Полиэтиленовая композиция (варианты),способ ее получения, изделие и применение композиции

Номер патента: 11955

Опубликовано: 30.06.2009

Авторы: Бэкман Матс, Густафссон Билль, Ван Праэт Эрик, Ван Марион Ремко

Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Полиэтиленовая композиция, содержащая основную смолу, включающую:

(А) первую фракцию гомо- или сополимера этилена и

(Б) вторую фракцию гомо- или сополимера этилена,

где фракция (А) обладает меньшей средневесовой молекулярной массой по сравнению с фракцией (Б), отношение скорости течения расплава СТР2 фракции (А) к СТР5 основной смолы составляет от 200 до 1500 и композиция имеет площадь белых пятен 1% или менее,

где площадь белых пятен в однократно смешанной композиции определяют, по меньшей мере, частично в соответствии с ISO 18553 следующим образом: образец композиции, включающий пигмент, делающий неоднородности видимыми, например сажу, в количестве приблизительно 2,5 мас.% и полученный после одной стадии смешивания, анализируют сначала путем приготовления 6 срезов с толщиной менее 60 мкм и диаметром от 3 до 5 мм из 6 различных частей образца; срезы оценивают под увеличением 100_ и определяют размер, т.е. долю поверхности неокрашенных включений ("белые пятна", агломераты, частицы) от общей поверхности каждого среза, составляющей 0,7 мм2; подсчитывают все белые пятна, имеющие диаметр более 5 мкм; затем "площадь белых пятен" выражают в виде усредненной фракции белых пятен на общей поверхности среза образца.

2. Полиэтиленовая композиция, содержащая основную смолу, включающую:

(А) первую фракцию гомо- или сополимера этилена и

(Б) вторую фракцию гомо- или сополимера этилена,

где фракция (А) обладает меньшей средневесовой молекулярной массой по сравнению с фракцией (Б), отношение скорости течения расплава СТР2 фракции (А) к СТР5 основной смолы составляет от 200 до 1500 и композиция имеет оценку в соответствии с тестом оценки белых пятен ISO 18553 менее 4,5.

3. Полиэтиленовая композиция по п.1, где композиция имеет оценку в соответствии с тестом оценки белых пятен ISO 18553 менее 4,5.

4. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-3, где фракция (А) имеет СТР2 100 г/10 мин или более.

5. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-4, где основная смола имеет СТР5 1 г/10 мин или менее.

6. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-5, где массовое соотношение фракций (А) и (Б) в основной смоле составляет от 30:70 до 70:30.

7. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-6, где СТР5 основной смолы составляет
0,6 г/10 мин или менее.

8. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-7, где фракция (А) представляет собой этиленовый гомополимер.

9. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-8, где фракция (А) имеет плотность 950 кг/м3 или более.

10. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-9, где фракция (Б) представляет собой сополимер этилена по меньшей мере с одним альфа-олефиновым сомономером.

11. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-10, где фракция (Б) имеет плотность менее
954 кг/м3.

12. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-11, где композиция имеет индекс уменьшения вязкости при сдвиге УВС(2,7/210) от 5 до 300.

13. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-12, включающая основную смолу, полученную многостадийным способом.

14. Способ получения полиэтиленовой композиции по любому из пп.1-13, при котором осуществляют стадии:

i) полимеризации этиленовых мономеров и, возможно, одного или более альфа-олефинового сомономера в присутствии катализатора Циглера-Натта с получением первой этиленовой гомо- или сополимерной фракции (А),

ii) полимеризации этиленовых мономеров и, возможно, одного или более альфа-олефинового сомономера в присутствии катализатора Циглера-Натта с получением второй этиленовой гомо- или сополимерной фракции (Б), имеющей более высокую средневесовую молекулярную массу по сравнению с фракцией (А),

причем вторую стадию полимеризации осуществляют в присутствии продукта полимеризации первой стадии.

15. Способ по п.14, при котором полимеризацию с получением фракции (А) осуществляют в суспензионном реакторе.

16. Способ по п.14 или 15, при котором полимеризацию с получением фракции (Б) осуществляют в газофазном реакторе.

17. Изделие, включающее полиэтиленовую композицию по любому из пп.1-13.

18. Изделие по п.17, представляющее собой трубу.

19. Применение полиэтиленовой композиции по любому из пп.1-13 для изготовления изделия.

20. Применение по п.19, где изделие представляет собой трубу.

 

