CN111944242B - 一种增强改性橡胶在制备吸油密封材料中的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明属于橡胶的处理或化学改性领域，具体地，本发明公开了一种增强改性橡胶在制备吸油密封材料中的用途，所述增强改性橡胶是由包括以下重量份数的原料制得的：橡胶100份，活性剂4～6份，软化剂0.5～1.5份，引发剂0.5～1.5份，防老剂0.5～1.5份，促进剂0.1～1.0份，助交联剂0.5～1.5份，交联剂2～5份，侧链修饰试剂5～60份，补强剂0～150份；所述侧链修饰试剂为4‑叔丁基苯乙烯。该增强改性橡胶是一种吸油膨胀橡胶，该吸油膨胀橡胶不仅具有良好的热稳定性，而且具有优异的吸油性能和力学性能，可以用作在油田高温条件下使用的吸油密封材料(比如自膨胀封隔器、密封圈或形状不规则的密封元件等)，应用前景广阔。

Description

一种增强改性橡胶在制备吸油密封材料中的用途
技术领域
本发明属于橡胶的处理或化学改性领域，具体涉及一种增强改性橡胶在制备吸油密封材料中的用途。
背景技术
近年来，随着我国工业的高速发展，人民生活水平的日益提高，人们对石油的需求量日益增多，经济发展对石油的依赖程度日益增强。随着油田开采技术的不断革新，一种新型的自膨胀油封技术逐渐得到人们的重视，吸油膨胀橡胶备受瞩目。
吸油膨胀橡胶(oil-swellable rubber，简称OSR)是一种遇到油品后可以自行膨胀的橡胶材料，它是通过化学方法向橡胶基体中引入亲油性官能团或与亲油性组分共混制成的，为橡胶基体与非极性亲油组分的结合体。吸油膨胀橡胶既保持了橡胶良好的高弹性和耐压缩变形性，也能在吸油后体积迅速膨胀，并在一定的压力下具有稳定的保油特性，是目前最理想的止漏密封材料，可广泛应用于多种行业，目前报道最多的是用做油井用自膨胀封隔器。在实际应用中，吸油膨胀橡胶在封闭条件下使用，吸油膨胀率并不能达到最大，因此产生了膨胀橡胶与约束体之间的接触压力。依靠这种接触压力，吸油膨胀橡胶就可以起到止漏密封作用，从而实现油田开采过程中的分层开采。
三元乙丙橡胶(Ethylene Propylene Diene Monomer，EPDM)是一种无定形弹性体，它是由乙烯、丙烯和第三单体(通常为非共轭二烯烃)组成的三元共聚物，其主链为饱和烯烃，侧链含有少量不饱和键，可以在保持化学活性的同时还具有优异的耐热性、耐光性、抗氧性和抗臭氧性，因此EPDM不仅在汽车、船舶、建筑和电器等领域得到了广泛的应用，在吸油膨胀橡胶领域也受到了广泛的关注。
但是，作为密封材料，吸油膨胀橡胶的力学性能直接决定了其密封性能的好坏，因此，研究者们通过添加补强剂(比如炭黑)来提高吸油膨胀橡胶的力学性能。但是，研究发现，补强剂虽能提高吸油橡胶的强度，但却严重降低了吸油膨胀橡胶的吸油性能。
因此，亟需研究出一种同时具有优异的力学性能和吸油性能的吸油膨胀橡胶。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强改性橡胶在制备吸油密封材料中的用途。
本发明提供了一种增强改性橡胶在制备吸油密封材料中的用途，所述增强改性橡胶是由包括以下重量份数的原料制得的：
橡胶100份，活性剂4～6份，软化剂0.5～1.5份，引发剂0.5～1.5份，防老剂0.5～1.5份，促进剂0.1～1.0份，助交联剂0.5～1.5份，交联剂2～5份，侧链修饰试剂5～60份，补强剂0～150份；所述侧链修饰试剂为4-叔丁基苯乙烯。
进一步地，所述吸油密封材料为自膨胀封隔器、密封圈或形状不规则的密封元件，所述自膨胀封隔器优选为遇油自膨胀封隔器，更优选为油井用自膨胀封隔器。
进一步地，所述吸油密封材料能够用于含有以下油品的环境：芳香烃类有机溶剂、脂肪烃类有机溶剂、脂环烃类有机溶剂、卤化烃类有机溶剂、醚类有机溶剂、酮类有机溶剂、杂环类有机溶剂中的一种或多种的组合；优选的，所述吸油密封材料能够用于含有以下油品的环境：甲苯、环己烷、氯仿、正己烷中的一种或多种的组合。
进一步地，所述增强改性橡胶是由包括以下重量份数的原料制得的：
