COMPOSICIONES INTERPOLÍMERAS DE ETILENO DE AMPLIA DISTRIBUCIÓN DE PESOS MOLECULARES Y COMPOSICIÓN UNIFORME, PROCEDIMIENTO PARA SU FABRICACIÓN Y ARTÍCULOS PRODUCIDOS CON ELLAS.

La presente invención trata de un proceso continuo y sistema de polimerización caracterizado por una incorporación separada de catalizador y aporte de un sobrante de agua,

una composición de interpolímero de etileno caracterizada porque tiene una distribución de peso molecular amplia (MWD) y la optimización de la homogeneidad de su estructura, un procedimiento para la fabricación de tal composición y un artículo fabricado gracias a esa composición. La nueva composición se caracteriza porque tiene una relación del punto de fusión 10 2, de 8 a 10,4, una relación Mw/Mn mayor que 4 como se determina por cromatografía sobre gel, un índice de fusión I2 de 0,1 a 10 gramos/10 minutos, una densidad menor que 0,945 gramos/centímetro cúbico, y basado en el peso total de las partes de polímero cristalizables, un porcentaje ponderal en la temperatura del pico dominante superior a 75 0 C, tal como se determina por fraccionamiento de análisis cristalográfico en el intervalo de de 20 a 100 0 C, igual o mayor que el producto matemático de 1,7946x10 -28 x 10 31,839 x densidad de la composición, una densidad de la composición en gramos/centímetros cúbico. La nueva composición muestra una buena capacidad de proceso y propiedades mejoradas de tenacidad, especialmente una excelente resistencia del film a la rotura y a los impactos, y se aplica particularmente para uso en aplicaciones tales como el revestimiento de alta duración del interior de recipientes de basuras y la confección de bolsas muy resistentes.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US1998/013854.

Solicitante: THE DOW CHEMICAL COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2030 DOW CENTER MIDLAND, MICHIGAN 48674 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: EVERSDYK, DAVID, A., JAIN, PRADEEP, SEHANOBISH, KALYAN, TAU, LI-MIN, HAZLITT, LONNIE, G., ANDERSON, KENNETH, W., CHUM, PAK-WING, STEVE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01J19/24 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01J PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS, QUIMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS (procedimientos o aparatos para usos específicos, ver las clases correspondientes a los procedimientos o al equipo, p. ej. F26B 3/08). › B01J 19/00 Procedimientos químicos, físicos o físico-químicos en general (tratamiento físico de las fibras, hilos, hilados, tejidos, plumas o artículos fibrosos hechos de estas materias, ver los lugares apropiados para dicho tratamiento, p. ej. D06M 10/00 ); Aparatos apropiados (accesorios, cargas o rejillas especialmente adaptadas para el tratamiento biológico del agua, agua residual o de alcantarilla C02F 3/10; placas o rejillas de chapoteo especialmente adaptadas para los enfriadores por chorreo F28F 25/08). › Reactores fijos sin elementos internos móviles (B01J 19/08, B01J 19/26 tienen prioridad; de partículas inmóviles B01J 8/02).
  • B01J8/00 B01J […] › Procedimientos químicos o físicos en general, llevados a cabo en presencia de fluidos y partículas sólidas; Aparatos para tales procedimientos (procedimientos o dispositivos para la granulación de sustancias B01J 2/00; hornos F27B).
  • B29C55/28 B […] › B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29C CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION O UNION DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACION (trabajo análogo a trabajo de metales con máquinas herramientas B23; trabajo con muela o pulido B24; corte B26D, B26F; fabricación de preformas B29B 11/00;  fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › B29C 55/00 Conformación por estirado, p. ej. estirado a través de una matriz; Aparatos a este efecto (B29C 61/08 tiene prioridad). › de películas tubulares sopladas, p. ej. infladas.
  • B29K23/00 B29 […] › B29K SISTEMA DE INDEXACION ASOCIADO A LAS SUBCLASES B29B, B29C O B29D, RELATIVO A LAS MATERIAS A MOLDEAR O MATERIALES DE REFUERZO, CARGAS O PREFORMADAS, p. ej. INSERCIONES. › Uso de polialcenos como material de moldeo.
  • B29L7/00 B29 […] › B29L SISTEMA DE INDEXACION ASOCIADO A LA SUBCLASE B29C, RELATIVO A OBJETOS PARTICULARES.Objetos planos, p. ej. películas u hojas (B29L 24/00 tiene prioridad).
  • B29L9/00 B29L […] › Productos estratificados.
  • B32B27/32 B […] › B32 PRODUCTOS ESTRATIFICADOS.B32B PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS CAPAS DE FORMA PLANA O NO PLANA, p. ej. CELULAR O EN NIDO DE ABEJA. › B32B 27/00 Productos estratificados compuestos esencialmente de resina sintética. › teniendo poliolefinas.
  • C08F10/02 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08F COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES QUE IMPLICAN UNICAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (producción de mezclas de hidrocarburos líquidos a partir de hidrocarburos de número reducido de átomos de carbono, p. ej. por oligomerización, C10G 50/00; Procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la síntesis de un compuesto químico dado o de una composición dada, o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P; polimerización por injerto de monómeros, que contienen uniones insaturadas carbono-carbono, sobre fibras, hilos, hilados, tejidos o artículos fibrosos hechos de estas materias D06M 14/00). › C08F 10/00 Homopolímeros y copolímeros de hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen solamente un enlace doble carbono-carbono. › Eteno.
  • C08F110/02 C08F […] › C08F 110/00 Homopolímeros de hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen solamente un enlace doble carbono-carbono. › Eteno.
  • C08F2/01 C08F […] › C08F 2/00 Procesos de polimerización. › caracterizados por elementos particulares del aparato de polimerización utilizado.
  • C08F210/02 C08F […] › C08F 210/00 Copolímeros de hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen solamente un enlace doble carbono-carbono. › Eteno.
  • C08F210/16 C08F 210/00 […] › Copolímeros de eteno con alfa-alquenos, p. ej. cauchos EP.
  • C08J5/18 C08 […] › C08J PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS; TRATAMIENTO POSTERIOR NO CUBIERTO POR LAS SUBCLASES C08B, C08C, C08F, C08G o C08H (trabajo, p. ej. conformado, de plásticos B29). › C08J 5/00 Fabricación de artículos o modelado de materiales que contienen sustancias macromoleculares (fabricación de membranas semipermeables B01D 67/00 - B01D 71/00). › Fabricación de películas u hojas.
  • C08L23/04 C08 […] › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos C09; filamentos o fibras artificiales D01F; composiciones para el tratamiento de textiles D06). › C08L 23/00 Composiciones de homopolímeros o copolímeros de hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen solamente un enlace doble carbono-carbono; Composiciones de derivados de tales polímeros. › Homopolímeros o copolímeros de etileno.

