專利名稱：：鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
：本發明涉及管線防腐涂層
技術領域：
，特別涉及到一種鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料的制備方法、特性和應用。
背景技術：
：管線防腐涂層歷經多年的發展演變和優勝劣汰，至20世紀90年代中期國內多數大型管道工程采用的是3PE防腐涂層，由于近些年國內承建蘇丹管道工程的建設，人們逐漸認識了3PP防腐涂層。PP與PE加工性能相似，使用2/3PE作業線完全能夠生產出2/3PP涂層，而不需要另建專門的2/3PP作業線。與2/3PE涂層相比，2/3PP涂層比較突出的優勢是耐熱等級和硬度比較高，這是由于PP和PE材料本身的維卡軟化點和硬度決定的。近些年，國外已有很多使用PP涂層防腐的工程實例，而國內很少有使用PP涂層的工程實例報道，但相信隨著業內對PP防腐涂層認識的提高以及PP防腐涂層用材的國產化，PP防腐涂層的應用前景必將廣闊。2/3PP防腐管道一般采用德國DIN30678標準和皇家殼牌DEP31.40.30.31標準。2/3PP防腐管的應用領域1)用于輸送較高溫度介質的防腐管線；2)用作地表溫度較高、日照時間較長的沙漠地區的防腐管線；3)用作加壓站附近的防腐管線；4)用于防腐管線的地下穿越。2/3PP鋼管防腐層結構一般結構如下管道3PP防腐結構第一層環氧粉末(FBE〉100um)，第二層膠粘劑(AD)170250um,第三層聚丙烯(PP)1.83.7mm。三種材料融為一體，并與鋼管牢固結合形成優良的防腐層，FBE/AD/PP。管道2PP防腐結構第一層膠粘劑(AD),第二層聚乙烯(PP),二種材料融為一體,各層厚度與3PP相同，兩者的管徑范圍均為(D89O1220mm。聚丙烯PP是一種半結晶性聚合物材料，均聚型PP容易脆裂，難以完成鋼管的流延纏繞涂覆工序，尤其是低溫韌性低，無法滿足聚丙烯防腐層的技術標準；共聚型PP的熱變形溫度較低、剛性較低，如要通過后改性來滿足聚丙烯防腐層的技術標準，還得耗費大量成本和工序。中國專利公開號為CN101270211A介紹了一種三層結構防腐鋼質管道聚丙烯夾克料及其制備方法，主要講述了利用嵌段共聚聚丙烯生產制造聚丙烯夾克料的工藝流程。但上述專利未提及到使用茂金屬聚丙烯作基體樹脂，也未提及到納米增強材料的使用，也未提及到應用在2PP鋼管防腐涂層，也未提及到該材料是通過流延、纏繞涂覆或直接擠出涂覆于鋼管外層的工藝。
發明內容本發明的目的在于提供一種鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料，其適用范圍廣，性能優越。本發明的另一個目的是提供上述茂金屬聚丙烯改性材料的制備方法。本發明的這樣實現的一種鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料，其配方按重量百分比計算包括以下組分茂金屬聚丙烯65-95wt%、共聚聚丙烯3-30wt%、熱氧穩定劑0.01-4wt%、紫外線吸收劑和光穩定劑0.03-3wt%、功能助劑0.02-5wt%、無機納米增強材料0.01-3wt%、黑色母0-5wt%。上述的茂金屬聚丙烯(mPP)為新型茂金屬聚合催化劑催化聚合而成的高抗沖茂金屬聚丙烯。上述的共聚聚丙烯(CO-PP)為嵌段共聚聚丙烯或無規共聚聚丙烯中的一種或兩者的混合物。上述的熱氧穩定劑為金屬皂類或苯并呋喃酮類穩定劑。上述的紫外線吸收劑為氯化苯并三唑類或二苯甲酮類紫外線吸收劑；上述的光穩定劑為受阻型亞磷酸酯類或受阻型甲基哌啶類光穩定劑。上述的功能助劑為偶聯劑或分散劑中的一種或兩者的混合物。其中偶聯劑選自鈦酸酯類或硅垸類中的一種或兩者的協效混合物；分散劑選自硬脂酸酰胺類、聚羧酸鹽類或聚丙烯類分散劑。上述的無機納米增強材料為粒徑〈100nm的CaC03、Ti02、Si02或滑石粉(Talc)中的一種，或一種以上的協效混合。上述的黑色母為以聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)為載體的黑色母粒。上述鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料的制備方法，是采用雙螺桿擠出機實施塑化共混工藝擠出造粒。上述擠出工藝中，擠出機長徑比L/D》40:1，加工溫度160-210°C。