橡胶100份，活性剂5份，软化剂1份，引发剂1份，防老剂1份，促进剂0.5份，助交联剂1份，交联剂3份，4-叔丁基苯乙烯10～50份，补强剂0～120份。
进一步地，所述增强改性橡胶是由包括以下重量份数的原料制得的：
橡胶100份，活性剂5份，软化剂1份，引发剂1份，防老剂1份，促进剂0.5份，助交联剂1份，交联剂3份，4-叔丁基苯乙烯10～50份，补强剂30份；优选的，所述4-叔丁基苯乙烯为20～40份，更优选为20份或40份；
或，所述增强改性橡胶是由包括以下重量份数的原料制得的：
橡胶100份，活性剂5份，软化剂1份，引发剂1份，防老剂1份，促进剂0.5份，助交联剂1份，交联剂3份，4-叔丁基苯乙烯30份，补强剂0～120份；优选的，所述补强剂为30～120份。
进一步地，所述橡胶为丁氰橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶或乙丙橡胶，优选为乙丙橡胶；所述乙丙橡胶优选为三元乙丙橡胶，所述三元乙丙橡胶的牌号优选为EPDM7001；
和/或，所述活性剂为金属氧化物活性剂，优选为氧化锌、氧化镁中的一种或两种的组合；
和/或，所述软化剂为硬脂酸、环烷油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或多种的组合，优选为硬脂酸；
和/或，所述引发剂为过氧化物引发剂，优选为双叔丁基过氧化二异丙苯；
和/或，所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、N-环己基-N'-苯基对苯二胺、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺中的一种或多种的组合，优选为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体；
和/或，所述促进剂为二硫化二苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆、N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺中的一种或多种的组合，优选为二硫化二苯并噻唑；
和/或，所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯；
和/或，所述交联剂为烯类单体，优选为二乙烯基苯。
进一步地，所述补强剂为炭黑、白炭黑中的一种或两种的组合。
进一步地，所述增强改性橡胶的制备工艺包括以下步骤：
(1)橡胶的混炼：利用开炼机对橡胶进行混炼，将橡胶薄通，包辊，然后加入活性剂、软化剂、引发剂、防老剂、促进剂、助交联剂和补强剂，再次薄通，混炼均匀后下片；然后将下片后的混炼胶浸入交联剂和侧链修饰试剂的混合体系中，取出后干燥，得到混合胶料；
(2)橡胶的硫化：将步骤(1)所得混合胶料加入模具，采用平板硫化机硫化，即得。
进一步地，步骤(1)中，所述开炼机为双辊开炼机；所述混炼时辊温为60～100℃，优选为80℃；和/或，所述混合体系中，交联剂和侧链修饰试剂的质量比如上所述。
进一步地，步骤(2)中，所述模具为预热后的模具，预热温度为160～200℃，优选为170～180℃；
和/或，所述硫化的条件为：先在15～25MPa、170～180℃下热压30～300秒，再在8～12MPa、常温～50℃下冷压1～5分钟；优选的，所述硫化的条件为：先在20MPa、180℃下热压180秒，再在10MPa、40℃下冷压3分钟。
本发明所述油品包括以下几类常用的有机溶剂：(1)芳香烃类有机溶剂，比如苯、甲苯、二甲苯；(2)脂肪烃类有机溶剂，比如戊烷、辛烷、正己烷；(3)脂环烃类有机溶剂，比如环己烷；(4)卤化烃类有机溶剂，比如氯仿、二氯甲烷；(5)醚类有机溶剂，比如乙醚、甲乙醚；(6)酮类有机溶剂，比如丙酮、环已酮；(7)杂环类有机溶剂，比如吡啶、四氢呋喃。
三元乙丙橡胶(EPDM)是乙烯、丙烯和少量的第三单体(通常为非共轭二烯烃)聚合得到的共聚物，是乙丙橡胶的一种。
本发明中，EPDM基吸油膨胀橡胶简称为ESA。
