.吸水膨脹橡膠的研究進展吸水膨脹橡膠（WSR）是一種新型特種橡膠，由親水組分（或親水基團）與橡膠基體通過物理共混（或化學接枝）進行制備，吸水后其體積和質量可成倍數膨脹。因具有彈性止水和膨脹止水雙重止水功能，被譽為“超級密封材料”。WSR自20世紀70年代由日本開發以來，經20多年的發展，已研究出許多不同類型具有優良性能的產品。1988年日本的WSR制品銷售量為1萬t，1991年達到2.8萬t，西德ITC公司也生產出高質量的硫化型及非硫化型吸水膨脹橡膠，應用在大型工程建設中取得了理想的效果1。而國內卻只有上海等地區有少量的廠家能生產聚氨酯型WSR。隨著WSR的快速發展，WSR的應用也越來越廣泛。至今，WSR已在石油井下工具、工程變形縫、管道接口等諸多方面被廣泛應用，并逐步取代了傳統灌漿等方法在堵漏工程上的應用2。日本東京灣海底隧道及上海江底隧道都有成功運用了吸水膨脹材料3，在中東等地區還將吸水膨脹橡膠制成膨脹封隔器應用于油田46。據國內有關報道，2008年11月，勘探開發研究院裝備所自主研發的自膨脹式封隔器在冀東油田高淺南區G160-P13井順利下井進行現場試驗應用7。WSR在不同的溫度、pH值、鹽的濃度下發生不同的反應，造成收縮或膨脹，使化學能直接轉換成機械能，堪稱機械化學調節器，因此在水敏傳感器上、醫用和生理等方面有廣泛的應用前景8。國內的吸水膨脹橡膠起步晚、發展慢，與國外同類產品相比，在質量和性能方面都存在一定差距，仍需進一步完善、改進。1 WSR的吸水膨脹原理及分類1.1 吸水膨脹原理WSR的吸水作用主要來源于添加的親水組分或接枝的親水基團。當WSR與水接觸時，水分子通過膠體表面吸附和毛細吸附等作用擴散進入膠體中；進入橡膠內的水分子與親水組分或親水基團形成極強的作用力，水被保留在橡膠中使得膠體發生膨脹變形同時橡膠的彈性收縮力也在增加，進而形成的滲透壓差使得外部的水分子進一步向橡膠內滲透。當滲透壓差與膠體自身的抗變形力相等時，吸水達到平衡，此時橡膠的膨脹程度被視為靜水最大膨脹率，通常認為這個過程是受水分子的擴散和橡膠分子鏈斷的松弛作用。如果遇水膨脹橡膠在封閉條件下使用，遇水后膨脹率并不能達到其靜水最大膨脹率，因此就產生了膨脹橡膠與約束體間的接觸壓力。依靠這種接觸壓力,遇水膨脹橡膠就可以發揮其密封止水的作用9。張書香等10通過DSC和TG對WSR中水的存在狀態進行了研究，發現了有自由水、束縛凍結水和非凍結水三種狀態水，并研究了水的狀態和聚丙烯酸鈉（PAANa）之間的關系。研究表明非凍結水含量與總水量相關，并且與PAANa上-COONa基團的摩爾量之比約為4；總水量對凍結水的影響不明顯，而顯著影響自由水的含量。1.2 WSR的分類從硫化角度可分為非硫化型吸水膨脹橡膠和硫化型吸水膨脹橡膠（即制品型和膩子型）11；按親水組分可分為聚丙烯酸類、馬來酸酐接枝物、改性高納基膨潤土、白炭黑與聚乙二醇、親水性聚氨酯預聚體等多種；按吸水后的膨脹程度可分為低膨脹率（50%200%）、中膨脹率（200%350%）、高膨脹率（350%）三種12；按制備方法可分為物理共混和化學接枝。2 接枝型WSR的制備與物理共混法相比，通過化學接枝法制備的吸水膨脹彈性體具有微觀相容性好、強度高、反復性能好等優點。但接枝反應困難，工藝繁瑣。由于材料的膨脹率高低取決于親水基團或親水鏈段的多少，很難進行工業化生產，所以目前WSR的工業生產都是以共混型為主。孫平和王廣佳13以過氧化苯甲酰為引發劑,甲苯為溶劑，在共聚條件為904h的情況下，進行丙烯酸和苯乙烯系嵌段共聚物（SBS）（質量比為8）接枝共聚，合成了支鏈為聚丙烯酸鈉的吸水性接枝離子聚合物。研究表明，當AA/SBS值為8，中和度在70%80%時，聚合物的吸水性能最佳可達到500倍以上。