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粘接樹脂、鋼帶複合層結構對鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管管材品質和壽命的影響

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粘接樹脂、鋼帶複合層結構對鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管管材品質和壽命的影響

發布日期:2017-07-31 14:27 來源:http://www.ty2868.com 點擊:

貴州波紋管鋼帶、粘接樹脂、聚乙烯、生產設備、工藝、施工安裝是影響鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管品質的幾大生產要素,直接決定了管道的工程質量和使用壽命。本文從目前的粘接樹脂性能優化、新型鋼帶複合層結構、新型粘接樹脂幾個方麵研究了提高管材使用壽命的方法。

1粘接樹脂粘接持久性的影響因素

粘結持久性評價的是粘接樹脂對鋼帶及聚乙烯產生粘接效果時間的長短,直接影響管材的使用壽命。貴州波紋管粘接樹脂本身屬於聚乙烯改性聚合物,如果工藝控製得當,與聚乙烯的粘接持久性非常好。在此,主要考察粘接樹脂對鋼帶的粘接持久性。從浸潤性、接枝率、接枝殘留、結晶度、粘接速度等方麵考察粘接持久性,探究提高管材使用壽命的方法。粘接持久性通過泡水試驗快速判斷。

1.1浸潤性

浸潤性是指粘接樹脂與鋼帶發生粘接作用時,熔融態的粘接樹脂在鋼帶表麵擴散的程度。浸潤性優異,粘接樹脂在鋼帶表麵的擴散程度高,粘接麵廣,發生粘接的作用點數量增加,粘接持久性提高。

1.2接枝率

粘接樹脂屬於聚乙烯改性聚合物,接枝馬來酸酐等極性基團以後能夠與鋼帶形成粘接。貴州波紋管接枝率是衡量粘接樹脂與鋼帶發生粘接時作用基團數量的技術指標。

接枝率偏低會導致粘接樹脂有效作用基團數量偏低,造成剝離強度和粘接持久性同時降低;接枝率也絕非越高越好,粘接是一個複雜的過程,包含粘接樹脂浸潤、粘接基團移出、粘接、固化等多個步驟,過高的接枝率可能會引起粘接時空間位阻偏高,反而會影響粘接效果;接枝率存在最佳值。

1.3接枝殘留

接枝殘留是在粘接樹脂接枝擠出反應過程中形成的未完全反應的極性物質,通常以二聚體或低聚物的形式存在。接枝殘留是粘接樹脂中的有害物質,其對粘接持久性的影響主要表現為:接枝殘留物的存在容易導致“假粘”現象,影響粘接持久性;接枝殘留物未與粘接樹脂分子鏈骨架形成化學連接,在塗塑鋼帶泡水過程中低分子量的接枝殘留物很容易相遷移,導致粘接界麵脫層。

接枝殘留比是指粘接樹脂組分中未接枝到聚乙烯基體樹脂骨架上麵的單體重量占全部接枝單體重量的比例。貴州波紋管選取不同接枝殘留比的粘接樹脂,通過測試粘接樹脂的TG曲線確定接枝殘留比,在粘接樹脂的基體樹脂組成相同的前提下,僅改變粘接樹脂的接枝殘留比確認接枝殘留對粘接持久性的影響。

注:上述粘接樹脂A、B、C、D、E配方組成一致,僅接枝殘留不同。

將上述粘接樹脂與鋼帶複合後製備塗塑樣品,放置於23℃水中浸泡,考察接枝殘留對粘接持久性的影響。

1.4結晶度

結晶度對粘接持久性的影響主要通過結晶速度、結晶程度、結晶重排等現象表現出來。貴州波紋管塗塑鋼帶在放置或者泡水過程中粘接樹脂發生緩慢結晶或結晶重排現象,影響塗塑鋼帶粘接界麵的穩定性,進而影響管材的使用壽命。

以粘接樹脂F為例,測試粘接樹脂F在塗塑前、塗塑時、塗塑後水中浸泡15天以後的結晶變化行為,考察粘接樹脂在塗塑過程中的結晶變化情況。如圖4所示,通過DSC曲線研究表明粘接樹脂F在塗塑前後、泡水前後的結晶行為是不同的。這說明在塗塑過程、泡水過程中粘接樹脂F存在結晶重排的現象,結晶重排現象意味著粘接界麵微觀上是存在變化的,可能會對粘接界麵的穩定性造成影響。

