芳纶纤维增强醚型高分子复合材料及制备方法、应用与流程

1.本发明属于新型复合材料技术领域，具体提供一种芳纶纤维增强醚型高分子复合材料及制备方法、应用，作为石油钻采领域密封件的材料。


背景技术：

2.捞油胶筒、皮碗、捞油车柱形盘根、自封胶芯、井口盘根等密封件在不影响原油钻采作业的情况下，根据不同需要及空间实行隔离、密封等功能性操作，使单元作业在带压下正常工作，也可以当作临时封井器使用。在施工过程中，实现动态密封及功能性运行。
3.捞油车柱形盘根、井口盘根是加装在抽油机井口或捞油车弹性密封阀门盘根盒内，与光杆配合密封盘根盒与光杆的环形空间的填充材料，材质多为弹性密封材料。其作用是在光杆往复运动的过程中阻止油、气、水，防止外溢。
4.传统材料制成的上述产品在日益严酷的钻采条件下，尤其油气矿开采过程中密封的问题更为突出，表现为密封失效及使用或更换周期变短，给钻采作业提出了更苛刻的密封问题，引起的工作效率低和安全隐患。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种芳纶纤维增强醚型高分子复合材料及制备方法、应用，提高了密封性能。
6.本发明是这样实现的，首先提供一种芳纶纤维增强醚型高分子复合材料，包括如下组分：丁腈橡胶30-60％、氯醚橡胶5-30％、活性剂1-10％、防老剂1-5％、补强剂20-45％、操作性能助剂2-10％、定型剂1-5％。
7.优选地，还包括柔韧性能调节剂2-10％。
8.进一步优选，所述活性剂为硬脂酸锌、氧化镁中的至少一种；所述防老剂为nbc、rd中的至少一种；所述补强剂为炭黑、芳纶短纤维中的至少一种；所述操作性能助剂为dos类；所述定型剂为dcp。
9.进一步优选，所述柔韧性能调节剂为甲基丙烯酸锌。
10.本发明还提供上述芳纶纤维增强醚型高分子复合材料的制备方法，包括如下步骤：
11.1)按照比例要求取材，将丁腈橡胶与氯醚橡胶混匀；
12.2)加入活性剂，混匀；
13.3)依次加入防老剂、补强剂、操作性能助剂、定型剂，混合均匀；
14.4)检验半成品材料性能；
15.5)将混合物料倒入模具中，在150℃、4-6mpa压力下热定型40-60min，得到成品。
16.优选地，还包括在步骤3)中加入柔韧性能调节剂。
17.本发明还提供一种上述的芳纶纤维增强醚型高分子复合材料的应用，作为石油钻采领域密封件的材料。
18.与现有技术相比，本发明的优点在于：
19.1、优选密封材料：
20.选用稳定性好、高弹性、耐油、高强力的材料为主体材料，极大的优化密封件的抗压变形性即密封性能；
21.2、选用优异耐酸的聚醚型材料与主体材料并用，使复合材料的耐油气矿田大深度、高温独特的酸气、酸油水混合液老化性大幅提高；
22.3、选用优质耐磨材料实现机械磨耗优化：
23.选用耐高温，耐撕裂性、耐磨耗优异的芳纶轻体短纤维材料作补强剂，带来优异的制品尺寸稳定性，因此提高使用寿命，直接提高了油气田勘采效率。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
25.实施例1、
26.利用本发明提供的材料制作一种捞油胶筒，包括如下组分：
27.材料名称配比丁腈橡胶37.2氯醚橡胶16氧化镁2.7硬脂酸锌1.6防老剂nbc0.8防老剂rd0.8炭黑26.6芳纶短纤维8甲基丙烯酸锌2.7癸二辛脂dos2.7定型剂dcp1.06
28.利用上述高分子复合材料制备捞油胶筒的方法，包括如下步骤：
29.1)按照比例要求取材，将丁腈橡胶与氯醚橡胶混匀；
30.2)加入活性剂，混匀；
31.3)依次加入防老剂、补强剂、操作性能助剂、柔韧性能调节剂、定型剂，混合均匀；
32.4)检验半成品材料的性能，具体的检测结果如下表格所示：
33.[0034][0035]
5)将混合物料倒入捞油胶筒模具中，在150℃、4mpa下热定型40分钟，得到成品。
[0036]
实施例2、
[0037]
利用本发明提供的材料制作一种皮碗，包括如下组分：
[0038]
材料名称配比丁腈橡胶41氯醚橡胶10氧化镁2.5防老剂nbc1炭黑30.5芳纶短纤维9.1甲基丙烯酸锌2.5癸二辛脂dos2.5定型剂dcp1
[0039]
利用上述高分子复合材料制备皮碗的方法，包括如下步骤：
[0040]
1)按照比例要求取材，将丁腈橡胶与氯醚橡胶混匀；
[0041]
2)加入活性剂，混匀；
[0042]
3)依次加入防老剂、补强剂、操作性能助剂、柔韧性能调节剂、定型剂，混合均匀；
[0043]
4)检验半成品材料的性能，具体结果如下；
[0044][0045]
5)将混合物料倒入皮碗模具中，在150℃、4mpa下热定型30分钟，得到成品。
[0046]
实施例3、
[0047]
利用本发明提供的材料制作一种捞油车柱形盘根，包括如下组分：
[0048]
材料名称配比丁腈橡胶43.5氯醚橡胶10.87氧化镁2.7防老剂rd1.1炭黑27.7芳纶短纤维8.2癸二辛脂dos5.4定型剂dcp1.1
[0049]
利用上述高分子复合材料制备捞油车柱形盘根的方法，包括如下步骤：
[0050]
1)按照比例要求取材，将丁腈橡胶与氯醚橡胶混匀；
[0051]
2)加入活性剂，混匀；
[0052]
3)依次加入防老剂、补强剂、操作性能助剂、柔韧性能调节剂、定型剂，混合均匀；
[0053]
4)检验半成品材料的性能，如下；
[0054][0055]
5)将混合物料倒入捞油车柱形盘根模具中，在150℃、4mpa下热定型35分钟，得到成品。
[0056]
实施例4、
[0057]
利用本发明提供的材料制作一种自封胶芯，包括如下组分：
[0058]
材料名称配比丁腈橡胶50氯醚橡胶5.5氧化镁2.8防老剂nbc1.1炭黑28芳纶短纤维5.5癸二辛脂dos5.5定型剂dcp1.1
[0059]
利用上述高分子复合材料制备自封胶芯的方法，包括如下步骤：
[0060]
1)按照比例要求取材，将丁腈橡胶与氯醚橡胶混匀；
[0061]
2)加入活性剂，混匀；
[0062]
3)依次加入防老剂、补强剂、操作性能助剂、柔韧性能调节剂、定型剂，混合均匀；
[0063]
4)检验半成品材料的性能；
[0064][0065]
5)将混合物料倒入自封胶芯模具中，在150℃、6mpa压力下热定型50分钟，得到成品。
[0066]
实施例5、
[0067]
利用本发明提供的材料制作一种井口盘根，包括如下组分：
[0068]
材料名称配比丁腈橡胶44氯醚橡胶5氧化镁2.4防老剂nbc1炭黑29芳纶短纤维9.7甲基丙烯酸锌1.5癸二辛脂dos7.3定型剂dcp1
[0069]
利用上述高分子复合材料制备井口盘根的方法，包括如下步骤：
[0070]
1)按照比例要求取材，将丁腈橡胶与氯醚橡胶混匀；
[0071]
2)加入活性剂，混匀；
[0072]
3)依次加入防老剂、补强剂、操作性能助剂、柔韧性能调节剂、定型剂，混合均匀；
[0073]
4)检验半成品材料的性能；
[0074][0075]
5)将混合物料倒入井口盘根模具中，在150℃、4mpa压力下热定型30分钟，得到成品。

