CN101643634B - 一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂，原料组成按质量百分比为，聚乙烯为60％～80％；反应单体为5％～20％；引发剂为0.1％～1％；成核剂为0.5％～5％；抗氧剂为0.1％～2％；碳黑为5％～25％；所述的反应单体选自马来酸酐、马来酸二丁酯或者丙烯酰胺衍生物中的一种或几种；所述的引发剂选自过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁烷、叔丁基过氧化氢或者异丙苯过氧化氢中的一种；所述的成核剂选自苄基山梨醇衍生物系列成核剂或者磷酸金属盐衍生物系列成核剂中的一种；所述的抗氧剂为主抗氧剂1010和助抗氧剂618。本发明的优点：具有优异的力学性能，耐磨性能以及热学性能，应用广泛。
Description
【技术领域】
本发明涉及胶黏剂领域，具体的说，是一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂。
【背景技术】
关于金属管道外防腐的多层防腐材料与工艺的研究可以追溯到上世纪八十年代。1980年，Samour et al在其专利USP4213486中阐明了金属管道外表面的多层防腐工艺。根据其专利可以发现当时的技术特点是两层防腐结构。其中里层为热敷在金属管道外表面的熔结环氧粉末树脂，外层为粘合/包裹在熔结环氧粉末树脂表面的聚烯烃层；其中又包含两部分，一部分是包裹熔结环氧粉末树脂提供第一道防腐功能的聚乙烯胶带，另一部分是在聚乙烯胶带与熔结环氧粉末树脂之间提供粘合作用的胶粘剂，其中胶粘剂粘附在聚乙烯胶带上与聚乙烯一起作为聚烯烃防腐层。虽然该项技术理论上可行，在实践上也具有一定的可操作性，但还是有其弊端：首先，该技术对熔结环氧粉末的要求非常苛刻，如该环氧树脂的凝胶化时间为5～35秒，并且在250℃下1～4分钟内固化，这样固化后的熔结环氧粉末很难与聚乙烯胶带表面的聚烯烃胶黏剂形成有效的化学键合；如果熔结环氧粉末完全固化前卷绕聚烯烃防腐层，在250℃的高温下聚乙烯以及胶黏剂会熔化、融合、流挂，使得防腐层防腐性能下降以及局部涂敷不匀而影响防腐性能；如果在熔结环氧粉末固化、降温后涂装聚烯烃防腐层，则聚乙烯胶带表面的压敏(或热融)胶黏剂很难在聚乙烯带与熔结环氧粉末间提供足够的附着力，这样势必会影响到整个管材的防腐性能。
随后Crook et al于2001及2002年分别在USP 6224957以及USP 6488998提出了使用三层聚合物防腐材料对金属管材进行外防腐；该技术的主要特点是使用了三层聚乙烯材料，最里层的低密度聚乙烯内含有杀菌剂以防止细菌侵蚀金属管材，然后中间层使用高密度聚乙烯以防止里层的杀菌剂向外逃逸而降低杀菌效果；虽然该技术在涂层柔韧性、层间结合力以及杀菌方面有其独特之处，但该技术仅对硫酸厌氧菌引起的腐蚀进行了较好的防御而忽略了其他腐蚀类型的影响，如微生物、电化学以及空气氧化所造成的影响等。
中国专利号ZL200610043777.1公开了一种用于埋地钢质管道的外防腐材料，其由以下成分构成：高密度聚乙烯、线形结构乙烯-高碳-α-烯烃、抗氧剂、光稳定剂、碳黑、硅烷偶联剂、极性单体、过氧化物。虽然该专利简化了制备工艺，节约了制造成本，但该技术在聚乙烯在埋地管道复杂腐蚀方面的防腐功能还有不足。
此外，中国专利申请号200610122005.7公开了一种用于钢质管外层防腐的复合缠绕带及其生产方法与使用方法，先将聚乙烯带与聚乙烯胶黏剂热合后缠绕在经抛丸、除锈加热及喷涂熔结环氧粉末的钢质直管上，冷却后形成均匀防腐层；此工艺技术配置在防老化、防腐、耐久性、耐候性、抗剥落性等方面都有很好的性能，也能达到很好的防腐效果，然而这种防腐结构在管道防腐生产线上不容易操作，如涂装时需要将聚乙烯带绷紧辊涂，由于这种方式涂装的聚乙烯不会有很好的结晶性能，因此其力学强度以及拉伸性能(主要为拉伸倍率)也会受到影响，可能会导致缠绕时聚乙烯带的受力变形或断裂而影响防腐性能，在管道施工过程中也容易造成表面损伤；还有其加工工艺也比较繁琐容易给安全高效的生产带来隐患。
因此，有必要发明一种油气管道专用聚乙烯胶成核增容胶黏剂来改善多层防腐结构最外层的聚乙烯的结晶性能，从而系统的提高聚乙烯胶带的拉伸性能、力学性能、热学性能以及生产加工性能。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂，各组分按质量百分比为，
