热塑性聚酰胺组分和组合物及其生产和安装的方法_5

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W期望看见的满足最大操作压力(MCP)条件。类似 地,在-2°C下,该被估计为400-800psi,而其在10°C下被估计为750-1500psi,和在2rC下 > 1200psi。如果化高于特定管尺寸(外径和SDR比率)的M0P,则存在在操作过程中考 虑的足够的安全性因数将裂纹初始事件中裂纹扩展的风险最小化。
[0221] 实施例10 ;粘度和模具膨胀数据
[0222] 测量聚合物流变学W表征烙融巧龙6,6,实施例1的树脂组合物的复杂流动特 性。毛细管流变计将粘度测量为温度和剪切速率的函数。Goettfed流变计用于通过侧装 的压力传感器直接测量烙体压力。聚合物材料的性质通过方法;ASTMD3835:2008通过 Goettfed^eograph2003毛细管流变计的平均值测量。初始相对粘度为48的组合物的 数据描绘在表14中同时初始相对粘度为80的组合物的数据描绘在表15中。
[022引表14 ;在270°C下粘度和模具膨胀数据;48RV
[0224]
[0225] 表15 ;在270°C下的粘度和模具膨胀数据;80RV
[0226]
[0227] 测定膨胀特性使得适当地设计烙融过程W使得能够有可接受的剪切速率,并且还 设计了模具的取向比W通过去除游离态记忆产生优良的表面质量而形成呈所需制品形式 的烙体。
[022引实施例11 ;通过圆锥和板流变学测定热稳定性
[0229] 典型的热塑性聚合物,特别是聚酷胺诸如实施例1中所述的那些具有呈固相和烙 相的弹性区和粘性区。该些组合物的烙相特性的具体特性能够生产良好的挤出制品。该些 特性一方面包括高烙体强度,而另一方面具有剪切敏感性W用加工设备调节各种目标制品 的剪切速率。弹性区的特征设及烙体当经受应力(或横截面区域施加的力)时复原其原始 尺寸的位点,同时粘性区域是材料当经受一定应力时变为永久变形的位点。
[0230] 为了表征该些特性,平行板粘度计用于测定烙相中的储能模量佑')和损耗模量 佑")。表16、17和18分别显示了剪切速率在270、280和290°C下对G'和G"值的影响。G' 大于G"的区域指示高度弹性特性,同时G"大于G'的区域指示较少的弹性和更多的粘性特 性。
[0231] 随着温度升高,该过渡发生时的剪切速率移动至更高的剪切方案。例如,G"在 270°C下WlOrad/sec的剪切速率接近G',而其在280°C下为400rad/sec并且其在290°C下 比塑料保持更具弹性长达lOOOrad/sec。
[0232]表 16;
[0233]
[0234]表 17;
[0235]
[0236]
[0237] 表 18 ; [023引
[0239] 尽管不限于任何特定理论或作用机理,但据信该独特的特性是由于聚合物烙体的 交联所导致的,该就我们知识所及之前在聚合物烙体领域是未解释的现象。
[0240] 然后可基于待生产的目标制品和待对烙体进行所需操作的类型,选择适当的剪切 速率和温度。
[0241] 当通过聚酷胺烙体的流变学测量使用方法ASTMD4440, 2008和化eometrics ARES作为仪器进行热稳定性研究时,可见交联现象的另外证据。初始相对粘度为48、80和 240的组合物的数据分别描绘于表19、20和21中。
[0242] 表19 ;通过圆锥和板流变学确定的270°C热稳定性;48RV
[0243]
[0244] 表20;通过圆锥和板流变学确定的270°C热稳定性;80RV
[0245]
[0246]
[0247] 表21;通过圆锥和板流变学确定的270°C热稳定性:240RV [024引
[0249] 如可在表19中所见,在1000秒后,材料的复数粘度增加。再次,不被任何特定理 论所束缚,据信聚酷胺经由抗冲改性剂的官能团的交联在该位点增强,因此增加了材料的 粘度。
[0巧0] 实施例12 ;卷绕应变的测定
[0251] 卷绕应变在所选的温度下必定低于产物的屈服应变。卷绕应变被计算为管外径/ 盘管内径。例如,如果盘管直径为75"且管外径为3. 5",则卷绕应变是3. 5/75*100或4. 6 %。 该应变必定低于聚合物组合物的屈服应变W防止赋予管的永久性记忆和进行展开时的问 题。
[0巧2] 将实施例1的组合物的3"SDR11管卷绕成直径为70-90"的盘管所需的卷绕力列 在下表22中。
[0巧引表22 ;
[0 巧 4]
[0255] 从实施例1的组合物制备的3"SDR11管具有从440变化至4543化、大多数时候为 440-900化的展开力。该是考虑安全安装的一个重要方面。
