[發明專利]一種芳綸壓制環及其制備方法

有效

• 申請號: 202110488613.4
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113321857B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 俞科技;陳倫平;鄭細來
• 申請（專利權）人: 寧波市大器密封科技有限公司
• 主分類號: C08L9/02
• 分類號: C08L9/02;C08L87/00;C08L57/02;C08L45/02;C08L77/10;C08K9/04;C08K3/36;C08K7/26;C08K3/30;C08K3/22;C08K3/06;C08K13/06
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;何俊

本發明涉及復合材料領域，公開了一種芳綸壓制環及其制備方法，本發明在芳綸基布上選擇粘結改性丁腈橡膠，可獲得耐油性、抗壓性俱佳的芳綸壓制環。本發明改性丁腈膠中含有與丁二烯和丙烯腈共聚結合的納米二氧化硅@金屬有機框架材料，可有效提升橡膠抗壓強度和進一步改善橡膠的耐油性。本發明方法制得的芳綸壓制環，芳綸基布與橡膠層的粘結力更強，進而可進一步改善抗壓性。

技術領域

本發明涉及復合材料領域，尤其涉及一種芳綸壓制環及其制備方法。

背景技術

芳綸壓制環是由芳綸基布和粘結于基布上的橡膠結合而成的制品，其主要用于油田鉆孔機的軸上。由于芳綸壓制環特殊的使用場景，其需要在-20--100℃連續24小時工作，適用鉆井液、酸化液、壓力液、石英砂等，且工作位置有震動，柱塞做往復直線運動，最高速度達1m/s。因此要求其具有高抗壓性(抗壓強度至少需要達到138MPa)、耐油性。

芳綸壓制環的研發包括基布的選擇、橡膠材料配方開發、橡膠和基布的刮膠成型工藝以及橡膠制品的硫化工藝等。其中，芳綸布又名凱夫拉，是美國杜邦公司研制的一種芳綸纖維材料，這種材料具有密度低、強度高、韌性好、耐高溫等特點。目前高性能的芳綸基布已經比較成熟，主要難點在于高強度高耐油的橡膠材料的開發以及芳綸基布與橡膠材料的刮膠成型工藝上。丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈經共聚而制得的一種合成橡膠。丁晴膠中丙烯腈含量越多，其耐油性越好。因此丁腈橡膠是一種通用型耐油橡膠，但是普通丁腈橡膠的抗高壓性尚難以滿足芳綸壓制環的性能需求。

綜上，芳綸壓制環因其設計加工流程復雜，使用環境惡劣，對材料要求很高，目前國內外生產芳綸壓制環制品的公司很少，因此有必要開發出一款具有高抗壓性、高耐油性的芳綸壓制環產品。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種芳綸壓制環及其制備方法，本發明在芳綸基布上選擇粘結改性丁腈橡膠，可獲得耐油性、抗壓性俱佳的芳綸壓制環。本發明改性丁腈膠中含有與丁二烯和丙烯腈共聚結合的納米二氧化硅@金屬有機框架材料，可有效提升橡膠抗壓強度和進一步改善橡膠的耐油性。本發明方法制得的芳綸壓制環，芳綸基布與橡膠層的粘結力更強，進而可進一步改善抗壓性。

本發明的具體技術方案為：

第一方面，本發明提供了一種芳綸壓制環，包括間隔疊合粘結的芳綸基布和橡膠層。

其中，所述橡膠層為丁腈橡膠，包括以下重量份的原料：含有納米二氧化硅@金屬有機框架材料的改性丁腈膠90-110份，液體丁腈膠5-15份，C5石油樹脂5-15份，固馬隆樹脂3-7份，白炭黑70-90份，硫酸鋇6-10份，氧化鋅3-7份，輕質氧化鎂3-5份，微晶蠟0.4-0.8份，聚乙二醇2-3份，硬脂酸0.5-1.5份，硫化劑0.5-1.0份，防老劑2-3份，促進劑2-4份。

在芳綸基布上選擇粘結丁腈橡膠，相較于其他橡膠來說，丁腈橡膠耐油性較為出色、機械性能較佳。進一步地，為了克服普通丁腈膠抗壓性不足的缺陷，本發明的改性丁腈膠中含有與丁二烯和丙烯腈共聚結合的納米二氧化硅@金屬有機框架材料，一方面，納米二氧化硅顆粒可作為補強點有效提升橡膠抗壓強度；另一方面，金屬有機框架材料可進一步改善橡膠的耐油性，其原理為：我們知曉耐油性是指橡膠抵抗油類引起溶解，溶脹，開裂，變形或物理性能降低的能力，因此橡膠耐油性差的本質是當其接觸油類后容易溶解或溶脹(主要是溶脹)，而當具有籠狀網絡結構的金屬有機框架材料分散于橡膠中時，相當于在橡膠基體中構建了大量微小的框架結構，起到包籠效果，類似于水泥中鋼筋網絡的作用，可有效增加材料溶脹的阻力，進而使得橡膠表現出更好的耐油性。

此外，配方中液體丁腈膠的作用是增塑，C5石油樹脂和固馬隆樹脂的作用是增粘。作為優選，所述硫化劑為硫磺。

作為優選，所述防老劑為質量比為(1-2)∶1的RD防老劑和MB防老劑。

作為優選，所述促進劑為質量比為(1-2)∶1∶(0.3-0.5)的TMTD促進劑、CBS促進劑和DM促進劑。