聚乙烯复合材料及其在制备耐高温内衬油管中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种聚乙烯复合材料及其在制备耐高温内衬油管中的应用，涉及特种管材技术领域。所述聚乙烯复合材料主要由超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、耐热填料以及助剂组成；其中，所述耐热填料包括空心玻璃微珠、氮化硅、滑石粉和软质耐火粘土；所述助剂包括抗氧剂、高分子偶联剂、硬脂酸镁、PE蜡和有机溶剂。通过上述原料配伍后制得的聚乙烯复合材料，各原料达到了协同复配的效果，具有良好的耐温、耐老化的性能，同时力学性能稳定，能涵盖常规内衬油管产品的基本特点。经实验验证，能够有效耐受150℃的高温，并充分满足深井采油环境下使用的技术要求。用的技术要求。

【技术实现步骤摘要】
聚乙烯复合材料及其在制备耐高温内衬油管中的应用


[0001]本专利技术涉及特种管材
，尤其是涉及一种聚乙烯复合材料及其在制备耐高温内衬油管中的应用。

技术介绍

[0002]目前，随着油田进入开发后期，时常出现采油井油管的偏磨、腐蚀(杆管偏磨、杆断、管漏)导致油井停产、减产的现象。尤其采油井进入特高含水期后，因杆管偏磨造成报废的油管占油管年用量的1/6以上，造成巨大的资源浪费和生产成本增加。使用内衬油管可以有效解决这个问题。
[0003]内衬油管具有抗腐、抗磨、阻力系数小、耐温等特点，可有效的防止磨损和腐蚀，提高油管的使用寿命。现市面上出现的内衬油管材料普遍为高密度聚乙烯材料，然而现有的技术HDPE高密度聚乙烯内衬具有很好的防腐、防偏磨效果，但在使用方面最大的问题就是不耐高温，它只能在80℃以下的井中使用，那么对于井深在2500米以下的井，就会产生因温度过高而无法使用的问题。
[0004]因此，研究开发出一种可以在深井采油环境下使用的耐热内衬油管，该内衬油管能够耐受150℃的高温，同时还能涵盖常规内衬油管产品的基本特点，变得十分必要和迫切。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种本专利技术提供的聚乙烯复合材料，通过上述原料配伍后制得的聚乙烯复合材料，各原料达到了协同复配的效果，具有良好的耐温、耐老化的性能，同时力学性能稳定，能涵盖常规内衬油管产品的基本特点。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种聚乙烯复合材料的制备方法。
[0008]本专利技术的第三目的在于提供一种聚乙烯复合材料的应用，所述聚乙烯复合材料可以广泛应用于耐高温内衬油管的制备过程中。
[0009]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0010]本专利技术提供的一种聚乙烯复合材料，所述聚乙烯复合材料主要由超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、耐热填料以及助剂组成；
[0011]其中，所述耐热填料包括空心玻璃微珠、氮化硅、滑石粉和软质耐火粘土；
[0012]所述助剂包括抗氧剂、高分子偶联剂、硬脂酸镁、PE蜡和有机溶剂。
[0013]进一步的，按质量份数计，所述聚乙烯复合材料包括以下组分：
[0014]超高分子量聚乙烯55
‑
75份、高密度聚乙烯10
‑
20份、空心玻璃微珠10
‑
15份、氮化硅2
‑
5份、滑石粉1
‑
2份、软质耐火粘土1
‑
3份、抗氧剂0.4～0.6份、高分子偶联剂0.2～0.5份、硬脂酸镁0.2～0.5份、PE蜡0.1～0.5份和有机溶剂0.6～1.5份；
[0015]优选地，按质量份数计，所述聚乙烯复合材料包括以下组分：
[0016]超高分子量聚乙烯60份、高密度聚乙烯17份、空心玻璃微珠12份、氮化硅3份、滑石粉1.5份、软质耐火粘土1.5份、抗氧剂0.5份、高分子偶联剂0.5份、硬脂酸镁0.5份、PE蜡0.5份和有机溶剂1.5份。
[0017]进一步的，所述超高分子量聚乙烯的数均分子量为260～320万；
[0018]所述高密度聚乙烯的数均分子量为25～40万。
[0019]进一步的，所述空心玻璃微珠主要由硼硅酸盐制得；
[0020]优选地，所述空心玻璃微珠的粒径为10～250μm；壁厚为1～2μm。
[0021]进一步的，所述氮化硅为粒径10～18μm的粉末；
[0022]优选地，所述高分子偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三(β
‑
甲氧基乙氧基)硅烷中的至少一种，优选为乙烯基三甲氧基硅烷；
[0023]优选地，所述抗氧剂包括巴斯夫抗氧剂Irganox1010、巴斯夫抗氧剂Irganox PS 800、巴斯夫抗氧剂Irganox MD1024或巴斯夫抗氧剂Irganox GX222中的至少一种，优选为巴斯夫抗氧剂Irganox1010；
[0024]优选地，所述有机溶剂包括乙酸乙酯、甲醇、乙醇或丙酮中的至少一种，优选为乙酸乙酯。
