[發明專利]一種合金橡膠活塞及其采用的氫化丁腈高分子橡膠

有效

• 申請號: 201811548043.8
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109611325B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 楊維慶;楊維順
• 申請（專利權）人: 安徽聚力石油鉆采設備科技有限公司
• 主分類號: F04B53/14
• 分類號: F04B53/14;C08L51/04;C08K13/06;C08K3/36;C08K3/22;C08K3/34
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 陳國俊

本發明公開了一種合金橡膠活塞及其采用的氫化丁腈高分子橡膠，屬于活塞技術領域。包括活塞和缸套，所述活塞由鋼芯和彈性體組成，所述彈性體和缸套采用氫化丁腈高分子橡膠，彈性體和缸套采用過盈配合，彈性體與鋼芯通過膠粘硫化成型，所述氫化丁腈高分子橡膠以碳化硅與表面活性處理納米石英為改性基礎材料，配合過氧化物硫化，超高強度納米補強，加入耐高溫防老劑，采用雙馬來酰胺高分子接枝復合技術而成；本發明適用于石油開采惡劣環境下，具有耐高溫高壓耐磨抗腐蝕等多重優點，使用壽命長，降低了更換頻率，提高了鉆井生產效率。

技術領域

本發明屬于活塞技術領域，具體涉及一種合金橡膠活塞及其采用的氫化丁腈高分子橡膠。

背景技術

在泥漿泵液力端中，活塞和缸套是實現泵功能的兩組關鍵部件。鉆井泥漿泵普遍使用脹緊式活塞，活塞與缸套構成密封副，活塞的彈性體靠一定的過盈量緊貼在缸套壁作往復運動。而且由于工作條件嚴酷，活塞和缸套易磨損，須經常更換。其使用壽命直接影響到鉆井生產的效率。

石油開采的深井、超深井的工況環境十分惡劣，包括高低溫、高壓、S和H2S以及CO2等腐蝕性介質的高含量、各類強腐蝕添加劑等，對于井下密封材料的性能提出了更高的要求。普通的NBR丁腈橡膠已經不能滿足這些要求，而以前大量使用的氟橡膠存在一些性能上的缺點，如在烴類液體中稍有溶脹后，其機械強度損失很大；對于某些特殊化學藥品的反應十分敏感，加工性能較差；價格昂貴等。

隨著現代科學技術的不斷發展，對橡膠材料的性能提出了日益廣泛和苛刻要求，單一品種橡膠性能已無法滿足復雜的苛刻環境。高分子“聚合物合金”技術是目前常用于橡膠材料改性的技術，可以實現兩種或多種材料的取長補短，滿足在高溫、高壓、磨耗、化學物品等苛刻條件下正常使用。

發明內容

針對現有技術中缺陷與不足的問題，本發明提出了一種合金橡膠活塞及其采用的氫化丁腈高分子橡膠，適用于石油開采惡劣環境下，具有耐高溫高壓耐磨抗腐蝕等多重優點，使用壽命長，降低了更換頻率，提高了鉆井生產效率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：

一種合金橡膠活塞，包括活塞和缸套，所述活塞由鋼芯和彈性體組成，所述彈性體和缸套采用氫化丁腈高分子橡膠，彈性體和缸套采用過盈配合，彈性體與鋼芯通過膠粘硫化成型，所述氫化丁腈高分子橡膠成分為：

生膠100g：HNBR氫化丁腈橡膠；

填充補強劑30～100g：包括炭黑，ZnO，MMA ，碳化硅，表面活性處理的納米石英,硬脂酸；

硫化劑3～15g：采用過氧化物硫化劑包括Vul-cup 40KE、Perox imon F-40；

硫化促進劑1-10g：包括HVA-2（N,N’-間苯撐雙馬來酰亞胺）、TMTD（四甲基硫代過氧化二碳酸二酰胺），TAIC（三烯丙基異氰尿酸酯）、T M PT（三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯）；

防老劑1～5g：雙組份防老劑體系RD/MB或MB/二苯胺類防老劑445；

其它助劑1～5g：包括金屬氧化物。

進一步的，所述鋼芯上設有若干齒槽，彈性體上設有與齒槽配合的凸起。

本發明具有如下有益效果：填充補強劑中的ZnO/MMA在混煉硫化時，發生聚合反應，并與氫化丁腈橡膠接枝，構成一種新型超高分子納米復合材料，使氫化丁腈橡膠拉伸強度可高達60MPa，并具有較高的定伸應力、撕裂強度和良好的加工性能；采用過氧化物硫化劑硫化的氫化丁腈具有更好的耐熱性、動態力學性能和較低的壓縮永久變形；引進雙組份防老劑中適當加入一些金屬氧化物凸顯耐高溫防老劑之間的協同效應，可以進一步提高硫化膠的耐高溫、耐介質腐蝕性能；本發明的合金橡膠活塞具有耐高溫高壓耐磨抗腐蝕等多重優點，適用于石油開采惡劣環境，使用壽命長。

附圖說明