專利名稱：一種聚丙烯外防腐材料及其粉末的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種用于埋地管道外防腐的聚丙烯材料及其制備方法、聚丙烯外防腐材料粉末的制備方法，屬于高分子復(fù)合材料制備和加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在遠(yuǎn)距離的埋地輸油、輸氣、煤氣、自來水等輸送鋼管長期使用中，面臨著水、土壤、酸堿、生物等對(duì)輸送管道的腐蝕。因此，對(duì)管道進(jìn)行防腐是十分有必要的。自上世紀(jì)90年代中期以來，我國多數(shù)大型管道防腐采用的是3PE涂層，其管道防腐層分為三層，里層為環(huán)氧粉末層，中層為PE膠粘劑，外層為PE防腐層。近幾年來由于我國承建的蘇丹管道工程，使人們逐漸認(rèn)識(shí)了 3PP涂層。3PP(環(huán)氧層、膠粘劑層、夾克料層)與3PE涂層同屬于多層涂層體系，由底層環(huán)氧粉末、中間層聚丙烯膠粘劑和外層(聚丙烯)夾克料構(gòu)成。3PP涂層在某些性能上的優(yōu)勢(shì)，使它能夠在涂層特殊領(lǐng)域(比如高溫環(huán)境、高壓輸送等領(lǐng)域)發(fā)揮作用。而隨著防腐技術(shù)的發(fā)展，省掉膠粘劑層直接噴涂或纏繞夾克料層成為未來防腐管道發(fā)展趨勢(shì)。技術(shù)特點(diǎn)為將膠粘劑層融合到夾克料層中，使夾克料層既具有和環(huán)氧層的粘接功能，又可滿足防腐外層的對(duì)材料的各項(xiàng)性能要求，省去膠粘劑層的涂覆工藝。另外，3PP防腐層專用夾克料在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用。美國專利(Patent number 4606953)公開了一種3PP防腐鋼管，用到了聚丙烯防腐專用料。中國專利(CN 1247684C)公開了一種白色聚丙烯防腐管道專用料的制備方法，其特點(diǎn)在于其耐高溫指標(biāo)達(dá)到110°C，防腐層所用PP相對(duì)于PE材料沖擊性能、用量、壓痕指標(biāo)等更優(yōu)越。中國專利(CN 101760093A)公開了一種納米氧化鋅填充改性聚丙烯防腐專用料的制備方法，其主要特點(diǎn)在于用偶聯(lián)劑處理了納米氧化鋅，加入聚丙烯防腐專用料中，提高了聚丙烯的軟化點(diǎn)和耐環(huán)境應(yīng)力。雖然PP夾克料的相關(guān)專利和技術(shù)較多，但其在生產(chǎn)過程中都必須用到膠粘劑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種聚丙烯外防腐材料的制備方法，用于PP防腐管道生產(chǎn)，取代傳統(tǒng)3PP防腐管道膠粘劑層和夾克料層的功能，可直接和噴涂在金屬管上環(huán)氧層粘接，起到對(duì)金屬管道的保護(hù)作用，聚丙烯外防腐材料與環(huán)氧層粘接效果好，力學(xué)性能優(yōu)異，耐環(huán)境應(yīng)力優(yōu)良。本發(fā)明的另一目的在于提供一種聚丙烯外防腐材料粉末的制備方法，上述聚丙烯防腐材料通過液氮冷卻磨粉技術(shù)所得粉末，粒徑分散范圍集中，粒子形狀均勻，流平性能優(yōu)異，適合噴涂工藝。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明公開的一種聚丙烯外防腐材料及其噴涂粉末，其包含以下重量百分比的各原料組分55% -90%以均聚或共聚聚丙烯為基料，優(yōu)選為60-85% ；5% -35%的聚丙烯接枝馬來酸酐，優(yōu)選為23. 5-28% ；
