專利名稱：柔性管材和用于形成該材料的方法
技術領域：
本披露總體上涉及一種柔性管材以及用于制造上述材料的方法。
背景技術：
當前，柔性管材用于在醫療過程中傳輸任何類型的液體。柔性聚氯乙烯(PVC)是一種用于醫療管材的典型材料，這是因為它們固有的柔性和半透明性。不幸的是，聚氯乙烯管材具有顯著量的低分子量化學物，在醫療過程中這些化學物可以滲入人體中。此外，由于釋放出有毒氣體，通過焚燒來處置基于PVC的廢棄物造成了環境問題。替代于柔性PVC的材料已經被適配為用于制造柔性醫療管材。可以希望的聚合物典型地包括柔性的、透明的、并且對于某些應用適當的那些聚合物。不幸地是，這些聚合物可能不具有對于柔性醫療管材應用所希望的全部物理或機械特性。此外，這些聚合物中的 很多種在蒸汽滅菌下表現都不太好，因為在高于100° C的溫度下發生了嚴重的軟化。因此，制造商們經常只能選擇他們所希望的物理以及機械特性，而在其是否能夠進行蒸汽滅菌方面無法選擇。如此，一種可以進行蒸汽滅菌的改進的聚合物材料是所希望的。
發明內容
在一個具體實施方案中，柔性管材包括以下項的一種輻射交聯的共混物a) —種第一彈性體聚合物，，包括一種苯乙烯熱塑性彈性體、乙烯乙酸乙烯酯彈性體、聚烯烴彈性體、或其組合；以及b) —種第二彈性體聚合物，包括一種聚烯烴彈性體、一種二烯彈性體、或其組合，前提是該第一彈性體聚合物是與該第二彈性體聚合物不同的。在另一個示例性實施方案中，一種用于制造材料的方法包括提供一個第一彈性體聚合物，包括一種苯乙烯熱塑性彈性體、乙烯乙酸乙烯酯彈性體、聚烯烴彈性體、或其組合；提供一種第二彈性體聚合物，包括一種聚烯烴彈性體、二烯彈性體、或其組合，前提是該第一彈性體聚合物是與該第二彈性體聚合物不同的；將該第一彈性體聚合物與該第二彈性體聚合物共混；將該共混物擠出或注塑模制；并且用輻射使該共混物交聯。
通過參見附圖可以更好地理解本披露，并且使其許多特征和優點對于本領域的普通技術人員變得清楚。圖I包括苯乙烯熱塑性彈性體和二烯彈性體在交聯前的示例性共混物的物理特性。圖2包括苯乙烯熱塑性彈性體和二烯彈性體在交聯后的示例性共混物的物理特性。圖3包括對苯乙烯熱塑性彈性體和二烯彈性體的、有或沒有電子束交聯處理的示例性共混物的動態力學分析(DMA)結果的一個圖形表示。
圖4包括苯乙烯熱塑性彈性體和二烯彈性體管在電子束交聯處理前的示例性共混物的物理特性。圖5包括苯乙烯熱塑性彈性體和二烯彈性體管在電子束交聯處理后的示例性共混物的物理特性。圖6包括對苯乙烯熱塑性彈性體和二烯彈性體的、有或沒有電子束交聯處理的示例性共混物的動態力學分析(DMA)結果的一個圖形表示。圖7包括對乙烯、丙烯和二烯單體的一種三聚體(EPDM)與甲基丙烯酸乙酯(EMA)的、有或沒有電子束交聯處理的示例性共混物的動態力學分析(DMA)結果的一個圖形表示。圖8包括對聚烯烴彈性體和二烯彈性體的、有或沒有電子束交聯處理的示例性共混物的動態力學分析(DMA)結果的一個圖形表示。
圖9包括對聚烯烴彈性體和二烯彈性體的、有或沒有電子束交聯處理的示例性共 混物的動態力學分析(DMA)結果的一個圖形表示。圖10包括對聚烯烴彈性體和二烯彈性體的、有或沒有電子束交聯處理的示例性共混物的凝膠含量測試結果的一個圖形表示。圖11包括熱塑性彈性體和離子聚合物彈性體在交聯前的示例性共混物的物理特性。在不同的圖中使用相同的參考符號表示相似的或相同的事項。
具體實施例方式在一個具體實施方案中，柔性管材包括一種第一彈性體聚合物與一種第二彈性體聚合物的共混物。典型地，該第一彈性體聚合物是一種苯乙烯熱塑性彈性體、乙烯乙酸乙烯酯彈性體、聚烯烴彈性體、或其組合。典型地，該第二彈性體聚合物是一種聚烯烴彈性體、二烯彈性體、或其組合。該柔性管材包括該第一彈性體聚合物和該第二彈性體聚合物，其前提是該第一彈性體聚合物與該第二彈性體聚合物不同。在一個具體實施方案中，該第一彈性體聚合物和該第二彈性體聚合物不都是聚烯烴彈性體。該第一彈性體聚合物與該第二彈性體聚合物的共混物有利地提供了一種能夠輻射交聯的材料。