[发明专利]石油天然气阀门用抗爆耐低温氢化丁腈橡胶制品及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石油天然气阀门用抗爆耐低温氢化丁腈橡胶制品及其制备方法。该橡胶制品包括如下重量份的组分：改性氢化丁腈橡胶80‑100份、阻燃纤维5‑10份、防老剂1‑2份、橡胶填料50‑80份、脱模剂1‑2份、增塑剂3‑6份、架桥剂6‑10份、硫化剂5‑10份、硫化助剂3‑8份；本发明制备的抗爆耐低温氢化丁腈橡胶制品的具有较好的耐低温性能，同时具有良好的抗爆性能。

技术领域

本发明涉及橡胶制品技术领域，尤其涉及一种石油天然气阀门用抗爆耐低温氢化丁腈橡胶制品及其制备方法。

背景技术

丁腈橡胶是由丙烯腈和丁二烯经乳液聚合工艺制备而成，是一种分子主链为不饱和烯烃，且含有强极性腈基(-CN)侧基的合成橡胶，常作为耐油、耐腐蚀性材料使用。然而，由于丁腈橡胶分子链中存在-C＝C-不饱和双键，使橡胶性能在化学、物理和机械性能等方面存在很多缺点。丁腈橡胶的主要缺点是耐老化性能差，缺乏抵抗极端条件的稳定性。当丁腈橡胶用于石油钻井，汽车发动机，航天军工等较恶劣的操作环境时，会加剧这些缺点。

氢化丁腈橡胶(HNBR)是由丁腈橡胶(NBR)通过催化加氢制得的高度饱和的高性能合成橡胶，由于分子链具有高饱和性，因此HNBR除继承了NBR良好的耐油性能外，还具有优异的耐热、耐压差、耐酸碱及耐臭氧等性能。广泛应用于石油化工、汽车工业以及航空航天等领域，是橡胶行业关注度较高的特种橡胶品种。

石油天然气阀门用的橡胶制品除了要求具有高强度、抗撕裂、耐介质、耐老化和绝缘等性质外，还要求在低温的环境下具有良好的弹性。虽然对-C＝C-的加成氢化赋予了氢化丁腈橡胶非常优异的性能，但同时也给氢化丁腈橡胶带来了一个严重的缺陷问题，氢化丁腈橡胶中分子链中高度有序的聚乙烯结构，非常容易形成结晶结构，同时造成玻璃化温度的升高，所以氢化丁腈橡胶制品的耐低温性能比较差。

橡胶制品的耐低温性一般指橡胶在一定低温下保持其弹性且能保持稳定的能力，橡胶制品的耐低温性主要取决于高聚物的玻璃化转变和结晶的基本特性。玻璃化转变和结晶都会使橡胶在低温下丧失弹性，对于氢化丁腈橡胶来说，腈基含量越高，耐油性越好，但分子链柔性越差，导致耐低温性不好。

对于氢化丁腈橡胶而言，丙烯腈含量对耐低温性能的效应并不像丁腈橡胶那么显著，仅靠降低丙烯腈含量来改善低温性能的效果非常有限，主要是因为分子主链上的-C＝C-被氢化后，导致分子链在低温下更容易聚集堆砌，使分子链在低温下的内旋转活动性受阻、低温弹性变差。

橡胶密封件的抗爆功能是指抗瞬间爆炸性减压，在高压的作用下，橡胶密封件与气体接触一段时间后，气体会渗入到其内部，形成一定的微小空间，气体继续渗入直至内外压力达到平衡，压力越高，渗入的气体也就越多，当橡胶密封件外部的压力下降，橡胶体内的压缩气体不能足够快的释放，会导致橡胶体开裂和鼓泡，严重的还会出现产品的断裂，最终使密封件丧失密封性能。

CN 108659291 A公开了一种氢化丁腈橡胶组合物材料及制备方法、应用。其原料包括如下重量份数的各组分：100份氢化丁腈橡胶、4～10份氧化锌、0.5～2.5份硬脂酸、1～4份防老剂、20～30份粒径26～30nm炭黑、25～35份粒径40～48nm炭黑、5～15份白炭黑、5～15份聚酯聚醚增塑剂、2～4份硫化剂、1～3份助交联剂；橡胶的丙烯腈含量为41.3～43.1％，饱和度≥99％，门尼粘度为ML(1+4)、@100℃60～70。该材料扯断强度、撕裂强度、弹性延展率更佳，耐高温性、耐低温性、耐油性更加优异，使用寿命更长，作为汽车机油尺套管油封材料性能优异；制备方法步骤简单、操作方便，适于工业化生产。该发明中氢化丁腈橡胶的饱和度达到了≥99％，体系中-C＝C-含量太低会导致材料的力学性能不够，进而导致其抗爆性能较差。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是解决现有技术中氢化丁腈橡胶耐低温性能不佳的问题。