Abbasi14研究合成了聚二甲基硅氧烷/聚（2-羥乙基甲基丙烯酸酯）連續互穿聚合物網絡。2-羥乙基異丁酸酯單體在溶脹硅橡膠中聚合并迅速交聯，通過優化反應溫度、單體和引發劑濃度、交聯劑用量等影響因素，得到了具有互穿聚合物網絡結構及吸水膨脹性能的復合橡膠。李宗良等15采用過硫酸銨/硫代硫酸鈉氧化還原引發體系，將丙烯酸單體與天然橡膠接枝共聚，制得膩子型吸水膨脹天然橡膠。此研究通過紅外圖分析證實了產物是NR與丙烯酸的接枝共聚物。制得的WSR吸水6h后膨脹率達到1751%，經5次反復吸水，恢復率仍保持在98%。李青彬等16采用波聚合工藝完成了丙烯酰胺與天然橡膠接枝共聚，制得了性能優良的WSR。該方法聚合時間短（為傳統間歇聚合法的1/8），制得的產物接枝率達到51.8%，最大吸水倍率為7.66g/g。3 共混型WSR的制備物理共混又可分為機械共混和乳液共混兩種方法。機械共混法是先將橡膠在煉膠機上塑煉至生膠包輥，再加入各種助劑和吸水組分混煉，使得吸水組分宏觀均勻的分散在橡膠中，最后將混煉膠進行硫化。乳液共混法是將橡膠基體、相應的各種助劑和吸水組分在攪拌器中攪拌均勻后真空脫水、熟成、注模硫化，所得的制品較機械共混法分散性和均一性更高，且具有較小的微區尺寸。西安科技大學的邵水源等17以丁苯橡膠SBR/CR為基體，吸水性高嶺土為親水組分，并與其他添加劑采用物理共混法制備了吸水膨脹橡膠。該研究討論了增強劑（改性白炭黑）、硫磺用量、親水組分等因素對吸水膨脹橡膠吸水性能和力學性能的影響。研究表明加入4%8%的增容劑可以提高組分間的相容性，加入5%10%的發泡劑可以提高WSR的吸水速率。Charoen Nakason等18將淀粉接枝的聚丙烯酰胺、膨潤土和各類天然橡膠共混制備了WSR。發現橡膠的交聯會降低材料的吸水性能，而添加適量的聚環氧樹脂（PEO）可以適當地提高材料的拉伸性能和吸水性能；三羥甲基丙烷丙烯酸酯（TMPTMA）和PEO的協同效應能減少橡膠的硫化時間。應用于不同工況環境的WSR有不同的性能要求（耐高溫、耐油性、耐老化、阻燃性、高強度等），橡膠基體的彈性等力學性能決定了WSR的物理性能，而親水組分或親水基團（親水鏈段）決定了WSR的吸水膨脹性能19。在既定基體和親水組分的基礎上，加入各種添加劑（增強劑、阻燃劑、防老化劑等）可以改善WSR的各項性能或賦予WSR一些特殊性能。因此，基體、親水組分以及添加劑是WSR性能的主要影響因素。3.1 WSR的基體目前，應用于制備WSR的橡膠基體主要是氯丁橡膠（CR）、天然橡膠（NR）、丁苯橡膠（SBR）、丁腈橡膠（NBR）、三元乙丙橡膠（EPDM）等，也有報道用氯化聚乙烯（CPE）和聚氯乙烯（PVC）作為基體2022或是按一定比例混合的兩種橡膠作為基體17。對于基體的選擇主要從物理機械性能、特種橡膠的特性、與親水組分的相容性等幾個方面考慮。例如NR具有優異的物理機械性能，但與親水組分相容性差膨脹率低；而高耐油性、強極性的NBR與親水組分相容性好；EPDM具有較好的拉伸性能和耐老化性能。張濤23研究了NR、NBR和SBR三種橡膠基體對WSR力學性能的影響。結果表明用SBR和NBR為基體的吸水膨脹橡膠的拉伸強度大幅度低于以NR為基體的WSR，而斷裂伸長率、紹爾A硬度差別不大，前者的永久變形量大于后者，從而得出吸水膨脹橡膠的基體應選用NR，而不宜采用NBR和SBR的結論。此結論是基于只從力學性能方面的考慮，而并沒有對基體其他特性進行考察。宋帥帥24研究了分別以NBR、NBR膠乳、CR和CR膠乳為基體，通過物理共混法、乳液共沉法和干燥噴霧法制備了橡膠/淀粉/丙烯酸鈉吸水膨脹橡膠，綜合力學性能和吸水性能，表明以CR-3211膠乳為基體通過乳液共沉法制備的吸水膨脹復合材料的各方面性能最好。