021]碳纤维由于表面平滑、活性官能团少、表面能低，呈现表面化学惰性，与氟塑料等基体浸润性差，使得复合次啊聊界面粘合力较弱，会严重地影响含氟复合材料整体优异性能的发挥。通过活化碳纤维表面性能，选择性地接枝四氟乙烯短纤维，从而在碳纤维表面上接枝柔性、刚性、相容性梯度变化的聚合物层，可以有效低改善碳纤维与本发明所采用含氟塑料的相容性，不仅可以提高碳纤维与其他符合材料之间的界面粘结力、层间剪切强度、抗弯强度、冲击强度等，还可以有效低改善复合材料粘结界面的抗侵蚀和抗腐蚀能力，延缓材料腐败和老化。
[0022]本发明公开的应用含氟材料的螺杆钻具的定子，包括管型的定子金属外管以及匹配紧密连接定子金属外管内壁上的聚合物层，聚合物层与定子金属外管同轴设置，聚合物层壁上设置有内凹的螺纹槽，螺纹槽设置有至少3条并且并列地设置在聚合物层的壁上，螺纹槽的螺旋方向均一致并且以定子中心轴为其螺旋方向伸展轴。
[0023]作为一种优选，螺纹槽并列相邻地设置在整个聚合物层内壁上。同时定子外壁上可以没有螺纹槽，以降低加工难度，也可以设置螺纹槽，以提高定子与定子金属外管之间的咬合能力，提高定子的稳固性。
[0024]本发明通过采用含氟材料为螺杆钻具定子，使得钻具及应用该钻具的定子具有如下优点，耐高温一使用工作温度可以达250°C。
[0025]耐低温一具有良好的机械韧性；即使温度下降到_196°C，也可保持5%的伸长率。
[0026]耐腐蚀一对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。
[0027]耐气候——有塑料中最佳的老化寿命。
[0028]高润滑——是固体材料中摩擦系数最低者。
[0029]能够较好地满足螺杆钻具定子在地下钻井环境应该的高要求。
[0030]碳纤维纳米管可以通过与高分子材料分子间键合，在增强金属材料方面，C540的作用将比焦炭中的碳更好，这是因为C540比炭黑的颗粒更小、活性更高，能有效增强材料的力学性能和耐摩擦性能。
[0031]碳纤维纳米管是一种具有很高强度和模量的耐高温纤维，为化纤的高端品种。它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。
[0032]另外碳纤维纳米管上由于存在五元环的缺陷，增强了反应活性，在高温和其他物质存在的条件下，碳纳米管容易在端面处打开，形成一个管子，被含氟材料填充形成复合材料。这样的材料强度高、模量高、耐高温、热膨胀系数小、耐磨性以及抵抗热变性能都得到显著增强。
[0033]纳米硼纤维(Nano Boron Fiber)是在硼纤维的基础上经过纳米技术处理,使其素材更轻、强度更大的一种增强剂。它的质量只有碳纤维的1/3，但是强度却是碳纤维的三倍。
[0034]本发明的优点在于:
a.本发明公开的含氟材料长期使用温度可以超过150°C，且在250°C以上时，仍具有良好的实用性能，大大优于现阶段定子材料NBR和HNBR ；
b.优异的耐磨性和耐蠕变性能，比PTFE具有更小的压缩永久变形，更好的回弹性；
c.而且能耐钻井液的长期腐蚀，耐强酸强碱；
d.使用寿命可以提闻到超过250h以上；
e.定子可用一般的挤出工艺成型，加工性好，加工工艺简单，大大降低加工成本；
f.同时通过采用表面接枝碳纤维和纳米硼纤维对含氟材料进行增强，极大地改善了材料的拉伸性能和耐磨性能，利用接枝碳纤维与含氟材料具有良好相容性的网状结构并辅以纳米硼纤维，形成网状体系与线状分散体系之间的辅配作用，能够在材料内部起到不同结晶区或者非晶区的作用，减小界面效应和应力的影响，从而极大改善了含氟材料的力学性能和加工性能。从而能够有效地延长定子的使用寿命，延长维护周期，降低生产和设备的维护成本。