上述鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料，應用于石油天然氣輸送的二層/三層(2PP/3PP)埋地防腐鋼管、涂塑鋼塑復合管道的外層防腐材料，通過流延、纏繞涂覆或直接擠出涂覆在管道外層。本發明所公開的茂金屬聚丙烯改性材料流延、涂覆加工范圍寬，對熱熔膠黏劑底膠的4適應性強，具有突出的耐紫外光老化性能和熱氧老化性能，具有優異的抗沖擊性能、表面耐刮擦性能和極高的耐環境應力開裂性能。本發明尤其適用于連續工作溫度達ll(TC的陸地管道，以及某些特殊的連續工作溫度高達14(TC的海洋管道。具體實施例方式本發明是一種鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料，其配方按重量百分比計算包括以下組分茂金屬聚丙烯65-95wt%、共聚聚丙烯3-30wt%、熱氧穩定劑0.01-4wt%、紫外線吸收劑和光穩定劑0.03-3wt%、功能助劑0.02-5wt%、無機納米增強材料0.01-3wt%、黑色母0-5wt%。所述的茂金屬聚丙烯(mPP)為新型茂金屬聚合催化劑催化聚合而成的高抗沖聚丙烯，例如埃克森，陶氏，三井，巴塞爾等公司生產的茂金屬聚丙烯，其具有優異的剛韌平衡性、高熔體強度和優秀的加工性能。茂金屬催化劑是近年出現的一種新型催化劑，茂金屬催化劑體系能賦予聚合物以良好的物理性能及加工性能，茂金屬催化劑應用于生產聚烯烴更是成功，能有效地控制聚烯烴的微觀形態和宏觀性能。高抗沖茂金屬聚丙烯具有優異的剛韌平衡性、高熔體強度和優秀的加工性能，其在鋼管防腐涂層領域具有非常大的改性潛力。共聚聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯或無規共聚聚丙烯中的一種或兩者的混合物。熱氧穩定劑為金屬皂類或苯并呋喃酮類穩定劑。紫外線吸收劑為氯化苯并三唑類或二苯甲酮類紫外線吸收劑。光穩定劑為受阻型亞磷酸酯類或受阻型甲基哌啶類光穩定劑。功能助劑為偶聯劑和/或分散劑，其中偶聯劑選自鈦酸酯類或硅垸類中的一種或兩者的協效混合物，分散劑選自硬脂酸酰胺類、聚羧酸鹽類或聚丙烯類分散劑。無機納米增強材料為粒徑〈100nm的CaC03、Ti02、Si02或滑石粉(Talc)中的一種或它們間的協效混合。黑色母為以聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)為載體的黑色母粒，黑色母的添加與否是客戶需求而定。炭黑是一種很好的光屏蔽劑，超微細炭黑能提供很好的抗紫外線功能，亦可提高熱氧老化性能，而通常的PP防腐涂層都為白色，肯定沒有炭黑成分，有些特殊的環境讓白色PP防腐涂層難以完成服役使命，因此可加入黑色母作特殊增強和抗紫外線，經濟實效，較好的，黑色母的添加量為0.5-5wt%。茂金屬聚丙烯改性材料是采用雙螺桿擠出機實施塑化共混工藝擠出造粒而制得。較好的，在擠出工藝中，擠出機長徑比L/D》40:1，加工溫度160-210°C。實施例1配方90wt。/。茂金屬聚丙烯(mPP)、5.3wt。/。嵌段共聚聚丙烯、0.3wt。/。金屬皂類熱氧穩定劑、0.5wt。/。二苯甲酮類紫外線吸收劑和受阻型甲基哌啶類光穩定劑、0.3wt。/。鈦酸酯類偶聯劑和硬脂酸酰胺類分散劑、0.6wty。納米CaC03、3wt。/。黑色母。將上述各組分采用雙螺桿擠出機實施塑化共混工藝擠出造粒，擠出機長徑比L/D=40:l，加工溫度160-210。C。實施例2配方80wt。/。茂金屬聚丙烯(mPP)、17.3wt。/。嵌段共聚聚丙烯、0.5wtM金屬皂類熱氧穩定劑、0.7wt。/。氯化苯并三唑類紫外線吸收劑和受阻型亞磷酸酯類光穩定劑、0.5wtM聚丙烯類分散劑、1.0wt。/。納米滑石粉。將上述各組分采用雙螺桿擠出機實施塑化共混工藝擠出造粒，擠出機長徑比L/D-4(H,加工溫度160-210。C。實施例3配方75wtM茂金屬聚丙烯(mPP)、21.4wt。/。嵌段共聚聚丙烯和無規共聚聚丙烯混合物、0.6wt。/。苯并呋喃酮類熱氧穩定劑、0.8wt。/。二苯甲酮類紫外線吸收劑和受阻型甲基哌啶類光穩定劑、0.7wt。/。硅烷類偶聯劑、L3wt。/。納米Ti02。將上述各組分采用雙螺桿擠出機實施塑化共混工藝擠出造粒，擠出機長徑比L/D=40:l,加工溫度160-210。C。實施例1-3產物性能見表1。