[发明专利]包含VDF聚合物和石墨的聚合物组合物

说明书

本发明涉及一种聚合物组合物，其包含：一种或多种偏二氟乙烯(VDF)聚合物，对于100份的VDF聚合物从1至100重量份、优选从2至50重量份、更优选从2至30重份、甚至更优选从3至20重量份的多个石墨颗粒，其中所述石墨颗粒具有如通过激光散射测量的小于50μm、优选从2至30μm、更优选从2至20μm、甚至更优选从2至10μm的D90颗粒尺寸以及从10至50m²/g、优选15至35m²/g的BET比表面积。本发明还涉及包含该组合物的管状制品以及其在石油和天然气作业中的用途。

技术领域

本申请要求于2018年11月26日提交的欧洲号18208223.0的优先权，出于所有目的将此申请的全部内容通过援引并入本文。

本发明涉及一种聚合物组合物，其包含偏二氟乙烯(VDF)聚合物和选定的石墨等级。根据本发明的组合物特别可用于制造管状制品，如用于油/气开采工业的管，特别地可用于严苛条件下的应用，如将烃类从离岸井输送到离岸浮动装置。根据本发明的组合物减少了烃流中酸性气体如CO₂和H₂S渗透穿过管层，从而防止了管层的金属外护面层的腐蚀。同时，根据本发明的组合物具有良好的机械特性，如断裂伸长率和屈服应变，这允许这些组合物在还涉及显著的重复机械变形的情况下应用。

背景技术

离岸管道，如用于将原油和天然气从离岸钻机和终端机泵送到岸上或浮动平台的那些管道，被要求能够承受非常高的压力和温度并且因此典型地包括由金属如铁和钢制成的层。

此类管道还被要求是柔性的，以便适应源头和目的地的相对移动，并且还允许以轧制的形式进行输送和再利用。典型地通过将提供结构和耐压性的金属层与密封管子并防止材料从管的内部向外部迁移的聚合物层组合来实现柔性。

用于输送烃类的柔性管，也称为柔性立管，被广泛使用并且通常从管内向外包括被聚合物内部密封护套覆盖的金属骨架、压力护面层、可拉伸护面层和聚合物外部护套，以保护整个管并且特别是防止海水渗透其厚度。金属骨架和压力护面层通常由以短间距缠绕的纵向元件组成，并且给予管其承受径向力的能力，而可拉伸护面层通常由以长间距缠绕的金属丝组成，以便应对轴向力。柔性立管可以是粘结的或非粘结的。本发明可应用于两种类型中。

考虑到聚偏二氟乙烯(PVDF)在典型地在100℃与130℃之间的温度下对烃类的耐化学性，该聚偏二氟乙烯已被提议作为用于制造此种聚合物内部密封护套的材料。

在操作温度和压力下，烃类中包含的二氧化碳(CO₂)和硫化氢(H₂S)渗透穿过聚合物内部密封护套进入可拉伸护面层中，并且在存在水蒸气的情况下，引起这些金属增强物的腐蚀。这些现象可能影响管的机械性能，特别地在超深水应用中，并且因此减少管的使用寿命。

有时使用压力护面层和可拉伸护面层的酸性介质钢种来防止这种腐蚀作用，然而，此类钢种具有昂贵和机械特性差的缺点，这增加了这些管中金属部分的截面和重量。

因此，需要可用于此类柔性管的聚合物内部密封护套中的改善的聚合物组合物，该聚合物组合物具有减少的从酸性气体的渗透，从而允许制造此类管而没有上述与使用酸性钢种有关的缺点，并且一般会延长此类管的使用寿命。此类组合物还应维持良好的机械特性，以便承受它们在操作期间经受的重复应变和压缩力，特别是与辊的卷绕/退绕以及烃类的源头和目的地位置的相对移动(例如当目的地是浮动平台时)相关的。在这些条件下，典型地对管的一侧进行拉伸，同时对对侧进行压缩，并且此拉伸/压缩循环可以在不同的方向上重复多次。

出于这些原因，非常重要的是，管中使用的材料具有足够高的断裂伸长率和足够高的屈服应力，以便在管的整个使用寿命中承受这些应力。

发明内容

本发明涉及一种聚合物组合物，其包含VDF聚合物和选定的石墨材料，该选定的石墨材料具有小的颗粒尺寸和在限定范围内的BET比表面积，该选定的石墨材料不包括具有非常低或非常高的BET比表面积的材料。