克服施加较大的预形变而造成的长期使用后 变形难以回复的问题，在水存在时，它即可迅速吸收水并发生体积膨胀，将缝充满。特 别对于那些不规则缝，其止水堵漏效果比传统的密封材料更为可靠 。
本次项目主选 ：丙烯酸型高吸水树脂
[4] 薛绍祖, 等中国建筑防水材料, 1994
Part3：吸水膨胀橡胶密封垫 主原料及 技术 要求
3.2 技术要求 （1） 密封垫止水机理 （2） 相关要求
3.2.1 密封垫止水机理
❖ 密封垫工作状态下的材料性能,类似于高粘体系,它具有把压力传递到其 接触面的特性。装在密封槽中的橡胶密封垫受到一定的压力时,便对初 始接触面产生应力 P0 ,当遇水胀橡胶吸水膨胀及受到液体压力作用时, 将产生附加接触面应力 P1(见图1：密封垫密封机理示意图) 。
❖ 总接触面的应力为：
P = P0 + P1 (1) 当水压 PW >αP（2） 即: P >α( P0 + P1 ) =α( P0 +βP0 ) (2) P >α(1 +β) P0 当(2) 式成立时,即发生渗漏 ,式中的α与密封材料的材质、耦合面表面状
况有关,β与材料硬度、断面型式相关 。
❖ 日本学者岩崎二朗先生提出了类似的公式: P r > mpw
❖ (2) 橡胶密封垫在遇水膨胀后,耐水压性能明显增强,但由于密封垫在密 封槽中侧向膨胀较大, 其最大耐水压力的增长率要略小于体积增长率。
❖ (3) 遇水膨胀密封垫在高温老化后耐水压力值有所降低,但仍能保持较 好的防水性能,故其具有较强的耐久性。
❖ (4) 密封垫膨胀性能、试件断面形式、接触面状况及接触应力大小是影 响遇水膨胀橡胶密封垫止水性能的主要因素,在设计、施工中应严格控 制上述四个因素,针对具体问题采取具体的处理方式, 同时,应进一步加 强对密封垫止水能力的理论分析。
WSR在保持橡胶高弹性的同时具有快速吸水 和保水性能, 可广泛用于隧道、地铁、涵洞、游泳 池、地下室、兵器库、粮仓、水下工程、海上采油、 城镇供水设施、民用建筑等, 还可用于汽车集装箱、 精密仪器及食品的防水、防潮包装等。对WSR稍 加压力即可实现其密封防水功能, 且能够消除压缩 应力对材料造成的破坏, 而传统的密封材料需压缩 35%才能达到功效。WSR施工方便、效率高、可 节省材料并降低工程造价, 是换代型的防水密封材 料, 有很好的应用前景和巨大的市场。
EPDM性能
1、低密度高填充性 乙丙橡胶的密度是较低的一种橡胶，其密度为0.87。加之可大量
充油和加入填充剂，因而可降低橡胶制品的成本，弥补了乙丙橡胶生 胶价格高的缺点，并且对高门尼值的乙丙橡胶来说，高填充后物理机
械能降低幅度不大。
2、耐老化性 乙丙橡胶有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸汽、
颜色稳定性、电性能、充油性及常温流动性。乙丙橡胶制品在120℃下 可长期使用，在150- 200℃下可短暂或间歇使用。加入适宜防老剂可 提高其使用温度。以过氧化物交联的三元乙丙橡胶可在苛刻的条件下 使用。三元乙丙橡胶在臭氧浓度 50ppm、拉伸30%的条件下，可达 150h以上不龟裂。
3、耐腐蚀性 由于乙丙橡胶缺乏极性，不饱和度低，因而对各种极性化学品如
Part3：吸水膨胀橡胶密封垫 主原料及 技术 要求
3.1 主原料 （1）高吸水性树脂 （2）EPDM橡胶
3.2 技术要求 （1） 密封垫止水机理 （2） 相关要求
3.1 吸水膨胀橡胶密封垫 主原料
（1）高吸水性树脂 （2）EPDM橡胶
功能
（1）高吸水性树脂
用途
性状
简介
高吸水性树脂
功能
网状高分子无毒聚合 物，
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1.2吸水膨胀橡胶吸水机理
吸水橡胶中含有足够量的亲水性基团或物质, 当它 与水接触时, 水分子会通过表面吸附、毛细管作用 及扩散等进入其内部, 与橡胶中的亲水性基团或物 质形成极强的结合力,随着水分子的不断增加, 橡胶 发生膨胀形变, 在抗形变力与渗透压达到平衡时,吸 水橡胶保持相对稳定。
1.3 吸水膨胀橡胶制备方法
橡胶接枝共聚物类WSR是在橡胶高分子链中引人 亲水基团,借以实现橡胶弹性与吸水性的结合。例 如将不饱和橡胶马来酸醉化、梭酸盐化、磺化等.
1.3.2 物理共混法
❖ 物理共混法： 是把橡胶类聚合物、亲水性物质如高吸水性树
脂、填料及助剂等按一定配比在双辊混炼机上混匀 后,再用平板硫化机或挤出机等成型硫化。这种方 法可根据需要来调节工艺配方, 制取不同性能的 WSR异型材。共混型WSR按制备原料可分为聚氨 醋橡胶共混型、吸水树脂橡胶共混型、聚氨醋吸水 树脂橡胶共混型等。
有极强的吸水性能
简介
点这里.
SAP
用途
1)医疗卫生 2)农业和园林 3)工业 4)食品工业
性状
.
SAP简介
高吸水性树脂（SAP） 是一种含有羟基、羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物。
它不溶于水，也不溶于有机溶剂，却有着奇特的吸水性能和保水能力，同时又具备高分 子材料的优点。高吸水性树脂的吸水量大，可达自身质量的数百倍甚至上千倍,吸水速度 可在数秒内生成凝胶，并且保水性强，即使在受热、加压条件下也不易失水，对光、热、 酸碱的稳定性好，具有良好的生物降解性能。 用于吸水膨胀橡胶：
WSR是在传统弹性体基体中引入亲水性功能团或 亲水性组分而制成的。其制备方法可分为化学法和 物理共混法。
1.3.1 化学法
❖ 化学法： 通常指以亲水性单体或齐聚物对非极性高分子链
接枝, 或嵌段共聚制备WSR的方法, 它主要用于制 备亲水性聚氨醋和橡胶接枝共聚物两类WSR。
聚氨醋类WSR采用活性端基的亲水性齐聚物或聚 合物如聚乙二醇、聚醚二元醇与多元异氰酸醋反应 制成, 它特定的网络结构赋予聚氨醋以高弹性, 亲水 性聚醚嵌段使其具有较高的吸水能力。
(3)
❖ 式中:
❖ P r ———所需的接触面压力(橡胶弹性压 + 膨胀压+ 自封作用下压 力) ;
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
❖ m ———随密封垫材质、形状、宽度而异的系数