[发明专利]具有改进的热性质和机械性质的填充弹性体

说明书

本发明涉及含有主要为二维形状的填料颗粒的弹性体组合物。与含有常规填料如天然粘土、炭黑和碳纤维的弹性体相比，所述弹性体组合物表现出显著改进的热、化学和机械性质。此外，本发明的弹性体组合物表现出改进的对溶剂诱导的溶胀和对诸如硫化氢的气体的不想要的渗透的抗性。本发明还提供了一种形成此类弹性体组合物的方法和使用此类弹性体组合物来制备具有改进的对热、化学和机械应力的抗性的弹性体制品的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年11月14日提交的美国临时申请62/421,494的优先权的权益，所述临时申请特此以引用的方式整体并入。本申请中引用的所有公布、专利、专利申请、数据库和其他参考文献、本文提及的所有相关申请以及其中引用的所有参考文献均以引用的方式整体并入，如同在本文完整地重申并且如同表明每个个别公布、专利、专利申请、数据库或其他参考文献具体且单独地以引用的方式并入一般。

技术领域

本发明涉及具有改进的机械和物理性质的弹性体组合物。本发明的弹性体组合物可用作油气回收装置中的密封件或垫圈，并且可在广泛温度范围和广泛压差范围内使用。

发明背景

弹性体组合物可用于各种应用中，包括作为用于密封件和垫圈的材料。当弹性体密封件和垫圈在环境条件下使用或与非腐蚀性或无毒化学品一起使用时，对弹性体类型的化学和物理要求不是特别严格。然而，在侵蚀性密封应用中，如在油气回收中遇到的那些应用中，仅由弹性体组成的聚合物组合物在其物理性质方面具有若干限制。例如，此类弹性体组合物可能具有较差的拉伸和压缩强度，或者可能易于在溶剂和气体中发生化学劣化或溶胀。

由于这一原因，已经开发了包含某些填料的弹性体组合物。将填料颗粒掺入弹性体基质中可提高材料的刚度，同时保留基本的密封性质，如在负荷下的密封力保持和弹性回复。诸如炭黑和二氧化硅颗粒的填料是常见的。然而，此类填料可具有降低弹性体的柔性、顺应性和流动性以及降低形状适应性或可塑性的抵消效应。弹性体的柔性和流动性与弹性体成为有用产品，如用于工业油气应用的密封件的可挤出性和可加工性相关。它们还与弹性体与装置中的非平面表面相符、从而产生所需的密封功能的能力相关。因此，需要一种具有改进的物理性质的弹性体。此类性质将包括，例如，与未填充的弹性体类似的柔性、可塑性和弹性回复、高热降解温度、用于热降解的高活化能、较低的玻璃化转变温度、改进的对在诸如油和工业溶剂的流体中的溶胀或劣化的抗性、降低的气体渗透性、增加的储能模量和损耗模量、增加的刚度、增加的断裂强度、密封力保持、挤出或蠕变、尺寸恢复和尺寸设定。表现出所有这些看似不相容的性质的组合的弹性体组合物对于在石油化工生产的高压和可变温度工业中使用将是期望的。

发明内容

在一方面，与常规炭黑填充的弹性体相比，本发明提供了具有显着改进的断裂性质和热稳定性的弹性体组合物。本发明尤其认识到，与常规填料如天然粘土、炭黑和碳纤维相比，主要为二维形状的填料颗粒表现出显著改进的热和机械性质。此外，本发明的弹性体组合物表现出改进的对溶剂诱导的溶胀和对诸如硫化氢的气体的不想要的渗透的抗性。

在另一方面，本发明提供了一种弹性体组合物，所述弹性体组合物含有包含一种或多种弹性体的弹性体组分和填料组分。所述填料组分含有分散在所述弹性体组分中的多个二维颗粒。

在另一方面，本发明提供了一种形成弹性体组合物的方法。所述方法包括将包含一种或多种弹性体的弹性体组分与填料组分组合的步骤，其中所述填料组分包含多个二维颗粒，以使得所述二维颗粒变得分散在所述弹性体组分中，从而形成所述弹性体组合物。