热塑性聚酰胺组分和组合物及其生产和安装的方法_3

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可结合或未结合至热塑性管。结合或未结合的管的实例公 开于wo02/061317和US2012/0261017A1中。外壳通常被称为外包套而内衬层通常被称 为内包套。
[0092] 因此,在本发明的一些实施方案中,至少一部分的管的外表面和/或管的内表面 与第二热塑性材料结合。可结合至至少一部分的管的外表面和/或内表面的第二热塑性材 料的实例包括但不限于高密度聚己締(皿PE)、聚酷胺、聚丙締、聚苯硫離、聚離離酬和橡胶 及其组合。
[0093] 在一些实施方案中,管的外表面和/或内表面的至少一部分被未结合的第二热塑 性材料覆盖或内衬。可覆盖管的外表面的至少一部分或内衬管的内表面的至少一部分的未 结合的第二热塑性材料的实例包括但不限于高密度聚己締(皿PE)、聚酷胺、聚丙締、聚苯硫 離、聚離離酬和橡胶及其组合。
[0094] 在一些实施方案中,本发明的管可另外包含娃酬基添加剂。在一个实施方案中, 管包含0. 5至25重量%的娃基添加剂。在一个实施方案中,娃基添加剂包含超高分子量 硅氧烷聚合物和结合剂。优选的是超高分子量硅氧烷聚合物为非官能化的并且不与聚酷 胺在管中反应。另外优选的是非官能化的硅氧烷聚合物不被认为是凝胶或油。适用于娃 酬基添加剂的结合剂包括但不限于锻制氧化娃。可商购获得的制剂的非限制性实例W Genioplasl般PelletS的名称由Wacker销售。
[0095] 本发明的管的优势是它们能够通过电烙、压缩配件和/或过渡配件,与具有相同 组成的另一种热塑性管热烙对接和/或与具有相同或不同组成的另一种管禪接。在一个非 限制性实施方案中,本发明的管被电烙、压缩装配或过渡装配至钢管或配件。在另一个非限 制性实施方案中,本发明的管倍电烙、压缩装配或过渡装配至具有相同组成的另一种热塑 性管。在又一个非限制性实施方案中,本发明的管被电烙、压缩装配或过渡装配至具有不同 组成的另一种热塑性管。
[0096] 在一个实施方案中,本发明的管另外包含通过将两种或多种聚合物合并制备的第 二聚合物、共聚物或S元共聚物。实例包括但不限于聚酷胺,诸如:巧龙6;巧龙4,6;巧龙 6,12 ;巧龙6,10 ;巧龙6T;巧龙61 ;巧龙9T;巧龙DT;巧龙DI;巧龙D6 ;巧龙7 ;巧龙11 ;和 巧龙12;聚締姪、聚醋和共聚醋,及其组合。在该实施方案中,第二聚合物、共聚物或=元共 聚物可通过例如十字头涂布、喷涂或经由浸涂方法,在作为烙体共混物挤出之前添加或与 本发明的树脂共挤出,或作为单独层在挤出本发明的树脂之前或之后添加。
[0097] 本发明还提供了挤出的热塑性含有聚酷胺的管的方法。经由挤出制造管及其它组 分需要基础聚合物具有极高的烙体强度。高烙体强度是获得良好悬挂强度所必需的,因此 使得当聚合物结晶时能够产生一致的形状或形式W挤出和保持。挤出管时的其它重要参数 包括但不限于一致的楠圆度和厚度、光滑无缺损的内表面、卷绕而不压碎其自身的能力;和 在外表面上无裂缝或洞。为了制备具有烙体强度的管,挤出方法可用相同或不同家族的高 烙体强度聚合物开始,并且然后逐渐挪到所需的聚合物上。转变为纯的低烙体强度聚合物 的整个过程优选地在初始约10分钟内发生W最小化碎片。当使用低烙体强度聚合物时,模 具头/管头与校准器之间的间隙必须封闭至0. 5mm至75mm、优选1mm至3mm。
[0098] 在该些方法中,将聚酷胺的水分水平低于聚酷胺的平衡水分含量的烙融的含聚酷 胺热塑性树脂挤出并通过挤出装置的管形成区W形成热塑性管。
