吸水膨胀橡胶的研究进展.doc

.吸水膨胀橡胶的研究进展吸水膨胀橡胶（WSR）是一种新型特种橡胶，由亲水组分（或亲水基团）与橡胶基体通过物理共混（或化学接枝）进行制备，吸水后其体积和质量可成倍数膨胀。因具有弹性止水和膨胀止水双重止水功能，被誉为“超级密封材料”。WSR自20世纪70年代由日本开发以来，经20多年的发展，已研究出许多不同类型具有优良性能的产品。1988年日本的WSR制品销售量为1万t，1991年达到2.8万t，西德ITC公司也生产出高质量的硫化型及非硫化型吸水膨胀橡胶，应用在大型工程建设中取得了理想的效果1。而国内却只有上海等地区有少量的厂家能生产聚氨酯型WSR。随着WSR的快速发展，WSR的应用也越来越广泛。至今，WSR已在石油井下工具、工程变形缝、管道接口等诸多方面被广泛应用，并逐步取代了传统灌浆等方法在堵漏工程上的应用2。日本东京湾海底隧道及上海江底隧道都有成功运用了吸水膨胀材料3，在中东等地区还将吸水膨胀橡胶制成膨胀封隔器应用于油田46。据国内有关报道，2008年11月，勘探开发研究院装备所自主研发的自膨胀式封隔器在冀东油田高浅南区G160-P13井顺利下井进行现场试验应用7。WSR在不同的温度、pH值、盐的浓度下发生不同的反应，造成收缩或膨胀，使化学能直接转换成机械能，堪称机械化学调节器，因此在水敏传感器上、医用和生理等方面有广泛的应用前景8。国内的吸水膨胀橡胶起步晚、发展慢，与国外同类产品相比，在质量和性能方面都存在一定差距，仍需进一步完善、改进。1 WSR的吸水膨胀原理及分类1.1 吸水膨胀原理WSR的吸水作用主要来源于添加的亲水组分或接枝的亲水基团。当WSR与水接触时，水分子通过胶体表面吸附和毛细吸附等作用扩散进入胶体中；进入橡胶内的水分子与亲水组分或亲水基团形成极强的作用力，水被保留在橡胶中使得胶体发生膨胀变形同时橡胶的弹性收缩力也在增加，进而形成的渗透压差使得外部的水分子进一步向橡胶内渗透。当渗透压差与胶体自身的抗变形力相等时，吸水达到平衡，此时橡胶的膨胀程度被视为静水最大膨胀率，通常认为这个过程是受水分子的扩散和橡胶分子链断的松弛作用。如果遇水膨胀橡胶在封闭条件下使用，遇水后膨胀率并不能达到其静水最大膨胀率，因此就产生了膨胀橡胶与约束体间的接触压力。依靠这种接触压力,遇水膨胀橡胶就可以发挥其密封止水的作用9。张书香等10通过DSC和TG对WSR中水的存在状态进行了研究，发现了有自由水、束缚冻结水和非冻结水三种状态水，并研究了水的状态和聚丙烯酸钠（PAANa）之间的关系。研究表明非冻结水含量与总水量相关，并且与PAANa上-COONa基团的摩尔量之比约为4；总水量对冻结水的影响不明显，而显著影响自由水的含量。1.2 WSR的分类从硫化角度可分为非硫化型吸水膨胀橡胶和硫化型吸水膨胀橡胶（即制品型和腻子型）11；按亲水组分可分为聚丙烯酸类、马来酸酐接枝物、改性高纳基膨润土、白炭黑与聚乙二醇、亲水性聚氨酯预聚体等多种；按吸水后的膨胀程度可分为低膨胀率（50%200%）、中膨胀率（200%350%）、高膨胀率（350%）三种12；按制备方法可分为物理共混和化学接枝。2 接枝型WSR的制备与物理共混法相比，通过化学接枝法制备的吸水膨胀弹性体具有微观相容性好、强度高、反复性能好等优点。但接枝反应困难，工艺繁琐。由于材料的膨胀率高低取决于亲水基团或亲水链段的多少，很难进行工业化生产，所以目前WSR的工业生产都是以共混型为主。孙平和王广佳13以过氧化苯甲酰为引发剂,甲苯为溶剂，在共聚条件为904h的情况下，进行丙烯酸和苯乙烯系嵌段共聚物（SBS）（质量比为8）接枝共聚，合成了支链为聚丙烯酸钠的吸水性接枝离子聚合物。研究表明，当AA/SBS值为8，中和度在70%80%时，聚合物的吸水性能最佳可达到500倍以上。Abbasi14研究合成了聚二甲基硅氧烷/聚（2-羟乙基甲基丙烯酸酯）连续互穿聚合物网络。