CN106854311B - 一种3pp防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末及其制备方法 - Google Patents

一种3pp防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种3PP管道防腐层外层用聚丙烯粉末及其制备方法，其中聚丙烯粉末各原料按重量百分比计算包括：聚烯烃基体树脂80‑90％；增韧剂5‑15％；填料1‑2％；流平剂0‑5％；热氧稳定剂0.1‑1％；以上重量百分比之和为100％；其制备方法包括以下步骤：1)按配比将原料混合后，在温度为190～220℃的条件下，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到聚丙烯料粒；2)将步骤1)得到的聚丙烯料粒研磨，得到聚丙烯粉末；该聚丙烯粉末其主要作为石油天然气防腐管道的防腐层材料使用，适合粉末撒粉工艺和火焰喷涂工艺，粉末在施工过程中能够自然流平，并与胶粘剂有很好的粘接强度。同时，也适用于管道接口以及弯管的防腐。

Description

一种3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末及其制备方法，属于防腐涂层技术领域。
背景技术
现有技术中，管道防腐领域多采用3PE结构，随着能源开发的不断深入，对管道防腐的要求也越来越高，传统的3PE无法满足高温等恶劣环境需求。3PP防腐综合性能优异，为将环氧粉末和聚丙烯的优点集于一体，其中挤压型聚丙烯其使用温度可以达到120度，甚至可以短期承受140度高温。3PP防腐技术与20世纪初进入我国，目前规模越来越大，日益受到重视。
3PP粉末是基于现有商品3PP粒料的缺点而开发，具有明显的技术优势，可以解决传统3PP生产工艺中产生的一些问题：1、采用3PP粉末涂装成型时粉末的上粉不会受到焊缝和钢管曲度的影响，得到的防腐管道整体更加密实，平整性更好，制品更美观；2、热熔胶粉末上粉后与环氧粉末接触面积也会相应增加，增加相互渗透、相互缠绕效果，从而改善了两种界面之间的键接效果，防腐层耐冲击性能更加优异；3、3PP粉末上粉均匀，不会出现“露底”、漏涂的现象；4、3PP粉末的涂装成型可以通过向未完全固化的环氧粉末上撒粉或火焰喷涂来实现，设备简单实用，能够减少3PP成型加工过程中能耗过大的问题，不失为贯彻低碳低耗的一种新途径；5、3PP粉末可以通过多层喷涂的方式，实现弯管、配件与3PP防腐直管相同的防腐性能，从而避免弯管采用冷缠带、热收缩带防腐形成的薄弱环节，实现整体防腐中弯管的防腐层与直管防腐涂层材料性能的一致性。所以3PP粉末方面的研究具有重要的意义。国内目前还没有关于3PP粉末夹克料的专利报道。公告号为CN102052543A的一种复合PE粉末热喷涂石油天然气管道防腐涂层，该防腐涂层是在石油天然气管道的内壁或者外壁依次热喷涂低温固化环氧粉末(PBE)、胶粘剂(AD)、改性PE粉末三种涂料，在石油天然气管道的内壁或者外壁上形成共混界面的防腐涂层。公告号为CN105567135A的一种防腐管道用聚丙烯胶粘剂粉，该专利介绍了3PP防腐管道中的PP胶粘剂粉末，但是胶粘剂与外层聚丙烯材料因为作用和要求不一样，所以在材料选择上有着本质的区别，在设计配方过程中的创新思路不一样，不能沿用胶粘剂的开发思路去研究外层聚丙烯粉末。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末，其主要作为石油天然气防腐管道的防腐层材料使用，适合粉末撒粉工艺和火焰喷涂工艺，粉末在施工过程中能够自然流平，并与胶粘剂有很好的粘接强度。同时，也适用于管道接口以及弯管的防腐。
实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末，各原料按重量百分比计算包括：
以上重量百分比之和为100％。
作为优选，所述聚烯烃基体树脂为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的至少一种；基体树脂的作用是提供材料的基本性能，并且用以改善聚丙烯粉末的干粉流动性及流平性。
作为优选，所述增韧剂为三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体、聚烯烃塑性体和丙烯基弹性体中的至少一种；增韧剂不仅可以使聚丙烯基体树脂的各个组分之间混合更加均匀，改善聚丙烯基体树脂的加工性能，还可以显著提高聚丙烯粉末的力学性能，冲击性能，抗压性能以及耐环境应力开裂性能，更好地保护环氧层。
作为优选，所述填料为经硅烷偶联剂进行改性处理的金红石型二氧化钛或经硅烷偶联剂进行改性处理的炭黑；钛白粉和炭黑可以改善材料的光老化性能，提高材料的使用寿命。
作为优选，所述流平剂为聚丙烯蜡；聚丙烯蜡能够配合聚丙烯粉末的其他组分，调节体系的熔体黏度和表面张力，改善体系的流平性，涂装流平后表面无橘皮纹、流挂现象，涂层内部无针孔；
作为优选，所述热氧稳定剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂245、抗紫外线吸收剂、光稳定剂和吸酸剂中的至少一种；热氧稳定剂主要是改善材料的热老化性和光老化性能，提高材料的使用年限。
本发明的第二个目的在于提供一种上述3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末的制备方法。
实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种如上所述的3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末的制备方法，包括以下步骤：
1)按配比将原料混合后，在温度为190～220℃的条件下，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到聚丙烯料粒；
2)将步骤1)得到的聚丙烯料粒研磨，得到聚丙烯粉末。
作为优选，步骤1)中，所述聚丙烯料粒在温度为230℃、压力为2.16kg的条件下，其熔融指数为3～6g/10min；所述聚丙烯料粒的拉伸强度≥30MPa，断裂伸长率≥600％，常温冲击强度≥50KJ/m2。
作为优选，步骤2)中，在液氮冷冻的条件下对聚丙烯料粒进行研磨，温度-20℃～-80℃。
