CN108487876B - 带压作业用环空动密封耐磨件的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了带压作业用环空动密封耐磨件的生产工艺，由以下重量百分比的原料组成，各原料重量百分比之和为100%，己内酰胺65~72%，氢氧化钠0.1~0.5%，甲苯二异氰酸酯0.1~0.5%，液体润滑剂10~20%，超高分子量聚乙烯5~15%，相容剂1~5%，固体润滑剂5~10%；上述原料经过两次真空脱水、混合、浇铸后脱模，修整、去毛边，在根据图纸加工成环空动密封耐磨件成品。本发明提供了一种带压作业用环空动密封耐磨件的生产工艺，制备工艺简单，成本低，性能优良的特点。
Description
技术领域
本发明涉及密封技术领域，尤其涉及一种带压作业用环空动密封耐磨件的生产工艺。
背景技术
带压作业已广泛应用于是有天然气勘探开发（完井、射孔、压裂酸化和开发等）多个领域，其突出的技术优势在于不压井、不放喷、不泄压，避免油气层被污染、减轻地面环境污染、缩短作业周期，能有效地保护和维护地层原始产能，为气田长期开发和稳定性生产提供良好基础，是目前是有天然气勘探开发的重要技术手段。但是由于原料、制作工艺等因素，国内带压作业特别是气井带压作业的关键部位——环空动密封胶件无法满足带压作业现场使用要求。
目前，气井带压作业环空动密封胶件的耐磨件主要依靠国外进口，导致带压作业成本增加，配件供货周期加长。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种带压作业用环空动密封耐磨件的生产工艺，制备工艺简单，成本低，性能优良的特点。
本发明采用的技术方案是：
带压作业用环空动密封耐磨件的生产工艺，其特征在于由以下重量百分比的原料组成，各原料重量百分比之和为100%，
己内酰胺 65~72%，
氢氧化钠 0.1~0.5%，
甲苯二异氰酸酯 0.1~0.5%，
液体润滑剂 10~20%，
超高分子量聚乙烯 5~15%，
相容剂 1~5%，
固体润滑剂 5~10%；
采用以下生产工艺流程：
S1.将己内酰胺、液体润滑剂和固体润滑剂倒入熔料器内，升温至152~160℃，熔融并混合均匀；
S2.维持熔料器温度在152~160℃并对熔料器内部进行第一次真空脱水操作，脱水时间30~40min；
S3.维持熔料器温度在152~160℃，对熔料器内部进行充气如氮气等惰性气体置换后抽真空，加入氢氧化钠后对熔料器内部进行第二次真空脱水，脱水时间30~40min；
S4.维持熔料器温度在152~160℃并在真空条件下加入超高分子量聚乙烯和相容剂，搅拌5min后停止加热，对熔料器内部进行充气如氮气等惰性气体置换后抽真空，然后加入甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀；
S5.将上一步骤中得到的熔融状混合物快速浇入温度为180~190℃的耐磨块模具中，并连通耐磨块模具整体置于180~190℃条件下保温10min；
S6.连通耐磨块模具整体取出，风冷5~10min后脱模，修整、去毛边，在根据图纸加工成环空动密封耐磨件成品。
进一笔地，所述液体润滑剂为基础油、矿物油、硅脂或润滑油；
所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝马来酸酐或三元乙丙橡胶接枝马来酸酐；
所述固体润滑剂为硫化钼或者石墨。
进一步地，各原料组成为己内酰胺66.5%，氢氧化钠0.2%，甲苯二异氰酸酯0.3%，基础油13%，超高分子量聚乙烯12%，聚烯烃弹性体接枝马来酸酐3%，硫化钼5%。
进一步地，各原料组成为己内酰胺69.5%，氢氧化钠0.2%，甲苯二异氰酸酯0.3%，矿物油12%，超高分子量聚乙烯10%，聚乙烯接枝马来酸酐2%，硫化钼6%。
进一步地，各原料组成为己内酰胺70.5%，氢氧化钠0.3%，甲苯二异氰酸酯0.4%，硅脂10%，超高分子量聚乙烯8%，三元乙丙橡胶接枝马来酸酐5%，石墨5.8%。