Текст

Смотреть все

011955 Настоящее изобретение относится к мультимодальной, предпочтительно бимодальной полиэтиленовой композиции, включающей две фракции гомо- или сополимера этилена с различными молекулярными массами, обладающей улучшенной гомогенностью. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу получения такой композиции, а также к применению такой композиции для производства труб. Мультимодальные полиэтиленовые композиции часто применяют, например, для производства труб благодаря их благоприятным физическим и химическим свойствам, таким как, например, механическая прочность, устойчивость к коррозии и долговременная стабильность. Принимая во внимание, что жидкости, такие как вода или природный газ, при транспорте в трубе часто находятся под давлением и обладают различными температурами, обычно находящимися в диапазоне от 0 до 50 С, очевидно, что полиэтиленовая композиция, применяемая для труб, должна удовлетворять жестким требованиям. Известно, что гомогенность очень важна для мультимодальных полимеров, включающих несколько полимерных фракций, обладающих отличающейся молекулярной массой, так как низкая степень гомогенности отрицательно влияет, например, на свойства поверхности и другие свойства полимерной композиции. Для получения достаточной степени гомогенности следует довести смешивание различных фракций, из которых состоит композиция, до микроскопического уровня. При смешивании мультимодальных полимерных композиций, например, для производства труб в смешанном материале возникают так называемые "белые пятна". Эти белые пятна обычно имеют размер от менее 10 до приблизительно 50 мкм и состоят из высокомолекулярных полимерных частиц, которые не смешаны в композиции должным образом. Кроме того, когда смешивают полимерные композиции,например, для производства пленок, часто возникают гелеобразные частицы, имеющие размер приблизительно от 0,01 до 1 мм. Эти гелеобразные частицы также состоят из высокомолекулярных полимерных частиц, не смешанных должным образом, и присутствуют в готовой пленке в виде портящих неоднородностей. Кроме того, неоднородности в мультимодальных полимерных композициях могут также вызывать волнистость поверхности произведенных из них изделий. В качестве критерия гомогенности мультимодальных смол может применяться тест ISO(ISO - International Organization for Standardization, Международная Организация по Стандартизации) 18553. ISO 18553 исходно представляет собой способ оценки пигментированных пятен, т.е. служит для определения того, насколько хорошо пигменты диспергированы в полимере. Поскольку дисперсия пигмента зависит от общей гомогенности полимера, по причине того, что неоднородности полимера не окрашиваются пигментом, ISO 18553 также может применяться в качестве критерия гомогенности полимера при помощи подсчета не окрашенных белых пятен и их оценки в соответствии со схемой ISO 18553. В качестве еще одного критерия гомогенности полимера был разработан тест площади белых пятен,который в значительной степени основан на модифицированном тесте оценки белых пятен ISO 18553,описанном в вышеприведенном абзаце. Этот тест подробно описан ниже. Известно, что гомогенность мультимодальной полимерной композиции можно улучшить, используя большое число стадий смешивания и/или особые условия смешивания в отношении смолы, поступающей из реактора. Однако эти меры обладают недостатком, заключающимся в том, что они связаны со значительным увеличением стоимости производства композиции. Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить мультимодальную полиэтиленовую композицию, в частности, для применения в качестве материала трубы, обладающую улучшенной гомогенностью и, следовательно, улучшенными свойствами, включающими улучшенные поверхностные свойства. В частности, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить такую мультимодальную полиэтиленовую композицию, которая обладает улучшенной гомогенностью сразу после ее изготовления. В то же самое время композиция должна обладать хорошими свойствами обрабатываемости и хорошими механическими свойствами. Таким образом, в первом воплощении настоящего изобретения предложена полиэтиленовая композиция, содержащая основную смолу, включающую:(А) первую фракцию гомо- или сополимера этилена и(Б) вторую фракцию гомо- или сополимера этилена,где фракция (А) обладает меньшей молекулярной массой по сравнению с фракцией (Б), отношение скорости течения расплава СТР 2 фракции (А) и СТР 5 основной смолы составляет от 200 до 1500, и композиция имеет площадь белых пятен 1% или менее. Гомогенность композиции с точки зрения площади белых пятен в ней измеряют после единственной стадии смешивания, как подробно описано ниже. Обычно композиция, измерения на которой проводились после указанной единственной стадии смешивания, имеет площадь белых пятен от 0,01 до 1%. Предпочтительно композиция, измерения на которой производились после указанной единственной стадии смешивания, имеет площадь белых пятен 0,7% или менее, обычно от 0,01 до 0,7. Предпочтительно полиэтиленовая композиция, измерения на которой проводились после указанной единственной стадии смешивания, имеет значение в соответствии с тестом оценки белых пятенISO 18553 менее 4,5, более предпочтительно менее 3.