CN107438645A - 具有防腐蚀聚烯烃覆盖层的金属管道 - Google Patents
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Abstract
本发明提供如下的金属管道：其在所述金属管道的至少一段上涂覆有聚烯烃涂覆体系，其中所述体系由以下层构成：(a)任选地，铬酸盐、磷酸盐或其它盐的腐蚀防护层；(b)基于聚烯烃的胶粘剂，其优选地以0.3–5mm的厚度；(c)PE或PP涂覆物层，其优选地以1‑10mm的厚度；(d)任选地，在所述基于聚烯烃的胶粘剂和PE或PP层之间的粘附促进层；其中所述基于聚烯烃的胶粘剂包含由基本上饱和的烃构成的有机相，和其中所述胶粘剂包含无定形的聚丙烯、乙烯‑丙烯共聚物或聚(异)丁烯(共)聚合物，当施加10kgf/cm2的压力时所述胶粘剂是能流动的，其中所述PE或PP涂覆物在该涂覆的段上面是连续层，和其中所述基于聚烯烃的胶粘剂粘附至所述金属管道和所述PE或PP涂覆物两者。
Description
技术领域
本发明涉及如下的金属管道(pipe)、以及其制备方法：所述金属管道具有环绕所述金属管道的防腐蚀聚烯烃覆盖层。
更具体地，本发明涉及具有聚烯烃涂覆体系的金属管道、和向金属管道提供聚烯烃涂覆体系以保护所述金属管道不受损害所述管道的寿命和操作的由环境引起的腐蚀和其它有害和劣化的作用和力的方法。
此外，本发明涉及所述聚烯烃涂覆体系用于涂覆管道段(section)例如安装接头(field joint)的用途。
背景技术
用热塑性或热固性材料的一个或多个层适当地涂覆的金属管道例如钢管道对于在腐蚀性周围条件下导致的腐蚀是高度耐受性的。由于该原因，这样的经涂覆的金属管道被用于各种各样的领域例如如下中：用于原油或天然气的供应的管路(pipeline)、气体分配管道(配气管道，gas service pipe)、和水分配管道(配水管道，water service pipe)。特别地，用于原油或天然气的供应的管路通常利用经涂覆的钢管道，因为这样的管路通常被安装在严酷的周围条件下。
在现有技术中，公开了许多防腐蚀涂覆体系。常见的防腐蚀体系包括如下的涂覆体系和这样的体系的组合：其包括多种材料层、收缩套管、和任选地具有胶粘剂层(胶层、胶粘层，adhesive layer)的带(tape)。
在本领域中，于在制造厂(factory)中施加的涂覆物(涂层，coating)(通常覆盖管道的最大部分)和在现场在由于必须将管道焊接在一起而未被涂覆的小段上施加的涂覆物之间进行区分。制造厂涂覆的管道也被称作“预涂覆的”、工厂(mill)施加的涂覆物等。
制造预涂覆的钢管道的商业方法通常如下：将钢管道的表面通过喷砂而清洁。然后将钢管道通过感应加热而加热以施加任选的防腐蚀层，例如施加铬酸盐、磷酸盐等。在经加热的管道上的必备层是底漆，其通常为环氧涂覆物。环氧涂覆物通过金属管道的热而被固化，并且经常被称作“熔合粘结(fusion bond)环氧”。环氧涂覆物的施加是需要紧密工艺控制的过程。环氧涂覆物是作为粉末施加的，所述粉末是爆炸危险物。另外，环氧涂覆物的品质非常依赖于如下的品质：清洁(喷砂和除去任何灰尘)，和例如，在施加所述涂覆物时空气中的水分。不过，许多年来，环氧涂覆物是工业标准物。
可施加改善保护的其它层，例如数毫米厚度的聚乙烯或聚丙烯的聚烯烃涂覆物。该聚烯烃层通常需要在环氧涂覆物和聚烯烃层之间的另外的胶粘剂层。
US 2004/0191515公开了一种管道涂覆物，其特别是用于原油输送用海底管路。通常，这样的涂覆物由如下构成：施加在钢管道上的基于环氧的保护性涂覆物，其然后被海洋混凝土层覆盖。所述覆盖物包括：与聚丙烯或聚乙烯烧结材料混合的聚丙烯或聚乙烯共聚物的层，其施加在基于环氧的保护性涂覆物和海洋混凝土层之间以增强涂覆体系的耐剪切性。
US 5817413和US 6033776公开了包括如下的高剪切管路带：背衬材料，所述背衬材料在其一个表面上具有基于橡胶的胶粘剂层以用于环氧涂覆的钢管道上。
US 6589346讨论了对于保护用于地下安装的钢管道和管线(tubing)不受腐蚀所遇到的技术问题。通常的方法涉及对钢管道的表面喷砂，将所述表面用环氧涂覆物涂覆和将其用聚烯烃护套(jacketing)材料例如HDPE或者PP带覆盖。通过使用带作为护套材料，其中将所述带环绕管道螺旋缠绕，在交叠区域处可出现弱的接头(接合点，joint)，并且可发现径向或纵向焊接接头差的覆盖。此外，螺旋缠绕的护套材料被认为导致环氧涂覆物对管道的差的低温粘附。
存在许多其它体系，例如，涂覆施加在熔合粘结的环氧上的聚氨酯，或者数种类型的带。
除了这些工业涂覆管道(具有工厂施加的涂覆物的管道、或者制造厂涂覆的管道)之外，在现场在其中将相继的管道彼此焊接的位置(安装接头或者环焊缝)上施加涂覆物的套管也是必要的。提出了许多体系来用于这样的应用。
WO 00/52381公开了用于密封经涂覆的金属管道的焊接接头的收缩套管，其中在套管的末端部分和涂覆物的边缘之间施加密封剂或胶粘剂。所述胶粘剂可为基于聚酰胺的热熔性胶粘剂配方。所述密封剂优选为无规立构聚丙烯和聚异丁烯的共混物、任选地与增粘剂的共混物。
CA 2308802公开了可施加在经聚丙烯涂覆的管路的裸露的焊接接头上的热收缩性聚烯烃收缩套管。对于高温管路，使用通常由环氧/胶粘剂/聚丙烯的组合构成的聚丙烯涂覆物。对于将这样的热收缩性聚烯烃收缩套管施加至聚丙烯涂覆的管道的焊接接头而言，胶粘剂对于将收缩套管的末端边缘粘结至丙烯涂覆物的末端边缘以保证恰当的密封是必要的。
US 6355318也公开了基于收缩套管的体系，其用于保护经预先隔离的管道的焊接接头。在现场，将经预先隔离的管道通过如下连接：将延伸超出绝缘材料的分配管道焊接，随后通过施加收缩套管将焊接点绝缘。如以上已经解释的这样的收缩套管的重要要求是，其提供水密连接和对于所述绝缘物的机械保护，并且因此应当非常良好地粘附至所述绝缘物以及所述管道。为此，在所述绝缘材料的边缘和所述收缩套管的边缘之间施加胶粘剂组合物。
US 6465547、US 6569915和US 6794453公开了涂覆用或者绝缘用交联聚丙烯组合物。
US 2004/0028862中公开了另一收缩套管体系。具体地，该专利申请涉及热收缩性聚合物型环绕包裹式套管的交叠边缘的接合和密封。这样的套管包括：热收缩性聚烯烃材料的外层；和胶粘剂的内层，其将套管粘附至基底。使套管环绕包裹管路的焊接接头，随后加热以导致套管的收缩。在热收缩步骤之前，将套管的交叠边缘通过补片(贴片，patch)覆盖以防止交叠末端在热收缩期间滑动和交叠点的随后蠕变。
EP2081761中描述了聚烯烃胶粘剂。所述胶粘剂可施加在裸露的管道上、或者涂覆有环氧或聚烯烃的管道上。进一步地，所述胶粘剂可用作为如下的带施加的异丁烯/填料混合物覆盖：其中聚异丁烯/填料混合物存在于聚乙烯或聚丙烯带上。所提出的进一步的可能性是将所述胶粘剂施加在安装接头上，和进一步施加收缩套管。
以商品名FAST供应的制造厂涂覆体系包括：主(底，primary)涂覆物，其由冷施加的、基于非交联的非结晶性的整块粘滞性(viscous)聚合物的预先制造的包裹涂覆物制成；和提供于包括厚壁的、辐射交联的、高密度聚乙烯的外层的带上、在用于机械保护的胶粘剂上的外层。
存在由Bredero Shaw以商品名供应的其它制造厂涂覆体系，其包括丁基橡胶胶粘剂内层和聚乙烯挤出顶部涂层(topcoat)。
本发明的一个目的是提供这样的涂覆体系：其容易施加，并且其提供具有非常好的性质的涂覆体系。
此外，优选的是，这样的体系容许在现场将涂覆体系有效地施加在安装接头、即裸露的金属管道的涂覆段处，同时提供非常好的性质。
发明内容
本发明提供这样的金属管道，所述金属管道在所述金属管道的至少一段上涂覆有聚烯烃涂覆体系，其中所述体系由以下层构成：
a.任选地，在所述金属管道上的铬酸盐、磷酸盐或其它盐的腐蚀防护层；
b.基于聚烯烃的胶粘剂，其优选地厚度为0.3-5mm厚度；
c.PE或PP涂覆物层，其优选地厚度为1-10mm厚度；
d.任选地，在所述基于聚烯烃的胶粘剂和PE或PP层之间的粘附促进层；
e.任选地，在所述PE或PP层之外的其它层；
其中所述基于聚烯烃的胶粘剂包含由基本上饱和的烃构成的有机相，和其中所述胶粘剂包含无定形的聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、或者聚(异)丁烯(共)聚合物，当施加10kgf/cm2的压力时所述胶粘剂是能流动的，其中所述PE或PP涂覆物在该涂覆的部分上面是连续层，和其中所述基于聚烯烃的胶粘剂粘附至所述金属管道和所述PE或PP涂覆物两者。
此外，本发明提供这样的金属管道，所述金属管道在所述金属管道的至少一段上涂覆有环绕所述金属管道的防腐蚀聚烯烃覆盖层，其中所述金属管道在其中存在所述防腐蚀聚烯烃涂覆物的段处不包括环氧涂覆物，所述金属管道包括
a.任选地，铬酸盐、磷酸盐或其它盐的腐蚀防护层；
b.与所述金属和/或所述腐蚀防护层直接接触的基于聚烯烃的胶粘剂，其优选地以0.3-5mm的厚度；
c.PE或PP涂覆物层，其优选地厚度为1-10mm厚度；
d.任选地，在所述基于聚烯烃的胶粘剂和所述PE或PP层之间的粘附促进层；
其中所述基于聚烯烃的胶粘剂包含由基本上饱和的烃构成的有机相，和其中所述胶粘剂包含无定形的聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物或聚(异)丁烯(共)聚合物，当施加10kgf/cm2的压力时所述胶粘剂是能流动的，其中所述PE或PP涂覆物在该涂覆段上面是连续层，和其中所述基于聚烯烃的胶粘剂粘附至所述金属管道和所述PE或PP涂覆物两者。
