[发明专利]一种用于液力端总成的聚氨酯凡尔胶皮材料

说明书

本发明涉及一种用于液力端总成的聚氨酯凡尔胶皮材料，解决国内聚氨酯凡尔胶皮存在磨耗大、嵌砂严重并制约其应用的技术问题。本发明的用于液力端总成的聚氨酯凡尔胶皮材料，按照重量份数计包括：聚氨酯预聚物100‑110份，催化剂0‑1份；还可以包括光稳定剂0.1‑2份、防黄剂0.1‑2份、填料2‑5份、色膏0.5‑5份；聚氨酯预聚物是由聚酯二醇、二异氰酸酯和扩链剂反应后得到；聚酯二醇、二异氰酸酯、扩链剂的摩尔比为1：(2‑5)：(1‑4)。本发明通过控制聚氨酯的分子结构和其软硬段含量，使这种配方的材料比进口材料具有更低的磨耗和嵌砂性能。同时，利用这种配方制备的聚氨酯凡尔胶皮在实际工况中使用寿命优于进口凡尔胶皮，打破了国外垄断市场的局面。

技术领域

本发明涉及聚氨酯材料技术领域，具体涉及一种用于液力端总成的聚氨酯凡尔胶皮材料。

背景技术

随着社会发展，石油、天然气等能源的消耗日益增大。目前，我国石油、天然气开采难度很大，除去剩余能够进行开采的区域范围不断缩减外，相关开采设备的落后、开采效率低及成本高也是亟需解决的难题。柱塞泵液力端总成是石油、天然气开采设备(例如固井设备和压裂设备)中必需且关键的部件，其工作持续使用时间直接影响开采的效率和成本。

柱塞泵液力端总成一般包括泵头、凡尔体、凡尔座、凡尔胶皮和柱塞等配件，其中凡尔胶皮就是安装在凡尔体上的密封件，在柱塞泵液力端总成中起到密封作用，它的使用寿命直接制约着液力端总成的持续使用时间。换而言之，凡尔胶皮直接制约着石油等开采设备的作业产能。由于石油等开采的工况严苛且恶劣(通常为酸性液、大排量、高压强、高砂比)，因此凡尔胶皮需要在耐磨、耐高压交变负载和耐酸腐蚀的同时依旧要保持良好的密封作用。现有凡尔胶皮为聚氨酯材料，由于国内聚氨酯凡尔胶皮存在磨耗大、嵌砂严重等问题，因此高性能聚氨酯凡尔胶皮目前被国外垄断。

发明内容

本发明要解决国内聚氨酯凡尔胶皮存在磨耗大、嵌砂严重并制约其应用的技术问题，提供一种使用性能优于或相当于国外进口的用于液力端总成的聚氨酯凡尔胶皮材料。本发明通过调节聚氨酯分子结构和其软硬段比例，从而降低材料的磨耗和嵌砂性能，提高其使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

本发明提供一种用于液力端总成的聚氨酯凡尔胶皮材料，按照重量份数计，包括：聚氨酯预聚物100-110份，催化剂0-1份；

所述聚氨酯预聚物是由聚酯二醇、二异氰酸酯和扩链剂反应后得到；所述聚酯二醇、二异氰酸酯、扩链剂的摩尔比为1：(2-5)：(1-4)。

在上述技术方案中，优选的是，所述聚氨酯预聚物是由以下制备方法制备得到：

步骤①：将聚酯二醇和二异氰酸酯反应，得到第一预聚物；

步骤②：将第一预聚物和扩链剂反应，得到聚氨酯预聚物。

在上述技术方案中，优选的是，所述聚酯二醇为分子量500-5000的聚己内酯二醇、分子量500-4000的聚碳酸酯二醇，和分子量500-5000的己二酸系聚酯二醇中的一种或者多种。

在上述技术方案中，进一步优选的是，所述聚酯二醇为分子量1000和/或分子量2000的聚己内酯二醇。

在上述技术方案中，优选的是，分子量1000的聚己内酯二醇与分子量2000的聚己内酯二醇的质量比为：28.57g-85.72g：36.36g。

在上述技术方案中，优选的是，所述二异氰酸酯为芳香族二异氰酸酯，具体为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、和二甲基联苯二异氰酸酯中的一种或者多种。

在上述技术方案中，优选的是，所述扩链剂为芳香族醇类或芳香族胺类化合物，具体为间苯二酚二羟乙基醚、对苯二酚二羟乙基醚、3,3'-二氯-4,4'-二苯基甲烷二胺、和3,5'-二甲硫基甲苯二胺中的一种或者多种。