СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОУСАЖИВАЮЩЕГОСЯ АДГЕЗИОННОГО МАТЕРИАЛА "ДОНРАД-2" Российский патент 1997 года по МПК C09J7/02 B32B27/32 

Изобретение относится к строительству, к области защиты магистральных продуктопроводов и других изделий от повреждений, от почвенной и атмосферной коррозии, а именно к области получения термоусаживающихся многослойных адгезионных материалов на основе подложек из экструдированного и электронно-химически модифицированного полиолефина с нанесенным на них слоя адгезива.

Известны способы получения герметизирующих лент, полотен для монтажных и ремонтно-восстановительных работ в газонефтехимической промышленности, полученных нанесением на основу из термопластов, в частности из полиолефинов, адгезионных составов, включающих различные каучуки, масла, агенты липкости, битумы и другие специальные добавки [1-5]
Результаты обследований состояния изоляционных покрытий на действующих нефтепроводах свидетельствуют о том, что адгезионный слой вследствие малой толщины (0,1-3 мм) быстро высыхает, и под покрывающей изоляцией активно начинаются процессы коррозии металла продуктопровода. Основная причина этого явления недостаточная адгезия адгезионного покрытия с инертной основой [1]
Для повышения адгезии разработаны технологические приемы нанесения адгезионных составов, например, известен способ получения термоусаживающегося материала путем трехслойного нанесения адгезионных составов на полимерную основу: сначала дискретно (точечно, полосками), а затем в промежутки [2] либо по составу компонентов, либо предусматривая наличие специальных шпунтов, соединяющих адгезионные слои и инертную основу [4]
Достичь повышения адгезии можно также, варьируя химическим или технологическим путем состав и состояние каждого из слоев адгезионного и инертной основы.

Наиболее близким к изобретению является способ получения термоусаживающегося адгезионного материала нанесением на экструдированную и электронно-химически модифицированную основу из термопластов адгезионного состава, где основа представляет собой два соэкструдированных слоя, имеющих различное количество наполнителя [5]
При этом наружный, термопластичный, слой основы имеет большее количество наполнителя (на 5-10%), что придает этому слою большую прочность. Внутренний термопластичный слой имеет меньшее количество наполнителя, он более аморфен, имеет поры, в которые затекает адгезионный состав при дальнейшей термоусадке материала.

Этот способ получения термоусаживающегося материала также обладает некоторыми недостатками: электронно-химическая модификация основы из двух слоев, отличающихся разным количеством введенного наполнителя, а иногда даже и составом полимеров, практически не позволяет получить одинаковую гельфракцию в этих слоях, что в конечном итоге приводит к расслоению полимерной основы. Кроме того, введение наполнителя в термопластическую основу увеличивает стоимость получаемого материала, так как процесс экструдирования в этом случае осуществляют при более высоких температурах, а процесс электронно-химической модификации при больших мощностях электронного пучка с увеличением необходимой поглощенной дозы. Известно, что материал при увеличении поглощенной дозы на 0,01 МГрей увеличивает стоимость материала на 5-10%
Задачей изобретения является получение термоусаживающегося материала с напряжением усадки не менее 15 кг/см и низкоплавким адгезивным составом, что позволит наносить его на защищаемый стальной или полимерный субстрат при 50-60^oС (на 5-10 выше точки росы).

Второй задачей является получение материала, обладающего повышенной адгезионной прочностью к стали и полиолефинам, длительной устойчивостью к растрескиванию в морской воде, слабых растворах гумусовых кислот и минеральных солей, а также к действию микроорганизмов и грибков.

Поставленная задача изобретения достигается предложенным способом получения термоусаживающегося материала нанесением на основу из экструдированного, электронно-химически модифицированного и ориентированного полиэтилена или сополимера этилена адгезионного состава, который содержит каучук с полярными группами, высоковязкий битум и целевые добавки.

Согласно изобретению экструдированный материал (ленту, полоски, полотно) из полиэтилена или сополимера этилена с винилацетатом каландрируют с приданием одной из сторон замшевидной поверхности, далее электронно-химически модифицируют до поглощенной дозы, равной 0,15-0,35 МГрей, ориентируют на 30-50% а затем наносят адгезионный состав, дополнительно содержащий наполнитель, антикоррозионную, бактерицидную и фунгицидную добавки.

Каучук также может содержать от 1 до 20% обычных целевых добавок для каучуков: вулканизующие агенты, ускорители вулканизации, пластификаторы, агенты липкости, термостабилизаторы, модифицирующие полимерные добавки.