在一个优选实施方式中，所述基于聚烯烃的胶粘剂基本上由有机相和无机相构成，所述有机相包括具有75-180℃的环球法软化点的无定形聚烯烃、和具有约-5℃或更低的Tg和在100℃下4500mm2/s或更低的运动粘度的第二脂族材料，其中所述有机组分以95/5-10/90(所述聚合物相对于所述第二材料)的重量量存在；所述无机相包括填料，所述填料在整个组合物中以至少约15重量％的量存在。该基于聚烯烃的胶粘剂在压力下是粘弹性的，但是当仅施加轻的压力时不流动。因此，所述胶粘剂层不具有流挂或位移的倾向。
具体实施方式
本发明提供至少部分地涂覆有聚烯烃涂覆体系的金属管道。
在本发明的一个实施方式中，所述涂覆体系由以下层构成：
a.任选地，在所述金属管道上的铬酸盐、磷酸盐或其它盐的腐蚀防护层；
b.基于聚烯烃的胶粘剂，其优选地具有0.3-5mm厚度；
c.PE或PP涂覆物层，其优选地以1-10mm的厚度；
d.任选地，在所述基于聚烯烃的胶粘剂和PE或PP层之间的粘附促进层；
e.任选地，在所述PE或PP层之外的其它层；
在另一实施方式中，所述金属管道至少部分地在所述金属管道的一段上涂覆有环绕所述金属管道的防腐蚀聚烯烃覆盖层，其中所述金属管道在其中存在所述防腐蚀聚烯烃涂覆物的段处不包括环氧涂覆物，所述金属管道包括：
a.任选地，铬酸盐、磷酸盐或其它盐的腐蚀防护层；
b.与所述金属和/或所述腐蚀防护层直接接触的基于聚烯烃的胶粘剂，其优选地以0.3-5mm厚度；
c.PE或PP涂覆物层，其优选地以1-10mm的厚度；
d.任选地，在所述基于聚烯烃的胶粘剂和所述PE或PP层之间的粘附促进层；
在这两种实施方式中，所述基于聚烯烃的胶粘剂包含由基本上饱和的烃构成的有机相，和其中所述胶粘剂包含无定形的聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物或聚(异)丁烯(共)聚合物，当施加10kgf/mm2的压力时是能流动的，所述PE或PP涂覆物层是连续层，和所述聚烯烃胶粘剂粘附至所述金属管道和所述PE或PP涂覆物两者。
在所有实施方式中，所述基于聚烯烃的胶粘剂是非固化性的，即，其在其数年的寿命内保持具有基本上相同的物理性质。因此，在所述胶粘剂的寿命期间存在流动性。为了实现这样的持久的流动性，所述基于聚烯烃的胶粘剂应当未被交联，也不是交联性的(在自然条件下)。因此，如果非交联，则基于丁基橡胶(98％丁烯、2％异戊二烯)的胶粘剂包含相当大的量的具有约2mol％不饱和度(不饱和值，unsaturation)的聚合物。如果非交联，则所述橡胶将是流动性的，但是不是在数年内稳定的。在所述丁基橡胶被交联(其通常如此)的情况下，则所述胶粘剂将不是流动性的。
短语‘由基本上饱和的烃构成’在本发明的上下文中意指，所述有机相的平均不饱和度应为约1mol％或更小、优选地约0.5mol％或更小，和/或相对于所述胶粘剂的有机相，约1当量或更少的烯属不饱和值/5000的分子量、优选地约1当量或更少的烯属不饱和值/10,000的分子量(0.01meq/g)、和甚至更优选地约1当量或更少的烯属不饱和值/20,000的分子量、和甚至更优选地约1当量或更少的烯属不饱和值/50,000分子量(0.002meq/g)。
所述基于聚烯烃的胶粘剂在压力下是粘性的(tacky)，优选地，所述基于聚烯烃的胶粘剂在23℃下对于基底至少在将所述复合物(化合物，compound)压向其时是粘性的。所述复合物可获得足以让所述材料粘附至表面的粘附并且当粘附时，所述复合物呈现出内聚破坏。
测定粘性(tackiness)的合适试验–与N 12068类似-如下：将25cm长5cm宽的材料条(1.4-2mm厚)用10kg力/1cm2以使得没有空气被截留在该胶粘条下面的方式压向清洁的钢板持续10秒。之后，将该样品在23℃下存放24小时，并且以90°剥离试验、例如用拉伸试验机对所述复合物进行试验。根据本发明的基于聚烯烃的胶粘剂呈现出内聚破坏，并且所述材料的部分保持粘附至金属表面。优选地，所述基于聚烯烃的胶粘剂在约5kg力/cm2下、和甚至更优选地在2kg力/cm2下是粘性的。
在这两种实施方式中，所述基于聚烯烃的胶粘剂优选地基本上由有机相和无机相构成，所述有机相包括具有75-180℃的环球法软化点的无定形聚烯烃、和具有约-5℃或更低的Tg和在100℃下4500mm2/s或更低的运动粘度的第二脂族材料，其中所述有机组分以95/5-10/90(所述聚合物相对于所述第二材料)的重量量存在；所述无机相包括填料，所述填料在整个组合物中以至少约15重量％的量存在。
所述PE或PP涂覆物是连续层，这意味着–在其中施加所述涂覆物的段上–所述PE或PP涂覆物热熔合粘结至其自身(熔接)。该聚烯烃涂覆物赋予所述涂覆体系以机械强度，并且因此，本发明的一个优点是，由于该热熔合的聚烯烃层，机械性质是最优的。
为了实现连续层，优选地将所述PE或PP涂覆物挤出在其中施加本发明的涂覆体系的管道段上面。然而，也可施加加热的带(heated tape)，其根据ISO NORM 21809-3Part 5B和5E缠绕在所述管道上面。在该体系中，将所述PE或PP带加热至这样的温度：所述带的交叠部分熔融至彼此。相比之下，在低于例如50℃的温度下施加的冷施加的具有PP或PE膜和胶粘剂的带在本发明的意义上不是连续的，因为所述PE或PP层之间的粘结是经由胶粘剂。
本发明的涂覆体系容许将所述胶粘剂施和涂覆物在与用环氧涂覆物的情况下通常可能的相比低得多的温度下作为制造厂涂覆物施加。防止了金属管道在200℃下的热危险、或者因为使用粉末状环氧而引起的爆炸危险，并且根据本发明的涂覆体系对于施加条件远没有常用的熔合粘结环氧体系敏感。此外，在使用中，所述涂覆体系具有自愈合性质。进一步的优点(特别是对于PE涂覆的管道而言)是，涂覆物更好地耐受UV，并且因此，这样的经涂覆的管道与环氧涂覆的管道相比具有显著更好的户外(露天，outdoor)存储稳定性。
本发明的涂覆体系容许将所述胶粘剂和涂覆物作为安装接头涂覆物施加。如果在现场–其可为在岸上或者海上-施加，覆盖安装接头，则所述体系容许高度自动化的体系、具有非常高品质的涂覆物、与现有技术中使用的安装接头涂覆体系相比使用更少的组分和/或更低危险性。例如收缩套管通常通过明焰加热器加热。本发明的涂覆体系消除了对这样的明焰的需要。
所述基于聚烯烃的胶粘剂通常以约0.2mm或更大-约7mm或更小、优选地约0.3mm或更大-约5mm或更小、优选地0.8mm-3mm和甚至更优选地约2.5mm或更小的厚度存在于所述金属管道上。
所述PE或PP涂覆物层优选地以约1-约10mm、优选地约2-约5mm的厚度存在。低至0.5mm的更小厚度和高至100mm的更大厚度是同样可能的，但是不太常见。
所述胶粘剂层的优选厚度优选地与所述PE或PP涂覆物的优选范围组合。
附图说明
为了测试自愈合性质，用钻头穿过通过挤出施加在金属管道上的PE和胶粘剂层产生6mm直径孔。所述金属管道初始是可见的。在约20小时之后，所述孔被所述胶粘剂覆盖，并且所述管道被保护不受腐蚀。被破坏的涂覆物和自愈合的涂覆物的照片示于图1A和1B中。
金属管道
在油气工业中、或者对于输送水而言，通常使用金属或钢管道。通常，这些管道具有约33.7mm cm(25mm(1英寸)内径)-约2540mm(100英寸)的外径。优选的是范围为约60.3(2英寸)-约1625mm(60英寸)的钢管道直径。
所述管道可在内部被涂覆，该涂覆物优选地在所述管道的外部上的涂覆物之前施加。然而，内部涂覆物的施加也可在外部上施加涂覆物之后进行。
在施加涂覆物之前，通常对所述金属管道进行喷砂以提高所施加的层的粘附，和获得符合ISO 8501的清洁度。本发明的优点之一是，喷砂通常是有用的，但是一些残留的氧化铁(锈)、或者一些灰尘或盐颗粒的存在对于抗腐蚀性或者在所述金属管道上的涂覆物的性能无害。因此，喷砂可不是必要的，这在如下情况下是特别有利的：在安装接头上使用所述聚烯烃涂覆体系。
如以下进一步公开的，在喷砂之后，可施加防腐蚀金属盐层，虽然其不是必要的。
如果存在防腐蚀层，则其通常以约1-1000纳米、优选地约2-200nm的厚度存在。
可用于形成防腐蚀层的防腐蚀剂可选自用于防止金属例如铁或钢材料的腐蚀的已知防腐蚀剂。所述防腐蚀剂优选为金属盐。所述防腐蚀剂的实例包括铬酸的金属盐(铬酸盐)例如铬酸钠、铬酸钾、铬酸锌、铬酸镁和铬酸铬；磷酸的金属盐(磷酸盐)例如磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸三钠、磷酸三钾、磷酸氢镁、和磷酸锌；硼酸盐例如硼酸钠、和硼酸钾；亚硝酸盐例如亚硝酸钠和亚硝酸钾；和钼酸盐例如钼酸钠。
可通过如下将所述防腐蚀层施加在所述金属管道上：以在水、醇等中的溶液施加，和将涂覆物干燥。如果必要，可施加热。
所述金属管道可通过感应加热而加热以将所述金属管道干燥、和/或以将所述金属管道保持在高于空气中的水分的露点的温度下。通常，加热至约50℃或更低、优选地约40℃或更低是足够的。
如从以上清楚的，所述金属管道在所述管道的外部上在其中存在根据本发明的聚烯烃涂覆体系的段处不具有环氧涂覆物。
在将所述聚烯烃涂覆体系作为制造厂涂覆体系施加的情况下，在所述金属管道的外部上不存在环氧涂覆物。这样的经涂覆的管道将具有未被涂覆的、或者其中涂覆物在焊接之前被除去的外部末端。安装接头可为可利用的任何体系。
通常，将所述管道在制造厂中在整个长度上面涂覆，并且之后所述涂覆物在所述管道的末端段(通常10-30cm)处被除去以容许具有裸露的金属段以保证焊接不损坏涂覆物。能够除去管道末端处的涂覆物的简单方式是施加环绕管道末端进行缠带的特氟隆膜(在喷砂之后但是在涂覆之前)。在其中施加特氟隆带的区域处，所述涂覆体系可容易地从所述管道除去。
考虑到其自愈合、能流动的性质，本发明的涂覆体系的一个优点是，在所述涂覆体系的切割段处，所述胶粘剂被从在所述PE或PP涂覆物下面轻微的压向开放位置。由此，防止水分(其可导致在现场数年之后腐蚀和涂覆物的脱层(解粘结，disbondment))的进入。
可在制造厂中施加根据本发明的聚烯烃涂覆体系时的低温是优点，因为可首先将管道的内侧用热敏性涂覆物涂覆，和之后施加外部涂覆物，因为将金属管道加热至超过60℃的温度是不必要的。
