Una composición que comprende: a)un componente de alto peso molecular que comprende un copolímero de etileno caracterizado por un Mw/Mn menor que o igual a 3.

5, un perfil de ramificación de cadena corta (SCB) sustancialmente constante a través de la distribución de peso molecular, y un numero de ramas de cadena corta (SCB) por cada 1000 átomos de carbono de estructura base de 4 a 8; y b)un componente de bajo peso molecular que comprende un homopolímero de etileno caracterizado por un Mw de 15 a 75 kg/mol

Resinas HDPE para uso de presión y aplicaciones relacionadas.

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica prioridad de la US Patent Application Serial No. 10/835,755 intitulado "Resinas HDPE para uso en tubos de presión y aplicaciones relacionadas".

Campo técnico de la invención

Esta invención se refiere al campo de composiciones de poliolefina, métodos para la producción de composiciones de poliolefina, artículos de fabricación usando composiciones de poliolefina, y procesos para la producción de artículos de fabricación usando composiciones de poliolefina.

Antecedentes de la invención

El polietileno (PE) se consume en los EEUU a razón de más de diez millones de toneladas métricas cada año. La naturaleza semicristalina del polietileno hace que sea un material de elección para muchas aplicaciones de productos básicos y especiales. La cristalinidad ofrece muchas características deseables para PE tales como rigidez, resistencia, barrera para el transporte de gas, resistencia química, y estabilidad dimensional. La fase no cristalina puede impartir atributos tales como dureza y resistencia para ralentizar el crecimiento de la grieta.

En la actualidad, una gran variedad de resinas de PE pueden ser utilizadas para producir tubería de alta rigidez usada en agua, gas, y otras aplicaciones de transporte de fluidos. El tubo de polietileno clasificado como PE-100, MRS 10, o ASTM D3350 clasificación típica 345566C es especialmente deseable para uso bajo condiciones que requieren de calificaciones mas altas de presión. Para obtener una clasificación PE-100, el tubo PE-100 esta obligado a cumplir con ciertas normas que especifican rigidez, resistencia al crecimiento lento de grietas, resistencia al ataque químico, y tenacidad a baja temperatura (expresada como rápida propagación de grieta). Además, el tubo debe cumplir con un estándar de deformación que se determina bajo presión a elevadas temperaturas. La resina que puede ser empleada para producir tubo PE-100 de diámetros pequeños (1 pulgada a 12 pulgadas de diámetro) y de gran diámetro (superior a 12 pulgadas de diámetro) se describe en la Patente U.S. 5,867,278 publicada el 23 de octubre de 2003.

También es deseable que el tubo PE-100 muestre tenacidad. Esta característica puede ser importante en muchas aplicaciones de tubo de polietileno, tales como, cuando el tubo es enterrado, o cuando el tubo es usado para transportar fangos gruesos o abrasivos. En consecuencia, hay una necesidad de una resina y un tubo PE-100 hecho de la misma que tengan propiedades físicas y propiedades de resistencia al impacto mejoradas.

Descripción de la invención

Esta invención se refiere a composiciones de poliolefina, métodos para la producción de composiciones de poliofelina, artículos de fabricación usando composiciones de poliofelina, y procesos para la producción de tubos y otros artículos de fabricación usando composiciones de poliofelina. Mas concretamente, esta invención se refiere a la producción de tubo de polietileno de clasificación PE-100 y la resina usada para hacer tal tubo que tenga tenacidad mejorada.

En el marco del examen de la mezcla de polímeros, se desarrolló una composición de polímero de alto rendimiento que proporciona una combinación útil de propiedades tales como polidispersidad, distribución de ramificaciones de cadena corta, ramificaciones de cadena larga, propiedades reológicas, y similares, como se indicó por medidas tales como la tenacidad de impacto Charpy y a valores de resistencia al crecimiento lento de grietas de PENT de alta resistencia. Por ejemplo, las resinas de la presente invención exhiben características y propiedades de procesamiento que son adecuadas para, entre otros usos, aplicaciones de tubería de presión.

