一種丙烯基聚合物組合物及其制備方法和鋼塑復(fù)合體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種丙烯基聚合物組合物及其制備方法和鋼塑復(fù)合體。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼塑復(fù)合管以其耐中高壓、高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、使用壽命長等特點(diǎn)，在市政排水、礦山、化 工、油氣輸送領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，鋼、塑界面因為彼此熱膨脹率不同導(dǎo)致的脫層問 題限制了其發(fā)展。采用聚合物內(nèi)層與鋼層不接觸的中空結(jié)構(gòu)可以避免脫層問題的發(fā)生， 如CN200810207973所公開的雙壁纏繞波紋管道，CN201210111828所公開的帶有空心夾層 的纏繞管道等，但當(dāng)聚合物內(nèi)層所承受的管道內(nèi)正壓超過其聚合物本身耐壓強(qiáng)度時，內(nèi)部 易發(fā)生變形和凹陷，進(jìn)而影響管道內(nèi)流體輸送。此外，采用特殊的鋼骨架結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)鋼、 塑界面的粘結(jié)性，如CN201110166413所公開的由縱橫交錯的鋼絲組成的鋼骨架增強(qiáng)體， CN200910225151所公開的鋼質(zhì)梯形帶材增強(qiáng)體，CN200510021225所公開的帶有孔網(wǎng)結(jié)構(gòu) 的筒形金屬增強(qiáng)體等，雖然其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性對鋼、塑界面脫層有一定的限制作用，但同時提 高了加工的難度和成本，而熱熔膠或粘結(jié)層依然存在發(fā)生內(nèi)聚破壞或破裂的可能。因此，改 善粘結(jié)性材料對較大程度變形的承受力，允許鋼、塑界面發(fā)生滑移的同時保持粘結(jié)力，可以 減少脫層問題的發(fā)生。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，采用極性單體接枝的聚丙烯組合物作為金屬與聚丙烯之間的粘結(jié) 劑是比較常用的方法，如US4409364所公開的采用接枝聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯共 混的粘結(jié)性樹脂，其與聚丙烯的剝離強(qiáng)度為7. 1磅/英寸(約合32N/25mm);CN200610080836 所公開的粘結(jié)性聚烯烴樹脂組合物，其與金屬的粘結(jié)強(qiáng)度超過80N/10mm(約合200N/25mm); CN1443823A所公開的聚丙烯、金屬用熱熔粘合劑，以聚丙烯、接枝單體、引發(fā)劑、增粘樹脂和 無機(jī)填料為原料，采用反應(yīng)擠出工藝也得到了粘結(jié)強(qiáng)度較高的聚丙烯組合物，然而，大部分 粘結(jié)性組合物的斷裂伸長率小于100%，且均未報道其粘結(jié)性組合物的彈性回復(fù)率。綜上所 述，同時具有較高的金屬粘結(jié)性、斷裂伸長率、拉伸強(qiáng)度和形變回復(fù)率的聚丙烯基粘結(jié)性組 合物尚未見于現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種同時具有較高的金屬粘結(jié)性、斷裂伸長率、拉伸強(qiáng)度和 形變回復(fù)率的丙烯基聚合物組合物。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種丙烯基聚合物組合物，通過將一種混合物 進(jìn)行接枝反應(yīng)而制得，所述混合物含有丙烯基聚合物和彈性體，以所述混合物中丙烯基聚 合物和彈性體的總量為基準(zhǔn)，丙烯基聚合物的含量為大于等于25重量％且小于80重量％， 彈性體的含量為大于20重量％且小于等于75重量％ ;優(yōu)選丙烯基聚合物的含量為大于30 重量％且小于70重量％，彈性體的含量為大于30重量％且小于等于70重量％。
[0006] 優(yōu)選地，本發(fā)明的組合物通過將該用量范圍內(nèi)的丙烯基聚合物和彈性體進(jìn)行接枝 反應(yīng)，丙烯基聚合物和彈性體共接枝至少部分形成雙連續(xù)相。
[0007] 優(yōu)選地，由該組合物在190°C的溫度和150巴的壓力條件下制得的國際標(biāo)準(zhǔn) IS0527. 2中的5A型樣條具有以下性質(zhì)：
[0008] (1)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040-1992測定的剝離強(qiáng)度為50N/25mm以上；
[0009] (2)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040-1992測定的斷裂伸長率為100%以上、拉伸斷裂強(qiáng)度 為20MPa以上；
[0010] (3) 100%拉伸形變回復(fù)率為45%以上。
