关键词:
聚偏氟乙烯粉末
低温等离子体改性
固井水泥
增韧
摘要:
【目的】研究低温等离子改性聚偏氟乙烯(plasma‐treated polyvinylidene fluoride,PVDF-G)粉末对固井水泥石低温冲击韧性的影响,应对深海极地开采环境中固井水泥材料受到的低温高压与高频低载荷冲击的严峻挑战。【方法】采用低温等离子体技术对聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)粉末表面进行物理改性,以增强其与水泥基体的界面相容性;将PVDF-G和PVDF按质量分数分别为0.2%、0.4%、1.0%掺入水泥体系中,制备试样,并分别在4、60℃条件下养护,对比分析试样在静态力学性能(抗拉强度)和动态冲击载荷作用下的能量吸收能力,系统评估其对水泥石韧性的增强作用。【结果】在相同养护条件下,掺入PVDF-G的水泥石抗拉强度最高可达4.31 MPa;PVDF-G显著提升水泥石在低温条件下的抗冲击能力,在养护温度为4℃的环境中,水泥石在承受冲击载荷时的能量吸收增加,在0.1 ms时间内,PVDF-G实验组的水泥石吸收的能量约为空白对照都的1.5倍,为PVDF实验组的2.0倍,韧性显著提高。【结论】未经过改性的PVDF粉末的粒度较大且分布不均,使其与水泥基体的结合力不足,从而限制其增韧性能;经过低温等离子体改性后,PVDF-G样品不仅粉末减小,表面粗糙度也显著增加,进而提高PVDF粉末与水泥基体之间的物理结合力,有效增强水泥石的韧性。