一種防腐管道用聚丙烯膠粘劑粉末及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及涂料領域，涉及功能化聚丙烯及其共混物的應用，具體涉及一種防腐 管道用聚丙烯膠粘劑粉末及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 從上個世紀90年代至今，管道防腐領域多采用三層(3PE)結構組成，主要包括里層 環氧粉末層、中間層粘接層、外層聚乙烯防護層。這三層結構中，環氧粉末起到最關鍵的防 腐作用，中間的膠粘劑層和外層的聚乙烯層是對環氧粉末的保護，保證環氧粉末能夠更好 地保護鋼管。隨著石油天然氣等能源的需求量越來越大，易開采地區的能源容量已經無法 滿足要求，石油天然氣的的開采逐步邁向深海以及熱帶雨林等極端惡劣的環境和地區。所 以，對管道防腐的要求也越來越高，而傳統的3PE無法滿足耐高溫等惡劣環境需求。3PP防腐 綜合性能優異，將環氧粉末和聚丙烯的優點集于一體，具有良好的粘接性能、高度電絕緣 性、優良的防水、抗透濕性能、密度小、耐化學侵蝕性能以及良好的機械強度、抗沖擊性能， 可用于各類環境，特別適用于對涂層機械性能、耐土壤應力及阻力屏障性能要求較高的苛 刻的環境如碎(卵)石土壤、石方段、土壤含水量高，生物活動頻繁，植物根系發達地區。對于 擠壓型聚丙烯其使用溫度可以達到120°C，甚至可以短期承受140°C高溫。3PP防腐技術于20 世紀初進入我國，目前規模越來越大，日益受到重視。
[0003] 3PP防腐同樣有其自身的缺陷，主要表現為：1、傳統的國內外鋼質管道三層PP涂層 成型全部采用擠出機分別擠出中間粘結劑和外層聚丙烯，使其包覆在環氧底膠外面，對于 每一套生產成型裝置，需要兩大擠塑裝置，能耗偏大。2、傳統工藝由于熱熔膠粘劑層和夾克 料層擠出的都是膜片，無論采用纏繞成型或是擠壓包覆成型，對于螺旋焊鋼管或直縫焊鋼 管，焊縫防腐層的厚度總會減薄，并且由于負壓過小或碾壓滾輪碾壓不密實，焊縫側總存在 缺陷。3、在低溫狀態下，由于中間粘結劑層與環氧粉末底膠不存在物理滲透，防腐層受到外 界沖擊時，防腐層沖擊區可能發生破損。4、在接頭和彎管方面，傳統的方法是采用單環氧粉 末或者是纏繞聚丙烯帶，這種防腐方法受環境因素和人為因素影響很大，大大降低了防腐 層的防腐效果，使防腐層的壽命下降。使用粉末膠粘劑可以有效的解決以上問題，減少管道 的防腐缺陷，大大提高管道的使用壽命。
[0004] 專利號CN 102052543 A公開了一種復合PE粉末熱噴涂石油天然氣管道防腐涂層， 該防腐涂層是在石油天然氣管道的內壁或者外壁依次熱噴涂低溫固化環氧粉末(PBE)、膠 粘劑(AD)、改性PE粉末三種涂料，在石油天然氣管道的內壁或者外壁上形成共混界面的防 腐涂層。專利號CN 102533162A介紹了 3PE防腐管道中的PE膠粘劑粉末，但是PE和PP材料有 著本質的區別，在設計配方過程中的創新思路不一樣，不能沿用PE的開發思路去研究PP，此 外PP粉末的制備方法也與PE粉末的制備方法完全不同。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術的不足，本發明的目的之一是提供一種防腐管道用聚丙烯膠粘劑粉 末，該粉末具備良好的干粉流動性、流平性以及優異的力學性能，適合撒粉工藝、火焰噴涂 工藝并且與環氧粉末有非常高的粘接強度。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:一種防腐管道用聚丙烯膠粘劑粉末， 各原料按重量百分比計算包括： 聚丙烯粘接樹脂 5-35% 聚烯烴基體樹脂 30-70% 增韌劑 5.25%
[0007] 納米填料 1-5% 流動改性劑 0 5% 抗氧劑 0.1-0.5%; 以上重量百分比之和為100%。
