[发明专利]钢管防腐涂层用茂金属聚丙烯改性材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及管线防腐涂层技术领域，特别涉及到一种钢管防腐涂层用茂金属聚丙烯改性材料的制备方法、特性和应用。

背景技术

管线防腐涂层历经多年的发展演变和优胜劣汰，至20世纪90年代中期国内多数大型管道工程采用的是3PE防腐涂层，由于近些年国内承建苏丹管道工程的建设，人们逐渐认识了3PP防腐涂层。PP与PE加工性能相似，使用2/3PE作业线完全能够生产出2/3PP涂层，而不需要另建专门的2/3PP作业线。与2/3PE涂层相比，2/3PP涂层比较突出的优势是耐热等级和硬度比较高，这是由于PP和PE材料本身的维卡软化点和硬度决定的。近些年，国外已有很多使用PP涂层防腐的工程实例，而国内很少有使用PP涂层的工程实例报道，但相信随着业内对PP防腐涂层认识的提高以及PP防腐涂层用材的国产化，PP防腐涂层的应用前景必将广阔。2/3PP防腐管道一般采用德国DIN 30678标准和皇家壳牌DEP31.40.30.31标准。2/3PP防腐管的应用领域：1)用于输送较高温度介质的防腐管线；2)用作地表温度较高、日照时间较长的沙漠地区的防腐管线；3)用作加压站附近的防腐管线；4)用于防腐管线的地下穿越。

2/3PP钢管防腐层结构一般结构如下：

管道3PP防腐结构：第一层环氧粉末(FBE＞100um)，第二层胶粘剂(AD)170～250um，第三层聚丙烯(PP)1.8～3.7mm。三种材料融为一体，并与钢管牢固结合形成优良的防腐层，FBE/AD/PP。

管道2PP防腐结构：第一层胶粘剂(AD)，第二层聚乙烯(PP)，二种材料融为一体，各层厚度与3PP相同，两者的管径范围均为：Φ89～Φ1220mm。

聚丙烯PP是一种半结晶性聚合物材料，均聚型PP容易脆裂，难以完成钢管的流延缠绕涂覆工序，尤其是低温韧性低，无法满足聚丙烯防腐层的技术标准；共聚型PP的热变形温度较低、刚性较低，如要通过后改性来满足聚丙烯防腐层的技术标准，还得耗费大量成本和工序。

中国专利公开号为CN 101270211A介绍了一种三层结构防腐钢质管道聚丙烯夹克料及其制备方法，主要讲述了利用嵌段共聚聚丙烯生产制造聚丙烯夹克料的工艺流程。但上述专利未提及到使用茂金属聚丙烯作基体树脂，也未提及到纳米增强材料的使用，也未提及到应用在2PP钢管防腐涂层，也未提及到该材料是通过流延、缠绕涂覆或直接挤出涂覆于钢管外层的工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢管防腐涂层用茂金属聚丙烯改性材料，其适用范围广，性能优越。

本发明的另一个目的是提供上述茂金属聚丙烯改性材料的制备方法。

本发明的这样实现的：一种钢管防腐涂层用茂金属聚丙烯改性材料，其配方按重量百分比计算包括以下组分：茂金属聚丙烯65-95wt％、共聚聚丙烯3-30wt％、热氧稳定剂0.01-4wt％、紫外线吸收剂和光稳定剂0.03-3wt％、功能助剂0.02-5wt％、无机纳米增强材料0.01-3wt％、黑色母0-5wt％。

上述的茂金属聚丙烯(mPP)为新型茂金属聚合催化剂催化聚合而成的高抗冲茂金属聚丙烯。

上述的共聚聚丙烯(CO-PP)为嵌段共聚聚丙烯或无规共聚聚丙烯中的一种或两者的混合物。

上述的热氧稳定剂为金属皂类或苯并呋喃酮类稳定剂。

上述的紫外线吸收剂为氯化苯并三唑类或二苯甲酮类紫外线吸收剂；上述的光稳定剂为受阻型亚磷酸酯类或受阻型甲基哌啶类光稳定剂。

上述的功能助剂为偶联剂或分散剂中的一种或两者的混合物。其中偶联剂选自钛酸酯类或硅烷类中的一种或两者的协效混合物；分散剂选自硬脂酸酰胺类、聚羧酸盐类或聚丙烯类分散剂。

上述的无机纳米增强材料为粒径＜100nm的CaCO₃、TiO₂、SiO₂或滑石粉(Talc)中的一种，或一种以上的协效混合。

上述的黑色母为以聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为载体的黑色母粒。

上述钢管防腐涂层用茂金属聚丙烯改性材料的制备方法，是采用双螺杆挤出机实施塑化共混工艺挤出造粒。

上述挤出工艺中，挤出机长径比L/D≥40∶1，加工温度160-210℃。

上述钢管防腐涂层用茂金属聚丙烯改性材料，应用于石油天然气输送的二层/三层(2PP/3PP)埋地防腐钢管、涂塑钢塑复合管道的外层防腐材料，通过流延、缠绕涂覆或直接挤出涂覆在管道外层。