CN108795015A - 一种氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料及其制备方法，属于橡胶技术领域。本发明的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料包括聚氨酯橡胶、氢化丁腈橡胶、炭黑、增塑剂、硬脂酸、防老剂、促进剂、硫化剂和聚乙醇酸。本发明的可溶橡胶复合材料可以直接在水或者井液中丧失力学性能，最终溶解或者降解，这样提高了生产效率并降低工作成本；通过调节氢化丁腈橡胶与聚氨酯橡胶的含量控制溶解速度。

Description

一种氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料及其制备方法，属于橡胶技术领域。

背景技术

橡胶具有可逆形变的高弹性聚合物材料。在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大的形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定形聚合物，它的玻璃化转变温度低，分子量往往很大，大于几十万。橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。它不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品，而且向挖掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件。

聚氨酯树脂是由聚酯(或聚醚)与二异氰酸脂类化合物聚合而成的。性能：在各种橡胶中耐磨性最高。强度、弹性高，耐油性好，耐臭氧、耐老化、气密性等也都很好。缺点是耐湿性差，耐水和耐碱性不好，耐溶剂性较差。

氢化丁腈橡胶复合材料是由丁晴橡胶进行特殊加氢处理而得到的一种高度饱和的弹性体。它有极佳的抗腐蚀、抗撕裂和抗压变特性，耐臭氧、耐阳光、耐天候性较好。适用于苛刻应用条件下的胶管、自动传送系统、隔膜层、O型圈、汽车密封件及油田应用。

然而传统的橡胶材料交联之后不可溶解，井下使用过程中保持着较高的力学强度，而在井下工序完成之后，需要通过钻头将其破坏并清除，需要花费更多的生产周期和成本。

因此，针对上述问题，本发明就提供一种氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的可溶复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料及其制备方法，以解决现有技术中橡胶材料不易溶问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料包括聚氨酯橡胶、氢化丁腈橡胶、炭黑、增塑剂、硬脂酸、防老剂、促进剂、硫化剂和聚乙醇酸。

进一步地，所述的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料按照质量份计包括：聚氨酯橡胶60-70份、氢化丁腈橡胶30-40份、炭黑20-50份、增塑剂1-2份、硬脂酸0.2-1份、防老剂0.5-1份、促进剂0.5-1份、硫化剂2-4份和聚乙醇酸10-40份。

进一步地，所述的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料按照质量份计包括：聚氨酯橡胶62-68份、氢化丁腈橡胶32-38份、炭黑30-40份、增塑剂1.2-1.8份、硬脂酸0.4-0.8份、防老剂0.6-0.8份、促进剂0.6-0.8份、硫化剂2.2-3.8份和聚乙醇酸20-30份。

进一步地，所述的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料按照质量份计包括：聚氨酯橡胶65份、氢化丁腈橡胶35份、炭黑35份、增塑剂1.5份、硬脂酸0.6份、防老剂0.7份、促进剂0.7份、硫化剂3份和聚乙醇酸25份。

进一步地，增塑剂选自暌二酸二辛酯、壬二酸二辛酯、聚已二酸亚丙基酯、二硬脂酸二甘醇与氯代联苯中任一。

进一步地，防老剂选自甲基-2-氢硫基苯并咪唑、辛基化二苯胺、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、N，N’-二苯基丙二胺与6-苯基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉中任一。

进一步地，促进剂选自二硫化四甲基秋兰姆、4，4’-二硫代二吗啡啉、邻甲苯基二胍、N，N′-二正丁基硫脲、N，N′-二正丁基硫脲与2-(4-码啉基硫醇基)苯并噻唑中任一。

进一步地，硫化剂选自过氧化苯甲酰、N，N’间亚苯基马来酰亚胺、次甲基双邻氯苯胺、双叠胺基甲酸丁二醇酯、氯化硫磺与过氧化苯甲酰中任一。

本发明的目的是还可以通过以下技术方案实现的：所述的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料的制备方法，包括步骤：将聚氨酯橡胶和氢化丁腈橡胶进行塑炼、混合，直至得到混合橡胶；将混合橡胶包辊，分别加入炭黑和增塑剂，混合；再依次加入硬脂酸、防老剂、促进剂和硫化剂，混合；最后加入聚乙醇酸，混合，直至得到氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料。

