CN105176209B - 用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层 - Google Patents

Abstract

本发明用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层，其原料组分的重量百分比为：聚丙烯树脂50～80%；相容剂10～30%；支化剂2～7%；成核增强剂0.1～3%；发泡剂A 0.5～3%；发泡剂B 0.5～3%；空心玻璃微珠5～10%。所述复合材料层的制备方法为：⑴将聚丙烯树脂、相容剂、支化剂、成核增强剂、空心玻璃微珠按组分要求加入高速分散机进行混合；⑵将混合的物料加入挤出机熔融，在挤出机的最后加热区加入发泡剂A和B；⑶设定挤出机的工作条件；⑷物料经挤出机模头进行涂覆，冷却后得到所述复合材料层。本发明的复合材料层作为金属输送管防腐体系的保温层，可在不超过140℃的温度下使用，具有导热系数低，密度适中，耐水，便于施工等优点。

Description

用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层

技术领域

本发明涉及工业涂料技术领域，具体地说，是一种适用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层。

背景技术

目前，金属输送管被广泛应用于石油开采、石油输送、天然气输送、城市供热、城市供水等各个领域。由于输送介质和输送环境的不同，人们需要对金属管道采取不同的保护措施，如耐热；防腐蚀；抗划伤等等。另外，在输送高温介质的过程中，还会要求降低整个输送管道的导热系数，保证输送介质的温度。例如，输油管道中油品温度的降低会导致油品粘度增加从而降低输送效率，更严重的是，有时会使油品中含有的蜡析出而堵塞输送管道。而在热水和蒸汽的输送过程中，如果不降低金属输送管的导热系数，会加大能源的消耗，增加不必要的开支。因此，为了提高金属管输送的效果，人们会采取多种的保护措施。

目前，金属输送管采用的保温材料有水玻璃珍珠岩管壳、玻璃棉管壳、聚氨酯泡沫塑料等。由于塑料类保温材料具有密度低、便于加工等优点被越来越多地应用于中低温（不高于140℃）输送管道的保温。中国专利CN 103819644A 公开了“一种流动性好的管道保温材料及其制备方法”，所述管道保温材料为聚氨酯泡沫塑料，其保温性能虽优异，但其强度过低，耐水性有不足，不适合用于埋地管道和水下管道的保温；此外，制备聚氨酯泡沫塑料保温层需要预制模具，导致工程施工效率偏低。

发明内容

本发明目的在于解决上述不足，提供一种用于中低温（不高于140℃）输送管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。

用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层，其特征在于，其各原材料组分的重量百分比为：

聚丙烯树脂 50～80%；

相容剂 10～30%；

支化剂 2～7%；

成核增强剂 0.1～3%；

发泡剂A 0.5～3%；

发泡剂B 0.5～3%；

空心玻璃微珠 5～10%。

可选的，所述聚丙烯树脂的熔融指数为0.1～10.0g/10min（230℃），维卡软化点≥140℃。

可选的，所述相容剂为三元乙丙橡胶接枝马来酸酐（EPDM-g-MAH）、苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐（SEBS-g-MAH）的一种或两种的混合，马来酸酐（MAH）的含量＞0.5%，熔融指数为0.1～10.0g/10min（230℃）。

可选的，所述支化剂为季戊四醇、聚乙烯醇、三羟甲基丙烷的一种或多种的混合物。

可选的，所述成核增强剂为碱式硫酸镁晶须、碳酸钙晶须的一种或两种的混合物。

可选的，所述发泡剂A为碳酸氢钠。

可选的，所述发泡剂B为柠檬酸、衣康酸的一种或两种的混合物。

进一步，所述空心玻璃微珠为经过预处理的空心玻璃微珠，其粒径为30μm～90μm，抗压强度≥20Mpa。

进一步，所述空心玻璃微珠的预处理方法为：

（1）将粒径为30μm～90μm的空心玻璃微珠投入饱和的氢氧化钠与乙醇的溶液中，在室温下搅拌15小时，搅拌后将空心玻璃微珠过滤出来，再用纯净水洗涤3次，然后用烘箱烘干；

