CN111574795A - 一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料及其制备方法，属于抽油泵技术领域。技术方案是：各原料的重量份数如下：氯化聚氯乙烯90‑120份，氟胶粉8‑15份，复合热稳定剂5‑7份，润滑剂1‑2份，加工助剂0.5‑1份，填料15‑20份，增塑剂30‑40份；其中，氟胶粉经过活化处理，细度达到300目以上。本发明的有益效果为：提高氯化聚氯乙烯的韧性，耐高温、耐油、烯耐候、耐腐蚀；具有优异的抗冲击性、热稳定性和加工流动性，且极大程度降低材料耐油膨胀比例；加工工艺性能优异，机械性能好，适用于温度高，长期接触油污等恶劣使用环境，用于生产抽油泵保护壳及抽油泵专用电源线，具有更高的经济价值。

Description

一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料及其制备方法，属于抽油泵技术领域。

背景技术

抽油泵是指由抽油机带动把井内原油举升到地面的井下装置。抽油泵是抽油的井下设备，它所抽汲的液体中含有砂、蜡、水、气及腐蚀性物质, 又在数百米到上千米的井下工作, 泵内压力可能高达10 MPa 以上。所以, 它的工作环境复杂, 条件恶劣, 对抽油泵保护外壳材料和抽油泵电缆的绝缘材料有特殊的要求，除了要求耐高温、耐腐蚀、耐油外，还要求具有优异的抗冲击性和加工流动性，使用加工过程中环保低释放，性价比更高。已有技术采用的氯化聚氯乙烯（CPVC）树脂，是由聚氯乙烯( PVC )树脂氯化改性制得，是一种新型工程塑料，树脂经过氯化后，分子键的不规则性增加，极性增加，化学稳定性增加，从而提高了材料的耐热性、耐酸、碱、盐、氧化剂等的腐蚀，氯含量由 56.7% 提高到 63-69% ，使得CPVC在耐高温、耐腐蚀、耐油等使用环境得到广泛应用。但是，由于CPVC的含氯量较高，分子间的吸引力增加，导致CPVC的加工性能下降,其熔体黏度和加工温度都较高，另外，随着CPVC的拉伸强度和弯曲强度直线上升，同时流动性变差，脆性增大，抗冲击强度降低。

目前改善CPVC加工流动性和抗冲击强度的主要途径为共混改性，通常添加抗冲击增韧改性剂，如氯化聚乙烯(CPE)、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、丁腈橡胶等，但是CPVC挤出加工温度要求160-190℃，常用的上述增韧改性剂多为橡胶及弹性体材料，在如此高的加工温度下会释放氯化氢及受热产生挥发物，增大加工环境空气中有害物质含量，难以通过《工业企业设计卫生标准》，且对使用者也有一定健康危害。

发明内容

本发明目的是提供一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料及其制备方法，生产的改性氯化聚氯乙烯高分子材料不仅具有优异的抗冲击性、加工流动性、耐油耐高温等特性；且使用加工过程中环保低释放，经济价值更高，解决背景技术中存在的问题。

本发明的技术方案是：

一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料，各原料的重量份数如下：氯化聚氯乙烯90-120份，氟胶粉8-15份，复合热稳定剂(环保型)5-7份，润滑剂1-2份，加工助剂0.5-1份，填料15-20份，增塑剂30-40份；其中，氟胶粉经过活化处理，细度达到300目以上。

