一種有機陰離子插層水滑石/再生聚丙烯防管道腐專用料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于再生塑料利用領域，具體涉及一種有機陰離子插層水滑石/再生聚丙烯管道防腐材料的制備工藝。
【背景技術】
[0002]目前油氣輸送管道的防腐方式仍以三層聚乙烯(3PE)防腐涂層為主，3PE防腐涂層以其優良的耐腐蝕性能、力學性能及絕緣性能而得到廣泛的應用并占據油氣輸送管道涂層防腐領域的主導地位。3PE防腐涂層包括環氧樹脂底層，膠黏劑層，聚乙烯專用料外層。3PE防腐涂層能夠使基體與腐蝕介質隔離，起到阻止或延緩腐蝕的作用。但聚乙烯在長期使用的條件下的耐溫最高為70°C，因此在使用溫度較高的場合受到了限制。由于聚丙烯的耐溫性好于聚乙烯，在長期耐溫高于100°C的場合，聚丙烯防腐專用料得到了應用。近年來水滑石(LDHs)以其組成結構合成可控、層間的陰離子可交換性等特征，廣泛用于制備具有吸附、離子交換、藥物緩釋等功能材料領域。本發明在再生聚丙烯基體中引入有機酸根插層水滑石，通過與再生聚丙烯熔融共混，制備片層剝離結構的水滑石/再生聚丙烯復合材料。本發明通過在再生聚丙烯專用料中引入剝離水滑石納米片層，以增強再生聚丙烯的力學性能，耐應力開裂系能，環境腐蝕介質的阻隔性能及防腐性能。該防腐層能夠有效延緩管道防腐層的破壞，延長防腐層和管道的使用壽命。同時本發明使用再生塑料，提高資源再利用率，節約資源和能源符，具有較大的社會效益和經濟效益。
【發明內容】
[0003]具體工藝步驟如下:
1.有機陰離子插層水滑石制備
(I)水滑石的合成
按[M2+]和[M3+]的摩爾比為2:1制備混合鹽溶液其中[M2+] =1.714mol/L[M3+]=0.857mol/L，其中M2+為+2價金屬陽離子，M3+為+3價金屬陽離子。另取NaOH與插層陰離子的混合堿液，其中NaOH濃度為1.333 mol/L插層陰離子濃度為0.249 mol/L。強烈攪拌下，緩慢地將65°C的混合鹽溶液與堿液同時滴加到含有少量水的容器中。滴加完畢后所的漿液在300W的微波輻射下晶化30min。將得到的有機陰離子插層水滑石，抽濾并用去CO2的去離子水洗滌至pH=7.5并干燥。
[0004]所述的+2價金屬鹽為硝酸鎂、硝酸鋅中的一種，+3價金屬鹽為硝酸鋁。
[0005]所述的插層劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十八烷基硫酸鈉、硬脂酸鈉、對苯乙烯硫酸鈉中的一種。
[0006](2)聚丙烯管道防腐材料的制備
聚丙烯管道防腐材料按重量百分比配比如下:
馬來酸酐接枝聚丙烯顆粒3~5% 再生聚丙烯基體樹脂顆粒40~80%
茂金屬聚丙烯10~15%
再生增韌劑顆粒5~10%
流平劑5~6%
炭黑母粒5~6%
復合抗氧劑0.3-0.6%
有機陰離子插層水滑石2~5%
成核劑0.1-0.8%
氟樹脂1.0~1.5%
潤滑劑0.5-1%
上述原料在配方中總量為100%。
[0007]所述的馬來酸酐接枝聚丙烯顆粒接枝率為1~1.5%。
[0008]所述增韌劑為POE再生顆粒、EVA再生顆粒中的一種。
[0009]所述的炭黑母粒中炭黑含量40~50%，LDPE含量50~60%。
[0010]所述抗氧劑為1010、168、300、硫代二丙酸二月桂酯(DLTP)其中的兩種。
[0011 ] 所述流平劑為熱塑性酚醛樹脂、聚丙烯酸樹脂中的一種。
[0012]所述的成核劑硬脂酸鉀、硬脂酸鋅、巴斯夫K7090、TM_3、二亞芐基山梨醇對羥基苯甲酸中的一種或幾種。
[0013]所述的潤滑劑為聚丙烯蠟低分子量裂解蠟、乙撐雙硬脂酸酰胺、白蠟油中的一種。