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>(140°C，2400h)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表中可以看出，實施例1-3的產物均具有突出的耐熱氧、光老化性能和優異的綜合性能，可以大幅度延長防腐鋼管的服役年限和拓寬防腐鋼管的服役環境。權利要求1.一種鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料，其配方按重量百分比計算包括以下組分茂金屬聚丙烯65-95wt％共聚聚丙烯3-30wt％熱氧穩定劑0.01-4wt％紫外線吸收劑和光穩定劑0.03-3wt％功能助劑0.02-5wt％無機納米增強材料0.01-3wt％黑色母0-5wt％。2.根據權利要求1所述的鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料，其特征在于所述的茂金屬聚丙烯為茂金屬聚合催化劑催化聚合而成的高抗沖茂金屬聚丙烯。3.根據權利要求1所述的鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料，其特征在于所述的共聚聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯或無規共聚聚丙烯中的一種或兩者的混合物。4.根據權利要求1所述的鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料，其特征在于所述的熱氧穩定劑為金屬皂類或苯并呋喃酮類穩定劑。5.根據權利要求1所述的鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料，其特征在于所述的紫外線吸收劑為氯化苯并三唑類或二苯甲酮類紫外線吸收劑；所述的光穩定劑為受阻型亞磷酸酯類或受阻型甲基哌啶類光穩定劑。6.根據權利要求1所述的鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料，其特征在于所述的功能助劑為偶聯劑或分散劑中的一種或兩者的混合物。7.根據權利要求1所述的鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料，其特征在于所述的無機納米增強材料為粒徑〈100nm的CaCO3、Ti02、Si02或滑石粉中的一種，或一種以上的協效混合。8.根據權利要求1所述的鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料，其特征在于所述的黑色母為以聚丙烯、聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物為載體的黑色母粒。9.權利要求1所述的鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料的制備方法，是采用雙螺桿擠出機實施塑化共混工藝擠出造粒。10.權利要求1所述的鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料，應用于石油天然氣輸送的二層/三層埋地防腐鋼管、涂塑鋼塑復合管道的外層防腐材料。全文摘要本發明公開了一種鋼管防腐涂層用茂金屬聚丙烯改性材料及其制備方法和應用，其配方包括65-95wt％茂金屬聚丙烯、3-30wt％共聚聚丙烯、0.01-4wt％熱氧穩定劑、0.03-3wt％紫外線吸收劑和光穩定劑、0.02-5wt％功能助劑、0.01-3wt％無機納米增強材料、0-5wt％黑色母，采用雙螺桿擠出機實施塑化共混工藝擠出造粒而制得。本發明所公開的茂金屬聚丙烯改性材料流延、涂覆加工范圍寬，對熱熔膠黏劑底膠的適應性強，具有突出的耐紫外光老化性能和熱氧老化性能，具有優異的抗沖擊性能、表面耐刮擦性能和極高的耐環境應力開裂性能。本發明所料可適用于連續工作溫度達110℃的陸地管道，同時也適用于某些特殊的連續工作溫度高達140℃的海洋管道。文檔編號C08L23/00GK101519513SQ20091003821公開日2009年9月2日申請日期2009年3月27日優先權日2009年3月27日發明者唐舫成,汪加勝,范德輝,陳占春申請人:廣州市鹿山化工材料有限公司