EPDM吸水膨胀橡胶密封垫-1
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WSR是在传统弹性体基体中引入亲水性功能团或 亲水性组分而制成的。其制备方法可分为化学法和 物理共混法。
1.3.1 化学法
❖ 化学法： 通常指以亲水性单体或齐聚物对非极性高分子链
接枝, 或嵌段共聚制备WSR的方法, 它主要用于制 备亲水性聚氨醋和橡胶接枝共聚物两类WSR。
聚氨醋类WSR采用活性端基的亲水性齐聚物或聚 合物如聚乙二醇、聚醚二元醇与多元异氰酸醋反应 制成, 它特定的网络结构赋予聚氨醋以高弹性, 亲水 性聚醚嵌段使其具有较高的吸水能力。
Part3：吸水膨胀橡胶密封垫 主原料及 技术 要求
3.1 主原料 （1）高吸水性树脂 （2）EPDM橡胶
3.2 技术要求 （1） 密封垫止水机理 （2） 相关要求
3.1 吸水膨胀橡胶密封垫 主原料
（1）高吸水性树脂 （2）EPDM橡胶
功能
（1）高吸水性树脂
用途
性状
简介
高吸水性树脂
功能
网状高分子无毒聚合 物，
Part4:参考文献：
[1] 薛绍祖,叶彬昌. 防水工程第二版[M] . 北京:中国建筑工业出版 社，1996 ，247～284
[2] 张书香，吸水膨胀材料的研究进展[J]，山东建筑材料工业学院 化学工程系, 济南.250022
[3] 林孔勇, 橡胶工业手册修订版, 北京化学工业出版社, 1993， 177
吸
水
膨
胀
橡
高 材
胶
指
0
导 教
9
师
2
密 封
：
1
垫
陈
孔源自文库
晓
令
制
松
雨
备
PARTS
1
吸水膨胀橡胶的介绍
2 吸水膨胀橡胶密封垫的介绍
3 吸水膨胀橡胶密封垫的主原料及技术要求
4
参考文献
Part 1：吸水膨胀橡胶的介绍
1.1 吸水膨胀橡胶的应用前景 1.2 吸水膨胀橡胶的吸水机理 1.3 吸水膨胀橡胶的制备方法
EPDM性能
1、低密度高填充性 乙丙橡胶的密度是较低的一种橡胶，其密度为0.87。加之可大量
充油和加入填充剂，因而可降低橡胶制品的成本，弥补了乙丙橡胶生 胶价格高的缺点，并且对高门尼值的乙丙橡胶来说，高填充后物理机
械能降低幅度不大。
2、耐老化性 乙丙橡胶有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸汽、
将高吸水树脂应用到橡胶行业，可制成具有吸水膨胀特性的密封垫、止水胶条等， 可有效提高橡胶的良好的弹性和力学强度，克服施加较大的预形变而造成的长期使用后 变形难以回复的问题，在水存在时，它即可迅速吸收水并发生体积膨胀，将缝充满。特 别对于那些不规则缝，其止水堵漏效果比传统的密封材料更为可靠 。
本次项目主选 ：丙烯酸型高吸水树脂
1.2吸水膨胀橡胶吸水机理
吸水橡胶中含有足够量的亲水性基团或物质, 当它 与水接触时, 水分子会通过表面吸附、毛细管作用 及扩散等进入其内部, 与橡胶中的亲水性基团或物 质形成极强的结合力,随着水分子的不断增加, 橡胶 发生膨胀形变, 在抗形变力与渗透压达到平衡时,吸 水橡胶保持相对稳定。
1.3 吸水膨胀橡胶制备方法
吸水膨胀橡胶密封垫简介
产品适用范围： ❖ 产品适用于拚装式地下工程管道的接缝防水密封。 ❖ 主要用于基建工程、地下设备、隧道、涵洞、水利、
地铁等工程中。 产品特点： ❖ 存在良好的弹性、耐老化性、耐化学介质性、耐臭
氧性好。 ❖ 在较宽的温度范围内，均可发挥优良的止水性能，
耐候性优良。 ❖ 适用于低温环境、寒冷地区的施工。
(2)三元乙丙橡胶简介（EPDM）
❖ 三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三 元共聚物，1963年开始商业化生产。
❖ 每年全世界的消费量是80万吨。EPDM最主要的 特性就是其优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力。 由于三元乙丙橡胶属于聚烯烃家族，它具有极好的 硫化特性。
❖ 在所有橡胶当中，EPDM具有最低的比重。它能吸 收大量的填料和油而影响特性不大。因此可以制作 成本低廉的橡胶化合物。
橡胶接枝共聚物类WSR是在橡胶高分子链中引人 亲水基团,借以实现橡胶弹性与吸水性的结合。例 如将不饱和橡胶马来酸醉化、梭酸盐化、磺化等.
