CN107400270A

CN107400270A - 耐低温负60℃的橡胶液压胶管用外层胶

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Publication number: CN107400270A
Application number: CN201710794265.7A
Authority: CN
Inventors: 唐鹏程; 董喜龙; 朱谋; 朱一谋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2017-09-06
Publication date: 2017-11-28
Anticipated expiration: 2037-09-06
Also published as: CN107400270B

Abstract

耐低温负60℃的橡胶液压胶管用外层胶，解决单一NBR胶种的外层胶耐低温性仅为—55℃，耐高温性下降的问题，由以下原料（重量份数）制备而成：低丙烯腈含量的丁腈橡胶，65—75；顺丁橡胶，10—15；三元乙丙，10—15；补强填充剂，50—70；白炭黑，10—20；防老剂，3.5—4.5；活性剂，5.5—8.5；粘合剂，5.5—8.5；增塑剂，12.5—17.5；松焦油，3.5—5.5；硫化剂，1.5—2.5；促进剂1.8—2.8。该发明产品检测结论：将高压管放入低温试验箱内，温度降至‑60℃，当试验箱温度稳定后，在此温度下保持48小时，立即弯曲成180度，试样表面均无裂纹，无破损。

Description

耐低温负60℃的橡胶液压胶管用外层胶

技术领域

本发明属于橡胶高分子材料技术应用领域，涉及一种耐低温的橡胶液压胶管用外层胶及其制备方法。

背景技术

传统的橡胶液压钻探胶管由内胶层、增强层和外胶层构成。内胶层、外胶层通常是由单一耐油合成橡胶构成；高强度织物和钢丝构成了软管增强层；软管对橡胶有耐磨、耐油的要求，以便同时可用于泥浆等流体介质的传输工作。不同的API级别对钻探胶管的尺寸和压力也有不同的要求。

由于橡胶液压胶管最外层外覆胶直接接触外部环境，通常在结构设计时会率先考虑该层结构的耐油、耐低温、耐天候老化和耐磨要求，而选择能兼顾上述性能的NBR；但由于单一NBR胶种的性能缺陷，适用工作温度仅为－20℃至+120℃，若通过低丙烯腈含量的NBR、耐寒增塑剂的特殊配方，极限使用的低温性能也仅为－55℃，而且产品的耐高温性势必有所下降，无法满足极端环境下的使用。

由于橡胶的品种、性能特点，全新复合结构软管外覆层的优异耐天候性能，依靠单一橡胶弹性体显然无法体现。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以耐低温性能达到负60℃橡胶液压胶管外层胶。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种耐低温负60℃的橡胶液压胶管用外层胶，由以下原料（重量份数）制备而成：低丙烯腈含量的丁腈橡胶，65—75；顺丁橡胶，10—15；三元乙丙，10—15；补强填充剂，50—70；白炭黑，10—20；防老剂，3.5—4.5；活性剂，5.5-8.5；粘合剂，5.5—8.5；增塑剂，12.5—17.5；软化剂，3.5—5.5；硫化剂，1.5—2.5；促进剂1.8—2.8。

所述丁腈橡胶为NBR1704，结合丙烯腈的质量百分数17-20%。

所述顺丁橡胶型号为BR9000，所述三元乙丙型号为杜邦-陶氏4640。

所述补强填充剂为炭黑N330、N660，N330、N660并用重量比为2：3。

所述防老剂由1.5—2.0重量份防老剂BLE、2.0—3.0重量份防老剂4010NA组成。

所述硫化剂为硫磺；所述促进剂由0.5—1.0重量份促进剂CZ、1.3—1.8重量份促进剂DM组成。

所述活性剂由4—5重量份氧化锌，1.2—1.8重量份硬脂酸组成。

所述粘合剂由5.5—8.5重量份古马隆树脂组成。

所述增塑剂由DOS、DBP并用，DOS、DBP并用比为3：1；所述软化剂由3.5—5.5重量份的松焦油组成。

如上所述的耐低温负60℃的液压胶管用外层胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）橡胶塑炼：密炼机中加入丁腈橡胶、顺丁橡胶、三元乙丙进行预混合与塑炼；

