CN107674611A - 钢质管道外防腐用聚乙烯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢质管道外防腐用聚乙烯胶粘剂及其制备方法。按重量份数计，包括20‑50份线性低密度聚乙烯、6‑32份接枝单体母料、20‑50份增粘剂和0.1‑2份抗氧剂1010。接枝单体母料中，接枝单体为基体树脂的1.0％‑4.0％，引发剂为基体树脂的0.1％‑0.4％。基体树脂由0.5％‑30％的高密度聚乙烯、0.5％‑10％的茂金属聚乙烯和60％‑80％的乙烯‑醋酸乙烯共聚物组成。首先通过将基体树脂、接枝单体、引发剂混合，经反应挤出型双螺杆挤出，造粒，制得接枝单体母料。再将线性低密度聚乙烯、接枝单体母料、增粘剂、抗氧剂1010混合，经共混型双螺杆挤出，造粒，制得钢质管道外防腐用聚乙烯胶粘剂。本发明配方合理，准确控制工艺条件，获得的聚乙烯胶粘剂粘结力强，稳定性高，综合性能优良。

Description

钢质管道外防腐用聚乙烯胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钢质管道外防腐用聚乙烯胶粘剂及其制备方法，属于高分子材料接枝改性技术领域。
背景技术
钢质管道运输已普遍应用于输油、输气、城市管网、煤矿等领域。管道及其构件的外防腐层是管道安全运输中的重要组成部分，外防腐材料发挥着重要作用，关系到应用领域的使用安全和设施使用寿命问题。二层结构聚乙烯防腐层(2PE)、三层结构聚乙烯防腐层(3PE)和双层熔结环氧粉末防腐层技术(DFBE)是近年发展起来较先进的钢质管道防腐技术。其中应用较多的3PE防腐技术，其结构是底层为环氧涂料，中间为胶粘剂，面层为聚乙烯。钢质管道在运输、施工过程中要求涂层对钢质管道有优良的粘结力，防止运行过程中因外力作用而发生粘结失效事故。一旦涂层失去粘结力，潮气将会聚结在钢管与涂层之间，涂层失去防腐功能。因此，胶粘剂是2PE/3PE防腐涂层的关键材料。
现有的中间层聚乙烯胶粘剂存在以下问题：①采用的配方组分过多，工艺单一，导致现有的胶粘剂使用的接枝单体浪费较多，成本高，既不环保也不利于人们身心健康；②接枝率低下且不稳定，影响产品的粘结强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粘结力强、稳定性高和性价比高的钢质管道外防腐用聚乙烯胶粘剂。
实现本发明目的的技术方案如下：
钢质管道外防腐用聚乙烯胶粘剂，按重量份数计，包括20-50份线性低密度聚乙烯(LLDPE)、6-32份接枝单体母料、20-50份增粘剂和0.1-2份抗氧剂，所述的接枝单体母料中，接枝单体的质量为基体树脂的1.0％-4.0％，引发剂的质量为基体树脂的0.1％-0.4％，所述的基体树脂由0.5％-30％的高密度聚乙烯(HDPE)、0.5％-10％的茂金属聚乙烯和60％-80％的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)组成。
钢质管道外防腐用聚乙烯胶粘剂的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，将基体树脂、接枝单体、引发剂以150～160r/min的转速于室温下混合2-4min，混合料经反应挤出型双螺杆挤出，螺杆转速为250-300r/min，挤出温度为170-190℃，造粒，制得接枝单体母料，所述的基体树脂由0.5％-30％的高密度聚乙烯(HDPE)、0.5％-10％的茂金属聚乙烯和60％-80％的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)组成，所述的接枝单体的质量为基体树脂的1.0％-4.0％，引发剂的质量为基体树脂的0.1％-0.4％；
步骤2，取20-50份线性低密度聚乙烯(LLDPE)、6-32份接枝单体母料、20-50份增粘剂、0.1-2份抗氧剂1010以150-300r/min，于室温下搅拌2-6min，混合均匀的物料经共混型双螺杆挤出，挤出温度为180-200℃，螺杆转速为150-200r/min，造粒，制得钢质管道外防腐用聚乙烯胶粘剂。
