本發(fā)明屬于復(fù)合管材領(lǐng)域，尤其是涉及一種金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠及高性能復(fù)合管材。
背景技術(shù)：
近年來，因金屬-塑料復(fù)合管兼具金屬材料和塑料的優(yōu)點(diǎn),所以在國(guó)內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。其中,鋼/聚乙烯(PE)復(fù)合產(chǎn)品(如鋼襯PE管、鋼帶增強(qiáng)PE螺旋波紋管和2PE防腐鋼管等)用量較大；然而，PE(非極性聚合物)與鋼材之間基本上沒有粘接力,兩者界面處必須依靠某種膠粘劑(如熱熔膠等)進(jìn)行膠接。
目前熱熔膠主要以乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、PE接枝體系為主：前者完全依賴于進(jìn)口，但該膠粘劑價(jià)格昂貴且供貨不穩(wěn)定；后者在國(guó)內(nèi)鋁/塑復(fù)合管用HMA研究方面報(bào)道較多，但在鋼/塑復(fù)合管用HMA研究方面報(bào)道較少；并且其市場(chǎng)化的產(chǎn)品普遍存在粘接力不高、氣味大等缺點(diǎn)。本發(fā)明以PE接枝母料為基體,通過自制增強(qiáng)型熱熔膠GO-PE-g-MAH，制備一種粘接力高、加工性能好的鋼絲網(wǎng)/聚乙烯(PE)復(fù)合專用熱熔膠(GO-PE-g-MAH)，并應(yīng)用鋼絲網(wǎng)/高密度聚乙烯(HDPE)復(fù)合專用熱熔膠(GO-PE-g-MAH)制備一種超高性能鋼絲網(wǎng)/高密度聚乙烯(HDPE)復(fù)合管材。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠及高性能復(fù)合管材，以解決膠粘劑粘接力不強(qiáng)、氣味大的技術(shù)問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠，由包括如下重量份數(shù)的原料制備而得：
聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠樹脂：40～46份；
去離子水：50～56份；
催化劑：0.5～0.8份；
氧化石墨烯：0.2～0.3份；
無水酒精：3.3～3.9份。
優(yōu)選地，所述金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠由包括如下重量份數(shù)的原料制備而得：
聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠樹脂：42份；
去離子水：50份；
催化劑：0.6份；
氧化石墨烯：0.22份；
無水酒精：3.6份。
進(jìn)一步的，所述催化劑為濃硫酸、二異丙基碳二亞胺(DIC)或二環(huán)己基二亞胺(DCC)。
上述金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠的制備方法，包括如下步驟：
步驟1：將聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠樹脂置于反應(yīng)釜中，添加去離子水，在86～90℃的溫度下恒溫處理3～3.5小時(shí)使聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠完全水解后，用去離子水沖洗，至反應(yīng)釜中的液體呈中性后停止沖洗，將水解后的聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠至于真空干燥機(jī)內(nèi)干燥24～28小時(shí)，得到預(yù)反應(yīng)物A；
步驟2：稱量催化劑和氧化石墨烯，將氧化石墨烯充分溶解于無水酒精當(dāng)中后加入催化劑，攪拌20～30min后置于80～85℃恒溫箱中，靜止蒸干，得到預(yù)反應(yīng)物B。
步驟3：將制得的預(yù)反應(yīng)物A和預(yù)反應(yīng)物B通過低速混合機(jī)充分混合5～10min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒即得金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠。
在造粒過程中，水解后的聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠在高溫下經(jīng)催化劑的催化作用，與氧化石墨烯表面極性基團(tuán)進(jìn)行脫水縮合反應(yīng)，形成穩(wěn)定的聚合物GO-PE-g-MAH，即得到金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠。
進(jìn)一步的，所述雙螺桿擠出機(jī)為長(zhǎng)徑比為90。
應(yīng)用上述金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠制得的高性能鋼絲網(wǎng)/高密度聚乙烯復(fù)合管材。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠具有以下優(yōu)勢(shì)：
(1)本發(fā)明所述的金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠，與常規(guī)的熱熔膠相比，具有更多的極性基團(tuán)，與金屬之間可以形成更多的化學(xué)鍵，因而該熱熔膠與金屬的粘合強(qiáng)度極高。該熱熔膠本身基質(zhì)為聚乙烯樹脂，其與高密度聚乙烯具有極好的相容性，同時(shí)由于氧化石墨烯的引入，使得該熱熔膠的各方面物理性能得到了不同的提高，其180°剝離強(qiáng)度可達(dá)134～142N/25mm，提高了30％以上，且熱熔膠與鋼絲的剪切強(qiáng)度可達(dá)18.3～19.6MPa，提高了40％以上。特別是在耐高溫方面，維卡軟化點(diǎn)提高到128℃，在95℃條件下長(zhǎng)期使用，材料性能幾乎無衰減；
