專利名稱：可鉆濾砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可鉆濾砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯及其制備方法與應(yīng)用，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水平井可鉆式石英砂濾管防砂配套管柱在伸入水平井時需要有一定彎曲度，因此，在連接套管之間的連接膠需要有一定韌性及高溫耐受性，但當(dāng)進入水平井后，需要該連接膠固定硬化，從而達到完全密封縫隙及方便粉碎取出的目的。如公開號為CN101343992 的中國專利公開了一種水平井可鉆式石英砂濾管防砂配套管柱，由封隔器、石英砂濾管、可鉆式中心管、可鉆式扶正器和可鉆式絲堵組成，其特征在于在水平井伸向油層的套管中心設(shè)置一根可鉆式中心管，直穿過防砂油層的橫斷面，可鉆式中心管后端設(shè)有封隔器，封隔可鉆式中心管與油層套管的環(huán)形空間；前端設(shè)置一個可鉆式絲堵，在封隔器和可鉆式絲堵之間的中心管上套有若干個石英砂濾管，在石英砂濾管之間設(shè)置有可鉆式扶正器。該專利在使用時就存在沒有合適的密封膠，常常產(chǎn)生縫隙密封不牢或韌性不佳，套管伸入水平高溫井困難等問題。水平井技術(shù)具有擴大可采儲量、增強度汽能力、減少油田開發(fā)所用井?dāng)?shù)等優(yōu)點，該技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)越來越受到人們的關(guān)注，但其對可鉆式石英砂濾管防砂配套管柱之間密封膠的性能要求更加苛刻。解決上述問題的方法就是研制一種密封膠，要求密封膠室溫下具有良好的彈性，使其容易變形，從而進入水平井，但是在進入后，在水平井內(nèi)溫度達60-80°C的條件下，密封膠硬化，韌性降低，脆性提高，一旦濾砂管失效該連接膠可方便鉆碎，便于取出。目前，普通的密封膠難以滿足水平井熱采井的作業(yè)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可鉆濾砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯及其制備方法與應(yīng)用。該聚硅氧烷改性聚氨酯引入了聚硅氧烷，來加強其柔性，制備室溫下成橡膠態(tài)，柔性好，高溫下進一步交聯(lián)，性能得到提高，隨著交聯(lián)密度的提高，彈性性能下降，最終得到質(zhì)脆的特殊聚氨酯材料，便于鉆碎。本發(fā)明是通過以下步驟實現(xiàn)的一種可鉆濾砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯，其特征在于，分子量為3000 8000，通過如下方法制得(1)將正硅酸乙酯，甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按照摩爾比1 2 6 2 6的比例混合均勻，然后進行水解，水解完成后，靜置分層，取有機相，干燥，脫除小分子，制得含有羥基和乙烯基的聚硅氧烷；(2)取步驟(1)制得的含有羥基和乙烯基的聚硅氧烷100質(zhì)量份、脂肪類醇3-10 質(zhì)量份和催化劑2 5質(zhì)量份溶解在有機溶劑中，然后在40 60°C條件下，滴加多異氰酸酯40 60質(zhì)量份，進行聚合反應(yīng)8 IOh ；(3)待步驟⑵聚合反應(yīng)后，蒸除溶劑，加入含氫硅油1 10質(zhì)量份和1-10X10_4質(zhì)量份氯鉬酸催化劑，即得聚硅氧烷改性聚氨酯。可鉆濾砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯的制備方法，步驟如下(1)將正硅酸乙酯，甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按照摩爾比1 2 6 2 6的比例混合均勻，然后進行水解，水解完成后，靜置分層，取有機相，干燥，脫除小分子，制得含有羥基和乙烯基的聚硅氧烷；(2)取步驟(1)制得的含有羥基和乙烯基的聚硅氧烷100質(zhì)量份、脂肪類醇3-10 質(zhì)量份和催化劑2 5質(zhì)量份溶解在有機溶劑中，然后在40 60°C條件下，滴加多異氰酸酯40-60質(zhì)量份，進行聚合反應(yīng)8 IOh ；所述多異氰酸酯中的異氰酸酯基與含有羥基和乙烯基的聚硅氧烷和脂肪類醇中所含羥基之和的摩爾比為1. 