一种有机阴离子插层水滑石/再生聚丙烯防管道腐专用料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于再生塑料利用领域，具体涉及一种有机阴离子插层水滑石/再生聚丙烯管道防腐材料的制备工艺。
【背景技术】
[0002]目前油气输送管道的防腐方式仍以三层聚乙烯(3PE)防腐涂层为主，3PE防腐涂层以其优良的耐腐蚀性能、力学性能及绝缘性能而得到广泛的应用并占据油气输送管道涂层防腐领域的主导地位。3PE防腐涂层包括环氧树脂底层，胶黏剂层，聚乙烯专用料外层。3PE防腐涂层能够使基体与腐蚀介质隔离，起到阻止或延缓腐蚀的作用。但聚乙烯在长期使用的条件下的耐温最高为70°C，因此在使用温度较高的场合受到了限制。由于聚丙烯的耐温性好于聚乙烯，在长期耐温高于100°C的场合，聚丙烯防腐专用料得到了应用。近年来水滑石(LDHs)以其组成结构合成可控、层间的阴离子可交换性等特征，广泛用于制备具有吸附、离子交换、药物缓释等功能材料领域。本发明在再生聚丙烯基体中引入有机酸根插层水滑石，通过与再生聚丙烯熔融共混，制备片层剥离结构的水滑石/再生聚丙烯复合材料。本发明通过在再生聚丙烯专用料中引入剥离水滑石纳米片层，以增强再生聚丙烯的力学性能，耐应力开裂系能，环境腐蚀介质的阻隔性能及防腐性能。该防腐层能够有效延缓管道防腐层的破坏，延长防腐层和管道的使用寿命。同时本发明使用再生塑料，提高资源再利用率，节约资源和能源符，具有较大的社会效益和经济效益。
【发明内容】
[0003]具体工艺步骤如下:
1.有机阴离子插层水滑石制备
(I)水滑石的合成
按[M2+]和[M3+]的摩尔比为2:1制备混合盐溶液其中[M2+] =1.714mol/L[M3+]=0.857mol/L，其中M2+为+2价金属阳离子，M3+为+3价金属阳离子。另取NaOH与插层阴离子的混合碱液，其中NaOH浓度为1.333 mol/L插层阴离子浓度为0.249 mol/L。强烈搅拌下，缓慢地将65°C的混合盐溶液与碱液同时滴加到含有少量水的容器中。滴加完毕后所的浆液在300W的微波辐射下晶化30min。将得到的有机阴离子插层水滑石，抽滤并用去CO2的去离子水洗涤至pH=7.5并干燥。
[0004]所述的+2价金属盐为硝酸镁、硝酸锌中的一种，+3价金属盐为硝酸铝。
[0005]所述的插层剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠、硬脂酸钠、对苯乙烯硫酸钠中的一种。
[0006](2)聚丙烯管道防腐材料的制备
聚丙烯管道防腐材料按重量百分比配比如下:
马来酸酐接枝聚丙烯颗粒3~5% 再生聚丙烯基体树脂颗粒40~80%
茂金属聚丙烯10~15%
再生增韧剂颗粒5~10%
流平剂5~6%
炭黑母粒5~6%
复合抗氧剂0.3-0.6%
有机阴离子插层水滑石2~5%
成核剂0.1-0.8%
氟树脂1.0~1.5%
润滑剂0.5-1%
上述原料在配方中总量为100%。
[0007]所述的马来酸酐接枝聚丙烯颗粒接枝率为1~1.5%。
[0008]所述增韧剂为POE再生颗粒、EVA再生颗粒中的一种。
[0009]所述的炭黑母粒中炭黑含量40~50%，LDPE含量50~60%。
[0010]所述抗氧剂为1010、168、300、硫代二丙酸二月桂酯(DLTP)其中的两种。
[0011 ] 所述流平剂为热塑性酚醛树脂、聚丙烯酸树脂中的一种。
[0012]所述的成核剂硬脂酸钾、硬脂酸锌、巴斯夫K7090、TM_3、二亚苄基山梨醇对羟基苯甲酸中的一种或几种。
[0013]所述的润滑剂为聚丙烯蜡低分子量裂解蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、白蜡油中的一种。
