CN105985624A - 用于油田柔性集输油管传输层的管用材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于油田柔性集输油管传输层的管用材料，以下组分按质量份数计，包括5-15份的乙烯乙烯醇共聚物、10-30份的尼龙、20-60份的聚苯醚以及5-15份的相容剂和4-8份的增韧剂，其中，所述的尼龙为PA6或PA66的其中一种或上述两种混合物，所述的相容剂为聚苯乙烯/聚苯醚接枝马来酸酐，所述的增韧剂为聚苯乙烯/氢化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝马来酸酐。本发明具有高温拉伸强度高、耐油性好、良好的柔韧性和优异的加工性能，可以满足油井出口使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于油田柔性集输油管传输层的管用材料及其制备方法，属于油田柔性集输油管高分子材料技术领域。
背景技术
目前常用油田所采用的柔性集输油管由内部的传输层、中部的增强层和外部的保护层构成，而作为柔性集输油管内部的传输层直接与原油接触，其性能直接影响柔性集输油管的使用寿命和使用环境。现有的油田用柔性管传输层的材料主要采用高密度聚乙烯，根据耐压等级不同分为PE100和PE80等，虽然高密度聚乙烯具有较好的耐压性能，但高密度聚乙烯其热变形温度只有65℃左右，常温拉伸强度在30MPa上下，100℃下拉伸强度小于10MPa，其高温耐油性差，作为柔性管传输层在50℃、24小时吸油率超过10％，在高温原油环境下(100℃)，高密度聚乙烯的柔性管传输层会被溶涨、溶解，因此这种高密度聚乙烯管用材料主要用作油田用输水、输醇用柔性管传输层使用，无法满足油井出口其原油温度80-105℃的集输油管传输层使用要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高温拉伸强度高、耐油性好和良好的柔韧性，可以满足油井出口使用要求的用于油田柔性集输油管传输层的管用材料及其制备方法。
本发明为达到上述目的的技术方案是：一种用于油田柔性集输油管传输层的管用材料，其特征在于：以下组分按质量份数计，包括5-15份的乙烯乙烯醇共聚物、10-30份的尼龙、20-60份的聚苯醚以及5-15份的相容剂和4-8份的增韧剂，其中，所述的尼龙为PA6或PA66的其中一种或上述两种混合物，所述的相容剂为聚苯乙烯/聚苯醚接枝马来酸酐，所述的增韧剂为聚苯乙烯/氢化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝马来酸酐。
其中：包括8-12份的乙烯乙烯醇共聚物、15-25份的尼龙、30-50份的聚苯醚以及8-12份的相容剂和5-7份的增韧剂。
本发明用于油田柔性集输油管传输层的管用材料的制备方法，其特征在于：
按质量份数计，将10-30份的聚苯乙烯、70-90份的聚苯醚以及0.1份的引发剂过氧化二异丙苯和0.8-1.5份的马来酸酐加入高速混合机内进行预混合，螺杆挤出机在270℃-290℃下、且螺杆挤出机的主机螺杆转速在130-160rpm/min下熔融挤出，最后造粒制得聚苯乙烯/聚苯醚接枝马来酸酐相容剂备用；
按质量份数计，将10-30份的聚苯乙烯、70-90份的氢化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物以及0.08份的引发剂过氧化二异丙苯和0.8-1.5份的马来酸酐加入高速混合机内进行预混合，经螺杆挤出机在190℃-200℃下、且螺杆挤出机的主机螺杆转速在130-160rpm/min熔融挤出，造粒制得聚苯乙烯/氢化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝马来酸酐增韧剂备用；
将乙烯乙烯醇共聚物、尼龙、聚苯醚以及制得的相容剂和增韧剂加入高速混合机内进行预混合，通过螺杆挤出机在270℃-290℃、且螺杆挤出机的主机螺杆转速在200-250rpm/min下熔融挤出，最后造粒制得油田柔性集输油管传输层的管用材料。
本发明油田柔性集输油管传输层的管用材料采用特定配比的乙烯乙烯醇共聚物EVOH、尼龙、聚苯醚以及相容剂和增韧剂，本体系中的乙烯乙烯醇共聚物兼具有卓越气体阻隔性能和优秀的热熔融加工性能，在本发明中对原油中的轻组分可以起到卓越的阻断性能；聚苯醚具有很好的耐高温，高温拉伸强度高，耐水性、耐磨性、抗蠕变性能优异，在本发明中主要起到隔水、耐磨、提供高的高温拉伸强度；尼龙耐磨性和加工性能优异，在本发明中主要起到改善加工性能和提高耐磨的作用，由于乙烯乙烯醇共聚物、尼龙以及聚苯醚基本不相容，本发明利用聚苯乙烯/聚苯醚接枝马来酸酐相容剂PS-PPO-g-MAH，聚苯乙烯/聚苯醚接枝马来酸酐对乙烯乙烯醇共聚物以及尼龙和聚苯醚进行增容，通过聚苯乙烯/聚苯醚接枝马来酸酐相容剂中的PS段和聚苯醚段与聚苯醚相容、MAH与尼龙的极性基团以及乙烯乙烯醇共聚物的乙烯醇反应，从而使烯乙烯醇共聚物、尼龙以及聚苯醚形成一体，改善了乙烯乙烯醇共聚物自身高温拉伸强度低，聚苯醚流动性差、不易加工以及尼龙但吸水率高的性能，由于本发明的配方体系中的三种材料能互相取长补短，使本发明的传输层管用材料具有高温拉伸强度高、耐油性好和较好的加工性能。