En un aspecto, la presente invención proporciona una mezcla de dos polietilenos diferentes de modo que la mezcla cumpla algunos criterios para calificar como resinas HDPE PE-100. Los polietilenos componentes de esta invención pueden ser normalmente producidos usando catalizadores del tipo Ziegler-Natta o del tipo metaloceno usando bien un planteamiento de reactor paralelo o serie. La composición de polímero que comprende una mezcla de polímeros puede ser preparada con cualquier método conocido en la materia, incluyendo, pero no limitado a, mezclar dos diferentes polímeros de etileno, o hacer los polímeros cataliticamente usando un enfoque de reactor ya sea de paralelo o de Serie. Normalmente, el enfoque comercial actual para producir resinas PE-100 incluye la mezcla de dos polietilenos de amplia distribución de peso molecular (MWD) caracterizados por diferentes pesos de moléculas y contenidos de ramificaciones de cadena corta (SCB).

La invención provee una composición que comprende:

En un aspecto, el homopolímero de etileno del componente de bajo peso molecular o copolímero de los componentes de alto peso molecular se caracterizan por bajos niveles de ramificaciones largas reológicamente importantes. Normalmente, la composición puede comprender de 45 a 75 partes en peso de componente de alto peso molecular y de 55 a 25 partes en peso de componente de bajo peso molecular. Además, el copolímero de etileno del componente de alto peso molecular puede ser también caracterizado por un peso molecular M_w que va desde 250 a 1,000 kg/mol. En otro aspecto, el numero de ramificaciones de cadena corta (SCB) por cada 1000 átomos de carbono de estructura base puede ser de 5 a 7.

Todavía otro aspecto de esta invención es una composición de polímero donde la energía de impacto Charpy a temperatura ambiente con entalla estrecha y PENT de alta resistencia (PENT estándar usando una carga inicial 3,8 MPa) para las composiciones de la mezcla de polímero indican un rendimiento excepcional. En este aspecto, por ejemplo, la composición puede ser caracterizada por una tenacidad al impacto Charpy a temperatura ambiente mayor que 1.5 J, y una densidad mayor que o igual a 0.94 g/cc. En otro aspecto, la composición puede ser caracterizada por una tenacidad al impacto Charpy a temperatura ambiente mayor que 2 J, y una densidad mayor que o igual a 0.94 g/cc. La composición de la mezcla de polímeros de esta invención puede también ser caracterizada por un valor de resistencia al crecimiento lento de grieta PENT de alta resistencia a una carga inicial de 3.8 MPa mayor que o igual a 1000 horas, mayor que o igual a 3000 horas, mayor que o igual a 5000 horas, o mayor que o igual a 6000 horas.

En otro aspecto todavía, esta invención provee un artículo que comprende una composición, donde la composición comprende:

Esta invención además provee un método para hacer un tubo PE-100 que comprende la extrusión de la composición de polímero descrito aquí en un estado fundido a través de una boquilla para formar el tubo PE-100 y enfriar la tubería.

En adición, esta invención provee un método de fabricación de la composición... [Seguir leyendo]

1. Una composición que comprende:

2. La composición de la Reivindicación 1, donde el copolímero de etileno del componente de alto peso molecular es además caracterizado por un rango de peso molecular M_w de 250 a 1,000 kg/mol.

3. La composición de la reivindicación 1, donde el copolímero de etileno del componente de alto peso molecular es además caracterizado por un rango de peso molecular M_w de 275 a 800 kg/mol.

4. La composición de la Reivindicación 1, donde el copolímero de etileno del componente de alto peso molecular es además caracterizado por un rango de peso molecular M_w de 300 a 600 kg/mol.

5. La composición de la Reivindicación 1, donde el número de ramas de cadena corta (SCB) por cada 1000 átomos de carbono de estructura base es de 5 a 7.

6. La composición de la Reivindicación 1, donde el número de ramas de cadena corta (SCB) por cada 1000 átomos de carbono de estructura base es 6.

7. La composición de la Reivindicación 1, donde la composición comprende de 45 a 75 partes en peso de componente de alto peso molecular y de 55 a 25 partes en peso de componente de bajo peso molecular.

8. La composición de la Reivindicación 1, donde la composición comprende de 50 a 60 partes en peso de componente de alto peso molecular y de 50 a 40 partes en peso de componente de bajo peso molecular.

9. La composición de la Reivindicación 1, donde el componente de alto peso molecular comprende un copolímero de etileno y un mono-1-olefina co-monómero que tiene de 3 a 12 átomos de carbono.

10. La composición de la Reivindicación 1, donde el copolímero de etileno del componente de alto peso molecular es además caracterizado por un M_z/M_w menor que o igual a 2.5.

