专利名称：一种超强辐射交联聚乙烯热收缩胶带及其制备方法
技术领域：
本发 明涉及一种超强辐射交联聚乙烯热收缩胶带，包括该收缩胶带的组成及制备 方法。
背景技术：
近年来，高分子聚乙烯管道在石油、化工等领域得到越来越广泛的应用。随着聚乙 烯原料价格的不断上升，市场上又开发出了以超高分子聚乙烯与高强钢丝制成的复合管道 来达到既降低成本又保证管道机械性能和承压能力的目的。该类管道其基体管是超高分子 量聚乙烯管，在基体管外壁采用钢丝以垂直于基体管轴线方式缠绕排列，钢丝外壁包裹片 材状螺旋缠绕的辐射交联聚乙烯热收缩带，在钢丝与钢丝之间、钢丝与基体管之间、钢丝与 辐射交联聚乙烯热收缩带之间采用聚乙烯热熔胶加热粘合成一体。该方法可保证复合管道 在使用环境下有足够的耐磨性和耐腐蚀性，从而提高复合管道的使用寿命和安全性。辐射交联热收缩带作为复合管道的重要组成部分，其性能直接影响到管道的整 体性能。为了提高复合管道的使用寿命和性能，以及实现在特殊环境下的应用，需要尽可 能提高辐射交联热收缩带的各项机械性能。由于低密度聚乙烯结晶度较低，易于辐射交 联，同时具有一定的柔韧性，通常作为辐射交联热收缩制品的基础树脂，如CN101230938 和CN1257090中报道。但是，以低密度聚乙烯为原料存在着耐温性和机械性能低的缺点。 CN1401705公开了一种以废塑料和低密度聚乙烯为原料制作热收缩型管道包覆材料的方 法，制取的材料的拉伸强度大于等于15MPa，断裂伸长率大于等于400%。CN1039039公开了 一种以高、低密度聚乙烯共混体系为主要原料，并加入乙烯-醋酸乙烯共聚物改性的热收 缩产品配方及其生产方法，其产品的拉伸强度为18MPa，断裂伸长率大于400%。目前市售 辐射交联热收缩带的拉伸强度多为大于17MPa，断裂伸长率大于400%，25°C时对聚乙烯层 和对钢丝的剥离强度为大于等于70N/cm，未见具有更高机械性能的辐射交联热收缩带制品 的报道。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种各项机械性能均优于现有产品、综合性 能优异的辐射交联聚乙烯热收缩胶带配方及其制备方法。本发明的技术方案如下超强辐射交联聚乙烯热收缩胶带包括以下组份(重 量％ )高密度聚乙烯25.86-34.61
低密度聚乙烯48.78-61.35
纳米蒙脱土1.51-2.40
炭黑0.33-0.61
聚乙烯蜡0.32-0.45
抗氧剂 TCA0.12-0.17
乙烯-醋酸乙烯共聚物9.50-13.68
偶联剂 A1720.12-0.19上述技术方案中(1)辐射交联聚乙烯热收缩带的基础树脂选用高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的 共混物。所述高密度聚乙烯其熔融指数为1.0-1.30，断裂拉伸强度为>251^&;断裂伸 长率> 550 ；高密度聚乙烯在热收缩带中的用量一般为25. 86-34. 61重量％，优选范围为 27. 25 32. 15重量％。所述低密度聚乙烯其熔融指数为2. 0，断裂拉伸强度为> 13 ；断裂 伸长率> 500 ；低密度聚乙烯在热收缩带中的用量一般为48. 78 61. 35重量％，优选范围 为51. 88 58. 89重量％。(2)为了将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与多组分聚合物的韧性、良好的 粘接性、加工性结合起来，增强热收缩带综合性能，加入纳米蒙脱土。所述的纳米蒙脱土是 用十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵处理过的蒙脱土。