CN101717544B - 一种黑色聚丙烯防腐材料及其制备方法 - Google Patents

一种黑色聚丙烯防腐材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种黑色聚丙烯防腐材料及其制备方法。由如下组份及重量百分数组成：聚丙烯基料80％-95％，黑种1％-12％，接枝共聚物0.5％-5％，抗氧剂0.1％-1.5％，润滑剂0.1％-1.5％。将各组分加入到高速混合机中混合均匀，然后经双螺杆挤出机中进行挤出、造粒，温度设定为150～260℃，转速设定为100-800转/分。与市场上普通聚丙烯防腐材料相比，本发明的黑色聚丙烯防腐材料，具有高维卡、或者高硬度，或者同时具有高维卡和高硬度，可满足水下穿越、含沙石土壤及海洋管道等特殊地段对防腐材料的要求。

Description

一种黑色聚丙烯防腐材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种黑色聚丙烯防腐材料及其制备技术。
背景技术
20世纪90年代以来，我国多数大型石油、天然气输送钢质管道工程采用的是三层聚乙烯(3PE)涂层，3PE涂层由底层环氧粉末、中间层黏接剂和外层聚乙烯构成。然而，3PE涂层耐温性较低，一般在70℃以下，只适合输送流体介质温度较低的管道防腐。当在地表温度较高、日照时间较长的沙漠地区或热带亚热带地区使用时，3PE涂层的机械强度和剥离强度会急剧降低。由于PP耐高温性要好于PE，因此，在借鉴3PE涂层优点的基础上，出现了三层聚丙烯(3PP)涂层。
专利CN1563171A提出了一种埋地钢质管道白色聚丙烯外防腐材料，该专利采用聚丙烯为基料，大幅提高了防腐层的耐温性，可应用于110℃左右的介质管道防腐中。但是该专利材料存在以下缺陷：该专利材料为白色，而我国在实际中应用的防腐材料通常为黑色；其次，该专利材料采用单一聚丙烯，在生产中无法调节防腐材料的具体参数如熔体流动速率，导致该防腐材料在钢管涂敷中对不同挤出机的适应性较窄；第三，该专利材料采用单一聚丙烯，其性能虽然能够满足一般防腐材料的要求(即现行德国标准)，但是不能满足特殊地段对防腐材料的要求。由于用于长距离输送的钢质管道会穿越山川、河流或其他复杂的地质条件，这些特殊地段就对使用的防腐材料提出了特殊的要求，如要求耐高温120℃以上，或耐划伤耐穿刺性更好等。因此，在施工中，工程项目都会根据具体情况在现行德国标准的基础上，对某些指标提出更加严格的要求，如要求更高的维卡软化温度(即高维卡)、更高的邵氏硬度(即高硬度)等。由于防腐材料对聚丙烯的要求全面而又严格，除拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等常规力学性能外，还要求耐溶剂、环境应力开裂等长期指标，这导致符合防腐材料要求的聚丙烯种类很少，而在这些符合要求的聚丙烯中，还没有一种聚丙烯能够完全满足这些特殊指标的要求，即专利CN1563171A提出的埋地钢质管道白色聚丙烯外防腐材料无法满足上述特殊地段对防腐材料的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种具有高维卡，或者高硬度，或者同时具有高维卡和高硬度的黑色聚丙烯防腐材料。
本发明的另一个目的是提供上述黑色聚丙烯防腐材料的制备方法。
本发明的黑色聚丙烯防腐材料，由如下组份及重量百分数组成：
聚丙烯基料                80％-95％
黑种                      1％-12％
接枝共聚物                0.5％-5％
抗氧剂                    0.1％-1.5％
润滑剂                    0.1％-1.5％
其中：聚丙烯基料由重量百分数50％-95％聚丙烯A和5％-50％聚丙烯B组成，聚丙烯A为熔体流动速率小于5的管材级或挤出级聚丙烯，聚丙烯B为数均分子量大于30万的均聚或共聚聚丙烯；接枝共聚物为三元乙丙橡胶、丙烯-丁烯共聚物、丙烯-辛烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物中的一种或一种以上的混合物。抗氧剂选自受阻酚类、亚磷酸酯类、胺类、硫代酯中的一种或一种以上的混合物。润滑剂选自金属皂类或低分子酯类。
本发明的黑色聚丙烯防腐材料的制备方法，是将聚丙烯基料、黑种、接枝共聚物、抗氧剂和润滑剂加入到高速混合机中混合均匀，然后经双螺杆挤出机中进行挤出、造粒，双螺杆挤出机的温度设定为150～260℃，转速为100-800转/分。
