一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物及其制备方法，属于化工技术领域，组合物原料按照质量份数计为：氯化聚乙烯100份，聚乙二醇6‑12份，偶氮二异丁腈0.27‑0.60份，偶氮二异庚腈0.12‑0.30份，隔离剂1‑5份，高活性氧化镁10份，热稳定剂2‑10份，防老剂0.5‑2.0份，吸水树脂30‑70份，白炭黑15‑30份，改性高钠基膨润土5‑15份，聚乙二醇1.5‑5.0份，增塑剂TOTM5‑10份，炭黑25‑100份，硫化促进剂1.5‑5份，硫化剂1.5‑3.0份。本发明专利技术以氯磺化聚乙烯为原料，与聚乙二醇进行化学接枝，生产过程不使用有机溶剂，同时以氯磺化聚乙烯化学接枝物为原料开发了一种遇水膨胀橡胶，性能符合标准GB/T 18173.3中遇水膨胀橡胶要求，不会造成环境及人体危害，是一种对环境友好的生产工艺。

A water swelling chlorosulfonated polyethylene rubber composition and its preparation method

The invention relates to a water swelling chlorosulfonated polyethylene rubber composition and a preparation method thereof, belonging to the technical field of chemical industry. The raw materials of the composition are 100 copies of chlorinated polyethylene, 6 12 copies of polyethylene glycol, 0.27 0.60 copies of azodiisobutyronitrile, 0.12 0.30 copies of azodiisoheptanitrile, 1 5 copies of isolator, 10 copies of highly active magnesium oxide, 2 10 copies of heat stabilizer, and prevention. Old agent 0.5 2.0 phr, absorbent resin 30 70 phr, silica 15 30 phr, modified high sodium bentonite 5 15 phr, polyethylene glycol 1.5 5.0 phr, plasticizer TOTM5 10 phr, carbon black 25 100 phr, vulcanization accelerator 1.5 5 phr, vulcanizing agent 1.5 3.0 phr. The invention takes chlorosulfonated polyethylene as raw material and carries out chemical grafting with polyethylene glycol. The production process does not use organic solvents. At the same time, the chlorosulfonated polyethylene chemical grafting material is used as raw material to develop a water swelling rubber. Its performance meets the requirements of the standard GB/T 18173.3 water swelling rubber, does not cause environmental and human hazards, and is an environmentally friendly production process.

