CN105072720B - 一种油井长输管线用串联式电伴热带 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油井长输管线用串联式电伴热带，包括发热芯，发热芯外包覆有绝缘层，绝缘层外包覆有护套层，护套层外包覆有金属编织层，金属编织层外包覆有加强层，加强层由聚丙烯材料制成。本发明耐热、耐腐蚀、力学性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及电缆护套层材料技术领域，尤其涉及一种油井长输管线用串联式电伴热带。
背景技术
串联式电伴热带就是一种通过电能加热后发热的特殊电缆，目前已经广泛应用于石油、化工、医药以及食品等行业中，用于保温防冻以及恒温控制。其原理为当芯线通过大电流时，本身产生焦耳热，从而实现产生电伴热的效果。在油井长输管线领域，作业环境恶劣，对于电伴热带的耐腐蚀性、力学性能、耐热性能都有较高要求，现有的电伴热带难以适用。如何制备一种耐热、耐腐蚀、力学性能优异的油罐用串联式恒功率电伴热带成为目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提出了一种油井长输管线用串联式电伴热带，耐热、耐腐蚀、力学性能优异。
本发明提出的一种油井长输管线用串联式电伴热带，包括发热芯，发热芯外包覆有绝缘层，绝缘层外包覆有护套层，护套层外包覆有金属编织层，金属编织层外包覆有加强层，加强层由聚丙烯材料制成。
优选地，所述聚丙烯材料的原料按重量份包括：丁苯橡胶30-40份，三元乙丙橡胶20-35份，聚丙烯20-35份，邻苯二甲酸乙辛酯1-3份，磷酸三辛酯0.5-2.5份，芳香烃油1.2-1.5份，碳纤维20-35份，硅藻土5-15份，温石棉10-15份，改性复合填料15-30份，硬质陶土5-15份，聚乙烯醇1-2.5份，聚乙烯醇缩丁醛1-4份，液体古马隆树脂0.5-3.5份，苯并***类光稳定剂1.5-3.5份，硬脂酸1.5-3.5份，油酸0.1-0.9份，过氧苯甲酸叔丁脂1-3份，双叔丁基过氧化二异丙苯1-2份，重铬酸铵钠0.5-1.4份，促进剂DM 0.5-1份，促进剂TMTD 0.5-1份。
优选地，在改性复合填料的制备过程中，按重量份称取20-30份胶体碳酸钙、20-50份纳米二氧化硅，胶体碳酸钙粒径为0.2-1mm，纳米二氧化硅粒径为10-50nm，送至蒸压釜中，通入水蒸汽至蒸压釜内蒸汽压力为0.2-0.5MPa，蒸汽温度为120-145℃，蒸压时间为2-10h，停止通入蒸汽，干燥至物料含水量为5-15wt％得到预制料，再加入0.5-1.5份硅烷偶联剂进行搅拌，搅拌速度3000-4500r/min，物料温度为90-95℃，干燥，粉碎，得到改性复合填料。
优选地，在纳米二氧化硅中，粒径为10-20nm的纳米二氧化硅占40-60wt％，粒径为20-40nm的纳米二氧化硅占20-30wt％，其余为粒径40-50nm的纳米二氧化硅。
优选地，苯橡胶、三元乙丙橡胶及聚丙烯的重量比为34-36：26-30：26-28。
优选地，碳纤维、硅藻土、温石棉、改性复合填料及硬质陶土的重量比为25-30：8-10：12-14：20-24：10-12。
优选地，过氧苯甲酸叔丁脂、双叔丁基过氧化二异丙苯、重铬酸铵钠、促进剂DM及促进剂TMTD的重量比为1.4-1.7：0.7-1.1：0.6-0.8：0.7-0.9：1.6-2。
