BR112018013363B1

BR112018013363B1 - Composição polimérica, e, artigo fabricado

Info

Publication number: BR112018013363B1
Application number: BR112018013363-9A
Authority: BR
Inventors: Leslie Bockman; Elliot Carnevale; Jon Scott Larson; Kevin Herrington
Original assignee: Braskem America, Inc
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2022-03-29
Also published as: EP3397663A1; MX2018008161A; EP3397663A4; EP3397663B1; BR112018013363A2; WO2017117054A1; CA3008662C; US20170190892A1; US10113058B2; CA3008662A1

Abstract

COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA, E, ARTIGO FABRICADO. Uma composição polimérica que fornece transparência ótica e resistência ao impacto inclui de cerca de 40 por cento em peso (% em peso) a cerca de 99,9% em peso (por exemplo, 50 a 95% em peso) de uma matriz contínua; e de cerca de 0,01% em peso a cerca de 60% em peso (por exemplo, 5 a 50% em peso) de uma fase dispersa. As porcentagens em peso da fase da matriz e da fase dispersa são baseadas no peso total da fase da matriz e da fase dispersa. A fase da matriz pode compreender um polímero de polipropileno compreendendo de 0 a 7 por cento molar (% mol) de unidades derivadas de etileno, uma alfa-olefina C4-C10 ou combinações dos mesmos. As fases dispersas podem ser um copolímero de propileno/alfa-olefina tendo de 10 % mol a 70 % mol de unidades derivadas de etileno ou alfa olefina C4-C10 ou combinações dos mesmos.

Description

PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. n° 62/273.085, depositado em 30 de dezembro de 2015, cujo pedido é expressamente incorporado por referência no presente pedido em sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A descrição refere-se a polímeros em geral. Mais particularmente, a matéria descrita refere-se a uma composição polimérica e um artigo fabricado compreendendo um copolímero de polipropileno (PP), e ao método de produção da composição e do artigo.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[003] As composições de polipropileno ganharam ampla aceitação comercial e uso em numerosas aplicações devido ao custo relativamente baixo dos polímeros e as propriedades desejáveis que exibem. Em geral, polímeros de polipropileno, particularmente homopolímeros de propileno, têm uma desvantagem de serem frágeis com baixa resistência ao impacto, especialmente a baixas temperaturas. Para resolver esses problemas, os fabricantes incorporaram uma fase de copolímero disperso (muitas vezes chamada de fase de “borracha”), que forma uma fase dispersa dentro da matriz de polipropileno. Estes materiais de duas fases são referidos como copolímeros de impacto ou ICPs.

[004] Embora a resistência ao impacto seja melhorada, uma grande desvantagem desses materiais é a baixa transparência, principalmente devido às partículas de borracha serem grandes o suficiente para afetar a transmissão da luz ou uma incompatibilidade de índice de refração no sistema heterofásico. Consequentemente, foram feitas várias tentativas para melhorar a transparência dos sistemas poliméricos heterofásicos.

[005] Alguns ICPs foram capazes de alcançar a transparência por índice de refração que combina a fase dispersa com o material da matriz. Outros ICPs procuraram alcançar a transparência aumentando a miscibilidade da fase dispersa para obter partículas que não são grandes o suficiente para afetar a transmissão da luz. Os ICPs conhecidos geralmente não fornecem uma combinação de boas propriedades, incluindo rigidez, tenacidade e transparência ótica.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] A presente invenção fornece uma composição polimérica, um artigo fabricado compreendendo tal composição e métodos de produção do mesmo.

[007] Em um aspecto, é fornecida uma composição polimérica. A composição polimérica compreende de cerca de 40 por cento em peso (% em peso) a cerca de 99,9% em peso (por exemplo, 50 a 95% em peso ou 75 a 92%) de uma fase de matriz contínua; e de cerca de 0,01% em peso a cerca de 60% em peso (por exemplo, 5 a 50% em peso) de uma fase dispersa. As porcentagens em peso da fase matriz e da fase dispersa são baseadas no peso total da fase matriz e da fase dispersa. A fase matriz pode compreender um polímero de polipropileno compreendendo de 0 a 7 por cento molar (% mol) (por exemplo, 0,01 a 4 % mol) de unidades derivadas de etileno, uma alfa- olefina C4-C10 ou combinações das mesmas. As fases dispersas podem ser um copolímero de propileno/alfa-olefina que tenha de 10 % mol a 70 % mol (por exemplo, de 35 % mol a 60 % mol) de unidades derivadas de etileno ou alfa- olefina C4-C10 ou combinações das mesmas.

