[發明專利]聚乙烯表面處理方法

有效

• 申請號: 201210288369.8
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN102785376A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 關錚;吳榮
• 申請（專利權）人: 明尼蘇達礦業制造特殊材料（上海）有限公司
• 主分類號: B29C71/04
• 分類號: B29C71/04;C08J7/04;C08L23/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 陳平

技術領域

本發明涉及管道防護和表面處理技術領域，更具體而言，涉及一種聚乙烯表面處理方法。

背景技術

目前石油天然氣管道一般使用3LPE(3層聚乙烯)防腐體系，高密度聚乙烯覆蓋在鋼質管道表面，但是在鋼管接頭焊接部位，需要進行現場修補。現在新型解決方案是使用聚氨酯類涂料，聚氨酯類涂料同鋼管有很好的結合力，但是同聚乙烯的結合力不好，主要是因為聚乙烯表面難以粘接。因此，需要能夠加強聚乙烯同聚氨酯類涂料之間的結合力的技術。

目前用于提高聚乙烯同聚氨酯類涂料之間結合力的常用聚乙烯表面處理包括打砂，砂紙打磨和鋼絲刷打磨等機械處理方法；以及火焰處理方法。但是經機械處理后，聚氨酯類涂料同聚乙烯之間的附著力仍比較低；打砂后火焰處理雖然可以增強附著力，但不同區域之間存在差異。

等離子體表面處理技術是用于處理聚乙烯表面的新型技術，尤其是真空等離子體表面處理能夠極大地提高聚乙烯同聚氨酯類涂料之間的結合力。目前用于聚乙烯表面處理的等離子體放電技術主要包括：真空等離子體技術，其中在一個密閉的真空腔體里形成等離子體，并且腔體內的壓強明顯小于大氣壓，通常壓力為10Pa-1000Pa；以及大氣環境下介質阻擋放電型等離子體技術，如電暈放電。盡管真空等離子體表面處理效果非常好，但缺點是設備投資過高，而且由于石油天然氣輸送管道體積巨大，因此應用真空等離子體對石油天然氣輸送管道聚乙烯層進行表面處理可行性很差。另外，使用常壓空氣作為主要工藝氣體的常壓等離子體處理技術，如大氣環境下介質阻擋放電型等離子體，例如電暈放電，雖然可以比較方便地應用于處理輸油管聚乙烯層，但效果遠遜于真空等離子體表面處理，不能達到令人滿意的程度。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明提出了一種新的通過等離子體處理技術提高聚乙烯同聚氨酯類涂料之間結合力的方法，其中采用壓縮空氣或壓縮空氣和惰性氣體的混合氣體作為等離子體處理的工藝氣體，以簡單、實用的技術手段實現了聚乙烯同聚氨酯類涂料之間結合力的極大提高。

具體而言，本發明涉及一種用于提高聚乙烯材料同聚氨酯類涂料之間的結合力的聚乙烯表面處理方法，所述方法包括：在聚氨酯類涂料接觸聚乙烯材料之前，用等離子體處理技術處理聚乙烯材料的表面，其中等離子體處理中使用的工藝氣體是壓縮空氣或壓縮空氣和惰性氣體的混合氣體。

本發明的等離子體處理中使用的壓縮空氣是普通除水除油壓縮空氣。對于壓縮空氣的壓力沒有特別的限制，可以采用在通常的壓縮空氣的壓力范圍內的壓力，如2atm至10atm，優選4atm至8atm，最優選約6atm。

作為本發明的等離子體處理中的另一種工藝氣體，壓縮空氣和惰性氣體的混合氣體是指摻入一定比例的惰性氣體的壓縮空氣，其中惰性氣體包括氬氣、氦氣等，其摻入的體積百分比為0％-5％。惰性氣體如氬氣、氦氣的摻入可以改善處理效果，如可以得到更高的粘接結合強度，可以延長處理效果的保留時間。但如果摻入的體積百分比超過5％，過多的惰性氣體對進一步改善處理效果已經不明顯，并會帶來處理成本過高的問題。一般情況下，純壓縮空氣可以達到滿意的效果前提下，沒有必要添加惰性氣體，此時添加量為0％；需要得到更好的處理效果時，可以添加一定量的惰性氣體，優選為1-3％，最優選為約2％。

本發明的聚乙烯材料包括適用于鋼質管道的聚乙烯防腐層材料，如2PE，3PE等，優選3LPE(3層聚乙烯)。

本發明的聚氨酯類涂料包括常規的液體雙組分聚氨酯類涂料，其中一個組分含有多元醇結構，另一個組分為異氰酸酯或/和異氰酸酯預聚物。優選使用具有快干特性，硬觸干時間小于8小時的雙組分聚氨酯類涂料。在這方面，最優選3M公司的352HT聚氨酯液體涂料。

本發明的等離子體處理可以使用射流型大氣等離子體設備進行，該放電設備具有設備簡單便攜，而且處理效果良好的優點，非常適合處理輸油管聚乙烯表面。射流型大氣等離子體設備的等離子處理工藝參數，如電壓和電流，能夠一定程度的影響處理效果，但影響較小。一般情況在放電電流為1-2安培時均能較好的滿足需求。

另外，在本發明的等離子體處理之前，優選對聚乙烯表面進行機械表面粗糙化處理，包括打砂，砂紙打磨和鋼絲刷打磨處理等。

根據本發明，通過采用壓縮空氣或壓縮空氣和惰性氣體的混合氣體作為工藝氣體的等離子體處理，可以顯著地提高聚乙烯材料同聚氨酯類涂料之間的結合力，且處理之后的結合強度可以長時間保持。

附圖說明

圖1顯示了本發明樣品的拉力測試試樣，左圖是樣品7，右圖是樣品8；