一種高耐泡水性能粘接樹脂及其製備方法與應用的製作方法

2023-12-09 08:01:26

一種高耐泡水性能粘接樹脂及其製備方法與應用的製作方法
【專利摘要】本發明屬於高分子膠粘劑的領域，公開了一種高耐泡水性能粘接樹脂及其製備方法與應用，該粘接樹脂由接枝線性低密度聚乙烯20～30重量份、高壓聚乙烯20～40重量份、聚烯烴彈性體10～20重量份、通用級聚苯乙烯10～20重量份、加氫石油樹脂5～10重量份、偶聯劑0.5～1重量份和抗氧劑0.1～0.5重量份通過反應擠出機擠出造粒製備得到。本發明的高耐泡水性能粘接樹脂外觀為乳白色顆粒狀，性能穩定，與鋼材的粘接力高，剝離強度達到300N/20mm以上，耐泡水性能優異，能給鋼塑複合管行業帶來非常可觀的經濟效益和社會效益。
【專利說明】一種高耐泡水性能粘接樹脂及其製備方法與應用

【技術領域】
[0001] 本發明涉及高分子膠粘劑領域，具體涉及一種高耐泡水性能粘接樹脂及其製備方 法與應用，該粘接樹脂適用於鋼塑複合管，尤其適合應用於鋼襯聚乙烯管和5層結構（聚乙 烯-粘接樹脂-鋼管-粘接樹脂-聚乙烯）PSP鋼塑複合管。

【背景技術】
[0002] 鋼塑複合管集合了鋼管和塑料的特點，具有無接縫，耐腐蝕，剛性好，承壓程度高 等優點，用於通信線路上還具有屏蔽的作用，目前在國內應用廣泛。鋼管表面與聚乙烯之間 需要靠一層粘接樹脂進行粘接，鋼塑複合管的剛性很好，無法纏繞收卷，所以一根鋼塑複合 管的長度不會太長，從而也導致接頭比較多，而在接頭的鋼塑橫切界面總會與流體有接觸， 耐泡水性不好的粘接樹脂往往會因為流體的浸泡出現脫膠情況，鋼塑複合管用熱熔膠的耐 泡水性能較差。如何解決因泡水性差導致開膠的問題成為人們研究的熱點。


【發明內容】

[0003] 為了克服現有鋼塑複合管用粘接樹脂泡水易開膠問題，本發明的首要目的在於提 供一種高耐泡水性能粘接樹脂，用於解決鋼塑複合管用粘接樹脂泡水脫膠問題。
[0004] 本發明的另一目的在於提供上述高耐泡水性能粘接樹脂的製備方法。本發明的 粘接樹脂採用兩步法完成：第一步通過反應擠出技術製得接枝線性低密度聚乙烯（接枝 LLDPE)，第二步將製得的接枝LLDPE與其他組分進行有效復配，得到最後的粘接樹脂。
[0005] 本發明的再一目的在於提供上述高耐泡水性能粘接樹脂的應用。
[0006] 本發明的目的通過以下技術方案實現：
[0007] -種高耐泡水性能粘接樹脂，由以下按重量份數計的原料製備得到：
[0008] 接枝線性低密度聚乙烯（接枝LLDPE) 20?30份 高壓聚乙烯（LDPE) 20?40份
[0009] 聚烯烴彈性體（POE) 10?20份 通用級聚苯乙烯（GPPS) 10?20份 加氫石油樹脂 5?10份 偶聯劑 0.5?1份 抗氧劑 0 1?0.3份；
[0010] 所述的接枝線性低密度聚乙烯由以下方法製備得到：
[0011] 將2?4份極性單體、0. 1?0. 5份引發劑溶解在有機溶劑中，然後與100份線性 低密度聚乙烯（LLDPE)混合，最後通過擠出機反應擠出，得到接枝線性低密度聚乙烯；所述 份數為重量份數。所述有機溶劑為丙酮。
[0012] 所述的極性單體為馬來酸酐（MH)、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯醯 胺或甲基丙烯酸縮水甘油酯（GM)中的一種，更加優選為馬來酸酐（MH);
