CN117777873A - 一种弯管防腐用聚乙烯复合带及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合材料技术领域,提出了一种弯管防腐用聚乙烯复合带及其生产工艺,聚乙烯复合带为双层结构,包括聚乙烯层和粘结层;聚乙烯层包括以下重量份的组分:聚乙烯85~95份、偏硅酸钠12~18份、第一聚乙烯吡咯烷酮10~14份、抗氧剂1~2份;粘结层包括以下重量份的组分:乙烯‑醋酸乙烯共聚物50~70份、白炭黑2~3份、抗氧剂1~2份。通过上述技术方案,解决了现有技术中的弯管防腐用聚乙烯复合带粘结性能和防腐蚀效果较差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域,具体的,涉及一种弯管防腐用聚乙烯复合带及其生产工艺。
背景技术
长输管道在敷设过程中可能需要通过多种地形,需根据沿线地物的变化,不断设置平面转角以改变管道走向,同时根据地形起伏设置纵向转角改变管道纵向(竖向)敷设坡度,变向、变坡的组合使管道线路形成一条复杂空间曲线,其中,对于钢质热煨弯管,由于其形状的特殊性,外防腐层的涂敷操作较为困难,通常是整条管道外防腐层的薄弱环节。
随着油气管道建设的逐年增加,管道防腐保护尤为重要。聚乙烯复合带是常用的防腐手段。但是由于聚乙烯复合带具有一定的强度,搭接缠绕后,不易变形填充,导致复合带搭接处会有一定间隙,造成防腐层的完整性和防腐性能有一定的影响,管道在服役过程中,要求防腐层与管体间始终保持良好的粘接,并要求缠绕后复合带搭接处粘结良好,若防腐层失去粘接力产生间隙,潮气将于钢管与防腐层之间的缝隙聚结,引起管体腐蚀,威胁管道运行安全。因此,防腐层与管体间的粘结性能和防腐性能是控制管道防腐质量的关键。
发明内容
本发明提出一种弯管防腐用聚乙烯复合带及其生产工艺,解决了相关技术中弯管防腐用聚乙烯复合带粘结性能和防腐蚀效果较差的问题。
本发明的技术方案如下:
本发明提出一种弯管防腐用聚乙烯复合带,所述聚乙烯复合带为双层结构,包括聚乙烯层和粘结层;
所述聚乙烯层包括以下重量份的组分:聚乙烯85~95份、偏硅酸钠12~18份、第一聚乙烯吡咯烷酮10~14份、抗氧剂1~2份;
所述粘结层包括以下重量份的组分:乙烯-醋酸乙烯共聚物50~70份、白炭黑2~3份、抗氧剂1~2份。
作为进一步的技术方案,所述粘结层还包括以下重量份的组分:第二聚乙烯吡咯烷酮8~12份。
作为进一步的技术方案,所述第一聚乙烯吡咯烷酮的分子量小于第二聚乙烯吡咯烷酮的分子量。
作为进一步的技术方案,所述第一聚乙烯吡咯烷酮的分子量为4000~5500,第二聚乙烯吡咯烷酮的分子量为6000~11000。
作为进一步的技术方案,所述聚乙烯层和所述粘结层的组分中,抗氧剂各自独立地为抗氧剂1010、抗氧剂246和抗氧剂168中的一种或多种。
本发明还提出所述的弯管防腐用聚乙烯复合带的生产工艺,包括以下步骤:
A1、将第一聚乙烯吡咯烷酮溶解后和偏硅酸钠混合,干燥后,与聚乙烯、抗氧剂熔融混合,挤出成型,得到聚乙烯层;
A2、将粘结层的组分进行熔融共混,挤出涂敷于所述聚乙烯层上,经碾压成型,得到聚乙烯复合带。
作为进一步的技术方案,步骤A1中,所述溶解时采用无水乙醇,所述熔融混合的温度为185~200℃。
作为进一步的技术方案,步骤A2中,所述熔融共混的温度为180~185℃。
本发明还提出所述的弯管防腐用聚乙烯复合带的生产工艺,包括以下步骤:
S1、将聚乙烯层的组分进行熔融混合,挤出成型,得到聚乙烯层;
S2、将粘结层的组分进行熔融共混,挤出涂敷于所述聚乙烯层上,经碾压成型,得到聚乙烯复合带。