[0巧6] 实施例13 ;管的耐磨性
[0巧7] 对于管和/或导管重要的是,当暴露于含有磨损颗粒诸如沙、矿物质等的流体时 具有良好的耐磨性W将管壁的磨损最小化,并从而改善管线的安全因数。根据本发明从实 施例1的组合物制备的管与皿PE管相比具有显著更佳的耐磨性。在类似的试验条件下,发 现本发明的管与皿PE管相比具有25X更佳的耐磨性。更特别地,在类似的试验条件下,与 皿PE管中的0. 134mg相比,本发明的管显示出了0. 005mg的磨损。使用的试验方法的细节 显不在表23中。
[0巧引表23 ;
[0 巧 9]
[0260] 本发明管的结果显示在表24中。
[0261] 表24;
[0262]
[0263] 皿阳管的结果显示在表25中。
[0264] 表25;
[0265]
[026引实施例14;过渡配件
[0267] 实施例1的组合物还被证明可制备用于连结聚酷胺管至金属管或配件的有效的 过渡配件。该些是能够制备使管系统运行的必需配件。进行W下测试,并且证明该些配件 的耐久性。
[026引流体静力快速爆破试验:将两种从实施例1的组合物制备的过渡配件热烙对接, 并经受流体静力渗漏试验。然后使相同的样品通过采用2化si/sec的压力升温速率经受快 速爆破压力试验,并获得7000psi的爆破应力。断裂不在热烙对接或过渡接头中发生,该确 保了过渡配件是可接受的。
[0269] 热循环试验;样品由2个从实施例1的组合物制备的热烙对接过渡配件构成。将 每个样品从140°F至-20°F循环10次,并分别在5psig和10化sig下测试渗漏。未观 察到渗漏,并且配件被认为适于使用。结果显示在表26中。
[0270] 表26;
[0271]
显示6个接头的热循环渗漏试验数据
[0273] 流体静力渗漏试验;将两种从实施例1的组合物制备的过渡配件热烙对接,然后 加压至1. 5X最大容许操作压力并检查渗漏。所述压力不被允许降到低于该压力持续5分 钟。在接头中未检测到渗漏,并且配件被认为是可接受的。使3"SDR11管经受675psig并 通过了所有的要求。
[0274] 拉拔试验:使实施例1的组合物的热烙对接过渡配件经受拉拔试验,然后经受由 ASTMD2513和ASTMF1973标准设定的方案,其中超过管的5X0D的管段拉伸至其原始长度 的105%和125%,然后分别经受5psig和l(K)psig压力。未检测到渗漏,并且配件被认为 有利于本领域的服务。表27总结了该些结果。
[02巧]表27 ;
[0276] 两种过渡接头的拉拔数据
[0277]
[027引后弯和冲击试验;使用不同的热烙对接参数,并使实施例1的组合物的过渡配件 样品经受键冲击和后弯试验W确定过渡配件的塑料末端与塑料管之间的热烙对接是否容 良好融合。表28显示样品8,其使用实施例8的热烙对接参数融合通过所有条件融合。
[0279] 表 28 ;
[0280] 对PA-66管热烙对接接头进行的后弯和键冲击试验
[0281]
[0282] 实施例15;SDR对爆破应力的影响
[0283] 实验已经证明根据本发明的方法用实施例1的组合物制备的制品如与未处理的 聚合物相比并在SDR比率从11变化到7时,在爆破应力方面展现出显著的改善。SDR7显示 出9269psi的爆破应力,SDR9显示出884化si的爆破应力,及SDR11显示出8425psi的爆 破应力。表29显示性质改善。
[0284]表 29 ;
[0285]
[0286] 表30和31分别提供了在无水饱和的情况下3"SDR9和3"SDR7管测试的快速爆 破应力的比较。
[0287]表 30 ;
[028引
[0291] 应注意,比率、浓度、量及其它数量数据可在本文中表达为范围格式。应理解为方 便和简洁起见使用此类格式,并因此应W灵活的方式理解W不仅包括明确引用为范围限值 的数值,而且还包括该范围内所涵盖的所有单独的数值或子范围,如同每个数值和子范围 明确引用一样。为了说明,浓度范围"约0. 1%至约5%"应被理解为不仅包括明确引用的浓 度约0. 1重量%至约5重量%,还包括指定范围内的单独的浓度(如1%、2%、3%和4%) 和子范围(如,0.5%、1. 1 %、2. 2%、3. 3%和4.4% )。术语"约"可包括正在修饰的数值的 ±1%、±2%、±3%、±4%、±5%、±8%或 ±10%。此夕F,短语"约'X' 至V' 包括"约 'X'至约 <y"'。
【主权项】