[0013] 所述引發劑為過氧化二異丙苯（DCP)、過氧化苯甲醯（BPO)、過氧化二叔丁基、叔 丁基過氧化氫或異丙苯過氧化氫中的一種以上；
[0014] 所述線性低密度聚乙烯的熔體流動速率（MI)為（2?7) g/10min ;
[0015] 所述高壓聚乙烯的熔體流動速率（MI)為（5?7)g/10min ;
[0016] 所述丙酮的質量是極性單體與引發劑質量之和；
[0017] 所述擠出機的加工溫度為170?190°C。
[0018] 所述擠出機的螺杆轉速為300?450rpm。
[0019] 所述聚烯經彈性體的MI值為（0. 5?5) g/10min ;
[0020] 所述通用級聚苯乙烯的MI值在（1?10) g/10min ;
[0021] 所述偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑或矽烷偶聯劑中的一種以上，更加優 選為娃燒偶聯劑。
[0022] 所述矽烷偶聯為KH550、KH560和DL171中的一種；所述鋁酸酯偶聯劑為DL-411、 DL-411AF、DL-411D 或 DL-411DF 中的一種；所述酞酸酯偶聯劑為 YB201、YB401、YB301、 NXT-201或鈦酸酯偶聯劑101中的一種。
[0023] 所述加氫石油樹脂的分子量為500?3000。所述加氫石油樹脂為C5加氫石油樹 月旨，包括C-115系列、C-100系列。
[0024] 所述的抗氧劑是巴斯夫公司產品，為168、1010、B215或B225中的一種以上。
[0025] 本發明的高耐泡水性粘接樹脂外觀為乳白色顆粒狀，與鋼材的粘接力高，剝離強 度達到300N/20mm以上，在50°C水浴下泡水3個月也不開膠。
[0026] 上述的高耐泡水性能粘接樹脂的製備方法，具體包括以下步驟：
[0027] 將20?30份接枝線性低密度聚乙烯、20?40份高壓聚乙烯、10?20份聚烯烴彈 性體、10?20份通用級聚苯乙烯、5?10份加氫石油樹脂、0. 5?1份偶聯劑和0. 1?0. 3 份抗氧劑混合均勻，通過擠出機造粒，得到高耐泡水性能粘接樹脂；所述份數為重量份數。
[0028] 所述擠出機的反應溫度為170?190°C。所述擠出機的螺杆轉速為300?450rpm。
[0029] 上述的高耐泡水性能粘接樹脂在鋼襯聚乙烯管和5層結構的PSP兩種鋼塑複合管 中的應用。
[0030] 本發明的原理是：第一步選用LLDPE進行接枝，主要是因為LLDPE是線性結構，與 極性單體接枝後，極性單體能夠很好的發揮作用，而LDPE由於其結構與LLDPE不同，與極性 單體的接枝率較低，接枝上的、能發揮作用的極性單體很少，接枝後的LDPE的粘結作用不 如接枝的LLDPE。用於第一步接枝的LLDPE和第二步復配的LDPE均是塗覆性能極好的樹脂， 使粘接樹脂緊貼鋼管表面，減少空隙；同時接枝的LLDPE與LDPE復配能夠提高樹脂的加工 性能以及提高粘結樹脂對金屬表面的浸潤性。而POE則可以提高產品熔體強度，提高產品 的物理性能；GPPS能進一步提高粘接力。本發明的最大創新點是引入偶聯劑和加氫石油樹 脂；偶聯劑含有兩種不同的官能團，一端的官能團能與金屬及其氧化物發生鍵合（氫鍵）作 用，另外一端能夠與樹脂生成共價鍵，偶聯劑在起作用之前先在體系或者鋼表面吸水水解， 水解後其中一個官能團與金屬發生鍵合作用，從而在體系中與鋼複合後在鋼表面起到提高 粘接力的作用；同時偶聯劑能遷移到粘接層表面，從而改善鋼管表面，降低鋼管表面的親水 性，在體系中起到提高疏水的作用。加氫石油樹脂能提高產品在熔融狀態下對鋼管表面的 浸潤性，使粘接樹脂能更貼合鋼管表面，減少鋼管和粘接樹脂層間的縫隙，使水分不能滲透 進來。