[0099] 可使用各种将水分水平降至低于聚酷胺的平衡水分含量的方法。
[0100] 在一个非限制性实施方案中,首先将含聚酷胺热塑性树脂干燥至低于聚酷胺的平 衡水分含量的水分水平。干燥树脂可通过任何方法实现,所述方法包括但不限于使用具有 适当热的干燥剂床干燥器、IR加热、使用干燥空气的强制扩散、使用排气式双螺杆挤出机、 微波加热然后强制空气扩散、或使用优选具有大气和真空通气的双螺杆挤出机、使用排气 式单螺杆挤出机,或W上的组合。
[0101] 在另一个实施方案中,水分含量在烙融的含聚酷胺热塑性树脂的挤出期间被减 少。可用于挤出和减少水分含量的装置的非限制性实例包括但不限于排气式单螺杆挤出机 和排气式双螺杆挤出机。
[0102] 如技术人员在阅读了该公开之后将理解的那样,导致组合物或树脂的水分水平降 低低于聚酷胺的平衡水分含量的本文示例出的那些方法和装置的替代的方法和装置是可 用的,并且其用途由本发明所涵盖。
[0103]在一个实施方案中,在方法中所用的含聚酷胺热塑性树脂包含60至99. 9重量% 的聚酷胺和0. 5至40重量%的含有马来酸酢或其功能等效物的抗冲改性剂。在该实施方 案中,优选的是聚酷胺为高抗拉强度聚酷胺,诸如但不限于巧龙6,6 ;巧龙6 ;巧龙4,6 ;巧 龙6,12 ;巧龙6,10 ;巧龙6T;巧龙61 ;巧龙9T;巧龙DT;巧龙DI;巧龙D6 ;和巧龙7 ;或其 组合。在一个实施方案中,聚酷胺是具有35至240的初始相对粘度的巧龙6,6,并且聚酷胺 含聚酷胺热塑性树脂的水分水平在挤出方法之前或期间降低低于0. 15重量%至0. 005重 量%。还优选的是抗冲改性剂具有低于1重量%、更优选0. 044至0. 11重量%的有效马来 酸酢水平。在一个实施方案中,抗冲改性剂包含马来化的=元己丙橡胶。含有聚酷胺的热 塑性塑料树脂可另外包含热稳定剂和/或着色剂。
[0104]在本发明的一个实施方案中,树脂另外包含增塑剂。
[0105]在另一个实施方案中,树脂不另外包含或含有增塑剂。
[0106]将含有树脂的聚酷胺添加至挤出装置,并且将含有聚酷胺的树脂烙融。
[0107]各种挤出的热塑性树脂至管中的方法和装置是已知的,并且可用于生产本发明的 管。例如,在一个实施方案中,烙融可在大于或等于1"或25mm或更大的双螺杆挤出机的单 螺杆中进行W产生均匀的烙体。挤出机可具有或不具有排气孔。管头温度维持在聚合物的 20°C烙融温度内。也使用具有冷却剂(优选在16-23°C温度范围内的水)的校准器。保持 冷却罐中水的流速,使得外皮在接触后瞬间冷冻,并且外部管温度在50-75°C的聚合物玻璃 化转变温度内。
[0108]在一个实施方案中,挤出装置包括经配置W烙融含聚酷胺热塑性树脂的静态混合 器和螺旋杆设计。在替代的实施方案中,使用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、排气式单螺杆 挤出机或排气式双螺杆挤出机。
[0109]在本发明的方法中使用静态混合器被发现可显著改善管的内表面的表面质量。当 静态混合器用于所述方法时,管的内表面被观察到具有光泽整理。使用静态混合器的其 它优势包括热均匀化、将烙融记忆最消化、一致的粘度和密度、颜料和微量添加剂混合增 强、有效使用所有原材料、管中条纹或云状物的消除、一致的质量和较高的产率(较少的次 品)。
[0110] 在一个实施方案中,含聚酷胺热塑性树脂在260至310°C的温度范围下烙融。