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Fragmento de la descripción:

Composiciones interpolímeras de etileno de amplia distribución de pesos moleculares y composición uniforme, procedimiento para su fabricación y artículos producidos con ellas.

Esta invención se refiere a una composición de interpolímero de etileno caracterizada por tener una distribución de peso molecular ancha (MWD) y uniformidad de la composición mejorada. La invención se refiere también a un procedimiento para preparar una composición tal y a los artículos fabricados preparados a partir de la nueva composición. La nueva composición exhibe buena capacidad de tratamiento y propiedades de tenacidad mejoradas, especialmente excelente resistencia al impacto y al desgarramiento de la película, y se adapta particularmente bien para su uso en aplicaciones tales como revestimientos para recipientes de basura con elevadas prestaciones y sacos para el transporte de cargas pesadas.

En la fabricación de los interpolímeros de etileno tal como etileno interpolimerizado al menos un comonómero insaturado, se conocen un cierto número de métodos y de procedimientos de polimerización. Por ejemplo, se han descrito sistemas catalíticos de geometría constreñida y de sitio único para la fabricación de polímeros de olefinas con uniformidad de composición elevada y distribuciones de peso molecular relativamente estrechas.

Se conocen también variaciones en los sistemas de reactor usados para la fabricación de los interpolímeros de etileno. Por ejemplo, por una parte se describen sistemas catalíticos de sitio único para proporcionar productos de MWD estrecha y de composición uniformes (por ejemplo, los plastómeros EXACT suministrados comercialmente por Exxon Chemical Corporation) cuando se emplean en un sistema de polimerización a presión elevada e inversamente productos con homogeneidad disminuida con respecto a la distribución de la ramificación de cadena corta y una distribución de peso molecular más amplia (por ejemplo, las resinas EXCEED suministradas comercialmente por Exxon Chemical Corporation) cuando se emplean en un procedimiento de polimerización en fase gas a presión baja.

Mientras que la técnica está repleta de diversos productos y técnicas de fabricación, el intervalo conocido de capacidades de fabricación todavía no permite la fabricación de composiciones de interpolímero de etileno caracterizadas por tener buena capacidad de tratamiento y excelente propiedades de tenacidad tal como excelente resistencia al impacto y al desgarramiento de la película. Esto es, las composiciones de interpolímero de etileno conocidas (bien como productos de reactor único, productos de reactor múltiple o mezclas de polímeros) no exhiben el equilibrio deseado de buena capacidad de tratamiento (es decir, suficientes características de tratamiento por extrusión para evitar, por ejemplo, la fractura en masa fundida que da lugar a objeciones durante la fabricación de la película soplada con suficiente resistencia en masa fundida para permitir, por ejemplo, una buena estabilidad a la formación de burbujas para hacer máximas las productividades) y excelente tenacidad.