В качестве наполнителей используют тонкоизмельченные сажу, вспененный перлит, вермикулит, окиси цинка и магния, двуокись титана, слюду, рубленое стекловолокно или их смеси.

В качестве антикоррозионной добавки адгезионное покрытие содержит молибданы, хроматы и фосфаты щелочных металлов или цинка; в качестве бактерицидной ундециленовую кислоту, гексахлорвинилэтиловый эфир,в качестве фунгицидной добавки имидазол, оксисукцинамиды, бром и фторзамещенные динитробензолы и другие известные специальные добавки для этих целей.

Пример 1. Для экструдирования материала используют полиэтилен марки 102 с индексом расплава, равным 0,3, стабилизированный смесью 2% сажи марки ДГ-100 и 2-2,5% диафена НН (NN'-ди-β-нафтил-n-фенилендиамина). Экструдированный материал толщиной 0,5-2 мм и шириной 200-1500 мм подают на каландр для охлаждения до 40-70^oС и придания одной из его поверхностей замшевидной поверхности. Затем ленту модифицируют электронно-химическим способом пучком быстрых электронов до поглощенной дозы 0,15-0,35 МГрей.

Энергия быстрых электронов должна быть не менее 0,7 МэВ на 1 мм толщины. Определение поглощенной дозы проводят по методике РД-54454-84 (Госстандарт СССР).

Далее ленту ориентируют на 30-50% в тоннельной печи с температурой последней зоны 115-150^oС и наносят на нее адгезионное покрытие при 130-150^oС.

Состав для адгезионного покрытия готовят по следующей технологии.

В расплав каучука СКН с вязкостью по Муни при 100^oС, равной 50-70, вводят, мас. на 70-80 каучука-вулканизирующий агент - тетраметилтиурамдисульфид 3-8, термостабилизатор каучука - диметилдитиокарбамат цинка 1-2, пластификатор диоктилфталат 5-10 и наполнитель сажу ДГ-100 10-20.

Затем в расплав каучуковой смеси загружают битум марки ВН-н-V по ГОСТ 9812-61-74 при соотношении каучуковой смеси к битуму, равном 10-25:75-90 соответственно, и тщательно смешивают при 120-150^oС. В полученную однородную битумно-каучуковую смесь последовательно при этой же температуре добавляют по 0,3-0,6% каждой добавки: антикоррозионную добавку в виде тонкоизмельченной смеси (1: 1) Na₂MoO₄ и ZnCr₂O₇, фунгицидную добавку смесь (1:1) ундециленовой кислоты и гексахлорфена, и бактерицидную сукцинамид.

Приготовленный таким образом битумно-каучуковый состав для адгезионного покрытия с вязкостью по Брукфельду при 150^oС по А ТМ-Д-1081, равной 9-17, в расплавленном виде выдавливают на ленту (полотно) при 120-150^oС из накопительной камеры выгружного шнека с помощью шестеренчатого насоса высокого давления через щелевую головку.

Толщина нанесенного адгезионного слоя не превышает 1-2 мм. Полученный материал охлаждают, защищают пленкой, например целлофаном, и сматывают в рулон.

Пример 2. Экструдированную ленту из сополимера этилена и винилацетата (сэвилена) марки 111-04-030 по ТУ 6-05-1636-78 с индексом расплава, равном 0,3, стабилизированного смесью 2% сажи марки ДГ-100 и 2,5% термостабилизатора диафена ФП (NN'- изотропил-b-фенил-n-фенилендиамина) охлаждают на каландре до 40-50^oС с одновременным нанесением на одну из ее сторон замшевидной поверхности.

Затем ленту облучают пучком быстрых электронов до поглощенной дозы 0,15-0,25 МГрей, одноосно ориентируют на 30-50% при 100-120^oС и затем на горячую ленту наносят адгезионное покрытие. Адгезионный состав для этого покрытия получают в 3 стадии по технологии, аналогичной описанной в примере 1.

Он содержит следующие исходные компоненты, мас. битум марки БН-и-V 80-90; каучуковая смесь на основе хлорнаирита 10-20; гексахлорофен 0,3-0,6; ундециленовая кислота 0,3-0,6; гексахлорвинилэтиловый эфир 0,3-0,6; хромат цинка 0,3-0,6.

Каучуковая смесь содержит, мас. хлорнаирит марки А, тетраметилтиурамдисульфид (вулканизирующий агент 3-8; циклогексилбензотиазол (термостабилизатор) 2-3; смесь тонкоизмельченного перлита и сажи (наполнитель) 10-15.