本发明中，常温指25±2℃。
本发明的增强改性橡胶是一种吸油膨胀橡胶，实验结果表明，该吸油膨胀橡胶不仅具有良好的热稳定性，而且具有优异的吸油性能和力学性能，可以用作在油田高温条件下使用的吸油密封材料(比如自膨胀封隔器、密封圈或形状不规则的密封元件)，应用前景广阔。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1采用原位反应模压成型法制备EPDM基吸油膨胀橡胶的示意图。
图2 ESA0、ESA10、ESA20、ESA30、ESA40和ESA50的动态力学性能-温度谱图。
图3各ESA(实施例2制得)的力学损耗-温度曲线(A)和玻璃化转变温度(B)。
图4不同炭黑含量的ESA(实施例1制得)的TG和DTG曲线。
图5不同t-BS含量的ESA(实施例2制得)的TG和DTG曲线。
图6添加不同补强剂的ESA的TG和DTG曲线。
图7不含补强剂的ESA(A，实施例1制得的样品1)、炭黑补强的ESA(B，实施例2制得的ESA20)和白炭黑补强的ESA(C，实施例3制得的样品1)的断面形貌图。
图8各ESA的吸油率测试结果：A为不同炭黑含量的ESA样品(实施例1制得，t-BS结构单元含量为30phr)对不同溶剂的吸油率测试结果；B为不同t-BS含量的ESA样品(实施例2制得，炭黑含量为30phr)对不同溶剂的吸油率的测试结果。
图9各ESA的保油率测试结果：A为不同炭黑含量ESA样品(实施例1制得，t-BS结构单元含量为30phr)对不同溶剂的保油率测试结果；B为不同t-BS含量的ESA样品(实施例2制得，炭黑含量为30phr)对不同溶剂的保油率测试结果。
图10不同t-BS含量的ESA样品(实施例2制得)的拉伸强度和断裂伸长率。
图11不同t-BS含量的ESA样品(实施例2制得)的硬度。
图12不同炭黑含量的ESA样品(实施例1制得)的拉伸强度和断裂伸长率。
图13不同炭黑含量的ESA样品(实施例1制得)的硬度。
具体实施方式
本发明所用原料与设备均为已知产品，通过购买市售产品所得。
其中，三元乙丙橡胶简称EPDM，4-叔丁基苯乙烯简称t-BS，二乙烯基苯简称DVB，双叔丁基过氧化二异丙苯简称BIBP，硬脂酸简称SA，氧化锌简称ZnO，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体简称防老剂RD，二硫化二苯并噻唑简称促进剂DM，三烯丙基异氰脲酸酯简称TAIC，炭黑为N550。
实施例1制备EPDM基吸油膨胀橡胶
采用原位反应模压成型法制备EPDM基吸油膨胀橡胶，制备流程如图1所示，具体步骤如下。
步骤一：橡胶的混炼
首先，取EPDM生胶(牌号EPDM7001，购买于美国埃克森美孚公司)在双辊开炼机上混炼，辊温为80℃，用薄辊距(0.5-1mm)将生胶多次薄通；待EPDM包辊后，调大辊距(2-3mm)，然后依次加入SA、ZnO、防老剂RD、促进剂DM、TAIC、BIBP、炭黑(原料配方见表1)，薄通数十次，待胶片混炼均匀后下片；将下片后的混炼胶浸泡于t-BS和DVB的混合液(混合液中，t-BS和DVB的质量比如表1所示)中，直至进入混炼胶中的t-BS和DVB的量达到表1所示比例，取出即得到混合胶料；最后，将混合胶料在密封条件下室温放置24h。
步骤二：橡胶的硫化
首先，将模具预热至180℃，然后将步骤一所得混合胶料放入涂有脱模剂的模具中，采用平板硫化机进行热压，模压压力为20MPa，模压温度为180℃，模压时间为30～300s(按照MDR2000无转子硫化仪测定的硫化时间确定)。热压完成后采用冷压机快速降温至40℃，冷压时间3min，模压压力10MPa。硫化完成后所得的胶片在干燥器中放置24h后，即得EPDM基吸油膨胀橡胶。
表1原料配方(以EPDM为基准，EPDM为100phr)
Figure BDA0002603978700000051
表中，phr表示对每100份(以质量计)EPDM添加的份数。
实施例2制备EPDM基吸油膨胀橡胶
采用与实施例1相同的制备工艺，区别仅在于将原料配方更改为表2所示配方，制得EPDM基吸油膨胀橡胶。
