[00138992]连续纤维增强热塑性塑料管粘接树脂的研制

本项目成果是为近年来在国内外发展迅速的连续纤维增强热塑性塑料管（CFRT）提供性能优异的粘接树脂,用于管材结构中连续纤维和热塑性塑料之间的粘接,以满足快速增长的CFRT管市场需求, 促进国内外塑料复合管行业的良性发展,是一种粘接力高、粘接持久性优异的粘接树脂。作为连接连续纤维与热塑性塑料的关键材料,直接影响了CFRT管的使用寿命。 国外粘接树脂应用比较成功的是美国杜邦公司Bynel系列粘接树脂,国内目前未见成熟推广的产品。目前杜邦Bynel系列产品主要应用于CFRT管中的连续纤维增强聚乙烯管,产品市场评价良好,但价格昂贵。因此,市场对粘接树脂国产化,多样化需求旺盛。 CFRT管生产主要包括连续纤维浸渍和制管两个步骤,其中连续纤维浸渍是决定管材品质优劣的关键。是将连续纤维束展开成平行的薄层,通过一个复合口模用挤出的粘接树脂熔体浸渍成含薄层平行连续纤维的连续片材。此种工艺下,所使用的热熔胶应该满足以下技术要求：（1）热熔胶对连续纤维的包覆性及浸润性：熔体浸渍过程中,将连续纤维束展开成平行的薄层,通过一个复合口模用挤出的树脂熔体浸渍成含薄层平行连续纤维的连续片材。在这个过程中热熔胶需要对展开的连续纤维进行良好的浸润和包覆,达到连续纤维和热熔胶不分离、紧密结合的效果。（2） 热熔胶对连续纤维的粘接力和粘接持久性：要求热熔胶熔体浸渍连续纤维以后粘接力高,将分散单向排布的纤维联结成一个整体;另外,热熔胶与连续纤维的粘接持久性决定了连续纤维增强带以至CFRT的使用寿命。（3） 制管时多层连续纤维增强带之间需要融合成一个整体：在制管过程中多层连续纤维增强带之间在受到加热以后需要粘合成一个整体。受制管速度、缠结层数的影响,热熔胶作为联结点层与层之间发生粘接作用的温度要尽量低。为达到上述技术要求,连续玻纤增强聚乙烯管粘接树脂的性能应符合以下技术指标：密度：≥0.930g/cm3, 软化点：≥110℃, 熔融指数：1.5-4.0g/10min;断裂伸长率：≥500%;连续纤维浸渍后的拉伸强度比浸渍前提高≥40%;PE/粘接树脂/连续玻纤剥离强度≥100N/25mm;PP/粘接树脂/连续玻纤剥离强度≥100N/25mm。所使用的接枝物为高接枝率/低残留型接枝物,接枝率≥1.0%,无气味无黑黄点杂质。 本项目实施开发的主要创新和先进性主要体现在：第一,高接枝率、低残留的接枝物的制备。通过反应挤出工艺制备高接枝率、低残留的接枝物,赋予粘接树脂能够与极性连续纤维作用的官能团。第二,制备粘接强度高、粘接界面稳定的粘接树脂。通过二次共混技术、原位增容、增韧增粘技术赋予粘接树脂优异的粘接强度和界面稳定性。第三,不同连续纤维粘接性能良好的粘接树脂的制备。第四,制备适应低温粘接的粘接树脂。受制管速度、缠结层数的影响,粘接树脂作为联结点层与层之间发生粘接作用的温度适应性广泛,能够达到低温粘接效果。 本项目的关键在于高接枝率、低残留接枝物制备技术把控以及原材料的选择。有关高分子材料的接枝改性研究国内外已有许多报道,积累了不少相关研究成果,且广州鹿山公司从创始初期一直致力于改性塑料的研发。在聚合物的接枝功能化改性上有十几年的研发、生产经验,且有完善的实验、检测、评价、生产设施。同时,前期充分的市场调研。清晰定位CFRT管的市场发展前景,确立CFRT管粘接树脂的发展应用前景。充分的分析研究。确定CFRT管粘接树脂需要达到的性能指标,确定产品性能评价标准和评判方法。严谨的技术探究。确定CFRT管粘接树脂产品的技术输入,确定产品的实现方法,确定需要达到的技术参数和性能指标。鹿山公司十几年的管材用粘接树脂研究为本项目奠定了良好的实践基础。 本项目在实施执行期间,各项研究工作进展顺利,已完成两篇专利和两篇论文发表,按期完成各项技术、经济等指标,所有指标均达到或超过合同要求。项目产品已通过多家管道厂家的测试评价,已实现批量应用。随着管道行业降本增效的发展趋势,项目产品在后续发展推广中,还需进一步优化结构、工艺,以进一步降低成本,提高竞争力。