-1 011955 Во втором воплощении указанного изобретения предложена полиэтиленовая композиция, содержащая основную смолу, включающую:(А) первую фракцию гомо- или сополимера этилена и(Б) вторую фракцию гомо- или сополимера этилена,где фракция (А) обладает меньшей молекулярной массой по сравнению с фракцией (Б), отношение скорости течения расплава СТР 2 фракции (А) и СТР 5 основной смолы составляет от 200 до 1500 и композиция имеет значение в соответствии с тестом оценки белых пятен ISO18553 менее 4,5. В первом воплощении измерение гомогенности в соответствии с тестом оценки белых пятенISO 18553 осуществляют после указанной единственной стадии смешивания. Обычно композиция после указанной единственной стадии смешивания имеет значение в соответствии с тестом оценки белых пятенISO 18553, равное или большее 0,01 и меньшее 4,5. Предпочтительно композиция имеет значение в соответствии с тестом оценки белях пятенISO 18553 менее 3, обычно равное или большее 0,01 и меньшее 3. Полиэтиленовые композиции по изобретению проявляют улучшенные свойства смешивания на микроскопическом уровне сразу же после их изготовления, и это демонстрируется тем фактом, что уже после единственной обычной стадии смешивания получают смолу, обладающую превосходной гомогенностью. Таким образом, композиция сочетает хорошие механические свойства с хорошими свойствами поверхности и, следовательно, например, улучшенную ударную прочность с улучшенным внешним видом конечного продукта. Используемый здесь термин "молекулярная масса" обозначает средневзвешенную молекулярную массу Мсв. Термин "основная смола" обозначает всю совокупность полимерных компонентов полиэтиленовой композиции по изобретению, обычно составляющую по меньшей мере 90 мас.% всей композиции. Предпочтительно основная смола состоит из фракций (А) и (Б), возможно дополнительно включая форполимерную фракцию в количестве до 20 мас.%, более предпочтительно до 10 мас.% и наиболее предпочтительно до 5 мас.% от общей массы смолы. В дополнение к основной смоле в полиэтиленовой композиции могут присутствовать добавки, которые обычно применяют вместе с полиолефинами, такие как пигменты (например, сажа), стабилизаторы (антиоксиданты), антациды и/или агенты, защищающие от ультрафиолетового излучения (УФ), антистатические агенты и агенты, способствующие утилизации (такие как агенты, способствующие обработке). Предпочтительно количество этих добавок составляет 10 мас.% или менее, более предпочтительно 8 мас.% или менее от общей массы композиции. Предпочтительно композиция включает сажу в количестве 8 мас.% или менее, дополнительно предпочтительно от 1 до 4 мас.% от общей массы композиции. Также предпочтительно количество добавок, иных чем сажа, составляет 1 мас.% или менее, более предпочтительно 0,5 мас.% или менее. Обычно полиэтиленовую композицию, включающую по меньшей мере две полиэтиленовые фракции, которые получают при различных условиях полимеризации, приводящих к тому, что разные фракции имеют различные (средневесовые) молекулярные массы, называют "мультимодальная". Приставка"мульти" обозначает, что композиция состоит из нескольких полимерных фракций. Таким образом, например, композицию, состоящую только из двух фракций, называют "бимодальной". Форма кривой молекулярно-массового распределения, т.е. вид графика массовой фракции полимера как функции от ее молекулярной массы, такого мультимодального полиэтилена демонстрирует два или более максимума или, по меньшей мере, отчетливо расширена по сравнению с кривыми индивидуальных фракций. Например, если полимер получают в последовательном многостадийном способе с использованием реакторов, соединенных в серии, и с использованием различных условий в каждом реакторе, каждая из фракций полимера, получаемых в различных реакторах, обладает собственными молекулярно-массовым распределением и средневесовой молекулярной массой. Когда регистрируют кривую молекулярномассового распределения для такого полимера, индивидуальные кривые этих фракций совмещают в кривую молекулярно-массового распределения для общего конечного полимерного продукта, обычно получая при этом кривую с двумя или более отдельными максимумами. Далее описаны предпочтительные признаки обоих воплощений полиэтиленовой композиции по изобретению. В полиэтиленовой композиции по изобретению фракция (А) предпочтительно имеет скорость течения расплава СТР 2 по меньшей мере 100 г/10 мин, более предпочтительно по меньшей мере 200 г/10 мин и наиболее предпочтительно по меньшей мере 300 г/10 мин. Кроме того, в полиэтиленовой композиции фракция (А) предпочтительно имеет СТР 2 2000 г/10 мин или менее, более предпочтительно 1500 г/10 мин или менее и наиболее предпочтительно 1000 г/10 мин или менее.-2 011955 Основная смола предпочтительно имеет СТР 5 1 г/10 мин или менее, более предпочтительно 0,8 г/10 мин или менее, более предпочтительно 0,6 г/10 мин или менее и наиболее предпочтительно 0,4 г/10 мин или менее. Кроме того, основная смола предпочтительно имеет СТР 5 0,01 г/10 мин или более, более предпочтительно 0,05 г/10 мин или более и наиболее предпочтительно 0,1 г/10 мин или более. Предпочтительно в полиэтиленовой композиции по изобретению массовое соотношение фракций(А):(Б) в основной смоле составляет от 30:70 до 70:30. Кроме того, фракция (А) предпочтительно представляет собой этиленовый гомополимер. Фракция (А) предпочтительно имеет плотность 950 кг/м 3 или более, более предпочтительно 960 кг/м 3 или более. Также предпочтительно средневесовая молекулярная масса фракции (А) составляет от 5000 до 100000 г/моль, более предпочтительно