1.3.2 物理共混法
❖ 物理共混法： 是把橡胶类聚合物、亲水性物质如高吸水性树
脂、填料及助剂等按一定配比在双辊混炼机上混匀 后,再用平板硫化机或挤出机等成型硫化。这种方 法可根据需要来调节工艺配方, 制取不同性能的 WSR异型材。共混型WSR按制备原料可分为聚氨 醋橡胶共混型、吸水树脂橡胶共混型、聚氨醋吸水 树脂橡胶共混型等。
Part3：吸水膨胀橡胶密封垫 主原料及 技术 要求
3.2 技术要求 （1） 密封垫止水机理 （2） 相关要求
3.2.1 密封垫止水机理
❖ 密封垫工作状态下的材料性能,类似于高粘体系,它具有把压力传递到其 接触面的特性。装在密封槽中的橡胶密封垫受到一定的压力时,便对初 始接触面产生应力 P0 ,当遇水胀橡胶吸水膨胀及受到液体压力作用时, 将产生附加接触面应力 P1(见图1：密封垫密封机理示意图) 。
Part2：吸水膨胀橡胶密封垫简介
1.EPDM橡胶弹性密封垫是目前国内外用于拚装式隧 道管片密封止水的主流材料。
2.它有单一的多孔型三元乙柄橡胶与遇水膨胀橡胶复 合而成。
3.多空型弹性橡胶密封垫能减少装配时的压缩应力， 并存在较好的耐压缩应力松弛性能，能延长使用寿 命。
4.这种复合的橡胶密封垫存在双重保险的密封止水功 能。当工程施工中管片之间产生一定的间隙和偏移 时，该产品也能有效的确保密封止水作用。
WSR在保持橡胶高弹性的同时具有快速吸水 和保水性能, 可广泛用于隧道、地铁、涵洞、游泳 池、地下室、兵器库、粮仓、水下工程、海上采油、 城镇供水设施、民用建筑等, 还可用于汽车集装箱、 精密仪器及食品的防水、防潮包装等。对WSR稍 加压力即可实现其密封防水功能, 且能够消除压缩 应力对材料造成的破坏, 而传统的密封材料需压缩 35%才能达到功效。WSR施工方便、效率高、可 节省材料并降低工程造价, 是换代型的防水密封材 料, 有很好的应用前景和巨大的市场。
有极强的吸水性能
简介
点这里.
SAP
用途
1)医疗卫生 2)农业和园林 3)工业 4)食品工业
性状
.
SAP简介
高吸水性树脂（SAP） 是一种含有羟基、羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物。
它不溶于水，也不溶于有机溶剂，却有着奇特的吸水性能和保水能力，同时又具备高分 子材料的优点。高吸水性树脂的吸水量大，可达自身质量的数百倍甚至上千倍,吸水速度 可在数秒内生成凝胶，并且保水性强，即使在受热、加压条件下也不易失水，对光、热、 酸碱的稳定性好，具有良好的生物降解性能。 用于吸水膨胀橡胶：
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1.1吸水膨胀橡胶的应用前景
随着科学技术的飞速发展, 尤其是多学科间的 相互渗透, 各种具有特殊功能和优异性能的材料不 断涌现。吸水膨胀材料是新型的复合型功能材料, 可分类为吸水膨胀橡胶和液体型吸水膨胀橡胶及吸 水膨胀橡塑材料等, 其中吸水膨胀橡胶是70年代后 期开发的新型功能性高分子材料, 工业界称其为遇 水膨胀性橡（WSR）。
颜色稳定性、电性能、充油性及常温流动性。乙丙橡胶制品在120℃下 可长期使用，在150- 200℃下可短暂或间歇使用。加入适宜防老剂可 提高其使用温度。以过氧化物交联的三元乙丙橡胶可在苛刻的条件下 使用。三元乙丙橡胶在臭氧浓度 50ppm、拉伸30%的条件下，可达 150h以上不龟裂。
3、耐腐蚀性 由于乙丙橡胶缺乏极性，不饱和度低，因而对各种极性化学品如
(3)
❖ 式中:
❖ P r ———所需的接触面压力(橡胶弹性压 + 膨胀压+ 自封作用下压 力) ;
❖ m ———随密封垫材质、形状、宽度而异的系数
❖ Pw-----作用于管片的水压力
3.2.2 相关要求