优选地，所述聚丙烯材料的原料按重量份包括：丁苯橡胶34-36份，三元乙丙橡胶26-30份，聚丙烯26-28份，邻苯二甲酸乙辛酯1.2-1.8份，磷酸三辛酯0.8-1.4份，芳香烃油1.3-1.4份，碳纤维25-30份，硅藻土8-10份，温石棉12-14份，改性复合填料20-24份，硬质陶土10-12份，聚乙烯醇1.5-2份，聚乙烯醇缩丁醛2-3份，液体古马隆树脂1-1.4份，苯并***类光稳定剂2-2.6份，硬脂酸2.8-3份，油酸0.2-0.5份，过氧苯甲酸叔丁脂1.6-2份，双叔丁基过氧化二异丙苯1.4-1.7份，重铬酸铵钠0.7-1.1份，促进剂DM 0.6-0.8份，促进剂TMTD0.7-0.9份。
本发明中，所述聚丙烯材料的制备方法包括如下步骤：将上述碳纤维、硅藻土、温石棉、改性复合填料、硬质陶土混合，搅拌均匀后加入邻苯二甲酸乙辛酯、磷酸三辛酯、芳香烃油混合均匀，在90-100℃下保温5-10min，冷却至常温，加入苯并***类光稳定剂、硬脂酸、油酸在800-1000r/min搅拌分散1-2min得到预制料A；将丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、聚丙烯放入开炼机内，90-95℃下混炼1-3min得到预制料B；将上述预制料A与预制料B混合均匀后，加入聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、液体古马隆树脂、过氧苯甲酸叔丁脂混炼，混炼时间为1-3min，再加入双叔丁基过氧化二异丙苯、重铬酸铵钠、促进剂DM、促进剂TMTD，薄通2-5次后，挤塑机塑化造粒，挤塑机的挤出温度为140-160℃，即得聚丙烯材料。
本发明中，三元乙丙橡胶耐老化、耐腐性能好，但自粘性或互粘性较差，聚丙烯物理机械性能好，耐腐性性能好，粘结性好，但耐冲击性较差，丁苯橡胶耐热、耐老化性能好，但胶料粘着性差，三元乙丙橡胶、聚丙烯及丁苯橡胶协同作用，在保证耐腐、耐老化性能优异的前提下，物理机械性能好，具有较高耐冲击性能；碳纤维、硅藻土、温石棉、改性复合填料及硬质陶土作为填充增强混合作用，可显著增强制品力学性能，在改性复合填料中，胶体碳酸钙的表面为一层脂肪酸皂，导致活性较大，在胶体碳酸钙与纳米二氧化硅表面改性接枝，得到的改性复合填料的力学性能及耐热性能极好，改性复合填料与三元乙丙橡胶、聚丙烯及丁苯橡胶等有机材料的相容性好，物料间混合均匀性能好，制品密度高，结合力强，耐腐蚀及力学性能进一步增强，另外采用邻苯二甲酸乙辛酯、磷酸三辛酯及芳香烃油协同作用，可促进韧性与硬度达到均衡不易折断，力学性能好，过氧苯甲酸叔丁脂、双叔丁基过氧化二异丙苯、促进剂DM及促进剂TMTD协同作用作为硫化体系，硫化性好，力学性能好，制品的耐腐性及耐热能进一步增强。
附图说明
图1是本发明提出的一种油井长输管线用串联式电伴热带的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1是本发明提出的一种油井长输管线用串联式电伴热带的结构示意图。
实施例1
参照图1，一种油井长输管线用串联式电伴热带，包括发热芯1，发热芯1外包覆有绝缘层2，绝缘层2外包覆有护套层3，护套层3外包覆有金属编织层4，金属编织层4外包覆有加强层5，加强层5由聚丙烯材料制成。
所述聚丙烯材料的原料按重量份包括：丁苯橡胶30份，三元乙丙橡胶35份，聚丙烯20份，邻苯二甲酸乙辛酯3份，磷酸三辛酯0.5份，芳香烃油1.5份，碳纤维20份，硅藻土15份，温石棉10份，改性复合填料30份，硬质陶土5份，聚乙烯醇2.5份，聚乙烯醇缩丁醛1份，液体古马隆树脂3.5份，苯并***类光稳定剂1.5份，硬脂酸3.5份，油酸0.1份，过氧苯甲酸叔丁脂3份，双叔丁基过氧化二异丙苯1份，重铬酸铵钠1.4份，促进剂DM 0.5份，促进剂TMTD 1份。
实施例2
一种油井长输管线用串联式电伴热带，包括发热芯1，发热芯1外包覆有绝缘层2，绝缘层2外包覆有护套层3，护套层3外包覆有金属编织层4，金属编织层4外包覆有加强层5，加强层5由聚丙烯材料制成。
