一種用于輸送壓縮天然氣的氫化丁腈橡膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于橡膠的化學(xué)改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及為一種用于輸送壓縮天然氣的氫化丁腈橡膠及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氫化丁腈橡膠，是一種高飽和的新型高性能橡膠，本身具有很好的加工性能、耐油性能、耐熱性能和耐冷性能，因而其得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]將氫化丁腈橡膠應(yīng)用于輸送壓縮天然氣，要求氫化丁腈具有更好的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和氣體阻隔性能。通過在橡膠中滲入碳納米材料使氫化丁腈的耐熱抗磨性能、機(jī)械強(qiáng)度以及抗老化等綜合性能得到明顯的改善和提高，從而使得氫化丁腈橡膠適用于輸送壓縮天然氣。然而碳納米材料的應(yīng)用僅限于實(shí)驗(yàn)階段，其制備工藝較為復(fù)雜，成本較高，難以普遍的應(yīng)用。因此，有必要研發(fā)一種用于輸送壓縮天然氣的氫化丁腈橡膠及其制備方法，成本低廉，便于推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供一種用于輸送壓縮天然氣的氫化丁腈橡膠，成本低廉，并且熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度以及抗老化等綜合性能得到明顯的改善和提尚。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述氫化丁腈橡膠的制備方法。
[0006]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的采用的技術(shù)方案如下。
[0007]—種用于輸送壓縮天然氣的氫化丁腈橡膠，包括以下重量份的組分:
100重量份的氫化丁腈橡膠，40~56重量份的UPVC，27-37重量份的觸變劑；2~8重量份的活性劑，2~4重量份的促進(jìn)劑，1.5-5重量份的防老劑，40~80重量份的補(bǔ)強(qiáng)劑，2~10的硫化劑。
[0008]所述觸變劑包括高嶺土和氯化鈣，所述高嶺土的重量份為15~20，所述氯化鈣的重量份為12~17。
[0009]將15~20重量份的高嶺土加入至10ml的甲醇中，超聲分散0.5h，得到分散均勻的高嶺土懸浮液；將12~17重量份的氯化鈣溶解于20ml去離子水中并攪拌均勻，得到氯化鈣水溶液；在攪拌中將氯化鈣水溶液加入高嶺土懸浮液，超聲lh，然后在120°C下蒸發(fā)去除溶劑，并球磨至粒度為1.0 μ m，得到觸變劑。
[0010]所述活性劑為納米氧化鋅或活性氧化鋅；所述促進(jìn)劑為促進(jìn)劑Na-22 ;所述防老劑為2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉多聚體；所述補(bǔ)強(qiáng)劑為炭黑；所述硫化劑為過氧化二異丙苯。
[0011]—種用于輸送壓縮天然氣的氫化丁腈橡膠的制備方法，包括以下步驟:
