專利名稱：一種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶及其制備方法。
背景技術：
隨著城市化進程的加快，交通擁擠、環(huán)境污染與能源危機已成為當前亟待解決的 問題。地鐵等地下交通除了能避免城市地面擁擠和充分利用空間外，還具有運量大、速度 快、污染小等優(yōu)點，已成為解決城市交通問題的首選方案。 在一些地下工程的施工過程中，由于不能連續(xù)澆注，或由于地基的變形和溫度的 變化而引起的混凝土構件熱脹冷縮等原因，需留有施工縫、沉降縫、變形縫，在這些縫處必 須安裝橡膠止水帶來防止水的滲漏問題。同時，國內外地鐵建設主要采用盾構施工，盾構隧 道由預制管片拼裝而成，管片接縫使用橡膠密封材料。橡膠密封材料是利用橡膠的高彈性 和壓縮變形性的特點，在各種載荷下產生彈性變形，從而起到有效緊固密封，防止建筑構造 漏水、滲水的作用。三元乙丙橡膠止水帶適應管片接縫變形的能力較強，材料的耐老化性能 好，因此作為一種性能優(yōu)良的橡膠密封材料已被廣泛應用于道路隧道、地鐵等拼裝式地下 工程的接縫防水。 然而，近些年來，在一些地下施工過程中發(fā)現了瓦斯氣體。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的 氣體。研究發(fā)現，硫化氫對三元乙丙橡膠止水帶具有強烈的腐蝕作用，在較短的時間內三元 乙丙橡膠止水帶的性能就有很大程度的下降，大大影響了其密封止水性能，有可能造成建 筑構造的漏水、滲水，從而導致密封失敗。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶及其制備方法，該耐硫化 氫腐蝕的橡膠止水帶具有優(yōu)良的耐硫化氫腐蝕能力。 為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案是一種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶，其特 征在于它由三元乙丙橡膠、有機化累托石、補強劑、硫化活性劑、硫化劑和硫化促進劑組成， 各原料的質量份數為三元乙丙橡膠100份、有機化累托石3 20份、補強劑30 80份、 硫化劑1 3份、硫化活性劑1 8份、硫化促進劑1 3份。 所述的有機累托石(為改性累托石)的制備方法為按質量份數為累托石10份、 蒸餾水200份、星型季銨鹽插層劑3份，選取累托石、蒸餾水和星型季銨鹽插層劑；將累托石 加入到蒸餾水中，升溫到8(TC，攪拌lh形成懸浮液；然后取星型季銨鹽插層劑加入到上述 懸浮液中，攪拌6h ;自然冷卻至室溫后，對懸浮液進行過濾，然后對沉淀物進行抽濾、水洗，
最后將濾餅置于ll(TC烘箱中干燥8h，研磨過300目篩，即得到有機化累托石； 其中，星型季銨鹽插層劑的化學結構式如下<formula>formula see original document page 4</formula>
層劑)； 所述的星型季銨鹽插層劑的制備方法為按油酸二甲苯硼酸二乙烯三胺
無水乙醇質量濃度為50wt^的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨溶液的配比二56.4g : 30m L : 0.3g : 10. 6g : 25mL : 34.2g，選取油酸、二甲苯、硼酸、二乙烯三胺、無水乙醇和質量濃度 為50wt^的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨溶液；將油酸、二甲苯和硼酸加入到反應器中， 升溫至180°C后，用滴液漏斗向反應體系中滴加二乙烯三胺，將反應產生的水通過分水器不 斷分出，攪拌反應2h，然后旋轉蒸發(fā)除去溶劑二甲苯，將無水乙醇加入到反應器中，加熱至 40°C ，用滴液漏斗向反應體系中滴加質量濃度為50wt %的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨溶 液，升溫至8(TC，攪拌反應4h，最后再通過旋轉蒸發(fā)除去無水乙醇，即制得星型季銨鹽插層 劑。 所述的補強劑為炭黑。 所述的硫化活性劑為氧化鋅或硬脂酸。 所述的硫化劑為硫磺。 所述的硫化促進劑為二甲基二硫代氨基甲酸鋅或2-巰基苯并噻唑。 上述一種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶的制備方法，其特征是按如下步驟進行 1)按各原料的質量份數為三元乙丙橡膠100份、有機化累托石3 20份、補強