表2原料配方(以EPDM为基准，EPDM为100phr)
Figure BDA0002603978700000052
表中，phr表示对每100份(以质量计)EPDM添加的份数。
实施例3制备EPDM基吸油膨胀橡胶
采用与实施例2相同的制备工艺，区别仅在于将原料配方修改为表3所示配方，制得EPDM基吸油膨胀橡胶。
表3原料配方(以EPDM为基准，EPDM为100phr)
Figure BDA0002603978700000061
表中，phr表示对每100份(以质量计)EPDM添加的份数。
对照例1制备对照EPDM基吸油膨胀橡胶(ESA0)
采用实施例2相同的制备工艺，将原料配方中的t-BS修改为0phr，得到对照EPDM基吸油膨胀橡胶，命名为ESA0。
以下通过实验例证明本发明的有益效果。
实验例1动态力学测定
1、实验方法
采用DMA Q800进行动态力学性能测试，利用单轴拉伸模式测定ESA样品在某一频率下模量随温度变化的关系，测试试样尺寸为20mm×10mm×1mm，升温速率控制为3℃/min，设定的扫描温度范围为-75～150℃，加载频率为1Hz，加载振幅为15μm。
2、实验结果
图2为不同t-BS含量的吸油膨胀橡胶(实施例2制得)的动态力学性能温度谱。由图中储能模量-温度曲线可以看出，ESA0(对照例1制得)的储能模量比其他ESA的储能模量低一个数量级，说明t-BS的加入可以显著提高ESA的储能模量。图中ESA的储能模量-温度曲线形状保持一致，均只呈现出了玻璃态和高弹态两种形态，说明ESA均形成了交联结构，没有可以自由活动的分子链，所以没有出现粘流态。在玻璃化转变前后，ESA的储能模量都呈现出数个数量级的下降，但随着t-BS结构单元含量的增大，ESA储能模量下降的趋势减缓；随着温度的升高，ESA0的储能模量趋于零，而其他ESA的储能模量趋于1MPa。
如图3A所示，随着ESA样品中t-BS含量的增加，ESA的tanδ值逐渐变小，力学损耗峰形逐渐变宽。在ESA样品交联网状结构形成的过程中，t-BS起到桥梁作用，通过t-BS链段把EPDM基体连接成交联结构，故随着t-BS结构单元含量的增加，交联点之间的链段长度也在增加，即交联点间平均分子量增加。因此，ESA样品随着叔丁基苯乙烯结构单元含量增加，交联度逐渐降低，tanδ值逐渐减小，同时tanδ和力学损耗峰形逐渐变宽。
实验结果表明，ESA的动态力学性能与t-BS结构单元含量有关。随着t-BS单元含量的增加，ESA的tanδ值逐渐减小，力学损耗峰形逐渐变宽，玻璃化转变温度逐渐减小。
实验例2热稳定性测试
1、实验方法
热失重(TGA)：采用SDTQ600型热分析仪对所制备的一系列ESA交联产物的热稳定性进行测试及分析。测试条件如下：样品质量为2～3mg，氮气气氛流量为50mL/min，测试温度为25～600℃，升温速率为10℃/min。
抗老化性能测试：将裁制的拉伸样条放入老化试验箱中，在循环热空气的作用下进行老化，温度为150℃。72h后取样进行测试，比较老化前后的拉伸强度、断裂伸长率等物理力学性能的变化率。该测试参考依照国标GB/T3512-2000《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验》进行。
2、实验结果
(1)不同炭黑含量的ESA的测试结果
表4炭黑含量对ESA热稳定性的影响
Figure BDA0002603978700000071
图4是不同炭黑含量的ESA系列样品(实施例1制得)的热失重(TG)曲线和微分热失重(DTG)曲线。表4详细列出了ESA的起始分解温度、最大分解温度、终止分解温度以及残炭率等数据。结合图4和表4可知，随着炭黑含量的增加，ESA的起始分解温度稍微减小；最大分解温度、终止分解温度和分解温度区间则随着炭黑含量的增加而提高；残炭率随着炭黑含量的增加而增大。当炭黑含量为120phr时，ESA的起始分解温度也高达407℃，所以本发明制得的吸油膨胀橡胶的热稳定性良好，适合在高温环境下使用。
(2)不同t-BS含量的ESA的测试结果
表5 t-BS结构单元含量对ESA热稳定性的影响
