本發(fā)明涉及一種纖維，更具體地說，它涉及一種可降解纖維。
背景技術(shù)：
纖維在石油化工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在防砂控砂壓裂和高速通道壓裂方面發(fā)揮著巨大的作用。
1、纖維輔助控制縫高延伸：當(dāng)加入纖維后，在不降低攜砂液攜砂能力前題下降低表觀粘度，從而起到控制縫高的作用。
2、纖維的清潔壓裂：加入纖維后可以降低聚合物用量，減少聚合物對(duì)裂縫的傷害；纖維降解溶液呈弱酸性，防止返膠，利于返排；纖維降解徹底，保證充填層導(dǎo)流能力。
3、纖維輔助控制支撐劑返吐：纖維和支撐劑組成復(fù)合介質(zhì)，纖維與支撐劑顆粒接觸，摩擦系數(shù)增大，纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能在排液初期具有防支撐劑返吐作用。
正是基于以上優(yōu)勢(shì)，纖維在石油化工領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用。例如對(duì)比文件cn103821491a就提到，將含纖維攜砂液和純凍膠間隔液以交替循環(huán)的方式泵入油氣井裂縫內(nèi)，主要作用是將攜砂液分散成團(tuán)塊狀并堆砌形成砂柱，砂柱中的純凍膠間隔液破膠后形成油氣的低阻力、高流速滲流通道，從而起到增產(chǎn)目的。
但是，目前使用的纖維和對(duì)比文件cn103821491a中使用的纖維大都是不可降解纖維，而不可降解纖維在實(shí)際應(yīng)用過程中會(huì)存在較多的問題。例如，對(duì)比文件201410584173.2中就提出，采用的不可降解纖維較難確保其在儲(chǔ)層的復(fù)雜環(huán)境下及長期生產(chǎn)過程中性能不發(fā)生任何變化，從而達(dá)不到預(yù)期的、長期的增產(chǎn)效果。
所以，在對(duì)比文件201410584173.2中，為了提高壓裂液攜砂性能，提出在壓裂液中加入一種可降解纖維。優(yōu)選的，該可降解纖維為聚乙烯醇纖維。但是，對(duì)比文件提到的可降解纖維只能在80℃下發(fā)生降解，適應(yīng)范圍小。而現(xiàn)實(shí)中，由于井底溫度和裂縫溫度不是只有80℃這種溫度，而是存在于一個(gè)較大的溫度范圍，因此需要一種能夠適應(yīng)較大溫度范圍的可降解纖維，才能更好地適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可降解纖維。該可降解纖維能夠在0-300℃溫度進(jìn)行溶解或生物降解，同時(shí)對(duì)底層環(huán)境無污染，符合環(huán)保經(jīng)濟(jì)的概念。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
一種可降解纖維，它由以下重量份數(shù)為主要組分的原料組成：
碳碳雙鍵聚合物150-400份
酯鍵聚合物135-1000份
植物纖維75-175份
肽鍵聚合物0-100份
纖維素處理物40-300份
cpae0-200份
碳纖維0-200份
其中，碳碳雙鍵聚合物由以下重量份數(shù)的聚合物組成
聚烯烴類共聚物100-200份
pva50-200份
酯鍵聚合物由以下重量份數(shù)的聚合物組成
pcl25-100份
pha40-100份
phbv20-100份
聚酯類共聚物50-100份
pga0-100份
phb0-100份
聚乳酸類共聚物0-400份
肽鍵聚合物為
蛋白纖維0-100份
纖維素處理物由以下重量份數(shù)的聚合物組成
磷酸纖維20-100份
鈦酸纖維20-100份
磷酸鈣纖維0-100份。
通過采用上述技術(shù)方案，該可降解纖維能夠在0-300℃內(nèi)進(jìn)行溶解或者生物降解，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中使用的纖維無法降解或者只能夠在較小的溫度范圍方可降解而導(dǎo)致適應(yīng)性較弱的問題，原材料均為安全環(huán)保，對(duì)底層環(huán)境無污染，符合環(huán)保經(jīng)濟(jì)的概念。
該可降解纖維在具有良好降解性能和環(huán)保經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還具有其他方面的良好性能。
①化學(xué)穩(wěn)定性高，能夠耐酸堿腐蝕；
②抗氧化性能優(yōu)異，避免氧化過快；
③具有防火性能，避免意外失火而被燒毀；
