[发明专利]一种合金橡胶活塞及其采用的氢化丁腈高分子橡胶

说明书

本发明公开了一种合金橡胶活塞及其采用的氢化丁腈高分子橡胶，属于活塞技术领域。包括活塞和缸套，所述活塞由钢芯和弹性体组成，所述弹性体和缸套采用氢化丁腈高分子橡胶，弹性体和缸套采用过盈配合，弹性体与钢芯通过胶粘硫化成型，所述氢化丁腈高分子橡胶以碳化硅与表面活性处理纳米石英为改性基础材料，配合过氧化物硫化，超高强度纳米补强，加入耐高温防老剂，采用双马来酰胺高分子接枝复合技术而成；本发明适用于石油开采恶劣环境下，具有耐高温高压耐磨抗腐蚀等多重优点，使用寿命长，降低了更换频率，提高了钻井生产效率。

技术领域

本发明属于活塞技术领域，具体涉及一种合金橡胶活塞及其采用的氢化丁腈高分子橡胶。

背景技术

在泥浆泵液力端中，活塞和缸套是实现泵功能的两组关键部件。钻井泥浆泵普遍使用胀紧式活塞，活塞与缸套构成密封副，活塞的弹性体靠一定的过盈量紧贴在缸套壁作往复运动。而且由于工作条件严酷，活塞和缸套易磨损，须经常更换。其使用寿命直接影响到钻井生产的效率。

石油开采的深井、超深井的工况环境十分恶劣，包括高低温、高压、S和H2S以及CO2等腐蚀性介质的高含量、各类强腐蚀添加剂等，对于井下密封材料的性能提出了更高的要求。普通的NBR丁腈橡胶已经不能满足这些要求，而以前大量使用的氟橡胶存在一些性能上的缺点，如在烃类液体中稍有溶胀后，其机械强度损失很大；对于某些特殊化学药品的反应十分敏感，加工性能较差；价格昂贵等。

随着现代科学技术的不断发展，对橡胶材料的性能提出了日益广泛和苛刻要求，单一品种橡胶性能已无法满足复杂的苛刻环境。高分子“聚合物合金”技术是目前常用于橡胶材料改性的技术，可以实现两种或多种材料的取长补短，满足在高温、高压、磨耗、化学物品等苛刻条件下正常使用。

发明内容

针对现有技术中缺陷与不足的问题，本发明提出了一种合金橡胶活塞及其采用的氢化丁腈高分子橡胶，适用于石油开采恶劣环境下，具有耐高温高压耐磨抗腐蚀等多重优点，使用寿命长，降低了更换频率，提高了钻井生产效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种合金橡胶活塞，包括活塞和缸套，所述活塞由钢芯和弹性体组成，所述弹性体和缸套采用氢化丁腈高分子橡胶，弹性体和缸套采用过盈配合，弹性体与钢芯通过胶粘硫化成型，所述氢化丁腈高分子橡胶成分为：

生胶100g：HNBR氢化丁腈橡胶；

填充补强剂30～100g：包括炭黑，ZnO，MMA ，碳化硅，表面活性处理的纳米石英,硬脂酸；

硫化剂3～15g：采用过氧化物硫化剂包括Vul-cup 40KE、Perox imon F-40；

硫化促进剂1-10g：包括HVA-2（N,N’-间苯撑双马来酰亚胺）、TMTD（四甲基硫代过氧化二碳酸二酰胺），TAIC（三烯丙基异氰尿酸酯）、T M PT（三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯）；

防老剂1～5g：双组份防老剂体系RD/MB或MB/二苯胺类防老剂445；

其它助剂1～5g：包括金属氧化物。

进一步的，所述钢芯上设有若干齿槽，弹性体上设有与齿槽配合的凸起。

本发明具有如下有益效果：填充补强剂中的ZnO/MMA在混炼硫化时，发生聚合反应，并与氢化丁腈橡胶接枝，构成一种新型超高分子纳米复合材料，使氢化丁腈橡胶拉伸强度可高达60MPa，并具有较高的定伸应力、撕裂强度和良好的加工性能；采用过氧化物硫化剂硫化的氢化丁腈具有更好的耐热性、动态力学性能和较低的压缩永久变形；引进双组份防老剂中适当加入一些金属氧化物凸显耐高温防老剂之间的协同效应，可以进一步提高硫化胶的耐高温、耐介质腐蚀性能；本发明的合金橡胶活塞具有耐高温高压耐磨抗腐蚀等多重优点，适用于石油开采恶劣环境，使用寿命长。

附图说明