环氧-酚醛复配树脂堵漏剂的改性研究

       成都振兴装饰工程有限公司主要提供：成都环氧-成都专业环氧-成都专业环氧施工 更多详情请登录：http://cdzxhy.ebdoor.com 或致电： 文经理         环氧树脂和酚醛树脂复配物为主体材料的堵漏剂进行了改性研究。通过评价固化剂六次甲基四胺加量对树脂的固化时间和固化体强度的影响，优选出该固化剂的加量为2.5%～3.0%。通过评价纤维棉C-64和超细碳酸钙对该堵漏剂的增韧效果，得出单独使用纤维棉C-64是一种较好的增韧手段。最终优选出的堵漏剂配方为：40 g酚醛树脂+60 g  环氧树脂+2 g纤维棉C-64+适量无水乙醇+3 g六次甲基四胺。性能评价结果表明，该 环氧-酚醛树脂堵漏剂固化时间可控、强度高，具有较好的抗高温老化性能以及化学稳定性能，对岩心孔隙的封堵率在98%以上，对岩心裂缝的封堵率在80%以上。
    关键词：井漏；堵漏剂；环氧树脂；酚醛树脂；固化剂；增韧剂
    中图分类号：TE282　　　　文献标识码：A　　　　文章编号：1001-5620（2012）04-0009-03
    发展堵漏技术，改善井漏情况，对于控制钻井成本、保护产能有重要意义。环氧树脂具有黏接力大、强度高、固化收缩率低、耐腐蚀、毒性低等优点，但是存在脆性大、固化缓慢等不足。酚醛树脂固化时间短，但固化后强度小，收缩严重。通过将2者按一定比例复配，并加入适量的固化剂及合适的增韧剂，研究出了一种具有较高封堵强度的堵漏剂[1-2]。
    1　环氧-酚醛树脂堵漏剂配方的优选
    1.1　树脂复配比例的优选
    在常温下称取一定量环氧树脂和酚醛树脂，用适量无水乙醇溶解后再加入改性剂搅拌均匀，使之完全溶解。然后，在70℃下，以60 mL工业酒精作溶剂、树脂总量为100 g、固化后养护24 h为实验条件，对氧树脂和酚醛树脂的复配比例进行优选。通过实验得到，在环氧树脂和酚醛树脂的配比为3∶2时（即60 g环氧树脂、40 g酚醛树脂），树脂固化后脆性小、有韧性、不易裂，又不收缩、不变形、有强度。
    1.2　改性剂的优选成都振兴装饰工程有限公司主要提供：成都环氧-成都专业环氧-成都专业环氧施工 更多详情请登录：http://cdzxhy.ebdoor.com 或致电： 文经理 
    1.2.1　固化剂加量的优选
    固化剂又称为硬化剂，它可以通过作为组分进入产物网状分子，将线型结构聚合物转变为体型结构聚合物。固化剂在该实验中的作用主要有2点，调节树脂的固化时间，改善树脂固化体的强度。环氧树脂和酚醛树脂的常用固化剂是六次甲基四胺（Hexa）。实验测定了固化剂Hexa用量对树脂固化体性能的影响。实验步骤如下：将100 g复配树脂充分溶解后转移至水浴搅拌装置内，设置好实验温度和搅拌速度，开始搅拌，同时缓缓加入称量好的Hexa，完成加药后开始计时，至凝胶态时停止搅拌，记录时间。然后取出塑料杯量取凝胶体的高度和黏度，做好标记后放回水浴锅中继续养护固化，24 h后取出固化体，量取高度，测量抗压强度，做好记录，结果见图1和图2。由图1和图2可知，树脂的固化时间随着固化剂用量的增加而变短，固化体的体积随着固化剂加量的增加而增加，固化体的抗压强度则是先增大后变小。根据施工的需要，可以通过固化剂的加量调整固化时间和抗压强度。实验中选取Hexa的用量为3 g（100 g树脂）。
            
    1.2.2　增韧剂   成都振兴装饰工程有限公司主要提供：成都环氧-成都专业环氧-成都专业环氧施工 更多详情请登录：http://cdzxhy.ebdoor.com 或致电： 文经理 
    单纯的树脂固化后伸长率低，脆性较大，当承受外力时容易产生裂纹，并迅速扩张。因此必须降低环氧树脂的脆性，提高韧性。实验分别使用纤维棉C-64和超细碳酸钙作为树脂堵漏剂的增韧剂，在搅拌液态树脂时缓缓加入，使其均匀地分散在树脂中，然后再加入固化剂完成固化实验，实验结果如图3和表1所示。由图3可知，混合树脂的抗压强度随着纤维棉C-64加量的增大而增大。纤维棉C-64为细长状，在树脂网架中缠连、贯穿，提高了混合树脂的韧性。但是当其加量超过2.5 g后，抗压强度反而有所下降，其可能是因为纤维棉C-64的加量超过了混合树脂网架包容的限度，破坏了树脂的网架结构。综合考虑后认为，100 g混合树脂中加入2.0～2.5 g纤维棉C-64比较合适。
            
    由表1可知，单独使用1种粒径的碳酸钙作为增韧剂效果不好，故将不同粒径的碳酸钙进行复配使用。将粒径为0.45 mm和0.015 mm的碳酸钙复配使用来进行后续实验，结果见表2。由表2可知，随着粒径为0.015 mm碳酸钙的比例增加，固化体膨胀率随之增加，但强度降低；随着粒径为0.45mm碳酸钙的比例增加，固化体膨胀率随之降低，强度增加，但难均匀分散、容易沉积，增韧剂的使用效率降低。
             
