【摘 要】
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油气田开采规模增大,封隔器中的可溶胶筒作为核心部件,需要一定的承压能力和良好的溶解性能,所以可溶橡胶的开发以及可溶机理的研究显得尤为重要。其中聚氨酯是油气田中常用的橡胶之一,聚酯型聚氨酯分子内含有酯基,其水解稳定性差,在水中能够发生水解反应,把聚酯型聚氨酯作为基胶。在聚氨酯中加入不同的加工助剂,探究加工助剂对聚氨酯橡胶的物理机械性能和水解性能影响,开展了配合剂对聚氨酯水解机理研究,本文对内容进行以
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油气田开采规模增大,封隔器中的可溶胶筒作为核心部件,需要一定的承压能力和良好的溶解性能,所以可溶橡胶的开发以及可溶机理的研究显得尤为重要。其中聚氨酯是油气田中常用的橡胶之一,聚酯型聚氨酯分子内含有酯基,其水解稳定性差,在水中能够发生水解反应,把聚酯型聚氨酯作为基胶。在聚氨酯中加入不同的加工助剂,探究加工助剂对聚氨酯橡胶的物理机械性能和水解性能影响,开展了配合剂对聚氨酯水解机理研究,本文对内容进行以下具体研究:（1）研究了过氧化二异丙苯（DCP）、硬脂酸（SA）用量对聚氨酯物理机械性能、吸水性能、失重性能的影响。DCP用量增加聚氨酯橡胶交联网络密集,橡胶物理机械性能增加,但是在90℃水解性能下降;硬脂酸的加入导致氨基甲酸酯中的-NH减少,生成了酰亚胺,以及由于硬脂酸的酸性催化酯基水解增加了橡胶水解性能。炭黑N330比其他补强剂能更好的增强橡胶物理机械性能,同时还能使聚氨酯橡胶水解性能提高,水解速度加快;（2）助水解剂金属氧化物中氧化钙和氧化镁能有效提高橡胶的水解性能,尤其是氧化钙极大地缩短了聚氨酯橡胶水解时间,30份氧化钙在保证橡胶物理机械性能的同时使橡胶完全水解时间为72 h;（3）在聚氨酯橡胶中加入吸水剂,增加橡胶吸水率,使水能快速进入橡胶内部加快水解时间,硅藻土比其他天然多孔吸水剂有更好的水解性能,还能保持一定的物理机械性能。合成吸水剂由于含有活泼氢基团影响了DCP的硫化,不能满足实际使用;（4）过多填料的加入影响了橡胶最后水解的分散性,溶液中存在固体团聚物和大颗粒物质,需要加入增塑剂,增塑剂能溶于水,或者与水反应产物能溶于水,加入酸酐类增塑剂,因为团聚作用影响了橡胶的硫化,同样加入羟基封端增塑剂,因为含有活泼氢影响了聚氨酯的硫化,利用封端的甲氧基聚乙二醇（MPEG）的增塑剂,能够降低聚氨酯橡胶的硬度,使溶液有很好的分散性,溶液中无大颗粒或者固体团聚物,还能加快水解时间;（5）利用~1H NMR、13C NMR以及红外谱图分析此聚酯型聚氨酯是由聚丁二醇丁二酸酯二醇与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯（4,4-MDI）合成制得。探究在90℃自来水中聚酯型聚氨酯生胶水解机理,没有酸碱环境的催化,聚氨酯生胶中酯基和氨基甲酸酯基水解产生胺基、羟基、羧酸基产物;（6）在聚氨酯生胶混入氧化钙,混炼胶水解机理为,在水中氧化钙生成氢氧化钙,为聚氨酯中酯基水解提供碱性环境,加速了聚氨酯橡胶的完全水解。橡胶水解机理是聚酯型聚氨酯在碱性环境下,酯基发生碱性水解,生成含有醚基中间产物,再发生酯基的酰氧断裂,使聚酯型聚氨酯发生水解,生成了羧酸根产物和醇,氨基甲酸酯基水解产生胺基产物和醇;（7）保证碱性大于氧化钙环境下,在橡胶中加入硅藻土维持吸水率,氧化钙的硫化胶水解速度比硅藻土聚氨酯硫化胶水解速度快,氧化钙与水反应放出大量热,聚氨酯橡胶局部温度过高,为酯基水解提供了动力学推动力。
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