La disolución de polietileno tradicional para lograr propiedades de tenacidad mejoradas implica la fabricación de productos con distribuciones de peso molecular estrechas como se conocen las distribuciones de peso molecular amplias para producir propiedades de tenacidad reducidas. Más allá de proporcionar una distribución de peso molecular estrecha, se conocen polietilenos lineales que proporcionan propiedades de tenacidad mejoradas con relación al LDPE (polietileno de baja densidad) altamente ramificado. Más allá de una distribución de peso molecular estrecha y una estructura básica de polímero lineal, la uniformidad de la composición se ha ofrecido para la consecución de propiedades de tenacidad mejoradas. Sin embargo, mientras que la combinación de una distribución de peso molecular estrecha, una estructura básica de polímero lineal y una uniformidad de composición puede proporcionar una tenacidad mejorada, esta combinación de propiedades del polímero proporciona invariablemente una mala capacidad de tratamiento (por ejemplo, la aparición de la fractura en masa fundida).

En contraste con la combinación de una distribución de peso molecular estrecha, una uniformidad de composición aumentada y una estructura básica de polímero lineal, para lograr el equilibrio de buena capacidad de tratamiento (es decir, resistencia a la fractura en masa fundida y resistencia en masa fundida mejorada) y de las propiedades de tenacidad, Lai y colaboradores describen en la Patente de EE.UU. Número 5.272.236, polímeros de etileno sustancialmente lineales caracterizados por tener una distribución de peso molecular estrecha, una uniformidad de composición elevada y ramificación de cadena larga.

Otras disoluciones propuestas para lograr el equilibrio de propiedades deseado incluyen mezclas de polímeros tales como las descritas por Kale y colaboradores en la Patente de EE.UU. Número 5.210.142 y por Hazlitt y colaboradores en la Patente de EE.UU. Número 5.370.940. Sin embargo, mientras que dichas mezclas de polímeros exhiben buenas propiedades de manejo y de capacidad de tratamiento, las mezclas de polímeros conocidas exhiben inevitablemente una uniformidad de composición insuficiente para proporcionar las propiedades de tenacidad deseadas.

Puesto que ninguna composición de interpolímero de etileno conocida proporciona el equilibrio deseado de buena a excelente capacidad de tratamiento, resistencia a la fractura en masa fundida, resistencia en masa fundida y tenacidad según se demuestra mediante la resistencia elevada al impacto y al desgarramiento, existe una necesidad para una composición de interpolímero de etileno mejorada. Existe también una necesidad para un procedimiento para la preparación de una composición de interpolímero de etileno mejorada con el equilibrio de propiedades deseado. Existe también una necesidad para un procedimiento para la preparación de una composición de interpolímero de etileno mejorada en el que el procedimiento implica la polimerización usando reactores múltiples y el procedimiento se caracteriza por la flexibilidad mejorada de tal manera que se puede fabricar económicamente un amplio intervalo de pesos moleculares y/o densidades del producto. Existe también una necesidad para una película soplada con buena capacidad de tratamiento por extrusión y con una resistencia elevada al impacto y el desgarramiento. Estos y otros objetos llegarán a ser evidentes a partir de la descripción detallada de la presente invención proporcionada aquí a continuación.

Se ha descubierto una composición de interpolímero de etileno que se caracteriza por una distribución de peso molecular amplia y que todavía posee también una uniformidad de composición relativamente elevada con respecto a su distribución de la ramificación de cadena corta o su cristalinidad fraccionada. Un aspecto de la invención es un procedimiento y un sistema de polimerización de etileno para preparar una composición de polímero de etileno, comprendiendo el sistema al menos dos puntos de inyección y al menos dos reactores de polimerización, teniendo cada reactor una corriente o zona de reacción en la que se inyecta al menos un sistema catalítico y la alimentación de nuevo aporte y en el que la alimentación de nuevo aporte comprende etileno y opcionalmente al menos un comonómero insaturado, comprendiendo el procedimiento la operación en continuo de al menos dos reactores de polimerización y el inyectar por separado el sistema catalítico y la alimentación de nuevo aporte en la corriente o zona de reacción de al menos un reactor, comprendiendo la composición etileno interpolimerizado con al menos un comonómero insaturado y caracterizado por tener:

una relación de fluidez, I10/I2, desde 8 a 10,4, una Mw/Mn superior a 4 según se determina mediante cromatografía de permeabilización a través de gel, un índice de fluidez, I2, desde 0,1 a 10 gramos/10 minutos, una densidad de la composición inferior a 0,945 gramos/centímetro cúbico, y basado en el peso total de partes de polímero cristalizable, un porcentaje en peso a la temperatura máxima dominante por encima de 75ºC, según se determina usando la técnica del fraccionamiento para el análisis de la cristalización en el intervalo de 20 a 100ºC, igual a o superior al producto matemático de 1,7946 x 10-28 x 10(31,839 x densidad de la composición) con la densidad de la composición expresada en gramos/centímetro cúbico.

