一种抽油杆吊卡用新型复合耐磨材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于耐磨材料技术领域，具体公开了一种抽油杆吊卡用新型复合耐磨材料及其制备方法，耐磨材料包括以下重量份的原料：15～20份高岭土，2～3份碳化硼，2～3份碳化硅，2～3份氮化硅，55～70份橡胶，1～2份石墨烯，3～5份碳纤维，3～4份抗氧剂，1～2份偶联剂，1～2份交联剂，3～5份改性剂。本发明专利技术的耐磨材料具有良好的机械性能、耐高温性和耐磨性，采用本材料制作的抽油杆吊卡，可替代现有金属吊卡，将传统金属吊卡硬夹持变为软夹持，弥补现有金属吊卡的缺陷，避免抽油杆起、下作业过程中，对抽油杆的磕、碰、砸等损伤，从而延长抽油杆使用寿命。

A new composite wear-resistant material for sucker rod elevator and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种抽油杆吊卡用新型复合耐磨材料及其制备方法
本专利技术涉及耐磨材料
，特别是涉及一种抽油杆吊卡用新型复合耐磨材料及其制备方法。
技术介绍
吊卡是石油钻井作业的必备工具。在实施钻井作业时，上提、下放抽油杆必须用抽油杆吊卡。传统的抽油杆吊卡多为金属材质，在使用的过程中，工作人员稍有疏忽就有可能发生磕、碰、砸抽油杆的事故，对抽油杆造成损伤，影响抽油杆使用寿命。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种抽油杆吊卡用新型复合耐磨材料及其制备方法，用于弥补现有金属吊卡的缺陷，避免抽油杆起、下作业过程中，传统金属吊卡硬夹持对抽油杆的磕、碰、砸等损伤，影响抽油杆使用寿命。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种抽油杆吊卡用新型复合耐磨材料，包括以下重量份的原料：15～20份高岭土，2～3份碳化硼，2～3份碳化硅，2～3份氮化硅，55～70份橡胶，1～2份石墨烯，3～5份增韧剂，3～5份碳纤维，3～4份抗氧剂，1～2份偶联剂，1～2份交联剂，3～5份改性剂。可选地，所述耐磨材料包括以下重量份的原料：15～18份高岭土，2～3份碳化硼，2～3份碳化硅，2～3份氮化硅，60～70份橡胶，1～2份石墨烯，3～4份碳纤维，3～4份抗氧剂，1～2份偶联剂，1～2份交联剂，3～5份改性剂。可选地，所述橡胶选自氯丁橡胶、异戊橡胶、溴化丁基橡胶、三元乙丙橡胶和聚丁二烯橡胶中的至少一种。可选地，所述抗氧剂选自2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、亚磷酸酯、二丁基二硫代氨基甲酸盐中的至少一种。可选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，优选地，所述硅烷偶联剂选自苯胺甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷中的至少一种。可选地，所述交联剂选自三烯基甲基三异氰脲酸脂、三烯丙基异氰脲酸酯、三烯丙基异三聚氰酸酯中的至少一种。可选地，所述改性剂为聚乙烯蜡与硅橡胶组成的混合物；优选地，所述混合物中聚乙烯蜡与硅橡胶的质量比为(1-2)：(2-3)。本专利技术第二方面提供一种上述抽油杆吊卡用新型复合耐磨材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按照配方比例称取各原料备用；(2)将高岭土、碳化硼、碳化硅、氮化硅、石墨烯、碳纤维混合，然后送入密炼机中混炼，备用；(3)将橡胶送入另一台密炼机中，待其完全融化后向其中加入其余的原料进行混炼，备用；(4)将步骤(3)中混炼后的橡胶与步骤(2)中混炼后的产物混合后再次混炼，混炼结束后自然冷却得到所述耐磨材料。可选地，步骤(2)中，混炼温度为130-150℃，压力为20-30MPa，转速为80-100rpm，混炼时间为60-90s。可选地，步骤(3)中，混炼温度为180-200℃，压力为40-50MPa，转速为150-200rpm，混炼时间为3-5min。可选地，步骤(4)中，混炼温度为180-200℃，压力为35-45MPa，转子转速为150-200rpm，混炼2-3min。本专利技术第三方面提供一种抽油杆吊卡，包括有上述耐磨材料。可选地，所述吊卡包括由金属制成的外压板和由所述耐磨材料制成的内芯。具体的，将耐磨材料放入吊卡内芯模具中，通过液压机采用模压成型工艺制作得到吊卡内芯产品。如上所述，本专利技术的抽油杆吊卡用新型复合耐磨材料及其制备方法，具有以下有益效果：本专利技术的新型复合耐磨材料具有良好的机械性能、耐高温性和耐磨性，由此制作的抽油杆吊卡相较于传统的金属吊卡，在抽油杆起、下作业过程中能对抽油杆起到良好的保护作用，延长抽油杆的使用寿命。(1)本专利技术选用橡胶作为耐磨材料的基体成分，具有弹性，能够降低吊卡的硬度，减少对抽油杆的伤害；高岭土、碳化硼、碳化硅和氮化硅作为耐磨材料的主要成分，这几种原料具有硬度高、弹性模量大、耐磨损性能好、导热系数高的优异性能，不易被酸性溶液及碱性溶液侵蚀，同时具有优异的抗热震性，在加热或者冷却过程中受到的热应力较小，可以改善吊卡的耐磨性能；石墨烯作为一种新型纳米材料，可进一步提高材料的耐磨性能和耐高温性能；碳纤维具有强度高、弹性模量高、耐磨性等特点，能增强吊卡内芯的韧性、结构强度和抗损伤能力性能。