所述氟胶粉为一次硫化氟橡胶，经六氟双酚A、苄基三苯基氯化磷、氧化镁、氢氧化钙和微晶蜡活化预处理，含胶量≥80%，硬度在65-70之间，细度达到300目以上。

本发明较佳的各原料重量份数：氯化聚氯乙烯100份，氟胶粉12份，复合热稳定剂6份，润滑剂1.5份，加工助剂0.5份，填料15份，增塑剂35份。

所述复合热稳定剂为硅酸镁铝和焦磷酸钙的混合物，二者之间的重量比为1:3。

所述润滑剂为石蜡、硬脂酸和聚乙烯蜡中的任意一种或多种组合。

所述加工助剂为丙烯酸酯类共聚物。

所述填料为伊利石粘土和高筋粉的混合物，二者之间的重量比为2:1至4:3。

所述增塑剂为偏苯三酸三辛酯、聚酯增塑剂和环氧脂肪酸甲酯的混合物，三者之间的重量比为10:3:1至7:6:1。

一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料的制备方法，包含如下步骤：

分别按下述重量份数称取各项原料：氯化聚氯乙烯90-120份，氟胶粉8-15份，复合热稳定剂(环保型)5-7份，润滑剂1-2份，加工助剂0.5-1份，填料15-20份，增塑剂30-40份；其中，氟胶粉经过活化处理，细度达到300目以上；

将所述氯化聚氯乙烯、复合热稳定剂(环保型)、加工助剂和填料用高速捏合机高速混合；混合物料升温至70-80℃时，再加入所述润滑剂，继续高速混合；物料升温至90℃时，加入所述增塑剂和氟胶粉，继续高速混合，至混合物料升温至110-120℃后，导出到冷混锅中，冷却至30-40℃，得到粉状混合物；

上述所得粉状混合物，使用双螺杆挤出机进行挤出造粒，然后用单螺杆挤出切粒机切粒；所述双螺杆挤出机各区段温度为：机身一区175-185℃、机身二区180-190℃、机身三区180-200℃；单螺杆挤出切粒机机身及机头温度范围120-130℃；切粒冷却后得到改性氯化聚氯乙烯高分子材料。

本发明所涉及的高速捏合机、冷混锅、双螺杆挤出机、单螺杆挤出切粒机等，均为本领域公知公用的设备。双螺杆挤出机的机身一区、机身二区和机身三区均为公知公用的控制温度参数区域，单螺杆挤出切粒机的机身及机头温度也是重要的控制参数。

本发明的有益效果为：

1、选用氟胶粉对氯化聚氯乙烯进行改性，氟胶粉经六氟双酚A、苄基三苯基氯化磷、氧化镁、氢氧化钙、微晶蜡活化预处理，含胶量≥80%，硬度在65-70之间，细度达到300目以上，氟胶粉对氯化聚氯乙烯进行改性时，其柔软度可以大大提高氯化聚氯乙烯的韧性，其耐高温、耐油特性亦可以进一步提高氯化聚氯乙烯耐候、耐腐蚀性。

2、通过筛选适用原材料使制得的改性氯化聚氯乙烯材料具有优异的抗冲击性、热稳定性和加工流动性，且极大程度降低材料耐油膨胀比例。

3、本发明改性氯化聚氯乙烯材料综合性能远高于聚氯乙烯材料，加工工艺性能优异，机械性能好，适用于温度高，长期接触油污等恶劣使用环境，用于生产抽油泵保护壳及抽油泵专用电源线，具有更高的经济价值。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步说明。

一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料，各原料的重量份数如下：氯化聚氯乙烯90-120份，氟胶粉8-15份，复合热稳定剂(环保型)5-7份，润滑剂1-2份，加工助剂0.5-1份，填料15-20份，增塑剂30-40份；其中，氟胶粉经过活化处理，细度达到300目以上。

所述氟胶粉为一次硫化氟橡胶，经六氟双酚A、苄基三苯基氯化磷、氧化镁、氢氧化钙和微晶蜡活化预处理，含胶量≥80%，硬度在65-70之间，细度达到300目以上。

本发明较佳的各原料重量份数：氯化聚氯乙烯100份，氟胶粉12份，复合热稳定剂6份，润滑剂1.5份，加工助剂0.5份，填料15份，增塑剂35份。

所述复合热稳定剂为硅酸镁铝和焦磷酸钙的混合物，二者之间的重量比为1:3。

所述润滑剂为石蜡、硬脂酸和聚乙烯蜡中的任意一种或多种组合。

所述加工助剂为丙烯酸酯类共聚物。

所述填料为伊利石粘土和高筋粉的混合物，二者之间的重量比为2:1至4:3。

所述增塑剂为偏苯三酸三辛酯、聚酯增塑剂和环氧脂肪酸甲酯的混合物，三者之间的重量比为10:3:1至7:6:1。

一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料的制备方法，包含如下步骤：

分别按下述重量份数称取各项原料：氯化聚氯乙烯90-120份，氟胶粉8-15份，复合热稳定剂5-7份，润滑剂1-2份，加工助剂0.5-1份，填料15-20份，增塑剂30-40份；其中，氟胶粉经过活化处理，细度达到300目以上；