2-羟乙基异丁酸酯单体在溶胀硅橡胶中聚合并迅速交联，通过优化反应温度、单体和引发剂浓度、交联剂用量等影响因素，得到了具有互穿聚合物网络结构及吸水膨胀性能的复合橡胶。李宗良等15采用过硫酸铵/硫代硫酸钠氧化还原引发体系，将丙烯酸单体与天然橡胶接枝共聚，制得腻子型吸水膨胀天然橡胶。此研究通过红外图分析证实了产物是NR与丙烯酸的接枝共聚物。制得的WSR吸水6h后膨胀率达到1751%，经5次反复吸水，恢复率仍保持在98%。李青彬等16采用波聚合工艺完成了丙烯酰胺与天然橡胶接枝共聚，制得了性能优良的WSR。该方法聚合时间短（为传统间歇聚合法的1/8），制得的产物接枝率达到51.8%，最大吸水倍率为7.66g/g。3 共混型WSR的制备物理共混又可分为机械共混和乳液共混两种方法。机械共混法是先将橡胶在炼胶机上塑炼至生胶包辊，再加入各种助剂和吸水组分混炼，使得吸水组分宏观均匀的分散在橡胶中，最后将混炼胶进行硫化。乳液共混法是将橡胶基体、相应的各种助剂和吸水组分在搅拌器中搅拌均匀后真空脱水、熟成、注模硫化，所得的制品较机械共混法分散性和均一性更高，且具有较小的微区尺寸。西安科技大学的邵水源等17以丁苯橡胶SBR/CR为基体，吸水性高岭土为亲水组分，并与其他添加剂采用物理共混法制备了吸水膨胀橡胶。该研究讨论了增强剂（改性白炭黑）、硫磺用量、亲水组分等因素对吸水膨胀橡胶吸水性能和力学性能的影响。研究表明加入4%8%的增容剂可以提高组分间的相容性，加入5%10%的发泡剂可以提高WSR的吸水速率。Charoen Nakason等18将淀粉接枝的聚丙烯酰胺、膨润土和各类天然橡胶共混制备了WSR。发现橡胶的交联会降低材料的吸水性能，而添加适量的聚环氧树脂（PEO）可以适当地提高材料的拉伸性能和吸水性能；三羟甲基丙烷丙烯酸酯（TMPTMA）和PEO的协同效应能减少橡胶的硫化时间。应用于不同工况环境的WSR有不同的性能要求（耐高温、耐油性、耐老化、阻燃性、高强度等），橡胶基体的弹性等力学性能决定了WSR的物理性能，而亲水组分或亲水基团（亲水链段）决定了WSR的吸水膨胀性能19。在既定基体和亲水组分的基础上，加入各种添加剂（增强剂、阻燃剂、防老化剂等）可以改善WSR的各项性能或赋予WSR一些特殊性能。因此，基体、亲水组分以及添加剂是WSR性能的主要影响因素。3.1 WSR的基体目前，应用于制备WSR的橡胶基体主要是氯丁橡胶（CR）、天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）、丁腈橡胶（NBR）、三元乙丙橡胶（EPDM）等，也有报道用氯化聚乙烯（CPE）和聚氯乙烯（PVC）作为基体2022或是按一定比例混合的两种橡胶作为基体17。对于基体的选择主要从物理机械性能、特种橡胶的特性、与亲水组分的相容性等几个方面考虑。例如NR具有优异的物理机械性能，但与亲水组分相容性差膨胀率低；而高耐油性、强极性的NBR与亲水组分相容性好；EPDM具有较好的拉伸性能和耐老化性能。张涛23研究了NR、NBR和SBR三种橡胶基体对WSR力学性能的影响。结果表明用SBR和NBR为基体的吸水膨胀橡胶的拉伸强度大幅度低于以NR为基体的WSR，而断裂伸长率、绍尔A硬度差别不大，前者的永久变形量大于后者，从而得出吸水膨胀橡胶的基体应选用NR，而不宜采用NBR和SBR的结论。此结论是基于只从力学性能方面的考虑，而并没有对基体其他特性进行考察。宋帅帅24研究了分别以NBR、NBR胶乳、CR和CR胶乳为基体，通过物理共混法、乳液共沉法和干燥喷雾法制备了橡胶/淀粉/丙烯酸钠吸水膨胀橡胶，综合力学性能和吸水性能，表明以CR-3211胶乳为基体通过乳液共沉法制备的吸水膨胀复合材料的各方面性能最好。Petr Hron等25将粉末聚丙烯酰胺分别与CR、NR和EPDM共混制得WSR，发现天然橡胶复合材料具有最佳的膨胀性能，并且NR和CR基体的WSR吸水后仍有较高的拉伸强度，EPDM基体WSR吸水后断裂伸长率降低。