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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
原位合成法制備PNaAA/SBR吸水膨脹橡膠--及其性能的研究
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
吸水膨脹橡膠(Water Swelling Rubber,簡(jiǎn)稱(chēng)WSR)是上世紀(jì)70年代末期由日本開(kāi)發(fā)出的新型功能高分子材料，WSR 主要是由彈性體(如橡膠)與親水性物質(zhì)(如吸水性樹(shù)脂)組成的多組分體系。親水性組分是賦予其吸水膨脹性能的關(guān)鍵組分，因而所用親水性組分的類(lèi)型及用量必將對(duì)其吸水膨脹性能產(chǎn)生重要影響。原位合成吸水膨脹橡膠通過(guò)NaAA原位改性的EVM硫化膠具有較好的吸水膨脹性能。
詳細(xì)介紹：
吸水膨脹橡膠(Water Swelling Rubber,簡(jiǎn)稱(chēng)WSR)是上世紀(jì)70年代末期由日本開(kāi)發(fā)出的新型功能高分子材料。它吸水后可膨脹至自身重量或體積的數(shù)倍乃至數(shù)百倍;遇水時(shí),能吸水發(fā)生體積膨脹并產(chǎn)生較大的膨脹壓力,在保持橡膠特有的彈性和強(qiáng)度的同時(shí),還具有保持水的能力。吸水膨脹的特性使該材料在有效體積膨脹范圍內(nèi)可以起止水作用。與傳統(tǒng)的受壓封縫材作用，又可以在建筑縫變形時(shí)有效填充縫隙,起到以水止水的作用。在堵漏工程方面吸水膨脹橡膠已逐漸取代了傳統(tǒng)的水泥灌漿、鉀鈉水玻璃灌漿和環(huán)氧樹(shù)脂堵漏等做法，它已成功應(yīng)用于工程變形縫、施工縫、各種管道接頭、水壩等處的密封止水，并被防水界譽(yù)為“超級(jí)密封材料”和“雙保險(xiǎn)止水材料”。 WSR 主要是由彈性體(如橡膠)與親水性物質(zhì)(如吸水性樹(shù)脂)組成的多組分體系。親水性組分是賦予其吸水膨脹性能的關(guān)鍵組分，因而所用親水性組分的類(lèi)型及用量必將對(duì)其吸水膨脹性能產(chǎn)生重要影響。此外，橡膠構(gòu)成WSR 的基體，其彈性和強(qiáng)度會(huì)影響到WSR 的機(jī)械性能[2，3]。國(guó)外在WSR 研究方面起步較早,已生產(chǎn)出大量的高質(zhì)量產(chǎn)品，并已成功應(yīng)用于大型土木工程建設(shè)中。國(guó)內(nèi)也有類(lèi)似產(chǎn)品問(wèn)世，從80年代開(kāi)始有吸水膨脹橡膠的報(bào)道,最早應(yīng)用于上海地鐵盾構(gòu)法施工中，但質(zhì)量和性能都與國(guó)外存在一定差距,尚需進(jìn)一步研究與完善。因此，對(duì)吸水膨脹橡膠的研究具有非常重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。

作品專(zhuān)業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

1、作品撰寫(xiě)的目的：吸水膨脹橡膠(WSR)作為一種新型功能性高分子材料,具有特殊的功能：彈性密封及遇水膨脹雙重止水性，其應(yīng)用涉及土建工程、醫(yī)用生理等領(lǐng)域。 2、作品的基本思路：比較原位生成NaAA、直接添加NaAA二種不同制備吸水膨脹橡膠方法對(duì)混煉膠硫化性能和硫化膠吸水膨脹性能的影響，主要研究采用原位合成法制備（NaAA）/SBR吸水膨脹橡膠的硫化特性和硫化的吸水膨脹性能及其力學(xué)性能。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

1.采用了在塑煉SBR中加NaOH和AA混煉后加DCP的原位合成NaAA改性的SBR混煉膠的方法。 2.原位合成NaAA改性SBR的力學(xué)以及吸水膨脹性能都要優(yōu)于直接添加NaAA的SBR。 3.可由DCP以及NaAA的含量來(lái)調(diào)整硫化程度和吸水膨脹率。 4.原位合成NaAA改性的SBR混煉膠更好的解決了吸水樹(shù)脂在橡膠中的分散程度，從而提高了WSR的各項(xiàng)性能。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

1.SBR主要用于土木建筑,在基礎(chǔ)工程建設(shè)如變形縫、施工縫、各種管道接頭密封﹑水壩嵌縫﹑油田阻隔器等密封防水防油領(lǐng)域巨大應(yīng)用前景。并在上海地鐵﹑英法海底隧道﹑日本東京灣海底隧道及上海江底隧道都有成功應(yīng)用。 2.由于WRS材料對(duì)溫度、PH值、鹽濃度有較強(qiáng)敏感性，其在水敏傳感器、醫(yī)用、生理方面具有巨大的潛力。

