[发明专利]一种聚酮复合材料、其制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种聚酮复合材料、其制备方法及其应用。其中，所述聚酮复合材料包括脂肪族聚酮和改性多壁碳纳米管。该复合材料在耐温性方面有了较大的提升。

技术领域

本发明提供了一种聚酮复合材料，特别是脂肪族聚酮与碳纳米管掺杂的复合材料。

背景技术

随着油气田开发的深入，越来越多的高温、高压、高含H₂S、CO₂、高矿化度水的油气井被开发，腐蚀问题越来越突出，内衬管能够隔绝腐蚀介质与金属起到较好的防腐效果。中国石化西北局前期开展了POK的内衬试验，现场应用耐温达到120℃，防腐效果较好，但仍然不能满足现场高温条件下的防腐要求，需要继续提高内衬管的耐温性能，满足更高温度的防腐需求。

聚酮类高分子作为一种新的环境友好材料，经过多年的研究与开发，目前已取得了可喜的进展。继美国杜邦公司发明了一氧化碳与乙烯共聚制备聚酮后，美国和加拿大合作开发了聚丙烯、CO/乙烯/丙烯三元共聚物等含有羰基的共聚物。聚酮类高分子聚合物不仅结构规整、结晶度高、在宽的温度范围内，都表现出优异的冲击强度，优异的耐化学性和耐水解稳定性，优异的耐燃油性，高热变形温度，卓越的摩擦性能，低渗透性/高(气体)阻隔性，优异的阻燃性能，高弹性，成型周期短，高生产效率。目前，脂肪族聚酮材料已实现工业化。但是在实际使用中，脂肪族聚酮材料不能长时间耐受100℃以上的高温。

发明内容

本发明之一提供了一种聚酮复合材料，其包括聚酮和改性多壁碳纳米管。

在一个具体实施方式中，所述聚酮为脂肪族聚酮。

在一个具体实施方式中，所述聚酮在240℃，2.16Kg下的熔融指数为3g/10min至6g/10min。

在一个具体实施方式中，所述聚酮为牌号为晓星M630A、晓星M730A、晓星M730R和晓星M620A中的至少一种。

在一个具体实施方式中，所述多壁碳纳米管为酸洗改性多壁碳纳米管。

在一个具体实施方式中，所述多壁碳纳米管的平均直径为4至15nm，平均长度为20至60μm、平均长径比为1300至10000。

在一个具体实施方式中，所述聚酮与所述改性多壁碳纳米管的质量比为(0.01-0.05)：1。

本发明之二提供了一种制备如本发明之一中任意一项所述的聚酮复合材料的方法，其包括如下步骤：

1)将多壁碳纳米管用酸溶液改性后得到酸洗改性多壁碳纳米管；

2)将所述酸洗改性多壁碳纳米管与聚酮混合后烘干，然后经造粒得到所述聚酮复合材料的粒料。

在一个具体实施方式中，在步骤1)中，所述多壁碳纳米管与所述酸溶液的质量比为(0.05至0.2)：1。

在一个具体实施方式中，在步骤1)中，所述酸溶液为硫酸和硝酸的混合溶液。

在一个具体实施方式中，在步骤1)中，在所述混合溶液中，所述硫酸的质量浓度为96％至98％，所述硝酸的质量浓度为65％至69％，硝酸与硫酸的质量比为4：3至4：1。

在一个具体实施方式中，在步骤1)中，将所述多壁碳纳米管浸泡在硫酸和硝酸的混合溶液中，进行第一超声分散，第一静置，第二超声分散，第二静置，然后将所述多壁碳纳米管从所述混合溶液中分离出来，并将所述多壁碳纳米管洗涤至pH值为6.5至7.5，经过滤和干燥，得到酸洗改性多壁碳纳米管。

在一个具体实施方式中，在步骤1)中，所述第一超声分散和所述第二超声分散的超声功率密度独立地为0.5至0.78W/cm²；所述第一超声分散和所述第二超声分散的超声时间独立地为15min至60min；所述第一静置和所述第二静置的时间独立地为30min至400min。