气凝胶材料管套及其制造方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种气凝胶材料管套及其制造方法，涉及管道材料。该气凝胶材料管套的制备原料包括：质量比为10:1～5的聚酰亚胺前驱体和无机纳米材料。该气凝胶材料管套利用聚酰亚胺加热热收缩的原理，使得气凝胶材料管套紧紧的贴合在管件制品上，同时该气凝胶材料管套结合了聚酰亚胺与气凝胶的优异特性，具有耐高温、低导热系数、低吸水率等特点，用作保温外套管保温效果好且使用寿命长，具有广阔的应用前景。应用前景。应用前景。

【技术实现步骤摘要】
气凝胶材料管套及其制造方法


[0001]本专利技术实施例涉及管道材料，特别涉及气凝胶材料管套及其制造方法。

技术介绍

[0002]油气输送管道通常由输送流体的金属内管、保温外套管层和聚乙烯防腐层三层结构组成，其中，保温外套管层起到保温防水作用，由保温材料制成。
[0003]相关技术中，气凝胶材料管套一般是通过气凝胶和增强纤维制成气凝胶复合纤维毡缠绕或包覆在管件制品如金属内管上，作为保温外套管层，具有低导热系数，能够起到一定的保温效果。
[0004]在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现相关技术至少存在以下技术问题：
[0005]相关技术中的气凝胶材料管套与金属内管结合不够紧密，降低了保温效果和使用寿命。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供一种气凝胶材料管套及其制造方法，以解决现有保温管套保温效果差、使用寿命短、与套设的管件制品结合不紧密的问题，技术方案如下：
[0007]一方面，提供一种气凝胶材料管套，该气凝胶材料管套的制备原料包括：质量比为10:1～5的聚酰亚胺前驱体和无机纳米材料。
[0008]可选地，无机纳米材料选自羟基磷灰石纳米线、氧化硅纳米线和氧化钛纳米线中的至少一种。
[0009]可选地，所述聚酰亚胺前驱体由二酐单体和二胺单体制得，
[0010]可选地，二酐单体选自均苯四甲酸酐、3,3',4,4'
‑
联苯四甲酸二酐和3,3',4,4'
‑
二苯甲酮四羧酸二酐中的至少一种；
[0011]二胺单体选自对苯二胺、4,4'
‑
二氨基二苯醚和1,6
‑
己二胺中的至少一种。
[0012]可选地，气凝胶材料管套表面具有疏水层，疏水层由聚硅氧烷形成。
[0013]另一方面，提供一种气凝胶材料管套的制造方法，该方法包括以下步骤：
[0014]提供质量比为10:1
‑
5的聚酰亚胺前驱体和无机纳米材料；
[0015]将所述聚酰亚胺前驱体与无机纳米材料混合，获得混合浆料；
[0016]将所得混合浆料置于管状模具中，进行预冻、冷冻干燥，获得管状胚体；
[0017]将所得管状胚体套设在管件制品上进行热处理，获得气凝胶材料管套。
[0018]可选地，将聚酰亚胺前驱体与无机纳米材料混合，获得混合浆料，包括：采用碱性溶液溶解所述聚酰亚胺前驱体，然后与无机纳米材料混合。
[0019]可选地，碱性溶液为三乙胺溶液，所述三乙胺溶液的质量浓度为0.5％～5％。
[0020]被碱性溶液溶解的所述聚酰亚胺前驱体与所述无机纳米材料的混合为：在转速4000～8000rpm下进行5～15min的均质处理。
[0021]可选地，热处理采用梯度程度加热升温，升温速度为1～5℃/min，依次于120～180
℃处理0.5～2h，于220～280℃处理0.5～1h，于320～380℃处理0.5～1h。
[0022]可选地，所述方法还包括：采用聚硅氧烷的正己烷溶液涂覆所述气凝胶材料管套的表面，经固化后，在所述气凝胶材料管套表面获得疏水层。
[0023]本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0024](1)本专利技术实施例的气凝胶材料管套由包括聚酰亚胺前驱体和无机纳米材料的原料获得，该气凝胶材料管套具有聚酰亚胺气凝胶的优异特性，具有优异的耐热性、低导热系数、轻质低密度和保温隔热等特点，同时通过加入无机纳米材料，有利于提高气凝胶材料管套的机械性能，调节气凝胶材料管套的体积收缩率。
[0025](2)本专利技术实施例的气凝胶材料管套的形成利用了聚酰亚胺的热收缩原理，使得气凝胶材料管套能够与管件制品的外壁紧密贴合，保温效果好，使用寿命长。
[0026](3)本专利技术实施例所提供的气凝胶材料管套的制备方法简单，原料易得，环境友好。
