CN102850857A - 一种钢质管道防腐材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢质管道防腐材料及其制备方法。包括下列重量比的各组分：聚丙烯44-54份，高密度聚乙烯粉3-12份，耐老化剂0.3-2.4份，抗氧剂0.06-1.2份，润滑剂0.06-1.2份，降解抑制剂0.06-0.6份，引发剂0.06-0.6份；将各组分在高混锅中混合均匀后经长径比为52:1的反应性双螺杆挤出机挤出、拉条风冷、切粒，温度设定在180℃-220℃，螺杆转速设定为180-400转/分。本发明钢质管道防腐材料与市场上的防腐材料相比具有加工适应性广、高维卡、高硬度、低温韧性好，满足高温下长的使用寿命和穿越水、沙石土壤、海洋等特殊地段对防腐材料的要求。

Description

一种钢质管道防腐材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种防腐材料，特别是涉及油气田管道防腐材料及该材料的制备方法。
背景技术
目前我国油气田管道防腐主要采用三层结构聚乙烯防腐，但在如高温度介质的管线防腐、加压站附近的管线防腐、地下穿越的管线防腐、地表温度较高、日照时间较长的沙漠地区的管线防腐是目前三层结构聚乙烯防腐所不能满足的。聚丙烯具有高温下长的使用寿命，在80℃下裸运行30年，最高可承受100℃的高温，而聚乙烯在超过80℃时即软化，失去了使用价值；聚丙烯具有高的维卡软化点-145℃以上，表面划痕硬度高，满足了非开挖工程如穿越河流、铁路及沙漠等地区对材料本身的要求，同时单位面积由于聚丙烯涂覆密度及涂覆厚度更低，成本也更低。
专利CN101717544提出了一种黑色聚丙烯防腐材料，该专利采用分子量大的聚丙烯与一般聚丙烯搭配作为基料，保证产品力学性能特别是高维卡、高硬度的黑色聚丙烯防腐材料，但该专利存在如下缺陷：该专利产品基料难寻、一般高分子量的聚丙烯市场上不好采购，第二专利产品的多样性不够，目前涂覆产品有黑色及白色，白色更体现产品与3PE通用黑色产品的区别；第三由于全部采用聚丙烯作为基料，其产品低温韧性不好，在昼夜温差大地方使用存在不足。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种钢质管道防腐材料，该材料为具有高维卡、高硬度同时也具有高的低温韧性的聚丙烯防腐材料。本发明的另一个目的就是提供上述钢质管道防腐材料的制备方法。     
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种钢质管道防腐材料，包括下列质量比的各组分：
聚丙烯：            44-54份；                    
高密度聚乙烯粉：    3-12份；            
耐老化剂：          0.3-2.4份；                   
抗氧剂：            0.06-1.2份；                     
润滑剂：            0.06-1.2份；                     
降解抑制剂：        0.06-0.6份；                 
引发剂：            0.06-0.6份。
所述聚丙烯为共聚聚丙烯，且是熔体流动速率小于2的管材级或挤出级聚丙烯，即为：PPB4228、PPB8101、PPK8303、EPS30R、PPB240、PPB4220中的一种或一种以上的混合物。
所述高密度聚乙烯粉为细度达到200目以上的高密度聚乙烯粉，且所述高密度聚乙烯粉为熔融流动速率小于1的薄膜级或管材级聚乙烯。
所述耐老化剂为金红石型钛白粉或炭黑或炭黑母料。
所述降解抑制剂为苯乙烯、2，6一二叔丁基4一甲酚或松节油。
所诉引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物中的一种或一种以上的混合物。
上述一种钢质管道防腐材料的制备方法，包括下列步骤：