在一個實例中，輻射交聯作用包括伽馬輻射和電子束輻射。此外，輻射交聯的材料可以被滅菌。典型地，該苯乙烯熱塑性彈性體是一種基于苯乙烯的嵌段共聚物，例如苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-異戊二烯、它們的共混物、它們的混合物、以及類似物。在一個實施方案中，可以設想任何苯乙烯熱塑性彈性體。示例性的苯乙烯熱塑性彈性體包括三嵌段的苯乙烯嵌段共聚物(SBC),如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-異戍二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯(SEPS)、苯乙烯-乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEEBS )、苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEEPS )、苯乙烯-異戍二烯-丁二烯-苯乙烯(SIBS)、或其組合。商業實例包括某些等級的Kraton 和Hybrar 樹脂。在一個實施方案中，苯乙烯熱塑性彈性體包含至少一個自由的烯烴雙鍵，即一個不飽和雙鍵。例如，在該聚合物中的自由烯烴雙鍵的存在提供了在輻射下將交聯的分子位點。示例性的帶有不飽和雙鍵的苯乙烯聚合物包括苯乙烯-異戊二烯-丁二烯-苯乙烯(SIBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、以及類似物。在一個實施方案中，苯乙烯熱塑性彈性體是飽和的，即不飽和任何自由的烯烴雙鍵。
典型地，該苯乙烯熱塑性彈性體具有的分子數目是至少約15000Mn，如至少約25000Mn。在一個實施方案中，該苯乙烯熱塑性彈性體是以該共混物的總重量按重量計至少10%、如按重量計至少約20%、或甚至按重量計至少約30%存在。典型地，該苯乙烯熱塑性彈性體在該共混物中存在的水平可以基于所希望的最終特性進行優化。典型地，該乙烯乙酸乙烯酯彈性體是一種非晶相的極性聚合物。如在此所使用的，“非晶相的”是指一種基本上非結晶的(即，沒有結晶熔點)的聚合物。已發現在該乙烯乙酸乙烯酯聚合物中的乙酸乙烯酯的量值決定了該聚合物的結晶性。具體地，在該EVA共聚物中乙酸乙烯酯的百分比越高，則該乙烯鏈的結晶規律性被擾亂或破壞得越大。結晶化作用漸漸地受阻并且因為含有約50%的乙酸乙烯酯的EVA共聚物而基本上不存在了，從而產生了一種非晶相的聚合物。在一個實施方案中，本披露的乙烯乙酸乙烯酯具有按該乙烯乙酸乙烯酯的總重量的重量計大于約50%的乙酸乙烯酯含量。例如，該乙烯乙酸乙烯酯具有的乙酸乙烯酯含量是大于按該乙烯乙酸乙烯酯的總重量的重量計約60%至按重量計約80%，如按該乙烯乙酸乙烯酯的總重量的重量計約60%至按重量計約70%。此外，對于該非晶相聚合物，玻璃化轉變溫度Tg典型地是低的，例如小于約0° C。在一個實施方案中，對于該非晶相的乙烯乙酸乙烯酯，玻璃化轉變溫度是小于約0° C，例如小于約-15° C，或甚至小 于約-25° C。在一個實施方案中，該乙烯乙酸乙烯酯具有的數均分子量(Mn)為約70，000至約90，000，如約80，000至約85，000。該乙烯乙酸乙烯酯可以具有的重均分子量(Mw)為約250,000至約400，000，如約280,000至約350,000。在一個實施方案中，該乙烯乙酸乙烯酯具有的多分散性指數(Mw/Mn)為約3. O至約5. 0，如約3. 5至約4. O。在一個實施方案中，該乙烯乙酸乙烯酯具有在190° C/21. IN測試參數下的，如約I至約7，如約I. 5至約6的，希望的熔體流動指數(MI)。總體上，在200° C下使用1001/s的剪切速率的熔體粘度可以是高達約600Pa. s，如約400Pa. s至約500Pa. S。使用10001/s的剪切速率，該熔體粘度可以高達約300Pa. s，例如約IOOPa. s至約200Pa. S。