所述聚丙烯材料的原料按重量份包括：丁苯橡胶40份，三元乙丙橡胶20份，聚丙烯35份，邻苯二甲酸乙辛酯1份，磷酸三辛酯2.5份，芳香烃油1.2份，碳纤维35份，硅藻土5份，温石棉15份，改性复合填料15份，硬质陶土15份，聚乙烯醇1份，聚乙烯醇缩丁醛4份，液体古马隆树脂0.5份，苯并***类光稳定剂3.5份，硬脂酸1.5份，油酸0.9份，过氧苯甲酸叔丁脂1份，双叔丁基过氧化二异丙苯2份，重铬酸铵钠0.5份，促进剂DM 1份，促进剂TMTD 0.5份。
实施例3
一种油井长输管线用串联式电伴热带，包括发热芯1，发热芯1外包覆有绝缘层2，绝缘层2外包覆有护套层3，护套层3外包覆有金属编织层4，金属编织层4外包覆有加强层5，加强层5由聚丙烯材料制成。
所述聚丙烯材料的原料按重量份包括：丁苯橡胶34份，三元乙丙橡胶30份，聚丙烯26份，邻苯二甲酸乙辛酯1.8份，磷酸三辛酯0.8份，芳香烃油1.4份，碳纤维25份，硅藻土10份，温石棉12份，改性复合填料24份，硬质陶土10份，聚乙烯醇2份，聚乙烯醇缩丁醛2份，液体古马隆树脂1.4份，苯并***类光稳定剂2份，硬脂酸3份，油酸0.2份，过氧苯甲酸叔丁脂2份，双叔丁基过氧化二异丙苯1.4份，重铬酸铵钠1.1份，促进剂DM 0.6份，促进剂TMTD 0.9份。
在改性复合填料的制备过程中，按重量份称取20份胶体碳酸钙、50份纳米二氧化硅，胶体碳酸钙粒径为0.2-1mm，纳米二氧化硅粒径为10-50nm，送至蒸压釜中，通入水蒸汽至蒸压釜内蒸汽压力为0.2MPa，蒸汽温度为145℃，蒸压时间为2h，停止通入蒸汽，干燥至物料含水量为15wt％得到预制料，再加入0.5份硅烷偶联剂进行搅拌，搅拌速度4500r/min，物料温度为90℃，干燥，粉碎，得到改性复合填料。
在纳米二氧化硅中，粒径为10-20nm的纳米二氧化硅占60wt％，粒径为20-40nm的纳米二氧化硅占20wt％，其余为粒径40-50nm的纳米二氧化硅。
所述聚丙烯材料的制备方法包括如下步骤：将上述碳纤维、硅藻土、温石棉、改性复合填料、硬质陶土混合，搅拌均匀后加入邻苯二甲酸乙辛酯、磷酸三辛酯、芳香烃油混合均匀，在100℃下保温5min，冷却至常温，加入苯并***类光稳定剂、硬脂酸、油酸在1000r/min搅拌分散1min得到预制料A；将丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、聚丙烯放入开炼机内，95℃下混炼1min得到预制料B；将上述预制料A与预制料B混合均匀后，加入聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、液体古马隆树脂、过氧苯甲酸叔丁脂混炼，混炼时间为3min，再加入双叔丁基过氧化二异丙苯、重铬酸铵钠、促进剂DM、促进剂TMTD，薄通2次后，挤塑机塑化造粒，挤塑机的挤出温度为160℃，即得聚丙烯材料。
实施例4
一种油井长输管线用串联式电伴热带，包括发热芯1，发热芯1外包覆有绝缘层2，绝缘层2外包覆有护套层3，护套层3外包覆有金属编织层4，金属编织层4外包覆有加强层5，加强层5由聚丙烯材料制成。
所述聚丙烯材料的原料按重量份包括：丁苯橡胶36份，三元乙丙橡胶26份，聚丙烯28份，邻苯二甲酸乙辛酯1.2份，磷酸三辛酯1.4份，芳香烃油1.3份，碳纤维30份，硅藻土8份，温石棉14份，改性复合填料20份，硬质陶土12份，聚乙烯醇1.5份，聚乙烯醇缩丁醛3份，液体古马隆树脂1份，苯并***类光稳定剂2.6份，硬脂酸2.8份，油酸0.5份，过氧苯甲酸叔丁脂1.6份，双叔丁基过氧化二异丙苯1.7份，重铬酸铵钠0.7份，促进剂DM 0.8份，促进剂TMTD 0.7份。
