[发明专利]耐高温HNBR纳米复合材料的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶，特别是改进型橡胶的生产工艺。

背景技术

氢化丁腈橡胶（HNBR）是以改善普通丁腈橡胶（NBR）的耐热性、耐候性为目的而生产出来的新型橡胶。氢化丁腈橡胶是通过氢化NBR大分子主链上的双键而制得的，与NBR相比，在保持了较好的耐油性的基础上，提高了耐热性、耐候性和化学稳定性等，同时，它的物理机械性能也得到了很大的改善。目前，氢化丁腈橡胶可以用于原油开采中诸如螺杆泵橡胶定子之类的制品，目前油田中所用橡胶材料基本集中在普通的丁腈材料，但由于原油中含有多种腐蚀性介质，加上开采环境越来越恶劣，导致之前的制品很难满足现在的开采要求。

发明内容

本发明目的在于提出一种适用于石油产业的耐高温HNBR纳米复合材料的生产工艺。

本发明工艺步骤是：

1）在超声波混料机混炼温度为50℃且转速为30rpm的条件下先加入氢化丁腈橡胶，然后再加入氧化锌、氧化镁、硬脂酸、N550、白炭黑、碳纳米管CNT、防老剂、增塑剂、过氧化物和助交联剂，进行超声波混炼；

2）于开炼机上打三角包，并下片

3）硫化。

所述氢化丁腈橡胶、氧化锌、氧化镁、硬脂酸、白炭黑、碳纳米、防老剂、增塑剂、过氧化物和助交联剂的投料质量比为100︰5︰6︰1︰50︰15︰30︰4︰15︰7︰2。

所述混炼时间为20分钟。

所述硫化的温度为175℃，硫化时间90±2min。

本发明以氢化丁腈橡胶为机体材料，以纳米二氧化硅和碳纳米管并用作为补强材料，选用有机过氧化物作为交联剂，以多官能团活性单体为助交联剂，用开炼机和密炼机对橡胶复合材料进行加工。并通过研究温度对HNBR纳米复合材料结构与性能的影响，开发了碳纳米管在氢化丁腈橡胶体系中的原位改性-分散技术，解决了纳米填料的分散及与橡胶间的界面粘合问题。本发明充分采用了白炭黑与纳米填料的协同作用，完善了由氢化丁腈橡胶、白炭黑及纳米填料协同并用、短纤维以及新型的橡胶加工助剂制备耐高温、耐高压石油开采用密封材料的技术。加工的混炼胶经过原位固相自由基聚合反应，实现了离子聚合物接枝碳链主链的新型橡胶复合材料。与现有的橡胶的性能相比，加工的新型HNBR橡胶复合材料具有优异的常温力学性能、较高的高温力学性能保持率及优异的抗老化性能。

附图说明

图1为无超声波处理的产品的电镜图。

图2为采用超声波处理的产品的电镜图。

图3为无填充HNBR与多壁碳纳米管复合材料在氮气气氛中的热失重曲线图。

图4为多壁碳纳米管用量与氢化丁腈/多壁碳纳米管复合材料体积变化率ΔV%的关系图。

图5为相同体积填充率下不同种类填料复合材料高温耐油前后拉伸强度的变化（150℃×168h）图。

图6为相同体积填充率下不同种类填料对复合材料高温耐油前后拉伸强度保持率的影响（150℃×168h）图。

具体实施方式

一、备料：

氢化丁腈橡胶（HNBR）100kg，氧化锌 5 kg，氧化镁 6 kg，硬脂酸 1 kg，N550 50 kg，白炭黑 15 kg，碳纳米管30 kg，防老剂 4 kg，增塑剂 15 kg，过氧化物Perkadox14-40BD 7 kg，助交联剂TAIC-70 2 kg。

其中，氢化丁腈橡胶（HNBR）为朗盛化学生产，型号为Therban3407；碳纳米管为拜耳公司生产的多壁碳纳米管Baytubes C150 P；防老剂为科聚亚公司生产，防老剂Naugard445；过氧化物由莱茵化学公司生产，型号Perkadox14-40BD；助交联剂由阿克苏诺贝尔公司生产，型号：TAIC-70。

    二、生产步骤：                                                  

1、在超声波混料机混炼温度为50℃且转速为30rpm的条件下，先加入氢化丁腈橡胶（HNBR），然后再加入氧化锌、氧化镁、硬脂酸、N550、白炭黑、碳纳米、防老剂、增塑剂、过氧化物和助交联剂，进行超声波混炼20min。

2、将经超声波混炼后的半制品于开炼机上打三角包。

3、压片：将辊距调至1.1mm，控制下片厚度为2.1mm左右，将挤压后的产品于压辊中停放16小时后备用。

4、硫化：

温度为175℃，硫化时间90±2min。

三、分析：

1、超声波处理的影响：