一种耐磨复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨复合材料的制备方法，涉及油井抽油杆扶正器方面的材料技术领域。其特征在于按质量百分数计，所述耐磨复合材料由以下原料复合而成：55%~65%的基体树脂、20%~30%碳纤维和4%~15%石墨，其中，基体树脂是由质量比为40:60的聚苯硫醚与聚酰胺酰亚胺混合而成。本发明专利技术所用的材料为PPS/PAI的共混料，由于加入了碳纤维和石墨，其冲击和拉伸性能得到提高，摩擦磨损性能优异，克服目前尼龙等扶正器的不耐高温，高温易形变的问题，复合材料使用的寿命大大的提升。本耐磨复合材料加工方便，可以注塑成型，产品的尺寸稳定性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种耐磨复合材料的制备方法，主要应用于扶正器方面，属于油井抽油杆扶正器方面的材料

技术介绍
由于油泵柱塞在下冲程时阻力增大或者斜井而导致抽油杆发生弯曲，使抽油杆柱与油管内壁频繁发生摩擦，产生抽油杆柱偏磨现象，使杆柱强度减弱，造成频繁检泵。磨损严重导致井内管杆磨损、断裂，甚至管杆落井，増加了作业施工的难度，造成抽油杆脱螺纹、油管出现裂缝或穿孔，使油管和抽油杆的使用寿命缩短了 40% 60%。经统计，从1996到2002年仅大庆油田第九采油厂就发生偏磨394井次，2002年偏磨井数达到126井次，造成的直接经济损失达400万元以上。目前防止管杆偏磨的主要措施是应用抽油杆扶正器，而使用的各种扶正器工作原理大同小异，均是利用扶正器与油管之间的摩擦代替油管与抽油 杆之间的摩擦来防止管杆偏磨。目前常用的生产扶正器的复合材料的基体树脂主要是聚酰胺，聚四氟こ烯，超高分子量聚こ烯。聚酰胺复合材料是目前使用最广的扶正器材料，最常使用是PA6、PA66，但其却存在很多的缺陷，由于聚酰胺自身分子结构具有强的吸水性，引起強度和尺寸稳定性下降。干燥条件下的韧性不足，耐温度和耐磨性差。聚四氟こ烯是氟塑料中应用最广、产量最大的ー种，具有极好的耐温性(热分解温度达到390°C)和耐化学药品性。同时聚四氟こ烯是所有塑料中摩擦因数最小的ー种，是耐磨性和自润滑性最好的高分子材料之一。但是存在易磨损、加工性能差、硬度低等缺点。利用超高分子量聚こ烯注塑成型的高耐磨油田抽油杆扶正器，其抗磨损、抗冲击、抗腐蚀、耐低温、自润滑性、不吸水性均大大优于传统尼龙扶正器，克服尼龙易吸水溶胀、水解、低温脆性大、易碎、摩擦阻力大的缺点，缺点主要是加工流动性差。由于聚苯硫醚具有在高温高湿下尺寸稳定、耐磨性好、熔融流动性突出，对玻璃、陶瓷、钢材的粘接性优良等特性，并且价格低廉、成型容易，因而更受人们的青睐。随着石油资源储备量的减小，开采石油的井必然更深，对扶正器材料的要求更加苛刻。聚酰胺酰亚胺是ー种韧性较好的非晶体材料，耐高温，聚苯硫醚/聚酰胺酰亚胺的共混弥补了聚苯硫醚材料韧性差的缺陷，兼顾了聚苯硫醚的价格优势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种耐磨复合材料的制备方法，以代替现有市场上扶正器不耐高温尼龙类产品，提高此类产品的使用寿命。本专利技术的技术方案在于ー种耐磨复合材料的制备方法，其特征在于i按质量百分数计，所述耐磨复合材料由以下原料复合而成基体树脂 55% 65%碳纤维 20% 30%石墨4% 15%其中，基体树脂是由质量比为40:60的聚苯硫醚与聚酰胺酰亚胺混合而成；ii制备方法为①聚苯硫醚在120°C条件下干燥2h，聚酰胺酰亚胺在150°C条件下干燥4h，将质量比为40 60的聚苯硫醚与聚酰胺酰亚胺均匀混合30min，得到基体树脂；②将步骤①制得的基体树脂与碳纤维、石墨按照i所述的比例均匀混合30min，得到耐磨复合材料；所述基体树脂含量与碳纤维的质量比优选为70/30 ；优选方案基体树脂/碳纤维/石墨的质量比为70/30/15。本专利技术的有益效果在干I.本专利技术所用的基体树脂为聚苯硫醚与聚酰胺酰亚胺的共混料，通过石墨和玻璃纤维改性后，冲击和拉伸性能得到改善，摩擦磨损性能较为优异，与现有的玻纤填充尼龙的产品相比，明显提高使用温度；2.本专利技术的耐磨材料可以应用于扶正器材料的制备，克服目前尼龙等扶正器的不耐高温，高温易形变的问题，大大提高了使用寿命；3.本实验加工方便，可以注塑成型，产品的尺寸稳定性好。具体实施例方式为进一歩了解本专利技术，结合以下实例对本专利技术实施方案进行描述，但是，这些描述只是为了进ー步说明本专利技术的特征，而不是对本专利技术权利要求书的限制。按照本专利技术，成型的方法可通过材料领域技术人员熟知的方法，如注射、模压等，本专利技术对此并无特别限制；模压成型的温度为360°C，压カ为l(Tl5MPa。