在将根据本发明的聚烯烃涂覆体系作为安装接头施加的情况下，所述金属管道可包括任何可利用的制造厂涂覆物(包括环氧涂覆物)。
基于聚烯烃的胶粘剂
所述基于聚烯烃的胶粘剂直接施加在所述金属管道上。
本发明的一个明显优点是，所述金属管道不必被加热至高温例如高于60℃的温度。这与需要通常高于150℃和更特别地超过180℃的温度的在金属管道上施加环氧涂覆物形成对照。当施加环氧涂覆物时，可使用最高达240℃的温度，虽然通常，温度为约200℃左右。环氧涂覆物的施加具有其它缺点，例如使用粉末，其可为爆炸危险物(特别地对于存在的热的管道)。而且，环氧粉末的施加必须在精确的受控条件(包括低的水分)下进行。
所述基于聚烯烃的胶粘剂容许非常良好的粘附、长期稳定性、自愈合特性、耐化学性、和高的阻抗。因此，所述复合物非常适合用作胶粘剂。所述基于聚烯烃的胶粘剂具有非常低的水分或气体渗透性。因此，所述胶粘剂防止水在金属表面上形成液滴，其也未容许厌氧细菌生长。因此，所述复合物非常适合用于油气管路工业中的防腐蚀应用。
所述基于聚烯烃的胶粘剂包含无定形的聚丙烯或者(异)丁烯聚合物(其包括共聚物)，并且当施加10kgf/cm2的压力时所述胶粘剂是能流动的。所述胶粘剂是非固化性的，即其在其寿命内保持具有其能流动的性质。所述流动性可通过有机材料的合适选择而获得。所述有机相将很大程度上由烃材料例如在室温下软的、或者流动的无定形聚合物构成。可存在增粘剂、和/或较低分子化合物。所述有机化合物通常在残留的烯属不饱和度方面是低的以防止交联和/或降解。在例如WO2010/072802、EP2081761和EP0751198中描述了合适的基于聚烯烃的胶粘剂。
在一个实施方式中，所述胶粘剂组合物包括聚异丁烯或者不同聚异丁烯的共混物。
所述聚异丁烯的玻璃化转变温度(一个或多个)优选地低于-50℃和更优选地低于-60℃。所述玻璃化转变温度(一个或多个)可通过差示扫描量热法(DSC)测定，如本领域中公知的。
数均分子量Mn优选地在5,000-1,000,000的范围内、更优选地在10,000-1,000,000的范围内和特别是在10,000-900,000的范围内。所述聚异丁烯的分子量分布Mw/Mn优选为1-10、更优选地1-5、甚至更优选地1-4和最优选地1.5-3.5。
所述聚异丁烯的数均分子量Mn对于较低分子量(例如最高达约100,000)而言通过GPC测定。对于较高数均分子量，它们通过粘度测量(施陶丁格指数J0，之前称作特性粘度)而测定，其中施陶丁格指数是由在20℃下通过Ubbelohde粘度计的毛细管1的流动时间计算的。将用于根据本发明的胶粘剂组合物中的聚异丁烯优选地具有10-1500cm3/g、优选地20-1000cm3/g的施陶丁格指数J0，如在20℃下测定的。
所述聚异丁烯进一步优选地具有在20℃下小于40mN/m的表面张力。所述聚异丁烯的密度优选为0.90-0.95g/cm3。
优选的聚异丁烯来自Oppanol系列，特别是来自Oppanol B类型。
所述烯烃聚合物可进一步选自支化烯烃的共聚物，例如包括超过40重量％的聚合丁烯或异丁烯和不同于所述(异)丁烷的一种或多种线型或支化的C2-C12链烯烃的共聚物；包括超过40重量％的丙烯和不同于丙烷的一种或多种线型或支化的C2-C12链烯烃的聚合物，基于所述聚合物的总重量；或者包括5-90重量％的2-甲基-1-戊烯和不同于所述2-甲基-1-戊烯的其它线型或支化的C2-C12链烯烃的聚合物，以及其混合物。
优选地，所述烯烃聚合物是未交联的。
烯烃聚合物的实例包括由丁烯进料(这样的进料包括1-丁烯和异丁烯或1-丁烯和少量乙烯、丙烯或者其它C4-C6a-烯烃)制造的聚丁烯、无规立构聚丙烯、乙烯/丙烯共聚物、特别是具有高的丙烯含量的那些和聚(2-甲基-1-戊烯)-共聚物。
最优选地，所述烯烃聚合物选自聚丁烯、无规立构聚丙烯、聚(2-甲基-1-戊烯)以及其混合物。
所述聚丁烯优选地具有0.2-300g/min的熔体指数(ISO 1133；190℃,2.16kg)、0.90-0.95g/cm3的密度(ISO 1183)和根据DSC的80°-135℃的熔点。
所述聚(2-甲基-1-戊烯)优选地具有1-250g/min的熔体指数(ASTM D 1236、260℃、5kg)、160°-200℃的软化点(维卡，ASTM D 1525)和在25℃下0.82-0.85g/cm3的密度。
所述无规立构聚丙烯优选地具有1,000–3,000的数均分子量和100,000-200,000的重均分子量。在所述无规立构聚丙烯中，C2-C10α-烯烃的量可最高达约20％重量，并且优选为约2-约10％重量。
根据本发明，优选的是，所述烯烃聚合物具有小于-20℃、更优选地小于-30°的玻璃化转变温度。某些聚合物可具有小于-40℃或者小于-60℃的玻璃化转变温度，但是这对于提供合适的涂覆体系不是必要的。另外，优选的是，所述烯烃聚合物在20℃下具有小于40mN/m的表面张力。
以上描述的聚合物可与以下描述的增粘剂或低粘度聚合物混合。
此外，这些聚合物可以与如以下描述的填料的混合物使用。
此外，这些聚合物可以与如以下描述的其它添加剂的混合物使用。
根据本发明的胶粘剂组合物包括：
(a)聚异丁烯，其具有小于-20℃的玻璃化转变温度和在高于所述聚异丁烯的玻璃化转变温度的温度下小于40mM/m的表面张力，
(b)填料材料。和
(c)和任选地，抗氧化剂，其中所述抗氧化剂选自主抗氧化剂和辅助抗氧化剂。
在本发明的另一实施方式中，所述基于聚烯烃的胶粘剂优选地基本上由有机相和无机相构成，所述有机相包括具有75-180℃的环球法软化点的无定形聚烯烃和具有约-5℃或更低的Tg和在100℃下4500mm2/s或更低的运动粘度的第二脂族材料，其中所述有机组分以95/5-10/90(聚合物对第二材料)的重量量存在；所述无机相包括填料，所述填料在整个组合物中以至少约15重量％的量存在。
认为，由于该优选实施方式的组合物的聚合物的非流动特性，关于在约80℃下的流动阻力的温度特性与流动性的聚异丁烯聚合物相比显著改善。
例如在EP2081761中描述了基于聚烯烃的胶粘剂。该胶粘剂包括具有低于-40℃的玻璃化转变温度的流动性的聚异丁烯聚合物和至多10％的填料材料。虽然该材料可用于本发明中，但是其具有缺点，特别是其在升高的温度下的行为可不足，因为该胶粘剂在高温下呈现出粘软(流动，runny)/滴落行为。这是缺点，因为用于输送深井油气的管道在该井附近可处于70-85℃的温度。然而，在其它地方处，所述涂覆带需要在地中的环境温度下、以及在其中油管道在地表以上的地方处的高的和低的(在50℃和–40℃之间)温度下或者当所述涂覆带用于涂覆人孔盖时是有效的。
在本发明中非常合适的基于聚烯烃的胶粘剂描述于WO2010/072802中。
所述基于聚烯烃的胶粘剂在23℃下对于基底至少在将所述复合物压向其时是粘性的。所述复合物可获得足以让所述材料粘附至表面的粘附并且当粘附时，所述复合物呈现出内聚破坏。
测定粘性的合适试验–与N 12068类似-如下：将25cm长5cm宽的材料条(1.4-2mm厚)用10kg力/1cm2以使得没有空气被截留在该胶粘条下面的方式压向清洁的钢板持续10秒。之后，将该样品在23℃下存放24小时，并且以90°剥离试验、例如用拉伸试验机对所述复合物进行试验。根据本发明的基于聚烯烃的胶粘剂呈现出内聚破坏，并且所述材料的部分保持粘附至金属表面。优选地，所述基于聚烯烃的胶粘剂在约5kg力/cm2下、和甚至更优选地在2kg力/cm2下是粘性的。
通常，如果在所述有机相中存在约50重量％或更少的第二脂族材料，则所述基于聚烯烃的胶粘剂具有压敏性胶粘剂特性。相对于具有流动性聚合物的组合物，该压敏特性是明显优点，因为所述具有流动性聚合物的组合物总是流动，或者是粘软的(runny)，而且如果不需要的。
所述基于聚烯烃的胶粘剂在室温(23℃)下是柔性的。所述化合物(复合物，compound)通常具有约-10℃或更低、更优选地约-20℃或更低、和甚至更优选地约-30℃或更低的Tg。
Tg可在流变仪(例如Physica MCR 301)中、使用PP 8(8mm直径的板/板几何结构，使用1mm材料层)和2℃/min的加热速率；使用0.001％变形和10rad/s的频率测量。可将G”显示峰时的温度认为是Tg。通常，用DSC或DMA获得了可比较的结果。一些材料显示出超过一个峰；通常，Tg是谱图中的最低温度处的峰；本领域技术人员知晓哪个峰被认为是玻璃化转变温度。
所述基于聚烯烃的胶粘剂的一个优点是在其高温下的强度。指示高温流动行为或者强度的一个参数是屈服点。测量屈服点的合适方式是在板-板流变仪(如以上描述的)中、在升高的温度(例如90℃)下在使用可变的渐增的振幅的情况下测量，并且确定何时G’等于G”。聚异丁烯材料看上去在90℃下在恒定频率扫描(10rad/s)中在使用渐增的振幅的情况下在低于1％的变形下显示出屈服点，而本发明的复合物通常在大于1％、优选地约2％或更高、和甚至更优选地约5％或更高、和可甚至为约10％或更高的变形下呈现出屈服点。
在一种替代方式中，流变学性质是在使用温度单元和板/板测量系统、使用4.1cm(1.6英寸)直径转子(spindle)的TA Instruments AR上测定的。板之间的距离在此情况下为4mm。使用这样的较厚的材料层，本体性质看来是以更直接的方式测得。在71℃下，所述基于聚异丁烯的材料具有低于0.01％变形的屈服点，而所述基于聚烯烃的胶粘剂显示高于1％的屈服点。在一种优选的实施方式中，如果在使用4mm板距离和4.1(1.6英寸)直径转子的流变仪中测量，本发明的材料呈现出约0.1％变形或者更高的、优选地约0.5％或更高、和最优选地约1％或更高的在71℃下的屈服点。温度扫描是在5-90℃的温度范围内用0.005％的应变和6.3Hz的角频率测量的。基于高分子量聚异丁烯和填料材料的材料在该非常低的应变水平下在约35℃下呈现出G’等于G”。在高于约35℃的温度下，G’看上去低于G”，意味着所述材料表现得像流体一样。相比之下，所述基于聚烯烃的胶粘剂-在该应力水平下-总是显示G’>G”；意味着该材料表现得像固体一样。
