油砂輸送用耐低溫耐油聚氨酯復合材料的制備方法及應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種油砂輸送用耐低溫耐油聚氨酯復合材料的制備方法，所述聚氨酯鋼塑復合材料按質量分數(shù)組成包括：聚四氫呋喃二醇48%~57%、聚氧化丙烯二醇10%~16%、甲苯二異氰酸酯10%~12%、1,5—萘二異氰酸酯6%~8%、二鄰氯二苯胺甲烷9%~11%、二硫化鉬5%~6%，在一定的溫度和攪拌速度下混合得到橡膠，將橡膠通過離心澆鑄就得到鋼塑復合管。本發(fā)明具有高耐磨性、回彈性好、耐熱性好、抗張強度高、耐水解性突出、與金屬粘接好、耐振動及戶外耐候性好的優(yōu)點。
【專利說明】油砂輸送用耐低溫耐油聚氨酯復合材料的制備方法及應用

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種材料領域，具體涉及一種油砂輸送用耐低溫耐油聚氨酯復合材料的制備方法及應用。

【背景技術】
[0002]隨著油砂提煉原油技術的進步，油砂開采石油的項目越來越多，但是由于油砂開采特別是露天開采及運輸過程中對環(huán)境造成了很大的影響，所以油砂開采過程中管道運輸?shù)膽贸蔀榱吮厝?。同時由于世界上85%的油砂儲存集中在加拿大阿爾伯塔省北部地區(qū)，該地區(qū)常年都是低溫環(huán)境因而對管道的低溫下的耐磨、耐油及機械性能有嚴格的要求。目前國內管道輸送用管道選材種類繁多，有硬質復合管(包括鑄石、陶瓷、碳化硅復合管及雙金屬管)、軟質復合管(包括鋼橡、鋼塑、鋼聚氨酯、超高分子量聚乙烯復合管)、單質管(包括普通鋼管、貝氏體鋼管、特種鋼管、超高分子量聚乙烯及其他塑料裸管)等。但是由于產品固有的某種缺陷或不足，如鑄石管、陶瓷管，碳化硅管的重量重安裝維護不便、彎頭等管件不耐沖擊易脫落、焊接連接時管道質量不同一存在明顯薄弱環(huán)節(jié)；鋼橡管的低溫抗磨能力略顯不足、抗壓能力差易發(fā)生鼓包、脫褲子的故障；超高分子量聚乙烯管作為國際上已經普遍采用的新型抗磨管道材料，在我國的研究、開發(fā)、生產也有了數(shù)年的歷史。目前國內超高分子量聚乙烯鋼塑管由于技術的不成熟性，很難生產出真正意義上的超高分子量聚乙烯，在環(huán)境惡劣地區(qū)使用時，并未能適應其特殊工況條件和氣候特點，在抗磨能力和熱膨脹應力方面普遍還存在不小的問題。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服常規(guī)耐磨材料的耐磨性能低，提供一種高耐磨性、回彈性好、耐熱性好、抗張強度高、耐水解性突出、與金屬粘接好、耐振動及戶外耐候性好的油砂輸送用耐低溫耐油聚氨酯復合材料。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn):一種油砂輸送用耐低溫耐油聚氨酯復合材料的制備方法，聚四氫呋喃二醇489Γ57%、聚氧化丙烯二醇109Γ16%、甲苯二異氰酸酯10%?12%、1，5—萘二異氰酸酯6%?8%、二鄰氯二苯胺甲烷9%?11%、二硫化鑰5%?6%，制備方法包括以下步驟:
Α、采用超聲波輔助混合設備，按比例將聚四氫呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇和二硫化鑰混合后加入反應釜中，開動攪拌器，設定轉速為45轉/分同時把反應釜內的溫度升至100°C，開始抽真空到負壓為0.1MPa保持30分鐘，后讓反應釜內溫度降到45°C左右；
B、保持溫度在45°C左右，繼續(xù)攪拌，然后緩慢向反應釜內加入1，5—萘二異氰酸酯與甲苯二異氰酸酯混合物，停止加熱，由于該反應是放熱反應，在反應過程中保持反應溫度在80°C左右反應2h，然后停止加熱直至溫度降至50°C以下停止攪拌；
C、室溫下保持反應釜密閉，將料靜置24小時以上，后加熱至反應釜內溫度到90°C，開始抽真空到負壓為0.1MPa保持2小時； D、將二鄰氯二苯胺甲烷加熱融化后倒入聚氨酯澆注機B灌中恒溫保存，同時將反應釜內的預聚體抽入澆注機A灌中恒溫密封保存得到聚氨酯鋼塑復合材料。