Sung-Seen等26研究了NBR中丙烯腈的含量和温度对白炭黑填充的NBR硫化胶吸水膨胀性能的影响。含70份白炭黑的NBR硫化胶的吸水率高于含20份白炭黑的NBR硫化胶，丙烯腈含量的增加也可以提高NBR硫化胶的吸水性能，在室温和90NBR硫化胶的吸水行为分别表现出不同的变化趋势，90的吸水速率明显大于室温。韩国Jong 等27采用反向悬浮法合成了聚丙烯酸钠颗粒，通过将其分散在NR中制得了吸水膨胀橡胶，并研究了炭黑、亲水组分以及偶联剂对所制得的WSR的吸水膨胀性能的影响。研究表明采用反向悬浮聚合合成的聚丙烯酸钠颗粒的尺寸是76225m，增大盐浓度降低了凝胶内外的离子浓度差，从而使得颗粒的平衡水吸收量减少；NR交联密度的增大会降低分子运动活性，所以也会使得平衡水吸收量减少；掺入10份的炭黑具有防止SAP脱离至水中的作用，甲基丙烯酸缩水甘油酯作为偶联剂能更显著的增强这种作用，两者都可以提高WSR的平衡水吸收。Holger Wack等28将NR/SBR弹性体粉末（EP）加入到熔融的热塑性树脂（TP）中制得基体，然后混入SAP制得可膨胀的热塑性弹性体。研究了增容剂2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷、SAP和EP对材料的影响。结果表明，增容剂可以改善组分间的相容性提高材料的吸水性能；高浓度的SAP和EP可得到最好的膨胀性能；低浓度的SAP和EP可得到最佳的力学性能。通过对材料结构和SAP位置的测定，可以发现排出到材料表面的颗粒几乎全部是SAP，而通道和孔都在SAP和基体周围之间，因此可以假设液体是通过SAP和基体的界面进入材料内，并在材料内进行扩散，这些定性的研究成果有助于阐明材料发生的运输过程。该材料可用于开发新型高质量自我修复密封体系。3.2 亲水组分吸水膨胀材料的吸水膨胀性能来源于亲水组分，通过上述的吸水原理才可达到膨胀止水的功能。对亲水组分的选择主要要求吸水率高、保水性好、耐热并与基体相容性好。高吸水树脂的种类繁多，目前研究主要有淀粉类、纤维素类以及合成类高吸水树脂。这三类高吸水树脂的性能对比如下表29：淀粉淀粉是一种天然多糖的高分子材料，具有来源丰富、可再生、环保和易降解等优点，研究以淀粉接枝物为亲水组分的WSR可以很大程度地降低成本。但因其保水性不好、机械性能差及耐热性差等不足，使得淀粉接枝物在WSR领域的应用受到了极大的限制。一些研究表明，淀粉具有增强橡胶的作用。Song等30研究证明了淀粉可以增强CR的机械性能，并通过检测到淀粉表面的羟基基团和CR分子链上的烯丙基氯反应释放的HCl气体，证明了淀粉与CR在低硫化温度发生了反应，并认为这种反应可能会增强CR的性能。纤维素是多糖化合物，分子链上带有大量的羟基，通过化学改性反应可以制得不同用途的功能材料。纤维素类高吸水树脂就是通过纤维素交联或接枝改性制备，如羟丙基纤维素、羟丙基羧甲基纤维素等。改性后其力学性能和吸水能力都得到提高。一般说来，普通木浆水保留值为50%，再生纤维素为130%，而纤维素高吸水材料则可达2007000%31。武汉工程大学的李秀辉等32将由短棉纤维制备的短纤维与NBR物理共混制得了短纤维改性WSR，发现短纤维不仅可以提高WSR的吸水速率尤其是在盐水中，还可以提高WSR的拉伸强度。在取向上，掺入20份的短纤维可使拉伸强度最大值11.2MPa。合成类高吸水树脂主要分为离子型和非离子型。如聚丙烯酸盐含有羧酸盐亲水官能团为离子型，膨胀率高、吸水速率慢且受环境离子浓度的影响很大；而非离子型的吸水树脂如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、亲水性聚氨酯等,其亲水基团为羟基、酰胺基、氧化乙烯基,吸水速度快,极易达到饱和,但吸水量不高。此外还有离子性和非离子性单体的共聚物,如不同中和度的聚丙烯酸钠和部分水解的聚丙烯酰胺等2。