用于輸送氣體的由聚聯(lián)苯基醚砜聚合物制成的管道和連接件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及包含至少一種聚聯(lián)苯基醚砜聚合物的熱塑性模塑物質(zhì)制備用于輸送氣體的模塑零件的用途。
【專利說明】用于輸送氣體的由聚聯(lián)苯基醚砜聚合物制成的管道和連接 件
[0001] 本發(fā)明涉及含有至少一種聚聯(lián)苯基醚砜聚合物的熱塑性模塑組合物用于制備輸 送氣體的自支持模制品的用途。
[0002] 管道系統(tǒng)通常由自支持模制品構(gòu)成，所述自支持模制品例如管道部分、連接件和 管道配件。
[0003] 管道系統(tǒng)用于輸送可流動的或可泵送的固體、液體和氣體。對管道系統(tǒng)的要求取 決于所輸送的流體。當輸送氣體時，管道系統(tǒng)的防漏性能應(yīng)受到特別嚴格的要求。
[0004] 用于管道系統(tǒng)的材料通常是金屬材料，例如黃銅、青銅、銅、鋼和可鍛鑄鐵。有時用 于保護由金屬材料制成的管道系統(tǒng)免于腐蝕的一種方法是使用塑料來向所述管道系統(tǒng)提 供內(nèi)襯。在這些管道系統(tǒng)中，襯層僅用于防腐蝕。這些管道系統(tǒng)中的襯層不用于任何承載 功能。因此，這些襯層不是自支持的。此外，所述襯層不用于給予所述管道系統(tǒng)更好的防漏 性。因此，在具有襯層的管道系統(tǒng)中，是金屬材料（周圍材料）具備承載功能。這類管道系 統(tǒng)中的金屬材料也用于確保管道系統(tǒng)的防漏性。包含襯層的由金屬材料制成的管道系統(tǒng)能 防腐蝕并且適用于輸送氣體。但是，這些管道系統(tǒng)是昂貴的。
[0005]為了提供具有更多優(yōu)勢的管道系統(tǒng)，開發(fā)了一種由塑料制成的自支持管道系統(tǒng)。 這些自支持管道系統(tǒng)的防漏性以及它們的自支持功能僅通過塑料就可實現(xiàn)。因此，這些自 支持管道系統(tǒng)不包括任何周圍金屬材料。
[0006] 經(jīng)過幾年時間，由塑料制成的自支持管道系統(tǒng)在輸送氣體上已變得日益重要。當 前使用的塑料是聚乙烯（PE)、交聯(lián)的聚乙烯（PEX)和聚酰胺（PA)。
[0007]自支持模制品--例如用于由塑料制成的管道系統(tǒng)的管道部分和連接件--通 常從模塑組合物通過成型方法而制備。在成型方法中，模塑組合物在特定溫度范圍內(nèi)通過 受到機械力而模塑。合適的成型方法的實例是注塑、擠出和壓模。
[0008]當由塑料制成的管道系統(tǒng)與由金屬材料制成的管道系統(tǒng)相比較時，前者由于其材 料的機械性能而具有能夠明顯更方便安裝的優(yōu)勢。上述提及的塑料的性能在管道系統(tǒng)安裝 所需的性能方面是令人滿意的。
[0009] 然而，在防漏方面仍有改善空間，特別是在輸送氣體期間。這尤其適用于連接點， 其中連接件使兩個管道部分彼此連接。
[0010] 當使用由上述提及的塑料制成的管道系統(tǒng)時，特別是當它們用于不通風或通風不 充足的區(qū)域時，經(jīng)常會發(fā)生問題。當輸送有氣味的氣體，例如天然氣和其它燃料氣體時，有 氣味材料的逸出可觸發(fā)錯誤的警報。在最壞的情況下，可燃性氣體在輸送期間可形成爆炸 性氣體的混合物。
[0011] 因此，本發(fā)明的目標包括為輸送氣體的管道系統(tǒng)提供自支持模制品，所述管道系 統(tǒng)比已知的管道系統(tǒng)更防漏。此外，意圖使模制品的自支持材料的機械性能相當于或更優(yōu) 于現(xiàn)有技術(shù)中所描述的自支持t吳制品的機械性能。
[0012] 在本發(fā)明中，該目標通過包含至少一種聚聯(lián)苯基醚砜聚合物的熱塑性模塑組合物 用于制備輸送氣體的自支持模制品的用途而實現(xiàn)。
[0013] 令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明中的熱塑性模塑組合物的用途可獲得自支持模制品，該 自支持模制品適用于構(gòu)建用于輸送氣體的管道系統(tǒng)。當自支持模制品和由此構(gòu)建的管道系 統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)中所描述的系統(tǒng)相比時，前者更防漏。此外，自支持模制品的材料的機械性能 是極好的。更具體而言，它們以優(yōu)異的抗沖擊性和優(yōu)異的耐化學性為特征。此外，當自支持 模制品用于氣體管道系統(tǒng)的構(gòu)建時，能可靠的避免錯誤警報的觸發(fā)和爆炸性氣體混合物的 形成。
[0014] 本發(fā)明中使用的模塑組合物包含至少一種聚聯(lián)苯基醚砜聚合物。
[0015] 優(yōu)選的模塑組合物包含至少一種聚聯(lián)苯基醚砜聚合物，所述聚聯(lián)苯基醚砜聚合物 通過縮聚反應(yīng)而制備，所述縮聚反應(yīng)包括在步驟（a)中使組分（al)和組分（a2)進行反應(yīng)， 所述組分（al)包含至少一種芳族二羥基化合物，所述組分（a2)包含至少一種具有兩個鹵 素取代基的芳族砜化合物，其中組分（al)包含4, 4' -二羥基聯(lián)苯。
[0016] 為了本發(fā)明的目的，聚聯(lián)苯基醚砜聚合物意指包括4, 4' -二羥基聯(lián)苯作為單體單 元的聚亞芳基醚砜。聚聯(lián)苯基醚砜本身也稱為聚苯基砜，簡稱為PPSU，并且由下列單體單元 構(gòu)成：4, 4' -二氯二苯基砜和4, 4' -二輕基聯(lián)苯。
[0017] 獲得上述提及的聚聯(lián)苯基醚砜聚合物的制備方法對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言本身是 已知的。制備方法例如描述于WO 2010/142585、W0 2011/020823和WO 2010/112508中。
[0018] 優(yōu)選的聚聯(lián)苯基醚砜聚合物描述如下。
[0019] 為了本發(fā)明的目的，聚聯(lián)苯基醚砜聚合物的結(jié)構(gòu)以所用的單體單元為特征。對本 領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，單體單元在聚合物中以經(jīng)過反應(yīng)的形式存在，并且單體 單元的反應(yīng)通過親核芳族縮聚并且理論上消除一個單位的鹵化氫作為離去基團而發(fā)生。因 此，所得的聚聯(lián)苯基醚砜聚合物的結(jié)構(gòu)不取決于離去基團的確切性質(zhì)。
[0020] 優(yōu)選可通過組分al)和a2)在有機溶劑的存在下反應(yīng)而得到的聚聯(lián)苯基醚砜聚合 物。優(yōu)選的有機溶劑包括N-甲基吡咯烷酮。極特別優(yōu)選N-甲基吡咯烷酮作為唯一溶劑。 N-甲基吡咯烷酮同時有助于組分（al)和（a2)的高轉(zhuǎn)化率，這是由于本發(fā)明中所用單體的 反應(yīng)能特別有效地進行。
[0021] 本領(lǐng)域技術(shù)人員本身知曉組分（al)和（a2)生成聚聯(lián)苯基醚砜聚合物的反應(yīng)所需 的溫度、溶劑和時間。起始化合物（al)和（a2)在80°C至250°C，優(yōu)選KKTC至220°C的溫度 下反應(yīng)，其中在常壓下用于合成的溫度上限受到溶劑沸點的限制。該反應(yīng)優(yōu)選在2h至12h， 特別是3h至8h的時間內(nèi)進行。
[0022] 所用組分的摩爾比（al) : (a2)可在1. 00:1. 10至1. 10:1. 00的范圍內(nèi)，優(yōu)選在 L 00:1. 05至L 05:1. 00的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在L 00:1. 02至L 02:1. 00的范圍內(nèi)。
[0023] 但是，特別優(yōu)選通過使用過量的組分（al)而制備的聚聯(lián)苯基醚砜聚合物。這有助 于降低特別是在高轉(zhuǎn)化率下聚合物鍵合的氯的含量。所用組分的摩爾比（al) : (a2)優(yōu)選為 1. 005至1. 1，更優(yōu)選為1. 005至1. 05。在一個特別優(yōu)選的實施方案中，所述組分的摩爾比 (al):(a2)為1.005至1.035,特別是1.01至1.03,極特別優(yōu)選為1.015至1.025。這可特 別有效的控制分子量。
[0024] 優(yōu)選通過選擇反應(yīng)條件使得轉(zhuǎn)化率（C)至少為90%，特別是至少為95%，特別優(yōu) 選至少為98%而制備的聚聯(lián)苯基醚砜聚合物。為了本發(fā)明的目的，轉(zhuǎn)化率C是反應(yīng)掉的反 應(yīng)基團（即羥基基團和鹵素基團）的摩爾比例。所得的聚聯(lián)苯基醚砜聚合物具有相對寬的 分子量分布，所述聚合物任選地包括低聚物，其中端基或者是齒素基團、優(yōu)選氯基團，或者 是羥基基團，或者在進一步反應(yīng)的情況下是烷基基團或芳氧基基團，并且對應(yīng)于與100%轉(zhuǎn) 化率的理論差異。
[0025] 優(yōu)選通過使用由至少一種芳族二羥基化合物（包括4, 4'-二羥基聯(lián)苯）組成的組 分（al)而制備的聚聯(lián)苯基醚砜聚合物。此外，組分（al)可特別包含下列化合物：
[0026]-二羥基苯，特別是對苯二酚和/或間苯二酚；
[0027]-二羥基萘，特別是1，5-二羥基萘、1，6-二羥基萘、1，7-二羥基萘，和/或2, 7-二 羥基萘；
[0028]-除4, 4' -二羥基聯(lián)苯之外的二羥基聯(lián)苯化合物，特別是2, 2' -二羥基聯(lián)苯；
[0029]-雙苯基醚，特別是雙（4-羥基苯基）醚和雙（2-羥基苯基）醚；
[0030] _雙苯基丙烷，特別是2, 2-雙（4-羥基苯基）丙烷、2, 2-雙（3-甲基-4-羥基苯 基）丙烷，和/或2, 2-雙（3, 5-二甲基-4-羥基苯基）丙烷；
[0031] -雙苯基甲烷，特別是雙（4-羥基苯基）甲烷；
[0032]-雙苯基環(huán)己烷，特別是雙（4-羥基苯基）-2, 2, 4-三甲基環(huán)己烷；
[0033]-雙苯基砜，特別是雙（4-羥基苯基）砜；
[0034]-雙苯基硫醚，特別是雙（4-羥基苯基）硫醚；
[0035]-雙苯基酮，特別是雙（4-羥基苯基）酮；
[0036]-雙苯基六氟丙燒，特別是2, 2-雙（3, 5-二甲基-4-羥基苯基）六氟丙烷；和/或
[0037]-雙苯基芴，特別是9, 9-雙（4-羥基苯基）芴。
[0038] 組分（al)優(yōu)選包含至少50重量％，特別是至少60重量％，特別優(yōu)選至少80重 量％的4, 4' -二羥基聯(lián)苯，每種情況下基于組分（al)的總重量計。極特別優(yōu)選組分（al) 由4, 4' -二羥基聯(lián)苯組成。
[0039] 進一步優(yōu)選通過使用至少一種具有兩個鹵素取代基的芳族砜化合物作為組 分（a2)而制備的聚聯(lián)苯基醚砜聚合物，所述芳族砜化合物選自二鹵代二苯基砜，例如 4, 4' -二氯二苯基砜、4, 4' -二氟二苯基砜、4, 4' -二溴二苯基砜、雙（2-氯苯基）砜、 2, 2' -二氯二苯基砜和2, 2' -二氟二苯基砜。
[0040] 組分（a2)優(yōu)選選自4, 4' -二鹵代二苯基砜，特別是4, 4' -二氯二苯基砜和/或 4, 4' -二氟二苯基砜。
[0041] 在一個極特別優(yōu)選的實施方案中，組分（a2)是4, 4' -二氯二苯基砜。
[0042] 優(yōu)選的聚聯(lián)苯基醚砜聚合物具有式（I)的單元
[0043]
【權(quán)利要求】
1. 包含至少一種聚聯(lián)苯基醚砜聚合物的熱塑性模制組合物用于制備輸送氣體的自支 持模制品的用途。
2. 權(quán)利要求1的用途，其中聚聯(lián)苯基醚砜聚合物通過縮聚反應(yīng)而制備，所述縮聚反應(yīng) 包括在步驟（a)中使組分（al)和組分（a2)進行反應(yīng)，所述組分（al)包含至少一種芳族二 羥基化合物，所述組分（a2)包含至少一種具有兩個鹵素取代基的芳族砜化合物，其中組分 (al)包含4, 4' -二羥基聯(lián)苯。
3. 權(quán)利要求2的用途，其中步驟（a)中的縮聚反應(yīng)在包含N-甲基吡咯烷酮的有機溶劑 的存在下進行。
4. 權(quán)利要求2或3的用途，其中所述組分的摩爾比（al) : (a2)是1. 005至1. 1。
5. 權(quán)利要求2至4中任一項的用途，其中組分（al)包含至少50重量％的4, 4'-二羥 基聯(lián)苯。
6. 權(quán)利要求2至5中任一項的用途，其中組分（a2)選自4,4'_二鹵代砜，特別是選自 4, 4' -二氯二苯基砜和4, 4' -二氟二苯基砜。
7. 權(quán)利要求2至6中任一項的用途，其中組分（al)是4, 4'-二羥基聯(lián)苯，并且組分 (a2)是4, 4' - _氣_苯基諷。
8. 權(quán)利要求1至7中任一項的用途，其中除聚聯(lián)苯基醚砜聚合物之外，模塑組合物任選 地還包括至少一種其它的聚合物，所述其它的聚合物選自聚醚砜（PESU)、聚砜（PSU)、聚醚 酰亞胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亞胺和聚對苯撐。
9. 權(quán)利要求1至8中任一項的用途，其中所述其它的聚合物在模塑組合物中的含量至 多為30重量％，基于模塑組合物中所包含的聚合物的總重量計。
10. 權(quán)利要求1至9中任一項的用途，其中用于輸送氣體的自支持模制品不包含周圍材 料。
11. 權(quán)利要求1至9中任一項的用途，其中用于輸送氣體的自支持模制品選自配件和管 道部分。
12. 由權(quán)利要求1至11中任一項的模塑組合物制成的自支持模制品用于輸送氣體的用 途。
13. 由權(quán)利要求1至11中任一項的模塑組合物制成的自支持模制品用于構(gòu)建輸送氣體 的管道系統(tǒng)的用途。
14. 權(quán)利要求1至13中任一項的用途，其中氣體包括甲烷和乙烷。
15. 權(quán)利要求1至14中任一項的用途，其中氣體是天然氣。
【文檔編號】C08G75/23GK104334611SQ201380028485
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月28日
【發(fā)明者】J·施密特, F·俄瑞特, C·馬萊茨科 申請人:巴斯夫歐洲公司