本發(fā)明涉及水加熱材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種水加熱材料及其制備方法和應(yīng)用以及水加熱裝置。
背景技術(shù)：
水，包括天然水(河流、湖泊、大氣水、海水、地下水等(含雜質(zhì)))，蒸餾水是純凈水，人工制水(通過化學(xué)反應(yīng)使氫氧原子結(jié)合得到的水)。水是地球上最常見的物質(zhì)之一，是包括無機(jī)化合、人類在內(nèi)所有生命生存的重要資源，也是生物體最重要的組成部分。水在生命演化中起到了重要作用。它是一種狹義不可再生，廣義可再生資源。水的用途非常廣泛，特別是現(xiàn)有的工業(yè)生產(chǎn)中更是離不開水的參與，如石油開采注水、印染用水、食品加工用水等，需要大量的水，其中石油開采注水中含有亞鐵離子、鈣離子、鋇離子、鍶離子。去除時(shí)需要注入硫酸根，但是會產(chǎn)生碳酸鈣結(jié)垢、硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶結(jié)垢、氧化鐵沉淀，不能完成配注要求，嚴(yán)重影響油田注水穩(wěn)產(chǎn)措施的實(shí)施效果。
目前市場上的大量緩蝕阻垢劑，阻垢效果單一，不能有效控制高含量硫酸根、高含氧清水與高含量鋇鍶離子、高含量亞鐵離子的污水混合結(jié)垢與沉淀。本發(fā)明提供一種只需加熱處理即能去除上述結(jié)垢與沉淀的材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種具有較好的抗拉強(qiáng)度、不易變形、保溫效果好、無毒害的水加熱材料及其制備方法和應(yīng)用以及水加熱裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種水加熱材料，由以下按照重量份的原料組成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物32-40份、山梨坦單硬脂酸酯8-16份、乙二醇乙醚5-12份、高嶺石15-23份、雙氧水45-55份。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述水加熱材料，由以下按照重量份的原料組成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物34-38份、山梨坦單硬脂酸酯10-14份、乙二醇乙醚7-10份、高嶺石17-21份、雙氧水48-52份。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述水加熱材料，由以下按照重量份的原料組成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物36份、山梨坦單硬脂酸酯12份、乙二醇乙醚9份、高嶺石19份、雙氧水50份。
本發(fā)明的另一目的是提供一種水加熱材料的制備方法，由以下步驟組成：
1)將乙二醇乙醚與去離子水配制成質(zhì)量含量為8-10％的乙二醇乙醚溶液；
2)將丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粉碎、過120目篩，然后與雙氧水混合攪拌55-60min，再加入山梨坦單硬脂酸酯，升溫至45-48℃，并在該溫度下攪拌處理0.6-0.8h，制得混合物A；
3)將高嶺石粉碎、過150目篩，加入乙二醇乙醚溶液，并在57-59℃下攪拌1-1.2h，然后在82-85℃下攪拌15-20min，再在110-115℃下攪拌10-15min，制得混合物B；
4)將混合物A與混合物B混合，在70-72℃下超聲處理1.2h，超聲功率為900W，再在155-158℃下熱處理45-50min，即得水加熱材料。
本發(fā)明的又一目的是提供所述水加熱材料在水加熱裝置中的應(yīng)用。
本發(fā)明的又一目的是提供一種水加熱裝置，采用上述水加熱材料制成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明中丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物利用雙氧水進(jìn)行預(yù)處理，然后與山梨坦單硬脂酸酯進(jìn)行聚合反應(yīng)，再與高嶺石粉碎、乙二醇乙醚反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)，制得的水加熱材料具有極高的防垢能力，特別對于硫酸鋇、硫酸鍶結(jié)構(gòu)以及氧化鐵沉淀具有較好的脫除效果，使其團(tuán)聚在一起，且不附著在水加熱材料上，極易清除，避免其對出口的堵塞，還具有較好的抗拉強(qiáng)度、不易變形、保溫效果好，使用壽命較現(xiàn)有材料延長50％以上，無毒無塵，對人體皮膚不刺激，利于環(huán)境保護(hù)和勞動保護(hù)。
燃燒性能級別：不燃性A級；試驗(yàn)表明：在噴燈下加熱(1700℃)不燃，據(jù)檢測，用硅酸鎂材料涂抹在三塊200×25×10毫米木炭上，或用5mm木板制成三個(gè)200×200×200毫米木箱上，要求涂抹完整，無裂紋，孔隙，干燥后置于50公斤木材中點(diǎn)火燃燒。木材燒盡后，內(nèi)中木炭火木箱完好。鋸開木炭和木箱，無著火和燃燒痕跡。
耐凍融：從溫室驟冷至零下50℃，加溫至零上400℃，120小時(shí)內(nèi)重復(fù)兩次。試件外形表面無裂痕、鼓泡、剝離及變色現(xiàn)象。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1
本發(fā)明實(shí)施例中，一種水加熱材料，由以下按照重量份的原料組成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物32份、山梨坦單硬脂酸酯8份、乙二醇乙醚5份、高嶺石15份、雙氧水45份。
