丙烯腈含量對螺桿泵定子橡膠機械物理性能的影響

　　本文通過對不同丙烯腈含量的丁腈橡膠的耐油性能、耐磨損試性能和耐疲勞性能進行研究，分析了丙烯腈含量對螺桿泵定子橡膠機械物理性能的影響。結果表明，隨丙烯腈含量的增加，丁腈橡膠的力學性能和耐油性增強;在55℃的工作溫度下，N220S橡膠的損耗因子最小;丙烯腈含量越高，其耐磨損性能越差;丙烯腈含量最高的橡膠，耐屈撓性能和耐伸張疲勞性能最好。

　　螺桿泵是上世紀八十年代發(fā)展起來的油田新型舉升設備，具有投資少、效率高、節(jié)能環(huán)保等突出特點，在國內(nèi)外油田得到廣泛應用。螺桿泵的定子內(nèi)襯材料通常選用丁腈橡膠。在使用過程中橡膠定子長期受到轉(zhuǎn)子周期的擠壓、摩擦作用，同時定子橡膠還與舉升介質(zhì)相接觸，這就要求所使用的丁腈橡膠具有較好的耐油性能、耐磨性能和耐疲勞性能。已有的研究表明，生膠中丙烯腈含量在很大程度影響了丁腈橡膠的上述性能。本實驗選取幾種丙烯腈含量不同的丁腈橡膠，研究了丙腈含量對丁腈橡膠耐油性能、耐磨性能和耐疲勞性能的影響，為建立采油螺桿泵用橡膠的合理評價體系和新型配方研發(fā)提供重要依據(jù)。

1、實驗部分

　　1.1、原材料

　　丁腈橡膠的性能指標和生產(chǎn)廠家見表1，其他配合劑為市售工業(yè)級產(chǎn)品。

表1 不同牌號的丁腈橡膠生膠指標參數(shù)

　　1.2、實驗配方

　　基礎配方(質(zhì)量份數(shù)):NBR100，氧化鋅3，硬脂酸1，防老劑RD1，MB1，炭黑N33050，DCP3，TAIC1。

　　1.3、試樣制備

　　基于所給配方配料，將生膠和配料在SK-1608型雙輥筒開煉機上按照常規(guī)工藝進行塑煉和混煉�；鞜捘z采用GT-M2000A型硫化儀測定正硫化時間，并據(jù)此在XLB型平板硫化機上硫化，硫化溫度150℃。

　　1.4、分析與測試

　　耐油實驗，試樣在70℃柴油中浸泡168h后，按照GB/T528在上海浦東榮豐科學儀器有限公司W(wǎng)DTⅡ-20變溫拉伸機上進行力學性能測試，并與浸泡前性能進行對比。

　　磨損實驗，硫化膠阿克隆磨耗按GB1689在臺灣高鐵科技股份有限公司生產(chǎn)的GT-7012-A阿克隆磨耗實驗機上測定，每組3個試樣，取平均值。伸張疲勞實驗，伸張疲勞按GB/T16886在江都市明珠試驗機械廠生產(chǎn)的橡膠立式疲勞試驗機MZ-4003B上進行測定，試樣的拉伸比λ=1，測試頻率500r/min，疲勞時間為6h，疲勞結束后立即測拉伸強度、定伸應力和扯斷伸長率，每組5個試樣，取中值。

　　曲撓實驗，橡膠屈撓疲勞試驗按GB/T13934-1992在臺灣高鐵科技股份有限公司生產(chǎn)的疲勞試驗機GT-7011-D上測定，每組3個試樣，取中值。

小結

　　(1)在一定的門尼粘度情況下，隨著丙烯腈含量的增加，丁腈橡膠的拉伸強度和斷裂伸長率逐漸增加，柴油腐蝕后，丙烯腈含量越高的其力學性能的保持率越高。

　　(2)不同牌號NBR膠料的耐油性能差異較大。丙烯腈含量高的膠料達到溶脹平衡的時間最短;隨著丙烯腈含量的增加，柴油浸漬后，NBR硫化膠的質(zhì)量變化逐漸減小，丙烯腈含量28%的硫化膠質(zhì)量變化最大，丙烯腈含量48%的硫化膠質(zhì)量變化最小。

　　(3)不同牌號的NBR膠料的動態(tài)力學性能和耐磨性能也不同，在55℃時N220S硫化膠的損耗因子最小;在較高溫度下，不同硫化膠的tanδ值的變化趨勢不同，溫度越高tanδ值相差越大。N220S硫化膠的阿克隆磨耗體積最小，耐磨性較好，N215SL硫化膠的阿克隆磨耗體積最大，但是N215SL硫化膠的屈撓龜裂性能和伸張疲勞性能好。