[发明专利]利用纤维改善遇水膨胀聚氨酯吸水速度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种遇水膨胀聚氨酯弹性体。属密封材料技术领域。

背景技术

遇水膨胀聚氨酯弹性体是一种工程领域使用的、具有遇水膨胀和弹性密封双重功能的聚氨酯弹性体材料。其作用机理是利用聚氨酯材料本身固有的大量氢键与水发生物理作用而吸水，从而达到膨胀作用。从一些发达国家对聚氨酯弹性体的统计上可看出，聚氨酯遇水膨胀弹性体的使用已占据了重要位置。在我国近几年也得到了很好的发展。已经广泛应用于人防、地铁、隧道、污水处理工程、游泳池等以及其它混凝土工程施工缝、伸缩缝、建筑船舶门窗及其它场合，起密封作用。遇水膨胀聚氨酯的膨胀倍率高，耐低温性能良好，符合国家的产业政策，有很好的应用前景及市场前景。

在本发明作出以前，以往普遍采用单纯的遇水膨胀聚氨酯来进行密封，这种材料的缺陷在于在实际工程中我们会遇到当一般的遇水膨胀聚氨酯几何尺寸增大时其膨胀速度达不到工程中应用的要求，以至于不能完全达到工程中应用的要求。这是因为当尺寸增大尤其是厚度增大时，遇水膨胀聚氨酯的比表面积减小，同时增加的体积也需要时间来进行水的渗透贯通从而形成水通路来达到膨胀平衡。例如在同等试验条件下，厚度为2mm的试样在室温下9个小时可以达到水平衡，而当试样厚度为5mm时则需要20小时。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能显著提高遇水膨胀聚氨酯的吸水速度，并能保持遇水膨胀聚氨酯的力学性能的利用纤维改善遇水膨胀聚氨酯吸水速度的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种利用纤维改善遇水膨胀聚氨酯吸水速度的方法，其特征在于：所述方法包括以下工艺步骤：

步骤一、将短纤维、添加剂和聚氨酯原料加入到容器中，不断搅拌混合均匀，得混合物，所述短纤维、添加剂和聚氨酯原料三者的投料质量比为：短纤维:添加剂: 聚氨酯原料=3~30:10~100 :10~100；

步骤二、将步骤一制得的混合物浇筑到模具内，在60℃~150℃条件下反应0.5小时~4小时，得到遇水膨胀聚氨酯；

本发明具有如下优点：

（1）本方法通过聚氨酯中加入短纤维不但能改善吸水性能，一定程度上还能提高遇水膨胀聚氨酯的力学性能（短纤维一定程度上对聚氨酯有补强作用）；

（2）本发明通过在遇水膨胀聚氨酯中混入短纤维增大其亲水组分的的吸水通路从而提高其吸水速度；

（3）遇水膨胀聚氨酯的吸水速度的改善使用温度范围宽，零下30℃到80度的高温都可使用；

（4）与一般的在聚氨酯中加入吸水助剂相比，本方法所制成的遇水膨胀聚氨酯遇水膨胀中流失率低且二次吸水时吸水膨胀聚氨酯的吸水速度仍可保持提高；

（5）该法工艺简单方便，设备要求低；（6）在其他组分不变的情况下通过改变短纤维与聚氨酯的配比可以控制吸水膨胀速度，因而可控性较强。

本发明方法可以显著提高遇水膨胀聚氨酯的吸水速度，并能保持遇水膨胀聚氨酯的力学性能。（见表1）

平衡重量吸水率Qw的测定：

式中W1、W2 分别为试样吸水先后的重量。

表1：相关遇水膨胀实验结果

温度：23℃  膨胀样品尺寸：2.5cm×2.5cm×2mm。

具体实施方式

本发明涉及利用纤维改善遇水膨胀聚氨酯吸水速度的方法，该方法包括以下工艺步骤：

步骤一、将短纤维、添加剂和聚氨酯原料加入到容器中，不断搅拌混合均匀，得混合物，所述短纤维、添加剂和聚氨酯原料三者的投料质量比为：短纤维:添加剂: 聚氨酯原料=3~30:10~100 :10~100；

步骤二、将步骤一制得的混合物浇筑到模具内，在60℃~150℃条件下反应0.5小时~4小时，得到可以在-20℃至80℃温度范围内使用的本发明遇水膨胀聚氨酯。

所述聚氨酯为聚醚型聚氨酯；

所述短纤维为棉纤维、芳纶纤维、纤维素纤维、玻璃纤维、尼龙纤维或聚酯纤维，短纤维长度为5mm-170mm，直径为5μm-57μm;

所述添加剂为丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸十二醇酯、丙烯酸十八醇酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十二醇酯、甲基丙烯酸十八醇酯、醋酸乙烯酯、邻苯二甲酸二辛酯、环己烷或四氯甲烷；

所述聚氨酯原料为聚醚多元醇、聚酯多元醇、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、聚氨酯交联剂、防霉剂或色浆的任意一种或任意两种或任意两种以上的混合物，任意两种或任意两种以上混合时，为任意配比。