一种长输管道补口用粘弹体胶带及其使用方法

摘要

本发明公开了一种长输管道补口用粘弹体胶带及其使用方法，粘弹体胶带包括基膜层，在基膜层上设有胶层，在胶层的另一侧设有隔离层；基膜层为聚丁烯‑1材料，胶层为粘弹体防腐胶材料，隔离层为聚碳酸酯材料；其中粘弹体防腐胶包括聚异丁烯衍生物、顺丁橡胶、填料、抗氧化剂与增塑剂；上述聚异丁烯衍生物由山姜素改性聚异丁烯得到；制备得到的粘弹体胶带具有较高的拉伸强度、断裂伸长率与体积电阻率以及具有优良的耐化学腐蚀性能、耐高温稳定性、耐热老化、与耐热水浸泡性与气密阻隔性，同时具有较低的吸水率，即具有优良的防水性，且能较好的应用在长输管道补口防腐保护中。

说明书

技术领域

本发明属于管道补口技术领域，特别涉及一种长输管道补口用粘弹体胶带及其使用方法。

背景技术

管道外防腐补口关系到整条管线的防腐质量，是导致管道失效的薄弱环节；而长输管线中的补口防腐一直是一个难点。现在采用的普遍方案是使用热缩套进行补口防腐保护。但是城市燃气的长输管线在埋地后，管线不可避免的受到地面及地下建筑物体的土壤挤压，热缩套容易出现脱壳的问题。但是，在长三角地区，地下水位普遍较高，这就出现了另外一个问题。由于水无孔不入的特点，由于长时间的浸泡和侵蚀。这就导致了长输管线的补口热缩套防腐失效的问题。而最初的进水点一般都是热缩套与管线3PE的搭接处。因此，在补口的热缩套防腐施工完毕后，在热缩套与管道3PE防腐层搭接处包覆粘弹体胶带。粘弹体胶带的主要组分为橡胶，伸长率高，与管道表面粘结强度高，防腐性能好，能广泛应用在长输管道外防腐补口领域。

现有技术如申请公布号CN 101935500 A公开了一种防腐粘弹体胶带及其制备方法，该粘弹体胶带包括依次设置的保护膜层、第一粘弹体胶层、增强网层、第二粘弹体胶层和离型膜层，保护膜层与第一粘弹体胶层、第一粘弹体胶层与增强网层、增强网层与第二粘弹体胶层彼此粘结复合成一体，离型膜层粘贴于第二粘弹体胶层上；且粘弹体胶带具有自修复功能，使用时无需涂刷底漆，可直接用于异型构件防腐。张伟(管道技术与设备,2011(02):42-44)研究了粘弹体防腐胶带在管道环焊缝补口大修中的应用，其防腐结构是搭接管道本体和管体预制防腐层粘弹体防腐胶带，粘弹体防腐胶带上覆盖聚丙烯外护带。常温下，聚丙烯外护带对粘弹体背材剥离强度≥20N/cm，粘弹体对钢剥离强度≥50N/cm，且覆盖率≥95％为合格。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较高拉伸强度、断裂伸长率与体积电阻率以及具有优良的耐化学腐蚀性能、耐高温稳定性、耐热老化性能、耐热水浸泡性与气密阻隔性，同时具有较低的吸水率，即具有优良的防水性的粘弹体胶带，且能较好的应用在长输管道补口防腐保护中。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种粘弹体防腐胶，包括由山姜素改性聚异丁烯制得的聚异丁烯衍生物。

本发明采用山姜素对聚异丁烯改性得到聚异丁烯衍生物，将其应用于粘弹体防腐胶中，提高了粘弹体防腐胶的耐化学腐蚀性能，同时使防腐胶具有优良的气密阻隔性、防水性，且粘弹体防腐胶可广泛地应用于胶带中。

