[发明专利]用于制备橡胶材料的组合物、橡胶材料及其制备方法、防喷器

说明书

本申请提供用于制备橡胶材料的组合物、橡胶材料及其制备方法、防喷器，属于橡胶材料配方技术领域。用于制备橡胶材料的组合物包括100重量份丁腈橡胶、1～15重量份改性树脂、5～15重量份白炭黑、4～14重量份硫化活性剂、1.5～3重量份硫化剂和0.5～3.5重量份硫化促进剂。经硅烷偶联剂改性的酚醛树脂能够与白炭黑结合。改性树脂所含的双键发生硫化交联反应，改性树脂之间发生交联反应形成刚性的树脂交联网络，改性树脂与丁腈橡胶之间发生交联反应形成互穿交联网络，互穿交联网络能够有效增加橡胶的硬度和模量，同时提高耐油和耐热溶胀性能。树脂交联网络和互穿交联网络协同补强用于提高橡胶材料的拉伸强度和撕裂强度。

技术领域

本申请涉及橡胶材料配方技术领域，具体而言，涉及一种用于制备橡胶材料的组合物、橡胶材料及其制备方法、防喷器。

背景技术

防喷器是井控装置的重要组成部分，其主要用于钻井、修井、试油等作业中控制井口压力，防止井喷事故的发生。防喷器的球形胶芯是钻修井作业安全施工的重要保障，胶芯一旦密封失效，将可能导致严重的安全事故。胶芯失效原因和失效机制是十分复杂的，涉及到支撑筋和胶芯外部结构、形状、尺寸、橡胶材料特性及配方和防喷器的工况条件等诸多原因，其中，橡胶胶芯配方的影响具有决定性作用。

防喷器的球形胶芯的主要失效形式有胶芯上表面开裂和层块状脱落、胶芯内壁大块脱胶、胶芯底部与活塞接触处的橡胶开裂、胶芯不能密封住井底高压流体和封井后胶芯不能及时恢复等。上述失效形式将导致胶芯失效的因素除了其上表面、内壁及底部遭受剪切应力、交变应力破坏之外，胶芯这种橡胶厚制品需要经过长时间高温硫化，一般需要6～10个小时。但是在长时间高温硫化后，胶料的抗撕裂性能下降明显也会加速胶芯的表面破坏。

发明内容

本申请提供了一种用于制备橡胶材料的组合物、橡胶材料及其制备方法、防喷器，其能够制得一种具有较高拉伸强度和撕裂强度的橡胶材料。

本申请的实施例是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种用于制备橡胶材料的组合物，其包括：100重量份丁腈橡胶、1～15重量份改性树脂、5～15重量份白炭黑、4～14重量份硫化活性剂、1.5～3重量份硫化剂和0.5～3.5重量份硫化促进剂。

改性树脂为经硅烷偶联剂改性的酚醛树脂。

酚醛树脂含有双键。

在上述技术方案中，硅烷偶联剂所含水解结构片段可以水解产生-Si-OH结构与白炭黑表面的羟基结合，经硅烷偶联剂改性的酚醛树脂能够与白炭黑结合，使得改性树脂不仅具有偶联剂功效，还具有补强性能。

改性树脂所含的双键在硫化时发生硫化交联反应，包括改性树脂之间的交联反应和改性树脂与丁腈橡胶之间的交联反应。改性树脂之间发生交联反应形成刚性的树脂交联网络，改性树脂与丁腈橡胶之间发生交联反应形成互穿交联网络，互穿交联网络能够有效增加橡胶的硬度和模量，同时提高耐油和耐热溶胀性能。树脂交联网络和互穿交联网络协同补强用于提高橡胶材料的拉伸强度和撕裂强度。并且，即使橡胶交联网络的交联键发生断裂，树脂交联网络也会均匀的分散并穿插在橡胶交联网路中，也能够对橡胶交联网络起到增强的效果。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述酚醛树脂包括未改性酚醛树脂或改性酚醛树脂。

可选地，改性酚醛树脂包括经腰果油、妥尔油、亚麻籽油、不饱和脂肪酸、松香、烷基苯酚树脂、苯胺或三聚氰酰胺改性的酚醛树脂中的任意一种或多种。

在上述示例中，改性的目的是使没有双键的酚醛树脂能够具有双键，如果酚醛树脂本身就具有双键即不需要改性。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述丁腈橡胶的丙烯腈含量为31～43wt％。

可选地，丁腈橡胶的ML₍₁₊₄₎(100℃)门尼黏度为54～80。