[发明专利]耐老化HNBR/硅碳橡胶复合材料、其制备方法及所得封隔器

说明书

本发明提出一种耐老化HNBR/硅碳橡胶复合材料、其制备方法及所得封隔器，属于功能材料技术领域，该复合材料具有优异的力学性能和耐老化性，由其制备的封隔器可长效使用在高温石油开采条件下，且老化30天仍能表现出显著的力学性能。该技术方案包括超饱和氢化丁腈橡胶100份、生物质硅碳40‑50份、反应补强剂3‑7份、混合炭黑30份、防老剂2‑5份、助交联剂3‑8份、无味自由基引发剂3‑8份、软化剂0.5‑2.0份和促进剂2‑6份。本发明能够应用于油气藏开采过程中所用封隔器的制备中。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，尤其涉及一种耐老化HNBR/硅碳橡胶复合材料、其制备方法及所得封隔器。

背景技术

近几年国内油田油气的深入开发，低渗透油藏中的深井、超深井得到大力开发，深层油气资源开发面临高含水、深井、高温、高压、高应力、高二氧化碳等特征，采油工况日趋恶化，新型井下工具的研发及非常规油藏开发用新型材料越来越成为采油工程的关键。

HNBR具有优异的力学性能、耐高低温性、耐化学介质和耐臭氧性等特点，因此广泛应用于采油工程中。近些年，采用不饱和羧酸金属盐类对氢化丁腈橡胶的复合改性得到广泛的应用，常见的不饱和羧酸金属盐类有双甲基丙烯酸锌、甲基丙烯酸镁盐、氢氧化单甲基丙烯酸锌，这些反应型增强剂以化学反应增强原理完成对氢化丁腈橡胶的补强，与HNBR的结合性较好，提升材料的耐极性溶剂和耐高温性。虽然氢化丁腈橡胶复合材料的力学性能的增强得到广泛研究，但其耐热氧老化性能还不尽人意。

基于我国越来越多的非常规油气藏得到开采的现状，为了保持油气资源的开采产量，提高油气资源的采收率，高效开发复杂条件下的油气藏，开发高性能储层改造材料是确保油藏高产稳产的重要支撑。封隔器用橡胶的耐老化性、使用寿命成为制约封隔器长效使用的技术关键和瓶颈，因此，如何克服耐老化性、耐高温、高压差的技术难题，制备出具有优异的力学性能和耐老化性橡胶材料成为采油工程中的科学难题。

发明内容

本发明提供了一种耐老化HNBR/硅碳橡胶复合材料、其制备方法及所得封隔器，该复合材料具有优异的力学性能和耐老化性，由其制备的封隔器可长效使用在高温石油开采条件下，且老化30天时仍表现优异的力学性能。

为了达到上述目的，本发明提供了一种耐老化HNBR/硅碳橡胶复合材料，包含下述重量份的原料：超饱和氢化丁腈橡胶100份、生物质硅碳40-50份、反应补强剂3-7份、混合炭黑30份、防老剂2-5份、助交联剂3-8份、无味自由基引发剂3-8份、软化剂0.5-2.0份和促进剂2-6份。

作为优选，包括以下重量份的原料：超饱和氢化丁腈橡胶100份、生物质硅碳40-50份、反应补强剂3-7份、混合炭黑30份、防老剂2-5份、助交联剂3-8份、无味自由基引发剂3-8份、软化剂0.5-2.0份和促进剂2-6份。

作为优选，所述反应补强剂为双甲基丙烯酸锌、单甲基丙烯酸锌、单甲基丙烯酸镁、单甲基丙烯酸钙和甲基丙烯酸铝中的任意一种。

作为优选，所述反应补强剂为单甲基丙烯酸锌。

作为优选，所述混合炭黑为炭黑774、炭黑990、炭黑220、炭黑N330和炭黑N110中的任意几种的混合物。

作为优选，所述防老剂为防老剂RD和防老剂MB的混合物，其中防老剂RD和防老剂MB的摩尔比为1:1。

作为优选，所述助交联剂为三烯基甲基三异氰脲酸脂，所述无味自由基引发剂为无味过氧化二异丙苯，所述促进剂为氧化锌，所述软化剂为硬脂酸。

作为优选，所述复合材料在温度160℃-200℃、老化30天后所表现出的力学性能显著优于其老化前的力学性能。

本发明还提供了一种如上述任一项技术方案所述的耐老化HNBR/硅碳橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：