[发明专利]一种耐磨复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨复合材料的制备方法，主要应用于扶正器方面，属于油井抽油杆扶正器方面的材料技术领域。

背景技术

由于油泵柱塞在下冲程时阻力增大或者斜井而导致抽油杆发生弯曲，使抽油杆柱与油管内壁频繁发生摩擦，产生抽油杆柱偏磨现象，使杆柱强度减弱，造成频繁检泵。磨损严重导致井内管杆磨损、断裂，甚至管杆落井，增加了作业施工的难度，造成抽油杆脱螺纹、油管出现裂缝或穿孔，使油管和抽油杆的使用寿命缩短了40%～60%。经统计，从1996到2002年仅大庆油田第九采油厂就发生偏磨394井次，2002年偏磨井数达到126井次，造成的直接经济损失达400万元以上。目前防止管杆偏磨的主要措施是应用抽油杆扶正器，而使用的各种扶正器工作原理大同小异，均是利用扶正器与油管之间的摩擦代替油管与抽油杆之间的摩擦来防止管杆偏磨。

目前常用的生产扶正器的复合材料的基体树脂主要是聚酰胺，聚四氟乙烯，超高分子量聚乙烯。

聚酰胺复合材料是目前使用最广的扶正器材料，最常使用是PA6、PA66，但其却存在很多的缺陷，由于聚酰胺自身分子结构具有强的吸水性，引起强度和尺寸稳定性下降。干燥条件下的韧性不足，耐温度和耐磨性差。

聚四氟乙烯是氟塑料中应用最广、产量最大的一种，具有极好的耐温性（热分解温度达到390℃）和耐化学药品性。同时聚四氟乙烯是所有塑料中摩擦因数最小的一种，是耐磨性和自润滑性最好的高分子材料之一。但是存在易磨损、加工性能差、硬度低等缺点。

利用超高分子量聚乙烯注塑成型的高耐磨油田抽油杆扶正器，其抗磨损、抗冲击、抗腐蚀、耐低温、自润滑性、不吸水性均大大优于传统尼龙扶正器，克服尼龙易吸水溶胀、水解、低温脆性大、易碎、摩擦阻力大的缺点，缺点主要是加工流动性差。

由于聚苯硫醚具有在高温高湿下尺寸稳定、耐磨性好、熔融流动性突出，对玻璃、陶瓷、钢材的粘接性优良等特性，并且价格低廉、成型容易，因而更受人们的青睐。随着石油资源储备量的减小，开采石油的井必然更深，对扶正器材料的要求更加苛刻。聚酰胺酰亚胺是一种韧性较好的非晶体材料，耐高温，聚苯硫醚/聚酰胺酰亚胺的共混弥补了聚苯硫醚材料韧性差的缺陷，兼顾了聚苯硫醚的价格优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨复合材料的制备方法，以代替现有市场上扶正器不耐高温尼龙类产品，提高此类产品的使用寿命。

本发明的技术方案在于：

一种耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：

ⅰ按质量百分数计，所述耐磨复合材料由以下原料复合而成：

基体树脂    55%~65%

碳纤维      20%~30%

石墨        4%~15%

其中，基体树脂是由质量比为40:60的聚苯硫醚与聚酰胺酰亚胺混合而成；

ⅱ制备方法为：

①聚苯硫醚在120℃条件下干燥2h，聚酰胺酰亚胺在150℃条件下干燥4h，将质量比为40：60的聚苯硫醚与聚酰胺酰亚胺均匀混合30min，得到基体树脂；

②将步骤①制得的基体树脂与碳纤维、石墨按照ⅰ所述的比例均匀混合30min，得到耐磨复合材料；

所述基体树脂含量与碳纤维的质量比优选为70/30；

优选方案：基体树脂/碳纤维/石墨的质量比为70/30/15。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所用的基体树脂为聚苯硫醚与聚酰胺酰亚胺的共混料，通过石墨和玻璃纤维改性后，冲击和拉伸性能得到改善，摩擦磨损性能较为优异，与现有的玻纤填充尼龙的产品相比，明显提高使用温度；

2.本发明的耐磨材料可以应用于扶正器材料的制备，克服目前尼龙等扶正器的不耐高温，高温易形变的问题，大大提高了使用寿命；

3.本实验加工方便，可以注塑成型，产品的尺寸稳定性好。

具体实施方式

为进一步了解本发明，结合以下实例对本发明实施方案进行描述，但是，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征，而不是对本发明权利要求书的限制。

按照本发明，成型的方法可通过材料领域技术人员熟知的方法，如注射、模压等，本发明对此并无特别限制；模压成型的温度为360℃，压力为10~15MPa。