[0025]本专利技术提供的一种上述聚乙烯复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0026]首先使用有机溶剂对高分子偶联剂进行稀释，得到溶液A；然后利用溶液A对耐热填料进行表面改性，得到表面改性填料；随后将包括表面改性填料的各原料混匀后干燥，得到聚乙烯复合材料。
[0027]进一步的，所述溶液A中高分子偶联剂与有机溶剂的体积比为1：2～4。
[0028]进一步的，所述表面改性在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速率为100～200r/min，搅拌时间为10～20min；
[0029]优选地，所述各原料混匀在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速率为100～200r/min，搅拌时间为10～20min。
[0030]进一步的，所述干燥的温度为90～110℃，干燥的时间为20～25h。
[0031]本专利技术提供的一种上述聚乙烯复合材料在制备耐高温内衬油管中的应用；
[0032]所述耐高温内衬油管的内衬主要由上述聚乙烯复合材料制得。
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0034]本专利技术提供的聚乙烯复合材料，所述聚乙烯复合材料主要由超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、耐热填料以及助剂组成；其中，所述耐热填料包括空心玻璃微珠、氮化硅、滑石粉和软质耐火粘土；所述助剂包括抗氧剂、高分子偶联剂、硬脂酸镁、PE蜡和有机溶剂。其中，在上述聚乙烯复合材料中，以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作为基体材料，混合高密度聚乙烯(HDPE)可以提高复合材料的抗冲击强度和流动性；空心玻璃微珠的内部是稀薄的气体，所以它具有隔热的特性，是各种保温产品的极佳填充剂；氮化硅(Si3N4)可以直接分散到超高分子量聚乙烯的大分子链中，减慢分子链的热运动，提高体系耐热性，有利于管材的外形和尺寸的稳定。软质耐火粘土在高分子偶联剂的作用下与聚乙烯大分子链发生偶联反应，继续阻碍聚乙烯大分子链的运动，从而增加体系的耐温性能；抗氧剂巴斯夫抗氧剂Irganox1010的加入可防止聚合物加工过程中发生降解，影响力学性能，并提高材料的耐老
化性能；加入硬脂酸镁和PE蜡可在加工过程中降低材料与机械之间和材料内部之间的相互摩擦，从而改善塑料加工性能。通过上述原料配伍后制得的聚乙烯复合材料，各原料达到了协同复配的效果，具有良好的耐温、耐老化的性能，同时力学性能稳定，能涵盖常规内衬油管产品的基本特点。经实验验证，能够有效耐受150℃的高温，并充分满足深井采油环境下使用的技术要求。
[0035]本专利技术提供的聚乙烯复合材料的制备方法，所述制备方法首先使用有机溶剂对高分子偶联剂进行稀释，得到溶液A；然后利用溶液A对耐热填料进行表面改性，得到表面改性填料；随后将包括表面改性填料的各原料混匀后干燥，得到聚乙烯复合材料。上述制备方法具有制备工艺简本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯复合材料，其特征在于，所述聚乙烯复合材料主要由超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、耐热填料以及助剂组成；其中，所述耐热填料包括空心玻璃微珠、氮化硅、滑石粉和软质耐火粘土；所述助剂包括抗氧剂、高分子偶联剂、硬脂酸镁、PE蜡和有机溶剂。2.根据权利要求1所述的聚乙烯复合材料，其特征在于，按质量份数计，所述聚乙烯复合材料包括以下组分：超高分子量聚乙烯55
‑
75份、高密度聚乙烯10
‑
20份、空心玻璃微珠10
‑
15份、氮化硅2
‑
5份、滑石粉1
‑
2份、软质耐火粘土1
‑
3份、抗氧剂0.4～0.6份、高分子偶联剂0.2～0.5份、硬脂酸镁0.2～0.5份、PE蜡0.1～0.5份和有机溶剂0.6～1.5份；优选地，按质量份数计，所述聚乙烯复合材料包括以下组分：超高分子量聚乙烯60份、高密度聚乙烯17份、空心玻璃微珠12份、氮化硅3份、滑石粉1.5份、软质耐火粘土1.5份、抗氧剂0.5份、高分子偶联剂0.5份、硬脂酸镁0.5份、PE蜡0.5份和有机溶剂1.5份。3.根据权利要求1或2所述的聚乙烯复合材料，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的数均分子量为260～320万；所述高密度聚乙烯的数均分子量为25～40万。4.根据权利要求1或2所述的聚乙烯复合材料，其特征在于，所述空心玻璃微珠主要由硼硅酸盐制得；优选地，所述空心玻璃微珠的粒径为10～250μm；壁厚为1～2μm。5.根据权利要求1或2所述的聚乙烯复合材料，其特征在于，所述氮化硅为粒径10～18μm的粉末；优选地，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张端光，高飞，刘玉杨，张玉河，金波，马志博，王泽新，杨学峰，闫金鹏，
申请(专利权)人：胜利油田胜机石油装备有限公司，
类型：发明
国别省市：