CN102720898A

CN102720898A - 一种煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管制备工艺

Info

Publication number: CN102720898A
Application number: CN2012102255735A
Authority: CN
Inventors: 王盘元; 王潇石; 宋常春
Original assignee: JIANGSU JINGYUAN ENERGY-SAVING ENVIRONMENTAL PROTECTION CO LTD
Current assignee: JIANGSU JINGYUAN ENERGY-SAVING ENVIRONMENTAL PROTECTION CO LTD
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2032-07-02
Also published as: CN102720898B

Abstract

本发明公开了一种煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管的制备工艺，包括以下步骤：（1）将检验合格的钢管进行除锈防腐；（2）将钢管套入双抗聚乙烯套管内；（3）向钢管和双抗聚乙烯套管间的环形空间注入聚氨酯硬质泡沫塑料，使聚氨酯硬质泡沫塑料充分填满环形空间形成聚氨酯硬质泡沫塑料保温层；（4）对制作完成的保温钢管进行成品的检验。本发明的方法制备的保温钢管的防腐保温效果显著，且具有阻燃和抗静电效果，使用更安全。本发明的制备方法简单，易于操作，容易进行大规模工业化生产，从而节省成本。本发明方法实施过程中所采用的聚氨酯发泡保温材料，其导热系数小，吸水率低，抗渗性、化学稳定性好，且具有阻燃和抗静电功能。

Description

一种煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管制备工艺

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下通用管材，具体涉及一种煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管制备工艺。

背景技术

目前我国采煤矿井多是地下500米以下的深井，在地下500米以上每深100米，井下温度就提高2-3℃，矿井越深井下温度越高，这样就给采掘业的工作环境带来恶化。为了改善这种工作环境，就必须向深井内进行冷热置换来改善工作环境。原先国内有少量深井煤矿在开采时，采用冰制冷法。就是在井上先制冰，再将冰块运输到井下，来改变环境温度。这种方式成本大，效率低，效果差。现在采用的方法是向深井下输送冷流体介质，循环使用。但目前我国尚没有专门的用于向深井下输送冷流体介质的管道，由于是深井使用的管道，并且还要保证冷流体介质的温度，所以提出了包括保温、安全、阻燃和抗静电等新的要求。目前现有的管道制备工艺尚不成熟。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管制备工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管制备工艺，其在于包括以下步骤：（1）将检验合格的钢管进行除锈防腐；（2）将钢管套入双抗聚乙烯套管内；（3）向钢管和双抗聚乙烯套管间的环形空间注入聚氨酯硬质泡沫塑料，使聚氨酯硬质泡沫塑料充分填满环形空间形成聚氨酯硬质泡沫塑料保温层；（4）对制作完成的保温钢管进行成品的检验。

所述双抗聚乙烯套管为阻燃、抗静电聚乙烯管。

所述聚氨酯硬质泡沫塑料的配制方法为:（1）制备白料：按重量计，白料包括聚醚多元醇100份、硅油1~4份、三乙醇胺0.7~1.5份、阻燃剂5~10份、抗静电剂5~10份和蒸馏水0.4~1.5份；在反应器中加入上述聚醚多元醇和阻燃剂，升温至100~110℃，真空脱水0.5~1.5h后降温至45~55℃，加入上述硅油、三乙醇胺、抗静电剂和蒸馏水，制成白料；（2）将步骤（1）制备的白料和黑料按1~1.5：1~1.5的重量配比搅拌混合后聚合反应，制成聚氨酯硬质泡沫塑料。

所述的黑料(异氰酸酯）为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）。上述方法配制的聚氨酯硬质泡沫塑料为具有独立闭孔结构的聚氨酯硬质泡沫塑料。

上述的阻燃剂为聚氨酯阻燃剂，上述的抗静电剂为聚氨酯抗静电剂。

所述的聚醚多元醇的羟值为450～550 mgKOH/g，分子量为300～400。

对制作完成的保温钢管的成品检验为：对所述双抗聚乙烯套管和聚氨酯硬质泡沫塑料的阻燃、抗静电性能检验，分别符合MT181-1988、MT113-1995标准要求。

煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管的组成及结构都比较简单，保温钢管是一种由输送介质的钢管、双抗聚乙烯套管以及钢管和双抗聚乙烯套管之间填充的聚氨酯硬质泡沫塑料保温层紧密结合而成，是一种高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制保温钢管。只需将除锈防腐后的钢管套在聚乙烯套管内，中间注入聚氨酯硬质泡沫塑料，使之充分填满钢管与双抗聚乙烯套管之间的环形空间，从而形成一个牢固的整体，达到防腐保温的效果，这样保温钢管就形成了。