[0014]所述的氟樹脂為聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯粉末中的一種。
[0015]再生聚丙烯防腐管道專用料的制備工藝:
(1)首先將馬來酸酐接枝聚丙烯顆粒，再生聚丙烯基體樹脂顆粒、茂金屬聚丙烯、再生增韌劑顆粒、有機陰離子插層水滑石及其他助劑按配方比在混料機中以400r/min混合15?20min ；
(2)混合料通過雙螺桿擠出機共混后造粒即得成品，擠出機轉速350r/min，雙螺桿各區溫度為一區180°C，二區180°C，三區190°C，四區190°C，五區200°C，六區200°C，七區200。。，八區 200。。，九區 200。。，機頭 1900C ο
[0016]本發明具有如下優點:
(I)本發明使用有機陰離子插層水滑石與再生聚丙烯通過熔融共混制備管道防腐材料，有機陰離子插層水滑石通用剪切作用在聚丙烯基體中剝離，形成納米復合材料，增加了對聚丙烯粘結劑層的粘接強度。
[0017](2)剝離狀納米水滑石片層在聚丙烯專用料中起到增強作用，同時層狀結構對腐蝕介質具有較好的阻隔作用。
[0018](3)本發明配方以再生聚丙烯為基材制備鋼管防腐聚丙烯專用料，屬于資源回收再利用領域，能夠大幅度節省能源，具有較高的經濟效益和社會價值。
[0019](4)通過納米材料復合工藝及復合配方能夠降低再生聚丙烯材料因再次加工造成的性能下降。
[0020](5)本發明使用茂金屬聚丙烯調節再生聚丙烯的加工性能及力學性能，提高耐環境應力開裂性能。
【具體實施方式】
[0021]應用實例
實施例1
(一)緩蝕劑插層水滑石的制備
按Mg(NO3)2.6H20和Al (NO3)3.9H20的摩爾比為2:1制備混合鹽溶液其中[Mg2+]=1.714mol/L [Al3+] =0.857mol/L。另取NaOH與插層陰離子的混合堿液，其中NaOH濃度為1.333 mol/L，十二烷基硫酸鈉濃度為0.249 mol/L。強烈攪拌下緩慢地將65°C混合鹽溶液與堿液同時滴加到含有少量水的容器中。滴加完畢后所的漿液在300W的微波輻射下晶化30min。將得到的十二烷基硫酸根插層水滑石，抽濾并用去CO2的去離子水洗滌至pH=7.5后干燥。
[0022](二)有機陰離子插層水滑石/聚丙烯管道防腐材料制備聚丙烯管道防腐材料原料按重量百分稱取原料(單位:公斤):
馬來酸酐接枝聚丙烯顆粒5
再生聚丙烯基體樹脂顆粒70
茂金屬聚丙烯10
再生增韌劑顆粒6
流平劑6
炭黑母粒5.0
復合抗氧劑0.3
插層水滑石3.0
成核劑0.1
氟樹脂1.0
潤滑劑0.5
再生聚丙烯防腐管道專用料的制備工藝制備工藝:
(1)首先將馬來酸酐接枝聚丙烯顆粒，再生聚丙烯基體樹脂顆粒、茂金屬聚丙烯、再生增韌劑顆粒、有機陰離子插層水滑石及其他助劑按配方比在混料機中以400r/min混合15?20min ；
(2)混合料通過雙螺桿擠出機共混后造粒即得成品，擠出機轉速350r/min，雙螺桿各區溫度為一區180°C，二區180°C，三區190°C，四區190°C，五區200°C，六區200°C，七區200。。，八區 200。。，九區 200。。，機頭 1900C ο
[0023]實施例2
(一)緩蝕劑插層水滑石的制備
按Mg(NO3)2.6H20和Al (NO3)3.9H20的摩爾比為2:1制備混合鹽溶液其中[Mg2+]=1.714mol/L，[Al3+] =0.857mol/L。另取NaOH與插層陰離子的混合溶液，其中NaOH濃度為1.333 mol/L，十二烷基苯磺酸鈉濃度為0.249 mol/L，強烈攪拌下緩慢地將65°C混合鹽溶液與堿液同時滴加到含有少量水的容器中。滴加完畢后所