[0005]本發(fā)明的進一步改進在于:所述聚四氫呋喃二醇的分子量為80(Γ1000，所述聚氧化丙烯二醇的分子量為1000，甲苯二異氰酸酯的純度為809^100%，二硫化鑰的顆粒大小為325?600 目。
[0006]油砂輸送用耐低溫耐油聚氨酯復合材料的制備方法所制的聚氨酯復合材料在鋼管中的應用，通過開動聚氨酯澆注機，按配比及用量調整參數(shù)后打開澆注機頭，將聚氨酯料澆注進入鋼管中，開動離心澆鑄機，保持轉速在2(ΚΓ400轉/分，溫度控制在85°C恒溫澆鑄lh，然后將制品放入硫化倉中100°C下硫化8小時制得耐低溫耐油聚氨酯鋼塑復合管。
[0007]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:以耐磨填料二硫化鑰通過超聲波混合技術使其在材料中分散均勻，點面結合，有效提高了橡膠的力學性能、耐低溫性能、耐磨性及耐油性能高與金屬粘接好、耐振動及戶外耐候性好，適用于汽車工業(yè)、鋼塑復合管的內襯、高壓密封件、防震橡膠等方面，制成的鋼塑復合管是一種適于油砂輸送用的鋼塑復合管。
[0008]【具體實施方式】:
以下通過具體實施例說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅僅限定于這些實施例。除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業(yè)科學用語與本領域技術熟練人員所熟悉的意義相同。
[0009]一種油砂輸送用耐低溫耐油聚氨酯復合材料的制備方法，所述聚氨酯鋼塑復合材料按質量分數(shù)組成包括:聚四氫呋喃二醇48°/Γ57% (分子量在80(Γ1000)、聚氧化丙烯二醇10%"16% (分子量為1000)、甲苯二異氰酸酯10%?12% (純度為80%?100%)、1，5—萘二異氰酸酯6°/Γ8%、二鄰氯二苯胺甲烷99Tll%、二硫化鑰(顆粒大小325目)5%飛％，制備方法包括以下步驟:
Α、采用超聲波輔助混合設備，按比例將聚四氫呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇和二硫化鑰混合后加入反應釜中，開動攪拌器，設定轉速為45轉/分同時把反應釜內的溫度升至100°C，開始抽真空到負壓為0.1MPa保持30分鐘，后讓反應釜內溫度降到45°C左右；
B、保持溫度在45°C左右，繼續(xù)攪拌，然后緩慢向反應釜內加入1，5—萘二異氰酸酯與甲苯二異氰酸酯混合物，停止加熱，由于該反應是放熱反應，在反應過程中保持反應溫度在80°C左右反應2h，然后停止加熱直至溫度降至50°C以下停止攪拌；
C、室溫下保持反應釜密閉，將料靜置24小時以上，后加熱至反應釜內溫度到90°C，開始抽真空到負壓為0.1MPa保持2小時；
D、將二鄰氯二苯胺甲烷加熱融化后倒入聚氨酯澆注機B灌中恒溫保存，同時將反應釜內的預聚體抽入澆注機A灌中恒溫密封保存得到聚氨酯鋼塑復合材料。
[0010]采用油砂輸送用耐低溫耐油聚氨酯復合材料的制備方法所制的聚氨酯復合材料在鋼管中的應用，通過開動聚氨酯澆注機，按配比及用量調整參數(shù)后打開澆注機頭，將聚氨酯料澆注進入鋼管中，開動離心澆鑄機，保持轉速在2(ΚΓ400轉/分，溫度控制在85°C恒溫澆鑄lh，然后將制品放入硫化倉中100°C下硫化8小時制得耐低溫耐油聚氨酯鋼塑復合管。
[0011]實施例1:
將40KG 二硫化鑰與300KG聚四氫呋喃二醇和100KG聚氧化丙烯二醇通過超聲波輔助混合設備混合后通過真空泵抽入反應釜中加熱到100°C并攪拌在負壓0.1MPa下抽真空脫水30min后降溫至45°C，然后加入70KG甲苯二異氰酸酯和50KG1，5—萘二異氰酸酯，攪拌并開始反應同時控制反應溫度在85°C左右下，待反應溫度降至室溫后停止攪拌，并保持反應釜密封靜置24h后重新加熱升溫至90°C攪拌并在負壓0.1MPa下抽真空脫水2h后將釜中原料抽入澆注機A罐中密封保持料溫在80°C，然后將二鄰氯二苯胺甲烷加熱融化后倒入澆注機B罐中恒溫115°C保存。按照二鄰氯二苯胺甲烷和預聚體質量比10:1.2設定澆注機參數(shù)后開始向鋼管中澆注。將加完聚氨酯料的鋼管在70°C下離心澆鑄Ih后放入硫化倉經100°C硫化8h制得成品。
