[发明专利]一种丙烯基聚合物组合物及其制备方法和钢塑复合体

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

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%。

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。

优选地，由该组合物在190℃的温度和150巴的压力条件下制得的国际标准ISO527.2中的5A型样条具有以下性质：

（1）依据国家标准GB/T1040-1992测定的剥离强度为50N/25mm以上；

（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；

（3）100%拉伸形变回复率为45%以上。

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。

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℃，混合物在双螺杆挤出机中的停留时间为0.5-10min。

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。

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-C12α-烯烃的共聚物。所述C₄-C₁₂α-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。

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℃和2.16kg下的熔融指数为0.1～50g/10min，优选为0.1～8g/10min。