[0111] 然后将烙融的含聚酷胺热塑性树脂挤出并通过挤出装置的管形成区W形成热塑 性管。可将正压通过屯、轴或管销施加至形成的管的内腔。在该实施方案的一方面,所述方 法另外包括将热塑性管段通过干燥器的步骤。
[0112] 在本发明的该方法的一个实施方案中,从挤出到管形成的停留时间低于20分钟、 更优选低于10分钟、更优选低于6分钟。管形成区的实例包括但不限于螺旋状或篮球状模 具头、过渡区、具有或不具有形成热塑性管的至少一部分的加热的管销的加热的屯、轴。当使 用加热的屯、轴或管销时,可通过屯、轴或管销向形成的管的内腔施加正压。
[0113] 在一个实施方案中,本发明的方法另外包括将烙融的含聚酷胺热塑性树脂通过筛 网W在挤出之前移除任何污染物或未烙融的部分。在该实施方案中,筛网可由断电器板增 强W在挤出装置中产生压力。
[0114] 本发明还提供挤出包含维持它们楠圆度的聚酷胺的热塑性管。该使得管能够卷绕 在线轴中W用于储存和运输,并容易从线轴安装。通过维持其楠圆度,管可用于流体长距离 转移。该可用于W下的应用中;例如油气管线、用于运输含姪流体、水力压裂中的水运输、居 住设施和商业设施所用的供水系统和/或相容性化学品的运输。本发明还提供包括本发明 卷绕管的制品W及卷绕管的方法。
[0115] 在本发明的一个实施方案中,本发明的热塑性管卷绕在卷绕装置上而不添加可导 致LT服或抗拉强度的应力。热塑性管能够被挤出工具(squeeze-offtool)夹紧W控制流 体通过管流动,然后当从挤出工具释放管后基本上恢复其原始形状。此外,已显示本发明的 热塑性管可经受高达150°C的热油处理而无维度扭曲。
[0116] 在本发明的该实施方案中,管被设计为确保卷绕应变低于聚酷胺的屈服应变W将 记忆效应最小化并消除或最小化管矫直机对限制器(tamer)的需要。就本发明的目的而 言,卷绕应变通过管外径除W内卷绕直径并乘W100确定。在本发明的一个实施方案中,卷 绕应变约1 %至约30%、更优选约3%至约6%。卷绕管的直径和/或长度基于卡车上的有 效运输模式选择W符合运输部的法规并最小化成本。本发明的管基于管直径卷绕成通常在 约500至约2000英尺范围内的长度。例如,2英寸外径管通常卷绕成约2000英尺的长度、 3和4英寸外径管通常卷绕成约1000英尺的长度,和6英寸外径管通常卷绕成约500英尺 的长度。优选的是本发明的卷绕管包含60至99. 9重量%的聚酷胺,其中聚酷胺的水分水 平低于聚酷胺的平衡水分含量,和0. 5至40重量%的含有马来酸酢或其功能等效物的抗冲 改性剂。还优选的是聚酷胺为高抗拉强度聚酷胺,诸如但不限于巧龙6,6;巧龙6;巧龙4, 6 ;巧龙6,12 ;巧龙6,10 ;巧龙6T;巧龙61 ;巧龙9T;巧龙DT;巧龙DI;巧龙D6 ;和巧龙7 ; 或其组合。在一个非限制性实施方案中,聚酷胺是具有35至240的初始相对粘度和低于 0. 15重量%至0. 005重量%的水分水平的巧龙6,6。还优选的是抗冲改性剂具有低于1重 量%、更优选0. 044至0. 11重量%的有效马来酸酢水平。在一个非限制性实施方案中,抗 冲改性剂包含马来化的=元己丙橡胶。热塑性树脂可另外包含热稳定剂和/或着色剂W及 另外的添加剂诸如但不限于润滑剂、矿物填料、颜料、染料、抗氧化剂、水解稳定剂、成核剂、 阻燃剂、发泡剂及其组合。适合的矿物填料包括但不限于高岭±、粘±、滑石和娃灰石、娃藻 ±、二氧化铁、云母、无定形二氧化娃、玻璃珠、玻璃纤维及其组合。
