复合聚氨酯弹性体组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚氨酯材料技术领域，尤其涉及一种用于水下生产设施保温的复合聚 氨酯弹性体组合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 水下生产系统以其显著的技术优势、可观的经济效益在世界各地的深水油气田开 发中有着广泛的应用。深水油气出口温度一般比较高，且很大一部分油气是多相流，海底的 环境温度非常低，如果油气田正常运营以及事故停产时水下生产设施（管汇、跨接管、分 离器等）未进行保温，油气在输送过程中容易生成蜡状物、水合物等固体组分，流动速度降 低，有时甚至会造成管线阻塞、油田停产，带来巨大的经济损失。解决深海水下生产设施流 体阻塞的有效策略就是对管道进行绝热保温，减少管道内热量损失，维持流体较高温度，不 会发生结蜡与形成水合物，保障流体流动性、优化生产效率、降低油气处理费用。
[0003] 管道保温主要有管中管保温和湿式保温（保温材料直接包覆在输送管道上，外面 与海水直接接触）。由于深海水下生产设施因管道结构复杂、弯道多、外表不规整等特点，管 中管保温施工难度大，其管路保温通常选择湿式保温，聚胺酯弹性体具有高强度、耐腐蚀、 耐水等性能，且具有良好的保温特性，中空玻璃微球的加入可进一步降低聚氨酯材料的导 热系数，提升其保温性能，同时增加材料的抗蠕变特性，因此选择玻璃微球复合聚氨酯弹性 体作为水下生产设施的保温材料。
[0004] 聚氨酯弹性体材料通常在高温模具中熟化成型，水下生产设施保温通常是在施工 现场制作，而不是在工厂进行，受现场施工条件的限制，无法对模具进行有效的加热，聚氨 酯弹性体保温材料不能够在高温下固化成型，因此开发一种常温固化的水下生产设施聚氨 酯保温材料是非常有必要的。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是提供一种用于水下生产设施保温的复合聚氨酯弹性体组合物及其 制备方法，该复合聚氨酯弹性体组合物具有良好的保温、抗压、耐腐蚀、耐水、耐低温以及强 度高的特性，且能够在常温条件下固化，解决现场施工模具不能有效加热而影响复合聚氨 酯弹性体组合物固化成型的问题。
[0006] 本发明的目的是由以下技术方案实现的：
[0007] 本发明复合聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，由甲、乙两种组合物混合组成，甲 乙两种组合物的重量份数比为：135:50至60 ;该甲种组合物的各组分及重量份数比为：聚 合物多元醇为50至60、端羟基聚丁二烯为15至20、扩链剂为15至25、硅烷偶联剂为2至 4、催化剂为3至5、紫外线吸收剂为1至2、抗氧剂为0. 5至1、消泡剂为0. 1至0. 3、附着力 促进剂为1至2、中空玻璃微球为33至45份；该乙种组合物的各组分及重量份数比为：异 氰酸酯为80至90、聚氧化丙烯二醇为5至10、小分子量醇为0至15、催化剂为0. 1至0. 5。
[0008] 前述的复合聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，所述聚合物多元醇为第一聚氧化 丙烯二醇、第二聚氧化丙烯二醇和聚四氢呋喃二醇三者的混合物，其中第一聚氧化丙烯二 醇的数均分子量是800至1200,第二聚氧化丙烯二醇的数均分子量是2800至3200,聚四 氢呋喃二醇的数均分子量是1300至1500,第一聚氧化丙烯二醇、第二聚氧化丙烯二醇和 聚四氢呋喃二醇三者的重量份数比为1 :1. 5至4 :0. 5至1. 5 ;所述端羟基聚丁二烯的数均 分子量是2500至2800,官能度是2. 2至2. 