[發明專利]耐高溫HNBR納米復合材料的生產工藝

無效

• 申請號: 201210348250.5
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN102850615A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 張振秀;黃強;秦萌萌;智信
• 申請（專利權）人: 揚州東星橡膠股份有限公司
• 主分類號: C08L15/00
• 分類號: C08L15/00;C08K13/04;C08K3/22;C08K5/09;C08K3/36;C08K7/00;C08K3/04;C08K5/14;C08J3/28
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

本發明涉及橡膠，特別是改進型橡膠的生產工藝。

背景技術

氫化丁腈橡膠（HNBR）是以改善普通丁腈橡膠（NBR）的耐熱性、耐候性為目的而生產出來的新型橡膠。氫化丁腈橡膠是通過氫化NBR大分子主鏈上的雙鍵而制得的，與NBR相比，在保持了較好的耐油性的基礎上，提高了耐熱性、耐候性和化學穩定性等，同時，它的物理機械性能也得到了很大的改善。目前，氫化丁腈橡膠可以用于原油開采中諸如螺桿泵橡膠定子之類的制品，目前油田中所用橡膠材料基本集中在普通的丁腈材料，但由于原油中含有多種腐蝕性介質，加上開采環境越來越惡劣，導致之前的制品很難滿足現在的開采要求。

發明內容

本發明目的在于提出一種適用于石油產業的耐高溫HNBR納米復合材料的生產工藝。

本發明工藝步驟是：

1）在超聲波混料機混煉溫度為50℃且轉速為30rpm的條件下先加入氫化丁腈橡膠，然后再加入氧化鋅、氧化鎂、硬脂酸、N550、白炭黑、碳納米管CNT、防老劑、增塑劑、過氧化物和助交聯劑，進行超聲波混煉；

2）于開煉機上打三角包，并下片

3）硫化。

所述氫化丁腈橡膠、氧化鋅、氧化鎂、硬脂酸、白炭黑、碳納米、防老劑、增塑劑、過氧化物和助交聯劑的投料質量比為100︰5︰6︰1︰50︰15︰30︰4︰15︰7︰2。

所述混煉時間為20分鐘。

所述硫化的溫度為175℃，硫化時間90±2min。

本發明以氫化丁腈橡膠為機體材料，以納米二氧化硅和碳納米管并用作為補強材料，選用有機過氧化物作為交聯劑，以多官能團活性單體為助交聯劑，用開煉機和密煉機對橡膠復合材料進行加工。并通過研究溫度對HNBR納米復合材料結構與性能的影響，開發了碳納米管在氫化丁腈橡膠體系中的原位改性-分散技術，解決了納米填料的分散及與橡膠間的界面粘合問題。本發明充分采用了白炭黑與納米填料的協同作用，完善了由氫化丁腈橡膠、白炭黑及納米填料協同并用、短纖維以及新型的橡膠加工助劑制備耐高溫、耐高壓石油開采用密封材料的技術。加工的混煉膠經過原位固相自由基聚合反應，實現了離子聚合物接枝碳鏈主鏈的新型橡膠復合材料。與現有的橡膠的性能相比，加工的新型HNBR橡膠復合材料具有優異的常溫力學性能、較高的高溫力學性能保持率及優異的抗老化性能。

附圖說明

圖1為無超聲波處理的產品的電鏡圖。

圖2為采用超聲波處理的產品的電鏡圖。

圖3為無填充HNBR與多壁碳納米管復合材料在氮氣氣氛中的熱失重曲線圖。

圖4為多壁碳納米管用量與氫化丁腈/多壁碳納米管復合材料體積變化率ΔV%的關系圖。

圖5為相同體積填充率下不同種類填料復合材料高溫耐油前后拉伸強度的變化（150℃×168h）圖。

圖6為相同體積填充率下不同種類填料對復合材料高溫耐油前后拉伸強度保持率的影響（150℃×168h）圖。

具體實施方式

一、備料：

氫化丁腈橡膠（HNBR）100kg，氧化鋅?5?kg，氧化鎂?6?kg，硬脂酸?1?kg，N550?50?kg，白炭黑?15?kg，碳納米管30?kg，防老劑?4?kg，增塑劑?15?kg，過氧化物Perkadox14-40BD?7?kg，助交聯劑TAIC-70?2?kg。

其中，氫化丁腈橡膠（HNBR）為朗盛化學生產，型號為Therban3407；碳納米管為拜耳公司生產的多壁碳納米管Baytubes?C150?P；防老劑為科聚亞公司生產，防老劑Naugard445；過氧化物由萊茵化學公司生產，型號Perkadox14-40BD；助交聯劑由阿克蘇諾貝爾公司生產，型號：TAIC-70。

????二、生產步驟：??????????????????????????????????????????????????

1、在超聲波混料機混煉溫度為50℃且轉速為30rpm的條件下，先加入氫化丁腈橡膠（HNBR），然后再加入氧化鋅、氧化鎂、硬脂酸、N550、白炭黑、碳納米、防老劑、增塑劑、過氧化物和助交聯劑，進行超聲波混煉20min。

2、將經超聲波混煉后的半制品于開煉機上打三角包。

3、壓片：將輥距調至1.1mm，控制下片厚度為2.1mm左右，將擠壓后的產品于壓輥中停放16小時后備用。

4、硫化：

溫度為175℃，硫化時間90±2min。

三、分析：

1、超聲波處理的影響：