劑30 80份、硫化劑1 3份、硫化活性劑1 8份、硫化促進劑1 3份，選取三元乙丙
橡膠、有機化累托石、補強劑、硫化活性劑、硫化劑和硫化促進劑，備用； 2)將三元乙丙橡膠與有機化累托石在密煉機中混煉，保持溫度為130 150°C ，混
煉5 8min ; 3)然后向密煉機中依次加入補強劑、硫化劑、硫化活性劑和硫化促進劑，保持溫度
為130 15(TC，繼續(xù)混煉5 10min，然后出料，經雙輥開煉機壓成薄片； 4)薄片在室溫下停放24小時后，將薄片放入模具中，在平板硫化機中進行硫化，
硫化溫度為160 18(TC，硫化壓力為10 15MPa，硫化時間為5 20min，硫化結束冷卻至
室溫，取出硫化膠，即制得耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶。 本發(fā)明的有益效果如下 (1)本發(fā)明通過將有機化累托石與三元乙丙橡膠進行混煉，形成剝離型納米復合
結構，以提高三元乙丙橡膠的氣液阻隔性能，從而有效改善橡膠止水帶的耐硫化氫腐蝕能
力。本發(fā)明制備的耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶具有優(yōu)良的耐硫化氫腐蝕能力。
(2)本發(fā)明選用有機化累托石與三元乙丙橡膠共混改性，是基于累托石屬于晶體
結構特殊的鋁硅酸鹽礦物，其由類云母單元層和類蒙脫石單元層在特殊的自然條件下有規(guī)
則的交替堆積而成，累托石層間距(2. 28nm)遠大于蒙脫土的層間距(1. 5nm)，易于與聚合
物形成剝離結構的納米復合材料，從而使聚合物具有高強度和優(yōu)良的氣液阻隔性能。 (3)本發(fā)明采用合成的星型季銨鹽插層劑對累托石進行有機化處理，不僅可以使
累托石由親水性變?yōu)橛H油性，提高其與三元乙丙橡膠的相容性，而且可顯著增大累托石的
層間距(達到6nm以上)，有利于累托石與三元乙丙橡膠形成剝離形納米復合結構。
具體實施例方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內容，但本發(fā)明的內容不僅僅局限于下面的實施例。
實施例1 : —種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶的制備方法，按如下步驟進行 星型季銨鹽插層劑的制備將56. 4g油酸、30mL二甲苯和0. 3g硼酸加入到反應器
中，升溫至18(TC后，用滴液漏斗向反應體系中滴加10. 6g二乙烯三胺，將反應產生的水通
過分水器不斷分出，攪拌反應2h，然后旋轉蒸發(fā)除去溶劑二甲苯，將25mL無水乙醇加入到
反應器中，加熱至40°C ，用滴液漏斗向反應體系中滴加34. 2g、濃度為50wt %的3-氯-2-羥
丙基三甲基氯化銨溶液，升溫至8(TC，攪拌反應4h，最后再通過旋轉蒸發(fā)除去無水乙醇，即
制得星型季銨鹽插層劑。 有機化累托石的制備將10g累托石加入到200g蒸餾水中，升溫到8(TC，攪拌lh形成懸浮液；然后取3g星型季銨鹽插層劑加入到上述懸浮液中，攪拌6h ;自然冷卻至室溫后，對懸浮液進行過濾，然后對沉淀物進行抽濾、水洗，最后將濾餅置于ll(TC烘箱中干燥8h，研磨過300目篩即得到有機化累托石。 將100g三元乙丙橡膠與5g有機化累托石在密煉機中進行密煉，密煉溫度為135t:，密煉時間為8min，然后依次加入40g炭黑、2g硫磺、5g氧化鋅和1.5g二甲基二硫代氨基甲酸鋅，保持溫度為135t:，在密煉機中繼續(xù)密煉6min，出料后通過雙輥開煉機壓延成2mm的薄片，室溫下停放24小時后，放入模具中，在平板硫化機中硫化成型，硫化溫度為18(TC，硫化壓力為12MPa，硫化時間為6min，硫化結束冷卻至室溫，取出硫化膠，即制得耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶。所制橡膠止水帶的拉伸強度為10.9MPa，扯斷伸長率為533X。將該橡膠止水帶在100%的H2S氣體中放置20天后，其拉伸強度保留率、扯斷伸長率保留率分別為89%、86%。 對比試驗將100g三元乙丙橡膠與40g炭黑、2g硫磺、5g氧化鋅和1. 5g二甲基二硫代氨基甲酸鋅加入密煉機中，密煉溫度為135t:，密煉時間為6min，出料后通過雙輥開煉機壓延成2mm的薄片，室溫下停放24小時后，放入模具中，在平板硫化機中硫化成型，硫化溫度為18(TC，硫化壓力為12MPa，硫化時間為6min，硫化結束冷卻至室溫，即制得橡膠止水帶。所制橡膠止水帶的拉伸強度為9. 4MPa，扯斷伸長率為541%。將該橡膠止水帶在100%的H2S氣體中放置20天后，其拉伸強度保留率、扯斷伸長率保留率分別為58%、60%。