制备方法如下在浓 度为5% (重量)的蒙脱土(事先经氯化钠水溶液处理过)的水溶液中80°C剧烈搅拌下滴 加过量十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵水溶液，6小时后抽滤，并用水洗至 无溴离子，分离后真空干燥至恒重即得有机蒙脱土，并研磨成300-400目粉末。纳米蒙脱土 在热收缩带中的用量一般为1.51 2. 40重量％，优选范围为1.60 2. 08重量％。(3)辐射交联聚乙烯热收缩带 采用聚乙烯蜡为润滑剂。所述的聚乙烯蜡其分子 量为1500-2500，软化点为107-110 ；聚乙烯蜡在热收缩带中的用量一般为0. 32 0. 45重 量％，优选范围为0. 35 0. 43重量％。(4)所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物其共聚物中醋酸乙烯含量一般在19-40重量％ 之间，优选范围为26-32重量％，熔融指数为3-18，优选范围为4-15;乙烯-醋酸乙烯共聚 物在热收缩带中的用量一般为9. 50 13. 68重量％，优选范围为11. 80 13. 11重量％。为保证达到本发明所设计的效果，方便使用，本发明的超强辐射交联聚乙烯热收 缩胶带应按下述工艺制备a.按权利要求1所述配比将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和纳米蒙脱土混合，力口 热至熔融进行复合；b.将a所得混合物及炭黑、聚乙烯蜡、乙烯_醋酸乙烯共聚物、偶联剂和抗氧剂按 比例进行混合；c.将b中所得混合物经挤出机挤成基材，挤出机机筒和机头各段加热温度为 100-300°C，基材的厚度为1-5毫米；
d.将基材进行辐射交联；e.将辐射交联后的基材进行压延拉伸，厚度为0. 8-4. 0毫米；f.在压延拉伸后的基材表面上涂布聚乙烯热熔胶，胶层厚度为0. 1-3. 0毫米。本发明所制取的超强辐射交联聚乙烯热收缩胶带具有冲击强度、拉伸强度、耐磨 性和耐腐蚀性等都明显高于PE100聚乙烯材料，与管道基材及钢丝结合力大的特点，其优 点包括(1)优选工艺配方，筛选交联、流平、热稳定、润滑等助剂，有效引导交联抑制降解， 使配方更加科学合理。(2)通过插层复合方法，加入有机化纳米蒙脱土，实现无机填料在多组份聚合物基 体中的分散达到纳米尺度，充分发挥无机材料的优异力学性能和高耐热性，提高热收缩带 的综合机械性能。(3)以低分子聚乙烯蜡为润滑剂，选用无毒抗氧剂，适用于给水管。
(4)通过调节高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的配比，控制合理的交联程度，大幅度 改进了热收缩胶带的收缩记性，使本发明超强辐射交联聚乙烯热收缩胶带在用于超高分子 量聚乙烯管道保护层缠绕时有合适的收缩率，从而获得最佳的缠绕效果。(5)选用高性能的热熔胶及涂布设备，控制合适的涂布量，使缠绕在管道外层的热 收缩带在受热收缩时热熔胶能渗透到聚乙烯管材基体，并将环向缠绕的钢丝层间隙全部填 满充实，将管道基材、钢丝和热收缩胶带粘为一体。(6)产品性能优越，拉伸强度为21. 5MPa、断裂伸长率为730%、剥离强度为(对 钢)106N/cm、(对聚乙烯)102N/cm，均优于已见报道。(7)对钢丝的粘结力大大超过普通聚乙烯的结合力，可大大提高复合管道的耐疲 劳性。(8)大幅度提高了管材在存放、运输、安装和使用过程中的抗冲击、抗腐蚀、抗磨 损、抗高温的生存能力，对管材起到了最佳保护。(9)施工方便，密封防水性能优越，用它做外层保护层尤为合适。下面结合实例对本发明做进一步详细说明具体实施方法1(1)按下列工艺配比称取各组份(重量％ )高密度聚乙烯 25.86 低密度聚乙烯61.35 纳米蒙脱土 2.40炭黑0.33 聚乙烯蜡0.32 抗氧剂TCA 0. 12偶联剂A172 0. 12乙烯-醋酸乙烯共聚物9. 50(2)将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和纳米蒙脱土混合，加热至熔融进行复合；(3)将(2)所得混合物及炭黑、聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物、偶联剂和抗氧剂 进行混合；(4)将(3)所得混合物经挤出机挤成基材，挤出机机筒和机头各段温度控制在 100-250°C ；(5)将基材进行辐射交联；(6)将辐射交联后的基材进行压延拉伸；(7)在压延拉伸后的基材表面上涂布规定厚度的聚乙烯热熔胶。