Petr Hron等25將粉末聚丙烯酰胺分別與CR、NR和EPDM共混制得WSR，發現天然橡膠復合材料具有最佳的膨脹性能，并且NR和CR基體的WSR吸水后仍有較高的拉伸強度，EPDM基體WSR吸水后斷裂伸長率降低。Sung-Seen等26研究了NBR中丙烯腈的含量和溫度對白炭黑填充的NBR硫化膠吸水膨脹性能的影響。含70份白炭黑的NBR硫化膠的吸水率高于含20份白炭黑的NBR硫化膠，丙烯腈含量的增加也可以提高NBR硫化膠的吸水性能，在室溫和90NBR硫化膠的吸水行為分別表現出不同的變化趨勢，90的吸水速率明顯大于室溫。韓國Jong 等27采用反向懸浮法合成了聚丙烯酸鈉顆粒，通過將其分散在NR中制得了吸水膨脹橡膠，并研究了炭黑、親水組分以及偶聯劑對所制得的WSR的吸水膨脹性能的影響。研究表明采用反向懸浮聚合合成的聚丙烯酸鈉顆粒的尺寸是76225m，增大鹽濃度降低了凝膠內外的離子濃度差，從而使得顆粒的平衡水吸收量減少；NR交聯密度的增大會降低分子運動活性，所以也會使得平衡水吸收量減少；摻入10份的炭黑具有防止SAP脫離至水中的作用，甲基丙烯酸縮水甘油酯作為偶聯劑能更顯著的增強這種作用，兩者都可以提高WSR的平衡水吸收。Holger Wack等28將NR/SBR彈性體粉末（EP）加入到熔融的熱塑性樹脂（TP）中制得基體，然后混入SAP制得可膨脹的熱塑性彈性體。研究了增容劑2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基過氧化）己烷、SAP和EP對材料的影響。結果表明，增容劑可以改善組分間的相容性提高材料的吸水性能；高濃度的SAP和EP可得到最好的膨脹性能；低濃度的SAP和EP可得到最佳的力學性能。通過對材料結構和SAP位置的測定，可以發現排出到材料表面的顆粒幾乎全部是SAP，而通道和孔都在SAP和基體周圍之間，因此可以假設液體是通過SAP和基體的界面進入材料內，并在材料內進行擴散，這些定性的研究成果有助于闡明材料發生的運輸過程。該材料可用于開發新型高質量自我修復密封體系。3.2 親水組分吸水膨脹材料的吸水膨脹性能來源于親水組分，通過上述的吸水原理才可達到膨脹止水的功能。對親水組分的選擇主要要求吸水率高、保水性好、耐熱并與基體相容性好。高吸水樹脂的種類繁多，目前研究主要有淀粉類、纖維素類以及合成類高吸水樹脂。這三類高吸水樹脂的性能對比如下表29：淀粉淀粉是一種天然多糖的高分子材料，具有來源豐富、可再生、環保和易降解等優點，研究以淀粉接枝物為親水組分的WSR可以很大程度地降低成本。但因其保水性不好、機械性能差及耐熱性差等不足，使得淀粉接枝物在WSR領域的應用受到了極大的限制。一些研究表明，淀粉具有增強橡膠的作用。Song等30研究證明了淀粉可以增強CR的機械性能，并通過檢測到淀粉表面的羥基基團和CR分子鏈上的烯丙基氯反應釋放的HCl氣體，證明了淀粉與CR在低硫化溫度發生了反應，并認為這種反應可能會增強CR的性能。纖維素是多糖化合物，分子鏈上帶有大量的羥基，通過化學改性反應可以制得不同用途的功能材料。纖維素類高吸水樹脂就是通過纖維素交聯或接枝改性制備，如羥丙基纖維素、羥丙基羧甲基纖維素等。改性后其力學性能和吸水能力都得到提高。一般說來，普通木漿水保留值為50%，再生纖維素為130%，而纖維素高吸水材料則可達2007000%31。武漢工程大學的李秀輝等32將由短棉纖維制備的短纖維與NBR物理共混制得了短纖維改性WSR，發現短纖維不僅可以提高WSR的吸水速率尤其是在鹽水中，還可以提高WSR的拉伸強度。在取向上，摻入20份的短纖維可使拉伸強度最大值11.2MPa。合成類高吸水樹脂主要分為離子型和非離子型。