【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油井密封，具体涉及一种高强度锥形盘根用橡胶材料及其制备方法。
技术介绍
1、锥形盘根是一种用于采油井口光杆密封的橡胶制品，主要包括矩形和锥形两大类。实践表明，矩形盘根在盘根压帽下压过程中的补偿性能不如锥形盘根，且更换时矩形盘根比锥形盘根困难得多。因此，锥形盘根在油田开采中具有广泛的应用前景。
2、现有的锥形盘根的结构一般包括塔形主体和设置在塔形主体内的骨架层。骨架层是一种用于增加锥形盘根强度的织物层，通常由帆布等材料制成，骨架层的加入可以提高锥形盘根的强度、稳定性和承载能力，对锥型盘根的强度进行加固和加强。
3、然而，现有复合骨架层的锥形盘根仍然存在一些问题，主要有以下几点：
4、制备方法复杂，生产工序多，流程复杂。现有复合骨架层的锥形盘根的制备方法一般包括以下步骤：首先，将橡胶原料和各种助剂按一定比例混合，然后在开炼机或密炼机上进行塑炼，得到橡胶胶料；其次，将橡胶胶料在压延机上压制成一定厚度和表面形状的胶片，并与干燥的帆布复合成胶布，然后将胶布剪裁成适当的尺寸；再次，将剪裁好的胶布与胶皮贴合，然后卷成圆柱体，放入模具中进行成型；最后，将成型好的盘根放入硫化机中进行硫化，硫化后进行自然冷却，最后用小刀修剪掉多余的边角。这种方法不仅需要多种设备和工具，而且操作繁琐，耗时耗能，生产效率低，成本高。
5、强度性能不稳定，易发生剥离和断裂。虽然骨架层的加入可以提高锥形盘根的强度，但是由于骨架层和橡胶胶料之间的界面结合不牢固，容易发生剥离和断裂，导致锥形盘根的强度降低，性能下降
6、硬度低，回弹性差，可塑度不够，三者之间不能很好的均衡。现有的锥形盘根的硬度、回弹性和可塑度是由橡胶胶料的配方和硫化条件决定的，这三者之间存在一定的矛盾和制约，难以同时满足锥形盘根的使用要求。如果硬度过低，锥形盘根会在受力时发生过度变形，影响密封效果；如果回弹性过差，锥形盘根会在松开时不能恢复原状，导致密封不严；如果可塑度过低，锥形盘根会在成型和硫化过程中出现裂纹和破损，影响产品质量。
7、耐用性差，寿命短，维护成本高。现有的锥形盘根在使用过程中，由于受到高温、高压、高速、化学介质等多种因素的影响，容易发生老化、变形、磨损、裂纹等现象，导致锥形盘根的寿命缩短，密封性能下降，甚至失效。因此，需要经常更换锥形盘根，增加了维护成本和停机损失。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种高强度锥形盘根用橡胶材料及其制备方法，以至少解决传统锥形盘根生产工艺复杂；强度性能不稳定；硬度、回弹性以及可塑度不均衡的技术问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、第一个方面，一种高强度锥形盘根用橡胶材料，按质量份计，组成原料包括：
4、生胶：100份；
5、聚酯短纤维：9-11份；
6、硬脂酸：4-6份；
7、氧化锌：4-6份；
8、促进剂：0.5-1.5份；
9、防老剂：4-6份；
10、炭黑：60-70份；
11、轻钙及石蜡25-35份。
12、进一步的，所述促进剂选用噻唑类促进剂、胍类促进剂、次磺酰胺类促进剂、秋兰姆类促进剂的其中一种或几种的组合。
13、进一步的，所述防老剂选用胺类防老剂或酚类防老剂的其中一种或两者的组合。
14、进一步的，所述聚酯短纤维的长度为5mm～20mm。
15、进一步的，所述生胶选用天然橡胶、合成橡胶或者热塑性弹性体。
16、进一步的，按质量份计，组成原料包括：
17、生胶：100份，所述生胶为烟胶；
18、聚酯短纤维：10份，所述聚酯短纤维的长度为7mm；
19、硬脂酸：5份；
20、氧化锌：5份；
21、促进剂：1.0份；
22、防老剂：5份；
23、炭黑：65份；
24、轻钙及石蜡30份。
25、第二个方面，一种高强度锥形盘根的制备方法，制备方法包括：
26、烘胶：将生胶加热软化，加热温度不高于20℃；
27、切胶：加热软化后的生胶切成小块；
28、制备聚酯短纤维：将聚酯纤维切至5mm～20mm的长度；
