形状记忆聚氨酯泡沫研制及其在石油工程中应用

发布时间：2017-06-15 11:10

  本文关键词：形状记忆聚氨酯泡沫研制及其在石油工程中应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：以聚己内酯二醇PCL2000、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、1,4-丁二醇BDO、辛酸亚锡T-9为反应原料,采用两步法,通过控制反应多元醇分子量、-NCO与-OH摩尔比(R值)、扩链剂含量制备出了不同性能的形状记忆聚氨酯树脂。通过测试材料形貌、热性能、力学性能及形状记忆性能,最终选取出最佳反应的多元醇分子量、R值及扩链剂含量。在确定了形状记忆树脂配方的基础上,通过食盐填充法制备出形状记忆聚氨酯泡沫材料。经力学性能测试、形状记忆性能测试及过滤性能测试,选取出食盐填充量最佳的形状记忆聚氨酯泡沫用于石油完井工程。再通过钢管泡沫复合加工成型的方式,制备出智能滤砂采油管,并对其进行过滤性能实验。通过对形状记忆聚氨酯树脂、形状记忆聚氨酯泡沫的选型与制备,得出以下结论：1)形状记忆树脂的制备测试中,多元醇选取PCL2000、反应R值选择1.45、扩链剂含量1.09%。所制备的形状记忆聚氨酯树脂室温下拉伸强度20.32MPa、断裂伸长率260%,90℃环境中拉伸强度8.52MPa、断裂伸长率600%,表干时间60min、固化时间21h,硬度,软段玻璃化转变温度-8.46℃,硬段玻璃化转变温度166.19℃,形变温度47.59℃,折叠态形状记忆恢复率100%、形状记忆恢复速率11°·S-1、形状记忆固定率96%,拉伸态形状记忆恢复率94%、形状记忆恢复速率1.6mm·s-1、形状记忆固定率98%。热性能、力学性能、形状记忆性能优异,可以作为形状记忆聚氨酯泡沫的基体树脂进行使用。2) 形状记忆聚氨酯泡沫的制备测试中,多元醇选取PCL2000、反应R值选择1.45、扩链剂含量0.39%,食盐含量61.74%作为实验配方。所制备的形状记忆泡沫室温下压缩强度4.08MPa、90℃环境中压缩强度3.75MPa,形状记忆恢复率98.3%、形状记忆恢复速率0.104mm·s-1、形状记忆固定率93.0%,20目砂土过滤摩擦系数16.545,具备优异的力学性能、形状记忆性能及过滤性能。3) 模拟智能滤砂采油管的制备测试中,采油管具备良好的挡砂过滤性能,两小时内出砂量不足l00g,泡沫能够完全膨胀展开,且能够紧贴外侧模拟井壁,为今后进一步优化制备形状记忆聚氨酯泡沫采油管提供了基础保障。
【关键词】：形状记忆 聚氨酯 泡沫 石油工程 滤砂
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB381;TQ328.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-30
• 1.1 形状记忆材料14-15
• 1.2 形状记忆聚氨酯材料15-20
• 1.2.1 形状记忆聚氨酯形变机理15-16
• 1.2.2 形状记忆聚氨酯的结构与其性能关系16-18
• 1.2.3 形状记忆聚氨酯制备方法18-19
• 1.2.4 形状记忆聚氨酯国内外研究现状及应用19-20
• 1.3 形状记忆聚氨酯泡沫材料20-22
• 1.3.1 形状记忆聚氨酯泡沫材料的制备方法21-22
• 1.3.2 形状记忆聚氨酯泡沫材料的研究现状22
• 1.4 石油工程22-27
• 1.4.1 完井概念22-23
• 1.4.2 膨胀管防砂完井技术23-25
• 1.4.3 形状记忆泡沫聚氨酯材料在石油完井工程上的应用25-27
• 1.5 课题研究的目的、意义及具体内容27-30
• 1.5.1 课题研究的目的和意义27-28
• 1.5.2 课题研究的具体内容28-30
• 第二章 形状记忆聚氨酯树脂研制30-74
• 2.1 引言30
• 2.2 实验部分30-36
• 2.2.1 实验原料30-31
• 2.2.2 实验仪器设备31-32
• 2.2.3 实验方案32-33
• 2.2.4 合成工艺33-34
• 2.2.5 测试方法及测试仪器34-36
• 2.3 测试结果分析与讨论36-70
• 2.3.1 不同多元醇分子量形状记忆聚氨酯树脂的合成制备及外观36-38
• 2.3.2 多元醇分子量对形状记忆聚氨酯树脂热性能的影响38-39
• 2.3.3 多元醇分子量对形状记忆聚氨酯树脂力学性能的影响39-42
• 2.3.4 多元醇分子量对形状记忆聚氨酯树脂形状记忆性能的影响42-45
• 2.3.5 不同R值形状记忆聚氨酯树脂的合成制备及外观45-48
• 2.3.6 R值对形状记忆聚氨酯树脂热性能的影响48-49
• 2.3.7 R值对形状记忆聚氨酯树脂力学性能的影响49-54
• 2.3.8 R值对形状记忆聚氨酯树脂形状记忆性能的影响54-58
• 2.3.9 不同扩链剂含量形状记忆聚氨酯树脂的制备及外观58-60
• 2.3.10 扩链剂含量对形状记忆聚氨酯树脂热性能的影响60-61
• 2.3.11 扩链剂含量对形状记忆聚氨酯树脂力学性能的影响61-65
• 2.3.12 扩链剂含量对形状记忆聚氨酯树脂形状记忆性能的影响65-70
• 2.4 小结70-74
• 第三章 形状记忆聚氨酯泡沫的研制74-96
• 3.1 引言74
• 3.2 实验部分74-80
• 3.2.1 实验原料74-75
• 3.2.2 实验仪器设备75
• 3.2.3 实验方案75-76
• 3.2.4 合成工艺76-77
• 3.2.5 测试方法及测试仪器77-80
• 3.3 测试结果分析与讨论80-89
• 3.3.1 不同填充量形状记忆聚氨酯泡沫的合成及形貌测试81-83
• 3.3.2 填充量对形状记忆聚氨酯泡沫力学性能的影响83-85
• 3.3.3 填充量对形状记忆聚氨酯泡沫形状记忆性能的影响85-88
• 3.3.4 填充量对形状记忆聚氨酯泡沫挡砂过滤性能的影响88-89
• 3.4 形状记忆聚氨酯泡沫模拟完井采油管的制备及检验测试89-95
• 3.4.1 模拟完井采油管的制备89-93
• 3.4.2 井下采油模拟实验93-95
• 3.5 小结95-96
• 结论96-98
• 参考文献98-104
• 致谢104-106
• 研究成果及发表的学术论文106-108
• 作者和导师简介108-110
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书110-111

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本文编号：452291