[0035]
【附图说明】
[0036]图1、本发明公开的定子的一种实施例的结构示意图；
图2、本发明公开的定子的一种实施例的主视图(聚合物层不等厚)；
图3、本发明公开的定子的另一种实施例的主视图(聚合物层等厚)。
[0037]附图标记列表:
1、定子金属外管；2、聚合物层；3、转子。
[0038]
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐明本发明，应理解下述【具体实施方式】仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围
本发明公开的使用含氟材料制作的螺杆钻具定子，从外到内依次主要为定子金属外管1、聚合物层2，聚合物层2采用含氟材料制作，定子金属外管I与聚合物层2之间可以采用粘接剂结合。
[0040]作为一种优选，聚合物层2内壁或外壁上设置有内凹的螺纹槽，螺纹槽设置有至少I条并且并列地设置在聚合物层的壁上，螺纹槽的螺旋方向均一致并且以定子中心轴为其螺旋方向伸展轴。
[0041]作为一种优选，所述螺纹槽并列相邻地设置在整个聚合物层2内壁或外壁上。
[0042]本发明公开的应用于螺杆钻具定子的含氟材料，包括氟塑料以及添加剂，添加剂包括纳米硼纤维或碳纤维或玻璃纤维或石墨或二硫化钥或玻璃微珠中的一种或几种，所述各组分组成(以重量份数计)为:氟塑料100份；添加剂中纳米硼纤维10-15份、碳纤维10-20份、玻璃纤维5-10份、石墨2-5份、二硫化钥1-3份、玻璃微珠10_20份。
[0043]作为一种优选，氟塑料为氟的一元或多元取代聚合物。
[0044]作为一种优选，碳纤维为表面接枝碳纤维。
[0045]作为一种优选，表面接枝碳纤维为经过如下步骤制得，将经过清洗干燥后的碳纤维原料作为阳极，在真空中经阴极射线轰击活化20-30S后，注入氩气与四氟乙烯单体，其中氩气压力为200-300pa，四氟乙烯单体气体压力为50_100pa，经弧光放电30s完成在碳纤维表面四氟乙烯接枝。
[0046]1.作为一种优选，碳纤维原料的清洗干燥步骤为，
①将碳纤维在温度为75°C?85°C的条件下使用丙酮清洗去除碳纤维表面的杂质，清洗时间为8h?10h，将清洗后的碳纤维取出，得到丙酮清洗后的碳纤维；
②将步骤①得到的清洗后的碳纤维取出，在温度为70°C?80°C氦气氛围下干燥2h?4h，得到干燥清洗后碳纤维。
实施例
[0047]本实施例中碳纤维均采用普通碳纤维经过表面接枝处理后再与各种原料混合制备成型，其中碳纤维原料的清洗干燥步骤为，①将碳纤维在温度为75°C?85°C的条件下使用丙酮清洗去除碳纤维表面的杂质，清洗时间为8h?10h，将清洗后的碳纤维取出，得到丙酮清洗后的碳纤维；②将步骤①得到的清洗后的碳纤维取出，在温度为70 V?80°C氦气氛围下干燥2h?4h，得到干燥清洗后碳纤维。再将经过清洗干燥后的碳纤维原料作为阳极，在真空中经阴极射线轰击活化20-30S后(电子能量2000-3000ev)，注入氩气与四氟乙烯单体，其中氩气压力为200-300pa，四氟乙烯单体气体压力为50_100pa，经弧光放电30s完成在碳纤维表面四氟乙烯接枝。在氩气弧光放电过程中产生的高能紫外光子以及电子，激发四氟乙烯单体以及碳纤维上的活性基团处于激发态，从而发生聚合反应，实现在碳纤维表面的接枝。
[0048]实施例1
本实施