專利名稱：納米材料改性雙峰高密度聚乙烯管道防腐料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米材料改性雙峰高密度聚乙烯管道防腐料，尤其適用于石油、天然氣輸送鋼質(zhì)管道的防腐。
背景技術(shù)：
石油、天然氣輸送鋼質(zhì)管道的防腐，我國長期采用石油瀝青加玻纖布作防腐材料。但此類防腐材料因施工工藝復(fù)雜，損傷高，老化速度快，防腐期短(使用壽命5～8年)，污染環(huán)境等不利因素，已逐漸被先進(jìn)的擠壓聚烯烴三層結(jié)構(gòu)涂層防腐新工藝及具有高的力學(xué)強(qiáng)度、耐磨性和韌性，極好的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能聚乙烯防腐料等新材料所取代。
在環(huán)氧粉末樹脂/熱熔膠粘劑/高密度聚乙烯防腐料三層防腐工藝中，國內(nèi)外主要采用單峰高密度聚乙烯為基本原料制造鋼質(zhì)管道防腐專用料。但因單峰高密度聚乙烯耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能僅為雙峰高密度聚乙烯的十分之一，同時雙峰高密度聚乙烯還具有更高的力學(xué)強(qiáng)度，耐磨性和韌性，更利于用作鋼質(zhì)管道防腐材料。然而雙峰高密度聚乙烯分子量高、熔體粘度大、擠出速率低，加工性能難以滿足防腐管道采用的高速擠出纏繞涂敷工藝的要求。國外常采用加入加工助劑的方法改變加工性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是制備一種性能優(yōu)異的高密度聚乙烯管道防腐料，大幅度的提高其耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能及力學(xué)強(qiáng)度、耐磨性和韌性等綜合能力。本發(fā)明的另一目的就是提高高密度聚乙烯管道防腐料的加工性能，以滿足現(xiàn)行高速擠出纏繞涂敷工藝的要求。
本發(fā)明納米材料改性雙峰高密度聚乙烯管道防腐料，其組成成分包括有機(jī)蒙托土，雙峰高密度聚乙烯，增韌劑等助劑。其重量配比為有機(jī)蒙托土∶雙峰高密度聚乙烯∶增韌劑等助劑＝(1～10％)∶1∶(0.5～5％)。其中有機(jī)蒙托土為經(jīng)十六烷基三甲基氯化銨和乙烯基-R-甲氧基硅烷處理而膨化的蒙托土(R為碳原子數(shù)3～12的烷基)。增韌劑等助劑可以從聚氧化乙烯，乙烯-丙烯共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚物中至少任選一種。
本發(fā)明納米材料改性雙峰高密度聚乙烯管道防腐料的制備方法，是將有機(jī)蒙托土和助劑按上述的配比加入到高速混合機(jī)中高速混合2～3分鐘，制成均勻的予混料，再與重量比為100％的雙峰高密度聚乙烯混合均勻，投入到雙螺桿擠出造粒機(jī)，升溫至100～230℃，調(diào)整轉(zhuǎn)速100～400轉(zhuǎn)/分，進(jìn)行有機(jī)蒙托土的插層剝離和分散，最后擠出，牽引，冷卻，造粒。其中，有機(jī)蒙托土的制備方法為將重量比濃度為1～8％的鈉基蒙托土懸浮水溶液于80℃攪拌滴加過量的5～10％的十六烷基三甲基氯化銨水溶液，保溫1小時，抽濾，用水洗至無氯離子，干燥后加入到混合機(jī)中，以40～60轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速慢速攪拌，同時緩緩噴入等量的乙烯基-R-甲氧基硅烷的5％乙醇溶液(R為碳原子數(shù)3～12的烷基)，于30～40℃慢速攪拌10～30分鐘，冷卻，下料，包裝。
本發(fā)明選用雙峰高密度聚乙烯作基體樹脂，其耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能F50》10000h，是單峰高密度聚乙烯樹脂的十倍，力學(xué)強(qiáng)度、耐磨性和韌性也比單峰高密度聚乙烯樹脂高，再用經(jīng)特殊有機(jī)化處理后的納米材料(有機(jī)蒙托土)對其熔融插層復(fù)合改性，其綜合性能又有一定的提高。雙峰高密度聚乙烯熔體粘度高，擠出速率低，加工性能差，使用現(xiàn)行高速擠出纏繞涂敷工藝進(jìn)行施工時，涂敷膜較厚且易斷裂，表面光潔度差。本發(fā)明用納米材料(有機(jī)蒙托土)對其改性后，熔體粘度降低，熔體流動速率提高，加工性能改進(jìn)，從而達(dá)到現(xiàn)行高速擠出纏繞涂敷工藝對聚乙烯管道防腐料加工性能的要求。
聚乙烯系非極性有機(jī)化合物，與有機(jī)蒙托土的相容性很差，而且熔融溫度高，熔體粘度大，按通常的共混和熔融很難保證納米材料(有機(jī)蒙托土)在聚乙烯熔體中的均勻分散與剝離。本發(fā)明采用經(jīng)特殊有機(jī)化處理后的納米材料(有機(jī)蒙托土)作復(fù)合插層劑以及特定的熔融插層復(fù)合改性工藝，保證了納米材料(有機(jī)蒙托土)在聚乙烯熔體中的均勻分散與剝離。由于分散相納米材料的大比表面積、強(qiáng)界面活性和高活性的特性，使得改性后的雙峰高密度聚乙烯作為管道防腐料具有優(yōu)異的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能、力學(xué)強(qiáng)度、耐磨性和韌性。用本發(fā)明方法對雙峰高密度聚乙烯改性前后的性能對比數(shù)據(jù)如表1所示。
表1

