CN102250437A - 耐酸、耐碱和耐硫化氢腐蚀的四丙氟橡胶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐酸、耐碱和耐硫化氢腐蚀的四丙氟橡胶组合物，该组合物以四丙氟橡胶为主体材料，以有机过氧化物为交联剂，以乙烯基倍半硅氧烷为助交联剂，以硬质炭黑为增强填料，以树脂为流动改性剂。该组合物可用于制备在酸性或碱环境中，尤其是硫化氢环境中使用的橡胶制品。

Description

耐酸、耐碱和耐硫化氢腐蚀的四丙氟橡胶组合物

技术领域

本发明涉及高分子材料的一种新的耐腐蚀的组合物，具体地说，涉及一种能用于硫化氢或其他类酸或碱存在条件下的四丙氟橡胶组合物，此种组合物可用于制备在酸性或碱环境中使用的橡胶制品。 

背景技术

随着人们对能源需求的不断增加和易开采石油天然气资源的几近枯竭，油气田的开发主体逐渐转向高含硫化氢等不易开采资源。20世纪80年代初期。高含硫油气田生产过程中，高温高压H₂S/CO₂工况会对橡胶密封材料造成强烈侵蚀，尤其是H₂S强腐蚀性更容易造成密封失效，导致含H₂S天然气泄漏的重大安全事故。H₂S的大量存在已经成为制约高含硫油气藏有效开发的技术瓶颈之一。 

四丙氟橡胶是一类具有耐硫化氢腐蚀的橡胶，广泛应用于含硫气田中。四丙氟橡胶的硫化体系是由过氧化物和助硫化剂组成，过氧化物一般为过氧化二异丙苯(DCP)、双叔丁基过氧化二异丙苯(BIBP)和过氧化苯甲酰(BPO)等一些过氧化物，而助硫化剂主要为烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)或三聚氰酸三烯丙酯(TAC)等，最终硫化胶形成的交联结构中含酰胺基，酰胺基在酸环境中，会发生如图1所示的分解反应，使四丙氟橡胶的力学性能下降，从而造成密封失效。本发明采用一种含笼型倍半硅氧烷(代表物八乙烯基倍半硅氧烷分子式如图2所示)为助交剂，同时采用过氧化物为主交联剂，形成的交联结构在酸性条件下比较稳定，制备的橡胶材料可用于高温酸性环境和高温高含硫化氢的环境。 

发明内容

本发明涉及一种四丙氟橡胶组合物，具体地说，涉及制造一种耐酸、耐硫化氢气体和耐碱腐蚀的四丙氟橡胶的组成物，可用于酸性、碱性和硫化氢环境。 

本发明旨在提供一种特定配合的橡胶组合物，利用该组合物，可以得到具有较好的耐酸性和硫化氢性能的四丙氟橡胶并能用于酸性、碱性和硫化氢环境。 

本发明其特征是，该组合物以四丙氟橡胶为主体材料，以有机过氧化物为交联剂，以炭黑为增强填料，以含乙烯基倍半硅氧烷(乙烯基POSS)为助交联剂，以硬脂酸或其盐为加工助剂，其组成，以四丙氟橡胶为100重量份计，包括： 

