一种耐高温橡胶止水带及其制备方法和应用与流程

本发明涉及止水带，尤其涉及一种耐高温橡胶止水带及其制备方法和应用。

背景技术：

1、橡胶止水带主要用在混凝土建筑物构件的接缝处，以防止建筑物接缝处出现渗水、漏水状况，保证建筑重量。但橡胶在长期的使用过程中会逐渐老化，工作环境越高，老化速度越快，伴随着铁路和高速公路的建设，西部高原地区交通基础设施建设逐步加快，在高原地区存在许多高地热环境，这些地区的岩层温度常年在60℃以上，而部分地区的地热温度甚至高达90℃，如此高温会加剧橡胶止水带的热老化，导致密封失效，造成隧道渗水。而现有止水带的设计标准中的热空气老化条件为70℃×168h，该标准下的止水带显然不能够满足作为高地热地区隧道等混凝土建筑物的止水件使用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐高温橡胶止水带及其制备方法和应用。本发明提供的耐高温橡胶止水带具有良好耐高温老化性能，适用于高地热地区。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种耐高温橡胶止水带，由包括以下重量份数的组分制得：聚异丁烯50~70份，乙丙橡胶30~50份，氧化锌4~10份，硬脂酸2~6份，防老剂1.2~2份，炭黑40~60份，改性海泡石20~30份，纳米氧化镁10~20份，活性炭纤维8~15份，增塑剂5~10份，硫化剂2~3份和三丙烯酸三羟甲基丙烷酯1~3份，所述聚异丁烯的黏均分子量为50万~500万。

4、优选地，所述聚异丁烯包括高分子量系列聚异丁烯产品或超高分子量系列聚异丁烯产品，所述高分子量系列聚异丁烯产品的黏均分子量为50万~60万，所述超高分子量系列聚异丁烯产品的黏均分子量为76万~500万。

5、优选地，所述乙丙橡胶为二元乙丙橡胶或三元乙丙橡胶，所述三元乙丙橡胶由单体制得，所述单体包括乙烯、丙烯和双环戊二烯，所述单体中双环戊二烯的含量小于6wt%。

6、优选地，所述防老剂包括防老剂mb、防老剂mbz和防老剂zmti中的一种或多种。

7、优选地，所述炭黑包括炭黑n330和炭黑n550，所述炭黑中炭黑n330和炭黑n550的质量比为1:1~1:2。

8、优选地，所述改性海泡石为海泡石经偶联剂改性制得，所述偶联剂的用量为海泡石质量的2%~5%，所述偶联剂包括硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂。

9、优选地，所述活性炭纤维为碳纤维经过热空气氧化处理得到，所述热空气氧化处理的温度为500~600℃，时间为1~1.5h。

10、优选地，所述硫化剂包括过氧化二异丙苯、二(叔丁基过氧化异丙基)苯和2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷中的一种或多种。

11、本发明还提供了上述技术方案所述的耐高温橡胶止水带的制备方法，包括以下步骤：

12、将聚异丁烯、增塑剂和乙丙橡胶进行第一混炼，得到第一混炼胶；

13、将所述第一混炼胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂、炭黑、改性海泡石、纳米氧化镁和活性炭纤维进行第二混炼，得到第二混炼胶；

14、将所述第二混炼胶进行开炼后与硫化剂和三丙烯酸三羟甲基丙烷酯进行第三混炼，得到第三混炼胶；

15、将所述第三混炼胶进行硫化成型，得到所述耐高温橡胶止水带。

16、本发明还提供了上述技术方案所述的耐高温橡胶止水带或上述技术方案所述的制备方法制备得到的耐高温橡胶止水带在高地热环境中的应用，所述高地热环境的温度大于60℃。

17、本发明提供了一种耐高温橡胶止水带，由包括以下重量份数的组分制得：聚异丁烯50~70份，乙丙橡胶30~50份，氧化锌4~10份，硬脂酸2~6份，防老剂1.2~2份，炭黑40~60份，改性海泡石20~30份，纳米氧化镁10~20份，活性炭纤维8~15份，增塑剂5~10份，硫化剂2~3份和三丙烯酸三羟甲基丙烷酯1~3份，所述聚异丁烯的黏均分子量为50万~500万。

18、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

19、本发明中聚异丁烯为超高分子量聚异丁烯（hmpib），聚异丁烯和乙丙橡胶作为橡胶基体并以聚异丁烯为主，超高分子量聚异丁烯是典型的饱和线型橡胶态聚合物，其分子链中不含有双键，具有良好的耐高温老化性能和耐臭氧老化性能，但超高分子量聚异丁烯具有较高的韧性和回弹性，将其与增塑剂共同使用，可降低hmpib的韧性，并通过与乙丙橡胶共混，进一步改善超高分子量聚异丁烯的加工性；超高分子量聚异丁烯和乙丙橡胶采用硫化剂配以三丙烯酸三羟甲基丙烷酯进行硫化，生成的交联键为键能较高的碳碳键，具有良好的耐高温性能，三丙烯酸三羟甲基丙烷酯可进一步提高橡胶基体的交联程度，使橡胶止水带具有较高的物理机械性能和弹性。

20、进一步地，本发明中选择的防老剂为mb、mbz和zmti中的一种或多种，均属于苯并咪唑类橡胶用防老剂，不仅具有优越的耐热性能，而且具有分解过氧化物的作用，不会捕捉硫化剂分解时产生的自由基，从而不影响过氧化物硫化体系的交联，不影响硫化橡胶基体的物理机械性能；

