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《南京航空航天大学》 2007年
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MMT和Ekonol增强UHMWPE复合材料的制备及性能研究

甄明晖  
【摘要】: 近年来,随着油田开采进入注水开采期,油井中油管和抽油杆的偏磨现象日益严重。扶正器的使用是减缓管杆偏磨的有效途径之一,但随着采油条件的苛刻,常规所用的金属扶正器和尼龙扶正器已经不能满足使用要求,本文选用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体材料,纳米蒙脱石和聚苯酯为填料,分别增强UHMWPE,研究了一种高耐磨的新型扶正器材料。 研究表明:干摩擦条件下,nano-MMT和Ekonol两种填料均能改善UHMWPE的摩擦磨损性能,其中,改善效果最佳的nano-MMT和Ekonol的含量分别为10%和20%,耐磨性较纯UHMWPE分别提高了356%和374%。与干摩擦相比,在油田污水条件下,UHMWPE复合材料磨损率明显增大,但和扶正器常用尼龙材料相比,UHMWPE复合材料仍表现出较低的摩擦系数和较高的耐磨性,其中,10%MMT-UHMWPE和20%Ekonol-UHMWPE复合材料的耐磨性比尼龙材料高出161%和241%。 UHMWPE的表面硬度均随nano-MMT和Ekonol含量的提高而增加;在本文配方范围内,随着两种填料含量的增加,拉伸强度出现先增大后减小的现象,冲击强度则表现了一直下降趋势,但只要nano-MMT≤10%、Ekonol≤20%,复合材料仍然保持了UHMWPE基体较高的强度,不影响其作为工程结构件的使用要求。 nano-MMT和Ekonol均提高了UHMWPE的结晶度和维卡软化温度,其中结晶度最大提高幅度分别为23%和21%,维卡软化温度最高分别提高10℃和12℃;此外,摩擦温度表明,两种填料均在一定程度上提高了UHMWPE的导热性。 此外,UHMWPE基复合材料比尼龙扶正器材料具有较高的冲击强度和较小的吸水率,因此,在温度≤100℃的油井中,本文研究的UHMWPE基复合材料更能满足扶正器的使用要求。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB332

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