用于海底管道绝缘材料的聚氨酯弹性体制造技术

技术编号:14554526 阅读:141 留言:0更新日期:2017-02-05 03:44
类似于基于汞催化剂的体系固化的聚氨酯体系含有1,4-丁二醇和羧酸锌催化剂。这些体系类似于基于汞催化剂的体系固化和提高生强度。这些体系对制造用于海底管道安装的绝缘管接合点尤其有用。

Polyurethane elastomer for submarine pipeline insulation material

Similar to a mercury based catalyst system for the curing of polyurethane containing 1, 4- butanediol and zinc carboxylate catalyst. These systems are similar to mercury based catalysts for curing and increasing the strength of the system. These systems are particularly useful for the manufacture of insulating pipe joints for subsea pipeline installations.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用作海底管绝缘材料的聚氨酯弹性体。
技术介绍
除其它用途以外,在全球范围内海底管道与油气生产结合使用。这些管道可能延伸若干英里的长度。由于其广大的长度,管必须以区段形式制造,区段在管道铺设之前接合在一起。管常常需要热绝缘。许多的绝缘材料可在管区段制造之后不久并适当地在海底安设之前施用。然而,管区段的端部保持裸露,如此它们可接合在一起从而形成管道。在多数情况下,在管区段接合以及管铺设时,绝缘材料现场施用。或者,可在通常位于海岸上的“管预制基地”处应用节段接合和绝缘材料施用。在这些情况下,经组装且绝缘的管直接卷绕到线轴上用于后续运输和海上应用。聚氨酯弹性体常常用作接合绝缘材料,因为其可容易现场施用。通过围绕管接合点置放模具并将液体聚氨酯前驱体引入到模具中来施用绝缘材料。前驱体自发地反应并固化,形成绝缘材料。为提高生产率,常常在聚氨酯彻底地固化之前去除模具。替代地,当聚氨酯硬化到刚好足够来保持其形状时,在固化的中间状态去除模具。在去除模具之后,聚氨酯将继续固化并提高物理特性。在去除模具时,聚氨酯的初始强度通常被称为“生强度”。在管道接合绝缘体中生强度是非常重要的,因为绝缘管道紧接在脱模之后将经历挠曲应力和压缩应力。挠曲可能随着管降入海洋内出现,并且压缩可能随着管被张力器抓持或被辊支撑出现。在接合点处的聚氨酯绝缘材料必须快速产生足够的强度来承受这些应力而不开裂、塌陷或与邻接绝缘材料或下面的管分离。<br>几十年来聚氨酯浇注弹性体配方基于汞催化剂。这些催化剂提供缓慢初始固化(留出时间混合聚氨酯前驱体并将其分配到模具中)接着快速固化。在这种管道组装过程中,基于这些汞催化剂的聚氨酯体系快速提高生强度。这种使得模具更快去除并使得管道更快速组装和安放。汞催化剂的另一优点是它们在固化温度范围内提供有利的固化特征。这对于像这种管组装操作的现场应用(其中固化条件不可以仔细控制并且固化温度变化是常见的)是特别优选的。不利的是,汞催化剂正被淘汰并且需要开发替代体系。其它催化剂体系不能够复制基于汞的体系的固化特征。仍存在找到具有适合用于海底管道接合应用的固化特征的聚氨酯弹性体体系的问题。
技术实现思路
在一个方面中,本专利技术是用于组装管节段的方法,其包括以下步骤:a)提供第一长度的绝缘管和第二长度的绝缘管,每个具有至少一个不含绝缘材料的裸露端部;b)将第一长度的绝缘管的裸露端部接合到第二长度的绝缘管的裸露端部以形成存在于第一长度的绝缘管和第二长度的绝缘管的绝缘材料之间的间隙中的接合点,以及c)将形成可固化聚氨酯的反应混合物引入到间隙中并将反应混合物固化以在第一长度的绝缘管和第二长度的绝缘管的绝缘材料之间的间隙中形成固化的聚氨酯弹性体,所述弹性体覆盖接合点并粘附到在间隙的每一侧上的绝缘材料,其中反应混合物包含羟基当量重量至少为1000的的至少一种聚醚多醇、每100重量份聚醚多醇1重量份至20重量份的1,4-丁二醇、以得到异氰酸酯指数为80至130的量的芳香族多异氰酸酯以及羧酸锌催化剂。本专利技术也是固化的聚氨酯弹性体,其是形成可固化聚氨酯的反应混合物的反应产物,所述反应混合物包含羟基当量重量至少为1000的的至少一种聚醚多醇、每100重量份聚醚多醇1重量份至20重量份的1,4-丁二醇、以得到异氰酸酯指数为80至130的量的芳香族多异氰酸酯以及羧酸锌催化剂。出人意料地,通过选择1,4-丁二醇作为这种聚氨酯体系中的扩链剂连同羧酸锌催化剂,体系固化并提高生强度极类似于基于汞催化剂的常规体系。使用锌催化剂连同其他二醇扩链剂(如二乙二醇)并得不到这种理想的效果,使用1,4-丁二醇作为扩链剂连同其它非汞催化剂也得不到这种理想的效果。附图说明图1是示出了对于本专利技术的两个实例和四个比较例的抗压强度与固化时间的图。图2是示出了对于本专利技术的两个实例和四个比较例在40℃下的储能模量与固化时间的图。图3是示出了对于本专利技术的两个实例和四个比较例在60℃下储能模量与固化时间的图。