一种耐极端低温超韧保温管道外护层材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐极端低温超韧保温管道外护层材料及其制备方法。主要解决了现有管道外护层材料耐极端低温超韧性能差的问题。该耐极端低温超韧保温管道外护层材料，其组分及配比按质量百分比如下：高密度聚乙烯10～89.5%，茂金属线性低密度聚乙烯 5～30%；绿磺化聚乙烯3～10%；炭黑1～3%，抗氧剂1～4%，紫外线稳定剂0.5～3%；其制备方法为：按比例将原材料在高速混料机中混合后，加入双螺杆挤出机，进行熔融挤出，造粒，一次性生产出耐低温超韧聚乙烯专用料。该耐极端低温超韧保温管道外护层材料，在极端低温生产及运行环境中具有优异的抗低温冻害性能，可以抵御‑45℃以下低温应力对保温管道造成的破坏，保温管最低耐环境温度‑52℃无开裂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于极端低温保温管道
，具体涉及一种含生物表面活性剂的泡沫灭火剂的配方及其制备方法。
技术介绍
东北松嫩平原是我国最大的产油区，地处北温带高纬度高寒地区，特别是大兴安岭北部地区，冬季极寒天气频繁出现。近两年，随着中俄能源合作领域拓展，在已敷设的中俄原油管道一线工程基础上，将相继开工二线、中俄天然气管道等国家重点工程。由于管线需要穿越大兴安岭地区永冻土层，穿越段管道采用了复合保温管结构，以防止冻土层塌陷，保证长输管道运行安全。其次，选择在冬季施工预制，可防止夏季施工破坏植被并有效防火。复合保温管道结构：钢管——防腐层——聚氨酯保温层——高密度聚乙烯防护层。直埋保温管道高密度聚乙烯外护层作为热塑性材料，其低温性能受环境温度影响大。在-20℃～-40℃低温环境下预制施工，预制到现场施工，管道沿途摆放最长时间3个月，高密度聚乙烯外层存在低温开裂风险，修复难度大，成本高，影响工程质量和施工进度。普通保温管用聚乙烯外护层材料多选用聚乙烯管材料如PE80或PE100等高密度聚乙烯（HDPE），加入炭黑、抗氧剂、紫外线稳定剂等混合造粒而成。在常温及低至-20℃时，其各项指标满足保温管外护管用料的要求。当环境温度低于-40℃时，采用PE80及PE100的混配料制成的保温管聚乙烯外护层存在低温应力开裂的危险。通常常温使用的HDPE，增韧采用加入弹性体（EPDM、EPR、SBS）、有机刚性离子（PC、PP、AS等）、无机刚性离子（碳酸钙、高岭土等）方法实现。低温使用的HDPE，采用了加入有机热塑性弹性体PP、三元乙丙橡胶（EPDM）制得增韧剂，再二次与主料混合制成专用料，不仅工艺过程繁琐，增加过程成本，而且反复加工影响各种助剂稳定性，最低耐温-40℃，可控制开裂率5%以内。目前国内研究聚乙烯开裂的最低试验温度仅为-45℃，近几年东北地区受极端气温影响，最低环境温度已经达到-52℃，因此，开发-45℃以下低温超韧性聚乙烯材料，对于提高聚氨酯保温管道抗冻性，满足工程需要具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术在于克服
技术介绍
中存在的现有管道外护层材料耐极端低温超韧性能差、外护层低温容易开裂的问题，而提供一种耐极端低温超韧保温管道外护层材料。该耐极端低温超韧保温管道外护层材料，在极端低温生产及运行环境中具有优异的抗低温冻害性能，可以抵御-45℃以下低温应力对保温管道造成的破坏，保温管最低耐环境温度-52℃无开裂。本专利技术还提供一种耐极端低温超韧保温管道外护层材料。本专利技术解决其问题可通过如下技术方案来达到：该耐极端低温超韧保温管道外护层材料，其组分及配比按质量百分比如下：高密度聚乙烯10～89.5%，茂金属线性低密度聚乙烯5～30%；绿磺化聚乙烯3～10%；炭黑1～3%，抗氧剂1～4%，紫外线稳定剂0.5～3%。本专利技术还提供了一种耐极端低温超韧保温管道外护层材料的制备方法，按比例将原材料高密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯、绿磺化聚乙烯、炭黑、抗氧剂、紫外线稳定剂在高速混料机中混合后，加入双螺杆挤出机，进行熔融挤出，造粒，一次性生产出耐低温超韧聚乙烯专用料。上述原材料在高速混料机中混合温度为80℃～110℃；造粒粒径为2～4mm；上述挤出机分段加热温度180℃～230℃，转数20r/min～40r/min。本专利技术以HDPE（0.94～0.96g/cm3）为主料，加入茂金属线性低密度聚乙烯(0.87～0.92g/cm3)、绿磺化聚乙烯辅料，以及炭黑、抗氧剂（1010或168）、紫外线稳定剂等助剂，一次混配制成专用料。该耐极端低温超韧保温管道外护层材料，具有耐极端低温和超韧性的显著特点。茂金属线性低密度聚乙烯结晶度低，柔韧性好，具有优良的力学性能，抗冲击、抗撕裂、抗穿透性能好。