本发明还提出所述的弯管防腐用聚乙烯复合带或所述的生产工艺制得的聚乙烯复合带在石油、天然气、石化、电力等领域用弯管上的应用。
本发明的工作原理及有益效果为:
1、本发明中,在聚乙烯复合带的聚乙烯层中引入了偏硅酸钠提高聚乙烯层的防腐蚀性,聚乙烯吡咯烷酮的加入与聚乙烯相容性良好,提高聚乙烯基体致密度的同时还和粘结层具有优异的粘结性,显著提高了聚乙烯复合带的粘结性能和防腐蚀性。
2、本发明中,分别在聚乙烯层和粘结层添加具有分子量差异的聚乙烯吡咯烷酮,进一步提高了聚乙烯复合带的粘结性能和防腐蚀性。
3、本发明中,采用聚乙烯吡咯烷酮对聚乙烯层中偏硅酸钠进行包覆,避免了偏硅酸钠的团聚,进一步提高了聚乙烯复合带的防腐蚀性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都涉及本发明保护的范围。
下列实施例和对比例,聚乙烯的型号为KT10000UE;偏硅酸钠纯度为44%~47%,密度2.61。
实施例1
弯管防腐用聚乙烯复合带的聚乙烯层包括以下重量份的组分:聚乙烯85份、偏硅酸钠12份、分子量为3500的聚乙烯吡咯烷酮10份、抗氧剂246 1份;
粘结层包括以下重量份的组分:乙烯-醋酸乙烯共聚物50份、白炭黑2份、抗氧剂246 1份;
弯管防腐用聚乙烯复合带的生产工艺,包括以下步骤:
S1、将聚乙烯层的组分在185℃下进行熔融混合,挤出成型,得到聚乙烯层;
S2、将粘结层的组分在180℃下进行熔融共混,挤出涂敷于聚乙烯层上,经碾压成型,得到聚乙烯复合带。
实施例2
弯管防腐用聚乙烯复合带的聚乙烯层包括以下重量份的组分:聚乙烯90份、偏硅酸钠15份、分子量为3500的聚乙烯吡咯烷酮12份、抗氧剂1010 1份、抗氧剂168 1份;
粘结层包括以下重量份的组分:乙烯-醋酸乙烯共聚物60份、白炭黑2.5份、抗氧剂1010 1.5份;
弯管防腐用聚乙烯复合带的生产工艺,包括以下步骤:
S1、将聚乙烯层的组分在185℃下进行熔融混合,挤出成型,得到聚乙烯层;
S2、将粘结层的组分在180℃下进行熔融共混,挤出涂敷于聚乙烯层上,经碾压成型,得到聚乙烯复合带。
实施例3
弯管防腐用聚乙烯复合带的聚乙烯层包括以下重量份的组分:聚乙烯95份、偏硅酸钠18份、分子量为3500的聚乙烯吡咯烷酮14份、抗氧剂1010 2份;
粘结层包括以下重量份的组分:乙烯-醋酸乙烯共聚物70份、白炭黑3份、抗氧剂1010 1份、抗氧剂246 1份;
弯管防腐用聚乙烯复合带的生产工艺,包括以下步骤:
S1、将聚乙烯层的组分在200℃下进行熔融混合,挤出成型,得到聚乙烯层;
S2、将粘结层的组分在185℃下进行熔融共混,挤出涂敷于聚乙烯层上,经碾压成型,得到聚乙烯复合带。
实施例4
本实施例和实施例3的区别仅在于粘结层包括以下重量份的组分:乙烯-醋酸乙烯共聚物70份、分子量为3500的聚乙烯吡咯烷酮8份、白炭黑3份、抗氧剂1010 1份、抗氧剂2461份。
实施例5
本实施例和实施例3的区别仅在于粘结层包括以下重量份的组分:乙烯-醋酸乙烯共聚物70份、分子量为3500的聚乙烯吡咯烷酮12份、白炭黑3份、抗氧剂1010 1份、抗氧剂246 1份。
实施例6
本实施例和实施例3的区别仅在于粘结层包括以下重量份的组分:乙烯-醋酸乙烯共聚物70份、分子量为3500的聚乙烯吡咯烷酮10份、白炭黑3份、抗氧剂1010 1份、抗氧剂246 1份。
实施例7
本实施例和实施例3的区别仅在于粘结层包括以下重量份的组分:乙烯-醋酸乙烯共聚物70份、分子量为5500的聚乙烯吡咯烷酮10份、白炭黑3份、抗氧剂1010 1份、抗氧剂246 1份。
