專利名稱：海底油氣管道接口濕式保溫用聚氨酯節(jié)點材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海底油氣管道接口濕式保溫用聚氨酯節(jié)點材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在海洋能源尤其是石油、天然氣的開采中，為防止海下低溫引起的天然氣水合物和石油蠟狀物的形成而堵塞管道，造成事故的發(fā)生，油氣輸送管道必須采用具有一定厚度保溫防護(hù)層的管道進(jìn)行輸送，而此類管道主體的防護(hù)、保溫及防腐層是在工廠內(nèi)由專用設(shè)備預(yù)制完成，其防護(hù)層及保溫防腐層的質(zhì)量比較可靠。因此，在海洋現(xiàn)場鋪設(shè)過程中，接口的防護(hù)與填充則是保障海底管道安全運行的關(guān)鍵。早期的海底保溫管道接口處的填充，主要采用浙青瑪蹄脂+砂石混合澆注工藝，加工成形過程中需要加熱到200°C以上，這樣會易引起防腐層燒傷或燃燒，且施工環(huán)境煙霧大，產(chǎn)生有害氣體、污染環(huán)境，對海水及海洋生物也構(gòu)成威脅，而且補(bǔ)口材料強(qiáng)度低(1.5 5MPa)，影響管道的整體保溫效果，難以保證海底管道的安全運行，目前在局部海域已禁止使用。目前，國外廣泛應(yīng)用的是聚氨酯接頭技術(shù)，但這種接頭技術(shù)(尤其是接頭材料的配制)只有少數(shù)國外幾家公司掌握。國內(nèi)關(guān)于管道的接口技術(shù)主要集中在管道接口的防腐保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計，如200520103653.9,200520026468.4。關(guān)于海底管道現(xiàn)場接口用非發(fā)泡聚氨酯節(jié)點材料的配制所公開的專利較少，專利201210258634.8公布了一種海底管道接頭的全水開孔硬質(zhì)聚氨酯泡沫，聚氨酯泡沫塑料導(dǎo)熱系數(shù)較低，保溫效果好，但閉孔率達(dá)不到100%,造成材料吸水率高，抗壓強(qiáng)度低 ，不適合深海濕式保溫管道接口的防護(hù)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種海底油氣管道接口濕式保溫用聚氨酯節(jié)點材料及其制備方法。本發(fā)明所提供的一種海底油氣管道接口濕式保溫用聚氨酯節(jié)點材料，其由組分A和組分B制成；所述組分A由聚醚多元醇、擴(kuò)鏈劑和催化劑組成；所述組分B為三聚改性異氰酸酯或其衍生物，所述組分B中，NCO的質(zhì)量百分含量為10 30% ；所述組分A與所述組分B的質(zhì)量比為0.25 6:1。上述的聚氨酯節(jié)點材料中，所述組分B中NCO的質(zhì)量百分含量可為19.55% 23.09%、19.55%,21.72%,22.55% 或 23.09 ；所述組分A與所述組分B的質(zhì)量比具體可為1.17:1、1.19:1、1.2:1或1.28:1。上述的聚氨酯節(jié)點材料中，所述組分A中，所述聚醚多元醇、所述擴(kuò)鏈劑與所述催化劑的質(zhì)量比可為12 70:2 20:0.001 4，具體可為459.83 462.88:68.6 81.48:2.85、462.88:81.48:2.85、462.43:79.56:2.85、462.73:76.61:2.85 或 459.83:68.6:
2.85。上述的聚氨酯節(jié)點材料中，所述聚醚多元醇由聚醚多元醇I和聚醚多元醇II組成，所述聚醚多元醇I的羥值可為28 250mgK0H/g，如150 190mgK0H/g，所述聚醚多元醇II的羥值為14 400mgK0H/g，如50 60mgK0H/g ；所述聚醚多元醇I與所述聚醚多元醇II的質(zhì)量比可為I 15:20 55，具體可為 47.66:415.22,47.21:415.22,45.51:415.22 或 44.61:415.22。上述的聚氨酯節(jié)點材料中，所述聚醚多元醇I可為棕櫚油多元醇、大豆油基多元醇、蓖麻油基多元醇、端羥基聚丁二烯多元醇和以3官能度小分醇或醇胺或4官能度小分子醇為起始劑、環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷為聚合單體的聚醚多元醇中的一種或多種；所述聚醚多元醇II可為聚四氫呋喃醚二醇、聚丙二醇、聚乙二醇及它們的共聚醚中的一種或多種。上述的聚氨酯節(jié)點材料中，所述擴(kuò)鏈劑可為1，4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、一縮二乙二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷、I，4-環(huán)己二醇、氫化雙酚A、I，6-己二醇、二乙醇胺、三乙醇