所述基于聚烯烃的胶粘剂除了良好的高温特性之外还呈现出良好的粘着(tack)和胶粘强度。由于良好平衡的组分，所述基于聚烯烃的胶粘剂的胶粘强度使得观察到内聚破坏。
所述无定形聚烯烃通常为基于乙烯、丙烯或丁烯或更高链烯烃的聚合物。所述聚烯烃可为均聚物、共聚物或者这些的混合。共聚物包括来自两种、三种或更多种单体的聚合物，并且可为嵌段共聚物和/或无规共聚物。
优选的聚合物或共聚物基于丁烯或丙烯并且优选地包括约30重量％或更多的丙烯或丁烯聚合单元。
合适的基于丁烯的(共)聚合物包括聚乙烯-丁烯、聚丙烯-丁烯、聚乙烯-异丁烯、聚乙烯-丙烯-丁烯、聚丙烯-丁烯-己烯等。
在一种特别优选的实施方式中，使用基于丙烯的无定形(共)聚合作为无定形聚烯烃。这样的基于丙烯的无定形(共)聚合物可为无规立构的聚丙烯、丙烯与具有2-10个碳原子、优选地2-8个碳原子的其它α-烯烃(包括乙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯等)的共聚物/三元共聚物。这样的共聚物是本领域中已知的，并且在室温下具有橡胶特性。
在一种优选的实施方式中，使用PEPP共聚物；这样的PEPP共聚物可为无规共聚物或嵌段共聚物，并且优选为无规共聚物。所述基于丙烯的无定形聚合物通常包含约40重量％或更多、和甚至更优选地约60重量％或更多的丙烯。通常，所述共聚物包括约90重量％或更多、优选地约95重量％或更多、和甚至更优选地约98重量％或更多的乙烯和丙烯单元。其它单体单元优选为C4或更高的烯属不饱和化合物，例如α,n-丁烯、异丁烯、α,n-己烯、或者α,n-辛烯。这样的PEPP共聚物是本领域中已知的，并且是可商购获得的。
在另一优选实施方式中，使用具有约10摩尔％或更少、优选地约5摩尔％或更少共聚单体的无定形聚丙烯，并且所述聚丙烯可基本上不具有共聚的其它单体。
合适的聚烯烃包括具有约75℃或更高、优选地约100℃或更高、和甚至更优选110℃或更高的熔点(作为R&B软化点测量)的聚合物。所述聚合物的R&B软化点通常为约180℃或更低、优选地160℃或更低。环球软化点可根据ASTM E28测量。
所述无定形聚烯烃的Tg优选为约-5℃或更低、优选地-10℃或更高、和甚至更优选地约-20℃或更低。
通常，所述聚合物具有约20cP或更高、优选地约200cP或更高的根据ASTM D3236在190℃下的布鲁克菲尔德粘度。优选地，该粘度为约40,000cP或更低、更优选地约10,000cP或更低。
优选地，平均分子量(Mn，以g/mol计，如用使用PE标准物校准的高温SEC测量的；溶剂三氯苯；温度140℃；折射率检测器)通常为约1,000或更高、优选地约2,000或更高，和约100,000或更低、优选地约50,000或更低、和甚至更优选约30,000或更低。太低的分子量可减弱高温特性。太高的分子量可导致较低的粘性(tack)。然而，在某些组合物中适合的分子量将取决于聚合物、第二脂族材料和任选的其它材料的类型和/或量，并且可变化。
优选地，纯的聚烯烃在25℃下呈现出约10.0mm或更小、优选地约5.0mm或更小的针入(穿透，penetration)深度。该硬度保证了本发明组合物的足够强度。该针入深度是根据ASTM D5测量的，其给出以dmm(十分之一mm)计的深度。最常见的条件是用50.8mm长度1mm直径的标准针在25℃的温度下对100g针入5秒。通常，针入深度为约0.1mm或更大、优选地约0.3mm或更大、和甚至更优选地约0.7mm或更大，因为所述聚合物优选地对于充当用于所述胶粘剂复合物的合适的基础材料是足够软的。
这样的聚烯烃的表面张力通常为约22-36mN/m、优选地约25mN/m或更大、和优选地约33mN/m或更小(在20℃下使用二碘甲烷作为探测液的停滴技术)。
术语无定形(的)用于描述所述聚烯烃的宏观行为；所述聚烯烃可显示出微结晶性。如果在未施加剪切或者应力的情况下从熔体冷却的所述聚合物呈现出约15％或更低的结晶度、优选地约10％或更低、和最优选地约5％或更低的结晶度(从以10℃/分钟的加热速率运行的DSC推算，并且参考值取自ATHAS数据库)，则所述聚烯烃可被认为是无定形的。
合适的共聚物包括来自Eastman Chemical的聚合物例如E1003、E1060或E1200，来自Evonik Degussa的聚合物例如408、608、703或750，或者来自Huntsman的聚合物例如RT 2730、RT 3535、RT3585、RT 4460。合适的无定形丙烯聚合物包括P1010和P1023或者RT2115、RT 2180和RT 3180、或者来自Crowley Chemicals的Polytac R500。
所述有机相的第二组分为脂族材料。本发明中脂族(的)包括线型的、支化的和/或脂环族的。优选的是，所述第二脂族材料主要为线型或支化的，因为这样的材料可具有较低的Tg。
所述第二脂族材料具有约-5℃或更低、优选地约-20℃或更低、和甚至更优选约-30℃或更低的Tg。Tg可如以上所描述的那样测量。
该第二脂族材料通常在室温下是流体或者半结晶性的蜡状固体。该第二脂族材料充当增粘剂。
通常，该材料的分子量为约3000或更低、优选地约2500g/mol或更低、和更优选地1500g/mol或更低、优选地800g/mol或更低。通常，分子量为约100g/mol或更高、优选地约200g/mol或更高。如果所述分子主要为线型的，则通常分子量在较低范围内。如果为支化或者星形的，例如丁烯、异丁烯的低聚物或者其它支化的聚烯烃，则平均分子量可较高，例如为2000-2500道尔顿。在所述第二化合物为材料的混合物的情况下，平均分子量符合上述值，并且各单个材料的多分散性通常为约5或更低、和优选地约3或更低。
通常，以基本上纯的形式的该材料在70℃下熔融，并且具有如下的在100℃下的运动粘度：对于低聚物型化合物，约4500mm2/s或更低、优选地约3000或更低、和更优选地约700mm2/s或更低，和对于更低分子量化合物，约120mm2/s或更低、优选地约70mm2/s或更低。运动粘度可根据DIN 51562测量。在100℃下凡士林和增塑剂油的示例性的运动粘度在10-15mm2/s或更低的范围内；增粘剂树脂可显示在30-70mm2/s范围内的运动粘度。丁烯或异丁烯的低聚物或者低分子量聚合物可具有最高达4500mm2/s或更低、优选地约3000或更低、和更优选地约700mm2/s或更低的运动粘度。
通常，所述第二脂族材料将呈现出很大程度上牛顿流体行为。因此，这样的化合物(以基本上纯的形式)将不包括将导致流体行为变成弹性的较高分子量化合物。
在本发明的一个优选实施方式中，所述第二脂族材料为聚丁烯低聚物或者聚合物。聚丁烯是丁烯和异丁烯单体的粘滞性共聚物。如本文中使用的“聚丁烯”指的是该聚合物的氢化的(CAS#68937-10-0)和未氢化的(CAS#9003-29-6)形式。聚丁烯是粘滞性的、无色、不干性的液态聚合物。优选地，使用氢化的低聚物/聚合物。
所述第二脂族化合物不同于所述无定形聚烯烃，因此本发明的复合物在所述有机相中包含至少两种不同的材料。通常，所述无定形聚烯烃具有比所述第二脂族材料高的在100℃下的粘度。此外，所述第二脂族材料通常呈现出比所述聚烯烃低的分子量。
优选地，所述无定形聚烯烃和所述第二脂族材料两者具有大致相同的表面张力。这意味着，表面张力是足够类似的，使得获得稳定的混合物，并且在数年的使用内未观察到相分离或者预计没有相分离。更优选地，所述无定形聚烯烃和第二脂族材料具有这样的表面张力：这些材料的在目标混合比率下的混合物当在100℃下保持1月时未显示出(通过肉眼)可见的相分离。
优选地，所述第二脂族材料具有约22-36mN/m、和更优选地约25mN/m或更高、和优选地约33mN/m或更低的表面张力。
优选地，所述聚合物和所述脂族化合物的表面张力之间的差异为约7mN/m或更小、更优选地5mN/m或更小、和甚至更优选地3mN/m或更小。
在一个优选实施方式中，所述第二脂族材料基本上为纯粹地脂族的或脂环族的。优选地，烯烃基团和/或芳族基团的量是低的；烯烃基团和/或芳族基团的量优选为约3mol％或更低、优选地约2mol％或更低。此外，所述材料优选地不含氧或氮杂原子，因此，这些杂原子的量将为约2mol％或更低。
合适的第二脂族材料包括蜡、纯化的油级分、合成油、链烷烃白油、白矿脂等。其它合适的材料包括低分子量聚异丁烯、聚丁烯和通过将低级(C4-C8)二烯烃与低级(C4-C8)单烯烃共聚和氢化或者将环二烯烃聚合和氢化而制造的低分子量树脂、等等。合适的实例包括来自Exxon的Snow、Super、Ultima、Regent、油HB 40、352、382、542，来自Shell的15、32、46、68，来自Cray Valley的10，来自Eastman Chemical的1020-E、1018、1010，来自Exxon Mobil的2520和来自Ineos的Durasyn 180或Durasyn R，
对于在此处的使用而言合适的聚丁烯包括，但不限于：Indopol L-14，分子量("MW")＝370；Indopol L-50，MW＝455；Indopol L-65，MW＝435；Indopol L-100，MW＝510，H-15，MW＝600；H-25，MW＝670；H-35，MW＝725；H-40，MW＝750；H-50，MW＝815；H-100，MW＝940；H-300，MW＝1330；H-1500，MW＝2145；H-1900，MW＝2270；Panalane L-14E，MW＝370；Panalane H-300E，MW＝1330；全部为BP Amoco Chemicals(Chicago,IL)的商品名。其它合适等级的聚丁烯包括Parapol 450，MW＝420；Parapol 700，MW＝700；Parapol 950，MW＝950；Parapol 1300，MW＝1300；和Parapol 2500，MW＝2700；全部为ExxonMobilCorporation的商品名。
