CN105088520A - 一种油气勘探特种纤维缆绳的编织方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用编织法制备特种碳纤维缆绳的方法，属于高分子材料领域。将碳纤维先经丙酮超声的，再进行粗化预处理。消除碳纤维表面杂质，并增大碳纤维表面积使得表面粗糙化，提高碳纤维与环氧树脂的结合力。将预处理过的碳纤维经表面树脂涂层，编织机编制12股绳索，成为高强度碳纤维绳。本发明生产出的绳索具有使用方便、强度高、耐腐蚀耐磨、极好的韧性和弯曲性、使用寿命长等优点浸胶，所制备的碳纤维绳主要应用于油气勘探领域。

Description

一种油气勘探特种纤维缆绳的编织方法

技术领域：

本发明涉及一种编织法制备油气勘探特种纤维缆绳的工艺，主要应用于油气勘探领域。

背景技术：

随着石油和天然气在易开发陆地及浅海资源的急剧减少，石油气田勘探逐渐向超深采油发展，对相关绳索要求越来越高，由于碳纤维复合材料具有弯曲刚性高、极限强度大、耐腐蚀性强、易于修补、抗冲击性强、热膨胀系数和导热性低、质量低又无浮力等诸多优点，能极大克服传统钢丝绳索密度大、难扭结、易生锈和传统化学纤维绳索强力低、延伸大易老化等弱点。碳纤维复合绳索被成功应用于石油开采业。

对于纤维复合绳索，增强纤维是复合材料的承载者，高的纤维含量对获得复合材料是有利的。树脂系统是基体材料，它能使增强纤维交结在一起并传递载荷，这就存在一个树脂基体材料与纤维增强材料的最佳比例，而这个比例主要取决于增强纤维的横截面积，通常增强纤维含量超过70%时，增强纤维相互接触会导致性能下降。纤维含量在60%左右能达到最佳配合。常规的做法是按增强纤维于树脂基体的体积比为50:50制备预浸料，固化成型过程中有约5~10%的树脂基体流掉，固化成型后的复合材料可达到适当的树脂基体与增强纤维的比例。本发明在最佳配比的前提下，将碳纤维预处理，增大碳纤维与树脂的接触面积，提高复合材料的相容性，经纤维张力器进行张力，多束纤维加捻合股，将加捻后的多股纤维根据绳索规格要求进行多股均匀张力并股。以并好股的单股束再经均匀张力，用编织机编织12股绳索。编制的12股绳索为了提高绳索耐磨性和延长使用寿命，再经表面树脂涂层，烘干定型，成为高强度纤维绳索，一步增强复合材料力学性能。但现有的碳纤维缆绳的生产方法，有的在每个生产工艺环节中未采用张力工艺，导致高强纤维的强力利用率不高，强力损伤严重；有的采用小股浸树脂，使树脂含量增多，导致绳索拉力下降；有的设备投资较大，溶剂回收较难不利于环保。并且，现有方法生产的碳纤维缆绳价格也较高。

发明内容：

利用编织法制备油气勘探特种纤维缆绳，碳纤维直径为7μm，经丙酮超声和粗化两项预处理。合小股、浸树脂、合大股、编织缆绳，经过Lago45乳液处理。

本发明的制备方法包括以下步骤：

1、按比例树脂基体的制备：环氧树脂（30~40%）、甲基四氢苯酐（5~10%）、增韧剂（0.1~0.3%）。将配制好的树脂基体倒入热熔胶膜机胶槽内，调整工艺参数。

2、碳纤维预处理，先经丙酮超声，再进行粗化预处理。

3、将预处理过的碳纤维大丝束预浸料，浸料温度（65~85℃），浸压力（0~0.4MPa），预浸运行速率（1.0~3.0m/min），经12股编织机编织中股成缆绳。

4、将上述碳纤维束经Lago45乳液进行涂敷处理，最后合股成缆绳。

具体实施例：

下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明，但本发明并不局限于以下实施个例：

实施例一

首先，将碳纤维预处理，经丙酮超声5min，再进行粗化处理。然后，将碳纤维通过装有制备的树脂基体的热熔胶膜机胶槽内，环氧树脂30份，甲基四氢苯酐10份，增韧剂0.3份。将树脂均匀地转移到脱模纸上，使所制的胶膜连续、均匀、平整，面密度为37±3g/m。然

