鋼帶、粘接樹(shù)脂、聚乙烯、生產(chǎn)設(shè)備、工藝、施工安裝是影響
鋼帶增強(qiáng)螺旋波紋管品質(zhì)的幾大生產(chǎn)要素，直接決定了管道的工程質(zhì)量和使用壽命。本文從目前的粘接樹(shù)脂性能優(yōu)化、新型鋼帶復(fù)合層結(jié)構(gòu)、新型粘接樹(shù)脂幾個(gè)方面研究了提高管材使用壽命的方法。
1、粘接樹(shù)脂粘接持久性的影響因素
粘結(jié)持久性評(píng)價(jià)的是粘接樹(shù)脂對(duì)鋼帶及聚乙烯產(chǎn)生粘接效果時(shí)間的長(zhǎng)短，直接影響管材的使用壽命。粘接樹(shù)脂本身屬于聚乙烯改性聚合物，如果工藝控制得當(dāng)，與聚乙烯的粘接持久性好。在此，主要考察粘接樹(shù)脂對(duì)鋼帶的粘接持久性。從浸潤(rùn)性、接枝率、接枝殘留、結(jié)晶度、粘接速度等方面考察粘接持久性，探究提高管材使用壽命的方法。粘接持久性通過(guò)泡水試驗(yàn)快速判斷。
1.1浸潤(rùn)性
浸潤(rùn)性是指粘接樹(shù)脂與鋼帶發(fā)生粘接作用時(shí)，熔融態(tài)的粘接樹(shù)脂在鋼帶表面擴(kuò)散的程度。浸潤(rùn)性好，粘接樹(shù)脂在鋼帶表面的擴(kuò)散程度高，粘接面廣，發(fā)生粘接的作用點(diǎn)數(shù)量增加，粘接持久性提高。
1.2接枝率
粘接樹(shù)脂屬于聚乙烯改性聚合物，接枝馬來(lái)酸酐等極性基團(tuán)以后能夠與鋼帶形成粘接。接枝率是衡量粘接樹(shù)脂與鋼帶發(fā)生粘接時(shí)作用基團(tuán)數(shù)量的技術(shù)指標(biāo)。
接枝率偏低會(huì)導(dǎo)致粘接樹(shù)脂有效作用基團(tuán)數(shù)量偏低，造成剝離強(qiáng)度和粘接持久性同時(shí)降低；接枝率也絕非越高越好，粘接是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，包含粘接樹(shù)脂浸潤(rùn)、粘接基團(tuán)移出、粘接、固化等多個(gè)步驟，過(guò)高的接枝率可能會(huì)引起粘接時(shí)空間位阻偏高，反而會(huì)影響粘接效果；接枝率存在佳值。
1.3接枝殘留
接枝殘留是在粘接樹(shù)脂接枝擠出反應(yīng)過(guò)程中形成的未反應(yīng)的極性物質(zhì)，通常以二聚體或低聚物的形式存在。接枝殘留是粘接樹(shù)脂中的有害物質(zhì)，其對(duì)粘接持久性的影響主要表現(xiàn)為：接枝殘留物的存在容易導(dǎo)致“假粘”現(xiàn)象，影響粘接持久性；接枝殘留物未與粘接樹(shù)脂分子鏈骨架形成化學(xué)連接，在涂塑鋼帶泡水過(guò)程中低分子量的接枝殘留物很容易相遷移，導(dǎo)致粘接界面脫層。
接枝殘留比是指粘接樹(shù)脂組分中未接枝到聚乙烯基體樹(shù)脂骨架上面的單體重量占全部接枝單體重量的比例。選取不同接枝殘留比的粘接樹(shù)脂，通過(guò)測(cè)試粘接樹(shù)脂的TG曲線確定接枝殘留比，在粘接樹(shù)脂的基體樹(shù)脂組成相同的前提下，僅改變粘接樹(shù)脂的接枝殘留比確認(rèn)接枝殘留對(duì)粘接持久性的影響。
1.4結(jié)晶度
結(jié)晶度對(duì)粘接持久性的影響主要通過(guò)結(jié)晶速度、結(jié)晶程度、結(jié)晶重排等現(xiàn)象表現(xiàn)出來(lái)。涂塑鋼帶在放置或者泡水過(guò)程中粘接樹(shù)脂發(fā)生緩慢結(jié)晶或結(jié)晶重排現(xiàn)象，影響涂塑鋼帶粘接界面的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響管材的使用壽命。
以粘接樹(shù)脂F(xiàn)為例，測(cè)試粘接樹(shù)脂F(xiàn)在涂塑前、涂塑時(shí)、涂塑后水中浸泡15天以后的結(jié)晶變化行為，考察粘接樹(shù)脂在涂塑過(guò)程中的結(jié)晶變化情況。
1.5粘接速度
粘接速度評(píng)價(jià)的是粘接樹(shù)脂與鋼帶發(fā)生粘接作用所需要的時(shí)間。在涂塑過(guò)程中，涂塑線速度直接影響生產(chǎn)效率，快速涂塑是管材生產(chǎn)廠家追求的目標(biāo)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，粘接樹(shù)脂從模頭開(kāi)始與鋼帶發(fā)生粘接作用，至風(fēng)冷、水冷環(huán)節(jié)冷卻到粘接樹(shù)脂熔點(diǎn)以下結(jié)束。粘接速度足夠快，粘接樹(shù)脂能夠適應(yīng)快速的涂塑線速度，涂塑后的粘接界面粘接持久性好；粘接速度過(guò)慢，粘接樹(shù)脂來(lái)不及和鋼帶材質(zhì)發(fā)生粘接即進(jìn)入冷卻，涂塑后的粘接界面粘接持久性不佳。
