【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体储存，特别涉及一种用于气体储存的聚氨酯密封材料、制备方法及应用。
技术介绍
1、作为一种新型储能技术，地下储气由于其自身气体储量大、安全性能高、储存期限长等优点，在世界范围内得到了广泛应用于天然气、氢气等气态能源的大规模储存。当前世界已有各类地下储气库630余座。现有的地下储气库多利用废弃油气藏和地下盐岩溶腔等特殊地质构造进行储气，具有一定的耐压强度和密封性，且地层岩体坚硬完整、水文地质条件简单。而在地质条件不适宜、人口稠密无法建造地上储气库的地区，满足气体大规模压缩储存的要求就需要人工开挖地下洞穴。
2、但是人工开挖地下洞穴岩体强度低、岩壁渗透性较高，影响地下储气库的储气压力，以及储气库的储气容量。同时，由于聚氨酯密封材料在加工及使用过程中受到外力作用，材料会不可避免地受到损伤，并进一步地导致材料使用寿命降低、性能受到影响。
3、现有技术如专利号为cn201810890151.7的一种用于气体储存的耐压密封材料及方法，该材料由基底材料和表层材料组成。基底材料由1质量份普通硅酸盐水泥、0.1～0.2质量份水、0.2～0.5质量份分散剂、0.1～0.3质量份稳定剂、0.1～0.6质量份增重剂和0.01～0.03质量份碳纤维组成。表层材料由1质量份硅酮密封胶和0.3～0.5质量份填充剂组成。将基底材料喷涂于人工开挖的地下洞穴内壁，待涂层干燥后，在其表面均匀涂覆混合好的表层材料，在内壁表面得耐压密封材料。该现有技术原料种类多，且水泥类的密封材料施工复杂，同时材料性能有待改进；而且当出料长期使用
技术实现思路
1、专利技术的目的在于提供一种用于气体储存的聚氨酯密封材料、制备方法及应用，解决了现有人工开挖地下洞穴强度低、岩壁渗透性较高，影响地下储气库的储气压力以及储气库的储气容量；同时解决聚氨酯密封材料在加工及使用过程中受到外力作用对其使用寿命降和性能的影响的问题。
2、本专利技术是这样实现的，一种用于气体储存的聚氨酯密封材料，包括a、b两类组分混合而成：其中，a组分通常称为“白料”，由聚醚多元醇、扩链剂组成。所述b组分为异氰酸酯，与a组分搅拌、固化后得到自修复聚氨酯密封材料。所述制备方法包括以下步骤：
3、步骤一、制备a组分：将聚醚多元醇在无水真空条件下，100℃～120℃加热1h～2h，除去水分；将扩链剂与除水后的聚醚多元醇60℃～80℃，反应1h～2h，得到a组分；
4、步骤二、将a组分与b组分搅拌均匀、固化得到聚氨酯密封材料；所述b组分为异氰酸酯。
5、现有的气体储存，一般采用的水泥类地下储气库密封材料，比
技术介绍
中记载的技术方案；水泥类的材料的抗压性能为25mpa，而本申请中的制备方法制备得到的材料的压缩强度为62.84mpa，远远优于现有技术的性能，而且本申请的材料具备自修复的性能，材料可以重复使用；本专利技术密封材料硬度的大小使聚氨酯密封材料在达到良好自修复水平的同时保持较高的力学性能。将本专利技术的聚氨酯密封材料应用于地下储气库密封，可以很好解决人工开挖地下洞穴岩体强度低、岩壁渗透性较高的问题，从而避免大幅度影响地下储气库的储气压力，保证储气库的储气容量。
6、本专利技术的进一步技术方案是：所述聚醚多元醇为inovol c305、c310和聚四氢呋喃醚二醇(ptmeg)中的至少一种。
7、本专利技术的进一步技术方案是：所述异氰酸酯为pm-200、多苯基多亚甲基多异氰酸酯(papi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、mdi-50中的至少一种。
8、本专利技术的进一步技术方案是：扩链剂与聚醚多元醇的质量比为10：
9、(1～4)。
10、本专利技术的进一步技术方案是：所述a组分与b组分的质量比为1：(1～2)。
11、本专利技术的进一步技术方案是：所述扩链剂包括醇类扩链剂和肟氨类扩链剂，醇类扩链剂与肟氨类扩链剂的质量比为(2～4)：1。
12、本专利技术提供的高强度自修复聚氨酯密封材料，在聚氨酯反应体系中加入醇类扩链剂，通过醇类扩链剂中的羟基(—oh)与异氰酸酯基反应生成氨基甲酸酯基，从而起到扩链作用；在反应体系中加入肟氨类扩链剂，通过引入动态肟胺酯键促进材料的热可逆反应，达到抑制硬链段的结晶并促进链运动的效果，从而实现密封材料的自修复功能。
13、本专利技术的进一步技术方案是：所述醇类扩链剂为1,4-丁二醇，所述肟氨类扩链剂丁二酮二肟或/和2,4-戊二酮二肟。
14、本专利技术的进一步技术方案是：制备聚氨酯密封材料a组分的步骤包括：将聚醚多元醇加入至干燥无水的容器中，抽真空下加热，除去水分；待所述反应体系降温后将扩链剂溶液加入所述除水后的容器中反应，得到a组分。
15、本专利技术还提供一种用于气体储存的材料，所述材料由所述的制备方法制得。
16、本专利技术还提供一种用于气体储存的材料的应用，所述应用方法为：将所述材料涂覆在地下洞穴的表面和内部空隙裂纹出，壁面厚度为2-3mm，待材料固化后叠涂厚度至3-5cm。
17、本专利技术的进一步技术方案是：储气库出现裂缝，首先将储气库内气体排出，再通过80℃-85℃、24h-48h条件下材料自行进行修复，修复完成后再次压缩气体至储气库内。