第一步：细化高密度聚乙烯至其细度达到200目以上；
第二步：将原料按比例加入高速混合机中混合均匀，高速混合机搅拌速率600-900转/分；
第三步：将混合好的原料经过超长径比即52:1的反应性双螺杆挤出机挤出，经拉条、风冷、切粒真空包装成成品，挤出温度设置：180℃-220℃；螺杆转速设定180-400转/分。
本发明材料的组分和制备方法具有以下特点：
1、细化后的高密度聚乙烯在体系中的作用有：作为聚丙烯二次结晶的成核剂，是聚丙烯在熔融冷却过程中以细化聚乙烯为晶核，再次结晶，提高材料的分子量，从而使产品具有高的维卡、高的高温压痕硬度；同时聚乙稀在反应挤出中均匀分散于聚丙烯中，在引发剂的作用下交联使体系形成网络结构，从而使体系具有高的冲击韧性，特别是低温冲击韧性；
2、抑制剂苯乙烯、2，6一二叔丁基4一甲酚(BHT)、松节油的使用是保证聚丙烯高温下在引发剂的作用下不发生降解反应，从而保证聚丙烯的基本力学性能，这种抑制剂不对聚乙烯发生反应；
3、大长径比52:1的反应性双螺杆挤出机保证了体系足够的反应时间，同时也保证了产品的生产量。
从上述本发明的各项技术特征可以看出，其优点是：本发明通过对高密度聚乙烯对聚丙烯挤出过程中的二次结晶效果和大长径比的双螺杆反应挤出设计下，对聚丙烯的降解抑制与高密度聚乙烯网状交联使材料在性能上具有以下突出表现：
1、维卡软化点提高到155℃以上，由于聚丙烯的降解抑制和高密度聚乙烯形成的网状交联及二次结晶，所以材料不存在应力开裂等问题；
2、压痕硬度在23℃由0.1毫米降低到0.02毫米，90℃由0.3毫米降低到0.11毫米，制成的管道更易适合用于非开挖工程如穿越河流、铁路及沙漠等地区对材料本身的要求；
3、本发明的产品钢质管道防腐材料与众不同的特点还在于，其适用于现在通用的聚乙烯涂覆设备，不必对设备进行调整，且温度加工范围宽（190℃-270℃）。 
具体实施方式
    下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
本实施例中，我们采用下列步骤制作：
将3份细化到 200目以上的高密度聚乙烯、26份 PPB4228、25份EPS30R、2.4份钛白粉、1.2份抗氧剂、1.2份润滑剂、0.6份苯乙烯、0.6份过氧化二异丙苯在高速混合机中混合均匀后，经长径比52:1的反应性双螺杆挤出机反应挤出、拉条、风冷、切粒，温度设定200℃，转速设定200转/分，可得本发明高维卡、高硬度、低温韧性好的钢质管道防腐材料，其维卡在155℃、23℃压痕硬度0.02毫米，90℃压痕硬度0.11毫米，低温冲击强度48 kJ/㎡。
实施例2
本实施例中，我们采用下列步骤制作：
将6份细化到 200目以上的高密度聚乙烯、50份 PPB8101、2.2份炭黑、1.0份抗氧剂、0.3份润滑剂、0.4份2，6一二叔丁基4一甲酚、0.5份过氧化苯甲酰在高速混合机中混合均匀后，经长径比52:1的反应性双螺杆挤出机反应挤出、拉条、风冷、切粒，温度设定180℃，转速设定180转/分，可得本发明高维卡、高硬度、低温韧性好的钢质管道防腐材料，其维卡在155℃、23℃压痕硬度0.02毫米，90℃压痕硬度0.10毫米，低温冲击强度50 kJ/㎡。
实施例3
本实施例中，我们采用下列步骤制作：
将8份细化到 200目以上的高密度聚乙烯、48份 PPK8303、1.8份炭黑母料、0.6份抗氧剂、0.6份润滑剂、0.2份松节油、0.4份二叔丁基过氧化物在高速混合机中混合均匀后，经长径比52:1的反应性双螺杆挤出机反应挤出、拉条、风冷、切粒，温度设定220℃，转速设定280转/分，可得本发明高维卡、高硬度、低温韧性好的钢质管道防腐材料，其维卡在155℃、23℃压痕硬度0.02毫米，90℃压痕硬度0.11毫米，低温冲击强度52 kJ/㎡。
实施例4
本实施例中，我们采用下列步骤制作：
