CN104388013A - 一种高耐泡水性能粘接树脂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子胶粘剂的领域，公开了一种高耐泡水性能粘接树脂及其制备方法与应用，该粘接树脂由接枝线性低密度聚乙烯20～30重量份、高压聚乙烯20～40重量份、聚烯烃弹性体10～20重量份、通用级聚苯乙烯10～20重量份、加氢石油树脂5～10重量份、偶联剂0.5～1重量份和抗氧剂0.1～0.5重量份通过反应挤出机挤出造粒制备得到。本发明的高耐泡水性能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/20mm以上，耐泡水性能优异，能给钢塑复合管行业带来非常可观的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及高分子胶粘剂领域，具体涉及一种高耐泡水性能粘接树脂及其制备方法与应用，该粘接树脂适用于钢塑复合管，尤其适合应用于钢衬聚乙烯管和5层结构(聚乙烯-粘接树脂-钢管-粘接树脂-聚乙烯)PSP钢塑复合管。
背景技术
钢塑复合管集合了钢管和塑料的特点，具有无接缝，耐腐蚀，刚性好，承压程度高等优点，用于通信线路上还具有屏蔽的作用，目前在国内应用广泛。钢管表面与聚乙烯之间需要靠一层粘接树脂进行粘接，钢塑复合管的刚性很好，无法缠绕收卷，所以一根钢塑复合管的长度不会太长，从而也导致接头比较多，而在接头的钢塑横切界面总会与流体有接触，耐泡水性不好的粘接树脂往往会因为流体的浸泡出现脱胶情况，钢塑复合管用热熔胶的耐泡水性能较差。如何解决因泡水性差导致开胶的问题成为人们研究的热点。
发明内容
为了克服现有钢塑复合管用粘接树脂泡水易开胶问题，本发明的首要目的在于提供一种高耐泡水性能粘接树脂，用于解决钢塑复合管用粘接树脂泡水脱胶问题。
本发明的另一目的在于提供上述高耐泡水性能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线性低密度聚乙烯(接枝LLDPE)，第二步将制得的接枝LLDPE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高耐泡水性能粘接树脂的应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种高耐泡水性能粘接树脂，由以下按重量份数计的原料制备得到：
所述的接枝线性低密度聚乙烯由以下方法制备得到：
将2～4份极性单体、0.1～0.5份引发剂溶解在有机溶剂中，然后与100份线性低密度聚乙烯(LLDPE)混合，最后通过挤出机反应挤出，得到接枝线性低密度聚乙烯；所述份数为重量份数。所述有机溶剂为丙酮。
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；
所述线性低密度聚乙烯的熔体流动速率(MI)为(2～7)g/10min；
所述高压聚乙烯的熔体流动速率(MI)为(5～7)g/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170～190℃。
所述挤出机的螺杆转速为300～450rpm。
所述聚烯烃弹性体的MI值为(0.5～5)g/10min；
所述通用级聚苯乙烯的MI值在(1～10)g/10min；
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中的一种以上，更加优选为硅烷偶联剂。
所述硅烷偶联为KH550、KH560和DL171中的一种；所述铝酸酯偶联剂为DL-411、DL-411AF、DL-411D或DL-411DF中的一种；所述酞酸酯偶联剂为YB201、YB401、YB301、NXT-201或钛酸酯偶联剂101中的一种。
所述加氢石油树脂的分子量为500～3000。所述加氢石油树脂为C5加氢石油树脂，包括C-115系列、C-100系列。
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。
本发明的高耐泡水性粘接树脂外观为乳白色颗粒状，与钢材的粘接力高，剥离强度达到300N/20mm以上，在50℃水浴下泡水3个月也不开胶。
上述的高耐泡水性能粘接树脂的制备方法，具体包括以下步骤：
将20～30份接枝线性低密度聚乙烯、20～40份高压聚乙烯、10～20份聚烯烃弹性体、10～20份通用级聚苯乙烯、5～10份加氢石油树脂、0.5～1份偶联剂和0.1～0.3份抗氧剂混合均匀，通过挤出机造粒，得到高耐泡水性能粘接树脂；所述份数为重量份数。
所述挤出机的反应温度为170～190℃。所述挤出机的螺杆转速为300～450rpm。
上述的高耐泡水性能粘接树脂在钢衬聚乙烯管和5层结构的PSP两种钢塑复合管中的应用。
