鋼塑複合管用粘接劑及其製備方法與流程
2023-05-22 16:12:41 4
本發明涉及粘接劑領域，尤其涉及一種鋼塑複合管用粘接劑及其製備方法。
背景技術：
鋼塑複合管以無縫鋼管、焊接鋼管為基管，內壁塗裝高附著力、防腐、食品級衛生型的聚乙烯粉末塗料或環氧樹脂塗料，是傳統鍍鋅管的升級型產品。根據管材的結構分類為：鋼帶增強鋼塑複合管、無縫鋼管增強鋼塑複合管、孔網鋼帶鋼塑複合管以及鋼絲網骨架鋼塑複合管。當前，市面上最為流行的是鋼帶增強鋼塑複合管，其中間層為高碳鋼帶通過捲曲成型對接焊接而成的鋼帶層，內外層均為高密度聚乙烯。這種管材承壓性能非常好，鋼塑管的最大口徑可以做到200mm，甚至更大；由於管材中間層的鋼帶是密閉的，所以這種鋼塑管同時具有阻氧作用，可直接用於直飲水工程，而其內外層又是塑料材質，具有非常好的耐腐蝕性，因此廣泛應用於石油、天然氣輸送，工礦用管，飲水管，排水管等各種領域。但是在長期使用後由於粘接劑的粘性降低，塑料與鋼管之間會產生縫隙，甚至塑料會從鋼管上脫落。如果更換管材，將會增加投入成本，給企業增加負擔，因此亟需開發出一種粘性強、穩定性好的鋼塑複合管用粘接劑。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的是提供一種鋼塑複合管用粘接劑，該粘接劑剝離強度高，穩定性好。
一種鋼塑複合管用粘接劑，包括以下重量份數的原料：
優選地，所述異氰酸酯為1,6-己二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯或1,5-萘二異氰酸酯。
優選地，所述抗氧劑為2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚或二氫喹啉。
優選地，還包括粘度調節劑，所述粘度調節劑為沙索蠟或環己醇。
本發明還提供了上述一種鋼塑複合管的製備方法，製得的粘接劑剝離強度高，穩定性好。
一種鋼塑複合管的製備方法，包括以下步驟：
a)將碳納米管、氯化聚乙烯、碳纖維、抗氧劑和水加入到混合機中，在30～40℃下，混合60～100min，得到第一混合物；
b)向步驟a)得到的第一混合物中再加入聚氯乙烯樹脂，在30～40℃下攪拌80～120min，得到第二混合物；
c)將步驟b)得到的第二混合物中加入異氰酸酯、甲基六氫苯酐，在50～80℃下交聯5～8h，得到鋼塑複合管用粘接劑。
優選地，還包括向所述第一混合物中加入粘度調節劑。
本發明提供的一種鋼塑複合管用粘接劑及其製備方法，該粘接劑中包括50～80重量份數的聚氯乙烯樹脂、5～10重量份數的異氰酸酯、5～15重量份數的甲基六氫苯酐、0.3～0.8重量份數的碳納米管、1～5重量份數的氯化聚乙烯、2～7重量份數的碳纖維、1～3重量份數的抗氧劑、15～20重量份數的水。本發明中聚氯乙烯樹脂為基材，異氰酸酯和甲基六氫苯酐為交聯劑進行交聯反應，形成立體網狀結構，從而提高粘接劑的剝離強度；碳納米管能夠顯著增加粘接劑的拉伸強度、斷裂伸長率，延長粘接劑的耐久性；碳纖維用以提高粘合劑耐蝕性，使得粘接劑具有持久高效的剝離強度；採用上述原料製得的鋼塑複合管用粘接劑，能夠將鋼管與塑料牢固的粘合到一起，剝離強度高，穩定性強，長期使用時不會因為外界環境而影響粘合性能。
本領域技術人員可以借鑑本文內容，適當改進工藝參數實現。特別需要指出的是，所述類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發明。本發明的方法及引用已經通過較佳實施例進行了描述，相關人員明顯能在不脫離本發明內容、精神和範圍內對本文所述的方法和應用進行改動或適當變更與組合，來實現和應用本發明技術。
具體實施方式
本發明提供的一種鋼塑複合管用粘接劑，包括以下重量份數的原料：
上述技術方案中，聚氯乙烯樹脂為基材，異氰酸酯和甲基六氫苯酐為交聯劑進行交聯反應，形成立體網狀結構，從而提高粘接劑的剝離強度；碳納米管能夠顯著增加粘接劑的拉伸強度、斷裂伸長率，延長粘接劑的耐久性；碳纖維用以提高粘合劑耐蝕性，使得粘接劑具有持久高效的剝離強度；採用上述原料製得的鋼塑複合管用粘接劑，能夠將鋼管與塑料牢固的粘合到一起，剝離強度高，穩定性強，長期使用時不會因為外界環境而影響粘合性能。
在本發明中，聚氯乙烯樹脂的重量份數為50～80份；在本發明的實施例中，聚氯乙烯樹脂的重量份數為60～70份；在其他實施例中，聚氯乙烯的重量份數為63～67份。