от 7000 до 90000 г/моль и наиболее предпочтительно от 10000 до 80000 г/моль. В полиэтиленовой композиции по изобретению фракция (Б) предпочтительно представляет собой сополимер этилена по меньшей мере с одним дополнительным альфа-олефиновым сомономером. Предпочтительно альфа-олефиновый сомономер фракции (Б) содержит от 4 до 8 атомов углерода и более предпочтительно он выбран из 1-бутена, 1-гексена, 4-метил-1-пентена и 1-октена. Фракция (Б) предпочтительно имеет плотность 954 кг/м 3 или менее, более предпочтительно 952 кг/м 3 или менее, еще более предпочтительно 950 кг/м 3 или менее и наиболее предпочтительно 940 кг/м 3 или менее. Основная смола предпочтительно имеет плотность менее 960 кг/м 3. Средневесовая молекулярная масса основной смолы предпочтительно составляет от 100000 до 1000000 г/моль. Предпочтительно композиция имеет площадь белых пятен 0,7% или менее, обычно от 0,01 до 0,7%. Полиэтиленовая композиция по любому из воплощений изобретения предпочтительно имеет индекс уменьшения вязкости при сдвиге УВС(2,7/210) по меньшей мере 5, более предпочтительно по меньшей мере 10, еще более предпочтительно по меньшей мере 20 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 40. Кроме того, полиэтиленовая композиция предпочтительно имеет индекс уменьшения вязкости при сдвиге УВС(2,7/210) 300 или менее, более предпочтительно 290 или менее, еще более предпочтительно 220 или менее и наиболее предпочтительно 200 или менее. УВС представляет собой относительную вязкость полиэтиленовой композиции при различных напряжениях сдвига. В соответствии с настоящим изобретением для расчета УВС(2,7/210), которое может служить в качестве меры ширины молекулярно-массового распределения, применяют напряжение сдвига 2,7 и 210 кПа. Кроме того, полиэтиленовая композиция предпочтительно имеет вязкость при напряжении сдвига 2,7 кПа (2,7) от 10000 до 500000 Пас, более предпочтительно от 50000 до 400000 Пас и наиболее предпочтительно от 75000 до 350000 Пас. Там, где приведены предпочтительные признаки фракций (А) и/или (Б) композиции по настоящему изобретению, эти значения, как правило, справедливы для случаев, когда их можно непосредственно измерить в соответствующей фракции, например, когда фракцию получают отдельно или получают на первой стадии многостадийного способа. Тем не менее, основную смолу также можно получать и предпочтительно ее получают в многостадийном способе, при котором, например, фракции (А) и (Б) получают на последовательных стадиях. В таком случае свойства фракций, получаемых на второй и третьей стадиях (или дальнейших стадиях) многостадийного способа, могут быть спрогнозированы на основе полимеров, которые получают отдельно на единственной стадии при применении условий полимеризации, идентичных (например, идентичной температуры, парциальных давлений реагентов/разбавителей, суспендирующей среды, времени реакции) таковым стадии многостадийного способа, на которой получена фракция, и при применении катализатора, на котором не присутствует ранее полученный полимер. Альтернативно, свойства фракций, получаемых на более высокой стадии многостадийного способа, также могут быть рассчитаны, например, в соответствии с В. Hagstrom, Conference on Polymer Processing (The Polymer Processing Society),Extended Abstracts and Final Programme, Gothenburg, August 19-21, 1997, 4:13. Таким образом, хотя свойства фракций продуктов, получаемых на более высоких стадиях многостадийного способа, не могут быть измерены непосредственно, свойства этих фракций могут быть определены с применением любого или обоих из вышеприведенных способов. Специалист в данной области техники способен выбрать подходящий способ. Полиэтиленовую композицию по изобретению предпочтительно получают таким образом, что по меньшей мере одну из фракций (А) и (Б), предпочтительно (Б), получают в реакции, протекающей в газовой фазе.-3 011955 Также предпочтительно, чтобы одну из фракций (А) и (Б) полиэтиленовой композиции, предпочтительно фракцию (А), получали в суспензионной реакции, предпочтительно в петлевом реакторе, и одну из фракций (А) и (Б), предпочтительно фракцию (Б), получали в реакции, протекающей в газовой фазе. Кроме того, полиэтиленовую основную смолу предпочтительно получают в многостадийном способе. Полимерные композиции, которые готовят в таком способе, также обозначают как смеси "in-situ". Многостадийный способ означает способ полимеризации, при котором полимер, включающий две или более фракции, изготавливают, получая каждую по меньшей мере из двух полимерных фракций на отдельной стадии реакции, как правило, при различных условиях реакции на каждой стадии, в присутствии продукта реакции с предшествующей стадии, содержащего катализатор полимеризации. Соответственно, предпочтительно, чтобы фракции (А) и (Б) полиэтиленовой композиции получали на различных стадиях многостадийного способа. Предпочтительно многостадийный способ включает по меньшей мере одну стадию, осуществляемую в газовой фазе, на которой предпочтительно получают фракцию (Б). Кроме того, предпочтительно, чтобы фракцию (Б) получали на последующей стадии в присутствии фракции (А), полученной на предшествующей стадии. Ранее был известен многостадийный способ получения мультимодальных, в частности бимодальных, олефиновых полимеров, таких как мультимодальный полиэтилен, с использованием двух или более реакторов, соединенных в серию. В качестве примера из предшествующего уровня техники можно упомянуть ЕР 517868, включенный здесь путем ссылки, включая все описанные в нем предпочтительные воплощения, в качестве предпочтительного многостадийного способа получения полиэтиленовой композиции по изобретению. Предпочтительно основные стадии полимеризации в многостадийном способе представляют собой стадии, описанные в ЕР 517868, т.