二氧化碳井况下碳纤维复合材料的耐老化性能研究

摘要

在二氧化碳驱替的情况下,井下工具在作业过程中面临高温高压、高湿、高矿化度和高二氧化碳浓度等复杂情况.将碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)进行耐热性、耐水性、耐矿化度和耐二氧化碳的单一条件和多场耦合老化实验,研究了过程中材料的质量变化情况,用差热分析(DTA)、热失重分析(TGA)、万能电子试验机和扫描电镜(SEM)研究了老化前后的玻璃化转变温度(Tg)、热稳定性、弯曲性能和表面形貌.研究结果表明:单一条件的热老化和二氧化碳老化对复合材料的热性能和弯曲强度影响不大;由于水的存在,耐水性和耐矿化度实验后,耐热性和弯曲强度有小幅度的下降;多场耦合条件下,形成了高扩散系数的极性溶液,加速了水的扩散和表面纹路的扩张,从而使热分解温度下降了43°C,弯曲强度下降超过55％.