在一個實施方案中，該溶液粘度在15%濃度的甲苯中是高達約2000mPa. s，例如約200mPa. s至1500mPa. s，或在30%濃度的甲苯中高達約50，OOOmPa. S，例如約7000mPa. s至30，OOOmPa. S。一種可商購的EVA是來自杜邦公司的Elvax 。在一個示例性實施方案中，該彈性體乙烯乙酸乙烯酯聚合物具有的希望的肖氏A硬度是例如約30至約40。與之相對，晶相的極性聚合物，如晶相的EVA典型地具有大于40的肖氏A硬度。典型地，非晶相的乙烯乙酸乙烯酯通過溶液聚合反應在約200巴至約1000巴的壓力下并且在約50° C至約120° C的溫度下合成。在一個實施方案中，該非晶相的乙烯乙酸乙烯酯可以通過在約I巴至約200巴的壓力下并且30° C-70° C的溫度下進行的乳液聚合而合成。相比之下，結晶的乙烯乙酸乙烯酯通過本體聚合在約1000巴至約3000巴的壓力下在約150° C至約350° C的溫度下制備。在一個實例中，該共混物包括在該聚合物共混物的總重量按重量計約1%至按重量計約99%的范圍內存在的乙烯乙酸乙烯酯。在一個實施方案中，該乙烯乙酸乙烯酯是以該聚合物共混物的總重量的按重量計大于至少約5%存在的，例如大于該聚合物共混物總重量的按重量計至少約15%。在一個具體實施方案中，該乙烯乙酸乙烯酯是以該聚合物共混物的總重量的按重量計大于至少約10%存在的，例如在該聚合物共混物的總重量的按重量計約10%至按重量計約90%的范圍內，或者甚至在按該聚合物共混物的總重量的按重量計約25%至按重量計約80%的范圍內。典型地，該乙烯乙酸乙烯酯彈性體在該共混物中存在的水平可以基于所希望的最終特性進行優化。在一個具體的實施方案中，該共混物包括一種聚烯烴彈性體。可以設想任何的聚烯烴彈性體。一種典型的聚烯烴可以包括由一種單體形成的均聚物、共聚物、三聚物、合金、或它們的任何組合，該單體諸如是乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、甲基戊烯、己烯、辛烯、或它們的任何組合。在一個實施方案中，聚烯烴彈性體可以是乙烯與丙烯或α-烯烴的共聚物、或聚丙烯與乙烯或α-烯烴的共聚物，它們通過茂金屬或非茂金屬的聚合工藝制造。商業的聚烯烴的實例包括由陶氏化學公司(Dow )、埃克森美孚公司(ExxonMob i I)、利安德巴塞爾公司()Londel-Basell 和三井公司(Mitsui)生產的 Affinity 、Engage 、Flexomer 、Versify 、Infuse 、Exact 、Vistamaxx 、Softel 和 Tafmer > Notio 。在一個實施方案中，該聚烯烴彈性體可以包括乙烯與極性乙烯基單體的共聚物，如與乙酸酯(EVA)、丙烯酸(EAA)、甲基丙烯酸(EMA)、甲基丙烯酸甲酯(EMMA)、丙烯酸乙酯(EEA)和丙烯酸丁酯(EBA)。這些乙烯共聚物樹脂的示例性供應商包括杜邦、陶氏化學公司化學品、三井公司和阿科瑪公司(Arkema)等。在另一個實施方案中，該聚烯烴彈性體可以是乙烯、馬來酸酐和丙烯酸 酯的一種三聚體，如由阿科瑪公司制造的Lotader 和由杜邦公司制造的Evalloy 。在仍另一個實施方案中，該聚烯烴彈性體可以是乙烯與丙烯酸或甲基丙烯酸的離子聚合物，如由杜邦公司制造的Surlyn 。在一個實施方案中，該聚烯烴是一種反應器等級的熱塑性聚烯烴彈性體，如由Flint Hills Resources可獲得的P6E2A-005B。在一個實施方案中，該聚烯烴彈性體應當具有低于200MPa的撓曲模量。典型地，該聚烯烴彈性體是以該共混物的總重量按重量計至少10%、如按重量計至少約20%、或甚至按重量計至少約30%存在。典型地，該聚烯烴彈性體在該共混物中存在的水平可以基于所希望的最終特性進行優化。在一個實施方案中，該共混物可以包括一種二烯彈性體。可以設想任何的二烯彈性體。例如，該二烯彈性體可以是聚丁二烯和聚異戊二烯或其共聚物；它還可以是乙烯、丙烯和一種二烯單體的三聚體(EPDM)。在一個實施方案中，該二烯彈性體可以是通過任何可設想的手段合成的。