用于输送气体的由聚联苯基醚砜聚合物制成的管道和连接件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及包含至少一种聚联苯基醚砜聚合物的热塑性模塑物质制备用于输送气体的模塑零件的用途。
【专利说明】用于输送气体的由聚联苯基醚砜聚合物制成的管道和连接 件
[0001] 本发明涉及含有至少一种聚联苯基醚砜聚合物的热塑性模塑组合物用于制备输 送气体的自支持模制品的用途。
[0002] 管道系统通常由自支持模制品构成，所述自支持模制品例如管道部分、连接件和 管道配件。
[0003] 管道系统用于输送可流动的或可泵送的固体、液体和气体。对管道系统的要求取 决于所输送的流体。当输送气体时，管道系统的防漏性能应受到特别严格的要求。
[0004] 用于管道系统的材料通常是金属材料，例如黄铜、青铜、铜、钢和可锻铸铁。有时用 于保护由金属材料制成的管道系统免于腐蚀的一种方法是使用塑料来向所述管道系统提 供内衬。在这些管道系统中，衬层仅用于防腐蚀。这些管道系统中的衬层不用于任何承载 功能。因此，这些衬层不是自支持的。此外，所述衬层不用于给予所述管道系统更好的防漏 性。因此，在具有衬层的管道系统中，是金属材料（周围材料）具备承载功能。这类管道系 统中的金属材料也用于确保管道系统的防漏性。包含衬层的由金属材料制成的管道系统能 防腐蚀并且适用于输送气体。但是，这些管道系统是昂贵的。
[0005]为了提供具有更多优势的管道系统，开发了一种由塑料制成的自支持管道系统。 这些自支持管道系统的防漏性以及它们的自支持功能仅通过塑料就可实现。因此，这些自 支持管道系统不包括任何周围金属材料。
[0006] 经过几年时间，由塑料制成的自支持管道系统在输送气体上已变得日益重要。当 前使用的塑料是聚乙烯（PE)、交联的聚乙烯（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统的管道部分和连接件--通 常从模塑组合物通过成型方法而制备。在成型方法中，模塑组合物在特定温度范围内通过 受到机械力而模塑。合适的成型方法的实例是注塑、挤出和压模。
[0008]当由塑料制成的管道系统与由金属材料制成的管道系统相比较时，前者由于其材 料的机械性能而具有能够明显更方便安装的优势。上述提及的塑料的性能在管道系统安装 所需的性能方面是令人满意的。
[0009] 然而，在防漏方面仍有改善空间，特别是在输送气体期间。这尤其适用于连接点， 其中连接件使两个管道部分彼此连接。
[0010] 当使用由上述提及的塑料制成的管道系统时，特别是当它们用于不通风或通风不 充足的区域时，经常会发生问题。当输送有气味的气体，例如天然气和其它燃料气体时，有 气味材料的逸出可触发错误的警报。在最坏的情况下，可燃性气体在输送期间可形成爆炸 性气体的混合物。
[0011] 因此，本发明的目标包括为输送气体的管道系统提供自支持模制品，所述管道系 统比已知的管道系统更防漏。此外，意图使模制品的自支持材料的机械性能相当于或更优 于现有技术中所描述的自支持t吴制品的机械性能。
[0012] 在本发明中，该目标通过包含至少一种聚联苯基醚砜聚合物的热塑性模塑组合物 用于制备输送气体的自支持模制品的用途而实现。
[0013] 令人惊奇地发现，本发明中的热塑性模塑组合物的用途可获得自支持模制品，该 自支持模制品适用于构建用于输送气体的管道系统。当自支持模制品和由此构建的管道系 统与现有技术中所描述的系统相比时，前者更防漏。此外，自支持模制品的材料的机械性能 是极好的。更具体而言，它们以优异的抗冲击性和优异的耐化学性为特征。此外，当自支持 模制品用于气体管道系统的构建时，能可靠的避免错误警报的触发和爆炸性气体混合物的 形成。
[0014] 本发明中使用的模塑组合物包含至少一种聚联苯基醚砜聚合物。
[0015] 优选的模塑组合物包含至少一种聚联苯基醚砜聚合物，所述聚联苯基醚砜聚合物 通过缩聚反应而制备，所述缩聚反应包括在步骤（a)中使组分（al)和组分（a2)进行反应， 所述组分（al)包含至少一种芳族二羟基化合物，所述组分（a2)包含至少一种具有两个卤 素取代基的芳族砜化合物，其中组分（al)包含4, 4' -二羟基联苯。
