[发明专利]耐硫化氢腐蚀的氢化丁腈橡胶组合物

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料制备，具体地说，涉及一种能用于硫化氢存在条件下的氢化丁腈橡胶组合物，此种组合物可用于制备在硫化氢环境中使用的橡氢化丁腈制品。

背景技术

近几十年来，含硫化氢腐蚀介质的油气田相继出现，腐蚀问题越来越引起人们的关注。腐蚀不仅给油气田的开发、生产造成巨大的经济损失，同时也造成了环境污染，并威胁着人身安全。20世纪80年代初期，我国探明的含硫化氢天然气占全国气层储量的1/4。近年来在我国勘探工作中不断发现高含硫油气田。石油工业中高含硫油气田的出现，不仅对钢材，也对橡胶制品提出了耐H₂S的性能要求。高含硫油气田生产过程中，高温高压H₂S/CO₂工况会对橡胶密封材料造成强烈侵蚀，尤其是H₂S强腐蚀性更容易造成密封失效，导致含H₂S天然气泄漏的重大安全事故。H₂S的大量存在已经成为制约高含硫油气藏有效开发的技术瓶颈之一。

氢化丁腈橡胶常用的一种耐油耐高温橡胶材料，通常在高温、高压、非极性烷基油存在的条件下被广泛的使用，是油气田开采过程中常用的密封材料，但随油气田开过程中硫化氢的出现，氢化丁腈橡胶橡胶在使用过程出现大量的问题，如变硬或变软，体积膨胀，拉伸强度和断裂伸长率不稳定等。这些问题限制了氢化丁腈橡胶的使用，阻碍了含硫油气田的开发。抗硫材料国内研究较少，而国外已有相关产品，国内的所用的抗硫材料全部信赖进口，因此亟待进行抗硫材料的开发。CN101143931A公开了用于制造耐高温压缩式封隔器胶筒的橡胶组合物，该组合物可用于温度高达150℃的油气环境中。但确没有说明其在含硫条件下的使用情况。张汝义(油田用橡胶耐H₂S性能的研究，原材料，1994，(2)，1-3)研究了氢化丁腈橡胶在低压硫化氢环境中的性能老化，发现在传统的配合体系中氢化丁氢橡胶的断裂伸长率下降程度很大，这是由于在老化过程中橡胶基体中会产生孔洞，使得硫化氢的更容易渗入橡胶基体内，加速橡胶在硫化氢环境中的老化，因此本发明通过加入可与硫化氢发生反应的金属过氧化物，反应产物体积膨胀，可封堵老化过程中生成的孔洞，从而延缓橡胶的老化过程，提高硫化氢老化后橡胶胶性能。

发明内容

本发明涉及一种氢化丁腈橡胶组合物，具体地说，涉及制造一种耐硫化氢腐蚀的氢化丁腈橡胶组成物，可用于含硫化氢环境。

本发明旨在提供一种特定配合的橡胶组合物，利用该组合物，可以得到具有较好的耐硫化氢性能的氢化丁腈橡胶并能用于含硫化氢环境。

本发明其特征是，该组合物以氢化丁腈为主体材料，以有机过氧化物为交联剂，以炭黑为增强填料，以多官能团活性单体为助交联剂，以树脂为流动改性剂，其组成，以氢化丁腈橡胶为100重量份计，包括：

其中使用的氢化丁腈橡胶的氰基含量为36～44％，门尼粘度在60-85，残余双键为0.5-6％，该种氢化丁腈橡胶具有较好的耐油性且加工性能较好，具体产品如日本瑞翁公司的氢化丁腈橡胶2010、2020和1010。这类橡胶的分子链上双键含量较小，不宜采用硫磺硫化体系，一般采用过氧化物硫化体系，形成的C-C交联键键能较高，具有优良的耐热和耐硫化氢性能。

所述的有机过氧化物为过氧化二异丙苯(DCP)、双叔丁基过氧化二异丙苯(BIBP)和过氧化苯甲酰(BPO)，用量以氢化丁腈橡胶为100重量份计，宜为2-6重量份，用量过多，形成过度交联，均会对最终产品的性能产生不利影响，并且过氧化物分解的残余物会影响氢化丁腈橡胶的耐硫化氢性能，因此过氧化物有用量不易过多。助交联剂通常采用三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)或三聚氰酸三烯丙酯(TAC)，提高橡胶交联点的数目，提高耐硫化氢性能。

本发明采用硬质炭黑N220、N330和N550作为增强材料，均具有较好的耐硫化氢腐蚀性能，为了调节产品的硬度，还可调节碳黑的用量，以满足不同的需求。

为了解决炭黑用量过多引起的胶料流动性能下降的问题，本发明加入了流动改性，为古马隆树脂、邻苯二甲酸酯的一种或并用，提高混炼胶的流动性。本发明中以氧化锌和/或氧化镁为活化剂

本发明采用除活化剂ZnO和/或MgO外，还加入了一种氧化物堵孔剂，如氧化镍或氧化铬，其可与硫化氢反应生成硫化物，硫化物具有较低的密度，可堵住由于硫化氢腐蚀后产生的孔洞，提高橡胶的耐硫化氢腐蚀的能力。堵孔剂的最佳用量为2-10份，若用量过低，封堵孔洞数目较少，抗硫效果不明显；用量过大则影响硫化胶的原始性能，限制了硫化胶的应用范围。

具体实施方式