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吸水膨胀橡胶的制备及其室内评价

作　者: 赵贤亮
导　师: 刘庆旺
学　校: 大庆石油学院
专　业: 油气井工程
关键词: 吸水膨胀橡胶吸水树脂物理共混化学接枝力学性能
分类号: TQ330.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文利用物理共混法和化学接枝法制备了两种吸水膨胀橡胶(WSR),考察了各组分对WSR的吸水性能和力学性能的影响,测试其吸水能力,反复吸水能力。并对吸水膨胀橡胶做为封堵剂进行了室内实验。以橡胶为基体材料,采用机械共混法制备吸水膨胀橡胶,考察了增容剂、硫化剂用量对材料性能的影响。实验表明,丙烯酰胺做为吸水剂、苯乙烯-马来酸酐(STAM)做为增容剂吸水材料性能较好,且吸水速率和吸水倍率随吸水树脂用量增大而增大,但力学性能随之降低。且吸水能力越大力学性能下降越大。SEM图表明增容剂的使用改善了吸水剂和橡胶之间的相容性。采用化学改性的方法,通过化学键结合将吸水单体分子接枝到橡胶基体制备吸水膨胀橡胶。选择丙烯酰胺做吸水单体,考察了反应温度、交联剂和引发剂用量等对接枝共聚反应中的接枝率、接枝效率、吸水速率、吸水能力和反复吸水能力的影响。结果表明:反应温度、引发剂用量及单体用量对接枝反应有显著的影响,丙烯酰胺接枝天然胶乳的适宜反应条件为:反应温度35℃,采用K2S2O8/Na2S2O3引发体系,引发剂用量为0.50%,交联剂用量为1.65×10-4mol时,能得到吸水倍率较高的腻子型吸水膨胀橡胶。红外光谱分析表明:吸水膨胀天然橡胶是天然胶乳与单体的接枝共聚物。利用制备的两种吸水膨胀橡胶进行室内岩心实验,实验结果表明,共混法制备的吸水膨胀橡胶,由于其优异的力学性能,使得其对裂缝性地层的封堵能力要强于接枝法制备的吸水膨胀橡胶。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-9
前言  9-11
第一章吸水膨胀橡胶的制备方法  11-18
  1.1 吸水机理  11-12
  1.2 吸水膨胀橡胶中的水状态  12-14
  1.3 制备吸水膨胀橡胶的主体材料  14-16
    1.3.1 橡胶基材对体系性能的影响  14
    1.3.2 吸水组分对体系性能的影响  14-16
    1.3.3 增容剂的选择  16
  1.4 吸水膨胀橡胶的制备方法  16-18
    1.4.1 化学接枝法  17
    1.4.2 物理共混法  17-18
第二章共混增容法制备吸水膨胀橡胶  18-27
  2.1 原料  18
  2.2 仪器设备  18-19
  2.3 实验方法  19
    2.3.1 增容剂苯乙烯-马来酸酐（STAM）的制备  19
    2.3.2 吸水膨胀橡胶的基本配方  19
    2.3.3 吸水膨胀橡胶的制备工艺  19
  2.4 测试方法  19-20
    2.4.1 力学性能的测试  19
    2.4.2 吸水性能的测定  19
    2.4.3 反复吸水能力  19-20
  2.5 共混法制备吸水膨胀橡胶的研究  20-22
    2.5.1 增容剂对吸水膨胀橡胶力学性能的影响  20
    2.5.2 增容剂用量对吸水膨胀橡胶吸水性能的影响  20-21
    2.5.3 增容剂对共混体系微观结构的影响  21-22
  2.6 硫磺用量对吸水膨胀橡胶吸水性能和力学性能的的影响  22-23
    2.6.1 硫磺用量对吸水膨胀橡胶力学性能的影响  22-23
    2.6.2 硫磺用量对吸水膨胀橡胶吸水性能的影响  23
  2.7 吸水膨胀橡胶的吸水性能测试  23-26
    2.7.1 矿化度和温度对吸水膨胀橡胶吸水速率和吸水倍数的影响  23-25
    2.7.2 吸水膨胀橡胶的反复吸水能力及质量损失率  25-26
  2.8 小结  26-27
第三章接枝法制备吸水膨胀橡胶  27-38
  3.1 原料  27
  3.2 仪器设备  27-28
  3.3 接枝聚合物的合成装置  28
  3.4 实验部分  28-29
    3.4.1 丙烯酰胺溶液的配制  28
    3.4.2 NR-g-AM 吸水膨胀橡胶的制备  28
    3.4.3 NR-g-AM 的纯化  28-29
    3.4.4 混炼及硫化工艺  29
  3.5 接枝法制备吸水膨胀橡胶的研究  29-36
    3.5.1 反应温度对接枝率、接枝效率和吸水倍率的影响  29-30
    3.5.2 引发剂用量对接枝率、接枝效率和吸水倍率的影响  30-31
    3.5.3 交联剂用量对吸水倍率的影响  31-32
    3.5.4 吸水单体对接枝率，接枝效率和吸水倍率的影响  32-33
    3.5.5 吸水速率  33-34
    3.5.6 吸水膨胀橡胶的反复吸水能力及质量损失率  34-35
    3.5.7 接枝共聚物的红外光谱分析图  35-36
  3.6 小结  36-38
第四章吸水膨胀橡胶作为封堵剂的室内实验  38-42
  4.1 WSR 调剖机理  38-39
  4.2 裂缝封堵实验  39
  4.3 WSR 的热稳定测试  39-41
  4.4 小结  41-42
结论  42-43
参考文献  43-47
致谢  47-48
详细摘要  48-55

吸水膨胀橡胶的制备及其室内评价

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