е. фракции (А) и (Б) получают, используя комбинацию полимеризации в суспензии для фракции (А) и полимеризации в газовой фазе для фракции (Б). Полимеризацию в суспензии предпочтительно осуществляют в так называемом петлевом реакторе. Также предпочтительно,чтобы стадии в газовой фазе предшествовала стадия полимеризации в суспензии. Возможно и предпочтительно, чтобы стадиям основной полимеризации предшествовала форполимеризация, в таком случае получают до 20 мас.%, предпочтительно от 1 до 10 мас.%, более предпочтительно от 1 до 5 мас.% от общей массы основной смолы. Форполимер предпочтительно представляет собой этиленовый гомополимер (полиэтилен высокой плотности (ПЭВП. На стадии форполимеризации в петлевой реактор загружают предпочтительно весь катализатор и осуществляют форполимеризацию в суспензии. Такая форполимеризация приводит к тому, что в следующих реакторах образуется меньшее количество мелких частиц и в результате получается более гомогенный продукт. При получении основной смолы предпочтительно используют катализаторы Циглера-Натта (ЦН) или металлоценовые катализаторы, более предпочтительно катализаторы Циглера-Натта. Катализатор может находиться, например, на обычной подложке, такой как диоксид кремния, подложке, содержащей Al, и подложке, основанной на дихлориде магния. Предпочтительно катализатор представляет собой катализатор ЦН, более предпочтительно катализатор представляет собой катализатор ЦН с подложкой, не основанной на диоксиде кремния, и наиболее предпочтительно это катализатор ЦН,основанный на MgCl2. Предпочтительно катализатор Циглера-Натта дополнительно включает соединение металла 4 группы (нумерация групп в соответствии с новой системой ИЮПАК), предпочтительно титан, дихлорид магния и алюминий. Катализатор может быть коммерчески доступным или его могут получать в соответствии или по аналогии с литературой. Для получения предпочтительного катализатора, пригодного согласно данному изобретению, можно воспользоваться ссылками на WO 2004055068 и WO 2004055069, поданнымиBorealis, ЕР 0688794 и ЕР 0810235. Содержание этих документов включено здесь путем ссылки, в частности, в отношении катализаторов в общем и всех предпочтительных воплощений катализаторов, описанных в них, а также способов получения катализаторов. Особенно предпочтительные катализаторы Циглера-Натта описаны в ЕР 0810235. Получающийся в результате конечный продукт состоит из гомогеннной смеси полимеров из двух или более реакторов, причем различные кривые молекулярно-массового распределения этих полимеров вместе образуют кривую молекулярно-массового распределения, имеющую широкий максимум или два или более максимума, т.е. конечный продукт является бимодальной или мультимодальной смесью полимеров. Предпочтительно, чтобы мультимодальная основная смола полиэтиленовой композиции по изобретению представляла собой бимодальную смесь полиэтиленов, состоящую из фракций (А) и (Б), возможно дополнительно включающую небольшую форполимеризационную фракцию в описанном выше количестве. Также предпочтительно, чтобы эту бимодальную полимерную смесь получали путем описанной выше полимеризации в различных условиях в двух или более реакторах для полимеризации, соединенных в серию. Наиболее предпочтительно, чтобы полимеризацию осуществляли в комбинации петлевого реактора/газофазного реактора, вследствие гибкости условий реакции, достигаемой таким образом.-4 011955 Предпочтительно условия полимеризации в предпочтительном двухстадийном способе выбирают таким образом, что на одной из стадий, предпочтительно на первой стадии, благодаря высокому содержанию передатчика кинетической цепи (газообразного водорода) получают сравнительно низкомолекулярный полимер, в котором отсутствует сомономер, тогда как на другой стадии, предпочтительно на второй стадии, получают высокомолекулярный полимер, в котором содержится сомономер. Тем не менее, последовательность этих стадий может быть обратной. В предпочтительном воплощении полимеризации в петлевом реакторе с последующим газофазным реактором температура полимеризации в петлевом реакторе предпочтительно составляет 85-115 С, более предпочтительно 90-105 С и наиболее предпочтительно 92-100 С, а температура в газофазном реакторе предпочтительно составляет 70-105 С, более предпочтительно 75-100 С и наиболее предпочтительно 82-97 С. При необходимости в реакторы добавляют передатчик кинетической цепи, предпочтительно водород, а также предпочтительно в реактор добавляют 200-800 моль Н 2 на 1 кмоль этилена, если в этом реакторе получают фракцию с низкой молекулярной массой (НММ), или в газофазный реактор добавляют 0-50 моль Н 2 на 1 кмоль этилена, если в этом реакторе получают фракцию с высокой молекулярной массой (ВММ). Предпочтительно основную смолу полиэтиленовой композиции получают со скоростью по меньшей мере 5 т/ч, более предпочтительно по меньшей мере 10 т/ч и наиболее предпочтительно по меньшей мере 15 т/ч. Композицию по изобретению предпочтительно получают способом, включающим стадию приготовления смеси, на которой композицию основной смолы, т.