一种有机阴离子插层水滑石/再生聚乙烯管道防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，具体涉及一种利用有机阴离子插层水滑石/再生 聚乙烯管道防腐专用料的制备工艺。
【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。近年来水滑石 (LDHs)以其合成可控、层间的阴离子可交换等特征，广泛用于制备具有吸附、离子交换、药 物缓释等功能性材料领域。本发明在再生聚乙烯基体中引入有机酸根插层水滑石，通过与 再生聚乙烯熔融共混，制备具有片层剥离结构的水滑石/再生聚乙烯管道防腐复合材料。 再生聚乙烯专用料中纳米片层剥离结构的引入能够增强再生聚乙烯的力学性能，耐环境应 力开裂性能，提高对环境腐蚀介质的阻隔性能及耐防腐性能。该聚乙烯专用料层能够有效 延缓管道防腐层的破坏，延长防腐层和管道的使用寿命，确保管道安全和油气正常运输。目 前聚乙烯专用料层材料普遍使用管材级高密度聚乙烯，但其粘度大挤出效率低并且成本较 高。本发明使用再生塑料中回收量最大的再生聚乙烯制备聚乙烯防腐专用料，提高资源再 利用率，节约资源和能源符合可持续发展趋势，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 (1)水滑石的合成 按[M2+]和[M3+]的摩尔比为 2:1 制备混合盐溶液，[M2+] =L 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溶 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。滴加完毕后所得浆液在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)聚乙烯管道防腐专用料的制备 聚乙烯管道防腐专用料原料按重量百分比配比如下： 马来酸酐接枝聚乙烯颗粒 3~5% 再生聚乙烯基体树脂颗粒 30~60% 再生聚乙烯管道料颗粒 20~30% 再生增韧剂颗粒 5~10% 流平剂 5~10% 炭黑母粒 5~6% 复合抗氧剂 0. 3~0. 6% 成核剂 0· 1~0· 8% 氟树脂 1~1.5% 润滑剂 0. 5~1% 有机阴离子插层水滑石 1~4% 上述原料在配方中总量为100%。
[0007] 所述的马来酸酐接枝聚乙烯颗粒接枝率为1~1. 5%。
[0008] 所述的聚乙烯基体树脂中组成按重量百分比为再生高密度聚乙烯颗粒30~60%，再 生低密度聚乙烯颗粒0~20%，再生线性低密度聚乙烯颗粒20~30%。
[0009] 所述的再生聚乙烯管道料颗粒为PE80或PE100级进水管再生料，采用双峰分布 的管道料能够提高再生料体系的加工性能及耐环境应力开裂。
[0010] 所述的增韧剂为POE再生颗粒、EVA再生颗粒中的一种。
[0011] 所述的炭黑母粒中炭黑含量40~50%，LDPE含量50~60%。
[0012] 所述的流平剂为热塑性酚醛树脂、聚丙烯酸酯中的一种。
[0013] 所述抗氧剂为1010、168、300、硫代二丙酸二月桂酯（DLTP)其中的两种。
[0014] 所述的成核剂为硬脂酸钾、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。
[0015] 所述的润滑剂为裂解蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、白蜡油中的一种。
[0016] 所述的氟树脂为聚全氟乙丙烯粉末、聚四氟乙烯粉末中的一种。 其制备工艺如下： (1) 首先将马来酸酐接枝聚乙烯，再生聚乙烯基体树脂颗粒、再生聚乙烯管道料颗粒、 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放入混料机中以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°C，八区 200°C，九区 200°C，机头 190°C。
[0017] 本发明具有如下优点： (1)本发明使用有机阴离子插层水滑石与再生聚乙烯通过熔融共混制备再生聚乙烯管 道防腐专用料，有机阴离子插层水滑石在熔融共混过程中通用剪切作用在聚乙烯基体中剥 离，形成纳米片层结构，增加了对3PE粘结剂层的粘接作用。