进一步地，各原料组成为己内酰胺67.5%，氢氧化钠0.1%，甲苯二异氰酸酯0.4%，润滑油13%，超高分子量聚乙烯10%，聚乙烯接枝马来酸酐1%，石墨8%。
本发明的有益效果是：
1.本发明在传统的浇铸尼龙产品添加了液体润滑剂和固体润滑剂，改善成品与被密封的管柱间的摩擦系统，提高其耐磨性能，增加了成品的使用寿命。
2.本发明在传统的浇铸尼龙产品添加了超高分子量聚乙烯，改善了成品的力学性能。
3.本发明中先对己内酰胺、液体润滑剂和固体润滑剂进行真空脱水处理，然后充气置换取出可挥发的小分子物质，加入氢氧化钠之，再次进行真空脱水处理和气体置换，保证原料中不含有水分以及可挥发的小分子物质，同时加入氢氧化钠后生产钠代己内酰胺，然后与液体润滑剂、固体润滑剂和超高分子量聚乙烯混合，最终浇铸得到成品，制备的环空动密封耐磨件性能优良，制造成本低。
4.本发明中制造的密封耐磨件在做静密封测试时（即使用清水做静密测试，测试压力70MPa，稳压30分钟），压降不大于1MPa，性能优异。
5. 本发明中制造的密封耐磨件在现场作业动密封测试时（即动密封测试，密封介质为天然气或天然气及水的混合物，目前作业压力小于35MPa，过管串长度1200m，控制压力小于等于10.5MPa，）符合现场使用的要求。
具体实施方式
为了使本发明的目的及技术方案的优点更加清楚明白，以下结合实例，对本发明进行进一步详细说明。
带压作业用环空动密封耐磨件的生产工艺，采用以下生产工艺流程：
S1.将己内酰胺、液体润滑剂和固体润滑剂倒入熔料器内，升温至152~160℃，熔融并混合均匀；
S2.维持熔料器温度在152~160℃并对熔料器内部进行第一次真空脱水操作，脱水时间30~40min；
S3.维持熔料器温度在152~160℃，对熔料器内部进行充气如氮气等惰性气体置换后抽真空，加入氢氧化钠后对熔料器内部进行第二次真空脱水，脱水时间30~40min；
S4.维持熔料器温度在152~160℃并在真空条件下加入超高分子量聚乙烯和相容剂，搅拌5min后停止加热，对熔料器内部进行充气如氮气等惰性气体置换后抽真空，然后加入甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀；
S5.将上一步骤中得到的熔融状混合物快速浇入温度为180~190℃的耐磨块模具中，并连通耐磨块模具整体置于180~190℃条件下保温10min；
S6.连通耐磨块模具整体取出，风冷5~10min后脱模，修整、去毛边，在根据图纸加工成环空动密封耐磨件成品。
实施例一
己内酰胺65，氢氧化钠0.1%，甲苯二异氰酸酯0.1%，润滑油20%，超高分子量聚乙烯5%，聚乙烯接枝马来酸酐4.5%，硫化钼5.3%。经实验检测：拉伸强度(MPa)为55，缺口冲击强度(KJ/m2)64.3，采用MM-200型实验机在干摩擦状态摩擦磨损，加载200牛顿，实验时间为60分钟，磨损量（mm）3.5。
实施例二
己内酰胺70%，氢氧化钠0.5%，甲苯二异氰酸酯0.5%，矿物油10%，超高分子量聚乙烯13%，聚烯烃弹性体接枝马来酸酐1%，硫化钼 5%。经实验检测：拉伸强度(MPa)为58，缺口冲击强度(KJ/m2)62.3，采用MM-200型实验机在干摩擦状态摩擦磨损，加载200牛顿，实验时间为60分钟，磨损量（mm）4.2。
实施例三
己内酰胺66.5%，氢氧化钠0.2%，甲苯二异氰酸酯0.3%，基础油13%，超高分子量聚乙烯12%，聚烯烃弹性体接枝马来酸酐3%，硫化钼5%。经实验检测：拉伸强度(MPa)为58，缺口冲击强度(KJ/m2)63.0，采用MM-200型实验机在干摩擦状态摩擦磨损，加载200牛顿，实验时间为60分钟，磨损量（mm）4.0。
实施例四
