專利名稱：高度耐磨離聚物管的制作方法
高度耐磨離聚物管本發(fā)明涉及提供用于運輸顆粒和漿液的包括離聚物層的高度耐磨管狀制品 (管)、制備所述制品的方法和組合物、以及通過它們運輸磨料的方法。
背景技術(shù)：
采礦操作需要運輸高度磨蝕的顆粒或漿液流。從油砂中回收浙青在能源產(chǎn)業(yè)中日 趨重要。加工油砂包括運輸并處理作為含水漿液的油砂穿過幾千米長度的直徑至多1米的 管道。從油砂中回收浙青的方法為人們所知(美國專利公布4255433、4414117、4512956、 4533459,5039227,6007708,6096192,6110359,6277269,6391190, US2006/0016760, US2006/0249431、US2007/0023323、US2007/0025896、W02006/060917、CA1251146、 CA2195604、CA2227667、CA2420034、CA2445645、以及 CA2520943)。利用苛性堿以有助于油 砂中油的回收工藝也為人們所知(US2006/0016760和US2006/0249431)。包括將高度磨蝕 顆?；驖{液流由礦井運輸至加工精煉廠的其它采礦操作包括例如鐵礦石、煤及煤塵等，并 且還存在于非采礦運輸工藝中，例如谷物、糖等。諸如碳鋼管或鑄鐵管的金屬管常常用于運輸這些高度磨蝕液流。由于這些金屬管 最終會被破壞，因此它們昂貴、沉重且僅僅提供一種暫時性的解決方法。為了增加它們的使 用壽命，金屬管沿著其軸線有規(guī)律地旋轉(zhuǎn)90度以提供一個新的運輸表面。然而，由于管道 重量，該旋轉(zhuǎn)困難并且最終整個管道損壞而必須被更換。已提議使用塑料管、管道襯里和管道涂層來減少這些缺點。材料選擇很關(guān)鍵。許多 通?？捎貌牧喜荒艿挚勾祟惛叨饶ノg礦物液流而很快損壞。例如，高密度聚(乙烯)管通常 用作生活污水管和廢水管的襯里，但是它們在高度磨蝕環(huán)境下會快速降解。US4042559公開 了用于耐磨涂覆管道中的磨粒填充的、部分固化涂層以用于礦漿的運輸。US4254165公開了 制備具有0. 04-0. 05英寸厚的填充(例如砂子)聚烯烴涂層并包括乙烯丙烯酸共聚物的耐 磨管道，所述聚烯烴如低密度和中密度聚(乙烯)。US4339506.W090/10032和CA1232553公 開了管道用橡膠襯里。US4215178公開了含氟聚合物改性的橡膠管襯里。US2006/0137757 和US2007/0141285公開了含氟聚合物管道襯里。聚氨酯管道涂層為人們所知(US3862921、 US4025670、US2005/0194718、US2008/0174110、GB2028461、JP02189379、JP03155937、和 JP60197770)。US2005/0189028公開了涂覆有聚氨酯襯里以運輸浙青砂漿液的金屬管。 GB2028461公開了包括聚氨酯熱固橡膠的耐磨管道襯里，所述聚氨酯熱固橡膠通過在固化 期間運輸材料而嵌有要運輸?shù)牟牧项w粒(煤塵、谷物或糖)。具有彈性聚脲涂層的耐磨管道 公開于US6737134中。聚氨酯涂層的缺點包括將涂層施用到金屬管上的高度復(fù)雜工藝。離聚物組合物用作管道、管道襯里和管道涂層為人們所知(例如，JP2000179752、 JP2000352480、JP2000352479、JP2002249750公開了用作設(shè)計用于供水、廢水的金屬管的防 蝕襯里的1. 5mm(0. 05英寸)厚的離聚物管JP08011230和JP08259704公開了用于保護管 道和電纜的可熱收縮的、交聯(lián)離聚物管；EP0586877公開了具有1. 5mm壁厚的可熱收縮的、 交聯(lián)離聚物管JP3700192公開了可熱收縮的、發(fā)泡離聚物管；并且JP2000179752公開了利 用環(huán)氧化物底漆將離聚物管粘附到供水金屬管上)。US2006/0154011和JP63051135公開了含有少量離聚物組分的聚(乙烯)共混物管道。JP2000034415公開了包括少量離聚物組分的玻璃增強尼龍管。具有離聚物層 的多層共擠出管道為人們所知(EP209396 JP2004114389 ；JP2004098515 ；JP2001041360 ； JP59131447 ；和JP59131448)。JP3711305公開了由填充有10-50重量％的用于鋰二次電池 中的無機細(xì)顆粒的離聚物組合物制成的管道。US3429954、US3534465、US2006/0108016、JP2002248707、JP2002254493、 JP2002257264、JP2002257265、JP2002327867 和 US2005/0217747 公開了利用乙烯-(甲 基)丙烯酸共聚物作為粘合劑層以將聚(乙烯)管連接到管道上。JP2002248707、 JP2002254493、 JP2002257264、 JP2002257265、 JP2002327867、 JP2003294174 禾口 US2005/0257848公開了離聚物作為粘合劑層以將聚(烯烴)管襯里連接到鋼管上。涂覆有離聚物的金屬制品為人們所知(美國專利公開3826628、4049904、 4092452、4371583、4438162、5496652、US2006/0233955 ；以及 W000/10737)。離聚物粉末 涂料組合物為人們所知(美國專利公開3959539、5344883、6132883、6284311、6544596和 6680082)。W000/27892公開了用至少2種金屬離子中和的用于保護性配方的耐刮擦和耐 磨離聚物。酸性共聚物粉末涂料組合物為人們所知(US4237037和US5981086)。涂覆有 離聚物的金屬制品粉末為人們所知(美國專利公開3991235、4910046、5036134、5155162、 和6284311)。包括酸酐接枝的聚烯烴的金屬粉末涂料公開于US4048355中。包括酸性 共聚物的金屬粉末涂料公開于US4237037中。耐腐蝕的金屬鋅填充的離聚物金屬涂料公 開于US5562989中。耐腐蝕的金屬鋅填充的酸接枝的聚烯烴金屬涂料公開于US5091260 中。JP61045514公開了用于金屬管的離聚物涂料。US4407893公開了制備具有0.04英寸 厚的包含聚乙烯和離聚物的砂子填充共混物涂料的耐磨管道的粉末涂覆方法。玻璃制品 上的耐磨離聚物涂層為人們所知(美國專利公開3836386、3909487、3922450、3984608和 EP0798053)。耐磨離聚物涂層公開于 US2004/0115399 和 US2007/0504331 中。具有約1. 5mm或更小厚度的現(xiàn)有離聚物管道、管道襯里和管道涂層的缺點為它們 不能夠抵擋所期望的運輸工藝溫度和破裂強度。這些離聚物管道、管道襯里和管道涂層的 另一個缺點為低度耐磨性，導(dǎo)致較短使用壽命。發(fā)明概述本發(fā)明涉及具有最內(nèi)層的管道或管狀制品，其中最內(nèi)層可具有約0.001至約 102mm或者約6. 3至約102mm的厚度并包括離聚物組合物或由其制備，并且所述離聚物由包 含具有2至10個碳的a -烯烴、約5至約25重量％的具有3至8個碳的a，0 -烯鍵式不 飽和羧酸、以及任選地約12至約60重量％的a，0 -烯鍵式不飽和羧酸酯的酸性聚合物制 成，所有重量均按酸性聚合物的總重量計；并且約5至約90重量％的羧酸使用金屬離子予 以中和。本發(fā)明還涉及包括將制品拉伸或插入到金屬管的內(nèi)表面中以制備內(nèi)襯離聚物的 金屬管的方法，其中所述制品如上表征。本發(fā)明還提供包括以下步驟的方法將包括離聚物組合物的膜或片材鋪設(shè)進金屬 管的內(nèi)表面中；將金屬管加熱至離聚物組合物的軟化點以上；并使金屬管冷卻以制備內(nèi)襯 離聚物的金屬管，其中所述離聚物如上表征。本發(fā)明還提供用于運輸磨料的方法，所述方法包括獲得如上所述的管道或管狀制 品；制備適于流過所述制品的磨料組合物；使磨料組合物流入到管道或管狀制品的一端并接收從管道或管狀制品的另一端流出的磨料組合物。發(fā)明詳述商標(biāo)以大寫體標(biāo)示。術(shù)語“包含”、“包括”、“特征在于”或其任何其它變型旨在涵蓋非排他性的包括。 短語“由...