同时，本发明在配方体系中加入了聚苯乙烯/氢化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝马来酸酐增韧剂PS-SEBS-g-MAH，利用PS与聚苯醚相容性，使MAH可与尼龙的极性基团和乙烯乙烯醇共聚物的乙烯醇反应，从而在不影响相容性的情况下，在体系中引入SEBS，使传输层的管用材料具有优良的柔韧性，赋予传输层管用材料具有优异的耐冲击性能和断裂伸长率，能满足柔性管道使用。本发明在将各组分原料先通过高速混合机进行混合，起预混作用，然后经螺杆挤出机熔融挤出、造粒，在熔融挤出时，使各原料进行反应而相容，可采用现有设备进行加工，制造方便。
具体实施方式
本发明的用于油田柔性集输油管传输层的管用材料，以下组分按质量份数计，包括5-15份的乙烯乙烯醇共聚物EVOH、10-30份的尼龙、20-60份的聚苯醚PPO以及5-15份的相容剂和4-8份的增韧剂，本发明的相容剂为聚苯乙烯/聚苯醚接枝马来酸酐PS-PPO-g-MAH，增韧剂为聚苯乙烯/氢化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝马来酸酐PS-SEBS-g-MAH。本发明的乙烯乙烯醇共聚物EVOH具有卓越气体阻隔性能和优秀的热熔融加工性能，并具有很强的耐油性和耐有机溶剂性能，使传输层具有较好的耐油性能，在高温原油环境下，传输层不会被破坏，提高了油田柔性集输油管的使用寿命。本发明的尼龙为PA6或PA66的其中一种或上述两种混合物，使传输层不仅具有较好的耐热性能，而且加工流动性好及常温强度较好，故使本发明具有较好的加工性能。本发明的管用材料以聚苯醚PPO为主，使传输层具较高的拉伸强度和抗冲强度，高耐热和尺寸稳定性，通过相容剂与尼龙增容后，能改善其加工的流动性能，故本发明的传输层的管用材料具有优良的加工性能，而能满足挤管工艺要求。本发明的相容剂采用聚苯乙烯/聚苯醚接枝马来酸酐PS-PPO-g-MAH，利用该相容剂中PS段和聚苯醚段和聚苯醚PPO相容、MAH可与尼龙的极 性基团和乙烯乙烯醇共聚物EVOH的乙烯醇反应，从而使烯乙烯醇共聚物、尼龙以及聚苯醚形成一体，能使三种材料互相取长补短，使传输层材料具有高耐热、高强度、阻隔性能、耐高温原油环境无变化、可满足挤管工艺要求。本发明的增韧剂采用聚苯乙烯/氢化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝马来酸酐PS-SEBS-g-MAH，利用增韧剂中PS段与聚苯醚PPO相容，MAH段与尼龙的极性基团和乙烯乙烯醇共聚物EVOH的乙烯醇反应，从而在不影响相容性的情况下，在体系中引入SEBS段，使传输层的管用材料具有优良的柔韧性，能满足柔性管道使用。
本发明用于油田柔性集输油管传输层的管用材料，最好包括8-12份的乙烯乙烯醇共聚物EVOH、15-25份的尼龙、30-50份的聚苯醚PPO以及8-12份的相容剂和5-7份的增韧剂，使其具有较稳定的性能，本发明管用材料的具体组分及质量份数见表1所示。
表1
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 |
| EVOH | 5 | 8 | 10 | 11 | 10 | 12 | 15 |
| PA6 | 15 | 25 | 22 | ||||
| PA66 | 15 | 20 | 18 | 22 | 10 | ||
| PPO | 60 | 50 | 45 | 40 | 35 | 30 | 20 |
| PS-PPO-g-MAH | 5 | 6 | 8 | 10 | 11 | 12 | 15 |
| PS-SEBS-g-MAH | 4 | 5 | 6 | 6 | 7 | 7 | 8 |
本发明用于油田柔性集输油管传输层的管用材料的制备方法，先制备聚苯乙烯/聚苯醚接枝马来酸酐相容剂和聚苯乙烯/氢化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝马来酸酐增韧剂备用，其制备顺序不限，其余均为市售产品。
本发明按质量份数计，将10-30份的聚苯乙烯PS、70-90份的聚苯(PPO以及0.1份的引发剂过氧化二异丙苯和0.8-1.5份的马来酸酐MAH加入高速混合机内进行预混合，螺杆挤出机在270℃-290℃下、且螺杆挤出机的主机螺杆转速在130-160rpm/min下熔融挤出，最后造粒制得聚苯乙烯/聚苯醚接枝马来酸酐相容剂备用。本发明聚苯乙烯/聚苯醚接枝马来酸酐相容剂的具体组分及质量份数见表2所示，本发明的螺杆挤出机可采用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，具体制备工艺参数见表3所示。
表2
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 |
| PS | 10 | 12 | 15 | 18 | 20 | 25 | 30 |
| PPO | 90 | 88 | 85 | 82 | 80 | 75 | 70 |
