部分水解聚丙烯酰胺与橡胶共混型吸水膨胀橡胶中水状态的研究

用DSC法研究了部分水解聚丙烯酰胺与橡胶共混型吸水膨胀橡胶中吸附水的状态,计算了各种状态水与吸水功能团之摩尔比,研究了橡胶基体和交联程度对吸水膨胀橡胶（WSR）中水状态的影响。     

吸水膨胀橡胶的研究进展

吸水膨胀橡胶是重要的工程防水材料,其既可以吸水止水,还能膨胀受压止水,而且施工便利,在地下施工、水利工程中起到关键作用。但是由于其内部橡胶基体与高吸水树脂相容性差,常会造成反复吸水后止水效果下降,需要频繁更换产品,甚至带来巨大损失。因此,吸水膨胀橡胶的制备及改性研究受到关注。文中综述了吸水膨胀橡胶的机理、制备方法及相关改性研究,对吸水膨胀橡胶研究中存在的问题进行了分析,提出了今后的研究方向。     

共混型吸水膨胀橡胶的制备与表征

以丁苯橡胶(SBR)/氯丁橡胶(CR)和吸水型高岭土为主要原料,采用物理共混法制备了吸水膨胀橡胶(WSR),讨论了补强剂(改性白炭黑)、吸水材料和硫磺用量等因素对WSR吸水及力学等各种性能的影响,采用zry-2p综合热分析仪对其热性能进行了分析。结果表明:当SBR/CR(质量比7∶3):高岭土:白炭黑:硫化剂质量比为1:0.4:0.3:0.01时,WSR的拉伸强度大于0.2 MPa、质量损失小于16%、吸水膨胀率大于1000%,具有良好的综合性能。     

短纤维改性吸水膨胀橡胶的力学性能与吸水性能

通过物理共混引入短棉纤维制备短纤维改性吸水膨胀橡胶(WSR),研究短纤维含量对WSR力学性能和吸水性能的影响。结果表明,随着短纤维含量增加,WSR的拉伸强度、撕裂强度、邵氏硬度和吸水速率等在一定程度上得到提高;短纤维在胶料中取向后,WSR的力学性能呈现各向异性。当短纤维含量增至20 phr时,在取向方向上拉伸强度增加到11.2 MPa,撕裂强度提高到57 kN/m。在保持高吸水率的同时,短纤维改性WSR的吸水和吸盐溶液速度明显提高,吸水平衡时间由34 d缩短到12 d。     

改性高吸水树脂制备吸水膨胀橡胶及其性能

以丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)为单体合成高吸水树脂(SAR)。利用疏水单体丙烯酸丁酯(BA)对高吸水树脂进行改性,并与丁腈橡胶共混制备吸水膨胀橡胶(WSR)。研究了P(AA/BA)含量对SAR、WSR吸水性能及WSR力学性能的影响。结果表明:P(AA/BA)含量达到SAR质量的33.3%(质量分数,下同)时,SAR的吸水率仅降低了8.49%;当P(AA/BA)含量为23.1%时,WSR的拉伸强度和断裂伸长率均达到最大值,吸水性能达到最佳,WSR质量流失率降低到5.8%。P(AA/BA)的引入改善了SAR和丁腈橡胶的相容性,提高了WSR的使用性能。     

差示扫描量热法分析防火涂料的膨胀体系

利用差示扫描量热法（DSC）探讨了膨胀体系的作用机理。通过对典型膨胀体系（即聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇）中单一活性物质及其混合物的DSC分析，探讨了不同组分之间热效应的桑加现象和相互作用，从热效应角度分析了膨胀反应，初步探索了复杂膨胀现象中物理化学变化的热特征。利用在较低的温度下复杂体系中季戊四醇的晶型转变吸热峰独立存在的特点，根据其在不同混合体系中的焓变，确定该组分在混合体系及涂料中的质量百分数。     

可膨胀石墨/环氧树脂体系的固化动力学

采用非等温差示扫描量热(DSC)法分别对环氧树脂(EP)及可膨胀石墨/环氧树脂(EG/EP)体系的固化过程进行了研究。利用Kissinger和Crane法计算得到两种体系固化反应的表观活化能Ea、指前因子A、固化反应级数n等动力学参数,建立了固化反应动力学方程,并用T-β外推法确定了固化工艺温度。结果表明,EG的加入,降低了EP体系固化反应的完全程度,对固化反应时间的影响不大,体系的Ea由63.15 kJ/mol升高到65.89 kJ/mol,A由2.02×107提升到4.5×107,两种体系的反应级数基本一致,同时,EG的加入对体系固化工艺温度影响不大。     