【技术实现步骤摘要】
一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物及其制备方法
本专利技术属于化工
，涉及一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物及其制备方法。
技术介绍
遇水膨胀橡胶，是由橡胶吸水树脂通过共混或接枝而制成的一种功能性高分子材料，它遇水时能吸水膨胀，并保持橡胶特有的弹性和强度。近年来，随着高新技术的发展以及科学技术在各个领域的开发应用，被誉为“有魔力的防水材料”、“超级密封材料”的遇水膨胀橡胶引起了人们的普遍关注。遇水膨胀橡胶既能适用结构变形，起到弹性密封止水作用，又具有遇水膨胀以水止水的特性。氯磺化聚乙烯CSM是一种具有优良的弹性、优异的耐臭氧、耐大气老化性、耐化学腐蚀、耐低温、耐油、耐燃、耐磨等性能的橡胶，可以通过物理共混或化学接枝方法，制作遇水膨胀防水卷材、止水带或条、密封圈等制品，广泛用于贮水池、沉淀池、地下车库、地下室、地铁、大坝、隧道、涵洞、防洪堤坝等各种地下建筑工程和水利工程等领域。目前，氯磺化聚乙烯遇水膨胀橡胶主要通过物理共混方法制备，也有文献报道氯磺化聚乙烯化学接枝方法制备遇水膨胀橡胶的方法，化学接枝方法是以溶剂法生产的氯磺化聚乙烯为主体材料，溶剂法生产的氯磺化聚乙烯为片状，在化学接枝时必须使用四氯化碳或芳香烃溶剂溶解，然后进行化学接枝，并且氯磺化生产采用的溶剂为四氯化碳，会加快臭氧层的分解，不符合《蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书》的规定，应加强对四氯化碳的使用控制，芳香烃溶剂会危害大气及人体。
技术实现思路
本专利技术提供了一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物及其制备方法，以氯磺化聚乙烯为原料，与聚乙二醇进行化学接枝，生产过程不使用有机溶剂，同时以氯磺化聚乙烯化学接枝物为原料开发了一种遇水膨胀橡胶，性能符合标准GB/T18173.3中遇水膨胀橡胶要求，不会造成环境及人体危害，是一种对环境友好的生产工艺。本专利技术采用以下技术方案来实现的：一方面本专利技术提供了一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，其原料按照质量份数计为：氯化聚乙烯100份聚乙二醇6-12份偶氮二异丁腈0.15-0.30份偶氮二异庚腈0.12-0.30份隔离剂1-5份高活性氧化镁10份热稳定剂2-10份防老剂0.5-2.0份吸水树脂30-70份白炭黑15-30份改性高钠基膨润土5-15份聚乙二醇1.5-5.0份增塑剂TOTM5-10份炭黑25-100份硫化促进剂1.5-5份硫化剂1.5-3.0份进一步优选的，所述氯磺化聚乙烯-聚乙二醇接枝橡胶中聚乙二醇接枝重量百分含量为6%-12%，优选为8%-10%。进一步优选的，所述聚乙二醇的分子量为6000-8000。进一步优选的，所述隔离剂为疏水二氧化硅。进一步优选的，所述热稳定剂为硬脂酸钙、水滑石中的一种或两种的组合。进一步优选的，所述的防老剂为防老剂NBC、防老剂ODA中的一种或两种的组合。进一步优选的，所述的吸水树脂为淀粉-丙烯腈接枝聚合物的皂化物、羟甲基纤维素的交联产物、甲基丙烯酸甲酯-乙酸乙烯酯共聚物、异丁烯-马来酸酐的交替共聚物中的一种或几种的组合。进一步优选的，所述的炭黑为N330、N550或N774中的至少一种。进一步优选的，所述硫化促进剂为四硫化双戊撑秋兰姆（DPTT）、N.N'-间苯撑双马来酰亚胺（HVA-2）、三烯丙基氰脲酸酯（TAC）中的一种。进一步优选的，所述硫化剂为季戊四醇、环氧树脂、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷（BPDH）中的一种。另一方面，本专利技术还提供了一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物的制备方法，具体步骤如下（1）将氯化聚乙烯、引发剂和隔离剂加入反应器内；向反应器通入氮气，对反应器内的空气进行氮气置换，置换完毕后开动反应器，使物料流动；反应器内通入汽化的磺酰氯气体，反应过程中排出废气氯化氢气体，使得反应器内降为常温常压，再通入磺酰氯气体进行反应，再排出废气氯化氢气体，通入磺酰氯气体—排出废气氯化氢气体的循环操作重复4-6次后，通入氮气净化反应器内的气体，得到气固相法生产的硫重量百分含量为1.0%-1.5%的氯磺化聚乙烯。（2）继续向反应器中加入聚乙二醇，同时加入引发剂偶氮二异丁腈；向反应器通入氮气，对反应器内的空气进行氮气置换，置换完毕后开动反应器，使物料流动；升温至80-90℃，反应2小时，即得到氯磺化聚乙烯—聚乙二醇接枝共聚物。（3）将氯磺化聚乙烯—聚乙二醇接枝共聚物、热稳定剂、防老剂、吸水树脂进行加压混炼，然后将白炭黑、改性高钠基膨润土炭黑、增塑剂TOTM、炭黑加入进行混炼，最后加入硫化促进剂、硫化剂进行混炼，当温度达到110℃～125℃时，将混合好的胶料排到开炼机上返胶混炼2～5分钟，然后在压片机上压成适合加工的胶条，停放待用；（4）将混炼好的胶片，采用温度为155-165℃的平板硫化机进行交联得到遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：（1）本专利技术提供的一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，采用气固相法生产的氯磺化聚乙烯为原料，与聚乙二醇进行化学接枝，生产过程不使用有机溶剂，同时以氯磺化聚乙烯化学接枝物为原料开发了一种遇水膨胀橡胶，无需使用四氯化碳或芳香烃溶剂，不会造成环境及人体危害，是一种对环境友好的生产工艺。（2）本专利技术提供的一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，选用了特殊的吸水树脂，不但吸水后的强度很高，而且还能提高吸水后材料的刚性；为了克服吸水材料树脂与橡胶基材脱离的现象，选用了粒径为100μm以下的吸水树脂，优选50μm以下的，粒径小的细粉状的高分子树脂，吸水后的弹性与橡胶基质的弹性能达到基本平衡，从而使两者能共存于同一体系中，而不发生分离与脱落。遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物性能，符合标准GB/T18173.3中遇水膨胀橡胶要求，硬度32-52，拉伸强度≥3.5MPa，拉断伸长率≥450%；体积膨胀倍率≥150%；反复浸水试验后，拉伸强度≥3.0MPa，拉断伸长率≥350%；体积膨胀倍率≥150%；低温弯折（-20℃×2h）无裂纹。（3）本专利技术遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，可广泛用于各种隧道、顶管、人防等地下工程、基础工程的接缝、防水密封和船舶、机车等工业设备的防水密封。（4）本专利技术提供的本专利技术一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，采用气固相法生产的氯磺化聚乙烯为原料进行化学接枝，无论原料氯磺化聚乙烯的生产，还是化学接枝制备氯磺化聚乙烯遇水膨胀橡胶，无需使用四氯化碳或芳香烃溶剂，不会造成环境及人体危害，是一种对环境友好的生产工艺，同时以其为原料开发了遇水膨胀橡胶组合物及其制备方法。具体实施方式为便于理解本专利技术，本专利技术列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。实施例一：本实施例提供一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，其原料按照质量份数计为：氯化聚乙烯100份聚乙二醇6份偶氮二异丁腈0.15份偶氮二异庚腈0.12份隔离剂1份高活性氧化镁10份水滑石5份防老剂NBC1.5份甲基丙烯酸甲酯-乙酸乙烯酯共聚物30份淀粉-丙烯腈接枝聚合物的皂化物30份白炭黑15份改性高钠基膨润土10份聚乙二醇2.0份增塑剂TOTM7份炭黑N55030份四硫化双戊撑秋兰姆（DPTT）2.0份季戊四醇3.0份制备方法为：（1）将氯化聚乙烯、引发剂偶氮二异庚腈和隔离剂疏水二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，其特征在于：原料按照质量份数计为：氯化聚乙烯                     100份聚乙二醇                       6‑12份偶氮二异丁腈                   0.15‑0.30份偶氮二异庚腈                   0.12‑0.30份隔离剂                         1‑5份高活性氧化镁                   10份热稳定剂                       2‑10份防老剂                         0.5‑2.0份吸水树脂                       30‑70份白炭黑                         15‑30份改性高钠基膨润土               5‑15份聚乙二醇                       1.5‑5.0份增塑剂TOTM                     5‑10份炭黑                           25‑100份硫化促进剂                     1.5‑5份硫化剂                         1.5‑3.0份根据权利要求1所述的一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，其特征在于：所述氯磺化聚乙烯‑聚乙二醇接枝橡胶中聚乙二醇接枝重量百分含量为6%‑12%，根据权利要求1所述的一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，其特征在于：所述聚乙二醇的分子量为6000‑8000。...