[0014]所述的氟树脂为聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯粉末中的一种。
[0015]再生聚丙烯防腐管道专用料的制备工艺:
(1)首先将马来酸酐接枝聚丙烯颗粒，再生聚丙烯基体树脂颗粒、茂金属聚丙烯、再生增韧剂颗粒、有机阴离子插层水滑石及其他助剂按配方比在混料机中以400r/min混合15?20min ；
(2)混合料通过双螺杆挤出机共混后造粒即得成品，挤出机转速350r/min，双螺杆各区温度为一区180°C，二区180°C，三区190°C，四区190°C，五区200°C，六区200°C，七区200。。，八区 200。。，九区 200。。，机头 1900C ο
[0016]本发明具有如下优点:
(I)本发明使用有机阴离子插层水滑石与再生聚丙烯通过熔融共混制备管道防腐材料，有机阴离子插层水滑石通用剪切作用在聚丙烯基体中剥离，形成纳米复合材料，增加了对聚丙烯粘结剂层的粘接强度。
[0017](2)剥离状纳米水滑石片层在聚丙烯专用料中起到增强作用，同时层状结构对腐蚀介质具有较好的阻隔作用。
[0018](3)本发明配方以再生聚丙烯为基材制备钢管防腐聚丙烯专用料，属于资源回收再利用领域，能够大幅度节省能源，具有较高的经济效益和社会价值。
[0019](4)通过纳米材料复合工艺及复合配方能够降低再生聚丙烯材料因再次加工造成的性能下降。
[0020](5)本发明使用茂金属聚丙烯调节再生聚丙烯的加工性能及力学性能，提高耐环境应力开裂性能。
【具体实施方式】
[0021]应用实例
实施例1
(一)缓蚀剂插层水滑石的制备
按Mg(NO3)2.6H20和Al (NO3)3.9H20的摩尔比为2:1制备混合盐溶液其中[Mg2+]=1.714mol/L [Al3+] =0.857mol/L。另取NaOH与插层阴离子的混合碱液，其中NaOH浓度为1.333 mol/L，十二烷基硫酸钠浓度为0.249 mol/L。强烈搅拌下缓慢地将65°C混合盐溶液与碱液同时滴加到含有少量水的容器中。滴加完毕后所的浆液在300W的微波辐射下晶化30min。将得到的十二烷基硫酸根插层水滑石，抽滤并用去CO2的去离子水洗涤至pH=7.5后干燥。
[0022](二)有机阴离子插层水滑石/聚丙烯管道防腐材料制备聚丙烯管道防腐材料原料按重量百分称取原料(单位:公斤):
马来酸酐接枝聚丙烯颗粒5
再生聚丙烯基体树脂颗粒70
茂金属聚丙烯10
再生增韧剂颗粒6
流平剂6
炭黑母粒5.0
复合抗氧剂0.3
插层水滑石3.0
成核剂0.1
氟树脂1.0
润滑剂0.5
再生聚丙烯防腐管道专用料的制备工艺制备工艺:
(1)首先将马来酸酐接枝聚丙烯颗粒，再生聚丙烯基体树脂颗粒、茂金属聚丙烯、再生增韧剂颗粒、有机阴离子插层水滑石及其他助剂按配方比在混料机中以400r/min混合15?20min ；
(2)混合料通过双螺杆挤出机共混后造粒即得成品，挤出机转速350r/min，双螺杆各区温度为一区180°C，二区180°C，三区190°C，四区190°C，五区200°C，六区200°C，七区200。。，八区 200。。，九区 200。。，机头 1900C ο
[0023]实施例2
(一)缓蚀剂插层水滑石的制备
按Mg(NO3)2.6H20和Al (NO3)3.9H20的摩尔比为2:1制备混合盐溶液其中[Mg2+]=1.714mol/L，[Al3+] =0.857mol/L。另取NaOH与插层阴离子的混合溶液，其中NaOH浓度为1.333 mol/L，十二烷基苯磺酸钠浓度为0.249 mol/L，强烈搅拌下缓慢地将65°C混合盐溶液与碱液同时滴加到含有少量水的容器中。滴加完毕后所