[008] A composição polimérica satisfaz a seguinte desigualdade: y< 55x +8, em que x é uma razão de Pm solúvel/Pm insolúvel e é menor ou igual a 0,85, Pm solúvel é o peso molecular médio de uma fração solúvel da composição de polímero em xileno a 25 °C seguindo a norma D5492 ASTM, Pm insolúvel é o peso molecular médio de uma fração insolúvel da composição polimérica em xileno a 25 °C seguindo a norma ASTM D5492, e y é o valor de opacidade a ser medido em uma placa moldada por injeção com uma espessura de 0,508 milímetros (20 mil) de acordo com a norma ASTM D1003.

[009] Em algumas modalidades, a fase dispersa tem uma viscosidade intrínseca de cerca de 0,5 a cerca de 3. Em algumas modalidades, a fase matriz tem um índice de fluidez (MFR) de cerca de 0,1 dg/min a cerca de 10 dg/min (por exemplo, de cerca de 0,1 dg/min a cerca de 2 dg/min.). A fase dispersa tem um índice de fluidez (MFR) de cerca de 10 dg/min de cerca de 200 dg/min (por exemplo, de cerca de 20 dg/min a cerca de 60 dg/min). Os índices de fluidez nesta descrição são medidos usando uma carga de 2,16 kg a 230 °C seguindo a norma ASTM D 1238. A fase matriz pode compreender de cerca de 0,01 % mol a cerca de 5 % mol de etileno em algumas modalidades.

[0010] Em algumas modalidades, a composição polimérica compreendendo a fase matriz e a fase dispersa é feita através de um processo no reator. Os monômeros são alimentados em um ou mais reatores para polimerização, e obtém-se uma composição polimérica resultante tendo a estrutura de duas fases aqui descrita.

[0011] Em algumas outras modalidades, a composição polimérica compreendendo a fase matriz e a fase dispersa é feita através de um processo pós-reator através da mistura de um primeiro ingrediente polimérico e um segundo ingrediente polimérico. O primeiro ingrediente polimérico contribui principalmente para a fase matriz, enquanto o segundo ingrediente polimérico contribui principalmente para a fase dispersa. Por exemplo, o primeiro ingrediente polimérico pode ser um homopolímero à base de propileno ou um copolímero aleatório. O segundo ingrediente polimérico pode ser um copolímero de impacto (ICP). Quando um ICP tem uma estrutura de duas fases, o ICP como o segundo ingrediente polimérico pode contribuir para uma porção da fase matriz da composição polimérica resultante. A fase matriz da composição polimérica resultante, como aqui descrita, inclui o primeiro ingrediente polimérico e a porção da matriz do segundo ingrediente polimérico. A fase matriz é uma fase matriz combinada.

[0012] A composição polimérica pode ainda compreender um agente clarificante. O agente clarificante pode estar presente em uma concentração final igual ou inferior a 8.000 ppm (por exemplo, 1 a 8.000 ppm). A fase dispersa na fase matriz pode ter um tamanho de domínio de fase menor que 700 nm (por exemplo, de 0,1 nm a 700 nm). A composição polimérica pode ter um índice de fluidez de cerca de 0,5 dg/min (ou 1 dg/min) a cerca de 10 dg/min (medido usando uma carga de 2,16 kg a 230 °C seguindo a norma ASTM D 1238). A composição pode ser feita misturando/combinando os ingredientes.

[0013] A composição polimérica pode ter uma razão de β/α menor que 1,2, de acordo com a fórmula:

em que MFR1 é o índice de fluidez da fase matriz (ou a fase matriz combinada) apenas e MFR2 é o índice de fluidez global da composição polimérica. A composição polimérica também pode ter um índice de polidispersividade (PDI, por exemplo, a razão de Pm/Mn) superior a 4. Pm e Mn são peso molecular médio ponderado e peso molecular numérico médio, respectivamente. A composição polimérica resultante fornece uma combinação de excelente transparência ótica, tenacidade, resistência ao impacto e rigidez. Por exemplo, a composição polimérica após ser moldada tem um valor de opacidade menor que 30%, o qual é medido usando uma placa moldada por injeção com uma espessura de 0,508 milímetros (20 mil) seguindo a norma ASTM D1003. A composição pode ter um módulo de flexão maior que 1000 MPa (medido a 23 °C de acordo com a norma ASTM D 790), e uma resistência ao impacto Izod com entalhe maior que 74,69 J/m (1,4 pé-lbs/pol), por exemplo, 266,75 J/m (5 pé-lbs/pol) medida a 23 °C de acordo com ASTM D 256). A composição pode ter uma temperatura de deflexão térmica superior a 75 °C a 0,46 MPa (66 psi) de acordo com a norma ASTM D648.