例如，該二烯彈性體是通過茂金屬或非茂金屬聚合工藝合成的。在一個示例性實施方案中，EPDM是二烯類的一種反應產物，如DCPD (二環戊二烯)、ENB (亞乙基降冰片稀)和VNB (乙基降冰片稀)。示例性的EPDM樹脂是可以從埃克森美孚公司作為Vistalon 以及從陶氏化學公司作為Nordel 以及其他供應商獲得的。在一個實施方案中，該二烯彈性體是以該共混物的總重量按重量計至少10%、如按重量計至少約20%、或甚至按重量計至少約30%存在。典型地，該二烯彈性體在該共混物中存在的水平可以基于所希望的最終特性進行優化。為了通過電子束或伽馬射線輻射使共混物交聯，需要在共混物中有多個反應活性的位點。例如，在該苯乙烯熱塑性彈性體包含至少一個自由的烯烴雙鍵的實施方案中，該聚合物中的自由烯烴雙鍵提供了在輻射下將交聯的分子位點。在一個實施方案中，如果使用飽和的樹脂來制造這些共混物，那么可以加入少量的輻射敏化劑或交聯促進劑，以確保充分的交聯并且防止在暴露于輻射的過程中通過鏈斷裂造成材料的降解。可以設想任何合理的輻射敏化劑。示例性的輻射敏化劑典型地是多功能的單體，如二甲基丙烯酸二乙二酯(DEGDMA)、三甲基丙烯酸三羥甲基丙酯(TMPTMA)、丙烯酸二季戊四醇酯(DPEA)、四丙烯酸四羥甲基甲酯(TMMTA)、三烯丙基氰尿酯(TAC)、二異氰酸甲苯酯(TDI)、二異氰酸六亞甲酯(HMDI)、間苯基二馬來酰亞胺、類似物、及其任何組合。當使用輻射敏化劑時，它能夠以該共混物的總重量的按重量計約O. 5%到約3. 0%存在。在一個實施方案中，交聯促進劑可以用于提供反應活性位點，以通過輻射來交聯這些共混物。可以設想任何合理的交聯促進劑。示例性的交聯促進劑包括在分子鏈中帶有不飽和雙鍵的聚合物，如聚異戊二烯、聚丁二烯、EPDM、SIS、SBS、類似物、及其任何組合。在一個具體實施方案中，該交聯促進劑的不飽和雙鍵將通過電子束或伽馬射線進行交聯。典型地，交聯促進劑能夠以該共混物的總重量的按重量計大于5. 0%存在。在一個實施方案中，可以在該共混物中使用一種油。可以設想任何適合的油。在一個具體實施方案中，該油礦物油，是石蠟類的或環烷類的或者是具有零芳香族含量的一種石蠟類和環烷類的混合物。例如，礦物油能夠以該共混物的總重量的按重量計約0%至按重量計約70%來使用。在一個實施方案中，這些共混物是基本上無油的。如在此使用的，“基本上無油”是指一種共混物所包括的礦物油以該共混物的總重量的按重量計小于約O. 1%存 在。例如，該苯乙烯熱塑性彈性體可以是可熔融處理的，而不需要加入增量油或增塑劑。在一個實施方案中，該乙烯乙酸乙烯酯彈性體可以是可熔融處理的，而不需要加入增量油或增塑劑。在一個示例性的實施方案中，該共混物進一步包括任何可以設想的添加劑，如潤滑劑、填充劑、增塑劑、抗氧化劑、或它們的任何組合。示例性的潤滑劑包括硅油、蠟、增滑助齊U、抗阻塞劑、以及類似物。示例性的潤滑劑進一步包括由聚烯烴接枝的硅烷、聚乙烯或聚丙烯蠟、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸、脂肪酸酯、以及類似物。典型地，該潤滑劑能夠以該共混物的總重量的按重量計小于約2. 0%存在。在一個實施方案中，該潤滑劑能夠以該共混物的總重量的按重量計小于約O. 5%存在。示例性的抗氧化劑包括酚類、受阻的胺類抗氧化劑。示例性的填充劑包括碳酸I丐、滑石、不透射線(radio-opaque )的填充劑,例如硫酸鋇、氯氧化鉍、它們的任何組合、以及類似物。示例性的增塑劑包括任何已知的增塑劑，例如礦物油以及類似物。典型地，一種添加劑可以存在的量值為該聚合物共混物的總重量的按重量計不大于約50%，如該聚合物共混物的總重量的按重量計不大于約40%，或者甚至該聚合物共混物的總重量的按重量計不大于約30%。作為替代方案，該共混物可以不含潤滑劑類、填充劑類、增塑劑類、以及抗氧化劑類。該第一彈性體聚合物與第二彈性體聚合物的共混物的組分可以是通過任何已知的方法進行熔融處理的，以形成該共混物。