Un método de empleo de datos SEC-FTIR para predecir las propiedades mecánicas del polietileno.

Un método de determinación de un valor de una propiedad física o química de al menos una muestra de ensayo de polietileno,

teniendo la al menos una muestra de ensayo polimérica un perfil de distribución de peso molecular (MWD) y una distribución de ramificación de cadena corta (SCBD) que comprende:

a) proporcionar al menos dos muestras de prueba poliméricas, teniendo cada muestra de prueba un perfil de MWD, una SCBD y un valor conocido de la propiedad física o química respectiva;

b) determinar al menos dos términos cruzados ponderados a los pesos moleculares respectivos a lo largo del perfil de MWD y SCBD, para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas y la al menos una muestra de ensayo de polietileno, determinándose cada término cruzado ponderado como el producto de multiplicación de:

(1) el peso molecular respectivo;

(2) la fracción en peso al peso molecular respectivo; y

(3) el número de ramificaciones de cadena corta por cada 1000 átomos de carbono al peso molecular respectivo;

c) representar cada término cruzado ponderado frente al logaritmo del peso molecular respectivo para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas y la al menos una muestra de ensayo de polietileno;

d) determinar el área respectiva bajo cada curva de la etapa c);

e) correlacionar las áreas respectivas para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas de la etapa d) con el valor conocido de la propiedad física o química respectiva; y

f) aplicar la correlación de la etapa e) al área respectiva de la al menos una muestra de ensayo de polietileno para determinar el valor de la propiedad física o química de la al menos una muestra de ensayo de polietileno, donde el perfil de MWD y la SCBD se determinan por análisis SEC-FTIR.

Un método de empleo de datos SEC-FTIR para predecir las propiedades mecánicas del polietileno Antecedentes de la invención La presente invención se refiere a métodos de determinación de valores de propiedades físicas o químicas de polímeros de polietileno. Tradicionalmente, con el fin de determinar un valor de una propiedad física o química específica, era necesaria una determinada cantidad de la resina polimérica particular para fabricar un artículo o muestra de ensayo, y posteriormente el artículo o muestra de ensayo resultante se ensayaba mediante el procedimiento de ensayo analítico prescrito para determinar el valor de la propiedad física o química. Este procedimiento es problemático no solo debido al tiempo necesario para fabricar el artículo o la muestra de ensayo, sino también por el tiempo necesario para llevar a cabo el procedimiento de ensayo analítico respectivo. Además, el método tradicional, dependiendo del ensayo particular, podía requerir grandes cantidades de polímero, con frecuencia más de lo que se podía producir en un aparato de planta piloto o de laboratorio de investigación a pequeña escala.

Por lo tanto, existe la necesidad de un método para la determinación de un valor de una propiedad física o química deseada de una muestra de ensayo que requiera únicamente una pequeña cantidad de polímero para el análisis. Además, este método debería proporcionar el valor de la propiedad física o química de la muestra de ensayo objeto de determinación, sin fabricar un artículo o muestra de ensayo. Aún más, este método debería permitir la determinación del valor de la propiedad física o química de la muestra de ensayo sin llevar a cabo el ensayo analítico de la propiedad física o química.

En otro aspecto, hay necesidad de un método de determinación rápida de un valor de una propiedad física o química deseada de una muestra de ensayo. Es beneficioso determinar el valor de la propiedad física o química sin que sea preciso invertir el tiempo y dinero que se requieren para la fabricación de artículos o muestras de ensayo para análisis posterior, ni tampoco invertir el tiempo y dinero que se requiere para llevar a cabo el procedimiento de ensayo analítico, lo cual, dependiendo del ensayo específico, podría tardar días o semanas para determinar el valor de la propiedad respectiva. El tiempo de ciclo de diseño de resina y desarrollo de producto para lograr un atributo de propiedad física o química deseada se podría reducir en gran medida con un método que proporcionase una retroalimentación rápida usando únicamente una pequeña cantidad de muestra de ensayo polimérica. Por consiguiente, se han mencionado anteriormente los métodos de la presente invención.

