[發明專利]耐老化HNBR/硅碳橡膠復合材料、其制備方法及所得封隔器

有效

• 申請號: 201810996617.1
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109251382B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 李再峰;李子健
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C08L15/00
• 分類號: C08L15/00;C08K7/26;C08K3/04;C08K5/098
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 李祺;張潔

本發明提出一種耐老化HNBR/硅碳橡膠復合材料、其制備方法及所得封隔器，屬于功能材料技術領域，該復合材料具有優異的力學性能和耐老化性，由其制備的封隔器可長效使用在高溫石油開采條件下，且老化30天仍能表現出顯著的力學性能。該技術方案包括超飽和氫化丁腈橡膠100份、生物質硅碳40?50份、反應補強劑3?7份、混合炭黑30份、防老劑2?5份、助交聯劑3?8份、無味自由基引發劑3?8份、軟化劑0.5?2.0份和促進劑2?6份。本發明能夠應用于油氣藏開采過程中所用封隔器的制備中。

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，尤其涉及一種耐老化HNBR/硅碳橡膠復合材料、其制備方法及所得封隔器。

背景技術

近幾年國內油田油氣的深入開發，低滲透油藏中的深井、超深井得到大力開發，深層油氣資源開發面臨高含水、深井、高溫、高壓、高應力、高二氧化碳等特征，采油工況日趨惡化，新型井下工具的研發及非常規油藏開發用新型材料越來越成為采油工程的關鍵。

HNBR具有優異的力學性能、耐高低溫性、耐化學介質和耐臭氧性等特點，因此廣泛應用于采油工程中。近些年，采用不飽和羧酸金屬鹽類對氫化丁腈橡膠的復合改性得到廣泛的應用，常見的不飽和羧酸金屬鹽類有雙甲基丙烯酸鋅、甲基丙烯酸鎂鹽、氫氧化單甲基丙烯酸鋅，這些反應型增強劑以化學反應增強原理完成對氫化丁腈橡膠的補強，與HNBR的結合性較好，提升材料的耐極性溶劑和耐高溫性。雖然氫化丁腈橡膠復合材料的力學性能的增強得到廣泛研究，但其耐熱氧老化性能還不盡人意。

基于我國越來越多的非常規油氣藏得到開采的現狀，為了保持油氣資源的開采產量，提高油氣資源的采收率，高效開發復雜條件下的油氣藏，開發高性能儲層改造材料是確保油藏高產穩產的重要支撐。封隔器用橡膠的耐老化性、使用壽命成為制約封隔器長效使用的技術關鍵和瓶頸，因此，如何克服耐老化性、耐高溫、高壓差的技術難題，制備出具有優異的力學性能和耐老化性橡膠材料成為采油工程中的科學難題。

發明內容

本發明提供了一種耐老化HNBR/硅碳橡膠復合材料、其制備方法及所得封隔器，該復合材料具有優異的力學性能和耐老化性，由其制備的封隔器可長效使用在高溫石油開采條件下，且老化30天時仍表現優異的力學性能。

為了達到上述目的，本發明提供了一種耐老化HNBR/硅碳橡膠復合材料，包含下述重量份的原料：超飽和氫化丁腈橡膠100份、生物質硅碳40-50份、反應補強劑3-7份、混合炭黑30份、防老劑2-5份、助交聯劑3-8份、無味自由基引發劑3-8份、軟化劑0.5-2.0份和促進劑2-6份。

作為優選，包括以下重量份的原料：超飽和氫化丁腈橡膠100份、生物質硅碳40-50份、反應補強劑3-7份、混合炭黑30份、防老劑2-5份、助交聯劑3-8份、無味自由基引發劑3-8份、軟化劑0.5-2.0份和促進劑2-6份。

作為優選，所述反應補強劑為雙甲基丙烯酸鋅、單甲基丙烯酸鋅、單甲基丙烯酸鎂、單甲基丙烯酸鈣和甲基丙烯酸鋁中的任意一種。

作為優選，所述反應補強劑為單甲基丙烯酸鋅。

作為優選，所述混合炭黑為炭黑774、炭黑990、炭黑220、炭黑N330和炭黑N110中的任意幾種的混合物。

作為優選，所述防老劑為防老劑RD和防老劑MB的混合物，其中防老劑RD和防老劑MB的摩爾比為1:1。

作為優選，所述助交聯劑為三烯基甲基三異氰脲酸脂，所述無味自由基引發劑為無味過氧化二異丙苯，所述促進劑為氧化鋅，所述軟化劑為硬脂酸。

作為優選，所述復合材料在溫度160℃-200℃、老化30天后所表現出的力學性能顯著優于其老化前的力學性能。

本發明還提供了一種如上述任一項技術方案所述的耐老化HNBR/硅碳橡膠復合材料的制備方法，包括以下步驟：