(2)本专利技术中的各原料结合增韧剂、抗氧剂、偶联剂、交联剂、改性剂，通过合理的配比，增加了原料之间的协调增效作用，采用本专利技术中的新型复合耐磨材料用于制作一种新型的抽油杆吊卡，吊卡由金属外压板与新型复合耐磨材料内芯两部分组成，金属外压板上带有挂钩，在装卸吊卡时，采用吊装设备进行吊装，从而降低工人的劳动强度；吊卡的内芯以新型复合耐磨材料为原材料，改变了吊卡与抽油杆之间的夹持方式，由传统的金属吊卡硬夹持变为新型复合耐磨材料软夹持，避免了金属吊卡硬夹持对抽油杆的磕、碰、砸等损伤，弥补现有金属吊卡工具的缺陷，可有效延长抽油杆使用寿命。附图说明图1显示为本专利技术实施例中普通吊卡的结构示意图。图2显示为图1的A-A向剖视图。图3显示为本专利技术实施例中挂耳吊卡的结构示意图。图4显示为图3的B-B向剖视图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。附图标记说明：外压板1、内芯2、螺母3、螺杆4。具体实施过程如下：实施例1一种抽油杆吊卡用新型复合耐磨材料，包括以下重量份的原料：15份高岭土，2份碳化硼，2份碳化硅，2份氮化硅，60份氯丁橡胶，1份石墨烯，3份增韧剂，3份碳纤维，3份抗氧剂，1份偶联剂，1份交联剂，3份改性剂。其中，抗氧剂为亚磷酸酯，偶联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷，交联剂为三烯基甲基三异氰脲酸脂，改性剂为聚乙烯蜡与硅橡胶组成的混合物(聚乙烯蜡与硅橡胶的质量比为1:2)。实施例2一种抽油杆吊卡用新型复合耐磨材料，包括以下重量份的原料：18份高岭土，3份碳化硼，3份碳化硅，3份氮化硅，70份氯丁橡胶，2份石墨烯，5份增韧剂，5份碳纤维，4份抗氧剂，2份偶联剂，2份交联剂，5份改性剂。抗氧剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，偶联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷，交联剂为三烯基甲基三异氰脲酸脂，改性剂为聚乙烯蜡与硅橡胶组成的混合物(聚乙烯蜡与硅橡胶的质量比为1:2)。实施例3一种抽油杆吊卡用新型复合耐磨材料，包括以下重量份的原料：16份高岭土，3份碳化硼，2份碳化硅，2份氮化硅，60份异戊橡胶，2份石墨烯，4份增韧剂，4份碳纤维，4份抗氧剂，2份偶联剂，2份交联剂，4份改性剂。其中，抗氧剂为二丁基二硫代氨基甲酸盐，偶联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷，交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯，改性剂为聚乙烯蜡与硅橡胶组成的混合物(聚乙烯蜡与硅橡胶的质量比为1:2)。实施例4一种抽油杆吊卡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抽油杆吊卡用新型复合耐磨材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：15～20份高岭土，2～3份碳化硼，2～3份碳化硅，2～3份氮化硅，55～70份橡胶，1～2份石墨烯，3～5份碳纤维，3～4份抗氧剂，1～2份偶联剂，1～2份交联剂，3～5份改性剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种抽油杆吊卡用新型复合耐磨材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：15～20份高岭土，2～3份碳化硼，2～3份碳化硅，2～3份氮化硅，55～70份橡胶，1～2份石墨烯，3～5份碳纤维，3～4份抗氧剂，1～2份偶联剂，1～2份交联剂，3～5份改性剂。


2.根据权利要求1所述的耐磨材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：15～18份高岭土，2～3份碳化硼，2～3份碳化硅，2～3份氮化硅，60～70份橡胶，1～2份石墨烯，3～4份碳纤维，3～4份抗氧剂，1～2份偶联剂，1～2份交联剂，3～5份改性剂。


3.根据权利要求1所述的耐磨材料，其特征在于：所述橡胶选自氯丁橡胶、异戊橡胶、聚丁二烯橡胶、溴化丁基橡胶和三元乙丙橡胶中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的耐磨材料，其特征在于：所述抗氧剂选自2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、亚磷酸酯、二丁基二硫代氨基甲酸盐中的至少一种；
和/或，所述偶联剂为硅烷偶联剂，优选地，所述硅烷偶联剂选自苯胺甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的耐磨材料，其特征在于：所述交联剂选自三烯基甲基三异氰脲酸脂、三烯丙基异氰脲酸酯、三烯丙基异三聚氰酸酯中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的耐磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：李吉月，张宗民，
申请(专利权)人：山东菲纳科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37