[0018] (2)纳米粒径的片层剥离状水滑石在聚乙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。
[0019] (3)本发明配方以再生聚乙烯为基材制备聚乙烯管材防腐专用料，属于再生资源 回收利用领域，能够大幅度节省能源，具有较高的经济效益和社会价值。
[0020] (4)通过纳米材料复合工艺及复合配方能够提高再生聚乙烯材料性能。
【具体实施方式】
[0021] 应用实例 实施例1 (一）有机阴离子插层水滑石的制备 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。滴加完毕后所得浆液在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/再生聚乙烯防腐管道专用料的制备 再生聚乙烯管道防腐专用料原料按重量百分称取原料(单位：公斤）： 马来酸酐接枝聚乙烯颗粒 5 再生聚乙烯基体树脂颗粒 60 再生聚乙烯管道料颗粒 20 再生增韧剂颗粒 10 流平剂 6 炭黑母粒 5 复合抗氧剂 0.3 插层水滑石 1 成核剂 〇. 1 氟树脂 1 润滑剂 〇. 2 所述的马来酸酐接枝聚乙烯颗粒接枝率为I. 〇~1. 5%。
[0023] 所述的聚乙烯基体树脂中组成按重量百分比为再生高密度聚乙烯颗粒60%，再生 低密度聚乙烯颗粒20%，再生线性低密度聚乙烯颗粒20%。
[0024] 所述的再生聚乙烯管道料颗粒为PE80级进水管再生料。
[0025] 所述的增韧剂为POE再生颗粒。
[0026] 所述的炭黑母粒中炭黑含量50%，LDPE含量50%。
[0027] 所述的流平剂为聚丙烯酸酯。
[0028] 所述的抗氧剂为1010与168,质量比为3:1。
[0029] 所述的成核剂为巴斯夫K7090。
[0030] 所述的润滑剂为裂解蜡。
[0031] 所述的氟树脂为聚全氟乙丙烯粉末。
[0032] 再生聚乙烯防腐管道专用料的制备工艺： (1)首先将马来酸酐接枝聚乙烯颗粒，再生聚乙烯基体树脂颗粒、再生聚乙烯管道料 颗粒、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放入混合机中以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°C，八区 200°C，九区 200°C，机头 190°C。
[0033] 实施例2 (一）有机阴离子插层水滑石的制备 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后干燥。
[0034] (二）有机阴离子插层水滑石/再生聚乙烯管道防腐专用料制备 聚乙烯管道防腐专用料原料按重量百分称取原料(单位：公斤）： 马来酸酐接枝聚乙烯颗粒 5 再生聚乙烯基体树脂颗粒 50 再生聚乙烯管道料颗粒 30 再生增韧剂颗粒 10 流平剂 6 炭黑母粒 5 复合抗氧剂 0.3 插层水滑石 1 成核剂 〇. 1 氟树脂 〇. 2 润滑剂 〇. 2 所述的马来酸酐接枝聚乙烯颗粒接枝率为1~1. 5%。
[0035] 所述聚乙烯基体树脂中组成按重量百分比为再生高密度聚乙烯颗粒60%，再生低 密度聚乙烯颗粒20%，再生线性低密度聚乙烯颗粒20%。
[0036] 所述再生聚乙烯管道料颗粒为PE80级进水管再生料。
[0037] 所述增韧剂为EVA再生颗粒。
[0038] 所述的炭黑母粒中炭黑含量50%，LDPE含量50%。
[0039] 所述流平剂为聚丙烯酸树脂中的一种。
[0040] 所述抗氧剂为1010与168,质量比为3:1。
[0041] 所述的成核剂为巴斯夫K7090。
[0042] 所述的润滑剂为裂解蜡。
[0043] 所述的氟树脂为聚全氟乙丙烯粉末。
[0044] 再生聚乙烯管道防腐专用料的制备工艺： (1)首先将马来酸酐接枝聚乙烯颗粒，再生聚乙烯基体树脂颗粒、再生聚乙烯管道料 颗粒、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放入混合机中以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°C，八区 200°C，九区 200°C，机头 190°C。
[0045] 实施例3 (一）有机阴离子插层水滑石的制备 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 [Mg