实施例8
本实施例和实施例7的区别仅在于弯管防腐用聚乙烯复合带的聚乙烯层包括以下重量份的组分:聚乙烯95份、偏硅酸钠18份、分子量为5500的聚乙烯吡咯烷酮14份、抗氧剂1010 2份;
粘结层包括以下重量份的组分:乙烯-醋酸乙烯共聚物70份、分子量为32000的聚乙烯吡咯烷酮10份、白炭黑3份、抗氧剂1010 1份、抗氧剂246 1份。
实施例9
本实施例和实施例7的区别仅在于弯管防腐用聚乙烯复合带的聚乙烯层包括以下重量份的组分:聚乙烯95份、偏硅酸钠18份、分子量为3500的聚乙烯吡咯烷酮14份、抗氧剂1010 2份;
粘结层包括以下重量份的组分:乙烯-醋酸乙烯共聚物70份、分子量为10100的聚乙烯吡咯烷酮10份、白炭黑3份、抗氧剂1010 1份、抗氧剂246 1份。
实施例10
本实施例和实施例7的区别仅在于弯管防腐用聚乙烯复合带的聚乙烯层包括以下重量份的组分:聚乙烯95份、偏硅酸钠18份、分子量为5500的聚乙烯吡咯烷酮14份、抗氧剂1010 2份;
粘结层包括以下重量份的组分:乙烯-醋酸乙烯共聚物70份、分子量为10100的聚乙烯吡咯烷酮10份、白炭黑3份、抗氧剂1010 1份、抗氧剂246 1份。
实施例11
本实施例与实施例10的区别仅在于弯管防腐用聚乙烯复合带的生产工艺,包括以下步骤:
A1、将分子量为5500的聚乙烯吡咯烷酮溶解于无水乙醇后和偏硅酸钠混合,干燥后,与聚乙烯在185℃下熔融混合,挤出成型,得到聚乙烯层;
A2、将粘结层的组分在180℃下进行熔融共混,挤出涂敷于聚乙烯层上,经碾压成型,得到聚乙烯复合带。
实施例12
本实施例与实施例10的区别仅在于弯管防腐用聚乙烯复合带的生产工艺,包括以下步骤:
A1、将分子量为5500的聚乙烯吡咯烷酮溶解于无水乙醇后和偏硅酸钠混合,干燥后,与聚乙烯在200℃下熔融混合,挤出成型,得到聚乙烯层;
A2、将粘结层的组分在185℃下进行熔融共混,挤出涂敷于聚乙烯层上,经碾压成型,得到聚乙烯复合带。
对比例1
本对比例和实施例3的区别仅在于弯管防腐用聚乙烯复合带的聚乙烯层的组分中,不加入偏硅酸钠。
对比例2
本对比例和实施例3的区别仅在于弯管防腐用聚乙烯复合带的聚乙烯层的组分中,不加入聚乙烯吡咯烷酮。
按照标准GB/T 23257-2017《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》分别测试实施例1~12和对比例1~2所制得的弯管防腐用聚乙烯复合带浸泡在不同腐蚀溶液中的拉伸强度保持率,拉伸强度保持率=(浸泡后的聚乙烯复合带的拉伸强度/浸泡前的聚乙烯复合带的拉伸强度)×100%,测试结果如表1所示:
表1 拉伸强度保持率
通过对比实施例1~12和对比例1~2的数据发现,与对比例1~2相比,实施例1~12所制得的聚乙烯复合带的拉伸强度保持率更高,说明在聚乙烯复合带的聚乙烯层中引入偏硅酸钠和聚乙烯吡咯烷酮,能够显著提高聚乙烯复合带的防腐蚀性。
通过对比实施例4~10的数据发现,与实施例4~6相比,实施例7~10所制得的聚乙烯复合带的拉伸强度保持率更高,说明在聚乙烯层和粘结层添加具有分子量差异的聚乙烯吡咯烷酮,能进一步提高聚乙烯复合带的防腐蚀性;与实施例7~9相比,实施例10所制得的聚乙烯复合带的拉伸强度保持率更高,说明在聚乙烯层和粘结层添加具有分子量差异、和具有特定分子量范围的聚乙烯吡咯烷酮,能进一步提高聚乙烯复合带的防腐蚀性。
通过对比实施例10~12的数据发现,与实施例10相比,实施例11~12所制得的聚乙烯复合带具有更高的拉伸强度保持率,说明采用聚乙烯吡咯烷酮对聚乙烯层中偏硅酸钠进行包覆,可以进一步提高聚乙烯复合带的防腐蚀性。
