[發明專利]LNBR改性的耐磨耐油螺桿泵定子用丁腈橡膠及其制備方法

在審

• 申請號: 201510587301.3
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN105111542A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 王世杰;呂曉仁;何恩球;唐黎明
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: C08L9/02
• 分類號: C08L9/02;C08K13/02;C08K3/22;C08K5/09;C08K3/06;C08K3/04;C08K5/47;C08K5/40
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 周楠;宋鐵軍

技術領域

本發明涉及一種橡膠材料及其制備方法，特別是涉及一種以LNBR改性的耐磨耐油螺桿泵定子用丁腈橡膠及其制備方法。

背景技術

螺桿泵采油常在高溫、高壓環境下中進行，同時泵送的原油介質常為含有多種固相顆粒的腐蝕性液體。橡膠襯套材料長期承受液體介質侵蝕與磨損，運行過程中逐漸老化失效，直接影響螺桿泵的使用壽命。

隨著開采的不斷深入，井況愈加復雜，對螺桿泵襯套材料提出了更高的要求，常用的丁腈橡膠(NBR)已經不能滿足井況的要求。因此，為了適應復雜井況的需求，人們常常對丁腈橡膠進行改性處理大幅度提高原有性能或賦予新的使用性能，如丁腈橡膠與氟橡膠共混，丁腈橡膠表面改性等。

丁腈橡膠常用的增塑劑有鄰苯二甲酸酯、脂肪二元酸酯和脂肪酸酯等，都為極性添加劑。當丁腈橡膠長期浸泡在原油介質中，增塑劑將與原油中的極性物質，由于相似相容原理，發生溶解造成物質的抽出，從而使得丁腈橡膠的理化性能弱化。

液體丁腈橡膠(LNBR)，分子結構與丁腈橡膠相類似，可以像酯類一樣到增塑作用，也可以參與化學反應。因此，為了提高丁腈橡膠的使用性能，可以用LNBR作為增塑劑對丁腈橡膠進行改性，有望大幅度提高丁腈橡膠的使役性能。以LNBR作為增塑劑改性的專利少有報道，在CN103059509A中，用液體丁腈橡膠改性聚合物基自潤滑材料。端羥基液體丁腈橡膠以球狀粒子形式均勻分散在環氧樹脂-聚氨酯IPN中，通過端羥基液體丁腈橡膠中的羥基與基體樹脂中的聚氨酯預聚體中的異氰酸酯基反應，增加了界面粘結性，明顯改善基體摩擦學性能的同時，進一步提高了其機械性能及其熱穩定性。在CN104292535A和CN104262707A，涉及以LNBR為增塑劑的NBR改性的NBR/PVC和淺色NBR/PVC彈性體及其制備方法，通過在丁腈橡膠中加入聚氯乙烯提高彈性體的耐臭氧性，以LNBR為增塑劑提高彈性體的耐疲勞性和耐溶劑抽出性，主要用于制備淺色耐油膠管、印刷膠輥、儲能器膠囊等。綜上所述，利用LNBR作為增塑劑改性螺桿泵定子用丁腈橡膠提高其耐磨、耐油性能的發明未見報道。

發明內容

發明目的

本發明的目的在于提供一種以LNBR改性的耐磨耐油螺桿泵定子用丁腈橡膠及其制備方法，在丁腈橡膠配方中，以LNBR作為增塑劑，使硫化膠具有優異的耐油和耐磨性能，提高了材料的使用壽命與應用范圍。

技術方案

LNBR改性的耐磨耐油螺桿泵定子用丁腈橡膠，其特征在于：由以下質量份的組成物組成：丁腈橡膠(NBR)100份、硫化活性劑5份、硫化劑1.5份、增塑劑5～20份、補強劑80份、硫化促進劑1～10份、防老劑1～4份。

所述的硫化活性劑為ZnO和硬脂酸。

所述的硫化劑為硫黃。

所述的增塑劑為液體丁腈橡膠(LNBR)。

所述的補強劑為高耐磨炭黑N330。

所述的硫化促進劑為二硫化苯并噻唑(DM)和二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD)。

所述的防老劑為4010NA。

一種如上所述的LNBR改性的耐磨耐油螺桿泵定子用丁腈橡膠的制備方法，其特征在于：制備步驟如下：

a.將開煉機輥距調至0.5-1毫米，將NBR及硫化劑投入開煉機中，經過2-3分鐘的滾壓和翻煉，采用三角包法使之混煉均勻；

b.將步驟a中所得與硫化活性劑按上述比例配合后在開煉機上混煉4-5分鐘；分別加入防老劑、補強劑、增塑劑，用三角包法打包8-10次使之混煉均勻；

c.加入硫化促進劑，打包6-8次，混煉均勻后下片；

d.將步驟c中所得的混煉膠放置24小時后，用硫化儀測定t₉₀；

e.按照步驟d中測定的t₉₀將步驟d中所得的混煉膠用平板硫化劑在10MPa，160℃下進行硫化，即得到以LNBR改性的耐磨耐油螺桿泵定子用丁腈橡膠。

在混煉過程中，開煉機的膠輥溫度為不超過45℃。

優點及效果

本發明的一種以LNBR改性的耐磨耐油螺桿泵定子用丁腈橡膠及其制備方法，在混煉過程中加入LNBR，促進丁腈橡膠硫化交聯，縮短硫化時間。LNBR與丁腈橡膠具有相似分子結構，兩者之間的引力遠大于LNBR與原油介質的引力，耐油溶脹老化性能提高。用LNBR改性后的丁腈橡膠交聯密度增加，力學性能提高，同時由于在原油介質中溶脹弱化的程度降低，因此耐磨性能大幅度提高。本發明拓寬了螺桿泵用丁腈橡膠的應用范圍。

本發明產品的主要性能指標：

1.硬度(ShoreA)≥70。