學(xué)術(shù)論文摘要

吸水膨脹橡膠（WSR）是一種新型功能高分子材料,能吸水發(fā)生體積膨脹并產(chǎn)生較大的膨脹壓力,在保持橡膠特有的彈性和強(qiáng)度的同時(shí),還具有保持水的能力，能在有效體積膨脹范圍內(nèi)起到止水作用。被防水界譽(yù)為“超級(jí)密封材料”和“雙保險(xiǎn)止水材料”。本文主要從物理共混法、機(jī)械共混發(fā)、乳液共混法、化學(xué)接枝法、偶聯(lián)接枝法、引發(fā)接枝法幾個(gè)方面研究了吸水膨脹橡膠的制備工藝并從硫化特性、力學(xué)性能、吸水膨脹率等方面對(duì)其進(jìn)行了性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)不同的制備方法、配方因素（DCP用量和NaAA生成量）、氫氧化鈉/AA的摩爾比、浸泡條件（溫度、Na+含量）、硫化膠的力學(xué)性能等都會(huì)對(duì)混煉膠硫化性能和吸水膨脹性能造成一定的影響，并以此總結(jié)出了較優(yōu)的制備工藝。通過(guò)我們的多個(gè)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，最后發(fā)現(xiàn)WSR 吸水可膨脹,同時(shí)擠壓情況下可保水,并且具有橡膠材料特有的彈性和強(qiáng)度的功能性材料,既能適應(yīng)結(jié)構(gòu)變形,起到彈性密封止水作用,又具有吸水膨脹、以水止水的雙重止水特性。所以，以其獨(dú)特的保水性，彈性密封及遇水膨脹的雙重止水性,其應(yīng)用已涉及土建工程、醫(yī)用生理等領(lǐng)域。

獲獎(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

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同類(lèi)課題研究水平概述

1. 國(guó)外吸水橡膠研究現(xiàn)狀 1974年,美國(guó)農(nóng)業(yè)部北部研究中心在G.F.Fanta等人的基礎(chǔ)上,用鈰鹽作引發(fā)劑將合成淀粉-丙烯腈接枝聚合成功,制出了世界上最早的高吸水性樹(shù)脂,此后,高吸水性材料作為一個(gè)新興的獨(dú)立的領(lǐng)域,引起了世界各國(guó)科學(xué)家及愛(ài)好者們的濃厚興趣.美國(guó)的Grain Processing公司,Hercules公司,National Starch公司,General Mills Chemical公司及日本住友化學(xué),花王石堿,三洋化成工業(yè)等公司相繼開(kāi)發(fā)成功了高吸水聚合物。 1976年日本旭電化工業(yè)株式會(huì)社首次申請(qǐng)了WSR的發(fā)明專(zhuān)利.該專(zhuān)利提出了用親水膨潤(rùn)性物質(zhì)作為嵌縫材料的新觀點(diǎn).他們用親水性聚醚多元醇與多元異氰酸酯(如甲苯二異氰酸, TDI)反應(yīng)形成預(yù)聚體,加入催化劑固化,制得了吸水膨脹達(dá)自重200%一400%的吸水膨脹彈性體,首次提出了“吸水膨脹止水”嵌縫材料的概念，吸水膨脹橡膠作為高吸水材料中的一個(gè)部分,同樣也受到了人們的廣泛關(guān)注和研究,一時(shí)間成為各地科技工作者研究的熱門(mén)課題,各種科技文獻(xiàn)競(jìng)相報(bào)道,在這一新興的領(lǐng)域里,日本,美國(guó)和歐洲一直處于領(lǐng)先的地位,此后,作為吸水材料的研究先驅(qū)地位的日本住友化學(xué)工業(yè),三洋化成株式會(huì)社等許多公司自然都對(duì)WSR產(chǎn)生濃厚的興趣,并開(kāi)展了許多相關(guān)的研究工作。 2． 國(guó)內(nèi)吸水橡膠研究現(xiàn)狀 國(guó)外在吸水膨脹橡膠研究方面起步較早，國(guó)內(nèi)也有類(lèi)似產(chǎn)品問(wèn)世，但無(wú)論質(zhì)量和性能都與國(guó)外存在一定差距，尚需進(jìn)一步研究與完善。 采用聚丙烯酸鈉樹(shù)脂與橡膠共混制備WSR時(shí)，因吸水樹(shù)脂分散性不好，所以杜愛(ài)華等采用原位法。經(jīng)過(guò)FTIR分析后發(fā)現(xiàn)，在混煉過(guò)程中生成了NaAA，在硫化過(guò)程中NaAA發(fā)生聚合反應(yīng)。研究表明，NaAA對(duì)EVM硫化膠具有明顯的增強(qiáng)效果，NaAA原位改性的EVM硫化膠具有較好的吸水膨脹性能，NaAA用量為50份時(shí)，最高吸水率為278.3%；在浸泡介質(zhì)中引入離子可使EVM硫化膠的吸水率下降。 WSR既能適應(yīng)結(jié)構(gòu)變形，起到彈性密封止水作用，又具有吸水膨脹以水止水的特性，被譽(yù)為“有魔力的防水材料”。由于WSR對(duì)溫度、pH值、鹽濃度有較高的敏感性，可以按pH值或鹽濃度等不同造成收縮或膨脹，在醫(yī)用和生理衛(wèi)生等方面有廣泛的應(yīng)用前景。
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