1. 一种组合物,其包含: (a) 60至99. 9重量%的聚酰胺;和 (b) 0. 5至40重量%的含有马来酸酐的抗冲改性剂或其功能等效物; 其中所述组合物具有低于所述聚酰胺的平衡水分含量的水分水平。2. 根据权利要求1所述的组合物,其中所述聚酰胺是高抗拉强度聚酰胺。3. 根据权利要求2所述的组合物,其中所述聚酰胺选自由尼龙6,6 ;尼龙6 ;尼龙4,6 ; 尼龙6,12 ;尼龙6,10 ;尼龙6T;尼龙61 ;尼龙9T;尼龙DT;尼龙DI;尼龙D6 ;和尼龙7 ;和/ 或其组合组成的组。4. 根据权利要求3所述的组合物,其不另外包含增塑剂。5. 根据权利要求3所述的组合物,其中所述聚酰胺是初始相对粘度为至少35的尼龙 6,6〇6. 根据权利要求5所述的组合物,其中所述水分水平低于0. 15重量%。7. 根据权利要求3所述的组合物,其中所述聚酰胺是初始相对粘度为至少48的尼龙 6,6〇8. 根据权利要求7所述的组合物,其中所述水分水平低于0. 05重量%。9. 根据权利要求3所述的组合物,在此之上所述聚酰胺是初始相对粘度为至少80的尼 龙 6,6〇10. 根据权利要求9所述的组合物,其中所述水分水平是0. 03重量%或更低。11. 根据权利要求3所述的组合物,其中所述聚酰胺是初始相对粘度为至少240的尼龙 6,6〇12. 根据权利要求11所述的组合物,其中所述水分水平是0. 005重量%或更低。13. 根据权利要求1所述的组合物,其中所述抗冲改性剂具有低于1重量%的有效马来 酸酐水平。14. 根据权利要求13所述的组合物,其中所述抗冲改性剂具有0. 044至0. 11重量%的 有效马来酸酐水平。15. 根据权利要求1所述的组合物,其中所述抗冲改性剂包含马来化的三元乙丙橡胶。16. 根据权利要求1所述的组合物,其另外包含热稳定剂。17. 根据权利要求1所述的组合物,其另外包含着色剂。18. 根据权利要求1所述的组合物,其成形为小丸。19. 一种制品,其包含至少一种由根据权利要求1所述的组合物形成的部件。20. 根据权利要求19所述的制品,其中所述部件是吹塑部件。21. 根据权利要求19所述的制品,其中所述部件是挤出部件。22. -种管,其包含至少一种由根据权利要求1所述的组合物形成的部件。23. -种可挤出的热塑性树脂,其具有至少0. 08N的熔体强度,所述热塑性树脂包含: (a) 60至99. 9重量%的聚酰胺;和 (b) 0. 5至40重量%的抗冲改性剂。24. 根据权利要求23所述的可挤出的热塑性树脂,其中所述熔体强度是至少0. 12N。25. 根据权利要求23所述的可挤出的热塑性树脂,其中所述树脂的水分水平低于所述 聚酰胺的平衡水分含量。26. 根据权利要求23所述的可挤出的热塑性树脂,其中所述聚酰胺是高抗拉强度聚酰 胺。27. 根据权利要求26所述的可挤出的热塑性树脂,其中所述聚酰胺选自由尼龙6,6 ; 尼龙6 ;尼龙4,6 ;尼龙6,12 ;尼龙6,10 ;尼龙6T;尼龙61 ;尼龙9T;尼龙DT;尼龙DI;尼龙 D6 ;和尼龙7 ;和/或其组合组成的组。28. 根据权利要求23所述的可挤出的热塑性树脂,其中所述抗冲改性剂包含选自由乙 烯、丙烯、辛烯与丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯的弹性体,苯乙烯-丁二烯两嵌段共聚 物,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物,及乙烯、辛烷、丙烯和/或二烯的共聚物或三元 共聚物组成的组的弹性体。29. 根据权利要求23所述的可挤出的热塑性树脂,其中所述抗冲改性剂另外包含选自 由羧酸基团、羧酸酐基团、羧酰胺基团、羧酰亚胺基团、氨基基团、羟基基团、环氧基团、尿烷 基团和卩恶唑啉基团组成的组的官能团。30. -种可挤出的热塑性树脂,其包含: (a) 60至99. 9重量%的聚酰胺;和 (b) 0. 5至40重量%的抗冲改性剂, 其中所述可挤出的热塑性树脂能够形成管。31. 根据权利要求30所述的可挤出的热塑性树脂,其中所述管用于油气管线、用于运 输含烃流体、压裂中的水运输、居住设施和商业设施所用的水系统和/或相容性化学品的 运输。32. 根据权利要求30所述的可挤出的热塑性树脂,其中所述管具有至少6000psi的快 速爆破应力、水饱和时至少4000psi的快速爆破应力、在82°C下至少lOOOpsi的长期流体静 力强度(LTHS)和/或在23°C下至少2000psi的LTHS。33. 根据权利要求30所述的可挤出的热塑性树脂,其中所述抗冲改性剂具有在0. 2至 〇. 6重量%范围内的不饱和羧酸酐含量。34. 根据权利要求30所述的
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