21、进一步地，海泡石纤维是一种天然矿物纤维，海泡石具有较好的耐热性，本发明选用改性海泡石为经硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂改性所得，能够均匀分散在橡胶基体中，对橡胶基体进行补强，改性海泡石具有特殊的片层或针状结构，在氧化过程中能够有效抑制氧分子的渗透，对热、氧具有良好的阻隔作用；又由于海泡石较强的吸附性，对链反应的进行有抑制作用，使海泡石能有效改善复合橡胶的热氧稳定性，通过试验数据表明，等量代替橡胶止水带中常用的白炭黑制备的橡胶止水带在进行热空气老化后（120℃×168h）的拉伸强度、扯断伸长率是原配方制备的橡胶性能的1.08倍、1.04倍以上；纳米氧化镁可以均匀分散在橡胶基体中，氧化镁的隔热效应可有效阻断热热氧对橡胶分子链的破坏，提高橡胶耐热氧老化性能，通过试验数据表明，等量代替橡胶止水带中常用的白炭黑制备的橡胶止水带在进行热空气老化后（120℃×168h）的拉伸强度、扯断伸长率是原配方制备的橡胶性能的1.06倍、1.05倍以上；活性炭纤维为纤维状，纤维上布满微孔，可吸附大量的橡胶基体，阻隔热氧对橡胶大分子链的破坏，提高橡胶材料的耐热性能，而且活性炭纤维对橡胶基体具有良好的补强作用，可有效提高橡胶材料的物理机械性能；通过试验数据表明，在常用橡胶止水带橡胶配方中添加活性炭纤维，可提高橡胶材料的拉伸强度10%~15%，进行热空气老化后（120℃×168h），拉伸强度和扯断伸长率保持率可提高8%。在改性海泡石、纳米氧化镁和活性炭纤维的协同作用下，既可以对橡胶基体进行补强，提高其力学性能，而且能够起到隔离热氧的作用，提高橡胶材料耐热氧老化性能。

技术特征：

1.一种耐高温橡胶止水带，其特征在于，由包括以下重量份数的组分制得：聚异丁烯50~70份，乙丙橡胶30~50份，氧化锌4~10份，硬脂酸2~6份，防老剂1.2~2份，炭黑40~60份，改性海泡石20~30份，纳米氧化镁10~20份，活性炭纤维8~15份，增塑剂5~10份，硫化剂2~3份和三丙烯酸三羟甲基丙烷酯1~3份，所述聚异丁烯的黏均分子量为50万~500万。

2.根据权利要求1所述的耐高温橡胶止水带，其特征在于，所述聚异丁烯包括高分子量系列聚异丁烯产品或超高分子量系列聚异丁烯产品，所述高分子量系列聚异丁烯产品的黏均分子量为50万~60万，所述超高分子量系列聚异丁烯产品的黏均分子量为76万~500万。

3.根据权利要求1所述的耐高温橡胶止水带，其特征在于，所述乙丙橡胶为二元乙丙橡胶或三元乙丙橡胶，所述三元乙丙橡胶由单体制得，所述单体包括乙烯、丙烯和双环戊二烯，所述单体中双环戊二烯的含量小于6wt%。

4.根据权利要求1所述的耐高温橡胶止水带，其特征在于，所述防老剂包括防老剂mb、防老剂mbz和防老剂zmti中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的耐高温橡胶止水带，其特征在于，所述炭黑包括炭黑n330和炭黑n550，所述炭黑中炭黑n330和炭黑n550的质量比为1:1~1:2。

6.根据权利要求1所述的耐高温橡胶止水带，其特征在于，所述改性海泡石为海泡石经偶联剂改性制得，所述偶联剂的用量为海泡石质量的2%~5%，所述偶联剂包括硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂。

7.根据权利要求1所述的耐高温橡胶止水带，其特征在于，所述活性炭纤维为碳纤维经过热空气氧化处理得到，所述热空气氧化处理的温度为500~600℃，时间为1~1.5h。

8.根据权利要求1所述的耐高温橡胶止水带，其特征在于，所述硫化剂包括过氧化二异丙苯、二(叔丁基过氧化异丙基)苯和2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷中的一种或多种。

9.权利要求1~8任一项所述的耐高温橡胶止水带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.权利要求1~8任一项所述的耐高温橡胶止水带或权利要求9所述的制备方法制备得到的耐高温橡胶止水带在高地热环境中的应用，所述高地热环境的温度大于60℃。

技术总结
本发明提供了一种耐高温橡胶止水带及其制备方法和应用，属于止水带领域。本发明提供了一种耐高温橡胶止水带，由包括以下重量份数的组分制得：聚异丁烯50~70份，乙丙橡胶30~50份，氧化锌4~10份，硬脂酸2~6份，防老剂1.2~2份，炭黑40~60份，改性海泡石20~30份，纳米氧化镁10~20份，活性炭纤维8~15份，增塑剂5~10份，硫化剂2~3份和三丙烯酸三羟甲基丙烷酯1~3份，所述聚异丁烯的黏均分子量为50万~500万。本发明提供的耐高温橡胶止水带具有良好耐高温老化性能，适用于高地热地区。

技术研发人员：张洪富,李朋,贾雷雷,李春明,赵荣,李登培,贾峰伟,刘海涛,寇慧鑫,李莫凡
受保护的技术使用者：中裕铁信交通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13