[发明专利]一种可降解材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可降解材料及其制备方法，可降解材料，适用于油气开采，包括外层和内层；所述外层包括聚乙醇酸和碳纤维，所述内层包括聚乙醇酸；制备方法包括采用挤出、注塑中的一种或多种方式成型内层，采用挤出、注塑中的一种或多种方式在内层外成型外层；本发明提供了一种初期降解速度慢、后期降解速度快的可降解材料及其制备方法。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种可降解材料及其制备方 法。

背景技术

油气开采过程中会大量使用一次性钻井工具，比如平塞、桥塞、 水泥承留器、封堵塞、栓塞等。这些一次性钻井工具一般不回收，会 通过崩解、脱落方式来处置。因此，越来越多的专家推荐使用可降解 材料制备油气开采中使用的一次性钻井工具。但是，由于一次性钻井 工具在油气开采的特殊应用，一方面要保证初期(一般为4-8小时) 的强度和低降解性，以确保油气开采作业顺利进行；另一方面，在后 期(一般为8小时以后)又要保证快速降解，以确保崩解、脱落。

公开号为CN104508235A的中国专利，烃资源回收钻井工具用构 件，公开了一种烃资源回收钻井工具用构件，由配混了无机或有机短 纤维增强材料的聚乙醇酸树脂成形体构成，保持在120℃水中时，初 始厚度减少速度(保持4小时的平均值)为聚乙醇酸树脂单独成形体 初始厚度减少速度的0.8倍以下，当厚度减至初始厚度的50％以下后， 晚期厚度减少速度为初始厚度减少速度的1.5倍以上。由此，关于形 成用来形成或修补用于回收以石油和天然气为代表的烃资源的钻井 的临时使用工具整体或一部分的钻井工具用构件，将提供一种能够更 精确设计崩解特性的钻井工具用构件。该发明虽然给出了一种可控降 解的聚乙醇酸组合物，具体表现为初期降解慢，后期降解快，但在实 际使用过程中，初期和后期的降解速率区分不明显、不易控制，且初 期降解速度不够慢，后期降解速度不够快。

综上所述，现有技术还缺少一种初期降解速度慢、后期降解速度 快，且初期、后期区分明确、容易调控的可降解材料。

发明内容

本发明提供了一种初期降解速度慢、后期降解速度快，且初期、 后期区分明确、容易调控的可降解材料及其制备方法。

本发明的第一个方面，提供了一种可降解材料，适用于油气开采， 包括外层和内层；所述外层包括聚乙醇酸和碳纤维，所述内层包括聚 乙醇酸。

所述的外层具有强度较内层高、保护内层，并降低前期降解速度 的效果。

所述的内层处于所述外层以内，具有增加后期降解速度的效果。

聚乙醇酸又称聚羟基乙酸，其结构单元为α-羟基酸，即乙醇酸。 聚乙醇酸具有简单规整的线性分子结构，是简单的线性脂肪族聚酯， 有较高的结晶度，一般为40％-80％。聚乙醇酸是一种具有良好生物降 解性和生物相容性的合成高分子材料，聚乙醇酸作为材料在使用到一 定时间后逐渐降解，并最终变成对人体、动植物和自然环境无害的水 和二氧化碳。在本发明的降解材料中，聚乙醇酸是主体材料，利用其 可降解性达到一次性钻井工具所需要的在使用过程结束后能够崩解、 脱落的效果。

碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维。具有耐高温、抗摩擦、 导电、导热及耐腐蚀等特性，外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织 物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很 高的强度和模量。碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高。在本发 明的降解材料中碳纤维除了起增加强度以外，更重要的是可以降低聚 乙醇酸的降解速度的作用。

优选的，所述外层的聚乙醇酸和碳纤维重量份为：

聚乙醇酸 100份

碳纤维 10-50份。

外层采用上述重量份的聚乙醇酸和碳纤维，可以很好的实现在 4-8小时的常规作业期间，可降解材料不容易降解，且强度大，利于 作业。