用于油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料，以下組分按質量份數計，包括5-15份的乙烯乙烯醇共聚物、10-30份的尼龍、20-60份的聚苯醚以及5-15份的相容劑和4-8份的增韌劑，其中，所述的尼龍為PA6或PA66的其中一種或上述兩種混合物，所述的相容劑為聚苯乙烯/聚苯醚接枝馬來酸酐，所述的增韌劑為聚苯乙烯/氫化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐。本發明具有高溫拉伸強度高、耐油性好、良好的柔韌性和優異的加工性能，可以滿足油井出口使用要求。
【專利說明】
用于油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種用于油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料及其制備方法，屬于油 田柔性集輸油管高分子材料技術領域。
【背景技術】
[0002] 目前常用油田所采用的柔性集輸油管由內部的傳輸層、中部的增強層和外部的保 護層構成，而作為柔性集輸油管內部的傳輸層直接與原油接觸，其性能直接影響柔性集輸 油管的使用壽命和使用環境。現有的油田用柔性管傳輸層的材料主要采用高密度聚乙烯， 根據耐壓等級不同分為PE100和PE80等，雖然高密度聚乙烯具有較好的耐壓性能，但高密 度聚乙烯其熱變形溫度只有65°C左右，常溫拉伸強度在30MPa上下，KKTC下拉伸強度小 于lOMPa，其高溫耐油性差，作為柔性管傳輸層在50°C、24小時吸油率超過10%，在高溫原 油環境下（100°C )，高密度聚乙烯的柔性管傳輸層會被溶漲、溶解，因此這種高密度聚乙烯 管用材料主要用作油田用輸水、輸醇用柔性管傳輸層使用，無法滿足油井出口其原油溫度 80-105°C的集輸油管傳輸層使用要求。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種具有高溫拉伸強度高、耐油性好和良好的柔韌性，可以 滿足油井出口使用要求的用于油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料及其制備方法。
[0004] 本發明為達到上述目的的技術方案是：一種用于油田柔性集輸油管傳輸層的管用 材料，其特征在于：以下組分按質量份數計，包括5-15份的乙烯乙烯醇共聚物、10-30份的 尼龍、20-60份的聚苯醚以及5-15份的相容劑和4-8份的增韌劑，其中，所述的尼龍為PA6 或PA66的其中一種或上述兩種混合物，所述的相容劑為聚苯乙烯/聚苯醚接枝馬來酸酐， 所述的增韌劑為聚苯乙烯/氫化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐。
[0005] 其中：包括8-12份的乙烯乙烯醇共聚物、15-25份的尼龍、30-50份的聚苯醚以及 8-12份的相容劑和5-7份的增韌劑。
[0006] 本發明用于油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料的制備方法，其特征在于：
[0007] 按質量份數計，將10-30份的聚苯乙烯、70-90份的聚苯醚以及0. 1份的引發劑 過氧化二異丙苯和0. 8-1. 5份的馬來酸酐加入高速混合機內進行預混合，螺桿擠出機在 270°C -290°C下、且螺桿擠出機的主機螺桿轉速在130-160rpm/min下熔融擠出，最后造粒 制得聚苯乙烯/聚苯醚接枝馬來酸酐相容劑備用；
[0008] 按質量份數計，將10-30份的聚苯乙烯、70-90份的氫化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚 物以及0. 08份的引發劑過氧化二異丙苯和0. 8-1. 5份的馬來酸酐加入高速混合機內進行 預混合，經螺桿擠出機在190°C -200°C下、且螺桿擠出機的主機螺桿轉速在130-160rpm/ min熔融擠出，造粒制得聚苯乙烯/氫化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐增韌劑 備用；
[0009] 將乙烯乙烯醇共聚物、尼龍、聚苯醚以及制得的相容劑和增韌劑加入高速混合 機內進行預混合，通過螺桿擠出機在270°C -290°C、且螺桿擠出機的主機螺桿轉速在 200-250rpm/min下熔融擠出，最后造粒制得油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料。
