CN103468180B

CN103468180B - 3pe防腐管道用胶粘剂的制备方法

Info

Publication number: CN103468180B
Application number: CN201310417116.0A
Authority: CN
Inventors: 徐祥明; 郭铭; 张圣国; 庞德仁
Original assignee: LIAOYANG KANGDA PLASTIC RESIN Co Ltd
Current assignee: LIAOYANG KANGDA PLASTIC RESIN Co Ltd
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2033-09-13
Also published as: CN103468180A

Abstract

本发明涉及一种3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法。将基质树脂、接枝单体和引发剂，于低速混合机混匀，再用双螺杆挤出机挤出造粒，制得聚乙烯接枝母料；取20-40份聚乙烯接枝母料、15-30份高密度聚乙烯、0-10份低密度聚乙烯、20-50份线性低密度聚乙烯、5-35份增粘剂，得混合物，然后加入混合物总重量0.1-1%的抗氧剂，于高速混合机中混匀，再以双螺杆挤出机挤出造粒，得到目标产物3PE防腐管道用胶粘剂。本发明配方工艺简单，产品性价比高，适于大规模连续批量生产，接枝单体及引发剂添加量少，对环境污染显著降低，具有广阔的应用前景。

Description

3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法

技术领域

本发明属于胶粘剂领域，特别涉及一种用于3PE防腐管道的胶粘剂制备方法。

背景技术

随着我国的西气东输，有近4000公里的管道需采用三层PE外防腐涂层技术的3PE防腐管道。其结构是：埋地钢管的底层为熔结环氧粉末（FBE）得到的环氧底漆，中间层为胶粘剂，面层为挤塑聚乙烯。环氧底漆的作用是与钢管表面直接粘结，形成牢固的涂膜，具有耐化学腐蚀和抗阴极剥离的性能；中间层胶粘剂使底、面层粘结到一起；面层PE对钢管表面起到机械保护与防腐蚀、绝缘、防透水（气）的作用。通常三层PE防腐的埋地钢管使用寿命达到50年，即被认为是目前国际上最先进的管道外防腐技术，而其中胶粘剂也起到关键作用。

现有中间层胶粘剂存在的问题是：① 现有的制备方法有熔融接枝、溶液接枝、固相接枝、溶剂热合接枝、热引发接枝、辐射和等离子体方法接枝等，这些方法复杂，不适于批量生产；② 所采用的配方较复杂，组分过多，特别是所用的接枝单体马来酸酐（MAH）用量太大，高达5%，所用的过氧化物引发剂为过氧化二异丙苯（DCP），不仅用量大（0.5%），而且受热后的分解产物具有明显臭味，既不利于环保也不利于人们的身心健康。③ 制备过程中需要添加流平剂来调整熔体粘度，使产品的熔体指数在6-10左右，结果导致胶粘剂只能用于喷涂工艺，无法用于缠绕包覆工艺，况且PE热熔胶粉末的制备也相当麻烦。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法。本发明的方法生产配方简化、工艺设备简单、产品粘结强度好、物性及其它性能全面达到或超过GB/T23257-2009标准和DIN30670标准，产品性价比更高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法，方法如下：

1）将基质树脂、接枝单体和引发剂，于低速混合机中，控制转速100r/min，于室温混合3-4分钟，再用同向双螺杆挤出机，控制转速200r/min，挤出温度为160-190℃，挤出造粒，制得聚乙烯接枝单体母料；

所述的基质树脂是，按重量百分比由40-70%的高密度聚乙烯（HDPE）、0-10%的低密度聚乙烯（LDPE）、20-50%的线性低密度聚乙烯（LLDPE）和10-20%的乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）组成；

所述的接枝单体是马来酸酐（MAH）、丙烯酸（AA）、甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）或苯乙烯（St）；优选的，接枝单体是马来酸酐（MAH）；接枝单体的用量为基质树脂重量的1.0-2.0%；

所述的引发剂是二叔丁基过氧化物（DTBP）、过氧化二异丙苯（DCP）或过氧化苯甲酰（BPO）；优选的，引发剂是二叔丁基过氧化物（DTBP）；引发剂的用量为基质树脂重量的0.10-0.20%；