❖ (1) 在耐水压性能试验中, 错位 10mm 工况下最大张开量要比不错位 工况下约大1mm,故施工中要严格控制管片的错位;
❖ (2) 橡胶密封垫在遇水膨胀后,耐水压性能明显增强,但由于密封垫在密 封槽中侧向膨胀较大, 其最大耐水压力的增长率要略小于体积增长率。
❖ (3) 遇水膨胀密封垫在高温老化后耐水压力值有所降低,但仍能保持较 好的防水性能,故其具有较强的耐久性。
❖ (4) 密封垫膨胀性能、试件断面形式、接触面状况及接触应力大小是影 响遇水膨胀橡胶密封垫止水性能的主要因素,在设计、施工中应严格控 制上述四个因素,针对具体问题采取具体的处理方式, 同时,应进一步加 强对密封垫止水能力的理论分析。
醇、酸、碱、氧化剂、制冷剂、洗涤剂、动植物油、酮和脂等均有较 好的抗耐性；但在脂属和芳属溶剂（如汽油、苯等）及矿物油中稳定 性较差。在浓酸长期作用下性能也要下降。
4 、弹性能
由于乙丙橡胶分子结构中无极性取代基，分子内聚能低，分子链可 在较宽范围内保持柔顺性，仅次于天然橡胶和顺丁橡胶，并在低温下 仍能保持。
[4] 薛绍祖, 等中国建筑防水材料, 1994
❖ 总接触面的应力为：
P = P0 + P1 (1) 当水压 PW >αP（2） 即: P >α( P0 + P1 ) =α( P0 +βP0 ) (2) P >α(1 +β) P0 当(2) 式成立时,即发生渗漏 ,式中的α与密封材料的材质、耦合面表面状
况有关,β与材料硬度、断面型式相关 。
❖ 日本学者岩崎二朗先生提出了类似的公式: P r > mpw
1.3.1 化学法
❖ 化学法： 通常指以亲水性单体或齐聚物对非极性高分子链
接枝, 或嵌段共聚制备WSR的方法, 它主要用于制 备亲水性聚氨醋和橡胶接枝共聚物两类WSR。
聚氨醋类WSR采用活性端基的亲水性齐聚物或聚 合物如聚乙二醇、聚醚二元醇与多元异氰酸醋反应 制成, 它特定的网络结构赋予聚氨醋以高弹性, 亲水 性聚醚嵌段使其具有较高的吸水能力。
Part3：吸水膨胀橡胶密封垫 主原料及 技术 要求
3.1 主原料 （1）高吸水性树脂 （2）EPDM橡胶
3.2 技术要求 （1） 密封垫止水机理 （2） 相关要求
3.1 吸水膨胀橡胶密封垫 主原料
（1）高吸水性树脂 （2）EPDM橡胶
功能
（1）高吸水性树脂
用途
性状
简介
高吸水性树脂
功能
网状高分子无毒聚合 物，
Part4:参考文献：
[1] 薛绍祖,叶彬昌. 防水工程第二版[M] . 北京:中国建筑工业出版 社，1996 ，247～284
[2] 张书香，吸水膨胀材料的研究进展[J]，山东建筑材料工业学院 化学工程系, 济南.250022
[3] 林孔勇, 橡胶工业手册修订版, 北京化学工业出版社, 1993， 177
吸
水
膨
胀
橡
高 材
胶
指
0
导 教
9
师
2
密 封
：
1
垫
陈
孔源自文库
晓
令
制
松
雨
备
PARTS
1
吸水膨胀橡胶的介绍
2 吸水膨胀橡胶密封垫的介绍
3 吸水膨胀橡胶密封垫的主原料及技术要求
4
参考文献
Part 1：吸水膨胀橡胶的介绍
1.1 吸水膨胀橡胶的应用前景 1.2 吸水膨胀橡胶的吸水机理 1.3 吸水膨胀橡胶的制备方法
EPDM性能
1、低密度高填充性 乙丙橡胶的密度是较低的一种橡胶，其密度为0.87。加之可大量
充油和加入填充剂，因而可降低橡胶制品的成本，弥补了乙丙橡胶生 胶价格高的缺点，并且对高门尼值的乙丙橡胶来说，高填充后物理机
械能降低幅度不大。
2、耐老化性 乙丙橡胶有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸汽、