保温钢管是一种能够提高保暖温度的钢管，其钢管保温效果较好，耐酸、耐碱、耐油、耐腐蚀、重量轻、成本低、服务年限长。

本发明的有益效果：

本发明的方法制备的煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管的钢管与双抗聚乙烯套管以及二者之间的聚氨酯硬质泡沫塑料保温层形成一个牢固的整体，且钢管的防腐保温效果显著，且具有阻燃和抗静电效果，使用更安全。此钢管可以排挤或者埋在地下，可现场施工，操作流程比较简单，普遍使用与建筑、装修及管道的铺设中，能够很好的保证管道的正常和通畅。本发明的制备方法简单，易于操作，容易进行大规模工业化生产，从而节省成本。本发明方法实施过程中所采用的聚氨酯硬质泡沫塑料，其导热系数小，吸水率低，抗渗性、化学稳定性好，且具有阻燃和抗静电功能。

附图说明

图1为煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管的结构示意图。

1-钢管 2-聚氨酯硬质泡沫塑料保温层 3-双抗聚乙烯套管。

具体实施方式

实施例1 制备聚氨酯硬质泡沫塑料

制备白料（组合聚醚）：按重量份计，白料由聚醚多元醇（分子质量在300～400 范围内，羟值为450～ 550 mgKOH/g，江苏钟山化工有限公司生产，型号N-635B）100份、硅油2份、三乙醇胺1份、阻燃剂 7.5份、抗静电剂7.5份和蒸馏水1份组成，向反应器中加入上述聚醚多元醇和阻燃剂，升温至105℃。真空脱水1h后降温至50℃，加入上述硅油、三乙醇胺、抗静电剂和蒸馏水，制成白料；

所述的阻燃剂为聚氨酯阻燃剂（DMMP），济南上善精细化工有限公司生产。所述的抗静电剂为聚氨酯抗静电剂（GL-S)，北京金支耳化学科技有限公司生产。

所述的硅油（江苏美思德化学股份有限公司提供，型号：AK-8804）是一种高活性硅-碳键非水解型泡沫稳定剂，透明粘性液体，pH（25℃）6.5±1.0，粘度25℃（mPa.s）：600±300，密度25℃（g/cm³）：1.060±0.030。

将白料和黑料按1：1.45的重量比搅拌混合后聚合反应，制成具有独立闭孔结构的聚氨酯硬质泡沫塑料，所述的黑料(异氰酸酯）为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）。

本实施例制备的聚氨酯硬质泡沫体无污斑、无收缩分层开裂现象。泡孔均匀细密。按要求试验时，沿径向测量的泡孔平均尺寸不大于0.5mm，泡沫的闭孔率不小于88%，聚氨酯硬质泡沫塑料保温层任意位置的泡沫密度不小于60kg/m³。在常压沸水中浸泡90min后，聚氨酯硬质泡沫塑料的吸水率不应大于10%。

实施例2制备煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管

（1）对钢管1进行检验，挑选质量合格的钢管，除去钢管1表面的锈迹，使钢管1没有被腐蚀的情况；所述的钢管为无缝钢管或焊接钢管。钢管表面去除铁锈、轧钢鳞片、油脂、灰尘、水分或其他沾染物；钢管表面锈蚀等级应符合GB/T8923-1988中A、B、C规定，除锈等级也应符合GB/T8923-1988中的相应规定。

（2）穿管成型，将除锈防腐后的钢管1套入双抗聚乙烯套管3内，且所述钢管1与双抗聚乙烯套管3的轴线重合或者稍有偏离但所述钢管的轴线与聚乙烯套管轴线之间的距离不超过8mm；钢管1两端头留出150mm～250mm裸露区以备焊接；表1为双抗聚乙烯套管与钢管轴线之间偏离距离所需要符合的规格。

