一種聚丙烯微晶陶瓷復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及復(fù)合材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有高防腐、高強(qiáng)度、高耐 溫、高耐磨等特殊性能的功能化、高性能聚丙烯微晶陶瓷復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國石油、天然氣資源的輸送主要依靠管道來實(shí)現(xiàn)，管道一般為鋼制螺旋焊管。由 于管道穿越的地形復(fù)雜，所處環(huán)境不僅在空間上不同，而且還會隨時(shí)間的變化遭受各種介 質(zhì)的侵蝕。這些管道的泄露事故中有28%是由于腐蝕穿孔造成的。管道的腐蝕不僅會造成 因穿孔而引起的油、氣跑漏損失，引起火災(zāi)等，而且還有維修帶來的材料和人力的浪費(fèi)。 [0003] 本發(fā)明的復(fù)合材料主要針對油氣輸送管道特別是海洋油氣輸送管道的海水腐蝕 問題，這種復(fù)合材料可用于鋼塑復(fù)合管道的內(nèi)外層塑管，復(fù)合材料吸收濕氣使鋅粉離子化， 對金屬起電化學(xué)保護(hù)作用，同時(shí)具有很好的耐磨和耐溫性能。
[0004] 一般而言，通常在聚合復(fù)合材料中加入填料，以取代昂貴的聚合物成分，或改善復(fù) 合材料整體的特定性能，或者同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目的。通常，為了對性能產(chǎn)生明顯的影響，必 需采用大量的填料。然而，大量填料的加入在使復(fù)合材料的至少一種力學(xué)性能增強(qiáng)的同時(shí)， 經(jīng)常會對其它的力學(xué)性能產(chǎn)生不利的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種具有高防腐、高強(qiáng)度、高耐 溫、高耐磨的功能化、高性能聚丙烯微晶陶瓷復(fù)合材料及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] -種聚丙烯陶瓷復(fù)合材料，由以下組分按照重量份數(shù)制備而成：
[0008] 聚丙烯樹脂基體體系：聚丙烯（PP) 100份，硅酮粉1-5份，彈性體接枝物增韌改性 劑5-10份，抗氧劑1010 0. 5-1份；
[0009] 微晶陶瓷體系：硅酸鹽類微晶陶瓷30-56份，氧化鋅（細(xì)度彡800目）60-66份，蒙 脫土 2-3份，鈦酸酯偶聯(lián)劑2-3份；
[0010] 聚丙烯樹脂基體體系和微晶陶瓷體系的重量比為：70-80 : 30-20。
[0011] 在上述方案的基礎(chǔ)上，一種復(fù)合材料，由以下組分按照重量份數(shù)制備而成：
[0012] 聚丙烯樹脂基體體系：聚丙烯（PP) 100份，硅酮粉3份，彈性體接枝物增韌改性劑 5份，抗氧劑10100. 5份
[0013] 微晶陶瓷體系：硅酸鹽類微晶陶瓷30份，氧化鋅（細(xì)度彡800目）60份，蒙脫土 2 份，鈦酸酯偶聯(lián)劑2份；
[0014] PP基體體系和微晶陶瓷體系的重量比為：（70/30)
[0015] 在上述方案的基礎(chǔ)上，所述硅酮粉為聚硅氧烷聚合物，平均粒徑3?8 μπι。
[0016] 在上述方案的基礎(chǔ)上，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為三異硬脂?；佀岙惐ィ═TS);彈 性體接枝物增韌改性劑為馬來酸酐功能化的三元乙丙橡膠（EPDM)，接枝率0. 8-1. 2%。
[0017] -種如上所述的復(fù)合材料，具體的制備方法如下：
[0018] 1)按量稱取微晶陶瓷體系中各組分，將各組分輸入捏合機(jī)中，在捏合機(jī)攪拌葉片 轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分，溫度多100°C的條件下捏合20分鐘，然后放料冷卻至室溫；
[0019] 2)按量稱取聚丙烯（PP)、娃酮粉、彈性體接枝物增韌改性劑、抗氧劑1010等組份 放入高速捏合機(jī)中，然后按量加入步驟1)制備的的復(fù)合材料進(jìn)行高速共混；高速捏合機(jī)轉(zhuǎn) 速為1000轉(zhuǎn)/分，捏合溫度80°C，捏合時(shí)間10分鐘，然后放料形成混合料，冷卻至室溫；