进一步地，塑炼过程为3-5min。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

1.本发明含有聚氨酯橡胶与氢化丁腈橡胶的可溶橡胶复合材料具备较好的协同作用，因此耐磨性能优越，耐低温性能、耐油性能优异且具有高强度；

2.本发明的可溶橡胶复合材料可以直接在水或者井液中丧失力学性能，最终溶解或者降解，实现了井下无任何残留，增大生产通道，方便后期其他作业施工，节省作业成本，简化施工工序，提高了生产效率，结构简单，使用安全可靠；

3.通过调节氢化丁腈橡胶与聚氨酯橡胶的含量控制溶解速度；

4.本发明的可溶橡胶复合材料制备方法简单有效，易于操作。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料包括聚氨酯橡胶、氢化丁腈橡胶、炭黑、增塑剂、硬脂酸、防老剂、促进剂、硫化剂和聚乙醇酸。

其中，炭黑在于提高材料的强度和填充性，同时降低生产成本；

硬脂酸为流动助剂，其作用在于改善橡胶的加工性和分散性；

硫化剂可使橡胶发生硫化交联；

防老剂的作用抑制橡胶老化，延长使用寿命；

促进剂的作用在于提高硫化速度、降低硫化温度、缩短硫化时间。

氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料按照质量份计包括：聚氨酯橡胶60-70份、氢化丁腈橡胶30-40份、炭黑20-50份、增塑剂1-2份、硬脂酸0.2-1份、防老剂0.5-1份、促进剂0.5-1份、硫化剂2-4份和聚乙醇酸10-40份。优选地，按照质量份计包括：聚氨酯橡胶62-68份、氢化丁腈橡胶32-38份、炭黑30-40份、增塑剂1.2-1.8份、硬脂酸0.4-0.8份、防老剂0.6-0.8份、促进剂0.6-0.8份、硫化剂2.2-3.8份和聚乙醇酸20-30份。更优选地，按照质量份计包括：聚氨酯橡胶65份、氢化丁腈橡胶35份、炭黑35份、增塑剂1.5份、硬脂酸0.6份、防老剂0.7份、促进剂0.7份、硫化剂3份和聚乙醇酸25份。

增塑剂选自暌二酸二辛酯、壬二酸二辛酯、聚已二酸亚丙基酯、二硬脂酸二甘醇与氯代联苯中任一。防老剂选自甲基-2-氢硫基苯并咪唑、辛基化二苯胺、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、N，N’-二苯基丙二胺与6-苯基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉中任一。促进剂选自二硫化四甲基秋兰姆、4，4’-二硫代二吗啡啉、邻甲苯基二胍、N，N′-二正丁基硫脲、N，N′-二正丁基硫脲与2-(4-码啉基硫醇基)苯并噻唑中任一。硫化剂选自过氧化苯甲酰、N，N’间亚苯基马来酰亚胺、次甲基双邻氯苯胺、双叠胺基甲酸丁二醇酯、氯化硫磺与过氧化苯甲酰中任一。

所述的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料的制备方法，包括步骤：将聚氨酯橡胶和氢化丁腈橡胶进行塑炼、混合，直至得到混合橡胶；将混合橡胶包辊，分别加入炭黑和增塑剂，混合；再依次加入硬脂酸、防老剂、促进剂和硫化剂，混合；最后加入聚乙醇酸，混合，直至得到氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料。

塑炼指通过机械应力的方式，使橡胶由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态的过程。橡胶在发生变形后，不能恢复其原来状态，或者说保持其变形状态的性质。生胶的分子量与可塑性有着密切的关系。分子量越小，可塑性就越大。生胶经过机械塑炼后，分子量降低，粘度下降，可塑性增大。由此可见，生胶在塑炼过程中，可塑性的提高是通过分子量的降低来实现的。

包辊是开炼机混炼的首要因素，胶料的包辊性好坏会影响混炼时吃积快慢、配合剂分散。如果包辊性太差，甚至无法混炼。胶料的包辊性与生胶的性质，如格林强度、断裂拉伸比、最大松弛时间，以及辊温和剪切速率有关。

