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CN115335448A - 用于浆料运输管的热塑性材料 - Google Patents

用于浆料运输管的热塑性材料 Download PDF

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CN115335448A
CN115335448A CN202180025234.XA CN202180025234A CN115335448A CN 115335448 A CN115335448 A CN 115335448A CN 202180025234 A CN202180025234 A CN 202180025234A CN 115335448 A CN115335448 A CN 115335448A
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万东
M·索利曼
石洪涛
郭锴
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SABIC Global Technologies BV
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Abstract

本发明涉及一种热塑性材料，其中所述热塑性材料包含基于乙烯的聚合物材料，其中所述基于乙烯的聚合物材料具有根据ISO 306(2013)、方法A50测定的≥50℃的维卡软化温度，和根据ISO 15527(2010)、附录B，使用具有3:2质量比的硅砂/水浆料、测试持续时间7h、对压塑片材测定的≤0.50重量％的失重。本发明还涉及包含所述热塑性材料作为其内层或由所述热塑性材料组成的浆料运输管。

Description

用于浆料运输管的热塑性材料
本发明涉及一种可被用于制造适合浆料运输的运输管的热塑性材料。本发明还涉及包含该热塑性材料的用于浆料的运输管。
对于适合用于浆料运输的管，它们必须符合一定的规格，以确保其持久和可靠的操作性。运输管通常被用来长距离运输浆料，并且可在偏远地区和人口密集地区使用；在每种情况下，将理解，这种运输管的质量和可靠性至关重要，以避免泄漏、溢出或对运输过程的其它干扰。
作为本发明主题的运输管通常被用于运输非常大量的浆料。可以使用该管的一个应用领域是采矿业，在该领域，例如挖掘物的浆料通过管从挖掘区运输到挖掘物被进一步加工成允许挖掘所得产品适合使用的形式的区域。
其中通过管运输这种浆料的过程的实例是煤炭和褐煤加工、铁矿石加工、油和焦油砂加工，但也有诸如谷物和大米的运输的食品加工。
这样的浆料通常含有一定比例的相当磨损材料，其可以是有机或无机材料。此外，浆料以尤其高的速度运输穿过管的内部。因此，管的内表面经受严重的磨损力。因此，用于这一目的的管需要被设计成在其期望的使用期内承受这种力。
目前，用于这样目的的管通常由钢或陶瓷制成。这样的管生产昂贵，它们重，并且安装和更换的操作复杂。在某些情况下，使用高密度聚乙烯(HDPE)的管。然而，这样的管的寿命相当短，并且需要定期更换，这不利地影响了运输过程的连续性，更不用提经济性。
因此，将理解，需要一种材料，可以由这种材料制造用于浆料运输的管，这种管的重量特别轻，同时仍然具有这样的质量使得可以承受磨损力和在高温下操作，并具有期望的寿命。
这种目的现在根据本发明通过热塑性材料得以实现，其中热塑性材料包含基于乙烯的聚合物材料，其中基于乙烯的聚合物材料具有根据ISO 306(2013)、方法A50测定的≥50℃的维卡软化温度，和根据ISO 15527(2010)、附件B，使用质量比为3:2的硅砂/水浆料、测试持续时间为7小时、对压塑片材测定的≤0.50重量％的失重。
这样的材料满足了用于浆料运输管而设定的要求，特别是允许在重量轻和持久性高的情况下达到所需的耐磨性和高操作温度。
在具体的实施方案中，基于乙烯的聚合物材料具有根据ISO1183-1(2019)测定的≥0.875且≤0.900g/cm3的密度。甚至更特别地，该基于乙烯的聚合物可具有≥0.880且≤0.890g/cm3的密度。
在某些实施方案中，基于乙烯的聚合物材料可例如是乙烯-1-辛烯共聚物，其具有：
根据ISO 1183-1(2019)测定的≥0.880且≤0.890g/cm3的密度。
相对于乙烯-1-辛烯共聚物总重量计≥20.0且≤40.0重量％、优选≥20.0且≤30.0重量％的比例的衍生自1-辛烯的结构部分；和/或
≥1.5且≤2.5的分子量分布Mw/Mn，其中重均分子量Mw和数均分子量Mn是根据ASTMD6474(2012)测定的。
本发明的具体实施方案还包括包含基于乙烯的聚合物材料的热塑性材料，该基于乙烯的聚合物材料包括一定比例(A)的第一基于乙烯的聚合物(P1)和一定比例(B)的第二基于乙烯的聚合物(P2)；其中：
第一基于乙烯的聚合物P1具有根据ISO 1183-1(2019)测定的<0.880g/cm3、优选>0.850且<0.880g/cm3的密度；以及
第二基于乙烯的聚合物P2具有根据ISO 1183-1(2019)测定的>0.890g/cm3、优选>0.890且<0.930g/cm3的密度。
其中，基于乙烯的聚合物具有相对于P1和P2重量之和计>10.0重量％且<90.0重量％的P1。
热塑性材料可例如包含相对于热塑性材料的总重量计≥90.0重量％、优选≥95.0重量％、更优选≥98.0重量％的基于乙烯的材料。在另一个优选的实施方案中，热塑性材料由基于乙烯的聚合物材料组成。
例如，P1和P2二者可以是乙烯-1-辛烯共聚物。P1可例如包括相对于P1总重量计≥30.0且≤45.0重量％、优选≥30.0且≤40.0重量％、更优选≥35.0且≤40.0重量％的衍生自1-辛烯的结构部分。P2可例如包括相对于P2的总重量计≥0.5且≤10.0重量％、优选≥5.0且≤10.0重量％的衍生自1-辛烯的结构部分。例如，P1可包括≥30.0且≤45.0重量％的衍生自1-辛烯的结构部分，和P2可例如包括≥0.5且≤10.0重量％的衍生自1-辛烯的结构部分。优选地，P1可包括≥35.0且≤40.0重量％的衍生自1-辛烯的结构部分，和P2可包括≥5.0且≤10.0重量％的衍生自1-辛烯的结构部分。
P1可例如具有根据ISO 1133-1(2011)在190℃和2.16kg的载荷下测定的≥0.10且≤2.00g/10min、优选≥0.10且≤0.80g/10min的熔体质量流动速率(MFR2)。P2可例如具有≥0.50g/10min、优选≥0.85且≤2.00g/10min的MFR2。优选地，P1具有根据ISO 1133-1(2011)在190℃和2.16kg的载荷下测定的≥0.10且≤2.00g/10min、优选≥0.10且≤0.80g/10min的熔体质量流动速率(MFR2)，和P2具有≥0.50g/10min、优选≥0.85且≤2.00g/10min的MFR2。例如，P1可具有至少0.20g/10min、优选至少0.40g/10min的MFR2，其低于P2的MFR2。
在本发明的具体实施方案中，P1具有≥2.0且≤2.5的分子量分布Mw/Mn，和/或P2具有≥2.0且≤2.5的分子量分布Mw/Mn。
本发明的其它的具体实施方案涉及热塑性材料，其中该热塑性材料包括基于乙烯的聚合物材料，其中基于乙烯的聚合物材料具有根据ISO 306(2013)、方法A50测定的≥50℃的维卡软化温度，和根据ISO 15527(2010)、附件B，使用质量比为3:2的硅砂/水浆料、测试持续时间7小时、对压塑片材测定的≤0.50重量％的失重，其中基于乙烯的材料是乙烯-1-辛烯共聚物，其具有：
根据ISO 1183-1(2019)测定的≥0.880且≤0.890g/cm3的密度；
相对于乙烯-1-辛烯共聚物的总重量计≥20.0且≤30.0重量的比例的衍生自1-辛烯的结构部分；和/或
≥1.5且≤2.5的分子量分布Mw/Mn，其中重均分子量Mw和数均分子量Mn是根据ASTMD6474(2012)测定的。
在本发明的又其它的具体实施方案中，热塑性材料由基于乙烯的聚合物材料组成，其中基于乙烯的聚合物材料具有根据ISO 306(2013)、方法A50测定的≥50℃的维卡软化温度，和根据ISO 15527(2010)、附件B，使用质量比为3:2的硅砂/水浆料、测试持续时间7小时、对压塑片材测定的≤0.50重量％的失重，其中基于乙烯的材料是乙烯-1-辛烯共聚物，其具有：
根据ISO 1183-1(2019)测定的≥0.880且≤0.890g/cm3的密度；
相对于乙烯-1-辛烯共聚物的总重量计≥20.0且≤30.0重量％的比例的衍生自1-辛烯的结构部分；和/或
≥1.5和≤2.5的分子量分布Mw/Mn，其中重均分子量Mw和数均分子量Mn是根据ASTMD6474(2012)测定的。
本发明的另外的实施方案还涉及热塑性材料，其中该热塑性材料包括基于乙烯的聚合物材料或由其组成，其中基于乙烯的聚合物材料具有根据ISO 306(2013)、方法A50测定的≥50℃的维卡软化温度，和根据ISO 15527(2010)、附件B，使用质量比为3:2的硅砂/水浆料、试验持续时间7小时、对压塑片材测定的≤0.50重量％的失重，其中基于乙烯的聚合物材料包括一定比例(A)的第一基于乙烯的聚合物(P1)和一定比例(B)的第二基于乙烯的聚合物(P2)；其中：
第一基于乙烯的聚合物P1具有根据ISO 1183-1(2019)测定的<0.880、优选<0.870g/cm3、优选>0.850且<0.880g/cm3、更优选>0.850且<0.870g/cm3的密度；以及
第二基于乙烯的聚合物P2具有根据ISO 1183-1(2019)测定的>0.890、优选>0.900g/cm3、优选>0.890且<0.930g/cm3、更优选>0.900且<0.930g/cm3的密度；
其中，基于乙烯的聚合物包含相对于P1和P2重量之和计>10.0重量％且<90.0重量％的P1。
在其某些实施方案中，本发明还涉及包含热塑性材料或由热塑性材料组成的管。这种管可具有热塑性材料的内层。
在具体的实施方案中，本发明涉及包含热塑性材料的管，其中热塑性材料由基于乙烯的聚合物材料组成，其中基于乙烯的聚合物材料具有根据ISO 306(2013)、方法A50测定的≥50℃的维卡软化温度，以及根据ISO 15527(2010)、附件B，使用质量比为3:2的硅砂/水浆料、试验持续时间7小时、对压塑片材测定的≤0.50重量％的失重，其中基于乙烯的材料是乙烯-1-辛烯共聚物，其具有
根据ISO 1183-1(2019)测定的≥0.880且≤0.890g/cm3的密度。
相对于乙烯-1-辛烯共聚物的总重量计≥20.0且≤30.0重量％的比例的衍生自1-辛烯的结构部分；和/或
≥1.5和≤2.5的分子量分布Mw/Mn，其中重均分子量Mw和数均分子量Mn是根据ASTMD6474(2012)测定的。
在另外的实施方案中，本发明涉及包含热塑性材料的管，其中热塑性材料由基于乙烯的聚合物材料组成，其中基于乙烯的聚合物材料具有根据ISO 306(2013)、方法A50测定的≥50℃的维卡软化温度，和根据ISO 15527(2010)、附件B，使用质量比为3:2的硅砂/水浆料、测试持续时间7小时、对压塑片材测定的≤0.50重量％的失重，其中基于乙烯的聚合物材料包括一定比例(A)的第一基于乙烯的聚合物(P1)和一定比例(B)的第二基于乙烯的聚合物(P2)；其中：
第一基于乙烯的聚合物P1具有根据ISO 1183-1(2019)测定的＜0.870g/cm3、优选＞0.850且＜0.870g/cm3的密度；和
第二基于乙烯的聚合物P2具有根据ISO 1183-1(2019)测定的>0.900g/cm3、优选>0.900且<0.930g/cm3的密度。
其中，该基于乙烯的聚合物包含相对于P1和P2的重量之和计>10.0重量％且<90.0重量％的P1。
例如，本发明的管可包括内层，所述内层包含热塑性材料或由其组成。该内层可例如具有>0.05且<10.0cm、优选>0.1且<2.0cm的厚度。该管可例如由单层材料组成。该管可例如具有>0.02且<2.00m、优选>0.05且<1.00m的内径。
本发明另外还涉及生产热塑性材料的方法，其中该方法包括在两个或至少两个串联布置的反应器中聚合反应物，其中通过在第一反应器中聚合第一反应物混合物来生产第一基于乙烯的聚合物P1，然后通过在第二反应器中聚合第二反应物混合物来生产第二基于乙烯的聚合物P2，其中第二反应物混合物包括第一基于乙烯的聚合物P1。
替代地，本发明涉及生产热塑性材料的方法，其中该方法包括通过在熔融条件下或以固相共混将一定量的第一基于乙烯的聚合物P1和一定量的第二基于乙烯的聚合物P2合并。
现在将通过以下非限制性实例来说明本发明。
使用的材料
Figure BDA0003868232470000061
Figure BDA0003868232470000071
MFR2是根据ISO 1133(2011)在190℃在2.16kg的载荷下测定的熔体质量流动速率；同样，MFR5是在190℃在5.0kg的载荷下测定的熔体质量流动速率。密度是根据ISO1183-1(2012)测定的。
使用上述材料，通过在ZSK26Mc型双螺杆熔融挤出机中熔融混合材料来制备聚合物配制物，该挤出机与水下造粒系统相连，以形成聚合物配制物的固化粒料。挤出机的条件如下所示：
Figure BDA0003868232470000072
通过这种熔融混合，根据下表所列的材料组成产生了示例性的配制物：
Figure BDA0003868232470000081
对于每个配制物，材料性质的测定如下表所示：
实施例 MFR2 密度 维卡 硬度 失重 拉伸模量
1 0.81 0.896 64.2 91.6 0.521 47.4
2 0.74 0.893 58.4 90.0 0.445 41.7
3 0.70 0.892 53.6 88.7 0.331 33.1
4 0.70 0.888 49.2 86.7 0.275 22.8
5 0.68 0.885 45.5 84.3 0.250 23.9
6 0.63 0.879 41.7 79.9 0.192 15.9
7 0.53 0.872 39.0 70.3 0.110 5.8
8 0.56 0.878 42.0 75.2 0.090 8.8
9 0.57 0.883 47.0 80.1 0.140 13.3
10 0.59 0.888 51.0 84.8 0.260 27.1
11 0.37 0.875 37.7 71.2 0.090 10.3
12 0.28 0.882 40.4 79.7 0.160 15.9
13 0.20 0.889 46.2 87.2 0.190 35.0
14 0.15 0.897 55.1 92.8 0.400 91.0
15 0.73 0.884 58.4 87.7 0.358 30.3
16 1.00 0.894 72.9 91.3 0.617 44.6
17 1.05 0.902 80.9 93.8 0.844 73.4
18 1.00 0.870 37.5 70.7 0.155 5.4
19 0.96 0.881 49.8 83.5 0.310 15.7
20 0.98 0.887 59.6 87.9 0.421 25.5
21 0.94 0.898 83.6 93.5 0.769 64.5
22 1.16 0.912 98.7 95.7 1.549 126.9
23 0.14* 0.954 131.2 96.6 2.715 1187.4
*对于实施例23，测定了MFR5。
其中：
MFR2和MFR5如上所述进行测定，并以g/10min表示；
密度如上所述进行测定，并且以g/cm3表示；
维卡是根据ISO 306(2013)、在加热速度50℃/h和在载荷10N下测定的维卡软化温度；
硬度是根据ISO 868测定的邵氏A硬度(无量纲)；
失重是根据ISO 15527(2010)、附件B，使用质量比为3:2的硅砂/水浆料、测试持续时间7小时、对压塑片材进行测定，以重量％表示；
拉伸模量是根据ISO 527测定的，以MPa表示。

Claims (15)

1.热塑性材料，其中所述热塑性材料包含基于乙烯的聚合物材料，其中所述基于乙烯的聚合物材料具有根据ISO306(2013)、方法A50测定的≥50℃的维卡软化温度，和根据ISO15527(2010)、附录B，使用具有3:2质量比的硅砂/水浆料、测试持续时间7h、对压塑片材测定的≤0.50重量％的失重。
2.根据权利要求1所述的热塑性材料，其中所述热塑性材料包含≥90.0重量％的所述基于乙烯的聚合物材料，优选其中所述热塑性材料由所述基于乙烯的聚合物材料组成。
3.根据权利要求1-2任一项所述的热塑性材料，其中所述基于乙烯的聚合物材料具有根据ISO 1183-1(2019)测定的≥0.875且≤0.900g/cm3的密度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的热塑性材料，其中所述基于乙烯的聚合物材料是乙烯-1-辛烯共聚物，其具有：
根据ISO 1183-1(2019)测定的≥0.880且≤0.890g/cm3的密度；
相对于所述乙烯-1-辛烯共聚物的总重量计≥20.0且≤40.0重量％的比例的衍生自1-辛烯的结构部分；和/或
≥1.5且≤2.5的分子量分布Mw/Mn，其中重均分子量Mw和数均分子量Mn是根据ASTMD6474(2012)测定的。
5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述热塑性材料包含基于乙烯的聚合物材料，所述基于乙烯的聚合物材料包含一定比例(A)的第一基于乙烯的聚合物(P1)和一定比例(B)的第二基于乙烯的聚合物(P2)；其中：
所述第一基于乙烯的聚合物P1具有根据ISO 1183-1(2019)测定的＜0.880g/cm3、优选≥0.850且≤0.880g/cm3的密度；且
所述第二基于乙烯的聚合物P2具有根据ISO 1183-1(2019)测定的＞0.890g/cm3、优选≥0.890且≤0.930g/cm3的密度；
其中所述基于乙烯的聚合物包含相对于P1和P2重量之和计>10.0重量％且<90.0重量％的P1。
6.根据权利要求5所述的热塑性材料，其中所述热塑性材料包含≥90.0重量％的所述基于乙烯的材料，优选其中所述热塑性材料由所述基于乙烯的聚合物材料组成。
7.根据权利要求5-6任一项所述的热塑性材料，其中P1和P2两者是乙烯-1-辛烯共聚物，优选其中P1包含≥30.0且≤45.0重量％的衍生自1-辛烯的结构部分，和/或其中P2包含≥0.5且≤10.0重量％的衍生自1-辛烯的结构部分。
8.根据权利要求5-7任一项所述的热塑性材料，其中：
P1具有根据ISO 1133-1(2011)、在190℃和2.16kg的载荷下测定的≥0.10且≤2.00g/10min、优选≥0.10且≤0.80g/10min的熔体质量流动速率(MFR2)。
P2具有≥0.50g/10min、优选≥0.85且≤2.00g/10min的MFR2；和/或
P1具有至少0.20g/10min、优选至少0.40g/10min的MFR2，其低于P2的MFR2。
9.根据权利要求5-8任一项所述的热塑性材料，其中P1具有≥2.0且≤2.5的分子量分布Mw/Mn，和/或P2具有≥2.0且≤2.5的分子量分布Mw/Mn。
10.管，其包括内层，所述内层包含根据权利要求1-9任一项所述的热塑性材料或由其组成。
11.根据权利要求10所述的管，其中所述管由单层材料组成。
12.根据权利要求10-11任一项所述的管，其中所述管具有≥0.10且≤1.00m的内径。
13.根据权利要求10-12任一项所述的管，其中所述内层具有≥0.1且≤10.0cm的厚度。
14.根据权利要求5-9任一项所述的热塑性材料的生产方法，其中所述方法包括在两个或至少两个串联布置的反应器中聚合反应物，其中通过在第一反应器中聚合第一反应物混合物来生产所述第一基于乙烯的聚合物P1，然后是通过在第二反应器中聚合第二反应物混合物来生产所述第二基于乙烯的聚合物P2，其中所述第二反应物混合物包括所述第一基于乙烯的聚合物P1。
15.根据权利要求5-9任一项所述的热塑性材料的生产方法，其中所述方法包括通过在熔融条件下或以固相共混将一定量的所述第一基于乙烯的聚合物P1和一定量的所述第二基于乙烯的聚合物P2合并。
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