一种相变材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于管道抢修封堵技术领域，具体涉及一种相变材料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供了一种相变材料，由包括以下质量分数的原料制得：环糊精10～15％，聚乙二醇15～25％，温度调节剂1～5％，盐桥5～8％和余量的水；所述温度调节剂包括取代苯甲酸。本发明专利技术相变材料中的聚乙二醇分子能够进入环糊精的空腔，形成串联线性结构，温度调节剂中的羧基与环糊精中的羟基反应形成接枝结构，当温度升高时，盐桥连接聚乙二醇进入环糊精空腔形成的线性分子链，环糊精之间依靠氢键作用聚集，从而形成三维网络结构，形成的胶体强度高，成胶后粘度为100,000～150,000mPa

【技术实现步骤摘要】
一种相变材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于管道抢修封堵
，具体涉及一种相变材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在管道运输工程中，常常面临着油气泄露等突发的紧急情况，需要对管道进行抢修；另外在长期输送过程中，为了保证管道使用的安全性，避免不了对管道进行作业，其中就包括对管道进行改线以及修理养护等等。为了最大限度的减少工程作业所带来的损失，这便要求在管道运作正常的情况下针对局部管道进行相应的作业，要求对管道局部进行隔离。
[0003]管道运输介质一般有石油、天然气、成品油等易燃易爆产品，所以在进行管道工程作业时，动火作业是一个异常危险的高风险点，这就要求管道隔离材料具有封堵性好、封堵强度高、防火防高温等性能。常见的管道隔离方法主要为物理隔离，像是折叠式封堵头封堵、囊式封堵技术等，需要复杂的外部仪器，操作麻烦且笨重不易移动。另外常见的化学隔离法为黄油墙隔离法，但是黄油墙隔离法极易遇到高温融化而产生裂缝甚至坍塌，对操作人员的安全造成极大的威胁。因此，研发一种封堵强度高且能够耐受60～75℃高温的封堵材料迫在眉睫。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种相变材料及其制备方法和应用。本专利技术的相变材料在60～75℃温度下，形成的胶体强度高。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种相变材料，由包括以下质量分数的原料制得：
[0007]环糊精10～15％，聚乙二醇15～25％，温度调节剂1～5％，盐桥5～8％和余量的水；
[0008]所述温度调节剂包括取代苯甲酸。
[0009]优选的，所述取代苯甲酸包括对氨基苯甲酸、对甲基苯甲酸、对丙基苯甲酸、对十二烷基苯甲酸、对十六烷基苯甲酸和对硝基苯甲酸中的一种或多种。
[0010]优选的，所述原料中温度调节剂的质量分数为2％。
[0011]优选的，所述环糊精包括α
‑
环糊精和/或β
‑
环糊精。
[0012]优选的，所述聚乙二醇包括PEG
‑
200、PEG
‑
400和PEG
‑
600中的一种或多种。
[0013]优选的，所述盐桥包括草酸钾和/或碳酸钾。
[0014]优选的，所述相变材料由包括以下质量分数的原料制得：环糊精10～11％，聚乙二醇15～20％，温度调节剂1～2％，盐桥5～6％和余量的水。
[0015]本专利技术还提供了上述技术方案所述的相变材料的制备方法，包括以下步骤：
[0016]将环糊精、聚乙二醇、温度调节剂、盐桥和水混合溶解，得到所述相变材料。
[0017]本专利技术还提供了上述技术方案所述的相变材料或上述的制备方法得到的相变材料在管道封堵中的应用。
[0018]优选的，所述应用包括以下步骤：
[0019]将所述相变材料加热，得到胶体；
[0020]将所述胶体导入待封堵管道，对管道进行封堵。
[0021]本专利技术提供了一种相变材料，由包括以下质量分数的原料制得：环糊精10～15％，聚乙二醇15～25％，温度调节剂1～5％，盐桥5～8％和余量的水；所述温度调节剂包括取代苯甲酸。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0023]本专利技术相变材料中的聚乙二醇分子能够进入环糊精的空腔，形成串联线性结构，温度调节剂中的羧基与环糊精中的羟基反应形成接枝结构，温度调节剂通过改变环糊精在水里的溶解度和环糊精之间的空间位阻而改变体系成胶温度，当温度升高时，盐桥连接聚乙二醇分子进入环糊精空腔形成的线性分子链，环糊精之间依靠氢键作用聚集，从而形成三维网络结构，形成的胶体强度高，成胶后粘度为100,000～150,000mPa
·
s，且能够耐受60～75℃的高温。
