CN112375320B - 一种泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料技术领域，尤其是一种泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法，本发明利用聚氯醚与丙烯酸酯橡胶进行共混改性，本发明制备的泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料具有优异的耐酸碱、泥水、水泥浆等性能，具有耐磨损、耐冲刷、抗老化、长寿命等特点，良好的抗拉撕裂性能，耐高温性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其是一种泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法。
背景技术
阀总成是钻井泵中控制泵内液体单向流动的开关机构，依靠泵内液压实现阀体与阀座的打开、闭合动作，主要由阀体总成和阀座组成。因此本领域技术人员亟待开发一种泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法泥浆泵最容易损坏的零件之一是入口阀和出口阀，阀座、阀芯均为合金钢锻件，接触面与内孔径渗碳处理，检修时如发现冲刷严重的应及时更换，入口阀、出口阀中的阀胶皮不允许有气泡及夹杂物，阀胶皮干裂、翻边、严重磨损的应及时更换，阀盖、阀体应无裂纹，无隐孔，无泄漏现象。每个阀都有阀座、阀体及可换的阀胶皮，阀胶皮是一种易损件，阀胶皮的冲蚀、磨损情况，阀胶皮决定了阀结构和活塞的使用寿命，阀胶皮的损坏形式是磨损与老化，阀体和阀胶皮会很快被泥浆破坏，本领域技术人员亟待开发一种泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按重量份数计，称量以下原料：聚氯醚58~64份、丙烯酸酯橡胶88~95份、增韧剂10~14份、增塑剂85~88份、填料45~60份、耐磨剂15~35份、抗氧化剂1~2份、加工助剂0.5~1.5份、硫化交联剂0.5~1份、交联促进剂0.5~1份、防老化剂0.5~1份；（2）将聚氯醚、增塑剂、填料、耐磨剂、抗氧化剂、加工助剂和润滑剂加入高速混合机，混合均匀；（3）将步骤（2）的物料转入低速混合机，再加入丙烯酸酯橡胶、硫化交联剂、交联促进剂和防老化剂，混合均匀；（4）将步骤（3）的物料加入开炼机中进行混炼混炼胶的温度为50~70℃时后进行硫化成型180~190℃，4.5~6MPa硫化10~15min后自然冷却，得到泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法。
进一步的，所述的增韧剂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、氯乙烯-乙酸乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物中的至少一种。
进一步的，所述硫化交联剂选自三聚硫氰酸、双叔丁基过氧化二异丙基苯、硅烷偶联剂Si-69、2，5-二甲基2，5-双（叔丁基过氧基）己烷中的一种。
进一步的，所述交联促进剂为促进剂二邻甲苯胍、二苯胍中的其中一种。
进一步的，所述加工助剂为聚（12-羟基硬脂酸）硬脂酸酯、硬脂酸钾、硬脂酸钠中的其中一种。
进一步的，所述防老化剂为N-苯基-2-苯胺、N-异丁基-N-苯基对苯二胺、3-羟基丁醛-2-萘胺中的其中一种。
进一步的，所述的增塑剂为偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二辛酯中的至少一种。
进一步的，所述的填料为气相白炭黑、炭黑、煅烧高岭土、水滑石、碳酸钙中的至少一种；所述的耐磨剂为棕刚玉、石榴石、铝矾土中的至少一种；所述的抗氧化剂为双（3，5-二叔丁基-4羟基苄基）硫醚、2，6-二叔丁基-4-乙基苯酚中的其中一种。
进一步的，所述的丙烯酸酯橡胶为羧基型丙烯酸酯橡胶、环氧型丙烯酸酯橡胶、活性氯型丙烯酸酯橡胶中的至少一种。
本发明的有益效果：
本发明利用聚氯醚与聚丙烯酸酯橡胶结构相近，故相容性较好，且这两种橡胶交联基团均为活性氯，硫化体系相同，共混后不会引起胶料物理性能下降。聚氯醚耐热性好且具有较好的强伸性能和耐寒性，本发明公开的浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法制备的阀胶皮，共混可改善聚氯醚橡胶胶料耐寒性、耐水性、弹性和拉伸强度，具有优异的耐磨性能。
