专利名称：可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯及其制备方法与应用，属于高分子材料技术领域。
背景技术：
水平井可钻式石英砂滤管防砂配套管柱在伸入水平井时需要有一定弯曲度，因此，在连接套管之间的连接胶需要有一定韧性及高温耐受性，但当进入水平井后，需要该连接胶固定硬化，从而达到完全密封缝隙及方便粉碎取出的目的。如公开号为CN101343992 的中国专利公开了一种水平井可钻式石英砂滤管防砂配套管柱，由封隔器、石英砂滤管、可钻式中心管、可钻式扶正器和可钻式丝堵组成，其特征在于在水平井伸向油层的套管中心设置一根可钻式中心管，直穿过防砂油层的横断面，可钻式中心管后端设有封隔器，封隔可钻式中心管与油层套管的环形空间；前端设置一个可钻式丝堵，在封隔器和可钻式丝堵之间的中心管上套有若干个石英砂滤管，在石英砂滤管之间设置有可钻式扶正器。该专利在使用时就存在没有合适的密封胶，常常产生缝隙密封不牢或韧性不佳，套管伸入水平高温井困难等问题。水平井技术具有扩大可采储量、增强度汽能力、减少油田开发所用井数等优点，该技术的应用开发越来越受到人们的关注，但其对可钻式石英砂滤管防砂配套管柱之间密封胶的性能要求更加苛刻。解决上述问题的方法就是研制一种密封胶，要求密封胶室温下具有良好的弹性，使其容易变形，从而进入水平井，但是在进入后，在水平井内温度达60-80°C的条件下，密封胶硬化，韧性降低，脆性提高，一旦滤砂管失效该连接胶可方便钻碎，便于取出。目前，普通的密封胶难以满足水平井热采井的作业要求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯及其制备方法与应用。该聚硅氧烷改性聚氨酯引入了聚硅氧烷，来加强其柔性，制备室温下成橡胶态，柔性好，高温下进一步交联，性能得到提高，随着交联密度的提高，弹性性能下降，最终得到质脆的特殊聚氨酯材料，便于钻碎。本发明是通过以下步骤实现的一种可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯，其特征在于，分子量为3000 8000，通过如下方法制得(1)将正硅酸乙酯，甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按照摩尔比1 2 6 2 6的比例混合均勻，然后进行水解，水解完成后，静置分层，取有机相，干燥，脱除小分子，制得含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷；(2)取步骤(1)制得的含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷100质量份、脂肪类醇3-10 质量份和催化剂2 5质量份溶解在有机溶剂中，然后在40 60°C条件下，滴加多异氰酸酯40 60质量份，进行聚合反应8 IOh ；(3)待步骤⑵聚合反应后，蒸除溶剂，加入含氢硅油1 10质量份和1-10X10_4质量份氯钼酸催化剂，即得聚硅氧烷改性聚氨酯。可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯的制备方法，步骤如下(1)将正硅酸乙酯，甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按照摩尔比1 2 6 2 6的比例混合均勻，然后进行水解，水解完成后，静置分层，取有机相，干燥，脱除小分子，制得含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷；(2)取步骤(1)制得的含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷100质量份、脂肪类醇3-10 质量份和催化剂2 5质量份溶解在有机溶剂中，然后在40 60°C条件下，滴加多异氰酸酯40-60质量份，进行聚合反应8 IOh ；所述多异氰酸酯中的异氰酸酯基与含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷和脂肪类醇中所含羟基之和的摩尔比为1. 1 1. 5 1 ；(3)待步骤⑵聚合反应后，蒸除溶剂，加入含氢硅油1 10质量份和1-10X10_4 质量份氯钼酸催化剂，即得聚硅氧烷改性聚氨酯。所述步骤(1)的含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷中平均每个分子含有乙烯基的个数不少于10个，平均每个分子含有羟基的个数不少于3个。所述的步骤(2)中，多异氰酸酯选自2，4_甲苯二异氰酸酯、2，6_甲苯二异氰酸酯、4，4’_ 二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷-4，4’_ 二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯之一或任意配比的组合。所述的步骤(2)中，脂肪类醇选自乙二醇、丙三醇、季戊四醇、一缩二乙二醇、丁二醇之一或任意配比的组合。所述的步骤⑵中，催化剂选自三苯基胺，十二烷基二甲基叔胺，十六烷基二甲基叔胺N、N- 二甲基苯胺苄基二甲胺之一或任意配比的组合。所述的步骤(2)中，有机溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺，四氢呋喃，甲苯之一或任意配比的组合。本发明的聚硅氧烷改性聚氨酯，作为密封胶用于密封水平井中可钻式石英砂滤管防砂配套管柱之间的缝隙。上述聚硅氧烷改性聚氨酯作为密封胶应用于密封水平井时，在井温60_80°C的条件下，弹性逐渐变差、质脆，达到可钻易破碎的状态。本发明的优点在于1.本发明所述的聚硅氧烷改性聚氨酯引入了柔顺性好的聚硅氧烷，改善了聚氨酯的柔性。2.本发明所述的聚硅氧烷改性聚氨酯在室温下吸收空气中的水气一段交联，形成低交联的聚合物弹性体，具有较好的弹性，并且有较强的强度，满足特殊场合的使用条件。 当在60 80°C环境下连续使用时，交联密度增加，聚合物弹性逐渐下降，脆性不断变大，使得韧性大大降低，易于破碎。3本发明所述的制备方法制得的聚硅氧烷改性聚氨酯成本较低，污染较小。此外， 树脂合成过程简单，容易制备，反应易于控制。4、本发明所述的聚硅氧烷改性聚氨酯，在室温条件下，利用空气中的湿度固化7 天，为橡胶状，具有很好的弹性；然后在60 80°C下，进一步固化4天，交联密度进一步增大，性能提高，但是弹性下降，质脆。