实施例1

本发明的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料包括聚氨酯橡胶65份、氢化丁腈橡胶35份、炭黑35份、暌二酸二辛酯1.5份、硬脂酸0.6份、甲基-2-氢硫基苯并咪唑0.7份、二硫化四甲基秋兰姆0.7份、过氧化苯甲酰3份和聚乙醇酸25份。

制备方法：将聚氨酯橡胶和氢化丁腈橡胶放在开炼机上进行塑炼，共混至均匀；通过调节开炼机辊距使橡胶包辊，逐步加入炭黑和增塑剂；待完全混入后，依次加入硬脂酸、防老剂、促进剂和硫化剂；待完全混好后，加入聚乙醇酸共混至均匀。

表1实施例1的复合材料的性能参数

实施例2

本发明的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料包括聚氨酯橡胶60份、氢化丁腈橡胶40份、炭黑20份、过氧化苯甲酰2份、硬脂酸0.2份、辛基化二苯胺1份、4，4’-二硫代二吗啡啉0.5份、N，N’间亚苯基马来酰亚胺4份和聚乙醇酸10份。

制备方法同实施例1

表2实施例2的复合材料的性能参数

实施例3

本发明的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料包括聚氨酯橡胶70份、氢化丁腈橡胶30份、炭黑50份、聚已二酸亚丙基酯1份、硬脂酸1份、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5份、邻甲苯基二胍1份、次甲基双邻氯苯胺2份和聚乙醇酸40份。

制备方法同实施例1

表3实施例3的复合材料的性能参数

实施例4

本发明的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料包括聚氨酯橡胶62份、氢化丁腈橡胶38份、炭黑30份、二硬脂酸二甘醇1.8份、硬脂酸0.4份、N，N’-二苯基丙二胺0.8份、N，N′-二正丁基硫脲0.6份、双叠胺基甲酸丁二醇酯3.8份和聚乙醇酸20份。

制备方法同实施例1

表4实施例4的复合材料的性能参数

实施例5

本发明的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料包括聚氨酯橡胶68份、氢化丁腈橡胶32份、炭黑40份、氯代联苯1.2份、硬脂酸0.8份、6-苯基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉0.6份、N，N′-二正丁基硫脲0.8份、氯化硫磺2.2份和聚乙醇酸30份。

制备方法同实施例1

表5实施例5的复合材料的性能参数

实施例6

本发明的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料包括聚氨酯橡胶61份、氢化丁腈橡胶39份、炭黑25份、二硬脂酸二甘醇1.9份、硬脂酸0.3份、辛基化二苯胺0.9份、2-(4-码啉基硫醇基)苯并噻唑0.55份、过氧化苯甲酰3.9份和聚乙醇酸15份。

制备方法同实施例1

表6实施例6的复合材料的性能参数

实施例7

本发明的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料包括聚氨酯橡胶69份、氢化丁腈橡胶31份、炭黑45份、壬二酸二辛酯1.1份、硬脂酸0.9份、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.55份、二硫化四甲基秋兰姆0.9份、过氧化苯甲酰2.1份和聚乙醇酸35份。

制备方法同实施例1

表7实施例7的复合材料的性能参数

对比例1

氢化丁腈橡胶100份、炭黑35份、增塑剂1.5份、硬脂酸0.6份、防老剂0.7份、促进剂0.7份和硫化剂3份。

制备方法：将氢化丁腈橡胶放在开炼机上进行塑炼，共混至均匀；通过调节开炼机辊距使橡胶包辊，逐步加入炭黑和增塑剂；待完全混入后，依次加入硬脂酸、防老剂、促进剂和硫化剂共混至均匀。

表8对比例1的复合材料的性能参数

80℃水降解	0d	1d	2d	3d	4d
						硬度A	80	80	80	80	80
拉伸强度Mpa	18	18	18	18	18
						断裂伸长率％	260	260	260	260	260
外观		无变化	无变化	无变化	无变化

