一种管道防腐层聚烯烃材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及管道防腐层材料技术领域，具体涉及一种管道防腐层聚烯烃材料及其制备方法。


背景技术：

2.管道外防腐层设计，能够起到保护管道、延长管道寿命的效果，目前常用的防腐技术是在管道外部涂覆聚烯烃防腐层，该防腐技术利用了环氧树脂优异的附着力作为底层，加上聚烯烃优异的防腐性能和耐机械损伤的性能作为外层，中间采用热熔胶(胶黏剂)粘合在一起，一次涂覆成型构成了三层聚烯烃复合结构的钢管外防腐层，相较于喷涂聚脲防腐层、ato超陶(陶瓷金属)防腐防污材料的使用，具有成本低、工艺简单易控的优点。
3.目前的管道外防腐技术在陕京管道、西部管道、西气东输二线等一系列重点建设项目中得到了应用，并取得了很好的效果，成为国内油气长输管道的首选防腐技术。聚烯烃防腐层用于钢质管道防腐的优势主要有：
4.1、聚烯烃自身具有很强的耐土壤细菌腐蚀、耐酸碱盐等环境侵蚀、耐环境应力开裂和长期稳定性强的优点，相比较传统的石油沥青防腐层来讲，不仅防腐效果好，价格也便宜；
5.2、聚烯烃防腐技术、没有对钢管的材质限制、孔径限制，在使用聚烯烃涂覆后的管道管件规格齐全的前提下，能适应各种安装需要，使用寿命长；
6.3、聚烯烃涂层厚度均匀，与钢管结合紧密，提高了阴极保护效率，且综合成本低，符合绿色、环保、低碳、节能的要求。
7.然而，目前的聚烯烃防腐技术还存在以下问题，一是防腐层对极端气候的适用性较差，导致管道在使用该防腐层后的应用受限；二是防腐层更换时难以与管道剥离。