本发明的黑色聚丙烯防腐材料，其特色在于：聚丙烯A为熔体流动速率小于5的管材级或挤出级聚丙烯，由于防腐材料需要通过挤出机挤出后涂敷在钢管上，通过对聚丙烯A的选择，可以使本发明满足聚丙烯防腐材料的一般要求(即现行德国标准)；聚丙烯B为数均分子量大于30万的均聚或共聚聚丙烯，具有更高的维卡软化温度(大于160℃)或邵氏硬度(大于75)，接枝共聚物为三元乙丙橡胶、丙烯-丁烯共聚物、丙烯-辛烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物中的一种或一种以上的混合物，具有良好的团聚-分散功能和耐低温冲击性，通过对聚丙烯B和接枝共聚物的选择，可以提高聚丙烯防腐材料的维卡软化温度或邵氏硬度，使聚丙烯防腐材料满足高维卡或高硬度的要求；通过调节聚丙烯A和聚丙烯B的配比，可以调节聚丙烯防腐材料的具体性能指标，如熔体流动速率等，从而使聚丙烯防腐材料的机械性能和加工性能同时达到最优化；通过调节聚丙烯A、聚丙烯B和接枝共聚物的配比，可以使聚丙烯防腐材料同时满足高硬度和高维卡的要求；通过对黑种的选择，可以使聚丙烯防腐材料具有优异的耐紫外线功能。抗氧剂选自受阻酚类、亚磷酸酯类、胺类、硫代酯中的一种或一种以上的混合物，如1010、1076、1098、168、DLTDP、DSTDP等，抗氧剂保证聚丙烯防腐材料在加工使用过程中有良好的稳定性。润滑剂选自金属皂类或低分子酯类，如硬脂酸锌、硬脂酸钙等，润滑剂能降低聚丙烯防腐材料在加工使用过程中的能耗。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过选用新材料、合理配置材料比例，调整工艺，使防腐材料在满足现行德国标准的基础上，在某个性能指标上具有优异的表现。采用现行德国标准进行测试，与目前市场上普通聚丙烯防腐材料相比，维卡软化温度由145℃提高到152℃，邵氏硬度由62提高到71，压痕硬度在23℃时由0.1毫米降至0.05毫米，80℃时则由0.3毫米降至0.16毫米。制成的管道可适用于水下穿越地段或含有沙石的土壤中等特殊安装环境。
具体实施方式
下面的实施例将有助于本领域的普通技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
实施例1
将90公斤聚丙烯A、10公斤聚丙烯B、3公斤黑种、4公斤三元乙丙橡胶、0.8公斤抗氧剂1010和0.8公斤润滑剂-硬脂酸锌加入高混机中混合均匀，经双螺杆挤出机进行挤出、造粒，温度设定为220℃，转速设定为400转/分，可得到本发明的高维卡聚丙烯防腐材料，其维卡软化点达152℃。
实施例2
将60公斤聚丙烯A、40公斤聚丙烯B、3公斤黑种、2公斤丙烯-丁烯共聚物、0.8公斤抗氧剂1010和0.8公斤润滑剂-硬脂酸锌加入高混机中混合均匀，经双螺杆挤出机进行挤出、造粒，挤出机温度设定为200℃，转速设定为500转/分，可得到本发明的高硬度聚丙烯防腐材料，其邵氏硬度为71，压痕硬度：23℃下为0.05毫米，80℃下为0.16毫米。
实施例3
将80公斤聚丙烯A、20公斤聚丙烯B、3公斤黑种、3公斤乙烯-丁烯共聚物、0.8公斤抗氧剂1010和0.8公斤润滑剂-硬脂酸锌加入高混机中混合均匀，经双螺杆挤出机进行挤出、造粒，温度设定为210℃，转速设定为600转/分，可得到本发明的高硬度、高维卡聚丙烯防腐材料，其维卡软化点为152℃，邵氏硬度为71，压痕硬度：23℃下为0.05毫米，80℃下为0.16毫米。

Claims (4)

1.一种黑色聚丙烯防腐材料，其特征在于由如下组份及重量百分数组成：
Figure FSB00000593631700011
所述的聚丙烯基料由50-95重量％聚丙烯A和5-50重量％聚丙烯B组成，聚丙烯A为熔体流动速率小于5的管材级或挤出级聚丙烯，聚丙烯B为数均分子量大于30万的均聚或共聚聚丙烯；
所述的接枝共聚物为三元乙丙橡胶、丙烯-丁烯共聚物、丙烯-辛烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物中的一种或一种以上的混合物。
2.如权利要求1所述黑色聚丙烯防腐材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、胺类、硫代酯中的一种或一种以上的混合物。
3.如权利要求1所述黑色聚丙烯防腐材料，其特征在于，所述的润滑剂为金属皂类或低分子酯类。
4.权利要求1所述黑色聚丙烯防腐材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将聚丙烯基料、黑种、接枝共聚物、抗氧剂和润滑剂加入到高速混合机中混合均匀，然后经双螺杆挤出机中进行挤出、造粒，温度设定为150～260℃，转速设定为100-800转/分。
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