增塑体系对吸水膨胀封隔器性能的影响-论文.pdf

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1、研究·开发弹性体C，H20IN14A—08—E2L5A，2S4T(4()M：7E0R~IC73S增塑体系对吸水膨胀封隔器性能的影响*刘阳，杜鹏德，韩峰(中国石化石油工程技术研究院，北京100101)摘要：以丁腈橡胶(NBR)和吸水树脂为主体材料，通过物理共混法制备的遇水膨胀橡胶，针对其补强和吸水组分较多、加工性能较差的问题，通过添加增塑剂，对其力学性能、膨胀性能以及加工性进行了研究。结果表明，在以硫黄为交联剂的硫化体系内，增塑剂的种类和用量对吸水膨胀橡胶以及封隔器的力学性能、膨胀性能和加工成型性能有直接影响。以3种常用的NBR增塑剂作为研

2、究对象，在实验范围内，吸水树脂含量不变的情况下，邻苯二甲酸二辛酯(D()P)的加入对吸水膨胀橡胶的增塑效果适度，强度衰减较小，对该类橡胶是一种均衡的增塑剂，当DOP用量为1O份时，综合性能达到最佳值，拉伸强度为7．6MVa，拉断伸长率为591，邵尔A硬度为75，常温蒸馏水中体积膨胀率为470。关键词：吸水膨胀橡胶；增塑剂；丁腈橡胶；膨胀封隔器中图分类号：TQ333．7文献标识码：A文章编号：1005—3174(2014)04—0070—04吸水膨胀橡胶作为一种新型高分子材料，通膨胀封隔器的密封性产生了一定影响。如何提高过在普通橡胶中增加了

3、吸水体系合成而制得，以操作性，改善胶料流动性，防止硬度不足，成为吸水其独特的弹性密封堵水特性，在隧道盾构、油田井膨胀橡胶以及封隔器制备的关键。下工具等不规则空间的密封作业中起到了日益重1实验部分要的作用。当遇水膨胀橡胶浸人水中时，亲水性官能团与水分子发生水合作用，使高分子网束张1．1原料展，并在网束内外形成离子浓度差，使网络结构内丁腈橡胶(NBR)：牌号1043N，台湾南帝化外产生渗透压，水分子在渗透压作用下向网络结工公司；炭黑N774：天津市金秋实化工公司；白炭构内部渗透J。黑：JF666，重庆建峰沉淀法白炭黑厂；防老剂吸水膨胀封隔器是

4、一种通过在芯轴上缠绕吸4010NA：上海方锐达公司；氧化锌：天津市福晨水膨胀橡胶而制成的油田井下封堵工具，通过橡胶化学试剂厂；硫黄：山东泰安亿泰硫黄厂；促进剂吸收井下液体产生体积膨胀来密封环空_2]，具有结DM：青岛荣裕化工科技有限公司；吸水树脂：自构简单、操作简便的特点，尤其适用于不规则井筒制；邻苯二甲酸二丁酯(DBP)：北京化工厂；邻苯密封。国内对吸水膨胀橡胶的研究大多停留在对二甲酸二辛酯(DOP)：北京化工厂；偏苯三甲酸吸水聚合物的研究阶段，对工程应用中混炼胶的加三辛~(TOTM)：天津通达化工有限公司。工操作性能提升研究甚少，为了

5、使橡胶产生足够的1．2设备仪器膨胀并起到密封作用，加入了大量的吸水膨胀剂和双辊筒炼塑机：XK-160，东莞市利拿实业有补强剂，混炼胶的含胶量较低，尚存在硬度高、操作限公司；平板硫化机：XLB-300×300，东莞市利拿性较差的问题。使用增塑剂的目的是通过增塑剂实业有限公司；电子拉力机：CMT2502，美特斯工分子插入到聚合物分子链之间，增大分子间距，削业系统(中国)有限公司。弱分子链间的应力来增加移动性，从而降低材料的1．3基本配方硬度，提高材料的扯断伸长率和柔软性I3]，对吸水定量(质量份)：NBR100；炭黑3O；白炭黑2O；防老剂1

6、；氧化锌3；吸水树脂50；硫黄1．5；促*中国石化油田事业部项目(YXTD-PT1306D)作者简介：刘阳(1985一)，男，山东淄博人，硕士，主要从进剂2，2，_二硫化二苯并噻唑(DM)1。事固定井井下工具及特种橡胶材料的研发工作。收稿日期：2014—05—26变量(质量份)：DOP0～20；DBP0～2O；第1期刘阳，等．增塑体系对吸水膨胀封隔器性能的影响·71·llUIMO～2O。一般情况下，未添加增塑剂的遇水膨胀橡胶1．4试样制备邵尔A硬度高于85，在相同增塑剂的用量(10(1)称量。根据配方称取胶料以及各组分，份)下，TOTM的

7、增塑作用最明显，硬度降至61，各组分搅拌均匀。DOP作用次之，可使硬度降至75，DBP作用最(2)塑炼。NBR通过开炼机塑炼，停放8h弱，如图1所示。图1同时反映不同增塑剂对橡待混炼。胶膨胀率的影响。加入增塑剂后，混炼胶的可操(3)混炼。分两段混炼，一段混炼加入除硫作性明显提升，带来不同程度的硬度降低，硫化胶化剂外的配合剂，胶料停放8h以上进行二段混的吸水膨胀率也随之提高。炼，二段混炼加入硫化剂，混炼胶在开炼机上下片，停放8h待压片。＼(4)压片。停放后的混炼胶在平板硫化机上婚酱硫化，硫化条件为146℃×60rain。渣豁1．5性能测试怠

8、强度、硬度、扯断伸长率、压缩永久变形以及膨胀率是决定吸水膨胀橡胶综合性能的主要参数。硫化胶的物理性能参照GB／TS28-2009、增塑剂种类GB／T529-2008以及GB／T7759—199