Breve sumario de la invención La presente invención se refiere a métodos de determinación de valores de propiedades físicas o químicas de polímeros de polietileno. Los métodos de la invención se definen en las reivindicaciones independientes 1, 3 y 4. En un aspecto, la presente invención proporciona un método de determinación de un valor de una propiedad física o química de al menos una muestra de ensayo de polietileno. La al menos una muestra de ensayo de polietileno tiene un perfil de distribución de peso molecular (MWD) y una distribución de ramificación de cadena corta (SCBD) , en la que el perfil de MWD y la SCBD se obtienen a partir de análisis SEC-FTIR. En este aspecto, el método de determinación del valor de la propiedad física o química de la al menos una muestra de ensayo de polietileno comprende:

a) proporcionar al menos dos muestras de prueba poliméricas, teniendo cada muestra de prueba un perfil de MWD, una SCBD y un valor conocido de la propiedad física o química respectiva;

b) determinar al menos dos términos cruzados ponderados a los pesos moleculares respectivos junto con el perfil de MWD y SCBD, para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas y la al menos una muestra de ensayo de polietileno, determinándose cada término cruzado ponderado como el producto de multiplicación de:

(1) el peso molecular respectivo;

(2) la fracción en peso al peso molecular respectivo; y

(3) el número de ramificaciones de cadena corta por cada 1000 átomos de carbono al peso molecular respectivo; c) representar cada término cruzado ponderado frente al logaritmo del peso molecular respectivo para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas y la al menos una muestra de ensayo polimérica;

d) determinar el área respectiva bajo cada curva de la etapa c) ;

e) correlacionar las áreas respectivas para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas de la etapa d) con el valor conocido de la propiedad física o química respectiva; y f) aplicar la correlación de la etapa e) con el área respectiva de la al menos una muestra de ensayo polimérica para determinar el valor de la propiedad física o química de la al menos una muestra de ensayo de polietileno.

En otro aspecto de la presente invención, se puede usar un método quimiométrico para determinar un valor de una propiedad física o química de al menos una muestra de ensayo de polietileno. La al menos una muestra de ensayo polimérica tiene un perfil de MWD y una SCBD. Este método comprende:

a) proporcionar al menos dos muestras de prueba poliméricas, teniendo cada muestra de prueba un perfil de MWD, una SCBD, y un valor conocido de la propiedad física o química respectiva;

b) determinar al menos dos términos cruzados ponderados a los pesos moleculares respectivos a lo largo del perfil de MWD y SCBD, para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas y la al menos una 5 muestra de ensayo polimérica, determinándose cada término cruzado ponderado como el producto de multiplicación de:

(1) el peso molecular respectivo;

(2) la fracción en peso al peso molecular respectivo; y

(3) el número de ramificaciones de cadena corta por cada 1000 átomos de carbono al peso molecular respectivo;

c) por análisis quimiométrico, definir una relación matemática entre los valores de la propiedad física o química respectiva y los términos cruzados ponderados para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas; y d) aplicar la relación matemática de la etapa c) a los términos cruzados ponderados respectivos de la etapa b)

para al menos una muestra de ensayo de polietileno para determinar el valor de la propiedad física o química de la al menos una muestra de ensayo de polietileno, en la que el perfil de MWD y SCBD se determinan por análisis de SEC-FTIR.

En un aspecto diferente, la presente invención proporciona un método de determinación de un valor de una propiedad física o química de al menos una muestra de ensayo de polietileno usando las probabilidades de molécula de enlace. Por ejemplo, la al menos una muestra de ensayo polimérica tiene una densidad compuesta, un perfil de MWD y una SCBD. El método de determinación de un valor de propiedad física o química de la al menos una muestra de ensayo de polietileno comprende:

a) proporcionar al menos dos muestras de prueba poliméricas, teniendo cada muestra de prueba una densidad compuesta, un perfil de MWD, una SCBD y un valor conocido de la propiedad física o química respectiva;

