mmt和ekonol增强uhmwpe复合材料制备及性能的研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要近年来，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

2、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

3、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。关键词:超高分子量聚乙烯，纳米蒙脱石，聚苯酯，复合材料，摩擦，磨损iMMT和Ekonol增强UHMWPE复合材料的制备及性

4、能研究ABSTRACTInrecentyears,withtheaffusionexploitationofoilfield,inthepetroleumexploitation’spumpingsystemwhichhaspumps,leaningfrictionofthesuckerrodandpipelineisbecomingmoreandmoreworse.Theuseofstabilizerisoneoftheeffectivemeaningstominimizethewearofsuckerrodandtubing.Metalandnylon

5、materialsusedasstabilizerhavenotmetthedemandsofstabilizerwithconditionsofoilproductionbecomingsevere.Inthispaper,Ultra-highmolecularweightpolyethylene(UHMWPE)usedasmatrixwasreinforcedwithnano-MMTandEkonolrespectively.Consequently,anewstabilizermaterialwasstudiedonfrictionandwear,m

6、echanicalandthermalproperties.ThefrictionandwearpropertyofUHMWPEwasimprovedbyfillingnano-MMTandEkonolunderdryfrictioncondition.Theoptimumproportionofnano-MMTandEkonolis10％and20％respectively,wearresistanceofwhichincreasedby356％and374％correspondingly.Underoil-fieldsewagecondition,we

7、arrateincreasedenlargemuch,comparedwithdryfrictioncondition.However，takingnylonmaterialforcomparison，UHMWPE-basedcompositesshowedalowerfrictioncoefficientandahigherwearresistanceincreasedby161％for10％MMT－UHMWPEand241％for20％Ekonol－UHMWPE.ThehardnessofUHMWPEcompositeswasincreasedwith

8、nano-MMTandEkonolcontents.Withint