CN102153974B - 一种埋地排水用管材专用粘结树脂的制备方法 - Google Patents

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本发明属于特种粘结树脂材料技术领域，具体涉及一种应用于埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管专用粘结树脂及其制备方法。本发明制备的埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管专用粘结树脂用于埋地排水管有着良好的防水性能，在水长期浸泡环境下仍然保持高粘结强调，并且具有良好的刚性，管材的抗开裂性能、耐压性、稳定性都有所改善，具有耐腐蚀性强。使用此方法管材的成本可以得到明显的降低。

Description

一种埋地排水用管材专用粘结树脂的制备方法
技术领域
本发明属于特种粘结树脂材料技术领域，具体涉及一种应用于埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管专用粘结树脂及其制备方法。 
背景技术
塑料埋地排水管主要分为输送污水的排污管道和输送雨水的排雨水管道。该管道的主要原材料为聚乙烯和聚氯乙烯。聚乙烯(PE)由于性能优良、成本低廉，其薄膜、片材及各种制品广泛应用于日常生活中。但是，由于表面化学惰性极强，PE是很难用通用胶粘剂粘接的，提高PE材料的粘接性能主要通过对PE材料表面进行处理和研究开发新型胶粘剂来实现。研制开发新型聚乙烯用胶粘剂主要是通过对原有聚乙烯用胶粘剂进行改性和合成新型胶粘剂，近年来研究人员研制出了各种新型胶粘剂，主要品种有丙烯酸系胶粘剂、聚氨醋胶粘剂、SBS胶粘剂、压敏型胶粘剂、改性EVA胶粘剂、氯化聚丙烯胶粘剂等。 
目前，聚乙烯用胶粘剂的研究开发已经取得了不少进展，研究的胶粘剂范围比较广泛、开发的品种较多，在实际应用中解决了很多聚乙烯粘接问题。但是目前所开发的聚乙烯用胶粘剂要么使用条件苛刻，要么粘接强度不够高、毒性大，要么价格昂贵，难于解决大量实际工业应用问题。而基于埋地排水管的工作特点该管道应具有极佳的承受外压载荷并保持形状稳定性的能力；具有较高的力学强度和冲击韧性以保持管材整体性；还应具有优良耐磨性和适当的耐应力。而对于埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管中使用的粘结树脂，由于使用环境的影响，一般聚乙烯树脂粘结性弱，使用寿命短，对于工业、农业、市政上的应用存在一定的风险，使用成本高。 
本发明的目的是开发一种新型埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管专用聚乙烯粘结树脂，是一种高粘接强度、无毒害、绿色环保、在水浸泡的环境下能永久粘接、成本低廉的产品。 
发明内容
本发明为了解决埋地排水管专用粘结树脂成本高、粘结度低、在水浸泡环境下使用寿命短等问题，提供了一种新型的埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管专用聚乙烯粘结树脂的制备方法，由该方法制备的材料用于埋地排水管最大的特点是耐水性，能够在水长期浸泡的环境下保持良好的粘结性能，以及具有耐腐蚀性、良好的刚性、耐压性、稳定性、使用寿命长的特点，并且管材的成本明显的降低。 
本发明提出的用于埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的粘结树脂，其质量份配方如 下： 
交联改性聚乙烯树脂      40-70份 
聚乙烯树脂              15-45份 
乙烯-醋酸乙烯共聚树脂   12-28份 
炭黑和氧化锌            5-10份 
本发明的另一目的是提供一种专用粘结树脂的制备方法，其工艺制备过程如下： 
1、交联改性：将聚乙烯和过氧化二异丙苯(DCP)、炭黑和氧化锌加入开炼机混炼，在110℃温度下，熔融混和5-10min。将温度上升至150℃-180℃，压力12-20MPa，反应15min，冷却15min。 
2、共混接枝：将交联改性聚乙烯树脂、聚乙烯树脂、乙烯一醋酸乙烯共聚树脂混合，采用反应挤出接枝技术将丙烯酸(AA)接枝到聚乙烯分子链上。反应温度控制在130-250℃。 
3、混合：按质量份配方将表面处理过的SiO2纳米粒子5-10份、水泥5-10份、氢化松香酯和多萜烯树脂3-8份，硅钙镁晶须3-5份放入高混机中经5-10分钟的冷混后，获得分散均匀的粉末； 
4、高混：按重量百分比将2制备的产品、润滑剂1-3份放入高混机中搅拌，搅拌的同时加热到100-120℃，然后将步骤3经混后获得分散均匀的粉末加入高混机中，在高混机中转速在2000转/分的条件下预混5-10分钟后获得粒状混合物； 
5、混炼：将步骤4获得的粒状混合物料送到双螺杆挤出机中，进料口温度为150-160℃，熔体温度为200-250℃，口模温度为200-220℃的温度范围挤出粘结树脂。 
本发明具有的特点是： 
1、由该方法制备的材料用于埋地排水管有着良好的防水性能，在水长期浸泡环境下仍然保持高粘结强调。 
2、具有良好的刚性，管材的抗开裂性能、耐压性、稳定性都有所改善，具有耐腐蚀性强 
3、管材的成本明显的降低。 
本发明提供的一种埋地排水管专用粘结树脂的制备方法，通过对聚乙烯树脂交联改性，将交联改性聚乙烯树脂、聚乙烯树脂、乙烯一醋酸乙烯共聚树脂混合，采用反应挤出接枝技术将功能单体接枝到聚乙烯分子链上。由于共混交联，产生的过氧化物浓度均匀、可控，解决了聚乙烯在反应挤出接枝过程中的交联问题，制备的聚乙烯粘结树脂具有接枝率和接枝效率高，与金属等极性材料粘结性能好。在交联改性过程中引入炭黑和氧化锌，能够提高交联产物的拉伸强度。 
本发明中引入表面处理过的SiO2纳米粒子，SiO2纳米粒子均匀分散于基材中，提高了产品的耐水性能，玻璃化温度升高；另外，产品的力学性能显著提高，主要是基于处理过的SiO2纳米粒子与基材形成牢固的界面结合。 
本发明中引入水泥主要是减少聚乙烯原料的使用量，降低原材料成本；引用氢化松香酯和多萜烯树脂，主要是作为增粘剂，能够使粘接聚乙烯时的初粘性非常高，并具有较好的粘接强度。引用硅钙镁晶须主要是使其均匀分布在聚乙烯分子与刚性粒子之间，增加分子之间相互作用力，提高材料的刚性。丙烯酸接枝聚乙烯主要是提高粉煤灰和重质碳酸
钙等无机粒子与聚乙烯塑料之间的相容性；引用润滑剂主要是改善配方料的成型加工性能，便于挤出成型。 
具体实施方式
实施例1 
1、将聚乙烯和过氧化二异丙苯(DCP)、炭黑和氧化锌加入开炼机混炼，在110℃温度下，熔融混和6min。将温度上升至160℃，压力15MPa，反应15min，冷却15min。 
2、共混接枝：将交联改性聚乙烯树脂、聚乙烯树脂、乙烯一醋酸乙烯共聚树脂混合，采用反应挤出接枝技术将丙烯酸(AA)接枝到聚乙烯分子链上，反应温度控制在150℃。 
3、混合：按重量百分比将表面处理过的SiO2纳米粒子1％、水泥5％、氢化松香酯和多萜烯树脂5％，硅钙镁晶须3％放入高混机中经7分钟的冷混后，获得分散均匀的粉末； 
4、高混：按重量百分比将2制备的产品70％、润滑剂0％放入高混机中搅拌，搅拌的同时加热到100℃，然后将步骤3经混后获得分散均匀的粉末加入高混机中，在高混机中转速在2000转/分的条件下预混7分钟后获得粒状混合物； 
5、混炼：将步骤4获得的粒状混合物料送到双螺杆挤出机中，进料口温度为150℃，熔体温度为200℃，口模温度为200℃的温度范围挤出专用料。 
实施例2 
1、交联改性：将聚乙烯和过氧化二异丙苯(DCP)、炭黑和氧化锌加入开炼机混炼，在110℃温度下，熔融混和8min。将温度上升至170℃，压力20MPa，反应15min，冷却15min。 
2、共混接枝：将交联改性聚乙烯树脂、聚乙烯树脂、乙烯一醋酸乙烯共聚树脂混合，采用反应挤出接枝技术将丙烯酸(AA)接枝到聚乙烯分子链上。反应温度控制在200摄氏度。 
3、混合：按重量百分比将表面处理过的SiO2纳米粒子2％、水泥10％、氢化松香酯和多萜烯树脂8％，硅钙镁晶须4％放入高混机中经8分钟的冷混后，获得分散均匀的粉末； 
4、高混：按重量百分比将2制备的产品70％、润滑剂0.8％放入高混机中搅拌，搅拌的同时加热到110℃，然后将步骤3经混后获得分散均匀的粉末加入高混机中，在高混机中转速在2000转/分的条件下预混8分钟后获得粒状混合物； 
5、混炼：将步骤4获得的粒状混合物料送到双螺杆挤出机中，进料口温度为155℃，熔体温度为240℃，口模温度为210℃的温度范围挤出专用料。 
对上述2种方法所制得的专用料采用下列测试方法检测：熔体指数采用GB/T3682-2000规定的方法测定，拉伸性能按GB/T1040-92规定的方法测定，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能按GB/T9431-2000规定的方法测定，测得的各项性能参数见表1： 
Figure BSA00000405700500041
并且通过实际应用，该材料的防水性能好，在浸泡在水中1各月，再测量，其性能基本上没有变化，粘结能力强。 

