CN101811382A - 一种钢塑复合防腐耐磨材料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于管道技术领域，公开了一种钢塑复合防腐耐磨材料及其制造方法。其主要技术方案为：取聚丙烯、聚烯烃、聚四氟乙烯和聚乙烯粘合剂通过混炼挤出、造粒、粉碎并添加到通过喷砂拉毛和加温处理的金属基体表面，并经过转动使得塑料粉状材料均匀粘附在其内壁面，融化后均匀的粘附于钢管的内壁面，降温凝固后即形成具有防腐耐磨的复合钢塑体。通过上述工艺制备出的钢塑复合防腐耐磨材料中塑料材料层的高温特性大大提高，使用寿命延长以及耐酸碱性能得到了改善。

Description

一种钢塑复合防腐耐磨材料及其制备工艺

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体地讲公开了一种钢塑复合防腐耐磨材料及其制造方法。

现有技术

目前，广泛用于化工、矿山、电力等行业进行化学反应、物料输送和储存等钢塑复合管道、罐的防腐耐磨涂层材料(PO)，在使用过程中存在如下问题：耐高温温度低——耐高温不超过110℃，当所使用的化学容器、管道的温度超过该温度时，复合于钢衬上的防腐耐磨涂层会出现变形甚至脱落的现象；使用寿命短——使用一年后即会出现龟裂现象；使用的化学介质受到限制——利用该管道输送盐酸只能限制在20℃的温度以下，限制氯气和硫酸镁溶液的输送；适用于矿山废液的输送时，由于其自润滑系数较低容易结垢，造成管道的输送性能降低。因此，在使用过程中更换频率增加，无形中加大了用户的使用维修成本。

发明内容

本发明的目的就是提供一种具有高耐磨和使用寿命长的钢塑复合防腐耐磨材料及其制备方法。

实现本发明目的的技术方案为：

一种钢塑复合防腐耐磨材料，由钢基衬体和复合于该衬体表面上的塑料层构成，其特征为所述的塑料层主要由15-20重量份的聚丙烯、70-80重量份的聚烯烃和5-10重量份的聚四氟乙烯构成；其中所述的塑料层的厚度为3-10毫米。

其中，所述的塑料材料还包含有3-5重量份的聚乙烯粘合剂；所述的钢基衬体表面上紧贴有与之连接的金属网状物。

制备上述钢塑复合防腐耐磨材料的方法步骤为：

第一步 聚四氟乙烯的烧结

将聚四氟乙烯磨合成粒度为2-5的粉状物，再将钙粉状物压制成块状置入炉中在327±3℃的温度下烧结230-250分钟，冷却后在磨合成粒度为10-30的粉状物；

第二步 配料：取聚丙烯、聚烯烃、烧结后的聚四氟乙烯或/和聚乙烯粘合剂，并填入搅拌机中在20-25℃的温度下搅拌均匀；

第三步 混炼挤出：将混合均匀的原料置入双螺杆挤出机中混炼挤出，其中所设置的混炼挤出分为三个区，其三个区的温度设置为120±3℃、180±3℃和270±3℃；

第四步 造粒：将挤出的条状混料冷却后通过造粒机造粒；

第五步 粉碎：将所制备的塑料颗粒通过粉碎机粉碎成100-120目的粉状材料；

第六步 钢基涂层：

(1)、将钢基表面喷砂拉毛并清洗进行钢基处理；

(2)、将钢基体加温至300±5℃；

(3)、将粉状材料撒在钢基表面；

(4)、摇动钢基体，使得撒在其表面的粉状材料熔化并均匀粘附；

(5)、降温凝固。

另外，所述的钢基涂层工序中，所述的清洗所使用的清洗液为丙酮；所述的钢基涂层工序中，在所述钢基清洗前在紧贴其表面固定连接一层金属网状物。

本发明所提供的钢塑复合防腐耐磨材料，同现有技术相比具有以下优点：钢塑复合防腐耐磨材料中塑料材料层的高温特性大大提高，使用寿命延长以及耐酸碱性能得到了改善。通过实验本发明所提供的钢塑复合防腐耐磨材料性能特征如下：

拉伸强度：25-32MPa；比PO材质提高8MPa以上；

断裂伸长率：650-700％，与PO材质相等；

邵氏硬度：45-50D，比PO材质增长至少10D；

维卡软化点：140-145℃，比PO材质增长40℃以上；

耐老化(100℃，100d)保持率：拉伸强度为原来的98％，断裂伸长率为原来的94％，分别比PO材质增长5％和3％；

耐化学浸泡保持率：

(1)耐酸(10％HCL，50±℃，3D)：拉伸强度为浸泡前的98％，断裂伸长率为浸泡前的96％，分别比PO材质增长0％、1％；

(2)耐碱(10％NaOH，50±℃，3D)：拉伸强度为浸泡前的99％，断裂伸长率为浸泡前的96％，分别比PO材质增长0％、2％；

耐盐酸雾试验保持率(1000h)：拉伸强度为原来的94％，断裂伸长率为原来的93％，分别比PO材质增长3％、2％。

在本发明所提供的钢塑复合防腐耐磨材料的结构中，当所使用的钢基体的体积较庞大时，防腐耐磨材料应当大于8毫米，在钢基体的表面焊接一层钢丝网片，进一步提高了防腐耐磨材料与钢基体表面之间的粘合力，提高了其使用寿命。