組成”不包括權(quán)利要求中未指定的任何元件、步驟或成分。連接短語“基本上 由...組成”將權(quán)利要求的范圍限制為具體的材料或步驟以及不會顯著影響受權(quán)利要求保 護的本發(fā)明的基本和新型特征的那些。優(yōu)選的a-烯烴包括乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、3-甲基-1-丁 烯、4-甲基-1-戊烯等以及它們的混合物。a，0 -烯鍵式不飽和羧酸共聚單體包括但不限于丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬 來酸、馬來酸酐、富馬酸、單甲基馬來酸、以及它們的混合物。母體酸三元共聚物可包括按母體酸三元共聚物的總重量計15至30或17至25 重量％的a，烯鍵式不飽和羧酸酯共聚單元，所述母體酸三元共聚物包括丙烯酸甲酯、 甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸異丙 酯、甲基丙烯酸異丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、 丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸十一烷基酯、甲基 丙烯酸十一烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基 丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸異冰片酯、甲基 丙烯酸異冰片酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、或它們的混合物。母體酸三元共聚物包括按母體酸三元共聚物的總重量計約7至約20重量％，或者 更優(yōu)選約8至約19重量％的a，烯鍵式不飽和羧酸共聚單元。優(yōu)選的a，0 -烯鍵式 不飽和羧酸共聚單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、單甲基 馬來酸、以及它們的混合物。酸性共聚物還可任選地包含按共聚物的總重量計約0. 1重量％至約50重量％，或 者優(yōu)選至約30重量％，或者更優(yōu)選至約20重量％的其它不飽和的共聚單體。母體酸共聚物可如US3404134、US5028674、US6500888和US6518365中所公開的被
來口 o按母體酸共聚物的總羧酸含量計(如對于未中和的母體酸共聚物所計算的)，用 金屬離子來中和離聚物約5%至約90%，或者優(yōu)選約10%至約50%，或者更優(yōu)選約20%至 約 40%。金屬離子可為一價的、二價的、三價的、多價的、或它們的混合物，包括鈉、鉀、鋰、 銀、汞、銅、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、銅、鎘、汞、錫、鉛、鐵、鈷、鎳、鋅、鋁、鈧、鐵、釔、鈦、鋯、鉿、釩、
鉭、鎢、鉻、鈰、鐵等、以及它們的混合物。應(yīng)當(dāng)注意當(dāng)金屬離子為多價時，可包括諸如硬脂酸 鹽、油酸鹽、水楊酸鹽和酚鹽基團的絡(luò)合劑，如us 3404134中所公開的。離聚物可具有約80°C或更高，約90°C或更高，或者約95°C或更高的熔點。離聚物 層提供許多期望用途所需的對管道的高度耐熱性。離聚物可具有約30至約70，約30至約 60，約40至約50，或者約60至約70的肖氏D硬度(ASTM D2240, ISO 868)。合適的離聚物可從E. I. du Pont de Nemours and Company (DuPont),ffilmington, DE商購獲得。
可使用具有添加劑的組合物，所述添加劑包括增塑劑、加工助劑、流動增強添加 齊U、潤滑劑、阻燃劑、沖擊改性劑、增加結(jié)晶度的成核劑、諸如二氧化硅的抗粘連劑、熱穩(wěn)定 齊U、紫外線吸收劑、紫外線穩(wěn)定劑、分散劑、表面活性劑、螯合劑、偶聯(lián)劑、粘合劑、底漆、降低 熔融添加劑等。用于離聚物組合物中的添加劑總量通常至多約5重量％ (按離聚物組合物 的重量計)。熔融流動降低添加劑包括有機過氧化物?？晒┻x擇的熔融流動降低添加劑包 括通常包括過氧化物、硅烷和催化劑的已知的過氧化物-硅烷醇添加劑。如果需要，諸如二 月桂酸二丁基錫的引發(fā)劑還可以按三元離聚物組合物的總重量計約0.01至約0. 05重量％ 的含量存在于三元離聚物組合物中。此外如果需要，可添加諸如氫醌、氫醌單甲醚、對苯醌 和甲基氫醌的引發(fā)劑用于增強對反應(yīng)和穩(wěn)定性的控制。引發(fā)劑可以按組合物的總重量計小 于約5重量％的含量添加。離聚物組合物還可包含按填充組合物的總重量計0. 1至80重量％的填料。優(yōu)選地，填料為耐磨填料；增強填料、或非增強填料。填料包括由選自以下的材料 制備的高強度纖維玻璃纖維、連續(xù)玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維、KEVLAR(芳綸纖維，杜邦產(chǎn) 品，由一種或多種芳香族聚酰胺制成的一種或多種纖維，其中至少85%的酰胺(-C0NH-)連 接基直接連接到兩個芳環(huán)上)、石墨、碳纖維、二氧化硅、石英、陶瓷、碳化硅、硼、氧化鋁、氧 化鋁-二氧化硅、聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚酰亞胺、液晶聚合物、聚丙烯、聚酯、聚酰胺 等。非增強填料的實例包括以下物質(zhì)的顆粒耐磨礦物、大理石、板巖、花崗石、砂子、陶砂、 硅酸鹽、石灰石、粘土、玻璃、石英、金屬粉、鋁粉、不銹鋼粉、鋅金屬、難熔金屬硼化物、碳化 物、氮化物、氧化物、碳化硅、氧化鋁、氧化鋁與氧化鋯的熔融組合、碳酸鈣、硫酸鋇、硅酸鎂 等以及它們的組合。摻入到離聚物組合物中的填料尺寸可取決于離聚物管道的厚度和直徑并且可小 于離聚物管道的厚度。各種粒度的混合物可用于提供較高密度的摻入填料。管道形式的制品包括具有約6. 3至約102mm(約0.25至約4英寸)厚度的最內(nèi)層， 其包括上述二元離聚物(由a _烯烴與不飽和酸制備)或0. 001至102mm (約0. 00004至 約4英寸)的三元離聚物(由a-烯烴、不飽和酸酯、及不飽和酸制備)。管道可具有中空 的圓形輪廓且壁厚可圍繞管道圓周均勻，或者如果需要管道可具有任何輪廓且壁厚可圍繞 管道圓周改變。將離聚物定位成最內(nèi)層以提供所期望的優(yōu)異耐磨性。離聚物管道厚度不僅 在極度磨蝕使用條件下提供較長使用壽命，而且還在本文設(shè)想的高溫條件下提供所期望的 高破裂強度。離聚物層也可具有約3. 2至約102mm，約9. 5至約76mm，或者約13至約51mm的厚度。離聚物管道可具有滿足最終使用用途所需的任何尺寸(包括外徑、內(nèi)徑和長度)。 例如但不有所限制，離聚物管道優(yōu)選具有約2. 54至約254cm(約1至約100英寸)，更優(yōu)選 約25. 4至約152cm(約10至約60英寸)并且最優(yōu)選約51至約102cm(約20至約40英 寸)的外徑(0D)，例如但不有所限制，離聚物管道優(yōu)選具有約1.5至約12. 2m(約5至約40 英尺)，更優(yōu)選約3. 1至約9. lm(約10至約30英尺)并且最優(yōu)選約5. 5至約6. 7m (約18 至約22英尺)的長度以提供便于貯藏、運輸、抓握和安裝的長度。離聚物管道可通過任何適當(dāng)?shù)姆椒▉碇苽?。例如，離聚物管道可通過熔融擠出、熔 融共擠出、涂凝模塑、滾塑、旋轉(zhuǎn)模塑或本領(lǐng)域已知的任何其它工序形成。例如，離聚物管道可通過旋轉(zhuǎn)模塑或涂凝模塑方法來制備。離聚物組合物可為用于旋轉(zhuǎn)模塑方法中的粉末、 微珠或粒料形式。用于管道的旋轉(zhuǎn)模塑的方法為人們所知(例如，US 4115508)。制品可為包括以上所公開的離聚物最內(nèi)層和外層的多層管道。用于外層的優(yōu)選聚合材料的實例包括橡膠、彈性體、熱塑性彈性體、酸性三元共聚 物、離聚物三元共聚物等以及它們的組合。橡膠和彈性體可被歸類為二烯彈性體、飽和彈性 體、熱塑性彈性體、或無機彈性體。