CN104565684A - 一种保温带及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保温带，该保温带包括相互叠置的中空纤维层和树脂基材层。本发明还公开了上述保温带的制备方法，该方法包括形成相互叠置的树脂基材层和中空纤维层。本发明还公开了上述保温带作为输油、输气管道保温带的应用。本发明的保温带的导热系数可以达到0.03W/(m·k)，具有较好的保温性能，同时具有良好的耐腐蚀性能，并且可以不受管道形状限制地缠绕。

Description

一种保温带及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种保温带及其制备方法和该保温带作为输油、输气管道保温带的应用。

背景技术

输油、输气钢管少则数百公里，长则几千公里，并且需要穿越不同类型的气候环境、土壤、河流、湖泊。为减少管内运输物体的温度变化，从而减少加热设备的设置数量和能源的消耗，对管道进行保温处理十分重要。我国多数油田采用的管道保温方式为由高密度聚乙烯外保护层、聚氨酯泡沫保温层和金属管组成的“黄夹克”。“黄夹克”保温效果很好，但其厚度通常很厚，限制了其在管道拐弯处或与加热装置衔接处等特殊位置的使用，而且与钢管外壁的连结性也不好，容易导致脱落。另一种使用非常广泛的绝热保温方式是利用缠绕带对管道进行外缠绕处理，例如管道外玻璃布和稻草缠绕处理。此方法虽然产品成本低，缠绕范围广，不受管道外形限制，但施工多为人工施工、缠绕带与钢管之间的粘结性差、保温效果差、缠绕厚度厚、使用寿命短。

CN2027333338U公开了一种长输热管网隔热保温套管，该保温套管结构包括一层或由内向外依次设置的多层反射层，利用热辐射反射材料降低管道保温层厚度，提高保温效果，但其与管道外壁粘结强度不好，容易脱落造成管道腐蚀，而且套管的施工受管道形状限制，一些特殊形状的管道无法使用套管。CN200986082Y公开了一种钢管道防腐缠绕带，该缠绕带包括胶粘内层，与胶粘内层复合的交联聚乙烯外层，其与管道外壁粘结性不佳，且功能只是防腐、耐温，无法保温。

因此，亟需寻找一种更为合适的保温带来降低长输油、输气钢管的保温成本。这最终也将大大降低油、气输送成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种保温带及其制备方法和应用，该保温带作为输油、输气管道保温带使用时具有非常好的保温效果，并且耐腐蚀，还可以不受管道形状限制地缠绕。

为了实现上述目的，本发明提供一种保温带，该保温带包括相互叠置的中空纤维层和树脂基材层。

本发明还提供一种保温带的制备方法，该方法包括形成相互叠置的树脂基材层和中空纤维层。

本发明还提供一种保温带作为输油、输气管道保温带的应用。

根据本发明的所述保温带具有较好的保温性能和耐腐蚀性能。而且，该保温带可以做成很薄的产品，使得该保温带用于输油、输气管道时可以不受管道形状限制地缠绕。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种保温带，该保温带包括相互叠置的中空纤维层和树脂基材层。

在本法明中，所述中空纤维层可以为由含有中空纤维的纤维材料制成的布料，以所述纤维材料的总重量为基准，所述中空纤维的含量可以为10-100重量%，优选为40-100重量%。也就是说，所述中空纤维层可以由中空纤维形成，也可以由含有中空纤维和其他组分的纤维材料形成。

所述中空纤维的材质没有特别的限定，可以采用中空纤维的生产中常规使用的材料，例如可以为涤纶中空纤维、玻璃中空纤维、陶瓷中空纤维等。

当所述中空纤维层由含有中空纤维和其他组分的纤维材料形成时，在形成所述中空纤维层的纤维材料中，除了所述中空纤维之外还可以含有非中空纤维（即实心的纤维）。以所述含有中空纤维的纤维材料的总重量为基准，所述非中空纤维的含量可以为60重量%以下，优选为10-50重量%。所述非中空纤维的材质可以为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚乳酸、尼龙6、尼龙66、人造丝、天丝、聚芳酰胺、聚酰亚胺、PEI、PBO、PBI、PEEK、蜜胺-甲醛和苯酚-甲醛中的一种或多种。