本实施例中所用的原料聚苯硫醚(PPS-ha)，四川得阳科技股份有限公司；聚酰胺酰亚胺(PAI )，北京华通瑞驰公司；胶体石墨粉剂，上海胶体化工厂，3500目；碳纤维，大连兴科碳纤维有限公司；使用前，将聚苯硫醚在温度为120°C的真空干燥箱内干燥2h，聚酰胺酰亚胺在150°C的条件下干燥4h。 实施例I称取聚酰胺酰亚胺40g，将物料在压机上预压成型，在360°C的马弗炉中烧结lh，取出后在平板硫化机上冷却定型，脱模后放置24h，在120°C的真空干燥箱内干燥8h，制样并测试力学性能和摩擦磨损。实施例2分别称取聚酰胺酰亚胺32g、聚苯硫醚8g，将物料在压机上预压成型，在360°C的马弗炉中烧结lh，取出后在平板硫化机上冷却定型，脱模后放置24h，在120°C的真空干燥箱内干燥8h，制样并测试力学性能和摩擦磨损。实施例3分别称取聚酰胺酰亚胺24g、聚苯硫醚16g，将物料在压机上预压成型，在360°C的马弗炉中烧结lh，取出后在平板硫化机上冷却定型，脱模后放置24h，在120°C的真空干燥箱内干燥8h，制样并测试力学性能和摩擦磨损。实施例4分别称取聚酰胺酰亚胺16g、聚苯硫醚24g，将物料在压机上预压成型，在360°C的马弗炉中烧结lh，取出后在平板硫化机上冷却定型，脱模后放置24h，在120°C的真空干燥箱内干燥8h，制样并测试力学性能和摩擦磨损。实施例5分别称取聚酰胺酰亚胺8g、聚苯硫醚32g，将物料在压机上预压成型，在360°C的马弗炉中烧结lh，取出后在平板硫化机上冷却定型，脱模后放置24h，在120°C的真空干燥箱内干燥8h，制样并测试力学性能和摩擦磨损。 实施例6-12中所述基体树脂皆是由质量比为40:60的聚苯硫醚和聚酰胺酰亚胺均勻混合30min而成。实施例6分别称取碳纤维10g，基体树脂90g，将物料在压机上预压成型，在360°C的马弗炉中烧结lh，取出后在平板硫化机上冷却定型，脱模后放置24h，在120°C的真空干燥箱内干燥8h，制样并测试力学性能和摩擦磨损。实施例7分别称取碳纤维20g，基体树脂80g，将物料在压机上预压成型，在360°C的马弗炉中烧结lh，取出后在平板硫化机上冷却定型，脱模后放置24h，在120°C的真空干燥箱内干燥8h，制样并测试力学性能和摩擦磨损。实施例8分别称取碳纤维30g，基体树脂70g，将物料在压机上预压成型，在360°C的马弗炉中烧结lh，取出后在平板硫化机上冷却定型，脱模后放置24h，在120°C的真空干燥箱内干燥8h，制样并测试力学性能和摩擦磨损。实施例9分别称取碳纤维40g，基体树脂60g，将物料在压机上预压成型，在360°C的马弗炉中烧结lh，取出后在平板硫化机上冷却定型，脱模后放置24h，在120°C的真空干燥箱内干燥8h，制样并测试力学性能和摩擦磨损。实施例10分别称取石墨5g，基体树脂70g，碳纤维30g，将物料在压机上预压成型，在360°C的马弗炉中烧结lh，取出后在平板硫化机上冷却定型，脱模后放置24h，在120°C的真空干燥箱内干燥8h，制样并测试力学性能和摩擦磨损。实施例11分别称取石墨10g，基体树脂70g，碳纤维30g，将物料在压机上预压成型，在360°C的马弗炉中烧结lh，取出后在平板硫化机上冷却定型，脱模后放置24h，在120°C的真空干燥箱内干燥8h，制样并测试力学性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：ⅰ按质量百分数计，所述耐磨复合材料由以下原料复合而成：基体树脂？？？？55%~65%碳纤维？？？？？？20%~30%石墨？？？？？？？？4%~15%其中，基体树脂是由质量比为40:60的聚苯硫醚与聚酰胺酰亚胺混合而成；ⅱ制备方法为：①聚苯硫醚在120℃的条件下干燥2h，聚酰胺酰亚胺在150℃的条件下干燥4h，将质量比为40：60的聚苯硫醚与聚酰胺酰亚胺均匀混合30min，制得基体树脂；②将步骤①制得的基体树脂与碳纤维、石墨按照ⅰ中所述比例常温下均匀混合30min，得到耐磨复合材料。

【技术特征摘要】
1.ー种耐磨复合材料的制备方法，其特征在干 i按质量百分数计，所述耐磨复合材料由以下原料复合而成 基体树脂 55% 65% 碳纤维 20% 30% 石墨4% 15% 其中，基体树脂是由质量比为40:60的聚苯硫醚与聚酰胺酰亚胺混合而成； ii制备方法为 ①聚苯硫醚在120°C的条件下干燥2h，聚酰胺酰亚胺在150°C的条件下干燥4h，将质量比为40 60的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲敏杰，吴立豪，张绍印，岳守兆，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：