一种丙烯基聚合物组合物及其制备方法和钢塑复合体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种丙烯基聚合物组合物及其制备方法和钢塑复合体。
【背景技术】
[0002] 钢塑复合管以其耐中高压、高结构强度、使用寿命长等特点，在市政排水、矿山、化 工、油气输送领域得到广泛应用。然而，钢、塑界面因为彼此热膨胀率不同导致的脱层问 题限制了其发展。采用聚合物内层与钢层不接触的中空结构可以避免脱层问题的发生， 如CN200810207973所公开的双壁缠绕波纹管道，CN201210111828所公开的带有空心夹层 的缠绕管道等，但当聚合物内层所承受的管道内正压超过其聚合物本身耐压强度时，内部 易发生变形和凹陷，进而影响管道内流体输送。此外，采用特殊的钢骨架结构可以增强钢、 塑界面的粘结性，如CN201110166413所公开的由纵横交错的钢丝组成的钢骨架增强体， CN200910225151所公开的钢质梯形带材增强体，CN200510021225所公开的带有孔网结构 的筒形金属增强体等，虽然其结构的复杂性对钢、塑界面脱层有一定的限制作用，但同时提 高了加工的难度和成本，而热熔胶或粘结层依然存在发生内聚破坏或破裂的可能。因此，改 善粘结性材料对较大程度变形的承受力，允许钢、塑界面发生滑移的同时保持粘结力，可以 减少脱层问题的发生。
[0003] 在现有技术中，采用极性单体接枝的聚丙烯组合物作为金属与聚丙烯之间的粘结 剂是比较常用的方法，如US4409364所公开的采用接枝聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯共 混的粘结性树脂，其与聚丙烯的剥离强度为7. 1磅/英寸(约合32N/25mm);CN200610080836 所公开的粘结性聚烯烃树脂组合物，其与金属的粘结强度超过80N/10mm(约合200N/25mm); CN1443823A所公开的聚丙烯、金属用热熔粘合剂，以聚丙烯、接枝单体、引发剂、增粘树脂和 无机填料为原料，采用反应挤出工艺也得到了粘结强度较高的聚丙烯组合物，然而，大部分 粘结性组合物的断裂伸长率小于100%，且均未报道其粘结性组合物的弹性回复率。综上所 述，同时具有较高的金属粘结性、断裂伸长率、拉伸强度和形变回复率的聚丙烯基粘结性组 合物尚未见于现有技术。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种同时具有较高的金属粘结性、断裂伸长率、拉伸强度和 形变回复率的丙烯基聚合物组合物。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供了一种丙烯基聚合物组合物，通过将一种混合物 进行接枝反应而制得，所述混合物含有丙烯基聚合物和弹性体，以所述混合物中丙烯基聚 合物和弹性体的总量为基准，丙烯基聚合物的含量为大于等于25重量％且小于80重量％， 弹性体的含量为大于20重量％且小于等于75重量％ ;优选丙烯基聚合物的含量为大于30 重量％且小于70重量％，弹性体的含量为大于30重量％且小于等于70重量％。
[0006] 优选地，本发明的组合物通过将该用量范围内的丙烯基聚合物和弹性体进行接枝 反应，丙烯基聚合物和弹性体共接枝至少部分形成双连续相。
[0007] 优选地，由该组合物在190°C的温度和150巴的压力条件下制得的国际标准 IS0527. 2中的5A型样条具有以下性质：
[0008] (1)依据国家标准GB/T1040-1992测定的剥离强度为50N/25mm以上；
[0009] (2)依据国家标准GB/T1040-1992测定的断裂伸长率为100%以上、拉伸断裂强度 为20MPa以上；
[0010] (3) 100%拉伸形变回复率为45%以上。
[0011] 本发明提供的组合物中，丙烯基聚合物和弹性体共接枝，并且组合物具有上述性 质，适合用于钢塑复合管。
[0012] 所述接枝反应可以通过将所述混合物在挤出机中进行挤出造粒而实现。所述挤出 机可以为单螺杆挤出机和/或双螺杆挤出机，优选为双螺杆挤出机。优选地，双螺杆挤出机 的操作温度为160-230°c，混合物在双螺杆挤出机中的停留时间为0. 5-10min。