所述有机相可进一步包括一种或多种抗氧化剂、着色剂、其它聚合物或低聚物、沥青、澄清/成核/抗静电剂、阻燃剂、除酸剂、增容剂、其它增塑剂等。
合适的抗氧化剂包括酚类抗氧化剂、亚磷酸酯、内酯、硫酯、羟胺、受阻胺光稳定剂(HALS)和其它稳定剂。
(相对于所述有机相)所述一种或多种抗氧化剂的量可变化，并且可为约4重量％或更少，和优选为约2重量％或更少。合适的量可为0.05重量％或更多，和更优选地0.1-1.8重量％。
在一个实施方式中，所述组合物包括至少一种主抗氧化剂。优选的主抗氧化剂包括位阻酚基团。合适的位阻酚化合物选自例如1076、1098、1035、1330、1010、3114、245、MD 1024、259、3125等。代替位阻酚或者除了位阻酚之外，可使用位阻烷基硫代甲基苯酚或者芳基硫代甲基苯酚例如1520或者1726。
在另一优选实施方式中，所述组合物包括主抗氧化剂和辅助抗氧化剂的混合物。
合适的辅助抗氧化剂包括亚磷酸酯和硫酯。根据本发明，合适的亚磷酸酯为P-EPQ、12、168、38、126等。合适的硫酯可选自化合物例如PS 800、PS 802等。
在另一优选实施方式中，所述组合物包括酚型主抗氧化剂、亚磷酸酯型辅助抗氧化剂和基于内酯的抗氧化剂的混合物。这样的混合物是本领域中已知的，并且是可商购获得的，例如从Ciba作为HP或XP共混物可商购获得的。
在另一优选实施方式中，除了主抗氧化剂和/或辅助抗氧化剂之外，所述组合物中还可包括位阻胺。合适的位阻胺可选自化合物例如2020、944、119等。
在又一优选实施方式中，未添加或者使用抗氧化剂。这可由于成本原因而是优选的，并且当组分的混合在合理的低温下进行时可为可能的。
合适的着色剂包括可溶于所述有机相中的染料例如酞菁颜料。这样的染料可以对于赋予足够的颜色而言合适的量存在。优选地，该量为相对于所述有机相的约0.2-4重量％。
所述有机相可进一步包括聚合物型或低聚物型化合物例如增粘剂、橡胶、聚烯烃(不同于所述第一聚合物)等。该进一步的材料不同于所述无定形聚合物并且不同于所述第二脂族材料。该进一步的材料可用于改善粘性、改善屈服强度、改善温度稳定性、降低Tg等。
在一个优选实施方式中，这些聚合物或低聚物中的不饱和度的量为约4mol％或更低，因为太高量的烯属不饱和度可导致稳定性的降低。进一步地，所述聚合物或低聚物优选地不包括显著量的芳族基团，例如约4mol％或更低。
所述聚合物型或低聚物型化合物为与所述胶粘剂复合物中的无定形聚烯烃不同的化合物。在一个优选实施方式中，所述聚合物型化合物具有比该用作无定形(共)聚合物的聚合物高的分子量。在另一优选实施方式中，所述聚合物型或低聚物型化合物用于提高所述复合物的粘性并且具有比所述无定形(共)聚合物低的分子量。
所述聚合物型和/或低聚物型化合物通过它们更高的粘度和/或软化点(作为R &B软化点测量)而区别于第二脂族材料。
在一种优选的实施方式中，使用任选地氢化的星形聚合物，其基于聚丙烯、聚丁烯、和/或与一些乙烷的共聚物。优选的是包括在核上的聚丙烯链的星形聚合物。合适的星形聚合物包括Kraton G1750(氢化的无定形聚丙烯星形聚合物)。Kration G 1750是无定形的，具有-50C的Tg，并且由于其三维形状(具有核的星形形状)，其产生温度稳定性。
合适的聚合物和低聚物包括天然橡胶、丁基橡胶以及溴丁基和氯丁基橡胶、SBS、SEBS、SEPS、SIS橡胶和其氢化形式(例如或者Vector等级)、聚异丁烯聚合物(例如BASF的或者INEOS的聚合物)、完全氢化的脂族和/或脂环族烃树脂(例如1304、5380或者R1090)、EPDM或EPM橡胶、或者来自Exxon Chemicals的聚合物例如404或805等。
适合于所述组合物的非交联橡胶的门尼粘度(ML 1+8,125℃)可变化，并且可为约100或更低、和优选为约80或更低。合适的门尼粘度(ML 1+8,125℃)可为10或更大、和更优选地20-70。
在另一实施方式中，合适的橡胶为来自Royal Elastomers的800或1300(其为具有约-70℃的Tg的聚(异丁烯-异戊二烯)聚合物)。
适合于所述组合物的增粘性烃树脂的R&B软化点可变化，并且可为约150℃或更低，和优选为约120℃或更低。合适的R&B软化点可为60℃或更高、和更优选地80℃-115℃。
该聚合物型或低聚物型化合物的量–如果存在的话–优选地以相对于所述有机相的约1重量％或更高、优选地约2重量％或更高的量存在。通常，相对于所述有机相，该量将为约40重量％或更低、优选地约30重量％或更低和甚至更优选约25重量％或更低。所述量可在由所陈述的值的任意组合构成的范围内。合适的量已经显示为例如5重量％、9重量％和14重量％。
通常，所谓的结晶性的聚烯烃的引入是不太合意的，因为它们倾向于使粘性降低。这样的结晶性(实际上半结晶性)聚合物可为聚乙烯、全同立构聚丙烯等。因此，优选地，相对于整个组合物，这样的半结晶性聚合物的量小于5重量％、优选地小于3重量％，并且最优选地不存在这样的聚合物。
所述基于聚烯烃的胶粘剂的无机相包括无机填料材料作为主要组分。所述填料材料影响流变学行为。
合适的填料材料为无机矿物、盐、氧化物和炭黑。合适的实例包括碳酸钙、氧化硅、氧化铝氧化物(其可为三水合氧化铝的形式)、二氧化钛、硫酸硼和石英(粉)、砂、滑石、页岩、和膨润土。优选的填料材料为碳酸钙。
合适的填料材料具有约50μm或更低、优选地10μm或更低、和甚至更优选约5μm或更低的平均颗粒尺寸。通常，平均颗粒尺寸将为约0.1μm或更大、优选地约0.4μm或更大。
颗粒尺寸可用激光散射测量。
合适的填料材料可具有一种颗粒尺寸和均匀的颗粒尺寸分布，或者可具有两种或更多种颗粒尺寸和两种或更多种颗粒尺寸分布。非常合适的产品可具有使得所有颗粒具有约50μm或更低、更优选地约10μm或更低的尺寸并且使得所述颗粒的至少60％具有0.1μm或更大的尺寸、优选地至少约60重量％具有0.4μm或更大的尺寸的颗粒尺寸分布。在一种具体的优选实施方式中，所述颗粒的至少约80重量％具有约0.6μm或更大的尺寸。
优选地对所述填料材料进行处理以提升其与非极性材料稳定地混合的能力。通常，通过表面处理(例如用脂肪酸、脂肪醇等)，使填料材料更疏水。
合适的填料材料具有低的、或者优选地约0.05g/l或更低的在水中的溶解度。
所述无机相中的填料的量通常为约80重量％或更高、优选地约90重量％或更高、和甚至更优选地约95重量％或更高。
合适的填料材料包括，但不限于95T、FT-FL、90T、95T、OG、数种和等级、MF8、MF10、MF25、滑石、PR-10、Minex 10、Silverbond、或者其它石英类型的Sibelco。
所述无机相中的其它材料可为着色剂、增白剂等。许多颜料是无机的结晶性或者无定形材料。优选的是，所述涂覆物包括较少量例如相对于所述无机相的约5重量％或更低、更优选地约3重量％或更低并且可能甚至约1或0.5重量％或更低的着色剂。所述颜料可被表面处理或者在合适的液体中彻底分散以提升其与脂族材料稳定地混合的能力。合适的颜色包括黄色(例如，针铁矿、锌铁尖晶石)、绿色(例如，氧化铬(III))、褐色或黑色(例如磁铁矿、锰铁氧体)、蓝色和红色(例如赤铁矿)或者其合适的混合物和另外的材料例如荧光增白剂(例如二氧化钛)等。
所述基于聚烯烃的胶粘剂的主要组分(无定形聚烯烃、第二脂族化合物和无机填料)优选地占所述复合物的约70重量％、优选地约80重量％或更高、和更优选地约90重量％或更高和甚至更优选约95重量％或更高。
取决于所需要的流变学行为，可调节所述组分的量。
有机对无机相的相对重量量通常为10/90-85/15。优选地，存在约20重量％或更高、优选地约25重量％或更高的有机相。优选地，所述有机相的量为约70重量％或更低、优选地约60重量％或更低。因此，优选地，无机相的量为约30重量％或更高、更优选地约40重量％或更高。足够量的无机材料辅助实现良好的流变学行为和稳定性。
无定形聚烯烃对第二脂族材料的量可取决于最终产品的所需特性而在某些界限内变化并且通常在95/5-10/90的范围内。例如，用PEPP共聚物和凡士林的70/30混合物获得稳定的表现良好的防腐蚀涂覆物。在这些组分的30/70混合物中，获得了具有良好的流动性和粘性性质的糊型材料。因此，相对于第二脂族组分的量的聚合物的量优选为约10重量％或更高、优选地约20重量％或更高。聚合物的量通常为约95重量％或更低、优选地约90重量％或更低和甚至更优选的约80重量％或更低。
在本发明的一个实施方式中，所述有机相包括约50-85重量％的量的无定形(共)聚合物和约13-40重量％的量的第二脂族材料。所述组合物优选地包括约0.1重量％或更高的量的抗氧化剂。在该实施方式中，有机相的量为约25-65、优选地约25-55重量％并且无机相的量为约35-75、优选地约45-75重量％。该组合物非常适合于用作基于聚烯烃的防腐蚀胶粘剂。相对于整个组合物，无定形(共)聚合物的量优选为约15重量％－45重量％。
在本发明的另一优选实施方式中，所述有机相包括约20-50重量％的量的无定形共聚物，第二脂族材料的量为约77-40重量％。在该实施方式中，有机相的量为约35-75重量％并且无机相的量为25-65重量％。该组合物非常适合于用作具有优异的增粘特性、组合有防腐蚀和稳定性特性的糊。因此，在需要稍微较软的胶粘剂层的情况下，其非常适合作为基于聚烯烃的胶粘剂。
所述基于聚烯烃的胶粘剂可通过将数种组分在捏合机、混合器、挤出机等中混合而制造。在本发明的一个实施方式中，优选将所述组分在捏合机中在降低的压力下混合以排除所述组合物中的空气夹带物。然而，也可在大气压下捏合。捏合将导致温度升高。