Liu等33用交联的丙烯酸和丙烯酸丁酯共聚物P(AA-co-BA)通过聚合物互穿网络（IPNs）技术改性交联聚丙烯酸钠（CSP），并制备研究了WSR的吸水性能和力学性能。发现相对于未改性的CSP，改性后的CSP在CR中分散更好、失重率低，并提高了WSR的吸水性能和力学性能。当掺入30份CSP时，WSR的失重率、拉伸强度、断裂伸长率、膨胀率分别为2.5%、7.7MPa、1530%、438%。众所周知，不同的吸水树脂的吸水原理是不同的，因而合成树脂的单体组成是对材料吸水性能主要影响因素。除此外，单体聚合的方法以及选用的交联剂也是重要的影响因素，H.Omidian等34对此做了系统的研究。该研究建立了弹簧和阻尼器组成的测试模型，以求通过调节弹簧来抑制聚合物网络的膨胀和设定阻尼器来控制渗透，从更根本的方面考察不同吸水剂的溶胀特征。从测得的数据可以发现，将加有丙烯酰胺的丙烯酸和丙烯酸钠以反相悬浮聚合法合成的树脂的吸水速率最快；油溶性交联剂在聚合时在油相中扩散，使得聚合物周围的交联程度可能高于中心位置，使得渗透显著受影响，减缓了膨胀速率。党娟华等35以丙烯酸、丙烯酰胺为原料制备了高吸水性聚合物凝胶，并考察了单体配比、交联剂用量、引发剂用量、介质pH及温度与离子强度对凝胶吸水性能的影响。结果表明：添加80%的丙烯酸、0.4%的交联剂和0.4%的引发剂时凝胶的溶胀比最大；该凝胶适用于pH为511的介质环境，而介质温度对凝胶的影响不大；凝胶的溶胀比随离子强度的增大而减小。3.3 增容剂物理共混法工艺简单、设备要求低、吸水膨胀率高等特点，易于工业化生产。但常用的吸水树脂极性很强凝聚力大，在橡胶基体中分散不均匀，浸水后容易脱离基体到周围介质中，使得失重率很高，不利于反复使用。因此需加入增粘树脂、粘合剂或增容剂等助剂来改善吸水树脂的分散性并提高和橡胶基体间的相容性，继而提高WSR的各种性能。当然，选择与基体相容性好的亲水组分也很有必要。郑邦乾等21,22用六种高吸水性树脂与PVC共混制得吸水膨胀性PVC共混物，研究表明，接枝了甲基丙烯酸酯甲酯基的高吸水性树脂与PVC的相容性更好。增容剂的分子链上通常都带有与基体或吸水树脂相同的链段或可与之反应的官能团，而一些两亲性增容剂则是在基体的分子链上接枝与吸水树脂有相同结构特征的链段。此外，表面活性剂也是一类增容剂。增容剂主要起桥接作用，建立基体和亲水组分之间的联系，降低相界面张力，使共混组分相容性变好。目前已有许多关于增容剂研究的报道。刘晓丹等36制备了聚氨酯丁腈橡胶互穿网络型吸水膨胀橡胶，认为随PU的增多，橡胶的网络结构变疏松，形成可供小分子填料流失的“水渠”，使得吸水速度和质量损失率增大，而增加膨胀周期，质量损失率会降低。Zhang等37用聚乙烯醇接枝聚丙烯酸丁酯（PVA-g-PBA）作为增容剂提高了氯醇橡胶（CHR）与交联的聚丙烯酸（CPA）的相容性，并大幅度降低了失重率，并观察到由疏水性PAB支链粘连在一起的连续薄糊层，这薄糊层可能会阻碍水分子与CPA接触。Xie等38根据氯丁橡胶中的氯与PEG中的钠盐反应，以聚乙二醇（PEG）接枝结晶性氯丁橡胶合成了一种新的两亲性聚合物，用作增容剂来提高吸水树脂和弹性体之间的相容性。通过对生成的共聚物中氯的元素分析，计算了PEG的含量和接枝率，最大的接枝率为ca24.80%。Zhang等39以聚乙二醇与氯化聚乙烯的接枝共聚物P(CPE-g-PEG)为增容剂改善CPE与P(AA-AM)的相容性，结果表明，添加适量的增容剂可以提高吸水树脂的分散性、吸水膨胀性能和材料的力学性能。当增容剂过量时，则会降低相应的各项性能。四川大学的谢静思等40以丙烯酰胺和NBR为原料制备了P(NBR-g-AM)，并以P(NBR-g-AM)为增容剂来改善NBR与其制备的吸水树脂之间的相容性。研究表明，加入P(NBR-g-AM)提高了材料的拉伸强度和吸水性能，并降低了失重率，证明P(NBR-g-AM)具有改善共混组分相容性的作用。