（2）开炼机塑炼与薄通：在密炼机预混塑炼的橡胶共混料加入开炼机中，进行进一步的塑炼和薄通，塑炼完成后取样到实验室检测可塑度；

（3）混炼：在密炼机中加入塑炼均匀的橡胶原材料共混胶、活性剂、防老剂、促进剂等进行混炼；再加入白炭黑、一半的炭黑、粘合剂进行混炼；当吃粉差不多以后再加入剩余的补强填充剂，混炼过程温度不超过125℃；混炼完毕后下片备用。

（4）加硫：在开炼机加入经过（3）步骤混炼好的橡胶共混料，加入硫化剂，然后薄通，等加硫均匀后下片检测硫化仪曲线是否合格。加硫工序混炼温度不超过90℃。

本发明的基本原理：经硫化后呈网状结构的橡胶在常温状态下拥有的弹性，将随着温度的变化而变，其变化程度视橡胶烃主链机构及基团极性而异。一般情况下，在主链上有双键或醚键的橡胶的耐寒性较好，但虽有双键且在侧键上同时又拥有极性基的橡胶（NBR、CR等），或主分子链虽为单键但侧键上同时有极性键的橡胶（氯磺化聚乙烯、丙稀橡胶、氟橡胶等）的耐寒性较差；脆化温度低的EPDM、BR、NR则因其有规则性的顺位结构，对于环境温度表现出较高适应能力。为兼顾耐油、耐寒、耐高温的需求，传统的耐寒耐油弹性体大多采用低温性能较好、耐油性能优异的低丙烯腈含量的NBR作主体材料，但低温脆性温度有限，最低－55℃。本发明选用低丙烯腈含量的NBR与脆化温度低的BR作主体材料，整个配方体系改进为：EPDM-BR-NBR并用体系，确保制造出适用于极端高寒、高温环境下的橡胶胶管外层胶。NBR与BR或EPDM并用可以提高胶料的低温耐寒性能。随着BR或EPDM并用量的增大,胶料的低温耐寒性能、伸长率均提高,但拉伸强度、撕裂强度、耐油性能均下降。这是因为,并用BR或EPDM相当于降低了胶料的丙烯腈含量,同时也降低了整个分子链的极性,从而达到提高耐寒性的目的。当BR用量不超过15份时,对胶料耐油性影响不是很大;但当BR用量大于15份时,胶料耐油性能急剧下降。因此，EPDM-BR-NBR并用体系在配方中的配比选择是技术的关键。由于NBR与BR或EPDM的溶解度参数相差较大，弹性体并用时相容性差,同步共硫化难度大，直接混炼不易, 硫化体系的选择十分复杂。因此,在设计配方时，必须充分考虑不同饱和度弹性体之间的共硫化以及后续生产工艺的可行性。因此，各橡胶相之间共混的均匀程度和共硫化体系的选择，是本项目技术中配方设计的第二关键。配方设计的第三个重要环节，在选择增塑剂上。现在常用的增塑剂分为溶剂型和非溶剂型两种，溶剂型增塑剂与橡胶的相容性特别好分散到橡胶中间后具有很强的亲和力能把橡胶间的物理网线理开，而非溶剂型的相容性虽然差一点但掺入到橡胶内后可扩大其分子间的间隔，起到使分子运动变得容易的作用。对于EPDM、NR、SBR、BR等橡胶采用石油系碳氢类溶剂型增塑剂扩提高其相容性，DOS、DOA等增塑剂对改善低温性不错，在使用时考虑倂用少量相溶性好的DBP、DOP提高增塑剂效果。无论采用何种耐寒增塑剂，至少应考虑：①相溶性好②挥发少③具有优良的低温柔软性④不易被抽提等四个先决条件。

本发明产品经中国测试技术研究院进行低温性能（-60℃×48hour）检测（检测报告编号测试字第201507000835）结论：将高压管放入低温试验箱内，温度降至-60℃，当试验箱温度稳定后，在此温度下保持48小时，立即弯曲成180度，试样表面均无裂纹，无破损。

