聚芳醚砜油气回收制品,制备方法以及使用方法_4

文档序号:9650154阅读:来源:国知局
册,第 2 版(Additives for Plastics Handbook, 2nd ed.,John Murph)的第5. 2. 3章第43-48页中描述的。
[0173] 被任选地包括在聚合物(t-PAES)聚合物材料中的玻璃纤维可以具有圆形截面或 非圆形截面(如椭圆形或长方形截面)。
[0174] 当所使用的这些玻璃纤维具有圆形截面时,它们优选具有3 μπι至30 μπκ并且特 别优选5 μπι至12 μπι的平均玻璃纤维直径。不同种类的具有圆形截面的玻璃纤维是依据 制成它们的玻璃的类型在市场上可获得的。值得注意地人们可以举例由E-或S-玻璃制成 的玻璃纤维。
[0175] 使用具有非圆形截面的标准E-玻璃材料获得了良好的结果。当该聚合物组合物 使用具有圆形截面的S-玻璃纤维、并且尤其是当使用具有6 μπι的直径的圆形截面(E-玻 璃或S-玻璃)时,获得了优异的结果。
[0176] 在本发明的另一个实施例中,该增强填充剂是碳纤维。
[0177] 如在此所使用,术语"碳纤维"旨在包括石墨化的、部分石墨化的、以及未石墨化的 碳增强纤维或其混合物。可用于本发明中的碳纤维可以有利地通过对不同聚合物前体(例 如像人造纤维、聚丙烯腈(PAN)、芳族聚酰胺或酚醛树脂)进行热处理和热解而获得;可用 于本发明中的碳纤维还可以从沥青材料中获得。术语"石墨纤维"旨在表示碳纤维通过高 温热解(2000°C以上)而获得的碳纤维,其中碳原子以与石墨结构相似的方式排列。可用于 本发明中的碳纤维优选地选自由以下各项组成:PAN基碳纤维、沥青基碳纤维、石墨纤维、 以及其混合物。
[0178] 所述增强填充剂的重量,基于该(t-PAES)聚合物材料的总重量,有利地优选是低 于60% wt.、更优选低于50% wt.、甚至更优选低于45% wt.、最优选低于35% wt.。
[0179] 优选地,该增强填充剂存在的量基于该聚合物(t-PAES)聚合物材料的总重量是 在从10 % wt.至60 % wt.、优选从20 % wt.至50 % wt.、优选从25 % wt.至45 % wt.、最优 选从25% wt.至35% wt.的范围内。
[0180] 该(t-PAES)聚合物材料可以通过多种涉及密切混合该至少一种(t-PAES)聚合 物、任选地该增强填充剂以及在该聚合物材料中所希望的任选地附加的成分(I)的方法制 备,例如通过干混、悬浮液或浆料混合、溶液混合、熔融混合或者干混与熔融混合的组合。
[0181] 典型地,(t-PAES)聚合物(如以上详述的,优选地呈粉末状态)、任选地该增强 填充剂以及任选地附加的成分(I)的干混是通过使用高强度混合机、如值得注意是亨舍尔 (Henschel)型混合机和螺带混合机来进行,以便获得该至少一种(t-PAES)聚合物、任选地 该增强填充剂以及任选地附加的成分(I)的物理混合物,特别是粉末混合物。
[0182] 可替代地,该至少一种(t-PAES)聚合物、任选地该增强填充剂以及在该聚合物材 料中所希望的任选地附加的成分(I)的密切混合是通过基于单轴或多轴旋转机构的翻滚 共混进行以便获得物理混合物。
[0183] 可替代地,该(t-PAES)聚合物(如以上详述的)、任选地该增强填充剂以及任选地 附加的成分(I)的浆料混合是通过以下方式进行的,首先使用搅拌器将呈粉末形式的所述 (t-PAES)聚合物与任选地聚合物(T)、任选地该增强填充剂以及任选地附加的成分(I)在 适当的液体(例如像甲醇)中制浆,然后过滤掉该液体,以便获得该至少一种(t-PAES)聚 合物、任选地该增强填充剂以及任选地附加的成分(I)的粉末混合物。