11. La composición de la Reivindicación 1, donde el copolímero de etileno del componente de alto peso molecular se caracteriza por un numero de ramas de cadena corta (SCB) por cada 1000 átomos de carbono de estructura base de 5 a 7, en un rango de peso molecular M_w de 300 a 600 kg/mol.

12. La composición de la Reivindicación 1, donde el homopolímero de etileno del componente de bajo peso molecular se caracteriza por un M_w de 25 a 60 kg/mol.

13. La composición de la Reivindicación 1, donde el homopolímero de etileno del componente de bajo peso molecular se caracteriza por un M_w de 30 a 50 kg/mol.

14. La composición de la Reivindicación 1, donde la composición es además caracterizada por bajo niveles de ramas largas reológicamente significativas.

15. La composición de la Reivindicación 1, donde la composición se caracteriza por un M_w/M_n menor que o igual a 30 y un M_z/M_w menor que o igual a 10.

16. La composición de la Reivindicación 1, donde la composición se caracteriza por un M_w/M_n menor que o igual a 18, y un M_z/M_w menor que o igual a 5.

17. La composición de la Reivindicación 1, además caracterizada por una energía de impacto Charpy a temperatura ambiente mayor que 1.5 J, y una densidad mayor que o igual a 0.94 g/cc.

18. La composición de la Reivindicación 1, además caracterizada por una energía de impacto Charpy a temperatura ambiente mayor que 2 J, y una densidad mayor que o igual a 0.94 g/cc.

19. La composición de la Reivindicación 1, además caracterizada por un valor PENT de alta resistencia a una carga inicial de 3.8 MPa mayor que o igual a 1000 horas.

20. La composición de la Reivindicación 1, además caracterizada por un valor PENT de alta resistencia a una carga inicial de 3.8 MPa inicial mayor que o igual a 3000 horas.

21. La composición de la Reivindicación 1, además caracterizada por un valor PENT de alta resistencia a una carga inicial de 3.8 MPa mayor que o igual a 5000 horas.

22. La composición de la Reivindicación 1, además caracterizada por un valor PENT de alta resistencia a una carga inicial de 3.8 MPa mayor que o igual a 6000 horas.

23. La composición de la Reivindicación 1, además caracterizado por un valor PENT de alta resistencia a una carga inicial de 3.8 MPa mayor que o igual a 6000 horas y una densidad mayor que o igual a 0.94 g/cc.

24. La composición de la Reivindicación 1, además caracterizada por una tenacidad de impacto Charpy mayor que 2 J, y un valor PENT de alta resistencia a una carga inicial de 3.8 MPa mayor que o igual a 6000 horas.

25. La composición de la Reivindicación 1, además caracterizada por un η₀ menor que o igual a 1.5 x 10⁵ Pa-sec.

26. La composición de la Reivindicación 1, además caracterizada por un η₀ menor que o igual a 1 x 10⁵ Pa-sec.

27. Un artículo que comprende la composición de cualquiera de las Reivindicaciones 1-26.

28. Un articulo que comprende la composición de cualquiera de las Reivindicaciones 1-26, donde el articulo es un tubo, un recipiente, un utensilio, una película, un producto de película, un tambor, un tanque de combustible, una geomembrana, o un forro.

29. Un tubo PF-100 que comprende la composición según cualquiera de la Reivindicaciones 1-26.

30. Un método para la preparación de un tubo PE-100 que comprende extruir de la composición según la Reivindicación 1 en un estado fundido a través de una boquilla para formar el tubo PE-100 y enfriar el tubo.

31. Un método para la preparación de una composición que comprende la combinación:

32. Un proceso para hacer una película de polímero que comprende la extrusión de una composición de etileno líquido, donde la composición comprende:

33. Un método para la preparación de la composición de la Reivindicación 1 que comprende la polimerización de forma catalítica del componente de alto peso molecular y del componente de bajo peso molecular en un reactor de polimerización único con un catalizador doble.

34. Un método para preparar la composición de la Reivindicación 1 que comprende la polimerización de forma catalítica del componente de alto peso molecular y del componente de bajo peso molecular en reactores dobles.

35. El método de la Reivindicación 34 donde los reactores dobles son operados en serie.

36. El método de la Reivindicación 34 donde los reactores dobles son operados en paralelo.