[发明专利]一种耐低温聚乙烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种耐低温聚乙烯复合材料，按重量份计，包括以下组分：高密度聚乙烯50‑70份；茂金属线性低密度聚乙烯10‑15份；共聚烯烃弹性体20‑35份；炭黑4‑7份。该耐低温聚乙烯复合材料不仅具有‑45℃缺口冲击强度要求大于等于65kJ/m²、同时具有低温条件下耐碰撞和刮擦的优点，适用于低温环境下的管道外壳、或外保护层。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种耐低温聚乙烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

原油、成品油和天然气输运大量使用经防腐处理的钢质管道，三层结构聚乙烯防腐、保温、防撞、防刮擦层（3LPE）技术是近年来发展起来的最先进的管道防腐技术。3LPE的底层为环氧涂料，中间为胶粘剂，面层为聚乙烯。环氧粉末喷涂在经过抛丸除锈后加热的钢管表面，形成熔结环氧层底层，它具有优异的耐腐蚀性能和耐阴极剥离性能；中间层胶粘剂通过侧向挤出缠绕在环氧底层外，将环氧层和最外层聚乙烯牢固粘接在一起；聚乙烯也是通过侧向挤出缠绕在钢管上，最后经冷却，形成完整的三层防腐结构。聚乙烯是非极性聚合物，结晶度高，具有优异的耐化学介质腐蚀、耐老化、耐生物侵蚀的性能，渗透率极低，能有效地阻隔水等物质的侵蚀，在三层防腐结构中起到至关重要地作用。

防腐钢管在或低温环境使用的过程中不可避免会发生磕碰、刮擦，要求防腐聚乙烯具有足够的韧性，才能将损伤控制在可接受的范围内。针对近几年在东北管网建设中出现的问题，行业内对青藏高原等高寒地区天然气管道（格尔木-拉萨管线）的防腐聚乙烯材料提出了很高的耐低温冲击要求，-45℃缺口冲击强度要求大于等于65kJ/m²。目前，满足GB/T 23257-2017的普通防腐聚乙烯的-45℃缺口冲击强度只有不到15kJ/m²。研发设计要求的高寒地区管道专用聚乙烯，成为行业亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种耐低温聚乙烯复合材料，具有耐低温冲击强度好、耐低温碰撞和刮擦的优点。

本发明的另一目的在于，提供上述耐低温聚乙烯复合材料的制备方法和应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种耐低温聚乙烯复合材料，按重量份计，包括以下组分：

高密度聚乙烯 50-70份；

茂金属线性低密度聚乙烯 10-15份；

共聚烯烃弹性体 20-35份；

炭黑 4-7份。

所述的高密度聚乙烯的密度范围是0.940-0.955g/cm³

所述的茂金属线性低密度聚乙烯的密度0.915-0.925g/cm³。茂金属线性低密度聚乙烯是用茂金属催化，以乙烯单体、1-己烯单体或1-辛烯单体聚合得到的聚乙烯。

所述的共聚烯烃弹性体选自乙丙橡胶、三元乙丙橡胶中的至少一种。

乙丙橡胶EPR：熔点：128-208℃，乙丙橡胶系以单烯烃乙烯、丙烯共聚成二元乙丙橡胶。

三元乙丙橡胶EPDM：以乙烯、丙烯及少量非共轭双烯为单体共聚而制得三元乙丙橡胶。

可以根据实际情况决定是否加入0-2份的助剂；所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂中的至少一种。

所述的润滑剂选自硬脂酸盐类润滑剂、脂肪酸类润滑剂、硬脂酸酯类润滑剂中的至少一种；所述的硬脂酸盐类润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌中的至少一种；所述的脂肪酸类润滑剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、脂肪酸酯中的至少一种；所述的硬脂酸酯类润滑剂选自单硬脂酸甘油酯、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。