Композиционный нефтенабухающий материал



Композиционный нефтенабухающий материал
Композиционный нефтенабухающий материал

 


Владельцы патента RU 2625108:

Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева" (RU)

Изобретение относится к производству материалов, используемых для изготовления изделий различного функционального назначения, в том числе нефтенабухающих уплотнительных элементов, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности. Композиционный нефтенабухающий материал включает, мас. ч.: бутадиен-нитрильный каучук с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-20% - 40,0-50,0, изопреновый каучук СКИ-3 - 50,0-60,0, сера - 0,5-0,9, сульфенамид Ц - 1,5-2,5, N,N'-дитиодиморфолин - 1,5-2,5, тиурам Д - 1,5-2,5, антискорчинг «ЗПР» - 0,3-0,5, оксид цинка - 2,5-3,5, стеарат цинка - 4,0-5,0, стеариновая кислота - 1,0-2,0, нафтам-2 - 1,5-2,0, технический углерод Н 220 - 25,0-30,0, таурит ТС-Д - 14,0-16,0, смола «Шинпласт» - 4,0-5,5, оксанол ЦС-100 - 2,0-3,0, дибутилфталат - 3,0-4,0, масло индустриальное И-12А - 24,0-32,0, транс-полинорборнен - 6,0-8,0. Изобретение позволяет улучшить условную прочность при растяжении материала, а также достичь определенной степени его объемного набухания в среде нефти, масла и топлива. 2 табл.

 

Изобретение относится к полимерному материаловедению, в частности к производству материалов, используемых для изготовления изделий различного функционального назначения, в том числе нефтенабухающих уплотнительных элементов, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.

Известен композиционный материал на основе бутадиен-нитрильного каучука марки БНКС-18АН, включающий, масс. %: бутадиен-нитрильный каучук марки БНКС-18АН - 34,51-38,48, серу - 09,-1,0, сульфенамид Ц - 1,04-1,15, N,N'-дифенилгуанидин - 0,07-0,12, белила цинковые - 1,04-1,15, диафен ФП - 0,35-0,36, ацетонанил Н - 0,69-0,77, канифоль - 0,69-0,77, стеарин - 0,35-0,38, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, модифицированный 7 мас. % природный углеродсодержащий материал - карбосил - 5,76-15,50, технический углерод П 803 - 27,61-30,79, технический углерод П 324 - 6,90-7,76, диоктилсебацинат - 10,35-11,54 (Патент RU 2437903, опубл. 27.12.2011).

Недостатком композиционного материала являются недостаточно высокие показатели условной прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве.

Наиболее близкой по технической сущности является резиновая смесь на основе комбинации бутадиен-нитрильных каучуков марок БНКС-18 АМН (с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-20%) и СКН-18 ПВХ30, включающая, масс. %: бутадиен-нитрильный каучук марки БНКС-18 АМН - 75,0, бутадиен-нитрильный каучук марки СКН-18 ПВХ 30-25,0, тиурам Д - 3,0-4,0, нафтам-2 - 2,0-3,0, фактис - 4,0-5,0, оксанол ЦС-100 - 4,0-5,0, технический углерод П 803 - 70,0-80,0, технический углерод Т 900 - 30,0-40,0, технический углерод П 324 - 10,0-20,0, оксид цинка - 3,0-4,0, серу - 0,3-0,5, воск ЗВП - 3,0-4,0, карбосил - 50,0-60,0, цинколет ВВ 222 - 1,5-2,5, трихлорэтилфосфат - 4-,0-50,0 (Патент RU 2485147, опубл. 20.06.2013).

Недостатком указанной резиновой смеси являются недостаточно высокие значения условной прочности при растяжении и практическое отсутствие показателя объемного набухания в среде нефти и продуктов нефтепереработки.

Задачей изобретения является создание композиционного материала с повышенными значениями условной прочности при растяжении и высокой степенью его объемного набухания в среде нефти, масла и топлива.

Технический результат - улучшение показателей условной прочности при растяжении композиционного материала на основе комбинации бутадиен-нитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-20% и изопренового каучука, а также достижение степени его объемного набухания в среде нефти, масла и топлива.