优选地将所述组分在室温下混合，和将其捏合，其中温度通常达到约50℃或更高、更优选地约70℃或更高。优选在约170℃或更低、优选地约140℃或更低、和最优选地约130℃或更低的温度下进行捏合。在更高温度下例如在约180℃下混合是可能的，但是可需要更多的抗氧化剂来保持稳定性。
所述基于聚烯烃的胶粘剂可直接在挤出机中制造以挤出在管道上。也可将所述混合物挤出成在塑料包中的薄片。优选地，将这样的薄片在冷存储(小于20℃)下保存以防止困难的搬运(操纵，handling)。
所述基于聚烯烃的胶粘剂也可作为双面粘封带(tacky tape)应用。适合于本发明中的带通常通过如下制造：将所述胶粘剂挤出和压延在双面非粘附性膜上。优选地，向所述胶粘剂提供网。当将这样的胶粘剂带(胶粘带、胶带，adhesive tape)施加至金属管道时，所述胶粘剂粘至所述金属管道，并且粘性的另一面(侧)可用于接触将在之后提供的PE或PP层。
PE或PP层
提供在所述胶粘剂层上的聚乙烯或聚丙烯层为用于所述金属管道以保护免受物理冲击的第一保护保护层。所述聚乙烯或聚丙烯层沿着其中施加所述聚合物的管道段为连续层。所述PE或PP涂覆物为连续层，这意味着–在其中施加所述涂覆物的段上–所述PE或PP涂覆物热熔合粘结至其自身。该聚烯烃涂覆物赋予所述涂覆体系以机械强度，并且因此本发明的一个优点是，由于热熔合的聚烯烃层，机械性质是最佳的。这不同于已知(例如作为收缩带)的聚合物带，因为这些不熔融并且因此未完全熔合。优选地，所述PE或PP层是通过在熔融状态下挤出而施加的，并且－还通过侧向挤出－聚合物的交叠带在施加时熔融，并且因此熔合在一起。同样地，可使用PE或PP加热的带，只要在施加时所述带熔合在一起。这样的完全粘结的PE或PP与胶粘剂粘结的聚烯烃层相比具有明显更高的剪切强度。
所述PE或PP层在加热时不收缩，但是在其施加之后在冷却时收缩。这样的收缩明显小于由热收缩性套管所显示的收缩。该能挤出的PE或者PP不是交联的，这与收缩套管相反，收缩套管通常由交联的聚乙烯或者交联的聚丙烯制造。
合适的聚乙烯包括高密度聚乙烯(HDPE)和中密度聚乙烯(MDPE)，其中所述聚乙烯具有超过50,000g/mol的的重均分子量。它们选自乙烯的均聚物以及乙烯与一种或多种具有4-10个碳原子的α-烯烃、优选地1-丁烯或1-己烯的共聚物。合适聚乙烯的实例为具有多峰分子量分布并且包括低分子量乙烯均聚物或共聚物组分和高分子量共聚物组分的那些，所述高分子量共聚物组分为乙烯与至少一种具有4-10个碳原子的α-烯烃例如1-丁烯或1-己烯的共聚物。这样的聚合物合适地是以典型地采用级联聚合反应器的多步骤聚合方法制造的。这样的聚乙烯公开于WO-A-97/03139、WO-A-2004/067654、EP-A-1865037和EP-A-2072587以及其它中。所述PE可为反应性PE，其容许所述PE与环氧涂覆物反应。对于涂覆有制造厂施加的环氧涂覆物的管道，当将本发明的涂覆体系用于安装接头中时，这是特别有用的，。
这样的聚乙烯典型地具有0.3-6.0g/10min、优选地0.3-3.0g/10min的根据ISO1133在190℃下在5kg的负荷下测量的熔体流动速率MFR5和930-955kg/m3、优选地935-950kg/m3例如940-950kg/m3的对根据EN ISO 1872-2(Feb 2007)制备的压缩模塑试样根据ISO 1183-1:2004方法A测量的密度。
合适的聚丙烯包括全同立构的和间同立构的丙烯均聚物以及丙烯与选自乙烯和具有4-10个碳原子的α-烯烃的至少一种共聚单体的共聚物，其中所述聚丙烯任选地包括弹性体组分。合适聚丙烯的实例公开于WO-A-03/087205、EP-A-1801146、EP-A-1260547和EP-A-1174261及其它中。所述PP可为容许反应性PP，其所述PP与环氧涂覆物反应。对于涂覆有制造厂施加的环氧涂覆物的管道，当将本发明的涂覆体系用于安装接头中时，这是特别有用的。
这样的聚丙烯典型地具有0.05-30g/10min、优选地0.2-10g/10min的根据ISO1133在230℃下在2.16kg的负荷下测量的熔体流动速率MFR2,。这样的聚丙烯可为丙烯均聚物或者丙烯与选自乙烯和具有4-10个碳原子的α-烯烃的至少一种共聚单体的共聚物。如果所述聚丙烯为共聚物，则所述聚丙烯中共聚单体的含量典型地为0.1-20％重量。
通常，所述PE或PP包含稳定剂、颜料和/或填料。
标准涂覆物颜色之一是黑色，并且对于PE涂覆物，炭黑是使用最多的着色剂/填料。炭黑的量通常为0.5-5重量％、和更优选1.5-3.0重量％。另一标准颜色为白色，特别是对于PP涂覆物而言，并且通常应用二氧化钛作为白色着色剂/填料。其它合适的白色填料/着色剂包括细分散的石英、石膏等。
作为稳定剂，可使用对于所述基于聚烯烃的胶粘剂描述的稳定剂。
所述基于聚烯烃的胶粘剂和所述PE或PP之间的粘附通常非常好，并且无需另外的粘附促进层(也称作增容层)。然而，可施加中间层以提高相互的粘附。合适的中间层包括酸或酸衍生物接枝的乙烯或丙烯共聚物、以及弹性体。
所述聚烯烃涂覆物的特性符合针对顶部涂覆物的ISO21809-1原材料。
加工
制造厂涂覆物
在第一实施方式中，本发明用于所谓的“工业涂覆的管道”、或者“制造厂涂覆物”。通常，在该实施方式中，向所述金属管道在整个长度上面提供本发明的涂覆体系。仅外部末端可保持未涂覆，因为，在这样的末端上的涂覆物将通过焊接相继的管道末端而被损坏。优选地，在施加所述涂覆体系时，将所述金属管道喷砂或者以另外的方式清洁以提供具有符合ISO 8501-1(或ISO 21809-3)的清洁度的金属管道。之后，将所述胶粘剂以约0.5-5mm、优选地约2mm或更小、和甚至更优选地约1.5mm或更小的厚度挤出在所述金属管道上。接着，将所述PE或PP层挤出在所述胶粘剂层上面。
所述基于聚烯烃的胶粘剂优选地挤出在所述金属管道上，尽管也可使用双面粘封带。虽然宽范围的厚度是可能的，但是优选–对于通常用途管道-具有约1-5mm厚度、优选地2-4mm的涂覆物。
为了实现连续层，将所述PE或PP涂覆物优选地挤出在其中施加本发明的涂覆体系的管道段上面。然而，也可施加加热的带，其根据ISO NORM21809-3、-5B或-5E缠绕在所述管道上面。
在熔融的或者仍然足够软的聚烯烃层上，可像例如描述于EP319456或WO02/081105中那样施加几mm或更小的聚烯烃颗粒。以此方式，所述涂覆物的外部被粗糙化，容许更容易地搬运。
一个显著优点是，对施加根据本发明的涂覆体系而言，不必加热所述金属管道。在实践中，将所述管道通过感应而加热，通常加热至范围为150-220℃的温度，以使作为第一涂覆物层施加的环氧树脂固化。然而，将所述管道轻微温暖至50℃或更低例如40℃或35℃的温度以确定所述管道的表面是干燥的可为有利的。优选地，如果必要，将所述管道在现场加热至比露点高约3℃或更高的温度。
除了不必加热所述金属管道的优点之外，本发明还具有如下优点：所述胶粘剂层在压力下是轻微流动性的。所挤出的聚乙烯或聚丙烯在凝固和冷却时将收缩，并且将在所述基于聚烯烃的胶粘剂上施加一些压力。由于该压力，保证了粘附，并且轻微的缺陷将变成通过所述胶粘剂而愈合。这还具有如下优点：稍后在输送或者安装期间出现的缺陷也通过所述胶粘剂而愈合，这是因为其在压力下是轻微流动性的。这是相对于环氧涂覆物的明显优点，因为如果环氧涂覆物被损坏，则其不会被自动修复。
ISO 21809-1描述了厂(plant)施加的涂覆物，并且该ISO标准中描述的试验方法可用于试验本发明的涂覆体系，只要其它地方没有描述。由于本发明的新颖性，因此在ISO21809系列标准中尚不存在覆盖了使用所描述发明的条款，因为在ISO 21089系列标准中尚未认可低粘度、无定形、非结晶性的胶粘剂复合物作为第一胶粘剂层。ISO 21809-3描述了安装接头的保护并且第13节覆盖了使用低粘度、无定形、非结晶性的胶粘剂复合物作为第一胶粘剂层。本发明可如所描述的那样用于安装接头的保护。第二层在ISO21809-3中被描述为聚合物带，但是就试验值而言，由于连续的PE或PP层而具有提高的剪切强度，本发明的涂覆体系符合该标准：
根据ISO 21809-3、附录G在23℃和Tmax下，根据附录G，没有阴极脱层(cathodicdisbondment)
根据ISO 21809-3、附录C在最大25kV下无休(no holiday)。
在根据ISO21809-3、附录H的剥离试验(对于钢和厂涂覆物)期间内聚破裂，在23C和Tmax下留下95％的表面被覆盖。
在23C下的粘附试验期间，涂覆物在基底上留下膜，并且根据附录M和附录I，没有胶粘剂破坏的证据。
根据附录D，在23C下，抗冲击性>15J，
根据附录J，内聚破坏>0,02N(在23C下)和0,002N/mm2(当在Tmax下实验时)
当根据附录E在23C和T max下试验时，压痕>10N/mm2
针对PE涂覆物：本发明的体系提供根据ISO 21809-1、类别B的耐候性(优异的UV和热老化)，
根据ISO 18553的炭黑分散优选地具有约3.0或更低的等级。
优选地，根据ISO 1183的PE材料的化合物密度为约945kg/m3或更高。
根据ASTM D746的脆化温度低于-80℃
针对PP涂覆物：本发明的体系向材料提供根据ISO 21809-1、类别C的高的热老化性质、约30min或更长的根据ISO 11357的在220℃下的氧化诱导时间
约60或更大的根据ISO 868在23℃下的肖氏D硬度，和
约20或更高的根据ISO 527在23℃下的屈服拉伸应力。
所述被任选地粗糙化的PE或PP涂覆的管道可原样使用。对于某些应用，在所述PE或PP涂覆物上提供进一步的层，例如水泥/混凝土层、发泡聚氨酯层等。本发明的涂覆体系提供非常良好的腐蚀和物理保护，并且在认为合适时，可使用任何进一步的层。
安装接头涂覆(物)
