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CN112280184A - 一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带及制备方法 - Google Patents

一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带及制备方法 Download PDF

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李占兵
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Abstract

本发明提供了一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带，包括如下重量份数的各原料：聚丙烯40‑60份，聚乙烯40‑60份，电子发泡剂3‑5份，功能性助剂5‑8份；本发明提供了一种可以提高导热系数和海底压缩强度的电子辐照交联发泡聚丙烯保温带；本发明利用挤出机、电子辐照、高温常压水平发泡系统和分切系统的相互配合，制备出的保温带在导热和压缩强度等方面有效提高。

Description

一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带及制备方法
技术领域
本发明涉及一种保温带，具体是一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带及制备方法。
背景技术
目前，在海洋工程中的软管应用日益增多，对一些较高稠度的原油(如含蜡、含胶质等高凝点原油)，在管输过程中，若不采取特殊措施，当油温降低到一定值时，会陆续析出高分子量及低分子量的蜡组分，导致原油黏度增大，流动性变差。或在高压长距离输送天然气条件下，使得天然气水合物，以似松散冰的固态形状析出，严重时将导致管道堵塞等，造成生产事故发生。因此，需对海底管线进行有效的保温处理，以保证管线的正常运行。
国内海底管道保温材料研制的技术水平较低，存在导热系数和压缩强度普遍较低的情况，海洋保温材料依赖从国外进口，设备和造价昂贵，运输周期长。因此，需开发深水海底油气管道保温新材料，以满足国内深水油气开发的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带，包括如下重量份数的各原料：
聚丙烯40-60份，聚乙烯40-60份，电子发泡剂3-5份，功能性助剂5-8份。
一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带的制备方法，包括如下步骤：
S1、原料改性；
采用电子辐照的方法，通过高能电子束将聚乙烯和聚丙烯进行分子改性，辐照剂量为1.5MGV，速率为10.2；
S2、原料配比；
按照原料配方，将改性后的聚丙烯、聚乙烯、电子发泡剂、功能性助剂进行配比，并通过注料系统注入高速混合机中，进行物理混合，混合时间大于30min，混合后取出放入第一容器内待用；
S3、挤出母片；
将第一容器内的混合物通过注料系统注入到挤出机内，当挤出机内的混合物呈熔融状态后，通过成型模具系统定型，再由双牵引辊，进行匀速牵引，形成厚度均匀的母片；再经过收卷母片系统对母片进行收卷后，等待电子辐照；
其中，挤出机与成型模具系统的连接处采用嵌套模式进行二级加热，加热温度为170-190℃；
S4、电子辐照；
母片挤出后，经电子辐照进行加工；
S5、水平发泡；
将电子辐照后的母片放置24小时后，经高温常压水平发泡系统，进行低温、高发泡；
S6、分切；
母片发泡后，进入分切系统，分切成带状结构；
S7、成品收卷；
采用多工位收卷机，对保温带进行收卷。
作为本发明进一步的方案：所述母片厚度为2.60-2.7mm，宽度为500-600mm。
作为本发明进一步的方案：所述挤出机转速16-20Hz/min，电压为290-340v，电流为160-240A，挤出机物料内部压力1.2-4MPa，前段模具口网压力2.0-4.5MPa。
作为本发明进一步的方案：所述挤出机的挤出六区温度为160-180℃，单口模具六区温度为155-175℃。
作为本发明进一步的方案：所述保温带宽度为30-90mm，长度为200-600m，厚度为2mm-10mm。
作为本发明进一步的方案：所述卷筒内径为200-450mm，厚度为20-30mm，重量为2-3.5kg。
作为本发明进一步的方案：所述保温带导热系数为0.060-0.090W/m·k，压缩强度大于2MPa，断裂伸长率大于10％，密度为0.30-0.50g/cm3。