е. смесь, которую, как правило, получают в виде порошка основной смолы из реактора, экструдируют в экструдере и затем гранулируют с образованием полимерных гранул способом, известным в области техники. Возможно, в композицию на стадии приготовления смеси могут вноситься добавки или другие полимерные компоненты в описанном выше количестве. Предпочтительно композицию по изобретению,получаемую из реактора, смешивают в экструдере вместе с добавками способом, известным в области техники. Экструдер может представлять собой, например, любой обычно используемый экструдер. В качестве примера экструдера для стадии приготовления смеси по настоящему изобретению могут использоваться экструдеры, поставляемые Japan steel works, Kobe steel или Farrel-Pomini, например JSW460P. В одном из воплощений стадию экструдирования осуществляют с производительностью на указанной стадии приготовления смеси, составляющей по меньшей мере 400, по меньшей мере 500, по меньшей мере 1000 кг/ч. В еще одном воплощении стадию приготовления можно осуществлять с производительностью, составляющей по меньшей мере 5 т/ч, предпочтительно по меньшей мере 15 т/ч, более предпочтительно по меньшей мере 20 или 25 т/ч или даже по меньшей мере 30 или более чем 30 т/ч, такой как по меньшей мере 50, такой как 1-50, предпочтительно 5-40, 10-50, в некоторых воплощениях 10-25 т/ч. Альтернативно, на стадии приготовления смеси может быть желательна производительность, составляющая по меньшей мере 20 т/ч, предпочтительно по меньшей мере 25 т/ч, по меньшей мере 30 т/ч, например 25-40 т/ч. Мультимодальная полиэтиленовая композиция по настоящему изобретению дает возможность такой производительности в диапазоне свойств, охватываемых изобретением, т.е. при различных комбинациях свойств СТР фракций и вариантов конечной основной смолы, и при этом обладает превосходной гомогенностью, не говоря о многих других свойствах. Предпочтительно на указанной стадии экструдирования общее УПЭ (удельное потребление энергии) в экструдере может составлять по меньшей мере 150, 150-400, 200-350, 200-300 кВт/т. Известно, что температура полимерного расплава в экструдере может варьировать, причем наибольшая (макс.) температура плавления композиции в экструдере на стадии экструдирования, как правило, составляет более 150 С, подходящим образом от 200 до 350 С, предпочтительно от 250 до 310 С,более предпочтительно от 250 до 300 С. Преимущество изобретения заключается в том, что можно достичь превосходной гомогенности без экстенсивного смешивания, лишь однократно осуществляя стадию приготовления смеси, например,предпочтительно экструзией с определенной выше производительностью, а также в том, что помимо высокой гомогенности можно достичь и поддерживать другие желаемые свойства полимера. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу получения описанной выше полиэтиленовой композиции, при котором осуществляют стадии:i) полимеризации этиленовых мономеров и, возможно, одного или более альфа-олефинового сомономера в присутствии катализатора Циглера-Натта с получением первой этиленовой гомо- или сополимерной фракции (А);ii) полимеризации этиленовых мономеров и, возможно, одного или более альфа-олефинового сомономера в присутствии катализатора Циглера-Натта с получением второй этиленовой гомо- или сополи-5 011955 мерной фракции (Б), имеющей более высокую среднюю молекулярную массу по сравнению с фракцией(А),где вторую стадию полимеризации осуществляют в присутствии продукта полимеризации с первой стадии. Предпочтительно полимеризацию с получением фракции (А) осуществляют в петлевом реакторе. Кроме того, полимеризацию с получением фракции (Б) предпочтительно осуществляют в газофазовом реакторе. Первой стадии полимеризации предпочтительно предшествует стадия форполимеризации, на которой предпочтительно получают не более 20 мас.%, более предпочтительно не более 10 мас.% и еще более предпочтительно не более 5 мас.% от общей массы основной смолы. Кроме того, настоящее изобретение относится к изделию, предпочтительно трубе, включающему полиэтиленовую композицию, описанную выше или получаемую с использованием вышеописанного способа, и к применению такой полиэтиленовой композиции для изготовления изделия, предпочтительно трубы. Эксперименты и примеры 1. Определения и способы измерения. а) Молекулярная масса. Средневзвешенную молекулярную массу Мсв и молекулярно-массовое распределение(ММР=Мсв/Мсч, где Мсч представляет собой среднечисловую молекулярную массу, а Мсв представляет собой средневзвешенную молекулярную массу) измеряют с использованием способа, основанного на ISO 16014-4:2003. Использовали аппарат Waters 150CV plus с колонкой 3 НТЕ styragel (дивинилбензол) производства Waters и в качестве растворителя использовали трихлорбензол (ТХБ) при 140 С. Колонку калибровали с использованием универсального калибратора со стандартами ПС (полистирол), имеющими малое значение ММР (константа Марка Ховинга K: 9,5410-5 и a: 0,725 для ПС иK: 3,9210-4 и а: 0,725 для ПЭ (полиэтилен). Отношение Мср и Мсч представляет собой меру широты распределения, поскольку на каждую величину влияет противоположная сторона "популяции". б) Плотность. Плотность измеряют в соответствии с ISO 1872, приложение А. в) Скорость течения расплава/отношение скоростей течения. Скорость течения расплава (СТР) определяют в соответствии с ISO 1133 и указывают в г/10 мин. СТР