具体实施方式

实施例1：

耐低温负60℃的橡胶胶管外层胶，由以下重量份的原料制备而成：丁腈橡胶NBR1704,70;顺丁橡胶BR9000,15；三元乙丙EPDM4640,15;硫磺，2；促进剂DM，1.3；促进剂CZ，0.5；氧化锌，5；硬脂酸，1.5；炭黑N330,20;炭黑N660,30;白炭黑，10；古马隆，5.5；,松焦油，5；DOS,15;防老剂BLE,2;防老剂4010Na,2。

上述耐低温负60℃的橡胶胶管用外层胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）橡胶塑炼：密炼机中依次加入NBR1704、BR9000、EPDM进行预混合与塑炼；

（3）混炼：在密炼机中加入塑炼均匀的橡胶原材料共混胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂等小药进行混炼；再加入白炭黑、一半的炭黑、粘合剂进行混炼；当吃粉差不多以后再加入剩余的补强填充剂，混炼过程温度不超过125℃；混炼完毕后下片备用。

通过以上步骤获得耐低温负60℃的橡胶胶管用外层胶后，取样进行性能检测如下：

硬度：68；拉断强度：13.7MPa；拉断伸长率：480%；300%定伸强度：6.7MPa；扯断永久变形：10%。

Claims

1.一种耐低温负60℃的橡胶液压胶管用外层胶，由以下原料制备而成：重量份，低丙烯腈含量的丁腈橡胶，65—75；顺丁橡胶，10—15；三元乙丙，10—15；补强填充剂，50—70；白炭黑，10—20；防老剂，3.5—4.5；活性剂，5.5—8.5；粘合剂，5.5—8.5；增塑剂，12.5—17.5；软化剂，3.5—5.5；硫化剂，1.5—2.5；促进剂1.8—2.8。

2.根据权利要求1所述的耐低温负60℃的橡胶液压胶管用外层胶，其特征在于所述丁腈橡胶为NBR1704，结合丙烯腈的质量百分数17—20%。

3.如权利要求1所述的耐低温负60℃的橡胶液压胶管用外层胶，其特征在于所述顺丁橡胶型号为BR9000，所述三元乙丙型号为杜邦-陶氏4640。

4.如权利要求1所述的耐低温负60℃的橡胶液压胶管用外层胶，其特征在于所述补强填充剂为炭黑N330、N660，N330、N660的重量比为2：3。

5.如权利要求1所述的耐低温负60℃的橡胶液压胶管用外层胶，其特征在于所述防老剂由1.5—2.0重量份防老剂BLE和2.0—3.0重量份防老剂4010NA组成。

6.如权利要求1所述的耐低温负60℃的橡胶液压胶管用外层胶其特征在于所述硫化剂为硫磺；所述促进剂由0.5—1.0重量份促进剂CZ和1.3—1.8重量份促进剂DM组成。

7.如权利要求1所述的耐低温负60℃的橡胶液压胶管用外层胶，其特征在于所述活性剂由4—5重量份氧化锌和1.2—1.8重量份硬脂酸组成。

8.如权利要求1所述的耐低温负60℃的橡胶液压胶管用外层胶，其特征在于所述粘合剂由5.5—8.5重量份古马隆树脂组成。

9.如权利要求1所述的耐低温负60℃的橡胶液压胶管用外层胶，其特征在于所述增塑剂由DOS、DBP并用，DOS、DBP的重量比为3：1；所述软化剂由3.5—5.5重量份的松焦油组成。

10.如权利要求1所述的耐低温负60℃的橡胶液压胶管用外层胶，其特征在于包括以下步骤：

（2）开炼机塑炼与薄通：将密炼机预混塑炼的橡胶共混料加入开炼机中，进行进一步的塑炼和薄通，得塑炼均匀的橡胶原材料共混胶，塑炼完成后取样到实验室检测可塑度；

（3）混炼：在密炼机中加入塑炼均匀的橡胶原材料共混胶、活性剂、防老剂、促进剂进行混炼；再加入补强填充剂白炭黑、一半的炭黑、粘合剂进行混炼；当吃粉差不多以后再加入剩余的补强填充剂炭黑，混炼过程温度不超过125℃；混炼完毕后下片备用；

（4）加硫：在开炼机加入经过（3）步骤混炼好的橡胶共混料，加入硫化剂，然后薄通，等加硫均匀后下片检测硫化仪曲线是否合格，加硫工序混炼温度不超过90℃。