一種纖維增強聚丙烯材料及其管道的應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及高分子材料改性領域，具體涉及一種纖維增強聚丙烯材料及其管道的應用。
【背景技術】
[0002]目前塑料管道主要采用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等單一的熱塑性塑料制造。這些采用單一熱塑性塑料制造的管道，普遍存在且突出的缺點是強度較低，剛度較小，耐熱溫度較差，因此對需要承受較大負載或復雜負荷，以及比較惡劣的外部環境下使用就顯得力有未逮，而且塑料管道相對直徑較大時生產所耗費的材料也很多。例如最高等級的HDPE管道專用料PE100的設計應力僅8MPa，而增強細鋼絲的設計應力一般在100MPa 左右。
[0003]為了進一步擴大塑料管道的市場領域，突破傳統管道的局限，開拓和尋求技術與經濟性能更好的新型管道。近年來國內外都在努力探索開發增強性塑料管道，其目的是通過結合其他的增強材料，由目前的通用塑料發展至強度更高、耐沖擊性更好的增強性塑料，使塑料管道具有能夠承受壓力更大、耐溫更高，減少原料消耗和制造更大的直徑。
[0004]塑料增強管道的特點是既能夠承受較高工作壓力，同時還保持了塑料管道有一定柔韌性的優點，可以做成盤管形式，每盤長度從幾十米到近千米。國外主要應用在石油、天然氣開采，高壓長距離輸送天燃氣以及各種需要較高壓力輸送介質的管線領域。通常是以提高抗內壓能力為目標采取的三層復合結構，內外層為各種熱塑性樹脂塑料，中間層是由纖維、鋼材料或其他高強度材料構成的增強層，國際上習慣稱其為增強熱塑性塑料復合管(簡稱RTP)，根據增強層材料的不同，分為玻纖增強管、鋼帶增強管、鋼絲網增強管等等。這種增強熱塑性塑料復合管的制造工藝一般是先生產管道內層，在內層的基礎上直接使用高強度的各種合成纖維，如芳綸，無機纖維，如玻璃纖維，鋼絲鋼帶等增強層直接纏繞在內管上，然后再生產管道外層將中間層包裹形成。
[0005]以全鋼帶或網孔鋼帶為增強層的復合管道，因塑料和金屬的收縮率相差200倍以上，在冷卻過程中會在管壁內部形成較大的內應力，而在焊接點和沖孔的邊緣處，容易產生應力集中點，因此增加了管道破壞的風險。所以這種增強管道由于可靠性的原因沒有成為市場上的主要推廣產品。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種耐高壓、耐高溫、耐腐蝕能力強，抗拉伸和耐沖擊強度高，線膨脹系數低、導熱系數適中，使用壽命長的纖維增強聚丙烯復合材料；并提供其管道的應用。
[0007]實現本發明采用的技術方案是:一種纖維增強聚丙烯復合材料，其特征是，它包含由以下重量份組分構成:聚丙烯樹脂80-100份，纖維30-40份，晶須5-15份，無機粒子5_15份，彈性體10-20份，潤滑劑0.1-1份，抗氧劑0.1-1份，偶聯劑0.1-1份。
[0008]所述的纖維為經過表面處理的玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維中的一種或多種。
[0009]所述晶須為經過表面處理的碳化硅晶須、鈦酸鉀晶須、氧化鋁晶須中的一種或幾種。
[0010]所述無機粒子為硅灰石、滑石粉、碳酸鈣中的一種或幾種。
[0011 ] 所述彈性體為SEBS、POE、EVA、EPDM中的一種或幾種。
[0012]所述潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、潤滑劑TAF中的一種或幾種。
[0013]所述抗氧劑為受阻酚抗氧劑1010或1076與亞磷酸酯類抗氧劑168的復配物。
[0014]所述偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑中的一種。
[0015]所述的纖維增強聚丙烯復合材料管道的應用。
[0016]本發明與現有技術相比，所具有的有益效果是:本發明以聚丙烯樹脂為基體材料，以纖維、晶須、粉狀無機粒子作為增強體，相對于常規聚丙烯材料在強度方面有很大的提高，以此為原料通過擠出工藝制造的管道產品相對于常規產品會具有更高耐壓級別、耐腐蝕能力和更低的線膨脹系數。具有更優異的綜合性能，該管道具備耐高壓能力，耐腐蝕能力強、耐高溫、抗拉伸和耐沖擊強度高，線膨脹系數低、導熱系數適中、使用壽命長。
【具體實施方式】
[0017]下面結合對本發明作進一步說明。
[0018]本發明的一種纖維增強聚丙烯復合材料，包含由以下重量份組分構成:聚丙烯樹脂80-100份，纖維30-40份，晶須5-15份，無機粒子5_15份，彈性體10-20份，潤滑劑0.1-1份，抗氧劑0.1-1份，偶聯劑0.1-1份。
[0019]所述的纖維為經過表面處理的玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維中的一種或多種。
[0020]所述晶須為經過表面處理的碳化硅晶須、鈦酸鉀晶須、氧化鋁晶須中的一種或幾種。
[0021]所述無機粒子為硅灰石、滑石粉、碳酸鈣中的一種或幾種。
[0022]所述彈性體為SEBS、POE、EVA、EPDM中的一種或幾種。
[0023]所述潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、潤滑劑TAF中的一種或幾種。
[0024]所述抗氧劑為受阻酚抗氧劑1010或1076與亞磷酸酯類抗氧劑168的復配物。
