Резиновая смесь
Владельцы патента RU 2699643:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" (RU)
Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано для внешнего слоя уплотнительных элементов в составе водонабухающих пакеров, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности. Резиновая смесь содержит бутадиен-нитрильный каучук с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-20%, изопреновый каучук СКИ-3, этиленпропиленовый каучук СКЭПТ-40, сэвилен 11808-340, серу, 2,2'-дибензтиазолдисульфид, гуанид Ф, цинковые белила, стеариновую кислоту, ацетонанил Н, технический углерод П 514, росил 175, тальк, тонкомолотый минеральный порошок из шунгита, канифоль, иглопробивное полотно «Оксипан», полиакриламид АК 639, полиакрилат натрия и реагент «Комета-Р». Обеспечивается улучшение показателя относительного удлинения при разрыве резины и увеличение степени ее объемного набухания в воде. 2 табл.
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к производству эластомерных материалов уплотнительного назначения, и может быть использовано для внешнего слоя уплотнительных элементов в составе водонабухающих пакеров, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.
Известна водонабухающая резиновая смесь для пакерного оборудования на основе бутадиен-нитрильного каучука, содержащая вулканизующий агент серу, ускоритель вулканизации альтакс, активаторы вулканизации оксид цинка и стеарин, наполнитель технический углерод П-324, асбестовые волокна и водонабухающие реагенты сшитый полиакриламид POLYSWELL и карбоксиметилцеллюлозу (RU 2653024 С1, опубл. 04.05.2018).
Недостатком данной резины на основе указанной резиновой смеси является отсутствие данных по показателю объемного набухания в воде.
Известна водонабухающая резиновая смесь для пакерного оборудования на основе бутадиен-нитрильного каучука, содержащая вулканизующий агент серу, ускоритель вулканизации альтакс, активаторы вулканизации оксид цинка и стеарин, наполнитель технический углерод П-324, асбестовые волокна и водонабухающий реагент сшитый полиакриламид POLYSWELL (RU 2654029 С1, опубл. 15.05.2018).
Недостатком резины на основе данной резиновой смеси является недостаточно высокие показатели условной прочности при растяжении, а также отсутствие данных по показателю объемного набухания в воде.
Наиболее близкой по технической сущности является резиновая смесь для изготовления водонабухающих пакеров, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности, на основе хлоропренового каучука, включающая вулканизирующие агенты - оксид цинка и оксид магния, ускорители вулканизации - дифенилгуанидин, тиурам Д и серу, наполнитель - технический углерод П 803, диспергатор наполнителя - стеариновую кислоту, замедлитель подвулканизации - мыло хозяйственное, гидрофильную добавку - полиакрилат натрия (RU 2617101 С1, опубл. 20.04.2017).
Однако данная резиновая смесь имеет недостаточно высокие показатели относительного удлинения при разрыве и объемного набухания в воде.
Задачей изобретения является создание резиновой смеси на основе комбинации бутадиен-нитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-20%, изопренового и этиленпропиленового каучуков с улучшенными показателями относительного удлинения при разрыве резины и увеличенными показателями степени ее объемного набухания в воде, которая может найти применение при производстве внешнего слоя водонабухающих пакеров для нефтегазодобывающей промышленности и которая расширит арсенал средств данного назначения.
Технический результат - улучшение показателя относительного удлинения при разрыве резины и увеличение степени ее объемного набухания в воде.