選用粘接速度不同的粘接樹(shù)脂H、粘接樹(shù)脂I、粘接樹(shù)脂J，其中粘接速度從快到慢排序依次為粘接樹(shù)脂H、粘接樹(shù)脂I、粘接樹(shù)脂J。將這三種粘接樹(shù)脂分別在4m/min相8m/min的涂塑速度下涂塑。
2、提高粘接樹(shù)脂粘接持久性的方法
提高粘接樹(shù)脂粘接樹(shù)脂的方法有以下幾種：一，不改變目前粘接樹(shù)脂基體材料的前提下，從浸潤(rùn)性、接枝率、接枝殘留、結(jié)晶度、粘接速度等方面優(yōu)化粘接樹(shù)脂配方；第二，借鑒3PE防腐結(jié)構(gòu)，在鋼帶表面浸涂環(huán)氧粉末涂層，然后將粘接樹(shù)脂以粉末浸涂的方式涂裝在未固化的環(huán)氧樹(shù)脂上，利用環(huán)氧樹(shù)脂作鋼帶防腐，粘接樹(shù)脂連接環(huán)氧樹(shù)脂和外層聚乙烯；第三，將目前使用的粘接樹(shù)脂通過(guò)改性技術(shù)環(huán)氧化，同步實(shí)現(xiàn)粘接樹(shù)脂酸酐化、環(huán)氧化，制備出潛伏交聯(lián)型粘接樹(shù)脂，在管材生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)粘接樹(shù)脂的粘接和固化。
2.1現(xiàn)有粘接樹(shù)脂配方的性能優(yōu)化
通過(guò)優(yōu)化調(diào)整粘接樹(shù)脂在浸潤(rùn)性、接枝率、接枝殘留、結(jié)晶度、粘接速度、柔韌性等方面技術(shù)指標(biāo)，開(kāi)發(fā)成功粘接持久性更好的粘接樹(shù)脂L。
2.2新型鋼帶復(fù)合層結(jié)構(gòu)
新型鋼帶復(fù)合層結(jié)構(gòu)是在鋼帶表面通過(guò)流化床浸涂環(huán)氧粉末涂層，在環(huán)氧粉末涂層表面通過(guò)流化床浸涂熱熔膠粉末涂層，成管時(shí)在熱熔膠粉末涂層表面通過(guò)目前成管工藝?yán)p繞聚乙烯層。環(huán)氧粉末涂層由環(huán)氧粉末制備而成，熱熔膠粉末涂層由熱熔膠粉末制備而成。這種新型鋼帶復(fù)合層結(jié)構(gòu)耐水腐蝕效果好，比正常粘接樹(shù)脂粘接持久性提高10倍以上。該新型復(fù)合層鋼帶運(yùn)用到鋼帶增強(qiáng)螺旋波紋管以后，提高了管材的使用壽俞，降低了目前該類型管材端口長(zhǎng)期使用過(guò)程中可能存在的脫膠、鋼帶外露、耐腐蝕效果差的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
2.3粘接樹(shù)脂酸酐化、環(huán)氧化同步實(shí)現(xiàn)技術(shù)
結(jié)合目前體系粘接樹(shù)脂和固化型環(huán)氧樹(shù)脂的綜合優(yōu)勢(shì)，利用環(huán)氧樹(shù)脂與鋼帶良好的粘接持久性提高管材使用壽命。該技術(shù)路線實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)是以線性非交聯(lián)的功能化聚烯烴和潛伏交聯(lián)型的環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)，在制備粘接樹(shù)脂過(guò)程中不出現(xiàn)交聯(lián)反應(yīng)，在鋼帶涂塑過(guò)程發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。按照該技術(shù)路線制備了粘接樹(shù)脂N。與正常粘接樹(shù)脂O、2.1中性能優(yōu)化后的粘接樹(shù)脂L相比，粘接樹(shù)脂N在涂塑鋼帶及管材使用壽命方面具備優(yōu)勢(shì)。
3、結(jié)論
1、粘接樹(shù)脂的浸潤(rùn)性、接枝率、接枝殘留、結(jié)晶度、粘接速度等性能會(huì)影響涂塑鋼帶的粘接持久性，進(jìn)而影響鋼帶增強(qiáng)螺旋波紋管的使用壽命。
2、通過(guò)粘接樹(shù)脂升級(jí)和改變鋼帶復(fù)合層結(jié)構(gòu)能夠提高
鋼帶增強(qiáng)螺旋波紋管的使用壽命。通過(guò)改善粘接樹(shù)脂浸潤(rùn)性等性能能夠提高管材使用壽命；通過(guò)粘接樹(shù)脂酸酐化、環(huán)氧化同步實(shí)現(xiàn)技術(shù)能夠有效提高管材使用壽命；采用3PE結(jié)構(gòu)制備新型鋼帶結(jié)構(gòu)是提高管材使用壽命的有效手段。