按照标准GB/T 23257-2017《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》分别测试实施例3~10和对比例2所制得的弯管防腐用聚乙烯复合带在测试条件20℃±5下的聚乙烯复合带和金属管道的剥离强度以及聚乙烯复合带间的搭接剪切强度,测试结果如表2所示:
表2 粘结性能
通过对比实施例3~10和对比例2的数据发现,与对比例2相比,实施例3~10所制得的聚乙烯复合带的搭接剪切强度更高,说明在聚乙烯复合带的聚乙烯层中引入聚乙烯吡咯烷酮,能够显著提高聚乙烯复合带的粘结性能。
通过对比实施例3~10的数据发现,与实施例3~6相比,实施例7~10所制得的聚乙烯复合带的剥离强度和搭接剪切强度均更高,说明在聚乙烯层和粘结层添加具有分子量差异的聚乙烯吡咯烷酮,能进一步提高聚乙烯复合带的粘结性能。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种弯管防腐用聚乙烯复合带,其特征在于,所述聚乙烯复合带为双层结构,包括聚乙烯层和粘结层;
所述聚乙烯层包括以下重量份的组分:聚乙烯85~95份、偏硅酸钠12~18份、第一聚乙烯吡咯烷酮10~14份、抗氧剂1~2份;
所述粘结层包括以下重量份的组分:乙烯-醋酸乙烯共聚物50~70份、白炭黑2~3份、抗氧剂1~2份。
2.根据权利要求1所述的一种弯管防腐用聚乙烯复合带,其特征在于,所述粘结层还包括以下重量份的组分:第二聚乙烯吡咯烷酮8~12份。
3.根据权利要求2所述的一种弯管防腐用聚乙烯复合带,其特征在于,所述第一聚乙烯吡咯烷酮的分子量小于第二聚乙烯吡咯烷酮的分子量。
4.根据权利要求3所述的一种弯管防腐用聚乙烯复合带,其特征在于,所述第一聚乙烯吡咯烷酮的分子量为4000~5500,第二聚乙烯吡咯烷酮的分子量为6000~11000。
5.根据权利要求1所述的一种弯管防腐用聚乙烯复合带,其特征在于,所述聚乙烯层和所述粘结层的组分中,抗氧剂各自独立地为抗氧剂1010、抗氧剂246和抗氧剂168中的一种或多种。
6.根据权利要求2~5任意一项所述的一种弯管防腐用聚乙烯复合带的生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:
A1、将第一聚乙烯吡咯烷酮溶解后和偏硅酸钠混合,干燥后,与聚乙烯、抗氧剂熔融混合,挤出成型,得到聚乙烯层;
A2、将粘结层的组分进行熔融共混,挤出涂敷于所述聚乙烯层上,经碾压成型,得到聚乙烯复合带。
7.根据权利要求6所述的一种弯管防腐用聚乙烯复合带的生产工艺,其特征在于,步骤A1中,所述溶解时采用无水乙醇,所述熔融混合的温度为185~200℃。
8.根据权利要求6所述的一种弯管防腐用聚乙烯复合带的生产工艺,其特征在于,步骤A2中,所述熔融共混的温度为180~185℃。
9.根据权利要求2~5任意一项所述的一种弯管防腐用聚乙烯复合带的生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将聚乙烯层的组分进行熔融混合,挤出成型,得到聚乙烯层;
S2、将粘结层的组分进行熔融共混,挤出涂敷于所述聚乙烯层上,经碾压成型,得到聚乙烯复合带。
10.根据权利要求1~5任意一项所述的一种弯管防腐用聚乙烯复合带或权利要求6~9任意一项所述的生产工艺制得的聚乙烯复合带在石油、天然气、石化、电力等领域用弯管上的应用。
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