一种钢质管道外层防腐聚乙烯配混料及其制备方法.pdf

本发明提供了一种钢质管道外层防腐聚乙烯配混料及其制备方法。所述的钢质管道外层防腐聚乙烯配混料由以下以重量份计的原料组成：高密度聚乙烯树脂：45～80；线性低密度聚乙烯树脂：15～45；抗氧剂0.3～1；加工助剂0.5～1.5；功能母粒1～3；炭黑母粒3～7；其中，高密度聚乙烯树脂为管材级高密度聚乙烯树脂与大中空级高密度聚乙烯树脂、薄膜级高密度聚乙烯树脂、拉丝级高密度聚乙烯树脂以及小中空级高密度聚乙烯树脂中的至少一种的混合物。所述的制备方法包括搅拌混合和挤出造粒。本发明的优点是采用不同聚乙烯之间的性能互补，在满足标准性能规定的前提下提高产品的加工性能、耐环境应力开裂性能。

1.  一种钢质管道外层防腐聚乙烯配混料，其特征在于，由以下以重量份计的原料组成：
高密度聚乙烯树脂：45～80；
线性低密度聚乙烯树脂：15～45；
抗氧剂0.3～1；
加工助剂0.5～1.5；
功能母粒1～3；
炭黑母粒3～7；
其中，高密度聚乙烯树脂为管材级高密度聚乙烯树脂与大中空级高密度聚乙烯树脂、薄膜级高密度聚乙烯树脂、拉丝级高密度聚乙烯树脂以及小中空级高密度聚乙烯树脂中的至少一种的混合物。

2.  如权利要求1所述的钢质管道外层防腐聚乙烯配混料，其特征在于，所述的抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂组成，主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸盐抗氧剂。

3.  如权利要求2所述的钢质管道外层防腐聚乙烯配混料，其特征在于，所述的受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010。

4.  如权利要求2所述的钢质管道外层防腐聚乙烯配混料，其特征在于，所述的亚磷酸盐抗氧剂为抗氧剂168。

5.  如权利要求1所述的钢质管道外层防腐聚乙烯配混料，其特征在于，所述的加工助剂为润滑剂。

6.  如权利要求5所述的钢质管道外层防腐聚乙烯配混料，其特征在于，所述的润滑剂所述的润滑剂为内润滑剂硬脂酸钙和外润滑剂PE蜡的混合物。

7.  如权利要求1所述的钢质管道外层防腐聚乙烯配混料，其特征在于，所述的功能母粒为含氟聚合物。

8.  权利要求1所述的钢质管道外层防腐聚乙烯配混料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将高密度聚乙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂、炭黑色母、功能母粒、加工助剂在高混机内搅拌一分钟后加入抗氧剂，再搅拌三分钟，将搅拌均匀的预混料送入双螺杆挤出机中，挤出造粒。

