CN109852296B

CN109852296B - 一种热熔胶及其在pvc衬塑钢管中的应用

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Publication number: CN109852296B
Application number: CN201811573927.9A
Authority: CN
Inventors: 张亚军; 曾永强; 崔志华; 宋科明
Original assignee: Guangdong Liansu Technology Industrial Co Ltd
Current assignee: Guangdong Liansu Technology Industrial Co Ltd
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: CN109852296A

Abstract

一种热熔胶及其在PVC衬塑钢管中的应用。该热熔胶由以下原料制备而成：氯醋树脂、马来松香和助剂，氯醋树脂为羧基型三元氯醋树脂，其分子量为20000~35000，其中氯乙烯组分含量73～76wt％、醋酸乙烯酯组分含量23～26wt％、马来酸酐组分含量1～2wt％。该热熔胶通过氯醋树脂、马来松香、纳米碳酸钙等的配合使用，提高了热熔胶的耐热性和粘接强度。利用该热熔胶制备的PVC衬塑钢管，钢管和内衬塑层之间的结合强度可到7.6MPa，将该衬塑复合钢管压扁至外径的3/4，钢管和内衬塑层之间没有出现裂纹和分层，经95℃/5℃泡水冷热循环20次，钢管和内衬塑层不发生分离且结合强度仍有5.5MPa左右。本发明所提供的热熔胶粘结性能优异、耐热性好、成本低，非常适用于PVC塑料管和钢管的粘接。

Description

一种热熔胶及其在PVC衬塑钢管中的应用

技术领域

本发明涉及材料领域，更具体地，涉及一种热熔胶及其在PVC衬塑钢管中的应用。

背景技术

衬塑复合钢管是通过热熔胶将薄壁塑料管粘衬在钢管内壁形成的具有钢/热熔胶/塑料三层结构的钢塑复合管。衬塑复合钢管以普通碳素钢管作为基体，以化学稳定性优良的热塑性塑料管为内衬层，因此它既有钢管的机械性能，又有塑料管的耐化学腐蚀、无污染、内壁光滑、不积垢、流体阻力小、不易生长微生物等优点，是输送酸、碱、盐、有腐蚀性气体等介质的理想管道。由于钢管的性能在衬塑前后不发生变化，因此内衬塑料管的性能及其与钢管的粘接质量决定着衬塑复合钢管成品的质量。PVC塑料属于难粘材料，和金属复合技术难度高，目前国内衬塑复合钢管用热熔胶普遍存在粘接强度低、不耐高温、长期使用钢管与内衬塑层容易开裂等缺点。目前，PVC衬塑钢管普遍使用EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)类热熔胶来粘接钢管和PVC塑料管。但EVA热熔胶普遍存在粘结强度较低、耐高温性能差、耐冷热循环性能差的缺陷，导致生产合格率较低，产生较多的不合格品需返工回收利用，造成了很大的经济损失，给产业化推广带来了困难。现有技术CN105199651A公开了一种耐氧化高强粘结剂及其制备方法，其原料包括聚氨酯树脂，甲醚化氨基树脂，氯醋树脂，抗氧化剂、光稳定剂等多种组分，其中主要主要针对的也是粘结剂的耐氧化性能和粘结前度的提供，对于热熔胶普遍存在的耐高温性能差、耐冷热循环性能差等并未有相关改善，并未能解决现有的EVA热熔胶存在的问题。

因此，本发明提供一种粘结性能优异、耐高温、长期使用粘接性能仍优异的热熔胶具有重要意义。

发明内容

本发明的首要目的是克服现有技术中热熔胶的粘结强度较低、耐高温性能差、长期使用钢管与内衬塑层容易分层的缺陷，提供一种PVC衬塑钢管用热熔胶及其制备方法和用途。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种热熔胶，由以下组分制备而成：氯醋树脂、马来松香和助剂，所述氯醋树脂为羧基型三元氯醋树脂，其分子量为20000～35000，其中氯乙烯组分含量73～76wt％、醋酸乙烯酯组分含量23～26wt％、马来酸酐组分含量1～2wt％。

本发明所述的马来松香是由松香与顺丁烯二酸酐反应得到的改性松香。相比天然松香，马来松香的稳定性提高，耐侯性提高，结构上由一个羧基变为三个羧基，对金属具有优异的粘接效果。在氯醋树脂中加入马来松香，可以适当降低熔体黏度从而提高氯醋树脂对钢管表面的浸润性，再利用氯醋树脂和马来松香中的羧基官能团与钢管表面形成牢固化学键，通过提高表面浸润性和形成牢固化学键双重作用达到钢管和内衬塑层间较高的结合强度。