Figure BDA0002603978700000072
图5是不同t-BS结构单元含量的ESA系列样品(实施例2制得)的热失重(TG)曲线和微分热失重(DTG)曲线。表5详细列出了ESA的起始分解温度、最大分解温度、终止分解温度以及残炭率等数据。结合图5和表5可知，随着t-BS结构单元含量的增加，ESA的起始分解温度、最大分解温度、终止分解温度和残炭率均呈现减小的趋势，分解温度区间则呈现先减小后增大的趋势。但是，当t-BS含量为50phr时，ESA的起始分解温度也高达403.8℃，所以本发明制得的吸油膨胀橡胶的热稳定性良好，适合在高温环境下使用。
(3)不同种类补强剂的ESA的测试结果
表6不同补强剂对ESA热稳定性的影响
Figure BDA0002603978700000081
图6是补强剂分别为炭黑和白炭黑的ESA样品(实施例2的ESA20和实施例3制得的样品1)的热失重(TG)曲线和微分热失重(DTG)曲线。表6详细列出了ESA的起始分解温度、最大分解温度、终止分解温度以及残炭率等数据。结合图6和表6可知，添加白炭黑所得ESA的热稳定性略优于添加炭黑所得ESA。
实验结果表明，本发明制得的EPDM基吸油膨胀橡胶具有良好的热稳定性，适合在高温环境下使用。
实验例3扫描电子显微镜(SEM)测试
1、实验方法
将所制备的ESA样品置入液氮中冷却30min，之后淬断，并做断面喷金处理，随后采用JSM-7500F型扫描电子显微镜对所制备ESA样品的断面形貌进行观察分析。
2、实验结果
图7为不含补强剂与添加炭黑、白炭黑补强的ESA样品液氮淬断面的SEM图片。如图所示，炭黑补强的ESA断面较为粗糙，炭黑分布不均匀且存在团簇现象，而白炭黑补强的ESA断面光滑，粒子分布均匀，与EPDM基体的界面相容性明显更好，这有助于提高白炭黑补强ESA的力学性能。
实验例4吸油性能测试
1、实验方法
(1)吸油率测试
按照ASTM F726-12标准测试ESA样品的吸油率：将1mm厚度的样品置于密闭玻璃容器、并浸没于油品中。每隔一定时间取出样品，用滤纸吸收表面过量的油后，称重。吸油率按公式(1)计算：
Figure BDA0002603978700000091
式中：Q是吸油率；W1是ESA最大吸油质量；W0是ESA吸油前的质量。
(2)保油率测试
将含油ESA样品置入离心管，并放入离心机中，在3000r/min的转速下持续运转10min，测定离心前后ESA样品的质量，按保油率公式(2)计算，即得保油率。
Figure BDA0002603978700000092
式中：W1和W2分别是产物离心前后的质量(g)。
2、实验结果
(1)吸油率测试结果
炭黑和t-BS结构单元含量对吸油膨胀橡胶的吸油率影响如图8所示。由图8A可知，随着炭黑含量的增加，ESA的吸油率先减小，随后趋于稳定，对不同油品而言，稳定的数值不同。由图8B可知，随着t-BS结构单元含量的增加，ESA的吸油率先增加后减小，当t-BS结构单元含量为40phr时吸油率最大。
由图8还可以看出，ESA可以吸收不同种类的油品，同一种ESA对不同油品的吸油率有较大的差异。本发明制得的ESA样品均对氯仿表现出了优异的吸收性能。
(2)保油率测试结果
由图9可以看出，吸油膨胀橡胶的保油率与炭黑含量或t-BS结构单元含量的多少关联不大，ESA对几种油品保油率的大小顺序如下所示：甲苯>环己烷>氯仿>正己烷。
实验结果表明，ESA的吸油性能与炭黑和t-BS结构单元含量有关。随着炭黑含量的增加，ESA的吸油率逐渐减小；随着t-BS结构单元含量的增加，ESA的吸油率先增大后减小，t-BS加入量为40phr时拥有最大的吸油率。
实验例5力学性能测试
1、实验方法
将所制备的样品裁制成哑铃状，采用CMT6104型微机控制电子万能试验机进行力学性能测试，拉伸应力应变性能测试依据国标GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能测试》进行，压缩应力应变性能测试依据国标GB/T 7757-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶压缩应力应变性能测试》进行，压缩永久变形按照GB 7759-1996《硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形》测定，硬度依据国标GB/T 23651-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶硬度测试》进行测试。