3% -10%的增韌劑，優(yōu)選為5-10% ；1% -4%的硅烷偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅，優(yōu)選為1. 5-2% ；0. 1% -0. 3%的熱氧化穩(wěn)定劑，抗氧劑優(yōu)選為0. 2%。本發(fā)明將上述各組分進(jìn)行復(fù)配，通過雙螺桿擠出機(jī)在170°C -210°C擠出造粒，得到聚丙烯外防腐材料滿足管道防腐行業(yè)對(duì)聚丙烯外防腐材料的要求，而且其與環(huán)氧層粘接力強(qiáng)，力學(xué)性能優(yōu)異。另外，將上述所得聚丙烯粒料在液氮冷卻下進(jìn)行磨粉，篩選出粒徑在10um-30um粉末，進(jìn)行烘干，粉末含水率< 0. 1%，所得粉末為聚丙烯外防腐材料的噴涂粉末。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和顯著效果(1)本發(fā)明制得的聚丙烯防腐層專用料可以不需要膠粘劑，其本身的各項(xiàng)性能又達(dá)到防腐通用標(biāo)準(zhǔn)(德國的DIN30670標(biāo)準(zhǔn))的各項(xiàng)性能要求，完全可以取代3PP防腐管道的膠粘劑層和夾克料層。(2)本發(fā)明制得的聚丙烯防腐層專用料噴涂粉末可直接噴涂在環(huán)氧層表面，通過噴涂時(shí)間可控制聚丙烯防腐層厚度粉末熔結(jié)后形成均勻致密的聚丙烯防腐層，厚度比傳統(tǒng)流延纏繞工藝生產(chǎn)的聚丙烯防腐層更薄更均勻；此粉末流平性能優(yōu)異，噴涂工藝操作簡(jiǎn)單，降低PP防腐管道的生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開的一種聚丙烯外防腐材料及其噴涂粉末，其包含以下重量百分比的各原料組分55 % "90 %以均聚或共聚聚丙烯為基料；5% -35%的聚丙烯接枝馬來酸酐；3%-10% 的增韌劑；1 % -4%的硅烷偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅；0. 1% -0.3%的熱氧化穩(wěn)定劑。本發(fā)明的聚丙烯外防腐材料中加入聚丙烯接枝物可以使環(huán)氧層和聚丙烯外防腐夾克料層有效的粘接，且可增加聚丙烯基料和無機(jī)添加劑的相容性。聚丙烯外防腐材料中加入增韌劑不僅可以使聚丙烯各個(gè)組分之間混合更加均勻，改善聚丙烯加工性能，還可以顯著提高外防腐材料的低溫沖擊性能，改善聚丙烯材料本身的低溫脆性，避免在特殊環(huán)境下(高低溫交替變化)時(shí)，應(yīng)力變化影響外防腐層的保護(hù)效^ ο加入硅烷偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅可提高聚丙烯防腐材料的耐環(huán)境應(yīng)力開裂特性；熱氧化穩(wěn)定劑可減少聚丙烯防腐材料在使用過程中的降解，提高產(chǎn)品的使用壽命。本發(fā)明將上述各組分進(jìn)行復(fù)配，通過雙螺桿擠出機(jī)在170°C -210°C擠出造粒，得到聚丙烯外防腐材料滿足管道防腐行業(yè)對(duì)聚丙烯外防腐材料的要求，而且其與環(huán)氧層粘接力強(qiáng)，力學(xué)性能優(yōu)異。本發(fā)明將所得聚丙烯粒料在液氮冷卻下進(jìn)行磨粉，篩選出粒徑在IOunHBOum粉末，進(jìn)行烘干，粉末含水率< 0. 1%，所得粉末為聚丙烯外防腐材料的噴涂粉末。樹脂粉末噴涂法是一種新型的防腐管道生產(chǎn)技術(shù)。在防腐管道生產(chǎn)過程中，在對(duì)金屬管道進(jìn)行表面處理后，將環(huán)氧粉末噴涂在金屬管道外表面，然后再直接噴涂具有粘接功能的聚丙烯夾克料，可以大幅度提高生產(chǎn)效率。噴涂工藝較少受到設(shè)備結(jié)構(gòu)的限制，可應(yīng)用于管道和管件的防腐，通過噴涂時(shí)間控制防腐層厚度。樹脂噴涂技術(shù)可以使防腐層更薄更均勻，降低防腐管道成本，其應(yīng)用的市場(chǎng)前景廣闊。以下通過較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明用于埋地管道外防腐的聚丙烯材料及其制備方法、聚丙烯外防腐材料噴涂粉末的制備方法作進(jìn)一步詳細(xì)表述，但本發(fā)明并不僅限于以下的實(shí)施例。以下百分含量均為重量百分含量。實(shí)施例1將60%共聚聚丙烯，觀％的聚丙烯接枝馬來酸酐，10% POE(Dow公司8130)，2%的硅烷偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅，0. 的抗氧劑1010和0. 