(I)觸變劑的預(yù)處理:將高嶺土加入至10ml的甲醇中，超聲分散0.5h，得到分散均勻的高嶺土懸浮液；將氯化鈣溶解于20ml去離子水中并攪拌均勻，得到氯化鈣水溶液；在攪拌中將氯化鈣水溶液加入高嶺土懸浮液，超聲lh，然后在120°C下蒸發(fā)去除溶劑，并球磨至粒度為1.0 μ m，得到改性高嶺土的觸變劑；
(2)對(duì)氫化丁腈橡膠進(jìn)行加熱軟化；
(3)對(duì)氫化丁腈橡膠進(jìn)行塑煉加工；
(4)對(duì)氫化丁腈橡膠進(jìn)行混煉加工得到混煉膠；
(5)對(duì)混煉膠進(jìn)行硫化加工。
[0012]步驟(2)中，將氫化丁腈橡膠放置于恒溫箱內(nèi)0.5h，溫度恒定在70°C。
[0013]步驟(3)中，采用二段機(jī)械塑煉，第一次塑煉時(shí)將氫化丁腈橡膠在開煉機(jī)上塑煉5分鐘，下片冷卻停放4h，然后再進(jìn)行第二次塑煉，將氫化丁腈橡膠在開煉機(jī)上塑煉5分鐘，下片冷卻停放4h。
[0014]步驟(4)中，將塑煉好之后的氫化丁腈橡膠與觸變劑、UPVC加入密煉機(jī)，在120°C的條件下混合至分散均勻，隨后降至常溫，再按比例依次加入活性劑、促進(jìn)劑、防老劑到密閉式煉膠機(jī)中混煉均勻，切割翻煉；然后加入補(bǔ)強(qiáng)劑混煉均勻，切割翻煉；最后加入硫化劑混煉均勻，停放24h后，得到混煉膠。
[0015]步驟(5)中，將混煉膠室溫停放24h后，利用無轉(zhuǎn)子硫化儀測(cè)試混煉膠在170°C的正硫化時(shí)間Tra。，將平板硫化機(jī)升溫至170°C并恒定；將混煉膠利用平板硫化機(jī)模壓成型，模壓條件:硫化溫度170°C，硫化時(shí)間Tra。，壓力選擇1MPa ;然后將模壓成型的材料利用電熱鼓風(fēng)恒溫箱進(jìn)行二段硫化，二段硫化條件硫化溫度150°C，硫化時(shí)間4h，得到用于輸送壓縮天然氣的氫化丁腈橡膠。
[0016]所述活性劑為納米氧化鋅或活性氧化鋅；所述促進(jìn)劑為促進(jìn)劑Na-22 ;所述防老劑為2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉多聚體；所述補(bǔ)強(qiáng)劑為炭黑；所述硫化劑為過氧化二異丙苯。
[0017]所述的氫化丁腈橡膠是通過對(duì)丁腈橡膠主鏈上所含的丁二烯單元進(jìn)行特殊加氫處理而制得的一種性能優(yōu)異的高飽和彈性體。本申請(qǐng)中，氫化丁腈橡膠為一種牌號(hào)氫化丁腈橡膠，或兩種及兩種以上牌號(hào)的共混氫化丁腈橡膠，所述氫化丁腈橡膠中腈基重量百分比為10~50%，氫化度為95~100%。
[0018]所述的高嶺土是一種1:1型的層狀硅酸鹽，它的晶體單元是由一層硅氧四面體和一層鋁氧八面體通過共同的氧互相連接而成的。它的晶體結(jié)構(gòu)式理論為Al2O3(S12)2H2O,由于類質(zhì)同象代替，常含有少量的Fe，Mg、Mn、Cu、Cr等。高嶺土的結(jié)構(gòu)單元間是通過氫鍵和范德華力連接而成的層狀堆疊。而質(zhì)純的高嶺土具有白度高、質(zhì)地易于分散懸浮于水中，良好的可塑性和高的燒結(jié)性、優(yōu)良的電絕緣性以及良好的抗酸溶性、很低的陽離子交換容量、較高的耐火度等理化性能。高嶺土在橡膠中以片層形式存在，具有較好的阻隔性能，體現(xiàn)在氣密性。耐油性和阻燃性。
[0019]CPVC，氯化聚氯乙烯，是聚氯乙烯(PVC)進(jìn)一步氯化改性的產(chǎn)品，其氯含量一般為65%~72% (體積分?jǐn)?shù))。CPVC除了兼有PVC的很多優(yōu)良性能外，其所具有的耐腐蝕性、耐熱性、可溶性、阻燃性、機(jī)械強(qiáng)度等均比PVC有較大的提高，因而CPVC是性能優(yōu)良的新型材料，被廣泛用于建筑、化工、冶金、造船、電器、紡織等領(lǐng)域。