(2)本發(fā)明所述的應(yīng)用金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠制備的高性能鋼絲網(wǎng)/高密度聚乙烯復(fù)合管材，與常規(guī)的鋼絲網(wǎng)/高密度聚乙烯復(fù)合管材相比，剝離強(qiáng)度18～21N/mm，是傳統(tǒng)鋼絲網(wǎng)/高密度聚乙烯復(fù)合管材的1.3倍。
具體實(shí)施方式
除有定義外，以下實(shí)施例中所用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員普遍理解的相同含義。以下實(shí)施例中所用的試驗(yàn)試劑，如無特殊說明，均為常規(guī)生化試劑；所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
實(shí)施例1-5中使用的馬來酸酐接枝聚乙烯熱熔膠、氧化石墨烯、催化劑、無水酒精和去離子水均為市售。
下面結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
實(shí)施例1
一種金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠，由包括如下重量份數(shù)的原料制備而得：
聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠樹脂：40份；
去離子水：50份；
催化劑：0.5份；
氧化石墨烯：0.3份；
無水酒精：3.5份；
上述金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠的制備方法，包括如下步驟：
步驟1：將40份聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠樹脂置于反應(yīng)釜中，添加50份去離子水，在88±2℃的溫度下恒溫處理3小時(shí)使聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠完全水解，待反應(yīng)結(jié)束后，應(yīng)用去離子水沖洗，至反應(yīng)釜中的液體呈中性后停止沖洗，將水解后的聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠至于真空干燥機(jī)內(nèi)處理24小時(shí)，得到預(yù)反應(yīng)物A；
步驟2：稱量0.5份DCC和0.3份氧化石墨烯，將氧化石墨烯充分溶解于3.5份無水酒精當(dāng)中后加入DCC，攪拌20min后置于80℃恒溫箱中，靜止蒸干，得到預(yù)反應(yīng)物B；
步驟3：將制得的預(yù)反應(yīng)物A和預(yù)反應(yīng)物B通過低速混合機(jī)充分混合5min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒即得金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠。
實(shí)施例2
一種金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠，由包括如下重量份數(shù)的原料制備而得：
聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠樹脂：42份；
去離子水：50份；
催化劑：0.6份；
氧化石墨烯：0.22份；
無水酒精：3.6份；
上述金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠的制備方法，包括如下步驟：
步驟1：將42份聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠樹脂置于反應(yīng)釜中，添加50份去離子水，在88±2℃的溫度下恒溫處理3小時(shí)使聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠完全水解，待反應(yīng)結(jié)束后，應(yīng)用去離子水沖洗，至反應(yīng)釜中的液體呈中性后停止沖洗，將水解后的聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠至于真空干燥機(jī)內(nèi)處理24小時(shí)，得到預(yù)反應(yīng)物A；
步驟2：稱量0.6份DCC和0.22份氧化石墨烯，將氧化石墨烯充分溶解于3.6份無水酒精當(dāng)中后加入DCC，攪拌20min后置于80℃恒溫箱中，靜止蒸干，得到預(yù)反應(yīng)物B；
步驟3：將制得的預(yù)反應(yīng)物A和預(yù)反應(yīng)物B通過低速混合機(jī)充分混合5min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒即得金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠。
實(shí)施例3
一種金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠，由包括如下重量份數(shù)的原料制備而得：
聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠樹脂：45份；
去離子水：56份；
DIC：0.8份；
氧化石墨烯：0.3份；
無水酒精：3.8份；
上述金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠的制備方法，包括如下步驟：