2、实验结果
(1)不同t-BS含量的ESA的测试结果
实施例2制备的不同t-BS结构单元含量的ESA样品的拉伸强度、断裂伸长率、ESA邵氏硬度变化趋势如图10和图11所示。由图10可以看出，随着t-BS结构单元含量的增加，样品的拉伸强度呈现先增大后减小的趋势。当t-BS结构单元含量为20phr时，所得吸油膨胀橡胶的拉伸强度最大。此外，由图10还可知，随着ESA中t-BS结构单元含量的增加，ESA的断裂伸长率逐渐减小。由图11可以看出，t-BS的加入对ESA硬度的影响非常明显，随着t-BS结构单元含量的增加，ESA的邵氏硬度基本呈现出线性增大的趋势。
对图11中的曲线进行线性拟合，ESA的硬度与t-BS的含量存在线性关系，具体表达式见公式(3)。根据公式(3)可以方便地调控ESA的硬度，可以为分子设计或制备产品提供理论依据。
H＝0.22x+81.4 (3)
式中，H为邵氏硬度，x为t-BS结构单元含量，相关系数为0.9573。
(2)不同炭黑含量的ESA的测试结果
实施例1制备的不同炭黑含量的ESA样品的拉伸强度、断裂伸长率、ESA邵氏硬度变化趋势如图12和图13所示。由图12可以看出，样品的拉伸强度随着炭黑含量的增加而增大。此外，由图12可知，随着ESA炭黑含量的增加，ESA的断裂伸长率逐渐减小。由图13可以看出，炭黑的加入对ESA硬度的影响非常明显，随着炭黑含量的增加，ESA的邵氏硬度基本呈现出线性增大的趋势。
对图13中的曲线进行线性拟合，ESA的硬度与炭黑的含量存在线性关系，具体表达式见公式(4)。根据公式(4)可以方便的调控ESA的硬度，可以为分子设计或制备产品提供理论依据。
H＝0.06x+81.4 (4)
式中，H为邵氏硬度，x为炭黑含量，相关系数为0.9072。
实验结果表明，ESA的力学性能与炭黑和t-BS结构单元含量有关。炭黑的加入使得ESA拉伸强度提高；而t-BS的加入使得ESA拉伸强度先增加后降低，在t-BS加入量为20phr时ESA拥有最大的拉伸强度；炭黑和ESA的加入均使得ESA的硬度提高，断裂伸长率降低。
综上，本发明提供了一种增强改性橡胶在制备吸油密封材料中的用途。本发明的增强改性橡胶是一种吸油膨胀橡胶，实验结果表明，该吸油膨胀橡胶不仅具有良好的热稳定性，而且具有优异的吸油性能和力学性能，可以用作在油田高温条件下使用的吸油密封材料(比如自膨胀封隔器、密封圈或形状不规则的密封元件)，应用前景广阔。

Claims (13)

1.一种增强改性橡胶在制备吸油密封材料中的用途，其特征在于：所述增强改性橡胶是由包括以下重量份数的原料制得的：
橡胶100份，活性剂5份，软化剂1份，引发剂1份，防老剂1份，促进剂0.5份，助交联剂1份，交联剂3份，4-叔丁基苯乙烯20~40份，补强剂30份；
或，所述增强改性橡胶是由包括以下重量份数的原料制得的：
橡胶100份，活性剂5份，软化剂1份，引发剂1份，防老剂1份，促进剂0.5份，助交联剂1份，交联剂3份，4-叔丁基苯乙烯30份，补强剂90~120份；
所述橡胶为三元乙丙橡胶；
所述补强剂为炭黑、白炭黑中的一种或两种的组合；
所述增强改性橡胶的制备工艺包括以下步骤：
（1）橡胶的混炼：利用开炼机对橡胶进行混炼，将橡胶薄通，包辊，然后加入活性剂、软化剂、引发剂、防老剂、促进剂、助交联剂和补强剂，再次薄通，混炼均匀后下片；然后将下片后的混炼胶浸入交联剂和4-叔丁基苯乙烯的混合体系中，取出后干燥，得到混合胶料；
（2）橡胶的硫化：将步骤（1）所得混合胶料加入模具，采用平板硫化机硫化，即得。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述吸油密封材料为自膨胀封隔器、密封圈或形状不规则的密封元件。