[0031] 本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果：
[0032] 1、本發明的高耐泡水性粘接樹脂外觀為乳白色顆粒狀，性能穩定，與鋼材的粘接 力高，剝離強度達到300N/20mm以上，在50°C水浴下泡水3個月也不開膠。
[0033] 2、本發明提供的粘接樹脂粘接性能優異，耐泡水性能好，可以提高鋼塑複合管的 產品品質，提高鋼塑複合管的使用壽命，為鋼塑複合管行業帶來非常客觀的經濟效益和社 會效益。

【具體實施方式】
[0034] 下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。
[0035] 實施例1
[0036] -種高耐泡水性能粘接樹脂，通過以下方法製備得到：
[0037] (1)將3份馬來酸酐、0. 1份過氧化二異丙苯（DCP)溶解在3. 1份丙酮中，然後與 100份LLDPE (MI = 7g/10min) -起加入到高速混合機中混合均勻（混合時間為50s)，最後 通過雙螺杆擠出機反應擠出，加工溫度為180°C (螺杆的轉速為400rpm);得到接枝LLDPE ; 所述份數是重量份數；
[0038] (2)將接枝 LLDPE 30 重量份、LDPE (MI = 7g/10min) 30 重量份、POE (MI = 5g/10min) 15重量份、GPPS (MI = 6g/10min) 14重量份、加氫石油樹脂10重量份（分子量為 2000)(購自南京揚子伊士曼，C-115L)、偶聯劑（偶聯劑KH560) 1重量份和抗氧劑B215(巴 斯夫公司）0. 3重量份一起加入到高速混合機中，混合均勻（混合時間為50s)，通過雙螺杆 擠出機共混造粒，雙螺杆擠出機的加工溫度為170°C (螺杆的轉速為400rpm)，得到用於鋼 塑複合管的高耐泡水性粘接樹脂。該粘結樹脂的外觀為乳白色顆粒狀。
[0039] 實施例2
[0040] 一種高耐泡水性粘接樹脂通過以下方法製備得到：
[0041] (1)將2份甲基丙烯酸、0. 1份過氧化苯甲醯（BPO)、0. 2份過氧化二叔丁基溶解在 2. 3份丙酮中，然後與100份LLDPE(MI = 7g/10min) -起加入到高速混合機中混合均勻（混 合時間為60s)，最後通過雙螺杆擠出機反應擠出，加工溫度為170°C (螺杆轉速為300rpm); 得到接枝LLDPE ;所述份數是重量份數；
[0042] (2)將接枝 LLDPE 20 重量份、LDPE (MI = 7g/10min) 39. 2 重量份、POE (MI = 5g/10min) 20重量份、GPPS (MI = 6g/10min) 15重量份、加氫石油樹脂5重量份（分子量為 2000)(購自南京揚子伊士曼，C-115R)、偶聯劑（鋁酸酯偶聯劑DL-411)0. 5重量份、抗氧劑 1010 (巴斯夫公司）0. 1重量份和抗氧劑168 (巴斯夫公司）0. 2重量份一起加入到高速混合 機中，混合均勻（混合時間為55s)，通過雙螺杆擠出機共混造粒，雙螺杆擠出機的加工溫度 為180°C (螺杆轉速為400rpm)，得到用於鋼塑複合管的高耐泡水性粘接樹脂。該粘結樹脂 的外觀為乳白色顆粒狀。
[0043] 實施例3
