[發明專利]一種鉆井用聚氨酯自封膠芯及生產工藝

無效

• 申請號: 200910013951.1
• 申請日: 2009-01-22
• 公開（公告）號: CN101481452A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 陸興明;白紹敏;張志強
• 申請（專利權）人: 淄博賽通聚氨酯有限公司
• 主分類號: C08G18/72
• 分類號: C08G18/72;C08G18/42;C08G18/48;E21B21/00;B29C35/02
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技術領域

本發明屬于有機合成物領域，具體涉及一種鉆井用聚氨酯自封膠芯的配方設計及其制作工藝。

背景技術

國內現有的鉆井用自封膠芯材料以橡膠為主，近幾年也不斷有聚氨酯材料出現。二者的制作過程都是高溫高壓成型，期間容易發生人員被燙傷及模具被壓壞等現象。其中傳統的橡膠自封膠芯，由于橡膠本身物理機械性能較差，耐磨性能不佳等，導致自封膠芯使用壽命都不長。而普通的聚氨酯自封膠芯耐磨性能雖然得到了改善，但是在特殊環境下，尤其在強酸強堿高水溫及高速運轉的情況下，聚氨酯的分子鏈被破壞，聚氨酯本身的物理機械性能大幅度下降，最終導致自封膠芯的使用壽命也不長，限制了聚氨酯在鉆井自封膠芯方面的使用。

發明內容

針對上述現有的技術不足，本發明的主要目的在于提供一種聚氨酯自封膠芯，能耐強酸強堿、耐高水溫、耐疲勞、耐油、耐磨等性能，降低聚氨酯材料的內生熱。

本發明解決上述技術問題所采用的方案是：研發一種鉆井用聚氨酯自封膠芯，其特征在于包括甲組分和乙組分，甲組分與乙組分以質量比計：甲組分:乙組分＝100:6—100:600；甲組分包括以質量百分比計占0-76.4％的A組分和23.6-100％的B組分，乙組分包括以質量百分比計占0-90％的A組分和10—100％的C組分；A組分包括多元醇，苯甲酰氯或磷酸或鹽酸，B組分采用多異氰酸酯，C組分包括三羥甲基丙烷，二醇或乙二醇，無機填料，能助劑，消泡劑，苯甲酰氯或磷酸或鹽酸，催化劑，C組分中的各原料以質量百分比計：

醇或乙二醇+三羥甲基丙烷　　　　　　　　50％-100％，

無機填料???????????????????????????????0-50％，

能助劑?????????????????????????????????0-1％，

消泡劑?????????????????????????????????0-1.5％，

苯甲酰氯或磷酸或鹽酸???????????????????0-0.5％，

催化劑?????????????????????????????????0-0.5％。

本發明中的多元醇采用聚碳酸酯多元醇，聚己內酯多元醇，聚四氫呋喃醚多元醇，以質量百分比計：聚碳酸酯多元醇、聚己內酯多元醇、聚四氫呋喃醚多元醇的總含量≥99.9％。B組分采用二異氰酸酯。甲組分與乙組分混合制成鉆井用聚氨酯自封膠芯。

制備鉆井用聚氨酯自封膠芯的基本反應機理為：

第一步先由多元醇與多異氰酸酯反應生成異氰酸酯封端的聚氨酯預聚物；

(n+1)NCO-R1-NCO+nOH-R2-0H-------nNCO-R3-NCO

第二步再由聚氨酯預聚物與小分子多元醇進行擴煉交聯反應。

nNCO-R3-NCO+nOH-R4-0H---------聚氨酯高分子材料

本發明中，無機填料可以采用白碳黑、沸石、滑石粉、碳酸鈣、石英粉中的一種。催化劑可采用辛酸亞錫、二丁基錫二月桂酸、有機鉍中的一種。

為了能簡單安全地制得鉆井用聚氨酯自封膠芯，本發明采用的生產工藝，其特征在于按如下步驟依次進行：

(1)將噴涂有聚四氟乙烯涂層的鋼制模具裝配好，打開上蓋，放置在平板硫化機上；

(2)將配制好的甲乙兩組分進行真空脫泡；

(3)將真空脫泡后的甲乙兩組分按照比例充分混合后再次進行真空脫泡；

(4)將脫泡后的混合物取出，沿模具內壁緩慢倒入，蓋好上蓋后在平版硫化機上加壓成型；

(5)將成型后的聚氨酯自封膠芯從模具中取出，修理邊角，進行表面處理；

(6)將修整好的聚氨酯自封膠芯放入烘箱中進行硫化處理后制成聚氨酯自封膠芯。

本發明所具有的有益效果為：

1.本發明采用對苯二異氰酸酯作為異氰酸酯組分得到的聚氨酯彈性體，其物理機械性能優良，回彈性、耐磨性、抗疲勞性、耐熱性和耐濕性好，動態力學性能佳。

2.本發明采用聚碳酸酯多元醇，聚己內酯多元醇，聚四氫呋喃醚多元醇作為發明體系中的多元醇組分得到的聚氨酯彈耐磨性，其回彈性、壓縮變形以及耐溫耐耐化學藥品等的綜合性能較優。