異氰酸酯和甲基六氫苯酐為交聯劑進行交聯反應，能夠提高粘接劑的剝離強度和耐候性。在本發明的實施例中，異氰酸酯為1,6-己二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯或1,5-萘二異氰酸酯。
在本發明中，異氰酸酯的重量份數為5～10份；在本發明的實施例中，異氰酸酯的重量份數為6～9份；在其他實施例中，異氰酸酯的重量份數為7～8份。
在本發明中，甲基六氫苯酐的重量份數為5～15份；在本發明的實施例中，甲基六氫苯酐的重量份數為8～13份；在其他實施例中，甲基六氫苯酐的重量份數為9～11份。
碳納米管能夠顯著增加粘接劑的拉伸強度、斷裂伸長率，延長粘接劑的耐久性。在本發明中，碳納米管的重量份數為0.3～0.8份；在本發明的實施例中，碳納米管的重量份數為0.4～0.7份；在其他實施例中，碳納米管的重量份數為0.5～0.6份。
氯化聚乙烯用以改善各原料的相容性。在本發明中，氯化聚乙烯的重量份數為1～5份；在本發明的實施例中，氯化聚乙烯的重量份數為2～4份；在其他實施例中，氯化聚乙烯的重量份數為2.5～3.5份。
碳纖維用以提高粘合劑耐蝕性，使得粘接劑具有持久高效的剝離強度。在本發明中，碳纖維的重量份數為2～7份；在本發明的實施例中，碳纖維維的重量份數為3～6份；在其他實施例中，碳纖維的重量份數為4～5份。
抗氧劑能夠防止粘接劑被氧化，避免粘接劑的粘性降低。在本發明的實施例中，抗氧劑為2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚或二氫喹啉。
在本發明中，抗氧劑的重量份數為1～3份；在本發明的實施例中，抗氧劑的重量份數為1.4～2.6份；在其他實施例中，抗氧劑的重量份數為1.8～2.2份。
在本發明中，水的重量份數為15～20份；在本發明的實施例中，水的重量份數為16～19份；在其他實施例中，水的重量份數為17～18份。
在本發明的實施例中，還包括粘度調節劑，粘度調節劑為沙索蠟或環己醇。
在本發明的實施例中，粘度調節劑的重量份數為1～2份；在其他實施例中，粘度調節劑的重量份數為1.2～1.8份；在其他實施例中，粘度調節劑的重量份數為1.4～1.6份。
本發明還提供了一種鋼塑複合管的製備方法，包括以下步驟：
a)將碳納米管、氯化聚乙烯、碳纖維、抗氧劑和水加入到混合機中，在30～40℃下，混合60～100min，得到第一混合物；
b)向步驟a)得到的第一混合物中再加入聚氯乙烯樹脂，在30～40℃下攪拌80～120min，得到第二混合物；
c)將步驟b)得到的第二混合物中加入異氰酸酯、甲基六氫苯酐，在50～80℃下交聯5～8h，得到鋼塑複合管用粘接劑。
其中，聚氯乙烯樹脂、異氰酸酯、甲基六氫苯酐、碳納米管、氯化聚乙烯、碳纖維、抗氧劑、水和粘度調節劑均同上所述，在此不再贅述。
在本發明的實施例中，還包括向第一混合物中加入粘度調節劑，粘度調節劑為沙索蠟或環己醇。
在本發明的實施例中，粘度調節劑的重量份數為1～2份；在其他實施例中，粘度調節劑的重量份數為1.2～1.8份；在其他實施例中，粘度調節劑的重量份數為1.4～1.6份。
上述技術方案中，製備方法簡單、生產周期短，生產效率高，製備得到的粘接劑能夠將鋼管與塑料牢固的粘合到一起，剝離強度高，穩定性強，長期使用時不會因為外界環境而影響粘合性能。
為了進一步說明本發明，下面結合實施例對本發明提供的鋼塑複合管用粘接劑及其製備方法進行詳細描述。
實施例1
將重量份數為0.8份的碳納米管、重量份數為3.5份的氯化聚乙烯、重量份數為6份的碳纖維、重量份數為2.6份的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和重量份數為18份的水加入到混合機中，在30℃下，混合100min，得到第一混合物；
向第一混合物中再加入重量份數為63份的聚氯乙烯樹脂、重量份數為1.4份的環己醇，在30℃下攪拌120min，得到第二混合物；
向第二混合物中加入重量份數為9份的二苯基甲烷二異氰酸酯、重量份數為8份的甲基六氫苯酐，在70℃下交聯6h，得到鋼塑複合管用粘接劑。
實施例2
將重量份數為0.7份的碳納米管、重量份數為2.5份的氯化聚乙烯、重量份數為3份的碳纖維、重量份數為1.4份的二氫喹啉和重量份數為17份的水加入到混合機中，在40℃下，混合60min，得到第一混合物；
向第一混合物中再加入重量份數為67份的聚氯乙烯樹脂、重量份數為1.2份的沙索蠟，在35℃下攪拌100min，得到第二混合物；
