CN113337104A - 一种用于石油管道的聚氨酯保温材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于石油管道的聚氨酯保温材料，属于聚氨酯保温材料技术领域，该用于石油管道的聚氨酯保温材料，包括组分A与组分B，组分A为聚醚多元醇组分，组分B为异氰酸酯组分，聚氨酯材料具有极低的导热系数，具有很好的保温效果，且其中组分A中添加了一种改性凹凸棒土，由改性剂改性凹凸棒土制备得到，改性剂为具有多酚羟基和多长链烷基季铵盐侧链的化合物，可以通过离子交换作用与凹凸棒土的内部紧密结合，从而赋予其良好的抗菌与抗氧化性能，应用于本发明，制备出的聚氨酯材料也具有很好的抗菌、抗氧化性能，在用于石油管道时，使其在地下使用的寿命进一步延长，减少损坏，起到的保温效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯保温材料技术领域，具体为一种用于石油管道的聚氨酯保温材料。
背景技术
聚氨酯材料是异氰酸酯和羟基化合物经聚合发泡制成，按其硬度可分为软质和硬质两类，它具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度；化学稳定性好，耐许多溶剂和油类；耐磨性优良，较天然海绵大20倍；同时还具有优良的加工性、极低的导热系数、粘合性等性能，是一种性能优良的保温材料。
石油管道一般都埋在地下，对于石油输送时管道内的温度一般低至零下20℃以下，高至140℃以上，所以对于管道外的保温材料的要求极其严格，且由于管道一直埋在地下，容易受到微生物以及氧化作用的腐蚀，造成保温材料的损坏。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于石油管道的聚氨酯保温材料，用于解决背景技术中的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于石油管道的聚氨酯保温材料，包括组分A与组分B；
组分A包括如下重量份原料：聚醚多元醇100-110份、过氯乙烯树脂5.1-8.2份、脂肪醇聚氧乙烯醚9-13份、辛酸钾2-3份、苯并三氮唑2.2-3.2份、云母粉20-30份、十二烷基硫酸钠3.2-4.9份、木钙1-2份、壬基酚聚氧乙烯醚2-3份、改性凹凸棒土5.3-7.5份、水8-12份；
所述改性凹凸棒土由如下步骤制成：将凹凸棒原土加入烘箱中，在110℃下脱水活化3h，然后将脱水活化后的凹凸棒原土、改性剂、去离子水加入烧瓶中，置于恒温振荡箱中在温度60℃，转速120-150r/min条件下，恒温反应3-4h，反应结束，过滤、洗涤后在80℃下干燥8-10h，再于110℃下活化1h，研磨过80-100目筛，得到改性凹凸棒土。
进一步地，所述脱水活化后的凹凸棒原土、改性剂、去离子水的用量比为20g：10g：500mL。
进一步地，所述改性剂由如下步骤制成：
步骤S1：在烧瓶中加入三聚氯氰与丙酮，溶解后在冰浴下搅拌20min，然后向烧瓶中滴加间苯三酚的水溶液，维持体系pH为7-7.2，温度为0-5℃，搅拌反应3h，制得中间物1；
反应方程式如下所示：
步骤S2：在烧瓶中加入中间物1与四氢呋喃，在0-5℃搅拌10min后，向烧瓶中滴加对氨基苯酚的水溶液，在温度为0-5℃，pH为7的条件下，搅拌反应2h，制得中间物2；
反应方程式如下所示：
步骤S3：将中间物2、四氢呋喃加入烧瓶中，在室温下搅拌10min，然后加入叔丁醇钾回流30min，再加入1，8-二氯辛烷，在温度20-30℃条件下反应5-6h，反应结束后制得中间物3；
反应方程式如下所示：
步骤S4：将中间物3与四氢呋喃加入烧瓶中，在温度100℃下搅拌10min，然后向烧瓶内滴加三甲胺溶液，滴加结束后，在温度为105℃条件下反应3-4h，反应结合后除去溶剂，制得改性剂。
反应方程式如下所示：
进一步地，步骤S1所述三聚氯氰、丙酮、间苯三酚的水溶液的用量比为0.02mol：50mL：50mL，所述间苯三酚的水溶液为间苯三酚与去离子水按用量比0.007mol：50mL混合而成；步骤S2所述中间物1、四氢呋喃、对氨基苯酚的水溶液的用量比为0.01mol：50mL：100mL，所述对氨基苯酚的水溶液为对氨基苯酚与去离子水按用量比0.01mol：50mL混合而得。