附图说明

如图所示为钢塑复合防腐耐磨材料的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的利用制造设备制备钢塑复合防腐耐磨材料的步骤及其结构原理作进一步的详细说明。

如图所示为由本发明提供的钢塑复合防腐耐磨材料制成的管道，其结构包括钢管基体1焊接于该基体表面上的钢丝网片3和制备于该钢管基体内壁面上的厚度为8毫米的防腐耐磨材料层2结构。在上述钢塑复合防腐耐磨材料的结构中，如果所制备于基体表面上的防腐耐磨材料层2的厚度小于5毫米时，则可以将该防腐耐磨材料层直接复合于基体表面上，而无需设置用于加强复合层贴附强度的钢丝网片3。

实施例1

聚四氟乙烯进行烧结处理：

将聚四氟乙烯磨合成粒度为2-5μm的粉状物，再将钙粉状物压制成块状置入炉中在327±3℃的温度下烧结230-250分钟，冷却后在磨合成粒度为10-30μm的粉状物备用；

第一步 配料：

取20重量份的聚丙烯、75重量份的聚烯烃和10重量份的聚四氟乙烯，填入搅拌机中在20-25℃的温度下搅拌均匀；

第二步 混炼挤出：

开启双螺旋挤出机，使其加热的三个区域的温度分别设定为120±3℃、180±3℃和270±3℃，然后将混合均匀的原料置入双螺杆挤出机中混炼挤出，形成条状混料；

第三步 造粒：

将挤出的条状混料冷却后通过造粒机造粒；

第四步 粉碎：

将上述所制备的塑料颗粒通过粉碎机粉碎成100-120目的粉状材料；

第五步 钢基涂层：

(1)、取内径30厘米的钢管，将其内壁面通过喷砂拉毛，形成粗糙表面，然后利用丙酮将其表面清洗处理；

(2)、将钢管整体加温至300±5℃；

(3)、将上述所制备的粉状材料喷入钢管中；

(4)、快速转动钢管，使得钢管中的粉状材料均匀粘附在其内壁面，然后融化，一直转动使得融化后的胶状塑料均匀的粘附于钢管的内壁面上；

(5)、降温凝固。

在转动钢管的同时关闭热源，降温凝固，在内壁上形成厚度为3毫米的防腐耐磨材料。

即制备成了具有防腐耐磨的钢管管道。

实施例2

聚四氟乙烯进行烧结处理同实施例1：

第一步 配料：

取15重量份的聚丙烯、80重量份的聚烯烃和15重量份的聚四氟乙烯，填入搅拌机中在20-25℃的温度下搅拌均匀；

第二步 混炼挤出：

开启双螺旋挤出机，使其加热的三个区域的温度分别设定为120±3℃、180±3℃和270±3℃，然后将混合均匀的原料置入双螺杆挤出机中混炼挤出，形成条状混料；

第三步 造粒：

将挤出的条状混料冷却后通过造粒机造粒；

第四步 粉碎：

将上述所制备的塑料颗粒通过粉碎机粉碎成100-120目的粉状材料；

第五步 钢基涂层：

(1)、取用于化学反应的反应釜体，将其内壁面通过喷砂拉毛，形成粗糙表面，然后利用丙酮将其表面清洗处理；

(2)、将反应釜体整体加温至300±5℃；

(3)、将上述所制备的粉状材料喷至反应釜体的内表面；

(4)、快速转动反应釜体，使得反应釜体中的粉状材料均匀粘附在其内壁面，然后融化，一直转动使得融化后的胶状塑料均匀的粘附于反应釜体的内壁面上；

(5)、降温凝固。

在转动反应釜体的同时关闭热源，降温凝固，在内壁上形成厚度为5毫米的防腐耐磨材料。

即制备成了具有防腐耐磨的反应釜体。

实施例3

聚四氟乙烯进行烧结处理同实施例1：

第一步 配料：

取18重量份的聚丙烯、70重量份的聚烯烃、5重量份的聚四氟乙烯和4重量份的聚乙烯粘合剂，填入搅拌机中在20-25℃的温度下搅拌均匀；

第二步 混炼挤出：

开启双螺旋挤出机，使其加热的三个区域的温度分别设定为120±3℃、180±3℃和270±3℃，然后将混合均匀的原料置入双螺杆挤出机中混炼挤出，形成条状混料；

第三步 造粒：

将挤出的条状混料冷却后通过造粒机造粒；

第四步 粉碎：

将上述所制备的塑料颗粒通过粉碎机粉碎成100-120目的粉状材料；

第五步 钢基涂层：

(1)、取规格的弯管，将其内壁面通过喷砂拉毛，形成粗糙表面，然后利用丙酮将其表面清洗处理；

(2)、将弯管整体加温至300±5℃；