Claims (2)

1.一种应用于埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管专用粘结树脂，其特征在于其质量份配方如下：
Figure FSB00000867795600011
所述填料为水泥。
2.根据权利要求1所述的应用于埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管专用粘结树脂，其特征在于具体操作工艺和步骤如下：
1)交联改性：将聚乙烯和过氧化二异丙苯(DCP)、炭黑和氧化锌加入开炼机混炼，在110℃温度下，熔融混和5-10min，将温度上升至150℃-180℃，压力12-20MPa，反应15min，冷却15min；
2)共混接枝：将交联改性聚乙烯树脂、聚乙烯树脂、乙烯一醋酸乙烯共聚树脂混合，采用反应挤出接枝技术将丙烯酸(AA)接枝到聚乙烯分子链上；反应温度控制在130-250℃；
3)混合：按质量份配方将表面处理过的SiO2纳米粒子5-10份、水泥20-50份、氢化松香酯和多萜烯树脂3-8份，硅钙镁晶须3-5份放入高混机中经5-10分钟的冷混后，获得分散均匀的粉末；
4)高混：按重量份，将步骤2制备的产品、润滑剂1-3份放入高混机中搅拌，搅拌的同时加热到100-120℃，然后将步骤3经混后获得分散均匀的粉末加入高混机中，在高混机中转速在2000转/分的条件下预混5-10分钟后获得粒状混合物；
5)混炼：将步骤4获得的粒状混合物料送到双螺杆挤出机中，进料口温度为150-160℃，熔体温度为200-250℃，口模温度为200-220℃的温度范围挤出粘结树脂。
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