представляет собой показатель текучести и, следовательно, обрабатываемости полимера. Чем выше скорость течения расплава, тем ниже вязкость полимера. СТР определяют при 190 С, причем ее могут определять при различных загрузках, таких как 2,16 кг (СТР 2), 5 кг (СТР 5) или 21,6 кг (СТР 21). Численное значение ОСТ (отношение скоростей течения) представляет собой показатель распределения молекулярной массы и обозначает отношение скоростей течения при различных загрузках. Таким образом, ОСТ 21/5 обозначает величину CTP21/CTP5. г) Реологические параметры. Реологические параметры, такие как индекс уменьшения вязкости при сдвиге (УВС) и вязкость, определяют с использованием реометра, предпочтительно реометра Rheometrics Phisica MCR 300. Определения и условия измерения также подробно описаны в WO 00/22040, с. 8, строка 29-с. 11, строка 25. д) Измерение гомогенности. Полимерная композиция по настоящему изобретению обладает улучшенной гомогенностью непосредственно после ее приготовления в полимеризующем реакторе. Тем не менее, поскольку, во-первых,гомогенность обычно измеряют только у смешанной композиции и, во-вторых, способ, при помощи которого осуществляют смешивание, оказывает решающее влияние на гомогенность смешанной композиции, важно, чтобы условия смешивания, которым подвергают композицию, и используемое оборудование для приготовления смеси были ясно определены перед определением гомогенности композиции,например, в соответствии с тестом площади белых пятен или модифицированным тестом оценки белых пятен ISO 18553, как описано ниже. Соответственно, гомогенность описанных здесь композиций определяют только после единственной стадии приготовления смеси, которую определяют в соответствии со следующим. Основную смолу в виде порошка, поступающего из реактора, транспортируют, например, через промежуточные стационарные чаны (50-250 т) в модуль для приготовления смеси без дополнительной обработки, такой как измельчение или охлаждение и другие подобные процессы. Порошок затем высыпают во входное отверстие аппарата для перемешивания вместе с соответствующими количествами добавок. Добавки, как правило, могут представлять собой стеараты, антиоксиданты, УФ-стабилизаторы или пигменты/сажевые наполнители. Добавки можно вносить в виде чистого компонента или в виде маточной смеси с полиэтиленовым носителем. Основную смолу вместе с добавками затем пропускают через модуль для приготовления смеси только один раз.-6 011955 Ни одному из материалов, однократно пропущенных через аппарат для перемешивания, не позволяют вернуться назад во входное отверстие аппарата для смешивания для дополнительной обработки и также не дают возможность смешанному материалу дополнительно поступать во второй модуль для обработки. Идея единственной стадии смешивания заключается в том, что порошку из реактора позволяют только один раз проходить через модуль для смешивания. Оборудование, которое следует применять на единственной стадии смешивания, представляет собой двухшнековый экструдер, такой как аппарат со встречным вращением, поставляемый Japan steelworks, например CIM JSW 460P или эквивалентное оборудование. Типичные условия приготовления смеси в единственной стадии смешивания, используемые в CIMJSW 460P, имеющем диаметр шнека 460 мм, следующие: производительность: 25-30 т/ч; удельное потребление энергии (УПЭ) смесителя: 260 кВт/т; УПЭ шестеренного насоса: 19 кВт/т; температура перед шестеренным насосом: 290 С; температура после шестеренного насоса: 300 С; давление всасывания шестеренного насоса: 1,6105 Па (1,6 бар); скорость смесителя: 400 об/мин. Площадь белых пятен в однократно смешанной композиции определяют, по меньшей мере частично, в соответствии с ISO 18553 следующим образом. Образец композиции (включающий пигмент, делающий неоднородности видимыми, например сажу, в количестве приблизительно 2,5 мас.%), который получен после одиночной стадии смешивания,описанной выше, анализируют сначала путем приготовления 6 микротомных срезов с 6 различных частей образца (толщина менее 60 мкм, диаметр от 3 до 5 мм). Срезы оценивают под увеличением 100 и определяют размер, т.е. долю от поверхности, неокрашенных включений ("белые пятна", агломераты, частицы) на общей поверхности каждого среза, составляющей 0,7 мм 2. Подсчитывают все белые пятна, имеющие диаметр более 5 мкм. Затем "площадь белых пятен" выражают в виде усредненной фракции белых пятен на общей поверхности среза образца. е) Измерение гомогенности - оценка в модифицированном тесте оценки белых пятен ISO 18553. Помимо теста площади белых пятен, гомогенность дополнительно определяют в соответствии с модифицированным тестом оценки белых пятен ISO 18553. В этом тесте неоднородности в композиции после описанной выше единственной стадии смешивания, проявляющиеся в виде белых пятен, определяют и оценивают в соответствии со схемой, приведенной в ISO 18553. Чем ниже оценка композиции в этом тесте, тем лучше гомогенность композиции. 