一種纖維增強(qiáng)聚丙烯材料及其管道的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料改性領(lǐng)域，具體涉及一種纖維增強(qiáng)聚丙烯材料及其管道的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]目前塑料管道主要采用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等單一的熱塑性塑料制造。這些采用單一熱塑性塑料制造的管道，普遍存在且突出的缺點(diǎn)是強(qiáng)度較低，剛度較小，耐熱溫度較差，因此對(duì)需要承受較大負(fù)載或復(fù)雜負(fù)荷，以及比較惡劣的外部環(huán)境下使用就顯得力有未逮，而且塑料管道相對(duì)直徑較大時(shí)生產(chǎn)所耗費(fèi)的材料也很多。例如最高等級(jí)的HDPE管道專用料PE100的設(shè)計(jì)應(yīng)力僅8MPa，而增強(qiáng)細(xì)鋼絲的設(shè)計(jì)應(yīng)力一般在100MPa 左右。
[0003]為了進(jìn)一步擴(kuò)大塑料管道的市場(chǎng)領(lǐng)域，突破傳統(tǒng)管道的局限，開(kāi)拓和尋求技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性能更好的新型管道。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外都在努力探索開(kāi)發(fā)增強(qiáng)性塑料管道，其目的是通過(guò)結(jié)合其他的增強(qiáng)材料，由目前的通用塑料發(fā)展至強(qiáng)度更高、耐沖擊性更好的增強(qiáng)性塑料，使塑料管道具有能夠承受壓力更大、耐溫更高，減少原料消耗和制造更大的直徑。
[0004]塑料增強(qiáng)管道的特點(diǎn)是既能夠承受較高工作壓力，同時(shí)還保持了塑料管道有一定柔韌性的優(yōu)點(diǎn)，可以做成盤(pán)管形式，每盤(pán)長(zhǎng)度從幾十米到近千米。國(guó)外主要應(yīng)用在石油、天然氣開(kāi)采，高壓長(zhǎng)距離輸送天燃?xì)庖约案鞣N需要較高壓力輸送介質(zhì)的管線領(lǐng)域。通常是以提高抗內(nèi)壓能力為目標(biāo)采取的三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，內(nèi)外層為各種熱塑性樹(shù)脂塑料，中間層是由纖維、鋼材料或其他高強(qiáng)度材料構(gòu)成的增強(qiáng)層，國(guó)際上習(xí)慣稱其為增強(qiáng)熱塑性塑料復(fù)合管(簡(jiǎn)稱RTP)，根據(jù)增強(qiáng)層材料的不同，分為玻纖增強(qiáng)管、鋼帶增強(qiáng)管、鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)管等等。這種增強(qiáng)熱塑性塑料復(fù)合管的制造工藝一般是先生產(chǎn)管道內(nèi)層，在內(nèi)層的基礎(chǔ)上直接使用高強(qiáng)度的各種合成纖維，如芳綸，無(wú)機(jī)纖維，如玻璃纖維，鋼絲鋼帶等增強(qiáng)層直接纏繞在內(nèi)管上，然后再生產(chǎn)管道外層將中間層包裹形成。
[0005]以全鋼帶或網(wǎng)孔鋼帶為增強(qiáng)層的復(fù)合管道，因塑料和金屬的收縮率相差200倍以上，在冷卻過(guò)程中會(huì)在管壁內(nèi)部形成較大的內(nèi)應(yīng)力，而在焊接點(diǎn)和沖孔的邊緣處，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中點(diǎn)，因此增加了管道破壞的風(fēng)險(xiǎn)。所以這種增強(qiáng)管道由于可靠性的原因沒(méi)有成為市場(chǎng)上的主要推廣產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耐高壓、耐高溫、耐腐蝕能力強(qiáng)，抗拉伸和耐沖擊強(qiáng)度高，線膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱系數(shù)適中，使用壽命長(zhǎng)的纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料；并提供其管道的應(yīng)用。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征是，它包含由以下重量份組分構(gòu)成:聚丙烯樹(shù)脂80-100份，纖維30-40份，晶須5-15份，無(wú)機(jī)粒子5_15份，彈性體10-20份，潤(rùn)滑劑0.1-1份，抗氧劑0.1-1份，偶聯(lián)劑0.1-1份。
[0008]所述的纖維為經(jīng)過(guò)表面處理的玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維中的一種或多種。
[0009]所述晶須為經(jīng)過(guò)表面處理的碳化硅晶須、鈦酸鉀晶須、氧化鋁晶須中的一種或幾種。
[0010]所述無(wú)機(jī)粒子為硅灰石、滑石粉、碳酸鈣中的一種或幾種。
