一种聚全氟乙丙烯复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种聚全氟乙丙烯复合材料及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：对包括聚全氟乙丙烯和无机刚性粒子的原料体系进行熔融共混处理，得到所述聚全氟乙丙烯复合材料；其中，所述无机刚性粒子包括纳米

【技术实现步骤摘要】
一种聚全氟乙丙烯复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及油井管材料领域，具体涉及一种聚全氟乙丙烯复合材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]目前我国石油领域使用的油井管的材质主要是金属，而多数金属油井管在酸
、
碱
、
盐介质或高温等恶劣条件下极易发生化学或电化学腐蚀
。
而且现在随着油田开发的不断加深，高温高压的问题愈发尖锐，除了高温高压问题，还有污水的高矿化度，砂磨
、
抽油杆摩擦管壁以及油田开发所使用的新型介质等的影响，金属油井管的腐蚀已成为一个无法回避的重要问题
。
[0003]设置有非金属内衬的油井管是一种将耐腐蚀塑料管衬于金属油井管内部的复合型油井管
。
该复合油井管中，金属油井管起到承受载荷的作用，非金属内衬则用于防腐和抗磨损
。
目前非金属内衬常用的聚乙烯
、
聚酮
、
聚偏氟乙烯等材料虽防腐和抗磨损性能较好，但是其维卡软化温度
(A50)
一般不高于
200℃
，无法满足井下
160℃
高温环境的使用要求
。
聚全氟乙丙烯
(FEP)
由四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成，是聚四氟乙烯
(PTFE)
的改性材料，其具有优异的耐腐蚀性及抗磨损性，且维卡软化温度
(A50)
大于
200℃
，因此，聚全氟乙丙烯在制作复合油井管方面极具发展前景
。
但是，聚全氟乙丙烯的维卡软化温度
(B50)
只有
88℃
，在井下高温高压环境中仍可能发生变形，具有一定的失效风险
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种聚全氟乙丙烯复合材料的制备方法，该制备方法简单易行，且能够制备出力学性能较佳，维卡软化温度
(B50)
高于
91℃
的聚全氟乙丙烯复合材料
。
[0005]本专利技术还提供一种由上述制备方法获得的聚全氟乙丙烯复合材料，该复合材料由于具备良好的力学性能以及较高的维卡软化温度，因此，适合制作复合油井管的非金属内衬管
。
[0006]本专利技术还提供一种非金属油井管内衬管，该内衬管的制作原料中包括上述聚全氟乙丙烯复合材料，因此，该内衬管在高温高压环境下使用，失效风险较低
。
[0007]本专利技术还提供一种复合油井管，该复合油井管包括上述非金属油井管内衬管，因此，能够在井下高温高压环境中稳定使用
。
[0008]第一方面，本专利技术提供一种聚全氟乙丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]对包括聚全氟乙丙烯和无机刚性粒子的原料体系进行熔融共混处理，得到所述聚全氟乙丙烯复合材料；
[0010]其中，所述无机刚性粒子包括纳米
α
‑
氧化铝
、
纳米二氧化硅
、
钠基蒙脱土和硅灰石中的至少一种；所述钠基蒙脱土为含全氟碳链的阳离子表面活性剂改性钠基蒙脱土
。
[0011]在一优选实施例中，所述无机刚性粒子包括硅灰石，所述无机刚性粒子在所述原料体系中的质量占比为
0.5wt
％～
5wt
％；
[0012]所述无机刚性粒子包括纳米
α
‑
氧化铝
、
纳米二氧化硅和钠基蒙脱土中的至少一种，所述无机刚性粒子在所述原料体系中的质量占比为
0.5wt
％～
3wt
％
。
[0013]在一优选实施例中，所述纳米
α
‑
氧化铝的粒径为
10
～
70nm
；所述纳米二氧化硅的粒径为
10
～
30nm
；所述钠基蒙脱土的粒径为
30
～
100
μ
m
；所述硅灰石的粒径为5～
10
μ
m。
[0014]在一优选实施例中，所述无机刚性粒子为改性无机刚性粒子；
[0015]所述无机刚性粒子包括纳米
α
‑
氧化铝
、
纳米二氧化硅
、
硅灰石中的至少一种，改性剂包括含全氟碳链的硅烷偶联剂
。
[0016]在一优选实施例中，所述钠基蒙脱土的阳离子交换容量为
70
～
130mmol/100g。
[0017]在一优选实施例中，所述含全氟碳链的阳离子表面活性剂的用量为钠基蒙脱土的阳离子交换容量的
0.5
～2倍；
[0018]所述含全氟碳链的硅烷偶联剂的用量为待改性无机刚性粒子质量的
4.0wt
％～
7.0wt
％
。
[0019]在一优选实施例中，所述熔融共混处理的温度为
280
～
300℃。
[0020]第二方面，本专利技术提供一种由上述的制备方法制得的聚全氟乙丙烯复合材料
。
[0021]第三方面，本专利技术提供一种非金属油井管内衬管，其制作原料包括上述的聚全氟乙丙烯复合材料
。
[0022]第四方面，本专利技术提供一种复合油井管，包括上述的非金属油井管内衬管
。
[0023]本专利技术提供的聚全氟乙丙烯复合材料力学性能较佳且维卡软化温度
(B50)
至少
91℃
，用于复合油井管的非金属内衬管，可显著降低复合油井管在井下高温高压环境中的失效风险
。
具体实施方式
[0024]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的方案，下面对本专利技术作进一步地详细说明
。
以下所列举具体实施方式只是对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例仅用于解释本专利技术，并非限定本专利技术的范围
。
基于本专利技术实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围
。
[0025]一方面，本专利技术提供一种聚全氟乙丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0026]对包括聚全氟乙丙烯和无机刚性粒子的原料体系进行熔融共混处理，得到所述聚全氟乙丙烯复合材料；
[0027]其中，所述无机刚性粒子包括纳米
α
‑
氧化铝
、
纳米二氧化硅
、
钠基蒙脱土和硅灰石中的至少一种；所述钠基蒙脱土为含全氟碳链的阳离子表面活性剂改性钠基蒙脱土
。
[0028]在本专利技术中，通过熔融共混在聚全氟乙丙烯中填充特定的无机刚性粒子，可提高聚全氟乙丙烯的刚性和热变形温度，两者的复合材料用于复合油井管，有望提升复合油井管在井本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种聚全氟乙丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对包括聚全氟乙丙烯和无机刚性粒子的原料体系进行熔融共混处理，得到所述聚全氟乙丙烯复合材料；其中，所述无机刚性粒子包括纳米
α
‑
氧化铝
、
纳米二氧化硅
、
钠基蒙脱土和硅灰石中的至少一种；所述钠基蒙脱土为含全氟碳链的阳离子表面活性剂改性钠基蒙脱土
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机刚性粒子包括硅灰石，所述无机刚性粒子在所述原料体系中的质量占比为
0.5wt
％～
5wt
％；所述无机刚性粒子包括纳米
α
‑
氧化铝
、
纳米二氧化硅和钠基蒙脱土中的至少一种，所述无机刚性粒子在所述原料体系中的质量占比为
0.5wt
％～
3wt
％
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米
α
‑
氧化铝的粒径为
10
～
70nm
；所述纳米二氧化硅的粒径为
10
～
30nm
；所述钠基蒙脱土的粒径为
30
～
100
μ
m
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟晓宇，丛川波，周琼，叶海木，吴天宇，杨倩，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：