步驟1：將45份聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠樹脂置于反應(yīng)釜中，添加56份去離子水，在88±2℃的溫度下恒溫處理3小時(shí)使聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠完全水解，待反應(yīng)結(jié)束后，應(yīng)用去離子水沖洗，至反應(yīng)釜中的液體呈中性后停止沖洗，將水解后的聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠至于真空干燥機(jī)內(nèi)處理24小時(shí)，得到預(yù)反應(yīng)物A；
步驟2：稱量0.8份DIC和0.3份氧化石墨烯，將氧化石墨烯充分溶解于3.8份無水酒精當(dāng)中后加入DIC，攪拌20min后置于80℃恒溫箱中，靜止蒸干，得到預(yù)反應(yīng)物B。
步驟3：將制得的預(yù)反應(yīng)物A和預(yù)反應(yīng)物B通過低速混合機(jī)充分混合5min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒即得金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠。
實(shí)施例4
一種金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠，由包括如下重量份數(shù)的原料制備而得：
聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠樹脂：46份；
去離子水：56份；
催化劑：0.8份；
氧化石墨烯：0.3份；
無水酒精：3.9份；
上述金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠的制備方法，包括如下步驟：
步驟1：將46份聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠樹脂置于反應(yīng)釜中，添加56份去離子水，在88±2℃的溫度下恒溫處理3小時(shí)使聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠完全水解，待反應(yīng)結(jié)束后，應(yīng)用去離子水沖洗，至反應(yīng)釜中的液體呈中性后停止沖洗，將水解后的聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠至于真空干燥機(jī)內(nèi)處理24小時(shí)，得到預(yù)反應(yīng)物A；
步驟2：稱量0.3份DCC和0.3份氧化石墨烯，將氧化石墨烯充分溶解于3.9份無水酒精當(dāng)中后加入DCC，攪拌20min后置于80℃恒溫箱中，靜止蒸干，得到預(yù)反應(yīng)物B。
步驟3：將制得的預(yù)反應(yīng)物A和預(yù)反應(yīng)物B通過低速混合機(jī)充分混合5min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒即得金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠。
實(shí)施例5
一種金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠，由包括如下重量份數(shù)的原料制備而得：
聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠樹脂：46份；
去離子水：50份；
濃硫酸：0.5份；
氧化石墨烯：0.2份；
無水酒精：3.9份；
上述金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠的制備方法，包括如下步驟：
步驟1：將46份聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠樹脂置于反應(yīng)釜中，添加50份去離子水，在88±2℃的溫度下恒溫處理3小時(shí)使聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠完全水解，待反應(yīng)結(jié)束后，應(yīng)用去離子水沖洗，至反應(yīng)釜中的液體呈中性后停止沖洗，將水解后的聚乙烯接枝馬來酸酐型熱熔膠至于真空干燥機(jī)內(nèi)處理24小時(shí)，得到預(yù)反應(yīng)物A；
步驟2：稱量0.5份濃硫酸和0.2份氧化石墨烯，將氧化石墨烯充分溶解于3.9份無水酒精當(dāng)中后加入濃硫酸，攪拌20min后置于80℃恒溫箱中，靜止蒸干，得到預(yù)反應(yīng)物B。
步驟3：將制得的預(yù)反應(yīng)物A和預(yù)反應(yīng)物B通過低速混合機(jī)充分混合5min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒即得金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠。
將上述實(shí)施例1-5得到的金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠以及對(duì)比試樣(具體型號(hào)為市售的鹿山EP252)進(jìn)行性能測(cè)試，性能測(cè)試結(jié)果見下表：
從上表中可以看出，本發(fā)明的技術(shù)方案制備得到的金屬-塑料復(fù)合專用增強(qiáng)型熱熔膠較市場(chǎng)上一般的熱熔膠在剝離強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度和軟化性能方面均有一定程度的提高。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。