优选地，聚异丁烯衍生物的制备方法如下：

按重量份计，称取45～60份聚异丁烯、35～45份正己烷与7～10份山姜素置于三口烧瓶中，磁力搅拌，并对其进行油浴恒温，然后在向三口烧瓶中通入氮气的条件下，加入3～6份三氟化硼乙醚，在50～90油℃浴中反应2～5h，得到反应产物；对反应产物进行后处理，即先用热水洗涤数次，除去未反应的山姜素和溶剂，然后用无水硫酸钠干燥，得到聚异丁烯衍生物，其中聚异丁烯衍生物的转化率为76.3～88.7％。

优选地，按重量份计，粘弹体防腐胶包括：聚异丁烯衍生物为90～140份、顺丁橡胶为1～3份、填料为120～280份、抗氧化剂为2～12份、增塑剂为2～8份。

更优选地，填料为蒙脱土、滑石粉、黏土或碳酸钡中的一种或几种混合。

更优选地，抗氧化剂为角黄素、焦亚硫酸钠、二丁基苯酚或硫代硫酸钠中的一种或几种混合。

更优选地，增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基已)酯、邻苯二甲酸二辛酯或对甲苯磺酸十二烷基酯中的一种或几种混合。

本发明还公开了聚异丁烯衍生物在提高粘弹体防腐胶气密阻隔性中的用途。

本发明还公开了一种粘弹体防腐胶在胶带中的用途。

优选地，粘弹体胶带在长输管道补口中的用途。

本发明还公开了一种长输管道补口用粘弹体胶带，其包括基膜层，在基膜层上设有胶层，在胶层的另一侧设有隔离层；胶层为粘弹体防腐胶材料。

优选地，基膜层为聚丁烯-1材料；隔离层为聚碳酸酯材料。

本发明还公开了一种粘弹体胶带的制备方法。

一种粘弹体胶带的制备方法，包括以下步骤：

S1：将聚异丁烯衍生物、顺丁橡胶、填料、抗氧化剂、增塑剂加入捏合机中，在130～150℃下，抽真空，捏合1～2h，得到胶泥；

S2：将胶泥通过单螺杆喂料机输送至反应釜二次混合，反应釜混合温度为105～125，℃时间为1～2h；

S3：将反应釜混合好的胶泥通过齿轮泵输送至挤出机混炼，经平狭缝口模成型模具挤出，即得胶层；

S4：将基膜层与隔离层分别贴合在胶层的上、下两面并经压胶辊压制，然后送冷却辊冷却，得到胶带。

更优选地，基膜层的厚度为10～20μm，胶层的厚度为2～5μm，隔离层的厚度为55～75μm。

本发明采用山姜素对聚异丁烯改性得到聚异丁烯衍生物，将其作为粘弹体防腐胶的成分，并将粘弹体防腐胶、填料、抗氧化剂与增塑剂制备得到的粘弹体胶带，使粘弹体胶带具有较高的拉伸强度、断裂伸长率与体积电阻率，同时使粘弹体胶带具有优良的耐化学腐蚀性能、耐高温稳定性、耐热老化性能与耐热水浸泡性能，且具有较低的吸水率，以使其具有较长的使用寿命；除此之外，该粘弹体胶带对钢或管道材料(如：PE)具有较高的剥离强度，能够较好的满足各项技术指标；原因可能是山姜素改性聚异丁烯，使聚异丁烯的内部结构发生变化，进而改善了聚异丁烯的各项物理化学性质，使其能广泛应用在长输管道补口防腐保护中。

