可降解聚合物、形成其的组合物和方法、去除方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种可降解聚合物、形成其的组合物和方法、去除方法及应用。用于形成可降解聚合物的组合物包括异氰酸酯封端的聚酯预聚体及交联剂。异氰酸酯封端的聚酯预聚体由预聚体单元组成主链，在主链的末端有多个异氰酸酯，具有如下结构，R”'选自

【技术实现步骤摘要】
可降解聚合物、形成其的组合物和方法、去除方法及应用


[0001]本专利技术涉及油气行业使用的材料，具体而言，涉及一种可降解聚合物、形成其的组合物和方法、去除方法及应用。

技术介绍

[0002]桥塞是一种用在油气作业中的井下工具。在非常规油气生产井下作业中，例如压裂施工作业等，已经使用可溶塞代替可磨铣复合材料桥塞。压裂施工作业后，可溶桥塞在井下液体中溶解，不再需要磨铣去除可磨铣复合材料桥塞。因此，节省了作业时间和磨铣费用。由于仍然需要可溶桥塞进行密封封堵，所以可溶性弹性体或可降解聚合物密封件是每个可溶桥塞主要部件。即使是封堵材料也必须与可溶桥塞其它坚硬成分一起可降解，因而对于可溶桥塞来说，需要使用可降解聚合物作为密封材料。
[0003]可降解聚合物或可溶弹性体必须能够封堵其它材料。对于可降解性井下工具(例如可溶桥塞)来说，某段时期内(例如超过12个小时完成压裂作业)保持足够弹性是可降解聚合物必备的一个特性。此外，压裂施工作业完成后，可降解聚合物或可溶弹性体必须能够在井下液体中尽可能快地降解或溶解。
[0004]现有的可降解聚合物或可溶性弹性体或可溶解橡胶可应用于不同环境下。现有文献提供了一些可降解的橡胶，但是上述可降解橡胶材料的延伸率和溶剂速率以及在特定盐度下的溶解率方面的性能还有待提升。因而需要提供一种同时满足延伸率大、溶剂速率高，且性能受盐度的影响小的可降解的橡胶材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种可降解聚合物、形成其的组合物和方法、去除方法及应用，以解决现有的可降解橡胶材料的延伸率和溶剂速率以及在特定盐度下的溶解率方面的性能还有待提升的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种用于形成可降解聚合物的组合物，用于形成可降解聚合物的组合物包括：异氰酸酯封端的聚酯预聚体及交联剂。异氰酸酯封端的聚酯预聚体由预聚体单元组成主链，在主链的末端有多个异氰酸酯，异氰酸酯封端的聚酯预聚体具有如下结构：其中R”'选自
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O
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或
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CO
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O
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R'
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O
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，其中R为芳基或烷基，R'为芳基或烷基，R”为芳基或烷基，且n为与主链的长度相对应的聚合单体的聚合度。
[0007]进一步地，异氰酸酯封端的聚酯预聚体中的异氰酸脂选自2,4
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甲苯二异氰酸酯、2,6
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甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯和六亚甲基异氰酸酯组成的组中的一种或多种。
[0008]进一步地，交联剂选自能够使可降解聚合物在8小时到30天之间达到破裂失效，2天内维持不到5％的重量损失和20天内显示超过40％的重量损失，并在2天内维持不到5％的硬度损失的种类；优选地，交联剂选自二胺、二元醇或三元醇；更优选地，交联剂选自4,4'
‑
亚甲基
‑
双
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(邻氯苯胺)、二甲硫基甲苯二胺、丁二醇、聚碳酸酯多元醇、聚酯二醇或聚酯三醇组成的组中的一种或多种。
[0009]进一步地，二元醇为丁二醇。
[0010]进一步地，当温度为90℃、盐水溶液中，可降解聚合物在15天内达到破裂失效；当温度为93℃、盐水溶液中，可降解聚合物在4天内达到破裂失效；当温度为120℃、盐水溶液中，可降解聚合物在22小时内达到破裂失效。
[0011]进一步地，当温度为90℃、盐水溶液中，可降解聚合物在2天内保持重量损失不超过5％；当温度为90℃、盐水溶液中，可降解聚合物在20天内重量变化超过40％。
[0012]进一步地，用于形成可降解聚合物的组合物还包括催化剂，且当温度为90℃、盐水溶液中可降解聚合物在2天内保持重量损失不超过5％；在90℃下、盐水溶液中，可降解聚合物在20天内重量变化超过60％。
[0013]进一步地，催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二甲基双(1
‑
氧酮环)、辛基锡二硫代乙醇酸盐和二辛基锡硫醇盐组成的组中的一种或多种。
[0014]进一步地，当温度为90℃、盐水溶液中，可降解聚合物在2天内的硬度损失低于5％。
[0015]进一步地，交联剂选自能使可降解聚合物在室温下的平均拉伸强度大于5000psi，在室温下的平均断裂伸长率大于400％，在温度为90℃，邵尔A硬度为75时，可降解聚合物的平均拉伸强度大于700psi，在温度为90℃时，可降解聚合物的平均拉伸断裂伸长率大于300％，并保持10000磅/平方英寸的压差超过24小时的种类。
[0016]进一步地，在室温下、邵尔A硬度为75时，可降解聚合物的平均拉伸强度超过4500psi；在室温下、邵氏A硬度为90时，可降解聚合物的平均拉伸强度超过7000psi；在室温下、邵尔A硬度为75时，可降解聚合物的平均拉伸断裂伸长率超过500％；当在室温下、邵尔A硬度为90时，可降解聚合物的平均断裂伸长率超过400％。