[0016] 为了本发明的目的，聚联苯基醚砜聚合物意指包括4, 4' -二羟基联苯作为单体单 元的聚亚芳基醚砜。聚联苯基醚砜本身也称为聚苯基砜，简称为PPSU，并且由下列单体单元 构成：4, 4' -二氯二苯基砜和4, 4' -二轻基联苯。
[0017] 获得上述提及的聚联苯基醚砜聚合物的制备方法对本领域技术人员而言本身是 已知的。制备方法例如描述于WO 2010/142585、W0 2011/020823和WO 2010/112508中。
[0018] 优选的聚联苯基醚砜聚合物描述如下。
[0019] 为了本发明的目的，聚联苯基醚砜聚合物的结构以所用的单体单元为特征。对本 领域技术人员而言显而易见的是，单体单元在聚合物中以经过反应的形式存在，并且单体 单元的反应通过亲核芳族缩聚并且理论上消除一个单位的卤化氢作为离去基团而发生。因 此，所得的聚联苯基醚砜聚合物的结构不取决于离去基团的确切性质。
[0020] 优选可通过组分al)和a2)在有机溶剂的存在下反应而得到的聚联苯基醚砜聚合 物。优选的有机溶剂包括N-甲基吡咯烷酮。极特别优选N-甲基吡咯烷酮作为唯一溶剂。 N-甲基吡咯烷酮同时有助于组分（al)和（a2)的高转化率，这是由于本发明中所用单体的 反应能特别有效地进行。
[0021] 本领域技术人员本身知晓组分（al)和（a2)生成聚联苯基醚砜聚合物的反应所需 的温度、溶剂和时间。起始化合物（al)和（a2)在80°C至250°C，优选KKTC至220°C的温度 下反应，其中在常压下用于合成的温度上限受到溶剂沸点的限制。该反应优选在2h至12h， 特别是3h至8h的时间内进行。
[0022] 所用组分的摩尔比（al) : (a2)可在1. 00:1. 10至1. 10:1. 00的范围内，优选在 L 00:1. 05至L 05:1. 00的范围内，更优选在L 00:1. 02至L 02:1. 00的范围内。
[0023] 但是，特别优选通过使用过量的组分（al)而制备的聚联苯基醚砜聚合物。这有助 于降低特别是在高转化率下聚合物键合的氯的含量。所用组分的摩尔比（al) : (a2)优选为 1. 005至1. 1，更优选为1. 005至1. 05。在一个特别优选的实施方案中，所述组分的摩尔比 (al):(a2)为1.005至1.035,特别是1.01至1.03,极特别优选为1.015至1.025。这可特 别有效的控制分子量。
[0024] 优选通过选择反应条件使得转化率（C)至少为90%，特别是至少为95%，特别优 选至少为98%而制备的聚联苯基醚砜聚合物。为了本发明的目的，转化率C是反应掉的反 应基团（即羟基基团和卤素基团）的摩尔比例。所得的聚联苯基醚砜聚合物具有相对宽的 分子量分布，所述聚合物任选地包括低聚物，其中端基或者是齒素基团、优选氯基团，或者 是羟基基团，或者在进一步反应的情况下是烷基基团或芳氧基基团，并且对应于与100%转 化率的理论差异。
[0025] 优选通过使用由至少一种芳族二羟基化合物（包括4, 4'-二羟基联苯）组成的组 分（al)而制备的聚联苯基醚砜聚合物。此外，组分（al)可特别包含下列化合物：
[0026]-二羟基苯，特别是对苯二酚和/或间苯二酚；
[0027]-二羟基萘，特别是1，5-二羟基萘、1，6-二羟基萘、1，7-二羟基萘，和/或2, 7-二 羟基萘；
[0028]-除4, 4' -二羟基联苯之外的二羟基联苯化合物，特别是2, 2' -二羟基联苯；
[0029]-双苯基醚，特别是双（4-羟基苯基）醚和双（2-羟基苯基）醚；
[0030] _双苯基丙烷，特别是2, 2-双（4-羟基苯基）丙烷、2, 2-双（3-甲基-4-羟基苯 基）丙烷，和/或2, 2-双（3, 5-二甲基-4-羟基苯基）丙烷；
[0031] -双苯基甲烷，特别是双（4-羟基苯基）甲烷；
[0032]-双苯基环己烷，特别是双（4-羟基苯基）-2, 2, 4-三甲基环己烷；
[0033]-双苯基砜，特别是双（4-羟基苯基）砜；
[0034]-双苯基硫醚，特别是双（4-羟基苯基）硫醚；
[0035]-双苯基酮，特别是双（4-羟基苯基）酮；
[0036]-双苯基六氟丙烧，特别是2, 2-双（3, 5-二甲基-4-羟基苯基）六氟丙烷；和/或
[0037]-双苯基芴，特别是9, 9-双（4-羟基苯基）芴。
[0038] 组分（al)优选包含至少50重量％，特别是至少60重量％，特别优选至少80重 量％的4, 4' -二羟基联苯，每种情况下基于组分（al)的总重量计。极特别优选组分（al) 由4, 4' -二羟基联苯组成。
[0039] 进一步优选通过使用至少一种具有两个卤素取代基的芳族砜化合物作为组 分（a2)而制备的聚联苯基醚砜聚合物，所述芳族砜化合物选自二卤代二苯基砜，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、双（2-氯苯基）砜、 2, 2' -二氯二苯基砜和2, 2' -二氟二苯基砜。
[0040] 组分（a2)优选选自4, 4' -二卤代二苯基砜，特别是4, 4' -二氯二苯基砜和/或 4, 4' -二氟二苯基砜。
[0041] 在一个极特别优选的实施方案中，组分（a2)是4, 4' -二氯二苯基砜。
[0042] 优选的聚联苯基醚砜聚合物具有式（I)的单元
[0043]
【权利要求】
1. 包含至少一种聚联苯基醚砜聚合物的热塑性模制组合物用于制备输送气体的自支 持模制品的用途。
2. 权利要求1的用途，其中聚联苯基醚砜聚合物通过缩聚反应而制备，所述缩聚反应 包括在步骤（a)中使组分（al)和组分（a2)进行反应，所述组分（al)包含至少一种芳族二 羟基化合物，所述组分（a2)包含至少一种具有两个卤素取代基的芳族砜化合物，其中组分 (al)包含4, 4' -二羟基联苯。
3. 权利要求2的用途，其中步骤（a)中的缩聚反应在包含N-甲基吡咯烷酮的有机溶剂 的存在下进行。
4. 权利要求2或3的用途，其中所述组分的摩尔比（al) : (a2)是1. 005至1. 1。
5. 权利要求2至4中任一项的用途，其中组分（al)包含至少50重量％的4, 4'-二羟 基联苯。
6. 权利要求2至5中任一项的用途，其中组分（a2)选自4,4'_二卤代砜，特别是选自 4, 4' -二氯二苯基砜和4, 4' -二氟二苯基砜。
7. 权利要求2至6中任一项的用途，其中组分（al)是4, 4'-二羟基联苯，并且组分 (a2)是4, 4' - _氣_苯基讽。
8. 权利要求1至7中任一项的用途，其中除聚联苯基醚砜聚合物之外，模塑组合物任选 地还包括至少一种其它的聚合物，所述其它的聚合物选自聚醚砜（PESU)、聚砜（PSU)、聚醚 酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺和聚对苯撑。
9. 权利要求1至8中任一项的用途，其中所述其它的聚合物在模塑组合物中的含量至 多为30重量％，基于模塑组合物中所包含的聚合物的总重量计。
10. 权利要求1至9中任一项的用途，其中用于输送气体的自支持模制品不包含周围材 料。
11. 权利要求1至9中任一项的用途，其中用于输送气体的自支持模制品选自配件和管 道部分。
12. 由权利要求1至11中任一项的模塑组合物制成的自支持模制品用于输送气体的用 途。
13. 由权利要求1至11中任一项的模塑组合物制成的自支持模制品用于构建输送气体 的管道系统的用途。
14. 权利要求1至13中任一项的用途，其中气体包括甲烷和乙烷。
15. 权利要求1至14中任一项的用途，其中气体是天然气。
【文档编号】C08G75/23GK104334611SQ201380028485
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年3月26日 优先权日:2012年3月28日
【发明者】J·施密特, F·俄瑞特, C·马莱茨科 申请人:巴斯夫欧洲公司