[01036161]碳纤维增强MC尼龙复合材料传动轮的关键技术研发及油田机械的应用

项目立项背景：项目首次采用碳纤维表面等离子处理、超声辐照、原位聚合、多釜连续制备等技术制备碳纤维增强MC尼龙复合材料传动轮；独创尼龙绳轮装置技术，使得传动轮在运行时更加平稳可靠。项目实施解决了现有金属轮磨耗大、易腐蚀、安全系数低等缺陷，能够满足产液量20t/d以上的油井承载，完全满足油田室外露天作业环境的要求，应用前景广阔。该项目依托国家自然科学基金项目、国家973计划项目、省科技型中小企业创新资金项目，并集成四川大学在超声辐照分散技术领域的多项创新成果，以江苏利德尔塑化科技股份有限公司为主体单位研研制出具有完全独立自主知识产权的油田用碳纤维增强MC尼龙复合材料传动轮，技术国际先进，填补国内空白。项目创新点如下：(1)首创采用碳纤维低温等离子表面处理技术，利用电场中产生的大量等离子体及高能的自又电子撞击碳纤维表面晶角、晶边等缺陷处，促使纤维表层产生活性基团，解决碳纤维表面因惰性而难聚合的问题,提高碳纤维/MC尼龙复合材料的界面结合度。(2)首创超声辐照分散技术，利用超声空化效应产生的强烈分散、搅拌作用使改性碳纤维均匀地分散在已内酰胺活性料中，解决了碳纤维增强MC尼龙复合材料制备过程中碳纤维分散及聚合物稳定复合的问题。(3)采用原位聚合改性MC尼龙技术，诱发异相成核结晶，提高聚合物的结晶度并使晶体尺寸分布均衡，使其强度、耐磨、耐热等性能指标提高15％以上，尺寸稳定性和抗蠕变性显著改善。(4)首创“已内酰胺钠分步开环—形成A、B料—合成MC尼龙”的生产工艺，采用MC尼龙活性料多釜串联连续活化技术，建立自动在线计量系统，通过DCS控制器，实现MC尼龙活性料连续制备和自动化控制。(5)首创MC尼龙动态卧式离心浇铸生产系统，开发组合模具，实现产品每次成型从单件向批量制备的转变，生产效率提高了10％以上。(6)首创蒸汽浴温变程控后处理技术，最大程度消除产品内应力，进一步保障碳纤维改性MC尼龙制品的综合性能。(7)独创尼龙绳轮装置技术，使得传动装置在运行时更加平稳可靠，降低了尼龙绳轮与专用轴承压配的要求，结构科学合理，节约空间，减少了装配误差，降低了成本，提升品质。项目授权专利情况：该项目技术为国内外首创,拥有发明专利8项，实用新型专利4项。 技术经济指标：项目产品技术水平国内领先，经上海塑料研究所检测，主要性能指标压缩强度、弯曲强度、拉伸强度等都能满足油田机械的使用要求。应用推广情况：项目产品经徐州甫恒工程机械有限公司和山东盛置石油机械设备有限公司试用，表明与同期安装的钢铁轮相比，钢丝绳的磨损情况明显小于钢铁轮，客户试用反映良好，将加大使用该产品的推广力度。经济效益、社会效益：项目自2015年达产以来，累计实现销售6416.1万元，利税1119.8万元。另外，项目的应用推广新增就业岗位26个，培养专业高分子研发、设计人才8名。项目产品的推广应用，已取代金属材料2.1余万吨，节能6万吨标准煤。