CN103242609B - 多维数复合无机粒子/四丙氟橡胶复合材料 - Google Patents
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Abstract
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，此种复合材料中，以四丙氟橡胶为主体材料，添加不同维数的复合无机粒子，通过表面修饰使得无机粒子表面带有可参加交联反应的双键。加入的复合粒子能够有效地提高四丙氟橡胶耐温、耐硫化氢、耐二氧化碳的性能。
Description
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。
Claims (7)
1.一种多维数复合无机粒子/四丙氟橡胶复合材料，其特征是，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，按照重量份具体配比如下：
其中所述的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。
2.根据权利要求1所述的复合材料，所述的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。
3.根据权利要求1所述的复合材料，所述的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。
4.根据权利要求1所述的复合材料，所述的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。
5.根据权利要求1所述的复合材料，所述的多维数复合无机粒子是通过水热法制备获得，温度为140-180℃，时间为24小时。
6.根据权利要求5所述的复合材料，所述的无机粒子在复合前，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。
7.根据权利要求1-6任一项所述的复合材料，其中不包含三烯丙基异三聚氰酸酯。
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