化學(xué)加工制品的制作方法
【專利說明】化學(xué)加工制品
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年7月22日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/857046以及2013年9月19日 提交的歐洲申請(qǐng)?zhí)?3185210.5的優(yōu)先權(quán)，出于所有目的這些申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合 在此。 發(fā)明領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及一種適用于使用在化學(xué)加工工業(yè)中的包含基于聚亞芳基醚砜(PAES) 聚合物的材料的制品，其中所述(PAES)聚合物包含衍生自4,4"_三聯(lián)苯-對(duì)-二醇的結(jié)合的 部分。所述基于(PAES)聚合物的材料的特征為具有改進(jìn)的機(jī)械特性，特別是具有剛度和延 展性的優(yōu)異的平衡、良好的耐化學(xué)性、高耐熱性(例如Tg>230°C)、長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性、有用的最 高Tm在360°C與420°C之間。
[0004] 發(fā)明背景
[0005] 化學(xué)加工工業(yè)[CPI，在下文中]是一組值得注意的進(jìn)行相當(dāng)多樣的制造活動(dòng)生產(chǎn) 各式各樣產(chǎn)品的公司組。這些產(chǎn)品從高純度氣體到有機(jī)液體、各種酸、農(nóng)用化學(xué)品、塑料、以 及許多相關(guān)的材料變化。進(jìn)行這些制造活動(dòng)所要求的操作與它們生產(chǎn)的產(chǎn)品一樣種類繁 多。然而，作為工業(yè)，這些操作中的許多存在若干所共享的共同特征。這些尤其包括在高壓 下的操作（如氨合成）、在高溫下的操作（如值得注意地乙烯生產(chǎn)）、處理包括酸和堿的腐蝕 性物質(zhì)（如氨氧化）、具有失控成為爆炸的可能性的放熱化學(xué)反應(yīng)(如值得注意地硝酸銨生 產(chǎn)）、以及處理大量的危險(xiǎn)物質(zhì)。
[0006] 化學(xué)加工工業(yè)還力求產(chǎn)品的純度。在生產(chǎn)過程中用于處理這些物質(zhì)的材料所引入 的污染也是材料選擇標(biāo)準(zhǔn)。
[0007]在包括聚合物材料的化學(xué)加工制品的發(fā)展中對(duì)于CPI而言至關(guān)重要的挑戰(zhàn)是所述 制品能夠抵抗這些極端條件：以延長(zhǎng)時(shí)間的方式暴露于高壓(例如高于30,000鎊/平方英寸 的壓力）、高溫（例如溫度高達(dá)260°C至300°C)以及暴露于刺激性化學(xué)品（包括酸、堿、過熱 水/蒸汽、氧化劑和溶劑、特別地有機(jī)溶劑）。
[0008] 就此而論，聚合物材料的選擇是非常重要的，因?yàn)樗馕吨鼍酆衔锊牧闲枰?具有一些關(guān)鍵的特性以便抵抗與上述的高溫、高壓、刺激性化學(xué)品的嚴(yán)苛的操作條件相關(guān) 聯(lián)的極端條件以及其他極端條件。
[0009] 在化學(xué)加工工業(yè)中，聚醚醚酮(PEEK)聚合物經(jīng)常被選作聚合物材料，因?yàn)樗枪?有地純凈的并且具有出色的耐化學(xué)性和耐高溫特性。
[0010]然而，由半晶質(zhì)的PEEK聚合物制成的化學(xué)加工制品不再能抵抗最高達(dá)30,000鎊/ 平方英寸的壓力和最高達(dá)300°C的溫度并且具有缺點(diǎn)以致所述制品不再可以用于要求上述 的高溫、高壓、刺激性化學(xué)品的嚴(yán)苛的操作條件以及其他極端條件的CPI制造活動(dòng)中。
[0011]如以上提及的，對(duì)于提供適合用于所述CPI制造活動(dòng)中的制品有用的聚合物材料 應(yīng)該因此具有以下特性，如在高壓和至少260°C的溫度下保持或改進(jìn)的機(jī)械剛性和完整性 (例如，屈服/拉伸強(qiáng)度、硬度和沖擊韌性）、良好的耐化學(xué)性，特別是在所述高壓和高溫下對(duì) 于刺激性化學(xué)品的耐受性。
[0012]因此，對(duì)于適合用于CPI應(yīng)用中的包含至少一種聚合物材料的制品仍然存在持續(xù) 需求，這些制品能夠克服上述缺點(diǎn)，并且其中所述聚合物材料的特征是優(yōu)異的機(jī)械特性(并 且特別是高剛度和延展性的良好組合）、具有剛度和延展性的優(yōu)異的平衡、良好的可加工 性、高耐化學(xué)性、高耐熱性(例如Tg>260°C)和長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性，并且其中所述聚合物材料提 供了具有如以上所提及的所有這些改進(jìn)特性的最終制品。
[0013] 發(fā)明概述
[0014] 本發(fā)明解決了以上詳述的需求，并且涉及化學(xué)加工制品、以及一種包括使用該化 學(xué)加工制品來加工化學(xué)品的方法，該化學(xué)加工制品包含至少一種零件，該零件由包含至少 一種聚（芳醚砜)聚合物[(t-PAES)聚合物]的聚（芳醚砜）聚合物材料[(t-PAES)聚合物材 料，在下文中]制成，其中所述(t-PAES)聚合物包含超過50%摩爾的具有式(S t)的重復(fù)單元 (Rt)：