在第二实施方式(其可与第一实施方式组合)中，在现场安装的涂覆管道的裸露段处应用所述方法。当在驳船上准备管道时，可在岸上涂覆安装接头，而在陆地上或者海上建造管道。这样的涂覆管道可为任何标准涂覆管道，但是优选为用根据本发明的体系涂覆的管道。
在安装管路时，将各段金属管道焊接在一起，并且所述管道的末端段(所述管道的截短部分)需要(再)涂覆，因为，由于连接两个管道的焊接过程的损害，原始涂覆物–如果存在的话–已经被除去。
在根据本发明的方法中，将裸露的管道段优选地喷砂，之后向其提供基于聚烯烃的胶粘剂，之后聚乙烯或聚丙烯涂覆物。而且在此情况下，所述PE或PP涂覆物层的凝固、和进一步的冷却将向所述基于聚烯烃的胶粘剂施加压力。以此方式，提供了非常紧密、牢固且自愈合的保护层。
所述基于聚烯烃的胶粘剂可通过挤出、或者通过施加带而施加。
常规的胶粘剂带例如以或商品名出售的那些包括：2-4mm的胶粘剂，其挤出并且压延至粘附性塑料膜(例如0.05-0.5mm厚度的PET或PP膜，并且在另一侧具有非粘附性(硅化)膜。经常，将所述胶粘剂压延到网中，例如聚酯线的尼龙网。在施加时，将该非粘附性的膜除去，并且将粘性侧按压到金属管道上，其中所述粘附性塑料膜在外侧上。剩留在外侧上的该塑料膜容许该经处理的管道的搬运。
适合于本发明中的带通常是通过如下制造的：在使用双面非粘附性膜时，将所述胶粘剂挤出和压延到网中。当将这样的胶粘剂施加至金属管道时，所述胶粘剂粘至所述金属管道，并且在该双面非粘附性膜的除去之后，使粘性的另一侧可用于接触将在之后提供的PE或PP层。也可仅施加所述胶粘剂，而不利用网。
在用根据本发明的涂覆体系保护安装接头时，优选将所述涂覆体系以与制造厂涂覆物的厚度相当的厚度施加。为了实现这，优选使用具有约0.5-1.6mm、优选地约0.8-1.3mm的厚度的胶粘剂带。胶粘剂带将被施加成具有一些交叠，所述交叠可最高达50％。优选地向安装接头的最大部分提供双层的胶粘剂带。所述PE或PP层可挤出或者热敷在所述胶粘剂上面。
将所述PE或PP涂覆物挤出在所述胶粘剂上面，并且通常还挤出在制造厂涂覆物的相对小的部分上面(例如在各侧上2-5cm交叠)。为了在制造厂施加的涂覆物和所述PE或PP涂覆物之间实现的良好粘结，将所述制造厂涂覆物的该小的段加热至例如约160℃，以容许热熔合粘结，导致实质上(virtually)连续的涂覆物。制造厂施加的涂覆物的加热可用局部靶向热空气、或红外加热器进行。挤出可用WehoCoatTM涂覆机进行，被采用至当前方法。因此，将所述管道加热以将环氧涂覆物熔融和固化是不必要的；仅一些局部加热以容许所述PE或PP层的适当粘结是优选的。
挤出
在根据本发明的方法中可使用用于将所述基于聚烯烃的胶粘剂、和/或所述PE或PP涂覆物熔融的常规挤出机。所述胶粘剂通常可在约150-170℃的温度下挤出。所述PE涂覆物通常在约180-200℃的温度下挤出，和所述PP涂覆物通常在约190-220℃的温度下挤出。
两种主要类型的在金属管道上的涂覆施加是侧向挤出和十字头挤出。使用侧向挤出，当将所述胶粘剂或者涂覆物环绕所述管道包裹时，所述管道旋转。通过十字头挤出，所述管道不旋转并且‘拖拉’所述涂覆物作为环绕所述环绕管道的套管。
所述聚烯烃涂覆的钢管道可通过在旋转的钢管道上的侧向挤出而制造。处于旋转下的钢管道依次通过具有用于所述基于聚烯烃的胶粘剂、和用于所述PE或PP涂覆物层和任选的粘附促进或者增容剂中间层的平膜模头的独立的涂覆挤出机熔融涂覆。
从垂直于钢管道的模头挤出是常见的，但是其被认为可具有如下的缺点：如果所述涂覆物的交叠段未完全一体化或者熔合，品质降低。使用本发明的体系，任何小的缺陷将通过所述基于聚烯烃的胶粘剂而愈合。因此，使用本发明的体系，从平膜模头涂覆是完全可能的。
特别地，对于较小直径管道，十字头模头管道涂覆可为优选的。在该实施方式中，所述聚烯烃涂覆的钢管道可通过如下制造：对于内部的基于聚烯烃的胶粘剂层、和任选地对于增容剂增容剂和对于所述PE或PP涂覆物材料，十字头模头管道涂覆技术，优选地，通过挤出机进料的十字头。PE或PP钢管道涂覆生产线中对十字头的模头进行进料的挤出机具有范围为175-250℃的温度廓线。
在本发明的第二实施方式中，所述基于聚烯烃的胶粘剂和PE或PP涂覆物是在现场用安装接头涂覆机施加的。例如，安装接头涂覆机将包括注射模塑机，所述注射模塑机将所述胶粘剂在一个挤出机中熔融和将所述PP或PE在另一挤出机中熔融。之后，将熔融的材料挤出到所述金属管道上。在此情况下，所述管道不能旋转，并且所述机器的模头部分能够至少部分地或者近距离地(close-in)环绕所述管道旋转。适用于安装接头的合适的挤出技术为Borealis和Upanor的WehoCoatTM涂覆技术。
在海上安装接头涂覆中，所述基于聚烯烃的胶粘剂的施加和所述PE或PP涂覆物的施加可在分开的站中进行，每个施加的层各自花费3-10min、优选地约4-8min、和最优选地小于6min。所述基于聚烯烃的胶粘剂的实际优选地自动化，并且可为如以上所描述的带的施加、或者经由挤出的施加。
应用
涂覆有根据本发明的聚烯烃涂覆体系的管道适宜用在油气工业中，以及用于输送水。
涂覆有PE涂覆物的管道通常在约-40到+85℃之间的温度下使用，涂覆有PP涂覆物的管道通常在约-20到+110℃之间的温度下使用。
涂覆有根据本发明的聚烯烃涂覆体系的管道符合重要的工业标准，例如对于使用具有PE涂覆物的本发明的聚烯烃涂覆体系的管道根据ASTM D1693(在侵蚀性土壤条件；条件B:F0下)和对于使用PP涂覆物的本发明的聚烯烃涂覆体系的管道根据ASTM D1693-08，条件A:F0在设计温度下稳定超过5000h。
本发明的聚烯烃涂覆体系符合重要的防腐蚀标准，例如根据ISO 21809-3，2008以在参比电极(甘汞电极)处-1500mV的测量电压在50℃下28天没有阴极脱层，表明自愈合性质。对于标准3层PE和PP涂覆物，可以发现根据ISO 21809-3:2008的最高达10mm的脱层值。通过根据本发明的涂覆体系的该改善是所述胶粘剂的自愈合能力等的结果。这不仅在发生损坏时，而且在已经在存储期间产生水密密封的管道末端处是优点。对于常规的包括环氧的3层体系涂覆的管道，管道末端(其中将涂覆物剥去用于在现场焊接)可具有水分的进入，而对于本发明的涂覆体系，由于所述胶粘剂的渗出效果，情况并非如此。此外，由于保持粘性半固体状态的涂覆物的粘附原理以及一个连续的层，屏蔽不应成为顾虑。
所述体系显示出优异的物理性质(根据ISO 21809-3:2008的试验方法)，例如：
-在热老化(60℃，100天)时，内层没有层离和内聚破裂(在基底上留下胶粘剂的膜)；
-外层从基底的剥离强度：在室温下大于0.2N/mm(在基底上留下胶粘剂的膜，并且显示内聚破坏)，也参见图1的照片。
-介电强度大于5kV/mm涂覆物，并且整个体系具有大于25kV的介电强度(在具有3mm的最小涂覆物厚度的情况下)
-在室温下的冲击强度高于30J
-耐压痕性：在室温下和在60℃下大于1kg/mm2
针对PE涂覆物，本发明的体提供根据ISO 21809-1、类别B的耐候性(优异的UV和热老化)。根据ISO 18553的炭黑分散优选地具有约3.0或更低的等级。优选地，根据ISO 1183的所述PE材料的化合物密度为约945kg/m3或更高，并且根据ASTM D746的脆化温度低于-80℃
针对PP涂覆物，本发明的体系向材料提供根据ISO 21809-1、类别C的高的热老化性质、约30min或更长的根据ISO 11357在220℃下的氧化诱导时间、约60或更大的根据ISO868在23℃下的肖氏D硬度和约20或更高的根据ISO 527在23℃下的屈服拉伸应力。
根据本发明的聚烯烃涂覆体系作为自愈合防腐蚀层和惰性的韧性涂覆物层的组合(通过所述基于聚烯烃的胶粘剂而良好地粘结至所述金属管道)而呈现出优异的性质。所述优异的性质关于(i)对于所述金属管道的粘结，包括所述胶粘剂或所述PE或PP涂覆物层的脱层的防止，和从而保持优异的防腐蚀和物理保护性质，(ii)优异的强度特性，从而保护所述金属管道在制造期间和在使用期间均免受损坏，和(iii)由于所述胶粘剂和所述PE或PP涂覆物两者的惰性而引起俄优异的腐蚀保护。所述体系的长期鲁棒性被认为是由所述胶粘剂的自愈合和防腐蚀性质与所述PE或PP涂覆物的惰性和强度的组合导致的。性质的该最优组合是由于所述胶粘剂、所述金属管道和所述PE或PP涂覆物之间完美无暇的粘结而获得的。该粘结是鲁棒的，因为在运输或者其它搬运期间的较小伤害对于通过所述聚烯烃涂覆体系进行保护的效力而言是无害的。
将用以下非限制性实例阐明本发明。
实施例1
在捏合机中，添加由29.1重量％聚丙烯(polytac R-500)、11.2重量％聚丁烯(Indopol H-300)和0.1重量％着色材料构成的有机相和59.6重量％CaCO3(Omyalite)(40.4重量％有机相、59.6重量％填料)并且将所述材料混合。将所述材料用约70℃的最高温度混合约2h的总时间。获得均匀的胶粘剂复合物。
在71℃下的屈服点–用AT仪器、使用4mm的间隙如以上所述那样测量-高于1％；该复合物的高温特性是优异的。在室温下的粘性是良好的，并且所述复合物显示出内聚破坏。
将所述胶粘剂复合物挤出在20cm的经轻微喷砂的生锈的钢管道上，并且将聚乙烯膜作为外层按压在所述胶粘剂上。将所述胶粘剂复合物用手压力有力地按压向所述管道。对于该小试验，使用聚乙烯膜和手压力，而不是挤出的PE片材。在两天之后，将所述聚乙烯膜剥去；所述胶粘剂显示出内聚破坏，意味着所述胶粘剂保持覆盖所述管道。
实施例2和3
以与实施例1类似的方式，由如下制备复合物：47重量％霞石正长岩(铝硅酸钠-钾；Minex 10))(作为实施例2)、和47.83重量％Al(OH)3.5H2O(作为实施例3)，其作为填料；33.98重量％无定形聚α烯烃(Vestoplast 702，乙烯丙烯共聚物)；18.14重量％聚丁烯(Indopol H-300)和0.05重量％着色材料。
