一種有機陰離子插層水滑石/再生聚乙烯管道防腐專用料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于再生塑料利用領(lǐng)域，具體涉及一種利用有機陰離子插層水滑石/再生 聚乙烯管道防腐專用料的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[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(yōu)良的耐腐蝕性能、力學(xué)性能及絕緣性能而得到廣泛的應(yīng)用并占據(jù)油氣輸送管道 涂層防腐領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。3PE防腐涂層包括環(huán)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(zhì)隔離，起到阻止或延緩腐蝕的作用。近年來水滑石 (LDHs)以其合成可控、層間的陰離子可交換等特征，廣泛用于制備具有吸附、離子交換、藥 物緩釋等功能性材料領(lǐng)域。本發(fā)明在再生聚乙烯基體中引入有機酸根插層水滑石，通過與 再生聚乙烯熔融共混，制備具有片層剝離結(jié)構(gòu)的水滑石/再生聚乙烯管道防腐復(fù)合材料。 再生聚乙烯專用料中納米片層剝離結(jié)構(gòu)的引入能夠增強再生聚乙烯的力學(xué)性能，耐環(huán)境應(yīng) 力開裂性能，提高對環(huán)境腐蝕介質(zhì)的阻隔性能及耐防腐性能。該聚乙烯專用料層能夠有效 延緩管道防腐層的破壞，延長防腐層和管道的使用壽命，確保管道安全和油氣正常運輸。目 前聚乙烯專用料層材料普遍使用管材級高密度聚乙烯，但其粘度大擠出效率低并且成本較 高。本發(fā)明使用再生塑料中回收量最大的再生聚乙烯制備聚乙烯防腐專用料，提高資源再 利用率，節(jié)約資源和能源符合可持續(xù)發(fā)展趨勢，具有較大的社會效益和經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 具體工藝步驟如下： 1.有機陰離子插層水滑石制備 (1)水滑石的合成 按[M2+]和[M3+]的摩爾比為 2:1 制備混合鹽溶液，[M2+] =L 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溶 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。滴加完畢后所得漿液在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)聚乙烯管道防腐專用料的制備 聚乙烯管道防腐專用料原料按重量百分比配比如下： 馬來酸酐接枝聚乙烯顆粒 3~5% 再生聚乙烯基體樹脂顆粒 30~60% 再生聚乙烯管道料顆粒 20~30% 再生增韌劑顆粒 5~10% 流平劑 5~10% 炭黑母粒 5~6% 復(fù)合抗氧劑 0. 3~0. 6% 成核劑 0· 1~0· 8% 氟樹脂 1~1.5% 潤滑劑 0. 5~1% 有機陰離子插層水滑石 1~4% 上述原料在配方中總量為100%。
[0007] 所述的馬來酸酐接枝聚乙烯顆粒接枝率為1~1. 5%。
[0008] 所述的聚乙烯基體樹脂中組成按重量百分比為再生高密度聚乙烯顆粒30~60%，再 生低密度聚乙烯顆粒0~20%，再生線性低密度聚乙烯顆粒20~30%。
[0009] 所述的再生聚乙烯管道料顆粒為PE80或PE100級進水管再生料，采用雙峰分布 的管道料能夠提高再生料體系的加工性能及耐環(huán)境應(yīng)力開裂。
[0010] 所述的增韌劑為POE再生顆粒、EVA再生顆粒中的一種。
[0011] 所述的炭黑母粒中炭黑含量40~50%，LDPE含量50~60%。
[0012] 所述的流平劑為熱塑性酚醛樹脂、聚丙烯酸酯中的一種。
[0013] 所述抗氧劑為1010、168、300、硫代二丙酸二月桂酯（DLTP)其中的兩種。
[0014] 所述的成核劑為硬脂酸鉀、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。
[0015] 所述的潤滑劑為裂解蠟、乙撐雙硬脂酸酰胺、白蠟油中的一種。
[0016] 所述的氟樹脂為聚全氟乙丙烯粉末、聚四氟乙烯粉末中的一種。 其制備工藝如下： (1) 首先將馬來酸酐接枝聚乙烯，再生聚乙烯基體樹脂顆粒、再生聚乙烯管道料顆粒、 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放入混料機中以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(zhuǎn)速350r/min，雙螺桿各 區(qū)溫度為一區(qū)180°C，二區(qū)180°C，三區(qū)190°C，四區(qū)190°C，五區(qū)200°C，六區(qū)200°C，七區(qū) 200°C，八區(qū) 200°C，九區(qū) 200°C，機頭 190°C。
