[发明专利]一种反式聚异戊二烯-马来酸酐共聚物及热塑性高强度吸水橡胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种反式聚异戊二烯‑马来酸酐共聚物及热塑性高强度吸水橡胶的制备方法。该方法以反式聚异戊二烯为原料，在自由基引发剂存在下，利用熔融法法制备反式聚异戊二烯接枝马来酸酐，再采用机械共混法将马来酸酐改性反式聚异戊二烯与极性吸水材料共混，经发泡或不经发泡后制备热塑性吸水材料。马来酸酐/反式聚异戊二烯经马来酸酐接枝后，由非极性材料转变为极性材料，可实现热塑性橡胶基体与极性吸水材料有效相融合，更进一步的，经发泡工艺后，可大大增加发泡材料吸水特性。该方法制备热塑性吸水材料，力学性能优异，吸水率可控且具有良好的温度相应，即60℃下即可实现可恢复变形。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种反式聚异戊二烯-马来酸酐共聚物及热塑性高强度吸水橡胶的制备方法。

背景技术

反式-1，4-聚异戊二烯，简称TPI,又称为人工合成杜仲胶，与杜仲胶、古塔胶和巴拉塔胶具有相同的反式-1，4-化学分子结构。在未硫化时，TPI是一种软化温度为60℃热塑性结晶材料，容易在身体上制模复型，因此可以利用低温可塑的特点来制备所需要的医用材料。目前已在骨科外固定、安全护具等方面有所应用。热塑性材料可以反复使用因此可以大大减少医疗费用。

吸水橡胶主要是由主体弹性基体，亲水性物质及一些助剂等物质组成。目前市场上的吸水橡胶多以聚丙烯酸类吸水剂作为亲水物质，使用过程普遍存在吸水质脱落的“流鼻涕”现象，导致使用过程中，吸水橡胶性能大幅衰减。因此，有必要对吸水膨胀进行改性，确保其使用性能。由于吸水橡胶的物理性能主要是由主体弹性基体决定，而吸水性能则大部分取决于亲水性物质；一些助剂也直接影响力学性能及吸水性能。

由于橡胶的主基体很大程度上决定着橡胶的物理性能，而其结构和性能往往与亲水物质有很大的差异，因此混合时很难达到很好的相容。可以适当考虑对基体进行一些化学改性，例如引进一些基团，使其更易粘合、结晶或是具有一定的极性。目前，聚丙烯酸系吸水剂在吸水橡胶中应用最广，聚丙烯酸系高吸水剂在高膨胀度下仍能保持高强度、高稳定性。一般的，在橡胶基体上引入基团是较为困难的，此时，可采用引发接枝的方法引入想要的基团。

目前，水溶胀性橡胶的制造大多使用聚丙烯酸超吸收剂，但这种吸水剂和橡胶胶基质的相容性是一个问题。为了解决这个问题，对吸水剂进行了深入研究，达到微米级后相容性增加，并且在混合和混合过程中加入少量发泡剂等使吸水剂均匀。然而，在上述方法中，不能显着促进吸水剂的分散，并且需要对制造过程进行一些改进。通过聚合方法制备的水溶胀性橡胶与橡胶中的其它合适溶剂混合，以显着改善分散效果。在物理混合过程中，可以看出对混合过程的改进可以改善橡胶的性能。与物理混合相比，化学接枝具有良好的相容性，良好的物理性质和稳定的使用性能。然而，在复杂的制造工艺，橡胶体的弹性差和低吸水性方面存在广泛的困难。因此，该领域的方法几乎没有改进，并且通常使用原位聚合。天然胶乳中和氢氧化钠和丙烯酸，然后开始将聚丙烯酸钠接枝到原位天然橡胶分子链上，效果良好。显然，与物理混合方法相比，该方法的合成条件难以控制，工艺复杂且难以应用。化学接枝过程的简化和改进仍是一个亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种制备热塑性吸水橡胶的方法，这种热塑性吸水橡胶在低温时可以有很高的强度和硬度，较高温度时则可以熔化变形制作出我们所需要的形状，且具有一定的吸水性能，即由温度来控制吸水材料的形态。

为实现上述目的，本发明提供了一种反式聚异戊二烯-马来酸酐共聚物的制备方法，以反式聚异戊二烯为原料，在自由基引发剂存在下，利用熔融法制得。

进一步地，采用双螺杆挤出机、密炼机或高温开炼机，将反式聚异戊二烯、马来酸酐依次加入，加热到80℃～120℃，机械混合1～2min，加入自由基引发剂，继续机械混合2～20min。