注化學(xué)介質(zhì)腐蝕條件為10％HCl或10％NaOH或10％NaCl溶液浸泡七天。
表1清楚的說明本發(fā)明納米材料(有機(jī)蒙托土)改性雙峰高密度聚乙烯管道防腐料的力學(xué)性能和加工性能等綜合性能比改性前有了顯著的提高。作為性能優(yōu)良的高密度聚乙烯管道防腐料，具有很高的耐老化性能和耐腐蝕性能，使用壽命長達(dá)50年。經(jīng)中國石油管道科技研究中心檢測，各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)符合SY/T0416-2002標(biāo)準(zhǔn)要求。
不僅可以滿足現(xiàn)行高速擠出纏繞涂敷工藝的要求，還可以改變性能優(yōu)異的管道防腐料長期依賴進(jìn)口的局面，為國家節(jié)約寶貴的外匯。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例11公斤鈉基蒙托土加水50公斤，分散均勻后，高速攪拌30分鐘，加熱至80℃，滴加十六烷基三甲基氯化銨水溶液(1公斤十六烷基三甲基氯化銨溶于15公斤水中)，保溫1小時，抽濾，用水洗至無氯離子，干燥后加入到混合機(jī)中，以40轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速慢速攪拌，同時緩緩噴入等量的乙烯基-R-甲氧基硅烷的5％乙醇溶液(R為碳原子數(shù)3～12的烷基)，于40℃慢速攪拌15分鐘，冷卻，下料，包裝。
實(shí)施例2將0.25公斤實(shí)施例1制備的有機(jī)蒙托土和0.25公斤聚氧化乙烯加入到高速混合機(jī)中高速混合3分鐘，制成均勻的予混料，再與25公斤雙峰高密度聚乙烯混合均勻，投入到雙螺桿擠出造粒機(jī)，升溫至200℃，調(diào)整轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分，進(jìn)行有機(jī)蒙托土的插層剝離和分散，最后擠出，牽引，冷卻，造粒。
實(shí)施例3將0.75公斤實(shí)施例1制備的有機(jī)蒙托土和0.25公斤乙烯-丙烯共聚物加入到高速混合機(jī)中高速混合3分鐘，制成均勻的予混料，再與25公斤雙峰高密度聚乙烯混合均勻，投入到雙螺桿擠出造粒機(jī)，升溫至200℃，調(diào)整轉(zhuǎn)速350轉(zhuǎn)/分，進(jìn)行有機(jī)蒙托土的插層剝離和分散，最后擠出，牽引，冷卻，造粒。
權(quán)利要求
1.一種納米材料改性雙峰高密度聚乙烯管道防腐料，其特征在于組成成分包括有機(jī)蒙托土，雙峰高密度聚乙烯，增韌劑等助劑。其重量配比為有機(jī)蒙托土∶雙峰高密度聚乙烯∶增韌劑等助劑＝(1～10％)∶1∶(0.5～5％)。其中有機(jī)蒙托土為經(jīng)十六烷基三甲基氯化銨和乙烯基-R-甲氧基硅烷處理而膨化的蒙托土(R為碳原子數(shù)3～12的烷基)。增韌劑等助劑可以從聚氧化乙烯，乙烯-丙烯共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚物中至少任選一種；
2.如權(quán)力要求1所述的納米材料改性雙峰高密度聚乙烯管道防腐料的制備方法，其特征在于將有機(jī)蒙托土和助劑按權(quán)力要求1所述的配比加入到高速混合機(jī)中高速混合2～3分鐘，制成均勻的予混料，再與重量比為100％的雙峰高密度聚乙烯混合均勻，投入到雙螺桿擠出造粒機(jī)，升溫至100～230℃，調(diào)整轉(zhuǎn)速100～400轉(zhuǎn)/分，進(jìn)行有機(jī)蒙托土的插層剝離和分散，最后擠出，牽引，冷卻，造粒。其中，有機(jī)蒙托土的制備方法為將重量比濃度為1～8％的鈉基蒙托土懸浮水溶液于80℃攪拌滴加過量的5～10％的十六烷基三甲基氯化銨水溶液，保溫1小時，抽濾，用水洗至無氯離子，干燥后加入到混合機(jī)中，以40～60轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速慢速攪拌，同時緩緩噴入等量的乙烯基-R-甲氧基硅烷的5％乙醇溶液(R為碳原子數(shù)3～12的烷基)，于30～40℃慢速攪拌10～30分鐘，冷卻，下料，包裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米材料(有機(jī)蒙托土)改性雙峰高密度聚乙烯管道防腐材料，尤其適用于石油、天然氣輸送鋼質(zhì)管道的防腐。選用耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能比單峰高密度聚乙烯大十倍的雙峰高密度聚乙烯，再用經(jīng)十六烷基三甲基氯化銨和乙烯基－R－甲氧基硅烷(R為碳原子數(shù)3～12的烷基)處理后的層狀硅酸鹽(有機(jī)蒙托土)，通過熔融插層復(fù)合改性，使其力學(xué)強(qiáng)度、耐磨性、韌性以及加工性能都得到了顯著的改善。本發(fā)明管道防腐料具有很高的耐老化性能和耐腐蝕性能，使用壽命長達(dá)50年。不僅可以滿足現(xiàn)行高速擠出纏繞涂敷工藝的要求，還可以改變性能優(yōu)異的管道防腐料長期依賴進(jìn)口的局面，為國家節(jié)約寶貴的外匯。
文檔編號F16L58/02GK1644649SQ200410081469
公開日2005年7月27日 申請日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者吳廷祿, 劉忠仁, 薛合倫, 莫敬源 申請人:成都正光納米塑膠有限公司