本发明相比现有技术，具有如下优点：
阀胶皮是钻井泥浆泵中液力端系统中的主要配件，同时也是泥浆泵中使用量最大的易损件之一，阀胶皮为橡胶硫化制成品，以往阀胶皮的材质为丁腈橡胶，工作温度范围低，且耐磨性不好，本发明公开的阀胶皮的制备方法制备的阀胶皮，相比普通阀胶皮可有效提高耐磨性，延长使用寿命，提高泥浆泵工作效率。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
（1）按重量份数计，称量以下原料：聚氯醚64份、丙烯酸酯橡胶95份、增韧剂14份、增塑剂85~88份、填料60份、耐磨剂35份、抗氧化剂2份、加工助剂1.5份、硫化交联剂1份、交联促进剂1份、防老化剂1份；（2）将聚氯醚、增塑剂、填料、耐磨剂、抗氧化剂、加工助剂和润滑剂加入高速混合机，混合均匀；（3）将步骤（2）的物料转入低速混合机，再加入丙烯酸酯橡胶、硫化交联剂、交联促进剂和防老化剂，混合均匀；（4）将步骤（3）的物料加入开炼机中进行混炼混炼胶的温度为70℃时后进行硫化成型190℃，6MPa硫化15min后自然冷却，得到泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法，所述的增韧剂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物XC-190，所述硫化交联剂选自硅烷偶联剂Si-69，所述交联促进剂为促进剂二邻甲苯胍，所述加工助剂为聚（12-羟基硬脂酸）硬脂酸酯，所述防老化剂为N-苯基-2-苯胺，所述的增塑剂为偏苯三酸三辛酯，所述的填料为气相白炭黑T-300昌硕新材料；所述的耐磨剂为棕刚玉购自河北韵石新型建材800目产品，所述的抗氧化剂为双（3，5-二叔丁基-4羟基苄基）硫醚，聚氯醚K-02001，所述的丙烯酸酯橡胶为活性氯型丙烯酸酯橡胶江西杜威橡胶ACM4012。
实施例2
（1）按重量份数计，称量以下原料：聚氯醚58份、丙烯酸酯橡胶88份、增韧剂10~14份、增塑剂85份、填料45份、耐磨剂15份、抗氧化剂1份、加工助剂0.5份、硫化交联剂0.5份、交联促进剂0.5份、防老化剂0.5份；（2）将聚氯醚、增塑剂、填料、耐磨剂、抗氧化剂、加工助剂和润滑剂加入高速混合机，混合均匀；（3）将步骤（2）的物料转入低速混合机，再加入丙烯酸酯橡胶、硫化交联剂、交联促进剂和防老化剂，混合均匀；（4）将步骤（3）的物料加入开炼机中进行混炼混炼胶的温度为50℃时后进行硫化成型180℃，4.5MPa硫化10min后自然冷却，得到泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法，所述的增韧剂为、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物，所述硫化交联剂选自双叔丁基过氧化二异丙基苯，所述交联促进剂为促进剂二邻甲苯胍，所述加工助剂为硬脂酸钠，所述防老化剂为N-异丁基-N-苯基对苯二胺，所述的增塑剂为癸二酸二辛酯中，所述的填料为炭黑，所述的耐磨剂为石榴石购自江苏隆和矿业800目产品，所述的抗氧化剂为2，6-二叔丁基-4-乙基苯酚，聚氯醚K-02001所述的丙烯酸酯橡胶为羧基型丙烯酸酯橡胶VAMAC220。
实施例3
（1）按重量份数计，称量以下原料：聚氯醚64份、丙烯酸酯橡胶88份、增韧剂10份、增塑剂85份、填料60份、耐磨剂35份、抗氧化剂2份、加工助剂0.5份、硫化交联剂0.5份、交联促进剂0.5份、防老化剂0.5份；（2）将聚氯醚、增塑剂、填料、耐磨剂、抗氧化剂、加工助剂和润滑剂加入高速混合机，混合均匀；（3）将步骤（2）的物料转入低速混合机，再加入丙烯酸酯橡胶、硫化交联剂、交联促进剂和防老化剂，混合均匀；（4）将步骤（3）的物料加入开炼机中进行混炼混炼胶的温度为70℃时后进行硫化成型190℃，6MPa硫化15min后自然冷却，得到泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法，所述的氯乙烯-乙酸乙烯-丙烯酸丁酯共聚物，乙酸乙烯含量20%，氯乙烯含量62%，所述硫化交联剂选自三聚硫氰酸TCY，所述交联促进剂为促进剂二邻甲苯胍，所述加工助剂为硬脂酸钾，所述防老化剂为N-苯基-2-苯胺，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述的填料为炭黑N220；所述的耐磨剂为铝矾土购自河北鑫腾矿业800目产品，所述的抗氧化剂为双（3，5-二叔丁基-4羟基苄基）硫醚，聚氯醚K-02001，所述的丙烯酸酯橡胶为环氧型丙烯酸酯橡胶PA301。