Технический результат достигается путем подбора определенных каучуков и специальных ингредиентов в оптимальном соотношении компонентов, мас. ч.:

Бутадиен-нитрильный каучук с содержанием
нитрила акриловой кислоты 17-20% 40,0-50,0
Изопреновый каучук СКИ-3 50,0-60,0
Сера 0,5-0,9
Сульфенамид Ц 1,5-2,5
N,N'-Дитиодиморфолин 1,5-2,5
Тиурам Д 1,5-2,5
Антискорчинг «ЗПР» 0,3-0,5
Оксид цинка 2,5-3,5
Стеарат цинка 4,0-5,0
Стеариновая кислота 1,0-2,0
Нафтам-2 1,5-2,0
Технический углерод Н 220 25,0-30,0
Таурит ТС-Д 14,0-16,0
Смола «Шинпласт» 4,0-5,5
Оксанол ЦС-100 2,0-3,0
Дибутилфталат 3,0-4,0
Масло индустриальное И-12А 24,0-32,0
транс-Полинорборнен 6,0-8,0

Ведение ингредиентов выше или ниже предельных значений приводит к ухудшению выходных характеристик.

Новым в изобретении является не выявленное ранее сочетание известных ингредиентов, применяемых в аналогичном количественном соотношении и не используемого в рецептуре композиционного материала полимерного наполнителя - транс-полинорборнена. Это позволяет получить необходимый технический результат: повысить условную прочность при растяжении материала и объемное набухание в среде нефти, масла и топлива.

Отличительными признаками заявляемого изобретения являются дополнительные ингредиенты композиционного материала с применением полимерного наполнителя - транс-полинорборнена.

Заявляемый композиционный материал изготавливается из следующих компонентов:

Бутадиен-нитрильный каучук с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-20% (ТУ 38.30313-2006); изопреновый каучук СКИ-3 (ГОСТ 14925-79); сера (ГОСТ 127.2-93); сульфенамид Ц (ТУ 2491-055-05761637-2005); N,N'-дитиодиморфолин (ТУ 2478033-05807983-2002); тиурам Д (ГОСТ 740-76); антискорчинг «ЗПР» (ТУ 2494-001-98343855-2007); оксид цинка (ГОСТ 202-84); стеарат цинка (ТУ 2432-062-56856807-06); стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96); нафтам-2 (ГОСТ 39-79); технический углерод Н 220 (ТУ 2166-001-00149676-01); таурит ТС-Д (ТУ 2169-032-5481661-2006); смола «Шинпласт» (ТУ 2451-005-60928760-09); оксанол ЦС-100 (ТУ 6-36-1029-90); дибутилфталат (ГОСТ 8728-98); масло индустриальное И-12А (ГОСТ 20799-88); транс-полинорборнен (производство компании «Astron Industriebeteiligungs GmbH», Австрия). В предлагаемом композиционном материале могут использоваться аналоги каучуков и ингредиентов, выпускаемые различными фирмами.

Антискорчинг «ЗПР» повышает технологические свойства материала, используется в качестве замедлителя преждевременной вулканизации. Представляет собой кубовый продукт дистилляции фталевого ангидрида. Внешний вид - непылящий порошок от светло-серого до темно-серого цвета.

Таурит ТС-Д повышает упругопрочностные свойства композиционного материала, снижает «шубление» на вальцах в процессе производства, улучшает каландрируемость материала. Является сланцевым тонкодисперсным компонентом, выступает в роли активного наполнителя. Содержит в своем составе, масс. %: диоксид кремния - 49-64, мусковит - 13-26, доломит - 3-6, углеродистое вещество - 3-7, хлорит - <1, апатит - <1, гидроокислы сланца - 0,1, гидроокислы железа - 3-8,2, лейкоксен - 0,8.

Нефтеполимерная смола «Шинпласт» - пластификатор. Является эффективным смягчителем резиновых смесей. При этом увеличивается прочность резиновой смеси при нормальных условиях и после теплового старения, а также динамическая выносливость. Продукт термополимеризации углеводородного сырья, содержащего араматические углеводороды С8 и выше. Внешний вид: твердое вещество от темно-коричневого до черного цвета.

Оксанол ЦС-100 используется в качестве технологической добавки для улучшения технологических свойств композиционного материала. Поверхностно-активное вещество, полученное оксиэтилированием первичных спиртов фракции С16-С20, эмпирическая формула CnH2n+1O(CH2CH2O)mH, где n=19-20, m=100. Внешний вид: твердые белые чешуйки. Водный раствор с массовой долей препарата 10% - прозрачная, почти бесцветная жидкость.

Транс-полинорборнен - аморфный гранулированный белый порошок, хорошо совмещается и совулканизуется с бутадиен-нитрильными и изопреновыми каучуками, придает вулканизатам повышенную эластичность, стойкость к истиранию, раздиру и термическому старению. Благодаря способности к ориентационной кристаллизации повышение степени наполнения техническим углеродом и пластификаторами мало влияет на основные упругопрочностные характеристики.

