一種超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器的制備工藝的制作方法
【專利摘要】一種超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器的制備工藝，填充料中各組份組配重量百分比為：石墨1%~1.5%、碳黑1.5%~2%、硬脂酸鈣1%~1.5%、熱解硅石0.4%~1%、二氧化鈦1%~2%、偶聯(lián)劑乙烯基硅氧烷0.5%~1%、超高分子量聚乙烯90%~95%，以上各組份按重量配比之和為100%；將填充料倒在抽油桿扶正器下模具的上方，合模后放入壓力機(jī)內(nèi)加壓制成型坯，開啟加熱使填充料受熱后逐漸熔化為液態(tài)，液態(tài)的填充料填滿抽油桿扶正器模腔，繼續(xù)加熱加壓使產(chǎn)品定型，保壓冷卻后，開模取出成品；改善了超高分子量聚乙烯的材料性能以及加工方式使其能夠用于生產(chǎn)抽油桿扶正器，提高了抽油桿扶正器的耐化學(xué)腐蝕性、耐磨性、抗沖擊性和使用壽命。
【專利說明】
一種超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器的制備工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及抽油桿扶正器制造技術(shù)，尤其是一種超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外油田開采石油的主要方式是抽油井，通過抽油桿向抽油栗傳遞動力來抽取原油，抽油桿扶正器主要用于油田的有桿栗抽油設(shè)備中，是連接在抽油桿上防止油管發(fā)生偏磨的一個關(guān)鍵部件，是防抽油井偏磨的井下工具，連接在抽油桿上，利用扶正器的外徑大于抽油桿接箍外徑起扶正作用，利用抽油桿扶正器材料是高強(qiáng)度耐磨性、潤滑性好等特性，與油管接觸使抽油桿扶正器磨損，從而減少油管的磨損，以達(dá)到防偏磨的目的。抽油桿扶正器在工作過程中，除承受較大的摩擦力和沖擊力作用，還會受到工作環(huán)境中酸、堿、鹽、砂子及聚合物等的腐蝕。因而實際工況要求抽油桿扶正器必須具有高的耐磨性、抗沖擊性和耐復(fù)雜環(huán)境腐蝕等性能。
[0003]目前油田上采用的抽油桿扶正器材料多為尼龍(PA)和玻纖增強(qiáng)尼龍以及聚四氟乙烯。由于PA分子具有強(qiáng)極性，故吸水率較大，使其耐磨性、熱膨脹性能下降，影響材料尺寸穩(wěn)定性;而玻纖增強(qiáng)尼龍材料隨著玻纖的加入也增加了復(fù)合材料的脆性和摩擦系數(shù)，過多的玻纖加入會導(dǎo)致復(fù)合材料的流動性變差，使其注塑難度加大，成型困難，而且制品會出現(xiàn)嚴(yán)重的纖維外露和各向異性等實際應(yīng)用問題;聚四氟乙烯(PTFE)具有極好的自潤滑性和耐化學(xué)藥品性，但是由于其存在易磨損、加工性能差、硬度低、耐蠕變性能和導(dǎo)熱性能差等缺點(diǎn)，使其在抽油桿扶正器上的應(yīng)用帶來一定的困難。
[0004]國外采用高性能聚氨酯類工程塑料加工制造抽油桿扶正器，但是造價高，加工工藝復(fù)雜，產(chǎn)品容易出現(xiàn)缺陷。
[0005]超高分子量聚乙烯具有潤滑、抗粘附、不吸水、韌性好，抗沖擊好等綜合性能，被稱為令人驚異的塑料，超高分子量聚乙烯材料耐磨損、耐低溫、自身潤滑、抗沖擊性能在所有塑料中最高，耐磨性優(yōu)于聚四氟乙烯、尼龍、碳鋼等材料。與PA性能相比，克服了吸水膨脹、低溫脆性等缺點(diǎn)，因為其一系列優(yōu)點(diǎn)使得它很適合用于抽油桿扶正器材料，目前僅有文獻(xiàn)報道超高分子量聚乙烯的優(yōu)異特性，但是超高分子量聚乙烯流動性差難以注塑加工以及表面硬度、耐高溫性、抗磨損性能等方面存在缺陷，限制了它的推廣應(yīng)用，沒有任何廠家能夠?qū)⒊叻肿恿烤垡蚁┯糜谏a(chǎn)抽油桿扶正器。因此如何改善超高分子量聚乙烯的材料性能以及加工方式使其能夠用于生產(chǎn)抽油桿扶正器顯得尤為重要。