一种钢质管道外层防腐聚乙烯配混料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钢质管道外层防腐聚乙烯配混料及其制备方法，属于聚合物共混改性技术领域。
背景技术
管道运输是国民经济中交通运输的重要组成部份。在欧美等西方发达国家，管道运输的量占全部物资运输量7％以上，输送的物资除原油、成品油、天然气、自来水及化工产品外，还扩展到煤浆、矿石浆等领域。而我国目前管道输送量在全部物资运输量中仅占万分之一不到，管道输送行业发展空间是十分巨大的，相应的管道防腐行业也将有广阔的发展空间。
原油、成品油和天然气运输大量使用经防腐处理的钢质管道，二层结构聚乙烯防腐层(2PE)和三层结构聚乙烯防腐层(3PE)技术是近年来发展起来的最先进的管道防腐技术。
2PE的底层为胶粘剂，外层为聚乙烯；3PE的底层为环氧涂料，中间为胶粘剂，面层为聚乙烯。其中3PE技术性能最优，应用最广。环氧粉末喷涂在经过抛丸除锈后加热的钢管表面，形成熔结环氧层底层，它具有优异的耐腐蚀性能和耐阴极剥离性能；中间层胶粘剂通过侧向挤出缠绕在环氧底层外，将环氧层和最外层聚乙烯牢固粘接在一起。聚乙烯也是通过侧向挤出缠绕在钢管上，最后经冷却，形成完整的三层防腐结构。
聚乙烯是非极性聚合物，结晶度高，具有优异的耐化学介质腐蚀、耐老化、耐生物侵蚀的性能，渗透率极低，能有效地阻隔水等物质的侵蚀，在三层防腐结构中起到至关重要地作用。
石化企业直接合成的单一型号聚乙烯树脂很难兼顾到加工性能和产品要求性能的统一，需要不同类型的聚乙烯树脂及炭黑、复合抗氧剂等通过熔融共混挤出制成均匀材料，才能达到规定的机械性能及耐紫外线老化、耐热老化、耐环境应力开裂等要求，并满足侧向挤出缠绕工艺。目前的钢质管道外层防腐聚乙烯配方单一，树脂仅限于管材级高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，存在原料供应不稳定，价格高，性能调整范围小，设备适应性不够理想等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种钢质管道外层防腐聚乙烯配混料及其制备方法。
为实现以上目的，本发明的技术万案是提供一种钢质管道外层防腐聚乙烯配混料，其特征在于，由以下以重量份计的原料组成：
高密度聚乙烯树脂：45～80；
线性低密度聚乙烯树脂：15～45；
抗氧剂0.3～1；
加工助剂0.5～1.5；
功能母粒1～3；
炭黑母粒3～7；
其中，高密度聚乙烯树脂为管材级高密度聚乙烯树脂与大中空级高密度聚乙烯树脂、薄膜级高密度聚乙烯树脂、拉丝级高密度聚乙烯树脂以及小中空级高密度聚乙烯树脂中的至少一种的混合物。
所述的抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂组成，主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸盐抗氧剂。抗氧剂保证材料在加工使用过程中有良好的稳定性，避免热氧化降解导致材料性能降低。
所述的受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010。
所述的亚磷酸盐抗氧剂为抗氧剂168。
所述的加工助剂为润滑剂。润滑剂能降低塑料加工时的能耗，减少在加工过程中内摩擦产生的热量和机械应力，从而提高塑料的热稳定性。
所述的润滑剂为内润滑剂硬脂酸钙和外润滑剂PE蜡的混合物。
所述的功能母粒为含氟聚合物。功能母粒的加入能够减少表面缺陷，如常见的熔体破裂、毛刺等现象，提高产品表面光亮度和光滑度，使颜色分散更均匀，改善光泽度并且减少消除口模积料现象。
本发明还提供了上述钢质管道外层防腐聚乙烯配混料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将高密度聚乙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂、炭黑色母、功能母粒、加工助剂在高混机内搅拌一分钟后加入抗氧剂，再搅拌三分钟，将搅拌均匀的预混料送入双螺杆挤出机中，挤出造粒。
本发明具有以下优点：
与现有技术相比，本发明使用了部分薄膜级高密度聚乙烯替代管材级聚乙烯，这种改变一方面可以降低成本，另一方面提高熔体延展性，增加成型后料片表面的光泽度。