[0025]所述偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑中的一種。
[0026]所述的纖維增強聚丙烯復合材料管道的應用。
[0027]實施例1:按重量份稱取聚丙烯樹脂80份，纖維30份，晶須5份，無機粒子5份，彈性體10份，潤滑劑0.1份，抗氧劑0.1份，偶聯劑0.1份。將除纖維外的各組分在高速混合機中混合均勻，分別將混合均勻的物料和經表面處理的纖維加入雙螺桿擠出機的主喂料口和側喂料口，經熔融擠出、冷卻、造粒，制得纖維增強聚丙烯材料。以纖維增強聚丙烯材料為原料，混入色母再經管材擠出生產線熔融擠出、定徑、冷卻、切割，制成纖維增強聚丙烯管道。
[0028]實施例2:按重量份稱取聚丙烯樹脂100份，纖維40份，晶須15份，無機粒子15份，彈性體20份，潤滑劑I份，抗氧劑I份，偶聯劑I份。纖維增強聚丙烯管道制作方法同實施例1。
[0029]實施例3:按重量份稱取聚丙烯樹脂90份，纖維35份，晶須10份，無機粒子10份，彈性體15份，潤滑劑0.5份，抗氧劑0.5份，偶聯劑0.5份。纖維增強聚丙烯管道制作方法同實施例1。
[0030]實施例4:按重量份稱取聚丙烯樹脂85份，纖維33份，晶須8份，無機粒子7份，彈性體12份，潤滑劑0.3份，抗氧劑0.3份，偶聯劑0.3份。纖維增強聚丙烯管道制作方法同實施例1。
[0031]實施例5:按重量份稱取聚丙烯樹脂95份，纖維37份，晶須12份，無機粒子12份，彈性體17份，潤滑劑0.7份，抗氧劑0.8份，偶聯劑0.8份。纖維增強聚丙烯管道制作方法同實施例1。
[0032]實施例6是更具體的實例:按重量份稱取聚乙烯樹脂100份，玻璃纖維15份，碳纖維5份，碳化硅晶須5份，滑石粉5份，硅灰石5份，P0E10份，偶聯劑I份，潤滑劑I份，抗氧劑I份。纖維增強聚丙烯管道制作方法同實施例1。
[0033]實施例7是另一更具體的實例:按重量份稱取聚乙烯樹脂100份，玻璃纖維10份，玄武巖纖維10份，碳化硅晶須5份，滑石粉5份，硅灰石5份，SEBSlO份，偶聯劑I份，潤滑劑I份，抗氧劑I份。纖維增強聚丙烯管道制作方法同實施例1。
[0034]以上描述了本發明的基本原理和主要特征及本發明的優點，本領域技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。
【主權項】
1.一種纖維增強聚丙烯復合材料，其特征是，它包含由以下重量份組分構成:聚丙烯樹脂80-100份，纖維30-40份，晶須5-15份，無機粒子5-15份，彈性體10-20份，潤滑劑0.1-1份，抗氧劑0.1-1份，偶聯劑0.1-1份。2.根據權利要求1所述的纖維增強聚丙烯復合材料，其特征是，所述的纖維為經過表面處理的玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維中的一種或多種。3.根據權利要求1所述的纖維增強聚丙烯復合材料，其特征是，所述晶須為經過表面處理的碳化硅晶須、鈦酸鉀晶須、氧化鋁晶須中的一種或幾種。4.根據權利要求1所述的纖維增強聚丙烯復合材料，其特征是，所述無機粒子為硅灰石、滑石粉、碳酸鈣中的一種或幾種。5.根據權利要求1所述的纖維增強聚丙烯復合材料，其特征是，所述彈性體為SEBS、POE、EVA、EPDM中的一種或幾種。6.根據權利要求1所述的纖維增強聚丙烯復合材料，其特征是，所述潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、潤滑劑TAF中的一種或幾種。7.根據權利要求1所述的纖維增強聚丙烯復合材料，其特征是，所述抗氧劑為受阻酚抗氧劑1010或1076與亞磷酸酯類抗氧劑168的復配物。8.根據權利要求1所述的纖維增強聚丙烯復合材料，其特征是，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑中的一種。9.根據權利要求1所述的纖維增強聚丙烯復合材料，其特征是，所述的纖維增強聚丙烯復合材料管道的應用。
【專利摘要】本發明是一種纖維增強聚丙烯復合材料及其管道的應用，其特點是，包含聚丙烯樹脂，纖維，晶須，無機粒子，彈性體，潤滑劑，抗氧劑，偶聯劑。纖維為玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維中的一種或多種；晶須為碳化硅晶須、鈦酸鉀晶須、氧化鋁晶須中的一種或幾種；無機粒子為硅灰石、滑石粉、碳酸鈣中的一種或幾種；彈性體為SEBS、POE、EVA、EPDM中的一種或幾種；潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、潤滑劑TAF中的一種或幾種；抗氧劑為受阻酚抗氧劑1010；偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑中的一種。具有耐高壓、耐高溫、耐腐蝕能力強，抗拉伸和耐沖擊強度高，線膨脹系數低、導熱系數適中，使用壽命長等優點。
【IPC分類】C08K7/10, C08K9/00, C08L53/02, C08L23/08, C08K7/14, C08K7/06, C08K3/26, C08L23/16, C08K13/06, C08K3/34, C08L23/12
【公開號】CN105061892
【申請號】CN201510497154
【發明人】劉興有
【申請人】吉林省松花湖管業有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月14日