当所述中空纤维层由含有中空纤维和其他组分的纤维材料形成时，在形成所述中空纤维层的纤维材料中，除了所述中空纤维之外还可以含有填料。所述填料优选选自中空玻璃球、中空金属球、中空塑料球、多孔硅藻土、气凝胶和多孔碳中的一种或多种。以形成所述中空纤维层的纤维材料的总重量为基准，所述填料的含量可以为60重量%以下，优选为5-40重量%。

当所述中空纤维层由含有中空纤维和其他组分的纤维材料形成时，在形成所述中空纤维层的纤维材料中，所述中空纤维的含量可以为40-90重量%。

在本法明中，所述含有中空纤维的纤维材料制成的布料的制备方法没有特别的限定，可以是纺织中空纤维布料，也可以是无纺中空纤维布料。

在本发明中，所述中空纤维内可以充有气体或液体。气体和液体的充入量没有特别的限定，优选地，气体和液体的充入体积占中空纤维中的中空体积的60%以上，优选为90%以上。充入中空纤维的气体例如可以为氮气、空气、惰性气体等，优选为氮气。充入中空纤维的液体例如可以为水。

气体或液体的充入方式可以采用常规的方法实施，例如，充入方式可以为：将中空纤维置于充入所要充入的气体或液体的环境中，再通过热刀切割等方式，将中空纤维两端熔融封闭。

在本发明中，所述树脂基材层的材料没有特别的限定，可以为任意常用的耐候、耐水、耐腐树脂，例如环氧树脂、聚氨酯和三元乙丙橡胶中的一种或多种。

在本发明中，所述中空纤维层与所述树脂基材层的厚度之比可以为1：(0.1-2)，优选为1：(0.2-1)。

在本发明中，所述中空纤维层的厚度可以为0.5-10mm，优选为1-4mm。

在本发明中，所述树脂基材层的厚度可以为0.1-10mm，优选为0.5-2mm。

在本发明中，所述保温带还可以包括粘合剂层，所述粘合剂层可以附着在所述中空纤维层的与所述树脂基材层相反的一侧，也可以附着在所述中空纤维层的两侧。从便于粘结所述树脂基材层的角度考虑，优选在所述中空纤维层的两侧都附着粘合剂层。

通过引入粘合剂层，所述保温带可以更好的与管道外壁连接，不易脱落。

在本发明中，所述粘合剂层由含有粘合剂的组合物形成，其中，所述粘合剂没有特殊限制，可以选用本领域常规使用的各种粘合剂，具体地，例如可以为压敏粘合剂、热敏粘合剂和光敏粘合剂等中的一种或多种。从便于施工的角度考虑，优选为压敏粘合剂。

所述压敏粘合剂可以为本领域常规的压敏粘合剂，例如可以是橡胶类压敏粘合剂、丙烯酸类压敏粘合剂和有机硅类压敏粘合剂中的一种或多种。所述橡胶类压敏粘合剂例如可以为天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、SIS嵌段橡胶、SBS嵌段橡胶、SEBS嵌段橡胶、丁基橡胶、聚异丁烯橡胶和再生橡胶中的一种或多种。所述丙烯酸类压敏粘合剂可以为丙烯酸酯压敏粘合剂。所述有机硅类压敏粘合剂可以为溶剂型有机硅压敏粘合剂、水乳液型有机硅压敏胶粘合剂和无溶剂型有机硅压敏较粘合剂中的一种或多种。

所述粘合剂层内还可以根据需要添加任意合适的添加剂，该添加剂例如可以为弹性体、增粘剂、交联剂、软化剂、增塑剂、着色剂、阻燃剂和抗氧化剂中的一种或多种。

在本发明中，所述中空纤维层与所述粘合剂层的厚度之比可以为1：(0.1-2)，优选为1：(0.2-1)。

在本发明中，当所述粘合剂层附着在所述中空纤维层的与所述树脂基材层相反的一侧时，厚度可以为0.1-10mm，优选为0.5-2mm。

在本发明中，当所述粘合剂层附着在所述中空纤维层的两侧时，从制备便利的角度考虑优选为两侧厚度相同，且各自的厚度可以为0.1-10mm，优选为0.5-2mm。

本发明还提供了一种保温带的制备方法，该方法可以包括形成相互叠置的树脂基材层和中空纤维层。

根据本发明的方法，可以以任意方法将中空纤维层和树脂基材层相互叠置，例如，可以用或不用粘合剂，借助加热、加压把中空纤维层和树脂基材层层压在一起。

所述层压可以在各种常规的层压设备中进行，例如平板硫化仪。层压条件包括：层压温度可以为70-180℃，优选为110-170℃；层压压力可以为0.1-10MPa，优选为0.3-5MPa；层压时间可以为0.3-5min，优选为1-3min。

