本發(fā)明涉及高分子材料領域，特別涉及一種耐硫化氫腐蝕的遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法。

背景技術：

吸水膨脹橡膠（WSR）是一種功能性止水材料。由于它具有適應結構變形和吸水膨脹的特點，可以起到彈性密封止水和以水止水的作用，因此是基礎工程變形縫、施工縫、水堤嵌縫及各種管道接頭的理想防水止水材料。

近年來，在一些地下施工過程中發(fā)現(xiàn)了瓦斯氣體。瓦斯氣體的主要成分為甲烷，并含有硫化氫、二氧化碳、一氧化碳、氨氣等氣體，其中硫化氫是一種具有強腐蝕性氣體?，F(xiàn)有橡膠中全氟醚橡膠、氟化磷腈橡膠、四丙氟橡膠和氫化丁腈橡膠等具有優(yōu)良的耐硫化氫腐蝕性能，但這些橡膠均價格昂貴，不適宜用于生產(chǎn)遇水膨脹橡膠。而目前遇水膨脹橡膠均以水溶性聚氨酯預聚體、交聯(lián)聚丙烯酸鈉等吸水材料與天然橡膠、氯丁橡膠等橡膠共混制得的，這些橡膠與吸水性材料耐硫化氫腐蝕性均較差，導致在較短時間內(nèi)遇水膨脹橡膠的性能就有很大程度的下降，大大影響了其密封性能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種耐硫化氫腐蝕的遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法，制備的耐硫化氫腐蝕的遇水膨脹防水橡膠密封材料不僅具有優(yōu)異的吸水膨脹性能，同時具有高強度、耐久性的優(yōu)點以及優(yōu)異的耐硫化氫腐蝕性能。

本發(fā)明所要解決的技術問題是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種耐硫化氫腐蝕的遇水膨脹防水橡膠密封材料，含有以下重量份的原料組成：丁基橡膠60-70份，三元乙丙橡膠30-40份，膨潤土-碳酸鈣微球10-16份，SAP樹脂10-12份，有機累托石8-12份，氧化鋅1-5份，N-苯基-β-萘胺1-5份，有機處理劑QAS1 2-3份；

其中所述的膨潤土-碳酸鈣微球是由下述重量份的原料組成的：氯化鈣50-60份，碳酸鈉50-60份，十二烷基硫酸鈉5-12份，聚丙烯酰胺5-12份。

具體步驟如下：

（1）膨潤土-碳酸鈣微球的制備：

①、配制氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液以及聚丙烯酰胺水溶液，其中氯化鈣和碳酸鈣溶液為相同濃度，其摩爾濃度在0.1-0.3mol/L之間，十二烷基磺酸鈉水溶液的摩爾濃度在10-20mmol/L之間，聚丙烯酰胺水溶液的質(zhì)量百分比濃度在1%-3%之間；

②、將膨潤土加入到適量去離子水中，攪拌均勻，邊攪拌邊加入聚丙烯酰胺水溶液，30-40℃下攪拌均勻；

③、在配制好的氯化鈣溶液中，加入十二烷基磺酸鈉水溶液以及步驟②得到的混合溶液，在15-20℃溫度下超聲攪拌0.5-2小時，再加入碳酸鈉溶液繼續(xù)攪拌2-4小時，反應結束后離心得到沉淀物，用去離子水洗滌，干燥得到膨潤土-碳酸鈣微球，其中，氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的體積比為10：10：（1-3）：（1-3）；

（2）制備有機累托石：

將累托石放入適量的蒸餾水中，高速攪拌以使累托石充分分散, 將分散后的累托石溶液攪拌升溫至40-50 ℃，然后滴加有機處理劑QAS1，再攪拌升溫至80-90 ℃，在此溫度下攪拌反應5 小時，自然冷卻到20-25 ℃，抽濾水洗數(shù)次得有機累托石濾餅，將有機累托石濾餅在烘箱中于90 ℃下干燥8小時，研磨過200目篩，得有機累托石備用；

（3）煉膠：

①、將三元乙丙橡膠以及步驟（2）得到的有機累托石投入到投入到密煉機中進行混煉，常溫下混煉15-40min;

②、接著加入丁基橡膠、氧化鋅、N-苯基-β-萘胺以及步驟（1）得到的膨潤土-碳酸鈣微球填料投入到密煉機中繼續(xù)混煉，混煉溫度控制在100-110℃，混煉時間3-8分鐘，得到混煉膠，混煉膠出料后送入開煉機進行散熱；