表1聚乙烯套管与钢管轴线之间偏离距离所需要符合的规格

所述双抗聚乙烯套管（山东文远塑业有限公司提供）为黑色，其内表面目测不应有损失其性能的沟槽，不允许有气泡、裂纹、凹陷、杂质、颜色不匀等缺陷，双抗聚乙烯套管两端应切割平整，并与双抗聚乙烯套管的轴线垂直，角度误差应小于2.5°。双抗聚乙烯套管由高密度聚乙烯塑料制造，聚乙烯密度应为935kg/m³～950kg/m³。

双抗聚乙烯套管的公称外径和最小壁厚应符合表2规定。

表2 双抗聚乙烯套管的公称外径和最小壁厚要求

双抗聚乙烯套管外径和壁厚允许的极限偏差应符合GB/T13018规定。

双抗聚乙烯套管的长期机械性能应满足表3的要求。

表3 双抗聚乙烯套管的长期机械性能

拉伸力，MPa	最短屈服时间，h	试验温度，℃
			4	1500	80

（3）向钢管和双抗聚乙烯套管间的环形空间注入实施例1制备的聚氨酯硬质泡沫塑料，聚氨酯硬质泡沫塑料充分填满环形空间形成聚氨酯硬质泡沫塑料保温层2；使钢管1、聚氨酯硬质泡沫塑料保温层2和双抗聚乙烯套管3紧密结合，形成一个牢固的整体。按要求试验时，任一聚氨酯硬质泡沫塑料保温层截面上孔洞和气泡的面积总和占整个截面面积的百分比不应大于5%；单个孔洞的任意方向尺寸不超过同一位置保温层厚度的1/3。聚氨酯硬质泡沫塑料保温层径向压缩强度或径向相对形变为10%时的压缩应力不小于0.3MPa。未进行老化的聚氨酯硬质泡沫塑料保温层50℃状态下导热系数λ₅₀不大于0.033W/﹙m·K﹚。聚氨酯硬质泡沫塑料保温层厚度应保证外护管在-50℃～+50℃温度范围内正常使用。

聚氨酯硬质泡沫塑料注入前后，双抗聚乙烯套管任一位置同一截面的外径增大率不应大于2%。

（4）成品检验，对制作完成的保温钢管进行成品的检验。

对制作完成的保温钢管的成品检验为：对所述双抗聚乙烯套管和聚氨酯硬质泡沫塑料保温层的阻燃、抗静电性能检验，分别符合MT181-1988、MT113-1995标准要求。所制备的保温钢管在120℃下连续工作至少30年。

聚乙烯套管表面电阻算术平均值不大于1.0×10⁹Ω，燃烧性能应符合MT558.1-2005标准的规定。

Claims

1.一种煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管制备工艺，其特征在于包括以下步骤：

（1）将检验合格的钢管进行除锈防腐；

（2）将钢管套入双抗聚乙烯套管内；

（3）向钢管和双抗聚乙烯套管间的环形空间注入聚氨酯硬质泡沫塑料，使聚氨酯硬质泡沫塑料充分填满环形空间形成聚氨酯硬质泡沫塑料保温层；

（4）对制作完成的保温钢管进行成品的检验。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管制备工艺，其特征在于所述双抗聚乙烯套管为阻燃、抗静电聚乙烯管。

3.根据权利要求1所述的煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管制备工艺，其特征在于所述聚氨酯硬质泡沫塑料的配制方法为:（1）制备白料：按重量计，白料包括聚醚多元醇100份、硅油1~4份、三乙醇胺0.7~1.5份、阻燃剂 5~10份、抗静电剂5~10份和蒸馏水0.4~1.5份；向反应器中加入上述聚醚多元醇和阻燃剂，升温至100~110℃，真空脱水0.5~1.5h后降温至45~55℃，加入上述硅油、三乙醇胺、抗静电剂和蒸馏水，制成白料；（2）将步骤（1）制备的白料和黑料按1~1.5：1~1.5的重量配比搅拌混合后聚合反应，制成聚氨酯硬质泡沫塑料。

4.根据权利要求3所述的煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管制备工艺，其特征在于所述的黑料为二苯基甲烷二异氰酸酯。

5.根据权利要求3所述的煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管制备工艺，其特征在于所述的阻燃剂为聚氨酯阻燃剂，所述的抗静电剂为聚氨酯抗静电剂。

6.根据权利要求3所述的煤矿井下用聚乙烯护套聚氨酯保温钢管制备工艺，其特征在于所述的聚醚多元醇的羟值为450～ 550 mgKOH/g，分子量为300～400。