进一步地，步骤S3所述中间物2、四氢呋喃、叔丁醇钾、1，8-二氯辛烷的用量比为0.01mol：50mL：0.1g：0.012mol；步骤S4所述中间物3、四氢呋喃、三甲胺溶液的用量比为0.01mol：100mL：0.012mol。
进一步地，所述组分B为异氰酸酯，组分B与组分A的质量比为1:6-6.4。
进一步地，该聚氨酯保温材料由如下步骤制成：
步骤一：将组分A各原料混合，在常温下研磨30min，得到混合料A；再将组分B加入混合料A中，在转速为200-300r/min条件下搅拌3-5min，得到预混料；
步骤二：将预混料浇注到模具中自由发泡，获得模坯；然后，连同模具一起将模坯送入隧道式烘箱中，分段升温：在45℃下，反应15-25min；在55℃下，反应10-15min；在80℃下，反应5-10min；最后在90℃下熟化5-7h，得到聚氨酯保温材料。
(三)有益效果
本发明提供了一种用于石油管道的聚氨酯保温材料。与现有技术相比具备以下有益效果：本发明使用组分A和组分B制备了聚氨酯保温材料，利用聚氨酯的低导热性能，使其具备良好的保温性能；本发明无氟环保，不会对环境造成伤害；且本发明制备了改性剂，首先由三聚氯氰与间苯三酚反应制得中间物1，再将中间物1与对氨基苯酚反应制得中间物2，中间物2的两个氨基再与1，8-二氯辛烷反应制得中间物3，中间物3与三甲胺季铵化反应，制得带有两个酚羟基和两个长链烷基季铵盐的改性剂，利用该改性剂改性凹凸棒原土制备得到了一种改性凹凸棒土，凹凸棒石是一种链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物，其基本晶体单元形成链状结构的棒束，晶体呈针状、纤维状或纤维状集合体，其内部存在大量的可交换的阳离子，改性剂的长链烷基季铵盐侧链可以很好的通过离子交换与凹凸棒土内部结合在一起，未结合的长链烷基季铵盐可以起到吸附微生物，进而杀灭微生物的作用，两个酚羟基基团可以起到良好的抗氧化作用，应用于聚氨酯材料的制备，可以赋予材料良好的抗菌性能和抗氧化性能，在用于石油管道时，使其在地下使用的寿命进一步延长，减少损坏，起到的保温效果更好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备改性剂，该改性剂由如下步骤制成：
步骤S1：在烧瓶中加入三聚氯氰与丙酮，溶解后在冰浴下搅拌20min，然后向烧瓶中滴加间苯三酚的水溶液，维持体系pH为7，温度为0℃，搅拌反应3h，制得中间物1；
步骤S2：在烧瓶中加入中间物1与四氢呋喃，在0℃搅拌10min后，向烧瓶中滴加对氨基苯酚的水溶液，在温度为0℃，pH为7的条件下，搅拌反应2h，制得中间物2；
步骤S3：将中间物2、四氢呋喃加入烧瓶中，在室温下搅拌10min，然后加入叔丁醇钾回流30min，再加入1，8-二氯辛烷，在温度20℃条件下反应5h，反应结束后制得中间物3；
步骤S4：将中间物3与四氢呋喃加入烧瓶中，在温度100℃下搅拌10min，然后向烧瓶内滴加三甲胺溶液，滴加结束后，在温度为105℃条件下反应3h，反应结合后除去溶剂，制得改性剂。
实施例2
制备改性剂，该改性剂由如下步骤制成：
步骤S1：在烧瓶中加入三聚氯氰与丙酮，溶解后在冰浴下搅拌20min，然后向烧瓶中滴加间苯三酚的水溶液，维持体系pH为7.1，温度为3℃，搅拌反应3h，制得中间物1；
步骤S2：在烧瓶中加入中间物1与四氢呋喃，在3℃搅拌10min后，向烧瓶中滴加对氨基苯酚的水溶液，在温度为3℃，pH为7的条件下，搅拌反应2h，制得中间物2；
步骤S3：将中间物2、四氢呋喃加入烧瓶中，在室温下搅拌10min，然后加入叔丁醇钾回流30min，再加入1，8-二氯辛烷，在温度25℃条件下反应5.5h，反应结束后制得中间物3；
步骤S4：将中间物3与四氢呋喃加入烧瓶中，在温度100℃下搅拌10min，然后向烧瓶内滴加三甲胺溶液，滴加结束后，在温度为105℃条件下反应3.5h，反应结合后除去溶剂，制得改性剂。
实施例3
制备改性剂，该改性剂由如下步骤制成：
步骤S1：在烧瓶中加入三聚氯氰与丙酮，溶解后在冰浴下搅拌20min，然后向烧瓶中滴加间苯三酚的水溶液，维持体系pH为7.2，温度为5℃，搅拌反应3h，制得中间物1；