    综上所述，纤维棉作为增韧剂使用，增韧效果优于超细碳酸钙，用复配碳酸钙作增韧剂，细粒度的组分多时，能够保证有足够的比表面积，但起泡效应很明显，容易造成固化体的结构疏松，强度降低。粗粒度的组分多时，能够保证对固化体结构的支撑能力，但不利于在固化体中均匀分散，特别是出现沉积现象，不能充分发挥增韧效果。成都振兴装饰工程有限公司主要提供：成都环氧-成都专业环氧-成都专业环氧施工 更多详情请登录：http://cdzxhy.ebdoor.com 或致电： 文经理 
    2　改性树脂堵漏剂的性能评价
    2.1　渗透率
    实验用人造岩心为圆柱体，无裂缝岩心渗透率为43.47×10-3μm2，长度为6.75 cm，截面积为5.104cm2。将人造岩心用标准盐水饱和后，于70℃下测定岩心初始渗透率，然后用堵漏剂驱替后养护24 h，最后反向用盐水驱替，测定封堵后渗透率。实验结果见表3。由表3可知，岩心表面用堵漏剂处理后，渗透率明显降低。该堵漏剂对岩心孔隙的封堵效果较好。实验用堵漏剂配方如下。
             
    40 g酚醛树脂+60 g环氧树脂+2 g纤维棉C-64+适量无水乙醇+3 g六次甲基四胺。
    对制备了人造裂缝的人造岩心进行岩心流动实验。在70℃下用标准盐水将人造岩心饱和后测定初始渗透率，用堵漏剂驱替后养护24 h，用盐水反向驱替，测定封堵后的渗透率，结果见表4。由表4可知，岩心渗透率明显降低，堵漏剂能够较好地对岩心裂缝进行封堵，封堵率在80%左右。
    2.2　稳定性堵漏剂应用时所处的地层条件比较复杂，所以堵漏材料应该有较好的抗高温性能，同时堵漏剂在地层中还会受到地层水的侵蚀以及随着时间推移而发生老化现象，因而为了有持续的堵漏效果，堵漏材料还应具有较好的抗腐蚀性能和抗老化性能。
    2.2.1　化学稳定性
    将完成固化的树脂锯成小块，做好标记，放入90℃的烘箱中干燥24 h后取出，分别称量质量，分组进行多种介质的耐受性实验（在70℃浸泡72 h）后再次称量质量，测得其在10%NaCl溶液、10%HCl溶液、10%H2SO4溶液、10%NaOH溶液、10%酸性KMnO4溶液中的溶蚀率分别为0.17%、0.39%、0.68%、0.34%、0.78%。该实验结果表明，该堵漏剂的耐受性能较好，在酸性、碱性和强氧化性介质中浸泡后质量损失都不大，溶蚀率很低。成都振兴装饰工程有限公司主要提供：成都环氧-成都专业环氧-成都专业环氧施工 更多详情请登录：http://cdzxhy.ebdoor.com 或致电： 文经理 
    2.2.2　抗老化性
    将在70℃下进行固化的固化体分别养护24、72、120、168、216 h后，测得其抗压强度分别为6.4、7.3、7.8、6.2、5.4 MPa。由此可知，70℃下树脂固化体养护24～72 h后抗压强度逐渐增加，此时树脂也有一定的韧性。养护120 h后抗压强度开始减小，养护216 h以后，老化较明显，韧性差，抗压能力降低。
    2.2.3　抗高温性
    按照配方完成固化实验，然后放于几个温度梯度下进行高温养护，养护24 h后测定抗压强度，最后用堵漏剂封堵人造岩心后测定渗透率，结果见表5。由表5和实验现象发现，经高温养护的树脂内部更加致密，强度更高，但脆性变大，韧性有所降低，但也有较好的堵漏效果。
             
    3　结论
    1.环氧树脂和酚醛树脂的复配物可作为堵漏剂的主体材料，环氧树脂︰酚醛树脂为3︰2为宜。
    2.六次甲基四胺是一种比较适宜的复配树脂固化剂。可通过改变其加量来控制固化时间和一定程度上改变抗压强度，合适的固化剂用量可使树脂固化前达到漏失地层并在漏失地层迅速固化堵漏。
    3.可以单独使用纤维棉C-64作为增韧剂，复配超细碳酸钙也可起到一定的增韧效果，但不如纤维棉C-64。
    4.该环氧-酚醛树脂堵漏剂具有较好的抗高温、老化及介质耐受能力，堵漏效果较好。成都振兴装饰工程有限公司主要提供：成都环氧-成都专业环氧-成都专业环氧施工 更多详情请登录：http://cdzxhy.ebdoor.com 或致电： 文经理
     成都振兴装饰工程有限公司是一家专业承接环氧地坪、环氧平涂地坪、环氧砂浆地坪、环氧自流平地坪、环氧树脂自流平地坪、环氧彩砂地坪、环氧树脂地坪、环氧防腐地坪、环氧哑光地坪、环氧防静电地坪、环氧防静电自流平地坪、环氧防静电平涂地坪、厂房环氧地坪、停车场环氧地坪、环氧地坪漆、混凝土密封固化剂的公司。
电  话： 文经理
地  址：成都市郫县团结镇