[发明专利]一种HDPE输油管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种HDPE输油管及其制备方法，属于输油管道材料技术领域。本发明HDPE输油管的制备原料包含如下质量百分比的组分：HDPE 60％～90％、纳米MgO母粒4％～34％、炭黑母粒5％、加工助剂1％。本发明通过对HDPE的阻燃、耐候、阻隔、防静电改性后，可以直接挤出成管，特别适用于加油站的输油管；本发明的HDPE输油管比现有无缝钢管耐腐蚀、成本低，比多层HDPE输油管连接安全、成本低，是一种经济、安全、安装便捷的HDPE输油管。

技术领域

本发明涉及一种HDPE输油管及其制备方法，属于输油管道材料技术领域。

背景技术

加油站大多采用无缝钢管作为成品油输送管道。由于无缝钢管之间通过焊接连接，容易出现泄露点，并且无缝钢管铺设在盐碱性土壤中易被腐蚀，缩短油管使用寿命。因此近年来，多层HDPE输油管开始逐渐取代了无缝钢管作为加油站的专用输油管道。

虽然HDPE具有极好的耐腐蚀、安装便利、连接安全等特点，但是针对输送成品油的特殊用途，输油管还需要具备防静电、油气阻隔性、耐候性、阻燃性等多种性能。为符合输油管的特性，市场上出现的HDPE输油管多设计成多层结构，一般外层是耐候HDPE层，中间是EVOH阻隔层，内层是HDPE防静电层，EVOH和内外层HDPE通过热熔胶进行粘结。这种设计是合理的，但是也存在一些问题：1、中间层是EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)阻隔层，使得HDPE输油管之间无法通过热熔相连，管道连接处的安全性下降；2、多层HDPE管材生产技术较为复杂，EVOH和热熔胶比较贵，造成多层HDPE输油管总成本缺乏竞争力；3、EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)在低湿度的环境下具有极好的阻隔性，但随着环境湿度的增加其阻隔性能会迅速降低。

因此，很有必要研发制备一种成本低、性能优、连接安全的HDPE输油管及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种HDPE输油管及其制备方法，该HDPE输油管具有耐腐蚀、成本低、连接安全的优点。

针对现有的HDPE输油管存在的问题，本发明开发出一种新型的输油管。本发明的输油管只有一层结构，通过纳米MgO对HDPE改性，改性后的HDPE具有极好的油气阻隔性(PE类材料的阻隔性对湿度变化极其不敏感)，也具备了V0级(UL94标准)的阻燃性能。同时通过加入炭黑，使得开发的输油管具备防静电和耐候性能。通过对纳米MgO和炭黑添加量的研究，改性后的HDPE输油管在强度上也比普通HDPE管有所提高。并且因为是单层结构，管道之间可以直接采用热熔承插或者热熔对接焊接来相互连接。因此，与多层HDPE输油管相比，本发明开发的HDPE输油管具有成本低、性能优、连接安全的优势。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种HDPE输油管，所述HDPE输油管的制备原料包含如下质量百分比的组分：HDPE 60％～90％、纳米MgO母粒4％～34％、炭黑母粒5％、加工助剂1％。

HDPE材质的耐腐蚀特性已经决定了HDPE可以用于生产输油管。但是HDPE材料耐候性、阻隔性、防静电、阻燃性等都比较差，需要针对性的改进。本发明通过在HDPE中加入炭黑，以提高耐老化性能，延长使用寿命。在对HDPE阻燃改性的研究中，发明人发现，在HDPE中加入一定量的纳米级MgO粒子后，不但阻燃性能达到V0级，而且检测到改性材料的油气阻隔性也大幅提高。这在学术中称为“纳米阻隔墙效应”，原因是高分子聚合物结构中都会存在一定的自由体积，导致小分子容易渗透。在高分子聚合物中加入纳米级无机粒子后，纳米粒子会填充入高分子聚合物的空隙中，当小分子进入或者渗透聚合物材料时，无法通过无机材料的阻隔，只能改变路径来进一步渗透，从而使小分子的渗透路径增加，时间延长，从而使总渗透量减少。发明人基于此，针对纳米MgO如何与HDPE良好的相容进行了大量的研究，以得出本发明的配比，使得制备得到的HDPE输油管具有优异的性能。