作为本发明进一步的方案：所述保温带应用范围为水下300-3000m。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种可以提高导热系数和海底压缩强度的电子辐照交联发泡聚丙烯保温带；本发明利用挤出机、电子辐照、高温常压水平发泡系统和分切系统的相互配合，制备出的保温带在导热和压缩强度等方面有效提高。
其中，由于聚丙烯料与聚乙烯材料熔点温度不同，采用电子改性方法，先把原材料分别改性，改变聚乙烯和聚丙烯的分子之间的内部结构，达到提高其抗拉强度及断裂伸长率等物理性能，改性后的材料进行充分共混，从而达到其导热系数和压缩强度等物理要求。
本发明对原料进行电子改性，增强了原料本身的物理性能，更好的保证产品在生产过程中得到理想的技术参数。在海洋的软管中采用了电子辐照交联发泡聚丙烯保温带，其他材料均不是发泡，在管路中既能有效的保温，又能降低软管本身的重量。
另外，因电子发泡剂的熔点略低，由于挤出机有强大的摩擦能力，在与聚丙烯混合时，易出现发泡现象，母片内部会形成微孔，影响辐照过程，最终影响产品品质，导致电子辐照交联发泡聚丙烯保温带内部出现孔洞，导热系数下降。为了解决此问题，采用二级加热方式，二级加热在挤出机与模具连接处位置，采用嵌套模式进行加热，聚乙烯与聚丙烯在挤出机充分混合时，保证电子发泡剂与聚丙烯充分混合。
同时，电子辐照交联发泡聚丙烯保温带是挤出机进行融化，在特制的模具中，直接定型，在辐照，发泡，分切，计算电子辐照交联发泡聚丙烯保温带冷却后产品尺寸要求能满足使用要求。在安装缠绕过程中，方便施工，进行限定米数，卷盘直径大小，高度，单独设计工位收卷器，保证，每卷产品大小一致，运输方便，施工方便。本发明降低了生产成本，实现国产化，并且运输周期短，提高工程进度，施工时简单方便。
附图说明
图1为一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带及制备方法的制备系统示意图。
图2为一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带及制备方法中流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-2，一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带，包括如下重量份数的各原料：
聚丙烯40-60份，聚乙烯40-60份，电子发泡剂3-5份，功能性助剂5-8份。
一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带的制备方法，包括如下步骤：
S1、原料改性；
采用电子辐照的方法，通过高能电子束将聚乙烯和聚丙烯进行分子改性，辐照剂量为1.5MGV，速率为10.2；
S2、原料配比；
按照原料配方，将改性后的聚丙烯、聚乙烯、电子发泡剂、功能性助剂进行配比，并通过注料系统注入高速混合机中，进行物理混合，混合时间大于30min，混合后取出放入第一容器内待用；
S3、挤出母片；
将第一容器内的混合物通过注料系统注入到挤出机内，当挤出机内的混合物呈熔融状态后，通过成型模具系统定型，再由双牵引辊，进行匀速牵引，形成厚度均匀的母片；再经过收卷母片系统对母片进行收卷后，等待电子辐照，母片厚度为2.60-2.7mm，宽度为500-600mm；
其中，挤出机与成型模具系统的连接处采用嵌套模式进行二级加热，加热温度为170-190℃；
另外，挤出机转速16-20Hz/min，电压为290-340v，电流为160-240A，挤出机物料内部压力1.2-4MPa，前段模具口网压力2.0-4.5MPa；
同时，挤出机的挤出六区温度为160-180℃，单口模具六区温度为155-175℃；
S4、电子辐照；
母片挤出后，经电子辐照进行加工；
其中，电子辐照是指电子加速器(0.2-10.0MeV)产生的电子射线或放射性同位素(Cs-137或Co-60)产生的伽马(γ)射线的能量转移给被辐照物质，在电离辐射作用下，被照物质产生电离和激发释放出自由基和其他活性粒子，是被照物质产生物理化学变化，达到人们所需的结果，技术参数如下：
参数 数值
高压 2.0
总流(ma) 19.9
阳压(KV) 8.4
阳流(A) 6.5
真空显示(pa) 3.4-5
牵引速度(HZ) 6.5
S5、水平发泡；
将电子辐照后的母片放置24小时后，经高温常压水平发泡系统，进行低温、高发泡，发泡炉设定参数如下：
参数 数值
预热温度(℃) 160-175