2）取20-40份聚乙烯接枝单体母料、15-30份高密度聚乙烯、0-10份低密度聚乙烯、20-50份线性低密度聚乙烯、5-35份增粘剂，得混合物，然后加入混合物总重量0.1-1%的抗氧剂，于高速混合机中，控制转速400r/min，于室温混合2-3分钟，再用同向双螺杆挤出机，控制转速350r/min，挤出温度为170-190℃，挤出造粒，得到目标产物3PE防腐管道用胶粘剂；

所述的增粘剂是乙烯-辛烯共聚物（POE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、以聚苯乙烯为末端段以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物（SEBS）或三元乙丙橡胶（EPDM）的一种或两种以上的混合；优选的，增粘剂是乙烯-辛烯共聚物（POE）和乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）的混合物。

本发明的有益效果是：本发明以PE为基质树脂，通过挤出反应在聚乙烯分子链上接枝带有极性官能团的单体。通过本发明的方法制备的胶粘剂，其活性基团（酸酐）与环氧底漆的环氧基团反应形成化学键合，又以其PE基质与面层PE相容，从而使底层和面层牢固地粘接到一起，产品粘结强度好、物性及其它性能全面达到或超过GB/T23257-2009标准和DIN30670标准。本发明的方法特别采用二叔丁基过氧化物（DTBP）为引发剂，确保产品热分解无味，同时极大地降低了接枝单体马来酸酐的用量，从而减少了对环境的污染和对操作人员健康的伤害。本发明的方法配方简单，设备简单，方法易于操作。

具体实施方式

实施例1 3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法

（一）制备聚乙烯接枝马来酸酐母料（PE-g-MAH母料）

1）配方

基质树脂：按重量百分比，由65% HDPE、25% LLDPE和10% EVA组成；

接枝单体：马来酸酐（MAH），用量为基质树脂的1.3%；

引发剂：二叔丁基过氧化物（DTBP），用量为基质树脂的0.13%。

2）反应挤出工艺

将基质树脂、接枝单体和引发剂依次加入低速混合机中，于室温、转速100r/min，混合3-4min，用同向双螺杆挤出机（75型，长/径比为40），各段温度依次设定为175℃，180℃，185℃，190℃，190℃，190℃，185℃，185℃，180℃和175℃，螺杆转速为200r/min，挤出、拉条、水冷、鼓风吹干、切粒、真空干燥、得到聚乙烯接枝马来酸酐母料（PE-g-MAH母料）。

（二）制备3PE防腐管道用胶粘剂

1）配方：见表1

2）反应挤出工艺

按表1的配方将各原料依次加入高速混合机中，于室温，转速400r/min，混合2-3分钟，采用同向双螺杆挤出机（75型，长/径比为40），各段温度依次设定为175℃，180℃，185℃，190℃，190℃，190℃，185℃，185℃，180℃和175℃，螺杆转速为350r/min，挤出、拉条、水冷、鼓风吹干，切粒、真空干燥、均化、包装，得到3PE防腐管道用胶粘剂。

（三）产品检测结果见表1。

实施例2 3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法

（一）制备聚乙烯接枝马来酸酐母料（PE-g-MAH母料）

1）配方

基质树脂：按重量百分比，由70% HDPE、20% LLDPE和10% EVA组成；

接枝单体：马来酸酐（MAH），用量为基质树脂的1.5%；

引发剂：二叔丁基过氧化物（DTBP），用量为基质树脂的0.15%。

2）反应挤出工艺：同实施例1。

（二）制备3PE防腐管道用胶粘剂

1）配方：见表1

2）反应挤出工艺：同实施例1。

（三）产品检测结果见表1。

表1

实施例3 3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法

（一）制备聚乙烯接枝丙烯酸母料（PE-g-AA母料）

1）配方

基质树脂：按重量百分比，由60% HDPE、5% LDPE 、20% LLDPE和15% EVA组成；

接枝单体：丙烯酸（AA），用量为基质树脂的2.0%；

引发剂：过氧化二异丙苯（DCP），用量为基质树脂的0.20%。

2）反应挤出工艺：同实施例1。

（二）制备3PE防腐管道用胶粘剂

1）配方：取40份PE-g-AA母料、15份HDPE、5份LDPE、20份LLDPE、10份EVA和10份POE，得混合物，抗氧剂的用量为混合物总重量的0.3%。