作为优选，步骤2)中得到的聚丙烯粉末，其悬浮比≥28％，安息角≤32°。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明制备的聚丙烯粉末具备良好的干粉流动性、流平性以及优异的力学性能、耐环境应力开裂性、耐热老化性能，耐紫外光老化性能、抗压性、耐腐蚀性，适合撒粉工艺、喷粉工艺以及火焰喷涂工艺中使用；
2、本发明可以简化防腐管道的生产工艺，降低生产成本；因粉末流平性能优异，防腐层更薄更均匀，节省材料成本。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：
实施例1
一种3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末，各原料按重量百分比计如表格1所示：
表格1实施例1的原料成分重量百分比
上述的3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末通过以下步骤制备获得：
1)按配比将原料混合后，在温度为210℃的条件下，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机螺杆转速400rpm,双螺杆长径比L/D＝35:1，得到聚丙烯料粒；
2)将步骤1)得到的聚丙烯料粒在液氮冷冻的条件下对聚丙烯料粒进行研磨，温度-50℃，得到聚丙烯粉末。
实施例2
一种3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末，各原料按重量百分比计如表格2所示：
表格2实施例2的原料成分重量百分比
上述的3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末通过以下步骤制备获得：
1)按配比将原料混合后，在温度为200℃的条件下，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机螺杆转速400rpm,双螺杆长径比L/D＝35:1，得到聚丙烯料粒；
2)将步骤1)得到的聚丙烯料粒在液氮冷冻的条件下对聚丙烯料粒进行研磨，温度-40℃，得到聚丙烯粉末。
实施例3
一种3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末，各原料按重量百分比计如表格3所示：
表格3实施例3的原料成分重量百分比
上述的3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末通过以下步骤制备获得：
1)按配比将原料混合后，在温度为220℃的条件下，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机螺杆转速400rpm,双螺杆长径比L/D＝35:1，得到聚丙烯料粒；
2)将步骤1)得到的聚丙烯料粒在液氮冷冻的条件下对聚丙烯料粒进行研磨，温度-60℃，得到聚丙烯粉末。
使用实施例1～3获得的聚丙烯粉末，通过火焰喷涂工艺涂装在钢管上，里层为通过静电喷涂环氧粉末。对以此方式形成的防腐层进行性能检测，其性能检测的结果如表格4所示：
表格4实施例1～3的聚丙烯粉末形成的防腐层性能检测
实施例 1 2 3
熔融指数(g/10min) 4.0 4.2 4.5
密度(g/cm<sup>3</sup>) 0.906 0.906 0.915
拉伸强度(MPa) 33 33 34
断裂伸长率(％) 700 720 700
软化点(℃) 140 142 140
耐环境应力开裂/1000h 不开裂 不开裂 不开裂
压痕硬度/90℃ 0.18 0.17 0.3
光老化(7GJ/m<sup>2</sup>) 20％ 24％ 22％
热老化(140℃，2400h 18％ 20％ 19％
粉末80目通过率 ≥90％ ≥90％ ≥90％
粉末100目通过率 ≥80％ ≥80％ ≥80％
粉末悬浮比 30％ 30％ 29％
安息角 32° 32° 32°
粉末流平性 合格 良好 良好
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末，其特征在于：各原料按重量百分比计算包括：
聚烯烃基体树脂 80-90%；
增韧剂 5-15%；
填料 1-2%；
流平剂 0-5%；
热氧稳定剂 0.1-1%；
以上重量百分比之和为100%；
所述聚烯烃基体树脂为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的至少一种；
所述填料为经硅烷偶联剂进行改性处理的金红石型二氧化钛或经硅烷偶联剂进行改性处理的炭黑；
所述3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末通过以下方法制备得到：
1）按配比将原料混合后，在温度为190~220℃的条件下，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到聚丙烯料粒；所述聚丙烯料粒在温度为230℃、压力为2.16kg的条件下，其熔融指数为3~6g/10min；所述聚丙烯料粒的拉伸强度≥30MPa，断裂伸长率≥600％，常温冲击强度≥50KJ/m2；
2）将步骤1）得到的聚丙烯料粒研磨，得到聚丙烯粉末。
2.如权利要求1所述的3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末，其特征在于：所述增韧剂为聚烯烃弹性体和聚烯烃塑性体中的至少一种。
3.如权利要求1所述的3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末，其特征在于：所述流平剂为聚丙烯蜡。
4.如权利要求1所述的3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末，其特征在于：所述热氧稳定剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂245、抗紫外线吸收剂、光稳定剂和吸酸剂中的至少一种。
5.如权利要求1所述的3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末，其特征在于，步骤2）中，在液氮冷冻的条件下对聚丙烯料粒进行研磨，温度-20℃~-80℃。
6.如权利要求1所述的3PP防腐管道涂层外层用聚丙烯粉末，其特征在于，步骤2）中得到的聚丙烯粉末，其悬浮比≥28%，安息角≤32°。
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