[0020] 3)將混合料放入反應(yīng)型雙螺桿共混擠出造粒機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)性共混、擠出造粒。其 擠出過程中的工藝技術(shù)參數(shù)是：擠出溫度控制區(qū)段多6段，溫度梯度范圍140-230°C，螺 桿轉(zhuǎn)速彡360r/min，螺桿直徑彡30mm，長徑比L/D = 30,物料在機(jī)筒中的平均停留時(shí)間為 2-5min.將擠出后的共混復(fù)合材料進(jìn)行以水冷切粒方式進(jìn)行造粒。
[0021] 上述復(fù)合材料，主要用作金屬管道的內(nèi)襯或外部防腐材料。
[0022] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明制備的復(fù)合材料解決傳統(tǒng)的油氣集輸管道在使用過程 中存在的腐蝕、磨損問題。配方體系中硅酮粉不僅改善體系的流動性，還能增加體系的韌 性；同樣，彈性體接枝物可以改善PP基體和微晶陶瓷的界面結(jié)合強(qiáng)度，提高復(fù)合材料力學(xué) 強(qiáng)度，同時(shí)還對基體起到增韌作用?？傊?，復(fù)合材料中各組分相互作用，充分發(fā)揮各組份的 增韌和增強(qiáng)作用，成為制備高強(qiáng)度、高韌性、高耐磨復(fù)合材料的關(guān)鍵。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下實(shí)施例僅用于對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并不是用來限制本發(fā)明的范圍。
[0024] 硅酸鹽類微晶陶瓷英杰惠能（北京）能源新技術(shù)有限公司與青島科技大學(xué)高分子 工程材料研宄所合作生產(chǎn)，商品名：蓋世盾類微晶無機(jī)陶瓷粉體
[0025] 氧化鋅天津市大茂化學(xué)試劑廠
[0026] 蒙脫土上海譜振生物科技有限公司
[0027] 三異硬脂酰基鈦酸異丙酯（TTS)浙江沸點(diǎn)化工有限公司
[0028] PP中石化茂名
[0029] 硅酮粉星貝達(dá)（北京）化工材料有限公司
[0030] 馬來酸酐功能化的三元乙丙橡膠（ETOM)南京德巴高分子材料有限公司
[0031] 抗氧劑1010湖北興銀化工有限公司
[0032] 捏合機(jī)南通福斯特機(jī)械制造有限公司型號IOL
[0033] 反應(yīng)型雙螺桿共混擠出造粒機(jī)南京聚力化工機(jī)械有限公司型號SHJ-65B
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 一種復(fù)合材料，具體的制備方法如下：
[0036] 1)稱取硅酸鹽類微晶陶瓷30kg，氧化鋅（細(xì)度彡800目）60kg，蒙脫土 2kg，三異 硬脂?；佀岙惐ィ═TS) 2kg，將各組分輸入捏合機(jī)中，在捏合機(jī)攪拌葉片轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/ 分，捏合機(jī)溫度l〇〇°C的條件下捏合20分鐘，然后放料冷卻至室溫；
[0037] 2)將重量組分為聚丙烯（PP) 100kg、馬來酸酐功能化的三元乙丙橡膠（EPDM) 5kg、 娃酮粉2kg、抗氧劑1010 0. 4kg等組份混合，從混合物中取出75kg，與步驟1中制備的復(fù)配 材料20kg，放入高速捏合機(jī)中，進(jìn)行高速共混。高速捏合機(jī)轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分，捏合溫度 80°C，捏合時(shí)間10分鐘，然后放料形成混合料，冷卻至室溫。
[0038] 3)將混合料放入反應(yīng)型雙螺桿共混擠出造粒機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)性共混、擠出造粒。其 擠出過程中的工藝技術(shù)參數(shù)是：擠出溫度控制區(qū)段6段，溫度梯度范圍140、180、190、200、 210、200°C，螺桿轉(zhuǎn)速200r/min，螺桿直徑30mm，長徑比L/D = 30，物料在機(jī)筒中的停留時(shí)間 為2min，將擠出后的共混復(fù)合材料進(jìn)行以水冷切粒方式進(jìn)行造粒、包裝。
[0039] 實(shí)施例2