2. Полиэтиленовые композиции. Основные смолы полиэтиленовых композиций получали в многостадийной реакции, включающей первую стадию полимеризации в суспензии в петлевом реакторе объемом 50 дм 3 с последующим переносом суспензии в петлевой реактор объемом 500 дм 3, в котором полимеризацию продолжали в суспензии с получением низкомолекулярного компонента (фракция (А, и вторую стадию полимеризации в газофазном реакторе в присутствии продукта из второго петлевого реактора с получением сомономера,содержащего высокомолекулярный компонент (фракция (Б. В качестве сомономера использовали бутен-1. В качестве катализатора во всех примерах по изобретению использовали Lynx200, поставляемыйEngelhard Corporation Pasadena, U.S.A. В используемом для сравнения примере 1 использовали катализатор, изготовленный в соответствии с примером 1 из ЕР 0688794. Используемые условия полимеризации и свойства полученных полимеров перечислены в таблице. После получения фракции (Б) (и, следовательно, полной основной смолы) полученный полимерный порошок переносили в экструдер, в котором его смешивали с 2,5 мас.% сажи в соответствии со способом, описанным в разделе (д).(А) первую фракцию гомо- или сополимера этилена и(Б) вторую фракцию гомо- или сополимера этилена,где фракция (А) обладает меньшей средневесовой молекулярной массой по сравнению с фракцией(Б), отношение скорости течения расплава СТР 2 фракции (А) к СТР 5 основной смолы составляет от 200 до 1500 и композиция имеет площадь белых пятен 1% или менее,где площадь белых пятен в однократно смешанной композиции определяют, по меньшей мере, частично в соответствии с ISO 18553 следующим образом: образец композиции, включающий пигмент, делающий неоднородности видимыми, например сажу, в количестве приблизительно 2,5 мас.% и полученный после одной стадии смешивания, анализируют сначала путем приготовления 6 срезов с толщиной менее 60 мкм и диаметром от 3 до 5 мм из 6 различных частей образца; срезы оценивают под увеличением 100 и определяют размер, т.е. долю поверхности неокрашенных включений ("белые пятна", агломераты, частицы) от общей поверхности каждого среза, составляющей 0,7 мм 2; подсчитывают все белые пятна, имеющие диаметр более 5 мкм; затем "площадь белых пятен" выражают в виде усредненной-8 011955 фракции белых пятен на общей поверхности среза образца. 2. Полиэтиленовая композиция, содержащая основную смолу, включающую:(А) первую фракцию гомо- или сополимера этилена и(Б) вторую фракцию гомо- или сополимера этилена,где фракция (А) обладает меньшей средневесовой молекулярной массой по сравнению с фракцией(Б), отношение скорости течения расплава СТР 2 фракции (А) к СТР 5 основной смолы составляет от 200 до 1500 и композиция имеет оценку в соответствии с тестом оценки белых пятен ISO 18553 менее 4,5. 3. Полиэтиленовая композиция по п.1, где композиция имеет оценку в соответствии с тестом оценки белых пятен ISO 18553 менее 4,5. 4. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-3, где фракция (А) имеет СТР 2 100 г/10 мин или более. 5. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-4, где основная смола имеет СТР 5 1 г/10 мин или менее. 6. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-5, где массовое соотношение фракций (А) и (Б) в основной смоле составляет от 30:70 до 70:30. 7. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-6, где СТР 5 основной смолы составляет 0,6 г/10 мин или менее. 8. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-7, где фракция (А) представляет собой этиленовый гомополимер. 9. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-8, где фракция (А) имеет плотность 950 кг/м 3 или более. 10. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-9, где фракция (Б) представляет собой сополимер этилена по меньшей мере с одним альфа-олефиновым сомономером. 11. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-10, где фракция (Б) имеет плотность менее 954 кг/м 3. 12. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-11, где композиция имеет индекс уменьшения вязкости при сдвиге УВС(2,7/210) от 5 до 300. 13. Полиэтиленовая композиция по любому из пп.1-12, включающая основную смолу, полученную многостадийным способом. 14. Способ получения полиэтиленовой композиции по любому из пп.1-13, при котором осуществляют стадии:i) полимеризации этиленовых мономеров и, возможно, одного или более альфа-олефинового сомономера в присутствии катализатора Циглера-Натта с получением первой этиленовой гомо- или сополимерной фракции (А),ii) полимеризации этиленовых мономеров и, возможно, одного или более альфа-олефинового сомономера в присутствии катализатора Циглера-Натта с получением второй этиленовой гомо- или сополимерной фракции (Б), имеющей более высокую средневесовую молекулярную массу по сравнению с фракцией (А),причем вторую стадию полимеризации осуществляют в присутствии продукта полимеризации первой стадии. 15. Способ по п.14, при котором полимеризацию с получением фракции (А) осуществляют в суспензионном реакторе. 16. Способ по п.14 или 15, при котором полимеризацию с получением фракции (Б) осуществляют в газофазном реакторе. 17. Изделие, включающее полиэтиленовую композицию по любому из пп.1-13. 18. Изделие по п.17, представляющее собой трубу. 19. Применение полиэтиленовой композиции по любому из пп.1-13 для изготовления изделия. 20. Применение по п.19, где изделие представляет собой трубу.

МПК / Метки

МПК: C08F 10/02, C08L 23/04, C08F 2/00, C08L 23/06

Метки: изделие, композиция, полиэтиленовая, варианты),способ, получения, композиции, применение

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-11955-polietilenovaya-kompoziciya-variantysposob-ee-polucheniya-izdelie-i-primenenie-kompozicii.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Полиэтиленовая композиция (варианты),способ ее получения, изделие и применение композиции</a>

Похожие патенты