己内酰胺69.5%，氢氧化钠0.2%，甲苯二异氰酸酯0.3%，矿物油12%，超高分子量聚乙烯10%，聚乙烯接枝马来酸酐2%，硫化钼6%。经实验检测：拉伸强度(MPa)为54，缺口冲击强度(KJ/m2)63.3，采用MM-200型实验机在干摩擦状态摩擦磨损，加载200牛顿，实验时间为60分钟，磨损量（mm）4.5。
实施例五
己内酰胺70.5%，氢氧化钠0.3%，甲苯二异氰酸酯0.4%，硅脂10%，超高分子量聚乙烯8%，三元乙丙橡胶接枝马来酸酐5%，石墨5.8%。经实验检测：拉伸强度(MPa)为59，缺口冲击强度(KJ/m2)62.1，采用MM-200型实验机在干摩擦状态摩擦磨损，加载200牛顿，实验时间为60分钟，磨损量（mm）3.8。
实施例六
己内酰胺67.5%，氢氧化钠0.1%，甲苯二异氰酸酯0.4%，润滑油13%，超高分子量聚乙烯10%，聚乙烯接枝马来酸酐1%，石墨8%。经实验检测：拉伸强度(MPa)为60，缺口冲击强度(KJ/m2)62.5，采用MM-200型实验机在干摩擦状态摩擦磨损，加载200牛顿，实验时间为60分钟，磨损量（mm）3.6。
Claims (6)
1.带压作业用环空动密封耐磨件的生产工艺，其特征在于由以下重量百分比的原料组成，各原料重量百分比之和为100%，
己内酰胺 65~72%，
氢氧化钠 0.1~0.5%，
甲苯二异氰酸酯 0.1~0.5%，
液体润滑剂 10~20%，
超高分子量聚乙烯 5~15%，
相容剂 1~5%，
固体润滑剂 5~10%；
采用以下生产工艺流程：
S1.将己内酰胺、液体润滑剂和固体润滑剂倒入熔料器内，升温至152~160℃，熔融并混合均匀；
S2.维持熔料器温度在152~160℃并对熔料器内部进行第一次真空脱水操作，脱水时间30~40min；
S3.维持熔料器温度在152~160℃，对熔料器内部进行充气置换后抽真空，加入氢氧化钠后对熔料器内部进行第二次真空脱水，脱水时间30~40min；
S4.维持熔料器温度在152~160℃并在真空条件下加入超高分子量聚乙烯和相容剂，搅拌5min后停止加热，对熔料器内部进行充气置换后抽真空，然后加入甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀；
S5.将上一步骤中得到的熔融状混合物快速浇入温度为180~190℃的耐磨块模具中，并连通耐磨块模具整体置于180~190℃条件下保温10min；
S6.连通耐磨块模具整体取出，风冷5~10min后脱模，修整、去毛边，在根据图纸加工成环空动密封耐磨件成品。
2.根据权利要求1所述的带压作业用环空动密封耐磨件的生产工艺，其特征在于：
所述液体润滑剂为基础油、矿物油、硅脂或润滑油；
所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝马来酸酐或三元乙丙橡胶接枝马来酸酐；
所述固体润滑剂为硫化钼或者石墨。
3.根据权利要求2所述的带压作业用环空动密封耐磨件的生产工艺，其特征在于：各原料组成为己内酰胺66.5%，氢氧化钠0.2%，甲苯二异氰酸酯0.3%，基础油13%，超高分子量聚乙烯12%，聚烯烃弹性体接枝马来酸酐3%，硫化钼5%。
4.根据权利要求2所述的带压作业用环空动密封耐磨件的生产工艺，其特征在于：各原料组成为己内酰胺69.5%，氢氧化钠0.2%，甲苯二异氰酸酯0.3%，矿物油12%，超高分子量聚乙烯10%，聚乙烯接枝马来酸酐2%，硫化钼6%。
5.根据权利要求2所述的带压作业用环空动密封耐磨件的生产工艺，其特征在于：各原料组成为己内酰胺70.5%，氢氧化钠0.3%，甲苯二异氰酸酯0.4%，硅脂10%，超高分子量聚乙烯8%，三元乙丙橡胶接枝马来酸酐5%，石墨5.8%。
6.根据权利要求2所述的带压作业用环空动密封耐磨件的生产工艺，其特征在于：各原料组成为己内酰胺67.5%，氢氧化钠0.1%，甲苯二异氰酸酯0.4%，润滑油13%，超高分子量聚乙烯10%，聚乙烯接枝马来酸酐1%，石墨8%。
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