专利名称：用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物，并且更具体地涉及含有抗氧化剂、UV稳定剂和阻燃剂并且具有优良物理特性的、用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。
背景技术：
本发明一般涉及用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物，并且更具体地涉及含有抗氧化剂、uv(紫外线)稳定剂和阻燃剂并且具有优良物理特性的、用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。随着通讯和电力技术的发展，各种通讯和电力线缆已经不仅安装在陆地上，还安装在河底和海底。近些年，为了传输从用于获得清洁能源的离岸风力发电站、利用海洋湍流的潮流发电站和利用潮汐涨潮与落潮之间的差异的潮流发电站获得的电力，已采用取决于水深而将各种线缆埋在海底或河底之下或悬在海底或河底之上的方式，将线缆安装在海底或河底。这些海底线缆的典型示例包括连接洲际通讯网络的光缆，用于将陆地上产生的电力传送至海洋上的岛屿或者建筑的电缆。除了上文描述的通讯和电力线缆之外，各种管线和线缆、包括用于将钻探船生产的气体传输至陆地的输气管线和用于地震学观察的线缆(其将置于海洋中的测量系统与观察中心相连接)，以被埋在海底之下或悬在海底之上的方式安装在海底。为了保护上文描述的用于各种应用的线缆，使用了各种类型的线缆保护管。现有技术中已使用的线缆保护管具有以下问题它们由于其密度低而不易于安置在海底，由此降低了其安装的工作效率。而且，现有技术中已经使用的线缆保护管大多数由金属材料制成，因而容易因为海水流动或外部冲击而破裂。此外，线缆保护管的物理特性由于海水的盐分、氧气、UV光以及由电缆中的短路导致的火花而劣化。
发明内容
技术问题本发明的一个目的是提供用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物，其含有高挠性材料，因而有效地避免了因为海水流动或外部冲击而破裂。本发明的另一个目的是提供用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物，其含有高密度材料，因而易于安置在海底以便高效进行安装保护管的操作。本发明的又一个目的是提供用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物，其含有抗氧化剂、UV稳定剂和阻燃剂，使得防止保护管的物理特性因为海水的盐分、氧气和电缆中出现的火花而劣化。
技术方案为了实现上文的目的，在一个方面中，本发明提供了用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物，其包含40-60重量份的异氰酸酯基聚合物、30-60重量份的多元醇基聚合物、5-30重量份的扩链剂、0. 1-2. 0重量份的催化剂、0. 03-0. 06重量份的抗氧化剂、0. 04-1. 0重量份的UV稳定剂和0. 1-0. 5重量份的阻燃剂。在本发明的优选的实施方案中，扩链剂包含选自由1，3_ 丁二醇、1，4_ 丁二醇、1，6-己二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、聚己内酯二醇和聚碳酸酯二醇组成的组中的一种或多种。在本发明更优选的实施方案中，催化剂包含选自由胺类、金属盐和环烷酸类所组成的组中的一种或多种。在本发明更优选的实施方案中，抗氧化剂包含选自由醌类、胺类和酚类所组成的组中的一种或多种。 在本发明更优选的实施方案中，UV稳定剂包含选自由磷酸类、硫酯类、锌氧化物和钛氧化物所组成的组中的一种或多种。在更优选的实施方案中，阻燃剂包含选自由卤素、磷酸酯和羟基化合物所组成的组中的一种或多种。在另一个方面中，本发明提供了用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物，其包含40-60重量份的异氰酸酯基聚合物、30-60重量份的多元醇基聚合物、5-30重量份的扩链剂、0. 1-2. 0重量份的催化剂、60-80重量份的无机粉末、0. 03-0. 06重量份的抗氧化剂、0. 04-1. 0重量份的UV稳定剂和0. 1-0. 5重量份的阻燃剂。在本发明的优选实施方案中，扩链剂包含选自由1，3_ 丁二醇、1，4_ 丁二醇、1，6-己二醇、3-甲基-I，5-戊二醇、聚己内酯二醇和聚碳酸酯二醇所组成的组中的一种或多种。在本发明更优选的实施方案中，催化剂包含选自胺类、金属盐和环烷酸类所组成的组中的一种或多种。在本发明更优选的实施方案中，无机粉末包含选自由碳酸钙、铝、铁、钨所组成的组中的一种或多种，并且其外表面上涂覆有硅烷偶联剂。在本发明更优选的实施方案中，抗氧化剂包含选自由醌类、胺类和酚类所组成的组中的一种或多种。