水镁石润滑剂的研制及其润滑性能的研究

研制一种润滑性能较好的水基粘土润滑剂.在MMW-5G摩擦试验机上比较13种粘土材料的干粉摩擦性能,发现水镁石的润滑效果最好,以水镁石为基料,配置成环保水基润滑剂,然后以四球为摩擦副,比较含不同量的聚丙烯酰胺(PAM)、硼酸的该润滑剂的摩擦系数,得到最优配比下PAM、硼酸的浓度分别为1%和5%,摩擦系数相对于空磨降低了85%.关于PAM含量、硼酸含量、粘土种类的三因素三水平的正交试验(L9(34)),验证了单因素的最优配比.参考最优配比,研究不同粘土材料的摩擦性能、该润滑剂在不同载荷、转速下摩擦性能的变化.结果表明:同其他粘土材料相比,该润滑剂的润滑效果较好;随着载荷的增加摩擦系数先减小后增大;随着转速的增加摩擦系数逐渐减小.     

水基合成切削液的研制

以低粘度润滑剂和自来水为基本原料,添加防锈剂、极压剂、消泡剂等表面活性剂,研制了一种水基合成切削液.研制出的水基合成切削液稀释后适用于黑色等多种金属的切削、研磨等.具有良好的防锈、防腐、抗硬水稳定性能,且无毒无味、对皮肤无刺激.经试验及生产使用后,证明这种多功能切削液效果良好.     

页岩气水平井防塌水基钻井液体系研究

为解决油基钻井液在页岩气水平井中应用时带来的环保问题和钻井液处理成本较高的问题,通过室内实验优选出了性能优良的封堵剂、抑制剂和润滑剂,并结合其他处理剂,研究出一套适合页岩气水平井的防塌水基钻井液体系,室内对其综合性能进行了评价.结果表明:钻井液体系经过130℃老化后,其流变性能稳定、滤失量较小,具有良好的耐温性能;钻井液体系低渗砂盘封堵实验的瞬时滤失量和静态滤失速率分别为0.6 mL和0.33 mL/min,具有良好的封堵性能;钻井液体系的抑制性能和润滑性能与现场油基钻井液体系基本相当,能够很好的起到抑制页岩水化分散和降低摩擦阻力的作用;另外,钻井液体系中加入20％NaCl、2％CaCl2和20％岩屑后,体系老化前后的流变性能和滤失量变化均不大,说明体系具有较强的抗污染能力.现场应用结果表明,使用防塌水基钻井液施工的X-101井钻井过程顺利,各项施工参数均达到设计要求,并且与前期已钻井X-3HM井相比,钻井周期、井下复杂时间以及平均井径扩大率均明显降低,水平段钻速明显提高,达到了良好的钻井效果.     

抗高温高密度水基钻井液体系研究

针对抗高温高密度钻井液体系及应用工艺对超深井、深井成功钻探至关重要,国内外抗温200℃、密度达2.30g/cm³的水基钻井液体系的研究应用报道较少,且国外在此条件下多选择油基钻井液体系的问题。通过优选磺化类抗温处理剂、加入高温稳定剂等途径建立了抗温200℃、密度达2.30g/cm³的淡水钻井液体系和含氯化钾体系。该体系热稳定性优良,高温高压下流变性合理,具有一定抑制性。对深井、超深井钻井液的选择使用具有指导意义。     

海上水基燃烧技术的高可靠性自致燃方法研究

作为海运安全、救援、环境等众多领域具有广阔应用前景的海上水基燃烧新技术,其自致燃的实现一直是瓶颈问题。本文针对性地提出一种能够适于海水弱碱性环境的高可靠性自致燃方法,即利用“Na+NH4Cl”的化学反应放热方法,核心思想是利用Na与海水反应生成H2,并利用NH4Cl特定的水解改性作用加剧其反应程度,确保所生成的H2自燃。文章研究了该方法实现高可靠性自致燃的化学反应原理,给出了专用材料的选取原则、最佳配比以及投掷的组合方式,并经实验表明其具有极高的自致燃成功率。研究结论可为自致燃问题的解决提供可靠的途径,从而使海上水基燃烧这一新技术简便致用。     

一步法合成耐久性水基超疏水TiO2/DTMS涂层

为制备具有优异自清洁功能的耐久性水基超疏水涂层，以十二烷基三甲氧基硅烷(n-dodecyltrimethoxysilane, DTMS)为有机改性物，通过一步法在纳米TiO₂表面嫁接长链烷基官能团得到超疏水TiO₂/DTMS涂层。分析了TiO₂涂层及TiO₂/DTMS涂层的表面润湿性、形貌和化学组成，并对所得超疏水TiO₂/DTMS涂层的自清洁性能、机械及化学稳定性进行了测试。结果表明：超疏水TiO₂/DTMS涂层表面水接触角(water contact angle, WCA)达到159°；以亚甲基蓝粉末作模拟污染物，涂覆有超疏水TiO₂/DTMS涂层的玻璃具有优异的自清洁性能；经机械磨损(10 min)、酸碱液(pH=1、3、5、7、9、11、13)浸泡、高低温(−20、30、60、90、120、150 ℃)处理后超疏水TiO₂/DTMS涂层的WCA仍大于150°，表明其具有优异的机械和化学稳定性，可用于室外防污，如建筑物外墙、玻璃、太阳能电池板等。