④結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，保障在工作過程中的強(qiáng)度。
所述聚乳酸類共聚物由以下重量份數(shù)的聚合物組成：
pla0-100份
plga0-100份
plla0-100份
pdllad0-100份。
所述聚烯烴類共聚物選用聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚4-甲基-1-戊烯中的一種。
所述聚酯類共聚物選用聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯中的一種。
所述碳纖維選用聚丙烯腈碳纖維或?yàn)r青碳纖維中的一種或兩種。
通過采用上述技術(shù)方案，對(duì)可降解纖維的聚乳酸類共聚物、聚烯烴類共聚物、聚酯類共聚物和碳纖維做進(jìn)一步優(yōu)化篩選，在材料上進(jìn)一步提升可降解纖維的性能。
一種可降解纖維的制備方法，包括如下步驟：
步驟1：確定可降解纖維的使用溫度；
步驟2：根據(jù)可降解纖維的使用溫度，按照重量份，分別確定碳碳雙鍵聚合物、酯鍵聚合物、植物纖維、肽鍵聚合物、纖維素處理物、cpae、碳纖維的組成和份數(shù)，之后混合均勻，加溫至反應(yīng)溫度；
步驟3：調(diào)節(jié)ph值3-8之間；
步驟4：利用吹塑紡絲法加工成條狀纖維；
步驟5：對(duì)步驟4得到的條狀纖維進(jìn)行干燥，干燥完成后進(jìn)行切割。
所述反應(yīng)溫度為60-200℃。
通過采用上述技術(shù)方案，在制備可降解纖維的工藝上進(jìn)行工藝條件的優(yōu)化，從而在工藝條件上進(jìn)一步對(duì)可降解纖維的性能做進(jìn)一步優(yōu)化，使各種原料能夠相互配合，產(chǎn)生協(xié)同作用，使可降解纖維的性能達(dá)到最佳。
本發(fā)明的有益效果如下：
1、能夠在0-300℃內(nèi)進(jìn)行溶解或者生物降解，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中使用的纖維無法降解或者只能在較小的溫度范圍內(nèi)降解的問題，提高了可降解纖維的適用性；
2、原材料均為安全環(huán)保，對(duì)底層環(huán)境無污染，符合環(huán)保經(jīng)濟(jì)的概念；
3、化學(xué)穩(wěn)定性高，能夠耐酸堿腐蝕；
4、抗氧化性能優(yōu)異，避免在存放過程中被嚴(yán)重氧化而無法使用；
5、具有防火性能，避免意外失火而被燒毀；
6、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，保障在工作過程中的強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提到的phb為聚-β-羥丁酸。
plga購自阿拉丁，貨號(hào)為p134386-1g；
phbv購自寧波天安生物材料有限公司。
如無特別說明，本發(fā)明實(shí)施例中用到的試劑均購自sigmabiochemicalandorganiccompoundsforresearchanddiagnosticclinicalreagents公司。
適用0-100℃環(huán)境的可降解纖維
實(shí)施例1
步驟1：確定可降解纖維的使用溫度為0-100℃；
步驟2：根據(jù)可降解纖維的使用溫度，按照重量份，分別加入由聚乙烯100份和pva50份組成的碳碳雙鍵聚合物，由pcl100份、pha50份、phbv20份、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯50份和pga0份組成的酯鍵聚合物，植物纖維175份，混合均勻后，加溫至反應(yīng)溫度60℃；
步驟3：調(diào)節(jié)ph值至6；
步驟4：利用吹塑紡絲法加工成條狀纖維；
步驟5：對(duì)步驟4得到的條狀纖維進(jìn)行干燥，干燥完成后進(jìn)行切割。
實(shí)施例2
步驟1：確定可降解纖維的使用溫度為0-100℃；
步驟2：根據(jù)可降解纖維的使用溫度，按照重量份，分別加入由聚丙烯135份和pva100份組成的碳碳雙鍵聚合物，由pcl50份、pha40份、phbv25份、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯75份和pga50份組成的酯鍵聚合物，植物纖維150，混合均勻后，加溫至反應(yīng)溫度110℃；
步驟3：調(diào)節(jié)ph值至8；
步驟4：利用吹塑紡絲法加工成條狀纖維；
步驟5：對(duì)步驟4得到的條狀纖維進(jìn)行干燥，干燥完成后進(jìn)行切割。