| 过氧化二异丙苯 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| MAH | 0.8 | 1 | 1.2 | 1 | 1.2 | 1 | 1.5 |
表3
本发明按质量份数计，将10-30份的聚苯乙烯PS、70-90份的氢化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物SEBS以及0.08份的引发剂过氧化二异丙苯和0.8-1.5份的马来酸酐MAH加入高速混合机内进行预混合，经螺杆挤出机在190℃-200℃下、且螺杆挤出机的主机螺杆转速在130-160rpm/min熔融挤出，造粒制得聚苯乙烯/氢化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝马来酸酐增韧剂备用。本发明聚苯乙烯/氢化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝马来酸酐增韧剂的具体组分及质量份数见表4所示，本发明的螺杆挤出机可采用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，具体制备工艺参数见表5所示。
表4
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 |
| PS | 10 | 12 | 15 | 18 | 20 | 25 | 30 |
| SEBS | 90 | 88 | 85 | 82 | 80 | 75 | 70 |
| 过氧化二异丙苯 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 |
| MAH | 0.8 | 1 | 1.2 | 1 | 1.2 | 1 | 1.5 |
表5
按表1所示，将乙烯乙烯醇共聚物、尼龙、聚苯醚以及制得相容剂和增韧剂加入高速混合机内进行预混合，再通过螺杆挤出机在270℃-290℃、且螺杆挤出机的主机螺杆转速在200-250rpm/min下熔融挤出、造粒，制得油田柔性集输油管传输层的管用材料，螺杆挤出机可采用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，具体制备工艺参数见表6所示。
表6
用发明的管用材料制成片材，按GB/T 1040标准检测拉伸强度和断裂伸长率；吸油率测试，称量一定质量的管用材料，在50℃二甲苯溶剂中浸泡24h后称重，计算吸油率；120℃高温原油试验(168h)，管用材料在120℃原油中浸泡168h,后取出，目测外观。并采用现有的高密度聚乙烯PE100作为对比例，具有的检测项目及性能见表7所示。
表7
从表7中可以看出，采用本发明传输层的管用材料与现有的高密度聚乙烯PE100相比，具有高耐热、高强度、阻隔性能及优良的柔韧性能，能满足柔性管道使用，且高温原油环境无变化，可以满足油井出口使用要求。
Claims (3)
1.一种用于油田柔性集输油管传输层的管用材料，其特征在于：以下组分按质量份数计，包括5-15份的乙烯乙烯醇共聚物、10-30份的尼龙、20-60份的聚苯醚以及5-15份的相容剂和4-8份的增韧剂，其中，所述的尼龙为PA6或PA66的其中一种或上述两种混合物，所述的相容剂为聚苯乙烯/聚苯醚接枝马来酸酐，所述的增韧剂为聚苯乙烯/氢化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝马来酸酐。
2.根据权利要求1所述的用于油田柔性集输油管传输层的管用材料，其特征在于：包括8-12份的乙烯乙烯醇共聚物、15-25份的尼龙、30-50份的聚苯醚以及8-12份的相容剂和5-7份的增韧剂。
3.根据权利要求1或2所述的用于油田柔性集输油管传输层的管用材料的制备方法，其特征在于：
按质量份数计，将10-30份的聚苯乙烯、70-90份的聚苯醚以及0.1份的引发剂过氧化二异丙苯和0.8-1.5份的马来酸酐加入高速混合机内进行预混合，螺杆挤出机在270℃-290℃下、且螺杆挤出机的主机螺杆转速在130-160rpm/min下熔融挤出，最后造粒制得聚苯乙烯/聚苯醚接枝马来酸酐相容剂备用；
按质量份数计，将10-30份的聚苯乙烯、70-90份的氢化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物以及0.08份的引发剂过氧化二异丙苯和0.8-1.5份的马来酸酐加入高速混合机内进行预混合，经螺杆挤出机在190℃-200℃下、且螺杆挤出机的主机螺杆转速在130-160rpm/min熔融挤出，造粒制得聚苯乙烯/氢化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝马来酸酐增韧剂备用；
将乙烯乙烯醇共聚物、尼龙、聚苯醚以及制得的相容剂和增韧剂加入高速混合机内进行预混合，通过螺杆挤出机在270℃-290℃、且螺杆挤出机的主机螺杆转速在200-250rpm/min下熔融挤出，最后造粒制得油田柔性集输油管传输层的管用材料。
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