借助茂金属聚乙烯分子量分布窄、支化均匀、密度低、内聚能低等特点，在与高密度聚乙烯加热、熔融，从固体、粘弹体到粘流态过程中，HDPE长链结构中嵌入茂金属多元支链形成的多链混合结构，分子链排列紧密，聚合物规整性提高，抵御变形能力增强，加入绿磺化聚乙烯后，由于该材料是耐低温的弹性体材料，显著提高低温塑性，使专用料低温韧性增大。并且，由于茂金属聚乙烯内聚能低，专用料的耐侯性更好，最终专用料的玻璃态转化温度达到-55℃。松弛应力增强，力学性能明显改善，耐极端低温（-50℃）缺口冲击强度达50KJ/m2。并且一次混配，简化生产工序，防止助剂热分解，提高专用料稳定性，降低生产成本。本专利技术专利所述改性高密度聚乙烯通过异步结晶来形成多个结晶层级相互增韧的共混材料。当受到外力或内应力集聚到一定程度时，这些结晶可以发生层间滑移、融化，将应力松弛掉，从而达到保护材料的目的，可以极大地改善材料的低温性能。本专利技术与上述
技术介绍
相比较可具有如下有益效果：该耐极端低温超韧保温管道外护层材料，具有以下优点：1、多元混配专用料：改变以往在聚乙烯外护层半成品生产前临时混配，采用双螺杆挤出机预先生产专用料，按配比自动计量各单体组份重量，自动控制加热温度在210±20℃，生产出粒径（2～4mm）均匀的专用料。2、机械强度高：改善了高密度聚乙烯力学性能，拉伸强度24MPa，断裂伸长率不小于400%。3、抗低温性能优越：玻璃态转化温度达到-55℃。保温管外护层最低耐环境温度-52℃无开裂。4、材料低温性能稳定：由于专用料采用主料和辅料一次性投入混配生产，改变了以往先制作功能辅料，再二次混配的生产模式，防止各种助剂二次加热变质，保持了各种材料性能稳定。5、外护层具有超韧性：耐极端低温（-50℃）缺口冲击强度达50KJ/m2，低温储存、搬运耐机械损伤，提高保温管道整体低温机械性能。具体实施方式：下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步说明：实施例1：将主料高密度聚乙烯（0.94g/cm3）质量百分数75%（下同），辅料茂金属线性低密度聚乙烯（0.87g/cm3、熔体流动速率4.0g/cm）（15%）、绿磺化聚乙烯（5%），助剂炭黑（2.0%）、抗氧剂（2.5%）、紫外线稳定剂（0.5%），按配比在高速混料机混合，混合温度110℃，用自动上料机加入双螺杆挤出机，进行熔融挤出，挤出机分段加热温度180℃～230℃，转数40r/min，造粒（2～4mm），生产耐低温超韧聚乙烯专用料。实施例2：将主料高密度聚乙烯（0.94g/cm3）质量百分数70%，辅料茂金属线性低密度聚乙烯（0.90g/cm3、熔体流动速率5.0g/cm）20%、绿磺化聚乙烯5%，助剂炭黑2.2%、抗氧剂1.8%、紫外线稳定剂1.0%，按配比在高速混料机混合，混合温度100℃，用自动上料机加入双螺杆挤出机，进行熔融挤出，挤出机分段加热温度180℃～230℃，转数30r/min，造粒（2～4mm），生产耐低温超韧聚乙烯专用料。实施例3：将主料高密度聚乙烯（0.95g/cm3）质量百分数65%，辅料茂金属线性低密度聚乙烯（0.91g/cm3、熔体流动速率4.0g/cm）25%、绿磺化聚乙烯5%，助剂炭黑2.0%、抗氧剂2.0%、紫外线稳定剂1.0%，按配比在高速混料机混合，混合温度90℃，用自动上料机加入双螺杆挤出机，进行熔融挤出，挤出机分段加热温度180℃～230℃，转数25r/min，造粒（2～4m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐极端低温超韧保温管道外护层材料，其组分及配比按质量百分比如下： 高密度聚乙烯10～89.5%，茂金属线性低密度聚乙烯 5～30%；绿磺化聚乙烯3～10%；炭黑1～3%，抗氧剂1～4%，紫外线稳定剂0.5～3%。

【技术特征摘要】
1.一种耐极端低温超韧保温管道外护层材料，其组分及配比按质量百分比如下：高密度聚乙烯10～89.5%，茂金属线性低密度聚乙烯5～30%；绿磺化聚乙烯3～10%；炭黑1～3%，抗氧剂1～4%，紫外线稳定剂0.5～3%。2.根据权利要求1所述的一种耐极端低温超韧保温管道外护层材料，其特征在于：所述高密度聚乙烯密度为0.94～0.96g/cm3；茂金属线性低密度聚乙烯密度0.87～0.92g/cm3，熔体流动速率4.0～5.0g/cm。3.一种根据权利要求1所述的耐极端低温超韧保温管道外护层材料的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为1010或168抗氧剂；紫外线稳定剂为UV-531或UV326...

【专利技术属性】
技术研发人员：郜玉新，王秀章，郑子君，郭铭，聂红德，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，大庆石油管理局，大庆油田建设集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11