CN104356606A - 一种海洋深水管道用轻质保温隔热材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种海洋深水管道用轻质保温隔热材料及其制备方法。以质量份数计，60-70份空心玻璃微珠和8-10份气相二氧化硅加入到真空搅拌机中，混合均匀；再加入在反应釜中混合均匀的100份双份A型环氧树脂和10份固化剂的树脂胶液；真空搅拌，搅拌速度40r/min，搅拌时间40min；然后将得到的混合物料放入真空干燥箱中，常温真空脱泡；最后将所得到的物料浇注到各种模具中，按照90℃恒温2h，之后加热到130℃恒温8h固化成型。该成型方法对设备要求较低，成型工艺简单、成本低，适于大规模工业化生产，容易产生规模效益。
Description
技术领域
本发明属于高分子保温隔热材料领域，具体的说是一种海洋深水管道用轻质保温隔热材料及其制备方法。
背景技术
随着人们对自然资源需求的日益增长，陆地资源日渐枯竭，人们将目光投向了资源丰富的海洋领域。海底石油输送制约着海油开采，海洋石油开采出的流体是一个集浓缩烃气、石蜡液体、蜡质层、水等高温混合物，温度会高达100℃以上，而在海洋水深1500m以上，水下温度可以达到3℃以下。管道中的高温流体容易被周围冰冷的海水冷却，不利于流体的输送。
深水管道保温材料对材料的性能要求较高，在保证低热导率的同时，还要保证材料在静水压的作用下具有较小的体积变形量和吸水率，而静水压随着水深每增加100m，压强增加1MPa，在水下3000m，静水压可以达到30MPa。在现有的公开的文献中，专利申请号为201210360716.3的专利文献中介绍了一种环氧树脂-聚氨酯杂化耐高温保温材料，该材料可以应用在海洋管道保温领域，但此种材料缺点是材料密度较大。专利公开号为CN101016366的专利文献中介绍了一种特别适用于管道保温层的硬质聚氨酯泡沫塑料，其缺点是材料强度较低(＜0.3MPa)，材料的泡孔多为开孔，材料吸水率较大，不适合于深海管道保温。
发明内容
本发明的主要目的之一是在于提供一种轻质、高强、导热系数和吸水率低的海洋深水管道用轻质保温隔热材料；二是在于提供工艺方法简单的轻质保温隔热材料海洋深水管道的制备方法。
本发明一种海洋深水管道用轻质保温隔热材料所采取的技术方案：以质量份数计，100份的双份A环氧树脂、10份的固化剂、60-70份的空心玻璃微珠和8-10份的气相二氧化硅制成。
本发明一种海洋深水管道用轻质保温隔热材料还可以包括：
1、所述的双份A型环氧树脂为E51环氧树脂，其中固化剂选用胺类594固化剂。
2、所述的空心玻璃微珠选用的粒径为40μm，密度为0.38g/cm3，热导率为0.08W/(m·k)的空心玻璃微珠。
3、所述的气相二氧化硅选用堆积密度为0.03g/cm3，比表面积为200m2/g。
本发明一种轻质保温隔热材料海洋深水管道的制备方法所采取的技术方案：
1)以质量份数计，60-70份空心玻璃微珠和8-10份气相二氧化硅加入真空搅拌机中，混合均匀；再加入在反应釜中混合均匀的100份双份A型环氧树脂和10份固化剂的树脂胶液；真空搅拌，搅拌速度40r/min，搅拌时间40min，混合均匀；
2)得到的混合物料放入真空干燥箱中，常温真空脱泡；
3)得到的物料浇注到各种模具中，按照90℃恒温2h，之后加热至130℃，恒温8h固化成型。
本发明一种轻质保温隔热材料海洋深水管道的制备方法还可以包括：
1、所述的双份A型环氧树脂为E51环氧树脂，其中固化剂选用胺类594固化剂。
2、所述的空心玻璃微珠选用的粒径为40μm，密度为0.38g/cm3，热导率为0.08W/(m·k)的空心玻璃微珠。
3、所述的气相二氧化硅选用堆积密度为0.03g/cm3，比表面积为200m2/g。
本发明一种海洋深水管道用轻质保温隔热材料及其制备方法具有的优益之处在于：