3.4 补强剂随着吸水膨胀橡胶的应用越来越广泛，相应的对WSR性能的要求也越来越高。在一些大型工程存在的如工程变形缝、水坝嵌缝和施工缝等密封堵漏问题上，要求使用的WSR具有一定的强度，特别是吸水膨胀后的强度。而目前已知橡胶基体的强度都较低，而以PVC等树脂为基体的WSR又存在吸水慢、膨胀低、基体弹性差的不足难以实现膨胀堵水的效果。当WSR吸水膨胀后，水具有增塑剂的作用使得材料的强度变得更低。因此需要加入高强度的无机填料如炭黑、白炭黑、粘土等作为补强剂（增强剂），不仅可以提高材料的强度还可以降低成本。近年来，纳米材料的研究应用已遍布各个领域。应用于橡胶工业的纳米材料通常是指纳米填料，由于其小尺寸效应和表面效应减小了粒子间的距离，增强了粒子间的相互作用，继而表现出良好的补强效果。周爱军等41研究了炭黑和白炭黑两种补强剂对NBR/SAR复合胶的性能影响。发现白炭黑由于粒径小，呈凝聚状态，在NBR中分散不均匀，易使胶料硬化加工性能不好。但由于白炭黑表面带有大量的硅羟基，对水具有一定的吸附性和导水性，继而提高了WSR的吸水性能。而炭黑的分散性好，能提高材料的拉伸强度、抗撕裂性能等力学性能。此研究最后得出了一个最优化配方：40份白炭黑、5份N220炭黑，按此配方制备的WSR的质量膨胀率最大，力学性能较好。而在胡凯等42的研究中，在NBR中加入40份吸水树脂、20份炭黑和30份白炭黑能使WSR的力学性能及吸水性能达到最佳值，并且具有一定的耐高温、耐盐等特性。Sun Xiao Hong等43对EPDM基发泡型WSR进行了研究，发现当加入4份发泡剂时，平均孔径、最大泡孔孔径和泡孔密度达到最大值，而加入白炭黑可以降低平均孔径和最大泡孔孔径，并使泡孔均匀。在WSR中掺入白炭黑，可使未发泡的WSR的拉伸强度提高三倍，使发泡后浸水前的WSR的拉伸强度提高六倍。吸水膨胀后，未填充WSR和填充白炭黑的未发泡WSR的力学性能下降，但白炭黑填充的发泡型WSR的力学性能会提高。白炭黑填料可以提高吸水速率，同时降低达到吸水平衡的时间。对于填充白炭黑或则不填充的WSR，发泡的WSR的吸水膨胀度(体积)都高于不发泡的WSR。S.Bandyopadhyay等44通过对硫化胶物理和动态力学性能的测量以及对橡胶-填料混合物的流变观察，研究了炭黑与NBR和羧化丁腈橡胶（XNBR）两种橡胶的相互作用。结果表明随着炭黑特别是氧化处理的炭黑的增加，材料的模量和拉伸强度提高，膨胀后失重率降低。Wang等45,46用沉淀法制备的白炭黑做增强相，并与其他组分混合制得了吸水膨胀橡胶。通过SEM观察到白炭黑在CR中分散良好。研究还表明，过多的白炭黑会提高材料的交联密度降低材料的吸水性能，而由于白炭黑表面有许多强极性和亲水性的硅醇基，添加适量的白炭黑反而可以在提高材料的力学性能的同时增强其吸水性能。由于炭黑的污染性，不进行表面改性的白炭黑与橡胶相互作用弱且填充白炭黑的橡胶固化时间长，研究人员逐渐关注新型补强剂的开发。具有层状硅酸盐的粘土成为这方面的热点。由于粘土粒径较大和表面活性低使其增强效果很差，所以通常粘土都会进行有机改性处理，以扩大粘土的层间距甚至是成为剥离型结构。杨盛华等47研究了有机改性蒙脱土（OMMT）对吸水膨胀橡胶的影响。研究中应用Bragg方程=2dsin计算了OMMT的层间距，表明当掺入5份OMMT时形成了插层结构，而当掺入10份时则形成剥离型结构。并发现OMMT可以提高WSR对H2S的耐腐蚀性。S. Sadhu和A.K. Bhowmick48研究了NBR、SBR和BR与蒙脱土制备的纳米复合材料的力学性能。该研究通过XRD分析，得出了插层程度与橡胶极性是一函数关系的结论。并发现在4份改性蒙脱土的增强下，含50%丙烯腈的NBR的强度最大。S.Joly等49将粘土进行有机改性，通过扫描电镜和透射电镜观察改性后粘土在NR中的分散状态，同过XRD测试了粘土硅酸盐层间距。观察到NR分子链易于透过有机改性后的MMT，形成插层结构和部分的剥离结构。