29、原料配料：按质量份计，将生胶100份，聚酯短纤维9-11份，硬脂酸4-6份，氧化锌4-6份，促进剂0.5-1.5份，防老剂4-6份，炭黑60-70份，轻钙及石蜡25-35份进行秤重备用；
30、密炼：将各原料一起加入密炼机，密炼温度70-80℃，密炼持续4-10分钟，得到混合均匀的胶料；
31、开炼：将密炼后的胶料送入炼胶机，在不高于70-80℃的温度下开炼8-12分钟，得到黑色胶片；
32、热炼：将黑色胶片送入开炼机，在40-60℃的温度下再次混炼，得到半成品橡胶胶片；
33、成型：将半成品橡胶胶片卷成圆锥胶卷，将圆锥胶卷放入压力成型机中进行加压成型，得到橡胶圆台；
34、硫化：将橡胶圆台放入压力成型机中进行硫化，硫化时间为18-25min，硫化温度为150-160℃，硫化压力为13mpa；
35、车床加工：硫化好的橡胶圆台通过机床加工，制成螺旋状，得到高强度锥形盘根。
36、第三个方面，一种通过上述方法制得的高强度锥形盘根。
37、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
38、本专利技术采用了聚酯短纤维作为橡胶胶料的增强剂，与橡胶胶料进行复合，提高了锥形盘根的强度和稳定性，同时降低了成本和重量。聚酯短纤维具有良好的耐热、耐老化、耐磨损、耐化学腐蚀等性能，能够适应油井密封的苛刻环境；本专利技术优化了橡胶胶料的配方，以达到硬度、回弹性和可塑度的均衡，以及高强度性能；相比现有技术，本专利技术的锥形盘根具有更高的强度、更好的密封性和更长的寿命，使得锥形盘根具有较高的硬度、回弹性和可塑度，满足了密封的要求。
39、本专利技术采用了密炼、开炼、热炼、成型、硫化和车床加工等工艺，简化了传统的锥形盘根生产流程，提高了生产效率，降低了能耗和污染；密炼和开炼过程可以使各原料充分混合和塑炼，得到均匀的胶料；热炼过程可以进一步提高胶料的流动性和可塑性，便于成型；成型过程可以将胶料卷成圆锥形，形成锥形盘根的基本结构；硫化过程可以使橡胶胶料和聚酯短纤维之间形成牢固的化学键，提高锥形盘根的耐用性；车床加工过程可以将锥形盘根制成螺旋状，增加锥形盘根的密封性能，本专利技术的制备方法更加简单、快速、节能、环保。
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1.高强度锥形盘根用橡胶材料，其特征在于，
2.根据权利要求1所述高强度锥形盘根用橡胶材料，其特征在于，所述促进剂选用噻唑类促进剂、胍类促进剂、次磺酰胺类促进剂、秋兰姆类促进剂的其中一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述高强度锥形盘根用橡胶材料，其特征在于，所述防老剂选用胺类防老剂或酚类防老剂的其中一种或两者的组合。
4.根据权利要求1所述高强度锥形盘根用橡胶材料，其特征在于，所述聚酯短纤维的长度为5mm～20mm。
5.根据权利要求1所述高强度锥形盘根用橡胶材料，其特征在于，所述生胶选用天然橡胶、合成橡胶或者热塑性弹性体。
6.根据权利要求1所述高强度锥形盘根用橡胶材料，其特征在于，
7.高强度锥形盘根的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
8.一种通过权利要求7所述方法制得的高强度锥形盘根。
【技术特征摘要】
1.高强度锥形盘根用橡胶材料，其特征在于，
2.根据权利要求1所述高强度锥形盘根用橡胶材料，其特征在于，所述促进剂选用噻唑类促进剂、胍类促进剂、次磺酰胺类促进剂、秋兰姆类促进剂的其中一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述高强度锥形盘根用橡胶材料，其特征在于，所述防老剂选用胺类防老剂或酚类防老剂的其中一种或两者的组合。
4.根据权利要求1所述高强度锥形盘根用...
【专利技术属性】
技术研发人员：何志海，范金虎，苗媛媛，
申请(专利权)人：陕西聚想橡塑制品有限公司，
类型：发明
国别省市：
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