CN104744759A - 聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂及其制备方法.。该改性聚乙烯树脂由如下重量百分比配比的组份制备得到：高密度聚乙烯：55-75%，中密度聚乙烯：10-20%，高密度聚乙烯马来酸酐接枝物：15%-25%，抗氧剂：0.1-3%，硅烷：1-5%，纳米碳酸钙：1-15%。其制备方法为：按照配比称取重量，在高速混合机中混合均匀待用；将上述混合物加入双螺杆挤出机料斗中进行熔融反应挤出，主机转速150r/min，喂料转速80r/min，挤出温度140℃-230℃；经切料机造粒，即制备得到本发明的聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂。本发明是一种能大幅度提高超高复合管材承压能力的聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂。

Description

聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂及其制备方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂及其制备方法。

背景技术

随着管道运输的不断发展，被输送物料已扩大到固体、固-液、气-液和含硫高粘物料，特别是油气田、化工、电力、矿山、煤矿、航道疏浚等领域，对管道的性能更有特殊要求。要设计制造一种适应野外各种复杂地形及环境条件，具有抗冲击、耐腐蚀、重量轻、抗结垢、低摩阻、耐低温综合力学性能的高承压超高分子量聚乙烯增强复合管材，除了合理设计管材结构、选用高质量材料外 ，所用聚乙烯复合材料粘接用树脂的选用和质量同样是主要关键之一。由于聚乙烯是非极性聚合物，与钢丝粘结性差不易形成紧密结合，不能将缠绕的钢丝有效地结合在一起，降低了超高复合管的承压能力；另一方面超高分子量聚乙烯表面光滑，不易与普通的高密度聚乙烯粘合。采用现有技术中的粘接剂，因粘合的各个层次不能充分融合，使得超高复合管的承压能力得不到提高，长时间使用后会发生分层开裂，导致管道泄漏，使用寿命短的严重后果。介于此，研制一种可增强聚乙烯和钢丝之间的粘结，将超高分子量聚乙烯、钢丝增强层和保护层材料融合成一体，大幅度提高超高复合管材承压能力，并满足在挤出模头内完成高温高压施胶的工艺的聚乙烯复合材料粘接用树脂具有十分重要的社会和经济意义。

发明内容

 本发明的目的在于克服现有粘接用聚乙烯树脂技术中的不足，提供“一种聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂及其制备方法”。该改性聚乙烯树脂组分设计合理、制造工艺简单，该粘接用改性聚乙烯树脂具有耐冲击、耐温、耐老化等优良特点，不仅可以增强聚乙烯树脂和钢丝之间的粘结，而且还将超高分子量聚乙烯、钢丝增强层和保护层材料融合为一体，能够满足在挤出模头内完成高温高压施胶的工艺，大幅提高复合管的承压能力。其主要性能指标如下：拉伸强度≥17MPa；断裂伸长率≥300%；熔体质量流动速率1.5-4.0g/10min；密度0.92-0.95g/cm³；软化点≥120℃；T型剥离强度≥130N/cm；脆化温度≤-50℃。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：本发明提供了一种聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂，该树脂由如下重量百分比配比的组份制备得到：

高密度聚乙烯：55-75%

中密度聚乙烯：10-20%

高密度聚乙烯马来酸酐接枝物：15%-25%

抗氧剂：0.1-3%

硅烷：1-5%

纳米碳酸钙:1-15%

其中：硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷，抗氧剂为1010、168中的至少一种或其复配物。

优选的，该改性聚乙烯树脂由如下重量百分比配比的组份制备得到：

HDPE8008：60%

MDPEDX800：15%

HDPE-g-MAH：16% 

抗氧剂： 2%

乙烯基三甲氧基硅烷：3%

纳米碳酸钙:4%

其中：抗氧剂为1010、168复配物，其比例（重量比）为1∕1。

本发明还提供了上述复合材料粘接用改性聚乙烯树脂的制备方法，该方法包括如下步骤：

1）按照配比称取重量，将HDPE、MDPE、HDPE-g-MAH、抗氧剂、硅烷、纳米碳酸钙在高速混合机中混合均匀待用；

2）将上述混合物加入双螺杆挤出机料斗中进行熔融反应挤出，主机转速150r/min，喂料转速80r/min，挤出温度140℃-230℃；

3）经切料机造粒，即制备得到本发明的聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂。 

其中上述缩写的定义如下：

HDPE：高密度聚乙烯；

UHMWPE：超高分子量聚乙烯。

MDPE：    中密度聚乙烯

HDPE-g-MAH：高密度聚乙烯马来酸酐接枝物

本发明聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂所设计成分的理由如下：

中密度聚乙烯：对聚乙烯树脂进行改性，改善聚乙烯树脂的冲击性能同时不影响其他力学性能，提高聚乙烯树脂耐热、耐低温性能。

HDPE-g-MAH：是一种高密度聚乙烯马来酸酐接枝物，提高聚乙烯树脂的

剥离强度。

抗氧剂：1010、168中的至少一种或其组合，能有效的提高聚乙烯树脂耐氧化性能，抑制或降低聚烯烃大分子的热氧化降解，防止聚乙烯树脂性能的降低。

硅烷：是乙烯基三甲氧基硅烷，可提高聚乙烯树脂界面粘接强度。

纳米碳酸钙：起到增强与增韧的作用，可提高改性聚乙烯树脂的强度。

采用本发明所设计制备的聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂与现有粘接用聚乙烯树脂相比，具有如下优点：