[0024]进一步地，本专利技术利用超分子化学原理来构筑相变成胶体系，通过环糊精之间的氢键、分子
‑
离子作用力(盐桥在水溶液中以钾离子和酸根离子的形式存在，这些离子与环糊精分子之间形成分子
‑
离子作用力)、环糊精与聚乙二醇的主客体作用等非共价键作用力来实现自组装成胶，从而实现有效封堵，相变材料具有良好的热响应性，可实现加热成胶，又可以升温后自行破胶，同时，本专利技术加入温度调节剂苯甲酸衍生物对成胶温度进行调节，可以适应不同的作业环境。
[0025]本专利技术还提供了上述技术方案所述的相变材料在管道封堵中的应用，本专利技术的相变材料体系在未成胶之前为液态，黏度小，为30mPa
·
s，流动性强，极易注入管道；温度升高至成胶温度60～75℃，体系粘度增大失去流动性；本专利技术的相变材料中包含温度调节剂，能够调整环糊精表面的电子云密度，缩短成胶时间，成胶时间仅为0.5～2h，胶体强度大，可对管道进行有效封堵；封堵结束后可自行降解，对环境友好。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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的一些实施例，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。
[0027]图1为实施例1的相变材料成胶前的实物图；
[0028]图2为实施例1的相变材料成胶后的实物图；
[0029]图3为实施例1的相变材料破胶后的实物图。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供了一种相变材料，由包括以下质量分数的原料制得：
[0031]环糊精10～15％，聚乙二醇15～25％，温度调节剂1～5％，盐桥5～8％和余量的
水；
[0032]所述温度调节剂包括取代苯甲酸。
[0033]在本专利技术中，若无特殊说明，使用的材料和设备均为本领域市售商品。
[0034]在本专利技术中，所述原料中环糊精的质量分数优选为10～11％。
[0035]在本专利技术中，所述环糊精优选包括α
‑
环糊精和/或β
‑
环糊精，所述环糊精分子具有空腔和羟基，聚乙二醇分子进入环糊精空腔，形成串联线性结构，同时温度调节剂的羧基能够与环糊精的羟基反应形成接枝结构。
[0036]在本专利技术中，所述原料中聚乙二醇的质量分数优选为15～20％。
[0037]在本专利技术中，所述聚乙二醇优选包括PEG
‑
200、PEG
‑
400和PEG
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600中的一种或多种，所述聚乙二醇的分子链能够进入环糊精的空腔，形成串联线性结构。
[0038]在本专利技术中，所述原料中温度调节剂的质量分数优选为1～2％。
[0039]在本专利技术中，所述取代苯甲酸为苯甲酸衍生物，所述苯甲酸衍生物含有羧基，所述取代苯甲酸优选包括对氨基苯甲酸、对甲基苯甲酸、对丙基苯甲酸、对十二烷基苯甲酸、对十六烷基苯甲酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相变材料，其特征在于，由包括以下质量分数的原料制得：环糊精10～15％，聚乙二醇15～25％，温度调节剂1～5％，盐桥5～8％和余量的水；所述温度调节剂包括取代苯甲酸。2.根据权利要求1所述的相变材料，其特征在于，所述取代苯甲酸包括对氨基苯甲酸、对甲基苯甲酸、对丙基苯甲酸、对十二烷基苯甲酸、对十六烷基苯甲酸和对硝基苯甲酸中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的相变材料，其特征在于，所述原料中温度调节剂的质量分数为2％。4.根据权利要求1所述的相变材料，其特征在于，所述环糊精包括α
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环糊精和/或β
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环糊精。5.根据权利要求1所述的相变材料，其特征在于，所述聚乙二醇包括PEG
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200、PEG
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4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洁萍，袁一馨，蒋筑阳，王怀成，王本儒，杨欢，张先勇，苏高申，于小荣，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：