步骤S2：在烧瓶中加入中间物1与四氢呋喃，在5℃搅拌10min后，向烧瓶中滴加对氨基苯酚的水溶液，在温度为5℃，pH为7的条件下，搅拌反应2h，制得中间物2；
步骤S3：将中间物2、四氢呋喃加入烧瓶中，在室温下搅拌10min，然后加入叔丁醇钾回流30min，再加入1，8-二氯辛烷，在温度30℃条件下反应6h，反应结束后制得中间物3；
步骤S4：将中间物3与四氢呋喃加入烧瓶中，在温度100℃下搅拌10min，然后向烧瓶内滴加三甲胺溶液，滴加结束后，在温度为105℃条件下反应4h，反应结合后除去溶剂，制得改性剂。
实施例4
制备改性凹凸棒土，该改性凹凸棒土由如下步骤制成：
将凹凸棒原土加入烘箱中，在110℃下脱水活化3h，然后将脱水活化后的凹凸棒原土、实施例2制备的改性剂、去离子水加入烧瓶中，置于恒温振荡箱中在温度60℃，转速120r/min条件下，恒温反应3h，反应结束，过滤、洗涤后在80℃下干燥8h，再于110℃下活化1h，研磨过80目筛，得到改性凹凸棒土。
实施例5
制备改性凹凸棒土，该改性凹凸棒土由如下步骤制成：
将凹凸棒原土加入烘箱中，在110℃下脱水活化3h，然后将脱水活化后的凹凸棒原土、实施例2制备的改性剂、去离子水加入烧瓶中，置于恒温振荡箱中在温度60℃，转速135r/min条件下，恒温反应3.5h，反应结束，过滤、洗涤后在80℃下干燥9h，再于110℃下活化1h，研磨过90目筛，得到改性凹凸棒土。
实施例6
制备改性凹凸棒土，该改性凹凸棒土由如下步骤制成：
将凹凸棒原土加入烘箱中，在110℃下脱水活化3h，然后将脱水活化后的凹凸棒原土、实施例2制备的改性剂、去离子水加入烧瓶中，置于恒温振荡箱中在温度60℃，转速150r/min条件下，恒温反应4h，反应结束，过滤、洗涤后在80℃下干燥10h，再于110℃下活化1h，研磨过100目筛，得到改性凹凸棒土。
实施例7
一种用于石油管道的聚氨酯保温材料，包括组分A与组分B；
组分A包括如下重量份原料：聚醚多元醇100份、过氯乙烯树脂5.1份、脂肪醇聚氧乙烯醚9份、辛酸钾2份、苯并三氮唑2.2份、云母粉20份、十二烷基硫酸钠3.2份、木钙1份、壬基酚聚氧乙烯醚2份、实施例5制备的改性凹凸棒土5.3份、水8份；
组分B为异氰酸酯，组分B与组分A的质量比为1:6；
该聚氨酯保温材料由如下步骤制成：
步骤一：将组分A各原料混合，在常温下研磨30min，得到混合料A；再将组分B加入混合料A中，在转速为200r/min条件下搅拌3min，得到预混料；
步骤二：将预混料浇注到模具中自由发泡，获得模坯；然后，连同模具一起将模坯送入隧道式烘箱中，分段升温：在45℃下，反应15min；在55℃下，反应10min；在80℃下，反应5min；最后在90℃下熟化5h，得到聚氨酯保温材料。
实施例8
一种用于石油管道的聚氨酯保温材料，包括组分A与组分B；
组分A包括如下重量份原料：聚醚多元醇105份、过氯乙烯树脂7.0份、脂肪醇聚氧乙烯醚11份、辛酸钾2.5份、苯并三氮唑2.7份、云母粉25份、十二烷基硫酸钠4.05份、木钙1.5份、壬基酚聚氧乙烯醚2.5份、实施例5制备的改性凹凸棒土6.4份、水10份；
组分B为异氰酸酯，组分B与组分A的质量比为1:6.2；
该聚氨酯保温材料由如下步骤制成：
步骤一：将组分A各原料混合，在常温下研磨30min，得到混合料A；再将组分B加入混合料A中，在转速为250r/min条件下搅拌4min，得到预混料；
步骤二：将预混料浇注到模具中自由发泡，获得模坯；然后，连同模具一起将模坯送入隧道式烘箱中，分段升温：在45℃下，反应20min；在55℃下，反应12.5min；在80℃下，反应7.5min；最后在90℃下熟化6h，得到聚氨酯保温材料。
实施例9
一种用于石油管道的聚氨酯保温材料，包括组分A与组分B；
组分A包括如下重量份原料：聚醚多元醇110份、过氯乙烯树脂8.2份、脂肪醇聚氧乙烯醚13份、辛酸钾3份、苯并三氮唑3.2份、云母粉30份、十二烷基硫酸钠4.9份、木钙2份、壬基酚聚氧乙烯醚3份、实施例5制备的改性凹凸棒土7.5份、水12份；
组分B为异氰酸酯，组分B与组分A的质量比为1:6.4；
该聚氨酯保温材料由如下步骤制成：