后，用胶膜把60份的碳纤维展平、浸透，制成面密度为210±10g/m的预浸料（面密度中含纤维质量为160g/m），预浸料温度为75℃、预浸料压力为0.3MPa、预浸料运行速率为1.0m/min，将浸料过的碳纤维丝束经加捻机加捻，加捻速度15n/m，采用12股编织机编织中股成缆绳，经Lago45乳液涂敷处理。

实施例二

首先，将碳纤维预处理，经丙酮超声5min，再进行粗化处理。然后，将碳纤维通过装有制备的树脂基体的热熔胶膜机胶槽内，环氧树脂35份，甲基四氢苯酐10份，增韧剂0.3份。将树脂均匀地转移到脱模纸上，使所制的胶膜连续、均匀、平整，面密度为37±3g/m。然后，用胶膜把55份的碳纤维展平、浸透，制成面密度为210±10g/m的预浸料（面密度中含纤维质量为160g/m），预浸料温度为75℃、预浸料压力为0.3MPa、预浸料运行速率为1.0m/min，将浸料过的碳纤维丝束经加捻机加捻，加捻速度15n/m，采用12股编织机编织中股成缆绳，经Lago45乳液涂敷处理。

实施例三

首先，将碳纤维预处理，经丙酮超声5min，再进行粗化处理。然后，将碳纤维通过装有制备的树脂基体的热熔胶膜机胶槽内，环氧树脂

40份，甲基四氢苯酐10份，增韧剂0.3份。将树脂均匀地转移到脱模纸上，使所制的胶膜连续、均匀、平整，面密度为37±3g/m。然后，用胶膜把50份的碳纤维展平、浸透，制成面密度为210±10g/m的预浸料（面密度中含纤维质量为160g/m），预浸料温度为75℃、

预浸料压力为0.3MPa、预浸料运行速率为1.0m/min，将浸料过的碳纤维丝束经加捻机加捻，加捻速度15n/m，采用12股编织机编织中股成缆绳，经Lago45乳液涂敷处理。

实施例四

首先，将碳纤维预处理，经丙酮超声5min，再进行粗化处理。然后，将碳纤维通过装有制备的树脂基体的热熔胶膜机胶槽内，环氧树脂40份，甲基四氢苯酐10份，增韧剂0.3份。将树脂均匀地转移到脱模纸上，使所制的胶膜连续、均匀、平整，面密度为37±3g/m。然后，用胶膜把55份的碳纤维展平、浸透，制成面密度为210±10g/m的预浸料（面密度中含纤维质量为160g/m），预浸料温度为75℃、预浸料压力为0.3MPa、预浸料运行速率为1.0m/min，将浸料过的碳纤维丝束经加捻机加捻，加捻速度15n/m，经Lago45乳液涂敷处理。

参照GB8834.88《绳索有关物理和机械性能的测定》的规定进行测试。实施例一至实施例四检测结果列于表1：

表1各实施例样品对应的物理性能

检测项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					断裂伸长率/%	2.12	2.30	2.35	1.91
拉伸强度Mpa	11025	12985	13512	7051
					拉伸模量Gpa	283	290	287	265
单位质量g/m	1844.8	1975.1	2135.5	1805.1

Claims (4)

1.本发明提供一种制备油气勘探特种纤维缆绳的编织方法，其特征在于所述的碳纤维直径为7μm，需经丙酮超声和粗化两项预处理；碳纤维为大丝束，线密度为3.97~4.32g/m，无捻，经合股机合小股、浸胶树脂、通过编织机编织成缆绳，再经过Lago45乳液进行表面处理。

2.根据权利要求1，浸树脂，将前述小股浸树脂，将多余的树脂挤出。

3.根据权利要求1，编织采用12股编织机编织中股成缆绳。

4.根据权利要求1，预拉，在缆绳编织结束后，在树脂尚未干时，在超过缆绳设计的实际使用张力的拉力下，对整条缆绳进行预拉，预拉时间60秒，将缆绳收到绳盘上凉干，其特征在于预拉的拉力为缆绳设计的实际使用张力的2-3。