Un tercer aspecto de la invención es una composición de polímero que comprende etileno interpolimerizado con al menos un comonómero... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento y sistema de polimerización de etileno para preparar una composición de polímero de etileno, comprendiendo el sistema al menos dos puntos de inyección y al menos dos reactores de polimerización, teniendo cada reactor una corriente o zona de reacción en la que al menos se inyecta un sistema catalítico y la alimentación de nuevo aporte y en el que la alimentación de nuevo aporte comprende etileno y opcionalmente al menos un comonómero insaturado, comprendiendo el procedimiento operar en continuo los al menos dos reactores de polimerización e inyectar separadamente el sistema catalítico y la alimentación de nuevo aporte en la corriente o zona de reacción de al menos un reactor, comprendiendo la composición etileno interpolimerizado con al menos un comonómero insaturado y caracterizada por tener:

una relación de fluidez, I10/I2, desde 8 a 10,4, una Mw/Mn de superior a 4 según se determina mediante cromatografía de permeabilización a través de gel, un índice de fluidez, I2, desde 0,1 a 10 gramos/10 minutos, una densidad de la composición inferior a 0,945 gramos/centímetro cúbico, y basado en el peso total de partes de polímero cristalizable, un porcentaje en peso a la temperatura máxima dominante por encima de 75ºC, según se determina usando la técnica del fraccionamiento para el análisis de la cristalización en el intervalo de 20 a 100ºC, igual a o superior al producto matemático de 1,7946 x 10-28 x 10(31,839 x densidad de la composición) con la densidad de la composición expresada en gramos/centímetro cúbico.

2. Una composición de polímero que comprende etileno interpolimerizado con al menos un comonómero insaturado, en la que la composición se caracteriza por tener:

una relación de fluidez, I10/I2, desde 8 a 10,4, una Mw/Mn de superior a 4 según se determina mediante cromatografía de permeabilización a través de gel, un índice de fluidez, I2, desde 0,1 a 10 gramos/10 minutos, una densidad de la composición inferior a 0,945 gramos/centímetro cúbico, y basado en el peso total de partes de polímero cristalizable, un porcentaje en peso a la temperatura máxima dominante por encima de 75ºC, según se determina usando la técnica del fraccionamiento para el análisis de la cristalización en el intervalo de 20 a 100ºC, igual a o superior al producto matemático de 1,7946 x 10-28 x 10(31,839 x densidad de la composición) con la densidad de la composición expresada en gramos/centímetro cúbico.

3. Un artículo fabricado que comprende la composición de interpolímero de etileno definida en la reivindicación 2.

4. El artículo fabricado de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el artículo es una película, capa de película, revestimiento, pieza moldeada, bolsa, saco, parche o lámina.

5. El artículo fabricado de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la película es una película monocapa.

6. El artículo fabricado de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la película es una película multicapa.

7. El artículo fabricado de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la película es una película soplada.

8. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el al menos un comonómero insaturado es una a -olefina seleccionada del grupo que consiste en propileno, 1-buteno, 1-isobutileno, 1-hexeno, 4-metil-1-penteno, 1-penteno, 1-hepteno y 1-octeno.

9. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el al menos un comonómero insaturado es una a -olefina C3-C20.

10. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el interpolímero es un copolímero de etileno y 1-octeno.

11. El procedimiento y el sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que uno de los al menos dos reactores es un reactor de circuito cerrado de recirculación.

12. El procedimiento y el sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los al menos dos reactores son reactores de circuito cerrado de recirculación.

13. El procedimiento y el sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el procedimiento no se opera adiabáticamente.

14. El procedimiento y el sistema de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el sistema comprende además al menos un aparato de cambio de calor que separa el calor de reacción o de polimerización de la corriente de reacción del procedimiento a una intensidad de al menos 7,4 kw/m3·ºK.

15. El procedimiento y el sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la inyección separada proporciona un retraso en la puesta en contacto y mezcla entre el catalizador inyectado y la alimentación de nuevo aporte inyectada de al menos 2 segundos.

16. El procedimiento y el sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se emplean mezcladores estáticos en los puntos de inyección de la alimentación de nuevo aporte.

17. El procedimiento y el sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se emplean mezcladores estáticos en los puntos de inyección del catalizador y de la alimentación de nuevo aporte.

18. El procedimiento y el sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sistema comprende además al menos dos puntos de inyección de alimentación de nuevo aporte.

19. El procedimiento y el sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el comonómero de nuevo aporte se inyecta en el primer reactor.


 

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