[0015] ^^^802- [Ar2-( T-Ar3 )n-S02 ]m-Ar4-(式 St)
[0016] 其中：
[0017] -n和m，彼此相同或不同，獨(dú)立地是零或1至5的整數(shù)，
[0018] -Ar^Ar'Ar3和Ar4中的每一個(gè)彼此相同或不同并且在每次出現(xiàn)時(shí)，是芳香族部 分，
[0019] -T是鍵或任選地包含一個(gè)或多于一個(gè)雜原子的二價(jià)基團(tuán)；優(yōu)選地T選自由以下各 項(xiàng)組成的組：鍵、-CH 2-、-C(0)-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-C( = CCl2)-、-C(CH3)(CH2CH2C00H)-、 以及具有下式的基團(tuán)：
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]其中，每個(gè)R'，彼此相同或不同，選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成：鹵素、烷基、烯 基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亞胺、堿金屬或堿土金屬磺酸鹽、烷基磺酸鹽、堿 金屬或堿土金屬膦酸鹽、烷基膦酸鹽、胺以及季銨;j '是零或是從1至4的整數(shù)。
[0024]附圖簡(jiǎn)要說明
[0025]圖1描繪了在快速氣體減壓試驗(yàn)中快速獲得的壓力和溫度特征曲線。
[0026] 化學(xué)加工制品
[0027] 為了本發(fā)明的目的，術(shù)語"化學(xué)加工制品"旨在表示被設(shè)計(jì)為用來方便地用于CPI 應(yīng)用中、特別是用在高溫、高壓和刺激性化學(xué)品的嚴(yán)苛的操作條件中的任何制品。
[0028] 為清楚起見，術(shù)語"化學(xué)加工制品的零件"旨在表示與其他零件結(jié)合構(gòu)成整個(gè)化學(xué) 加工制品的件或部分。因此化學(xué)加工制品的外部涂層落在這個(gè)范圍之內(nèi)。因此，根據(jù)本發(fā)明 的化學(xué)加工制品的至少一種零件可以是涂層。
[0029] CPI應(yīng)用的代表性實(shí)例包括但不限于，空氣污染控制、工業(yè)用水溶液處理、特種氣 體分離應(yīng)用、高溫氣體過濾應(yīng)用、氣體和流體運(yùn)輸應(yīng)用(包括轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存、罐車裝載/卸載）、 壓縮空氣應(yīng)用、等等。
[0030] 如在此以上提及的所有這些應(yīng)用對(duì)于技術(shù)人員而言是非常熟悉的，并且應(yīng)當(dāng)以它 們的常用含義理解。
[0031] 化學(xué)加工系統(tǒng)總體上被組裝成具有大量的在具有不同功能和屬性的各個(gè)元件之 間的閥連接器的復(fù)雜系統(tǒng)。
[0032] 在本發(fā)明中有用的作為化學(xué)加工制品的非限制性實(shí)例是空氣分離系統(tǒng);如值得注 意地在美國(guó)專利號(hào)US 5,076,837 A1中描述的，其全部披露內(nèi)容通過引用結(jié)合在此;壓縮機(jī) 系統(tǒng)，如值得注意地空氣和氣體、往復(fù)式和液環(huán)式壓縮機(jī);化學(xué)加工栗送系統(tǒng);發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)， 傳感器如儲(chǔ)液式傳感器;控制系統(tǒng)，如溫度、壓力;氣味、空氣污染、電學(xué)和過程控制系統(tǒng);攪 拌系統(tǒng);離心機(jī)系統(tǒng);冷凍器;柱，值得注意地包括吸附柱、高壓加工柱、凈化柱、蒸餾柱、萃 取柱、再循環(huán)柱、精餾柱、分離柱;反應(yīng)器，值得注意地包括攪拌反應(yīng)器、高壓釜反應(yīng)器、流化 床反應(yīng)器、氣相反應(yīng)器、加熱反應(yīng)器、釜反應(yīng)器、環(huán)管反應(yīng)器、聚合物反應(yīng)器、管狀反應(yīng)器;冷 凝器;轉(zhuǎn)化器;冷卻器；結(jié)晶器;干燥器，如值得注意地窯爐和旋轉(zhuǎn)式干燥器；蒸發(fā)器;擠出 機(jī);輸送機(jī);熱交換器;分餾器；爐；加熱器;熔化槽，容器如值得注意地化學(xué)反應(yīng)容器、混合 和共混容器;沉淀器;再沸器;重整器；制冷系統(tǒng);飽和器;洗滌器;筒倉;塔;廢熱鍋爐，管道 系統(tǒng)；閥系統(tǒng);管件系統(tǒng)；以及其他。
[0033]如在此以上提及的所有這些系統(tǒng)對(duì)于技術(shù)人員而言是非常熟悉的，并且應(yīng)當(dāng)以它 們的常用含義理解。
[0034] 在本發(fā)明中有用的作為化學(xué)加工栗送系統(tǒng)的非限制性實(shí)例是真空栗，諸如如值得 注意地在美國(guó)專利號(hào)4，781，553 A1 (其全部披露內(nèi)容通過引用結(jié)合在此）中描述的值得注 意地旋轉(zhuǎn)真空栗、離心栗、灌溉栗等等。