1 1. 5 1 ；(3)待步驟⑵聚合反應(yīng)后，蒸除溶劑，加入含氫硅油1 10質(zhì)量份和1-10X10_4 質(zhì)量份氯鉬酸催化劑，即得聚硅氧烷改性聚氨酯。所述步驟(1)的含有羥基和乙烯基的聚硅氧烷中平均每個分子含有乙烯基的個數(shù)不少于10個，平均每個分子含有羥基的個數(shù)不少于3個。所述的步驟(2)中，多異氰酸酯選自2，4_甲苯二異氰酸酯、2，6_甲苯二異氰酸酯、4，4’_ 二苯基甲烷二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷-4，4’_ 二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯之一或任意配比的組合。所述的步驟(2)中，脂肪類醇選自乙二醇、丙三醇、季戊四醇、一縮二乙二醇、丁二醇之一或任意配比的組合。所述的步驟⑵中，催化劑選自三苯基胺，十二烷基二甲基叔胺，十六烷基二甲基叔胺N、N- 二甲基苯胺芐基二甲胺之一或任意配比的組合。所述的步驟(2)中，有機溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺，四氫呋喃，甲苯之一或任意配比的組合。本發(fā)明的聚硅氧烷改性聚氨酯，作為密封膠用于密封水平井中可鉆式石英砂濾管防砂配套管柱之間的縫隙。上述聚硅氧烷改性聚氨酯作為密封膠應(yīng)用于密封水平井時，在井溫60_80°C的條件下，彈性逐漸變差、質(zhì)脆，達到可鉆易破碎的狀態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點在于1.本發(fā)明所述的聚硅氧烷改性聚氨酯引入了柔順性好的聚硅氧烷，改善了聚氨酯的柔性。2.本發(fā)明所述的聚硅氧烷改性聚氨酯在室溫下吸收空氣中的水氣一段交聯(lián)，形成低交聯(lián)的聚合物彈性體，具有較好的彈性，并且有較強的強度，滿足特殊場合的使用條件。 當(dāng)在60 80°C環(huán)境下連續(xù)使用時，交聯(lián)密度增加，聚合物彈性逐漸下降，脆性不斷變大，使得韌性大大降低，易于破碎。3本發(fā)明所述的制備方法制得的聚硅氧烷改性聚氨酯成本較低，污染較小。此外， 樹脂合成過程簡單，容易制備，反應(yīng)易于控制。4、本發(fā)明所述的聚硅氧烷改性聚氨酯，在室溫條件下，利用空氣中的濕度固化7 天，為橡膠狀，具有很好的彈性；然后在60 80°C下，進一步固化4天，交聯(lián)密度進一步增大，性能提高，但是彈性下降，質(zhì)脆。
具體實施例方式實施例1將208g正硅酸乙酯，712g甲基三乙氧基硅烷和720g乙烯基三乙氧基硅烷共水解， 然后靜置分層，取上層有機相，干燥，脫除小分子，制得含有乙烯基和羥基的硅氧烷。將丁二醇40g、三苯基胺IOg溶解在N，N 二甲基甲酰胺中，加入到制得的含有乙烯基和羥基的硅氧烷中，混合均勻，然后滴加由2，4_甲苯二異氰酸酯14g與2，6_甲苯二異氰酸酯20g混合得到的混合單體，在60°C下進行反應(yīng)8h，然后，將溶劑蒸出，即得聚硅氧烷改性聚氨酯。性能測定將制得的聚硅氧烷改性聚氨酯加入IOg含氫量為1. 4%的含氫硅油和0. 5g氯鉬酸催化劑，混合均勻，倒入模具中，于室溫下一段硫化7天，得到一段硫化聚硅氧烷改性聚氨酯；將制得的一段硫化聚硅氧烷改性聚氨酯放置于60°C的烘箱中，進行進一步的交聯(lián)，反應(yīng)4天后，強度得到提高，但是彈性下降，變脆。其性能見下表1.表1聚硅氧烷改性的聚氨酯的性能
權(quán)利要求
1.一種可鉆濾砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯，其特征在于，分子量為3000 8000，通過如下方法制得(1)將正硅酸乙酯，甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按照摩爾比1 2 6 2 6的比例混合均勻，然后進行水解，水解完成后，靜置分層，取有機相，干燥，脫除小分子，制得含有羥基和乙烯基的聚硅氧烷；(2)取步驟(1)制得的含有羥基和乙烯基的聚硅氧烷100質(zhì)量份、脂肪類醇3-10質(zhì)量份和催化劑2 5質(zhì)量份溶解在有機溶劑中，然后在40 60°C條件下，滴加多異氰酸酯120 質(zhì)量份，進行聚合反應(yīng)8 IOh ；(3)待步驟(2)聚合反應(yīng)后，蒸除溶劑，加入含氫硅油1 10質(zhì)量份和1-10X10_4質(zhì)量份氯鉬酸催化劑，即得聚硅氧烷改性聚氨酯。