其中使用的四丙氟橡胶的氟含量为54.8～58.3％，该类氟橡胶的高分子主链主要是由C-F键组成，在酸性和硫化氢环境中具有比较高的稳定性，具体产品如，日本瑞翁公司的Aflas 100S和上海叁爱富(3F)公司生产的TP-2。这类橡胶的分子链上没有双键，通常采用活性较高的过氧化物和助交联剂来进行硫化，有机过氧化物为DCP、BIBP和BPO，用量以四丙氟橡胶为100重量份计，宜为2-6重量份，用量过多，形成过度交联，均会对最终产品的性能产生不利影响，并且过氧化物分解的残余物会影响四丙氟橡胶的耐酸和硫化氢性能，因此过氧化物有用量不易过多。一般助硫化剂采用TAIC或TAC，这两种化合物中存在不稳定的基团在酸性环境或硫化氢环境中会发生分解反应，而降低了四丙氟橡胶在酸性环境中的使用价值，本发明采用在酸性条件下稳定的乙烯基POSS为助交联剂，提高了四丙氟橡胶在酸性条件下 的稳定性。采用的乙烯基POSS含有乙烯基的数目为2-8个，剩余基团可以为任何基团。发明的配方中的防老剂为2-巯基苯并咪唑/2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉的复合体系，其用量各为0.5-2份(以四丙氟橡胶为100重量份计)。为了获得合适的硬度和较高的拉伸强度、断裂伸长率，本发明采用不同粒径的碳黑进行补强，经耐硫化氢实验证实N550具有较好的耐硫化氢性能，但是为了调节产品的硬度，还可调节N550的用量，以满足不同的需求。为解决高硬度橡胶在加工过程中流动性较差的问题，本发明加入了2-10份的古马隆或邻苯二甲酸酯作为流动改性剂，提高了混炼胶的流动性。 

附图说明

图1酰胺基在酸环境中发生的分解反应； 

图2八乙烯基倍半硅氧烷分子结构式。 

具体实施方式

下面结合实施例1-8和比较例1本发明作进一步具体说明，但是本发明绝不局限于这些实 施例。 

实施例1-8和比较例1 

采用旭硝子生产的四丙氟橡胶(aflas100H)和3F公司生产的四丙氟(TP-2)为主体材料，以它为100重量份计，按照表1所示配合制备符合本发明要求的以过氧化二异丙苯(DCP)为主交联剂和乙烯基POSS为助交联剂、以硬质炭黑N330、N550为增强材料、以古马隆树脂为增塑剂的橡胶组合物，即实施例1-8。采用相似的配合，使以TAIC为助交剂比较例2。 

经硫化试片进行耐硫化氢、盐酸和氢氧化钠腐蚀测试，经腐蚀后的结果见表2。从表2中可以看出本发明可以获得在硫化氢、盐酸和碱性条件下使用的四丙氟橡胶。 

表1 

N550	20	20	20	20	20	20		20	20
										古马隆树脂	3	3	3	3	3	3	3	3	3

表2 

¹腐蚀条件为：温度100℃，总压6.9MPa，气体组成H₂S：20±2％，CO₂：5±1％，CH₄：75±3％，液相验成n-己烷：25±1％，n-辛烷：20±1％，n-癸烷：50±1％，n-甲苯：5±0.5％，时间100±2小时，其他条件参照NACE TM0187-2003。 

²腐蚀条件为：介质为10wt％盐酸，腐蚀温度为150℃，腐蚀时间为24小时。 

³腐蚀条件为：介质为PH值为12的NaOH溶液，腐蚀温度为150℃，腐蚀时间为24小时。 

Claims (8)

1.一种四丙氟橡胶组合物，其特征是，该组合物以四丙氟橡胶为主体材料，以有机过氧化物为交联剂，以乙烯基倍半硅氧烷为助交联剂，以硬质炭黑为增强填料，以树脂为流动改性剂，以氢化丁腈橡胶为100重量份计，包括：

2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征是，所述四丙氟橡胶的氟含量为54.8～58.3wt％。

3.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征是，所述的增强填料为硬质炭黑N330和/或N550。

4.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征是，所述的有机过氧化物是过氧化二异丙苯(DCP)、双叔丁基过氧化二异丙基苯(BIBP)和过氧化苯甲酰(BPO)中的一种或多种的并用。

5.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征是，所述的流动改性剂是古马隆和邻苯二甲酸酯类改性剂中的一种或多种的并用。

6.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征是，乙烯基倍半硅氧烷中含有2-8个乙烯基。

7.权利要求1-6任一项所述的四丙氟橡胶组合物的应用，制备在酸性或碱环境中使用的橡胶制品。

8.根据权利要求7的应用，其特征是，制备在硫化氢环境中使用的橡胶制品。

Images