通過比較，本實施例得到的耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶經硫化氫氣體腐蝕后的拉伸強度保留率、扯斷伸長率保留率分別遠高于對比試驗的，說明本實施例得到的耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶具有優(yōu)良的耐硫化氫腐蝕能力。
實施例2 : 星型季銨鹽插層劑的制備、有機化累托石的制備同實施例1。 將100g三元乙丙橡膠與10g按實施例1相同方法制備的有機化累托石在密煉機中進行密煉，密煉溫度為14(TC，密煉時間為6min，然后依次加入60g炭黑、1. 5g硫磺、8g氧化鋅和2g的2-巰基苯并噻唑，保持溫度為14(TC，在密煉機中繼續(xù)密煉7min，出料后通過雙輥開煉機壓延成2mm的薄片，室溫下停放24小時后，放入模具中，在平板硫化機中硫化成型，硫化溫度為17(TC，硫化壓力為12MPa，硫化時間為10min，硫化結束冷卻至室溫，取出硫化膠，即制得耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶。所制橡膠止水帶的拉伸強度為11. lMPa，扯斷伸長率為511%。將該橡膠止水帶在100%的H2S氣體中放置20天后，其拉伸強度保留率、扯斷伸長率保留率分別為87%、92%。 對比試驗將100g三元乙丙橡膠與60g炭黑、1. 5g硫磺、8g氧化鋅和2g的2_巰基苯并噻唑一起加入密煉機中，密煉溫度為14(TC，密煉時間為13min，出料后通過雙輥開煉機壓延成2mm的薄片，室溫下停放24小時后，放入模具中，在平板硫化機中硫化成型，硫化溫度為17(TC，硫化壓力為12MPa，硫化時間為10min，硫化結束冷卻至室溫，即制得橡膠止水帶。所制橡膠止水帶的拉伸強度為9.8MPa，扯斷伸長率為526X。將該橡膠止水帶在100X的H2S氣體中放置20天后，其拉伸強度保留率、扯斷伸長率保留率分別為55%、58%
通過比較，本實施例得到的耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶經硫化氫氣體腐蝕后的拉伸強度保留率、扯斷伸長率保留率分別遠高于對比試驗的，說明本實施例得到的耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶具有優(yōu)良的耐硫化氫腐蝕能力。
實施例3 : 星型季銨鹽插層劑的制備、有機化累托石的制備同實施例1。 將100g三元乙丙橡膠與16g按實施例1相同方法制備的有機化累托石在密煉機中進行密煉，密煉溫度為15(TC，密煉時間為5min，然后依次加入70g炭黑、1. 8g硫磺、6g硬脂酸和3g 二甲基二硫代氨基甲酸鋅，保持溫度為150°C ，在密煉機中繼續(xù)密煉5min，出料后通過雙輥開煉機壓延成2mm的薄片，室溫下停放24小時后，放入模具中，在平板硫化機中硫化成型，硫化溫度為16(TC，硫化壓力為15MPa，硫化時間為18min，硫化結束冷卻至室溫，即制得耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶。所制橡膠止水帶的拉伸強度為12.3MPa，扯斷伸長率為490%。將該橡膠止水帶在100X的H2S氣體中放置20天后，其拉伸強度保留率、扯斷伸長率保留率分別為90%、91%。 對比試驗將100g三元乙丙橡膠與70g炭黑、1.8g硫磺、6g硬脂酸和3g二甲基二硫代氨基甲酸鋅加入密煉機中進行密煉，密煉溫度為15(TC，密煉時間為10min，出料后通過雙輥開煉機壓延成2mm的薄片，室溫下停放24小時后，放入模具中，在平板硫化機中硫化成型，硫化溫度為16(TC，硫化壓力為15MPa，硫化時間為18min，硫化結束冷卻至室溫，即制得耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶。所制橡膠止水帶的拉伸強度為11.2MPa，扯斷伸長率為508%。將該橡膠止水帶在100X的H2S氣體中放置20天后，其拉伸強度保留率、扯斷伸長率保留率分別為54% 、56%。 通過比較，本實施例得到的耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶經硫化氫氣體腐蝕后的拉伸強度保留率、扯斷伸長率保留率分別遠高于對比試驗的，說明本實施例得到的耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶具有優(yōu)良的耐硫化氫腐蝕能力。