的抗氧劑168，一起在高速混合機(jī)中混合均勻，采用雙螺桿熔融共混工藝路線，擠出機(jī)1區(qū)-8區(qū)參數(shù)設(shè)定為175°C、180°C、185°C、190°C、190°C、190°C、195°C、190°C。雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒后，粒料 105°C烘干2小時(shí)除去水份，然后通過液氮冷卻磨粉，所得粉末粒徑在10Um-30Um，105°C進(jìn)行烘干，粉末含水率< 0. 1%。上述粒料的基本性能MI為1.3g/10min(230°C,2. 16kg，)，拉伸強(qiáng)度^MPa，斷裂伸長率彡400%,常溫沖擊強(qiáng)度6. 3J/mm, -20°C，沖擊強(qiáng)度0. 8J/mm。上述性能指標(biāo)滿足防腐管道DIN30678標(biāo)準(zhǔn)對(duì)聚丙烯防腐材料的各項(xiàng)性能要求。實(shí)施例2將40%均聚聚丙烯和20%共聚聚丙烯為基料，23. 5%的聚丙烯接枝馬來酸酐，5% versify系列產(chǎn)品(Dow公司DE3000)，1. 8%的硅烷偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅，0. 的抗氧劑1010和0. 的抗氧劑168，一起在高速混合機(jī)中混合均勻，采用雙螺桿熔融共混工藝路線，擠出機(jī) 1 區(qū)-8 區(qū)參數(shù)設(shè)定為 175°C、190°C、20(TC、21(rC、21(rC、21(rC、215°C、210°C。雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒后，粒料105°C烘干2小時(shí)除去水份，然后通過液氮冷卻磨粉，所得粉末粒徑在10um-30um，105°C進(jìn)行烘干，粉末含水率< 0. 1%。上述粒料的基本性能MI為0. 8g/10min (230°C，2. 16kg)，拉伸強(qiáng)度30MPa，斷裂伸長率彡400%，常溫沖擊強(qiáng)度5. 7J/mm, _20°C，沖擊強(qiáng)度0. 6J/mm。上述性能指標(biāo)滿足防腐管道DIN30678標(biāo)準(zhǔn)對(duì)聚丙烯防腐材料的各項(xiàng)性能要求。實(shí)施例3將15%的均聚聚丙烯和50%的共聚聚丙烯為基料，25%的聚丙烯接枝馬來酸酐，8.5% POE (Dow公司8150)，1. 5%的硅烷偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅，0. 的抗氧劑1010和0. 的抗氧劑168，一起在高速混合機(jī)中混合均勻，采用雙螺桿熔融共混工藝路線，擠出機(jī) 1 區(qū)-8 區(qū)參數(shù)設(shè)定為 175°C、180°C、190°C、200°C、200"C、200"C、200"C、200"C。雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒后，粒料105°C烘干2小時(shí)出去水份，然后通過液氮冷卻磨粉，所得粉末粒徑在10um-30um，105°C進(jìn)行烘干，粉末含水率彡0. 1%。上述粒料的基本性能如下MI % 0. 9g/10min(230°C,2. 16kg, GB/T3682-2000)，拉伸強(qiáng)度 ^MPa，斷裂伸長率彡400%，常溫沖擊強(qiáng)度6. OJ/mm, _20°C，沖擊強(qiáng)度0. 7J/mm。上述性能指標(biāo)滿足防腐管道DIN30678標(biāo)準(zhǔn)對(duì)聚丙烯防腐材料的各項(xiàng)性能要求。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，故凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯外防腐材料，其特征在于其包含以下重量百分比的各原料組分55% -90%以均聚或共聚聚丙烯為基料；5% -35%的聚丙烯接枝物；3% -10%的增韌劑；1% -4%的硅烷偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅；0. 