本发明涉及水加热材料技术领域，具体是一种水加热材料及其制备方法和应用以及水加热装置。
背景技术：
水，包括天然水(河流、湖泊、大气水、海水、地下水等(含杂质))，蒸馏水是纯净水，人工制水(通过化学反应使氢氧原子结合得到的水)。水是地球上最常见的物质之一，是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要作用。它是一种狭义不可再生，广义可再生资源。水的用途非常广泛，特别是现有的工业生产中更是离不开水的参与，如石油开采注水、印染用水、食品加工用水等，需要大量的水，其中石油开采注水中含有亚铁离子、钙离子、钡离子、锶离子。去除时需要注入硫酸根，但是会产生碳酸钙结垢、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶结垢、氧化铁沉淀，不能完成配注要求，严重影响油田注水稳产措施的实施效果。
目前市场上的大量缓蚀阻垢剂，阻垢效果单一，不能有效控制高含量硫酸根、高含氧清水与高含量钡锶离子、高含量亚铁离子的污水混合结垢与沉淀。本发明提供一种只需加热处理即能去除上述结垢与沉淀的材料。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有较好的抗拉强度、不易变形、保温效果好、无毒害的水加热材料及其制备方法和应用以及水加热装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物32-40份、山梨坦单硬脂酸酯8-16份、乙二醇乙醚5-12份、高岭石15-23份、双氧水45-55份。
作为本发明进一步的方案：所述水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物34-38份、山梨坦单硬脂酸酯10-14份、乙二醇乙醚7-10份、高岭石17-21份、双氧水48-52份。
作为本发明进一步的方案：所述水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物36份、山梨坦单硬脂酸酯12份、乙二醇乙醚9份、高岭石19份、双氧水50份。
本发明的另一目的是提供一种水加热材料的制备方法，由以下步骤组成：
1)将乙二醇乙醚与去离子水配制成质量含量为8-10％的乙二醇乙醚溶液；
2)将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粉碎、过120目筛，然后与双氧水混合搅拌55-60min，再加入山梨坦单硬脂酸酯，升温至45-48℃，并在该温度下搅拌处理0.6-0.8h，制得混合物A；
3)将高岭石粉碎、过150目筛，加入乙二醇乙醚溶液，并在57-59℃下搅拌1-1.2h，然后在82-85℃下搅拌15-20min，再在110-115℃下搅拌10-15min，制得混合物B；
4)将混合物A与混合物B混合，在70-72℃下超声处理1.2h，超声功率为900W，再在155-158℃下热处理45-50min，即得水加热材料。
本发明的又一目的是提供所述水加热材料在水加热装置中的应用。
本发明的又一目的是提供一种水加热装置，采用上述水加热材料制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物利用双氧水进行预处理，然后与山梨坦单硬脂酸酯进行聚合反应，再与高岭石粉碎、乙二醇乙醚反应的产物进行进一步反应，制得的水加热材料具有极高的防垢能力，特别对于硫酸钡、硫酸锶结构以及氧化铁沉淀具有较好的脱除效果，使其团聚在一起，且不附着在水加热材料上，极易清除，避免其对出口的堵塞，还具有较好的抗拉强度、不易变形、保温效果好，使用寿命较现有材料延长50％以上，无毒无尘，对人体皮肤不刺激，利于环境保护和劳动保护。
燃烧性能级别：不燃性A级；试验表明：在喷灯下加热(1700℃)不燃，据检测，用硅酸镁材料涂抹在三块200×25×10毫米木炭上，或用5mm木板制成三个200×200×200毫米木箱上，要求涂抹完整，无裂纹，孔隙，干燥后置于50公斤木材中点火燃烧。木材烧尽后，内中木炭火木箱完好。锯开木炭和木箱，无着火和燃烧痕迹。
耐冻融：从温室骤冷至零下50℃，加温至零上400℃，120小时内重复两次。试件外形表面无裂痕、鼓泡、剥离及变色现象。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物32份、山梨坦单硬脂酸酯8份、乙二醇乙醚5份、高岭石15份、双氧水45份。
将乙二醇乙醚与去离子水配制成质量含量为8％的乙二醇乙醚溶液。将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粉碎、过120目筛，然后与双氧水混合搅拌55min，再加入山梨坦单硬脂酸酯，升温至45℃，并在该温度下搅拌处理0.6h，制得混合物A。将高岭石粉碎、过150目筛，加入乙二醇乙醚溶液，并在57℃下搅拌1-1.2h，然后在82℃下搅拌15min，再在110℃下搅拌10min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在70℃下超声处理1.2h，超声功率为900W，再在155℃下热处理45min，即得水加热材料。
实施例2
