聚氨酯橡膠及應用

采油研究院橡膠所聚氨酯橡膠及應用采油研究院橡膠所1一、聚氨酯樹脂聚氨酯樹脂是由多異氰酸酯與多元醇反應制成。它以優(yōu)良的性能、多種產(chǎn)品形態(tài)、簡便的成型工藝而廣泛應用于各行各業(yè)。它可以以泡沫塑料、彈性體、纖維、合成革、膠粘劑等多種產(chǎn)品形態(tài)應用于交通運輸、建筑、機械、礦業(yè)、石油化工等諸多領(lǐng)域。一、聚氨酯樹脂聚氨酯樹脂是由多異氰酸酯與多2聚氨酯橡膠

聚氨酯橡膠屬于先進的特種合成橡膠，由于其特殊的分子結(jié)構(gòu)，賦予了它優(yōu)異的耐磨性和韌性，有“耐磨橡膠”的美稱。按照加工方法可將聚氨酯彈性體分為混練型﹑澆注型和熱塑型三類；其中澆注型聚氨酯橡膠在聚氨酯橡膠中產(chǎn)量最大，約占70%。

聚氨酯橡膠聚氨酯橡膠屬于先進的特種合成橡膠3澆注聚氨酯材料的優(yōu)點（1）非凡的抗磨耗性能。在目前所有彈性材料中，聚氨酯彈性體的抗磨性能最佳，其濕磨耗性能更為突出；聚氨酯彈性體的耐磨性能可以高出普通天然橡膠3-10倍。（2）優(yōu)異的力學機械性能。PUR的抗張強度﹑伸長率﹑抗撕裂強度等力學性能都大大優(yōu)于普通橡膠材料，例如：它的抗張強度，抗撕裂強度等指標均為普橡膠的2倍，根據(jù)品種不同，有的則更高。（3）硬度適應范圍大。根據(jù)不同性能需要，適當調(diào)節(jié)原料﹑配方和加工方法，可以生產(chǎn)出邵氏A10-邵氏D75之間的產(chǎn)品。（4）具有很寬的模量范圍。聚氨酯彈性體是一種介于普通橡膠和塑料之間的材料，他具有普通塑料材料的高強度性，又具有普通橡膠所特有的柔韌品質(zhì)。（5）耐油及耐化學品性優(yōu)良，其耐油性能優(yōu)于丁腈橡膠。（6）耐低溫性能較好；耐臭氧，抗輻射性能優(yōu)良。澆注聚氨酯材料的優(yōu)點（1）非凡的抗磨耗性能。在目前所有彈性材4澆注聚氨酯種類澆注聚氨酯聚酯型聚氨酯聚醚型聚氨酯耐水解性比較好力學性能和熱力學性能相對較低耐水解性比較差比較好的力學性能較高熱力學性能澆注聚氨酯種類澆注聚氨酯聚酯型聚氨酯聚醚型聚氨酯耐水5澆注聚氨酯生產(chǎn)工藝聚氨酯彈性體的制備流程圖：

預聚體加熱115℃MOCA抽真空加熱85℃混合真空脫泡澆注磨具加壓成型100℃10MPa90℃,16h硫化產(chǎn)品后熟化澆注聚氨酯生產(chǎn)工藝聚氨酯彈性體的制備流程圖：預聚體加熱6二、泥漿泵活塞

1.影響活塞壽命的因素和失效形式

泥漿泵工作壓力高，條件惡劣，是鉆井設(shè)備中的一個薄弱環(huán)節(jié)。文獻表明，在泥漿泵易損件中，活塞的平均使用壽命最低。泥漿泵活塞壽命短是多種因素作用的結(jié)果，其失效也表現(xiàn)為多樣，主要且常見是磨損失效和擠傷失效。磨損失效：是活塞的正常失效形式，即磨礪性微粒參與下的正常磨損。擠傷失效：是指密封材料因進入密封副界面而形成的損傷。通常所說的皮碗根部啃傷也就是上述所說的擠傷。

圖1密封件的擠傷示意圖

二、泥漿泵活塞1.影響活塞壽命的因素和失效形式圖17優(yōu)點：

1.結(jié)構(gòu)簡單，省去了卡箍和壓板，2.采用軟唇口，此唇口比傳統(tǒng)活塞的唇口變形大，能有效降低唇口與缸套的磨損；3.此活塞唇口在受壓工作時能變形，具有自密封性，在唇口出現(xiàn)一定磨損后仍能正常工作。

圖2活塞唇口示意圖

2.活塞的設(shè)計

2.1唇口的設(shè)計優(yōu)點：圖2活塞唇口示意圖2.活塞的設(shè)計82.2活塞皮碗根部設(shè)計

活塞皮碗根部采用三角型尼龍護根（圖3），其角度為60°。在泥漿泵排液過程中，尼龍扶根環(huán)唇部的膨脹速度等于或大于活塞皮碗根部的膨脹速度（圖中虛線為變形后示意圖），在活塞皮碗的根部形成一個與缸套緊貼的，不留縫隙的護根環(huán)，避免了皮碗根部的啃傷。在進液過程中，尼龍護根環(huán)的收縮比皮碗快，從而可以減少了對缸套的磨損。圖3三角形尼龍護根工作示意圖2.2活塞皮碗根部設(shè)計圖3三角形尼龍護根工作示意圖92.3活塞的設(shè)計

泥漿泵活塞采用硫化一體式設(shè)計，下圖為該活塞的組裝圖和成品照片。該活塞較傳統(tǒng)的組裝式活塞，在結(jié)構(gòu)上省去了卡簧和壓片，結(jié)構(gòu)科學、使用壽命更長。圖4泥漿泵活塞組裝圖及照片2.3活塞的設(shè)計圖4泥漿泵活塞組裝圖及照片103現(xiàn)場應用

本單位委托第五、第六鉆井分公司，對開發(fā)的新型硫化一體式泥漿泵活塞進行現(xiàn)場試用?，F(xiàn)場應用表明，該實驗活塞與目前井隊使用的活塞相比，其使用壽命長，性能穩(wěn)定。表1泥漿泵活塞現(xiàn)場應用

序號活塞個數(shù)活塞規(guī)格泵壓（MPa）含沙(%)使用壽命(h)目前使用活塞壽命(h)井隊MaxMin16Φ18018140.2399.51724051223Φ1801560.2300120506673現(xiàn)場應用序號活塞活塞泵壓（MPa）含沙使用壽命目前使用井114其他鉆采配件