用于改性和连接取向管道的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于改性双轴取向管道的改性方法，包括：a)提供通过在轴向方向上和在圆周方向上拉伸由热塑性聚合物组合物制成的管而制成的双轴取向管道，b)将插入件置于该管道的端部中，其中该插入件横截面的外圆周基本上匹配该管道横截面的内圆周，和c)加热该端部，以使得该端部轴向收缩，同时该端部横截面的内圆周基本上得以保持，以获得具有增厚端部的经改性的双轴取向管道。

Methods for modifying and connecting oriented pipes

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改性和连接取向管道的方法本专利技术涉及一种用于改性双轴取向管道的改性方法。本专利技术进一步涉及一种所获得的经改性管道的管道连接方法。通过取向材料来改进聚合物材料的物理和力学性能是已知的。在许多情况下，取向材料以改进在一个方向上的性能导致在垂直于该取向方向的方向上同一性能的劣化。为了在两个方向上适应该性能，可以施加材料的双轴取向。双轴取向意味着聚合物材料在两个彼此垂直的方向上取向。管道可以在轴向方向和圆周方向(环向)上取向以改进性能如拉伸强度。由双轴取向聚合物制成的管道的端部可以通过方法如对接焊来连接。然而，当对接端熔融以用于对接焊时，管道将具有比对接焊之前更低的爆破压力，因为在对接端处失去了取向。因此，双轴取向聚合物管道通常是通过机械方法连接的，以便保存它们的取向。另一已知的用于连接管道的方式是通过使用电熔合技术，如Atkinson等，POLYMENGSCI.，1989，第29卷，第23期，第1638-1641页。令人期望的是提供一种管道连接方法，其避免了在接头处力学性能大的下降。本专利技术的一个目的在于提供一种解决了上述和/或其他问题的方法。因此，本专利技术提供一种用于改性双轴取向管道的改性方法，包括：a)提供通过在轴向方向上和在圆周方向上拉伸由热塑性聚合物组合物制成的管而制成的双轴取向管道，b)将插入件置于该管道的端部中，其中该插入件横截面的外圆周基本上匹配该管道横截面的内圆周，和c)加热该端部，以使得该端部轴向收缩，同时该端部横截面的内圆周基本上得以保持，以获得具有增厚端部的经改性双轴取向管道。本专利技术进一步提供一种管道连接方法，包括：I)进行根据本专利技术的改性方法，以获得第一经改性双轴取向管道和第二经改性双轴取向管道，和II)将该第一双轴取向管道的增厚端部的对接端和该第二双轴取向管道的增厚端部的对接端连接。术语“管道”和“管”在本文被理解为空心伸长的制品。横截面可以具有不同的形状例如是圆形、椭圆形、正方形、矩形或三角形。术语“直径”在本文被理解为横截面的最大尺寸。该插入件横截面的外圆周基本上匹配该管道横截面的内圆周。这意味着该插入件横截面的外圆周和该管道横截面的内圆周具有相同的形状(即它们都是圆形或它们都是正方形等)，并且该插入件横截面的外圆周的直径等于或稍小于该管道横截面的内圆周的直径，例如该插入件横截面的外圆周的直径是该管道横截面的内圆周的直径的95-100％。根据本专利技术的改性方法，匹配性插入件置于双轴取向管道的一端内。将该管道的这个端部加热接近于该管道材料的熔融温度，同时该管道的其余部分不加热。加热时，该热塑性聚合物在端部处的取向度下降并且该端部在其内圆周归因于该插入件的存在而保持的同时轴向收缩。这导致具有增加厚度的端部。这些增厚端部可以在它们的尺寸没有任何另外改变的情形下在它们的对接端处连接。该连接导致对接端处取向几乎完全失去，如常规工艺中那样。然而，根据本专利技术的改性方法，在连接的对接端处获得了相对高的爆破压力。虽然在连接的对接端处失去取向降低了爆破压力，但是该端部增加的厚度增加了爆破压力。因此，在连接的对接端处的爆破压力比根据常规工艺制造的连接的对接端高得多。已经发现在增厚端部形成期间，该增厚端部中的取向度在环向上比在轴向方向上保留至更大的程度。此外，在连接步骤期间，除对接端外增厚端部中的取向得以保留到一定程度。在连接的端部中取向的保留可以进一步有利于爆破压力的保持。制备该双轴取向管道、改性该管道端部并且连接所获得的管道可以有利地在同一装置位置进行。可替代地，管道的改性和连接可以在管道铺设位置进行。在生产位置或铺设位置进行管道的改性和连接的可能性对于管道安装效率来说是非常有利的。这通过不需要专用设备、不同于常规的机械连接方法的事实而成为可能。步骤a)在步骤a)中，提供了一种通过在轴向方向上和在圆周方向上拉伸由热塑性聚合物组合物制成的管而制成的双轴取向管道。优选地，拉伸已经在轴向方向上以1.1-5.0的轴向拉伸比和在圆周方向上以1.1-2.0的平均环向拉伸比进行。优选地，步骤a)包括a1)将热塑性聚合物组合物成形为管，和a2)在轴向方向上以1.1-5.0的轴向拉伸比和在圆周方向上以1.1-2.0的平均环向拉伸比拉伸步骤a1)的管以获得双轴取向管道。步骤a1)热塑性聚合物组合物优选地，热塑性聚合物组合物包含选自以下的热塑性聚合物：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚缩醛、聚酰亚胺、聚偏二氟乙烯和聚醚醚酮及其组合。