在一個實施方案中，該第一彈性體聚合物與該第二彈性體聚合物可以通過干式共混或配混進行熔融加工。該干的共混物可以處于粉末、料粒、或球粒的形式。該共混物可以是由一種連續的雙螺桿配混工藝或批量相關的密煉工藝制成的。然后可以將這些共混物的球粒供應到一個單螺桿擠出機中，以制造如柔性管產品的物品。還可以將共混物在一個配備有混合元件的單螺桿擠出機中混合，并且然后直接擠出成一個物品，如管產品。在一個具體實施方案中，該共混物可以通過本領域已知的設想的任何方法進行熔體加工，諸如層壓、流延、模制、等等。在一個實施方案中，該共混物可以是注塑模制的。在一個實施方案中，取決于確切的應用需要，可以從這些共混物制成任何物品。然后在一種批次工藝或輥對輥工藝中，將所得到的物品用電子束或伽馬射線照射。在一個具體實施方案中，電子束輻射包括由Van deGraaff發生器或電子加速器產生的電子束。來自電子束加速器的具有在約O. 5Mev到約10. OMev之間能力的電子束可以用于使所獲得物品的共混物交聯。劑量典型地是在約IOKGy與約200KGy(約IMrad到約20Mrad)之間。在一個示例性實施方案中，為了通過伽馬射線使該共混物交聯，可以使用來自60Co源的約IMrad到約IOMrad的福射。該聚合物共混物有利地可以承受滅菌過程。在一個實施方案中，該聚合物共混物通過設想到的任何方法進行滅菌。例如，該聚合物共混物是在輻射交 聯之后滅菌的。示例性的滅菌方法包括蒸汽、伽馬射線、氧化乙烯、電子束技術、其組合、以及類似物。在一個具體實施方案中，該聚合物共混物通過蒸汽滅菌來滅菌。在一個示例性實施方案中，該聚合物共混物對于在高達約121° C的溫度下、持續高達約30分鐘的蒸汽滅菌而言是耐熱的。在一個實施方案中，該聚合物共混物對于在高達約135° C的溫度下進行高達約20分鐘的蒸汽滅菌而言是耐熱的。在一個實施方案中，該聚合物共混物可以形成為一種單層物品、多層物品，或者可以層壓、涂覆、或成形在一個基底上。多層物品可以包括多個層，例如增強層、粘合劑層、阻擋層、耐化學品的層、金屬層、它們的任何組合、以及類似物。該共混物可以被成形為任何有用的形狀，例如薄膜、薄片、管道、以及類似物。該聚合物共混物可以粘附或粘結到其他基底上，包括聚烯烴類(聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、以及類似物)和苯乙烯類(聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、高度耐沖擊的聚苯乙烯(HIPS)、以及類似物)。在一個具體的實施方案中，該聚合物共混物可以被用來生產管道以及軟管。例如，該聚合物共混物可以被用作管道或軟管來生產低毒性的泵送管道、增強的軟管、耐化學品的軟管、編織的軟管、以及低滲透性的軟管以及管道。例如，可以提供具有對于所選擇的具體應用有用的任何直徑大小的管道。在一個實施方案中，該管道可以具有高達約2. O英寸，例如約O. 25英寸、O. 50英寸、以及I. O英寸的外徑(0D)。該聚合物共混物的管道有利地表現出希望的特性，例如化學穩定性以及增加的壽命。例如，該管可以具有大于約10小時的壽命，如大于約20小時，或甚至更大的泵壽命，如在600RPM下用標準泵頭來測量的。本發明的這些實施方案可以產生具有所希望的機械特性的低毒性物品。在一個實施方案中，所形成的輻射交聯的物品是基本上不含增塑劑或其他低分子量的增充劑的，這些增充劑可能會浙濾到它所傳輸的液體當中。如在此使用的，“基本上不含”是指一種輻射交聯的物品具有小于約IOOppm的總有機物含量(TOC)(根據ISO 15705和EPA 410. 4測量)。在實施方案中，所得到的輻射交聯的物品可以具有另外多種所希望的物理以及機械特性。例如，該輻射交聯的物品是柔性的、抗扭結的、并且表現為透明或至少半透明。具體地，這些所得到的輻射交聯的物品具有希望的柔性、實質上的透明度或半透明度、希望的玻璃化轉變溫度、希望的低溫性能、以及對油和醇的化學耐受性。