具体实施方法2(1)按下列工艺配比称取各组份(W% )高密度聚乙烯 27.25低密度聚乙烯58.89纳米蒙脱土 2. 08炭黑0.35 聚乙烯蜡 0.35 抗氧剂TCA 0. 13偶联剂A1720. 15 乙烯-醋酸乙烯共聚物10. 80(2)将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和纳米蒙脱土混合，加热至熔融进行复合；(3)将(2)所得混合物及炭黑、聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物、偶联剂和抗氧剂 进行混合；(4)将(3)所得混合物经挤出机挤成基材，挤出机机筒和机头各段温度控制在 105-260°C ；(5)将基材进行辐射交联；(6)将辐射交联后的基材进行压延拉伸；(7)在压延拉伸后的基材表面上涂布规定厚度的聚乙烯热熔胶。具体实施方法3(1)按下列工艺配比称取各组份(W% )高密度聚乙烯 29.45 低密度聚乙烯55.51 纳米蒙脱土 1.89炭黑0.42 聚乙烯蜡 0.41 抗氧剂TCA 0. 14偶联剂A1720. 17 乙烯-醋酸乙烯共聚物12. 01。(2)将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和纳米蒙脱土混合，加热至熔融进行复合；(3)将(2)所得混合物及炭黑、聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物、偶联剂和抗氧剂 进行混合；(4)将(3)所得混合物经挤出机挤成基材，挤出机机筒和机头各段温度控制在 115-270 0C ；(5)将基材进行辐射交联；(6)将辐射交联后的基材进行压延拉伸；(7)在压延拉伸后的基材表面上涂布规定厚度的聚乙烯热熔胶。具体实施方法4(1)按下列工艺配比称取各组份(W% )高密度聚乙烯 32. 15低密度聚乙烯51.88纳米蒙脱土 1.60炭黑0.50 聚乙烯蜡 0.43 抗氧剂TCA 0. 15偶联剂A1720. 18 乙烯-醋酸乙烯共聚物13. 11。(2)将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和纳米蒙脱土混合，加热至熔融进行复合；(3)将(2)所得混合物及炭黑、聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物、偶联剂和抗氧剂 进行混合；(4)将(3)所得混合物经挤出机挤成基材，挤出机机筒和机头各段温度控制在115-270 0C ；(5)将基材进行辐射交联；(6)将辐射交联后的基材进行压延拉伸；(7)在压延拉伸后的基材表面上涂布规定厚度的聚乙烯热熔胶。
具体实施方法5(1)按下列工艺配比称取各组份(W% )高密度聚乙烯 34.61 低密度聚乙烯 48.78 纳米蒙脱土 1.51炭黑0.61 聚乙烯蜡0.45 抗氧剂TCA 0. 17偶联剂A172 0. 19 乙烯-醋酸乙烯共聚物13. 68。(2)将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和纳米蒙脱土混合，加热至熔融进行复合；(3)将(2)所得混合物及炭黑、聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物、偶联剂和抗氧剂 进行混合；(4)将(3)所得混合物经挤出机挤成基材，挤出机机筒和机头各段温度控制在 120-280 0C ；(5)将基材进行辐射交联；(6)将辐射交联后的基材进行压延拉伸； (7)在压延拉伸后的基材表面上涂布规定厚度的聚乙烯热熔胶。