胺、甲基二乙醇胺、二乙基甲苯二胺或3，5- 二甲硫基甲苯二胺。上述的聚氨酯節(jié)點材料中，所述催化劑為有機(jī)胺類催化劑或其鹽(如三乙烯二胺(TEDA)U, 8- 二氮雜雙環(huán)(5，4，O) i^一碳烯-7或其有機(jī)鹽(如苯酚鹽、2-乙基己酸鹽或甲酸鹽)或有機(jī)金屬類 催化劑(如有機(jī)錫、有機(jī)鉍、有機(jī)鋅、乙酰丙酮鎳或乙酰丙酮鋯)，如Aladdin reagent公司生產(chǎn)的催化劑CT-2X。上述的聚氨酯節(jié)點材料中，所述組分B具體可為三聚改性脂肪族異氰酸酯、三聚改性芳香族異氰酸酯及其衍生物；所述三聚改性脂肪族異氰酸酯由脂肪族異腈酸酯和脂肪族聚異腈酸酯三聚體組成，所述脂肪族聚異腈酸酯三聚體的質(zhì)量百分含量為5 40%，具體可為 11.79% 37.86%、11.79%、15.77%,21.85% 或 37.86%。；所述三聚改性芳香族異腈酸酯由芳香族異腈酸酯和芳香族聚異腈酸酯三聚體組成，所述芳香族聚異腈酸酯三聚體的質(zhì)量百分含量為5 40%。本發(fā)明還進(jìn)一步提供了上述聚氨酯節(jié)點材料的制備方法，包括如下步驟:將所述聚醚多元醇進(jìn)行真空干燥；然后向經(jīng)干燥后的所述混合物中加入所述擴(kuò)鏈劑和所述催化齊U，得到所述組分A ;將所述組分B加入至所述組分A中，經(jīng)混合均勻后澆注至管道接口的套管模具中，固化后經(jīng)脫模即得所述聚氨酯節(jié)點材料。上述的制備方法中，所述真空干燥的溫度可為80 120°C，時間可為I 4小時，如在95 °C下真空干燥2.5h ；向所述組分A中加入所述組分B時，所述組分A和所述組分B的溫度均可為10 60。。，如 30 0C ；所述澆注的步驟中，所述管道接口的套管模具的溫度可為40 150°C，如80°C。本發(fā)明具有如下有益效果:1、所用催化劑無汞，環(huán)保，流動期長，后期固化快。2、生產(chǎn)周期短，模具溫度低，適用于海上現(xiàn)場澆注作業(yè)。
3、制品含三聚體結(jié)構(gòu)，具有較好的耐高溫穩(wěn)定性。
具體實施例方式下述實施例用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的制備和應(yīng)用細(xì)節(jié)，并不構(gòu)成對本發(fā)明精神和范圍的限制。下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。下述實施例中所用到的原料如下:聚丙二醇(PPG)，羥值50 60mgK0H/g，山東藍(lán)星東大公司；聚四氫呋喃醚二醇(PTMEG)，羥值35 400mgK0H/g，德國BASF公司；1，4_ 丁二醇(BD0)、一縮二乙二醇(DEG)，上海凌峰化學(xué)有限公司；催化劑CT-2X, Aladdin reagent 公司；4，4’-MDI，亨斯邁上海聚氨酯有限公司。NCO-B,為三聚改性MDI，下述實施例中所用的改性MDI的技術(shù)指標(biāo)列示于表I中，其中，BO為氨酯改性MDI， NCO含量為24.69%，不含三聚體。表I改性MDI的技術(shù)指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種海底油氣管道接口濕式保溫用聚氨酯節(jié)點材料，其特征在于:所述聚氨酯節(jié)點材料由組分A和組分B制成； 所述組分A由聚醚多元醇、擴(kuò)鏈劑和催化劑組成； 所述組分B為三聚改性異氰酸酯或其衍生物，所述組分B中，NCO的質(zhì)量百分含量為10 30% ； 所述組分A與所述組分B的質(zhì)量比為0.25 6:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯節(jié)點材料，其特征在于:所述組分A中，所述聚醚多元醇、所述擴(kuò)鏈劑與所述催化劑的質(zhì)量比為12 70:2 20:0.001 4。