如聚丙烯酸鹽含有羧酸鹽親水官能團為離子型，膨脹率高、吸水速率慢且受環境離子濃度的影響很大；而非離子型的吸水樹脂如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、親水性聚氨酯等,其親水基團為羥基、酰胺基、氧化乙烯基,吸水速度快,極易達到飽和,但吸水量不高。此外還有離子性和非離子性單體的共聚物,如不同中和度的聚丙烯酸鈉和部分水解的聚丙烯酰胺等2。Liu等33用交聯的丙烯酸和丙烯酸丁酯共聚物P(AA-co-BA)通過聚合物互穿網絡（IPNs）技術改性交聯聚丙烯酸鈉（CSP），并制備研究了WSR的吸水性能和力學性能。發現相對于未改性的CSP，改性后的CSP在CR中分散更好、失重率低，并提高了WSR的吸水性能和力學性能。當摻入30份CSP時，WSR的失重率、拉伸強度、斷裂伸長率、膨脹率分別為2.5%、7.7MPa、1530%、438%。眾所周知，不同的吸水樹脂的吸水原理是不同的，因而合成樹脂的單體組成是對材料吸水性能主要影響因素。除此外，單體聚合的方法以及選用的交聯劑也是重要的影響因素，H.Omidian等34對此做了系統的研究。該研究建立了彈簧和阻尼器組成的測試模型，以求通過調節彈簧來抑制聚合物網絡的膨脹和設定阻尼器來控制滲透，從更根本的方面考察不同吸水劑的溶脹特征。從測得的數據可以發現，將加有丙烯酰胺的丙烯酸和丙烯酸鈉以反相懸浮聚合法合成的樹脂的吸水速率最快；油溶性交聯劑在聚合時在油相中擴散，使得聚合物周圍的交聯程度可能高于中心位置，使得滲透顯著受影響，減緩了膨脹速率。黨娟華等35以丙烯酸、丙烯酰胺為原料制備了高吸水性聚合物凝膠，并考察了單體配比、交聯劑用量、引發劑用量、介質pH及溫度與離子強度對凝膠吸水性能的影響。結果表明：添加80%的丙烯酸、0.4%的交聯劑和0.4%的引發劑時凝膠的溶脹比最大；該凝膠適用于pH為511的介質環境，而介質溫度對凝膠的影響不大；凝膠的溶脹比隨離子強度的增大而減小。3.3 增容劑物理共混法工藝簡單、設備要求低、吸水膨脹率高等特點，易于工業化生產。但常用的吸水樹脂極性很強凝聚力大，在橡膠基體中分散不均勻，浸水后容易脫離基體到周圍介質中，使得失重率很高，不利于反復使用。因此需加入增粘樹脂、粘合劑或增容劑等助劑來改善吸水樹脂的分散性并提高和橡膠基體間的相容性，繼而提高WSR的各種性能。當然，選擇與基體相容性好的親水組分也很有必要。鄭邦乾等21,22用六種高吸水性樹脂與PVC共混制得吸水膨脹性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樹脂與PVC的相容性更好。增容劑的分子鏈上通常都帶有與基體或吸水樹脂相同的鏈段或可與之反應的官能團，而一些兩親性增容劑則是在基體的分子鏈上接枝與吸水樹脂有相同結構特征的鏈段。此外，表面活性劑也是一類增容劑。增容劑主要起橋接作用，建立基體和親水組分之間的聯系，降低相界面張力，使共混組分相容性變好。目前已有許多關于增容劑研究的報道。劉曉丹等36制備了聚氨酯丁腈橡膠互穿網絡型吸水膨脹橡膠，認為隨PU的增多，橡膠的網絡結構變疏松，形成可供小分子填料流失的“水渠”，使得吸水速度和質量損失率增大，而增加膨脹周期，質量損失率會降低。Zhang等37用聚乙烯醇接枝聚丙烯酸丁酯（PVA-g-PBA）作為增容劑提高了氯醇橡膠（CHR）與交聯的聚丙烯酸（CPA）的相容性，并大幅度降低了失重率，并觀察到由疏水性PAB支鏈粘連在一起的連續薄糊層，這薄糊層可能會阻礙水分子與CPA接觸。Xie等38根據氯丁橡膠中的氯與PEG中的鈉鹽反應，以聚乙二醇（PEG）接枝結晶性氯丁橡膠合成了一種新的兩親性聚合物，用作增容劑來提高吸水樹脂和彈性體之間的相容性。