這些聚合物為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知并且其描述出于 簡短考慮被省略。外層可具有任何厚度，例如約0. 1至約102mm (約0. 004至約4英寸)，或者約1至 約25. 4mm (約0. 04至約1英寸)或者約2. 5至約12. 7mm (約0. 1至約0. 5英寸)。在外層和最內(nèi)層之間可存在中間層或接合層。可用于接合層中的材料包括酸酐材 料或酸接枝的材料。優(yōu)選的酸酐和酸為a，烯鍵式不飽和羧酸共聚單體，其選自丙烯 酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、單甲基馬來酸、以及它們的混合物。最 優(yōu)選的酸和酸酐選自丙烯酸、馬來酸酐以及它們的混合物。優(yōu)選地，要接枝的材料選自上述 優(yōu)選的聚合材料。外層可包括纖維增強體并任選地包括一種或多種熱固性樹脂。纖維增強體可為長絲、經(jīng)紗、帶材、單向片材、墊子、布料、針織布、紙材、非織造織 物或織造織物、或它們的混合物。纖維優(yōu)選包括高強度纖維，例如玻璃纖維、連續(xù)玻璃纖 維、芳族聚酰胺纖維、芳綸纖維、石墨、碳纖維、二氧化硅、石英、陶瓷、碳化硅、硼、氧化鋁、氧 化鋁-二氧化硅、聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚酰亞胺、液晶聚合物、聚丙烯、聚酯、聚酰胺 等，并優(yōu)選約3至約30 ym厚。纖維可浸漬有樹脂(“預(yù)浸料坯”)，例如熱塑性或優(yōu)選熱固性樹脂。用于浸漬纖 維層的合適樹脂包括聚酯、芳族樹脂、脂族樹脂、脂環(huán)族樹脂或酸酐環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹 脂、聚乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、改性的丙烯酸樹脂、氨基甲酸酯、酚醛樹脂、聚酰亞胺、雙馬來 酰亞胺、聚脲、硅氧烷改性樹脂等以及它們的組合。熱塑性管道的纖維增強體為人們所知(例如，US4081302、4521465、5629062、 5931198,6737134 和 7018691 ；US2006/0151042 ；以及 W02004/068016)?？稍谑┯猛獠吭鰪妼又皩⒄澈蟿┦┯玫诫x聚物管道和多層離聚物管上和/或 可在粘合劑施用到離聚物管道和多層離聚物管之后將其施用到增強層上。離聚物管道和多 層離聚物管的外表面可被加熱以加強增強層的粘附和/或嵌入。合適的粘合劑可包括上述 浸漬樹脂或本領(lǐng)域已知的任何粘合劑。可通過任何已知的方法將纖維增強體施用到離聚物管道和多層離聚物管上。例 如，可利用已知的長絲卷繞方法通過將纖維增強體卷繞到離聚物管道和多層離聚物管上或 者通過將纖維增強體包裹在離聚物管道和多層離聚物管周圍來施用纖維增強體。制品可為包括含有離聚物的最內(nèi)層和含有金屬的外層的多層管道形式，優(yōu)選為金 屬管形式。可將單層或多層離聚物(例如以管道、膜或片材形式)連接(粘附)到金屬外層 上或者不連接。離聚物或多層離聚物可自粘附到金屬層上或者通過使用粘附底漆、涂料或 層來粘附。如本文所用，當(dāng)離聚物組合物被說成“自粘附”到金屬層上時，其是指在金屬與 離聚物或多層離聚物組合物之間不存在諸如底漆層或粘合劑薄層的中間層。本文所述的離聚物組合物具有對金屬管形成高粘附性的優(yōu)點。所述管可包括含有離聚物組合物的最內(nèi)層；含有聚合物材料(例如上述那些聚合 物材料)的中間層；以及含有金屬的外層。所述管可包括含有離聚物組合物的最內(nèi)層；含有聚合物材料的中間層；以及含有 金屬的外層，其中離聚物層粘附到聚合物材料層上并且聚合物材料層粘附到金屬層上。所述管可包括含有離聚物組合物的最內(nèi)層；含有聚合物材料的中間層；以及含有 金屬的外層，其中離聚物層自粘附到聚合物層上并且聚合物層自粘附到金屬層上。所述管還可包括含有纖維增強材料的中間層，所述纖維增強材料包括高強度纖維 和任選地如上所述的熱固性樹脂。金屬管可包括碳鋼、鋼、不銹鋼、鑄鐵、鍍鋅鋼、鋁、銅等以提供用于所設(shè)想的材料 運輸方法的物理特性。金屬管可具有適于預(yù)期用途的任何尺寸，包括厚度、外徑、內(nèi)徑和長度。管道可具 有中空的、大體圓形輪廓并且圍繞管道圓周的壁厚可大體均勻，或者如果需要管道可具有 任何輪廓并且圍繞管道圓周的壁厚可不同。例如，金屬管可具有約6. 3至約51mm(約0. 25 至約2英寸)、約9. 5至約38mm (約0. 375至約1. 5英寸)或者約13至約25. 4mm (約0. 5 至約1英寸)的厚度。金屬管可具有約5. 1至約254cm(約2至約100英寸)、約25. 4至約 152cm (約10至約60英寸)或者約51至約102cm (約20至約40英寸)的外徑(0D)。金 屬管可具有約1. 5至約12. 2m(約5至約40英尺)、約3. 1至約9. lm(約10至約30英尺) 或者約5. 5至約6. 7m(約18至22英尺)的長度以提供便于貯藏、運輸、抓握和安裝的長度。內(nèi)襯離聚物的管道可通過任何已知方法制備，其中離聚物管道可用作金屬管的襯 里。用聚合物襯里內(nèi)襯管道的方法為人們所知(例如，美國專利公開3315348、3429954、 3534465,3856905,3959424,4207130,4394202,4863365,4985196,4998871,5072622 和 6723266 ；US2006/0093436 ；US2006/0108016 ；US2006/0124188 ；US2006/0151042 ；以及 EP0848659)。金屬管的內(nèi)表面可被預(yù)處理以提供增強的粘附性和穩(wěn)定性。此類處理包括通過噴 砂處理、噴金屬鋼砂處理、噴丸處理以除銹、酸蝕刻、用溶劑或化學(xué)洗劑清潔金屬表面以除 去油污和/或氧化層、以及施用粘附底漆、涂料或?qū)?。?nèi)襯離聚物的金屬管可通過將預(yù)成形的離聚物管道或多層離聚物管拉伸或插入 到預(yù)成形的金屬管中來制備，所述多層離聚物管包括具有約6. 3至約102mm的厚度并且包 括如上所述的離聚物組合物的最內(nèi)層，其中離聚物管道的外徑小于金屬管的內(nèi)徑。這種制 備內(nèi)襯離聚物的金屬管的方法包括以下實施方案。A ⑴將預(yù)成形的離聚物管道或多層離聚物管拉伸或插入到金屬管中；(ii)將內(nèi) 襯離聚物的金屬管加熱至離聚物組合物的軟化點以上；以及(iii)使金屬管冷卻。B ⑴將金屬管加熱至離聚物組合物的軟化點以上；(ii)將預(yù)成形的離聚物管道 或多層離聚物管拉伸或插入到加熱的金屬管中；以及(iii)使金屬管冷卻。C (i)將粘合劑層或粘附底漆層涂覆到離聚物管道或多層離聚物管的外表面上； 以及(ii)將粘合劑處理的離聚物管道或多層離聚物管拉伸或插入到金屬管中。D 將粘合劑層或粘附底漆層涂覆到金屬管的內(nèi)表面上；以及(ii)將離聚物管道 或多層離聚物管拉伸或插入到粘合劑處理的金屬管中。