在71℃下的屈服点–用AT仪器、使用2mm的间隙、如以上描述的那样测量-是在高于0.5％的剪切应变下建立的；该复合物的高温特性良好，并且低温性质相对于实施例1的材料改善。在室温下的粘性非常良好，该复合物在施加在经喷砂的清洁金属板上时显示出内聚破坏，其中使用PP膜将所述胶粘剂按压向所述金属板。
实施例4
将如实施例3中描述的组合物制成预成型的1kg块(block)并且在约40摄氏度下通过侧向挤出而施加。适合于管道涂覆物的可商购获得的高级(high duty)高密度聚乙烯可以塑料包的形式获得。该HDPE具有2.0–2.6％的根据ISO 6964的炭黑含量，并且所述炭黑是根据ISO 18553以低于3.0的等级分散的。
将如实施例3中所描述的组合物进料到具有扁平的涂覆模头的宽口(大料斗)橡胶配混挤出机中并且在约40摄氏度下通过侧向挤出而施加在4英寸的旋转并且向前行进的管道上作为第一涂覆物层。第二挤出机通过如下施加熔融的高密度聚乙烯：注入到扁平的涂覆模头中用于侧向挤出在相同的旋转向前行进的10cm(4英寸)直径的管道上作为第二层。该两层涂覆体系具有非常良好的品质。
将所述聚乙烯涂覆物的一部分切割并且弯曲而远离所述管道(如在照片中可看见的)。所述胶粘剂显示出内聚破坏，即胶粘剂既保持在所述金属管道上，又保持在所述聚乙烯片材上，表明对于这些基底的粘附非常良好。
为了测试自愈合性质，用钻头穿过所述PE和胶粘剂层产生两个6mm直径孔并且所述金属层最初是可见的。第二天，所述孔看上去被所述胶粘剂覆盖，并且所述管道被保护免受腐蚀。被损坏的涂覆物以及自愈合的涂覆物的照片作为图1A和1B示出。
PE涂覆的管道的性质如下：
根据ISO 11357-6在210℃下的氧化诱导时间(OIT)高于30min，根据ISO 527-2(对于1型试样，使用50mm/min)的屈服拉伸应力高于15MPa。根据ISO527-2，在-45℃下的断裂拉伸伸长率超过100％。根据ASTM D1693、条件B:F0的耐环境应力开裂性高于5000h。根据ISO21809-1(7GJ/m2辐射)的抗UV性显示小于35％的△MFR。根据ISO 21809-1(100℃/4800h)的抗热老化性显示小于35％的△MFR。根据ISO 21809-1的耐压痕性为在23℃下小于0.2mm和在80℃下小于0.4mm。根据ISO21809-1、附录E，在23℃下和在+60℃下的冲击强度高于7J/mm。
根据ISO 21809-3:2008中描述的方法，以在参比电极(甘汞电极)处-1500mV的电压在50℃下28天，所述涂覆体系未显示出阴极脱层并且显示出自愈合性质。整个体系的介电强度通过了超过25kV的试验。
实施例5
以与实施例1类似的方式，由如下制备复合物：190kg(51.0重量％)MinexSibelco，填料；2.5kg着色材料(蓝色；0.7重量％)；56kg(15.0重量％)Vestoplast 702(无定形聚α烯烃)；90kg(24.2重量％)Indopol H300(聚丁烯)和34kg(9.1重量％)KratonG1750(氢化的无定形聚丙烯星形聚合物)。所述胶粘剂可如实施例4中那样施加，并且显示出相同的良好性质。
实施例6
通过如下制备带：将实施例4的胶粘剂施加至10cm宽度的双面防粘膜，并且将10cm宽的聚酯编织网(2x2mm正方形开口)压延到所述胶粘剂中。所述胶粘剂层在其中具有所述网的情况下为约1mm厚。所述带可卷绕在线轴上。
通过如下准备金属管道：将环氧制造厂涂覆物截短30cm。将所述胶粘剂带在除去所述双面防粘膜的同时精确地沿着所述截短边缘和进一步地在所述管道的裸露段的其余部分上在约50％交叠的情况下施加。在所述胶粘剂上，并且在环氧涂覆物上交叠约5cm的情况下，用Weho涂覆机挤出聚烯烃层。所述层为总计约5mm厚。为了在PE和环氧之间实现良好的粘结，将环氧涂覆物的外部5cm通过局部热空气鼓风机加热至160℃。
以此方式涂覆的安装接头的一些主要性质为：根据ISO 21809-3:2008，以在参比电极(甘汞电极)处测量的-1500mV的电压在50℃下28天，的情况下，所述涂覆体系未显示出阴极脱层，并且显示出自愈合性质。整个体系的介电强度通过了超过25kV的试验。观察到在热老化(60℃，100天)时内层没有层离和内聚破裂(在基底上留下胶粘剂的膜)；外层从基底的剥离强度：在室温下大于0.2N/mm；在室温下的冲击强度高于30J；耐压痕性：在室温下和在60℃下大于1kg/mm2。
Claims (15)
1.如下的金属管道：其在所述金属管道的至少一段上涂覆有聚烯烃涂覆体系，其中所述体系由以下层构成：
a.任选地，铬酸盐、磷酸盐或其它盐的腐蚀防护层；
b.基于聚烯烃的胶粘剂，其优选地以0.3–5mm的厚度；
c.PE或PP涂覆物层，其优选地以1-10mm的厚度；
d.任选地，在所述基于聚烯烃的胶粘剂和PE或PP层之间的粘附促进层；
其中所述基于聚烯烃的胶粘剂包含由基本上饱和的烃构成的有机相，和其中所述胶粘剂包含无定形的聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物或聚(异)丁烯(共)聚合物，当施加10kgf/cm2的压力时所述胶粘剂是能流动的，其中所述PE或PP涂覆物在该涂覆的段上面是连续的层，和其中所述基于聚烯烃的胶粘剂粘附至所述金属管道和所述PE或PP涂覆物两者。
2.如下的金属管道：其在所述金属管道的至少一段上涂覆有环绕所述金属管道的防腐蚀聚烯烃覆盖层，其中所述金属管道在其中存在防腐蚀聚烯烃涂覆物的段处不包括环氧涂覆物，所述金属管道包括：
a.任选地，铬酸盐、磷酸盐或其它盐的腐蚀防护层；
b.与所述金属和/或防腐蚀层直接接触的基于聚烯烃的胶粘剂，其优选地以0.3–5mm的厚度；
c.PE或PP涂覆物层，其优选地以1-10mm的厚度；
d.任选地，在所述基于聚烯烃的胶粘剂和PE或PP层之间的粘附促进层；
其中所述基于聚烯烃的胶粘剂包含由基本上饱和的烃构成的有机相，和其中所述胶粘剂包含无定形的聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物或聚(异)丁烯(共)聚合物，当施加10kgf/mm2的压力时所述胶粘剂是能流动的，其中所述PE或PP涂覆物在该涂覆的段上面是连续的层，和其中所述基于聚烯烃的胶粘剂粘附至所述金属管道和所述PE或PP涂覆物两者。
3.根据前述权利要求任一项的金属管道，其中所述金属管道具有约60.3(2英寸)-约2540mm(100英寸)的外径。
4.根据前述权利要求任一项的金属管道，其中所述基于聚烯烃的胶粘剂包含有机相，其中所述有机相具有约0.2meq/g或更低、优选地约0.02meq/g或更低的量的烯属不饱和值。
5.根据前述权利要求任一项的金属管道，其中当在10rad/s下使用增加的变形测量时，所述基于聚烯烃的胶粘剂在90℃下在大于1％、优选地2％或更大的变形下呈现出屈服点。
6.根据前述权利要求任一项的金属管道，其中所述PE或PP层基本上由任选地反应性的如下构成：HDPE、MDPE、LLDPE、LDPE或者全同立构或间同立构PP。
7.根据权利要求6的金属管道，其中所述连续的PE或PP层为HDPE。
8.根据前述权利要求任一项的金属管道，其中所述PE或PP是非交联的。
9.根据前述权利要求任一项的金属管道，其中所述金属管道的所述段为安装接头，和其中所述基于聚烯烃的胶粘剂以0.5-2mm的厚度存在，和所述PE或PP以1-5mm的厚度存在。
10.根据权利要求1-8任一项的金属管道，其中所述金属管道的所述段为基本上整个管道，和其中所述基于聚烯烃的胶粘剂以0.5-4mm的厚度存在，和所述PE或PP以1-10mm的厚度存在。
11.制备根据权利要求1-8和10任一项的金属管道的方法，其中通过挤出至所述金属管道，将所述基于烯烃的胶粘剂和所述PE或PP层施加在管道的基本整个长度上，其中所述金属管道优选地具有低于60℃的温度。
12.用于制备根据权利要求1-9任一项的金属管道的方法，其中对安装接头进行涂覆，其中将所述基于烯烃的胶粘剂通过挤出而施加在所述金属管道的裸露段上，和将所述PE或PP层通过挤出而施加至所述胶粘剂、和制造厂涂覆物的小部分，其中将所述制造厂涂覆物加热以容许所述PE或PP涂覆物层对所述制造厂涂覆物的适当熔合粘结。
13.用于制备根据权利要求1-9任一项的金属管道的方法，其中对安装接头进行涂覆，和其中将所述基于烯烃的胶粘剂作为双面粘封带施加至所述金属管道的裸露段，和将所述PE或PP层通过挤出施加至所述胶粘剂、和制造厂涂覆物的小部分，其中将所述制造厂涂覆物加热以容许所述PE或PP涂覆物层对所述制造厂涂覆物的适当熔合粘结。
14.根据权利要求1-10任一项或者通过根据权利要求11-13的方法能获得的涂覆的金属管道，其中根据ISO 21809-1或-3中描述的方法，所述涂覆的管道在其中施加所述聚烯烃涂覆体系的段上显示出：
a.以在参比电极(甘汞电极)处-1500mV的测量电压在50℃下28天无阴极脱层，表明自愈合性质；
b.在热老化(60℃，100天)时内层没有层离和内聚破裂(在基底上留下胶粘剂的膜)；
c.在室温下大于0.2N/mm的外层从基底的剥离强度(在基底上留下胶粘剂的膜，并且显示内聚破坏)
d.大于5kV/mm涂覆物的介电强度，并且整个体系具有大于25kV的介电强度(在具有3mm的最小涂覆物厚度的情况下)
e.高于30J的在室温下的冲击强度
f.在室温下和在60℃下大于1kg/mm2的耐压痕性。
15.根据权利要求14的涂覆的金属管道，其中所述聚烯烃涂覆物根据如下在设计温度下稳定超过5000h：对于使用具有PE涂覆物的本发明的聚烯烃涂覆体系的管道，ASTM D1693(在侵蚀性土壤条件；条件B:F0下)；和对于使用具有PP涂覆物的本发明的聚烯烃涂覆体系的管道，ASTM D1693-08，条件A:F0)。
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