定子橡胶配方优化及其对性能影响

摘要

由于螺杆泵定子橡胶的工作环境复杂且苛刻,国内外开发了多种定子橡胶,其中多采用传统丁腈橡胶。随着采油环境的越来越恶劣,已有的混炼橡胶配方性能已无法满足特定环境螺杆泵定子橡胶的要求,因此急需研发新型的性能更优越的丁腈橡胶配方。
　　本论文依据螺杆泵定子橡胶的实际应用条件,设计橡胶配方为以丁腈橡胶为生胶,研究橡胶配方中的硫化体系、补强体系、防老体系和增塑体系因素对橡胶性能的影响。对设计的配方进行未硫化胶的特性参数测试和硫化胶的力学性能、耐井液老化性能测试,以及硫化橡胶的力学性能、耐疲劳老化性、邵氏硬度和耐井液老化等性能进行测试,掌握其影响规律。
　　根据获得的丁腈橡胶配方中不同因素与性能的关系,优化定子橡胶配方。将配方中可能的因素设为正交试验的合理的配方因子和水平,设计对应正交试验配方,并对各个配方进行测试。
　　利用正交试验的结果处理方法方差分析和极差分析,分析试验过程中测试误差对橡胶的各个性能的影响情况,找出每个性能的最佳组合配方,再对其综合对比和分析,确定橡胶综合性能的最优配方。
　　初步探索橡胶的最前沿补强剂超支化/OMMT中超支化改性蒙脱土HOMMT的合成方法。研究超支化聚合物 PEHO的合成,利用1HNMR和GPC方法表征PEHO成分及其分子量。XRD表征了蒙脱土片层间原位聚合和超支化聚合物与 OMMT超声共混的效果,证明了超支化高分子能够扩大有机蒙脱土片层间距。

目录

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摘要

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 抽油螺杆泵及其相关理论的发展概况

1.2.1 螺杆泵的发展历史

1.2.2 螺杆泵的结构及工作原理

1.2.3 螺杆泵应用中的优缺点

1.3 螺杆泵中的定子橡胶研究概况

1.3.1 定子橡胶合理性能指标的确定

1.3.2 定子橡胶的研究历程

1.4 工程塑料对丁睛橡胶性能的影响

1.5 填料对丁腈橡胶性能的影响

1.5.1 纳米碳酸钙对丁腈橡胶性能的影响

1.5.2 纳米氧化锌对丁睛橡胶性能的影响

1.5.3 纳米炭黑对橡胶性能的影响

1.5.4 氧化锌晶须对橡胶性能的影响

1.5.5 纳米粘土对橡胶性能的影响

1.6 本文的研究内容

第2章 实验部分

2.1实验原材料

2.2密炼过程

2.3 实验仪器和设备

2.4 开炼过程

2.5 未硫化橡胶性能测试

2.6 硫化橡胶的物理机械性能测试

2.6.1 拉伸性能测试

2.6.2 撕裂强度测试

2.6.3 硬度测试

2.7 交联密度测试

2.8 耐热空气老化测试

2.9 橡胶体积的测试

2.10 耐原油井液介质老化性能分析

2.11 金属粘结性能测试

2.12 正交试验设计

2.13 氢核磁测试

2.14 X射线衍射测试

2.1 凝胶渗透色谱测试

2.16 高效液相色谱测试

第三章 配合剂对螺杆泵橡胶性能的影响

3.1 螺杆泵橡胶配方的设计

3.2 硫化剂含量对橡胶性能的影响

3.2.1未硫化橡胶的特性参数

3.2.2 硫化剂含量对交联密度的影响

3.2.3 硫化剂含量对拉伸强度的影响

3.2.4 硫化剂含量对邵氏硬度的影响

3.2.5 硫化剂含量对扯断伸长率的影响

3.2.6 硫化剂含量对100%定伸强度的影响

3.2.7 硫化剂含量对撕裂强度的影响

3.3 增塑剂含量对橡胶性能的影响

3.3.1 增塑剂含量对邵氏硬度的影响

3.3.2 增塑剂含量对拉伸强度的影响

3.3.3 增塑剂含量对扯断伸长率的影响

3.3.4 增塑剂含量对100%定伸强度的影响

3.3.5 增塑剂含量对撕裂强度的影响

3.3.6 增塑剂含量对门尼粘度的影响

3.3.7 热空气老化前后拉伸强度对比

3.3.8 热空气老化前后100%定伸强度的对比

a3.3.9 热空气老化前后扯断伸长率的对比

3.4 防老剂对橡胶性能的影响

3.5 本章小结

第四章 定子橡胶配方的优化

4.1 定子橡胶配方正交试验的设计

4.2 方差分析

4.3 极差分析

4.4 优化配方的重新性

4.4.1 硫化曲线

4.4.2 焦烧时间

4.4.3 耐井液老化性能

4.4.4 90 剥离强度

4.5 补强剂超支化改性蒙脱土的初探

4.5.1 超支化聚合物单体的合成

4.5.2 超支化聚合物的合成及表征

4.5.3 超支化改性蒙脱土的制备及分析

4.6 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

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致 谢