CN109575855A - 一种防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶及其制备方法与应用 - Google Patents

一种防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子胶粘剂的领域，公开了一种防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶及其制备方法与应用。该聚乙烯衬钢管用热熔胶由接枝线性低密度聚乙烯20～30份、低密度聚乙烯20～40份、聚烯烃弹性体10～20份、乙烯‑丙烯酸共聚物10～20份、通用级聚苯乙烯10～20份、抗氧剂0.1～0.5份通过反应挤出机挤出造粒制备得到。本发明的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶流动性能好，软化温度低，与钢管的粘接力高，能有效防止钢管管口离层，降低离层钢管返工成本，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

一种防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶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，具体涉及一种防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶及其制备方法与应用。
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，目前在国内外应用广泛。钢管表面与聚乙烯之间需要靠一层聚乙烯热熔胶进行粘接，钢塑复合管的刚性很好，无法缠绕收卷，所以钢塑复合管的长度不会太长，从而导致钢管管口比较多，而在钢管管口处容易与空气接触，而且管口散热速度比复合管中间较快，聚乙烯热熔胶往往在管口处没能充分熔融贴合就冷却完毕，导致钢管管口出现管口离层情况，由此产生的管口离层钢管须经后期加工返修，大大增加后期加工费用与成本。如何解决因聚乙烯热熔胶因熔融速率慢导致管口离层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聚乙烯热熔胶熔融速率慢导致管口离层的问题，本发明的首要目的在于提供一种防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶，用于解决钢塑复合管用热熔胶管口离层问题。
本发明的另一目的在于提供上述防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶的制备方法。本发明的热熔胶采用两步法完成：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，得到最后的热熔胶。
本发明的再一目的在于提供上述防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶的应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶，由以下按质量份数计的原料制备得到：接枝线性低密度聚乙烯(接枝LLDPE)20～30份、低密度聚乙烯(LLDPE)20～40份、聚烯烃弹性体(POE)10～20份、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)10～20份、通用级聚苯乙烯(GPPS)10～20份、抗氧剂0.1～0.5份；优选由以下按质量份数计的原料制备得到：接枝线性低密度聚乙烯(接枝LLDPE)20～25份、低密度聚乙烯(LLDPE)30～40份、聚烯烃弹性体(POE)15～20份、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)10～20份、通用级聚苯乙烯(GPPS)10～15份、抗氧剂0.1～0.3份。
所述的接枝线性低密度聚乙烯通过如下步骤制备得到：
将2～4质量份极性单体、0.1～0.5质量份引发剂溶解在有机溶剂中，然后与100质量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。
所述的有机溶剂为丙酮。
所述的有机溶剂为反应介质，不参与反应；其用量优选为极性单体与引发剂质量之和。
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、丙烯酰胺和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)中的一种或至少两种；更优选为马来酸酐(MAH)。
所述的极性单体的用量优选为2～3质量份。
所述的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(DTBP)、叔丁基过氧化氢和异丙苯过氧化氢中的一种或至少两种。
所述的引发剂的用量优选为0.1～0.4质量份。
所述的线性低密度聚乙烯优选在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率(MI)为(2～7)g/10min的线性低密度聚乙烯；更优选熔体流动速率(MI)为7g/10min的线性低密度聚乙烯。
所述的挤出机的加工温度为170～190℃；优选为170～180℃。
所述的挤出机的螺杆转速为300～450rpm；优选为350～400rpm。
所述的低密度聚乙烯优选在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(5～7)g/10min的低密度聚乙烯；更优选熔体流动速率为7g/10min的低密度聚乙烯。
所述的聚烯烃弹性体优选在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(0.5～5)g/10min的聚烯烃弹性体；更优选熔体流动速率为5g/10min的聚烯烃弹性体。