實施例4 : —種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶的制備方法，按如下步驟進行
1)按各原料的質量份數為三元乙丙橡膠100份、有機化累托石3份、補強劑30份、硫化劑1份、硫化活性劑1份、硫化促進劑1份，選取三元乙丙橡膠、有機化累托石、補強劑、硫化活性劑、硫化劑和硫化促進劑，備用； 所述的補強劑為炭黑；所述的硫化活性劑為氧化鋅；所述的硫化劑為硫磺；所述的硫化促進劑為二甲基二硫代氨基甲酸鋅；有機化累托石的制備同實施例1 ; 2)將三元乙丙橡膠與有機化累托石在密煉機中混煉，保持溫度為13(TC，混煉
8min ; 3)然后向密煉機中依次加入補強劑、硫化劑、硫化活性劑和硫化促進劑，保持溫度為13(TC，繼續(xù)混煉10min，然后出料，經雙輥開煉機壓成薄片； 4)薄片在室溫下停放24小時后，將上述薄片放入模具中，在平板硫化機中進行硫化，硫化溫度為16(TC，硫化壓力為15MPa，硫化時間為20min，硫化結束冷卻至室溫，取出硫化膠，即制得耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶。
實施例5 : —種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶的制備方法，按如下步驟進行
1)按各原料的質量份數為三元乙丙橡膠100份、有機化累托石20份、補強劑80份、硫化劑3份、硫化活性劑8份、硫化促進劑3份，選取三元乙丙橡膠、有機化累托石、補強劑、硫化活性劑、硫化劑和硫化促進劑，備用； 所述的補強劑為炭黑；所述的硫化活性劑為硬脂酸；所述的硫化劑為硫磺；所述的硫化促進劑為2-巰基苯并噻唑；有機化累托石的制備同實施例1 ; 2)將三元乙丙橡膠與有機化累托石在密煉機中混煉，保持溫度為15(TC，混煉5min ; 3)然后向密煉機中依次加入補強劑、硫化劑、硫化活性劑和硫化促進劑，保持溫度為15(TC，繼續(xù)混煉5min，然后出料，經雙輥開煉機壓成薄片； 4)薄片在室溫下停放24小時后，將上述薄片放入模具中，在平板硫化機中進行硫化，硫化溫度為18(TC，硫化壓力為lOMPa，硫化時間為5min，硫化結束冷卻至室溫，取出硫化膠，即制得耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶。 本發(fā)明各原料的上下限取值、以及其區(qū)間值，都能實現本發(fā)明，在此不一一列舉實施例。本發(fā)明各工藝參數(如壓力、溫度、時間等)的上下限取值、以及其區(qū)間值，都能實現本發(fā)明，在此不一一列舉實施例。
權利要求
一種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶，其特征在于它由三元乙丙橡膠、有機化累托石、補強劑、硫化活性劑、硫化劑和硫化促進劑組成，各原料的質量份數為三元乙丙橡膠100份、有機化累托石3～20份、補強劑30～80份、硫化劑1～3份、硫化活性劑1～8份、硫化促進劑1～3份。
2. 根據權利要求1所述的一種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶，其特征在于所述的有機 累托石的制備方法為按質量份數為累托石10份、蒸餾水200份、星型季銨鹽插層劑3份， 選取累托石、蒸餾水和星型季銨鹽插層劑；將累托石加入到蒸餾水中，升溫到8(TC，攪拌lh 形成懸浮液；然后取星型季銨鹽插層劑加入到上述懸浮液中，攪拌6h ;自然冷卻至室溫后， 對懸浮液進行過濾，然后對沉淀物進行抽濾、水洗，最后將濾餅置于11(TC烘箱中干燥8h， 研磨過300目篩，即得到有機化累托石；所述的星型季銨鹽插層劑的制備方法為按油酸二甲苯硼酸二乙烯三胺無水乙醇質量濃度為50wt^的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨溶液的配比=56. 