与现有技术相比，本发明使用了部分大中空级高密度聚乙烯替代管材级聚乙烯，经试验证明部分替代后产品的力学性能显著提高，常温和高温的压痕硬度测试远优于同类产品。
与现有技术相比，本发明使用了部分小中空级高密度聚乙烯替代了管材级聚乙烯，增加了产品的熔体流动速率，提高了产品的加工性能。
与现有技术相比，本发明使用了部分拉丝级高密度聚乙烯替代了管材级聚乙烯，利用拉丝级聚乙烯熔体黏弹性好，断裂伸长率高的优点，保证了小口径管道的防腐加工中生产稳定性。
与现有技术相比，本发明采用了在配方中添加一定比例的线性低密度聚乙烯，大大提高了产品的耐环境应力开裂性能。
与现有技术相比，本发明在配方中添加了少量的以含氟聚合物为基础结构的功能母粒，消除了同类产品具有的桔皮和鱼鳞纹(熔体破裂)现象，对成型后制品表面的光亮度和光滑度以及挤出料片的厚度均匀性和尺寸稳定性均有明显提高。
此外，本发明原料来源多样化，供应稳定，价格便宜；耐热性、硬度、流动性等调整范围宽，可适应国内外不同项目对产品性能的差异化要求；工艺调整范围宽，能适应不同类型挤出机螺杆。
具体实施方式
下面结合实施例来具体说明本发明。
实施例1
一种钢质管道外层防腐聚乙烯配混料，由以下以重量份计的原料组成：
管材级高密度聚乙烯：30
薄膜级高密度聚乙烯：20
小中空级高密度聚乙烯：15
线性低密度聚乙烯：25
炭黑色母：4.5
功能母粒：1
加工助剂：1.5
抗氧剂：0.5
其中，所述管材级高密度聚乙烯为上海金菲有限公司生产的TR480AT型高密度聚乙烯。
所述的薄膜级高密度聚乙烯为上海赛科有限公司生产的HD5301AA型高密度聚乙烯。
所述的小中空级高密度聚乙烯为上海赛科有限公司生产的HHM5502型高密度聚乙烯。
所述的线性低密度聚乙烯为吉林石化有限公司生产的7042型线性低密度聚乙烯。
所述的炭黑色母为佛山彩乐福有限公司生产的2080型炭黑色母。
所述的抗氧剂为宁波金海雅宝有限公司生产的抗氧剂1010以及抗氧剂168的混合物，重量百分比为1∶1。
所述的功能母粒为美国3M公司生产的PPA型功能母粒。
所述的润滑剂包括内润滑剂硬脂酸钙和外润滑剂PE蜡，重量百分比为1∶2。
上述配混料的制备方法如下：将聚乙烯树脂、炭黑色母、功能母粒、加工助剂在高混机内搅拌一分钟后加入抗氧剂，再搅拌三分钟，将搅拌均匀的预混料送入双螺杆挤出机中，在双螺杆的高速剪切和混炼下，物料得以充分的熔化、复合、再挤出造粒，最终包装成成品。
本产品以聚乙烯为基体树脂，适宜的加工温度为200～240℃，打开包装的成品应一次用完，避免发生吸潮导致挤出时产生麻点现象。挤出生产时应保证挤出机的温度控制准确。
实施例2
一种钢质管道外层防腐聚乙烯配混料，由以下以重量份计的原料组成：
管材级高密度聚乙烯：40
大中空级高密度聚乙烯：28
线性低密度聚乙烯：22
炭黑色母：5
功能母粒：3
加工助剂：1.5
抗氧剂：0.5
其中，所述管材级高密度聚乙烯为茂名石化有限公司生产的TR480M型高密度聚乙烯。
所述的大中空级高密度聚乙烯为上海赛科有限公司生产的HXM 50100型高密度聚乙烯。
所述的线性低密度聚乙烯为上海赛科有限公司生产的0220AA型线性低密度聚乙烯。
所述的炭黑色母为创意行有限公司生产的M9001型炭黑色母。
所述的抗氧剂为宁波金海雅宝有限公司生产的抗氧剂1010以及抗氧剂168的混合物，重量百分比为1∶1。
所述的功能母粒为美国3M公司生产的PPA型功能母粒。
所述的润滑剂包括内融化机硬脂酸钙和外润滑剂PE蜡，重量百分比为1∶2。
上述配混料的制备方法如下：将聚乙烯树脂、炭黑色母、功能母粒、加工助剂在高混机内搅拌一分钟后加入抗氧剂，再搅拌三分钟，将搅拌均匀的预混料送入双螺杆挤出机中，在双螺杆的高速剪切和混炼下，物料得以充分的熔化、复合、再挤出造粒，最终包装成成品。
本产品以聚乙烯为基体树脂，适宜的加工温度为200～240℃，打开包装的成品应一次用完，避免发生吸潮导致挤出时产生麻点现象。挤出生产时应保证挤出机的温度控制准确。
实施例3
一种钢质管道外层防腐聚乙烯配混料，由以下以重量份计的原料组成：
管材级高密度聚乙烯：40
拉丝级高密度聚乙烯：20
线性低密度聚乙烯：30.5
炭黑色母：5
功能母粒：2.5
加工助剂：1.5
抗氧剂：0.5