1% -0.3%的熱氧化穩(wěn)定劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯外防腐材料，其特征在于所述聚丙烯可以是均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯和無規(guī)共聚聚丙烯的一種或者幾種的復(fù)配物，其密度小于0. 92g/cm3，熔融指數(shù)在 0. l-10g/10min(230°C,2. 16kg)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯外防腐材料，其特征在于所述聚丙烯接枝物的接枝單體為馬來酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸等不飽和羧酸的一種或兩種以上的復(fù)配物，接枝率在0. 1 1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯外防腐材料，其特征在于所述增韌劑為EPDM、丙烯-乙烯共聚物彈性體、POE等，特別是Dow公司的versify、vistmax系列產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯外防腐材料，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅使用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米氧化鋅表面進(jìn)行處理后所得產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯外防腐材料，其特征在于所述熱氧化穩(wěn)定劑包括抗氧劑1010、抗氧劑168或抗氧劑225中的一種或兩種以上的復(fù)配。
7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的聚丙烯外防腐材料的制備方法，其特征在于聚丙烯外防腐材料的各個(gè)原料組分通過高速共混機(jī)混合后，在170°C -210°C溫度下，通過雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到聚丙烯外防腐料粒。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚丙烯外防腐材料的制備方法，其特征在于所述聚丙烯外防腐料粒其熔融指數(shù)在0. l-10g/10min(230°C,2. 16kg)，拉伸強(qiáng)度> 25MPa，斷裂伸長率≥400%，常溫沖擊強(qiáng)度≥5J/mm, _20°C，沖擊強(qiáng)度≥0. 5J/mm。
9.權(quán)利要求7所述的聚丙烯外防腐材料粉末的制備方法，其特征在于將所述聚丙烯外防腐料粒在液氮冷卻下進(jìn)行磨粉，篩選出粒徑在IOunHBOum粉末，進(jìn)行烘干，粉末含水率<0.1%，粉末流平性能優(yōu)異。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于埋地管道外防腐用聚丙烯材料以及其粉末的制備方法。該聚丙烯外防腐材料以55％-90％均聚或共聚聚丙烯為基料，加入5％-35％的聚丙烯接枝物，3％-10％的增韌劑，1％-4％的硅烷偶聯(lián)劑改性的納米氧化鋅，0.1％-0.3％的熱氧化穩(wěn)定劑，上述復(fù)配物的兩種或幾種通過雙螺桿共混的工藝路線制備出聚丙烯防腐專用料，還可通過磨粉工藝制備出粒徑10um-30um的粉末。本發(fā)明制備的防腐管道專用料不僅滿足管道防腐行業(yè)對(duì)聚丙烯外防腐材料的要求，而且可以省掉膠粘劑層，簡(jiǎn)化防腐管道的生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明制備的防腐管道專用料的粉末產(chǎn)品可使用噴涂生產(chǎn)工藝，粉末流平性能優(yōu)異，防腐層更薄更均勻，節(jié)省材料成本。
文檔編號(hào)C09D153/00GK102558975SQ20111045101
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者唐舫成, 杜壯, 汪加勝, 王明輝 申請(qǐng)人:廣州鹿山新材料股份有限公司