本发明还公开一种长输管道补口用粘弹体胶带的使用方法。

一种长输管道补口用粘弹体胶带的使用方法，包括以下步骤：

将长输管道补口的热缩套防腐施工完毕后，在热缩套与管道3PE防腐层搭接处包覆粘弹体胶带；

在粘弹体胶带上进行光敏玻璃钢环氧底胶的涂刷，涂刷完毕后等待底胶的表干；

在底胶上进行光敏玻璃钢的包覆。

本发明还公开了聚异丁烯衍生物在提高长输管道补口用粘弹体胶带剥离强度中的用途。

本发明还公开了聚异丁烯衍生物在降低长输管道补口用粘弹体胶带吸水率中的用途。

为了进一步提高长输管道补口用粘弹体胶带的防水性与拉伸强度、断裂伸长率以及剥离强度，同时使其具有优良的气密阻隔性能，采取的优选措施还包括：

在胶泥的制备过程中添加0.5～2.5份丁位癸内酯与海藻酸丙二醇酯的混合物，其中丁位癸内酯与海藻酸丙二醇酯的重量比为0.2～0.5:1；丁位癸内酯与海藻酸丙二醇酯混合物可能与粘弹体防腐胶中的抗氧化剂或增塑剂成分起协同作用，降低了胶带的吸水率，即进一步提高了粘弹体胶带的防水性，同时进一步提高了机械性能(拉伸强度、断裂伸长率与剥离强度)，同时使其具有优良的气密阻隔性能，使其能较好应用于长输管道补口防腐领域。

本发明由于采用采用山姜素对聚异丁烯改性得到聚异丁烯衍生物，将其作为粘弹体防腐胶的成分，并将粘弹体防腐胶、填料、抗氧化剂与增塑剂制备得到的粘弹体胶带，因而具有如下有益效果：该粘弹体胶带具有优良的机械性能，即具有较高的拉伸强度、断裂伸长率与体积电阻率，同时使粘弹体胶带具有优良的耐化学腐蚀性能、耐高温稳定性、耐热老化性能与耐热水浸泡性能，且具有较低的吸水率，以使其具有较长的使用寿命；除此之外，该粘弹体胶带对钢或管道材料(如：PE)具有较高的剥离强度，能够较好的满足各项技术指标；原因可能是山姜素改性聚异丁烯，使聚异丁烯的内部结构发生变化，进而改善了聚异丁烯的各项物理化学性质。因此，本发明是一种具有较高拉伸强度、断裂伸长率与体积电阻率以及具有优良的耐化学腐蚀性能、耐高温稳定性、耐热老化性能、耐热水浸泡性与气密阻隔性，同时具有较低的吸水率，即具有优良的防水性的粘弹体胶带，且能较好的应用在长输管道补口防腐保护中。

附图说明

图1为聚异丁烯与聚异丁烯衍生物的红外谱图；

图2为粘弹体胶带的结构示意图；

附图标记：1.基膜层；2.胶层；3.隔离层。

具体实施方式

本发明实施例中所用聚异丁烯衍生物的制备方法如下：

按重量份计，称取52重量份聚异丁烯、43重量份正己烷与8.5重量份山姜素置于三口烧瓶中，磁力搅拌，并对其进行油浴恒温，然后在向三口烧瓶中通入氮气的条件下，加入4重量份三氟化硼乙醚，在70油℃浴中反应3h，得到反应产物；对反应产物进行后处理，即先用热水洗涤数次，除去未反应的山姜素和溶剂，然后用无水硫酸钠干燥，得到聚异丁烯衍生物，其中聚异丁烯衍生物的转化率为87.4％。

本发明中粘弹体胶带的结构示意图如图2所示，其中基膜层1为聚丁烯-1材料，胶层2为粘弹体防腐胶材料，隔离层3为聚碳酸酯材料。

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

实施例1

一种粘弹体胶带的制备方法，包括以下步骤：

S1：按重量份计，将110重量份聚异丁烯衍生物、1.5重量份顺丁橡胶、155重量份黏土、6重量份二丁基苯酚、2重量份邻苯二甲酸二辛酯加入捏合机中，在135℃下，抽真空，捏合1.5h，得到胶泥；