通過對生成的共聚物中氯的元素分析，計算了PEG的含量和接枝率，最大的接枝率為ca24.80%。Zhang等39以聚乙二醇與氯化聚乙烯的接枝共聚物P(CPE-g-PEG)為增容劑改善CPE與P(AA-AM)的相容性，結果表明，添加適量的增容劑可以提高吸水樹脂的分散性、吸水膨脹性能和材料的力學性能。當增容劑過量時，則會降低相應的各項性能。四川大學的謝靜思等40以丙烯酰胺和NBR為原料制備了P(NBR-g-AM)，并以P(NBR-g-AM)為增容劑來改善NBR與其制備的吸水樹脂之間的相容性。研究表明，加入P(NBR-g-AM)提高了材料的拉伸強度和吸水性能，并降低了失重率，證明P(NBR-g-AM)具有改善共混組分相容性的作用。3.4 補強劑隨著吸水膨脹橡膠的應用越來越廣泛，相應的對WSR性能的要求也越來越高。在一些大型工程存在的如工程變形縫、水壩嵌縫和施工縫等密封堵漏問題上，要求使用的WSR具有一定的強度，特別是吸水膨脹后的強度。而目前已知橡膠基體的強度都較低，而以PVC等樹脂為基體的WSR又存在吸水慢、膨脹低、基體彈性差的不足難以實現膨脹堵水的效果。當WSR吸水膨脹后，水具有增塑劑的作用使得材料的強度變得更低。因此需要加入高強度的無機填料如炭黑、白炭黑、粘土等作為補強劑（增強劑），不僅可以提高材料的強度還可以降低成本。近年來，納米材料的研究應用已遍布各個領域。應用于橡膠工業的納米材料通常是指納米填料，由于其小尺寸效應和表面效應減小了粒子間的距離，增強了粒子間的相互作用，繼而表現出良好的補強效果。周愛軍等41研究了炭黑和白炭黑兩種補強劑對NBR/SAR復合膠的性能影響。發現白炭黑由于粒徑小，呈凝聚狀態，在NBR中分散不均勻，易使膠料硬化加工性能不好。但由于白炭黑表面帶有大量的硅羥基，對水具有一定的吸附性和導水性，繼而提高了WSR的吸水性能。而炭黑的分散性好，能提高材料的拉伸強度、抗撕裂性能等力學性能。此研究最后得出了一個最優化配方：40份白炭黑、5份N220炭黑，按此配方制備的WSR的質量膨脹率最大，力學性能較好。而在胡凱等42的研究中，在NBR中加入40份吸水樹脂、20份炭黑和30份白炭黑能使WSR的力學性能及吸水性能達到最佳值，并且具有一定的耐高溫、耐鹽等特性。Sun Xiao Hong等43對EPDM基發泡型WSR進行了研究，發現當加入4份發泡劑時，平均孔徑、最大泡孔孔徑和泡孔密度達到最大值，而加入白炭黑可以降低平均孔徑和最大泡孔孔徑，并使泡孔均勻。在WSR中摻入白炭黑，可使未發泡的WSR的拉伸強度提高三倍，使發泡后浸水前的WSR的拉伸強度提高六倍。吸水膨脹后，未填充WSR和填充白炭黑的未發泡WSR的力學性能下降，但白炭黑填充的發泡型WSR的力學性能會提高。白炭黑填料可以提高吸水速率，同時降低達到吸水平衡的時間。對于填充白炭黑或則不填充的WSR，發泡的WSR的吸水膨脹度(體積)都高于不發泡的WSR。S.Bandyopadhyay等44通過對硫化膠物理和動態力學性能的測量以及對橡膠-填料混合物的流變觀察，研究了炭黑與NBR和羧化丁腈橡膠（XNBR）兩種橡膠的相互作用。結果表明隨著炭黑特別是氧化處理的炭黑的增加，材料的模量和拉伸強度提高，膨脹后失重率降低。Wang等45,46用沉淀法制備的白炭黑做增強相，并與其他組分混合制得了吸水膨脹橡膠。通過SEM觀察到白炭黑在CR中分散良好。研究還表明，過多的白炭黑會提高材料的交聯密度降低材料的吸水性能，而由于白炭黑表面有許多強極性和親水性的硅醇基，添加適量的白炭黑反而可以在提高材料的力學性能的同時增強其吸水性能。由于炭黑的污染性，不進行表面改性的白炭黑與橡膠相互作用弱且填充白炭黑的橡膠固化時間長，研究人員逐漸關注新型補強劑的開發。具有層狀硅酸鹽的粘土成為這方面的熱點。