[发明专利]一种水性硅质耐高温密封材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属密封材料领域，更具体地说，涉及一种水性硅质耐高温密封材料及其制备方法。该材料可应用于工业生产中工艺管线与设备的绝缘、密封衬垫，尤其适合海上石油开发及石油炼化领域的管线系统密封。

背景技术

海洋石油开发是满足当前世界各国能源需求的增长热点，然而由其带来的安全问题却给人类以警示。如：2010年4月20在墨西哥湾的“深水地平线”海洋平台管线爆裂，引发大火，造成11人死亡，泄漏原油1.84亿加仑(约合410万桶)，污染了美国沿海五个州的海滩，造成的生命财产与生态损失难以估量。管线系统作为该工业生产的关键系统，管子接头的绝缘密封质量则是安全保障的重点。

目前，石化工业管线使用的非金属绝缘密封材料大多为石棉橡胶垫片及树脂复合材料（聚四氟乙烯包覆垫、橡胶复合垫等）。但这些材料制备的密封垫通常只能用于工作压力2MPa以下，工作温度150℃以内的化学介质管道上。当超过这个温度界限，密封垫就会发生蠕变，温度越高，泄漏也会越厉害。然而石化生产过程中管线出现的瞬间压力、温度升高，都很可能超过这个限定，这在一定程度上带来了安全隐患。同时这些材料制备过程中使用大量有机溶剂造成了环境污染。因此研究一种能够长期在较高的工作温度与压力情况下，仍具有很好的耐热强度、抗蠕变耐松弛性，抗冲击、高持久强度，耐腐蚀且环保、经济的绝缘密封材料是当前石油开采与炼化厂急需解决问题之一。

发明内容

本发明的一个目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种耐高温耐腐蚀性好的水性硅质耐高温密封材料。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种水性硅质耐高温密封材料，其特征在于该材料由硅丙乳液、硅溶胶、氟硼系反应助剂、补强剂、增强纤维组成，各组分的组成质量百分比为：

硅丙乳液                   35—60%

硅溶胶                       20—40%

氟硼系反应助剂        0.5—8%

补强剂                       5—15%

增强纤维                     5—25%。

根据本发明的一个实施例，所述的硅丙乳液为纳米级硅丙乳液，乳胶粒子含量为30~40%。所述的硅溶胶中二氧化硅含量为30~45%。所述的氟硼系反应助剂为氟硼酸铵与氟硼酸锌的粉末混合物，该粉末混合物颗粒直径小于1μm，混合比例为2.5~3.5:1。所述的补强剂为纳米二氧化硅，比表面积200±20m²/g。所述的增强纤维为硅酸铝纤维，纤维直径小于10μm，长度15-20mm。

本发明的另一目的是提供一种水性硅质耐高温密封材料的制备方法，能制备一种耐高温耐腐蚀性好的水性硅质耐高温密封材料。

为了达到上述目的，本发明的另一个技术方案是：一种水性硅质耐高温密封材料的制备方法，其制备步骤为：

A、按以下质量百分比配备材料：硅丙乳液35—60%、硅溶胶20—40%、氟硼系反应助剂0.5—8%、补强剂5—15%、增强纤维5—25%；

B、将硅丙乳液、硅溶胶及氟硼系反应助剂混合搅拌均匀；

C、按质量百分比配方，将补强剂纳米二氧化硅加入到步骤B获得的混合液中，搅拌分散均匀，使混合物成浆体，无肉眼可见的团聚结块现象；

D、按质量百分比配方，将增强纤维分散无团簇，并逐渐加入到步骤C中的混合物中，搅拌使纤维在混合物浆体中分散均匀；

 E、将步骤D获得的混合物浆体放入密封材料模具中，用压机在1MPa的压力下压制并保压25~35分钟，夯实成坯，放入电热鼓风箱内在65~75℃烘制50~70分钟，再调至130~150℃烘制25~35分钟，自然冷却至室温。

本发明的一种水性硅质耐高温密封材料，具有的较高耐温性及抗蠕变性能、耐酸耐碱；阻燃；绝缘性能好；可以有效地防止管线接头的泄露并阻止电偶腐蚀、细菌腐蚀等。尤其适合海上钻采油工程输送钻井液、原油、海水等管线的接头密封，也可广泛应用于工作温度较高的工艺管线设备等的绝缘密封。其优点与有益效果主要体现在：

1）采用硅质及硅质杂化的水性材料为主体，避免了使用有机溶剂造成的环境污染、火灾隐患及对操作人员的身体伤害；