在本发明更优选的实施方案中，UV稳定剂包含选自由磷酸类、硫酯类、锌氧化物和钛氧化物所组成的组中的一种或多种。在更优选的实施方案中，阻燃剂包含选自由卤素、磷酸酯和羟基化合物所组成的组中的一种或多种。有益效果本发明的用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物是挠性的，因而避免了由于海水流动或外部冲击而导致破裂。而且，本发明的聚氨基甲酸酯组合物含有高密度材料，因而易于安置在海底，以便高效进行安装保护管的操作。此外，因为本发明的聚氨基甲酸酯组合物包含抗氧化剂、UV稳定剂和阻燃剂，所以有效防止使用聚氨基甲酸酯组合物制备的保护管的物理特性由于UV光和电缆中出现的火花而劣化。
具体实施例方式在下文中，将详细描述本发明的优选实施方案和本发明组合物的每种成分的物理特性，然而，下面将详细描述这些实施方案以便本领域技术人员能够容易实行本发明，并且这些实施方案不预期限制本发明的技术思路和范围。本发明提供用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物，其包含40-60重量份的异氰酸酯基聚合物、30-60重量份的多元醇基聚合物、5-30重量份的扩链剂、0. 1-2. 0重量份的催化剂、0. 03-0. 06重量份的抗氧化剂、0. 04-1. 0重量份的UV稳定剂和0. 1-0. 5重量份的阻燃剂。异氰酸酯基聚合物以40-60重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且是选 自由对-亚苯基异氰酸酯、1，6_六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1，5_萘二异氰酸酯、异戊二烯二异氰酸酯、4，4_ 二苯基甲烷二异氰酸酯、环己基甲烷二异氰酸酯、1，4_环己烷二异氰酸酯、1，3_双(a，a-二甲基二异氰酸酯)甲苯和I-异氰酸酯-4-(异氰酸酯甲基甲基环己烧(l-isocyanate-4-(isocyanatemethyl)-1-methylcyclohexane)组成的组中的一种。异氰酸酯基聚合物起到与多元醇基聚合物反应以制备聚氨基甲酸酯的作用。多元醇基聚合物以30-60重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且是选自由乙二醇、二甘醇、1，2-丙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、己二酸酯、癸二酸酯、间苯二甲酸酯、聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯、聚氧化丙烯三醇和聚四亚甲基二醇所组成的组中的一种。选自上述具有各种分子量的多元醇的多元醇基聚合物起到与异氰酸酯基聚合物反应以制备聚氨基甲酸酯的作用。扩链剂以5-30重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且包含选自由1，3_ 丁二醇、1，4_ 丁二醇、1，6_己二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、聚己内酯和聚碳酸酯二醇组成的组中的一种或多种。其起到延伸通过异氰酸酯基聚合物与多元醇基聚合物之间的反应制备的聚氨基甲酸酯的链的作用，由此增加聚氨基甲酸酯的分子量。分子量增加的聚氨基甲酸酯起到改善用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物的物理特性的作用。催化剂以0. 1-2. 0重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且包含选自由胺、金属盐和环烷酸所组成的组中的一种或多种。其起到增加异氰酸酯基聚合物与多元醇基聚合物之间的反应速率的作用，由此缩短用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物的制备时间。可用于聚氨基甲酸酯组合物的催化剂中的胺是选自肼、乙二胺、I，4-环二胺、2，4-甲苯二胺、异佛尔酮二胺、二乙基甲苯二胺、4，4_ 二氨基二环己基甲烷、N，N-二乙基二环己基二胺、4，4-亚甲基双(2-氯苯胺)、四氢-1，4-噁嗪，聚氧丙烯二胺、聚氧丙烯三胺、三乙胺、2，6_ 二甲基吗啉、二甲基氨乙基己二酸酯、二乙基乙醇胺和N，N-二甲基苄胺中的一种或多种。同样，可以用于催化剂中的金属盐是选自由油酸钾、钛酸四-2-乙基己酯、氯化锡、氯化铁和二丁基月桂酸锡所组成的组中的一种。而且，可以用于聚氨基甲酸酯组合物的催化剂中的环烷酸是环烷酸与锌、铅、钴或钙的混合物，或环烷酸与辛酸亚锡的混合物。抗氧化剂以0. 03-0. 06重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且包含选自由醌类、胺类和酚类所组成的组中的一种或多种。