[发明专利]多维数复合无机粒子/四丙氟橡胶复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种多维数复合无机粒子/四丙氟橡胶复合材料，是一种用于高温高压硫化氢二氧化碳环境下的高分子材料。

背景技术

随着易开采油气资源的急剧减少，油气开采的环境日益苛刻，对油气装备亦提出了更高的要求。其中高温高压H₂S/CO₂环境下石油天然气资源的开采给橡胶密封材料带来了挑战。

四丙氟橡胶是一种具有耐硫化氢腐蚀的橡胶，但其硫化体系一般为过氧化二异丙苯等过氧化物，助交联剂主要为三烯丙基异三聚氰酸酯（TIAC）等，其最终的交联结构中含酰胺基，其在酸环境下会发生分解，使四丙氟橡胶力学性能下降，造成材料失效。有研究使用把乙烯基倍半硅氧烷代替TIAC作为助交联剂，有效提高了材料高温酸性环境和高温高含硫化氢环境下性能保持率（CN102250437A）。本发明在四丙氟橡胶中添加表面带有双键的多维数复合无机粒子，代替现有技术中使用的助交联剂TIAC，在起到助交联剂作用的同时，能够有效提高材料的力学性能以及高温高压H₂S/CO₂环境下性能的保持率。

发明内容

本发明涉及一种多维数复合无机粒子/四丙氟橡胶复合材料，是一种用于高温高压H₂S/CO₂环境下的高分子材料。

本发明旨在提供一种橡胶复合材料，通过添加多维数复合无机粒子，得到具有良好耐温、耐压，耐酸性和硫化氢性能的四丙氟橡胶复合材料。

本发明特征是：采用四丙氟橡胶为主体材料，采用不同维数的复合无机粒子，且通过表面修饰使无机粒子表面带有可参加交联反应的双键，具体配比如下：

其中多维数复合无机粒子包括微米级无机粒子和纳米级无机粒子。微米级无机粒子包括一维的玻璃纤维，碳纤维，二维的玻璃鳞片，高岭土。纳米级无机粒子包括一维的纳米碳管，纳米碳纤维，二维的纳米蒙脱土。多维数复合无机粒子由一种一维粒子和一种二维粒子以1：1的重量比组成。通过水热法制备获得，温度为140-180℃，时间为24小时。无机粒子在复合前，均使用偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷处理，使其表面带有双键，偶联剂与无机粒子的重量比为0.5-1。

具体实施方式

下面结合实施例1-5和比较例1进一步具体说明，但本发明不局限于以下实施例。实施例1-5和比较例1

采用旭硝子生产的四丙氟橡胶（aflas100H）为主体材料，100份（重量），按照表1所示配合制备符合本发明要求的橡胶复合材料。

经硫化试片进行耐硫化氢、盐酸和氢氧化钠腐蚀测试，经腐蚀后的结果见表2。从表2中可以看出本发明能够获得具有良好耐温、耐压，耐酸性和硫化氢性能的四丙氟橡胶复合材料。

表1

表2

¹腐蚀条件：温度100℃，总压6.9MPa，气体组成为H₂S：20±2%，CO₂：5±1%，CH₄：75±3%，液相组成为n-己烷：25±1%，n-辛烷：20±1%，n-癸烷：50±1%，n-甲苯：5±0.5%，时间100±2小时，其它条件参照NACE TM0187-2003。

²腐蚀条件：介质为10wt%盐酸，腐蚀温度为150℃，腐蚀时间为24小时。

³腐蚀条件：介质为PH值为12的NaOH溶液，腐蚀温度为150℃，腐蚀时间为24小时。