CN103709974B - 一种低加工温度粘接树脂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低加工温度粘接树脂及其制备方法与应用，该低加工温度粘接树脂由接枝高压聚乙烯20～30重量份、高压聚乙烯20～30重量份、聚烯烃弹性体20～30重量份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5～10重量份、聚乙烯醇缩丁醛10～20重量份、聚乙烯蜡1～5重量份和抗氧剂0.1～0.5重量份制备得到。本发明的低加工温度粘接树脂外观为乳白色颗粒状，性能稳定，与钢材的粘接力高，剥离强度达到300N/cm以上；本发明提供的粘接树脂价格便宜，能完全替代EAA，可以给钢衬聚乙烯管行业带来非常客观的经济效益和社会效益。

Description

一种低加工温度粘接树脂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及高分子胶粘剂领域，具体涉及一种低加工温度粘接树脂及其制备方法与应用，该低加工温度粘接树脂尤其适合应用于钢衬聚乙烯管中。
背景技术
钢衬聚乙烯管是在普通钢管里面内衬一层聚乙烯，由于聚乙烯性能稳定，且是整体一次内衬，所以该复合管具有无接缝，耐腐蚀，传输介质不与金属接触等优点，目前在国内应用广泛。钢管内表面与聚乙烯之间需要靠一层粘接树脂进行粘接，由于其加工工艺的要求，粘接树脂的加工温度一般要求在100℃左右。目前，行业内主要用乙烯-丙烯酸共聚物（EAA）作为粘接树脂，但EAA在国内供应紧张，且价格昂贵，因此，迫切需要一种能替代EAA的粘接树脂。
发明内容
为了克服现有钢衬聚乙烯管粘接树脂——EAA供应紧张、价格昂贵的缺陷，本发明的首要目的在于提供一种低加工温度粘接树脂，用于替代EAA。
本发明的另一目的在于提供上述低加工温度粘接树脂的制备方法。本发明的粘接树脂采用两步法完成：第一步通过反应挤出技术制得接枝高压聚乙烯（接枝LDPE），第二步将制得的接枝LDPE与其他组分进行有效复配，得到最后的粘接树脂。
本发明的再一目的在于提供上述低加工温度粘接树脂的用途。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种低加工温度粘接树脂，该低加工温度粘接树脂是由以下按重量份数计的原料制备得到：
所述的接枝高压聚乙烯由以下方法制备得到：
将1～5份极性单体、0.1～0.5份引发剂溶解在丙酮中，然后与100份高压聚乙烯（LDPE）混合，最后通过挤出机反应挤出，得到接枝高压聚乙烯；所述份数为重量份数。
所述的极性单体为马来酸酐（MAH）、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺或甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）中的一种，更加优选为马来酸酐（MAH）；
所述引发剂为过氧化二异丙苯（DCP）、过氧化苯甲酰（BPO）、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化氢或异丙苯过氧化氢中的一种以上；
所述高压聚乙烯的熔体流动速率（MI）为7-50g/10min；
所述丙酮的质量是极性单体与引发剂质量之和；
所述挤出机的加工温度为160-180℃。
所述聚烯烃弹性体的MI值为0.5-20g/10min；
所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的苯乙烯（S）和丁二烯（B）的比例S/B=30/70-40/60；
所述聚乙烯醇缩丁醛的粘度为5-30S。
所述聚乙烯蜡的重均分子量为1000-3000。
所述的抗氧剂是巴斯夫公司产品，为168、1010、B215或B225中的一种以上。
上述的低加工温度粘接树脂的制备方法，包括以下步骤：
将接枝高压聚乙烯、高压聚乙烯、聚烯烃弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯蜡和抗氧剂混合均匀，通过挤出机造粒，得到低加工温度粘接树脂；所述份数为重量份数。
所述挤出机的反应温度为160～200℃。
上述的低加工温度粘接树脂在钢衬聚乙烯管中的应用。
本发明的原理是：用于第一步接枝的LDPE和第二步复配的LDPE是PE三大体系（HDPE，LLDPE，LDPE）中熔点最低的，加工温度低；而POE的熔点更低，能进一步降低体系的加工温度；SBS作为体系的增粘树脂，能进一步提高粘接力；本发明的最大创新点是引入PVB，PVB的软化温度非常低，只有60-65℃，单独使用时，对钢材的粘接力非常有限，但在本发明的配方体系中，通过引入PVB能产生明显的协同效应，显著提高体系的低温粘接性。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明的低加工温度粘接树脂外观为乳白色颗粒状，性能稳定，加工温度低，与钢材的粘接力高，剥离强度达到300N/cm以上。
2、本发明提供的粘接树脂价格便宜，能完全替代EAA，可以给钢衬聚乙烯管行业带来非常客观的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种低加工温度粘接树脂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将3份马来酸酐、0.1份过氧化二异丙苯(DCP)溶解在3.1份丙酮中，然后与100份LDPE(MI=7g/10min)一起加入到高速混合机中混合均匀，最后通过双螺杆挤出机反应挤出，加工温度为180℃；得到接枝LDPE；所述份数是重量份数；
（2）将接枝LDPE30重量份、LDPE(MI=50g/10min)30重量份、POE(MI=0.5g/10min)20重量份、SBS(S/B=30/70)9重量份、PVB10重量份(粘度为5S)、聚乙烯蜡（重均分子量为3000）1重量份和抗氧剂B215（巴斯夫公司）0.3重量份一起加入到高速混合机中，混合均匀，通过双螺杆挤出机共混造粒，双螺杆挤出机的加工温度为160℃，得到用于钢衬聚乙烯管的低加工温度粘接树脂。