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚氨酯節(jié)點材料，其特征在于:所述聚醚多元醇由聚醚多元醇I和聚醚多元醇II組成， 所述聚醚多元醇I的羥值為28 250mgK0H/g，所述聚醚多元醇II的羥值為14 400mgK0H/g； 所述聚醚多元醇I與所述聚醚多元醇II的質(zhì)量比為I 15:20 55。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚氨酯節(jié)點材料，其特征在于:所述聚醚多元醇I為棕櫚油多元醇、大豆油基多元醇、蓖麻油基多元醇、端羥基聚丁二烯多元醇和以3官能度小分醇或醇胺或4官能度小分子醇為起始劑、環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷為聚合單體的聚醚多元醇中的一種或多種； 所述聚醚多元醇II為聚四氫呋喃醚二醇、聚丙二醇、聚乙二醇及它們的共聚醚中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的聚氨酯節(jié)點材料，其特征在于:所述擴(kuò)鏈劑為1，4- 丁二醇、乙二醇、丙二醇、一縮二乙二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷、1，4-環(huán)己二醇、氫化雙酚A、l，6-己二醇、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二乙基甲苯二胺或3，5-二甲硫基甲苯二胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的聚氨酯節(jié)點材料，其特征在于:所述催化劑為有機(jī)胺類催化劑或其鹽、I, 8- 二氮雜雙環(huán)(5，4，0)i^一碳烯-7或其有機(jī)鹽或有機(jī)金屬類催化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的聚氨酯節(jié)點材料，其特征在于:所述組分B為三聚改性脂肪族異氰酸酯、三聚改性芳香族異氰酸酯或其衍生物。
所述三聚改性脂肪族異氰酸酯由脂肪族異腈酸酯和脂肪族聚異腈酸酯三聚體組成，所述脂肪族聚異腈酸酯三聚體的質(zhì)量百分含量為5 40% ； 所述三聚改性芳香族異腈酸酯由芳香族異腈酸酯和芳香族聚異腈酸酯三聚體組成，所述芳香族聚異腈酸酯三聚體的質(zhì)量百分含量為5 40%。
8.權(quán)利要求1-7中任一項所述聚氨酯節(jié)點材料的制備方法，包括如下步驟:將所述聚醚多元醇進(jìn)行真空干燥；然后向經(jīng)干燥后的所述混合物中加入所述擴(kuò)鏈劑和所述催化劑，得到所述組分A ; 將所述組分B加入至所述組分A中，經(jīng)混合均勻后澆注至管道接口的套管模具中，固化后經(jīng)脫模即得所述聚氨酯節(jié)點材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于:所述真空干燥的溫度為80 120°C，時間為I 4小時；向所述組分A中加入所述組分B時，所述組分A和所述組分B的溫度均為10 60°C ;所述澆注的步驟中，所述管 道接口的套管模具的溫度為40 150°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種海底油氣管道接口濕式保溫用聚氨酯節(jié)點材料。所述聚氨酯節(jié)點材料由組分A和組分B制成；所述組分A由聚醚多元醇、擴(kuò)鏈劑和催化劑組成；所述組分B為三聚改性異氰酸酯或其衍生物，所述組分B中，NCO的質(zhì)量百分含量為10～30%；所述組分A與所述組分B的質(zhì)量比為0.25～61。本發(fā)明具有如下有益效果1、所用催化劑無汞，環(huán)保，流動期長，后期固化快。2、生產(chǎn)周期短，模具溫度低，適用于海上現(xiàn)場澆注作業(yè)。3、制品含三聚體結(jié)構(gòu)，具有較好的耐高溫穩(wěn)定性。
文檔編號C08G18/79GK103224606SQ20131015955
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月3日
發(fā)明者曹靜, 沙勇, 張曉靈, 周巍偉, 張 杰, 李新仲, 謝彬, 楊加棟, 李麗瑋, 霍娜麗, 孔瑞林, 周長江, 蔣曉斌 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院