聚乙烯为60％～80％，优选为68％～72％；反应单体为5％～20％，优选为8％～12％；引发剂为0.1％～1％，优选为0.4％～0.6％；成核剂为0.5％～5％，优选为0.8％～1.2％；抗氧剂为0.1％～2％，优选为0.4％～0.6％；碳黑为5％～25％，优选为18％～22％；
所述的聚乙烯，重均分子量为1000～400000g/mol；
所述的反应单体选自马来酸酐、马来酸二丁酯以及丙烯酰胺衍生物中的一种或几种，优选为马来酸酐；
所述的引发剂选自过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁烷、叔丁基过氧化氢、异丙苯过氧化氢中的一种，优选为过氧化二苯甲酰；
所述的成核剂选自苄基山梨醇衍生物系列成核剂、磷酸金属盐衍生物系列成核剂中的一种；
所述的抗氧剂为主抗氧剂1010和助抗氧剂618，其中，主抗氧剂1010与助抗氧剂618的质量比为1∶1～5∶1；
所述的聚乙烯由中国石化茂名石化分公司提供，型号为951-050；
所述的马来酸酐由姜堰市华飞化工厂提供，型号为HF-302；
所述的过氧化二苯甲酰由江苏强盛化工有限公司生产，型号为BPO-50；
所述的马来酸二丁酯由上海卓锐化工有限公司生产；
所述的丙烯酰胺衍生物由江西昌九农科化工有限公司生产；
所述的过氧化二异丙苯由太仓塑料助剂厂有限公司生产；
所述的过氧化二特丁烷由泰州市远大化工原料有限公司生产；
所述的叔丁基过氧化氢由淄博京和化工染料有限公司生产；
所述的异丙苯过氧化氢由江苏省泰兴市试剂化工厂生产；
所述的苄基山梨醇衍生物系列成核剂由天津市中科健化工有限公司生产；
所述的磷酸金属盐衍生物系列成核剂由杭州信大塑料化工有限公司生产；
所述的主抗氧剂1010由山东省临沂市三丰化工有限公司公司生产；
所述的助抗氧剂618由山东省临沂市三丰化工有限公司公司生产。
一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂制成膜的制备方法，具体步骤为，
(1)首先，将聚乙烯、马来酸酐、过氧化二苯甲酰搅拌混合均匀，然后将混合物转入双螺杆挤出机内加热熔融、混合，调节螺杆的转速使聚乙烯与反应单体在130～190℃的螺杆内接枝2～5分钟；
(2)其次，接枝后逐步加入少量1，3，2，4-二(3-甲基4-苄基)山梨醇、抗氧剂、碳黑等助剂，搅拌少量时间后挤出造粒或者挤出至较低温度的压延生产线；
(3)然后，压延机在90～130℃的温度下将聚乙烯压制成膜，然后迅速对压制成的聚乙烯夹克料膜进行拉伸；
(4)最后，再将拉伸膜切割成一定的规格后直接热辊绕在涂有熔结环氧粉末及中间层胶黏剂(如聚乙烯胶)的热钢管上。
本发明一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂的积极效果是：
与单纯的多层防腐结构最外聚乙烯防腐层相比，本发明所公开的一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂所制成的夹克料膜中由于含有一定量的接枝聚乙烯，因此膜中具有一定量的网络交联点而有助于整个膜形成均一稳定的整体结构，并且具有更高的力学强度以及热稳定性。
本发明所公开的一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂所制成的夹克料膜中由于含有一定量的成核剂，这使得聚乙烯夹克料膜拉伸成型时聚乙烯分子会很快的在成核剂的作用下沿着应力方向以成核剂为核加速取向结晶，节省了聚乙烯分子自身成核所需要的时间，同时使得更多的聚乙烯分子能在较高的温度(高于成核温度)下结晶而形成更完善，更规整，结晶度更高，伸直链晶体比例更高的聚乙烯晶体，这些直接的决定了所得到的聚乙烯膜具有更优异的力学性能，耐磨性能以及热学性能，有利的防止了膜的力学性能不足以及在热辊绕前拉伸时聚乙烯夹克料膜的断裂问题。
与单纯的多层防腐结构最外聚乙烯防腐层相比，制备本发明所公开的一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂夹克料膜所要求的设备简单，可在原有生产设备上稍加改性直接生产。使用本发明所制得的油气管道可广泛的用于室内、室外、地下、空中、炎热、寒冷、潮湿、干燥地区的油气输送。
【附图说明】
图1实施例1的聚乙烯夹克料膜的加工工艺流程图。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂的具体实施方式。
实施例1
(一)原料配比：
原料：聚乙烯，白色粒状切片，分子质量60000-70000g/mol
反应单体：马来酸酐，含量≥99％，熔点，51-54℃
引发剂：过氧化二苯甲酰
成核剂：1，3，2，4-二(3-甲基4-苄基)山梨醇