该改性聚乙烯树脂组分设计合理、制造工艺简单，具有耐冲击、耐温、耐老化等优良特点，不仅可以增强聚乙烯树脂和钢丝之间的粘结，而且还将超高分子量聚乙烯、钢丝增强层和保护层材料融合为一体，能够满足在挤出模头内完成高温高压施胶的工艺，大幅提高复合管材的承压能力。其主要性能指标如下：拉伸强度≥17MPa；断裂伸长率≥300%；熔体质量流动速率1.5-4.0g/10min；密度0.92-0.95g/cm³；软化点≥120℃；T型剥离强度≥130N/cm；脆化温度≤-50℃。

具体实施方式

下面通过非限制性实施例，进一步阐述本发明，理解本发明。

根据聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂的性能指标和施工工艺条件的要求，选择高密度聚乙烯：HDPE8008，中密度聚乙烯：MDPEDX800，

高密度聚乙烯马来酸酐接枝物：HDPE-g-MAH。

本发明聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂制备了5组实施例。由如下重量百分比配比的组份制备得到：

实施例1

HDPE8008：72%，MDPEDX800：10%，HDPE-g-MAH：15 % ，

1010： 1%，乙烯基三甲氧基硅烷：1%，纳米碳酸钙:1%。

     实施例2

HDPE8008：65%，MDPEDX800：15%，HDPE-g-MAH：15% 

168： 1%，乙烯基三甲氧基硅烷：2%，纳米碳酸钙:2%

实施例3

HDPE8008：60%，MDPEDX800：15%，HDPE-g-MAH：16% 

抗氧剂： 2%，乙烯基三甲氧基硅烷：3%，纳米碳酸钙:4%

其中：抗氧剂为1010、168复配物，其比例（重量比）为1∕1。

 

实施例4

HDPE8008：56%，MDPEDX800：15%，HDPE-g-MAH：15% 

抗氧剂： 2%，乙烯基三甲氧基硅烷：2%，纳米碳酸钙:10%

其中：抗氧剂为1010、168复配物，其比例（重量比）为1∕1。

实施例5

HDPE8008：55%，MDPEDX800：10%，HDPE-g-MAH：25% 

抗氧剂： 2%，乙烯基三甲氧基硅烷：3%，纳米碳酸钙:5%

其中抗氧剂为1010、168复配物，其比例（重量比）为1∕1。

上述5组实施例其制备方法为：

1）按照配比称取重量，将HDPE、MDPE、HDPE-g-MAH、抗氧剂、硅烷、纳米碳酸钙在高速混合机中混合均匀待用；

2）将上述混合物加入双螺杆挤出机料斗中进行熔融反应挤出，主机转速150r/min，喂料转速80r/min，挤出温度140℃-230℃；

3）经切料机造粒，即制备得到本发明的聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂。 

以上实施例所设计、制备的聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂经有关部门对其成分、综合力学性能进行了检测、试验。 

检测结果：

检 测项 目             指 标 要 求              改性聚乙烯树脂（本发明）

拉伸强度MPa            ≥17                                     19

断裂伸长率，%          ≥300                                   520

MFR g/10min             2.0-4.0                                   2 

密度/g·cm-3            0.92-0.95                               0.93

维卡软化点/℃           ≥120                                   122

脆化温度/℃              ≤-50                                   -60

剥离强度/N·cm-1      ≥1200                              1250

灰分/％                      ≤0.1                                    0.02

     通过以上的实施例及力学性能检测，本发明所设计、制备的聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂具有成分设计合理、成本低，其拉伸强度为19MPa；断裂伸长率为520%；熔体质量流动速率为2.2g/10min；密度为0.93/g·cm-3；软化点为122℃；T型剥离强度为1250/N·cm-1；脆化温度为-60℃。其性能稳定可靠能够满足实际生产应用，是一种能大幅度提高超高复合管材承压能力，并满足在挤出模头内完成高温高压施胶工艺的聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂。

Claims (3)

1.一种聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂，其特征在于，该改性聚乙烯树脂由如下重量百分比配比的组份制备得到：

高密度聚乙烯：55-75%

中密度聚乙烯：10-20%

高密度聚乙烯马来酸酐接枝物：15%-25%

抗氧剂：0.1-3%

硅烷：1-5%

纳米碳酸钙:1-15%

其中：硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷，抗氧剂为1010、168中的至少一种或其复配物。

2.根据权利要求1所述的改性聚乙烯树脂，其特征在于，该改性聚乙烯树脂由如下重量百分比配比的组份制备得到：

HDPE8008：60%

MDPEDX800：15%

HDPE-g-MAH：16% 

抗氧剂： 2%

乙烯基三甲氧基硅烷：3%

纳米碳酸钙:4%

其中：抗氧剂为1010、168复配物，其比例（重量比）为1∕1。

3. 按照权利要求1－2任一项所述的所述的改性聚乙烯树脂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1）按照配比称取重量，将HDPE、MDPE、HDPE-g-MAH、抗氧剂、硅烷、纳米碳酸钙在高速混合机中混合均匀待用；

2）将上述混合物加入双螺杆挤出机料斗中进行熔融反应挤出，主机转速150r/min，喂料转速80r/min，挤出温度140℃-230℃；

3）经切料机造粒，即制备得到本发明的聚乙烯复合材料粘接用改性聚乙烯树脂。