[0184] 在另一个实施例中,使用搅拌器将该(t-PAES)聚合物(如以上详述的)、任选地该 增强填充剂以及任选地附加的成分(I)在适当的溶剂或溶剂共混物(例如像二苯砜、苯甲 酮、4-氯苯酚、2-氯苯酚、间甲苯酚)中溶液混合。二苯砜和4-氯苯酚是最优选的。
[0185] 按照通过上述技术之一的物理混合步骤,该至少一种(t-PAES)聚合物、任选地该 增强填充剂以及任选地附加的成分(I)的该物理混合物,特别是所获得的粉末混合物典型 地是通过在本领域中已知的方法熔融制造的,这些方法值得注意地包括熔融制造方法,如 压缩成型、注塑成型、挤出等,以提供以上描述的油气回收制品的一部分或者一个最终的油 气回收制品。
[0186] 如此获得的物理混合物,特别是所获得的粉末混合物可以包含以如以上详述的 重量比的该(t-PAES)聚合物(如以上详述的)、该增强填充剂(如以上详述的)、以及任 选地其他成分(I),或者可以是在后续的加工步骤中有待用作母料并且稀释在另外量的该 (t-PAES)聚合物(如以上详述的)、该增强填充剂(如以上详述的)以及任选地其他成分 (I)中的浓缩混合物。例如,所得到的物理混合物可以被挤出成形状像厚片或棒的毛坯,由 其可以机械加工最终零件。可替代地,该物理混合物可以被压缩成型成该油气回收制品的 最终零件或者成毛坯形状,由其可以机械加工成该油气回收制品的最终零件。
[0187] 还有可能通过将如以上所描述的粉末混合物进一步熔融配混来制造本发明的组 合物。如所述,熔融配混可以在如以上详述的粉末混合物上进行,或者直接在该(t-PAES) 聚合物(如以上详述的)、该增强填充剂(如以上详述的)、以及任选地其他成分(I)上进 行。可以使用常规熔融配混装置,如同向旋转和反向旋转的挤出机、单螺杆挤出机、往复式 捏合机、盘组加工机以及多种其他类型的挤出设备。优选地,可以使用挤出机,更优选地双 螺杆挤出机。
[0188] 如果希望,将有利地选择配混螺杆的设计,例如,螺距和宽度、间隙、长度以及操作 条件,使得提供足够的热能和机械能以有利地完全熔融如以上详述的粉末混合物或成分并 且有利地获得不同成分的均匀分布。其条件是在本体聚合物与填充剂内含物之间实现最佳 的混合。有可能有利地获得非延性的本发明的(t-PAES)聚合物材料的线料挤出物。此类 线料挤出物可以在传送装置上使用水喷雾的一段冷却时间之后通过例如旋转切刀短切。因 此,例如,然后可以将能够以球粒或球珠的形式存在的(t-PAES)聚合物材料进一步用于制 造以上描述的油气回收制品的零件。
[0189] 本发明的另一个目的是提供一种用于制造以上描述的油气回收制品的零件的方 法。这种方法不受具体限制。该(t-PAES)聚合物材料总体上可以通过注塑成型、挤出、或 其他成型工艺加工。
[0190] 在本发明的一个实施例中,用于制造以上描述的油气回收制品的零件或者油气回 收制品的方法包括注塑成型并且固化该(t-PAES)聚合物材料的步骤。
[0191] 在另一个实施例中,用于制造以上描述的油气回收制品的零件或者油气回收制品 的方法包括涂覆的步骤。
[0192] 例如,该(t-PAES)聚合物材料可以通过使用任何适合的涂覆方法施用到电线上 作为涂层,优选地通过围绕电线挤出涂覆而形成涂覆的电线,如值得注意地在美国专利号 4, 588, 546中披露的。
[0193] 用于制造电线涂层的技术是本领域熟知的。
[0194] 在本发明的另一个实施例中,如以上描述的用于制造以上描述的油气回收制品的 零件或者油气回收制品的方法包括将标准形状结构零件机加工成具有任何类型的尺寸和 形状的零件。所述标准形状结构零件的非限制性实例值得注意地包括板、棒、厚片等。所述 标准形状结构零件可以由该聚合物(t-PAES)聚合物材料的挤出或注塑成型而得到。
[0195] 本申请人现在已经发现包含本发明的(t-PAES)聚合物材料的所述油气回收制品 零件和最终的油气回收制品具有(1)对于热性能的高Tg和Tm、(2)对油田重要的化学品 (包括硫酸)的高耐化学性、(3)对快速减压的耐受性以及(4)热塑性性质。因此,所述制 品可以成功地用在HPHT油气环境中而同时具有成本更有效的制品制造。