抗氧剂：主抗氧剂1010，助抗氧剂618；碳黑
原料配比：聚乙烯68％，反应单体10％，引发剂0.5％，成核剂1％，碳黑20％，抗氧剂0.5％(均为质量百分比，其中主抗氧剂0.4％，助抗氧剂0.1％)。
(二)制备方法：
一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂制成膜的制备方法：
将聚乙烯，反应单体，引发剂，抗氧剂混合均匀后投料于双螺杆挤出机中，控制螺杆挤出机的转速使混合物在整个螺杆内停留大约3分钟，双螺杆挤出机温度，第一段区170℃，第二，三段区190℃，成核剂在第三段区内加入；然后挤出造粒封装或者将接枝聚乙烯熔体直接进入压延、拉伸、切割生产线。
若接枝聚乙烯熔体进入压延、拉伸、切割生产线，压延温度为115℃，然后对压延后的聚乙烯夹克料膜迅速在常温下拉伸约10倍，最后将膜切边后热辊绕于依次涂有熔结环氧粉末以及聚乙烯熔胶的钢管表面，切边废料回收循环利用。
(三)性能测试
力学性能测试：通用材料测试机DXLL-2000；
膜厚度测试：干膜厚度仪；
所得聚乙烯夹克料膜性能如表1所示。
实施例2
(一)原料配比：
除聚乙烯63％，马来酸酐15％，过氧化二异丙苯0.5％外，其它原料组成同实施例1，所得聚乙烯夹克料膜性能如表1所示。
(二)制备方法：
制备方法同实施例1。
实施例3
(一)原料配比：
除反应单体使用马来酸二丁酯外，引发剂为过氧化二特丁烷，其它原料组成同实施例1，所得聚乙烯夹克料膜性能如表1所示。
(二)制备方法：
制备方法同实施例1。
实施例4
(一)原料配比：
除成核剂使用Hyperform HPN-20E外，引发剂为异丙苯过氧化氢，其它原料组成同实施例1，所得聚乙烯夹克料膜性能如表1所示。
(二)制备方法：
制备方法同实施例1。
比较例1
(一)原料配比：
除聚乙烯78％，马来酸酐0％外，其它原料组成同实施例1，所得聚乙烯夹克料膜性能如表1所示。
(二)制备方法：
制备方法同实施例1。
比较例2
(一)原料配比：
除聚乙烯69％，成核剂0％外，其它原料组成同实施例1，所得聚乙烯夹克料膜性能如表1所示。
(二)制备方法：
制备方法同实施例1。
表1：聚乙烯夹克料膜性能
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂，其特征在于，原料组成按质量百分比为，聚乙烯为60％～80％；反应单体为5％～20％；引发剂为0.1％～1％；成核剂为0.5％～5％；抗氧剂为0.1％～2％；碳黑为5％～25％；
所述的聚乙烯的重均分子量为1000～400000g/mol；
所述的反应单体选自马来酸酐或者马来酸二丁酯中的一种；
所述的引发剂选自过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁烷、叔丁基过氧化氢或者异丙苯过氧化氢中的一种；
所述的成核剂选自1，3，2，4-二(3-甲基-4-苄基)山梨醇成核剂或者Hyperform HPN-20E成核剂中的一种；
所述的抗氧剂为主抗氧剂1010和助抗氧剂618，其中，主抗氧剂1010与助抗氧剂618的质量比为1∶1～5∶1。
2.根据权利要求1所述的一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂，其特征在于，所述的聚乙烯优选为68％～72％。
3.根据权利要求1所述的一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂，其特征在于，所述的反应单体优选为8％～12％；所述的反应单体优选为马来酸酐。
4.根据权利要求1所述的一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂，其特征在于，所述的引发剂优选为0.4％～0.6％；所述的引发剂优选为过氧化二苯甲酰。
5.根据权利要求1所述的一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂，其特征在于，所述的成核剂优选为0.8％～1.2％。
6.根据权利要求1所述的一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂，其特征在于，所述的抗氧剂优选为0.4％～0.6％。
7.根据权利要求1所述的一种油气管道专用聚乙烯胶成核增熔胶黏剂，其特征在于，所述的碳黑优选为18％～22％。
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