2）反应挤出工艺：同实施例1。

（三）产品检测结果：熔融流动速率 3.2g/10min、拉伸强度 17.9MPa、断裂伸长率 723.2%、剥离强度（与铁粘结25±5℃）（N/cm） 89N/cm。

实施例4 3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法

（一）制备聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯母料（PE-g- GMA母料）

1）配方

基质树脂：按重量百分比，由40% HDPE、50% LLDPE和10% EVA组成；

接枝单体：甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA），用量为基质树脂的2.0%；

引发剂：过氧化苯甲酰（BPO），用量为基质树脂的0.2%。

2）反应挤出工艺：同实施例1。

（二）制备3PE防腐管道用胶粘剂

1）配方：取20份PE-g- GMA母料、30份HDPE、10份LDPE、35份LLDPE和5份增粘剂SEBS，得混合物，抗氧剂的用量为混合物总重量的0.5%。

2）反应挤出工艺：同实施例1。

（三）产品检测结果：熔融流动速率2.7g/10min、拉伸强度19.3MPa、断裂伸长率610.7%、剥离强度（与铁粘结25±5℃）（N/cm）92N/cm。

实施例5 3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法

（一）制备聚乙烯接枝苯乙烯母料（PE-g- St母料）

1）配方

基质树脂：按重量百分比，由50% HDPE、10% LDPE、30% LLDPE和10% EVA组成；

接枝单体：苯乙烯（St），用量为基质树脂的1.5%；

引发剂：过氧化苯甲酰（BPO），用量为基质树脂的0.15%。

2）反应挤出工艺：同实施例1。

（二）制备3PE防腐管道用胶粘剂

1）配方：取30份PE-g- GMA母料、20份HDPE、5份LDPE、30份LLDPE、和15份增粘剂三元乙丙橡胶，得混合物，抗氧剂的用量为混合物总重量的0.3%。

2）反应挤出工艺：同实施例1。

（三）产品检测结果：熔融流动速率3.4g/10min、拉伸强度19.5MPa、断裂伸长率650.1%、剥离强度（与铁粘结25±5℃）（N/cm） 82N/cm。

Claims

1.一种3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法，其特征在于方法如下：

1)将基质树脂、接枝单体和引发剂，于低速混合机中混匀，低速混合机的转速为100r/min，于室温混合3-4分钟；再用双螺杆挤出机挤出造粒，所用双螺杆挤出机转速为200r/min，挤出温度为160-190℃，制得聚乙烯接枝单体母料；所述的基质树脂是，按重量百分比由40-70％的高密度聚乙烯、0-10％的低密度聚乙烯、20-50％的线性低密度聚乙烯和10-20％的乙烯-醋酸乙烯共聚物组成；

2)取20-40份聚乙烯接枝单体母料、15-30份高密度聚乙烯、0-10份低密度聚乙烯、20-50份线性低密度聚乙烯和5-35份增粘剂，得混合物，然后加入混合物总重量0.1-1％的抗氧剂，于高速混合机中混匀，高速混合机的转速为400r/min，于室温混合2-3分钟；再以双螺杆挤出机挤出造粒，所用双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出温度为170-190℃，得到目标产物3PE防腐管道用胶粘剂。

2.根据权利要求1所述的3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法，其特征在于：接枝单体的用量为基质树脂重量的1.0-2.0％；引发剂的用量为基质树脂重量的0.10-0.20％。

3.根据权利要求1-2所述的任一3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述的接枝单体是马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯或苯乙烯。

4.根据权利要求3所述的3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述的接枝单体是马来酸酐。

5.根据权利要求1-2所述的任一3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述的引发剂是二叔丁基过氧化物、过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰。

6.根据权利要求5所述的3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述的引发剂是二叔丁基过氧化物。

7.根据权利要求1-2所述的任一3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述的增粘剂是乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、以聚苯乙烯为末端段以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物、或三元乙丙橡胶的一种或两种以上的混合。

8.根据权利要求7所述的3PE防腐管道用胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述的增粘剂是乙烯-辛烯共聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物的混合物。