其起到防止用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物由于海水的盐分或氧气的作用而被氧化的作用。UV稳定剂以0. 04-0. I重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且包含选自由磷酸类、硫酯类、锌氧化物和钛氧化物所组成的组中的一种或多种。其起到防止用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物的物理特性由于UV光而劣化的作用。阻燃剂以0. 1-0. 5重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且包含选自由卤素、磷酸酯类和羟基化合物所组成的组中的一种或多种。其起到防止用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物的物理特性由于电缆中出现的火花而劣化的作用。在另一个方面中，本发明提供了用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物，其包含40-60重量份的异氰酸酯基聚合物、30-60重量份的多元醇基聚合物、5-30重量份的扩 链剂、0. 1-2. 0重量份的催化剂、60-80重量份的无机粉末、0. 03-0. 06重量份的抗氧化剂、0. 04-1. 0重量份的UV稳定剂和0. 1-0. 5重量份的阻燃剂。异氰酸酯基聚合物以40-60重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且是选自由对-亚苯基异氰酸酯、1，6_六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1，5_萘二异氰酸酯、异戊二烯二异氰酸酯、4，4_ 二苯基甲烷二异氰酸酯、环己基甲烷二异氰酸酯、1，4_环己烷二异氰酸酯、1，3_双(a，a-二甲基二异氰酸酯)甲苯和I-异氰酸酯-4-(异氰酸酯甲基)-1-甲基环己烷组成的组中的一种。异氰酸酯基聚合物起到与多元醇基聚合物反应以制备聚氨基甲酸酯的作用。多元醇基聚合物以30-60重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且是选自由乙二醇、二甘醇、1，2-丙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、己二酸酯、癸二酸酯、间苯二甲酸酯、聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯、聚氧化丙烯三醇和聚四亚甲基二醇所组成的组中的一种。选自上述具有各种分子量的多元醇的多元醇基聚合物起到与异氰酸酯基聚合物反应以制备聚氨基甲酸酯的作用。扩链剂以5-30重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且包含选自由1，3_ 丁二醇、1，4_ 丁二醇、1，6_己二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、聚己内酯和聚碳酸酯二醇组成的组中的一种或多种。其起到延伸通过异氰酸酯基聚合物与多元醇基聚合物之间的反应制备的聚氨基甲酸酯的链的作用，由此增加聚氨基甲酸酯的分子量。分子量增加的聚氨基甲酸酯起到改善用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物的物理特性的作用。催化剂以0. 1-2. 0重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且包含选自由胺、金属盐和环烷酸所组成的组中的一种或多种。其起到增加异氰酸酯基聚合物与多元醇基聚合物之间的反应速率的作用，由此缩短用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物的制备时间。可用于聚氨基甲酸酯组合物的催化剂中的胺是选自肼、乙二胺、I，4-环二胺、2，4-甲苯二胺、异佛尔酮二胺、二乙基甲苯二胺、4，4_ 二氨基二环己基甲烷、N，N-二乙基二环己基二胺、4，4-亚甲基双(2-氯苯胺)、四氢-1，4-噁嗪，聚氧丙烯二胺、聚氧丙烯三胺、三乙胺、2，6_ 二甲基吗啉、二甲基氨乙基己二酸酯、二乙基乙醇胺和N，N-二甲基苄胺中的一种或多种。
同样，可以用于催化剂中的金属盐是选自由油酸钾、钛酸四-2-乙基己酯、氯化锡、氯化铁和二丁基月桂酸锡所组成的组中的一种。而且，可以用于聚氨基甲酸酯组合物的催化剂中的环烷酸是环烷酸与锌、铅、钴或钙的混合物、或环烷酸与辛酸亚锡的混合物。无机粉末以60-80重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且包含选自由碳酸钙、铝、铁和钛所组成的组的一种或多种，并且无机粉末的外表面上涂覆有硅烷偶联剂。涂覆有硅烷偶联剂的无机粉末易于与通过异氰酸酯基聚合物与多元醇基聚合物之间的反应制备的聚氨基甲酸酯混合。