[0010] 本發明油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料采用特定配比的乙烯乙烯醇共聚物 EV0H、尼龍、聚苯醚以及相容劑和增韌劑，本體系中的乙烯乙烯醇共聚物兼具有卓越氣體 阻隔性能和優秀的熱熔融加工性能，在本發明中對原油中的輕組分可以起到卓越的阻斷性 能；聚苯醚具有很好的耐高溫，高溫拉伸強度高，耐水性、耐磨性、抗蠕變性能優異，在本發 明中主要起到隔水、耐磨、提供高的高溫拉伸強度；尼龍耐磨性和加工性能優異，在本發明 中主要起到改善加工性能和提高耐磨的作用，由于乙烯乙烯醇共聚物、尼龍以及聚苯醚基 本不相容，本發明利用聚苯乙烯/聚苯醚接枝馬來酸酐相容劑PS-PPO-g-ΜΑΗ，聚苯乙烯/聚 苯醚接枝馬來酸酐對乙烯乙烯醇共聚物以及尼龍和聚苯醚進行增容，通過聚苯乙烯/聚苯 醚接枝馬來酸酐相容劑中的PS段和聚苯醚段與聚苯醚相容、ΜΑΗ與尼龍的極性基團以及乙 烯乙烯醇共聚物的乙烯醇反應，從而使烯乙烯醇共聚物、尼龍以及聚苯醚形成一體，改善了 乙烯乙烯醇共聚物自身高溫拉伸強度低，聚苯醚流動性差、不易加工以及尼龍但吸水率高 的性能，由于本發明的配方體系中的三種材料能互相取長補短，使本發明的傳輸層管用材 料具有高溫拉伸強度高、耐油性好和較好的加工性能。同時，本發明在配方體系中加入了聚 苯乙烯/氫化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐增韌劑PS-SEBS-g-MAH，利用PS與 聚苯醚相容性，使ΜΑΗ可與尼龍的極性基團和乙烯乙烯醇共聚物的乙烯醇反應，從而在不 影響相容性的情況下，在體系中引入SEBS，使傳輸層的管用材料具有優良的柔韌性，賦予傳 輸層管用材料具有優異的耐沖擊性能和斷裂伸長率，能滿足柔性管道使用。本發明在將各 組分原料先通過高速混合機進行混合，起預混作用，然后經螺桿擠出機熔融擠出、造粒，在 熔融擠出時，使各原料進行反應而相容，可采用現有設備進行加工，制造方便。
【具體實施方式】
[0011] 本發明的用于油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料，以下組分按質量份數計， 包括5-15份的乙烯乙烯醇共聚物EV0H、10-30份的尼龍、20-60份的聚苯醚ΡΡ0以及 5-15份的相容劑和4-8份的增韌劑，本發明的相容劑為聚苯乙烯/聚苯醚接枝馬來酸 酐PS-PPO-g-ΜΑΗ，增韌劑為聚苯乙烯/氫化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐 PS-SEBS-g-MAH。本發明的乙烯乙烯醇共聚物EV0H具有卓越氣體阻隔性能和優秀的熱熔 融加工性能，并具有很強的耐油性和耐有機溶劑性能，使傳輸層具有較好的耐油性能，在高 溫原油環境下，傳輸層不會被破壞，提高了油田柔性集輸油管的使用壽命。本發明的尼龍 為PA6或PA66的其中一種或上述兩種混合物，使傳輸層不僅具有較好的耐熱性能，而且加 工流動性好及常溫強度較好，故使本發明具有較好的加工性能。本發明的管用材料以聚 苯醚ΡΡ0為主，使傳輸層具較高的拉伸強度和抗沖強度，高耐熱和尺寸穩定性，通過相容 劑與尼龍增容后，能改善其加工的流動性能，故本發明的傳輸層的管用材料具有優良的加 工性能，而能滿足擠管工藝要求。本發明的相容劑采用聚苯乙烯/聚苯醚接枝馬來酸酐 PS-PPO-g-ΜΗ，利用該相容劑中PS段和聚苯醚段和聚苯醚ΡΡ0相容、ΜΑΗ可與尼龍的極性 基團和乙烯乙烯醇共聚物EV0H的乙烯醇反應，從而使烯乙烯醇共聚物、尼龍以及聚苯醚形 成一體，能使三種材料互相取長補短，使傳輸層材料具有高耐熱、高強度、阻隔性能、耐高溫 原油環境無變化、可滿足擠管工藝要求。本發明的增韌劑采用聚苯乙烯/氫化苯乙烯丁二 烯苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐PS-SEBS-g-MAH，利用增韌劑中PS段與聚苯醚PPO相容，ΜΑΗ 段與尼龍的極性基團和乙烯乙烯醇共聚物EV0H的乙烯醇反應，從而在不影響相容性的情 況下，在體系中引入SEBS段，使傳輸層的管用材料具有優良的柔韌性，能滿足柔性管道使 用。
[0012] 本發明用于油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料，最好包括8-12份的乙烯乙烯 醇共聚物EV0H、15-25份的尼龍、30-50份的聚苯醚ΡΡ0以及8-12份的相容劑和5-7份的增 韌劑，使其具有較穩定的性能，本發明管用材料的具體組分及質量份數見表1所示。
[0013] 表 1
[0014]
[0015] 本發明用于油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料的制備方法，先制備聚苯乙烯/ 聚苯醚接枝馬來酸酐相容劑和聚苯乙烯/氫化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐 增韌劑備用，其制備順序不限，其余均為市售產品。
[0016] 本發明按質量份數計，將10-30份的聚苯乙烯PS、70_90份的聚苯（ΡΡ0以及0. 1 份的引發劑過氧化二異丙苯和〇. 8-1. 5份的馬來酸酐ΜΑΗ加入高速混合機內進行預混合， 螺桿擠出機在270°C _290°C下、且螺桿擠出機的主機螺桿轉速在130-160rpm/min下熔融擠 出，最后造粒制得聚苯乙烯/聚苯醚接枝馬來酸酐相容劑備用。本發明聚苯乙烯/聚苯醚 接枝馬來酸酐相容劑的具體組分及質量份數見表2所示，本發明的螺桿擠出機可采用單螺 桿擠出機或雙螺桿擠出機，具體制備工藝參數見表3所示。
