【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及活塞，尤其涉及一种用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、泥浆泵是油田钻探中常用的设备，在常用的正循环钻探中，它是将地表冲洗介质-清水、泥浆或聚合物冲洗液在一定的压力下，经过高压软管、水龙头及钻杆柱中心孔直送钻头的底端，以达到冷却钻头、将切削下来的岩屑清除并输送到地表的目的。钻井泥浆泵活塞是油矿钻井设备中非常重要的零部件，并且，石油开采的深井、超深井的工况环境十分恶劣，包括高低温、高压、s和h2s以及co2等腐蚀性介质的高含量、各类强腐蚀添加剂等，对于井下密封材料的性能(如力学性能等)提出了更高的要求。
2、传统的活塞材料主要采用铸铁、铸钢、铝合金等，其中铸铁质量大，比强度低，韧性差；铸钢活塞密度大，成本高，对缸套磨损严重；而使用最广泛的铝合金活塞其热膨胀系数较大、高温力学性能、耐磨性能都相对较低。传统的活塞材料难以满足钻井泥浆泵对活塞的综合性能要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料及其制备方法和应用，以解决现有活塞材料难以满足钻井泥浆泵对活塞的综合性能要求的问题。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将碳化钛、硅烷偶联剂、有机溶剂和水混合，进行反应，得到改性
5、(2)将聚乙烯亚胺、玻璃纤维和水混合，进行反应，得到改性玻璃纤维；
6、(3)将改性碳化钛与聚酰胺酰亚胺混合，进行熔融挤出，得到碳化钛/聚酰胺酰亚胺复合材料；
7、(4)将碳化钛/聚酰胺酰亚胺复合材料和改性玻璃纤维混合，进行热压，得到用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料；
8、其中，步骤(1)与步骤(2)之间没有顺序限制。
9、优选的，在上述一种用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法中，步骤(1)中所述碳化钛和硅烷偶联剂的质量比为80～150：0.5～1；
10、步骤(1)中所述碳化钛和有机溶剂的用量比为1～3g：1～3ml；
11、步骤(1)中所述硅烷偶联剂和水的用量比为0.5～1g：2～5ml；
12、步骤(1)中所述有机溶剂为甲醇、乙醇或丙醇。
13、优选的，在上述一种用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法中，步骤(1)中所述反应的温度为60～75℃，所述反应的时间为120～140min。
14、优选的，在上述一种用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法中，步骤(2)中所述聚乙烯亚胺和玻璃纤维的质量比为0.5～1.5：80～120；
15、步骤(2)中所述聚乙烯亚胺和水的用量比为0.5～1.5g：500～800ml。
16、优选的，在上述一种用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法中，步骤(2)中所述反应的温度为80～120℃，所述反应的时间为2～4h。
17、优选的，在上述一种用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法中，步骤(3)中所述改性碳化钛的质量为聚酰胺酰亚胺质量的10～25％。
18、优选的，在上述一种用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法中，步骤(3)中所述熔融挤出的条件为：温度为300～350℃，转速为30～40r/min。
19、优选的，在上述一种用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法中，步骤(4)中所述改性玻璃纤维的质量为碳化钛/聚酰胺酰亚胺复合材料质量的20～30％。
20、优选的，在上述一种用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法中，步骤(4)中所述热压的条件为：热压中上模和下模的温度独立的为300～350℃，压力为6～9mpa，保压的时间为8～20min。
21、本专利技术还提供了一种活塞复合材料的制备方法制得的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料。
22、本专利技术还提供了一种用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料在泥浆泵活塞中的应用。
23、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
24、(1)本专利技术将聚酰胺酰亚胺、玻璃纤维以及碳化钛进行复合，其中聚酰胺酰亚胺属于高温聚合物类，具有很高的化学耐受性和化学强度和抗磨强度，因而可提高活塞复合材料的耐受性和力学性能；聚酰胺酰亚胺主要作为媒介，主要起传递和分散载荷的作用，高强度的玻璃纤维承担载荷，同时，碳化钛具有优异的韧性和导热率，可以进一步提高材料的散热性、耐磨性以及高温性能。总之，聚酰胺酰亚胺、玻璃纤维以及碳化钛三者之间联合作用使得复合活塞材料具有优异的综合性能，如高的热导率、耐磨损和优异的力学性能，满足钻井泥浆泵对活塞的综合性能要求。
25、(2)本专利技术采用硅烷偶联剂对碳化钛进行改性，改性后的碳化钛与聚酰胺酰亚胺之间形成可传递应力的界面层，增强碳化钛与聚酰胺酰亚胺之间的相容性；采用聚乙烯亚胺对玻璃纤维进行改性，在玻璃纤维表面引入与聚酰胺酰亚胺中酰亚胺键相似的极性基团，提高玻璃纤维与聚酰胺酰亚胺的界面相容性，提高复合材料的力学性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳化钛和硅烷偶联剂的质量比为80～150：0.5～1；
3.根据权利要求2所述的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述反应的温度为60～75℃，所述反应的时间为120～140min。
4.根据权利要求3所述的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述聚乙烯亚胺和玻璃纤维的质量比为0.5～1.5：80～120；
5.根据权利要求4所述的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述反应的温度为80～120℃，所述反应的时间为2～4h。
6.根据权利要求5所述的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(
7.根据权利要求5或6所述的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述熔融挤出的条件为：温度为300～350℃，转速为30～40r/min。
8.根据权利要求7所述的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述改性玻璃纤维的质量为碳化钛/聚酰胺酰亚胺复合材料质量的20～30％；
9.权利要求1～8任一项所述的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法制得的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料。
10.权利要求9所述的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料在泥浆泵活塞中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳化钛和硅烷偶联剂的质量比为80～150：0.5～1；
3.根据权利要求2所述的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述反应的温度为60～75℃，所述反应的时间为120～140min。
4.根据权利要求3所述的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述聚乙烯亚胺和玻璃纤维的质量比为0.5～1.5：80～120；
5.根据权利要求4所述的用于泥浆泵活塞的玻璃纤维/碳化钛增强聚酰胺酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述反应的温度为80～120℃，所述反应的时间为2～4h。
【专利技术属性】
技术研发人员：杨维庆，杨仲书，张宏福，
申请(专利权)人：安徽聚力石油钻采设备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。