實(shí)施例3
步驟1：確定可降解纖維的使用溫度為0-100℃；
步驟2：根據(jù)可降解纖維的使用溫度，按照重量份，分別加入由聚1-丁烯200份和pva200份組成的碳碳雙鍵聚合物，由pcl75份、pha100份、phbv75份、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯100份和pga100份組成的酯鍵聚合物，植物纖維125份，混合均勻后，加溫至反應(yīng)溫度155℃；
步驟3：調(diào)節(jié)ph值至7；
步驟4：利用吹塑紡絲法加工成條狀纖維；
步驟5：對(duì)步驟4得到的條狀纖維進(jìn)行干燥，干燥完成后進(jìn)行切割。
實(shí)施例4
步驟1：確定可降解纖維的使用溫度為0-100℃；
步驟2：根據(jù)可降解纖維的使用溫度，按照重量份，分別加入由聚4-甲基-1-戊烷170份和pva150份組成的碳碳雙鍵聚合物，由pcl25份、pha75份、phbv100份、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯75份和pga75份組成的酯鍵聚合物，植物纖維75份，混合均勻后，加溫至反應(yīng)溫度200℃；
步驟3：調(diào)節(jié)ph值至7；
步驟4：利用吹塑紡絲法加工成條狀纖維；
步驟5：對(duì)步驟4得到的條狀纖維進(jìn)行干燥，干燥完成后進(jìn)行切割。
適用100-200℃環(huán)境的可降解纖維
實(shí)施例5
步驟1：確定可降解纖維的使用溫度為100-200℃；
步驟2：根據(jù)可降解纖維的使用溫度，按照重量份，分別加入由聚乙烯100份和pva50份組成的碳碳雙鍵聚合物，由pcl100份、pha50份、phbv20份、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯50份、pla0份、plga50份、plla25份和pdllad100份組成的酯鍵聚合物，植物纖維75份，由蛋白纖維50份組成的肽鍵聚合物，由磷酸纖維100份、鈦酸纖維20份和磷酸鈣纖維50份組成的纖維素處理物，cpae100份，聚丙烯腈碳纖維200份混合均勻后，加溫至反應(yīng)溫度200℃；
步驟3：調(diào)節(jié)ph值至3；
步驟4：利用吹塑紡絲法加工成條狀纖維；
步驟5：對(duì)步驟4得到的條狀纖維進(jìn)行干燥，干燥完成后進(jìn)行切割。
實(shí)施例6
步驟1：確定可降解纖維的使用溫度為100-200℃；
步驟2：根據(jù)可降解纖維的使用溫度，按照重量份，分別加入由聚丙烯135份和pva100份組成的碳碳雙鍵聚合物，由pcl50份、pha40份、phbv25份、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯75份、pla50份、plga0份、plla100份和pdllad50份組成的酯鍵聚合物，植物纖維100份，由蛋白纖維0份組成的肽鍵聚合物，由磷酸纖維50份、鈦酸纖維50份和磷酸鈣纖維0份組成的纖維素處理物，cpae150份，瀝青碳纖維100份混合均勻后，加溫至反應(yīng)溫度110℃；
步驟3：調(diào)節(jié)ph值至4；
步驟4：利用吹塑紡絲法加工成條狀纖維；
步驟5：對(duì)步驟4得到的條狀纖維進(jìn)行干燥，干燥完成后進(jìn)行切割。
實(shí)施例7
步驟1：確定可降解纖維的使用溫度為100-200℃；
步驟2：根據(jù)可降解纖維的使用溫度，按照重量份，分別加入由聚1-丁烯200份和pva200份組成的碳碳雙鍵聚合物，由pcl75份、pha100份、phbv75份、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯100份、pla25份、plga100份、plla0份和pdllad25份組成的酯鍵聚合物，植物纖維135份，由蛋白纖維100份組成的肽鍵聚合物，由磷酸纖維25份、鈦酸纖維25份和磷酸鈣纖維100份組成的纖維素處理物，cpae125份，聚丙烯腈碳纖維175份混合均勻后，加溫至反應(yīng)溫度60℃；
步驟3：調(diào)節(jié)ph值至5；
步驟4：利用吹塑紡絲法加工成條狀纖維；
步驟5：對(duì)步驟4得到的條狀纖維進(jìn)行干燥，干燥完成后進(jìn)行切割。
實(shí)施例8
步驟1：確定可降解纖維的使用溫度為100-200℃；