[0008] 作為本發明的一種優選的方案:所述聚丙烯粘接樹脂通過以下制備工藝制得：以 均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種為基體樹脂；以馬來酸酐為接枝單體，接枝單體占 聚丙烯粘接樹脂制備原料的質量濃度為1~以過氧化二異丙苯或過氧化苯甲酰為引 發劑，引發劑占聚丙稀粘接樹脂制備原料的質量濃度為0.05~0. lwt% ;加入苯乙稀或甲基 丙烯酸甲酯，苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯占聚丙烯粘接樹脂制備原料的質量濃度為1~ 5wt% ;通過反應擠出工藝得到聚丙稀粘接樹脂。
[0009] 該聚丙稀粘接樹脂的接枝率達到1~2wt%，高于普通的聚丙稀粘接粘接樹脂，少 量添加即可使聚丙烯膠粘劑粉末與環氧層由極好的粘接力，對環氧粉末起到良好的保護作 用，在本發明方案中，聚丙烯粘接樹脂的用量少會減低熱熔膠粉末的粘結力，用量過大會導 致熱熔膠粉末變脆，影響防腐層的沖擊性能以及耐環境應力開裂性能。
[0010] 作為本發明的一種優選的方案:所述聚烯烴基體樹脂包括均聚聚丙烯、無規共聚 聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的至少一種。基體樹脂的作用是用以改善聚丙烯膠粘劑粉末的 干粉流動性及流平性。
[0011]作為本發明的一種優選的方案:所述增韌劑包括三元乙丙橡膠、乙烯-乙酸乙烯共 聚物、聚乙烯辛烯共彈性體和SEBS中的至少一種。加入增韌劑可以使聚丙烯各個組分之間 混合更加均勻，改善聚丙烯的加工性能，還可以顯著提高聚丙烯材料的沖擊性能，保證膠粘 劑層在長期的使用過程中保持較好的完整性，更好地保護環氧層。
[0012] 作為本發明的一種優選的方案:所述納米填料包括經硅烷偶聯劑處理過的納米碳 酸鈣、納米氧化鋅和納米二氧化娃中的至少一種。納米填料可以改善材料的力學性能以及 提尚材料與環氧層的粘接力。
[0013] 作為本發明的一種優選的方案:所述流動改性劑為聚丙烯酸酯。流動改性劑的加 入能夠調節體系熔體的表面張力，改善體系的流平性。涂裝流平后表面無橘皮紋、流掛現 象，涂層內部無針孔。
[0014] 作為本發明的一種優選的方案:所述抗氧劑包括抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑 245、紫外線吸收劑和光穩定劑中的至少一種。抗氧劑主要是改善材料的熱老化性和光老化 性能，提尚材料的使用年限。
[0015] 本發明的另一個目的在于提供一種防腐管道用聚丙烯膠粘劑粉末的制備方法;該 方法采用雙螺桿擠出工藝得到聚丙烯膠粘劑粒料，通過液氮冷凍磨粉機磨粉得到膠粘劑粉 末。
[0016] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0017] 1)按配比將原料混合后，在溫度為190~220°C的條件下，通過雙螺桿擠出機擠出 造粒，得到聚丙稀膠粘劑料粒；
[0018] 2)將步驟1)得到的聚丙烯膠粘劑料粒研磨，得到聚丙烯膠粘劑粉末。
[0019] 作為本發明的一種優選的方案，步驟1)中，所述聚丙烯膠粘劑料粒在溫度為23°C、 壓力為2.16kg的條件下，其熔融指數為4~10g/10min;所述聚丙烯膠粘劑料粒的拉伸強度 2 20MPa，斷裂伸長率2 400 %，常溫沖擊強度2 50KJ/m2。
[0020] 作為本發明的一種優選的方案，所述步驟2)中，聚丙烯膠粘劑料粒通過氮冷凍磨 粉設備研磨，研磨溫度為-20~-80°C;優選地，研磨效果的較佳的溫度為-40~-60°C。研磨 后，粉末顆粒60目過篩的通過率為90-100 %，80目通過率為80-90 %，膠粘劑粉末干粉流動 性佳，粉末懸浮比^ 28 %，安息角S 32°。
[0021] 本發明的有益效果在于：
[0022] 1、本發明制備的聚丙烯膠粘劑粉末不需添加增粘劑，采用流動改性劑提高干粉的 流動性、流平性以及優異的力學性能，結合添加納米填料提高材料的剝離強度，粉末具有良 好的耐環境應力開裂性、耐熱老化性能，耐紫外光老化性能、抗壓性、耐腐蝕性，適合撒粉工 藝、火焰噴涂工藝并且與環氧粉末有非常高的粘接強度。
[0023] 2、本發明可以簡化防腐管道的生產工藝，降低生產成本;可使用噴涂生產工藝，粉 末流平性能優異，防腐層更薄更均勻，節省材料成本。
[0024] 3、本發