[發明專利]石油鉆井泥漿泵活塞皮碗用橡膠膠料及制備工藝

有效

• 申請號: 201410660862.7
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN104403158B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 張慶虎
• 申請（專利權）人: 杭州順豪橡膠工程有限公司
• 主分類號: C08L13/00
• 分類號: C08L13/00;C08L77/10;C08L9/02;C08L49/00;C08K13/02;C08K3/36;C08K3/04;C08K3/22;C08K5/09;C08J5/06
• 代理公司: 杭州中平專利事務所有限公司 33202
• 代理人: 翟中平;劉延鴻

技術領域

本發明涉及一種既能滿足石油鉆井泥漿泵活塞皮碗的力學性能，又具有耐油、耐高溫、耐化學藥品、耐磨等性能的石油鉆井泥漿泵活塞皮碗用橡膠膠料及制備工藝，屬泥漿泵活塞皮碗材料制備領域。

背景技術

CN101445621、名稱“利用芳綸短纖維-橡膠復合材料制造泥漿泵用活塞皮碗的方法”,涉及的泥漿泵用活塞皮碗配方為:NBR　100,芳綸短纖維-橡膠復合材料　5～15,炭黑　50～70,輕質碳酸鈣　25～35,氧化鋅　4～6,硬脂酸　1～3,防老劑4010　1～3,促進劑CZ　1～2,硫黃1～2。其制備工工藝為:將生膠、炭黑、輕質碳酸鈣、防老劑4010、芳綸短纖維-橡膠復合材料、促進劑CZ、活性劑和硫黃等經過配料、混煉、成型、硫化和檢驗工序制得產品。該泥漿泵用活塞皮碗的撕裂強度一般在100?kN·m-1以上,使用壽命在450h以上。但是耐油、耐高溫、耐化學藥品、耐磨等性能不通滿足石油鉆井泥漿泵活塞皮碗要求。

發明內容

設計目的：避免背景技術中的不足之處，設計一種既能滿足石油鉆井泥漿泵活塞皮碗的力學性能，又具有耐油、耐高溫、耐化學藥品、耐磨等性能的石油鉆井泥漿泵活塞皮碗用橡膠膠料及制備工藝。

設計方案：為了實現上述設計目的。1、氫化羧基丁腈橡膠（HXNBR）是由共軛二烯、丙烯腈和不飽和羧酸共聚形成的三元共聚物，再經過選擇氫化而制成。HXNBR中的羧基基本未被氫化，沿著主鏈隨機分布。除保留了氫化丁腈橡膠（HNBR）的性能之外，HXNBR具有更加優異的力學性能、粘合性能和耐磨性。?為此本發明以XHNBR為石油鉆井泥漿泵用活塞皮碗的橡膠材料的基體材料，以滿足該產品的力學性能、耐油、耐高溫、耐化學藥品、耐磨等苛刻要求。2、芳綸漿粕是芳綸纖維的一種差別化產品,既保留了芳綸纖維的絕大部分優異性能,如耐熱、耐磨及尺寸穩定等，又具有一些區別于芳綸長纖維的物性,如表面呈毛絨狀微纖叢生,纖維軸向尾端原纖化成針尖狀,從而使其比表面積巨大,因此與增強基體的潛在接觸面大,且由于“機械”嚙合作用而與基體有很強的表面結合力,可以改善復合效果。因此,?芳綸漿粕非常適合作為一種增強纖維用于橡膠等聚合物的增強。但芳綸漿粕直接與橡膠機械共混較難分散，容易團聚，影響橡膠的力學性能。3、本發明首先將芳綸漿粕進行預處理，以粉末丁腈橡膠和沉淀法白炭黑為隔離劑、以對叔丁基苯酚聚乙炔樹脂為增粘劑，將其制成預混料，再按照配方將其與XHNBR橡膠、補強填充劑、硫化活性劑、硫化劑和助硫化劑進行共混得到混煉膠。在活塞皮碗材料的構成上：

（1）以XHNBR(朗盛公司的Therban?VP?KA?8889)為石油鉆井泥漿泵用活塞皮碗的橡膠材料的基體材料，以滿足該產品的力學性能、耐油、耐高溫、耐化學藥品、耐磨等苛刻要求。?

（2）將芳綸漿粕（纖維長度為0.85～1.19mm，含水量5.0～11wt%）與XHNBR(朗盛公司的Therban?VP?KA?8889)復合，進一步提高材料的力學性能（尤其是撕裂性能）、耐油、耐高溫、耐化學藥品、耐磨等。

（3）為了解決綸漿粕直接與橡膠機械共混難于在橡膠基體中分散均勻、影響橡膠的力學性能的混煉工工藝問題，該技術首先將芳綸漿粕進行預處理，以粉末丁腈橡膠（Goodyear公司的ChemigumP83）和沉淀法白炭黑為隔離劑、以對叔丁基苯酚聚乙炔樹脂（牌號AD-2000，軟化點為120～140℃）為增粘劑，將其制成預混料，再按照配方將其與XHNBR橡膠（Therban?VP?KA?8889)、補強填充劑、增塑劑、硫化劑和助硫化劑進行共混得到混煉膠。?

（4）采用高結構炭黑的超耐磨炭黑與快壓出炭黑并用，改善硫化膠的力學性能和混煉工工藝性。

（5）采用有機過氧化物（F-40）與助硫化劑（TAIC）配合使用的硫化體系。

（6）采用齊聚酯增塑劑（西安有機化工廠，12-II），在改善膠料混煉工工藝性能的同時，增加膠料的硬度、強度和耐磨性。

技術方案1：一種石油鉆井泥漿泵活塞皮碗用橡膠膠料，重量配比是：XHNBR?100份、芳綸漿粕預混料5-15份、氧化鋅4.5-5.5份、硬脂酸1.4-1.6份、N-220炭黑19-21份、N-550炭黑54-56份、齊聚酯11.5-12.5份、F-40?6.5-7.5份、TAIC?1.4-1.6份、加工助劑2.4-2.6份。