本发明的氯醋树脂为由氯乙烯单体与醋酸乙烯在引发剂马来酸的作用下共聚得到的羧基型氯醋树脂。羧基型氯醋树脂中的羧基官能团与金属表面的活性基团能够形成牢固的化学键，对钢管具有很强的粘接力，可大幅提高PVC内衬塑层与钢管之间的结合强度。

优选地，所述原料组分为：氯醋树脂40～60％，马来松香10～30％，余量为助剂。

优选地，所述原料还包括纳米碳酸钙和PVC树脂。

优选地，所述原料组分为：氯醋树脂40～60％，马来松香10～30％，纳米碳酸钙3～10％，PVC树脂5～20％，余量为助剂。

本发明所述的PVC树脂为普通PVC树脂，对金属没有粘结作用，是作为填充树脂加入热熔胶中。PVC树脂与氯醋树脂、马来松香相容性好，将PVC树脂加入热熔胶中，能够提高热熔胶对PVC内衬塑层的粘接强度，同时普通PVC树脂价格较低仅为本发明所述氯醋树脂的1/3，可以降低热熔胶的制备成本。

优选地，所述纳米碳酸钙为表面经过钛酸酯偶联剂改性的纳米碳酸钙，其粒径为40～100nm。经钛酸酯偶联剂表面改性的纳米碳酸钙不仅可以避免纳米碳酸钙表面效应造成的团聚问题，而且可以与氯醋树脂、马来松香分子链之间形成缠绕或交联结构，促使纳米碳酸钙与氯醋树脂、马来松香体系混合均匀，进而提高热熔胶的耐热性能。

优选地，所述加工助剂包括稳定剂、增塑剂和润滑剂。

优选地，所述稳定剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)。所述增塑剂为DBP，所述润滑剂为硬脂酸。

优选地，以质量百分比计，其原料如下：氯醋树脂40～60％，马来松香10～30％，纳米碳酸钙3～10％，PVC树脂5～20％，二月桂酸二丁基锡2～6％，DBP1～5％；硬脂酸1～3％。

本发明还提供上述PVC衬塑钢管用热熔胶的制备方法，包括如下步骤：在60～80℃下，将氯醋树脂、马来松香、纳米碳酸钙、PVC树脂和加工助剂依次加入混料机中混合均匀，然后经双螺杆挤出机在150～160℃下挤出造粒，烘干得到所述热熔胶。

上述热熔胶在衬塑钢管中的应用也在本发明的保护范围内，更具体为在PVC衬塑复合钢管中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过了一种热熔胶及其应用，将羧基型氯醋树脂和马来松香、纳米碳酸钙配合使用，利用马来松香降低熔体黏度从而提高氯醋树脂对钢管表面的浸润性，加之羧基官能团与钢管表面的活性基团形成牢固化学键，大大提高热熔胶对钢管的粘接强度，利用该热熔胶制备的PVC衬塑钢管，钢管和内衬塑层之间的结合强度可到7.6MPa，并利用纳米碳酸钙有效提高热熔胶的耐热性。此外，在热熔胶中加入PVC树脂作为填充树脂，一方面增强热熔对PVC内衬塑层的粘接强度，一方面降低热熔胶制备成本。相比于现有热熔胶，本发明所提供的PVC衬塑钢管用热熔胶粘结性能优异、耐热性好、成本低，非常适用于PVC塑料管和钢管的粘接。

具体实施方式

为了更清楚、完整的描述本发明的技术方案，以下通过具体实施例进一步详细说明本发明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，可以在本发明权利限定的范围内进行各种改变。

实施例1～10

一种PVC衬塑钢管用热熔胶，以质量百分比计，其原料如表1，其中氯醋树脂为羧基型三元氯醋树脂，其分子量为30000，其中氯乙烯组分含量756wt％、醋酸乙烯酯组分含量24wt％、马来酸酐组分含量2wt％。

其制备方法的步骤为：在60～80℃下，将氯醋树脂、马来松香、纳米碳酸钙、PVC树脂和加工助剂依次加入混料机中混合均匀，然后经双螺杆挤出机在150～160℃下挤出造粒，烘干得到所述热熔胶。