其中，所述管材级高密度聚乙烯为独山子有限公司生产的HD4801EX型高密度聚乙烯。
所述的拉丝级高密度聚乙烯为扬子石化公司生产的5000S型高密度聚乙烯。
所述的线性低密度聚乙烯为盘锦石化有限公司生产的0209AA型线性低密度聚乙烯。
所述的炭黑色母为卡博特有限公司生产的2772型炭黑色母。
所述的抗氧剂为宁波金海雅宝有限公司生产的抗氧剂1010以及抗氧剂168的混合物，重量百分比为1∶1。
所述的功能母粒为美国3M公司生产的PPA型功能母粒。
所述的润滑剂包括内润滑剂硬脂酸钙和外润滑剂PE蜡，重量百分比为1∶2。
上述配混料的制备方法如下：将聚乙烯树脂、炭黑色母、功能母粒、加工助剂在高混机内搅拌一分钟后加入抗氧剂，再搅拌三分钟，将搅拌均匀的预混料送入双螺杆挤出机中，在双螺杆的高速剪切和混炼下，物料得以充分的熔化、复合、再挤出造粒，最终包装成成品。
本产品以聚乙烯为基体树脂，适宜的加工温度为200～240℃，打开包装的成品应一次用完，避免发生吸潮导致挤出时产生麻点现象。挤出生产时应保证挤出机的温度控制准确。
实施例4
一种钢质管道外层防腐聚乙烯配混料，由以下以重量份计的原料组成：
管材级高密度聚乙烯树脂：20；
大中空级高密度聚乙烯20
薄膜级高密度聚乙烯20
小中空级高密度聚乙烯20
线性低密度聚乙烯树脂：15；
抗氧剂0.3；
加工助剂0.5；
功能母粒1；
炭黑母粒3；
其中，所述管材级高密度聚乙烯为齐鲁石化有限公司生产的2480型高密度聚乙烯。
所述的大中空级高密度聚乙烯为中海油壳牌有限公司生产的5421B型高密度聚乙烯。
所述的薄膜级高密度聚乙烯为吉林石化有限公司生产的9455F型高密度聚乙烯。
所述的小中空级高密度聚乙烯为陶氏化学有限公司生产的6200NT7型高密度聚乙烯。
所述的线性低密度聚乙烯为吉林石化有限公司生产的7042型线性低密度聚乙烯。
所述的炭黑色母为韩国友星有限公司生产的NB9705型炭黑色母。
所述的抗氧剂为宁波金海雅宝有限公司生产的抗氧剂1010以及抗氧剂168的混合物，重量百分比为1∶1。
所述的功能母粒为美国3M公司生产的PPA型功能母粒。
所述的润滑剂包括内融化机硬脂酸钙和外润滑剂PE蜡，重量百分比为1∶2。
制备方法如下：将聚乙烯树脂、炭黑色母、功能母粒、加工助剂在高混机内搅拌一分钟后加入抗氧剂，再搅拌三分钟，将搅拌均匀的预混料送入双螺杆挤出机中，在双螺杆的高速剪切和混炼下，物料得以充分的熔化、复合、再挤出造粒，最终包装成成品。
本产品以聚乙烯为基体树脂，适宜的加工温度为200～240℃，打开包装的成品应一次用完，避免发生吸潮导致挤出时产生麻点现象。挤出生产时应保证挤出机的温度控制准确。
实施例5
一种钢质管道外层防腐聚乙烯配混料，由以下以重量份计的原料组成：
管材级高密度聚乙烯树脂：15；
大中空级高密度聚乙烯10
薄膜级高密度聚乙烯10
小中空级高密度聚乙烯10
线性低密度聚乙烯树脂：45；
抗氧剂1；
加工助剂1.5；
功能母粒3；
炭黑母粒7；
其中，所述管材级高密度聚乙烯为齐鲁石化有限公司生产的2480型高密度聚乙烯。
所述的大中空级高密度聚乙烯为中海油壳牌有限公司生产的5121B型高密度聚乙烯。
所述的薄膜级高密度聚乙烯为雪佛龙菲力普斯有限公司生产的TR144型高密度聚乙烯。
所述的小中空级高密度聚乙烯为陶氏化学有限公司生产的6200NT7型高密度聚乙烯。
所述的线性低密度聚乙烯为盘锦石化有限公司生产的0209AA型线性低密度聚乙烯。
所述的炭黑色母为韩国友星有限公司生产的NB9705型炭黑色母。
所述的抗氧剂为宁波金海雅宝有限公司生产的抗氧剂1010以及抗氧剂168的混合物，重量百分比为1∶1。
所述的功能母粒为美国3M公司生产的PPA型功能母粒。
所述的润滑剂包括内融化机硬脂酸钙和外润滑剂PE蜡，重量百分比为1∶2。
制备方法如下：将聚乙烯树脂、炭黑色母、功能母粒、加工助剂在高混机内搅拌一分钟后加入抗氧剂，再搅拌三分钟，将搅拌均匀的预混料送入双螺杆挤出机中，在双螺杆的高速剪切和混炼下，物料得以充分的熔化、复合、再挤出造粒，最终包装成成品。
本产品以聚乙烯为基体树脂，适宜的加工温度为200～240℃，打开包装的成品应一次用完，避免发生吸潮导致挤出时产生麻点现象。挤出生产时应保证挤出机的温度控制准确。
本发明产品的性能检测结果如下：