所述的乙烯-丙烯酸共聚物优选在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(5～10)g/10min的乙烯-丙烯酸共聚物；更优选熔体流动速率为10g/10min的乙烯-丙烯酸共聚物。
所述的通用级聚苯乙烯优选在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(5～10)g/10min的通用级聚苯乙烯；更优选熔体流动速率为6g/10min的通用级聚苯乙烯。
所述的抗氧剂是巴斯夫公司产品，为168、1010、B215和B225中的一种或至少两种。
上述的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶的制备方法，具体包括以下步骤：将20～30质量份接枝线性低密度聚乙烯、20～40质量份低密度聚乙烯、10～20质量份聚烯烃弹性体、10～20质量份乙烯-丙烯酸共聚物、10～20质量份通用级聚苯乙烯和0.1～0.3质量份抗氧剂混合均匀，通过挤出机造粒，得到防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶。
所述的造粒的条件优选如下：反应温度为170～190℃、螺杆转速为300～450rpm；更优选如下：反应温度为170～180℃、螺杆转速为350～400rpm。
上述的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶在钢衬聚乙烯管制备中的应用。
所述的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶在钢衬聚乙烯管制备中的应用，包括如下步骤：先将所述的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶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。
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的粘结效果不如接枝的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，使热熔胶紧贴钢管管口，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。而POE则可以提高产品熔体强度，提高产品的物理性能；GPPS能进一步提高热熔胶内聚力。本发明的最大创新点是引入乙烯-丙烯酸共聚物，乙烯-丙烯酸共聚物是由乙烯和丙烯酸两种单体共聚而成，其中乙烯单体与聚乙烯树脂有很好相容性；同时，由于丙烯酸中羧基团的存在以及氢键的作用，聚合物的结晶化被抑制,降低了热熔胶熔点和软化点，缩短热熔胶受热变软时间，提高热熔胶熔融流动性。另外，乙烯-丙烯酸共聚物能提高热熔胶对金属表面的浸润性，使热熔胶在短时间，较低温度下完成快速复合粘合过程，避免管口离层现象发生。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明提供的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶外观为乳白色颗粒状，维卡软化点低，流动性能好，与钢管管口的粘接力高，在生产过程中能避免管口离层现象。
2、本发明提供的热熔胶粘接性能优异，防止钢管管口离层现象，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
一种防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶，通过以下方法制备得到：
(1)将3质量份马来酸酐、0.1质量份过氧化二异丙苯(DCP)溶解在3.1质量份丙酮中，然后与100质量份LDPE(在190℃，2.16kg条件下MI＝10g/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℃，螺杆的转速为400rpm，得到接枝LDPE。
(2)将接枝LDPE 25质量份、LDPE(在190℃，2.16kg条件下MI＝7g/10min)40质量份、POE(在190℃，2.16kg条件下MI＝5g/10min)15质量份、GPPS(在190℃，2.16kg条件下MI＝6g/10min)10质量份、乙烯-丙烯酸共聚物(在190℃，2.16kg条件下MI＝10g/10min)10质量份、抗氧剂B215(巴斯夫公司)0.2质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170℃，螺杆的转速为400rpm，得到用于钢塑复合管的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶。该热熔胶的外观为乳白色颗粒状。
实施例2
一种防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶，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)和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(在190℃，2.16kg条件下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170℃，螺杆的转速为350rpm，得到接枝LLDPE；所述份数是质量份数。