[0012]實施例2:
將30KG 二硫化鑰與320KG聚四氫呋喃二醇和80KG聚氧化丙烯二醇通過超聲波輔助混合設備混合后通過真空泵抽入反應釜中加熱到100°C并攪拌在負壓0.1MPa下抽真空脫水30min后降溫至45°C，然后加入70KG甲苯二異氰酸酯和40KG1，5—萘二異氰酸酯，攪拌并開始反應同時控制反應溫度在85°C左右下，待反應溫度降至室溫后停止攪拌，并保持反應釜密封靜置24h后重新加熱升溫至90°C攪拌并在負壓0.1MPa下抽真空脫水2h后將釜中原料抽入澆注機A罐中密封保持料溫在80°C，然后將二鄰氯二苯胺甲烷加熱融化后倒入澆注機B罐中恒溫115°C保存。按照二鄰氯二苯胺甲烷和預聚體質量比10:1設定澆注機參數(shù)后開始向鋼管中澆注。將加完聚氨酯料的鋼管在80°C下離心澆鑄Ih后放入硫化倉經100°C硫化8h制得成品。
[0013]該復合管所用橡膠的主要優(yōu)點是:高耐磨性、回彈性好、耐低溫性好、抗張強度高、耐油性突出、與金屬粘接好、耐振動及戶外耐候性好。聚氨酯橡膠用途廣泛，可用于汽車工業(yè)、鋼塑復合管的內襯、高壓密封件、防震橡膠等方面。生產時一般把聚醚或聚酯多元醇、異氰酸酯、防老劑以及擴鏈劑等通過一步或二步法在一定的溫度和攪拌速度下混合后倒入模具中離心澆鑄而成的，制備的耐低溫耐油聚氨酯鋼塑復合管以耐磨填料二硫化鑰通過超聲波混合技術使其在材料中分散均勻，點面結合，有效提高了橡膠的力學性能、耐低溫性能、耐磨性及耐油性能，是一種適于油砂輸送用的鋼塑復合管。
【權利要求】
1.一種油砂輸送用耐低溫耐油聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于:所述聚氨酯鋼塑復合材料按質量分數(shù)組成包括:聚四氫呋喃二醇489Γ57%、聚氧化丙烯二醇109Γ16%、甲苯二異氰酸酯10°/Γ12%、1，5—萘二異氰酸酯6°/Γ8%、二鄰氯二苯胺甲烷99Tll%、二硫化鑰5°/Γ6%，制備方法包括以下步驟: Α、采用超聲波輔助混合設備，按比例將聚四氫呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇和二硫化鑰混合后加入反應釜中，開動攪拌器，設定轉速為45轉/分同時把反應釜內的溫度升至100°C，開始抽真空到負壓為0.1MPa保持30分鐘，后讓反應釜內溫度降到45°C左右； B、保持溫度在45°C左右，繼續(xù)攪拌，然后緩慢向反應釜內加入1，5—萘二異氰酸酯與甲苯二異氰酸酯混合物，停止加熱，由于該反應是放熱反應，在反應過程中保持反應溫度在80°C左右反應2h，然后停止加熱直至溫度降至50°C以下停止攪拌； C、室溫下保持反應釜密閉，將料靜置24小時以上，后加熱至反應釜內溫度到90°C，開始抽真空到負壓為0.1MPa保持2小時； D、將二鄰氯二苯胺甲烷加熱融化后倒入聚氨酯澆注機B灌中恒溫保存，同時將反應釜內的預聚體抽入澆注機A灌中恒溫密封保存得到聚氨酯鋼塑復合材料。
2.根據(jù)權利要求1所述油砂輸送用耐低溫耐油聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于:所述聚四氫呋喃二醇的分子量為80(Tl000，所述聚氧化丙烯二醇的分子量為1000，所述甲苯二異氰酸酯的純度為80°/Γ?00%，所述二硫化鑰的顆粒大小為325目。
3.根據(jù)權利要求1所述油砂輸送用耐低溫耐油聚氨酯復合材料的制備方法所制的聚氨酯復合材料在鋼管中的應用，通過開動聚氨酯澆注機，按配比及用量調整參數(shù)后打開澆注機頭，將聚氨酯料澆注進入鋼管中，開動離心澆鑄機，保持轉速在20(Γ400轉/分，溫度控制在85°C恒溫澆鑄lh，然后將制品放入硫化倉中100°C下硫化8小時制得耐低溫耐油聚氨酯鋼塑復合管。
【文檔編號】C08G18/76GK104327242SQ201410533467
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權日:2014年10月11日
【發(fā)明者】張凱杰, 張剛 申請人:江蘇捷欣新材料科技有限公司