发泡温度(℃) 224-228
牵引速度 2.0-3.0
网带速度 1.6-2.0
S6、分切；
母片发泡后，进入分切系统，分切成带状结构；保温带宽度为30-90mm，长度为200-600m，厚度为2mm-10mm；
S7、成品收卷；
采用多工位收卷机，对保温带进行收卷；其中，卷筒内径为200-450mm，厚度为20-30mm，单个卷筒重量在2-3.5kg；成品的测试值如下；
序号 物性 单位 测试值
1 表观密度 g/cm3 0.30-0.50
2 拉伸强度 MPa ≥2
3 断裂伸长率 ％ ≥10
4 导热系数 W/(m·k) 0.060-0.090
在本实施例中，所用原材料说明：
聚丙烯料，密度：0.90-0.93g/cm3，熔融指数：1.0-10g/10min；
聚乙烯料，密度：0.92-0.93g/cm3，熔融指数：2.0-8g/10min；
电子发泡剂，发气量ml/g200-220，分解温度：170-220，纯度％＞97；
功能性助剂，粉料，密度0.90-1.30g/cm3，熔点138-175℃。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带，其特征在于，包括如下重量份数的各原料：
聚丙烯40-60份，聚乙烯40-60份，电子发泡剂3-5份，功能性助剂5-8份。
2.一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、原料改性；
采用电子辐照的方法，通过高能电子束将聚乙烯和聚丙烯进行分子改性，辐照剂量为1.5MGV，速率为10.2；
S2、原料配比；
按照原料配方，将改性后的聚丙烯、聚乙烯、电子发泡剂、功能性助剂进行配比，并通过注料系统注入高速混合机中，进行物理混合，混合时间大于30min，混合后取出放入第一容器内待用；
S3、挤出母片；
将第一容器内的混合物通过注料系统注入到挤出机内，当挤出机内的混合物呈熔融状态后，通过成型模具系统定型，再由双牵引辊，进行匀速牵引，形成厚度均匀的母片；再经过收卷母片系统对母片进行收卷后，等待电子辐照；
其中，挤出机与成型模具系统的连接处采用嵌套模式进行二级加热，加热温度为170-190℃；
S4、电子辐照；
母片挤出后，经电子辐照进行加工；
S5、水平发泡；
将电子辐照后的母片放置24小时后，经高温常压水平发泡系统，进行低温、高发泡；
S6、分切；
母片发泡后，进入分切系统，分切成带状结构；
S7、成品收卷；
采用多工位收卷机，对保温带进行收卷。
3.根据权利要求2所述的一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带的制备方法，其特征在于，所述母片厚度为2.60-2.7mm，宽度为500-600mm。
4.根据权利要求2所述的一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带的制备方法，其特征在于，所述挤出机转速16-20Hz/min，电压为290-340v，电流为160-240A，挤出机物料内部压力1.2-4MPa，前段模具口网压力2.0-4.5MPa。
5.根据权利要求2所述的一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带的制备方法，其特征在于，所述挤出机的挤出六区温度为160-180℃，单口模具六区温度为155-175℃。
6.根据权利要求2所述的一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带的制备方法，其特征在于，所述保温带宽度为30-90mm，长度为200-600m，厚度为2mm-10mm。
7.根据权利要求2所述的一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带的制备方法，其特征在于，所述卷筒内径为200-450mm，厚度为20-30mm，重量为2-3.5kg。
8.根据权利要求2所述的一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带的制备方法，其特征在于，所述保温带导热系数为0.060-0.090W/m·k，压缩强度大于2MPa，断裂伸长率大于10％，密度为0.30-0.50g/cm3。
9.根据权利要求2所述的一种电子辐照交联发泡聚丙烯保温带的制备方法，其特征在于，所述保温带应用范围为水下300-3000m。
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