（4）濾膠：將散熱后的混煉膠下條后送入濾膠機濾膠，濾網(wǎng)為80-100目，得到母膠；

（5）捏合：將混煉膠投入到捏合機中，控制捏合室溫度在70-80℃，捏合15-30分鐘，投入SAP樹脂繼續(xù)捏合共混20-30分鐘，將捏合后的混料經(jīng)捏合機下部的螺桿排料裝置過濾，排料。

本發(fā)明有如下優(yōu)點：（1）負載聚丙烯酰胺的膨潤土與氯化鈣溶液中鈣離子形成絡合離子，再與碳酸鈉溶液中的碳酸根離子反應生成膨潤土-碳酸鈣微球，提高吸水組分與橡膠基體的相容性，制備的防水橡膠密封材料具有優(yōu)異的吸水膨脹密封性能，同時具有較高的穩(wěn)定性；（2）本發(fā)明基于累托石屬于晶體結構特殊的鋁硅酸鹽礦物先將有機累托石與三元乙丙橡膠進行混煉，再加入膨潤土-碳酸鈣微球組合使用，形成剝離型納米復合結構，以提高橡膠的氣液阻隔性能，從而有效改善遇水膨脹防水橡膠密封材料的耐硫化氫腐蝕能力，同時具有高強度的優(yōu)點。

具體實施方式

通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1

稱?。憾』鹉z70公斤，三元乙丙橡膠30公斤，膨潤土-碳酸鈣微球12公斤，SAP樹脂10公斤，有機累托石10公斤，氧化鋅3公斤，N-苯基-β-萘胺3公斤，有機處理劑QAS12公斤；

其中所述的膨潤土-碳酸鈣微球是由下述重量份的原料組成的：氯化鈣50份，碳酸鈉50份，十二烷基硫酸鈉6份，聚丙烯酰胺6份。

具體步驟如下：

（1）膨潤土-碳酸鈣微球的制備：

①、配制氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液以及聚丙烯酰胺水溶液，其中氯化鈣和碳酸鈣溶液為相同濃度，其摩爾濃度在0.2mol/L之間，十二烷基磺酸鈉水溶液的摩爾濃度在15mmol/L之間，聚丙烯酰胺水溶液的質(zhì)量百分比濃度在2%之間；

②、將膨潤土加入到適量去離子水中，攪拌均勻，邊攪拌邊加入聚丙烯酰胺水溶液，35℃下攪拌均勻；

③、在配制好的氯化鈣溶液中，加入十二烷基磺酸鈉水溶液以及步驟②得到的混合溶液，在15℃溫度下超聲攪拌1小時，再加入碳酸鈉溶液繼續(xù)攪拌3小時，反應結束后離心得到沉淀物，用去離子水洗滌，干燥得到膨潤土-碳酸鈣微球，其中，氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的體積比為10：10：2：2；

（2）制備有機累托石：

將累托石放入適量的蒸餾水中，高速攪拌以使累托石充分分散, 將分散后的累托石溶液攪拌升溫至45 ℃，然后滴加有機處理劑QAS1，再攪拌升溫至85 ℃，在此溫度下攪拌反應5 小時，自然冷卻到20 ℃，抽濾水洗數(shù)次得有機累托石濾餅，將有機累托石濾餅在烘箱中于90 ℃下干燥8小時，研磨過200目篩，得有機累托石備用；

（3）煉膠：

①、將三元乙丙橡膠以及步驟（2）得到的有機累托石投入到投入到密煉機中進行混煉，常溫下混煉30min;

②、接著加入丁基橡膠、氧化鋅、N-苯基-β-萘胺以及步驟（1）得到的膨潤土-碳酸鈣微球填料投入到密煉機中繼續(xù)混煉，混煉溫度控制在115℃，混煉時間6分鐘，得到混煉膠，混煉膠出料后送入開煉機進行散熱；

（4）濾膠：將散熱后的混煉膠下條后送入濾膠機濾膠，濾網(wǎng)為80目，得到母膠；

（5）捏合：將混煉膠投入到捏合機中，控制捏合室溫度在75℃，捏合20分鐘，投入SAP樹脂繼續(xù)捏合共混25分鐘，將捏合后的混料經(jīng)捏合機下部的螺桿排料裝置過濾，排料。

經(jīng)測試：拉伸強度17.8MPa ，拉斷伸長率610%；在100%的硫化氫氣體中放置20天后，其拉伸強度保留率、拉斷伸長率保留率分別為88%、86%。