RU2744283C1 - Водонабухающая эластомерная композиция - Google Patents
Водонабухающая эластомерная композиция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744283C1 RU2744283C1 RU2020127483A RU2020127483A RU2744283C1 RU 2744283 C1 RU2744283 C1 RU 2744283C1 RU 2020127483 A RU2020127483 A RU 2020127483A RU 2020127483 A RU2020127483 A RU 2020127483A RU 2744283 C1 RU2744283 C1 RU 2744283C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- swellable
- composition
- swelling
- copolymer
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 33
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 13
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract description 12
- VAPQAGMSICPBKJ-UHFFFAOYSA-N 2-nitroacridine Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC([N+](=O)[O-])=CC=C3N=C21 VAPQAGMSICPBKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims abstract description 11
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- CCNDOQHYOIISTA-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(2-tert-butylperoxypropan-2-yl)benzene Chemical compound CC(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1C(C)(C)OOC(C)(C)C CCNDOQHYOIISTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 1-monostearoylglycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N Glycerol trioctadecanoate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 7
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 abstract description 16
- 230000008961 swelling Effects 0.000 abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 239000005060 rubber Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 10
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 description 8
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IRLQAJPIHBZROB-UHFFFAOYSA-N buta-2,3-dienenitrile Chemical compound C=C=CC#N IRLQAJPIHBZROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 1,3-benzothiazole-2-thiol Chemical compound C1=CC=C2SC(S)=NC2=C1 YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 ethylene, propylene Chemical group 0.000 description 2
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 2
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 2
- PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 1-(2,3-difluorophenyl)ethanone Chemical compound CC(=O)C1=CC=CC(F)=C1F PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 1755-01-7 Chemical compound C1[C@H]2[C@@H]3CC=C[C@@H]3[C@@H]1C=C2 HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical class SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- VMMVQEIZBCZSNG-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene prop-1-enylbenzene Chemical compound C=CC=C.CC=CC1=CC=CC=C1 VMMVQEIZBCZSNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSYBDNNHWODCCJ-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;prop-1-en-2-ylbenzene Chemical compound C=CC=C.CC(=C)C1=CC=CC=C1 QSYBDNNHWODCCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- AFZSMODLJJCVPP-UHFFFAOYSA-N dibenzothiazol-2-yl disulfide Chemical compound C1=CC=C2SC(SSC=3SC4=CC=CC=C4N=3)=NC2=C1 AFZSMODLJJCVPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxomagnesium;hydrate Chemical compound O.[Mg]=O.[Mg]=O.[Mg]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940047670 sodium acrylate Drugs 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 235000012222 talc Nutrition 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000012936 vulcanization activator Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/16—Elastomeric ethene-propene or ethene-propene-diene copolymers, e.g. EPR and EPDM rubbers
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/12—Packers; Plugs
Landscapes
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Sealing Material Composition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим эластомерным материалам и может быть использовано при изготовлении резиновых набухающих уплотнительных элементов пакерного оборудования для высокотемпературных скважин. Водонабухающая эластомерная композиция, включает этилен-пропиленовый каучук, оксид цинка, стеариновую кислоту, наполнитель технический углерод, водонабухающие добавки и вулканизующий агент. Согласно изобретению композиция в качестве наполнителя дополнительно содержит коллоидную кремнекислоту, в качестве диспергирующего агента дополнительно содержит глицерин, в качестве водонабухающего полимера композиция содержит натрий-карбоксиметилцеллюлозу и сополимер акриламида с акрилатом калия, а в качестве вулканизующего агента –ди-(трет-бутилпероксиизопропил)бензол с содержанием на носителе 40 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Этилен-пропиленовый каучук СКЭПТ-50 – 100,0; Коллоидная кремнекислота БС-120 – 10,0; Технический углерод П-234 – 30,0; Оксид цинка – 5,0; Стеарин – 1,0; Глицерин – 2,0; Ди-(трет-бутилпероксиизопропил)бензол с содержанием на носителе 40 мас.% – 7,0; Натрий-карбоксиметилцеллюлоза –100,0; Сополимер акриламида с акрилатом калия – 100,0. Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение степени набухания эластомерного материала в воде при повышенной температуре, а также увеличение его исходной твердости для улучшения способности к точению собранного и свулканизованного пакера. 2 табл.
Description
Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим эластомерным материалам и может быть использовано при изготовлении резиновых набухающих уплотнительных элементов пакерного оборудования для высокотемпературных скважин.