[0011 ] 所述彈性體為SEBS、POE、EVA、EPDM中的一種或幾種。
[0012]所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、潤(rùn)滑劑TAF中的一種或幾種。
[0013]所述抗氧劑為受阻酚抗氧劑1010或1076與亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑168的復(fù)配物。
[0014]所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種。
[0015]所述的纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料管道的應(yīng)用。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，所具有的有益效果是:本發(fā)明以聚丙烯樹(shù)脂為基體材料，以纖維、晶須、粉狀無(wú)機(jī)粒子作為增強(qiáng)體，相對(duì)于常規(guī)聚丙烯材料在強(qiáng)度方面有很大的提高，以此為原料通過(guò)擠出工藝制造的管道產(chǎn)品相對(duì)于常規(guī)產(chǎn)品會(huì)具有更高耐壓級(jí)別、耐腐蝕能力和更低的線膨脹系數(shù)。具有更優(yōu)異的綜合性能，該管道具備耐高壓能力，耐腐蝕能力強(qiáng)、耐高溫、抗拉伸和耐沖擊強(qiáng)度高，線膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱系數(shù)適中、使用壽命長(zhǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]本發(fā)明的一種纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，包含由以下重量份組分構(gòu)成:聚丙烯樹(shù)脂80-100份，纖維30-40份，晶須5-15份，無(wú)機(jī)粒子5_15份，彈性體10-20份，潤(rùn)滑劑0.1-1份，抗氧劑0.1-1份，偶聯(lián)劑0.1-1份。
[0019]所述的纖維為經(jīng)過(guò)表面處理的玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維中的一種或多種。
[0020]所述晶須為經(jīng)過(guò)表面處理的碳化硅晶須、鈦酸鉀晶須、氧化鋁晶須中的一種或幾種。
[0021]所述無(wú)機(jī)粒子為硅灰石、滑石粉、碳酸鈣中的一種或幾種。
[0022]所述彈性體為SEBS、POE、EVA、EPDM中的一種或幾種。
[0023]所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、潤(rùn)滑劑TAF中的一種或幾種。
[0024]所述抗氧劑為受阻酚抗氧劑1010或1076與亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑168的復(fù)配物。
[0025]所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種。
[0026]所述的纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料管道的應(yīng)用。
[0027]實(shí)施例1:按重量份稱取聚丙烯樹(shù)脂80份，纖維30份，晶須5份，無(wú)機(jī)粒子5份，彈性體10份，潤(rùn)滑劑0.1份，抗氧劑0.1份，偶聯(lián)劑0.1份。將除纖維外的各組分在高速混合機(jī)中混合均勻，分別將混合均勻的物料和經(jīng)表面處理的纖維加入雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口和側(cè)喂料口，經(jīng)熔融擠出、冷卻、造粒，制得纖維增強(qiáng)聚丙烯材料。以纖維增強(qiáng)聚丙烯材料為原料，混入色母再經(jīng)管材擠出生產(chǎn)線熔融擠出、定徑、冷卻、切割，制成纖維增強(qiáng)聚丙烯管道。
[0028]實(shí)施例2:按重量份稱取聚丙烯樹(shù)脂100份，纖維40份，晶須15份，無(wú)機(jī)粒子15份，彈性體20份，潤(rùn)滑劑I份，抗氧劑I份，偶聯(lián)劑I份。纖維增強(qiáng)聚丙烯管道制作方法同實(shí)施例1。
[0029]實(shí)施例3:按重量份稱取聚丙烯樹(shù)脂90份，纖維35份，晶須10份，無(wú)機(jī)粒子10份，彈性體15份，潤(rùn)滑劑0.5份，抗氧劑0.5份，偶聯(lián)劑0.5份。纖維增強(qiáng)聚丙烯管道制作方法同實(shí)施例1。
[0030]實(shí)施例4:按重量份稱取聚丙烯樹(shù)脂85份，纖維33份，晶須8份，無(wú)機(jī)粒子7份，彈性體12份，潤(rùn)滑劑0.3份，抗氧劑0.3份，偶聯(lián)劑0.3份。纖維增強(qiáng)聚丙烯管道制作方法同實(shí)施例1。
[0031]實(shí)施例5:按重量份稱取聚丙烯樹(shù)脂95份，纖維37份，晶須12份，無(wú)機(jī)粒子12份，彈性體17份，潤(rùn)滑劑0.7份，抗氧劑0.8份，偶聯(lián)劑0.8份。纖維增強(qiáng)聚丙烯管道制作方法同實(shí)施例1。
