CN105086879A - 一种管道热熔胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道热熔胶及其制备方法，以重量百分比计包括以下组份：增粘树脂20%~46%，马来酸酐接枝共聚物10%~25%，抗氧化剂0.5%~2%；基体树脂：28%~65%，其中基体树脂由10%~40%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和60%~90%的乙烯-醋酸乙烯共聚物组成。本发明热熔胶需要两步制得：1、将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物混合均匀，通过双螺杆挤出机造粒；2、采用混炼的方法，将原料在捏合机中混炼。本发明配方和方法，工艺简单，成本低。得到的热熔胶性能稳定粘接性能好，可应用于金属管道防腐补口，具有很好的经济效益和工业化生产前景。

Description

一种管道热熔胶及其制备方法

技术领域

本发明属于热熔胶粘剂技术领域，具体涉及一种管道防腐热熔胶及其制备方法。

背景技术

热熔胶由于无溶剂、无污染、固化速度快、工艺性能好而有“绿色”胶粘剂之称，近年来已经广泛应用于管道补口防腐领域。现在管道防腐由环氧底漆-热熔胶-聚乙烯三层防腐组成，这就是三层PE防腐。在三层PE防腐技术中，能否实现管道防腐目的关键在于热熔胶对环氧底漆和聚乙烯的粘接强度能否达标。

传统管道防腐热熔胶常采用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）为基体材料制备，EVA树脂因为在常温状态下具有优异粘接性能和合适的流动性常被作为基体材料用于热熔胶。

但是EVA树脂最大的缺点是耐温性差。EVA树脂在低温状态下（-10℃以下）其粘接性能迅速下降，并且其脆化温度按GB/T23257-2009《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》标准测试高于-10℃。在高温状态下（60℃及以上）失去稳定性，使其在高温和低温环境中不能满足管道防腐的要求。

申请公布号为CN101818035A，申请公布日为2010年9月1日的中国发明专利申请公开了一种用于金属管道快速补口的热熔胶及其制备方法，该申请中以苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）作为基体材料设计，该申请公布的热熔胶的防腐性较好，但是其他组份繁多，且须对基体材料充油处理，加工复杂。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的技术缺陷，本发明提供了一种管道防腐热熔胶及其制备方法，该热熔胶在高温状态或者低温状态上防腐性稳定，而且成分少，也不需要对基体材料进行充油处理，简化了加工工艺。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种管道热熔胶，其特征在于：包括如下以重量百分比计的成分：

基体树脂28%~65%

增粘树脂20%~46%；

马来酸酐接枝共聚物10%~25%；

抗氧化剂0.5%~2%。

所述基体树脂由以下重量百分比计的成分组成：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（简称SBS）10%~40%；

乙烯-醋酸乙烯共聚物（简称EVA）60%~90%。

所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)中的苯乙烯与丁二烯（简称S/B）的比值为15/85~35/65。

所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)中的苯乙烯与丁二烯的比值简称S/B）为20/80~40/60。

所述乙烯-醋酸乙烯共聚物（简称EVA）中的醋酸乙烯（VA）含量为10%~40%，醋酸乙烯维卡软化点为35~69℃，醋酸乙烯熔融指数为3~400g/10min。

所述乙烯-醋酸乙烯共聚物（简称EVA）中的醋酸乙烯（VA）含量为20%~35%，醋酸乙烯维卡软化点为35~45℃，醋酸乙烯熔融指数为10~200g/10min。

所述增粘树脂为萜烯酚树脂、萜烯树脂、松香树脂或者石油树脂，增粘树脂的环球软化点为65~120℃。

所述马来酸酐接枝共聚物为乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，马来酸酐接枝共聚物接枝率为0.5~2%，马来酸酐接枝共聚物熔融指数为3~50g/10min。

所述抗氧化剂为四[甲基（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。

一种所述管道热熔胶制备方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：

第一步，制备基体树脂

按照重量百分比计，称取苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：10%~40%、乙烯-醋酸乙烯共聚物：60%~90%和抗氧化剂：0.2%~1%，然后在混料机中混合均匀；将混合的原料通过双螺杆挤出机造粒；

第二步，按重量百分比计，分别称取第一步制得基体树脂粒子：28%~65%、增粘树脂：20%~46%、马来酸酐接枝共聚物：10%~25%和抗氧化剂：0.3%~1%；

第三步，将第二步称取的基体树脂粒子、增粘树脂及抗氧化剂加入捏合机，在捏合机升温至150~200℃，保持温度恒定，搅拌15~45min之后加入马来酸酐接枝共聚物，继续搅拌15~45min；

第四步，将经过第三步的物质制成胶片或颗粒即可。

本发明具有以下优点：

本发明采用的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物目前是世界产量最大、与橡胶性能最为相似的一种热塑性弹性体，具有成本优势。