1.5粘接速度

粘接速度評價的是粘接樹脂與鋼帶發生粘接作用所需要的時間。貴州波紋管在塗塑過程中,塗塑線速度直接影響生產效率,快速塗塑是管材生產廠家追求的目標。在實際生產過程中,粘接樹脂從模頭開始與鋼帶發生粘接作用,至風冷、水冷環節冷卻到粘接樹脂熔點以下結束。粘接速度足夠快,粘接樹脂能夠適應快速的塗塑線速度,塗塑後的粘接界麵粘接持久性優異;粘接速度過慢,粘接樹脂來不及和鋼帶材質完全發生粘接即進入冷卻,塗塑後的粘接界麵粘接持久性不佳。

選用粘接速度不同的粘接樹脂H、粘接樹脂I、粘接樹脂J,其中粘接速度從快到慢排序依次為粘接樹脂H、粘接樹脂I、粘接樹脂J。

2提高粘接樹脂粘接持久性的方法

提高粘接樹脂粘接樹脂的方法有以下幾種:第一,不改變目前粘接樹脂基體材料的前提下,從浸潤性、接枝率、接枝殘留、結晶度、粘接速度等方麵優化粘接樹脂配方;第二,借鑒3PE防腐結構,在鋼帶表麵浸塗環氧粉末塗層,然後將粘接樹脂以粉末浸塗的方式塗裝在未固化的環氧樹脂上,利用環氧樹脂作鋼帶防腐,粘接樹脂連接環氧樹脂和外層聚乙烯;第三,將目前使用的粘接樹脂通過改性技術環氧化,同步實現粘接樹脂酸酐化、環氧化,製備出潛伏交聯型粘接樹脂,在管材生產過程中實現粘接樹脂的粘接和固化。

2.1現有粘接樹脂配方的性能優化

通過優化調整粘接樹脂在浸潤性、接枝率、接枝殘留、結晶度、粘接速度、

柔韌性等方麵技術指標,開發成功粘接持久性更優異的粘接樹脂L。

2.2新型鋼帶複合層結構

新型鋼帶複合層結構是在鋼帶表麵通過流化床浸塗環氧粉末塗層,在環氧粉末塗層表麵通過流化床浸塗熱熔膠粉末塗層,成管時在熱熔膠粉末塗層表麵通過目前成管工藝纏繞聚乙烯層。貴州波紋管環氧粉末塗層由環氧粉末製備而成,熱熔膠粉末塗層由熱熔膠粉末製備而成。這種新型鋼帶複合層結構耐水腐蝕效果非常優異,比正常粘接樹脂粘接持久性提高10倍以上。貴州波紋管該新型複合層鋼帶運用到鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管以後,提高了管材的使用壽俞,降低了目前該類型管材端口長期使用過程中可能存在的脫膠、鋼帶外露、耐腐蝕效果差的技術風險。

2.3粘接樹脂酸酐化、環氧化同步實現技術

結合目前體係粘接樹脂和固化型環氧樹脂的綜合優勢,利用環氧樹脂與鋼帶良好的粘接持久性提高管材使用壽命。該技術路線實施的關鍵技術是以線性非交聯的功能化聚烯烴和潛伏交聯型的環氧樹脂構成半互穿聚合物網絡,在製備粘接樹脂過程中不出現交聯反應,在鋼帶塗塑過程發生交聯反應。貴州波紋管按照該技術路線製備了粘接樹脂N。

3結論

l、粘接樹脂的浸潤性、接枝率、接枝殘留、結晶度、粘接速度等性能會影響塗塑鋼帶的粘接持久性,進而影響鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的使用壽命。

2、通過粘接樹脂升級和改變鋼帶複合層結構能夠提高鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的使用壽命。貴州波紋管通過改善粘接樹脂浸潤性等性能能夠提高管材使用壽命;通過粘接樹脂酸酐化、環氧化同步實現技術能夠有效提高管材使用壽命;采用3PE結構製備新型鋼帶結構是提高管材使用壽命的有效手段。

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