步骤1中，所述的接枝单体选自马来酸酐(MAH)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、富马酸(FA)和马来酸二丁酯(DBM)中的一种。
步骤1中，所述的引发剂选自过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BPO)或过氧化二特丁烷(DTBP)。
步骤2中，所述的增粘剂选自松香树脂、氢化松香甘油酯或C5石油树脂。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)添加EVA和茂金属聚乙烯，制备的钢质管道外防腐用胶粘剂具备良好的力学性能、流平性、耐环境应力开裂性，同时提高接枝率，避免接枝单体的浪费；
(2)加入增粘剂，制备的钢质管道外防腐用胶粘剂与环氧粉末、钢质基体和聚乙烯面层有非常高的粘结强度和优良的力学性能，特别适合大口径钢管及其管件外防腐层的使用；
(3)控制反应温度，大大降低热分解时产生的气味，改善生产环境。
综上所述，本发明通过配方的合理选用，工艺条件的准确控制，获得粘结力强、稳定性高、工艺设备简单、产品环保、性价比高、综合性能优良的聚乙烯胶粘剂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详述。
实施例1
1.接枝单体母料的制备
(1)配方：
基体树脂：按重量百分比，由30％高密度聚乙烯(HDPE)、60％乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和10％的茂金属聚乙烯组成。
接枝单体：马来酸酐(MAH)，用量为基体树脂的2.8％。
引发剂：过氧化二异丙苯(DCP)，用量为基体树脂的0.28％。
(2)反应挤出工艺：
将基体树脂、接枝单体及引发剂依次加入高速混合机中，控制转速150r/min，在室温下搅拌2-4min，用反应挤出型双螺杆挤出机(SHJ-30型，长径比L/D＝52:1)各段温度设定为170-190℃，螺杆转速为300r/min，挤出、拉条、水冷、风刀吹干、切粒、真空干燥，获得接枝单体母料。
2.钢质管道外防腐用胶粘剂的制备
取40份线性低密度聚乙烯(LLDPE)、30份接枝单体母料、30份松香树脂、0.2份抗氧剂1010于高速混合机中，控制转速为300r/min，在室温下搅拌2-6分钟，再将混合均匀的物料经共混型双螺杆挤出机(MT-36型)，挤出温度设置为180-200℃，螺杆转速为200r/min，挤出造粒，得目标产物钢质管道外防腐用胶粘剂。
3.产品检测结果：密度：0.930g/cm3；熔体流动速率：2.6g/10min；拉伸强度：26MPa；断裂伸长率：1000％；维卡软化点≥100℃；氧化诱导期：24min；剥离强度(与铁粘结，25±5℃，N/cm):125N/cm；剥离强度(与铁粘结，50±5℃，N/cm):100N/cm。
实施例2
1.接枝单体母料的制备
(1)配方：
基体树脂：按重量百分比，由15％高密度聚乙烯(HDPE)、80％乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和5％的茂金属聚乙烯组成；
接枝单体：丙烯酸(AA)，用量为基体树脂的3％；
引发剂：过氧化二特丁烷(DTBP)，用量为基体树脂的0.3％。
(2)反应挤出工艺：
将基体树脂、接枝单体及引发剂依次加入高速混合机中，控制转速150r/min，在室温下搅拌2-4分钟，用反应挤出型双螺杆挤出机(SHJ-30型，长径比L/D＝52:1)各段温度设定为170-190℃，螺杆转速为300r/min，挤出、拉条、水冷、风刀吹干、切粒、真空干燥。获得接枝单体母料。
2.钢质管道外防腐用胶粘剂的制备
取30份线性低密度聚乙烯(LLDPE)、30份接枝单体母料、40份氢化松香甘油酯、0.2份抗氧剂1010于高速混合机中，控制转速为300r/min，在室温下搅拌2-6分钟，再将混合均匀的物料经共混型双螺杆挤出机(MT-36型)，挤出温度设置为180-200℃，螺杆转速为200r/min，挤出造粒，得目标产物钢质管道外防腐用胶粘剂。
3.产品检测结果：密度：0.936g/cm3；熔体流动速率：2.4g/10min；拉伸强度：24MPa；断裂伸长率：980％；维卡软化点≥100℃；氧化诱导期：24min；剥离强度(与铁粘结，25±5℃，N/cm):120N/cm；剥离强度(与铁粘结，50±5℃，N/cm):98N/cm。
