[發(fā)明專利]碳納米管改性制備堵漏用密封助劑

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110070302.2
• 申請日: 2011-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN102190820A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張德全
• 申請（專利權(quán)）人: 天津市金嶺科技有限公司
• 主分類號(hào): C08L9/02
• 分類號(hào): C08L9/02;C08K13/06;C08K9/02;C08K7/00;C08K3/04;C08K7/24;C08K7/06;C08K3/34;C09K3/10;C08J3/24
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于帶溫帶壓堵漏密封技術(shù)領(lǐng)域，涉及一類高性能堵漏密封助劑材料制備和應(yīng)用技術(shù)。

背景技術(shù)

不停車帶溫帶壓堵漏密封技術(shù)在我國起步較晚，但發(fā)展迅速。在我國已經(jīng)發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的帶溫帶壓不停車堵漏密封技術(shù)。但是，隨著工業(yè)的大型化、規(guī)?；徒M合化，由于國內(nèi)高校對于整個(gè)密封材料的研發(fā)都沒有跟上行業(yè)的步伐，因此密封助劑的研發(fā)已經(jīng)成為不停車堵漏密封的一個(gè)瓶頸。目前在石化、化工、電力等行業(yè)泄露問題極大的影響的各個(gè)行業(yè)的安全和生產(chǎn)效能。丁腈橡膠因含有腈基，對非極性和弱極性的礦物油、動(dòng)植物油、液體燃料和溶劑等有較高的穩(wěn)定性。耐油性是其最大的特長。但是丁腈橡膠為非結(jié)晶性橡膠，因此材料強(qiáng)度比較低，需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。另外由于丁腈橡膠含有較多雙鍵，導(dǎo)致熱穩(wěn)定性略差，因此需要添加熱穩(wěn)定性好的物質(zhì)進(jìn)行增強(qiáng)。碳納米管具有高比表面積，穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，超強(qiáng)的力學(xué)性能，良好的電學(xué)、光學(xué)和磁學(xué)性能，更具有近乎一致的高長徑比，較好的取向，極高的純度等極大的優(yōu)勢，是高性能、功能性納米復(fù)合材料的理想載體。鑒于以上原因，本發(fā)明運(yùn)用了高性能的碳納米管材料對丁腈橡膠進(jìn)行改性增強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明鑒于以上原因和原理，提供一種寬口徑的多用途，能耐受200-800℃的帶溫帶壓密封助劑。

本發(fā)明密封助劑由下列材料按如下過程進(jìn)行制備：

主體橡膠材料丁腈橡膠100份，液體丁腈橡膠1-50份；增強(qiáng)劑1-10份；固化劑10-20份；偶聯(lián)劑0.1-10份；填料20-60份；高溫阻燃劑20-30份；增塑劑10-50份。其中主體橡膠材料為丁腈橡膠和液體丁腈橡膠一種或多種；增強(qiáng)劑為改性碳納米管，膨脹石墨，碳纖維材料等一種或多種；固化劑為氧化鋅，硬脂酸，硫磺，DTDM，DM等等一種或多種；填料為納米層狀蒙脫土，陶土，納米碳酸鈣，納米二氧化硅，氧化鐵等一種或多種；高溫阻燃劑為三氧化二銻；增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯或鄰苯二甲酸二丁酯一種或復(fù)配。

其中，加入液體丁腈橡膠是為了使加入的各種組分能更好的分散到體系中，避免無機(jī)的組分在體系中團(tuán)聚，以致影響功能的發(fā)揮。

碳納米管是一種纖維狀材料，具有高比表面積，穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，超強(qiáng)的力學(xué)性能。如果在體系中能較好分散，則會(huì)形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，首先可以提高體系的機(jī)械強(qiáng)度；其次由于高的比表面積，因此與其他組分就有較強(qiáng)的相互作用，提供密封助劑的熱穩(wěn)定性；再次，碳納米管是結(jié)晶型碳材料，本身的熱穩(wěn)定性也很好。因此，碳納米管的加入，可以極大的提高體系的各項(xiàng)性能。此外我們也可以加入膨脹石墨或者碳纖維等材料進(jìn)行改性和替代。

偶聯(lián)劑的加入是改善無機(jī)填料和有機(jī)高分子之間的界面結(jié)合，提高兩者之間的浸潤性，增強(qiáng)兩者間的相互作用，提高體系的機(jī)械強(qiáng)度。

填料的加入，一般都會(huì)提高體系的熱穩(wěn)定性，比如，加入納米蒙脫土這種層狀硅酸鹽，首先材料會(huì)有巨大的表面積，高分子鏈段會(huì)進(jìn)入到納米蒙脫土的層間，這樣就限制了高分子的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致高分子鏈段只能在更高的溫度下才能運(yùn)動(dòng)，提高的體系的熱穩(wěn)定性；其次，蒙脫土的導(dǎo)熱性能不佳，當(dāng)外部有熱量傳入的時(shí)候，蒙脫土有屏蔽的效應(yīng)，這樣也提高的體系的熱穩(wěn)定性；再次，片狀的蒙脫土在外層的高分子被氧化的時(shí)候，會(huì)發(fā)生坍塌，形成一個(gè)物理的保護(hù)層，阻止的內(nèi)部的高分子鏈段進(jìn)一步被氧化分解，這進(jìn)一步提高的密封體系的熱穩(wěn)定性。

此外，蒙脫土的價(jià)格低廉，加入量很小(3～5％質(zhì)量份)即可使密封助劑的強(qiáng)度、剛性、韌性及阻隔性能獲得明顯提高，而常規(guī)填料的用量與之相比多達(dá)4～6倍，并且普通填料的加入一般會(huì)降低體系的韌性。

增塑劑的加入是為了加工和以后使用的過程中能在較低的操作壓力下便可以進(jìn)行施工。

本發(fā)明的特點(diǎn)為：具有較好的熱穩(wěn)定性，耐介質(zhì)性強(qiáng)，工作時(shí)間長，流動(dòng)性好，注射壓力低，固化后機(jī)械性能優(yōu)良的特點(diǎn)。

其加工工藝為：

1.把碳納米管進(jìn)行酸化處理，用濃硫酸或者濃鹽酸處理4小時(shí)，目的是進(jìn)行表面改性，接枝部分羥基和羧基，進(jìn)而用偶聯(lián)劑進(jìn)行進(jìn)一步改性。

2.將步驟1的碳納米管與液體丁腈橡膠進(jìn)行混合，制備出分散均勻的物料，比例根據(jù)碳管的添加量進(jìn)行調(diào)整。

3.同樣將納米蒙脫土經(jīng)過表面偶聯(lián)劑改性后與液體丁腈橡膠進(jìn)行機(jī)械混合，制備出分散均勻的物料。

4.在捏煉機(jī)中首先對丁腈橡膠進(jìn)行塑煉，當(dāng)橡膠塑煉均勻后，加入高溫阻燃劑，填料，防老劑等等助劑進(jìn)行塑煉，均勻后加入步驟2和步驟3制備出的物料進(jìn)一步塑煉均勻。

5.將步驟4制備出的物料停放12個(gè)小時(shí)。