步骤一：将组分A各原料混合，在常温下研磨30min，得到混合料A；再将组分B加入混合料A中，在转速为300r/min条件下搅拌5min，得到预混料；
步骤二：将预混料浇注到模具中自由发泡，获得模坯；然后，连同模具一起将模坯送入隧道式烘箱中，分段升温：在45℃下，反应25min；在55℃下，反应15min；在80℃下，反应10min；最后在90℃下熟化7h，得到聚氨酯保温材料。
对比例：与实施例8相比不使用改性凹凸棒土。
对实施例7-9和对比例得到的聚氨酯保温材料进行性能测试：
导热系数参照GB/T 3399-1982，抑菌性能测试方法：将制备的聚氨酯材料裁剪成直径0.5cm的小圆片，采用抑菌圈法测试，革兰氏阳性菌选择金黄色葡萄球菌，革兰氏阴性菌选择大肠杆菌，培养基采用LB培养基，培养温度37℃，采用抑菌圈直径判断抑菌效果；
由上表可以看出本发明制得的聚氨酯保温材料具备极低的导热系数，保温效果很好，且具有优异的抑菌性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种用于石油管道的聚氨酯保温材料，其特征在于：包括组分A与组分B；
组分A包括如下重量份原料：聚醚多元醇100-110份、过氯乙烯树脂5.1-8.2份、脂肪醇聚氧乙烯醚9-13份、辛酸钾2-3份、苯并三氮唑2.2-3.2份、云母粉20-30份、十二烷基硫酸钠3.2-4.9份、木钙1-2份、壬基酚聚氧乙烯醚2-3份、改性凹凸棒土5.3-7.5份、水8-12份；
所述改性凹凸棒土由如下步骤制成：将凹凸棒原土加入烘箱中，在110℃下脱水活化3h，然后将脱水活化后的凹凸棒原土、改性剂、去离子水加入烧瓶中，置于恒温振荡箱中在温度60℃，转速120-150r/min条件下，恒温反应3-4h，反应结束，过滤、洗涤后在80℃下干燥8-10h，再于110℃下活化1h，研磨过80-100目筛，得到改性凹凸棒土。
2.根据权利要求1所述的一种用于石油管道的聚氨酯保温材料，其特征在于：所述脱水活化后的凹凸棒原土、改性剂、去离子水的用量比为20g：10g：500mL。
3.根据权利要求1所述的一种用于石油管道的聚氨酯保温材料，其特征在于：所述改性剂由如下步骤制成：
步骤S1：在烧瓶中加入三聚氯氰与丙酮，溶解后在冰浴下搅拌20min，然后向烧瓶中滴加间苯三酚的水溶液，维持体系pH为7-7.2，温度为0-5℃，搅拌反应3h，制得中间物1；
步骤S2：在烧瓶中加入中间物1与四氢呋喃，在0-5℃搅拌10min后，向烧瓶中滴加对氨基苯酚的水溶液，在温度为0-5℃，pH为7的条件下，搅拌反应2h，制得中间物2；
步骤S3：将中间物2、四氢呋喃加入烧瓶中，在室温下搅拌10min，然后加入叔丁醇钾回流30min，再加入1，8-二氯辛烷，在温度20-30℃条件下反应5-6h，反应结束后制得中间物3；
步骤S4：将中间物3与四氢呋喃加入烧瓶中，在温度100℃下搅拌10min，然后向烧瓶内滴加三甲胺溶液，滴加结束后，在温度为105℃条件下反应3-4h，反应结合后除去溶剂，制得改性剂。
4.根据权利要求3所述的一种用于石油管道的聚氨酯保温材料，其特征在于：步骤S1所述三聚氯氰、丙酮、间苯三酚的水溶液的用量比为0.02mol：50mL：50mL，所述间苯三酚的水溶液为间苯三酚与去离子水按用量比0.007mol：50mL混合而成；步骤S2所述中间物1、四氢呋喃、对氨基苯酚的水溶液的用量比为0.01mol：50mL：100mL，所述对氨基苯酚的水溶液为对氨基苯酚与去离子水按用量比0.01mol：50mL混合而得。
5.根据权利要求3所述的一种用于石油管道的聚氨酯保温材料，其特征在于：步骤S3所述中间物2、四氢呋喃、叔丁醇钾、1，8-二氯辛烷的用量比为0.01mol：50mL：0.1g：0.012mol；步骤S4所述中间物3、四氢呋喃、三甲胺溶液的用量比为0.01mol：100mL：0.012mol。
6.根据权利要求1所述的一种用于石油管道的聚氨酯保温材料，其特征在于：所述组分B为异氰酸酯，组分B与组分A的质量比为1:6-6.4。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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