[发明专利]一种新型穿越管道外层材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种用于穿越管道外层材料及制备方法，用于替代传统3PE结构中最外层的聚烯烃材料，使其保证防腐性能的同时，提高抗划伤能力。

背景技术

由于地质条件的限制，石油天然气管道经常要水平定向穿越(HDD)岩石层，这就要求管道的外层保护材料不仅具有优异的防腐能力，还要具有良好的耐岩石划伤性能。目前，广泛使用3PE结构的防腐涂层中，其最外层材料为聚乙烯或聚丙烯材料，这些材料的强度较低，在穿越的过程中很容易被划伤，造成防腐性能的下降，往往需要在穿越段增加外保护层。而且聚烯烃材料极性较低，与底层材料以及补口材料的粘结性能较差，且具有较强的屏蔽阴极保护电流的作用。另外一种常用的外防腐涂层为熔结环氧粉末涂层(FBE)，在穿越段往往采用双层FBE或增加涂层的厚度来提高抗划伤能力，这种涂层具有较高的强度、硬度，被岩石划伤深度较浅，但这种涂层的缺点是韧性较差，被划伤后容易造成涂层的脱落。因此，需要有一种材料，既能够保证防腐能力，又具有良好的韧性和抗划伤能力，以及与其它材料良好的粘接能力。

目前，在一些耐磨高分子复合材料的制备中同时使用增强粒子和润滑粒子来提高材料的强度、硬度以及耐磨性，例如某些耐磨聚乙烯管道的制备中采用纤维作为增强材料，并使用石墨和聚乙烯蜡作为润滑组分(CN101344198A)，也有使用二硫化钼及聚四氟乙烯作为润滑体系(CN101831096A)来用于提高物料输送管道的耐磨性。但石油管道穿越段的防护材料使用条件更加苛刻，不仅要耐磨，还要抗岩石的划伤，另外穿越管的外防护层还涉及与底层材料的粘结问题。因此要面临更多的问题需要解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型穿越管道外层材料，用于代替传统3PE结构中外层的聚烯烃材料，在保证防腐性能的同时，具有较高的强度和良好的韧性，优异的润滑性能，能够有效地提高材料的抗划伤性能，与底层材料以及补口材料的粘结性能，并能减小对阴极保护电流的屏蔽作用。

本发明的另一个目的在于提供一种新型穿越管道外层材料的制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种新型穿越管道外层材料，其特征在于该材料是改性高分子复合材料，由高分子基体、增强无机粒子、润滑无机粒子、极性填料、小分子单体、引发剂以及其他加工助剂组成，其按重量份的比例如下：高分子基体100份，增强无机粒子1-20份，润滑无机粒子1-10份，极性填料1-5份，小分子单体0.1-5份，引发剂0.1-1份，其他加工助剂0-3份，优选为0.2-3份。

所述的高分子基体为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、尼龙11、尼龙12、尼龙1212、尼龙1010、尼龙6、聚酯、聚四氟乙烯及聚醚醚酮中的至少一种。

所述的增强无机粒子采用碳纳米管、碳纤维、玻璃纤维、二氧化硅及蒙脱土中的至少一种。

所述的润滑无机粒子为石墨、二硫化钼、二硫化钨、硫化亚铁及氮化硼中的至少一种。

所述的极性填料为二氧化硅、蒙脱土、水滑石、二氧化钛、三氧化二铝、三氧化二钴以及使用表面活性剂或偶联剂改性的上述粒子中的至少一种。

所述的小分子单体为马来酸、马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酰胺中的至少一种。

所述的引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基或过氧化二苯甲酰中的一种。

所述的其他加工助剂包括抗氧剂、增塑剂等。

一种新型穿越管道防护材料的制备方法，其特征在于将高分子基体、增强无机粒子、润滑无机粒子、极性填料、小分子单体、引发剂以及其他加工助剂以上述比例，使用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、密炼机或开炼机中的一种，在高分子基体熔点以上熔融加工后造粒，即制备得到穿越管道外层防护材料。

其中，高分子基体熔点以上的温度是170-350℃，优选为170-210℃。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)在保证防腐性能的同时，具有较高的强度与良好的韧性，以及优异的润滑性能，能够有效地减低岩石的划伤；

(2)具有一定的极性，能够有效提高与底层材料以及补口材料的粘结性能；

(3)有效降低材料对阴极电流的屏蔽作用；

(4)使用本发明中材料，无需另外增加穿越保护层，减少了工序，降低成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一