将所述氯化聚氯乙烯、复合热稳定剂(环保型)、加工助剂和填料用高速捏合机高速混合；混合物料升温至70-80℃时，再加入所述润滑剂，继续高速混合；物料升温至90℃时，加入所述增塑剂和氟胶粉，继续高速混合，至混合物料升温至110-120℃后，导出到冷混锅中，冷却至30-40℃，得到粉状混合物；

上述所得粉状混合物，使用双螺杆挤出机进行挤出造粒，然后用单螺杆挤出切粒机切粒；所述双螺杆挤出机各区段温度为：机身一区175-185℃、机身二区180-190℃、机身三区180-200℃；单螺杆挤出切粒机机身及机头温度范围120-130℃；切粒冷却后得到改性氯化聚氯乙烯高分子材料。

本发明较佳的原料重量份数：氯化聚氯乙烯100份，氟胶粉12份，复合热稳定剂6份，润滑剂1.5份，加工助剂0.5份，填料15份，增塑剂35份，制得的共混改性氯化聚氯乙烯材料性能最好。

本发明以氟胶粉作为改性剂，所用氟胶粉为一次硫化氟橡胶,经六氟双酚A、苄基三苯基氯化磷、氧化镁、氢氧化钙、微晶蜡活化预处理，含胶量≥80%，硬度在65-70之间，细度达到300目以上。氟橡胶(fluororubber)是主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体，由于氟橡胶具有耐高温、耐油、耐高真空及耐酸碱、耐多种化学药品的特点，已应用于现代航空、导弹、火箭、宇宙航行、舰艇、原子能等尖端技术领域，氟胶粉对氯化聚氯乙烯进行改性时，其柔软度可以大大提高氯化聚氯乙烯的韧性，其耐高温、耐油特性亦可以进一步提高氯化聚氯乙烯耐候、耐腐蚀性。

本发明中的复合热稳定剂为硅酸镁铝和焦磷酸钙的混合物，重量比为1:3。由于采用氟胶粉进行改性，所以稳定剂需要规避易于氟元素发生反应的常规钙锌稳定剂，选用以焦磷酸钙为主硅酸镁铝为辅的稳定体系。

本发明中的润滑剂为石蜡、硬脂酸、聚乙烯蜡中的任意几种。如材料使用场景对反蜡现象无要求可采用石蜡、硬脂酸的组合，会在外表面形成物理保护层；如想规避反蜡现象可采用硬质酸、聚乙烯蜡的组合或单用聚乙烯蜡，本领域技术人员可以根据实际情况进行合适的组合。

本发明中的加工助剂为丙烯酸酯类共聚物。本发明中丙烯酸酯类共聚物的型号为加工型551，本领域技术人员可以根据货源情况选用其他型号。

所述填料为伊利石粘土、高筋粉的混合物，重量比为2:1至4:3。伊利石粘土相比高岭土、蒙脱土具有光滑、明亮、细腻、耐热等优越的化学、物理性能，高筋粉用于改善氯化聚氯乙烯的延展性，疏松结构，增大材料拉伸比，改善加工工艺性能。

所述增塑剂为偏苯三酸三辛酯、聚酯增塑剂和环氧脂肪酸甲酯的混合物，重量比为10:3:1至7:6:1。偏苯三酸三辛酯提高材料耐高温性能，聚酯增塑剂防止材料迁移，提高耐油性降低耐油膨胀比例，环氧脂肪酸甲酯改善加工工艺性能。