(2)将接枝LLDPE 20质量份、LDPE(在190℃，2.16kg条件下MI＝7g/10min)30质量份、POE(在190℃，2.16kg条件下MI＝5g/10min)20质量份、GPPS(在190℃，2.16kg条件下MI＝6g/10min)10质量份、乙烯-丙烯酸共聚物(在190℃，2.16kg条件下MI＝10g/10min)20质量份、抗氧剂1010(巴斯夫公司)0.1质量份和抗氧剂168(巴斯夫公司)0.2质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℃，螺杆的转速为400rpm，得到用于钢塑复合管的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶。该热熔胶的外观为乳白色颗粒状。
实施例3
一种防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶，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3.4份丙酮中，然后与100份LLDPE(在190℃，2.16kg条件下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170℃，螺杆转速为400rpm，得到接枝LLDPE；所述份数是质量份数；
(2)将接枝LLDPE 25质量份、LDPE(在190℃，2.16kg条件下MI＝7g/10min)30质量份、POE(在190℃，2.16kg条件下MI＝5g/10min)15质量份、GPPS(在190℃，2.16kg条件下MI＝6g/10min)15质量份、乙烯-丙烯酸共聚物(在190℃，2.16kg条件下MI＝10g/10min)15质量份、抗氧剂1010(巴斯夫公司)0.1质量份和抗氧剂168(巴斯夫公司)0.2质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℃，螺杆转速为350rpm，得到用于钢塑复合管的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶。该热熔胶的外观为乳白色颗粒状。
对比例1
(1)将3份丙烯酰胺、0.1份叔丁基过氧化氢、0.3份异丙苯过氧化氢溶解在3.4份丙酮中，然后与100份LLDPE(在190℃，2.16kg条件下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170℃，螺杆转速为400rpm，得到接枝LLDPE；所述份数是质量份数；
(2)将接枝LLDPE 25质量份、LDPE(在190℃，2.16kg条件下MI＝7g/10min)30质量份、POE(在190℃，2.16kg条件下MI＝5g/10min)15质量份、GPPS(在190℃，2.16kg条件下MI＝6g/10min)15质量份、乙烯-醋酸乙烯共聚物(在190℃，2.16kg条件下MI＝10g/10min)15质量份、抗氧剂1010(巴斯夫公司)0.1质量份和抗氧剂168(巴斯夫公司)0.2质量份一起入到高速混合机中，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℃，螺杆转速为350rpm，得到用于钢塑复合管的热熔胶。
对比例2
(1)将2份甲基丙烯酸、0.1份过氧化苯甲酰(BPO)和0.2份过氧化二叔丁基溶解在2.3份丙酮中，然后与100份HDPE(在190℃，2.16kg条件下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170℃，螺杆的转速为350rpm，得到接枝HDPE；所述份数是质量份数。
(2)将接枝HDPE 20质量份、LDPE(在190℃，2.16kg条件下MI＝7g/10min)30质量份、POE(在190℃，2.16kg条件下MI＝5g/10min)20质量份、GPPS(在190℃，2.16kg条件下MI＝6g/10min)10质量份、乙烯-丙烯酸共聚物(在190℃，2.16kg条件下MI＝10g/10min)20质量份、抗氧剂1010(巴斯夫公司)0.1质量份和抗氧剂168(巴斯夫公司)0.2质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℃，螺杆的转速为400rpm，得到用于钢塑复合管的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶。该热熔胶的外观为乳白色颗粒状。
对比例3
(1)将2份甲基丙烯酸、0.1份过氧化苯甲酰(BPO)和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(在190℃，2.16kg条件下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170℃，螺杆的转速为350rpm，得到接枝LLDPE；所述份数是质量份数。
(2)将接枝LLDPE 20质量份、LDPE(在190℃，2.16kg条件下MI＝7g/10min)30质量份、POE(在190℃，2.16kg条件下MI＝5g/10min)20质量份、GPPS(在190℃，2.16kg条件下MI＝6g/10min)25质量份、乙烯-丙烯酸共聚物(在190℃，2.16kg条件下MI＝10g/10min)5质量份、抗氧剂1010(巴斯夫公司)0.1质量份和抗氧剂168(巴斯夫公司)0.2质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℃，螺杆的转速为400rpm，得到用于钢塑复合管的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶。该热熔胶的外观为乳白色颗粒状。
将实施例1～3和对比例1～3得到的热熔胶按标准GB/T 3682进行熔融指数测试和按标准GB/T 1633进行维卡软化点测试，并计算每生产100根钢管的管口离层率，测试结果如表1。
表1实施例1～3和对比例所得热熔胶的测试结果