实施例3
1.接枝单体母料的制备
(1)基体树脂：按重量百分比，由26％高密度聚乙烯(HDPE)、70％乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和4％的茂金属聚乙烯组成；
接枝单体：马来酸酐(MAH)，用量为基体树脂的4％；
引发剂：过氧化苯甲酰(BPO)，用量为基体树脂的0.4％。
(2)反应挤出工艺：
将基体树脂、接枝单体及引发剂依次加入高速混合机中，控制转速150r/min，在室温下搅拌2-4分钟，用反应挤出型双螺杆挤出机(SHJ-30型，长径比L/D＝52:1)各段温度设定为170-190℃，螺杆转速为300r/min，挤出、拉条、水冷、风刀吹干、切粒、真空干燥。获得接枝单体母料。
2.钢质管道外防腐用胶粘剂的制备
取28份线性低密度聚乙烯(LLDPE)、24份接枝单体母料、48份C5石油树脂、0.15份抗氧剂1010于高速混合机中，控制转速为300r/min，在室温下搅拌2-6分钟，再将混合均匀的物料经共混型双螺杆挤出机(MT-36型)，挤出温度设置为180-200℃，螺杆转速为200r/min，挤出造粒，得目标产物钢质管道外防腐用胶粘剂。
3.产品检测结果：密度：0.942g/cm3；熔体流动速率：2.0g/10min；拉伸强度：22MPa；断裂伸长率：980％；维卡软化点≥100℃；氧化诱导期：20min；剥离强度(与铁粘结，25±5℃，N/cm):130N/cm；剥离强度(与铁粘结，50±5℃，N/cm):100N/cm。
以上数据可以看出，本发明的钢制管道外防腐用胶粘剂具备粘结力强、稳定性高、工艺设备简单、产品环保、性价比高、综合力学性能优良，特别适合大口径钢管及其管件外防腐层的使用。

Claims (5)

1.钢质管道外防腐用聚乙烯胶粘剂，其特征在于，按重量份数计，包括20-50份线性低密度聚乙烯、6-32份接枝单体母料、20-50份增粘剂和0.1-2份抗氧剂1010，所述的接枝单体母料中，接枝单体的质量为基体树脂的1.0％-4.0％，引发剂的质量为基体树脂的0.1％-0.4％，所述的基体树脂由0.5％-30％的高密度聚乙烯、0.5％-10％的茂金属聚乙烯和60％-80％的乙烯-醋酸乙烯共聚物组成。
2.根据权利要求1所述的钢质管道外防腐用聚乙烯胶粘剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，将基体树脂、接枝单体、引发剂以150～160r/min的转速于室温下混合2-4min，混合料经反应挤出型双螺杆挤出，螺杆转速为250-300r/min，挤出温度为170-190℃，造粒，制得接枝单体母料，所述的基体树脂由0.5％-30％的高密度聚乙烯、0.5％-10％的茂金属聚乙烯和60％-80％的乙烯-醋酸乙烯共聚物组成，所述的接枝单体的质量为基体树脂的1.0％-4.0％，引发剂的质量为基体树脂的0.1％-0.4％；
步骤2，取20-50份线性低密度聚乙烯、6-32份接枝单体母料、20-50份增粘剂、0.1-2份抗氧剂1010以150-300r/min，于室温下搅拌2-6min，混合均匀的物料经共混型双螺杆挤出，挤出温度为180-200℃，螺杆转速为150-200r/min，造粒，制得钢质管道外防腐用聚乙烯胶粘剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的接枝单体选自马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、富马酸和马来酸二丁酯中的一种。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的引发剂选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰或过氧化二特丁烷。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述的增粘剂选自松香树脂、氢化松香甘油酯或C5石油树脂。
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