空心玻璃微珠与饱和的氢氧化钠与乙醇的溶液的质量比为1:2；

（2）将烘干后的空心玻璃微珠投入到乙醇溶液中，空心玻璃微珠与乙醇溶液的质量比为1:2；

然后在乙醇溶液中加入马来酸酐和二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA），空心玻璃微珠与马来酸酐的质量比为50:1；空心玻璃微珠与二甲基丙烯酸乙二醇酯的质量比为90:1；

在室温下搅拌5小时；

（3）用旋转蒸发器于真空度为400毫米汞柱、加热温度为60℃的条件下挥发掉乙醇并干燥物料，得到预处理的空心玻璃微珠。

本发明用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层积极效果是：

作为金属输送管防腐体系的保温层，可在不超过140℃的温度下使用，具有导热系数低，密度适中，耐水，便于施工等优点。

具体实施方式

以下给出本发明用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层的具体实施方式，给出3个实施例。但是应当指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。

实施例1

（一）一种用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层，其各原料组分的重量百分比为：

聚丙烯树脂 70%；采用韩国三星道达尔公司生产的、牌号为BJ550聚丙烯树脂。

相容剂 15%；采用南京塑泰公司生产的、牌号为ST-18的三元乙丙橡胶接枝马来酸酐（EPDM-g-MAH）。

支化剂 5%；采用国药集团化学试剂有限公司生产的季戊四醇。

成核增强剂 1%；采用上海牧泓公司生产的碱式硫酸镁晶须。

发泡剂A 1%；采用国药集团化学试剂有限公司生产的碳酸氢钠。

发泡剂B 1%；采用上海阿拉丁生化科技股份有限公司生产的柠檬酸。

空心玻璃微珠 7%；采用3M公司生产的、牌号为S60的空心玻璃微珠并进行预处理。

（二）所述空心玻璃微珠的预处理方法为

（1）将空心玻璃微珠投入饱和的氢氧化钠与乙醇的溶液中，在室温下搅拌15小时，搅拌后将空心玻璃微珠过滤出来，再用纯净水洗涤3次，然后用烘箱烘干；空心玻璃微珠与饱和的氢氧化钠与乙醇的溶液的质量比为1:2。

（2）将烘干后的空心玻璃微珠投入到乙醇溶液中，空心玻璃微珠与乙醇溶液的质量比为1:2；然后在乙醇溶液中加入马来酸酐和二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA），空心玻璃微珠与马来酸酐的质量比为50:1；空心玻璃微珠与二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）的质量比为90:1；在室温下搅拌5小时。

（3）用旋转蒸发器于真空度为400毫米汞柱、加热温度为60℃的条件下挥发掉乙醇并干燥物料，得到预处理的空心玻璃微珠。

（三）所述用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层的制备方法

（1）按原料组分的重量百分比将聚丙烯树脂、相容剂、支化剂、成核增强剂、空心玻璃微珠加入到高速分散机进行混合。

（2）将混合的物料加入双螺杆挤出机熔融，在挤出机末端的最后一个加热区分别加入发泡剂A和发泡剂B。

（3）将挤出机的温度设定为180℃，转速设定为70转，长径比设定为38:1。

（4）混合均匀的物料经挤出机的模头涂覆在传动线上运行的钢管表面，冷却后得到用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层。

实施例2

（一）一种用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层，其各原料组分的重量百分比为：

聚丙烯树脂 60%；采用北京燕山石化公司生产的，牌号为PPB8101的聚丙烯树脂。

相容剂 20%；采用美国科腾公司生产的，牌号为RP6670的苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐（SEBS-g-MAH）。