膨润土/丙烯酰胺接枝改性天然橡胶制备吸水膨胀橡胶

实验以过硫酸钾(KPS)/亚硫酸氢钠(SHS)为氧化还原引发体系,采用化学接枝的方法改性天然胶乳,合成出天然橡胶与丙烯酰胺接枝共聚物NR-g-PAM,并在反应过程中加入无机膨润土(BT),制备一种吸水膨胀天然橡胶(WSNR)。探究单体配比、引发剂用量对接枝反应的影响,膨润土用量对WSNR吸水率、吸水速率、重复吸水率的影响,并对WSNR保水性、耐矿化盐水能力及热失重过程进行分析。结果表明,吸水单体与天然橡胶的质量比为0.8,引发剂用量为单体质量分数的0.75%时接枝率及接枝效率最高。膨润土均匀分布于WSNR网络骨架中,吸水速率随膨润土用量增加而减慢,耐矿化盐水能力提高;重复吸水率及保水性均优异于未添加膨润土的WSNR,膨润土的加入使WSNR在较高温度下才会蒸发失水,自由水含量减少,结合水含量增多。     

基于SAP吸水膨胀橡胶的耐温耐盐性能

以反相悬浮聚合法合成P(AANa/AMPS/DMDAAC)两性共聚高吸水树脂(SAP),并引发溶胀在SAP中的丙烯酸丁酯和丙烯酸进行原位共聚合,制备疏水改性高吸水树脂。将丁腈橡胶、改性高吸水树脂、补强剂和其他助剂借助混炼机混炼均匀,在硫化成型机上高温硫化制备吸水膨胀橡胶(WSR)。研究盐溶液种类、盐溶液浓度以及环境温度对WSR的质量吸水膨胀倍率的影响,并对吸水后的WSR进行热重分析。结果表明:盐溶液中阳离子浓度越大,化合价越高,对WSR吸水性能影响越明显,吸液膨胀倍率越小;在对WSR进行一系列不同温度下的吸液性能研究时发现,WSR在120℃具有较好的吸水膨胀性能。在环境温度达到175℃时,WSR达到失水平衡。     

原位合成丙烯酸钠制备EVM吸水膨胀橡胶

采用原位生成丙烯酸钠（NaAA）增强乙烯-醋酸乙烯酯橡胶（EVM）,制得高性能的吸水膨胀橡胶。研究了NaAA用量对EVM硫化胶吸水前后力学性能的影响,并考察了NaAA用量及浸泡介质对EVM硫化胶吸水膨胀性能的影响。结果表明,NaAA对EVM硫化胶具有明显的增强效果;NaAA原住改性的EVM硫化胶具有较好的吸水膨胀性能,NaAA用量为50phr时,最高吸水率为278．3％;浸泡介质中离子的引入使EVM硫化胶的吸水率下降;FT—IR分析表明,在混炼过程中生成了NaAA,在硫化过程中NaAA发生聚合反应。     

累托石/热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料的制备与性能

将累托石(REC)有机化处理后通过熔融插层复合法制备了REC/热塑性聚氨酯弹性体(TPUR)纳米复合材料,并用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR),X-射线和扫描电镜(SEM)等进行了表征。研究结果表明:十二烷基芳基季铵盐(C₁₂)对REC的处理效果及在TPUR中的分散性优于十六烷基季铵盐(C₁₆)和联苯胺(BZD);少量有机化处理REC(分别记作C₁₂-REC,C₁₆-REC和BZD-REC)加入TPUR就可使复合材料的力学性能大幅度提高,其中C₁₂-REC/TPUR的拉伸和撕裂强度在2 wt% C₁₂-REC含量时分别由38.87 MPa和92.8 kN/m提高到57.93 MPa和123.37 kN/m ,增幅分别达49 ％和33 ％;初步考察了有机化处理条件对力学性能的影响,结果发现:用处理2h的REC制备的纳米复合材料性能最佳。     

遇油膨胀橡胶的制备及性能研究

自制合成了多元共聚的高吸油性树脂（HOAR），其吸油倍率在30g/g以上，将该类树脂作为改性剂，制备了遇油膨胀橡胶（OSR），研究了OSR的组分及制备工艺条件对其性能的影响。检测并证明了OSR在保持足够的力学强度下，对有机溶剂具有良好的吸收性和自身稳定性，在0.6MPa以下时，止漏时间在4min-17min。     