b) determinar al menos dos términos de densidad a los pesos moleculares respectivos a lo largo del perfil de MWD y SCBD, para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas y la al menos una muestra de ensayo de polietileno, determinándose cada término de densidad usando la densidad compuesta, el perfil de MWD y SCBD;

c) determinar una temperatura de fusión respectiva a partir de cada término de densidad de la etapa b) ; d) determinar la probabilidad respectiva para la formación de la molécula de enlace a partir de cada temperatura de fusión de la etapa c) ; e) determinar una probabilidad respectiva de molécula de enlace ponderada, determinándose cada probabilidad 35 de molécula de enlace ponderada como el producto de multiplicación de:

(1) la fracción en peso al peso molecular respectivo; y

(2) la probabilidad de formación de la molécula de enlace en la etapa d) al peso molecular respectivo;

f) representar cada probabilidad de molécula de enlace ponderada frente al logaritmo del peso molecular respectivo para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas y la al menos una muestra de ensayo de polietileno;

g) determinar el área respectiva bajo cada curva de la etapa f) ; h) correlacionar las áreas respectivas para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas de la etapa g) con el valor conocido de la propiedad física o química respectiva;... [Seguir leyendo]

1. Un método de determinación de un valor de una propiedad física o química de al menos una muestra de ensayo de polietileno, teniendo la al menos una muestra de ensayo polimérica un perfil de distribución de peso molecular (MWD) y una distribución de ramificación de cadena corta (SCBD) que comprende:

a) proporcionar al menos dos muestras de prueba poliméricas, teniendo cada muestra de prueba un perfil de MWD, una SCBD y un valor conocido de la propiedad física o química respectiva;

b) determinar al menos dos términos cruzados ponderados a los pesos moleculares respectivos a lo largo del perfil de MWD y SCBD, para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas y la al menos una muestra de ensayo de polietileno, determinándose cada término cruzado ponderado como el producto de multiplicación de:

(1) el peso molecular respectivo;

(2) la fracción en peso al peso molecular respectivo; y

(3) el número de ramificaciones de cadena corta por cada 1000 átomos de carbono al peso molecular respectivo; c) representar cada término cruzado ponderado frente al logaritmo del peso molecular respectivo para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas y la al menos una muestra de ensayo de polietileno;

d) determinar el área respectiva bajo cada curva de la etapa c) ;

e) correlacionar las áreas respectivas para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas de la etapa d) con el valor conocido de la propiedad física o química respectiva; y f) aplicar la correlación de la etapa e) al área respectiva de la al menos una muestra de ensayo de polietileno para determinar el valor de la propiedad física o química de la al menos una muestra de ensayo de polietileno, donde el perfil de MWD y la SCBD se determinan por análisis SEC-FTIR.

2. El método de la reivindicación 1, en el que el área bajo la curva de la etapa d) se divide por 100.000 para calcular el parámetro estructural primario 1 (PSP1) .

3. Un método de determinación de un valor de una propiedad física o química de al menos una muestra de ensayo de polietileno, teniendo la al menos una muestra de ensayo de polietileno un perfil de MWD y una SCBD, que comprende:

a) proporcionar al menos dos muestras de prueba poliméricas, teniendo cada muestra de prueba un perfil de MWD, una SCBD y un valor conocido de la propiedad física o química respectiva;

b) determinar al menos dos términos cruzados ponderados a los pesos moleculares respectivos a lo largo del perfil de MWD y el valor de SCBD, para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas y la al menos una muestra de ensayo de polietileno, determinándose cada término cruzado ponderado como el producto de multiplicación de:

(1) el peso molecular respectivo;

(2) la fracción en peso al peso molecular respectivo; y

(3) el número de ramificaciones de cadena corta por cada 1000 átomos de carbono al peso molecular respectivo;

c) por análisis quimiométrico, definir una relación matemática entre los valores de la propiedad física o química respectiva y los términos cruzados ponderados para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas; y d) aplicar la relación matemática de la etapa c) a los términos cruzados ponderados respectivos de la etapa b) para la al menos una muestra de ensayo de polietileno para determinar el valor de la propiedad física o química de la al menos una muestra de ensayo de polietileno.