E (i)將粘合劑層或粘附底漆層涂覆到離聚物管道或多層離聚物管的外表面上； (ii)將粘合劑處理的離聚物管道或多層離聚物管拉伸或插入到金屬管中；(iii)將金屬管 加熱至離聚物組合物的軟化點以上；以及(iv)使金屬管冷卻。F ⑴將粘合劑層或粘附底漆層涂覆到金屬管的內(nèi)表面上；(ii)將離聚物管道或 多層離聚物管拉伸或插入到粘合劑處理的金屬管中；(iii)將金屬管加熱至離聚物組合物 的軟化點以上；以及(iv)使金屬管冷卻。G (i)將粘合劑層或粘附底漆層涂覆到離聚物管道或多層離聚物管的外表面上； (ii)將金屬管加熱至離聚物組合物的軟化點以上；(iii)將粘合劑處理的離聚物管道或多 層離聚物管拉伸或插入到加熱的金屬管中；以及(iv)使金屬管冷卻。H (i)將粘合劑層或粘附底漆層涂覆到金屬管的內(nèi)表面上；(ii)將粘合劑處理的 金屬管加熱至離聚物組合物的軟化點以上；(iii)將離聚物管道或多層離聚物管拉伸或插 入到加熱的金屬管中；以及(iv)使金屬管冷卻。在一個具體的實施方案中，用于將離聚物管道或多層離聚物管粘附到金屬管上的 方法包括(a)除銹并清潔金屬管的內(nèi)表面；(b)將金屬管加熱至約150至約400°C，優(yōu)選約 150至約30CTC并且最優(yōu)選約175至約225°C的溫度；(c)將離聚物襯里(管道)或離聚物 多層襯里(管道)拉伸或插入到熱金屬管中；以及(d)使內(nèi)襯離聚物的金屬管冷卻至環(huán)境 條件。例如，用自粘附的襯里(管道)制備內(nèi)襯離聚物的金屬管的方法包括如上所述的 除銹、去除油污及清潔。隨后金屬管被加熱，如在烘箱、熔爐、環(huán)形管進氣噴燃器、電阻加熱 元件、輻射加熱器、感應(yīng)加熱器、高頻電加熱器等中，并且該加熱可在過程的剩余階段中止 或者加熱管可被連續(xù)加熱，如在整個過程中通過感應(yīng)加熱。加熱會使金屬管膨脹。將離聚 物襯里(管)或離聚物多層襯里(管)拉伸或插入到熱金屬管中。離聚物和多層離聚物襯 里優(yōu)選具有小于未加熱金屬管內(nèi)徑(ID)的不大于約0. 1英寸(2. 5mm)的外徑，更優(yōu)選具有 小于所述內(nèi)徑的不大于約1. 3mm的外徑，甚至更優(yōu)選小于所述內(nèi)徑的不大于約0. 64mm的外 徑。隨著加熱的金屬管離聚物襯里結(jié)構(gòu)冷卻，金屬管直徑減小并與離聚物襯里的外表面緊 密接觸，導(dǎo)致該外表面軟化并自粘附到金屬管的內(nèi)表面上。作為另外一種選擇，離聚物襯里 (管道)或多層離聚物襯里(管道)可在加熱之前插入到金屬管中。如果需要，在加熱金屬管并插入離聚物和多層離聚物襯里(管道)之前，可將粘附 底漆、涂料或?qū)右匀芤夯蚬腆w形式施用到金屬管的內(nèi)表面、離聚物和多層離聚物襯里的外 表面或兩者上以提供增強的夾層粘附性。制備內(nèi)襯離聚物的金屬管的一種方法包括將預(yù)成形的離聚物膜或片材或多層離 聚物膜或片材鋪設(shè)進預(yù)成形的金屬管中。這種制備內(nèi)襯離聚物的金屬管的方法包括:A (i)用離聚物膜或片材或多層離聚物膜或片材鋪設(shè)金屬管的內(nèi)部；(ii)將金屬管加熱至離 聚物組合物的軟化點以上；以及(iii)使金屬管冷卻；B :(i)將粘合劑層或粘附底漆層涂 覆到離聚物膜或片材或多層離聚物膜或片材的外表面上；和(ii)用離聚物膜或片材或多 層離聚物膜或片材鋪設(shè)金屬管的內(nèi)部；C :(i)將粘合劑層或粘附底漆層涂覆到金屬管的內(nèi) 表面上；和(ii)用離聚物膜或片材或多層離聚物膜或片材鋪設(shè)金屬管的內(nèi)部；或者D (i) 將粘合劑層或粘附底漆層涂覆到離聚物膜或片材或多層離聚物膜或片材的外表面上；(ii) 用離聚物膜或片材或多層離聚物膜或片材鋪設(shè)金屬管的內(nèi)部；(iii)將金屬管加熱至離聚物組合物的軟化點以上；以及(iv)使金屬管冷卻。離聚物膜或片材及多層離聚物膜或片材可通過任何本領(lǐng)域方法制備，例如通過熔 融方法、擠出吹塑薄膜方法、擠出膜或片材熔鑄方法、片型材擠出方法、壓延方法等。膜和片 材可經(jīng)歷第二次成形方法，例如預(yù)成形的片材層壓在一起以通過已知的壓延方法制備較厚 片材。具有自粘附的離聚物片材的示例性內(nèi)襯離聚物的金屬管方法包括對金屬管的內(nèi) 部除銹、接著去除油污并清潔。金屬管的內(nèi)部隨后覆蓋有離聚物片材，優(yōu)選覆蓋有重疊到自 身上0. 5至4英寸以形成接縫的片材。根據(jù)需要，可對接縫熱熔融或者可修剪多余的片材 并熱熔融片材末端。隨后如上所述將金屬管加熱至150至400°C，150至300°C，或者175至 225°C的溫度范圍。隨著加熱的金屬管離聚物片材結(jié)構(gòu)冷卻，金屬管與離聚物片材的外表面 緊密接觸，導(dǎo)致該外表面軟化并自粘附到金屬管的內(nèi)表面上。如果需要，在加熱金屬管并插入離聚物和多層離聚物膜或片材之前，可將粘附底 漆、涂料或?qū)右匀芤夯蚬腆w形式施用到金屬管的內(nèi)表面、離聚物和多層離聚物膜或片材的 外表面或兩者上以提供增強的夾層粘附性。內(nèi)襯離聚物的金屬管可通過粉末涂覆方法制備。用聚合物粉末涂層涂覆管道 內(nèi)表面或外表面的方法為人們所知(美國專利公開3，004，861 ；3, 016, 875 ；3, 063, 860 ； 3，074，808 ；3，138，483 ；3，186，860 ；3，207，618 ；3，230，105 ；3，245，824 ；3，307，996 ； 3，488，206 ；3，532，531 ；3，974，306 ；3，982，050 ；4，007，298 ；4，481，239 ；以及 EP778088)。離聚物組合物可通過任何已知方法以粉末形式制備(例如，美國專利公開 3933954,3959539,4056653,4237037,5344883,6107412,6132883,6284311,6544596, 6680082、以及EP1169390)。優(yōu)選地，離聚物組合物被低溫(例如，用液氮作為冷卻介質(zhì))碾 磨成粉末。物理碾磨離聚物組合物產(chǎn)生適于恒定流過施用設(shè)備的尺寸和形狀的不規(guī)則形狀 顆粒。優(yōu)選地，離聚物組合物粉末可具有約20至約500 u m的粒度或平均粒度。制備內(nèi)襯離聚物的金屬管的一種方法包括(i)將金屬管加熱至離聚物組合物的 軟化點以上；(ii)使粉末形式的離聚物組合物流態(tài)化；(iii)將流態(tài)化的離聚物組合物粉 末供給到加熱金屬管的內(nèi)部直至實現(xiàn)所需的離聚物厚度；以及(iv)使金屬管冷卻。加熱的金屬管可在步驟(iii)期間垂直取向；或者加熱的金屬管可在步驟(iii) 期間水平取向。在另一個實施方案中，加熱的金屬管可在步驟(iii)期間旋轉(zhuǎn)。例如，加熱 的金屬管可在步驟(iii)期間以一定的速率旋轉(zhuǎn)以迫使離聚物組合物粉末到達金屬管的 內(nèi)徑。粉末涂覆方法可包括將金屬管加熱至離聚物組合物的軟化點以上的溫度并將流 態(tài)化的離聚物組合物粉末供給到加熱管中足夠的時間以提供所需的離聚物涂層厚度。優(yōu)選 將金屬管加熱至150至400°C，200至350°C或者250至300°C的溫度范圍。金屬管可如上 所述被加熱并且所述加熱可在過程的剩余階段中止或者加熱管可在整個過程中連續(xù)加熱。 此外，可加熱管道的多個部分。例如，在流化床方法(參見以下)中，金屬管可由頂部至底 部遞增加熱以使得涂層由頂部至底部順序形成。相反，金屬管可由底部至頂部加熱。離聚物涂層可自粘附到金屬管上或者金屬管的內(nèi)表面可用粘附底漆、涂層和層 處理。用于管道粉末涂覆的粘合促進底漆和偶聯(lián)劑的用途為人們所知(美國專利公開 3016875,4048355 和 4481239)。
管道粉末涂覆方法可包括如上所述的除銹、去除油污及清潔。不需要被涂覆的管 道部分(例如，打算接合在一起以形成管線的金屬管末端)可被掩蔽。如果需要，在粉末供 料之前，可將粘附底漆、涂料或?qū)右匀芤夯蚬腆w(粉末)形式施用到金屬管的內(nèi)表面上以 提供增強的夾層粘附性。隨后如上所述加熱金屬管。優(yōu)選地，加熱的金屬管可以約1至約 300rpm，更優(yōu)選約10至約80rpm的速率圍繞其圓柱體軸線旋轉(zhuǎn)。金屬管可緩慢旋轉(zhuǎn)以提供 良好的均勻粉末涂層覆蓋或者可足夠快速地旋轉(zhuǎn)以迫使粉末到達管道的內(nèi)表面。金屬管可 為垂直取向或者優(yōu)選水平取向。如果需要多層涂層，則不同的聚合物組合物粉末可順序給 料以提供所需厚度的不同涂層。在任何工藝階段，諸如上述填料的耐磨顆?？蓡为毣蚺c粉 末組合給料至金屬管的內(nèi)部。例如，耐磨顆?？稍谄淙匀彳浨野l(fā)粘時包覆到熱涂層上以便 顆粒粘附到涂層的內(nèi)表面上。隨后使涂覆的金屬管冷卻至環(huán)境溫度。如果需要，任何涂層 表面的粗糙度可通過后涂覆操作來被整平，例如通過熱氣、火焰或烘箱后處理。在流化床方法中，用諸如壓縮空氣、氮或氬的加壓氣體將粉末由粉末流化床給料 至熱金屬管的內(nèi)部。作為另外一種選擇，可將熱金屬管置于流化床上方并使流化床膨脹到 要涂覆的熱金屬管的內(nèi)部。隨著粉末接觸金屬管的加熱內(nèi)表面，材料聚集并流動以形成連 續(xù)的熔融涂層。由流化床供給粉末直至實現(xiàn)所需厚度的連續(xù)均勻涂層。在噴涂方法中，將支撐在可伸支臂上的噴霧嘴沿著金屬管內(nèi)部的中心線向下插 入，所述噴霧嘴優(yōu)選具有導(dǎo)向盤以迫使粉末向外徑向地噴到金屬管的內(nèi)表面上。粉末可用 諸如壓縮空氣、氮或氬的加壓氣體由粉末流化床給料。作為另外一種選擇，粉末可由儲柜遞 送至進入料斗中的振動喂料機并隨后用加壓氣體運輸至噴霧嘴。在涂覆操作期間，噴霧嘴、 金屬管或兩者可移動以確保在管道內(nèi)表面上的均勻涂覆?？墒┯枚鄠€涂層以提供所需的涂 層厚度。離聚物組合物粉末可通過靜電噴涂方法施用到內(nèi)部金屬管表面上。就靜電噴涂施 用而言，優(yōu)選的粒度為約20至約120 ym。優(yōu)選地，將金屬管預(yù)加熱至如上所述的離聚物組 合物的軟化點以上。在靜電噴涂方法中，離聚物粉末由諸如流化床的貯存器通過氣壓給料 至噴涂槍中。離聚物組合物涂料可通過熱噴涂方法施用到金屬管上，例如火焰(燃燒)噴涂、雙 絲電弧噴涂、等離子體噴涂、冷噴涂和高速氧焰噴涂。優(yōu)選地，熱噴涂方法為火焰噴涂方法。 離聚物組合物可為線材或棒材形式以用作火焰噴涂方法的原料，或者其可為具有約1至約 50 ym的優(yōu)選粒度的粉末。離聚物粉末可在惰性氣體(例如氬或氮)流中給料至火焰噴涂 槍并給料至燃燒氣體(例如乙炔或丙烷)和氧氣的火焰中。離聚物粉末在火焰中熔融并借 助第二外部環(huán)形壓縮空氣氣體噴嘴，來噴涂到預(yù)熱金屬管的清潔內(nèi)表面上以形成離聚物涂 層。就形成合適的粉末以支持粉末基方法而言，離聚物組合物可能太軟。制備管道的 基于粉末的方法因此并不優(yōu)選。內(nèi)襯離聚物的金屬管可通過類似于以上旋轉(zhuǎn)模塑或涂凝模塑方法的方法來制備。 離聚物組合物可為粉末、微珠或粒料形式。涂覆方法包括將金屬管加熱至離聚物組合物的 軟化點以上的溫度，水平旋轉(zhuǎn)管道并將離聚物組合物粉末供給到加熱管中足夠的時間以提 供所需的離聚物涂層厚度。金屬管可被預(yù)熱(例如在烘箱中)，可在加工期間恒定加熱或者 兩者均有。離聚物組合物可一次全部加入、分批或連續(xù)加入到旋轉(zhuǎn)的加熱金屬管中。在所需厚度的離聚物組合物的均勻涂層已施用到金屬管的內(nèi)徑上之后，對管道進行冷卻。管道可提供高度耐磨性和耐腐蝕性，以用于運輸例如存在于農(nóng)業(yè)、食品業(yè)和采礦 業(yè)中的固體和漿液。管道中的離聚物層提供極長的使用壽命，這是由于巨大的維修和更換 復(fù)雜度及成本而需要長期使用壽命的那些工業(yè)所期望的。例如，油漿開采操作需要數(shù)千米 的極限環(huán)境(例如加拿大的北阿爾伯)下的漿液管線，因此非常期望延長的管道壽命。用于運輸磨料的方法包括獲得如上所述的管道或管狀制品；制備適于流過所述制 品的磨料組合物；使磨料組合物流入到管道或管狀制品的一端并接收從管道或管狀制品的 另一端流出的磨料組合物。磨料組合物可借助任何原動力經(jīng)過管道，所述原動力如重力和 /或諸如噴射泵的泵的作用。磨料組合物可以是漿液，例如水、油、空氣、乳化材料、顆粒、固體和/或類似物的 組合，例如油砂漿。在一些情況下，磨料可在約30°C或更大，約40°C或更大，或者約50°C或 更大的溫度下。油砂漿可借助運輸通過管道或管狀制品而被任選地進行調(diào)理，此類調(diào)理包 括例如結(jié)塊煮解、浙青釋放、聚集和/或透氣。將漿液泵送通過管線超過某個最小距離(例 如至少一千米，優(yōu)選至少2千米)，以便于對漿液進行調(diào)理。在低能萃取方法中，開采的油砂 在開采位置附件以預(yù)定比例與水混合以制備具有1. 4至1. 65g/cc的密度并且優(yōu)選20-40°C 的溫度的包含夾帶空氣的漿液。將漿液泵送通過具有沿管線長度間隔開的多個泵的管線， 優(yōu)選在漿液移動通過管線時將空氣添加到漿液中，對漿液進行調(diào)理以用于進一步操作，以 便從漿液中提取浙青。
實施例以下實施例旨在示例說明本發(fā)明，并不旨在以任何方式限制其范圍。熔融指數(shù)(Ml)通過ASTM D1238在190°C下利用2160g的質(zhì)量進行測量，除非另外 指明。類似的ISO測試為ISO 1133。肖氏D硬度根據(jù)ASTMD2240、ISO 868測量。使用的材料ION 1 含有15重量％的甲基丙烯酸的乙烯甲基丙烯酸共聚物，用約27%的鋅離 子進行部分地中和，具有約2g/10min的熔融指數(shù)。ION 2 含有19重量％的甲基丙烯酸的乙烯甲基丙烯酸共聚物，用約37%的鋅離 子進行部分地中和，具有l(wèi)g/lOmin的熔融指數(shù)。I0N 3 含有15重量％的甲基丙烯酸的乙烯甲基丙烯酸共聚物，用鋅離子進行部 分地中和，具有5g/10min的熔融指數(shù)。I0N 4:含有10重量％的甲基丙烯酸的乙烯甲基丙烯酸共聚物，用約30%的 75 25摩爾比的鋅離子與鈉離子的混合物進行部分地中和，具有約lg/lOmin的熔融指數(shù)。I0N 4:含有15重量％的甲基丙烯酸的乙烯甲基丙烯酸共聚物，用大約58%的鋅 離子進行中和；熔融指數(shù)為大約0. 7g/10min(2160g，190°C，ISO 1133，ASTM D1238)；并且 肖氏 D 硬度為 64 (ASTM D2240, IS0868)。ION 5 含有15重量％的甲基丙烯酸的乙烯甲基丙烯酸共聚物，用約35%的 50 50摩爾比的鋅離子與鈉離子的混合物進行部分地中和，具有約5g/10min的熔融指數(shù)。I0N 6 含有19重量％的甲基丙烯酸的乙烯甲基丙烯酸共聚物，用約37%的 75 25摩爾比的鋅離子與鈉離子的混合物進行部分地中和，具有2g/10min的熔融指數(shù)。
ION 7 按組合物的總重量計50重量％的ION 1與50重量％的砂子的填充組合 物。ION 8 按組合物的總重量計25重量％的ION 4與75重量％的二氧化硅的填充組 合物。ION 9 按組合物的總重量計75重量％的I0N 5與25重量％的大理石粉的填充組 合物。I0N 10 包括含有10重量％的甲基丙烯酸的乙烯-甲基丙烯酸共聚物的離聚物粉 末，用約20%的鋅離子進行中和，熔融指數(shù)為約50g/10min，平均粒度為約250 y m。ION 11 包括含有15重量％的甲基丙烯酸的乙烯-甲基丙烯酸共聚物的離聚物粉 末，用約30%的鋅離子進行中和，熔融指數(shù)為約35g/10min，平均粒度為約200微米。I0N 12 包括含有15重量％的丙烯酸的乙烯丙烯酸共聚物的離聚物粉末，用約 40%的鋅離子進行中和，熔融指數(shù)為約15g/10min，平均粒度為約225微米。I0N 13 包括含有14重量％的甲基丙烯酸的乙烯-甲基丙烯酸共聚物的離聚物 粉末，用約25%的75 25摩爾比的鋅離子與鈉離子的混合物進行中和，熔融指數(shù)為約 25g/10min，平均粒度為約250微米。I0N 14 包括含有15重量％的甲基丙烯酸的乙烯-甲基丙烯酸共聚物的離聚物 粉末，用約30%的50 50摩爾比的鋅離子與鈉離子的混合物進行中和，熔融指數(shù)為約 35g/10min，平均粒度為約200微米。I0N 15 包括含有18重量％的甲基丙烯酸的乙烯-甲基丙烯酸共聚物的離聚物 粉末，用約40%的75 25摩爾比的鋅離子與鈉離子的混合物進行中和，熔融指數(shù)為約 lOg/lOmin，平均粒度為約225微米。I0N 16 按組合物的總重量計50重量％的離聚物11與50重量％的砂子的填充組 合物。I0N 17 按組合物的總重量計25重量％的離聚物13與75重量％的二氧化硅的填 充組合物。I0N 18 按組合物的總重量計75重量％的離聚物14與25重量％的大理石粉的填 充組合物。I0N 19 含有15重量％的丙烯酸的乙烯丙烯酸共聚物，用約58%的鋅離子進行部 分地中和，熔融指數(shù)為約0. 7g/10min,肖氏D硬度為64。I0N 21 包含按母體酸三元共聚物的總重量計10重量％的丙烯酸異丁酯和10重 量％的甲基丙烯酸的乙烯_丙烯酸異丁酯_甲基丙烯酸共聚物，用約36%的鈉離子進行部 分地中和，具有約lg/lOmin的熔融指數(shù)和56的肖氏D硬度。I0N 22 包含按母體酸三元共聚物的總重量計17重量％的丙烯酸正丁酯和10重 量％的甲基丙烯酸的乙烯_丙烯酸正丁酯_甲基丙烯酸共聚物，用約49%的鈉離子進行部 分地中和，具有約lg/lOmin的熔融指數(shù)和39的肖氏D硬度。I0N 23 包含按母體酸三元共聚物的總重量計23. 5重量％的丙烯酸正丁酯和9重 量％的甲基丙烯酸的乙烯_丙烯酸正丁酯_甲基丙烯酸共聚物，用約52%的鈉離子進行部 分地中和，具有約lg/lOmin的熔融指數(shù)和36的肖氏D硬度。I0N 25 包含按母體酸三元共聚物的總重量計10重量％的丙烯酸異丁酯和10重量％的甲基丙烯酸的乙烯_丙烯酸異丁酯_甲基丙烯酸共聚物，用約73%的鋅離子進行部 分地中和，具有約lg/lOmin的熔融指數(shù)和55的肖氏D硬度。ION 26 包含按母體酸三元共聚物的總重量計23. 5重量％的丙烯酸正丁酯和9重 量％的甲基丙烯酸的乙烯_丙烯酸正丁酯_甲基丙烯酸共聚物，用約51 %的鋅離子進行部 分地中和，具有約0. 6g/10min的熔融指數(shù)和40的肖氏D硬度。ION 27 含有按母體酸三元共聚物的總重量計23. 5重量％的丙烯酸正丁酯和9重 量％的甲基丙烯酸的乙烯_丙烯酸正丁酯_甲基丙烯酸共聚物，用約49%的鎂離子進行部 分地中和，具有約lg/lOmin的熔融指數(shù)和43的肖氏D硬度。ION 28 包含20重量％的丙烯酸異丁酯和15重量％的甲基丙烯酸的乙烯-丙烯 酸異丁酯_甲基丙烯酸共聚物，用約27%的鋅離子進行部分地中和，具有約2g/10min的熔 融指數(shù)。I0N 29 包含25重量％的丙烯酸甲酯和10重量％的丙烯酸的乙烯-丙烯酸甲 酯-丙烯酸共聚物，用75 25摩爾比的鋅離子與鈉離子的混合物進行部分地中和(約 30% )，具有約lg/10min的熔融指數(shù)。I0N 30為包含按母體酸三元共聚物的總重量計23.5重量％的丙烯酸正丁酯和9 重量％的甲基丙烯酸的乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸共聚物，用50 50摩爾比的鋅 離子與鈉離子的混合物進行部分地中和(約35% )，具有約5g/10min的熔融指數(shù)。I0N 31為包含17重量％的丙烯酸正丁酯和19重量％的甲基丙烯酸的乙烯-丙烯 酸正丁酯_甲基丙烯酸共聚物，用約37%的鋅離子進行部分地中和，具有約2g/10min的熔 融指數(shù)。I0N 32 按組合物的總重量計50重量％的I0N 6與50重量％的砂子的填充組合 物。I0N 33 按組合物的總重量計25重量％的I0N 7與75重量％的二氧化硅的填充 組合物。I0N 34 按組合物的總重量計75重量％的I0N 6與25重量％的大理石粉的填充 組合物。ACR 包含23重量％的丙烯酸正丁酯和9重量％的甲基丙烯酸的乙烯-丙烯酸正 丁酯_甲基丙烯酸共聚物，具有5g/10min的熔融指數(shù)。E0 茂金屬催化的乙烯_辛烯共聚物塑性體，以商品名EXACT 5361由ExxonMobil Chemical Company (ExxonMobil), Houston, TX 銷售。EP 1 茂金屬催化的乙烯丙烯共聚物，VISTAL0N EPM 722 (ExxonMobil)。EP 2 茂金屬催化的共聚物 VISTAMAXX VM1100，ExxonMobil。EP 3 與2重量％的馬來酸酐接枝的EP2。EPDM 茂金屬催化的乙烯丙烯-二烯共聚物，以商品名由 VISTAL0N5601 (ExxonMobil)銷售。HDPE 1 高密度聚(乙烯)(HDPE)HDPE 2 與1. 5重量％的馬來酸酐接枝的高密度聚(乙烯)。S 苯乙烯嵌段共聚物，以商品名 KRAT0N G7705-1 由 Kraton Polymers (Kraton)， Houston, TX 銷售。
SBS 在200°C /5kg下具有3g/10min的熔融指數(shù)的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段 共聚物，以商品名KRATON D1153E(Kraton)銷售。SEBS 1 在230°C /5kg下具有5g/10min的熔融指數(shù)的苯乙烯-乙烯/苯乙烯嵌 段共聚物，以商品名KRATON G1652M(Kraton)銷售。SEBS 2 與1. 7重量％的馬來酸酐接枝的苯乙烯-乙烯/苯乙烯嵌段共聚物，以商 品名 KRATON FG190IX(Kraton)銷售。SEBS 3:與1重量％的馬來酸酐接枝的苯乙烯-乙烯/苯乙烯嵌 段共聚物并以商 品名 KRATON FG1924X (Kraton)銷售。SIS 在200°C /5kg下具有3g/10min的熔融指數(shù)的苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌 段共聚物，以商品名KRATON DlllK(Kraton)銷售。TI 包含23重量％的丙烯酸正丁酯和9重量％的甲基丙烯酸的乙烯-丙烯酸正丁 酯_甲基丙烯酸共聚物，其用鋅離子40%中和并具有2. 5g/10min的熔融指數(shù)。下表中的厚度和直徑單位為英寸(1英寸=2. 54cm)，除非具體指明。實施例1-9總結(jié)于表1中的離聚物管道由所列材料通過常規(guī)的管擠出和上漿方法制成，熔融 擠出溫度為約225°C至約250°C。將所述管切成20英尺長。OD =外徑。^t 1實施例材料外徑厚度1IONl200.52ION 2241. O3ION 3282. O4ION 4220. 385ION 5260. 756ION 6321.57ION 7260.48ION 8301.09ION 9341.8實施例10-15描述于表2中的雙層離聚物管道由表2中匯總的材料通過常規(guī)的多層管擠出和上 漿方法制成，熔融擠出溫度為約225°C至約250°C。將所述管切成20英尺長。
實施例16-24
匯總于表3中的多層離聚物管由表3中所列材料通過常規(guī)的多層管擠出和上漿方 法制成，熔融擠出溫度為225°C至約250°C。接合層為約1至2密耳(0. 026-0. 051mm)厚并 定位于內(nèi)層與外層之間以提供粘附性。所有實施例還在外層的外表面上具有類似的接合 層管道結(jié)構(gòu)為接合層/外層/接合層/內(nèi)層。將所述管切成20英尺長。表3 實施例25-32匯總于表4中的離聚物內(nèi)襯管的碳鋼管通過將所列離聚物管插入到具有所列內(nèi) 徑(ID)的壁厚為0.75英寸的20英尺長的碳鋼管中來制備。在將內(nèi)襯形成在碳鋼管中之 前，對碳鋼管的內(nèi)表面進行噴砂并且去除油污。M4實施例 離聚物管(實施管的內(nèi)徑實施例 離聚物管(實管的內(nèi)徑例)施例)_251 22 29 1534265 28 30 1924278 30 31 20282811 26 32 2134實施例33-40匯總于表5中的內(nèi)襯離聚物的管如下制備利用常規(guī)方法熱熔融所列離聚物管的 末端(“熔接”)并將聚合物管插入到具有所列長度及內(nèi)徑(ID)壁厚為0. 75英寸的碳鋼管 中。在將內(nèi)襯形成在碳鋼管中之前，對碳鋼管的內(nèi)表面進行噴砂并且去除油污。M 5實施例離聚物管(實施例)碳鋼管內(nèi)徑長度(km)_332 26 1344 24 2359 36 33610 22 0.5
3712301.5381726139202824023323實施例41-64匯總于表6中的離聚物內(nèi)襯管的碳鋼管如下制備將具有0. 75英寸的壁厚和所列 內(nèi)徑(ID)的20英尺長度的碳鋼管加熱至200°C;將離聚物管道插入到熱碳鋼管中；并容許 該內(nèi)襯管冷卻至環(huán)境溫度。在將內(nèi)襯形成在碳鋼管中之前，對碳鋼管的內(nèi)表面進行噴砂并 且去除油污。_ 內(nèi)襯離聚物的碳鋼管 實施例65-73通過以下步驟來制備匯總于表7中的粉末涂覆的碳鋼管。具有所列內(nèi)徑的20英 尺長的碳鋼管的內(nèi)表面被噴砂并去除油污。隨后將該管以垂直取向放置并感應(yīng)加熱至約 275°C的溫度。通過使流化床由底部膨脹到加熱的碳鋼管的內(nèi)部并使其流向管道頂部而將 所列離聚物粉末由用氮氣流化的流化床給料。離聚物粉末的流化床連續(xù)給料至熱碳鋼管中 直至實現(xiàn)所列的均勻涂層厚度。隨后中止離聚物粉末給料并接著使涂覆的碳鋼管冷卻至環(huán) 境溫度。內(nèi)襯離聚物的碳鋼管
實施例74-82通過以下步驟來制備匯總于表8中的粉末涂覆的碳鋼管。具有所列內(nèi)徑的20英 尺長的碳鋼管的內(nèi)表面被噴砂并去除油污。將管在煤氣加熱爐中加熱至約350°C的溫度。 隨后從加熱爐中取出熱管并置于水平取向并且沿著其軸線以約SOrpm的速率旋轉(zhuǎn)的輥上。 通過使流化床由管道一端膨脹到加熱的碳鋼管的內(nèi)部并使其流向管的另一端而將所列離 聚物粉末由用氮氣流化的流化床給料。離聚物粉末的流化床連續(xù)給料至熱碳鋼管中直至實 現(xiàn)均勻涂層厚度。隨后中止離聚物粉末給料并使涂覆的碳鋼管冷卻至環(huán)境溫度，同時保持 管旋轉(zhuǎn)。_ 內(nèi)襯離聚物的碳鋼管實施例 內(nèi)徑 離聚物粉末 涂層厚度_7420IONlO0.387526ION 111.07630 ION 121. 57722 ION 130.57828 ION 140. 757934 ION 152.08020ION 160.48124 ION 170.88232 ION 181.0實施例83-91通過以下步驟制備匯總于表9中的粉末涂覆的碳鋼管。具有所列直徑的20英尺 長的碳鋼管的內(nèi)表面被噴砂并去除油污。將碳鋼管在煤氣加熱爐中加熱至約350°C的溫度。 隨后從加熱爐中取出熱管并置于水平取向并且沿著其軸線以約SOrpm的速率旋轉(zhuǎn)的輥上。 將在可伸支臂的末端上徑向取向的噴霧嘴沿著旋轉(zhuǎn)熱管的中心線向下插入。所列離聚物粉 末由流化床用壓縮空氣給料。噴霧嘴沿著熱金屬管的長度上下運動直至實現(xiàn)所列的均勻涂 層厚度。隨后中止離聚物粉末給料。就實施例85、89和90而言，將25重量％的相同的離 聚物粉末與75重量％的細(xì)分砂子的共混物包覆到如上所述的離聚物涂層上直至實現(xiàn)0. 1 英寸的均勻深度。在整個涂覆操作中，碳鋼管在約300°C至約250°C的溫度范圍內(nèi)。隨后使 涂覆的碳鋼管冷卻同時保持旋轉(zhuǎn)直至實現(xiàn)約100°C的溫度。隨后中止旋轉(zhuǎn)并使涂覆的碳鋼管冷卻至環(huán)境溫度。內(nèi)襯離聚物的碳鋼管實施例 內(nèi)徑 離聚物粉末 涂層厚度_8320 I0N100.388426ION 111.08530ION 121.58622 ION 130.58728 ION 140. 758834ION 152.08920 ION 160.49024 ION 170.89132 ION 181.0實施例92-93根據(jù)以下步驟來評價耐磨性。從ION 19的注塑板上切下磨損測試塊。磨損測試塊 為50mm乘50mm乘6. 35mm厚。將磨損測試塊在真空爐(20英寸汞柱)中于室溫下干燥至 少15小時并隨后稱量。接下來將磨損測試塊安裝在試驗箱中，并通過直徑為4mm的距測試 塊表面IOOmm定位的漿液噴嘴用室溫(20至25°C )下的10重量％的含水砂漿(AFS50-70 測試砂)來沖擊磨損測試塊2小時，漿液噴射速率為15-16米/秒，相對于表面平面的漿液 噴射角為90°。隨后取出磨損測試塊并在真空爐(20英寸汞柱)中于室溫下干燥至少15 小時，并接下來重新稱量(實施例92)。在實施例93中，如對實施例92所述測試磨損測試 塊，不同的是砂漿以相對于表面平面25°的漿液噴射角來沖擊磨損測試塊。結(jié)果記錄于表 10中。表 10初始重量最終重量 重量損失實施例材料 (克)(g)(g)(% )_92 ION 19 9. 5565 9. 5326 0.0239 0. 2593 ION 19 9. 5332 9. 5160 0.0172 0. 18比較實施例CE101-CE102及實施例101-104根據(jù)以下步驟評價耐磨性。從匯總于表11中的離聚物的注塑板上切下磨損測試塊。磨損測試塊為50mm乘50mm乘6. 35mm厚。將磨損測試塊在真空爐(20英寸汞柱)中 于室溫下干燥至少15小時并隨后稱量。接下來將磨損測試塊安裝在試驗箱中，并通過直徑 為4mm的距測試塊表面IOOmm定位的漿液噴嘴用室溫(20至25°C )下的10重量％的含水 砂漿(AFS50-70測試砂)來沖擊磨損測試塊2小時，漿液噴射速率為15-16米/秒，相對于 表面平面的漿液噴射角為90°。隨后取出磨損測試塊，并在真空爐(20英寸汞柱)中于室 溫下干燥至少15小時并接下來重新稱量。結(jié)果記錄于表11中。表11初始重量最終重量重量損失
實施例 材料 (克)(克)(克) (重量％)_CElOl ION 21 9. 1257 9.09190.0338 0. 37101ION 22 9.6866 9.65600.0306 0. 32102ION 23 9. 2390 9. 21320.0258 0. 28CE103 ION 25 9.6631 9.64170.0214 0. 22103ION 26 9.0577 9.04310.0146 0. 16104ION 27 9.4865 9.48810.0184 0. 19比較實施例CE104-CE106及實施例105-108如以上對實施例101所述來測試磨損測試塊，不同的是砂漿以相對于表面平面 25°的漿液噴射角來沖擊磨損測試塊。結(jié)果記錄于表22中。表 22初始重量最終重量重量損失實施例材料 (克)(克)(克) (重量％)_CE104 ION 21 9.0930 9.06510.0279 0. 31105 ION 22 9.6560 9.62590.0301 0. 31106 ION 23 9. 2132 9. 18810.0251 0. 27CE105 ION 24 9. 5332 9. 51600.0172 0. 18CE106 ION 25 9.6417 9.62360.0181 0.19107 ION 26 9.0431 9.02970.0134 0. 15108 ION 27 9.4681 9.44980.0183 0. 19比較實施例CE107及實施例109-110如以上對實施例101所述來測試磨損測試塊，不同的是在用50°C溫度下的含水砂 漿處理之前，磨損測試塊在真空爐(20英寸汞柱)中于35°C的溫度下干燥直至重量損失小 于Img/天，結(jié)果匯總于表23中。表 23初始重量最終重量 重量損失實施例材料 (克)(克)(克) (重量％)_CE 107 ION 25 8. 2988 8. 2825 0.0163 0. 20109 ION 26 8.9339 8.9296 0.0043 0.05110 ION 27 9.2138 9.2077 0.0061 0.07111ION 26 109.7108 109.6923 0.0185 0.02實施例111
通過旋轉(zhuǎn)涂覆方法來制備涂覆的碳鋼管。將ION 6粒料(0. 45千克)置于長度為 50. 8cm的5. 08cm內(nèi)徑(ID)的鋼管中。該管以30轉(zhuǎn)每分鐘(rpm)沿著其長度旋轉(zhuǎn)并用外 部烘箱加熱至275°C。達到275°C之后，將旋轉(zhuǎn)速度增加至120rpm，持續(xù)1.5小時。隨后冷 卻該涂覆管以提供具有6. 35至8. 47mm厚度的ION 6內(nèi)部涂層的鋼管。由該管切下磨損測試塊并如上對于實施例9所述進行測試，結(jié)果顯示如上。實施例112-120匯總于表24中的三元離聚物管由所列材料通過常規(guī)的管擠出和上漿方法制成， 熔融擠出溫度在約150°C至約225°C的范圍內(nèi)。將所述管切成20英尺長。表 24 實施例120-126匯總于表25中的三元離聚物雙層管由表5中的材料通過常規(guī)的多層管擠出和上 漿方法制成，熔融擠出溫度在約150°C至約225°C的范圍內(nèi)。將所述管切成20英尺長。表25內(nèi)層外層實施例材料 厚度材料 厚度外徑_121ION 26 0. 5 ACR 0. 25 20122 ION 27 1. 0 EPDM 0. 4 24123 ION 29 2. 0 HDPE 1 0. 5 28124 ION 33 0. 38 SEBS 2 0. 2 22125 ION 34 0. 75 SEBS 3 0. 3 26126 ION 36 1.5 HDPE 2 0.5 32實施例127-135多層三元離聚物管由匯總于表26中的材料通過常規(guī)的多層管擠出和上漿方法制 成，熔融擠出溫度為約150°C至約225°C。接合層為約1-2密耳(0. 026-0. 051mm)厚并定位 于內(nèi)層和外層之間以提供粘附性。所有實施例還在例如外層的外表面上具有接合層；管道 結(jié)構(gòu)為接合層/外層/接合層/內(nèi)層。將所述管切成20英尺長。表 26內(nèi)層接合層 外層實施例材料 厚度材料 材料 厚度 外徑_127 ION 26 0. 5 EP 3 EO 0. 25 20128 ION 27 1.0 EP 3 EP 1 0. 4 24129 ION 28 2.0 EP 3 EP 2 0. 5 28130 ION 29 0.38 EP 3 EPDM 0.2 22131 ION 30 0. 75 HDPE 2 HDPE 1 0. 3 26132 ION 31 1. 5 SEBS 2 S0. 5 32
133 ION 32 0.45 SEBS 3 SBS 0. 2 26134 ION 33 1.0 SEBS 2 SEBS 1 0. 1 30
135 ION 44 1. 8 SEBS 2 SIS 0. 3 34實施例136-142匯總于表27中的三元離聚物內(nèi)襯管的碳鋼管通過將所列三元離聚物管插入到具 有所列內(nèi)徑(ID)的壁厚為0.75英寸的20英尺長的碳鋼管中來制備。在將內(nèi)襯形成在碳 鋼管中之前，對碳鋼管的內(nèi)表面進行噴砂并且去除油污。表 27 實施例143-150匯總于表28中的內(nèi)襯三元離聚物的管如下制備通過常規(guī)方法熱熔融所列三元 離聚物管的末端(“熔接”)并將聚合物管插入到具有0. 75英寸壁厚和所列長度及內(nèi)徑(ID) 的碳鋼管中。在將內(nèi)襯形成在碳鋼管中之前，對碳鋼管的內(nèi)表面進行噴砂并且去除油污。表 28三元離聚物管碳鋼管 I三元離聚物管 碳鋼管 實施例151-172匯總于表29中的三元離聚物內(nèi)襯管的碳鋼管如下制備將具有0. 75英寸的壁厚 和所列內(nèi)徑(ID)的20英尺長度的碳鋼管加熱至200°C ；將三元離聚物管插入到熱碳鋼管 中；并使該內(nèi)襯管冷卻至環(huán)境溫度。在將內(nèi)襯形成在碳鋼管中之前，對碳鋼管的內(nèi)表面進行 噴砂并且去除油污。表 29 制備實施例PE1-PE9具有0. 125英寸厚度和9英尺寬度的三元離聚物片材由匯總于表30中的材料通 過常規(guī)的片材擠出方法制成，熔融擠出溫度為約150°C至約225°C。通過常規(guī)的壓延方法將 片材壓合在一起以提供所需的厚度。表 30 實施例173-181匯總于表31中的三元離聚物內(nèi)襯管的碳鋼管通過將所列三元離聚物片材插入到 具有所列內(nèi)徑(ID)的壁厚為0.75英寸的20英尺長的碳鋼管中來制備。在將內(nèi)襯形成在 碳鋼管中之前，對碳鋼管的內(nèi)表面進行噴砂并且去除油污。將三元離聚物片材切削成適當(dāng) 尺寸以貼合碳鋼管并通過熱熔融末端(“熔接”)將接縫對頭焊接。將內(nèi)襯三元離聚物的碳 鋼管加熱至200°C，同時在水平軸旋轉(zhuǎn)，隨后將內(nèi)襯管冷卻至環(huán)境溫度。表3權(quán)利要求
具有最內(nèi)層的管或管狀制品，其中所述最內(nèi)層具有約0.001至約102mm的厚度并包括含有重復(fù)單元的離聚物，所述離聚物衍生自具有2至10個碳的α-烯烴、5至25重量％的具有3至8個碳的α，β-烯鍵式不飽和羧酸、以及任選地12至60重量％的α，β-烯鍵式不飽和羧酸酯，所有均按所述酸性聚合物的總重量計；并且5至90％的所述羧酸使用金屬離子進行中和。
2.權(quán)利要求1的制品，其中所述α-烯烴基本由乙烯和丙烯酸、甲基丙烯酸、或它們的 混合物組成，并且10到50%的羧酸使用鈉離子、鋰離子、鎂離子、鋅離子、或它們中的兩種 或更多種的混合物進行中和。
3.權(quán)利要求2的制品，其中所述離聚物還包括衍生自羧酸酯的重復(fù)單元，所述羧酸酯 包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸丁酯、或它們中的兩種或更多種的混 合物。
4.權(quán)利要求1、2或3的制品，其中所述離聚物組合物還包含按所述離聚物組合物的總 重量計約0. 1至約80重量％的耐磨填料。
5.權(quán)利要求1、2、3或4的制品，所述制品還包括具有約0.1至約102mm的厚度的外 層；所述外層包括橡膠、彈性體、熱塑性彈性體、酸性三元共聚物、離聚物三元共聚物、或它 們中的兩種或更多種的混合物；所述外層任選地包括高強度纖維、熱固性樹脂、或兩者；并 且所述高強度纖維由以下物質(zhì)制備玻璃纖維、連續(xù)玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維、芳綸纖維、 石墨、碳纖維、二氧化硅、石英、陶瓷、碳化硅、硼、氧化鋁、氧化鋁-二氧化硅、聚乙烯、超高 分子量聚乙烯、聚酰亞胺、液晶聚合物、聚丙烯、聚酯、或聚酰胺。
6.權(quán)利要求5的制品，所述制品還包括介于所述內(nèi)層和所述外層之間的中間層，所述 中間層包括橡膠、彈性體、熱塑性彈性體、酸性三元共聚物、離聚物三元共聚物、或它們中的 兩種或更多種的混合物，其中所述高強度纖維為長絲、經(jīng)紗、單向片材、墊子、布料、針織布、 紙材、非織造織物、織造織物、或它們中的兩種或更多種的混合物。
7.權(quán)利要求1、2、3、4、5或6的制品，所述制品還包括接觸所述最內(nèi)層的最外層，并且所 述最外層優(yōu)選包括碳鋼、鋼、不銹鋼、鑄鐵、鍍鋅鋼、鋁、或銅、或它們中的兩種或更多種的合金。
8.權(quán)利要求7的制品，其中所述最外層包括碳鋼。
9.方法，所述方法包括將預(yù)成形的膜或片材鋪設(shè)進預(yù)成形的金屬管或塑料管中以制備 內(nèi)襯離聚物的金屬管或塑料管，其中所述膜或片材為單層或多層膜或片材并由離聚物組合 物制備；并且所述預(yù)成形的膜或片材為如在權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8中所表征的。
10.權(quán)利要求9的方法，所述方法還包括將所述金屬管或塑料管加熱至所述離聚物組 合物的軟化點以上并容許所述金屬管或塑料管冷卻以制備所述內(nèi)襯離聚物的金屬管或塑 料管。
11.方法，所述方法包括將制品拉伸或插入到金屬管的內(nèi)表面中以制備內(nèi)襯離聚物的 金屬管；其中所述管為在權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8中所表征的制品。
12.方法，所述方法包括將包括離聚物組合物的膜或片材鋪設(shè)進金屬管的內(nèi)表面中； 將所述金屬管加熱至所述離聚物組合物的軟化點以上；并使所述金屬管冷卻以制備權(quán)利要 求1、2、3、4、5、6、7或8中的內(nèi)襯離聚物的金屬管。
13.
14.用于運輸磨料的方法，所述方法包括制備如在權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8中所表 征的管或管狀制品；制備流過所述制品的磨料組合物；使所述磨料組合物流入到所述管或 管狀制品的一端并接收從所述管或管狀制品的另一端流出的所述磨料組合物。
15.用于運輸所述磨料的制品的用途，其中所述制品為如在權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7 或8中所表征的。
全文摘要
本發(fā)明公開了包括最內(nèi)層的管或管狀制品，其中所述最內(nèi)層具有約6.3至約102mm的厚度并包括離聚物組合物；所述離聚物組合物具有約80℃或更高的熔點。所述制品提供用于采礦及其它運輸用途的長使用壽命、高度耐磨性的管道。還描述了用于制備所述制品并通過所述制品運輸磨料的方法。
文檔編號C08L23/08GK101842226SQ200880114103
公開日2010年9月22日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者M·B·凱莉, R·A·海斯, W·梅茨勒 申請人:納幕爾杜邦公司