有机蒙脱土改性遇水膨胀橡胶制备和性能的研究

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1、武汉理工大学硕士论文摘要遇水膨胀橡胶(WSR)是一种具有优良弹性和吸水性能的新型特种橡胶，在密封防水等多领域有着广泛的应用前景。但是，由于WSR长期使用后力学性能和吸水膨胀性能会大幅下降，且近年来多次在地下工程中检出硫化氢(H2S)气体，其强腐蚀性易导致WSR性能劣化。因此，提高WSR的耐久性和耐H2S腐蚀性具有非常重要的意义。本文将钠基蒙脱土进行有机化处理，通过熔融插层法制备了不同掺量的有机蒙脱土(OMMT)改性WSR，采用X射线衍射仪(Ⅺm)对其微观结构进行了表征，研究了OMMT对WSR力学性能、吸水膨胀性能、气体阻隔性能、耐H2S腐蚀性能和耐久性的影响

2、。主要研究结论如下：(1)XRD测试结果表明，当OMMT的掺量在10phr以内时，OMMT改性WSR呈剥离型结构。(2)OMMT可以有效提高WSR的拉伸强度、体积膨胀倍率，同时使WSR具有较好的保水性，而仅仅导致扯断伸长率略有减小。(3)采用OMMT改性后，WSR的气体渗透系数显著降低，当OMMT掺量为10phr时，降低幅度达34．5％。(4)OMMT能显著提高WSR的耐H2S腐蚀性，且随着OMMT掺量的增加，其耐腐蚀效果逐渐增强。10phrOMMT改性WSR在10％H2S气体中腐蚀20d后的拉伸强度保留率、扯断伸长率保留率和体积膨胀倍率保留率均比普通WSR

3、提高10％以上，而在0．04％的H2S溶液腐蚀20d后，其上述性能的保留率比普通WSR提高20％左右。(5)反复浸水实验和热氧老化实验结果表明，与普通WSR相比，OMMT改性WSR具有较好的耐久性。反复浸水20个周期后，10phrOMMT改性WSR的拉伸强度保留率、扯断伸长率保留率和体积膨胀倍率保留率较普通WSR分别提高了10．1％、6．2％和12％，热氧老化条件为70℃x28d时，提高幅度则分别为10．8％、7．8％和11％。(6)采用加速热氧老化实验和阿累尼乌斯方程图对OMMT改性前后WSR的寿命预测结果显示，OMMT可以显著延长WSR的静态使用寿命。当

4、OMMT掺量为10phr时，改性WSR常温下的静态使用寿命比普通WSR提高58．5％。(7)OMMT对WSR性能的改善作用可归因于OMMT与橡胶基体形成了剥离型结构，从而使改性WSR的力学性能和阻隔性能得到提高。关键词：遇水膨胀橡胶，有机蒙脱土，吸水膨胀性能，阻隔性能，耐腐蚀性能，耐久性，寿命预测I武汉理工大学硕士论文ABSTRACTWaterswellingrubber(WSR)isakindofanewspecialrubber、析tllexcellentelasticityandabsorptivity．Itcallbeusedwidelyascaul

5、king，sealingofgapandwater-provematerials．However,themechanicalpropertiesandwaterswellingpropertiesofWSRwillmarkedlydecreaseafterlong-termuse，andH2SgaswhichWasdetectedseveraltimesintheundergroundengineeringsinrecentyearsmaycauseWSRsealfailureintheshorttermduetoitsstrongcorrosiveness

6、．Consequently,itisofgreatimportancetoimprovethedurabilityandH2SresistanceofWSR．Inthispaper,theNa-montmorilloniteWasorganicallymodified，andorganicmontmorillonite(OMMT)modifiedWSRwhichcontaineddifferentcontentsofOMMTwerepreparedbymeltintercalation．ThemicrostructureofOMMTmodifiedWSRwe

7、recharacterizedviaX-raydiffraction(XRD)，andtheirmechanicalproperties，waterswellingproperties，gasbarrierproperties，H2Scorrosionresistanceanddurabilitywasinvestigated．Thefollowingconclusionscanbedrawninthepaper．(1)XRDresultsindicatedthatOMMTlayerswerestrippedoffandformedexfoliatednan

8、ocompositeswithrubbermatri