[0027](4)本专利技术实施例的气凝胶材料管套可用作保温管套，如用作油气输送管道的保温外管套管层，耐高温、保温效果好且使用寿命长，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1示出实施例1所得气凝胶材料管套的TG曲线；
[0030]图2示出实施例2所得气凝胶材料管套的机械性能测试结果。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。
[0032]本专利技术实施例提供一种气凝胶材料管套，该气凝胶材料管套的制备原料包括：质量比为10:1～5的聚酰亚胺前驱体和无机纳米材料。
[0033]聚酰亚胺前驱体与无机纳米材料的质量比为10：(1～5)，可选地，为10：(2～5)。
[0034]聚酰亚胺(PI)是指主链重复单元均含有酰亚胺环基团的一类聚合物，具有良好的耐热性、耐腐蚀性、耐辐射性和较好的力学性能，由聚酰亚胺前驱体经过预冻、冷冻干燥能够制得聚酰亚胺气凝胶(PIA)，PIA是由PI聚合物分子链构成的相互交联的三维多孔材料，具有聚酰亚胺和气凝胶的优异性能，既有聚酰亚胺的优异特性，又具有气凝胶的轻质超低密度、高比表面积、低导热系数、隔热保温以及低介电常数等特点。
[0035]由聚酰亚胺前驱体与无机纳米材料制得气凝胶材料管套，赋予气凝胶材料管套优异的耐热性能以及低导热系数、轻质低密度的特性，通过与无机纳米材料复合，提高气凝胶材料管套的机械性能，并且由于聚酰亚胺具有热收缩的特性，使得加热后气凝胶材料管套与配合的管件制品的外壁紧密贴合，提高保温隔热效果。
[0036]该气凝胶材料管套热分解温度大于500℃，导热系数低于0.04Wm
‑1K
‑1，甚至低于0.038Wm
‑1K
‑1，可以低至0.031Wm
‑1K
‑1。
[0037]根据本专利技术实施例，聚酰亚胺前驱体由二酐单体和二胺单体制得，聚酰亚胺前驱体为二酐单体和二胺单体缩聚反应制得的聚酰胺酸预聚物。
[0038]其中，二酐单体选自均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3',4,4'
‑
联苯四甲酸二酐(BPDA)和3,3',4,4'
‑
二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)中的一种或多种；
[0039]二胺单体选自对苯二胺(PPDA)、4,4'
‑
二氨基二苯醚(ODA)，1,6
‑
己二胺(HDA)中的一种或多种。
[0040]根据本专利技术实施例，无机纳米材料选自羟基磷灰石纳米线、氧化硅纳米线、氧化钛纳米线中的一种或多种的混合。上述无机纳米材料可自制或购自市售。
[0041]上述种类的无机纳米材料能够有助于增强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气凝胶材料管套，其特征在于，所述气凝胶材料管套的制备原料包括：质量比为10:1～5的聚酰亚胺前驱体和无机纳米材料。2.根据权利要求1所述的气凝胶材料管套，其特征在于，所述无机纳米材料选自羟基磷灰石纳米线、氧化硅纳米线和氧化钛纳米线中的至少一种。3.根据权利要求1所述的气凝胶材料管套，其特征在于，所述聚酰亚胺前驱体由二酐单体和二胺单体制得，所述二酐单体选自均苯四甲酸酐、3,3',4,4'
‑
联苯四甲酸二酐和3,3',4,4'
‑
二苯甲酮四羧酸二酐中的至少一种；所述二胺单体选自对苯二胺、4,4'
‑
二氨基二苯醚和1,6
‑
己二胺中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的气凝胶材料管套，其特征在于，所述气凝胶材料管套表面具有疏水层，所述疏水层由聚硅氧烷形成。5.一种气凝胶材料管套的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：提供质量比为10:1～5的聚酰亚胺前驱体和无机纳米材料；将所述聚酰亚胺前驱体与所述无机纳米材料混合，获得混合浆料；将所述混...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋崇文，伍毅明，王超，白树彬，廖宇平，朱琳，李正敏，郑安升，黄留群，
申请(专利权)人：中国石油管道局工程有限公司中国石油天然气管道科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：