[0021] 本發明按質量份數計，將10-30份的聚苯乙烯PS、70-90份的氫化苯乙烯丁二烯苯 乙烯共聚物SEBS以及0. 08份的引發劑過氧化二異丙苯和0. 8-1. 5份的馬來酸酐ΜΑΗ加入 高速混合機內進行預混合，經螺桿擠出機在190°C -200°C下、且螺桿擠出機的主機螺桿轉 速在130-160rpm/min烙融擠出，造粒制得聚苯乙烯/氫化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝 馬來酸酐增韌劑備用。本發明聚苯乙烯/氫化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐增 韌劑的具體組分及質量份數見表4所示，本發明的螺桿擠出機可采用單螺桿擠出機或雙螺 桿擠出機，具體制備工藝參數見表5所示。
[0026] 按表1所示，將乙烯乙烯醇共聚物、尼龍、聚苯醚以及制得相容劑和增韌劑加入高 速混合機內進行預混合，再通過螺桿擠出機在270°C -290°C、且螺桿擠出機的主機螺桿轉 速在200-250rpm/min下熔融擠出、造粒，制得油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料，螺桿 擠出機可采用單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機，具體制備工藝參數見表6所示。
[0027] 表 6
[0029] 用發明的管用材料制成片材，按GB/T 1040標準檢測拉伸強度和斷裂伸長率；吸 油率測試，稱量一定質量的管用材料，在50°C二甲苯溶劑中浸泡24h后稱重，計算吸油率； 120°C高溫原油試驗（168h)，管用材料在120°C原油中浸泡168h，后取出，目測外觀。并采 用現有的高密度聚乙烯PE100作為對比例，具有的檢測項目及性能見表7所示。
[0030] 表 7
[0031]
[0032] 從表7中可以看出，采用本發明傳輸層的管用材料與現有的高密度聚乙烯PE100 相比，具有高耐熱、高強度、阻隔性能及優良的柔韌性能，能滿足柔性管道使用，且高溫原油 環境無變化，可以滿足油井出口使用要求。
【主權項】
1. 一種用于油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料，其特征在于：以下組分按質量份數 計，包括5-15份的乙烯乙烯醇共聚物、10-30份的尼龍、20-60份的聚苯醚以及5-15份的相 容劑和4-8份的增韌劑，其中，所述的尼龍為PA6或PA66的其中一種或上述兩種混合物，所 述的相容劑為聚苯乙烯/聚苯醚接枝馬來酸酐，所述的增韌劑為聚苯乙烯/氫化苯乙烯丁 二烯苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐。2. 根據權利要求1所述的用于油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料，其特征在于：包 括8-12份的乙烯乙烯醇共聚物、15-25份的尼龍、30-50份的聚苯醚以及8-12份的相容劑 和5-7份的增韌劑。3. 根據權利要求1或2所述的用于油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料的制備方法， 其特征在于： 按質量份數計，將10-30份的聚苯乙烯、70-90份的聚苯醚以及0. 1份的引發劑過 氧化二異丙苯和〇. 8-1. 5份的馬來酸酐加入高速混合機內進行預混合，螺桿擠出機在 270°C -290°C下、且螺桿擠出機的主機螺桿轉速在130-160rpm/min下熔融擠出，最后造粒 制得聚苯乙烯/聚苯醚接枝馬來酸酐相容劑備用； 按質量份數計，將10-30份的聚苯乙烯、70-90份的氫化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物以 及〇. 08份的引發劑過氧化二異丙苯和0. 8-1. 5份的馬來酸酐加入高速混合機內進行預混 合，經螺桿擠出機在190°C -200°C下、且螺桿擠出機的主機螺桿轉速在130-160rpm/min熔 融擠出，造粒制得聚苯乙烯/氫化苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物接枝馬來酸酐增韌劑備用； 將乙烯乙烯醇共聚物、尼龍、聚苯醚以及制得的相容劑和增韌劑加入高速混合機內進 行預混合，通過螺桿擠出機在270°C _290°C、且螺桿擠出機的主機螺桿轉速在200-250rpm/ min下熔融擠出，最后造粒制得油田柔性集輸油管傳輸層的管用材料。
【文檔編號】C08L71/12GK105985624SQ201510078571
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月13日
【發明人】劉春林, 吳盾, 章誠, 廖華勇, 陶國良, 龔方紅
【申請人】常州大學