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用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層的制造方法與工藝

文檔序號:11595686閱讀:280來源:國知局
本發(fā)明涉及工業(yè)涂料技術(shù)領(lǐng)域,具體地說,是一種適用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層。

背景技術(shù):
目前,金屬輸送管被廣泛應(yīng)用于石油開采、石油輸送、天然氣輸送、城市供熱、城市供水等各個領(lǐng)域。由于輸送介質(zhì)和輸送環(huán)境的不同,人們需要對金屬管道采取不同的保護(hù)措施,如耐熱;防腐蝕;抗劃傷等等。另外,在輸送高溫介質(zhì)的過程中,還會要求降低整個輸送管道的導(dǎo)熱系數(shù),保證輸送介質(zhì)的溫度。例如,輸油管道中油品溫度的降低會導(dǎo)致油品粘度增加從而降低輸送效率,更嚴(yán)重的是,有時會使油品中含有的蠟析出而堵塞輸送管道。而在熱水和蒸汽的輸送過程中,如果不降低金屬輸送管的導(dǎo)熱系數(shù),會加大能源的消耗,增加不必要的開支。因此,為了提高金屬管輸送的效果,人們會采取多種的保護(hù)措施。目前,金屬輸送管采用的保溫材料有水玻璃珍珠巖管殼、玻璃棉管殼、聚氨酯泡沫塑料等。由于塑料類保溫材料具有密度低、便于加工等優(yōu)點(diǎn)被越來越多地應(yīng)用于中低溫(不高于140℃)輸送管道的保溫。中國專利CN103819644A公開了“一種流動性好的管道保溫材料及其制備方法”,所述管道保溫材料為聚氨酯泡沫塑料,其保溫性能雖優(yōu)異,但其強(qiáng)度過低,耐水性有不足,不適合用于埋地管道和水下管道的保溫;此外,制備聚氨酯泡沫塑料保溫層需要預(yù)制模具,導(dǎo)致工程施工效率偏低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明目的在于解決上述不足,提供一種用于中低溫(不高于140℃)輸送管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案。用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層,其特征在于,其各原材料組分的重量百分比為:聚丙烯樹脂50~80%;相容劑10~30%;支化劑2~7%;成核增強(qiáng)劑0.1~3%;發(fā)泡劑A0.5~3%;發(fā)泡劑B0.5~3%;空心玻璃微珠5~10%。可選的,所述聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)為0.1~10.0g/10min(230℃),維卡軟化點(diǎn)≥140℃??蛇x的,所述相容劑為三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐(EPDM-g-MAH)、苯乙烯嵌段共聚物接枝馬來酸酐(SEBS-g-MAH)的一種或兩種的混合,馬來酸酐(MAH)的含量>0.5%,熔融指數(shù)為0.1~10.0g/10min(230℃)??蛇x的,所述支化劑為季戊四醇、聚乙烯醇、三羥甲基丙烷的一種或多種的混合物??蛇x的,所述成核增強(qiáng)劑為堿式硫酸鎂晶須、碳酸鈣晶須的一種或兩種的混合物??蛇x的,所述發(fā)泡劑A為碳酸氫鈉??蛇x的,所述發(fā)泡劑B為檸檬酸、衣康酸的一種或兩種的混合物。進(jìn)一步,所述空心玻璃微珠為經(jīng)過預(yù)處理的空心玻璃微珠,其粒徑為30μm~90μm,抗壓強(qiáng)度≥20Mpa。進(jìn)一步,所述空心玻璃微珠的預(yù)處理方法為:(1)將粒徑為30μm~90μm的空心玻璃微珠投入飽和的氫氧化鈉與乙醇的溶液中,在室溫下攪拌15小時,攪拌后將空心玻璃微珠過濾出來,再用純凈水洗滌3次,然后用烘箱烘干;空心玻璃微珠與飽和的氫氧化鈉與乙醇的溶液的質(zhì)量比為1:2;(2)將烘干后的空心玻璃微珠投入到乙醇溶液中,空心玻璃微珠與乙醇溶液的質(zhì)量比為1:2;然后在乙醇溶液中加入馬來酸酐和二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA),空心玻璃微珠與馬來酸酐的質(zhì)量比為50:1;空心玻璃微珠與二甲基丙烯酸乙二醇酯的質(zhì)量比為90:1;在室溫下攪拌5小時;(3)用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器于真空度為400毫米汞柱、加熱溫度為60℃的條件下?lián)]發(fā)掉乙醇并干燥物料,得到預(yù)處理的空心玻璃微珠。本發(fā)明用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層積極效果是:作為金屬輸送管防腐體系的保溫層,可在不超過140℃的溫度下使用,具有導(dǎo)熱系數(shù)低,密度適中,耐水,便于施工等優(yōu)點(diǎn)。具體實(shí)施方式以下給出本發(fā)明用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層的具體實(shí)施方式,給出3個實(shí)施例。但是應(yīng)當(dāng)指出,本發(fā)明的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。實(shí)施例1(一)一種用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層,其各原料組分的重量百分比為:聚丙烯樹脂70%;采用韓國三星道達(dá)爾公司生產(chǎn)的、牌號為BJ550聚丙烯樹脂。相容劑15%;采用南京塑泰公司生產(chǎn)的、牌號為ST-18的三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐(EPDM-g-MAH)。