Непосредственное введение порошкообразного транс-полинорборнена в резиновую смесь, без предварительной технологической доработки, не создает необходимые условия для достижения технического результата по причине отсутствия совмещения его с матрицей каучука. Для устранения этого недостатка производится набухание порошкообразного транс-полинорборнена в комбинации пластификаторов (масло индустриальное марки И-12А и дибутилфталат) при массовом соотношении: транс-полинорборнен: масло индустриальное марки И-12А : дибутилфталат = 1:4:0,5 путем выдержки в течение 24 часов при комнатной температуре в специальной емкости с перемешивающим устройством. Полученный в результате набухания в пластификаторах каучукоподобный (набухший) транс-полинорборнен используется для изготовления маточной резиновой смеси. Полученный в результате перемешивания продукт используется для приготовления необходимого материала.

Композиционный материал готовится смешением каучуков с ингредиентами на вальцах ЛБ 320 150/150. Составы материала приведены в табл. 1. Физико-механические показатели вулканизатов приведены в табл. 2.

Из таблицы 2 следует, что варианты композиционного материала обладают высокими значениями условной прочности при растяжении по сравнению с прототипом, характеризуются высокой степенью объемного набухания в нефти, масла и топлива, что позволяет рекомендовать их для создания нефтенабухающих уплотнительных элементов, используемых в нефтегазодобывающей промышленности.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности серийного производства композиционного материала для нефтегазодобывающей промышленности можно сделать вывод о его соответствии критериям патентоспособности.

Композиционный нефтенабухающий материал, характеризующийся тем, что включает бутадиен-нитрильный каучук с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-20%, изопреновый каучук СКИ-3, серу, сульфенамид Ц, N,N'-дитиодиморфолин, тиурам Д, антискорчинг «ЗПР», оксид цинка, стеарат цинка, стеариновую кислоту, нафтам-2, технический углерод Н 220, таурит ТС-Д, смолу «Шинпласт», оксанол ЦС-100, дибутилфталат, масло индустриальное И-12А, транс-полинорборнен, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Бутадиен-нитрильный каучук с содержанием
нитрила акриловой кислоты 17-20% 40,0-50,0
Изопреновый каучук СКИ-3 50,0-60,0
Сера 0,5-0,9
Сульфенамид Ц 1,5-2,5
N,N'-Дитиодиморфолин 1,5-2,5
Тиурам Д 1,5-2,5
Антискорчинг «ЗПР» 0,3-0,5
Оксид цинка 2,5-3,5
Стеарат цинка 4,0-5,0
Стеариновая кислота 1,0-2,0
Нафтам-2 1,5-2,0
Технический углерод Н 220 25,0-30,0
Таурит ТС-Д 14,0-16,0
Смола «Шинпласт» 4,0-5,5
Оксанол ЦС-100 2,0-3,0
Дибутилфталат 3,0-4,0
Масло индустриальное И-12А 24,0-32,0
транс-Полинорборнен 6,0-8,0



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вулканизующимся композициям на основе нитрильных каучуков, содержащих эпоксидные группы, особые кислотные сшивающие агенты, а также ускорители сшивания, в которых отсутствует необходимость использовать обычные сшивающие агенты.

Изобретение относится к способу получения термопластичной резины (ТПР) с повышенной стойкостью к углеводородным маслам, которая может быть использована для изготовления различных эластичных резинотехнических изделий, работающих в условиях контакта с нефтепродуктами.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления уплотнительных элементов, применяемых в производстве пакерно-якорного оборудования нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к вулканизующимся композициям на основе содержащих эпоксидные группы нитрильных каучуков. Вулканизующаяся композиция в твердой форме содержит нитрильный каучук с эпоксидными группами, который содержит повторяющиеся звенья, производные сопряженного диена и α,β-ненасыщенного нитрила.

Изобретение относится к термостойкой резиновой смеси, применяемой для изготовления резинотехнических изделий, которые могут использоваться в нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления уплотнительных элементов, применяемых в производстве пакерно-якорного оборудования нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к высоконасыщенным нитриловым каучуковым композициям, а также к сшитым каучукам, получаемым из таких каучуковых композиций. Композиция содержит высоконасыщенный нитриловый каучук (А1) с йодным числом, равным 120 или менее, содержащий карбоксильные группы, который содержит α,β-этиленовые ненасыщенные мономерные звенья, мономерные звенья моноэфира α,β-этиленовой ненасыщенной дикарбоксильной кислоты и конъюгированные диеновые мономерные звенья, высоконасыщенный нитриловый каучук (А2) с йодным числом, равным 120 или менее, который содержит α,β-этиленовые ненасыщенные мономерные звенья, конъюгированные диеновые мономерные звенья и необязательно мономерные звенья моноэфира α,β-этиленовой ненасыщенной дикарбоксильной кислоты, полиамидную смолу (В) с температурой плавления от 100 до 300°С, при этом массовое соотношение каучука (А1) и каучука (А2) составляет от 2:98 до 98:2 и соотношение содержания полиамидной смолы (В) относительно общего количества каучука (А1) и каучука (А2) является массовым соотношением «общее количество каучука (А1) и каучука (А2) : полиамидная смола (В)» и составляет от 95:5 до 50:50.