将高吸水树脂应用到橡胶行业，可制成具有吸水膨胀特性的密封垫、止水胶条等， 可有效提高橡胶的良好的弹性和力学强度，克服施加较大的预形变而造成的长期使用后 变形难以回复的问题，在水存在时，它即可迅速吸收水并发生体积膨胀，将缝充满。特 别对于那些不规则缝，其止水堵漏效果比传统的密封材料更为可靠 。
本次项目主选 ：丙烯酸型高吸水树脂
1.2吸水膨胀橡胶吸水机理
吸水橡胶中含有足够量的亲水性基团或物质, 当它 与水接触时, 水分子会通过表面吸附、毛细管作用 及扩散等进入其内部, 与橡胶中的亲水性基团或物 质形成极强的结合力,随着水分子的不断增加, 橡胶 发生膨胀形变, 在抗形变力与渗透压达到平衡时,吸 水橡胶保持相对稳定。
1.3 吸水膨胀橡胶制备方法
吸水膨胀橡胶密封垫简介
产品适用范围： ❖ 产品适用于拚装式地下工程管道的接缝防水密封。 ❖ 主要用于基建工程、地下设备、隧道、涵洞、水利、
地铁等工程中。 产品特点： ❖ 存在良好的弹性、耐老化性、耐化学介质性、耐臭
氧性好。 ❖ 在较宽的温度范围内，均可发挥优良的止水性能，
耐候性优良。 ❖ 适用于低温环境、寒冷地区的施工。
(2)三元乙丙橡胶简介（EPDM）
❖ 三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三 元共聚物，1963年开始商业化生产。
❖ 每年全世界的消费量是80万吨。EPDM最主要的 特性就是其优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力。 由于三元乙丙橡胶属于聚烯烃家族，它具有极好的 硫化特性。
❖ 在所有橡胶当中，EPDM具有最低的比重。它能吸 收大量的填料和油而影响特性不大。因此可以制作 成本低廉的橡胶化合物。
橡胶接枝共聚物类WSR是在橡胶高分子链中引人 亲水基团,借以实现橡胶弹性与吸水性的结合。例 如将不饱和橡胶马来酸醉化、梭酸盐化、磺化等.
1.3.2 物理共混法
❖ 物理共混法： 是把橡胶类聚合物、亲水性物质如高吸水性树
脂、填料及助剂等按一定配比在双辊混炼机上混匀 后,再用平板硫化机或挤出机等成型硫化。这种方 法可根据需要来调节工艺配方, 制取不同性能的 WSR异型材。共混型WSR按制备原料可分为聚氨 醋橡胶共混型、吸水树脂橡胶共混型、聚氨醋吸水 树脂橡胶共混型等。
Part3：吸水膨胀橡胶密封垫 主原料及 技术 要求
3.2 技术要求 （1） 密封垫止水机理 （2） 相关要求
3.2.1 密封垫止水机理
❖ 密封垫工作状态下的材料性能,类似于高粘体系,它具有把压力传递到其 接触面的特性。装在密封槽中的橡胶密封垫受到一定的压力时,便对初 始接触面产生应力 P0 ,当遇水胀橡胶吸水膨胀及受到液体压力作用时, 将产生附加接触面应力 P1(见图1：密封垫密封机理示意图) 。
Part2：吸水膨胀橡胶密封垫简介
1.EPDM橡胶弹性密封垫是目前国内外用于拚装式隧 道管片密封止水的主流材料。
2.它有单一的多孔型三元乙柄橡胶与遇水膨胀橡胶复 合而成。
3.多空型弹性橡胶密封垫能减少装配时的压缩应力， 并存在较好的耐压缩应力松弛性能，能延长使用寿 命。
4.这种复合的橡胶密封垫存在双重保险的密封止水功 能。当工程施工中管片之间产生一定的间隙和偏移 时，该产品也能有效的确保密封止水作用。
WSR在保持橡胶高弹性的同时具有快速吸水 和保水性能, 可广泛用于隧道、地铁、涵洞、游泳 池、地下室、兵器库、粮仓、水下工程、海上采油、 城镇供水设施、民用建筑等, 还可用于汽车集装箱、 精密仪器及食品的防水、防潮包装等。对WSR稍 加压力即可实现其密封防水功能, 且能够消除压缩 应力对材料造成的破坏, 而传统的密封材料需压缩 35%才能达到功效。WSR施工方便、效率高、可 节省材料并降低工程造价, 是换代型的防水密封材 料, 有很好的应用前景和巨大的市场。
有极强的吸水性能
简介
点这里.
