c复合材料在酸性介质中的老化行为研究.pdfVIP

第32卷第3期 北京化工大学学报 V01．32．No．3 2005年 JOURNAL0FBEIJINGUNIVERSITY0FCHEMI(、ALTECHNOLOGY2005 抽油杆用CF／VE拉挤复合材料在酸性介质中的 老化行为研究 于运花1’ 王莉莉1，2 杨小平1 刘鸿亮3 102101； (1．北京化工大学碳纤维及复合材料研究所。北京100029；2．北京玻璃钢研究设计院，北京 3．中国环境科学研究院，北京100012) 液中的吸湿特性、以及材料的动态力学性能和静态力学性能的变化。结果表明，在5％H2S04水溶液中，浸泡前期 复合材料的吸湿与Fick扩散相似，但后期吸湿率略有下降；拉挤复合材料的力学损耗(tan艿)随浸泡时间的延长而 增大，且温度越高影响越大；玻璃化转变温度(了1。)、储能模量(E’)以及弯曲强度和剪切强度随浸泡时间的延长而下 降，且温度越高，下降幅度越大。 关键词：碳纤维；乙烯基酯树脂；拉挤；复合材料；老化 中图分类号：TQ314．262 引言 1 实验部分 1．1实验原料及复合材料制备 碳纤维／乙烯基酯树脂(CF／VE)拉挤复合材料 以其优异的力学性能和耐化学腐蚀性被广泛用于石 按照文献[2]所示的工艺流程制备CF／vE拉 油、化工、建筑等多个领域，其中，石油开采用的碳纤 挤复合材料。基体选用美国亚什兰公司生产的乙烯 维复合材料连续抽油杆(简称碳纤维抽油杆)是其典 型的应用之一[1]。该复合材料作为抽油杆应用时， 发剂为叔丁基过氧化苯甲酸酯，10h半衰期温度为 既要承受抽油运行的交变载荷、地层压力和温度产 105℃，天津阿克苏诺贝尔过氧化物公司生产；增强 生的热效应(油井的深度每增加100m，地层温度将 体为日本东邦公司生产的CF一12K碳纤维，拉伸强 提高3℃)，又长期处于大量地层水及含有酸、碱、盐 度大于3．5GPa，在复合材料中的体积分数为60％。 的原油浸泡中，从抽油杆的适应性考虑，模拟不同介 复合材料的基本性能为：弯曲强度(1588±50) 质和温度下的老化行为，研究材料在各种环境介质 下的性能变化规律，对评价该种复合材料的长期耐 用性非常关键。CF／VE复合材料在纯蒸馏水和盐1．2性能测试 溶液中的湿热老化行为已有文献报道【20]。本文就 1．2．1吸湿率的测定将试样真空干燥至质量恒 油田抽油杆用CF／VE拉挤复合材料在65℃和95 定，称量记为㈣。然后将其置于恒温65℃和95℃、 ℃质量分数为5％的H2s04水溶液中的老化行为进 质量分数5％H2S04水溶液中，间隔一定时间取出 行了研究，考察了材料的吸湿特性、静态及动态力学 试样，用蒸馏水冲洗，并吸干表面水分，称量记为 性能的变化，为该种复合材料长期耐用性评价提供 m，。每次称取3个试样的平均值。材料在时间￡ 基础数据。 内的吸湿率(M。)用公式(1)计算 收稿日期：2004—09．09 M．=——。。×100％M．：堡二墼×100％ (1) ’ m： 基金项目：国家863项目资助(2004AA33G140)；中石化 1．2．2静态力学性能测试复合材料的层间剪切 2