本发明实施例中，一种水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物40份、山梨坦单硬脂酸酯16份、乙二醇乙醚12份、高岭石23份、双氧水55份。
将乙二醇乙醚与去离子水配制成质量含量为8-10％的乙二醇乙醚溶液。将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粉碎、过120目筛，然后与双氧水混合搅拌60min，再加入山梨坦单硬脂酸酯，升温至48℃，并在该温度下搅拌处理0.8h，制得混合物A。将高岭石粉碎、过150目筛，加入乙二醇乙醚溶液，并在59℃下搅拌1.2h，然后在85℃下搅拌20min，再在115℃下搅拌15min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在72℃下超声处理1.2h，超声功率为900W，再在158℃下热处理50min，即得水加热材料。
实施例3
本发明实施例中，一种水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物34份、山梨坦单硬脂酸酯10份、乙二醇乙醚7份、高岭石17份、双氧水48份。
将乙二醇乙醚与去离子水配制成质量含量为9％的乙二醇乙醚溶液。将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粉碎、过120目筛，然后与双氧水混合搅拌58min，再加入山梨坦单硬脂酸酯，升温至46℃，并在该温度下搅拌处理0.7h，制得混合物A。将高岭石粉碎、过150目筛，加入乙二醇乙醚溶液，并在58℃下搅拌1.1h，然后在84℃下搅拌18min，再在112℃下搅拌12min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在71℃下超声处理1.2h，超声功率为900W，再在156℃下热处理48min，即得水加热材料。
实施例4
本发明实施例中，一种水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物38份、山梨坦单硬脂酸酯14份、乙二醇乙醚10份、高岭石21份、双氧水52份。
将乙二醇乙醚与去离子水配制成质量含量为9％的乙二醇乙醚溶液。将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粉碎、过120目筛，然后与双氧水混合搅拌58min，再加入山梨坦单硬脂酸酯，升温至46℃，并在该温度下搅拌处理0.7h，制得混合物A。将高岭石粉碎、过150目筛，加入乙二醇乙醚溶液，并在58℃下搅拌1.1h，然后在84℃下搅拌18min，再在112℃下搅拌12min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在71℃下超声处理1.2h，超声功率为900W，再在156℃下热处理48min，即得水加热材料。
实施例5
本发明实施例中，一种水加热材料，由以下按照重量份的原料组成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物36份、山梨坦单硬脂酸酯12份、乙二醇乙醚9份、高岭石19份、双氧水50份。
将乙二醇乙醚与去离子水配制成质量含量为9％的乙二醇乙醚溶液。将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物粉碎、过120目筛，然后与双氧水混合搅拌58min，再加入山梨坦单硬脂酸酯，升温至46℃，并在该温度下搅拌处理0.7h，制得混合物A。将高岭石粉碎、过150目筛，加入乙二醇乙醚溶液，并在58℃下搅拌1.1h，然后在84℃下搅拌18min，再在112℃下搅拌12min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在71℃下超声处理1.2h，超声功率为900W，再在156℃下热处理48min，即得水加热材料。
实施例6
将油井产出液小心的倒入一个用高纯氮气赶氧的不锈钢容器中，产出液充满容器，然后将容器密闭，在75～80℃下恒温24小时，冷却至室温，静止放置4小时后用高纯氮气将不锈钢容器中底部的脱出水压出密封保存。
将本发明实施例1-5制得的水加热材料用于制备水加热装置，将含有硫酸根的水与处理后的产出液置入水加热装置中加热至60℃，恒温8小时。
用原子吸收光谱测定溶液中的钡离子、锶离子、铁离子含量，计算本发明对硫酸钡锶结垢的防垢效果与对氧化铁沉淀的防垢效果。
防垢率计算公式：
η(％)＝C1*100/C2
式中：η―防垢率％；
C1―实验后混合水中测试的钡离子或锶离子或铁离子含量mg/L；
C2―实验前混合水中的钡离子或锶离子或铁离子理论含量mg/L。
试验结果如表1所示。
表1
由表1可知，本发明制得的水加热材料制成水加热装置后，用于加热地层水，具有防垢的效果，且防垢率较高，均在95％以上，特别对于硫酸钡、硫酸锶结构以及氧化铁沉淀具有较好的脱除效果，其中实施例3-5较优，防垢率均在97％以上，实施例5最优，除了硫酸钡(98.2％)外的防垢率在99％以上。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。