本发明选用氟胶粉作为增韧改性剂，对氯化聚氯乙烯进行改性，使制得的改性氯化聚氯乙烯高分子材料在使用加工时环保低释放有害物质；选用的配合剂及稳定剂不含铅盐等重金属、选用的增塑剂不含欧盟环保要求含量的增塑剂，整体材料符合欧盟ROHS 2.0环保标准要求。

为了验证本发明改性氯化聚氯乙烯高分子材料的性能，本发明经过正交试验进行性能指标验证，并按照上述方法制备高分子材料，如下若干实施例。

实施例1：

本实施例提出的一种共混改性氯化聚氯乙烯材料，包括如下重量份数的原料：氯化聚氯乙烯100份，氟胶粉12份，硅酸镁铝1.5份，焦磷酸钙4.5份，石蜡0.7份，硬脂酸0.8份，551助剂0.5份，伊利石粘土10份，高筋粉5份，偏苯三酸三辛酯25份，聚酯增塑剂7.5份，环氧脂肪酸甲酯2.5份。

其制备方法为：分别按上述重量份数称取各项原料；将所述氯化聚氯乙烯、硅酸镁铝，焦磷酸钙、加工助剂、伊利石粘土，高筋粉用高速捏合机高速混合；混合物料升温至70-80℃时，再加入石蜡，硬脂酸，继续高速混合；物料升温至90℃时，加入偏苯三酸三辛酯，聚酯增塑剂，环氧脂肪酸甲酯和氟胶粉，继续高速混合，至混合物料升温至110-120℃后导出到冷混锅中，冷却至30-40℃，得到粉状混合物。

上述所得粉状混合物，使用双螺杆挤出机进行挤出造粒，所述双螺杆挤出机各区段温度为：机身一区175-185℃、机身二区180-190℃、机身三区180-200℃、单螺杆挤出切粒机机身及机头温度范围120-130℃。切粒冷却后得到改性氯化聚氯乙烯高分子材料。

实施例2：

本实施例提出的一种共混改性氯化聚氯乙烯材料及其制备方法，其与实施例1提供的制备方法相同。所不同的是，制备共混改性氯化聚氯乙烯材料所用原材料，按如下重量份数：氯化聚氯乙烯100份，氟胶粉12份，硅酸镁铝1.5份，焦磷酸钙4.5份，石蜡0.7份，硬脂酸0.8份，551助剂0.5份，伊利石粘土12份，高筋粉3份，偏苯三酸三辛酯17.5份，聚酯增塑剂15份，环氧脂肪酸甲酯2.5份。

实施例3：

本实施例提出的一种共混改性氯化聚氯乙烯材料及其制备方法，其与实施例1提供的制备方法相同。所不同的是，制备共混改性氯化聚氯乙烯材料所用原材料，按如下重量份数：氯化聚氯乙烯100份，氟胶粉12份，硅酸镁铝1.5份，焦磷酸钙4.5份，石蜡0.7份，硬脂酸0.8份，551助剂0.5份，伊利石粘土11份，高筋粉4份，偏苯三酸三辛酯20份，聚酯增塑剂12.5份，环氧脂肪酸甲酯2.5份。

实施例4：

本实施例提出的一种共混改性氯化聚氯乙烯材料及其制备方法，其与实施例1提供的制备方法相同。所不同的是，制备共混改性氯化聚氯乙烯材料所用原材料，按如下重量份数：氯化聚氯乙烯100份，氟胶粉12份，硅酸镁铝1.5份，焦磷酸钙4.5份，石蜡0.7份，硬脂酸0.8份，551助剂0.5份，伊利石粘土10份，高筋粉5份，偏苯三酸三辛酯18份，聚酯增塑剂14.5份，环氧脂肪酸甲酯2.5份。

实施例5：

本实施例提出的一种共混改性氯化聚氯乙烯材料及其制备方法，其与实施例1提供的制备方法相同。所不同的是，制备共混改性氯化聚氯乙烯材料所用原材料，按如下重量份数：氯化聚氯乙烯100份，氟胶粉12份，硅酸镁铝1.5份，焦磷酸钙4.5份，聚乙烯蜡1.5份，551助剂0.5份，伊利石粘土11份，高筋粉4份，偏苯三酸三辛酯22.5份，聚酯增塑剂10份，环氧脂肪酸甲酯2.5份。

