¿Qué es el caucho hinchable en agua?

El caucho expandible (WSR) es un nuevo tipo de material polimérico funcional con sellado elástico, expansión y absorción de agua, que ofrece un doble efecto de retención de agua. Se utiliza ampliamente en metros, alcantarillas, túneles, proyectos submarinos e instalaciones de suministro de agua urbanas. Sus principales componentes son materiales de matriz de caucho y componentes hidrófilos. Tras absorber agua, el WSR puede expandirse varias veces su propio volumen. Puede rellenar superficies irregulares, huecos y cavidades bajo alta presión, logrando un efecto de sellado y retención de agua.

1. Mecanismo de hinchamiento

El mecanismo de hinchamiento del caucho consiste en que, al entrar en contacto con el agua, las moléculas de agua entran continuamente en el caucho caucho hinchable que absorbe el agua mediante efectos físicos como la difusión, la capilaridad y la adsorción superficial. Cuando la deformación resistente a la tensión y la diferencia de presión osmótica se equilibran, el caucho hinchable absorbente de agua mantiene un efecto de sellado y de obturación de fugas relativamente estable.

2. Componentes principales

El caucho hinchable se compone principalmente de una matriz de caucho y componentes hidrófilos. La elasticidad y la resistencia de la matriz de caucho determinan sus propiedades físicas. Por lo tanto, generalmente se seleccionan cauchos con gran elasticidad y buena adherencia, como el caucho de cloropreno (CR), el caucho de estireno butadieno (SBR) y el polietileno clorado (CPE).

Los materiales hidrófilos adecuados son clave para la preparación de caucho expandible en agua. Los componentes hidrófilos incluyen principalmente polímeros naturales, polímeros hidrófilos, resinas superabsorbentes y algunas sustancias inorgánicas que absorben agua. Entre ellos, resinas superabsorbentes son ampliamente utilizados debido a su alta tasa de absorción de agua, alta tasa de hinchamiento de agua y fuerte rendimiento de retención de agua.

Existen muchos tipos de resinas superabsorbentes. Los cinco tipos principales son:

(1) Resina superabsorbente de almidón. Las moléculas de almidón contienen una gran cantidad de grupos hidroxilo. Diversos derivados del almidón se pueden preparar mediante diferentes reacciones de los grupos hidroxilo.

(2) Resina superabsorbente de celulosa. Es un compuesto de alto peso molecular formado por β-D-glucosa. Puede realizar copolimerización por injerto con sustancias insaturadas hidrófilas de bajo peso molecular.

(3) Resinas superabsorbentes sintéticas. Incluyen principalmente copolímeros de acetato de vinilo y acrilato de metilo. Por ejemplo: poliacrilamidas, productos reticulados de PAANa, copolímeros de injerto de alcohol polivinílico-ácido acrílico, etc. Debido a su rápida absorción de agua, la resina superabsorbente iónica se utiliza ampliamente para preparar resina superabsorbente mediante la copolimerización de monómeros iónicos y no iónicos.

(4) Resina superabsorbente biodegradable. El ácido poliláctico, el alginato de sodio, el poliaminoácido, el quitosano y otras resinas absorbentes de agua son ecológicas y degradables.

(5) Resina superabsorbente compuesta orgánico-inorgánica. En los últimos años, los materiales compuestos inorgánicos más utilizados incluyen caolín, bentonita/montmorillonita, talco, atapulgita y diatomita, entre otros.

El caucho hidroexpansible es un tipo de caucho especial con la capacidad única de absorber y retener grandes cantidades de agua cuando se expone a ella.

3. Perspectivas de aplicación

Dado que el caucho hidroexpansible puede absorber decenas o incluso cientos de veces su propia masa de agua, manteniendo una alta elasticidad y resistencia, se utiliza ampliamente en materiales de sellado impermeables, productos médicos y sanitarios, juguetes, materiales de pared anticondensación, etc. Entre ellos, el caucho hidroexpansible puede resolver los problemas de sellado causados por la deformación permanente de materiales de caucho y cemento, así como la impermeabilidad y la estanqueidad causadas por la contracción del material. Dado que el caucho expandible en agua presenta buena humectabilidad y adhesión con materiales de superficie polares como asfalto, plástico y caucho, y con materiales de superficie apolares como mortero de cemento y cemento reforzado, es adecuado para túneles, pasos subterráneos, alcantarillas, construcción e ingeniería subterránea. Es uno de los materiales de calafateo más ideales para instalaciones de ingeniería como la producción petrolera en alta mar. También es un material de sellado impermeable y resistente a la humedad ideal para automóviles, contenedores, instrumentos de precisión, medicamentos y alimentos. Además, absorbente de agua el caucho hinchable también se puede utilizar como acondicionador de suelos y agente retenedor de agua, especialmente en estaciones secas y zonas áridas. El caucho hinchable absorbente de agua presenta una alta sensibilidad a la temperatura, el pH y la concentración de sales. Por lo tanto, los sensores sensibles al agua tienen un amplio potencial de aplicación en aspectos médicos y fisiológicos.

El caucho hinchable en agua es un material de caucho único cuya notable propiedad reside en que se hincha significativamente al exponerse al agua y absorbe grandes cantidades de agua para formar una estructura estable similar a un gel. Este material presenta un gran potencial en una amplia gama de industrias y aplicaciones.