[0044] 一種高耐泡水性粘接樹脂通過以下方法製備得到：
[0045] (1)將3份丙烯酸、0. 1份叔丁基過氧化氫、0. 3份異丙苯過氧化氫溶解在3. 3份丙 酮中，然後與100份LLDPE (MI = 7g/10min) -起加入到高速混合機中混合均勻（混合時間 為50s)，最後通過雙螺杆擠出機反應擠出，加工溫度為170°C (螺杆轉速為400rpm);得到 接枝LLDPE ;所述份數是重量份數；
[0046] ⑵將接枝 LLDPE 25 重量份、LDPE(MI = 7g/10min)39 重量份、Ρ0Ε(ΜΙ = 5g/10min) 15重量份、GPPS(MI = 6g/10min) 15重量份、加氫石油樹脂5重量份（分子量 為2000)(購自南京揚子伊士曼，C-100L)、偶聯劑（矽烷偶聯劑KH550)0.6重量份、抗氧劑 1010 (巴斯夫公司）0. 1重量份和抗氧劑168 (巴斯夫公司）0. 2重量份一起加入到高速混合 機中，混合均勻（混合時間為55s)，通過雙螺杆擠出機共混造粒，雙螺杆擠出機的加工溫度 為180°C (螺杆轉速為350rpm)，得到用於鋼塑複合管的高耐泡水性粘接樹脂。該粘結樹脂 的外觀為乳白色顆粒狀。
[0047] 實施例4
[0048] 一種高耐泡水性粘接樹脂通過以下方法製備得到：
[0049] (1)將3份丙烯酸、0. 1份叔丁基過氧化氫、0. 3份異丙苯過氧化氫溶解在3. 3份丙 酮中，然後與100份LLDPE (MI = 7g/10min) -起加入到高速混合機中混合均勻（混合時間 為50s)，最後通過雙螺杆擠出機反應擠出，加工溫度為170°C (螺杆轉速為350rpm);得到 接枝LLDPE ;所述份數是重量份數；
[0050] ⑵將接枝 LLDPE 25 重量份、LDPE(MI = 7g/10min)34 重量份、Ρ0Ε(ΜΙ = 5g/10min) 20重量份、GPPS (MI = 5g/10min) 15重量份、加氫石油樹脂5重量份（分子量為 2000)(購自南京揚子伊士曼，C-110W)、偶聯劑（矽烷偶聯劑DL-171)0.6重量份、抗氧劑 1010 (巴斯夫公司）0. 1重量份和抗氧劑168 (巴斯夫公司）0. 1重量份一起加入到高速混合 機中，混合均勻（混合時間為55s)，通過雙螺杆擠出機共混造粒，雙螺杆擠出機的加工溫度 為180°C (螺杆轉速為400rpm)，得到用於鋼塑複合管的高耐泡水性粘接樹脂。該粘結樹脂 的外觀為乳白色顆粒狀。
[0051] 對比例：
[0052] (1)將4份丙烯醯胺、0. 1份叔丁基過氧化氫、0. 2份異丙苯過氧化氫溶解在4. 3份 丙酮中，然後與100份LLDPE (MI = 7g/10min) -起加入到高速混合機中混合均勻（混合時 間為50s)，最後通過雙螺杆擠出機反應擠出，加工溫度為180°C;得到接枝LLDPE ;所述份數 是重量份數；
[0053] ⑵將接枝 LLDPE 3〇 重量份、LDPE(MI = 7g/10min)3〇 重量份、Ρ0Ε(ΜΙ = 2g/10min) 20重量份、GPPS (MI = 5g/10min) 20重量份和抗氧劑B225 (巴斯夫公司）0. 3重量 份一起加入到高速混合機中，混合均勻（混合時間為55s)，通過雙螺杆擠出機共混造粒，雙 螺杆擠出機的加工溫度為190°C (螺杆轉速為400rpm)，得到用於鋼塑複合管的粘接樹脂。
