[发明专利]绝热材料

说明书

本发明涉及一种绝热材料，具体涉及一种用于输送石油、天然气和类 似产品的海底管线的绝热材料。

举例说明的实例是关于输送来自大陆井或海底井的石油产品的领域。 在这些领域中，通常存在热交换问题和保持被输送产品温度的问题。这是 因为较差的绝热性可能导致各种缺点。例如，粘性产品在相对较高的温度 下输送。绝热性较差以及环境温度较低二者组合导致温度降低、被输送的 产品的粘度增高、流动速率变慢(这甚至可能导致沉积或凝胶和堵塞管 道)，如果造成停工则会造成严重后果。

因此，需要为用于输送原料(特别是用于输送相对较粘液体的原料) 的管线提供热绝缘，这通过使用在目前的应用中容易加工的绝热材料来实 现。管线被置于水下较深处，例如深达500-3000米，其将承受巨大的静水 压以致于具有所需绝热水平的已知管线绝热材料都会被压扁。目前能够承 受上述巨大深水压的另一种绝热材料具有较差的绝热性质。

由US4824705已知一种绝热体，其包括含有填料的充气弹性体。该专 利要求保护一种绝热的管道组件，其包括围绕管道的橡胶层，该层含有 30-70体积％的软木(cork)。软木包含约50体积％的空腔。因此， US4824705中要求保护的橡胶包含约15-35体积％的空腔。这导致管线绝 热，相应的理论导热率为约0.14W/mK至0.08WVmK。

然而，这些绝热材料的缺点在于，不能用在200至300米的深度以 下，也就是说不能用在大于2至3MPa的压力下，超过上述压力使软木被 压扁，结果剩余的空腔不足以保持空腔的总量高于使绝热值等于或低于 0.15WVmK的所需水平。

US5476343中公开了另一种可供选择的方案。US5476343公开了一种 填充有软木的硬橡胶(ebonite)。由于这种复合物具有较高的硬度，因而 它能够承受令人满意的压缩量，但是合格的绝热层需要该层具有一定的厚 度。应用这种填充有软木的硬橡胶厚层是不可行的，因为在硬橡胶的固化 过程中释放热量。

本发明致力于寻找一种热绝缘材料，其由含有热固性弹性体的复合物 和含有一个或多个空腔的填料组成，结果对于可以在高静水压下、优选在 大于500米水的静水压下使用的管线，所述空腔的总体积占所述复合物体 积的10体积％以上。

这个目标通过在过氧化物和助剂(co-agent)的存在下固化的弹性体 来实现。

根据本发明的绝热体，绝热管线在大于500米水下的导热率可以达到 小于0.1W/mK。

优选地，对组合物进行选择，特别是对过氧化物和助剂的用量进行选 择，结果使得根据ISO 604测定的具有固化弹性体的复合物的压缩模量为 至少100MPa，优选为至少200MPa，最优选为至少500MPa。

本发明的材料包括具有一个或多个空腔的填料，使得所述空腔的总体 积占所述复合物体积的10体积％以上。一般而言，空腔的总体积占所述复 合物的10-40体积％；小于10体积％会导致导热率过高；而为了高于 40％，交联密度必须足够大以使压缩模量高于500MPa，这使得弹性体变 得太脆。空腔总体积在25-40体积％之间得到甚至更佳的绝热性质。

适用于本发明的绝热材料且含有一个或多个空腔的填料是软木、得自 陶瓷的中空微球、玻璃、聚合物(例如丙烯腈)、塑料或其组合。在具有 相对较高的压缩模量和强度的基质中由发泡剂形成的填充有空气或绝热气 体的空腔，在本申请中也被理解为含有一个或多个空腔的填料。优选的填 料是软木。

可交联的弹性体可以选自聚烯烃、氟聚合物、硅树脂、离聚物及其混 合物。聚烯烃可以选自聚二烯均聚物和共聚物、聚乙烯、乙烯-丙烯共聚 物、乙烯-丁烯共聚物、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚苯乙烯丁二烯、聚乙烯 丁二烯、乙烯-丙烯-二烯三元聚合物、及其氟化聚合物和混合物。氟聚合 物可以选自氟化的乙烯-丙烯共聚物和氟化的乙烯-丙烯-二烯三元聚合物。