[0117] 本发明的管已被证明可有效卷绕和展开成高达6"的尺寸。作为非限制实例,52" 的内卷绕直径用于2"外径管,75"的内卷绕直径用于3"外径管,及90"的内卷绕直径用于 4"外径管。用3"管制备的1000ft盘管的外径为约104英寸,而4"管的外径为约126英 寸。
[0118] 在本发明的一些实施方案中,可能进一步希望通过添加0. 1至5%、更优选1%或 更低的締姪(己締、苯己締、己酸己締醋)-马来酸酢共聚物,增加树脂的烙体粘度。优选的 是分子量范围为约500至约400,OOOg/mol的締姪和马来酸酢共聚物。适用于本发明的烙体 粘度促进剂包括任何此类本领域已知的烙体粘度促进剂。在一个非限制性实施方案中,締 姪是己締。可商购获得的己締-马来酸酢的1 : 1共聚物WZcMac饭的名称由Verte化IS敏 销售。可商购获得的苯己締-马来酸酢共聚物由化ayValley销售。
[0119] 在本发明的一个实施方案中,树脂组合物另外包含增塑剂。
[0120] 在另一个实施方案中,树脂不另外包含或含有增塑剂。
[0121] 在本发明的卷绕方法中,挤出的热塑性聚酷胺管W低于30%的外管直径与卷绕直 径的比率和/或约1 %至约30 %、更优选约3至约6 %、更优选低于5 %的卷绕应变卷绕。在 该方法中优选的是卷绕直径大于或等于3-30倍的管外径、优选15-25倍的管外径。待卷绕 的管的长度,和因此的盘管直径,基于装上卡车的有效运输模式选择W符合运输部的法规 并最小化成本。本发明的管基于管直径卷绕成通常在约500至约2000英尺范围内的长度。 例如,2英寸外径管通常卷绕成约2000英尺的长度、3和4英寸外径管通常卷绕成约1000 英尺的长度,和6英寸外径管通常卷绕成约500英尺的长度。
[0122] 在一个实施方案中,将本发明的3"SDR11管卷绕成直径为70-90"的盘管的 卷绕力具有0. 30-1. 6hp、更优选0. 08-0. 3hp的功率需求和687ft-化的扭矩、更优选 687-2632ft-化扭矩。
[0123] 本发明的卷绕管可被展开并安装为不具有任何管矫直机或管限制器的直管,并且 可WW服务所需的角度弯曲。在一个实施方案中,展开力在440-4543化、更优选440-900化 之间变化用于更安全的安装。
[0124] 本文引用的所有专利、专利申请、试验程序、优先权文档、文章、出版物、手册及其 它文档W-定程度通过引用完全并入本文,使得此类公开内容与本发明一致并用于允许此 类并入的所有司法管辖区。
[0125]W下章节提供了对本发明的组合物、树脂、管、制品和方法的进一步说明。在该些 非限制性实施例中测试的组合物、树脂和管包含巧龙6,6和巧龙6,6与巧龙6的组合。然 而本领域的技术人员所熟知其它高抗拉强度聚酷胺,诸如巧龙6 ;巧龙4,6 ;巧龙6,12 ;巧 龙6,10 ;巧龙6T;巧龙61 ;巧龙9T;巧龙DT;巧龙DI;巧龙D6 ;和巧龙7 ;和/或组合,当有 效的马来化水平和水分含量根据本文中的教导平衡时,其预期展现出与本文对巧龙6,6和 巧龙6,6及巧龙6组合所述的烙体强度和粘弹特性类似的所需烙体强度和粘弹特性。因此 该些工作实施例仅为示例性的,并且不应当被解释为W任何方式限制本公开的范围。 实施例
[0126] 实施例1 ;组合物/树脂
[0127] 在W下实施例中测试的第一巧龙6,6,树脂包含69. 1 %的来自INVISTA的具有 48RV的T0RZEN?PA66U4800NC01 巧龙 6,6 小丸、22%的来自ExxonMobil[22
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