[0006]鑒于上述原因，現(xiàn)有的抽油桿扶正器的原材料需要進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，現(xiàn)研發(fā)出一種超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器的制備工藝，克服了現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，配合專用的模壓模具，使超高分子量聚乙烯能夠用于生產(chǎn)抽油桿扶正器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器的制備工藝，改善了超高分子量聚乙烯的材料性能以及加工方式使其能夠用于生產(chǎn)抽油桿扶正器，克服了現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，充分發(fā)揮了超高分子量聚乙烯的一系列優(yōu)異特性，很好地解決了國內(nèi)外在抽油桿扶正器制造及應(yīng)用中長期以來難以解決的一系列技術(shù)難題，提高了抽油桿扶正器的耐化學(xué)腐蝕性、耐磨性、抗沖擊性以及提高了使用壽命，更加滿足抽油桿扶正器的使用標(biāo)準(zhǔn)。
[0008]本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案:一種超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器的制備工藝，先制備填充料，再將填充料倒入超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器模壓模具內(nèi)，加壓加熱冷卻后，開模取出產(chǎn)品；
[0009]所述填充料中各組份組配重量百分比為:石墨1%?1.5%、碳黑1.5%?2%、硬脂酸鈣I %?1.5 %、熱解硅石0.4%?I %、二氧化鈦I %?2 %、偶聯(lián)劑乙烯基硅氧烷0.5 %?I %、超高分子量聚乙烯90%?95%，以上各組份按重量配比之和為100% ;
[0010]按照各組份的組配重量百分比稱取原料，將原料中的大顆粒進(jìn)行研磨處理，使其顆粒在40目以下，大小均勻，將稱取的石墨、碳黑、熱解硅石和二氧化鈦倒入高速混合機(jī)中攪拌，攪拌15?20分鐘后，加入偶聯(lián)劑乙烯基硅氧烷攪拌10?13分鐘，再加入硬脂酸鈣攪拌5?8分鐘，最后加入超高分子量聚乙烯攪拌均勻15?20分鐘制得填充料；
[0011]所述超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器模壓模具是由模具主體、下模板、上模板、抽油桿扶正器下模具、墊板、半圓柱模具、抽油桿扶正器上模具、抽油桿扶正器模腔構(gòu)成;模具主體為長方體，模具主體內(nèi)設(shè)置由正方體空腔和長方體空腔構(gòu)成的近似“凸”字形模具空腔，模具主體底面下方設(shè)置下模板，頂面上方設(shè)置上模板，所述模具空腔內(nèi)依次設(shè)置抽油桿扶正器下模具和抽油桿扶正器上模具，抽油桿扶正器下模具上表面的中心線上均勻分布至少兩個插孔，所述正方體空腔內(nèi)設(shè)置長方形墊板，墊板上設(shè)置至少一個插孔，所述墊板上的插孔與抽油桿扶正器下模具上的插孔對應(yīng)設(shè)置，所述墊板上方沿抽油桿扶正器下模具上表面的中心線方向設(shè)置半圓柱模具，半圓柱模具下表面垂直設(shè)置至少兩個插桿，所述插桿插入所述的插孔內(nèi)；抽油桿扶正器下模具、墊板、半圓柱模具和抽油桿扶正器上模具之間構(gòu)成抽油桿扶正器模腔，抽油桿扶正器上模具的上平面與上模板下表面接觸。