A.A. Yehia等50研究了不同改性的纳米粘土作为天然橡胶和合成橡胶的补强剂。研究表明，4份的溶解端氨基丙烯腈-丁二烯（ATBN）改性粘土（MMT-ATBN）的增强效果与40份炭黑（HAF）相同；而烷基胺类改性粘土的增强效果相当于410份的HAF；由于烷基胺类的化学性质，使得改性后的有机粘土更能与丁腈橡胶相容。R. Sengupta等51着重考察了纳米粘土/橡胶的机械性能，认为剥离型的硅酸盐层具有纳米级的厚度可以增强材料的各向异性和阻隔性能，这是研究橡胶纳米复合材料的意义所在，而熔体复合是商业化生产最有前途的路径。此外也有以纤维作增强相的研究，王妮等52用丙烯腈短纤维增强SBR/CR，并与吸水树脂共混制得WSR。通过对制得WSR的性能进行研究，观察到纤维易在橡胶混炼时取向且不同方向上力学性能相差很大；并得出当SBR/CR比例为73、40份吸水树脂、13份纤维时，WSR的性能最佳（拉伸强度为4.8MPa，吸水倍率大于152%，失重率小于9.5%）。4 WSR研究应用中存在的问题随着WSR涉及的领域越来越广，出现了许多研制及实际应用上的问题和难点。（一）共混型WSR的亲水组分和基体材料的相容性不好，浸水后亲水组分析出到水中，结构不稳定，反复使用效果很差；接枝型WSR的接枝率低，工艺繁琐，生产成本高。（二）在无约束情况下，WSR吸水后无方向性自由膨胀，止水密封效果不佳。如作为盾构复合遇水膨胀橡胶的止水垫片，由于遇水膨胀橡胶不仅在受压方向膨胀而且在非受压侧膨胀,导致膨胀橡胶起皱甚至脱开，影响工程使用效果9。目前并没有针对WSR膨胀压力测试方法的标准，很大程度上阻碍了WSR的发展。（3） WSR选用的高吸水树脂受pH、离子强度、温度等环境因素的影响很大，而其反复浸水后亲水组分易析出，使得WSR的膨胀倍率不能控制。WSR膨胀倍率不足就会失去膨胀止水的意义，而膨胀倍率过大则可能会导致工程事故。（四）WSR吸水是通过表面向内部传递的过程，同种WSR比表面积大的吸水膨胀速度更快。一些工程上应用的WSR的膨胀速度是不明确的，给施工带来了不便和隐患。5 结语吸水膨胀橡胶具有“以水止水”的特性被视为换代型的密封止水材料，日益受到人们的青睐，应用越来越广泛。但经过20多年的发展，其研究中仍存在相容性不好、膨胀无方向性、膨胀倍率不可控等许多问题，使得吸水膨胀橡胶适应面不广。建议针对吸水膨胀橡胶各项性能的测试方法制定相应的标准，使吸水膨胀橡胶的研究规范化，从而促进吸水膨胀橡胶的快速发展。如何研制结构性能稳定、价格低廉、适用性强的吸水膨胀橡胶是其未来的发展方向。参考文献1 张书香吸水膨胀橡胶的研究进展和应用前景J工程塑料应用，2000，28（5）：36392 刘岚，向洁，罗远芳，等吸水膨胀橡胶研究进展J高分子通报，2006，（9）：23293 李叶柳，等吸水膨胀橡胶制备技术及应用研究进展J弹性体，2009，19（3）：65694Practical uses of swellable packer technology to reduce water cut:case studies from the middle east and other areasSociety of petroleum engineers，2007，475 Antonio L，Barrios O，et alSwelling packer technology eliminates problems in difficult zonal isolation in tight-gas reservoir completionSociety of petroleum engineers，2007，15186 Brooks B，Davis T，et alUse of swellable elastomers to enhance cementation in deep water applicationsCDeep offshore