遇油膨脹高彈體的斷裂性能研究.pdf

1、遇油膨脹高彈體是一種遇到有機溶劑后能夠發(fā)生溶脹作用、吸附溶劑分子并導致自身體積膨脹的橡膠類材料。近年來，遇油膨脹高彈體材料已經在石油工業(yè)領域被廣泛用作膨脹封隔器，它相對于傳統(tǒng)的水泥封隔器具有諸多優(yōu)勢。在實際應用中，遇油膨脹高彈體在吸收溶劑后產生約束膨脹，最終實現油管鉆孔區(qū)域的止漏和密封作用，具有廣闊的應用前景。
　　由于遇油膨脹高彈體在實際使用中常受到很大的壓力差作用，從而導致材料的斷裂。本文對遇油膨脹高彈體材料的斷裂行為進行實驗

2、研究和理論預測。實驗中所選擇的遇油膨脹高彈體材料為丁苯橡膠（styrene butadiene rubber，簡寫為SBR），溶劑為正十六烷，這種組合是目前油田工業(yè)應用中具有代表性的材料。
　　本文采用斷裂能準則來表征遇油膨脹高彈體材料的斷裂行為。測試中采用純剪實驗的方法來測定材料的斷裂能，開展了不同拉伸率、不同吸油溶脹程度丁苯橡膠的純剪實驗，分別測得材料在斷裂時刻的伸長率和斷裂能。實驗結果表明:在相同的拉伸率下，材料在斷裂時刻的

3、伸長率和斷裂能均隨著吸油溶脹程度的增加而減小;在相同的吸油溶脹程度下，隨著拉伸率的增加，材料在斷裂時刻的伸長率略有增大，斷裂能的增大更為顯著。
　　本文還利用neo-Hookean模型，基于純剪實驗的名義應力-伸長率數據，擬合出不同溶脹程度下SBR的剪切模量。基于純剪實驗所獲得的材料斷裂能，對不同溶脹程度下的SBR在簡單拉伸實驗中的斷裂時刻的伸長率作出理論預測。經實驗驗證，實測值和理論預測值的誤差小于2％，驗證了純剪實驗所測得的遇