Технический результат достигается тем, что резиновая смесь для водонабухающих уплотнительных элементов, включающая каучук, вулканизующий агент - серу, диспергатор наполнителей - стеариновую кислоту, гидросорбционную добавку - полиакрилат натрия, технический углерод, активатор вулканизации, согласно изобретению, она дополнительно содержит сополимер этилена с винилацетатом - сэвилен 11808-340, ускорители вулканизации - 2,2'-дибензтиазолдисульфид, гуанид Ф, противостаритель - ацетонанил Н, пластификатор - канифоль, росил 175, тальк, тонкомолотый минеральный порошок из шунгита, волокнистый наполнитель - иглопробивное полотно «Оксипан», гидросорбционные добавки - полиакриламид АК 639 и реагент «Комета-Р», а в качестве каучука содержит бутадиен-нитрильный каучук с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-20%, изопреновый каучук СКИ-3 и этиленпропиленовый каучук СКЭПТ-40, в качестве активатора вулканизации - цинковые белила, в качестве технического углерода - технический углерод П 514, при следующем соотношении исходных компонентов, мас. ч.:
| Бутадиен-нитрильный каучук с содержанием | |
| нитрила акриловой кислоты 17-20% | 10,0-15,0 |
| Изопреновый каучук СКИ-3 | 40,0-50,0 |
| Этиленпропиленовый каучук СКЭПТ-40 | 40,0-45,0 |
| Сэвилен 11808-340 | 23,0-25,0 |
| Сера | 1,5-2,5 |
| 2,2'-дибензтиазолдисульфид | 1,5-2,0 |
| Гуанид Ф | 0,8-1,2 |
| Белила цинковые | 2,5-3,5 |
| Стеариновая кислота | 1,0-2,0 |
| Ацетонанил Н | 0,5-1,0 |
| Технический углерод П 514 | 9,5-10,5 |
| Росил 175 | 9,5-10,5 |
| Тальк | 9,5-10,5 |
| Тонкомолотый минеральный порошок из шунгита | 9,5-10,5 |
| Канифоль | 4,5-5,5 |
| Иглопробивное полотно «Оксипан» | 4,5-5,5 |
| Полиакриламид АК 639 | 55,0-60,0 |
| Полиакрилат натрия | 70,0-75,0 |
| Реагент «Комета-Р» | 4,5-5,5 |
Отличительными признаками заявляемого изобретения являются вышеперечисленные дополнительные компоненты, введенные в состав резиновой смеси в оптимальных соотношениях. Такое соотношение компонентов позволяет повысить относительное удлинение при растяжении резины и степень ее объемного набухания в воде. Кроме того, заявляемая резиновая смесь проявляет свойства водонабухания за счет использования комбинации бутадиен-нитрильного каучука с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-20%, изопренового СКИ-3, этиленпропиленового СКЭПТ-40 каучуков и гидросорбционных добавок - полиакриламида АК 639, полиакрилата натрия и реагента «Комета-Р», а также других компонентов, что позволяет расширить арсенал средств данного назначения.
Резиновую смесь готовили смешением всех рецептурных компонентов с последующим вальцеванием на вальцах ЛБ 320 150/150. Иглопробивное полотно «Оксипан» вводили порциями в виде маленьких кусочков.
Составы резиновых смесей приведены в табл. 1. Физико-механические показатели вулканизатов приведены в табл. 2. Исследования физико-механических свойств резин осуществлялись по стандартным методикам: условную прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве определяли по ГОСТ 270-75; твердость по Шору А - по ГОСТ 263-75; сопротивление раздиру - по ГОСТ 262-79; изменение объема резины после воздействия воды - по ГОСТ 9.030-74.
Заявляемую резиновую смесь изготавливали из следующих материалов:
Бутадиен-нитрильный каучук с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-20% (ТУ 38.30313-2006); изопреновый каучук СКИ-3 (ГОСТ 14925-79); этиленпропиленовый каучук (ТУ 2294-022-05766801-2002); сэвилен 11808-340 (ТУ 2211-211-00203335-2013); сера (ГОСТ 127.1-93); 2,2'-дибензтиазолдисульфид (ГОСТ 7087-75); гуанид Ф (ГОСТ 40-80); цинковые белила (ГОСТ 202-84); стеариновая кислота (ГОСТ 6484-96); ацетонанил Н (ТУ 2492-542-05763441-2013) технический углерод П 514 (ГОСТ 7885-86); тальк (ГОСТ 19729-74); канифоль (ГОСТ 19113-84); полиакриламид АК 639 (ТУ 2216-016-55373366-2007); полиакрилат натрия (проспект фирмы Evonik Industries, Германия); В предлагаемой резиновой смеси могут использоваться аналоги каучуков и ингредиентов, выпускаемые различными фирмами.