[0196] 若任何通过引用结合在此的专利、专利申请以及公开物的披露内容与本申请的描 述相冲突的程度到了可能导致术语不清楚,则本说明应该优先。
[0197] 现在将参考以下实例更详细地描述本发明,这些实例的目的仅是说明性的并且不 旨在限制本发明的范围。
[0198] 原料
[0199] 从中国Yonghi化学品公司(Yonghi Chemicals)可商购的1,Γ :4',1"-联三苯 基-4, 4"-二醇,进一步通过用乙醇/水(90/10)在回流下洗涤纯化。如以下详述的,如通 过气相色谱法测量所产生的材料的纯度示出是高于94. 0%面积,。
[0200] 从奥德里奇公司(Aldrich) (99 %等级、99. 32 %测量的)或从马歇尔顿公司 (Marshallton)(通过GC的99. 92%纯的)可商购的4, 4' -二氣二苯讽。
[0201] 从普威伦公司(Proviron)可商购的二苯砜(聚合级)(99. 8%纯的)。
[0202] 从阿尔芒产品公司(Armand products)可商购的d9Q〈45 μm的碳酸钾。
[0203] 从阿克罗斯公司(Acros)可商购的氯化锂(99+%,ACS等级)。
[0204] KetaSpirex' KT-820NT,PEEK(聚醚醚酮)精细粉末,该精细粉末具有100 % 通过100筛网定义的最大粒径以及在400 °C以及1000 s 1下使用ASTM D3835范围 在0. 38 - 0. 50kPa-s内的熔体粘度;从美国苏威特种聚合物公司(SOLVAY SPECIALTY POLYMERS USA, LLC)可商购的。
[0205] 用于制备该t-PAES聚合物的通用程序-实例1和2
[0206] 在500ml的4颈反应烧瓶(装配有搅拌器、N2进口管、带有插入反应介质中的热电 偶的克莱森适配器(Claisen adapter)、以及带有冷凝器和干冰讲的迪安-斯达克分水器 (Dean-Stark trap))中,引入 89. 25g 的二苯砜、28. 853g 的特定类型的 1,1' :4',1"-联三 苯基-4, 4"-二醇和27. 968g的4, 4' -二氟二苯砜(对应于38. 9%的总%单体以及1. 000 的二卤(BB) /二醇摩尔比)。将烧瓶内容物在真空下排空,并且然后使用高纯度氮气(包含 小于IOppm的O2)填充。之后将反应混合物置于恒定的氮气中吹扫(60ml/分钟)。将该反 应混合物缓慢加热至220°C。在220°C下,经由粉末分配器在30分钟内将15. 354g的K2CO3 添加至反应混合物中。在添加结束时,将反应混合物以1°C /分钟加热至320°C。在320°C 下13分钟之后,将I. 119g的4, 4' -二氟二苯砜添加至该反应混合物中同时保持在该反应 器上的氮气吹扫。在2分钟之后,将4. 663g的氯化锂添加至反应混合物中。2分钟之后,将 另外0. 280g的4, 4'-二氟二苯砜添加至该反应器中,并且将该反应混合物在温度下保持5 分钟。然后将反应器内容物从反应器倾倒入不锈钢盘中并且冷却。将固体打碎并且在磨碎 机中研磨(通过2_的筛)。用丙酮然后水在1与12之间的pH下将二苯砜以及盐从该混 合物中萃取出来然后用丙酮萃取。然后将该粉末从反应器中移出并且在120°C下在真空下 干燥持续12小时,产生44g的浅棕色粉末。随后在实验室规模的研磨机中进一步研磨该粉 末以产生具有约100 μ m的平均粒度的精细粉末。
[0207] 根据这个通用程序制备实例1和2。除了实例2之外,在320°C下27分钟之后代 替在320°C下13分钟之
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