6 ;所述扩链剂为1，4- 丁二醇、三羟甲基丙烷、 对苯二酚二乙醇醚（HQEE)、二甲硫基甲苯二胺（DMTDA)、2, 4-二氨基-3, 5-二甲硫基氯苯 (TX-2)中的一种或多种；所述硅烷偶联剂为Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560)、 Y-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570)、乙烯基三甲氧基硅烷（DL171)中的一种 或多种；所述甲种组合物中的催化剂为Bi含量16%的有机铋催化剂（BiCAT8118)、Bi含 量20%的有机铋催化剂（BiCAT8106)或者有机锌1910中的一种或多种；所述乙种组合 物中的催化剂为4,6-三（二甲胺基甲基）苯酚）（DMP-30);所述紫外线吸收剂为2-羟 基-4-氧基二苯甲酮（UV-9)、双（1，2,2,6,6_五甲基-4-哌啶基）癸二酸酯（UV-765)、 2,2'-羟基-3，，5'-二（戊苯基）二苯甲酮（UV-531)、2-(二羟基-3，，5'-二叔丁 基苯基）-5_氯代苯并噻唑（UV-328)、2-(2' -羟基_3'，5' -二叔苯基）-5_氯化苯并三唑 (UVP-327)中的一种或多种；所述抗氧剂为2, 6-二叔丁基-4-甲基苯酚（BHT，抗氧剂264)、 四（4-羟基-3, 5-叔）季戊四醇酯（抗氧剂1010)、3, 5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八酯 (抗氧剂1076)、亚磷酸三（壬基苯酯）（TNP)、双（0-3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸） 己二酸酯中的一种或多种；所述消泡剂为德国毕克BYK-066N、BYK-A555、BYK-LPA5551中的 一种或多种；所述附着力促进剂为德谦1051、德谦112141-9050、2-(3,4-环氧环己烷）乙 基三甲氧基硅烷中的一种或多种；所述中空玻璃微球粒径为2至130 ym，真实密度为0. 30 至0. 40g/cm3;选用型号为S38、VS5500、T40中的一种或多种；所述小分子量醇为异丙醇；所 述异氰酸酯为4,4'_二苯基甲烷二异氰酸酯99%以上的异氰酸酯（MDI-100)、2,4_二苯基 甲烷二异氰酸酯与4,4' -二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物（MDI-50)、六亚甲基二异氰酸酯 (HDI)中的一种或多种；所述乙种组合物聚氧化丙烯二醇数均分子量为800至1200或2800 至3200 ;所述乙种组合物中的催化剂为2,4,6-三（二甲胺基甲基）苯酚（DMP-30)。
[0009] 本发明复合聚氨酯弹性体组合物的制备方法，其特征在于，包括步骤：
[0010] (一）制备甲种组合物：按照重量份数称量聚合物多元醇和端羟基聚丁二烯后装 入反应釜中搅拌，然后加入按照重量份数称量的扩链剂、硅烷偶联剂、催化剂、紫外线吸收 剂、抗氧剂、消泡剂及附着力促进剂，在80至1KTC下真空脱水3至4小时，当水分重量份数 小于或等于〇. 05%时，降温至30至40°C，然后按重量份数比加入中空玻璃微球，再在真空 条件下搅拌1至2小时，粘度控制在5000mPa ? S以下，装桶充N2备用；
[0011] (二）制备乙种组合物：按照重量份数称量异氰酸酯后加入反应釜，缓慢升温40 至60°C，然后加入按照重量份数比称量的聚氧化丙烯二醇、小分子量醇以及催化剂，缓慢升 温到80至110°C，反应2至3h，待异氰酸根（NCO)含量合格后，装桶充N 2备用；
[0012] (三）将甲种组合物和乙种组合物按照重量份数比135 :50至60在25至35°C的 常压条件下进行混合，然后浇入室温模具中，在常温下反应30至60min后脱模，得到成品， 该成品置于常温下进行熟化150至168h，以达到最终性能。
[0013] 前述的复合聚氨酯弹性体组合物的制备方法，其中，所述成品的最终性能为， 导热系数是0. 14至0. 16W/m ? K，密度为700至850Kg/m3,拉伸强度彡7MPa，抗压强度 彡15MPa(10%变形量），玻璃化转变温度Tg彡-25°C，环形剪切强度彡5MPa。
[0014] 前述的复合聚氨酯弹性体组合物的制备方法，其中，所述乙种组合物异氰酸根含 量合格为异氰酸根含量达到25 %至29%。
[0015] 前述的复合聚氨酯弹性体组合物的制备方法，其中，所述复合聚氨酯弹性体组合 物由甲、乙两种组合物混合组成，甲乙两种组合物的重量份数比为：135:50至60 ;该甲种组 合物的各组分及重量份