[0017]进一步地，在温度为90℃、邵尔A硬度为75时，可降解聚合物的平均断裂伸长率超过500％；在温度为90℃、邵尔A硬度为90时，可降解聚合物的平均断裂伸长率超过300％。
[0018]本申请的另一方面还提供了一种形成可降解聚合物的方法，该方法包括以下步骤:对本申请提供的异氰酸酯封端的聚酯预聚体和交联剂进行抽真空处理后，形成混合物；使混合物固化成型，形成可降解聚合物。
[0019]进一步地，通过离心机将异氰酸酯封端的聚酯预聚体、交联剂和催化剂进行混合，得到混合物；优选地，混合过程在真空状态下进行。
[0020]进一步地，在混合过程中还加入了填料，优选地，填料选自炭黑、二氧化硅、纳米石墨烯、纳米粘土、纳米纤维和纳米管组成的组中的一种或多种。
[0021]进一步地，固化成型步骤包括将混合物浇铸到模具中并固化混合物；或固化成型步骤包括将混合物浇铸到模具中、旋转模具并固化混合物；或混合物的固化成型步骤包括将混合物浇铸到模具中，在模具中压缩混合物，并固化混合物。
[0022]本申请的又一方面还提供了一种去除方法，该去除方法包括以下步骤：根据本申
请提供的用于形成可降解聚合物的组合物形成一种构件；在工具中安装构件；在温度90℃的水溶液中溶解构件，形成可降解组分；并破坏工具以去除工具和可降解构件。
[0023]进一步地，在用于形成可降解聚合物的组合物中加入催化剂，其中催化剂酸和/或碱；优选地，溶解构件的步骤中，构件完全溶解。
[0024]本申请的第四方面还提供了一种可降解聚合物，可降解聚合物采用本申请提供的用于形成可降解聚合物的组合物为原料，或采用本申请提供的形成可降解聚合物的方法制得。
[0025]本申请的第五方面还提供了一种可降解的井下工具，该可降解的井下工具采用本申请提供的用于形成可降解聚合物制得。
[0026]本申请的第六方面还提供了一种可降解聚合物或可降解的井下工具在油气开采领域中的应用。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于形成可降解聚合物的组合物，其特征在于，所述用于形成可降解聚合物的组合物包括：异氰酸酯封端的聚酯预聚体，所述异氰酸酯封端的聚酯预聚体由预聚体单元组成主链，在所述主链的末端有多个异氰酸酯，所述异氰酸酯封端的聚酯预聚体具有如下结构：其中R”'选自
‑
O
‑
或
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CO
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O
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R'
‑
O
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，其中R为芳基或烷基，R'为芳基或烷基，R”为芳基或烷基，且n为与所述主链的长度相对应的聚合单体的聚合度；及交联剂。2.根据权利要求1所述的用于形成可降解聚合物的组合物，其特征在于，所述异氰酸酯封端的聚酯预聚体中的异氰酸脂选自2,4
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甲苯二异氰酸酯、2,6
‑
甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯和六亚甲基异氰酸酯组成的组中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的用于形成可降解聚合物的组合物，其特征在于，所述交联剂选自能够使所述可降解聚合物在8小时到30天之间达到破裂失效，2天内维持不到5％的重量损失和20天内显示超过40％的重量损失，并在2天内维持不到5％的硬度损失的种类；优选地，所述交联剂选自二胺、二元醇或三元醇；更优选地，所述交联剂选自4,4'
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亚甲基
‑
双
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(邻氯苯胺)、二甲硫基甲苯二胺、丁二醇、聚碳酸酯多元醇、聚酯二醇或聚酯三醇组成的组中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的用于形成可降解聚合物的组合物，其特征在于，所述二元醇为丁二醇。5.根据权利要求1所述的用于形成可降解聚合物的组合物，其特征在于，当温度为90℃盐水溶液中，所述可降解聚合物在15天内达到破裂失效；当温度为93℃盐水溶液中，所述可降解聚合物在4天内达到破裂失效；当温度为120℃盐水溶液中，所述可降解聚合物在22小时内达到破裂失效。6.根据权利要求1所述的用于形成可降解聚合物的组合物，其特征在于，当温度为90℃、盐水溶液中，所述可降解聚合物在2天内保持重量损失不超过5％；当温度为90℃盐水溶液中，所述可降解聚合物在20天内重量变化超过40％。7.根据权利要求1所述的用于形成可降解聚合物的组合物，其特征在于，所述用于形成可降解聚合物的组合物还包括催化剂，且当温度为90℃盐水溶液中，所述可降解聚合物在2天内保持重量损失不超过5％；在90℃下盐水溶液中，所述可降解聚合物在20天内重量变化超过60％。8.根据权利要求7所述的用于形成可降解聚合物的组合物，其特征在于，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二甲基双(1
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氧酮环)、辛基锡二硫代乙醇酸盐和二辛基锡硫醇盐组成的组中的一种或多种。9.根据权利要求7所述的用于形成可降解聚合物的组合物，其特征在于，当温度为90℃盐水溶液中，所述可降解聚合物在2天内的硬度损失低于5％。10.根据权利要求1所述的用于形成可降解聚合物的组合物，其特征在于，所述交联剂选自能使所述可降解聚合物在室...

【专利技术属性】
技术研发人员：任嘉祥，程鹏，王旭，杨雄文，张燕明，周长静，刘宇，杨振周，刘青，刘怀亮，
申请(专利权)人：北京华美世纪国际技术有限公司，
类型：发明
国别省市：