Известна применяемая при изготовлении пакеров водонабухающая эластомерная смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука, содержащая 7,0 - 10,0 масс.ч. вулканизующей группы, 250,0 - 451,0 масс.ч. сополимера акриламида и акрилата натрия со степенью сшивки в пределах m=0,01-0,05%, 35,0 масс.ч. наполнителя, 15,0 - 36,0 масс.ч. минерального волокна и 15,0 масс.ч. пластификатора (Пат. RU №2580564, МПК E21B33/12, F16J15/02, опубл. 10.04.2016).
Недостатками данного изобретения является максимальное увеличение объема при набухании до 250 %, а также низкий уровень прочностных свойств эластомерного материала, который находится в пределах 15-35 кгс/см2.
Известна водонефтенабухающая термопластичная эластомерная композиция (Пат. RU №2690929, МПК C08L23/06, C08L23/12, C08L31/04, C09K3/10, E21B33/12, опубл. 06.06.2019) на основе этиленпропиленового каучука, содержащая полиолефиновый термопластичный полимер, сополимер этилена с винилацетатом с содержанием звеньев винилацетата от 33 до 70% и вулканизующую систему - комбинацию органического пероксида с триалилизоциануратом.
Недостатком такой эластомерной композиции является невысокие значения степени набухания в дистиллированной воде – 78 % по истечении 200 ч. экспозиции (пример №10).
Известна водонефтенабухающая эластомерная композиция на основе бутадиен-α-метилстирольного каучука, содержащая вулканизующий агент серу, ускорители вулканизации меркаптанового ряда, оксид цинка, диспергирующие агенты стеарин и глицерин, наполнитель коллоидную кремнекислоту и водонабухающий реагент натрий-карбоксиметилцеллюлозу (Пат. RU № 2685350, МПК C08L1/00, C08L9/06, E21B33/12, C08К3/04, C08К3/06, C08К3/22, C08K5/09, опубл. 06.06.2019).
Недостатком эластомерной композиции является невысокая степень набухания эластомерного материала в пресной воде (не более 79 %).
Известен высокотемпературный водонабухающий эластомер на основе бутадиен-нитрильного каучука (Набухание резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков в водных растворах хлорида натрия при повышенной температуре / С.С. Лопатина, М.А. Ваниев, Н.В. Сычев, Я.Ю. Савченко, А.Д. Брук // Промышленное производство и использование эластомеров. – 2019, № 4. - С.20-24), включающий серу, 2-меркаптобензотиазол и дибензотиазолилдисульфид, оксид цинка, стеариновую кислоту, глицерин, наполнители белую сажу и технический углерод, модифицированный комбинацией натрий-карбоксиметилцеллюлозы и сополимера акриламида с акрилатом калия.
Согласно данному техническому решению такой эластомер при температуре 80 °С за 7 суток экспозиции в воде способен увеличиваться в объеме на 250 %, что для некоторых условий эксплуатации не является достаточным.
Наиболее близкой к предлагаемой композиции является резиновая смесь для водонефтенабухающих при 70 °С уплотнительных элементов (Пат. RU № 2700604, МПК C08L9/02, C08L31/04, E21B33/12, C09К3/10, C08К3/011, C08К3/013, C08K3/014, C08K3/22, C08K3/28, C08K5/09, C08K5/40, опубл. 18.09.2019), включающая каучук, вулканизующий агент - серу, диспергатор наполнителей - стеариновую кислоту, гидросорбционную добавку - полиакрилат натрия, наполнитель - технический углерод, активатор вулканизации оксид цинка, сополимер этилена с винилацетатом - сэвилен 11808-340, ускорители вулканизации - 2,2'- дибензтиазолдисульфид, гуанид Ф, противостаритель - ацетонанил Н, пластификатор - канифоль, наполнители - росил 175, тальк, тонкомолотый минеральный порошок из шунгита, гидросорбционные добавки - полиакриламид АК 639 и реагент «Комета-Р».
При температуре 70 °С за 10 суток данный эластомерный материал обладает повышенной способностью набухать в воде (до 330 об.%, пример 3), но его недостатком является невысокая исходная твердость резины, что затрудняет токарную обработку собранного пакера на заключительной стадии его изготовления с целью придания необходимого диаметра.