化学交联PVA水凝胶中水的状态

用环氧氯丙烷作交联剂，制备了聚乙烯醇亲水凝胶，并用ＤＳＣ对此种亲水凝胶中水的状态进行了研究。结果表明，该水凝胶中的水大致可分为：７１％的自由水，２５％的束缚水和４％的非冷冻水。在９０℃下，对这种水凝胶干燥处理后，由于ＰＶＡ链段发生结晶，水凝胶的吸水倍数由２６下降至１２．４，但凝胶中３种水的相对比例几乎不变。     

N-乙烯吡咯烷酮/甲基丙烯酸-β-羟乙酯/甲基丙烯酸酯共聚物水凝胶中吸附水的状态

用过氧化二苯甲酰作为引发剂,合成了几种N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)/甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)/甲基丙烯酸酯(RMA)共聚物水凝胶,用差热扫描量热法(DSC)和热重法(TG)对这些亲水凝胶中吸附水的状态进行了研究和比较.结果表明,水凝胶中水的状态大致可分为自由水、可冻结的结合水和非冻结的结合水.不同的RMA与NVP和HEMA共聚,溶胀度不同,其吸附水中不同状态水的含量也有所差异.     

高压CO2对聚丙烯溶胀行为的影响

高压CO2对聚丙烯具有塑化作用.高压DSC分析表明,随着压力的升高,聚丙烯熔点和熔融焓不断下降,在0～6 MPa范围内熔点下降速率约为0.128 ℃/0.1 MPa.由于受到高压CO2的溶胀作用影响的差异,SEM显示iPP在形貌上未发生明显变化,而rPP则变化明显,甚至因为发泡产生了纳米微孔。     

高压CO_2对聚丙烯溶胀行为的影响

高压CO2对聚丙烯具有塑化作用。高压DSC分析表明,随着压力的升高,聚丙烯熔点和熔融焓不断下降,在0~6 M Pa范围内熔点下降速率约为0.128℃/0.1 M Pa。由于受到高压CO2的溶胀作用影响的差异,SEM显示iPP在形貌上未发生明显变化,而rPP则变化明显,甚至因为发泡产生了纳米微孔。     

新型加成型硫化硅橡胶的研究

以含环氧基聚二甲基硅氧烷为基胶，以胺类化合物为固化交联剂进行了新型加成型硫化硅橡胶的研究。实验结果表明，在基胶分子量为２×１０４～３×１０４，环氧链节数为１％时，采用脂肪胺ＴＥＰＡ、ＰＥＰＡ等以及７０３＃为固化剂，制备得到了具有一定机械力学强度的中温硫化硅橡胶。在基胶分子量约为５×１０５，环氧链节数为０．４％～０．５％时，以ＰＥＰＡ为固化交联剂，在１３０℃×４ｈ二段硫化工艺条件下，制备得到了拉伸强度为２．０～２．３ＭＰａ，邵氏硬度为４６～７６的高温硫化硅橡胶。同时初步讨论了环氧基开环反应机理     

加成型硅橡胶的制备及性能

合成了不同乙烯基含量的MQ树脂，探讨了不同因素（乙烯基硅橡胶分子量，含氢硅油种类，SiH/CH=CH2比例，填料种类）对于加成型有机硅橡胶物理力学性能的影响，当乙烯基硅橡胶的分子量在65万时，所制得的硫化胶拉伸强度远远大于分子量为10万的硫化胶，MQ树脂具有较好的增强效果，当MQ树脂乙烯基含量为2．87％，其拉伸强度达到了6．30MTa，但与SiO2增强的硫化胶相比，其撕裂强度较差，聚硅氧烷分子量越大，制得的硫化硅橡胶物理力学性能愈好，交联剂中的硅氢和生胶中的乙烯基比值1：3较好，它既能保证交联完全，又不致产生气泡。     

一种根据膨胀位移计算橡胶圆筒弹性体膨胀内压应力的算法

根据薄膜壳体的无矩特性,提出了分析不同注水时刻,膨润土膨胀施加给橡胶膜的膨胀力的算法。该方法从橡胶膜的膨胀位移分析橡胶膜膨胀内压应力入手,根据橡胶膜微元体三维弹性状态下的柱坐标形式的物理方程和几何方程,以及橡胶膜圆筒横截面处截面的内力平衡方程,推导了橡胶膜膨胀内压应力在不同时刻和不同位置处的计算公式。应用编制的HSSA-EXCEL程序,计算分析了在不同注水时刻,膨润土的膨胀所施加给橡胶膜的膨胀内压应力。计算结果表明:与注水端的位置较近处橡胶膜的膨胀内压应力较大;与注水端的位置较远处橡胶膜的膨胀内压应力较小。膨胀内压应力随着时间不断增长。