[0032]實(shí)施例6是更具體的實(shí)例:按重量份稱取聚乙烯樹(shù)脂100份，玻璃纖維15份，碳纖維5份，碳化硅晶須5份，滑石粉5份，硅灰石5份，P0E10份，偶聯(lián)劑I份，潤(rùn)滑劑I份，抗氧劑I份。纖維增強(qiáng)聚丙烯管道制作方法同實(shí)施例1。
[0033]實(shí)施例7是另一更具體的實(shí)例:按重量份稱取聚乙烯樹(shù)脂100份，玻璃纖維10份，玄武巖纖維10份，碳化硅晶須5份，滑石粉5份，硅灰石5份，SEBSlO份，偶聯(lián)劑I份，潤(rùn)滑劑I份，抗氧劑I份。纖維增強(qiáng)聚丙烯管道制作方法同實(shí)施例1。
[0034]以上描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征是，它包含由以下重量份組分構(gòu)成:聚丙烯樹(shù)脂80-100份，纖維30-40份，晶須5-15份，無(wú)機(jī)粒子5-15份，彈性體10-20份，潤(rùn)滑劑0.1-1份，抗氧劑0.1-1份，偶聯(lián)劑0.1-1份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征是，所述的纖維為經(jīng)過(guò)表面處理的玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維中的一種或多種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征是，所述晶須為經(jīng)過(guò)表面處理的碳化硅晶須、鈦酸鉀晶須、氧化鋁晶須中的一種或幾種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征是，所述無(wú)機(jī)粒子為硅灰石、滑石粉、碳酸鈣中的一種或幾種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征是，所述彈性體為SEBS、POE、EVA、EPDM中的一種或幾種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征是，所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、潤(rùn)滑劑TAF中的一種或幾種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征是，所述抗氧劑為受阻酚抗氧劑1010或1076與亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑168的復(fù)配物。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征是，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征是，所述的纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料管道的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明是一種纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其管道的應(yīng)用，其特點(diǎn)是，包含聚丙烯樹(shù)脂，纖維，晶須，無(wú)機(jī)粒子，彈性體，潤(rùn)滑劑，抗氧劑，偶聯(lián)劑。纖維為玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維中的一種或多種；晶須為碳化硅晶須、鈦酸鉀晶須、氧化鋁晶須中的一種或幾種；無(wú)機(jī)粒子為硅灰石、滑石粉、碳酸鈣中的一種或幾種；彈性體為SEBS、POE、EVA、EPDM中的一種或幾種；潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、潤(rùn)滑劑TAF中的一種或幾種；抗氧劑為受阻酚抗氧劑1010；偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種。具有耐高壓、耐高溫、耐腐蝕能力強(qiáng)，抗拉伸和耐沖擊強(qiáng)度高，線膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱系數(shù)適中，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】C08K7/10, C08K9/00, C08L53/02, C08L23/08, C08K7/14, C08K7/06, C08K3/26, C08L23/16, C08K13/06, C08K3/34, C08L23/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105061892
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510497154
【發(fā)明人】劉興有
【申請(qǐng)人】吉林省松花湖管業(yè)有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月14日