支化剂 4%；采用吉林石化公司生产的三羟甲基丙烷。

成核增强剂 1%；采用潞城金晟矿物纤维科技有限公司生产的碳酸钙晶须。

发泡剂A 3%（同实施例1）。

发泡剂B 3%；采用上海阿拉丁生化科技股份有限公司生产的衣康酸。

空心玻璃微珠 9%；对3M公司生产的、牌号为S38的空心玻璃微珠并进行预处理。

（二）所述空心玻璃微珠的预处理方式（同实施例1）。

（三）所述用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层的制备（同实施例1）。

实施例3

（一）一种用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层，其各原料组分的重量百分比为：

聚丙烯树脂 60%（采用的原料同实施例1）。

相容剂 25%；采用实施例1原料与实施例2原料的混合物，两种原料分别占20%和5%。

支化剂 7%；采用实施例1原料、实施例2原料与聚乙烯醇的混合物，三种原材料分别占3%、2%和2%。

成核增强剂 2%；采用实施例1原料与实施例2原料的混合物，两种原料各占1%。

发泡剂A 2%（采用的原料同实施例1）。

发泡剂B 2%；采用实施例1原料与实施例2原料的混合物，两种原料各占1%。

空心玻璃微珠 2%（采用的原料同实施例1）。

（二）所述空心玻璃微珠的预处理方式（同实施例1）。

（三）所述用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层的制备（同实施例1）。

对本发明用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层的测试。

采用下述方法对本发明实施例1～3制备的用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层进行测试：其性能见表1。

表1. 实施例1～3制备的用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层的性能

。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明组份重量百分比范围的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层，其特征在于，其各原材料组分的重量百分比为：

聚丙烯树脂 50～80%，

所述聚丙烯树脂的熔融指数为0.1～10.0g/10min、230℃，维卡软化点≥140℃；

相容剂 10～30%，

所述相容剂为三元乙丙橡胶接枝马来酸酐（EPDM-g-MAH）、苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐（SEBS-g-MAH）的一种或两种的混合，马来酸酐（MAH）的含量＞0.5%，熔融指数为0.1～10.0g/10min、230℃；

支化剂 2～7%，

所述支化剂为季戊四醇、聚乙烯醇、三羟甲基丙烷的一种或多种的混合物；

成核增强剂 0.1～3%，

所述成核增强剂为碱式硫酸镁晶须、碳酸钙晶须的一种或两种的混合物；

发泡剂A 0.5～3%，

所述发泡剂A为碳酸氢钠；

发泡剂B 0.5～3%，

所述发泡剂B为柠檬酸、衣康酸的一种或两种的混合物；

空心玻璃微珠 5～10%。

2.根据权利要求1所述的用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层，其特征在于，所述空心玻璃微珠为经过预处理的空心玻璃微珠，其粒径为30μm～90μm，抗压强度≥20MPa。

3.根据权利要求2所述的用于管道保温的高强度低导热系数聚丙烯复合材料层，其特征在于，所述空心玻璃微珠的预处理方式为：

（1）将粒径为30μm～90μm的空心玻璃微珠投入饱和的氢氧化钠与乙醇的溶液中，在室温下搅拌15小时，搅拌后将空心玻璃微珠过滤出来，再用纯净水洗涤3次，然后用烘箱烘干；

空心玻璃微珠与饱和的氢氧化钠与乙醇的溶液的质量比为1:2；

（2）将烘干后的空心玻璃微珠投入到乙醇溶液中，空心玻璃微珠与乙醇溶液的质量比为1:2；

然后在乙醇溶液中加入马来酸酐和二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA），空心玻璃微珠与马来酸酐的质量比为50:1；空心玻璃微珠与二甲基丙烯酸乙二醇酯的质量比为90:1；

在室温下搅拌5小时；

（3）用旋转蒸发器于真空度为400毫米汞柱、加热温度为60℃的条件下挥发掉乙醇并干燥物料，得到预处理的空心玻璃微珠。