在改性复合填料的制备过程中，按重量份称取30份胶体碳酸钙、20份纳米二氧化硅，胶体碳酸钙粒径为0.2-1mm，纳米二氧化硅粒径为10-50nm，送至蒸压釜中，通入水蒸汽至蒸压釜内蒸汽压力为0.5MPa，蒸汽温度为120℃，蒸压时间为10h，停止通入蒸汽，干燥至物料含水量为5wt％得到预制料，再加入1.5份硅烷偶联剂进行搅拌，搅拌速度3000r/min，物料温度为95℃，干燥，粉碎，得到改性复合填料。
在纳米二氧化硅中，粒径为10-20nm的纳米二氧化硅占40wt％，粒径为20-40nm的纳米二氧化硅占30wt％，其余为粒径40-50nm的纳米二氧化硅。
所述聚丙烯材料的制备方法包括如下步骤：将上述碳纤维、硅藻土、温石棉、改性复合填料、硬质陶土混合，搅拌均匀后加入邻苯二甲酸乙辛酯、磷酸三辛酯、芳香烃油混合均匀，在90℃下保温10min，冷却至常温，加入苯并***类光稳定剂、硬脂酸、油酸在800r/min搅拌分散2min得到预制料A；将丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、聚丙烯放入开炼机内，90℃下混炼3min得到预制料B；将上述预制料A与预制料B混合均匀后，加入聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、液体古马隆树脂、过氧苯甲酸叔丁脂混炼，混炼时间为1min，再加入双叔丁基过氧化二异丙苯、重铬酸铵钠、促进剂DM、促进剂TMTD，薄通5次后，挤塑机塑化造粒，挤塑机的挤出温度为140℃，即得聚丙烯材料。
实施例5
一种油井长输管线用串联式电伴热带，包括发热芯1，发热芯1外包覆有绝缘层2，绝缘层2外包覆有护套层3，护套层3外包覆有金属编织层4，金属编织层4外包覆有加强层5，加强层5由聚丙烯材料制成。
所述聚丙烯材料的原料按重量份包括：丁苯橡胶35份，三元乙丙橡胶28份，聚丙烯27份，邻苯二甲酸乙辛酯1.5份，磷酸三辛酯1份，芳香烃油1.32份，碳纤维27份，硅藻土9份，温石棉13份，改性复合填料22份，硬质陶土11份，聚乙烯醇1.8份，聚乙烯醇缩丁醛2.3份，液体古马隆树脂1.2份，苯并***类光稳定剂2.3份，硬脂酸2.9份，油酸0.3份，过氧苯甲酸叔丁脂1.8份，双叔丁基过氧化二异丙苯1.6份，重铬酸铵钠1份，促进剂DM 0.7份，促进剂TMTD0.8份。
在改性复合填料的制备过程中，按重量份称取25份胶体碳酸钙、38份纳米二氧化硅，胶体碳酸钙粒径为0.2-1mm，纳米二氧化硅粒径为10-50nm，送至蒸压釜中，通入水蒸汽至蒸压釜内蒸汽压力为0.3MPa，蒸汽温度为130℃，蒸压时间为6h，停止通入蒸汽，干燥至物料含水量为10wt％得到预制料，再加入1份硅烷偶联剂进行搅拌，搅拌速度4000r/min，物料温度为92℃，干燥，粉碎，得到改性复合填料。
在纳米二氧化硅中，粒径为10-20nm的纳米二氧化硅占50wt％，粒径为20-40nm的纳米二氧化硅占25wt％，其余为粒径40-50nm的纳米二氧化硅。
所述聚丙烯材料的制备方法包括如下步骤：将上述碳纤维、硅藻土、温石棉、改性复合填料、硬质陶土混合，搅拌均匀后加入邻苯二甲酸乙辛酯、磷酸三辛酯、芳香烃油混合均匀，在95℃下保温8min，冷却至常温，加入苯并***类光稳定剂、硬脂酸、油酸在9000r/min搅拌分散1.2min得到预制料A；将丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、聚丙烯放入开炼机内，93℃下混炼2min得到预制料B；将上述预制料A与预制料B混合均匀后，加入聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、液体古马隆树脂、过氧苯甲酸