从表1中可以看出，实施例1～3得到的热熔胶的管口离层率都比对比例1～3的低，能满足实际生产检测控制要求。对比例1采用乙烯-醋酸乙烯共聚物与添加乙烯-丙烯酸共聚物的实施例3相比，对比例1的熔融指数偏低和维卡软化点偏高而且管口离层率明显比较高。与实施例2比较，对比例2采用接枝HDPE进行复配所得热熔胶维卡软化点偏高而且管口离层率明显比较高。与实施例2比较，对比例3中添加过多的通用级聚苯乙烯(GPPS)和少量的乙烯-丙烯酸共聚物导致得到的热熔胶维卡软化点偏高，相对本发明聚乙烯衬钢管用热熔胶管口离层率还是明显偏高，不能满足聚乙烯衬钢管实际生产检测控制要求。
本发明的热熔胶用于钢衬聚乙烯管的使用过程是先将热熔胶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2和实施例3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)

1.一种防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶，其特征在于由以下按质量份数计的原料制备得到：接枝线性低密度聚乙烯20～30份、低密度聚乙烯20～40份、聚烯烃弹性体10～20份、乙烯-丙烯酸共聚物10～20份、通用级聚苯乙烯10～20份、抗氧剂0.1～0.5份；
所述的接枝线性低密度聚乙烯通过如下步骤制备得到：
将2～4质量份极性单体、0.1～0.5质量份引发剂溶解在有机溶剂中，然后与100质量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。
2.根据权利要求1所述的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶，其特征在于由以下按质量份数计的原料制备得到：接枝线性低密度聚乙烯20～25份、低密度聚乙烯30～40份、聚烯烃弹性体15～20份、乙烯-丙烯酸共聚物10～20份、通用级聚苯乙烯10～15份、抗氧剂0.1～0.3份。
3.根据权利要求1所述的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶，其特征在于：
所述的有机溶剂为丙酮；
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、丙烯酰胺和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或至少两种；
所述的引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化氢和异丙苯过氧化氢中的一种或至少两种。
4.根据权利要求1～3任一项所述的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶，其特征在于：
所述的线性低密度聚乙烯为在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(2～7)g/10min的线性低密度聚乙烯；
所述的低密度聚乙烯为在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(5～7)g/10min的低密度聚乙烯；
所述的聚烯烃弹性体为在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(0.5～5)g/10min的聚烯烃弹性体；
所述的乙烯-丙烯酸共聚物为在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(5～10)g/10min的乙烯-丙烯酸共聚物；
所述的通用级聚苯乙烯为在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为(5～10)g/10min的通用级聚苯乙烯。
5.根据权利要求4所述的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶，其特征在于：
所述的线性低密度聚乙烯为在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为7g/10min的线性低密度聚乙烯；
所述的低密度聚乙烯为熔体流动速率为7g/10min的低密度聚乙烯；
所述的聚烯烃弹性体为在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为5g/10min的聚烯烃弹性体；
所述的通用级聚苯乙烯为在190℃、2.16kg条件下熔体流动速率为6g/10min的通用级聚苯乙烯。
6.根据权利要求1所述的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶，其特征在于：
所述的挤出机的加工温度为170～190℃；
所述的挤出机的螺杆转速为300～450rpm。
7.根据权利要求1所述的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶，其特征在于：
所述的抗氧剂是巴斯夫公司产品，为168、1010、B215和B225中的一种或至少两种。
8.权利要求1～7任一项所述的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将20～30质量份接枝线性低密度聚乙烯、20～40质量份低密度聚乙烯、10～20质量份聚烯烃弹性体、10～20质量份乙烯-丙烯酸共聚物、10～20质量份通用级聚苯乙烯和0.1～0.3质量份抗氧剂混合均匀，通过挤出机造粒，得到防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶。
9.根据权利要求8所述的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶的制备方法，其特征在于：所述的造粒的条件如下：反应温度为170～190℃、螺杆转速为300～450rpm。
10.权利要求1～7任一项所述的防管口离层聚乙烯衬钢管用热熔胶在钢衬聚乙烯管制备中的应用。
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