【技术特征摘要】
1.一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，其特征在于：原料按照质量份数计为：氯化聚乙烯100份聚乙二醇6-12份偶氮二异丁腈0.15-0.30份偶氮二异庚腈0.12-0.30份隔离剂1-5份高活性氧化镁10份热稳定剂2-10份防老剂0.5-2.0份吸水树脂30-70份白炭黑15-30份改性高钠基膨润土5-15份聚乙二醇1.5-5.0份增塑剂TOTM5-10份炭黑25-100份硫化促进剂1.5-5份硫化剂1.5-3.0份根据权利要求1所述的一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，其特征在于：所述氯磺化聚乙烯-聚乙二醇接枝橡胶中聚乙二醇接枝重量百分含量为6%-12%，根据权利要求1所述的一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，其特征在于：所述聚乙二醇的分子量为6000-8000。2.根据权利要求1所述的一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，其特征在于：所述热稳定剂为硬脂酸钙、水滑石中的一种或两种的组合。3.根据权利要求1所述的一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，其特征在于：所述的防老剂为防老剂NBC、防老剂ODA中的一种或两种的组合。4.根据权利要求1所述的一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，其特征在于：所述的吸水树脂为淀粉-丙烯腈接枝聚合物的皂化物、羟甲基纤维素的交联产物、甲基丙烯酸甲酯-乙酸乙烯酯共聚物、异丁烯-马来酸酐的交替共聚物中的一种或几种的组合。5.根据权利要求1所述的一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，其特征在于：所述的炭黑为N330、N550或N774中的至少一种。6.根据权利要求1所述的一种遇水膨胀氯磺化聚乙烯橡胶组合物，其特征在于：所述硫化促进剂为四硫化双戊撑秋兰姆（DPT...

【专利技术属性】
技术研发人员：李垂祥，孙振宇，王文华，代娇，栾京民，
申请(专利权)人：潍坊硕邑化学有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37