实施例2
一种低加工温度粘接树脂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将1份甲基丙烯酸、0.1份过氧化苯甲酰(BPO)、0.2份过氧化二叔丁基溶解在1.3份丙酮中，然后与100份LDPE(MI=50g/10min)一起加入到高速混合机中混合均匀，最后通过双螺杆挤出机反应挤出，加工温度为170℃；得到接枝LDPE；所述份数是重量份数；
（2）将接枝LDPE25重量份、LDPE(MI=7g/10min)25重量份、POE(MI=6g/10min)25重量份、SBS(S/B=30/70)7重量份、PVB15重量份（粘度为15S）、聚乙烯蜡（重均分子量为2000）3重量份、抗氧剂1010（巴斯夫公司）0.1重量份和抗氧剂168（巴斯夫公司）0.3重量份一起加入到高速混合机中，混合均匀，通过双螺杆挤出机共混造粒，双螺杆挤出机的加工温度为180℃，得到用于钢衬聚乙烯管的低加工温度粘接树脂。
实施例3
一种低加工温度粘接树脂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将5份丙烯酰胺、0.2份叔丁基过氧化氢、0.3份异丙苯过氧化氢溶解在5.5份丙酮中，然后与100份LDPE(MI=50g/10min)一起加入到高速混合机中混合均匀，最后通过双螺杆挤出机反应挤出，加工温度为160℃；得到接枝LDPE；所述份数是重量份数；
（2）将接枝LDPE20重量份、LDPE(MI=7g/10min)20重量份、POE(MI=20g/10min)30重量份、SBS(S/B=40/60)5重量份、PVB20重量份（粘度为30S）、聚乙烯蜡（重均分子量为1000）5重量份和抗氧剂B225（巴斯夫公司）0.3重量份一起加入到高速混合机中，混合均匀，通过双螺杆挤出机共混造粒，双螺杆挤出机的加工温度为200℃，得到用于钢衬聚乙烯管的低加工温度粘接树脂。
对比例：
（1）将5份丙烯酰胺、0.2份叔丁基过氧化氢、0.3份异丙苯过氧化氢溶解在5.5份丙酮中，然后与100份LDPE(MI=50g/10min)一起加入到高速混合机中混合均匀，最后通过双螺杆挤出机反应挤出，加工温度为160℃；得到接枝LDPE；所述份数是重量份数；
（2）将接枝LDPE20重量份、LDPE(MI=7g/10min)40重量份、POE(MI=20g/10min)30重量份、SBS(S/B=40/60)5重量份、聚乙烯蜡（重均分子量为1000）5重量份和抗氧剂B225（巴斯夫公司）0.3重量份一起加入到高速混合机中，混合均匀，通过双螺杆挤出机共混造粒，双螺杆挤出机的加工温度为200℃，得到用于钢衬聚乙烯管的低加工温度粘接树脂。
将实施例1～3和对比例得到的粘接树脂用DSC法检测熔点，按标准GB/T2790与钢板进行粘接性测试，测试结果如表1。
表1实施例1～3和对比例所得粘接树脂的测试结果
从表1中可以看出，与未添加PVB的对比例相比，实施例3所得到的粘接树脂的熔点有一定降低，而剥离强度则显著提高。另外，实施例1-3所得到的粘接树脂的熔点都低于110℃，剥离强度也都非常高，完全能满足钢衬聚乙烯管对粘接树脂的低加工温度要求。
本发明的用于钢衬聚乙烯管的低加工温度粘接树脂的应用过程是先将粘接树脂均匀的涂覆在聚乙烯管表面，然后将聚乙烯管插入到钢管中，通过加热加压，使内衬的聚乙烯管紧密的粘合在钢管内表面，冷却定型后即得到钢衬聚乙烯管。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低加工温度粘接树脂，其特征在于：该低加工温度粘接树脂是由以下按重量份数计的原料制备得到：
所述的接枝高压聚乙烯由以下方法制备得到：
将1～5份极性单体、0.1～0.5份引发剂溶解在丙酮中，然后与100份高压聚乙烯混合，最后通过挤出机反应挤出，得到接枝高压聚乙烯；所述份数为重量份数。
2.根据权利要求1所述的低加工温度粘接树脂，其特征在于：
所述的极性单体为马来酸酐、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺或甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种；
所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化氢或异丙苯过氧化氢中的一种以上。
3.根据权利要求2所述的低加工温度粘接树脂，其特征在于：所述的极性单体为马来酸酐。
4.根据权利要求1所述的低加工温度粘接树脂，其特征在于：
所述高压聚乙烯的熔体流动速率为7-50g/10min；
所述丙酮的质量是极性单体与引发剂质量之和；
所述挤出机的加工温度为160-180℃。
5.根据权利要求1所述的低加工温度粘接树脂，其特征在于：
所述聚烯烃弹性体的MI值为0.5-20g/10min；
所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的苯乙烯和丁二烯的比例30/70-40/60；
所述聚乙烯醇缩丁醛的粘度为5-30S。
6.根据权利要求1所述的低加工温度粘接树脂，其特征在于：所述聚乙烯蜡的重均分子量为1000-3000。
7.根据权利要求1所述的低加工温度粘接树脂，其特征在于：所述的抗氧剂为168、1010、B215或B225中的一种以上。
8.根据权利要求1-7任一项所述的低加工温度粘接树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
将接枝高压聚乙烯、高压聚乙烯、聚烯烃弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯蜡和抗氧剂混合均匀，通过挤出机造粒，得到低加工温度粘接树脂；所述份数为重量份数。
9.根据权利要求8所述的低加工温度粘接树脂的制备方法，其特征在于：所述挤出机的反应温度为160～200℃。
10.权利要求1-7任一项所述的低加工温度粘接树脂在钢衬聚乙烯管中的应用。
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