具体实施例方式实施例1将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， 然后静置分层，取上层有机相，干燥，脱除小分子，制得含有乙烯基和羟基的硅氧烷。将丁二醇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羟基的硅氧烷中，混合均勻，然后滴加由2，4_甲苯二异氰酸酯14g与2，6_甲苯二异氰酸酯20g混合得到的混合单体，在60°C下进行反应8h，然后，将溶剂蒸出，即得聚硅氧烷改性聚氨酯。性能测定将制得的聚硅氧烷改性聚氨酯加入IOg含氢量为1. 4%的含氢硅油和0. 5g氯钼酸催化剂，混合均勻，倒入模具中，于室温下一段硫化7天，得到一段硫化聚硅氧烷改性聚氨酯；将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，进行进一步的交联，反应4天后，强度得到提高，但是弹性下降，变脆。其性能见下表1.表1聚硅氧烷改性的聚氨酯的性能
权利要求
1.一种可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯，其特征在于，分子量为3000 8000，通过如下方法制得(1)将正硅酸乙酯，甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按照摩尔比1 2 6 2 6的比例混合均勻，然后进行水解，水解完成后，静置分层，取有机相，干燥，脱除小分子，制得含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷；(2)取步骤(1)制得的含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷100质量份、脂肪类醇3-10质量份和催化剂2 5质量份溶解在有机溶剂中，然后在40 60°C条件下，滴加多异氰酸酯120 质量份，进行聚合反应8 IOh ；(3)待步骤(2)聚合反应后，蒸除溶剂，加入含氢硅油1 10质量份和1-10X10_4质量份氯钼酸催化剂，即得聚硅氧烷改性聚氨酯。
2.可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯的制备方法，其特征在于，步骤如下(1)将正硅酸乙酯，甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按照摩尔比1 2 6 2 6的比例混合均勻，然后进行水解，水解完成后，静置分层，取有机相，干燥，脱除小分子，制得含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷；(2)取步骤(1)制得的含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷100质量份、脂肪类醇3-10质量份和催化剂2 5质量份溶解在有机溶剂中，然后在40 60°C条件下，滴加多异氰酸酯 40 60)质量份，进行聚合反应8 IOh ；所述多异氰酸酯中的异氰酸酯基与含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷和脂肪类醇中所含羟基之和的摩尔比为1. 1 1. 5 1 ；(3)待步骤(2)聚合反应后，蒸除溶剂，加入含氢硅油1 10质量份和1-10X10_4质量份氯钼酸催化剂，即得聚硅氧烷改性聚氨酯。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷中平均每个分子含有乙烯基的个数不少于10个，平均每个分子含有羟基的个数不少于3个。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，多异氰酸酯选自 2,4-甲苯二异氰酸酯、2，6_甲苯二异氰酸酯、4，4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷_4，4’ - 二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯之一或任意配比的组合。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，脂肪类醇选自乙二醇、丙三醇、季戊四醇、一缩二乙二醇、丁二醇之一或任意配比的组合。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，催化剂选自三苯基胺，十二烷基二甲基叔胺，十六烷基二甲基叔胺N、N- 二甲基苯胺苄基二甲胺之一或任意配比的组合。
7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，有机溶剂选自N， N-二甲基甲酰胺，四氢呋喃，甲苯之一或任意配比的组合。
8.权利要求1所述的可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯作为密封胶用于密封水平井中可钻式石英砂滤管防砂配套管柱之间的缝隙。
全文摘要
本发明涉及一种可钻滤砂管用聚硅氧烷改性聚氨酯及其制备方法与应用，属于高分子材料技术领域。该聚硅氧烷改性聚氨酯通过如下步骤制得将正硅酸乙酯，甲基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀，制得含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷；然后取制得的含有羟基和乙烯基的聚硅氧烷和脂肪类醇、催化剂溶解在有机溶剂中，滴加多异氰酸酯，进行聚合反应；最后，蒸除溶剂，即得聚硅氧烷改性聚氨酯。该聚硅氧烷改性聚氨酯引入了聚硅氧烷，来加强其柔性，制备室温下成橡胶态，柔性好，高温下进一步交联，性能得到提高，随着交联密度的提高，弹性性能下降，最终得到质脆的特殊聚氨酯材料，便于钻碎。
文档编号C09J175/14GK102199345SQ20111007476
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者严锦根, 刘春博, 孙磉礅, 张向华, 顾永涛 申请人:中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司孤东采油厂, 刘春博