[0011] 本發(fā)明提供的組合物中，丙烯基聚合物和彈性體共接枝，并且組合物具有上述性 質(zhì)，適合用于鋼塑復(fù)合管。
[0012] 所述接枝反應(yīng)可以通過將所述混合物在擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒而實現(xiàn)。所述擠出 機(jī)可以為單螺桿擠出機(jī)和/或雙螺桿擠出機(jī)，優(yōu)選為雙螺桿擠出機(jī)。優(yōu)選地，雙螺桿擠出機(jī) 的操作溫度為160-230°c，混合物在雙螺桿擠出機(jī)中的停留時間為0. 5-10min。
[0013] 所述丙烯基聚合物可以為用于鋼塑復(fù)合體的各種丙烯基聚合物，例如可以為聚丙 烯和/或丙烯共聚物。
[0014] 所述丙烯共聚物可以為嵌段共聚物或無規(guī)共聚物。所述丙烯共聚物可以為丙烯與 乙烯或C4-C12 α -烯烴的共聚物。所述C4-C12 α -烯烴的實例包括但不限于丁烯、戊烯、己 烯、庚烯、辛烯、壬烯和癸烯。
[0015] 丙烯的均聚物和共聚物可以例如使用Ziegler-Natta催化劑或茂金屬等催化劑 聚合，在230°C和2. 16kg下的熔融指數(shù)為0. 1~50g/10min，優(yōu)選為0. 1~8g/10min。
[0016] 所述熱塑性彈性體可以為用于鋼塑復(fù)合體的各種熱塑性彈性體，例如包含未經(jīng)極 性單體接枝的熱塑性彈性體和/或接枝有極性單體的熱塑性彈性體。所述熱塑性彈性體的 實例包括但不限于乙烯-丙烯橡膠，乙烯-丙烯-二烯橡膠，乙烯-丁烯橡膠，苯乙烯-丁 二烯-苯乙烯嵌段共聚物，氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，乙烯-己烯共聚物， 乙烯-甲基戊烯共聚物，乙烯-庚烯共聚物，乙烯-辛烯共聚物，馬來酸酐接枝的乙烯-辛 烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物及其鹽(離子鍵聚合物)，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等的一種 或多種。所述熱塑性彈性體優(yōu)選為采用茂金屬催化劑聚合的乙烯-辛烯共聚物，在190°c和 2. 16kg下的烙融指數(shù)為0· 1~10g/10min，更優(yōu)選為0· 5~5g/10min。
[0017] 優(yōu)選地，該組合物還同時含有極性單體和共單體。所述極性單體為順丁烯二酸酐、 富馬酸、衣康酸、檸康酸、檸康酸酐、乙烯基琥珀酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙 烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸環(huán)氧基丙酯中的一種以上。所述共單體為苯乙烯、 二乙烯基苯、甲基丙烯酸縮水甘油酯和馬來酸二異丙酯中的一種以上。按照該優(yōu)選實施方 式，可以進(jìn)一步提高組合物的金屬粘結(jié)性。
[0018] 相對于100重量份的丙烯基聚合物，極性單體的含量可以為0. 1-15重量份，優(yōu)選 為0. 5-5重量份，共單體的含量可以為0. 1-10重量份，優(yōu)選為0. 5-3重量份。
[0019] 優(yōu)選地，所述混合物還含有引發(fā)劑，相對于100重量份的丙烯基聚合物，引發(fā)劑的 含量可以為0. 1~5重量份。
[0020] 所述引發(fā)劑可以為烷基過氧化物、芳基過氧化物、?；^氧化物和酮過氧化物中 的一種或多種，優(yōu)選為過氧化二異丙苯，過氧化苯甲酰，2, 5-雙(叔丁基過氧基）-2, 5-二甲 基己烷中的一種或多種。
[0021] 所述混合物還可以含有交聯(lián)助劑。相對于100重量份的丙烯基聚合物，交聯(lián)助劑 的含量可以為0. 01-10重量份，優(yōu)選為0. 05-5重量份。所述交聯(lián)助劑優(yōu)選為I，2-聚丁二 烯、三烯丙基氰酸酯、三烯丙基異氰酸酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、二硫化四甲基秋蘭姆中的 一種或多種。
[0022] 所述混合物還可以含有抗氧劑、增粘樹脂、粘度調(diào)節(jié)劑和其它助劑。助劑的含量可 以為其各自的常規(guī)含量，相對于100重量份的丙烯基聚合物，抗氧劑的含量可以為0. 1-5重 量份，增粘樹脂的含量可以為〇. 1-5重量份，粘度調(diào)節(jié)劑的含量可以為0. 1-5重量份，其它 助劑的含量可以為〇. 1_5重量份。
[0023] 所述抗氧劑可選自 IrganoxlOlO、Irganoxl68、Irganoxl076，Irganoxl098， Irganoxl330,叔丁基對苯酚、氫醌、硫代二丙酸雙十八醇酯、硫代二丙酸二月桂酯中的一種 或多種。優(yōu)選為 IrganoxlOlO 和 Irganoxl68。
[0024] 所述增粘樹脂可以為無定形態(tài)聚丙烯、石油樹脂、松香樹脂、萜烯樹脂和對叔丁基 苯酚-聚乙炔樹脂中的一種或多種。
[0025] 所述粘度調(diào)節(jié)劑可以為石蠟、微晶石蠟、和聚乙烯蠟中的一種或多種。
[0026] 所述其他助劑的例子包括但不限