Адгезионный состав наносят, как описано в примере 1. Полученную охлажденную ленту (полотно) далее защищают антиадгезионной пленкой и сматывают в рулон.

Пример 3. Подложку получают из линейного полиэтилена "Даулекс" марки 2342-М фирмы "Дау-кемикел" (США) с индексом расплава, равным 0,8, включающего 0,1-3% смеси стабилизаторов диафена-НН и диафена ФП. Полиэтилен экструдируют в ленту, далее калибруют ее и охлаждают с одновременным нанесением на одну из ее сторон замшевидной поверхности. Далее материал подают в зону облучения ускорителя электронов, где модифицируют его пучком быстрых электронов до поглощенной дозы 0,15-0,25 МГрей.

Облученную ленту (полотно) одноосно ориентируют в тоннельной печи при 130-150^oС на 30-50% и на горячую ленту наносят расплав адгезивного состава.

Состав для адгезионного покрытия включает тщательно перемешанные в горячем резиносмесителе следующие компоненты, мас. битум марки БН-и-V по ГОСТ 9812-61-74 70-80; каучуковую смесь на основе карбоксилатного каучука 20-30 смесь молибдата и фосфата цинка 0,3-0,6; гексахлорвиниловый эфир 0,3-0,6; имидазол 0,3-0,6.

При этом заранее приготовленная каучуковая смесь включает 95-97% карбоксилатного каучука (сополимера бутадиена, акрилонитрила и метакриловой кислоты), содержащего до 5% полярных групп и имеющего вязкость по Муни при 100^oС, равную 60-80, и 2-5% наполнителя смеси окиси цинка и магния.

Полученную каучуковую смесь тщательно перемешивают с расплавом битума и только после этого последовательно вводят спецдобавки при 120-130^oС. Адгезионное покрытие наносят на основу (ленту, полотно) аналогично тому, как описано в примере 1. Далее материал защищают антиадгезионной пленкой и сматывают в рулон.

Полученный термоусаживающийся материал используют либо в виде лент, полос, полотна намоткой материала на защищаемый субстрат (трубы, стальные изделия), либо изготавливают из этого материала манжеты для изоляции сварных стыков и ремонта продуктопроводов.

Манжеты для антикоррозийной защиты сварных швов стальных продуктопроводов изготавливаются, например, из ленты, изготовленной по примерам 1 и 2. Ленту шириной 400 мм и толщиной 1,8-2,2 мм разрезают на полоски длиной на 25% больше длины окружности трубы. Полоску обматывают вокруг сварного шва с нахлестом не менее 20-25 мм. Термоусадку манжеты ведут горячим воздухом с температурой более 300^oС или размытым пламенем пропановой горелки, начиная с нахлесточного шва, равномерно прогревая всю манжету до полной усадки полиолефиновой основы материала. При этом незначительная часть расплава адгезионного состава должна выдавливаться из-под манжеты, обеспечивая тем самым герметичность сварного шва.

В таблице приведены свойства полученного материала.

В результате получают термоусаживающийся материал, обладающий высокой адгезией к стали и к полиэтилену (к заводскому покрытию), что дает возможность применения его для защиты продуктопровода от коррозии.

Изобретение относится к получению термоусаживающегося адгезионного материала на основе экструдированного и электронно-химически модифицированного полиэтилена или сополимера этилена. Сущность изобретения: способ получения термоусаживающегося адгезионного материала из экструдированного, электронно-химически модифицированного и ориентированного полиэтилена или сополимера этилена с нанесением на него адгезионного состава, который включает каучук с полярными группами, высоковязкий битум и спецдобавки. Экструдированную ленту каландрируют с приданием одной из ее сторон замшевидной поверхности, далее электронно-химически модифицируют до поглощенной дозы 0,15-0,35 МГрей, ориентируют на 30-50%, а затем наносят адгезионное покрытие на основе состава, дополнительно содержащего наполнитель, антикоррозионную, фунгицидную и бактерицидную добавки. 1 табл.

Способ получения термоусаживающегося адгезионного материала "Донрад-2" нанесением на основу из экструдированного, электронно-химически модифицированного и ориентированного полиэтилена или сополимера этилена адгезионного состава, включающего каучук с полярными группами и высоковязкий битум, отличающийся тем, что экструдированный материал каландрируют с приданием одной из его сторон замшевидной поверхности, далее электронно-химически модифицируют до поглощенной дозы, равной 0,015 0,35 МГрей, и ориентируют на 30 50% а адгезионный состав дополнительно содержит наполнитель, антикоррозионную, фунгицидную и бактерицидную добавки.