S2：将上述胶泥通过单螺杆喂料机输送至反应釜二次混合，反应釜混合温度为115，℃时间为1h；

S3：将反应釜混合好的胶泥通过齿轮泵输送至挤出机混炼，经平狭缝口模成型模具挤出，即得胶层；

S4：基膜层采用聚丁烯-1材料，隔离层采用聚碳酸酯材料分别贴合在胶层的上、下两面并经压胶辊压制，然后送冷却辊冷却，得到胶带，其中基膜层的厚度为20μm，胶层的厚度为3μm，隔离层的厚度为70μm。

实施例2

一种粘弹体胶带的制备方法，包括以下步骤：

S1：按重量份计，将125重量份聚异丁烯衍生物、2重量份顺丁橡胶、140重量份滑石粉、6重量份焦亚硫酸钠、6重量份对甲苯磺酸十二烷基酯加入捏合机中，在145℃下，抽真空，捏合1h，得到胶泥；

S2：将上述胶泥通过单螺杆喂料机输送至反应釜二次混合，反应釜混合温度为110，℃时间为1.5h；

S3：将反应釜混合好的胶泥通过齿轮泵输送至挤出机混炼，经平狭缝口模成型模具挤出，即得胶层；

S4：基膜层采用聚丁烯-1材料，隔离层采用聚碳酸酯材料分别贴合在胶层的上、下两面并经压胶辊压制，然后送冷却辊冷却，得到胶带，其中基膜层的厚度为15μm，胶层的厚度为4μm，隔离层的厚度为65μm。

实施例3-4

一种粘弹体胶带的制备方法，其他步骤与实施例2相同，与实施例2不同的是：步骤S1中各成分重量份的不同，具体不同之处见表1。

表1胶泥中各成分的重量份

实施例5

一种粘弹体胶带的制备方法，采取的优选措施还包括：

S1：按重量份计，将125重量份聚异丁烯衍生物、1.5重量份丁位癸内酯与海藻酸丙二醇酯的混合物，其中丁位癸内酯与海藻酸丙二醇酯的重量比为0.4:1，2重量份顺丁橡胶、140重量份滑石粉、6重量份焦亚硫酸钠、6重量份对甲苯磺酸十二烷基酯加入捏合机中，在145℃下，抽真空，捏合1h，得到胶泥；

其他步骤与实施例2相同。

实施例6

一种粘弹体胶带的使用方法，包括以下步骤：

(1)将长输管道补口的热缩套防腐施工完毕后，在热缩套与管道3PE防腐层搭接处包覆实施例2制得的粘弹体胶带；

(2)在粘弹体胶带上进行光敏玻璃钢环氧底胶的涂刷，涂刷完毕后等待底胶的表干；

(3)在底胶上进行光敏玻璃钢的包覆。

由于对长输管道补口防腐保护时，热缩套容易出现脱壳的问题，所以采用表面硬度、压缩强度、弯曲强度、拉伸强度更高的光敏玻璃钢进行包覆，对热缩套进行保护，保证了热缩套的使用寿命和效果；粘弹体胶带具有非常良好的气密阻隔性和防水性及耐化学腐蚀性，且具有优异的防腐性能，但其比较柔软，所以在埋地管线的使用中必须搭配外护材料；将粘弹体胶带包覆在热缩套与管线3PE的搭接处，且使用光敏玻璃钢进行外防护，很好地解决了长输管线的补口热缩套防腐失效问题。

对比例1

一种粘弹体胶带的制备方法，其他步骤与实施例2相同，与实施例2不同的是：步骤S1中，将聚异丁烯衍生物改为聚异丁烯。

对比例2

选取市售的3M

试验例1

1.聚异丁烯衍生物红外光谱的测定

本试验称取150mg溴化钾粉末与试样研磨均匀，压片后制得红外光谱分析试祥，采用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)进行测定，测定波长范围为4000-500cm