[0012]先將抽油桿扶正器下模具放入所述模具空腔內(nèi)，長方形墊板放入抽油桿扶正器下模具上方的正方體空腔內(nèi)，半圓柱模具放在墊板上方且位于抽油桿扶正器下模具上表面的中心線上，半圓柱模具下表面的插桿插入墊板和抽油桿扶正器下模具的插孔內(nèi)，使抽油桿扶正器下模具、墊板和半圓柱模具連為一體，將制得的填充料均勻倒在抽油桿扶正器下模具、墊板和半圓柱模具的上方，將填充料上表面均勻鋪平，上模板固定在抽油桿扶正器上模具的上方，抽油桿扶正器上模具放入所述模具空腔內(nèi)緩慢合模，合模后放入壓力機(jī)內(nèi)，加壓，壓力為15MPa預(yù)壓制成型坯，開啟加熱，填充料受熱后逐漸熔化為液態(tài)，液態(tài)的填充料填滿抽油桿扶正器模腔，繼續(xù)加熱至210°C，保溫20?30分鐘，期間進(jìn)行兩次放氣處理，繼續(xù)加壓，壓力達(dá)到20MPa時，保持壓力20?30分鐘使產(chǎn)品定型，保壓冷卻，冷卻方式為水冷卻，待模具主體的溫度冷卻至60°C以下，開模取出超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器并修整飛邊，即制得超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器成品。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明改善了超高分子量聚乙烯的材料性能以及加工方式，使其能夠用于生產(chǎn)抽油桿扶正器，克服了現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，充分發(fā)揮了超高分子量聚乙烯的一系列優(yōu)異特性，很好地解決了國內(nèi)外在抽油桿扶正器制造及應(yīng)用中長期以來難以解決的一系列技術(shù)難題。
[0014]本發(fā)明利用超高分子量聚乙烯的優(yōu)良特性制作超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器，提高了抽油桿扶正器的耐化學(xué)腐蝕性、耐磨性、抗沖擊性以及提高了使用壽命，更加滿足抽油桿扶正器的使用標(biāo)準(zhǔn)。研發(fā)設(shè)計的出模壓模具，克服超高分子量聚乙烯難以注塑加工的問題，利用模壓的方法制作超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器，使其易于加工，適合大批量生產(chǎn)，有利于超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器的廣泛應(yīng)用。
[0015]本發(fā)明生產(chǎn)出的超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器，具有耐磨性、耐化學(xué)腐蝕性，使用時間長等優(yōu)良特性，利用超高分子量聚乙烯的這些優(yōu)良特性達(dá)到防止油管偏磨的目的。
[0016]用于制造超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器的超高分子量聚乙烯的模壓裝置，解決了超高分子量聚乙烯因為分子量大難以加工的問題，對其將來在油田領(lǐng)域的發(fā)展有很大的推動作用。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0018]圖1是總裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1中A-A向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖1、2中:模具主體1、下模板2、上模板3、抽油桿扶正器下模具4、墊板41、半圓柱模具42、抽油桿扶正器上模具5、抽油桿扶正器模腔6。
【具體實施方式】
[0021 ]下面結(jié)合實施例與【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0022]實施例1
[0023]先制備填充料，再將填充料倒入超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器模壓模具內(nèi)，加壓加熱冷卻后，開模取出產(chǎn)品；