其中实施例1的纳米碳酸钙为表面经过钛酸酯偶联剂改性的纳米碳酸钙，其粒径为60nm；

实施例1的纳米碳酸钙为表面经过钛酸酯偶联剂改性的纳米碳酸钙，其粒径为60nm；

实施例9的纳米碳酸钙为表面经过钛酸酯偶联剂改性的纳米碳酸钙，其粒径为40nm；

实施例6的纳米碳酸钙为表面经过钛酸酯偶联剂改性的纳米碳酸钙，其粒径为100nm。

表1

序号	氯醋树脂	马来松香	纳米碳酸钙	PVC树脂	DBTDL	增塑剂	硬脂酸
								实施例1	49	14.6	8	20	6	1	1.4
实施例2	49	22.3	8	12	4.6	3	1.1
								实施例3	49	20.3	-	20	6	3	1.7
实施例4	49	10	5	5	2	5	1
								实施例5	40	30	-	20	6	2.9	1.1
实施例6	40	20.3	10	20	6	1.8	1.9
								实施例7	56	14.6	-	18	4.6	3.9	2.9
实施例8	56	20.3	10	-	5.7	5	3
								实施例9	60	10	3	18	4.3	3.2	1.5
实施例10	60	20.3	8	-	3.7	5	3

对比例1

一种PVC衬塑钢管用热熔胶，以质量百分比计，其组成如下：

其制备方法的步骤为：在60～80℃下，将氯醋树脂、纳米碳酸钙、PVC树脂和加工助剂依次加入混料机中混合均匀，然后经双螺杆挤出机在150～160℃下挤出造粒，烘干得到所述热熔胶。

对比例2

一种PVC衬塑钢管用热熔胶，以质量百分比计，其组成如下：

其制备方法的步骤为：在60～80℃下，将马来松香、纳米碳酸钙、PVC树脂和加工助剂依次加入混料机中混合均匀，然后经双螺杆挤出机在150～160℃下挤出造粒，烘干得到所述热熔胶。

对比例3

一种PVC衬塑钢管用热熔胶，以质量百分比计，其组成如下：

EVA 60％；

马来松香 25％；

石蜡 15％。

其制备方法的步骤为：在常温下，将EVA、松香、石蜡依次加入混料机中混合均匀，然后经双螺杆挤出机在130～140℃下挤出造粒，烘干得到所述热熔胶。

结果检测

按GB/T 1633-2000对上述10组实施例和3组对比例得到的热熔胶进行维卡软化温度测试，并将上述实施例和对比例所得热熔胶用于制备PVC衬塑复合钢管，对制备的PVC衬塑复合钢管按照GB/T 28897-2012进行结合强度、压扁性能和耐冷热循环后结合强度测试。

检测结果如表3所示：

表3

显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。本领域技术人员应当理解，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种热熔胶，其特征在于，由以下原料制备而成：氯醋树脂、马来松香和助剂，所述氯醋树脂为羧基型三元氯醋树脂，其分子量为20000~35000，其中氯乙烯组分含量73～76wt%、醋酸乙烯酯组分含量23～26wt%、马来酸酐组分含量1～2wt%，

以质量百分比计，所述原料组分为：氯醋树脂40~60 %，马来松香10~30 %，余量为助剂。

2.如权利要求1所述热熔胶，其特征在于，所述原料还包括纳米碳酸钙和PVC树脂。

3.如权利要求2所述热熔胶，其特征在于，以质量百分比计，所述原料组分为：氯醋树脂40~60 %，马来松香10~30%，纳米碳酸钙3~10%，PVC树脂5~20%，余量为助剂。

4.如权利要求3所述热熔胶，其特征在于，所述纳米碳酸钙为表面经过钛酸酯偶联剂改性的纳米碳酸钙，其粒径为40~100nm。

5.如权利要求1所述热熔胶，其特征在于，所述助剂包括稳定剂、增塑剂和润滑剂。

6.如权利要求5所述热熔胶，其特征在于，所述稳定剂为二月桂酸二丁基锡，所述增塑剂为DBP，所述润滑剂为硬脂酸。

7.如权利要求6所述热熔胶，其特征在于，以质量百分比计，其原料如下：

氯醋树脂40~60%，马来松香10~30%，纳米碳酸钙3~10%，PVC树脂5~20%，二月桂酸二丁基锡2~6%，DBP1~5%；硬脂酸1~3%。

8.如权利要求1~7任意一项所述热熔胶的制备方法，包括如下步骤：在60~80℃下，将氯醋树脂、马来松香、纳米碳酸钙、PVC树脂和加工助剂依次加入混料机中混合均匀，然后经双螺杆挤出机在150~160℃下挤出造粒，烘干得到所述热熔胶。

9.一种权利要求1~7任意一项所述热熔胶在PVC衬塑钢管中的应用。