2.可鉆濾砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯的制備方法，其特征在于，步驟如下(1)將正硅酸乙酯，甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按照摩爾比1 2 6 2 6的比例混合均勻，然后進行水解，水解完成后，靜置分層，取有機相，干燥，脫除小分子，制得含有羥基和乙烯基的聚硅氧烷；(2)取步驟(1)制得的含有羥基和乙烯基的聚硅氧烷100質(zhì)量份、脂肪類醇3-10質(zhì)量份和催化劑2 5質(zhì)量份溶解在有機溶劑中，然后在40 60°C條件下，滴加多異氰酸酯 40 60)質(zhì)量份，進行聚合反應(yīng)8 IOh ；所述多異氰酸酯中的異氰酸酯基與含有羥基和乙烯基的聚硅氧烷和脂肪類醇中所含羥基之和的摩爾比為1. 1 1. 5 1 ；(3)待步驟(2)聚合反應(yīng)后，蒸除溶劑，加入含氫硅油1 10質(zhì)量份和1-10X10_4質(zhì)量份氯鉬酸催化劑，即得聚硅氧烷改性聚氨酯。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)的含有羥基和乙烯基的聚硅氧烷中平均每個分子含有乙烯基的個數(shù)不少于10個，平均每個分子含有羥基的個數(shù)不少于3個。
4.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)中，多異氰酸酯選自 2,4-甲苯二異氰酸酯、2，6_甲苯二異氰酸酯、4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷_4，4’ - 二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯之一或任意配比的組合。
5.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)中，脂肪類醇選自乙二醇、丙三醇、季戊四醇、一縮二乙二醇、丁二醇之一或任意配比的組合。
6.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)中，催化劑選自三苯基胺，十二烷基二甲基叔胺，十六烷基二甲基叔胺N、N- 二甲基苯胺芐基二甲胺之一或任意配比的組合。
7.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)中，有機溶劑選自N， N-二甲基甲酰胺，四氫呋喃，甲苯之一或任意配比的組合。
8.權(quán)利要求1所述的可鉆濾砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯作為密封膠用于密封水平井中可鉆式石英砂濾管防砂配套管柱之間的縫隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可鉆濾砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯及其制備方法與應(yīng)用，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。該聚硅氧烷改性聚氨酯通過如下步驟制得將正硅酸乙酯，甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷混合均勻，制得含有羥基和乙烯基的聚硅氧烷；然后取制得的含有羥基和乙烯基的聚硅氧烷和脂肪類醇、催化劑溶解在有機溶劑中，滴加多異氰酸酯，進行聚合反應(yīng)；最后，蒸除溶劑，即得聚硅氧烷改性聚氨酯。該聚硅氧烷改性聚氨酯引入了聚硅氧烷，來加強其柔性，制備室溫下成橡膠態(tài)，柔性好，高溫下進一步交聯(lián)，性能得到提高，隨著交聯(lián)密度的提高，彈性性能下降，最終得到質(zhì)脆的特殊聚氨酯材料，便于鉆碎。
文檔編號C09J175/14GK102199345SQ20111007476
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者嚴(yán)錦根, 劉春博, 孫磉礅, 張向華, 顧永濤 申請人:中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司孤東采油廠, 劉春博