步驟2：根據(jù)可降解纖維的使用溫度，按照重量份，分別加入由聚4-甲基-1-戊烯170份和pva150份組成的碳碳雙鍵聚合物，由pcl25份、pha75份、phbv100份、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯75份、pla100份、plga75份、plla75份和pdllad0份組成的酯鍵聚合物，由植物纖維175份，由蛋白纖維75份組成的肽鍵聚合物，由磷酸纖維20份、鈦酸纖維100份和磷酸鈣纖維75份組成的纖維素處理物，cpae200份，瀝青碳纖維125份混合均勻后，加溫至反應(yīng)溫度150℃；
步驟3：調(diào)節(jié)ph值至4；
步驟4：利用吹塑紡絲法加工成條狀纖維；
步驟5：對(duì)步驟4得到的條狀纖維進(jìn)行干燥，干燥完成后進(jìn)行切割。
實(shí)施例9
步驟1：確定可降解纖維的使用溫度為200-300℃；
步驟2：根據(jù)可降解纖維的使用溫度，按照重量份，分別加入由聚乙烯100份和pva50份組成的碳碳雙鍵聚合物，由pcl100份、pha50份、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯50份、pla0份、plla25份和phb50份組成的酯鍵聚合物，植物纖維75份，由鈦酸纖維20份和磷酸鈣纖維50份組成的纖維素處理物，cpae100份，聚丙烯腈碳纖維200份混合均勻后，加溫至反應(yīng)溫度120℃；
步驟3：調(diào)節(jié)ph值至4；
步驟4：利用吹塑紡絲法加工成條狀纖維；
步驟5：對(duì)步驟4得到的條狀纖維進(jìn)行干燥，干燥完成后進(jìn)行切割。
實(shí)施例10
步驟1：確定可降解纖維的使用溫度為200-300℃；
步驟2：根據(jù)可降解纖維的使用溫度，按照重量份，分別加入由聚丙烯135份和pva100份組成的碳碳雙鍵聚合物，由pcl50份、pha40份、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯75份、pla50份、plla100份和phb0份組成的酯鍵聚合物，植物纖維150份，由鈦酸纖維50份和磷酸鈣纖維0份組成的纖維素處理物，cpae150份，瀝青碳纖維100份混合均勻后，加溫至反應(yīng)溫度60℃；
步驟3：調(diào)節(jié)ph值至5；
步驟4：利用吹塑紡絲法加工成條狀纖維；
步驟5：對(duì)步驟4得到的條狀纖維進(jìn)行干燥，干燥完成后進(jìn)行切割。
實(shí)施例11
步驟1：確定可降解纖維的使用溫度為200-300℃；
步驟2：根據(jù)可降解纖維的使用溫度，按照重量份，分別加入由聚1-丁烯200份和pva200份組成的碳碳雙鍵聚合物，由pcl75份、pha100份、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯100份、pla25份、plla0份和phb100份組成的酯鍵聚合物，植物纖維110份，由鈦酸纖維25份和磷酸鈣纖維100份組成的纖維素處理物，cpae125份，聚丙烯腈碳纖維175份混合均勻后，加溫至反應(yīng)溫度60℃；
步驟3：調(diào)節(jié)ph值至5；
步驟4：利用吹塑紡絲法加工成條狀纖維；
步驟5：對(duì)步驟4得到的條狀纖維進(jìn)行干燥，干燥完成后進(jìn)行切割。
實(shí)施例12
步驟1：確定可降解纖維的使用溫度為200-300℃；
步驟2：根據(jù)可降解纖維的使用溫度，按照重量份，分別加入由聚4-甲基-1-戊烯170份和pva150份組成的碳碳雙鍵聚合物，由pcl25份、pha75份、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯75份、pla100份、plla75份和phb75份組成的酯鍵聚合物，植物纖維175份，由鈦酸纖維100份和磷酸鈣纖維75份組成的纖維素處理物，cpae200份，瀝青碳纖維125份混合均勻后，加溫至反應(yīng)溫度170℃；
步驟3：調(diào)節(jié)ph值至6；
步驟4：利用吹塑紡絲法加工成條狀纖維；
步驟5：對(duì)步驟4得到的條狀纖維進(jìn)行干燥，干燥完成后進(jìn)行切割。
對(duì)比例1
以對(duì)比文件201310451769.0的實(shí)施例1作為對(duì)比例1
（1）將pbat、pla顆粒進(jìn)行真空干燥，水分小于200ppm；
（2）將步驟（1）干燥處理后的60份pbat、40份pla、0.5份相容劑（gma）0.2份成核劑（硬脂酸鈣）、0.2份抗氧劑（2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚）進(jìn)行共混，經(jīng)過螺桿型紡絲機(jī)進(jìn)行熔融紡絲，冷卻后，進(jìn)行上油、預(yù)牽伸、卷繞處理，得到結(jié)構(gòu)均勻、纖度可控的初生纖維。其中，紡絲溫度為240℃，紡絲速度為500m/min；