Изобретение относится к термостойкой резиновой смеси для изготовления резино-технических изделий, которые могут использоваться в нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к области получения стеклотекстолитов фольгированных, применяемых для изготовления печатных плат (ПП). Стеклотекстолит облицован с одной или двух сторон металлической фольгой, изготавливается прессованием фольги и стеклоткани.

Изобретение относится к получению и переработке эластичных термопластичных полимерных материалов, обладающих высокими значениями эластичности. Эластичная термопластичная эфирцеллюлозная композиция включает ацетат целлюлозы или ацетобутират целлюлозы, пластификатор, стабилизатор и полимерный модификатор.

Изобретение относится к области химии высокомолекулярных соединений, в частности к способу термодеструкции полибутадиена. Способ осуществляется с использованием в качестве исходного вещества натрий-бутадиенового каучука СКБ, содержащего в своей структуре 40-60% 1,2-винильных звеньев, причем получение ведут в одном реакторе путем растворения измельченного натрий-бутадиенового каучука СКБ в минеральном масле при принудительном барботаже воздуха.

Изобретение относится к СКД-Н влажному концентрату, содержащему катализированные неодимием полибутадиены, имеющие высокое содержание цис-1,4 единиц >95% и низкое содержание 1,2-винила <1%, с узкой полидисперсностью менее 3, с вязкостью по Муни (ML1+4 100°С) от 30 до 90 ЕМ, с высоким коэффициентом линейности (отношение вязкости раствора к вязкости по Муни) от 3 до 10 мПа/ЕМ и с релаксацией по Муни через 30 с от 2 до 12%, полученные посредством полимеризации в растворе, по меньшей мере одну сажу, где сажа имеет йодное число (ИОЧ) от 85 до 210 мг/г, измеренное по ASTM D1510-1304, и число абсорбции масла (ЧАМ) от 75 до 150 мл/100 г, измеренное по ASTM D2414, и масло.

Изобретение относится к сополимеру, содержащему мономерные звенья, образованные фарнезеном, способу получения сополимера, резиновой композиции, содержащей сополимер, и шине, полученной с использованием резиновой композиции.

Изобретение относится к вулканизуемым резиновым смесям для изготовления светлых резин на основе синтетического полиизопренового каучука. Вулканизуемая резиновая смесь для изготовления светлых резин содержит, мас.ч.: каучук СКИ-3 100,0; серу 1,0; дифенилгуанидин 3,0; альтакс 0,60; оксид цинка 5,0; стеариновую кислоту 1,0; комплексный противостаритель 1,0-2,0.

Изобретение относится к резиновой смеси на основе термоэластопластов бутадиенстирольного класса, которые могут использоваться в конструкциях бортовых кабельных систем ракетно-космической техники.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления уплотнительных элементов пакеров, которые применяются в нефтегазодобывающей промышленности для герметизации скважин.

Изобретение относится к способу получения резиновой смеси. Смесь состоит из каучукового компонента (А), наполнителя, содержащего неорганический наполнитель, (В), силанового аппрета (С) и по меньшей мере одного ускорителя вулканизации (D).

Изобретение относится к резиновой композиции, в частности, для протектора шины. Предложена резиновая композиция на основе по меньшей мере одного диенового эластомера, усиливающего наполнителя, пластифицирующей углеводородной смолы, а также вулканизационной системы.

Изобретение относится к резиновым смесям, их приготовлению и применению. Предложена резиновая смесь, содержащая (А) каучук, представляющий собой сополимер этилена, пропилена и диенового мономера, (Б) по меньшей мере один оксидный наполнитель и (В) по меньшей мере один кремнийсодержащий азодикарбамид общей формулы (I).

Изобретение относится к каучуковой композиции на основе диенового эластомера, армирующего наполнителя, содержащего технический углерод и неорганический наполнитель в количестве менее чем или равном 50 мас.ч.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству резиновых смесей, используемых для изготовления уплотнительных элементов пакеров, которые применяются в нефтегазодобывающей промышленности для герметизации скважин.
Наверх