例如，具有該第一彈性體聚合物與該第二彈性體聚合物的輻射交聯的物品可以有利地產生低硬度物品。例如，可以形成具有在約40與約90之間的肖氏A硬度并具有所希望的機械特性的一種輻射交聯的物品。此種特性表明了一種柔性材料。除了所希望的硬度之外，該輻射交聯的物品具有有利的物理特性，如所希望的極限伸長率和在升高的溫度下較低的壓縮變形。極限伸長率是根據ASTM D-412測試方法使用Instron儀器測定的。例如,該福射交聯的物品可以展現出至少約400%、如至少約500%、如至少約600%、或甚至至少約700%的極限伸長率。在一個實施方案中，該輻射交聯的物品的、根據ASTM D-395在約121° C下測量的壓縮變形是小于約50%。該聚合物共混物的應用眾多。具體地，該聚合物共混物的無毒性質使得該材料對于任何其中不希望毒性的應用是有用的。例如，該聚合物共混物具有對于FDA、USP、以及其他法規認可的潛力。在一個示例性實施方案中，該聚合物共混物可以用于多種應用中，例如工業、醫療、衛生保健、生物制藥、飲用水、食品與飲料、實驗室，等等。在一個實施方案中，該聚合物共混物還可以是安全處置的，因為在焚燒時它基本不產生有毒氣體并且如果進行填埋不會有增塑劑浙慮進環境中。SM實例I苯乙烯熱塑件彈件體與聚烯烴的共混物對Kraton D2109測試了機械和物理特性。總體而言，Kraton D2109是苯乙烯TPE樹脂、聚烯烴、和礦物油的一種熔融混配材料，從賓夕法尼亞州彼得羅利亞市的索恩本公司 (Sonneborn)獲得。在約400的平坦特征曲線下將Kraton D2109注塑模制成多個基板，以便進行肖氏A硬度、拉伸和高溫壓縮變形測試。還可以將其直接擠出為O. 375英寸外徑(OD)X
0.25英寸內徑(ID)的管道。可處理性良好，因為在管的尺寸和溫度窗口方面沒有問題。其觸感類似絲(與C-Flex “粗糙”的情況相反)并且具有一層“硅感(silicone feel)”。值得注意地，該管道顯示出回彈和彈性的跡象。將這些基板和盤管以約6. SMrad和約13. 6Mrad的兩種不同計量速率下用電子束照射，它們分別對應于4和8個道次(passes)、各自為約
1.7MRad。然后對所照射的基板測試硬度、拉伸和壓縮變形，如根據ASTM D-395所測量的。結果在表I和2中列表顯示。將從高級彈性體系統公司(Advanced Elastomer Systems)獲得的Santoprene (聚烯烴熱塑性橡膠)用作對比管道，對其三個等級進行壓縮變形測試。表I
I特性— 未暴露I暴露于電予束
Kraton D2109 —4 道次 8 道次
肖氏α硬度~^^52h-------
斷裂強度，psi4758701045
極限伸長率，% — 970690735
I 120oC 壓縮變形—32.8 I 17.811.S表2
Santoprene等級120° C壓縮變形
8281-642 Γ2
8281-6527 9
8281-7530 2電子束交聯的管道可以加熱密封，雖然在比正常情況下的標準C-Flex更高的溫度下固化。然而，熱固化溫度必須從對于標準C-Flex管道的160° C提高到約180° C，以便將輻射交聯的Kraton D2109管道熱密封。照射后的Kraton D2109產品展現出更高的斷裂強度、更低的斷裂伸長率和明顯改進的高溫(120° C)壓縮變形，這是優于聚烯烴熱塑性橡膠的性能的。照射后的Kraton D2109化合物產生了約50A的硬度、約1000磅/平方英寸的斷裂強度、約735%的極限伸長率、和在120° C約12%的壓縮變形。照射至高達8道次電子束以進行交聯的Kraton D2109泵管道(O. 25x0. 38英寸)在600RPM下使用標準頭經受蠕動泵測試。對照射后的管道還進行了在600RPM下使用EZ負載頭的泵壽命測試。為了比較的目的，還在EZ負載上測試了澄清的R70-374C-FleX尺寸17的管道。如從以下的表3中的結果可以看出的，XL-Cflex (Kraton D2109)在失效之前在標準頭上泵送了約50小時。出人意料地，同樣的管道在失效前在EZ負載上泵送了約1000小時。相比之下，澄清的C-Flex R70-374在失效前在標準和EZ負載頭上均泵送了約10小時，這表面泵頭的設計是不重要的。同樣，R70-374的散裂表現也可見地比照射的D2109(XL-CFlex)更差，后者表現出了最小的散裂(如在泵測試過程中在視覺上觀察到的)。表3