[0017] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點： (1)本發(fā)明使用有機陰離子插層水滑石與再生聚乙烯通過熔融共混制備再生聚乙烯管 道防腐專用料，有機陰離子插層水滑石在熔融共混過程中通用剪切作用在聚乙烯基體中剝 離，形成納米片層結(jié)構(gòu)，增加了對3PE粘結(jié)劑層的粘接作用。
[0018] (2)納米粒徑的片層剝離狀水滑石在聚乙烯專用料中起到增強作用，同時層狀結(jié) 構(gòu)對腐蝕介質(zhì)具有較好的阻隔作用。
[0019] (3)本發(fā)明配方以再生聚乙烯為基材制備聚乙烯管材防腐專用料，屬于再生資源 回收利用領(lǐng)域，能夠大幅度節(jié)省能源，具有較高的經(jīng)濟效益和社會價值。
[0020] (4)通過納米材料復(fù)合工藝及復(fù)合配方能夠提高再生聚乙烯材料性能。
【具體實施方式】
[0021] 應(yīng)用實例 實施例1 (一）有機陰離子插層水滑石的制備 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。滴加完畢后所得漿液在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/再生聚乙烯防腐管道專用料的制備 再生聚乙烯管道防腐專用料原料按重量百分稱取原料(單位：公斤）： 馬來酸酐接枝聚乙烯顆粒 5 再生聚乙烯基體樹脂顆粒 60 再生聚乙烯管道料顆粒 20 再生增韌劑顆粒 10 流平劑 6 炭黑母粒 5 復(fù)合抗氧劑 0.3 插層水滑石 1 成核劑 〇. 1 氟樹脂 1 潤滑劑 〇. 2 所述的馬來酸酐接枝聚乙烯顆粒接枝率為I. 〇~1. 5%。
[0023] 所述的聚乙烯基體樹脂中組成按重量百分比為再生高密度聚乙烯顆粒60%，再生 低密度聚乙烯顆粒20%，再生線性低密度聚乙烯顆粒20%。
[0024] 所述的再生聚乙烯管道料顆粒為PE80級進水管再生料。
[0025] 所述的增韌劑為POE再生顆粒。
[0026] 所述的炭黑母粒中炭黑含量50%，LDPE含量50%。
[0027] 所述的流平劑為聚丙烯酸酯。
[0028] 所述的抗氧劑為1010與168,質(zhì)量比為3:1。
[0029] 所述的成核劑為巴斯夫K7090。
[0030] 所述的潤滑劑為裂解蠟。
[0031] 所述的氟樹脂為聚全氟乙丙烯粉末。
[0032] 再生聚乙烯防腐管道專用料的制備工藝： (1)首先將馬來酸酐接枝聚乙烯顆粒，再生聚乙烯基體樹脂顆粒、再生聚乙烯管道料 顆粒、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放入混合機中以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(zhuǎn)速350r/min，雙螺桿各 區(qū)溫度為一區(qū)180°C，二區(qū)180°C，三區(qū)190°C，四區(qū)190°C，五區(qū)200°C，六區(qū)200°C，七區(qū) 200°C，八區(qū) 200°C，九區(qū) 200°C，機頭 190°C。
[0033] 實施例2 (一）有機陰離子插層水滑石的制備 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后干燥。
[0034] (二）有機陰離子插層水滑石/再生聚乙烯管道防腐專用料制備 聚乙烯管道防腐專用料原料按重量百分稱取原料(單位：公斤）： 馬來酸酐接枝聚乙烯顆粒 5 再生聚乙烯基體樹脂顆粒 50 再生聚乙烯管道料顆粒 30 再生增韌劑顆粒 10 流平劑 6 炭黑母粒 5 復(fù)合抗氧劑 0.3 插層水滑石 1 成核劑 〇. 1 氟樹脂 〇. 2 潤滑劑 〇. 2 所述的馬來酸酐接枝聚乙烯顆粒接枝率為1~1. 5%。
[0035] 所述聚乙烯基體樹脂中組成按重量百分比為再生高密度聚乙烯顆粒60%，再生低 密度聚乙烯顆粒20%，再生線性低密度聚乙烯顆粒20%。
[0036] 所述再生聚乙烯管道料顆粒為PE80級進水管再生料。
[0037] 所述增韌劑為EVA再生顆粒。
[0038] 所述的炭黑母粒中炭黑含量50%，LDPE含量50%。
[0039] 所述流平劑為聚丙烯酸樹脂中的一種。
[0040] 所述抗氧劑為1010與168,質(zhì)量比為3:1。
[0041] 所述的成核劑為巴斯夫K7090。
[0042] 所述的潤滑劑為裂解蠟。
[0043] 所述的氟樹脂為聚全氟乙丙烯粉末。
[0044] 再生聚乙烯管道防腐專用料的制備工藝： (1)首先將馬來酸酐接枝聚乙烯顆粒，再生聚乙烯基體樹脂顆粒、再生聚乙烯管道料 顆粒、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放入混合機中以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(zhuǎn)速350r/min，雙螺桿各 區(qū)溫度為一區(qū)180°C，二區(qū)180°C，三區(qū)190°C，四區(qū)190°C，五區(qū)200°C，六區(qū)200°C，七區(qū) 200°C，八區(qū) 200°C，九區(qū) 200°C，機頭 190°C。
[0045] 實施例3 (一）有機陰離子插層水滑石的制備 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 [Mg