[0020]本發(fā)明的橡膠實(shí)現(xiàn)了耐腐蝕、耐老化和耐油性的良好平衡，同時(shí)具有良好的柔軟性、彈性和強(qiáng)度，適用于輸送壓縮的天然氣。改性觸變劑和UPVC相互間產(chǎn)生共混共凝的協(xié)同作用，高嶺土分解產(chǎn)生的Al和Si離子對(duì)其它離子有極化作用，增加了 UPVC的收縮率。同時(shí)改性觸變劑增加了膠料的隔氣性，保證了輸送天然氣的密封性能。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]實(shí)施例1:
一種用于輸送壓縮天然氣的氫化丁腈橡膠，包括以下組分:
10g的氫化丁腈橡膠，40g的UPVC，27g的觸變劑；8g的活性劑，3g的促進(jìn)劑，3g的防老劑，80g的補(bǔ)強(qiáng)劑，8g的硫化劑。
[0023]所述觸變劑的制備方法如下:將15g的高嶺土加入至10ml的甲醇中，超聲分散0.5h，得到分散均勻的高嶺土懸浮液；將12g的氯化鈣溶解于20ml去離子水中并攪拌均勻，得到氯化鈣水溶液；在攪拌中將氯化鈣水溶液加入高嶺土懸浮液，超聲lh，然后在120°C下蒸發(fā)去除溶劑，并球磨至粒度為1.0 μm，得到觸變劑。
[0024]所述活性劑為納米氧化鋅；
所述促進(jìn)劑為促進(jìn)劑Na-22 ;
所述防老劑為2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉多聚體；
所述補(bǔ)強(qiáng)劑為炭黑；
所述硫化劑為過氧化二異丙苯。
[0025]—種用于輸送壓縮天然氣的氫化丁腈橡膠的制備方法，包括以下步驟:
(1)觸變劑的預(yù)處理:將高嶺土加入至10ml的甲醇中，超聲分散0.5h，得到分散均勻的高嶺土懸浮液；將氯化鈣溶解于20ml去離子水中并攪拌均勻，得到氯化鈣水溶液；在攪拌中將氯化鈣水溶液加入高嶺土懸浮液，超聲lh，然后在120°C下蒸發(fā)去除溶劑，并球磨至粒度為1.0 μ m，得到改性高嶺土的觸變劑；
(2)對(duì)氫化丁腈橡膠進(jìn)行加熱軟化:將氫化丁腈橡膠放置于恒溫箱內(nèi)0.5h，溫度恒定在 70 0C ；
加熱軟化，用以避免氫化丁腈橡膠硬化或結(jié)晶，減少氫化丁腈橡膠進(jìn)行塑煉的時(shí)間和能耗。
[0026](3)對(duì)氫化丁腈橡膠進(jìn)行塑煉加工:采用二段機(jī)械塑煉，第一次塑煉時(shí)將氫化丁腈橡膠在開煉機(jī)上塑煉5分鐘，下片冷卻停放4h，然后再進(jìn)行第二次塑煉，將氫化丁腈橡膠在開煉機(jī)上塑煉5分鐘，下片冷卻停放4h ;
多次塑煉，可以降低氫化丁腈橡膠的門尼粘度，便于混煉階段更好的吃料；
(4)對(duì)氫化丁腈橡膠進(jìn)行混煉加工得到混煉膠:將塑煉好之后的氫化丁腈橡膠與觸變劑、UPVC加入密煉機(jī)，在120°C的條件下混合至分散均勻，隨后降至常溫，再按比例依次加入活性劑、促進(jìn)劑、防老劑到密閉式煉膠機(jī)中混煉均勻，切割翻煉；然后加入補(bǔ)強(qiáng)劑混煉均勻，切割翻煉；最后加入硫化劑混煉均勻，停放24h后，得到混煉膠；
高嶺土本身寬厚比極大的片層結(jié)構(gòu)和高嶺土在橡膠中精細(xì)的分散結(jié)構(gòu)使材料具有良好的力學(xué)性能。硬度、拉伸強(qiáng)度、100%