權利要求
1.一種柔性管材，包括以下各項的一種輻射交聯的共混物 a)一種第一彈性體聚合物，包括苯乙烯熱塑性彈性體、乙烯乙酸乙烯酯彈性體、聚烯烴彈性體、或其組合；以及 b)一種第二彈性體聚合物，包括聚烯烴彈性體、二烯彈性體、或其組合，前提是該第一彈性體聚合物與該第二彈性體聚合物是不同的。
2.如權利要求I所述的柔性管材，其中該苯乙烯熱塑性彈性體包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-異戍二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯(SEPS)、苯乙烯-乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEEBS)、苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEEPS)、苯乙烯-異戍二烯-丁二烯(SIBS)、或其組合。
3.如權利要求2所述的柔性管材，其中該苯乙烯熱塑性彈性體包括至少一個自由的烯烴雙鍵。
4.如權利要求1-3中任何一項所述的柔性管材，其中該烯烴彈性體包括聚丙烯，聚乙烯，乙烯與丙烯的共聚物，乙烯與α -烯烴的共聚物，乙烯與極性乙烯基單體的共聚物，乙烯、馬來酸酐和丙烯酸酯的三聚體，乙烯和丙烯酸的離子共聚物，乙烯和甲基丙烯酸的離子共聚物，或其組合。
5.如權利要求1-4中任何一項所述的柔性管材，其中該聚烯烴彈性體具有低于約200MPa的撓曲模量。
6.如權利要求1-5中任何一項所述的柔性管材，其中該二烯彈性體是乙烯丙烯二烯單體(EPDM)。
7.如權利要求1-6中任何一項所述的柔性管材，包括一種潤滑劑，該潤滑劑以按該混合物的總重量計小于約1.0%存在。
8.如權利要求7中所述的柔性管材，其中該潤滑劑以按該混合物的總重量計小于約O.1%存在。
9.如權利要求1-8中任何一項所述的柔性管材，進一步包括一種礦物油，該礦物油以按該混合物的總重量計在約0%到按重量計約70. 0%存在。
10.如權利要求1-9中任何一項所述的柔性管材，進一步包括一種輻射敏化劑、一種交聯促進劑、或其組合。
11.如權利要求10所述的柔性管材，其中該輻射敏化劑以按該混合物的總重量計在約O.5%到按重量計約3. 0%存在。
12.如權利要求10中所述的柔性管材，其中該交聯促進劑以按該混合物的總重量計大于約5. 0%存在。
13.如權利要求1-12中任何一項所述的柔性管材，其中該輻射交聯的共混物具有在約40到約90的肖氏A硬度。
14.如權利要求1-13中任何一項所述的柔性管材，其中輻射交聯包括伽馬輻射、電子束輻射、或其組合。
15.如權利要求1-14中任何一項所述的柔性管材，其中該輻射交聯的共混物對于在至少約121° C的蒸汽滅菌溫度而言是耐熱的。
16.如權利要求15所述的柔性管材，其中該輻射交聯的共混物對于在至少約135°C的蒸汽滅菌溫度而言是耐熱的。
17.如權利要求1-16中任何一項所述的柔性管材，其中該輻射交聯的共混物被形成為一個單層管或一個多層管。
18.如權利要求1-17中任何一項所述的柔性管材，具有實質性的透明性。
19.如權利要求1-18中任何一項所述的柔性管材，其中該輻射交聯的共混物具有在600RPM下使用標準頭測量的大于約50小時的泵壽命。
20.如權利要求1-19中任何一項所述的柔性管材，其中該輻射交聯的共混物具有小于約IOOppm的總有機物含量(TOC)。