权利要求
1.一种超强辐射交联聚乙烯热收缩胶带，其特征在于以重量％计包括以下组份高 密度聚乙烯25. 86 34. 61，低密度聚乙烯48. 78 61. 35，纳米蒙脱土 1. 51 2. 40，炭 黑0. 33 0.61，聚乙烯蜡0. 32 0.45，抗氧剂TCA 0. 12 0. 17，乙烯-醋酸乙烯共聚物 9. 50 13. 68，偶联剂 A-172 0. 12-0. 19。
2.根据权利要求1所述的超强辐射交联聚乙烯热收缩胶带，其特征在于所述的高密 度聚乙烯其熔融指数为1. 00-1. 30，断裂拉伸强度为> 25 ；断裂伸长率> 550 ；拉伸屈服强 ^ 22. 0 ；高密度聚乙烯在热收缩胶带中的用量一般为25. 86 34. 61重量％，优选范围为 27. 25 32. 15 重量 ％。
3.根据权利要求1所述的超强辐射交联聚乙烯热收缩带，其特征在于所述的低密度 聚乙烯其熔融指数为2.0，断裂拉伸强度为> 13，断裂伸长率> 500 ；低密度聚乙烯在热收 缩带中的用量一般为48. 78 61. 35重量％，优选范围为51. 88 58. 89重量％。
4.根据权利要求1所述的超强辐射交联聚乙烯热收缩带，其特征在于所述的纳米 蒙脱土是用十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵处理过的蒙脱土，并研磨成 300-400目；纳米蒙脱土在热收缩带中的用量一般为1.51 2.40重量％，优选范围为 1. 60 2. 08 重量 ％。
5.根据权利要求1所述的超强辐射交联聚乙烯热收缩带，其特征在于所述的聚乙烯 蜡其分子量为1500-2500，软化点为107-110 ；聚乙烯蜡在热收缩带中的用量一般为0. 32 0. 45重量％，优选范围为0. 35 0. 43重量％。
6.根据权利要求1所述的超强辐射交联聚乙烯热收缩带，其特征在于所述的乙 烯-醋酸乙烯共聚物其共聚物中醋酸乙烯含量一般在19. 0-40. 0重量％之间，优选范围为 26-32重量％，熔融指数为3-18，优选范围为4-15 ；乙烯-醋酸乙烯共聚物在热收缩带中的 用量一般为9. 50 13. 68重量％，优选范围为10. 80 13. 11重量％。
全文摘要
本发明公开了一种超强辐射交联聚乙烯热收缩胶带及其制备方法，其特征在于以重量％计包括以下组份高密度聚乙烯25.86-34.61，低密度聚乙48.78-61.35，纳米蒙脱土1.51-2.40，炭黑0.33-0.61，聚乙烯蜡0.32-0.45，抗氧剂TCA 0.12-0.17，乙烯-醋酸乙烯共聚物9.50-13.68，偶联剂A172 0.12-0.19及聚乙烯热熔胶。纳米蒙脱土与高密度聚乙烯和低密度聚乙烯在熔融状态下进行复合后，再与炭黑、聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物、偶联剂、抗氧剂混合，经挤出机挤成基材，将基材进行辐射交联和拉伸处理后，在基材表面涂覆聚乙烯热熔胶后为成品。该方法制备的热收缩带具有拉伸强度高、断裂伸长率大、剥离强度高、抗老化能力强、密封性能好、施工方便等优点。
文档编号C08K3/04GK102040918SQ20091003605
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月16日 优先权日2009年10月16日
发明者刘连声, 李学辉, 胡文玺, 蒋马小, 陈杰 申请人:泰州现代塑料有限公司