18、本专利技术的进一步技术方案是：本专利技术的用于气体储存的耐压密封方法包括以下步骤：将前述聚氨酯密封材料中a、b组分混合均匀后，快速喷涂于人工开挖的地下洞穴表面及内部的空隙裂纹，待材料固化后可继续叠加喷涂。
19、本专利技术的有益效果：本专利技术提供的高强度自修复聚氨酯密封材料，在聚氨酯反应体系中加入醇类扩链剂，通过醇类扩链剂中的羟基(—oh)与异氰酸酯基反应生成氨基甲酸酯基，从而起到扩链作用；在反应体系中加入肟氨类扩链剂，通过引入动态肟胺酯键促进材料的热可逆反应，达到抑制硬链段的结晶并促进链运动的效果，从而实现密封材料的自修复功能。同时，本专利技术密封材料硬度的大小使聚氨酯密封材料在达到良好自修复水平的同时保持较高的力学性能。将本专利技术的聚氨酯密封材料应用于地下储气库密封，可以很好解决人工开挖地下洞穴岩体强度低、岩壁渗透性较高的问题，从而避免大幅度影响地下储气库的储气压力，保证储气库的储气容量。
20、本专利技术提供的聚氨酯密封材料，其力学性能采用gb/t 2567-2021规定方法测试，其拉伸强度平均为4.41mpa，压缩强度平均为62.84mpa，材料破坏前的平均气密性(氧气透过率)为1.016cm3/m2·24h·0.1mpa，修复后的平均气密性为0.906cm3/m2·24h·0.1mpa；因此本专利技术通过在人工开挖的地下洞穴内壁涂覆一种聚氨酯密封材料，在增强储气库内壁抗压能力和气密性的同时，可以通过自修复性能实现材料的重复使用，从而提高地下储气库的使用效率和寿命。
21、本专利技术配制的聚氨酯密封材料性能具有较好的自修复性能的同时保持较高的力学性能；而且，本专利技术能够应用于岩体强度较低或本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于气体储存的聚氨酯密封材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于气体储存的聚氨酯密封材料的制备方法，其特征在于，所述聚醚多元醇为INOVOL C305、C310和聚四氢呋喃醚二醇、中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于气体储存的聚氨酯密封材料的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯为PM-200、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、MDI-50中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种用于气体储存的聚氨酯密封材料的制备方法，其特征在于，扩链剂与聚醚多元醇的质量比为10：(1～4)。
5.根据权利要求1所述的一种用于气体储存的聚氨酯密封材料的制备方法，其特征在于，所述A组分与B组分的质量比为1：(1～2)。
6.根据权利要求1所述的一种用于气体储存的聚氨酯密封材料的制备方法，其特征在于，所述扩链剂包括醇类扩链剂和肟氨类扩链剂，醇类扩链剂与肟氨类扩链剂的质量比为(2～4)：1。
7.根据权利要求6所述的一种用于气体储存的聚氨酯密封材料的制备
8.一种用于气体储存的材料，其特征在于，所述材料由权利要求1-7中任意一项所述的制备方法制得。
9.一种用于气体储存的材料的应用，其特征在于，所述应用方法为：将权利要求8所述的材料涂覆在地下洞穴的表面和内部空隙裂纹出，壁面厚度为2-3mm，待材料固化后叠涂厚度至3-5cm。
10.根据权利要求9所述的一种用于气体储存的材料的应用，其特征在于，储气库出现裂缝，首先将储气库内气体排出，再通过80℃-85℃、24h-48h条件下材料自行进行修复，修复完成后再次压缩气体至储气库内。
...【技术特征摘要】
1.一种用于气体储存的聚氨酯密封材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于气体储存的聚氨酯密封材料的制备方法，其特征在于，所述聚醚多元醇为inovol c305、c310和聚四氢呋喃醚二醇、中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于气体储存的聚氨酯密封材料的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯为pm-200、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、mdi-50中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种用于气体储存的聚氨酯密封材料的制备方法，其特征在于，扩链剂与聚醚多元醇的质量比为10：(1～4)。
5.根据权利要求1所述的一种用于气体储存的聚氨酯密封材料的制备方法，其特征在于，所述a组分与b组分的质量比为1：(1～2)。
6.根据权利要求1所述的一种用于气体储存的聚氨酯密封材料的...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝梅美，李禹函，彭岑，李晓龙，陈南南，魏柳荷，钟燕辉，张蓓，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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