本发明采用的增粘树脂为萜烯酚树脂，或者萜烯树脂、松香树脂、石油树脂中的一种，优选萜烯酚树脂，或者萜烯树脂，更优选萜烯酚树脂，萜烯酚树脂由松节油或α-蒎烯和苯酚经催化聚合而成，极性高，在本发明中比其它树脂具有更强的增粘作用。

本发明采用的马来酸酐接枝共聚物是本发明热熔胶中的功能性聚合物为乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，具有很好的反应活性、结晶性和流动性，且与多种塑料具有良好的相容性，在加工过程中具有优异的热稳定性。其中的马来酸酐在钢管道防腐施工时可促进环氧树脂底漆的固化反应。

利用本发明配方及方法制备出的管道防腐热熔胶脆化温度低于-15℃，满足低温环境中施工性能；在最高设计温度50℃剥离强度为15N/Cm；

利用本发明配方及方法制备出的热熔胶性价比高，具有较好的市场前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细的说明，但它们不是对本发明的限定。

实施例1：

一种管道热熔胶的组份比例（重量百分比）：

基体树脂64%；

萜烯酚树脂20%；

乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物15%；

抗氧化剂1%；

基体树脂中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物占20%（重量百分比）乙烯-醋酸乙烯共聚物占80%（重量百分比）

其中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的S/B比例为30/70；乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）（VA含量28%，熔融指数为25~150g/10min）；乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，维卡软化点为66℃；萜烯酚树脂，环球软化点为100℃。

制备方法：按照以上配比，先将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物和抗氧化剂：0.5%，混合均匀，通过双螺杆挤出机造粒，将造得粒子与萜烯酚树脂、抗氧化剂：0.5%加入捏合机，在捏合机升温至150℃时，保持温度恒定，搅拌45min，然后按比例加入乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，继续搅拌45min，最后将已混炼完毕的热熔胶制成胶片或颗粒，即是本发明低温热熔胶。

实施例2：

管道热熔胶的组份比例（重量百分比）：

基体树脂49%

萜烯树脂35%；

乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物15%；

抗氧化剂1%。

基体树脂中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物占10%（重量百分比）乙烯-醋酸乙烯共聚物占90%（重量百分比）

其中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的S/B比例为40/60；乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）（VA含量30%，熔融指数为400g/10min）；乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，维卡软化点为60℃；萜烯树脂，环球软化点为90℃。

制备方法：按照以上配比，先将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物和抗氧化剂：0.2%混合均匀，通过双螺杆挤出机造粒，将造得粒子、萜烯树脂和抗氧化剂：1%加入捏合机，在捏合机升温至150℃时，保持温度恒定，搅拌45min，然后按比例加入乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，继续搅拌45min，最后将已混炼完毕的热熔胶制成胶片或颗粒，即是本发明低温热熔胶。

实施例3：

管道热熔胶的组份比例（重量百分比）：

基体树脂42%

松香树脂46%；

乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物10%；

抗氧化剂2%。

基体树脂中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物占30%（重量百分比）乙烯-醋酸乙烯共聚物占70%（重量百分比）

其中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的S/B比例为20/80；乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）（VA含量30%，熔融指数为10g/10min）；乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，维卡软化点为35℃；松香树脂，环球软化点为90~100℃。

制备方法：按照以上配比，先将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物和抗氧化剂：1%混合均匀，通过双螺杆挤出机造粒，将造得粒子与松香树脂、抗氧化剂：1%加入捏合机，在捏合机升温至150℃时，保持温度恒定，搅拌45min，然后按比例加入乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，继续搅拌45min，最后将已混炼完毕的热熔胶制成胶片或颗粒，即是本发明低温热熔胶。

实施例4：

管道热熔胶的组份比例（重量百分比）：

基体树脂65%

石油树脂22%；

乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物11.5%；

抗氧化剂1.5%。

基体树脂中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物占40%（重量百分比）乙烯-醋酸乙烯共聚物占60%（重量百分比）

其中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的S/B比例为25/75；乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）（VA含量35%，熔融指数为200g/10min）；乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，维卡软化点为66℃；石油树脂，环球软化点为120℃。

制备方法：按照以上配比，先将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物和抗氧化剂：0.2%混合均匀，通过双螺杆挤出机造粒，将造得粒子与石油树脂、抗氧化剂：0.3%加入捏合机，在捏合机升温至150℃时，保持温度恒定，搅拌45min，然后按比例加入乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，继续搅拌45min，最后将已混炼完毕的热熔胶制成胶片或颗粒，即是本发明低温热熔胶。