(3)、将上述所制备的粉状材料喷入弯管的内壁面上；

(4)、快速转动弯管，使得弯管中的粉状材料均匀粘附在其内壁面，然后融化，一直转动使得融化后的胶状塑料均匀的粘附于弯管的内壁面上；

(5)、降温凝固。

在转动弯管的同时关闭热源，降温凝固，在内壁上形成厚度为6毫米的防腐耐磨材料。

即制备成了具有防腐耐磨的内衬弯管。

实施例4

聚四氟乙烯进行烧结处理同实施例1：

第一步 配料：

取15重量份的聚丙烯、75重量份的聚烯烃、10重量份的聚四氟乙烯和5重量份的聚乙烯粘合剂，填入搅拌机中在25℃的温度下搅拌均匀；

第二步 混炼挤出：

开启双螺旋挤出机，使其加热的三个区域的温度分别设定为120±3℃、180±3℃和270±3℃，然后将混合均匀的原料置入双螺杆挤出机中混炼挤出，形成条状混料；

第三步 造粒：

将挤出的条状混料冷却后通过造粒机造粒；

第四步 粉碎：

将上述所制备的塑料颗粒通过粉碎机粉碎成100-120目的粉状材料；

第五步 钢基涂层：

(1)、取贮罐毛坯，将其内壁面通过喷砂拉毛，形成粗糙表面，再在其内壁面贴面焊接一金属网片，然后利用丙酮将其表面清洗处理；

(2)、将贮罐毛坯整体加温至300±5℃；

(3)、将上述所制备的粉状材料喷在贮罐毛坯的内壁面上；

(4)、快速转动贮罐毛坯，使得贮罐毛坯中的粉状材料均匀粘附在其内壁面，然后融化，一直转动使得融化后的胶状塑料均匀的粘附于贮罐毛坯的内壁面上；

(5)、降温凝固。

在转动贮罐毛坯的同时关闭热源，降温凝固，在内壁上形成厚度为8毫米的防腐耐磨材料。

即制备成了具有防腐耐磨的化学贮罐。

为了提高塑料层与钢管内壁的粘合强度，实施例3、4中的合成料中添加聚乙烯粘合剂。

在本发明所提供的钢塑复合防腐耐磨材料制成的工艺中，将聚四氟乙烯进行烧结处理可以进一步提高该聚四氟乙烯与其他原料的混合分散性能，以及所制成的具有防腐耐磨塑料涂层的防止结垢的润滑性和耐磨性能。

Claims (6)

1.一种钢塑复合防腐耐磨材料，由钢基衬体和复合于该衬体表面上的塑料层构成，其特征为所述的塑料层主要由15-20重量份的聚丙烯、70-80重量份的聚烯烃和5-10重量份的聚四氟乙烯构成；其中所述的塑料层的厚度为3-10毫米。

2.如权利要求1所述的一种钢塑复合防腐耐磨材料，其特征在于：所述的塑料材料还包含有3-5重量份的聚乙烯粘合剂。

3.如权利要求1所述的一种钢塑复合防腐耐磨材料，其特征在于：所述的钢基衬体表面上紧贴有与之连接的金属网状物。

4.制备上述权利要求所述的一种钢塑复合防腐耐磨材料的方法，包括下列步骤：

第一步  聚四氟乙烯的烧结

将聚四氟乙烯磨合成粒度为2-5的粉状物，再将钙粉状物压制成块状置入炉中在327±3℃的温度下烧结230-250分钟，冷却后在磨合成粒度为10-30的粉状物；

第二步  配料：取聚丙烯、聚烯烃、烧结后的聚四氟乙烯或/和聚乙烯粘合剂，并填入搅拌机中在20-25℃的温度下搅拌均匀；

第三步  混炼挤出：将混合均匀的原料置入双螺杆挤出机中混炼挤出，其中所设置的混炼挤出分为三个区，其三个区的温度设置为120±3℃、180±3℃和270±3℃；

第四步  造粒：将挤出的条状混料冷却后通过造粒机造粒；

第五步  粉碎：将所制备的塑料颗粒通过粉碎机粉碎成100-120目的粉状材料；

第六步  钢基涂层：

(1)、将钢基表面喷砂拉毛并清洗进行钢基处理；

(2)、将钢基体加温至300±5℃；

(3)、将粉状材料撒在钢基表面；

(4)、摇动钢基体，使得撒在其表面的粉状材料熔化并均匀粘附；

(5)、降温凝固。

5.如权利要求4所述的制备钢塑复合防腐耐磨材料的方法，其特征在于：所述的钢基涂层工序中，所述的清洗所使用的清洗液为丙酮。

6.如权利要求4所述的制备钢塑复合防腐耐磨材料的方法，其特征在于：在所述的钢基涂层工序中，在所述钢基清洗前在紧贴其表面固定连接一层金属网状物。

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