本发明的方法还可以包括形成粘合剂层，使得所述粘合剂层附着在所述中空纤维层的与所述树脂基材层相反的一侧，或者附着在所述中空纤维层的两侧，或者附着在所述中空纤维层的内部，或者以上多种方式的组合。

作为形成粘合剂层的方法，没有特别的限定，可以采用各种常规的涂布方法，例如旋转涂布法、喷雾涂布法、棒式涂布法、刀片涂布法、辊式涂布法、刮刀涂布法、模具涂布法、凹版涂布法等。在优选情况下，形成粘合剂层的方法包括：先将由含有中空纤维的纤维材料制成的布料浸泡在粘合剂溶液中，使所述布料被粘合剂溶液含浸，取出静置，晾干溶剂。这样可以一次性在所述中空纤维层的两侧形成粘合剂层。

上述溶剂没有特别的限定，只要能溶解所述粘合剂即可，具体地，所述溶剂例如可以为甲苯、乙酸乙酯和丁酮中的一种或多种。

以粘合剂溶液的总重量为基准，粘合剂溶液中粘合剂的含量优选为10-60重量％，更优选为10-45重量％，进一步优选为15-30重量％。粘合剂溶液中粘合剂的含量在上述范围内时，有机溶剂的用量充分，并且粘度适度，能够形成具有优良的涂布作业性的粘合剂溶液。

根据本发明的方法，所述中空纤维层、所述树脂基材层与所述粘合剂层的厚度之比可以为1：(0.1-2)：(0.1-2)，优选为1：(0.2-1)：(0.2-1)。

根据本发明的方法，通过所述制备方法得到的保温带的厚度可以为1-30mm，优选为2-20mm。

本发明还提供了所述保温带以及通过所述制备方法得到的保温带作为输油、输气管道保温带的应用。将所述保温带缠绕在管道外壁，起到绝热作用。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例中，耐盐雾性按GB/T 1771-1991中国国标标准测得，导热系数按照GB/T10295-2008测得，180°剥离强度按照GB/T2792-1998测得。

涤纶中空纤维为中石化仪征化纤股份有限公司牌号为YZK601的市售品，实心的涤纶纤维为中石化仪征化纤股份有限公司牌号为DTY56-600市售品，丙烯酸酯压敏粘合剂为上海颖天化工科技有限公司公司牌号为PS2001的市售品，三元乙丙橡胶材料为杜邦陶氏公司牌号为3745P的市售品，环氧树脂材料为Momentive公司牌号为EPIKOTE RESIN 816的市售品。

实施例1

本实施例用于说明本发明的保温带及其制备方法。

将涤纶中空纤维于充有氮气的环境中热切封口，再用平纹机对该纤维进行编织得到1mm厚的织布，然后在浓度为15重量%的丙烯酸酯压敏粘合剂溶液中（溶剂为乙酸乙酯）浸泡30min，制成预浸布，取出后在室温下静置20分钟，再与厚度为1mm的三元乙丙橡胶片材叠加，用平板硫化仪在130℃、0.5MPa、1min条件下热压成型，得到厚度为2mm的保温带。对该保温带进行耐盐雾性测试、导热系数测试和180°剥离强度测试，结果如表1所示。

实施例2

本实施例用于说明本发明的保温带及其制备方法。

将涤纶中空纤维于充有氮气的环境中热切封口，再用平纹机对该纤维进行编织得到2mm厚的织布，然后浸泡在浓度为20重量%的丙烯酸酯压敏粘合剂溶液中（溶剂为乙酸乙酯）浸泡30min，制成预浸布，取出后在室温下静置20分钟，再在其表面均匀铺设一层0.5mm厚的气凝胶层，再与厚度为1mm的三元乙丙橡胶片材叠加，用平板硫化仪在110℃、0.5MPa、2min条件下热压成型，得到厚度为3mm的保温带。对该保温带进行耐盐雾性测试、导热系数测试和180°剥离强度测试，结果如表1所示。