技术实现要素：

8.针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种管道防腐层聚烯烃材料及其制备方法，该聚烯烃材料包括聚烯烃、填料、增韧剂、除味剂、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂，经混合、挤出后而成。该聚烯烃材料，在作为钢管防腐层使用时，具有耐腐蚀能力强、成本低、防腐质量好的优点；且该材料在较高和较低温度下都有很高的剥离强度，具有更广泛的实用性和适用性。
9.本发明的技术方案如下：
10.一种管道防腐层聚烯烃材料，包括下述重量份数的组分：
11.聚烯烃1-95份、填料1-10份、增韧剂0.1-10份、除味剂0.1-3份、抗氧剂0.1-0.5份、润滑剂0.1-0.5份、光稳定剂0.1-1份。
12.优选的，该管道防腐层聚烯烃材料的熔指在0.1-3g/10min范围内，保证树脂材料在高温下挤出时材料熔体强度较高。
13.优选的，所述聚烯烃由聚乙烯以及聚丙烯中的一种或多种混合而成。
14.优选的，所述填料为目数大于800的碳酸钙、滑石粉或云母粉中的一种，满足均匀分散的需要。
15.优选的，所述增韧剂为tpe(热塑性弹性体)、tpr(热塑性橡胶)、tpo(烯烃类弹性体)、poe(聚烯烃弹性体)和tpu(聚氨酯类弹性体)中的一种或几种混合而成，需要保证增韧剂跟主体树脂的相容性以及增韧效果。
16.优选的，所述除味剂为除味剂py88、hc-116、wq-b018、f926中的一种或多种组合，选择除味效果较好的除味剂，用来处理再生料中的特殊气味。
17.优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、dltdp(硫代二丙酸双十二醇酯)等一种或多种组合。
18.优选的，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硅酮类、硬脂酸锌、硬脂酸钙或季戊四醇硬脂酸酯中的一种或多种组合。
19.优选的，所述光稳定剂为uv944或uv326。受阻胺类光稳定剂、紫外线吸收剂及光屏蔽剂复配型等在使用时，能够有效满足材料光老化的要求。
20.上述管道防腐层聚烯烃材料的制备方法，过程如下：
21.按照重量份数，将聚烯烃、增强剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂、光稳定剂等颗粒和粉末混合均匀后，加入挤出机，下料口到模口温度分别为150～210℃，挤出机转速为180～500rpm，真空度为0.05～-0.09mpa。
22.优选的，所述挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
23.相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
24.1、本发明提供的聚烯烃材料，在作为钢管防腐层使用时，具有耐腐蚀能力强、成本低、防腐质量好的优点；相较于现有的石油沥青防腐层来说，具有吸水率低、耐微生物、耐植物根茎生长破坏的优点；相较于单独的熔结环氧粉末fbe防腐层来说，更加坚固耐用，能够更好地应对各种极端外部环境条件、机械冲击、应力开裂、热降解、紫外辐照降解，且能够跟管道结合紧密，有效提高阴极保护效率。
25.2、本发明提供的聚烯烃材料中，采用的聚乙烯为lldpf(线性低密度聚乙烯)、mdpe(中密度聚乙烯)、hdpe(高密度聚乙烯)及pp(聚丙烯)，相较于传统的ldpe(低密度聚乙烯)材料，拓宽了使用时对管道温度的限制范围，加适应极端气候条件；且提高了使用该聚烯烃材料时管道的上下使用温度，进而提高了该材料的实用性和适用性。
26.3、本发明提供的聚烯烃材料，与传统的两层聚乙烯(夹克防腐层)防腐配方技术相比，不仅提高了防腐层的剥离强度，而且有效解决了耐温变性能差的问题，在较高和较低温度下都有很高的剥离强度。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
28.本发明以下实施例中，使用的填料目数为1000目。
29.实施例1
30.一种管道防腐层聚烯烃材料，包括下述重量的组分：
[0031][0032]
按上述重量称取各组分，充分搅拌进行混料，混料均匀后进入双螺杆挤出机中；
[0033]
挤出机的螺杆直径35mm，长径比45∶1，机头结构为螺旋式，挤出工艺条件：三段加工温度为150℃，175℃，180℃，185℃，185℃，185℃，190℃，195℃，200℃，210℃，螺杆转速350rpm，真空度为-0.09mpa。
[0034]
实施例2
[0035]
一种管道防腐层聚烯烃材料，包括下述重量的组分：
[0036][0037]
按上述重量称取各组分，充分搅拌进行混料，混料均匀后进入双螺杆挤出机中；
[0038]
挤出机螺杆直径35mm，长径比45∶1，机头结构为螺旋式，挤出工艺条件：三段加工温度为150℃，175℃，180℃，185℃，185℃，185℃，190℃，195℃，200℃，210℃，螺杆转速350rpm，真空度为-0.09mpa。
[0039]
实施例3
[0040]
一种管道防腐层聚烯烃材料，包括下述重量的组分：
[0041][0042][0043]
按上述重量称取各组分，充分搅拌进行混料，混料均匀后进入双螺杆挤出机中；
[0044]
挤出机螺杆直径26mm，长径比45∶1，机头结构为螺旋式，挤出工艺条件：三段加工温度为160℃，170℃，180℃，185℃，185℃，185℃，190℃，195℃，200℃，200℃，螺杆转速300rpm，真空度为-0.09mpa。
[0045]
实施例4
[0046]
一种管道防腐层聚烯烃材料，包括下述重量的组分：
[0047][0048]
按上述重量称取各组分，充分搅拌进行混料，混料均匀后进入双螺杆挤出机中；
[0049]
挤出机螺杆直径35mm，长径比45∶1，机头结构为螺旋式，挤出工艺条件：三段加工温度为150℃，175℃，185℃，195℃，205℃，205℃，210℃，210，210℃，215℃，螺杆转速350rpm，真空度为-0.09mpa；
[0050]
本实施例中，选择不同类型的材料作为主要基材，主要基材选择了聚丙烯，以提高该管道用料配方在实际使用中的高强度、高温要求。
[0051]
将实施例1-实施例4得到的聚烯烃材料进行性能测试，以中海油提供的防腐材料作为对比材料，将性能测试的结果汇总至表1和表2，如下：
[0052]
表1实施例1-3及对比材料检测结果
[0053][0054]
表2实施例4及对比材料检测结果
[0055][0056]
聚乙烯为主材质的防腐层性能可以很好地满足现有行业标准sy-t0413-2002埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准，在原有要求性能的基础上有所提高，同时新设计的pp材质防腐配方可以在更高温度条件下长时间使用保证不变形、不开裂，从上述数据中可以看出，拉伸强度，断裂伸长率，屈服强度，弯曲模量等，尤其是断裂伸长率对于管道铺装中有较大的影响，是本发明专利涉及配方的创新之处。
[0057]
由上述实施案例中可以看出，通常可以根据密度、熔指等参数选择合适的聚乙烯或者聚丙烯，但是在实际的应用过程中，往往考虑成本因素，而采用添加再生料共混，必要时可以采用部分除味剂使其符合气味要求，同时来实现加工性、低成本以及高性能。
[0058]
尽管通过参考优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。