对比例2

氢化丁腈橡胶35份、炭黑35份、增塑剂1.5份、硬脂酸0.6份、防老剂0.7份、促进剂0.7份、硫化剂3份和聚乙醇酸25份。

制备方法：将氢化丁腈橡胶放在开炼机上进行塑炼，共混至均匀；通过调节开炼机辊距使橡胶包辊，逐步加入炭黑和增塑剂；待完全混入后，依次加入硬脂酸、防老剂、促进剂和硫化剂；待完全混好后，加入聚乙醇酸共混至均匀。

表9对比例2的复合材料的性能参数

对比例3

氢化丁腈橡胶90份、聚氨酯橡胶10份、炭黑35份、增塑剂1.5份、硬脂酸0.6份、防老剂0.7份、促进剂0.7份和硫化剂3份。

制备方法：将聚氨酯橡胶与氢化丁腈橡胶放在开炼机上进行塑炼，共混至均匀；通过调节开炼机辊距使橡胶包辊，逐步加入炭黑和增塑剂；待完全混入后，依次加入硬脂酸、防老剂、促进剂和硫化剂共混至均匀。

表10对比例3的复合材料的性能参数

综合以上，本发明中实施例1-7的复合材料中均含有氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶与聚乙醇酸，由于聚氨酯橡胶为可溶橡胶，聚乙醇酸为助溶剂，因此实施例1-7的复合材料在80-120℃的水中4天之内可完全失去力学强度。而对比例1-3中的复合材料在80-120℃的水中4天之后仍然保持原有的力学强度或者变化不大。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料，其特征在于，包括聚氨酯橡胶、氢化丁腈橡胶、炭黑、增塑剂、硬脂酸、防老剂、促进剂、硫化剂和聚乙醇酸。

2.根据权利要求1所述的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料，其特征在于，按照质量份计包括：聚氨酯橡胶60-70份、氢化丁腈橡胶30-40份、炭黑20-50份、增塑剂1-2份、硬脂酸0.2-1份、防老剂0.5-1份、促进剂0.5-1份、硫化剂2-4份和聚乙醇酸10-40份。

3.根据权利要求2所述的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料，其特征在于，按照质量份计包括：聚氨酯橡胶62-68份、氢化丁腈橡胶32-38份、炭黑30-40份、增塑剂1.2-1.8份、硬脂酸0.4-0.8份、防老剂0.6-0.8份、促进剂0.6-0.8份、硫化剂2.2-3.8份和聚乙醇酸20-30份。

4.根据权利要求3所述的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料，其特征在于，按照质量份计包括：聚氨酯橡胶65份、氢化丁腈橡胶35份、炭黑35份、增塑剂1.5份、硬脂酸0.6份、防老剂0.7份、促进剂0.7份、硫化剂3份和聚乙醇酸25份。

5.根据权利要求3所述的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料，其特征在于，增塑剂选自暌二酸二辛酯、壬二酸二辛酯、聚已二酸亚丙基酯、二硬脂酸二甘醇与氯代联苯中任一。

6.根据权利要求3所述的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料，其特征在于，防老剂选自甲基-2-氢硫基苯并咪唑、辛基化二苯胺、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、N，N’-二苯基丙二胺与6-苯基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉中任一。

7.根据权利要求3所述的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料，其特征在于，促进剂选自二硫化四甲基秋兰姆、4，4’-二硫代二吗啡啉、邻甲苯基二胍、N，N′-二正丁基硫脲、N，N′-二正丁基硫脲与2-(4-码啉基硫醇基)苯并噻唑中任一。

8.根据权利要求3所述的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料，其特征在于，硫化剂选自过氧化苯甲酰、N，N’间亚苯基马来酰亚胺、次甲基双邻氯苯胺、双叠胺基甲酸丁二醇酯、氯化硫磺与过氧化苯甲酰中任一。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

将聚氨酯橡胶和氢化丁腈橡胶进行塑炼、混合，直至得到混合橡胶；

将混合橡胶包辊，分别加入炭黑和增塑剂，混合；

再依次加入硬脂酸、防老剂、促进剂和硫化剂，混合；

最后加入聚乙醇酸，混合，直至得到氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料。

10.根据权利要求9所述的氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶的复合材料的制备方法，其特征在于，塑炼过程为3-5min。