本发明将空心玻璃微珠、气相二氧化硅和环氧树脂合理配合、有机结合并按照将配方材料真空混合搅拌浇注固化成型工艺进行制备，因此制备出的海洋深水管道用轻质保温隔热材料具有轻质、高强、导热系数和吸水率低性能特点，且制备方法简单高效，便于操作。玻璃微珠具有空心结构使其具有较低的密度及热导率，气相二氧化硅由于其粒径很小，比表面积大，分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能。通过本专利制备的材料性能优越，材料密度在0.5-0.6g/cm3之间，耐压强度在45-50MPa，导热系数低于0.13W/(m·k)，能够适用于3000m以上水深的海洋环境，特别是在等静水压30MPa下，保压24h吸水率小于1％。材料质量优异，该成型方法对设备要求较低，成型工艺简单，成本低，适于大规模工业化生产，容易产生规模效益。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面通过实施例进行说明。
实施例1：
分别按照表1配比制备海洋深水管道用轻质保温隔热材料，具体制备方法为：
(1)以质量份数计，取100份环氧树脂、固化剂10份加入反应釜内，混合均匀，得到树脂胶液；
(2)以质量份数计，取70份空心玻璃微珠、10份气相二氧化硅加入真空搅拌机中，混合均匀；
(3)将上述步骤1中得到的树脂胶液以及步骤2中得到混合粉体加入真空搅拌机中，真空搅拌，搅拌速度40r/min，搅拌时间40min，混合均匀；
(4)将上述步骤3中得到的混合物料放入真空干燥箱中，常温下真空脱泡；
(5)将上述步骤4得到的物料浇注到各种模具中，，按照90℃恒温2h，之后加热至130℃，恒温8h固化成型。
其中：双份A型环氧树脂为E51环氧树脂，其中固化剂选用594固化剂，其中空心玻璃微珠选用的粒径为40μm，密度为0.38g/cm3，热导率为0.08W/(m·k)的空心玻璃微珠。其中气相二氧化硅选用堆积密度为0.03g/cm3，比表面积为200m2/g。
对实施例1成型的材料进行性能检测，抗压强度试件尺寸为50×50×50mm，吸水率试件尺寸为100×100×100mm，试验条件为静水压30MPa，保压24h，热导率试件尺寸为50×50×10mm，采用瑞典Hot Disk热分析仪测试。
表1实施例1的相关性能
由表1中可以看出，本发明涉及的一种海洋深水管道用轻质保温隔热材料密度为0.54g/cm3，耐压强度为46MPa，热导率为0.09W/(m·k)，能够适用于3000m以上水深的海洋环境，特别是在等静水压30MPa下，保压24h吸水率小于1％。该海洋深水管道用轻质保温隔热材料固化成型后仍可进行锯、刨、磨、镶嵌等机械加工及相关后续加工处理。
实施例2：
分别按照表3配比制备海洋深水管道用轻质保温隔热材料，具体制备方法为：
(1)以质量份数计，取100份环氧树脂、固化剂10份加入反应釜内，混合均匀，得到树脂胶液；
(2)以质量份数计，取60份空心玻璃微珠、8份气相二氧化硅加入真空搅拌机中，混合均匀；
(3)将上述步骤1中得到的树脂胶液以及步骤2中得到混合粉体加入真空搅拌机中，真空搅拌，搅拌速度40r/min，搅拌时间40min，混合均匀；
(4)将上述步骤3中得到的混合物料放入真空干燥箱中，常温下真空脱泡；
(5)将上述步骤4得到的物料浇注到各种模具中，按照90℃恒温2h，之后加热至130℃，恒温8h固化成型。
其中：双份A型环氧树脂为E51环氧树脂，其中固化剂选用594固化剂，其中空心玻璃微珠选用的粒径为40μm，密度为0.38g/cm3，热导率为0.08W/(m·k)的空心玻璃微珠。其中气相二氧化硅选用堆积密度为0.03g/cm3，比表面积为200m2/g。
对实施例2成型的材料进行性能检测，抗压强度试件尺寸为50×50×50mm，吸水率试件尺寸为100×100×100mm，试验条件为静水压30MPa，保压24h，热导率试件尺寸为50×50×10mm，采用瑞典Hot Disk热分析仪测试。