3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于：所述自膨胀封隔器为遇油自膨胀封隔器。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：所述自膨胀封隔器为油井用自膨胀封隔器。
5.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述吸油密封材料能够用于含有以下油品的环境：芳香烃类有机溶剂、脂肪烃类有机溶剂、脂环烃类有机溶剂、卤化烃类有机溶剂、醚类有机溶剂、酮类有机溶剂、杂环类有机溶剂中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于：所述吸油密封材料能够用于含有以下油品的环境：甲苯、环己烷、氯仿、正己烷中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述增强改性橡胶是由包括以下重量份数的原料制得的：
橡胶100份，活性剂5份，软化剂1份，引发剂1份，防老剂1份，促进剂0.5份，助交联剂1份，交联剂3份，4-叔丁基苯乙烯20份或40份，补强剂30份。
8.根据权利要求1~7任一项所述的用途，其特征在于：所述三元乙丙橡胶的牌号为EPDM7001；
和/或，所述活性剂为金属氧化物活性剂；
和/或，所述软化剂为硬脂酸、环烷油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或多种的组合；
和/或，所述引发剂为过氧化物引发剂；
和/或，所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、N-环己基-N'-苯基对苯二胺、N-异丙基-N'-苯基对苯二胺中的一种或多种的组合；
和/或，所述促进剂为二硫化二苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆、N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺中的一种或多种的组合；
和/或，所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯；
和/或，所述交联剂为烯类单体。
9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于：所述活性剂为氧化锌、氧化镁中的一种或两种的组合；
和/或，所述软化剂为硬脂酸；
和/或，所述引发剂为双叔丁基过氧化二异丙苯；
和/或，所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体；
和/或，所述促进剂为二硫化二苯并噻唑；
和/或，所述交联剂为二乙烯基苯。
10.根据权利要求1~7任一项所述的用途，其特征在于：步骤（1）中，所述开炼机为双辊开炼机；所述混炼时辊温为60~100℃。
11. 根据权利要求10所述的用途，其特征在于：步骤（1）中，所述混炼时辊温为80 ℃。
12.根据权利要求1~7任一项所述的用途，其特征在于：步骤（2）中，所述模具为预热后的模具，预热温度为160~200℃；
和/或，所述硫化的条件为：先在15~25 MPa、170 ~180℃下热压30~300秒，再在8~12MPa、常温~50℃下冷压1~5分钟。
13. 根据权利要求12所述的用途，其特征在于：步骤（2）中，所述预热温度为170~180℃；
和/或，所述硫化的条件为：先在20 MPa、180 ℃下热压180秒，再在10 MPa、40 ℃下冷压3分钟。
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吸油膨胀橡胶的制备及其性能研究;王贝贝等;《青岛科技大学学报(自然科学版)》;20110430(第02期);第154-158页 *

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