对比例1
本对比例与实施例2相比，在步骤（1）中，省去增韧剂成分，除此外的方法步骤均相同。
对比例2
本对比例与实施例2相比，在步骤（1）中，省去聚氯醚成分，除此外的方法步骤均相同。
对比例3
本对比例与实施例2相比，在在步骤（1）中，省去耐磨剂成分，除此外的方法步骤均相同。
将实施例和对比例的泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料进行性能测试，测试结果见表1
表1实施例和对比例的泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料性能测试对比结果
注：橡胶硬度按GB/T531-2008规定进行；橡胶拉伸性能按GB/T528-2009规定进行，试样为1A型，夹持器移动速度500mm/min；橡胶压缩性能按GB/T7757-2009规定进行；撕裂强度按GB/T529-2009规定进检测；橡胶永久压缩变形，按GB/T7759-2015规定进行；橡胶耐液体性能，按GB/T1690-2010规定进行；橡胶低温脆性，按GB/T1682-2014规定进行；橡胶耐液体体积，按GB/T1690-2010规定进行；极限热氧老化性能，按GB/T3512-2014规定进行。
Claims (7)
1.一种泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按重量份数计，称量以下原料：聚氯醚58~64份、丙烯酸酯橡胶88~95份、增韧剂10~14份、增塑剂85~88份、填料45~60份、耐磨剂15~35份、抗氧化剂1~2份、加工助剂0.5~1.5份、硫化交联剂0.5~1份、交联促进剂0.5~1份、防老化剂0.5~1份，所述的丙烯酸酯橡胶为羧基型丙烯酸酯橡胶、环氧型丙烯酸酯橡胶、活性氯型丙烯酸酯橡胶中的至少一种；（2）将聚氯醚、增塑剂、填料、耐磨剂、抗氧化剂、加工助剂和润滑剂加入高速混合机，混合均匀；（3）将步骤（2）的物料转入低速混合机，再加入丙烯酸酯橡胶、硫化交联剂、交联促进剂和防老化剂，混合均匀，所述硫化交联剂选自三聚硫氰酸、双叔丁基过氧化二异丙基苯、硅烷偶联剂Si-69、2，5-二甲基2，5-双（叔丁基过氧基）己烷中的一种；（4）将步骤（3）的物料加入开炼机中进行混炼混炼胶的温度为50~70℃时后进行硫化成型180~190℃，4.5~6MPa硫化10~15min后自然冷却，得到泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法。
2.根据权利要求1所述的泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法，其特征在于，所述的增韧剂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、氯乙烯-乙酸乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法，其特征在于，所述交联促进剂为促进剂二邻甲苯胍、二苯胍中的其中一种。
4.根据权利要求1所述的泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法，其特征在于，所述加工助剂为聚（12-羟基硬脂酸）硬脂酸酯、硬脂酸钾、硬脂酸钠中的其中一种。
5.根据权利要求1所述的泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法，其特征在于，所述防老化剂为N-苯基-2-苯胺、N-异丁基-N-苯基对苯二胺、3-羟基丁醛-2-萘胺中的其中一种。
6.根据权利要求1所述的泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法，其特征在于，所述的增塑剂为偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二辛酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的泥浆泵耐磨耐腐蚀阀胶皮材料的制备方法，其特征在于，所述的填料为气相白炭黑、炭黑、煅烧高岭土、水滑石、碳酸钙中的至少一种；所述的耐磨剂为棕刚玉、石榴石、铝矾土中的至少一种；所述的抗氧化剂为双（3，5-二叔丁基-4羟基苄基）硫醚、2，6-二叔丁基-4-乙基苯酚中的其中一种。
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