21.一種用于制造材料的方法，包括 提供一種第一彈性體聚合物，包括苯乙烯熱塑性彈性體、乙烯乙酸乙烯酯彈性體、聚烯烴彈性體、或其組合； 提供一種第二彈性體聚合物，包括聚烯烴彈性體、二烯彈性體、或其組合，前提是該第一彈性體聚合物與該第二彈性體聚合物是不同的； 將該第一彈性體聚合物與該第二彈性體聚合物共混； 將該共混物擠出或注塑模制；并且 用輻射使該共混物交聯。
22.如權利要求21所述的方法，其中該苯乙烯熱塑性彈性體包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-異戍二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯(SEPS)、苯乙烯-乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEEBS)、苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEEPS)、苯乙烯-異戍二烯-丁二烯(SIBS)、或其組合。
23.如權利要求22所述的方法，其中該苯乙烯熱塑性彈性體包括至少一個自由的烯烴雙鍵。
24.如權利要求21-23中任何一項所述的方法，其中該烯烴彈性體包括聚丙烯，聚乙烯，乙烯與丙烯的共聚物，乙烯與α -烯烴的共聚物，乙烯、丙烯與一種二烯單體的三聚物，乙烯與極性乙烯基單體的共聚物，乙烯、馬來酸酐和丙烯酸酯的三聚體，乙烯和丙烯酸的離子共聚物，乙烯和甲基丙烯酸的離子共聚物，或其組合。
25.如權利要求21-24中任何一項所述的方法，其中該聚烯烴彈性體具有低于約200MPa的撓曲模量。
26.如權利要求21-25中任何一項所述的方法，其中該二烯彈性體是乙烯丙烯二烯單體(EPDM)。
27.如權利要求21-26中任何一項所述的方法，其中該共混物進一步包括一種潤滑劑，該潤滑劑以按該混合物的總重量計小于約I. 0%存在。
28.如權利要求27中所述的方法，其中該潤滑劑以按該混合物的總重量計小于約O.1%存在。
29.如權利要求21-28中任何一項所述的方法，進一步包括一種礦物油，該礦物油以按該混合物的總重量計在約0%到按重量計約70. 0%存在。
30.如權利要求21-29中任何一項所述的方法，進一步包括一種輻射敏化劑、一種交聯促進劑、或其組合。
31.如權利要求30所述的方法，其中該輻射敏化劑以按該混合物的總重量計在約O.5%到按重量計約3. 0%存在。
32.如權利要求30中所述的方法，其中該交聯促進劑以按該混合物的總重量計大于約5.0%存在。
33.如權利要求21-32中任何一項所述的方法，其中將該共混物擠出或注塑模制包括將該共混物擠出或注塑模制成一個單層管或一個多層管。
34.如權利要求21-33中任何一項所述的方法，其中使該共混物交聯是通過伽馬輻射、電子束輻射、或其組合。
35.如權利要求21-34中任何一項所述的方法，進一步包括將該輻射交聯的共混物滅菌的步驟。
36.如權利要求35所述的方法，其中該輻射交聯的共混物是在至少約121°C的溫度下通過蒸汽滅菌來進行滅菌的。
37.如權利要求36所述的方法，其中該輻射交聯的共混物是在至少約135°C的溫度下通過蒸汽滅菌來進行滅菌的。
全文摘要
一種柔性管材包括一種第一彈性體聚合物，包括苯乙烯熱塑性彈性體、乙烯乙酸乙烯酯彈性體、聚烯烴彈性體、或其組合；以及一種第二彈性體聚合物，包括聚烯烴彈性體、二烯彈性體、或其組合，前提是該第一彈性體聚合物是與該第二彈性體聚合物不同的。在一個實施方案中，一種制造材料的方法包括提供該第一彈性體聚合物、提供該第二彈性體聚合物、將該第一彈性體聚合物與該第二彈性體聚合物共混、將該共混物擠出或注塑模制、并且用輻射使該共混物交聯。
文檔編號F16L11/04GK102782036SQ201080058713
公開日2012年11月14日 申請日期2010年12月29日 優先權日2009年12月29日
發明者C·S·戈盧布, G·L·斯塔迪特, H·薩丁哈, M·F·科爾頓, M·J·齊瓦尼斯, M·W·西蒙, N·克萊特林哲, R·L·威爾斯, S·K·席德哈馬里, W·E·加夫, W·瑞珍, Z·劉 申請人:美國圣戈班性能塑料公司