[0024]所述填充料中各組份組配重量百分比為:石墨1%?1.5%、碳黑1.5%?2%、硬脂酸鈣I %?1.5 %、熱解硅石0.4%?I %、二氧化鈦I %?2 %、偶聯(lián)劑乙烯基硅氧烷0.5 %?I %、超高分子量聚乙烯90%?95%，以上各組份按重量配比之和為100% ;
[0025]按照各組份的組配重量百分比稱取原料，將原料中的大顆粒進(jìn)行研磨處理，使其顆粒在40目以下，大小均勻，將稱取的石墨、碳黑、熱解硅石和二氧化鈦倒入高速混合機(jī)中攪拌，攪拌15?20分鐘后，加入偶聯(lián)劑乙烯基硅氧烷攪拌10?13分鐘，再加入硬脂酸鈣攪拌5?8分鐘，最后加入超高分子量聚乙烯攪拌均勻15?20分鐘制得填充料；
[0026]所述超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器模壓模具是由模具主體1、下模板2、上模板
3、抽油桿扶正器下模具4、墊板41、半圓柱模具42、抽油桿扶正器上模具5、抽油桿扶正器模腔6構(gòu)成；模具主體I為長方體，模具主體I內(nèi)設(shè)置由正方體空腔和長方體空腔構(gòu)成的近似“凸”字形模具空腔，模具主體I底面下方設(shè)置下模板2，頂面上方設(shè)置上模板3，所述模具空腔內(nèi)依次設(shè)置抽油桿扶正器下模具4和抽油桿扶正器上模具5，抽油桿扶正器下模具4上表面的中心線上均勻分布至少兩個插孔，所述正方體空腔內(nèi)設(shè)置長方形墊板41，墊板41上設(shè)置至少一個插孔，所述墊板41上的插孔與抽油桿扶正器下模具4上的插孔對應(yīng)設(shè)置，所述墊板41上方沿抽油桿扶正器下模具4上表面的中心線方向設(shè)置半圓柱模具42，半圓柱模具42下表面垂直設(shè)置至少兩個插桿，所述插桿插入所述的插孔內(nèi)；抽油桿扶正器下模具4、墊板41、半圓柱模具42和抽油桿扶正器上模具5之間構(gòu)成抽油桿扶正器模腔6，抽油桿扶正器上模具5的上平面與上模板3下表面接觸。
[0027]實施例2
[0028]先將抽油桿扶正器下模具4放入所述模具空腔內(nèi)，長方形墊板41放入抽油桿扶正器下模具4上方的正方體空腔內(nèi)，半圓柱模具42放在墊板41上方且位于抽油桿扶正器下模具4上表面的中心線上，半圓柱模具42下表面的插桿插入墊板41和抽油桿扶正器下模具4的插孔內(nèi)，使抽油桿扶正器下模具4、墊板41和半圓柱模具42連為一體，將制得的填充料均勻倒在抽油桿扶正器下模具4、墊板41和半圓柱模具42的上方，將填充料上表面均勻鋪平，上模板3固定在抽油桿扶正器上模具5的上方，抽油桿扶正器上模具5放入所述模具空腔內(nèi)緩慢合模，合模后放入壓力機(jī)內(nèi)，加壓，壓力為15MPa預(yù)壓制成型坯，開啟加熱，填充料受熱后逐漸熔化為液態(tài)，液態(tài)的填充料填滿抽油桿扶正器模腔6，繼續(xù)加熱至210 °C，保溫20?30分鐘，期間進(jìn)行兩次放氣處理，繼續(xù)加壓，壓力達(dá)到20MPa時，保持壓力20?30分鐘使產(chǎn)品定型，保壓冷卻，冷卻方式為水冷卻，待模具主體的溫度冷卻至60°C以下，開模取出超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器并修整飛邊，即制得超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器成品。
【主權(quán)項】
1.一種超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器的制備工藝，其特征在于:先制備填充料，再將填充料倒入超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器模壓模具內(nèi)，加壓加熱冷卻后，開模取出產(chǎn)品； 所述填充料中各組份組配重量百分比為:石墨1%?1.5%、碳黑1.5%?2%、硬脂酸鈣I %?1.5 %、熱解硅石0.4 %?I %、二氧化鈦I %?2 %、偶聯(lián)劑乙烯基硅氧烷0.5 %?I %、超高分子量聚乙烯90%?95%，以上各組份按重量配比之和為100% ; 按照各組份的組配重量百分比稱取原料，將原料中的大顆粒進(jìn)行研磨處理，使其顆粒在40目以下，大小均勻，將稱取的石墨、碳黑、熱解硅石和二氧化鈦倒入高速混合機(jī)中攪拌，攪拌15?20分鐘后，加入偶聯(lián)劑乙烯基硅氧烷攪拌10?13分鐘，再加入硬脂酸鈣攪拌5?8分鐘，最后加入超高分子量聚乙烯攪拌均勻15?20分鐘制得填充料； 所述超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器模壓模具是由模具主體(I)、下模板(2)、上模板(3)、抽油桿扶正器下模具(4)、墊板(41)、半圓柱模具(42)、抽油桿扶正器上模具(5)、抽油桿扶正器模腔(6)構(gòu)成;模具主體(I)為長方體，模具主體(I)內(nèi)設(shè)置由正方體空腔和長方體空腔構(gòu)成的近似“凸”字形模具空腔，模具主體(I)底面下方設(shè)置下模板(2)，頂面上方設(shè)置上模板(3)，所述模具空腔內(nèi)依次設(shè)置抽油桿扶正器下模具(4)和抽油桿扶正器上模具(5)，抽油桿扶正器下模具(4)上表面的中心線上均勻分布至少兩個插孔，所述正方體空腔內(nèi)設(shè)置長方形墊板(41)，墊板(41)上設(shè)置至少一個插孔，所述墊板(41)上的插孔與抽油桿扶正器下模具(4)上的插孔對應(yīng)設(shè)置，所述墊板(41)上方沿抽油桿扶正器下模具(4)上表面的中心線方向設(shè)置半圓柱模具(42)，半圓柱模具(42)下表面垂直設(shè)置至少兩個插桿，所述插桿插入所述的插孔內(nèi)；抽油桿扶正器下模具(4)、墊板(41)、半圓柱模具(42)和抽油桿扶正器上模具(5)之間構(gòu)成抽油桿扶正器模腔(6)，抽油桿扶正器上模具(5)的上平面與上模板(3)下表面接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器的制備工藝，其特征在于:先將抽油桿扶正器下模具(4)放入所述模具空腔內(nèi)，長方形墊板(41)放入抽油桿扶正器下模具(4)上方的正方體空腔內(nèi)，半圓柱模具(42)放在墊板(41)上方且位于抽油桿扶正器下模具(4)上表面的中心線上，半圓柱模具(42)下表面的插桿插入墊板(41)和抽油桿扶正器下模具(4)的插孔內(nèi)，使抽油桿扶正器下模具(4)、墊板(41)和半圓柱模具(42)連為一體，將制得的填充料均勻倒在抽油桿扶正器下模具(4)、墊板(41)和半圓柱模具(42)的上方，將填充料上表面均勻鋪平，上模板(3)固定在抽油桿扶正器上模具(5)的上方，抽油桿扶正器上模具(5)放入所述模具空腔內(nèi)緩慢合模，合模后放入壓力機(jī)內(nèi)，加壓，壓力為15MPa預(yù)壓制成型坯，開啟加熱，填充料受熱后逐漸熔化為液態(tài)，液態(tài)的填充料填滿抽油桿扶正器模腔(6)，繼續(xù)加熱至210°C，保溫20?30分鐘，期間進(jìn)行兩次放氣處理，繼續(xù)加壓，壓力達(dá)到20MPa時，保持壓力20?30分鐘使產(chǎn)品定型，保壓冷卻，冷卻方式為水冷卻，待模具主體的溫度冷卻至60°C以下，開模取出超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器并修整飛邊，即制得超高分子量聚乙烯抽油桿扶正器成品。
【文檔編號】C08L23/06GK106084430SQ201610686757
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月18日 公開號201610686757.X, CN 106084430 A, CN 106084430A, CN 201610686757, CN-A-106084430, CN106084430 A, CN106084430A, CN201610686757, CN201610686757.X
【發(fā)明人】陳全奎, 許軍, 李明明, 田琳, 王向好, 李品武
【申請人】洛陽國潤新材料科技股份有限公司