将10份细化到 200目以上的高密度聚乙烯、22份PPB240、22份 PPB4220、1.0份炭黑、0.3份抗氧剂、0.1份润滑剂、0.1份苯乙烯、0.05份过氧化二异丙苯、0.05份过氧化苯甲酰在高速混合机中混合均匀后，经长径比52:1的反应性双螺杆挤出机反应挤出、拉条、风冷、切粒，温度设定220℃，转速设定300转/分，可得本发明高维卡、高硬度、低温韧性好的钢质管道防腐材料，其维卡在155℃、23℃压痕硬度0.02毫米，90℃压痕硬度0.11毫米，低温冲击强度49 kJ/㎡。
实施例5
本实施例中，我们采用下列步骤制作：
将12份细化到 200目以上的高密度聚乙烯、45份PPB240、0.5份炭黑、0.1份抗氧剂、0.06份润滑剂、0.06份苯乙烯、0.2份过氧化二异丙苯在高速混合机中混合均匀后，经长径比52:1的反应性双螺杆挤出机反应挤出、拉条、风冷、切粒，温度设定200℃，转速设定360转/分，可得本发明高维卡、高硬度、低温韧性好的钢质管道防腐材料，其维卡在155℃、23℃压痕硬度0.02毫米，90℃压痕硬度0.11毫米，低温冲击强度50 kJ/㎡。
实施例6
本实施例中，我们采用下列步骤制作：
将5份细化到 200目以上的高密度聚乙烯、54份PPB4220、0.3份炭黑、0.06份抗氧剂、1.0份润滑剂、0.1份苯乙烯、0.06份过氧化二异丙苯在高速混合机中混合均匀后，经长径比52:1的反应性双螺杆挤出机反应挤出、拉条、风冷、切粒，温度设定200℃，转速设定400转/分，可得本发明高维卡、高硬度、低温韧性好的钢质管道防腐材料，其维卡在155℃、23℃压痕硬度0.02毫米，90℃压痕硬度0.11毫米，低温冲击强度52 kJ/㎡。
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。 

Claims (7)

1.一种钢质管道防腐材料，其特征在于包括下列质量比的各组分：
聚丙烯：            44-54份；                    
高密度聚乙烯粉：    3-12份；            
耐老化剂：          0.3-2.4份；                   
抗氧剂：            0.06-1.2份；                     
润滑剂：            0.06-1.2份；                     
降解抑制剂：        0.06-0.6份；                 
引发剂：            0.06-0.6份。
2.根据权利要求1所述的一种钢质管道防腐材料，其特征在于所述聚丙烯为共聚聚丙烯，且是熔体流动速率小于2的管材级或挤出级聚丙烯，即为：PPB4228、PPB8101、PPK8303、EPS30R、PPB240、PPB4220中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种钢质管道防腐材料，其特征在于所述高密度聚乙烯粉为细度达到200目以上的高密度聚乙烯粉，且所述高密度聚乙烯粉为熔融流动速率小于1的薄膜级或管材级聚乙烯。
4.根据权利要求3所述的一种钢质管道防腐材料，其特征在于所述耐老化剂为金红石型钛白粉或炭黑或炭黑母料。
5.根据权利要求4所述的一种钢质管道防腐材料，其特征在于所述降解抑制剂为苯乙烯、2，6一二叔丁基4一甲酚或松节油。
6.根据权利要求5所述的一种钢质管道防腐材料，其特征在于所诉引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物中的一种或一种以上的混合物。
7.上述一种钢质管道防腐材料的制备方法，其特征在于包括下列步骤：
第一步：细化高密度聚乙烯至其细度达到200目以上；
第二步：将原料按比例加入高速混合机中混合均匀，高速混合机搅拌速率600-900转/分；
第三步：将混合好的原料经过超长径比即52:1的反应性双螺杆挤出机挤出，经拉条、风冷、切粒真空包装成成品，挤出温度设置：180℃-220℃；螺杆转速设定180-400转/分。
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