向第二混合物中加入重量份數為8份的1,5-萘二異氰酸酯、重量份數為9份的甲基六氫苯酐，在60℃下交聯8h，得到鋼塑複合管用粘接劑。
實施例3
將重量份數為0.6份的碳納米管、重量份數為4份的氯化聚乙烯、重量份數為7份的碳纖維、重量份數為份的二氫喹啉和重量份數為20份的水加入到混合機中，在35℃下，混合70min，得到第一混合物；
向第一混合物中再加入重量份數為60份的聚氯乙烯樹脂、重量份數為1.8份的環己醇，在35℃下攪拌120min，得到第二混合物；
向第二混合物中加入重量份數為7份的二苯基甲烷二異氰酸酯、重量份數為11份的甲基六氫苯酐，在50℃下交聯8h，得到鋼塑複合管用粘接劑。
實施例4
將重量份數為0.5份的碳納米管、重量份數為2份的氯化聚乙烯、重量份數為2份的碳纖維、重量份數為1.8份的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和重量份數為15份的水加入到混合機中，在32℃下，混合80min，得到第一混合物；
向第一混合物中再加入重量份數為70份的聚氯乙烯樹脂、重量份數為1份的沙索蠟，在37℃下攪拌80min，得到第二混合物；
向第二混合物中加入重量份數為5份的1,5-萘二異氰酸酯、重量份數為15份的甲基六氫苯酐，在80℃下交聯5h，得到鋼塑複合管用粘接劑。
實施例5
將重量份數為0.4份的碳納米管、重量份數為5份的氯化聚乙烯、重量份數為5份的碳纖維、重量份數為3份的二氫喹啉和重量份數為19份的水加入到混合機中，在33℃下，混合90min，得到第一混合物；
向第一混合物中再加入重量份數為80份的聚氯乙烯樹脂、重量份數為2份的環己醇，在35℃下攪拌90min，得到第二混合物；
向第二混合物中加入重量份數為10份的1,6-己二異氰酸酯、重量份數為5份的甲基六氫苯酐，在75℃下交聯6.5h，得到鋼塑複合管用粘接劑。
實施例6
將重量份數為0.3份的碳納米管、重量份數為1份的氯化聚乙烯、重量份數為4份的碳纖維、重量份數為1份的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和重量份數為16份的水加入到混合機中，在37℃下，混合85min，得到第一混合物；
向第一混合物中再加入重量份數為50份的聚氯乙烯樹脂、重量份數為1.6份的沙索蠟，在37℃下攪拌80～120min，得到第二混合物；
向第二混合物中加入重量份數為6份的1,5-萘二異氰酸酯、重量份數為12份的甲基六氫苯酐，在55℃下交聯5.5h，得到鋼塑複合管用粘接劑。
實施例7
將重量份數為0.55份的碳納米管、重量份數為3份的氯化聚乙烯、重量份數為4.5份的碳纖維、重量份數為2份的二氫喹啉和重量份數為17.5份的水加入到混合機中，在35℃下，混合75min，得到第一混合物；
向第一混合物中再加入重量份數為65份的聚氯乙烯樹脂、重量份數為1.5份的環己醇，在35℃下攪拌100min，得到第二混合物；
向第二混合物中加入重量份數為7.5份的1,6-己二異氰酸酯、重量份數為10份的甲基六氫苯酐，在65℃下交聯6.5h，得到鋼塑複合管用粘接劑。
對實施例1～7製得的鋼塑複合管用粘接劑進行剝離強度、熱穩定性測試的測試，結果見表1。
其中，剝離強度的測定：取7組同樣規格的鋼片和pe板，並按橫、縱方向裁成尺寸為130mm×30mm；然後用乙醇清洗片和pe板表面，並在室溫(23℃)中晾乾20分鐘；將實施例1～7製得的鋼塑複合管用粘接劑分別均勻鋼板和pe板的表層上；塗完之後讓試樣在室溫(23℃)中晾乾20分鐘；再將實施例1～7製得的鋼塑複合管用粘接劑分別均勻鋼板和pe板的表層上，再次在室溫(23℃)中晾乾20分鐘；將鋼板和pe板放入70±1℃的老化箱中，加熱5分鐘；從老化箱中取出鋼板和pe板10秒內迅速貼合(將塗有粘接劑的鋼板和pe板的表層貼在一起)，然後施加2-4kg/cm2的壓強，加壓30秒，貼合好的試樣在室溫(23℃)中至少放置24小時，然後將7組試樣裁切成100mm×25mm的尺寸，然後將7組試片放到拉力機中，拉力機在溫度為23℃，100mm/min的測試速度，進行剝離強度的測試。
熱穩定測試：在80℃下保持30天，觀察是否發生變化，若出現沉澱或凝膠現象越多，則熱穩定性越差。
表1實施例1～7製得的鋼塑複合管用粘接劑的測試結果
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎性特點相一致的最寬的範圍。