4g : 30mL :0.3g : 10. 6g : 25mL : 34. 2g，選取油酸、二甲苯、硼酸、二乙烯三胺、無水乙醇和質量濃度 為50wt^的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨溶液；將油酸、二甲苯和硼酸加入到反應器中， 升溫至180°C后，用滴液漏斗向反應體系中滴加二乙烯三胺，將反應產生的水通過分水器不 斷分出，攪拌反應2h，然后旋轉蒸發(fā)除去溶劑二甲苯，將無水乙醇加入到反應器中，加熱至 40°C ，用滴液漏斗向反應體系中滴加質量濃度為50wt%的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨溶 液，升溫至8(TC，攪拌反應4h，最后再通過旋轉蒸發(fā)除去無水乙醇，即制得星型季銨鹽插層 劑。
3. 根據權利要求1所述的 劑為炭黑。
4. 根據權利要求1所述的 活性劑為氧化鋅或硬脂酸。
5. 根據權利要求1所述的 劑為硫磺。
6. 根據權利要求1所述的 促進劑為二甲基二硫代氨基甲酸鋅或2-巰基苯并噻唑。
7. 如權利要求1所述的一種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶的制備方法，其特征是按如下 步驟進行1) 按各原料的質量份數為三元乙丙橡膠100份、有機化累托石3 20份、補強劑 30 80份、硫化劑1 3份、硫化活性劑1 8份、硫化促進劑1 3份，選取三元乙丙橡 膠、有機化累托石、補強劑、硫化活性劑、硫化劑和硫化促進劑，備用；2) 將三元乙丙橡膠與有機化累托石在密煉機中混煉，保持溫度為130 15(TC，混煉 5 8min ;3) 然后向密煉機中依次加入補強劑、硫化劑、硫化活性劑和硫化促進劑，保持溫度為 130 15(TC，繼續(xù)混煉5 10min，然后出料，經雙輥開煉機壓成薄片；4) 薄片在室溫下停放24小時后，將薄片放入模具中，在平板硫化機中進行硫化，硫化 溫度為160 18(TC，硫化壓力為10 15MPa，硫化時間為5 20min，硫化結束冷卻至室 溫，取出硫化膠，即制得耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶。 種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶，其特征 于所述的補強 種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶，其特征在于所述的硫化 種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶，其特征在于所述的硫化 種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶，其特征在于所述的硫化
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶及其制備方法。一種耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶，其特征在于它由三元乙丙橡膠、有機化累托石、補強劑、硫化活性劑、硫化劑和硫化促進劑組成，各原料的質量份數為三元乙丙橡膠100份、有機化累托石3～20份、補強劑30～80份、硫化劑1～3份、硫化活性劑1～8份、硫化促進劑1～3份。本發(fā)明通過使用合成的有機插層劑對累托石進行有機化處理，然后將制備的有機化累托石與三元乙丙橡膠、補強劑、硫化劑、硫化活性劑和硫化促進劑共混，再經壓片和硫化而制得耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶。本發(fā)明制備的耐硫化氫腐蝕的橡膠止水帶具有優(yōu)良的耐硫化氫腐蝕能力。
文檔編號C08K13/06GK101701524SQ20091027261
公開日2010年5月5日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權日2009年10月30日
發(fā)明者余劍英, 傅志峰, 馮振剛, 況棟梁, 吳少鵬, 周華杰, 周少東, 張恒龍, 徐建平, 楊盛華, 林文書, 熊朝輝, 王紅喜, 王金龍 申請人:武漢理工大學;武漢地鐵集團有限公司