SAP
用途
1)医疗卫生 2)农业和园林 3)工业 4)食品工业
性状
.
SAP简介
高吸水性树脂（SAP） 是一种含有羟基、羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物。
它不溶于水，也不溶于有机溶剂，却有着奇特的吸水性能和保水能力，同时又具备高分 子材料的优点。高吸水性树脂的吸水量大，可达自身质量的数百倍甚至上千倍,吸水速度 可在数秒内生成凝胶，并且保水性强，即使在受热、加压条件下也不易失水，对光、热、 酸碱的稳定性好，具有良好的生物降解性能。 用于吸水膨胀橡胶：
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1.1吸水膨胀橡胶的应用前景
随着科学技术的飞速发展, 尤其是多学科间的 相互渗透, 各种具有特殊功能和优异性能的材料不 断涌现。吸水膨胀材料是新型的复合型功能材料, 可分类为吸水膨胀橡胶和液体型吸水膨胀橡胶及吸 水膨胀橡塑材料等, 其中吸水膨胀橡胶是70年代后 期开发的新型功能性高分子材料, 工业界称其为遇 水膨胀性橡（WSR）。
颜色稳定性、电性能、充油性及常温流动性。乙丙橡胶制品在120℃下 可长期使用，在150- 200℃下可短暂或间歇使用。加入适宜防老剂可 提高其使用温度。以过氧化物交联的三元乙丙橡胶可在苛刻的条件下 使用。三元乙丙橡胶在臭氧浓度 50ppm、拉伸30%的条件下，可达 150h以上不龟裂。
3、耐腐蚀性 由于乙丙橡胶缺乏极性，不饱和度低，因而对各种极性化学品如
(3)
❖ 式中:
❖ P r ———所需的接触面压力(橡胶弹性压 + 膨胀压+ 自封作用下压 力) ;
❖ m ———随密封垫材质、形状、宽度而异的系数
❖ Pw-----作用于管片的水压力
3.2.2 相关要求
❖ (1) 在耐水压性能试验中, 错位 10mm 工况下最大张开量要比不错位 工况下约大1mm,故施工中要严格控制管片的错位;
❖ (2) 橡胶密封垫在遇水膨胀后,耐水压性能明显增强,但由于密封垫在密 封槽中侧向膨胀较大, 其最大耐水压力的增长率要略小于体积增长率。
❖ (3) 遇水膨胀密封垫在高温老化后耐水压力值有所降低,但仍能保持较 好的防水性能,故其具有较强的耐久性。
❖ (4) 密封垫膨胀性能、试件断面形式、接触面状况及接触应力大小是影 响遇水膨胀橡胶密封垫止水性能的主要因素,在设计、施工中应严格控 制上述四个因素,针对具体问题采取具体的处理方式, 同时,应进一步加 强对密封垫止水能力的理论分析。
醇、酸、碱、氧化剂、制冷剂、洗涤剂、动植物油、酮和脂等均有较 好的抗耐性；但在脂属和芳属溶剂（如汽油、苯等）及矿物油中稳定 性较差。在浓酸长期作用下性能也要下降。
4 、弹性能
由于乙丙橡胶分子结构中无极性取代基，分子内聚能低，分子链可 在较宽范围内保持柔顺性，仅次于天然橡胶和顺丁橡胶，并在低温下 仍能保持。
[4] 薛绍祖, 等中国建筑防水材料, 1994
❖ 总接触面的应力为：
P = P0 + P1 (1) 当水压 PW >αP（2） 即: P >α( P0 + P1 ) =α( P0 +βP0 ) (2) P >α(1 +β) P0 当(2) 式成立时,即发生渗漏 ,式中的α与密封材料的材质、耦合面表面状
况有关,β与材料硬度、断面型式相关 。
❖ 日本学者岩崎二朗先生提出了类似的公式: P r > mpw