表2实施例2的相关性能
由表2中可以看出，本发明涉及的一种海洋深水管道用轻质保温隔热材料密度为0.59g/cm3，耐压强度为50MPa，热导率为0.13W/(m·k)，能够适用于3000m以上水深的海洋环境，特别是在等静水压30MPa下，保压24h吸水率小于1％。该海洋深水管道用轻质保温隔热材料固化成型后仍可进行锯、刨、磨、镶嵌等机械加工及相关后续加工处理。
实施例3：
分别按照表5配比制备海洋深水管道用轻质保温隔热材料，具体制备方法为：
(1)以质量份数计，取100份环氧树脂、固化剂10份加入反应釜内，混合均匀，得到树脂胶液；
(2)以质量份数计，取65份空心玻璃微珠、9份气相二氧化硅加入真空搅拌机中，混合均匀；
(3)将上述步骤1中得到的树脂胶液以及步骤2中得到混合粉体加入真空搅拌机中，真空搅拌，搅拌速度40r/min，搅拌时间40min，混合均匀；
(4)将上述步骤3中得到的混合物料放入真空干燥箱中，常温下真空脱泡；
(5)将上述步骤4得到的物料浇注到各种模具中，按照90℃恒温2h，之后加热至130℃，恒温8h固化成型。
其中：双份A型环氧树脂为E51环氧树脂，其中固化剂选用594固化剂，其中空心玻璃微珠选用的粒径为40μm，密度为0.38g/cm3，热导率为0.08W/(m·k)的空心玻璃微珠。其中气相二氧化硅选用堆积密度为0.03g/cm3，比表面积为200m2/g。
对实施例3成型的材料进行性能检测，抗压强度试件尺寸为50×50×50mm，吸水率试件尺寸为100×100×100mm，试验条件为静水压30MPa，保压24h，热导率试件尺寸为50×50×10mm，采用瑞典Hot Disk热分析仪测试。
表3实施例3的相关性能
由表3中可以看出，本发明涉及的一种海洋深水管道用轻质保温隔热材料密度为0.57g/cm3，耐压强度为46MPa，热导率为0.11W/(m·k)，能够适用于3000m以上水深的海洋环境，特别是在等静水压30MPa下，保压24h吸水率小于1％。该海洋深水管道用轻质保温隔热材料固化成型后仍可进行锯、刨、磨、镶嵌等机械加工及相关后续加工处理。
Claims (6)
1.一种海洋深水管道用轻质保温隔热材料，其特征在于：由以质量份数计，100份的双份A环氧树脂、10份的固化剂、60-70份的空心玻璃微珠和8-10份的气相二氧化硅制成。
2.根据权利要求1所述的一种海洋深水管道用轻质保温隔热材料，其特征在于：所述空心玻璃微珠为中空结构，粒径为40μm，密度为0.38g/cm3，热导率为0.08W/(m·k)。
3.根据权利要求1或2所述的一种海洋深水管道用轻质保温隔热材料，其特征在于：所述气相二氧化硅堆积密度为0.03g/cm3，比表面积为200m2/g。
4.一种轻质保温隔热材料海洋深水管道的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)以质量份数计，60-70份空心玻璃微珠和8-10份气相二氧化硅加入真空搅拌机中，混合均匀；再加入在反应釜中混合均匀的100份双份A型环氧树脂和10份固化剂的树脂胶液；真空搅拌，搅拌速度40r/min，搅拌时间40min；
2)得到的混合物料放入真空干燥箱中，常温真空脱泡；
3)得到的物料浇注到模具中，按照90℃恒温2h，之后加热至130℃恒温8h固化成型。
5.根据权利要求4所述的一种海洋深水管道用轻质保温隔热材料，其特征在于所述空心玻璃微珠为中空结构，粒径为40μm，密度为0.38g/cm3，热导率为0.08W/(m·k)。
6.根据权利要求4或5所述的一种海洋深水管道用轻质保温隔热材料，其特征在于：所述气相二氧化硅堆积密度为0.03g/cm3，比表面积为200m2/g。
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