热塑性聚合物的一个优选的实例是聚乙烯如高密度聚乙烯(HDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)，和特别优选高密度聚乙烯(HDPE)。热塑性聚合物的另一优选的实例是聚丙烯，优选无规聚丙烯。聚乙烯HDPE、LLDPE和LDPE的生产工艺由AndrewPeacock汇总在HandbookofPolyethylene(2000；Dekker；ISBN0824795466)第43-66页中。HDPEHDPE可以是乙烯均聚物或可以包含共聚单体如丁烯或己烯。优选地，HDPE具有根据ISO1183测量的940-960kg/m3、更优选940-955kg/m3的密度。优选地，HDPE具有根据ISO1133-1:2011(190℃/5kg)测量的0.1-4g/10min、更优选0.1-1g/10min的熔体流动速率。在一些实施方案中，该组合物包含含HDPE和着色剂的配混料，其中该配混料具有根据ISO1183测量的947-965kg/m3的密度。该着色剂可以例如是炭黑或具有例如黑色、蓝色或橙色的颜料。该着色剂的量相对于包含HDPE和着色剂的配混料典型地是1-5wt％、更典型是2-2.5wt％，其余典型地是HDPE。该HDPE可以是单峰、双峰或多峰。优选地，该HDPE是双峰或多峰。这样的HDPE具有适合用于生产管道的性能。要理解的是双峰HDPE的分子量分布具有对应于聚合中的各个阶段的第一中值和第二中值的两个峰。类似要理解的是多峰HDPE的分子量分布具有对应于聚合中的各个阶段的第一中值、第二中值和一个或多个另外的中值的多个峰。该HDPE可以通过使用低压聚合工艺来生产。例如性能类PE80和PE100的管道材料是已知的，其通常在级联设备中通过所谓的双峰或多峰法来生产。双峰HDPE的生产工艺汇总在“PE100Pipesystems”(由Bromstrup编辑；第二版，ISBN3-8027-2728-2)的第16-20页中。合适的低压工艺是浆料搅拌反应器级联、浆料环流反应器级联和不同工艺如浆料环流气相反应器的组合。还可以使用多峰聚乙烯、优选三峰聚乙烯作为高密度聚乙烯管道材料，如WO2007003530中所述。性能类PE80和PE100在“PE100Pipesystems”(由Bromstrup编辑；第二版，ISBN3-8027-2728-2)的第35-42页中进行了讨论。质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于改性双轴取向管道的改性方法，包括：/na)提供通过在轴向方向上和在圆周方向上拉伸由热塑性聚合物组合物制成的管而制成的双轴取向管道，/nb)将插入件置于该管道的端部内，其中该插入件横截面的外圆周基本上匹配该管道横截面的内圆周，和/nc)加热该端部，以使得该端部轴向收缩，同时该端部横截面的内圆周基本上得以保持，以获得具有增厚端部的经改性双轴取向管道。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170330 EP 17163917.21.一种用于改性双轴取向管道的改性方法，包括：
a)提供通过在轴向方向上和在圆周方向上拉伸由热塑性聚合物组合物制成的管而制成的双轴取向管道，
b)将插入件置于该管道的端部内，其中该插入件横截面的外圆周基本上匹配该管道横截面的内圆周，和
c)加热该端部，以使得该端部轴向收缩，同时该端部横截面的内圆周基本上得以保持，以获得具有增厚端部的经改性双轴取向管道。


2.根据权利要求1的方法，其中步骤a)包括：
a1)将热塑性聚合物组合物成形为管，和
a2)在轴向方向上以1.1-5.0的轴向拉伸比和在圆周方向上以1.1-2.0的平均环向拉伸比拉伸步骤a1)的该管以获得该双轴取向管道。


3.根据权利要求2的方法，其中步骤a2)包括在比该热塑性聚合物组合物的熔点低1-30℃的拉制温度下拉制该管。


4.根据权利要求3的方法，其中步骤c)包括在处于或高于该拉制温度的温度下加热该端部。


5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中从该端部的内部和/或外部加热该端部。


6.根据前述权利要求中任一项的方法，其中该插入件包含热传导部分和隔热部分，其中步骤b)包括将该插入件置于该管道中，以使得该热传导部分比该隔热部分更靠近该管道端部的对接端，和步骤c)包括加热该插入件的热传导部分。


7.根据前述权利要求中任一项的方法，其中该热塑性聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚缩醛、聚酰亚胺、聚偏二氟乙烯和聚醚醚酮及其组合。


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【专利技术属性】
技术研发人员：A·K·塔莱亚，R·克莱平格，
申请(专利权)人：SABIC环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL