高性能复合型固体润滑剂的制备及研究.ppt

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高性能复合型固体润滑剂的制备及研究
目前在钻井液中常用的固体润滑剂是石墨、二硫化钼、空心微珠和塑料小球,石墨是粉末状的,易漂在水面上,造成浪费且污染环境;空心微珠所能承受的压力小,破碎率高,圆球率也比较低,在使用过程中也受到一定的限制。塑料小球是一种高效钻井液用固体润滑剂,具有无毒,无荧光,可回收利用等特点,但塑料小球承受载荷能力,和耐高温性能较差,而且随石油的涨价,其成本也逐年增加。
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引言
本文设计高性能复合型塑料小球,通过不同的层状无机材料与苯乙烯进行原位单体插层聚合,制备了不同材料的高性能复合型聚苯乙烯/无机复合塑料小球,提高了聚苯乙烯的耐热性和承载能力,并进行了室内测试。结果表明:复合型塑料小球具有比单一苯乙烯塑料小球更高的软化温度和承载能力。
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目前国内外使用的润滑剂可分为两大类:一是液体润滑剂,矿物油、动植物油的改性产品等;二是固体润滑剂,如石墨、二硫化钼、塑料小球和玻璃微珠等。耿东士[ 1 ]等以苯乙烯和二乙烯苯制备了交联聚合物塑料小球,在华北油田进行了大规模的推广应用,并取得了良好的效果。但是二乙烯苯的价钱昂贵,制备的苯乙烯和二乙烯苯塑料小球成本很高,这样限制了其使用范围。
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因为无机材料具有耐高温,高强度等特点,而且价格低廉,所以我们以苯乙烯和无机层状材料为原料,利用单体原位插层悬浮聚合方法制备了聚苯乙烯复合粒子,其粒径分布可以通过调整搅拌强度、分散剂用量、聚合时间和温度等来控制,~。由于聚苯乙烯/无机复合塑料小球的粒径较大,具有无荧光、无毒、密度低、抗压强度高、耐温性好且不与钻井液中的其它组分发生化学反应等特点,可广泛应用于各种类型的钻井液中。
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室内研究
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聚合物特点
无机物特点
价钱高
耐热性差
抗压性差
耐高温
价钱低廉
高
性
能
固
体
润
滑
小
球
耐热性好
抗压
降低成本
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无机材料的有机处理
以十六烷基三***溴化铵为有机插层剂,经超声波处理,经离子交换制备了有机化无机层状材料。
采用有机插层剂十六烷基三***溴化铵对无机层状材料进行了有机改性,提高了无机粒子与有聚合物的相容性,并使烷基链进入无机层状材料的层与层之间,扩大了层状材料的层间距,使得单体更好的插层到无机层状材料的层间。
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离子交换示意图
Na+
有机阳离子
向苯乙烯单体中加入一定量的无机材料,经超声波处理, 经水相悬浮聚合制备了聚苯乙烯/无机复合小球作为固体润滑剂。
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复合塑料小球的制备
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插层聚合示意图
层状无机材料
聚合物
复合材料