[發明專利]納米材料填充3PP外防腐材料及其應用管道和制備方法

在審

• 申請號: 201711060766.9
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107722457A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 徐祥明;曹迪;關沖
• 申請（專利權）人: 遼陽康達塑膠樹脂有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L51/06;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/26;C08K3/22;F16L58/10
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司44260
• 代理人: 陳婷婷

技術領域

本發明屬于無機納米材料填充改性聚合物復合材料制備技術領域，尤其涉及一種納米材料填充3PP外防腐材料及其應用管道和制備方法。

背景技術

管道外防腐涂層技術經歷了瀝青、煤焦油瓷漆、熔結環氧粉末等幾個階段。

近些年來，用于原油或天然氣管線的外防腐專用材料，國內大多采用三層聚乙烯外防腐專用材料，通過三層聚乙烯的涂覆技術，達到對各種管線進行防腐處理的目的。三層聚乙烯防腐層的基本結構為：熔結環氧粉末為底層，聚烯烴接枝料為中間層，聚乙烯防腐專用料為外層。

由于聚乙烯材料本身的結構特點決定了其軟化點較低，作為防腐專用材料，同時存在著耐環境應力開裂差等缺點。聚乙烯外防腐涂層在超過80℃的條件下，其力學性能會產生較大幅度下降，覆膜大大軟化，難以正常使用。上述問題導致了三層聚乙烯防腐材料的使用范圍受到了一定的限制。

聚丙烯是一種大規模工業生產的聚烯烴材料，其主要特點為密度小、力學均衡性好、耐化學腐蝕、易加工、熱變形溫度高、價廉等優點。通過采用化學改性或物理改性的方法，制備高性能化和工程化聚丙烯新材料已成為近些年來高分子材料科學與工程中最活躍的研究和應用領域之一。采用聚丙烯作為管道外防腐材料，可以彌補聚乙烯防腐材料所具有的軟化點低和低耐環境應力開裂差等缺點，和聚丙烯粉末涂料相比具有配方簡單，加工方便，設備適應性強的特點，方便防腐廠3PE/3PP的切換。

在聚合物材料改性的兩種常用方法中，物理改性具有方法簡單、成本低、易于實現等優點。因此，該種方法仍是目前聚合物材料改性的主要手段。可以通過共混及填充的途徑對聚丙烯進行物理改性，從而滿足工程化聚丙烯新材料的要求。用于聚丙烯填充改性的無機填料主要包括：碳酸鈣、云母粉、滑石粉、二氧化硅、二氧化鈦、炭黑等。

無機納米粉體技術研究的日臻成熟，為傳統高分子共混改性技術注入了新的生機和活力。由于納米材料所具有的小尺寸效應和強大的比表面積，可以在聚合物基體中產生較好的分散作用，同高分子樹脂之間產生良好的相互作用，實現對聚合物同時進行增強和增韌改性的目的。

近些年來，人們對鈉米氧化鋅的研究給予了高度重視，其主要原因是鈉米氧化鋅材料具有大的比表面積，可以同聚合物基體產生較強的相互作用，通過采用表面處理技術，可以使鈉米氧化鋅在聚合物基體中形成納米尺度的分散狀態，從而提高基體材料的力學性能。鈉米氧化鋅的另一作用可以有效地屏蔽紫外光，具有光屏蔽劑的功能，上述性能為聚丙烯管道外防腐材料耐環境老化和光老化提供了良好的基礎。

發明內容

為解決現有三層聚乙烯外防腐材料力學性能不好的技術問題，本發明提供一種力學性能不好的納米材料填充3PP外防腐材料及其應用管道和制備方法。

本發明提供的納米材料填充3PP外防腐材料包括納米材料及第三層聚丙烯材料，所述納米材料共混于所述第三層聚丙烯材料中，所述納米材料為納米碳酸鈣、納米氧化鋅、納米二氧化鈦中的一種或幾種。

在本發明提供的納米材料填充3PP外防腐材料一種較佳實施例中，所述納米材料用量為第三層聚丙烯材料質量的1～10％，優選5～8％。

在本發明提供的納米材料填充3PP外防腐材料的應用管道，包括管道、第一層環氧粉末、第二層膠粘劑及納米材料填充3PP外防腐材料，所述第一層環氧粉末、所述第二層膠粘劑及所述納米材料填充3PP外防腐材料依次設于所述管道外表面。

在本發明提供的納米材料填充3PP外防腐材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、物料準備：以均聚或共聚聚丙烯粒料為基料，以聚烯烴接枝料為相容劑，以納米材料為無機填料，以其它塑料加工助劑為輔助材料；

步驟二、熔融共混：將均聚或共聚聚丙烯粒料、聚烯烴接枝料、納米材料及其它塑料加工助劑熔融共混。

在本發明提供的納米材料填充3PP外防腐材料的制備方法一種較佳實施例中，所述步驟一中，所述納米材料預先進行表面活化處理，具體為選用鈦酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑或鋁酸酯偶聯劑進行表面活化處理。

在本發明提供的納米材料填充3PP外防腐材料的制備方法一種較佳實施例中，所述步驟一中，所述聚丙烯的選擇條件為：在230℃，2.16㎏測試條件下的熔體流動速率為0.5-5.0g/10min，拉伸強度≥25MPa，斷裂伸長率≥600％。

在本發明提供的納米材料填充3PP外防腐材料的制備方法一種較佳實施例中，選用1～7％鈦酸酯偶聯劑作為納米材料的表面處理劑，優選3％。