Реагент «Комета-Р» (ТУ 2458-019-25690359-99) - сополимер метакриловой кислоты и натриевой соли метакриловой кислоты, полученный методом растворной сополимеризации. Представляет собой вязкую желтоватую жидкость. Массовая доля сухого остатка 23%. Вязкость 1%-го водного раствора при температуре 20°С 20,7 мм2/с.
Тонкомолотый минеральный порошок из шунгита, размеры частиц 0,5-10 мкм (ТУ 2169-001-77441524-2016); представляет собой тонкодисперсный порошок черного цвета, без посторонних примесей. Массовая доля углерода 20%. Кроме углерода в состав шунгита входят также диоксид кремния (57,0%), диоксид титана (0,2%), оксид алюминия (4,0%), оксид железа (II) (2,5%), оксид магния (1,2%), оксид калия (1,5%), сера (1,2%).
Росил 175 (ТУ 2168-038-00204872-2001), представляет собой тонкодисперсный осажденный диоксид кремния (mSiO2⋅H2O) в виде порошка белого цвета Массовая доля диоксида кремния 90%. Удельная поверхность по адсорбции фенола: 140-170 м2/г.
Иглопробивное полотно «Оксипан» (ТУ 8397-002-45680943-2010); - окисленное полиакрилонитрильное волокно, которое представляет собой иглопробивное термостойкое полотно, выпускаемое в рулонах. Поверхностная плотность 170-250 г/м2. 
Из таблицы 2 следует, что резины обладают высокими значениями относительного удлинения при разрыве по сравнению с прототипом. Данные резины характеризуются высокой степенью объемного набухания в воде, что позволяет рекомендовать ее для создания внешнего слоя водонабухающих уплотнительных элементов, используемых в нефтегазодобывающей промышленности.
Резиновая смесь для водонабухающих уплотнительных элементов, включающая каучук, вулканизующий агент - серу, диспергатор наполнителей - стеариновую кислоту, гидросорбционную добавку - полиакрилат натрия, технический углерод, активатор вулканизации, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сополимер этилена с винилацетатом - сэвилен 11808-340, ускорители вулканизации - 2,2'-дибензтиазолдисульфид, гуанид Ф, противостаритель - ацетонанил Н, пластификатор - канифоль, росил 175, тальк, тонкомолотый минеральный порошок из шунгита, волокнистый наполнитель - иглопробивное полотно «Оксипан», гидросорбционные добавки - полиакриламид АК 639 и реагент «Комета-Р», а в качестве каучука содержит бутадиен-нитрильный каучук с содержанием нитрила акриловой кислоты 17-20%, изопреновый каучук СКИ-3 и этиленпропиленовый каучук СКЭПТ-40, в качестве активатора вулканизации - цинковые белила, в качестве технического углерода - технический углерод П 514, при следующем соотношении исходных компонентов, мас. ч.:
| Бутадиен-нитрильный каучук с содержанием | |
| нитрила акриловой кислоты 17-20% | 10,0-15,0 |
| Изопреновый каучук СКИ-3 | 40,0-50,0 |
| Этиленпропиленовый каучук СКЭПТ-40 | 40,0-45,0 |
| Сэвилен 11808-340 | 23,0-25,0 |
| Сера | 1,5-2,5 |
| 2,2'-дибензтиазолдисульфид | 1,5-2,0 |
| Гуанид Ф | 0,8-1,2 |
| Белила цинковые | 2,5-3,5 |
| Стеариновая кислота | 1,0-2,0 |
| Ацетонанил Н | 0,5-1,0 |
| Технический углерод П 514 | 9,5-10,5 |
| Росил 175 | 9,5-10,5 |
| Тальк | 9,5-10,5 |
| Тонкомолотый минеральный порошок из шунгита | 9,5-10,5 |
| Канифоль | 4,5-5,5 |
| Иглопробивное полотно «Оксипан» | 4,5-5,5 |
| Полиакриламид АК 639 | 55,0-60,0 |
| Полиакрилат натрия | 70,0-75,0 |
| Реагент «Комета-Р» | 4,5-5,5 |