[0013] 所述丙烯基聚合物可以为用于钢塑复合体的各种丙烯基聚合物，例如可以为聚丙 烯和/或丙烯共聚物。
[0014] 所述丙烯共聚物可以为嵌段共聚物或无规共聚物。所述丙烯共聚物可以为丙烯与 乙烯或C4-C12 α -烯烃的共聚物。所述C4-C12 α -烯烃的实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催化剂或茂金属等催化剂 聚合，在230°C和2. 16kg下的熔融指数为0. 1~50g/10min，优选为0. 1~8g/10min。
[0016] 所述热塑性弹性体可以为用于钢塑复合体的各种热塑性弹性体，例如包含未经极 性单体接枝的热塑性弹性体和/或接枝有极性单体的热塑性弹性体。所述热塑性弹性体的 实例包括但不限于乙烯-丙烯橡胶，乙烯-丙烯-二烯橡胶，乙烯-丁烯橡胶，苯乙烯-丁 二烯-苯乙烯嵌段共聚物，氢化苯乙烯-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，马来酸酐接枝的乙烯-辛 烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物及其盐(离子键聚合物)，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等的一种 或多种。所述热塑性弹性体优选为采用茂金属催化剂聚合的乙烯-辛烯共聚物，在190°c和 2. 16kg下的烙融指数为0· 1~10g/10min，更优选为0· 5~5g/10min。
[0017] 优选地，该组合物还同时含有极性单体和共单体。所述极性单体为顺丁烯二酸酐、 富马酸、衣康酸、柠康酸、柠康酸酐、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环氧基丙酯中的一种以上。所述共单体为苯乙烯、 二乙烯基苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和马来酸二异丙酯中的一种以上。按照该优选实施方 式，可以进一步提高组合物的金属粘结性。
[0018] 相对于100重量份的丙烯基聚合物，极性单体的含量可以为0. 1-15重量份，优选 为0. 5-5重量份，共单体的含量可以为0. 1-10重量份，优选为0. 5-3重量份。
[0019] 优选地，所述混合物还含有引发剂，相对于100重量份的丙烯基聚合物，引发剂的 含量可以为0. 1~5重量份。
[0020] 所述引发剂可以为烷基过氧化物、芳基过氧化物、酰基过氧化物和酮过氧化物中 的一种或多种，优选为过氧化二异丙苯，过氧化苯甲酰，2, 5-双(叔丁基过氧基）-2, 5-二甲 基己烷中的一种或多种。
[0021] 所述混合物还可以含有交联助剂。相对于100重量份的丙烯基聚合物，交联助剂 的含量可以为0. 01-10重量份，优选为0. 05-5重量份。所述交联助剂优选为I，2-聚丁二 烯、三烯丙基氰酸酯、三烯丙基异氰酸酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、二硫化四甲基秋兰姆中的 一种或多种。
[0022] 所述混合物还可以含有抗氧剂、增粘树脂、粘度调节剂和其它助剂。助剂的含量可 以为其各自的常规含量，相对于100重量份的丙烯基聚合物，抗氧剂的含量可以为0. 1-5重 量份，增粘树脂的含量可以为〇. 1-5重量份，粘度调节剂的含量可以为0. 1-5重量份，其它 助剂的含量可以为〇. 1_5重量份。
[0023] 所述抗氧剂可选自 IrganoxlOlO、Irganoxl68、Irganoxl076，Irganoxl098， Irganoxl330,叔丁基对苯酚、氢醌、硫代二丙酸双十八醇酯、硫代二丙酸二月桂酯中的一种 或多种。优选为 IrganoxlOlO 和 Irganoxl68。
[0024] 所述增粘树脂可以为无定形态聚丙烯、石油树脂、松香树脂、萜烯树脂和对叔丁基 苯酚-聚乙炔树脂中的一种或多种。
[0025] 所述粘度调节剂可以为石蜡、微晶石蜡、和聚乙烯蜡中的一种或多种。
[0026] 所述其他助剂的例子包括但不限