（3）將步驟（2）中得到的纖維在加工倍率為1.5，卷速為300m/min，加工溫度為60℃進(jìn)行牽伸加工，得到牽伸絲。
0-100℃選取代表溫度為60℃，100-200℃選取代表溫度為120℃，200-300℃選取代表溫度為240℃
選取實(shí)施例1-4和對(duì)比例1制備的長為10mm，直徑為8um的纖維，模擬井底溫度和裂縫溫度為60℃的環(huán)境，記錄實(shí)施例1-4和對(duì)比例1完全降解需要的時(shí)間，重復(fù)進(jìn)行5次試驗(yàn)，取平均值并記錄。再模擬井底溫度和裂縫溫度為120℃和240℃的環(huán)境，記錄5次試驗(yàn)完全降解需要的平均時(shí)間。
選取實(shí)施例1-4和對(duì)比例1制備的長為10mm，直徑為8um的纖維，稱量并記錄重量作為初重，再分別浸泡在5個(gè)均裝有50ml5%（wt）鹽酸溶液中，浸泡時(shí)間24h后取出，擦干后再次稱量并記錄重量作為終重，按照保有率計(jì)算公式計(jì)算保有率并記錄，重復(fù)進(jìn)行5次試驗(yàn)，取平均值并記錄。
保有率計(jì)算公式：保有率=終重/初重
選取實(shí)施例1-4和對(duì)比例1制備的長為10mm，直徑為8um的纖維，稱量并記錄重量作為初重，再分別浸泡在5個(gè)均裝有50mlph=9氫氧化鈉溶液中，浸泡時(shí)間24h后取出，擦干后再次稱量并記錄重量作為終重，按照相同的保有率計(jì)算公式計(jì)算保有率并記錄，重復(fù)進(jìn)行5次試驗(yàn)，取平均值并記錄。
保有率越高，表示可降解纖維的耐酸和耐堿能力越強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性越高。
選取實(shí)施例1-4和對(duì)比例1制備的長為10mm，直徑為8um的纖維，用同等強(qiáng)度的火源接觸纖維的一端12s后，除去火源后測(cè)定試樣的續(xù)燃時(shí)間和陰燃時(shí)間，將續(xù)燃時(shí)間和陰燃時(shí)間合并作為燃燒時(shí)間。
燃燒時(shí)間越短，表示可降解纖維的阻燃能力越強(qiáng)。
選取實(shí)施例1-4和對(duì)比例1制備的長為10mm，直徑為8um的纖維，置于氧氣濃度為50%的10cm*10cm*10cm的立方體密封室，觀察并記錄表面發(fā)生變色需要的時(shí)間。
變色時(shí)間越長，表示可降解纖維的抗氧化能力越強(qiáng)。
對(duì)于含有0.05%（wt）實(shí)施例1-4和對(duì)比例1制備的砂柱，分別與5個(gè)同型號(hào)的流量計(jì)和5個(gè)同型號(hào)的壓力表連接，往5個(gè)砂柱中通入相同流量的壓裂液，同時(shí)同幅度緩慢增大5個(gè)砂柱中壓裂液的流量直至砂柱坍塌為止，記錄砂柱坍塌時(shí)的流量和坍塌時(shí)的壓力。
坍塌流量和坍塌壓力越小，表示可降解纖維的對(duì)砂柱的支撐能力越弱，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越弱。
表1不同溫度下實(shí)施例1-4和對(duì)比例1完全降解需要的時(shí)間
表2
表3實(shí)施例5-8和對(duì)比例1完全降解需要的時(shí)間
表4
表5實(shí)施例9-12和對(duì)比例1完全降解需要的時(shí)間
表6
通過表1-6可得，該可降解纖維能夠在本發(fā)明的有益效果如下：
1、能夠在0-300℃內(nèi)進(jìn)行溶解或者生物降解，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中使用的纖維無法降解或者只能在較小的溫度范圍內(nèi)降解的問題，提高了可降解纖維的適用性；
2、原材料均為安全環(huán)保，對(duì)底層環(huán)境無污染，符合環(huán)保經(jīng)濟(jì)的概念；
3、化學(xué)穩(wěn)定性高，能夠耐酸堿腐蝕；
4、抗氧化性能優(yōu)異，避免在存放過程中被嚴(yán)重氧化而無法使用；
5、具有防火性能，避免意外失火而被燒毀；
6、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，保障在工作過程中的強(qiáng)度。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。