图3是示出了对于本专利技术的两个实例和四个比较例在80℃下的储能模量与固化时间的图。具体实施方式形成可固化聚氨酯的组合物可含有少至四种组分:(1)羟基当量重量至少为1000的一种或多种聚醚多元醇,(2)1重量份至20重量份每100重量份聚醚多醇的1,4-丁二醇,(3)以得到异氰酸酯指数为80至130的量的芳香族多异氰酸酯以及(4)羧酸锌催化剂。对于100重量份的聚醚多醇,1,4-丁二醇优选的量为5重量份至15重量份。基于相同基础,再更优选的量为10重量份至15重量份。优选的异氰酸酯指数为90至125,并且再更优选的异氰酸酯指数为90至115。在计算异氰酸酯指数中,不考虑可能存在的任何环氧基(由于如下所述或另外的任选的环氧树脂的存在)。羧酸锌催化剂的量可为0.01重量份至1重量份,优选0.01重量份至0.5重量份并且更优选0.01重量份至0.2重量份每100重量份聚醚多醇。聚醚多醇的羟基当量重量至少为1000。可使用任何更高当量重量聚醚多醇,其条件是在制剂中聚醚多醇本身或与其它聚醚多醇组合是液体。羟基当量重量优选至少为1500并且优选至多3000。聚醚多醇的标称官能度优选为2至6,优选2至4且更优选2至3。聚醚多醇的“标称官能度”是指在用于制备聚醚多醇的引发剂化合物上每分子的可烷氧基化基团的平均数。在一些情况下实际官能度可略低于标称官能度。可用于生产聚醚多醇的引发剂包括(例如)水、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇以及羟基当量重量至多约400的其它脂族多元醇。伯胺和仲胺也是可用的引发剂,但可能导致多元醇比所希望的更具反应性,因此优选含羟基的引发剂。优选的聚醚多醇通过将环氧丙烷及随后将环氧乙烷添加到三官能引发剂以产生羟基当量重量为1500至2500,尤其是1800至2200并含有5重量%至20重量%聚合环氧乙烷的多元醇来制备。聚合环氧乙烷可随机与环氧丙烷聚合,可形成一种或多种内嵌段和/或,最优选地可形成产生伯羟基基团的封端嵌段。芳香族多异氰酸酯可为(例如)间亚苯基二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯和/或2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的不同异构体、亚萘基-1,5-二异氰酸酯、甲氧苯基-2,4-二异氰酸酯、4,4′-亚联苯基二异氰酸酯、3,3′-二甲氧基-4,4′-联苯二异氰酸酯、3,3′-二甲基二本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种固化的聚氨酯弹性体,其是反应混合物的反应产物,所述反应混合物包含羟基当量重量至少为1000的的至少一种聚醚多醇、每100重量份聚醚多醇1重量份至20重量份的1,4‑丁二醇、以得到异氰酸酯指数为80至130的量的芳香族多异氰酸酯以及羧酸锌催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固化的聚氨酯弹性体,其是反应混合物的反应产物,所述反应混合物包含羟
基当量重量至少为1000的的至少一种聚醚多醇、每100重量份聚醚多醇1重量份至20
重量份的1,4-丁二醇、以得到异氰酸酯指数为80至130的量的芳香族多异氰酸酯以及羧
酸锌催化剂。
2.根据权利要求1所述的固化的聚氨酯弹性体,其中所述反应混合物另外含有每
100重量份所述聚醚多醇至多20重量份的量的环氧树脂,所述反应混合物基本上不含用
于环氧基与异氰酸酯基团反应以形成噁唑烷酮的催化剂并且基本上不含胺固化剂或硫
化物固化剂,并且所述固化的弹性体含有来自所述环氧树脂的环氧基。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的固化弹性体,其中金属羧酸盐催化剂的所述量
为0.01重量份至0.5重量份每100重量份当量重量至少为1000的所述聚醚多醇。
4.根据前述权利要求中任一项所述的固化的弹性体,其中除所述聚醚多醇和所述
1,4-丁二醇外,所述反应混合物含有不超过2重量份每100重量份当量重量至少为1000
的所述聚醚多醇的一种或多种异氰酸酯反应性材料。
5.根据前述权利要求中任一项所述的固化的弹性体,以所述反应混合物的总重量
计,所述反应混合物含有不超过0.25重量%的水,并且所述固化弹性体是非多孔的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的固化的弹性体,其中所述反应混合物含有水清
除剂和消泡剂中的至少一种。
7.一种用于组装管节段的方法,其包括所述以下步骤:
a)提供第一长度的绝缘管和第二长度的绝缘管,每个具有至少一个不含绝缘材
料的裸露端部;
b)将所述第一长度的绝缘管的裸露端部接合到所述第二长度的绝缘管的裸露端
部以形成存在于所述第一长度的绝缘管和第二长度的绝缘管的所述绝缘材料之间的
间隙的接合点,以及
c)将形成可固化聚氨酯的反应混合物引入到所述间隙中并固化所述反应混合物
以...

【专利技术属性】
技术研发人员:A·斯蒂芬逊E·雷克斯罗德
申请(专利权)人:陶氏环球技术有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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