对比例：

对比例1 氯化聚乙烯材料。

对比例2 普通氯化聚乙烯或丁腈改性氯化聚氯乙烯材料。

下面结合实施例与对比例之间物理机械性能和耐油性能进行了指标对比，具体见表1：

表1 实施例及对比例性能测试结果

通过表1结果可以看出本发明提供的改性氯化聚氯乙烯及其制备方法制备出来的材料与市面上的其他材料相比，物理机械性能优异，耐高温、耐油腐蚀俱佳，具有良好的加工工艺性能，环保及高温低排放等特点。由氟胶粉改性氯化聚氯乙烯高分子材料制得的标准样综合性能优良，可以在高温作业，长期接触油污等环境得到广泛应用，如制造抽油电泵保护壳及电源线，具有更高的经济价值。

尽管已列举多个实施例描述及说明本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明结合自身实际情况作出各种相应的改变和变形，但这些都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料，其特征在于：各原料的重量份数如下：氯化聚氯乙烯90-120份，氟胶粉8-15份，复合热稳定剂5-7份，润滑剂1-2份，加工助剂0.5-1份，填料15-20份，增塑剂30-40份；其中，氟胶粉经过活化处理，细度达到300目以上。

2.根据权利要求1所述的一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料，其特征在于：所述氟胶粉为一次硫化氟橡胶，经六氟双酚A、苄基三苯基氯化磷、氧化镁、氢氧化钙和微晶蜡活化预处理，含胶量≥80%，硬度在65-70之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料，其特征在于各原料重量份数：氯化聚氯乙烯100份，氟胶粉12份，复合热稳定剂6份，润滑剂1.5份，加工助剂0.5份，填料15份，增塑剂35份。

4.根据权利要求1或2所述的一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料，其特征在于：所述复合热稳定剂为硅酸镁铝和焦磷酸钙的混合物，二者之间的重量比为1:3。

5.根据权利要求1或2所述的一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料，其特征在于：所述润滑剂为石蜡、硬脂酸和聚乙烯蜡中的任意一种或多种组合。

6.根据权利要求1或2所述的一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料，其特征在于：所述加工助剂为丙烯酸酯类共聚物。

7.根据权利要求1或2所述的一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料，其特征在于：所述填料为伊利石粘土和高筋粉的混合物，二者之间的重量比为2:1至4:3。

8.根据权利要求1或2所述的一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料，其特征在于：所述增塑剂为偏苯三酸三辛酯、聚酯增塑剂和环氧脂肪酸甲酯的混合物，三者之间的重量比为10:3:1至7:6:1。

9.一种抽油泵用氟胶粉改性氯化聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于包含如下步骤：

分别按下述重量份数称取各项原料：氯化聚氯乙烯90-120份，氟胶粉8-15份，复合热稳定剂5-7份，润滑剂1-2份，加工助剂0.5-1份，填料15-20份，增塑剂30-40份；其中，氟胶粉经过活化处理，细度达到300目以上；

将所述氯化聚氯乙烯、复合热稳定剂、加工助剂和填料用高速捏合机高速混合；混合物料升温至70-80℃时，再加入所述润滑剂，继续高速混合；物料升温至90℃时，加入所述增塑剂和氟胶粉，继续高速混合，至混合物料升温至110-120℃后，导出到冷混锅中，冷却至30-40℃，得到粉状混合物；

上述所得粉状混合物，使用双螺杆挤出机进行挤出造粒，然后用单螺杆挤出切粒机切粒；所述双螺杆挤出机各区段温度为：机身一区175-185℃、机身二区180-190℃、机身三区180-200℃；单螺杆挤出切粒机机身及机头温度范围120-130℃；切粒冷却后得到改性氯化聚氯乙烯高分子材料。