无机粉末起到增加用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物的密度的作用，以使得保护管易于安置在海底，由此提高安装保护管的工作效率。抗氧化剂以0. 03-0. 06重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且包含选自由醌类、胺类和酚类所组成的组中的一种或多种。其起到防止用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物由于海水的盐分或氧气的作用而被氧化的作用。UV稳定剂以0. 04-0. I重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且包含选自由磷酸类、硫酯类、锌氧化物和钛氧化物所组成的组中的一种或多种。其起到防止用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物的物理特性由于UV光而劣化的作用。阻燃剂以0. 1-0. 5重量份的量包含于聚氨基甲酸酯组合物中并且包含选自由卤素、磷酸酯类和羟基化合物所组成的组中的一种或多种。其起到防止用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物的物理特性由于电缆中出现的火花而劣化的作用。下文中，将参照实施例描述根据本发明的制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物的方法。实施例I将I升的反应器于100°C或更高温度在干燥器中干燥并且在真空状态下用惰性气体充气三次或更多次。将100. 3g具有1000分子量的聚四亚甲基二醇与50. 6g的4，4_ 二苯基甲烷二异氰酸酯引入反应器中并且于100°C温度以IOOrpm的速度搅拌3个小时。之后，将16. 22g的1，4_ 丁二醇、0. 5g的聚氧丙烯二胺、0. 05g的对苯二酚、0. 08g的氧化钛和0. 3g的氢氧化镁引入反应器中并且于100°C温度以IOOrpm的速度搅拌3个小时。之后，将20. 02g的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯引入反应器并且将混合物于100°C温度以IOOrpm的速度搅拌3个小时。之后，将反应器的内部温度降至室温，之后使用真空泵从反应器除去气泡。之后将外表面涂覆有硅烷偶联剂的112g铁粉引入反应器并且将反应器中的混合物于100°C温度以IOOrpm的搅拌速度搅拌并且分散I小时。将搅拌并且分散的反应材料在已经加热至100°C的模具中塑型30分钟。之后将塑型的材料在80°C温度老化4小时，由此制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。实施例2除了使用具有2000分子量的聚四亚甲基二醇之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。实施例3除了使用具有3000的分子量的聚四亚甲基二醇之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。
实施例4除了使用二丁基月桂酸锡代替聚氧丙烯二胺之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。实施例5除了使用碳酸钙粉末代替铁粉之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。实施例6除了使用铝粉代替铁粉之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。实施例7
除了使用钛粉代替铁粉之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。聚氨基甲酸酯。对比实施例I除了以94g的量使用铁粉之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。对比实施例2除了以75g的量使用铁粉之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。对比实施例3除了以56g的量使用铁粉之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。对比实施例4除了以47g的量使用铁粉之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。