4. Un método de determinación de un valor de una propiedad física o química de al menos una muestra de ensayo polimérica, teniendo la al menos una muestra de ensayo de polietileno una densidad compuesta, un perfil de distribución de peso molecular (MWD) y una distribución de ramificación de cadena corta (SCBD) , que comprende:

a) proporcionar al menos dos muestras de prueba poliméricas, teniendo cada muestra de prueba una densidad compuesta, un perfil de MWD, una SCBD y un valor conocido de la propiedad física o química respectiva;

b) determinar al menos dos términos de densidad a los pesos moleculares respectivos a lo largo del perfil de MWD y SCBD, para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas y la al menos una muestra de ensayo de polietileno, determinándose cada término de densidad usando la densidad compuesta, el perfil de MWD y la SCBD, en el que el perfil de MWD y la SCBD se determinan por análisis SEC-FTIR;

c) determinar una temperatura de fusión respectiva a partir de cada término de densidad de la etapa b) ;

d) determinar una probabilidad respectiva para la formación de la molécula de enlace a partir de cada temperatura de fusión de la etapa c) ;

e) determinar una probabilidad respectiva de molécula de enlace ponderada, determinándose cada probabilidad de molécula de enlace ponderada como el producto de multiplicación de:

(1) la fracción en peso al peso molecular respectivo; y

(2) la probabilidad de formación de la molécula de enlace en la etapa d) al peso molecular respectivo;

f) representar cada probabilidad de molécula de enlace ponderada frente al logaritmo del peso molecular respectivo para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas y la al menos una muestra de ensayo de polietileno;

g) determinar el área respectiva bajo cada curva de la etapa f) ; h) correlacionar las áreas respectivas para cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas de la etapa g) con el valor conocido de la propiedad física o química respectiva; y i) aplicar la correlación de la etapa h) al área respectiva de la al menos una muestra de ensayo polimérica para determinar el valor de la propiedad física o química de la al menos una muestra de ensayo polimérica.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1, 3 o 4, en el que la propiedad física o química es un valor PENT a 2, 4 MPa o a 3, 8 MPa.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1, 3 o 4 en el que la propiedad física o química es Resistencia al Agrietamiento por Tensión Ambiental (ESCR) .

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1, 3 o 4, en el que la propiedad física o química es Carga de Tracción Constante En Probeta Entallada en un Único Punto (SP-NCTL) , Ensayo en Conducto Entallado (NPT) , Ensayo de Deformación Permanente por Fatiga en Probeta Completamente Entallada (FNCT) o una Proporción de Estiramiento Natural (NDR) .

8. El método de cualquier reivindicación anterior, en el que se proporciona menos de aproximadamente 1 gramo de cada una de las al menos dos muestras de prueba poliméricas y la al menos una muestra de ensayo de polietileno para el análisis.

9. El método de la reivindicación 3 o 4, en el que se preparan las al menos dos muestras de prueba poliméricas y la al menos una muestra de ensayo polimérica usando sistemas catalíticos que son iguales o diferentes.

10. El método de la reivindicación 4, en el que el área bajo la curva de la etapa g) se multiplica por 100 para calcular el parámetro estructural primario 2 (PSP2) .

11. El método de la reivindicación 4, en el que cada término de densidad de la etapa b) se determina usando una correlación empírica entre densidad compuesta y peso molecular, y un factor de corrección basado en un cambio en la densidad compuesta dividido por el número medio de ramificaciones de cadena corta por cada 1000 átomos de carbono en la SCBD.

12. El método de la reivindicación 4, en el que cada temperatura de fusión de la etapa c) se determina usando una correlación empírica de la temperatura de fusión con la densidad.

13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en el que el polietileno es un homopolímero de polietileno

o un copolímero de polietileno.