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技术

本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术涉及橡胶制品
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。该专利技术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。

技术实现思路

[0009]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术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。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供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，通过在丁腈橡胶分子上引入侧链，降低其玻璃化转变温度，用该方法制备的氢化丁腈橡胶制品有着良好的耐低温性能、抗爆性能。
[0011]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0012]石油天然气阀门用抗爆耐低温氢化丁腈橡胶制品，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。
[0013]优选的，所述改性氢化丁腈橡胶的制备方法如下：
[0014]S1将丁二烯、丙烯腈、水、乙二醇醋酸丁醚酯、乙二胺四乙酸铁钠、硫酸亚铁、叔十二碳硫醇混合均匀，预乳化；向预乳化的溶液中加入双氧水反应；破乳干燥得到改性丁腈橡胶生胶；
[0015]S2将步骤S1得到的改性丁腈橡胶生胶用氯仿配成胶液，加入单宁酸铑，加压条件下反应，有絮状物产生，过滤，收集滤渣，将滤渣干燥得到改性氢化丁腈橡胶。
[0016]更优选的，所述改性氢化丁腈橡胶的制备方法如下：
[0017]S1将丁二烯、丙烯腈、水、乙二醇醋酸丁醚酯、溴化十二烷基二甲基苄基铵、乙二胺四乙酸铁钠、十八烷基三甲基氯化铵、硫酸亚铁、叔十二碳硫醇混合均匀，预乳化；向预乳化的溶液中加入双氧水反应；破乳干燥得到改性丁腈橡胶生胶；
[0018]S2将步骤S1得到的改性丁腈橡胶生胶用氯仿配成胶液，加入单宁酸铑，加压条件下反应，有絮状物产生，过滤，收集滤渣，将滤渣干燥得到改性氢化丁腈橡胶。
[0019]最优选的，上述改性氢化丁腈橡胶的其制备方法如下，所述份均为质量份：
[0020]S1将150
‑
250份丁二烯、60
‑
90份丙烯腈、1000
‑
2000份水、150
‑
200份乙二醇醋酸丁醚酯、5
‑
10份溴化十二烷基二甲基苄基铵、0.01
‑
0.1份乙二胺四乙酸铁钠、5
‑
10份十八烷基三甲基氯化铵、0.01
‑
0.1份硫酸亚铁、0.5
‑
2份叔十二碳硫醇混合均匀，预乳化；向预乳化的溶液中加入0.5
‑
1份连二硫酸钠、0.1
‑
1份双氧水反应；在70
‑
90℃条件下破乳，待聚合物完全絮凝后用水洗涤2
‑
3次、60
‑
80℃干燥8
‑
10h得到改性丁腈橡胶生胶；
[0021]S2将步骤S1得到的改性丁腈橡胶生胶用氯仿配成5
‑
9wt％的胶液，加入橡胶生胶质量0.2
‑
1％的单宁酸铑，在压力为3
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石油天然气阀门用抗爆耐低温氢化丁腈橡胶制品，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的石油天然气阀门用抗爆耐低温氢化丁腈橡胶制品，其特征在于，所述改性氢化丁腈橡胶的制备方法如下：S1将丁二烯、丙烯腈、乙二醇醋酸丁醚酯、水、乙二胺四乙酸铁钠、硫酸亚铁、叔十二碳硫醇混合均匀，预乳化；向预乳化的溶液中加入双氧水反应；破乳干燥得到改性丁腈橡胶生胶；S2将步骤S1得到的改性丁腈橡胶生胶用氯仿配成胶液，加入单宁酸铑，加压条件下反应，有絮状物产生，过滤，收集滤渣，将滤渣干燥得到改性氢化丁腈橡胶。3.如权利要求1所述的石油天然气阀门用抗爆耐低温氢化丁腈橡胶制品，其特征在于，所述改性氢化丁腈橡胶的制备方法如下：S1将丁二烯、丙烯腈、乙二醇醋酸丁醚酯、水、溴化十二烷基二甲基苄基铵、乙二胺四乙酸铁钠、十八烷基三甲基氯化铵、硫酸亚铁、叔十二碳硫醇混合均匀，预乳化；向预乳化的溶液中加入双氧水反应；破乳干燥得到改性丁腈橡胶生胶；S2将步骤S1得到的改性丁腈橡胶生胶用氯仿配成胶液，加入单宁酸铑，加压条件下反应，有絮状物产生，过滤，收集滤渣，将滤渣干燥得到改性氢化丁腈橡胶。4.如权利要求3所述的石油天然气阀门用抗爆耐低温氢化丁腈橡胶制品，其特征在于，所述改性氢化丁腈橡胶的制备方法如下，所述份均为质量份：S1将150
‑
250份丁二烯、60
‑
90份丙烯腈、1000
‑
2000份水、150
‑
200份乙二醇醋酸丁醚酯、5
‑
10份溴化十二烷基二甲基苄基铵、0.01
‑
0.1份乙二胺四乙酸铁钠、5
‑
10份十八烷基三甲基氯化铵、0.01
‑
0.1份硫酸亚铁、0.5
‑
2份叔十二碳硫醇混合均匀，预乳化；向预乳化的溶液中加入0.5
‑
1份连二硫酸钠、0.1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢越，薄颖，汪斌，
申请(专利权)人：有谛工业科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：