technology conference international，Houston，TX，2008.7 李军伟浅谈吸水膨胀橡胶的研究及应用进展J上海建材，2011，（2）8 温柳娟，严志云吸水膨胀橡胶的制备研究进展J弹性体，2010，20（3）：72769 许临，李芳，等遇水膨胀橡胶的研制及应用进展J中国建筑防水， 2000，（2）：2710 张书香，李效玉，等Water states in SBR based water swlling rubberJChinese journal of polymer science，1998，16（4）11 俞志强，等吸水膨胀橡胶研究A1991 年防排水专业委员会第五次学术交流会资料C，199112 朱祖熹，陆明遇水膨胀类止水材料的性能及其应用技术J中国建筑防水，1999，66（5）：513 孙平，等丙烯酸钠与SBS接技离子聚合物的研究J合成橡胶工业，1991，14（1）：5314Abbasi F，Mirzadeh H，Katbab A ASequential interpenetrating polymer networks of poly (2-hydroxyethyl methacrylate) and polydimethylsiloxane JJournal of applied polymer science，2002,，85（9）：18251831.15 李忠良，廖双泉，等化学接枝法制备腻子型吸水膨胀橡胶研究J弹性体，2007，17（1）：3235.16 李青彬，韩永军，等波聚合制备聚(天然橡胶-接枝-丙烯酰胺)吸水膨胀橡胶J高分子学报，2014，（4）：423426.17 邵水源，邓光荣，等共混型吸水膨胀橡胶的制备与表征J化工新型材料，2010，38（7）：120122.18 Charoen Nakason，et alSynthesis and characterization of water swellable natural rubber vulcanizatesJEuropean polymer journal，2013，49（5）：10981110.19 韩燕蓝，等吸水膨胀橡胶的改性研究进展J橡胶工业，2005，52（4）：251255.20张克举，张飞，等CPE-g-(AM-co-MAH)增容氯化聚乙烯吸水膨胀弹性体的研究J胶体与聚合物，2013，31（4）：161163.21 郑邦乾，张洁辉，蒋序林. 高吸水性树脂与PVC 共混的研究J塑料工业，1992，20（5）：3539.22 郑邦乾，张洁辉，蒋序部分水解聚（丙烯酸甲酯-乙酸乙烯酯-甲基丙烯酸甲酯）高吸水性树脂的合成及结构研究J功能高分子学报，1993，6（4）：329338.23 张涛遇水膨胀橡胶的研究J橡胶工业，1999，46（6）：35335524 宋帅帅，吴友平橡胶/淀粉/丙烯酸钠吸水复合材料的制备及其性能的研究D北京：北京化工大学，2010.25 Hron P，et alWater-swellable rubbers containing powdery poly(acrylamide) hydrogelJMacromolecular Materials and Engineering，1997，245（1）：20321026Sung-Seen Choi，Sung-Ho HaInfluence of the swelling temperature and acrylonitrile content of NBR on the water swelling behaviors of silica-filled NBR vulcanizatesJJournal of Industrial and Engineering Chemistry，2009，15（2）：167170.27Jong Hyun Park，Dukjoon