技术特征：
1.芳纶纤维增强醚型高分子复合材料，其特征在于，包括如下组分：丁腈橡胶30-60％、氯醚橡胶5-30％、活性剂1-10％、防老剂1-5％、补强剂20-45％、操作性能助剂2-10％、定型剂1-5％。2.根据权利要求1所述的芳纶纤维增强醚型高分子复合材料，其特征在于，还包括柔韧性能调节剂2-10％。3.根据权利要求1或2所述的芳纶纤维增强醚型高分子复合材料，其特征在于，所述活性剂为硬脂酸锌、氧化镁中的至少一种；所述防老剂为nbc、rd中的至少一种；所述补强剂为炭黑、芳纶短纤维中的至少一种；所述操作性能助剂为dos类；所述定型剂为dcp。4.根据权利要求2所述的芳纶纤维增强醚型高分子复合材料，其特征在于，所述柔韧性能调节剂为甲基丙烯酸锌。5.权利要求1所述的芳纶纤维增强醚型高分子复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)按照比例要求取材，将丁腈橡胶与氯醚橡胶混匀；2)加入活性剂，混匀；3)依次加入防老剂、补强剂、操作性能助剂、定型剂，混合均匀；4)检验半成品材料性能；5)将混合物料倒入模具中，在150℃、4-6mpa压力下热定型40-60min，得到成品。6.权利要求5所述的芳纶纤维增强醚型高分子复合材料的制备方法，其特征在于，还包括在步骤3)中加入柔韧性能调节剂。7.权利要求1-2任一所述的芳纶纤维增强醚型高分子复合材料的应用，其特征在于，作为石油钻采领域密封件的材料。

技术总结
本发明属于新型复合材料技术领域，具体提供一种芳纶纤维增强醚型高分子复合材料及制备方法、应用，复合材料包括如下组分：丁腈橡胶30-60％、氯醚橡胶5-30％、活性剂1-10％、防老剂1-5％、补强剂20-45％、操作性能助剂2-10％、定型剂1-5％。本发明提供的材料具备优异的密封性能和抗恶劣环境的性能，为石油钻采领域密封件提供了一种更优异的材料选择。封件提供了一种更优异的材料选择。


技术研发人员：周方好 孙海燕 周紫艳
受保护的技术使用者：盘锦大奔金蚁橡胶制品有限公司
技术研发日：2022.03.17
技术公布日：2022/5/25