图1为聚异丁烯与聚异丁烯衍生物的红外谱图。由图1可知，在聚异丁烯红外谱图中，2956cm

2.粘弹体胶带的性能检测

本试验的检测项目及指标如表2所示，对各实施例与对比例胶带性能进行检测。

表2胶带性能检测指标

(1)粘弹体胶带机械性能试验结果见表3如下：

表3粘弹体胶带机械性能试验结果

由表3可以看出，实施例1-5的拉伸强度高于45MPa，断裂伸长率高于485％，对钢平均剥离强度高于64N/cm，对PE平均剥离强度高于9N/cm，体积电阻率高于1.4×10

(2)粘弹体胶带热水浸泡的试验测定

本试验胶带试样剪成90mm×60mm规格的片状，同种胶带做5组平行实验，将试样浸泡在，70℃热水中，120d后，观察其表面是否出现鼓泡，老化，分解现象。试验结果如表4所示。

表4粘弹体胶带热水浸泡试验结果

由表4可知，实施例1-5在70℃热水中浸泡120d后，其表面无变化，对比实施例1与对比例1，实施例1粘弹体胶带的耐热水浸泡性能优于对比例1，这说明采用山姜素对聚异丁烯改性制得聚异丁烯衍生物，将其作为胶带的胶层材料，改善了粘弹体胶带的耐热水浸泡性能。

(3)粘弹体胶带耐高温老化的试验测定

本试验选取直径为90mm的钢管，经过抛光除锈，将胶带剪成50mm×3mm规格，顺时针缠绕，然后竖直放置在90℃烘箱中，100d后观察其变化。试验结果如表5所示。

表5粘弹体胶带耐高温老化试验结果

由表5可以看出，实施例1-5在90℃烘箱中放置100d后，其表面无变化；而对比例1-2出现瘫软、变形现象，对比实施例1与对比例1-2，实施例1的耐高温老化性能优于对比例1-2，这说明采用山姜素对聚异丁烯改性制得聚异丁烯衍生物，将其作为胶带的胶层材料，提高了粘弹体胶带的耐高温老化性能，使其优于市售的3M

(4)粘弹体胶带耐化学介质的试验测定

本试验胶带试样剪成90mm×60mm规格的片状，同种胶带做3组平行实验，将试样分别浸泡在10％盐酸、10％氢氧化钠与3％氯化钠中90d后，观察其表面是否出现鼓泡，老化，分解现象，试验结果如表6所示。

表6粘弹体胶带耐化学介质试验结果

由表6可以看出，实施例1-5浸泡在10％盐酸、10％氢氧化钠与3％氯化钠中90d后，其表面均无变化；而对比例1在10％氢氧化钠中处理90d，其粘弹体老化，开裂，氢氧化钠析出；对比例2在10％盐酸中处理90d，其粘弹体老化，开裂，盐酸析出；对比实施例1与对比例1-2，实施例1的耐化学介质性能优于对比例1-2，这说明采用山姜素对聚异丁烯改性制得聚异丁烯衍生物，将其作为胶带的胶层材料，改善了粘弹体胶带的耐化学介质性能，满足技术指标。

3.粘弹体胶带气密阻隔性能的试验测定

根据标准GB/1037，可以计算出水蒸气的透过系数，方法是一定的相对湿度及温度下，维持试样两边特定的水蒸气压差，穿过试样的水蒸气量可以被测出。其中水蒸气透光量(WVT)是在固定的相对湿度及温度，且厚度和水蒸气压差也一定的条件下，1平方米的试样在24小时内透过的水蒸气量。其中水蒸气透光量(WVT)表示如下：

WVT＝(24·△m)/(A·t)

式中：

WVT—水蒸气透过量，g/m

△m—质量在t时间内的增量，g；

A—试样透过水蒸气的面积，m

t—达到稳定的质量増量之后的两次间隔时间，h；

其中，把每组巧样取算数平均值来表示试验结果，实验测试值较算数平均值的偏差不能高于10％。试验结果如表7所示。

表7粘弹体胶带阻隔性能试验结果

由表7可知，实施例1-5胶带的水蒸气透过量低于1.15g/m

本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案、也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。