[0054] 將實施例1?4和對比例得到的粘接樹脂按標準GB/T 2790與鋼板進行粘接力測 試和50°C下水浴進行耐泡水性測試，並在泡水後進行剝離強度測試，測試結果如表1。
[0055] 表1實施例1?4和對比例所得粘接樹脂的測試結果
[0056]

【權利要求】
1. 一種高耐泡水性能粘接樹脂，其特徵在於：該粘接樹脂是由以下按重量份數計的原 料製備得到·
所述的接枝線性低密度聚乙烯由以下方法製備得到： 將2?4份極性單體、0. 1?0. 5份引發劑溶解在有機溶劑中，然後與100份線性低密 度聚乙烯混合，最後通過擠出機反應擠出，得到接枝線性低密度聚乙烯；所述份數為重量份 數。
2. 根據權利要求1所述的高耐泡水性能粘接樹脂，其特徵在於： 所述的極性單體為馬來酸酐、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯醯胺或甲基 丙烯酸縮水甘油酯中的一種； 所述引發劑為過氧化二異丙苯、過氧化苯甲醯、過氧化二叔丁基、叔丁基過氧化氫或異 丙苯過氧化氫中的一種以上；所述有機溶劑為丙酮。
3. 根據權利要求1所述的高耐泡水性能粘接樹脂，其特徵在於： 所述偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑或矽烷偶聯劑中的一種； 所述加氫石油樹脂為C5加氫石油樹脂。
4. 根據權利要求3所述的高耐泡水性能粘接樹脂，其特徵在於： 所述矽烷偶聯為KH550、KH560和DL171中的一種； 所述鋁酸酯偶聯劑為DL-411、DL-411AF、DL-41ID或DL-41IDF中的一種；所述鈦酸酯 偶聯劑為YB201、YB401、YB301、NXT-201或鈦酸酯偶聯劑101中的一種。
5. 根據權利要求1所述的高耐泡水性能粘接樹脂，其特徵在於： 所述線性低密度聚乙烯的熔體流動速率（MI)為（2?7) g/10min ; 所述高壓聚乙烯的熔體流動速率為（5?7)g/10min ; 所述丙酮的質量是極性單體與引發劑質量之和； 所述擠出機的加工溫度為170?190°C ; 所述擠出機螺杆轉速為300?450rpm。
6. 根據權利要求1所述的高耐泡水性能粘接樹脂，其特徵在於： 所述聚烯烴彈性體的MI值為（0. 5?5) g/10min ; 所述通用級聚苯乙烯的MI值為（1?10)g/10min ; 所述的抗氧劑為168、1010、B215或B225中的一種以上。
7. 根據權利要求1?6任一項所述的高耐泡水性能粘接樹脂的製備方法，其特徵在於 包括以下步驟： 將接枝線性低密度聚乙烯、高壓聚乙烯、聚烯烴彈性體、通用級聚苯乙烯、加氫石油樹 月旨、偶聯劑和抗氧劑混合均勻，通過擠出機造粒，得到高耐泡水性能粘接樹脂。
8. 根據權利要求7所述的高耐泡水性能粘接樹脂的製備方法，其特徵在於：所述擠出 機的反應溫度為170?190°C ;所述擠出機的螺杆轉速為300?450rpm。
9. 權利要求1?8任一項所述的高耐泡水性能粘接樹脂在鋼塑複合管中的應用。
10. 權利要求9所述的應用，其特徵在於：所述高耐泡水性能粘接樹脂在鋼襯聚乙烯管 和5層結構的PSP鋼塑複合管中的應用。
【文檔編號】C09J125/06GK104388013SQ201410781882
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月16日 優先權日:2014年12月16日
【發明者】毛日輝, 匡俊傑, 池曉明, 遊華燕, 諸泉, 蔣文真 申請人:廣州市合誠化學有限公司