对比实施例5除了以37g的量使用铁粉之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。对比实施例6除了使用94g的铁粉和94g的碳酸钙粉末替代112g的铁粉之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。对比实施例7除了使用125g的铁粉和62g的碳酸钙粉末替代112g的铁粉之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。对比实施例8除了使用140g的铁粉和47g的碳酸钙粉末替代112g的铁粉之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。对比实施例8除了未使用铁粉之外，以与实施例I相同的方式制备用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物。
测量上文实施例I至7和对比实施例I至9中制备的用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物的密度、硬度和模量(MPa)，并且对其进行盐雾试验并且测量的结果示于下文表I中。表I
权利要求
1.一种用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物，其包含40-60重量份的异氰酸酯基聚合物、30-60重量份的多元醇基聚合物、5-30重量份的扩链剂、0. 1-2. 0重量份的催化齐[J、0. 03-0. 06重量份的抗氧化剂、0. 04-1. 0重量份的UV稳定剂和0. 1-0. 5重量份的阻燃剂。
2.根据权利要求I所述的聚氨基甲酸酯组合物，其中，所述扩链剂包含选自由1，3_丁二醇、1，4_ 丁二醇、1，6_己二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、聚己内酯和聚碳酸酯二醇组成的组中的一种或多种。
3.根据权利要求I所述的聚氨基甲酸酯组合物，其中，所述催化剂包含选自由胺类、金属盐和环烷酸类所组成的组中的一种或多种。
4.根据权利要求I所述的聚氨基甲酸酯组合物，其中，所述抗氧化剂包含选自由醌类、胺类和酚类所组成的组中的一种或多种。
5.根据权利要求I所述的聚氨基甲酸酯组合物，其中，所述UV稳定剂包含选自由磷酸类、硫酯类、锌氧化物和钛氧化物所组成的组中的一种或多种。
6.根据权利要求I所述的聚氨基甲酸酯组合物，其中，所述阻燃剂包含选自由卤素、磷酸酯类和羟基化合物所组成的组中的一种或多种。
7.一种用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物，其包含40-60重量份的异氰酸酯基聚合物、30-60重量份的多元醇基聚合物、5-30重量份的扩链剂、0. 1-2. 0重量份的催化剂、60-80重量份的无机粉末、0. 03-0. 06重量份的抗氧化剂、0. 04-1. 0重量份的UV稳定剂和0. 1-0. 5重量份的阻燃剂。
8.根据权利要求7所述的聚氨基甲酸酯组合物，其中，所述扩链剂包含选自由1，3_丁二醇、1，4_ 丁二醇、1，6_己二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、聚己内酯和聚碳酸酯二醇组成的组中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的聚氨基甲酸酯组合物，其中，所述催化剂包含选自由胺类、金属盐和环烷酸类所组成的组中的一种或多种。
10.根据权利要求7所述的聚氨基甲酸酯组合物，其中，所述无机粉末包含选自由碳酸钙、铝、铁和钨所组成的组的一种或多种并且无机粉末的外表面上涂覆有硅烷偶联剂。
11.根据权利要求7所述的聚氨基甲酸酯组合物，其中，所述抗氧化剂包含选自由醌类、胺类和酚类所组成的组中的一种或多种。
12.根据权利要求7所述的聚氨基甲酸酯组合物，其中，所述UV稳定剂包含选自由磷酸类、硫酯类、锌氧化物和钛氧化物所组成的组中的一种或多种。
13.根据权利要求7所述的聚氨基甲酸酯组合物，其中，所述阻燃剂包含选自由卤素、磷酸酯类和羟基化合物所组成的组中的一种或多种。
全文摘要
本发明涉及用于海底线缆保护管的聚氨基甲酸酯组合物，其含有无机粉末并且密度增加。更具体地，所述聚氨基甲酸酯组合物包含40-60重量份的异氰酸酯基聚合物、30-60重量份的多元醇基聚合物、5-30重量份的扩链剂、0.1-2.0重量份的催化剂、0.03-0.06重量份的抗氧化剂、0.04-1.0重量份的UV稳定剂和0.1-0.5重量份的阻燃剂。
文档编号C08K3/26GK102812088SQ201080065492
公开日2012年12月5日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年3月19日
发明者申昇昊 申请人:株式会社东原En-Tec