本发明的原理是：第一步选用LLDPE进行接枝，主要是因为LLDPE是线性结构，与极性单体接枝后，极性单体能够很好的发挥作用，而LDPE由于其结构与LLDPE不同，与极性单体的接枝率较低，接枝上的、能发挥作用的极性单体很少，接枝后的LDPE的粘结作用不如接枝的LLDPE。用于第一步接枝的LLDPE和第二步复配的LDPE均是涂覆性能极好的树脂，使粘接树脂紧贴钢管表面，减少空隙；同时接枝的LLDPE与LDPE复配能够提高树脂的加工性能以及提高粘结树脂对金属表面的浸润性。而POE则可以提高产品熔体强度，提高产品的物理性能；GPPS能进一步提高粘接力。本发明的最大创新点是引入偶联剂和加氢石油树脂；偶联剂含有两种不同的官能团，一端的官能团能与金属及其氧化物发生键合(氢键)作用，另外一端能够与树脂生成共价键，偶联剂在起作用之前先在体系或者钢表面吸水水解，水解后其中一个官能团与金属发生键合作用，从而在体系中与钢复合后在钢表面起到提高粘接力的作用；同时偶联剂能迁移到粘接层表面，从而改善钢管表面，降低钢管表面的亲水性，在体系中起到提高疏水的作用。加氢石油树脂能提高产品在熔融状态下对钢管表面的浸润性，使粘接树脂能更贴合钢管表面，减少钢管和粘接树脂层间的缝隙，使水分不能渗透进来。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明的高耐泡水性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/20mm以上，在50℃水浴下泡水3个月也不开胶。
2、本发明提供的粘接树脂粘接性能优异，耐泡水性能好，可以提高钢塑复合管的产品品质，提高钢塑复合管的使用寿命，为钢塑复合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
一种高耐泡水性能粘接树脂，通过以下方法制备得到：
(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LLDPE(MI＝7g/10min)一起加入到高速混合机中混合均匀(混合时间为50s)，最后通过双螺杆挤出机反应挤出，加工温度为180℃(螺杆的转速为400rpm)；得到接枝LLDPE；所述份数是重量份数；
(2)将接枝LLDPE 30重量份、LDPE(MI＝7g/10min)30重量份、POE(MI＝5g/10min)15重量份、GPPS(MI＝6g/10min)14重量份、加氢石油树脂10重量份(分子量为2000)(购自南京扬子伊士曼，C-115L)、偶联剂(偶联剂KH560)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(混合时间为50s)，通过双螺杆挤出机共混造粒，双螺杆挤出机的加工温度为170℃(螺杆的转速为400rpm)，得到用于钢塑复合管的高耐泡水性粘接树脂。该粘结树脂的外观为乳白色颗粒状。
实施例2
一种高耐泡水性粘接树脂通过以下方法制备得到：
(1)将2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2.3份丙酮中，然后与100份LLDPE(MI＝7g/10min)一起加入到高速混合机中混合均匀(混合时间为60s)，最后通过双螺杆挤出机反应挤出，加工温度为170℃(螺杆转速为300rpm)；得到接枝LLDPE；所述份数是重量份数；
(2)将接枝LLDPE 20重量份、LDPE(MI＝7g/10min)39.2重量份、POE(MI＝5g/10min)20重量份、GPPS(MI＝6g/10min)15重量份、加氢石油树脂5重量份(分子量为2000)(购自南京扬子伊士曼，C-115R)、偶联剂(铝酸酯偶联剂DL-411)0.5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)0.2重量份一起加入到高速混合机中，混合均匀(混合时间为55s)，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℃(螺杆转速为400rpm)，得到用于钢塑复合管的高耐泡水性粘接树脂。该粘结树脂的外观为乳白色颗粒状。
实施例3
一种高耐泡水性粘接树脂通过以下方法制备得到：
(1)将3份丙烯酸、0.1份叔丁基过氧化氢、0.3份异丙苯过氧化氢溶解在3.3份丙酮中，然后与100份LLDPE(MI＝7g/10min)一起加入到高速混合机中混合均匀(混合时间为50s)，最后通过双螺杆挤出机反应挤出，加工温度为170℃(螺杆转速为400rpm)；得到接枝LLDPE；所述份数是重量份数；
(2)将接枝LLDPE 25重量份、LDPE(MI＝7g/10min)39重量份、POE(MI＝5g/10min)15重量份、GPPS(MI＝6g/10min)15重量份、加氢石油树脂5重量份(分子量为2000)(购自南京扬子伊士曼，C-100L)、偶联剂(硅烷偶联剂KH550)0.6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)0.2重量份一起加入到高速混合机中，混合均匀(混合时间为55s)，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℃(螺杆转速为350rpm)，得到用于钢塑复合管的高耐泡水性粘接树脂。该粘结树脂的外观为乳白色颗粒状。
实施例4
一种高耐泡水性粘接树脂通过以下方法制备得到：
(1)将3份丙烯酸、0.1份叔丁基过氧化氢、0.3份异丙苯过氧化氢溶解在3.3份丙酮中，然后与100份LLDPE(MI＝7g/10min)一起加入到高速混合机中混合均匀(混合时间为50s)，最后通过双螺杆挤出机反应挤出，加工温度为170℃(螺杆转速为350rpm)；得到接枝LLDPE；所述份数是重量份数；