支化劑5%;采用國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的季戊四醇。成核增強(qiáng)劑1%;采用上海牧泓公司生產(chǎn)的堿式硫酸鎂晶須。發(fā)泡劑A1%;采用國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的碳酸氫鈉。發(fā)泡劑B1%;采用上海阿拉丁生化科技股份有限公司生產(chǎn)的檸檬酸??招牟A⒅?%;采用3M公司生產(chǎn)的、牌號為S60的空心玻璃微珠并進(jìn)行預(yù)處理。(二)所述空心玻璃微珠的預(yù)處理方法為(1)將空心玻璃微珠投入飽和的氫氧化鈉與乙醇的溶液中,在室溫下攪拌15小時,攪拌后將空心玻璃微珠過濾出來,再用純凈水洗滌3次,然后用烘箱烘干;空心玻璃微珠與飽和的氫氧化鈉與乙醇的溶液的質(zhì)量比為1:2。(2)將烘干后的空心玻璃微珠投入到乙醇溶液中,空心玻璃微珠與乙醇溶液的質(zhì)量比為1:2;然后在乙醇溶液中加入馬來酸酐和二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA),空心玻璃微珠與馬來酸酐的質(zhì)量比為50:1;空心玻璃微珠與二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)的質(zhì)量比為90:1;在室溫下攪拌5小時。(3)用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器于真空度為400毫米汞柱、加熱溫度為60℃的條件下?lián)]發(fā)掉乙醇并干燥物料,得到預(yù)處理的空心玻璃微珠。(三)所述用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層的制備方法(1)按原料組分的重量百分比將聚丙烯樹脂、相容劑、支化劑、成核增強(qiáng)劑、空心玻璃微珠加入到高速分散機(jī)進(jìn)行混合。(2)將混合的物料加入雙螺桿擠出機(jī)熔融,在擠出機(jī)末端的最后一個加熱區(qū)分別加入發(fā)泡劑A和發(fā)泡劑B。(3)將擠出機(jī)的溫度設(shè)定為180℃,轉(zhuǎn)速設(shè)定為70轉(zhuǎn),長徑比設(shè)定為38:1。(4)混合均勻的物料經(jīng)擠出機(jī)的模頭涂覆在傳動線上運(yùn)行的鋼管表面,冷卻后得到用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層。實(shí)施例2(一)一種用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層,其各原料組分的重量百分比為:聚丙烯樹脂60%;采用北京燕山石化公司生產(chǎn)的,牌號為PPB8101的聚丙烯樹脂。相容劑20%;采用美國科騰公司生產(chǎn)的,牌號為RP6670的苯乙烯嵌段共聚物接枝馬來酸酐(SEBS-g-MAH)。支化劑4%;采用吉林石化公司生產(chǎn)的三羥甲基丙烷。成核增強(qiáng)劑1%;采用潞城金晟礦物纖維科技有限公司生產(chǎn)的碳酸鈣晶須。發(fā)泡劑A3%(同實(shí)施例1)。發(fā)泡劑B3%;采用上海阿拉丁生化科技股份有限公司生產(chǎn)的衣康酸??招牟A⒅?%;對3M公司生產(chǎn)的、牌號為S38的空心玻璃微珠并進(jìn)行預(yù)處理。(二)所述空心玻璃微珠的預(yù)處理方式(同實(shí)施例1)。(三)所述用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層的制備(同實(shí)施例1)。實(shí)施例3(一)一種用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層,其各原料組分的重量百分比為:聚丙烯樹脂60%(采用的原料同實(shí)施例1)。相容劑25%;采用實(shí)施例1原料與實(shí)施例2原料的混合物,兩種原料分別占20%和5%。支化劑7%;采用實(shí)施例1原料、實(shí)施例2原料與聚乙烯醇的混合物,三種原材料分別占3%、2%和2%。成核增強(qiáng)劑2%;采用實(shí)施例1原料與實(shí)施例2原料的混合物,兩種原料各占1%。發(fā)泡劑A2%(采用的原料同實(shí)施例1)。發(fā)泡劑B2%;采用實(shí)施例1原料與實(shí)施例2原料的混合物,兩種原料各占1%??招牟A⒅?%(采用的原料同實(shí)施例1)。(二)所述空心玻璃微珠的預(yù)處理方式(同實(shí)施例1)。(三)所述用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層的制備(同實(shí)施例1)。對本發(fā)明用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層的測試。采用下述方法對本發(fā)明實(shí)施例1~3制備的用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層進(jìn)行測試:其性能見表1。表1.實(shí)施例1~3制備的用于管道保溫的高強(qiáng)度低導(dǎo)熱系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料層的性能。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明組份重量百分比范圍的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤飾,這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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