实施例3

本实施例用于说明本发明的保温带及其制备方法和性能。

将涤纶中空纤维于充有氮气的环境中热切封口，再用平纹机对该纤维进行编织得到4mm厚的织布，然后在含有30重量%的丁基橡胶压敏粘合剂与30重量%的气凝胶的溶液中（溶剂为乙酸乙酯）浸泡30min，制成预浸布，取出后在室温下静置20分钟，再与厚度为1mm的环氧树脂片材叠加，用平板硫化仪在110℃、0.5MPa、2min条件下热压成型。得到厚度为4mm的保温带。对该保温带进行耐盐雾性测试、导热系数测试和180°剥离强度测试，结果如表1所示。

对比例1

将实心的涤纶纤维用平纹机编织得到1mm厚的织布，再与厚度为1mm的三元乙丙橡胶片材叠加，用平板硫化仪在110℃、0.5MPa、2min条件下热压成型，再在其上通过刮刀涂布丙烯酸酯压敏粘合剂，得到厚度为2mm的保温带。对该保温带进行耐盐雾性测试、导热系数测试和180°剥离强度测试，结果如表1所示。

表1

由上表1的数据可以看出，本发明提供的所述保温带兼具良好的保温性能和耐腐蚀性能。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (13)

1.一种保温带，其特征在于，该保温带包括相互叠置的中空纤维层和树脂基材层。

2.根据权利要求1所述的保温带，其中，所述中空纤维层为由含有中空纤维的纤维材料制成的布料，以所述纤维材料的总重量为基准，所述纤维材料含有10-100重量%的中空纤维；优选地，所述树脂基材层为环氧树脂、聚氨酯和三元乙丙橡胶中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的保温带，其中，所述中空纤维层与所述树脂基材层的厚度之比为1：(0.1-2)，优选为1：(0.2-1)。

4.根据权利要求1或2所述的保温带，其中，所述中空纤维内充有气体或液体。

5.根据权利要求1或2所述的保温带，其中，所述保温带还包括粘合剂层，所述粘合剂层附着在所述中空纤维层的与所述树脂基材层相反的一侧，或者附着在所述中空纤维层的两侧。

6.根据权利要求5所述的保温带，其中，所述粘合剂层由含有粘合剂的组合物形成，所述粘合剂选自压敏粘合剂、热敏粘合剂和光敏粘合剂中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的保温带，其中，所述中空纤维层与所述粘合剂层的厚度之比为1：(0.1-2)，优选为1：(0.2-1)。

8.一种制备保温带的方法，其特征在于，该方法包括形成相互叠置的树脂基材层和中空纤维层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，该方法还包括形成粘合剂层，使得所述粘合剂层附着在所述中空纤维层的与所述树脂基材层相反的一侧，或者附着在所述中空纤维层的两侧。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，形成所述树脂基材层、所述中空纤维层和所述粘合剂层的方法包括：先将由含有中空纤维的纤维材料制成的布料浸泡在粘合剂溶液中，使所述布料被粘合剂溶液含浸，取出静置，晾干溶剂。

11.根据权利要求8-10中任意一项所述的方法，其中，所述中空纤维层为由含有中空纤维的纤维材料制成的布料，以所述纤维材料的总重量为基准，所述纤维材料含有10-100重量%的中空纤维；优选地，所述树脂基材层为环氧树脂类材料、聚胺类材料和乙丙橡胶类材料中的一种或多种；所述中空纤维层与所述树脂基材层的厚度之比为1：(0.1-2)，优选为1：(0.2-1)。

12.根据权利要求8-10中任意一项所述的方法，其中，所述粘合剂层由含有粘合剂的组合物形成，所述粘合剂选自压敏粘合剂、热敏粘合剂和光敏粘合剂中的一种或多种；所述中空纤维层与所述粘合剂层的厚度之比为1：(0.1-2)，优选为1：(0.2-1)。

13.权利要求1-7中任意一项所述的保温带作为输油、输气管道保温带的应用。