由于粘土粒徑較大和表面活性低使其增強效果很差，所以通常粘土都會進行有機改性處理，以擴大粘土的層間距甚至是成為剝離型結構。楊盛華等47研究了有機改性蒙脫土（OMMT）對吸水膨脹橡膠的影響。研究中應用Bragg方程=2dsin計算了OMMT的層間距，表明當摻入5份OMMT時形成了插層結構，而當摻入10份時則形成剝離型結構。并發現OMMT可以提高WSR對H2S的耐腐蝕性。S. Sadhu和A.K. Bhowmick48研究了NBR、SBR和BR與蒙脫土制備的納米復合材料的力學性能。該研究通過XRD分析，得出了插層程度與橡膠極性是一函數關系的結論。并發現在4份改性蒙脫土的增強下，含50%丙烯腈的NBR的強度最大。S.Joly等49將粘土進行有機改性，通過掃描電鏡和透射電鏡觀察改性后粘土在NR中的分散狀態，同過XRD測試了粘土硅酸鹽層間距。觀察到NR分子鏈易于透過有機改性后的MMT，形成插層結構和部分的剝離結構。A.A. Yehia等50研究了不同改性的納米粘土作為天然橡膠和合成橡膠的補強劑。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）的增強效果與40份炭黑（HAF）相同；而烷基胺類改性粘土的增強效果相當于410份的HAF；由于烷基胺類的化學性質，使得改性后的有機粘土更能與丁腈橡膠相容。R. Sengupta等51著重考察了納米粘土/橡膠的機械性能，認為剝離型的硅酸鹽層具有納米級的厚度可以增強材料的各向異性和阻隔性能，這是研究橡膠納米復合材料的意義所在，而熔體復合是商業化生產最有前途的路徑。此外也有以纖維作增強相的研究，王妮等52用丙烯腈短纖維增強SBR/CR，并與吸水樹脂共混制得WSR。通過對制得WSR的性能進行研究，觀察到纖維易在橡膠混煉時取向且不同方向上力學性能相差很大；并得出當SBR/CR比例為73、40份吸水樹脂、13份纖維時，WSR的性能最佳（拉伸強度為4.8MPa，吸水倍率大于152%，失重率小于9.5%）。4 WSR研究應用中存在的問題隨著WSR涉及的領域越來越廣，出現了許多研制及實際應用上的問題和難點。（一）共混型WSR的親水組分和基體材料的相容性不好，浸水后親水組分析出到水中，結構不穩定，反復使用效果很差；接枝型WSR的接枝率低，工藝繁瑣，生產成本高。（二）在無約束情況下，WSR吸水后無方向性自由膨脹，止水密封效果不佳。如作為盾構復合遇水膨脹橡膠的止水墊片，由于遇水膨脹橡膠不僅在受壓方向膨脹而且在非受壓側膨脹,導致膨脹橡膠起皺甚至脫開，影響工程使用效果9。目前并沒有針對WSR膨脹壓力測試方法的標準，很大程度上阻礙了WSR的發展。（3） WSR選用的高吸水樹脂受pH、離子強度、溫度等環境因素的影響很大，而其反復浸水后親水組分易析出，使得WSR的膨脹倍率不能控制。WSR膨脹倍率不足就會失去膨脹止水的意義，而膨脹倍率過大則可能會導致工程事故。（四）WSR吸水是通過表面向內部傳遞的過程，同種WSR比表面積大的吸水膨脹速度更快。一些工程上應用的WSR的膨脹速度是不明確的，給施工帶來了不便和隱患。5 結語吸水膨脹橡膠具有“以水止水”的特性被視為換代型的密封止水材料，日益受到人們的青睞，應用越來越廣泛。但經過20多年的發展，其研究中仍存在相容性不好、膨脹無方向性、膨脹倍率不可控等許多問題，使得吸水膨脹橡膠適應面不廣。建議針對吸水膨脹橡膠各項性能的測試方法制定相應的標準，使吸水膨脹橡膠的研究規范化，從而促進吸水膨脹橡膠的快速發展。如何研制結構性能穩定、價格低廉、適用性強的吸水膨脹橡膠是其未來的發展方向。