Mejora de homogeneidad en mezclas de polietileno.

Una mezcla de polietileno que consiste esencialmente en tres fracciones de homo- o copolímero de etileno (A),

(B) y (C) que tienen distintos pesos moleculares:

A) de un 10 a un 50 % en peso de una fracción de homo- o copolímero de bajo peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por debajo de 40 kg/mol;

B) de un 18 a un 60 % en peso de una fracción de homo- o copolímero de alto peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por encima de 250 kg/mol y

C) de un 10 a un 70 % en peso de una fracción de homo- o copolímero de peso molecular medio con un peso molecular promedio en peso Mw dentro del intervalo de 100 a 200 kg/mol

de modo que la mezcla de polietileno tiene un pico de fusión individual, determinado por medio de calorimetría de barrido diferencial (DSC).

Mejora de homogeneidad en mezclas de polietileno La presente invención se refiere a un método para mejorar la homogeneidad en mezclas de polietileno. La invención también se refiere a mezclas de polietileno con homogeneidad mejorada, en particular una mezcla que comprende tres fracciones poliméricas de etileno que tienen pesos moleculares distintos.

Dichas mezclas son particularmente apropiadas para la producción de tuberías, para aplicaciones de moldeo, y aplicaciones de alambres y cables.

Los materiales compuestos y las mezclas de polietileno, en los cuales se mezclan diferentes polímeros para combinar los atributos positivos de cada polímero de componente (es decir, resistencia frente a impactos, rigidez, resistencia química, etc.) se usan ampliamente en muchos campos de aplicación, tal como la producción de tuberías o películas.

Generalmente, los polietilenos con peso molecular elevado tienen propiedades mecánicas mejoradas con respecto a las contrapartes de peso molecular bajo. No obstante, a medida que aumenta el peso molecular del polietileno, normalmente disminuye la capacidad de procesado de la resina. Mediante la provisión de mezclas de polímeros de elevado peso molecular y bajo peso molecular, se pueden conservar las propiedades características de las resinas de peso molecular elevado y la capacidad de procesado, en particular, se puede mejorar la aptitud de extrusión (una característica del componente de bajo peso molecular) .

Desafortunadamente, para dichos polímeros bimodales que comprenden más de una fracción polimérica con diferente peso molecular, por ejemplo, una fracción de bajo peso molecular (LMW) y una fracción de elevado peso molecular (HMW) , se sabe que la ausencia de homogeneidad es una propiedad crítica. Por ejemplos, los grados bajos de homogeneidad afectan de forma negativa a las propiedades superficiales y otras propiedades de la composición polimérica. Para obtener un grado de homogeneidad suficiente, se debe lograr una mezcla de las diferentes fracciones en la composición a escala microscópica.

Cuando preparan compuestos las composiciones poliméricas bimodales, por ejemplo para la producción de tuberías, con frecuencia aparecen los denominados "puntos-blancos" en el material sometido a preparación de compuestos. Normalmente, estos puntos blancos tienen un tamaño por debajo de 10 hasta aproximadamente 50 micrómetros y consisten en partículas poliméricas de peso molecular elevado que no se han sometido a preparación de compuestos de forma apropiada en la composición. Además, cuando se preparan compuestos a partir de las composiciones, por ejemplo para la producción de películas, con frecuencia aparecen partículas de gel con un tamaño de aproximadamente 0, 01 a 1 mm. Estas partículas de gel consisten en partículas poliméricas de alto peso molecular no sometidas a preparación de compuestos de forma apropiada y aparecen en forma de inhomogeneidades de desfiguración en la película terminada. Aún más, las inhomogeneidades de las composiciones poliméricas bimodales también pueden provocar alabeo de la superficie de los artículos producidos a partir de las mismas.

Se sabe que la homogeneidad de las composiciones poliméricas bimodales se puede mejorar por medio de la aplicación de etapas múltiples de preparación de compuestos y/o condiciones particulares de preparación de compuestos a la resina que procede del reactor. Estas medidas, no obstante, tienen la desventaja de que se asocian a un aumento significativo de los costes de producción para la composición.

Se ha estudiado el comportamiento de fase de las mezclas de polietileno (PE) que difieren en su cristalinidad de manera amplia y se ha publicado gran cantidad de trabajo en este sentido. La regla general es que las mezclas que tienen un contenido de fracción de HMW bajo muestran signos de separación de fases. Los límites reales de miscibilidad dependen del equipo y las condiciones de extrusión así como también de la naturaleza de los componentes (peso molecular y contenido de comonómero) .

Por ejemplo, Krishnaswamy y Yang (Polymer 48, 2007, 5348-5354) estudiaron el comportamiento de separación de fases para mezclas sometidas a extrusión en masa fundida de homopolímeros de etileno con SSC (catalizador de sitio único) . Se observó separación de fases para las mezclas en las cuales la fracción de HMW fue el componente secundario. Se encontró que los límites de separación de fases dependen del peso molecular de la fracción HMW - cuanto menor es el peso molecular HMW, más amplia es la ventana de miscibilidad. Por ejemplo, se encontró que las mezclas con < un 40 % de HMW (MW ~ 350 kg/mol) eran inmiscibles (el peso molecular del componente LMW fue de ~ 37 kg/mol) . Esto da lugar a una ventana de operación relativamente pequeña que la presente invención pretende ampliar.

Por tanto, es un objetivo de la presente invención proporcionar mezclas que comprendan una fracción de peso molecular bajo (LMW) y una fracción de peso molecular elevado (HMW) con homogeneidad mejorada. Estas mezclas de polietileno tienen una homogeneidad mejorada y con ello propiedades mejoradas, en particular propiedades superficiales. Al mismo tiempo, la composición debería tener buenas propiedades mecánicas y buen

procesado. Otro objetivo de la presente invención es, por tanto, un método para ampliar la ventana de miscibilidad para mezclar una fracción de bajo peso molecular (LMW) y una fracción de alto peso molecular (HMW) .

Sorprendentemente, estos objetivos se pueden lograr por medio de la adición de una fracción de peso molecular 5 medio a una mezcla de una fracción de peso molecular bajo y una fracción de peso molecular elevado.

De este modo, la presente invención proporciona en una primera realización una mezcla de polietileno que consiste esencialmente en tres fracciones homo-o copoliméricas (A) , (B) y (C) que tienen pesos moleculares distintos:

A) de un 10 a un 50 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de bajo peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por debajo de 40 kg/mol; B) de un 18 a un 60 % en peso, preferentemente de un 5 a un 40 % en peso, de una fracción de homo-o copolímero de alto peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por encima de 250 kg/mol y C) de un 10 a un 70 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de peso molecular medio con un peso molecular promedio en peso Mw dentro del intervalo de 100 a 200 kg/mol;

de modo que la mezcla de polietileno tiene un pico de fusión individual, determinado por medio de calorimetría de barrido diferencial (DSC) .

En otra realización, la invención proporciona en una primera realización una mezcla de polietileno que consiste esencialmente en tres fracciones de homo-o copolímero de etileno (A) , (B) y (C) que tienen pesos moleculares distintos:

A) de un 10 a un 50 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de bajo peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por debajo de 40 kg/mol; B) de un 18 a un 40 % en peso de una fracción homopolímero de alto peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por encima de 250 kg/mol y una densidad mayor de 940 kg/m3; y C) de un 10 a un 70 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de peso molecular medio con un peso molecular promedio en peso Mw dentro del intervalo de 100 a 200 kg/mol;

de modo que la mezcla de polietileno tiene un pico de fusión individual, determinado por medio de calorimetría de barrido diferencial (DSC) .

En otra realización, la invención proporciona un método para mejorar la homogeneidad de una mezcla de polietileno 35 que comprende mezclar tres fracciones de homo-o copolímero de etileno (A) , (B) y (C) que tienen pesos moleculares distintos:

A) de un 10 a un 50 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de bajo peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por debajo de 40 kg/mol;

B) de un 18 a un 60 % en peso de una fracción homopolímero de alto peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por encima de 250 kg/mol; y C) de un 10 a un 70 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de peso molecular medio con un peso molecular promedio en peso Mw dentro del intervalo de 100 a 200 kg/mol;

de modo que la mezcla de polietileno tiene un pico de fusión individual, determinado por medio de calorimetría de barrido diferencial (DSC) .

En otra realización la presente invención proporciona un método para ampliar la ventana de miscibilidad para mezclar una fracción de homo-o copolímero de bajo peso molecular A) con un peso molecular promedio en peso Mw

por debajo 40 kg/mol y una fracción de homo-o copolímero de alto peso... [Seguir leyendo]

1. Una mezcla de polietileno que consiste esencialmente en tres fracciones de homo-o copolímero de etileno (A) , (B) y (C) que tienen distintos pesos moleculares:

A) de un 10 a un 50 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de bajo peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por debajo de 40 kg/mol; B) de un 18 a un 60 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de alto peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por encima de 250 kg/mol y C) de un 10 a un 70 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de peso molecular medio con un peso molecular promedio en peso Mw dentro del intervalo de 100 a 200 kg/mol de modo que la mezcla de polietileno tiene un pico de fusión individual, determinado por medio de calorimetría de barrido diferencial (DSC) .