[0035] 普遍已知的是化學(xué)加工栗送系統(tǒng)特別地是暴露于來自危險(xiǎn)液體的腐蝕侵蝕。
[0036] 在本發(fā)明中有用的作為發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的非限制性實(shí)例的是如值得注意地描述于美 國(guó)專利號(hào)4，325，394 A1中的潛水式發(fā)動(dòng)機(jī)化學(xué)加工設(shè)備，其全部披露內(nèi)容通過引用結(jié)合在 此。
[0037] 作為本發(fā)明中有用的管道系統(tǒng)的非限制性實(shí)例，可以提及的是管道，包括剛性管 和柔性管、柔性立管、跨接管、管中管、管內(nèi)襯、短管。
[0038] 典型的柔性管已經(jīng)通過舉例在W0 2010/046672 A1和美國(guó)專利號(hào)2011/0168288中 描述，這些的全部披露內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。此類柔性管可以值得注意地用于輸送跨管 道的長(zhǎng)度存在非常高或非常不同的水壓的流體，或者例如被用作用于在設(shè)備(包括化學(xué)加 工設(shè)備）的各物件之間輸送液體或氣體的管，或者用作鋪設(shè)在很深海底的管，或者用作接近 海洋表面的設(shè)備的物件之間的管，以及類似物。
[0039]優(yōu)選的管道系統(tǒng)是管道、柔性立管和管內(nèi)襯。
[0040]通過術(shù)語"閥門"是指用于停止或控制液體、氣體、或任何其他材料通過通道、管 道、入口、出口、和類似物的流動(dòng)的任何裝置。作為在本發(fā)明中有用的閥系統(tǒng)的非限制性實(shí) 例，可以尤其提及扼流閥、熱膨脹閥、止回閥、球閥、蝶閥、膜片閥、閘門閥，截止閥、刀閥、針 閥、夾管閥、活塞閥、旋塞閥、提升閥、滑閥、減壓閥、采樣閥、安全閥。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)加工制品的至少一種零件可以選自以下物品的大清單，如配 件;如密封件，特別地密封環(huán)、緊固件和類似物;卡扣式零件;相互可移動(dòng)的零件;功能元件、 操作元件;追蹤元件;調(diào)節(jié)元件;載體元件;框架元件;薄膜;開關(guān);軸承、連接器;電線、電纜； 殼體、以及在化學(xué)加工制品中使用的除殼體之外的任何其他結(jié)構(gòu)零件，例如像軸、板材。
[0042] 特別地，該(t-PAES)聚合物材料是非常好地適用于生產(chǎn)密封件、緊固件、電纜、電 連接器、攪拌器零件、容器、化學(xué)加工制品的殼體零件，特別是儀器殼體。
[0043] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)加工制品的至少一種零件有利地是化 學(xué)加工殼體、密封件、緊固件、電連接器或電纜。
[0044] 電纜可以值得注意地是電連接化學(xué)加工制品中的不同零件的電線，例如連接不同 的電連接器，將工具連接到連接器、儀器或其他工具上，將儀器連接到連接器、其他儀器或 工具上，將電源連接到連接器、儀器或工具上。電纜還可以有利地用于將信號(hào)輸送到計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)上。
[0045] 在這個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例的具體方面，該電纜是涂覆的電線或電線涂層。
[0046] 在這個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例的另一個(gè)具體方面，該電纜可以進(jìn)一步包括護(hù)套材料。
[0047] 通過"化學(xué)加工殼體"指的是化學(xué)加工制品的后蓋、前蓋、框架和/或骨架中的一個(gè) 或多個(gè)。該殼體可以是單個(gè)物品或者包含兩個(gè)或更多個(gè)部件。通過"骨架"是指將該化學(xué)加 工制品的其他部件安裝到其上的結(jié)構(gòu)部件。例如，可以將骨架附接到儀器上，葉輪、軸如值 得注意地在攪拌器中的并且該骨架還可以支撐密封件。該骨架可以是從該化學(xué)加工制品的 外部不可見或者僅部分可見的內(nèi)部部件。
[0048]已經(jīng)值得注意地在W0 2004/045258 A2中描述了化學(xué)加工殼體的實(shí)例，這些的全 部披露內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。
[0049] 典型的緊固件已經(jīng)通過舉例在W0 2010/112435中描述(這些的全部披露內(nèi)容通過 引用結(jié)合在此），并且包括但不限于，螺紋緊固件，例如螺栓、螺母、螺釘、無頭定位螺釘、螺 旋鉚釘、螺栓和螺紋襯套，和無螺紋的緊固件，如值得注意地銷、保持環(huán)、鉚釘、支架和緊固 墊圈和類似物。
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