Задачей заявляемого изобретения является создание эластомерного материала с высокой способностью набухать в воде при повышенной температуре.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение степени набухания эластомерного материала в воде при повышенной температуре, а также увеличение его исходной твердости для улучшения способности к точению собранного и свулканизованного пакера.
Технический результат достигается за счет того, что водонабухающая эластомерная композиция, включающая этилен-пропиленовый каучук, оксид цинка, стеариновую кислоту, наполнитель технический углерод, водонабухающие добавки и вулканизующий агент, при этом в качестве наполнителя дополнительно содержит коллоидную кремнекислоту, в качестве диспергирующего агента дополнительно содержит глицерин, в качестве водонабухающего полимера композиция содержит натрий-карбоксиметилцеллюлозу и сополимер акриламида с акрилатом калия, а в качестве вулканизующего агента –ди-(трет-бутилпероксиизопропил)бензол с содержанием на носителе 40 масс. %, при следующем соотношении компонентов, масс. ч.: этилен-пропиленовый каучук СКЭПТ-50– 100,0; коллоидная кремнекислота БС-120 – 10,0; технический углерод П-234 – 30,0; оксид цинка – 5,0; стеарин – 1,0; глицерин – 2,0; ди-(трет-бутилпероксиизопропил)бензол с содержанием на носителе 40 масс. % – 7,0; натрий-карбоксиметилцеллюлоза –100,0; сополимер акриламида с акрилатом калия –100,0.
Согласно заявляемому изобретению в основе водонабухающей эластомерной композиции используют этилен-пропиленовый каучук, например, СКЭПТ-50 (ТУ 38.103252-92), полученный сополимеризацией этилена, пропилена и дициклопентадиена.
В качестве вулканизующего агента используют органический пероксид, например, пероксимон F-40 или его аналоги, содержащие 40 масс. % основного вещества ди-(трет-бутилпероксиизопропил)бензола на носителе, которым, как правило, выступает карбонат кальция в количестве 60 масс. %. В качестве диспергирующего агента используют стеариновую кислоту (ГОСТ 6484-96) и глицерин (ГОСТ 6259-75).
Роль усиливающего наполнителя в рецептуре выполняет коллоидная кремнекислота марки БС-120 (ГОСТ 18307-78) и технический углерод ТУ П234 (ГОСТ 7885-86).
В качестве водонабухающих реагентов используют натрий-карбоксиметилцеллюлозу (ТУ 2231-001-53535770-01) и сополимер акриламида с акрилатом калия (кажущаяся плотность 85-90 %; рН 8,1; емкость катионного обмена 4.6 мэкв/г; максимум абсорбции в деионизированной воде 400 г/г; влагоудерживание при рF1 980 мл/л), например, торговой марки AQUASORB 3005.
Образцы вулканизованного эластомерного материала подвергают экспозиции в воде при температуре 70 °С. Степень объемного набухания определяют в соответствии с ГОСТ 9.030-74.
Сущность изобретения заключается в совершенствовании рецептуры композиции на основе неполярного этилен-пропиленового каучука полярными гидрофильными реагентами, каковыми являются натрий-карбоксиметилцеллюлоза и сополимер акриламида с акрилатом калия. Заявляемые количественно-качественные соотношения ингредиентов обеспечивают повышенную твердость исходной резины и возможность получения эластомерного материала, обладающего повышенной способностью к набуханию в воде до 70 °С.
Рецептура композиции по заявляемому изобретению приведена в таблице 1.
Таблица 1
| Ингредиенты композиций | Содержание ингредиентов, масс.ч. | |
| заявляемая композиция | композиция по прототипу | |
| Этилен-пропиленовый каучук СКЭПТ-50 |
100,0 | - |
| Этилен-пропиленовый каучук СКЭПТ-40 |
- | 40,0 |
| Бутадиен-нитрильный каучук с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-20% | - | 10,0 |
| Бутадиен-метилстирольный каучук СКМС-30АРК | - | 50,0 |
| БС-120 | 10,0 | - |
| ТУ П 234 | 30,0 | - |
| ТУ П 514 | - | 10,0 |
| Сэвилен 11808-340 | - | 25,0 |
| Оксид цинка (цинковые белила) | 5,0 | 3,0 |
| Стеариновая кислота (стеарин) | 1,0 | 1,0 |
| Глицерин | 2 | - |
| Ди-(трет-бутилпероксиизопропил)бензол с содержанием на носителе 40 масс.% | 7 | - |
| Сера | - | 2,5 |
| 2,2´-дибензтиазолдисульфид | - | 2,0 |
| Гуанид Ф | - | 1,0 |
| Натрий-карбоксиметилцеллюлоза | 100 | - |
| Сополимер акриламида с акрилатом калия | 100 | - |
| Ацетонанил Н | - | 1,0 |
| Росил 175 | - | 10,0 |
| Тальк | - | 10,0 |
| Тонкомолотый минеральный порошок из шунгита | - | 10,0 |
| Канифоль | - | 5,0 |
| Полиакриламид АК 639 | - | 50,0 |
| Полиакрилат натрия | - | 65,0 |
| Реагент «Комета-Р» | - | 5,0 |
Изготовление водонабухающей эластомерной композиции осуществляют с использованием высокоскоростного смесителя типа «Брабендер» и лабораторных вальцев по общепринятой в резиновой промышленности технологии.
Водонабухающий эластомерный материал изготавливают вулканизацией полученной композиции в гидравлическом прессе по оптимальному температурно-временному режиму, предварительно выявленному с помощью реометра. Физико-механические свойства стандартных образцов определяют на разрывной машине в соответствии с ГОСТ 270-75. Измерение твердости проводят по ГОСТ 263-75. Определение степени объемного набухания эластомеров в воде при 70 °С осуществляют в соответствии с ГОСТ 9.030-74.
Полученные значения по изменению степени набухания эластомерной композиции за время экспозиции 10 суток, представлены в таблице 2.
Анализ численных значений таблицы 2 свидетельствует о том, что по сравнению с прототипом полученный из заявленной водонабухающей композиции эластомерный материал характеризуется более высоким показателем исходной твердости, а также значениями степени набухания практически с самого начала экспозиции в воде. По истечении 10 суток степень объемного набухания указанного материала практически в 2 раза выше степени набухания резины по прототипу.
Таблица 2
| Шифр образца Показатель |
Заявляемая композиция | Композиция по прототипу (пример 3) |
| Свойства вулканизатов | ||
| Условная прочность при растяжении, МПа | 5,7 | 6,9 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 266 | 580 |
| Твердость, усл. ед. Шор А | 87 | 64 |
| Степень объемного набухания в воде при 70 °С, % | ||
| в течение 1 суток | 223,0 | 100,6 |
| в течение 3 суток | 386,0 | 172,1 |
| в течение 7 суток | 492,2 | 268,5 |
| в течение 10 суток | 502,0 | 329,8 |
Таким образом, эластомерный материал, полученный из водонабухающей эластомерной композиции, включающей этилен-пропиленовый каучук, оксид цинка, стеариновую кислоту, наполнители технический углерод и коллоидную кремнекислоту, водонабухающий полимер – комбинацию натрий-карбоксиметилцеллюлозы и сополимера акриламида с акрилатом калия, диспергирующий агент глицерин, вулканизующий агент ди-(трет-бутилпероксиизопропил)бензол с содержанием на носителе 40 масс. %, при заявленных соотношениях, обладает твердостью 87 усл.ед. Шор А и способностью набухать в воде при 70 °С более чем на 500 %. Это предопределяет практические преимущества материала из заявляемой композиции на заключительной стадии изготовления пакера, а также при эксплуатации в условиях высокотемпературных скважин.
Claims (2)
- Водонабухающая эластомерная композиция, включающая этилен-пропиленовый каучук, оксид цинка, стеариновую кислоту, наполнитель технический углерод, водонабухающие добавки и вулканизующий агент, отличающаяся тем, что композиция в качестве наполнителя дополнительно содержит коллоидную кремнекислоту, в качестве диспергирующего агента дополнительно содержит глицерин, в качестве водонабухающего полимера композиция содержит натрий-карбоксиметилцеллюлозу и сополимер акриламида с акрилатом калия, а в качестве вулканизующего агента – ди-(трет-бутилпероксиизопропил)бензол с содержанием на носителе 40 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
-
Этилен-пропиленовый каучук СКЭПТ-50 100,0 Коллоидная кремнекислота БС-120 10,0 Технический углерод П-234 30,0 Оксид цинка 5,0 Стеарин 1,0 Глицерин 2,0 Ди-(трет-бутилпероксиизопропил)бензол с содержанием на носителе 40 мас.% 7,0 Натрий-карбоксиметилцеллюлоза 100,0 Сополимер акриламида с акрилатом калия 100,0
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020127483A RU2744283C1 (ru) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | Водонабухающая эластомерная композиция |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020127483A RU2744283C1 (ru) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | Водонабухающая эластомерная композиция |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2744283C1 true RU2744283C1 (ru) | 2021-03-04 |
Family
ID=74857804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020127483A RU2744283C1 (ru) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | Водонабухающая эластомерная композиция |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2744283C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2819686C1 (ru) * | 2023-09-25 | 2024-05-22 | Общество с ограниченной ответственностью Предприятие повышения нефтеотдачи "СибБурМаш" | Водонабухающий пакер |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6559219B2 (en) * | 2000-04-27 | 2003-05-06 | Jsr Corporation | Rubber compositions |
| WO2017011699A1 (en) * | 2015-07-14 | 2017-01-19 | Weir Slurry Group, Inc. | Swellable rubber compositions |
| RU2631301C2 (ru) * | 2011-12-09 | 2017-09-20 | Бэйкер Хьюз Инкорпорейтед | Композиция разбухающего пакера с задержкой срабатывания |
| RU2700604C1 (ru) * | 2019-03-22 | 2019-09-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Резиновая смесь |
-
2020
- 2020-08-18 RU RU2020127483A patent/RU2744283C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6559219B2 (en) * | 2000-04-27 | 2003-05-06 | Jsr Corporation | Rubber compositions |
| RU2631301C2 (ru) * | 2011-12-09 | 2017-09-20 | Бэйкер Хьюз Инкорпорейтед | Композиция разбухающего пакера с задержкой срабатывания |
| WO2017011699A1 (en) * | 2015-07-14 | 2017-01-19 | Weir Slurry Group, Inc. | Swellable rubber compositions |
| RU2700604C1 (ru) * | 2019-03-22 | 2019-09-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Резиновая смесь |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2819686C1 (ru) * | 2023-09-25 | 2024-05-22 | Общество с ограниченной ответственностью Предприятие повышения нефтеотдачи "СибБурМаш" | Водонабухающий пакер |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2653024C1 (ru) | Водонабухающая резиновая смесь для пакерного оборудования | |
| US4965323A (en) | Method of vulcanizing rubber at pH 5 to 10 | |
| RU2715543C1 (ru) | Водонабухающая эластомерная композиция для изготовления уплотнительных элементов пакерного оборудования | |
| DE3541069C2 (de) | Ölbeständige Kautschukmasse | |
| RU2654029C1 (ru) | Водонабухающая резиновая смесь для пакерного оборудования | |
| RU2744283C1 (ru) | Водонабухающая эластомерная композиция | |
| RU2744341C1 (ru) | Водонефтенабухающая эластомерная композиция | |
| RU2632823C1 (ru) | Способ получения нефтепромыслового набухающего в воде элемента | |
| US3817952A (en) | Branched epdm copolymers and a process for their manufacture | |
| RU2690929C1 (ru) | Водонефтенабухающая термопластичная эластомерная композиция | |
| US5321073A (en) | Rubber composition | |
| RU2685350C1 (ru) | Водонефтенабухающая эластомерная композиция | |
| US5998531A (en) | Vulcanizable rubber composition for use as hot-water seals | |
| RU2683462C1 (ru) | Водонабухающая эластомерная композиция | |
| RU2744282C1 (ru) | Водонабухающая эластомерная композиция | |
| RU2786166C1 (ru) | Резиновая смесь | |
| US4737528A (en) | Vulcanizable polymer mixtures, their production and use and vulcanizates obtained therefrom | |
| RU2630562C1 (ru) | Резиновая смесь | |
| RU2747539C1 (ru) | Морозостойкая резиновая смесь | |
| Халдеева et al. | INFLUENCE OF HINDERED PHENOLIC STABILIZERS ON THE CLIMATIC STABILITY OF RUBBERS BASED ON EPICHLOROHYDRIN CAOUTCHOUC | |
| KR101230058B1 (ko) | 신축성 및 내구성이 향상된 산기관 멤브레인 제조방법 및 이로 제조된 고효율 산기관 멤브레인 | |
| JPS5927931A (ja) | ゴム組成物 | |
| JP2945772B2 (ja) | エラストマー組成物およびその加硫ゴム | |
| RU2775233C1 (ru) | Резиновая смесь для перфорированных пластин | |
| RU2828592C1 (ru) | Вулканизируемая резиновая смесь |