(2)将接枝LLDPE 25重量份、LDPE(MI＝7g/10min)34重量份、POE(MI＝5g/10min)20重量份、GPPS(MI＝5g/10min)15重量份、加氢石油树脂5重量份(分子量为2000)(购自南京扬子伊士曼，C-110W)、偶联剂(硅烷偶联剂DL-171)0.6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)0.1重量份一起加入到高速混合机中，混合均匀(混合时间为55s)，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℃(螺杆转速为400rpm)，得到用于钢塑复合管的高耐泡水性粘接树脂。该粘结树脂的外观为乳白色颗粒状。
对比例：
(1)将4份丙烯酰胺、0.1份叔丁基过氧化氢、0.2份异丙苯过氧化氢溶解在4.3份丙酮中，然后与100份LLDPE(MI＝7g/10min)一起加入到高速混合机中混合均匀(混合时间为50s)，最后通过双螺杆挤出机反应挤出，加工温度为180℃；得到接枝LLDPE；所述份数是重量份数；
(2)将接枝LLDPE 30重量份、LDPE(MI＝7g/10min)30重量份、POE(MI＝2g/10min)20重量份、GPPS(MI＝5g/10min)20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(混合时间为55s)，通过双螺杆挤出机共混造粒，双螺杆挤出机的加工温度为190℃(螺杆转速为400rpm)，得到用于钢塑复合管的粘接树脂。
将实施例1～4和对比例得到的粘接树脂按标准GB/T 2790与钢板进行粘接力测试和50℃下水浴进行耐泡水性测试，并在泡水后进行剥离强度测试，测试结果如表1。
表1实施例1～4和对比例所得粘接树脂的测试结果
从表1中可以看出，与未添加偶联剂和加氢石油树脂树脂的对比例相比，对比例的粘接力明显比较低，在泡水后极其容易开胶，添加偶联剂和加氢石油树脂的实施例1～4则在泡水100天后仍未开胶，只是粘接力稍微有所衰减。
本发明的粘接树脂用于钢衬聚乙烯管的使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；而用于5层结构的PSP钢塑复合管上则是：内层胶则先预涂在聚乙烯管表面，钢带包覆内层PE管，焊接成型钢管后加热复合，外层胶则是均匀涂覆在钢管外表面，不需经过加热复合。
上述实施例1为本发明最佳的实施方式，实例3和实例4次之，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)
1.一种高耐泡水性能粘接树脂，其特征在于：该粘接树脂是由以下按重量份数计的原料制备得到：
所述的接枝线性低密度聚乙烯由以下方法制备得到：
将2～4份极性单体、0.1～0.5份引发剂溶解在有机溶剂中，然后与100份线性低密度聚乙烯混合，最后通过挤出机反应挤出，得到接枝线性低密度聚乙烯；所述份数为重量份数。
2.根据权利要求1所述的高耐泡水性能粘接树脂，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；所述有机溶剂为丙酮。
3.根据权利要求1所述的高耐泡水性能粘接树脂，其特征在于：
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中的一种；
所述加氢石油树脂为C5加氢石油树脂。
4.根据权利要求3所述的高耐泡水性能粘接树脂，其特征在于：
所述硅烷偶联为KH550、KH560和DL171中的一种；
所述铝酸酯偶联剂为DL-411、DL-411AF、DL-411D或DL-411DF中的一种；所述钛酸酯偶联剂为YB201、YB401、YB301、NXT-201或钛酸酯偶联剂101中的一种。
5.根据权利要求1所述的高耐泡水性能粘接树脂，其特征在于：
所述线性低密度聚乙烯的熔体流动速率(MI)为(2～7)g/10min；
所述高压聚乙烯的熔体流动速率为(5～7)g/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170～190℃；
所述挤出机螺杆转速为300～450rpm。
6.根据权利要求1所述的高耐泡水性能粘接树脂，其特征在于：
所述聚烯烃弹性体的MI值为(0.5～5)g/10min；
所述通用级聚苯乙烯的MI值为(1～10)g/10min；
所述的抗氧剂为168、1010、B215或B225中的一种以上。
7.根据权利要求1～6任一项所述的高耐泡水性能粘接树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
将接枝线性低密度聚乙烯、高压聚乙烯、聚烯烃弹性体、通用级聚苯乙烯、加氢石油树脂、偶联剂和抗氧剂混合均匀，通过挤出机造粒，得到高耐泡水性能粘接树脂。
8.根据权利要求7所述的高耐泡水性能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170～190℃；所述挤出机的螺杆转速为300～450rpm。
9.权利要求1～8任一项所述的高耐泡水性能粘接树脂在钢塑复合管中的应用。
10.权利要求9所述的应用，其特征在于：所述高耐泡水性能粘接树脂在钢衬聚乙烯管和5层结构的PSP钢塑复合管中的应用。
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