參考文獻1 張書香吸水膨脹橡膠的研究進展和應用前景J工程塑料應用，2000，28（5）：36392 劉嵐，向潔，羅遠芳，等吸水膨脹橡膠研究進展J高分子通報，2006，（9）：23293 李葉柳，等吸水膨脹橡膠制備技術及應用研究進展J彈性體，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 李軍偉淺談吸水膨脹橡膠的研究及應用進展J上海建材，2011，（2）8 溫柳娟，嚴志云吸水膨脹橡膠的制備研究進展J彈性體，2010，20（3）：72769 許臨，李芳，等遇水膨脹橡膠的研制及應用進展J中國建筑防水， 2000，（2）：2710 張書香，李效玉，等Water states in SBR based water swlling rubberJChinese journal of polymer science，1998，16（4）11 俞志強，等吸水膨脹橡膠研究A1991 年防排水專業委員會第五次學術交流會資料C，199112 朱祖熹，陸明遇水膨脹類止水材料的性能及其應用技術J中國建筑防水，1999，66（5）：513 孫平，等丙烯酸鈉與SBS接技離子聚合物的研究J合成橡膠工業，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，廖雙泉，等化學接枝法制備膩子型吸水膨脹橡膠研究J彈性體，2007，17（1）：3235.16 李青彬，韓永軍，等波聚合制備聚(天然橡膠-接枝-丙烯酰胺)吸水膨脹橡膠J高分子學報，2014，（4）：423426.17 邵水源，鄧光榮，等共混型吸水膨脹橡膠的制備與表征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 韓燕藍，等吸水膨脹橡膠的改性研究進展J橡膠工業，2005，52（4）：251255.20張克舉，張飛，等CPE-g-(AM-co-MAH)增容氯化聚乙烯吸水膨脹彈性體的研究J膠體與聚合物，2013，31（4）：161163.21 鄭邦乾，張潔輝，蔣序林. 高吸水性樹脂與PVC 共混的研究J塑料工業，1992，20（5）：3539.22 鄭邦乾，張潔輝，蔣序部分水解聚（丙烯酸甲酯-乙酸乙烯酯-甲基丙烯酸甲酯）高吸水性樹脂的合成及結構研究J功能高分子學報，1993，6（4）：329338.23 張濤遇水膨脹橡膠的研究J橡膠工業，1999，46（6）：35335524 宋帥帥，吳友平橡膠/淀粉/丙烯酸鈉吸水復合材料的制備及其性能的研究D北京：北京化工大學，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 程絲高吸水性材料的復合化及進展J合成技術及應用，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 湯烈貴，朱玉琴纖維素的功能材料J功能材料，1995，26（2）32 李秀輝，吳江俞，等短纖維改性吸水膨脹橡膠的力學性能和與吸水性能J高分子材料科學與工程，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 黨娟華，鄭峰，等環保型吸水膨脹聚合物凝膠的合成與評價J油氣田環境保護，2011，21（1）：384036 劉曉丹，董慧民，等聚氨酯丁腈橡膠互穿網絡型吸水膨脹橡膠的性能研究J彈性體，2011，21（4）：293337 Zhang Z.H，Zhang G，Li D F，et alChlorohydrin Water-Swellable Rubber Compatibilized by an Amphiphilic Graft Copolymer. 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