下面给出两个按照传统配方及工艺制备热熔胶的例子。

传统配方及工艺制备1：配方中的各组份及其重量百分比为：

乙烯-醋酸乙烯共聚物49%；

萜烯酚树脂35%；

乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物15；

抗氧化剂1%。

其中，乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）（VA含量28%，熔融指数为25~150g/10min）；乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，维卡软化点为66℃；萜烯酚树脂，环球软化点为90~100℃。

制备方法：按照以上配比，先取乙烯醋酸乙烯共聚物、萜烯酚树脂、抗氧化剂物料加入捏合机，在捏合机升温至180℃时，保持温度恒定，搅拌30min，然后按比例加入乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，继续搅拌30min，最后将已混炼完毕的热熔胶制成胶片或颗粒，即是传统工艺制备的热熔胶。

传统配方及工艺制备2：配方中的各组份及其重量百分比为：

乙烯-醋酸乙烯共聚物25%；

乙烯-丙烯酸丁酯或甲酯共聚物24%；

萜烯酚树脂35%；

乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物15%；

抗氧化剂1%。

其中，乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）（VA含量28%，熔融指数为25~150g/10min）；乙烯-丙烯酸丁酯或甲酯共聚物，其维卡软化点小于40℃、熔融指数为35~45g/10min；乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，维卡软化点为66℃；萜烯酚树脂，环球软化点为90~100℃。

制备方法：按照以上配比，先取乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯或甲酯共聚物、萜烯酚树脂、抗氧化剂物料加入捏合机，在捏合机升温至180℃时，保持温度恒定，搅拌30min，然后按比例加入乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，继续搅拌30min，最后将已混炼完毕的热熔胶制成胶片或颗粒，即是传统工艺制备的热熔胶。

以四组实施例及按照传统配方及工艺制备的六种热熔胶为实验对象，测得其对PE粘接强度、对环氧底漆钢粘接强度及脆化温度等性能参数。四组实施例、传统配方（组份百分比）及所得热熔胶的性能参数列表如下：

通过所得数据的比较可以看出，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物在管道防腐热熔胶制备中起着十分重要的作用，依据本发明配方及方法制备出来的管道防腐热熔胶的性能明显优于传统工艺制备的热熔胶，符合管道防腐的要求。

Claims (10)

1.一种管道热熔胶，其特征在于：包括如下以重量百分比计的成分：

基体树脂28%~65%

增粘树脂20%~46%；

马来酸酐接枝共聚物10%~25%；

抗氧化剂0.5%~2%。

2.根据权利要求1所述的一种管道热熔胶，其特征在于：所述基体树脂由以下重量百分比计的成分组成：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物10%~40%；

乙烯-醋酸乙烯共聚物60%~90%。

3.根据权利要求2所述的一种管道热熔胶，其特征在于：所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的苯乙烯与丁二烯的比值为15/85~35/65。

4.根据权利要求2所述的一种管道热熔胶，其特征在于：所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的苯乙烯与丁二烯的比值为20/80~40/60。

5.根据权利要求2所述的一种管道热熔胶，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中的醋酸乙烯含量为10%~40%，醋酸乙烯维卡软化点为35~69℃，醋酸乙烯熔融指数为3~400g/10min。

6.根据权利要求2所述的一种管道热熔胶，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中的醋酸乙烯含量为20%~35%，醋酸乙烯维卡软化点为35~45℃，醋酸乙烯熔融指数为10~200g/10min。

7.根据权利要求1所述的一种管道热熔胶，其特征在于：所述增粘树脂为萜烯酚树脂、萜烯树脂、松香树脂或者石油树脂，增粘树脂的环球软化点为65~120℃。

8.根据权利要求1所述的一种管道热熔胶，其特征在于：所述马来酸酐接枝共聚物为乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物，马来酸酐接枝共聚物接枝率为0.5~2%，马来酸酐接枝共聚物熔融指数为3~50g/10min。

9.根据权利要求1所述的一种管道防腐热熔胶，其特征在于：所述抗氧化剂为四[甲基（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。

10.一种管道热熔胶制备方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：

第一步，制备基体树脂

按照重量百分比计，称取苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：10%~40%、乙烯-醋酸乙烯共聚物：60%~90%和抗氧化剂：0.2%~1%，然后在混料机中混合均匀；将混合的原料通过双螺杆挤出机造粒；

第二步，按重量百分比计，分别称取第一步制得基体树脂粒子：28%~65%、增粘树脂：20%~46%、马来酸酐接枝共聚物：10%~25%和抗氧化剂：0.3%~1%；

第三步，将第二步称取的基体树脂粒子、增粘树脂及抗氧化剂加入捏合机，在捏合机升温至150~200℃，保持温度恒定，搅拌15~45min之后加入马来酸酐接枝共聚物，继续搅拌15~45min；

第四步，将经过第三步的物质制成胶片或颗粒即可。