2. Una mezcla de polietileno de acuerdo con la reivindicación 1, que consiste esencialmente en tres fracciones de homo-o copolímero de etileno (A) , (B) y (C) que tienen pesos moleculares distintos:

A) de un 10 a un 50 % en peso de una fracción de homo o copolímero de bajo peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por debajo de 40 kg/mol; B) de un 18 a un 40 % en peso de una fracción homopolímero de alto peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por encima de 250 kg/mol y una densidad mayor de 940 kg/m3; y C) de un 10 a un 70 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de peso molecular medio con un peso molecular promedio en peso Mw dentro del intervalo de 100 a 200 kg/mol;

de modo que la mezcla de polietileno tiene un pico de fusión individual, determinado por medio de calorimetría de barrido diferencial (DSC) .

3. Una mezcla de polietileno de acuerdo con cualquier reivindicación anterior que comprende de un 18 a un 40 % en peso de la fracción B, preferentemente de un 18 a un 30 % en peso.

4. Una mezcla de polietileno de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en la que la fracción B es un homopolímero.

5. Una mezcla de polietileno de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que el porcentaje en peso de cualquier fracción B o fracción C (o ambas) supera el de la fracción A.

6. Una mezcla de polietileno de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en la que la fracción A es un copolímero, especialmente un copolímero de etileno y hexeno.

7. Una mezcla de polietileno de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que la densidad de la fracción C es de 940 a 960 kg/m3.

8. Una mezcla de polietileno de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que la mezcla tiene un punto de fusión de 127 a 135 ºC.

9. Una mezcla de polietileno como en cualquiera reivindicación anterior, en la que cada fracción forma al menos un 15 % en peso de la mezcla.

10. Una mezcla de polietileno de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en la que la fracción A es un copolímero, la fracción B es un homopolímero y la fracción B forma al menos un 18 % en peso de la composición.

11. Una composición que comprende una mezcla como la de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Un artículo que comprende la mezcla de las reivindicaciones 1 a 10 tal como una película, pieza moldeada, cable de alambre o tubería.

13. Un método para mejorar la homogeneidad de una mezcla de polietileno que comprende mezclar tres fracciones de homo-o copolímero de etileno (A, (B) y (C) que tienen distintos pesos moleculares:

A) de un 10 a un 50 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de bajo peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por debajo de 40 kg/mol; B) de un 18 a un 60 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de alto peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por encima de 250 kg/mol y C) de un 10 a un 70 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de peso molecular medio con un peso molecular promedio en peso Mw dentro del intervalo de 100 a 200 kg/mol; de modo que la mezcla de polietileno tiene un pico de fusión individual, determinado por medio de calorimetría de barrido diferencial (DSC) .

14. Un método para ampliar la ventana de miscibilidad para mezclar una fracción de homo-o copolímero de bajo peso molecular A) con un peso molecular promedio en peso Mw por debajo de 40 kg/mol y una fracción de homo-o copolímero de alto peso molecular B) con un peso molecular promedio en peso Mw por encima de 250 kg/mol, que comprende añadir una fracción de homo-o copolímero de peso molecular medio C) con un peso molecular promedio en peso Mw dentro del intervalo de 100 a 200 kg/mol de forma que la mezcla de polietileno comprende de un 10 a un 50 % en peso de la fracción A) , de un 18 a un 60 % en peso de la fracción B) y de un 10 a un 70 % en peso de la fracción C) , y de este modo la mezcla de polietileno tiene un pico de fusión individual, determinado por medio de calorimetría de barrido diferencial (DSC) .

15. Un proceso para la preparación de una mezcla de polietileno como en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 que comprende mezclar:

A) de un 10 a un 50 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de bajo peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por debajo de 40 kg/mol; B) de un 18 a un 60 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de alto peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por encima de 250 kg/mol y C) de un 10 a un 70 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de peso molecular medio con un peso molecular promedio en peso Mw dentro del intervalo de 100 a 200 kg/mol para formar una mezcla que tiene un pico de fusión individual, determinado por medio de calorimetría de barrido diferencial (DSC) .

16. Una mezcla de polietileno que consiste esencialmente en tres fracciones de homo-o copolímero de etileno (A) , (B) y (C) que tienen distintos pesos moleculares:

A) de un 10 a un 50 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de bajo peso molecular con un peso molecular promedio en peso Mw por debajo de 40 kg/mol; B) de un 18 a un 60 % en peso, preferentemente de un 18 a un 40 % en peso, de una fracción de homo-o copolímero de alto peso molecular con un MFR190/21 menor de 10 g/10 min; y C) de un 10 a un 70 % en peso de una fracción de homo-o copolímero de peso molecular medio con un MFR190/21 mayor que el de la fracción B y dentro del intervalo de 5 a 50 g/10 min; de modo que la mezcla de polietileno tiene un pico de fusión individual, determinado por medio de calorimetría de barrido diferencial (DSC) .