叔丁脂混炼，混炼时间为2min，再加入双叔丁基过氧化二异丙苯、重铬酸铵钠、促进剂DM、促进剂TMTD，薄通4次后，挤塑机塑化造粒，挤塑机的挤出温度为150℃，即得聚丙烯材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种油井长输管线用串联式电伴热带，其特征在于，包括发热芯(1)，发热芯(1)外包覆有绝缘层(2)，绝缘层(2)外包覆有护套层(3)，护套层(3)外包覆有金属编织层(4)，金属编织层(4)外包覆有加强层(5)，加强层(5)由聚丙烯材料制成；
其中，所述聚丙烯材料的原料按重量份包括：丁苯橡胶30-40份，三元乙丙橡胶20-35份，聚丙烯20-35份，邻苯二甲酸乙辛酯1-3份，磷酸三辛酯0.5-2.5份，芳香烃油1.2-1.5份，碳纤维20-35份，硅藻土5-15份，温石棉10-15份，改性复合填料15-30份，硬质陶土5-15份，聚乙烯醇1-2.5份，聚乙烯醇缩丁醛1-4份，液体古马隆树脂0.5-3.5份，苯并***类光稳定剂1.5-3.5份，硬脂酸1.5-3.5份，油酸0.1-0.9份，过氧苯甲酸叔丁脂1-3份，双叔丁基过氧化二异丙苯1-2份，重铬酸铵钠0.5-1.4份，促进剂DM 0.5-1份，促进剂TMTD 0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的油井长输管线用串联式电伴热带，其特征在于，在改性复合填料的制备过程中，按重量份称取20-30份胶体碳酸钙、20-50份纳米二氧化硅，胶体碳酸钙粒径为0.2-1mm，纳米二氧化硅粒径为10-50nm，送至蒸压釜中，通入水蒸汽至蒸压釜内蒸汽压力为0.2-0.5MPa，蒸汽温度为120-145℃，蒸压时间为2-10h，停止通入蒸汽，干燥至物料含水量为5-15wt％得到预制料，再加入0.5-1.5份硅烷偶联剂进行搅拌，搅拌速度3000-4500r/min，物料温度为90-95℃，干燥，粉碎，得到改性复合填料。
3.根据权利要求2所述的油井长输管线用串联式电伴热带，其特征在于，在纳米二氧化硅中，粒径为10-20nm的纳米二氧化硅占40-60wt％，粒径为20-40nm的纳米二氧化硅占20-30wt％，其余为粒径40-50nm的纳米二氧化硅。
4.根据权利要求1-3任一项所述的油井长输管线用串联式电伴热带，其特征在于，丁苯橡胶、三元乙丙橡胶及聚丙烯的重量比为34-36：26-30：26-28。
5.根据权利要求1-3任一项所述的油井长输管线用串联式电伴热带，其特征在于，碳纤维、硅藻土、温石棉、改性复合填料及硬质陶土的重量比为25-30：8-10：12-14：20-24：10-12。
6.根据权利要求1-3任一项所述的油井长输管线用串联式电伴热带，其特征在于，所述聚丙烯材料的原料按重量份包括：丁苯橡胶34-36份，三元乙丙橡胶26-30份，聚丙烯26-28份，邻苯二甲酸乙辛酯1.2-1.8份，磷酸三辛酯0.8-1.4份，芳香烃油1.3-1.4份，碳纤维25-30份，硅藻土8-10份，温石棉12-14份，改性复合填料20-24份，硬质陶土10-12份，聚乙烯醇1.5-2份，聚乙烯醇缩丁醛2-3份，液体古马隆树脂1-1.4份，苯并***类光稳定剂2-2.6份，硬脂酸2.8-3份，油酸0.2-0.5份，过氧苯甲酸叔丁脂1.6-2份，双叔丁基过氧化二异丙苯1.4-1.7份，重铬酸铵钠0.7-1.1份，促进剂DM 0.6-0.8份，促进剂TMTD 0.7-0.9份。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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