KimPreparation and characterization of water-swellable natural rubbersJJournal of applied polymer science，2001，80（1）：115121.28 Wack H，et alPreparation and properties of swellable thermoplastic elastomer alloys based on elastomeric powder，polypropylene，and super absorbent polymerJJournal of applied polymer science，2011，120（3）：12901296.29 程丝高吸水性材料的复合化及进展J合成技术及应用，2002，17（3）：262930Song S.S，Qi H.B，et alPreparation and properties of water-absorbent composites of chloroprene rubber, starch, and sodium acrylateJPolymer for advanced technologies，2011，22（12）：1778178531 汤烈贵，朱玉琴纤维素的功能材料J功能材料，1995，26（2）32 李秀辉，吴江俞，等短纤维改性吸水膨胀橡胶的力学性能和与吸水性能J高分子材料科学与工程，2011，27（4）：485133 Liu C.S，Ding J.P，et alMechanical Properties, Water-Swelling Behavior，and Morphology of Water-Swellable Rubber Prepared Using Crosslinked Sodium PolyacrylateJJournal of Applied Polymer Science，2006，102(2)：1489149634 Omidian H，et alA model for the swelling of superabsorbent polymersJPolymer，1998，39（26）：6697670435 党娟华，郑峰，等环保型吸水膨胀聚合物凝胶的合成与评价J油气田环境保护，2011，21（1）：384036 刘晓丹，董慧民，等聚氨酯丁腈橡胶互穿网络型吸水膨胀橡胶的性能研究J弹性体，2011，21（4）：293337 Zhang Z.H，Zhang G，Li D F，et alChlorohydrin Water-Swellable Rubber Compatibilized by an Amphiphilic Graft Copolymer. IIEffects of PVA-g-PBA and CPA on Water-Swelling BehaviorsJJournal of applied polymer science，1999，74：3145315238 Xie Z.Y，Li.M，et alStudies on Water-Swellable ElastomerISynthesis and Characterization of Amphiphilic PolymerJJournal of applied polymer science，1996，61（3）：49549939 Zhang Y.H，He P.X，et alPreparation and Properties of Water-Swellable ElastomerJJournal of applied polymer science，2004，93（4）：1719172340 谢静思，张熙，等P(NBR-g-AM)改性共混型吸水膨胀丁腈橡胶制备与性能研究J广州化工，