將乙二醇乙醚與去離子水配制成質(zhì)量含量為8％的乙二醇乙醚溶液。將丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粉碎、過120目篩，然后與雙氧水混合攪拌55min，再加入山梨坦單硬脂酸酯，升溫至45℃，并在該溫度下攪拌處理0.6h，制得混合物A。將高嶺石粉碎、過150目篩，加入乙二醇乙醚溶液，并在57℃下攪拌1-1.2h，然后在82℃下攪拌15min，再在110℃下攪拌10min，制得混合物B。將混合物A與混合物B混合，在70℃下超聲處理1.2h，超聲功率為900W，再在155℃下熱處理45min，即得水加熱材料。
實(shí)施例2
本發(fā)明實(shí)施例中，一種水加熱材料，由以下按照重量份的原料組成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物40份、山梨坦單硬脂酸酯16份、乙二醇乙醚12份、高嶺石23份、雙氧水55份。
將乙二醇乙醚與去離子水配制成質(zhì)量含量為8-10％的乙二醇乙醚溶液。將丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粉碎、過120目篩，然后與雙氧水混合攪拌60min，再加入山梨坦單硬脂酸酯，升溫至48℃，并在該溫度下攪拌處理0.8h，制得混合物A。將高嶺石粉碎、過150目篩，加入乙二醇乙醚溶液，并在59℃下攪拌1.2h，然后在85℃下攪拌20min，再在115℃下攪拌15min，制得混合物B。將混合物A與混合物B混合，在72℃下超聲處理1.2h，超聲功率為900W，再在158℃下熱處理50min，即得水加熱材料。
實(shí)施例3
本發(fā)明實(shí)施例中，一種水加熱材料，由以下按照重量份的原料組成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物34份、山梨坦單硬脂酸酯10份、乙二醇乙醚7份、高嶺石17份、雙氧水48份。
將乙二醇乙醚與去離子水配制成質(zhì)量含量為9％的乙二醇乙醚溶液。將丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粉碎、過120目篩，然后與雙氧水混合攪拌58min，再加入山梨坦單硬脂酸酯，升溫至46℃，并在該溫度下攪拌處理0.7h，制得混合物A。將高嶺石粉碎、過150目篩，加入乙二醇乙醚溶液，并在58℃下攪拌1.1h，然后在84℃下攪拌18min，再在112℃下攪拌12min，制得混合物B。將混合物A與混合物B混合，在71℃下超聲處理1.2h，超聲功率為900W，再在156℃下熱處理48min，即得水加熱材料。
實(shí)施例4
本發(fā)明實(shí)施例中，一種水加熱材料，由以下按照重量份的原料組成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物38份、山梨坦單硬脂酸酯14份、乙二醇乙醚10份、高嶺石21份、雙氧水52份。
將乙二醇乙醚與去離子水配制成質(zhì)量含量為9％的乙二醇乙醚溶液。將丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粉碎、過120目篩，然后與雙氧水混合攪拌58min，再加入山梨坦單硬脂酸酯，升溫至46℃，并在該溫度下攪拌處理0.7h，制得混合物A。將高嶺石粉碎、過150目篩，加入乙二醇乙醚溶液，并在58℃下攪拌1.1h，然后在84℃下攪拌18min，再在112℃下攪拌12min，制得混合物B。將混合物A與混合物B混合，在71℃下超聲處理1.2h，超聲功率為900W，再在156℃下熱處理48min，即得水加熱材料。
實(shí)施例5
本發(fā)明實(shí)施例中，一種水加熱材料，由以下按照重量份的原料組成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物36份、山梨坦單硬脂酸酯12份、乙二醇乙醚9份、高嶺石19份、雙氧水50份。
將乙二醇乙醚與去離子水配制成質(zhì)量含量為9％的乙二醇乙醚溶液。將丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粉碎、過120目篩，然后與雙氧水混合攪拌58min，再加入山梨坦單硬脂酸酯，升溫至46℃，并在該溫度下攪拌處理0.7h，制得混合物A。將高嶺石粉碎、過150目篩，加入乙二醇乙醚溶液，并在58℃下攪拌1.1h，然后在84℃下攪拌18min，再在112℃下攪拌12min，制得混合物B。將混合物A與混合物B混合，在71℃下超聲處理1.2h，超聲功率為900W，再在156℃下熱處理48min，即得水加熱材料。
實(shí)施例6
將油井產(chǎn)出液小心的倒入一個(gè)用高純氮?dú)廒s氧的不銹鋼容器中，產(chǎn)出液充滿容器，然后將容器密閉，在75～80℃下恒溫24小時(shí)，冷卻至室溫，靜止放置4小時(shí)后用高純氮?dú)鈱⒉讳P鋼容器中底部的脫出水壓出密封保存。
將本發(fā)明實(shí)施例1-5制得的水加熱材料用于制備水加熱裝置，將含有硫酸根的水與處理后的產(chǎn)出液置入水加熱裝置中加熱至60℃，恒溫8小時(shí)。
用原子吸收光譜測定溶液中的鋇離子、鍶離子、鐵離子含量，計(jì)算本發(fā)明對硫酸鋇鍶結(jié)垢的防垢效果與對氧化鐵沉淀的防垢效果。
防垢率計(jì)算公式：
η(％)＝C1*100/C2
式中：η―防垢率％；
C1―實(shí)驗(yàn)后混合水中測試的鋇離子或鍶離子或鐵離子含量mg/L；
C2―實(shí)驗(yàn)前混合水中的鋇離子或鍶離子或鐵離子理論含量mg/L。
試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
表1
由表1可知，本發(fā)明制得的水加熱材料制成水加熱裝置后，用于加熱地層水，具有防垢的效果，且防垢率較高，均在95％以上，特別對于硫酸鋇、硫酸鍶結(jié)構(gòu)以及氧化鐵沉淀具有較好的脫除效果，其中實(shí)施例3-5較優(yōu)，防垢率均在97％以上，實(shí)施例5最優(yōu)，除了硫酸鋇(98.2％)外的防垢率在99％以上。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。