[0014] Em outro aspecto, a presente descrição fornece um artigo fabricado compreendendo a composição polimérica descrita acima e um método para produção do artigo fabricado. Por exemplo, tal artigo fabricado pode ser produzido por um processo de moldagem por sopro ou termoformação. O material no artigo fabricado tem a estrutura e as propriedades como descritas acima. Por exemplo, o artigo tem um valor de opacidade menor que 30% e um valor de carga superior maior que 27,12 J (20 lb-pé).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] A presente descrição é melhor compreendida a partir da seguinte descrição detalhada quando lida em conjunto com os desenhos anexos. É enfatizado que, de acordo com a prática comum, as várias características dos desenhos não estão necessariamente em escala. Pelo contrário, as dimensões das várias características são arbitrariamente expandidas ou reduzidas para maior clareza. Números de referência similares denotam características similares em todo o relatório descritivo e desenhos.

[0016] A Figura 1 ilustra o efeito do índice de fluidez da composição polimérica na sua opacidade de acordo com algumas modalidades.

[0017] A Figura 2 ilustra a opacidade da composição à base de polipropileno em função do teor de comonômero (por exemplo, etileno) na matriz em algumas modalidades.

[0018] A Figura 3 ilustra a opacidade da composição à base de polipropileno em função da porcentagem de carga de um agente clarificante em algumas modalidades.

[0019] As Figuras 4A a 4D mostram imagens de microscopia de força atômica (AFM) das amostras experimentais (aumento de 1000x, 14,5 μm de diâmetro em cada imagem).

[0020] A Figura 5 é uma imagem de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) da amostra experimental (Ex. 20) (2 μm da marca da legenda e 10,52 x 15, 2 μm para o campo de visão em tamanho).

[0021] As Figuras 6A e 6B ilustram a opacidade da composição polimérica em função de Pm solúvel/Pm insolúvel em algumas modalidades.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0022] Esta descrição das modalidades exemplificadoras destina-se a ser lida em conexão com os desenhos anexos, que devem ser considerados parte de toda a descrição escrita. Na descrição, termos relativos como “inferior”, “superior”, “horizontal”, “vertical”, “acima”, “abaixo”, “superior”, “inferior”, “topo” e “fundo” também como seus derivados (por exemplo, “horizontalmente”, “para baixo”, “para cima”, etc.) devem ser construídos para se referirem à orientação conforme descrito ou conforme mostrado no desenho em discussão. Estes termos relativos são por conveniência de descrição e não requerem que o aparelho seja construído ou operado em uma orientação particular. Termos relativos a anexos, acoplamentos e afins, como “conectados”, referem-se a uma relação em que estruturas são fixadas ou presas umas às outras, direta ou indiretamente através de estruturas intervenientes, bem como anexos ou relações móveis ou rígidos, a menos que expressamente descrito de outra forma.

[0023] Para os fins da descrição a seguir, deve ser entendido que as modalidades descritas abaixo podem assumir variações e modalidades alternativas. Deve ser entendido também que os artigos, composições e/ou processos específicos aqui descritos são exemplificadores e não devem ser considerados como limitadores.

[0024] É desejável ter um material à base de propileno que seja transparente, rígido e resistente. É desejável um material à base de polipropileno transparente resistente a impactos para termoformação e moldagem por sopro.

[0025] Copolímeros aleatórios, isto é, polipropileno monofásico com um comonômero, foram usados para aplicações que requerem transparência. Estes copolímeros aleatórios, no entanto, tendem a ser macios e apresentam baixas temperaturas de distorção térmica. Os copolímeros aleatórios não têm propriedades físicas desejáveis para aplicações em que normalmente são usados copolímeros de impacto, particularmente resistência ao impacto a baixas temperaturas (por exemplo, cerca de 4 °C). Estes materiais exibem um comportamento frágil em torno de 0 °C.

[0026] De modo a ultrapassar a limitação da resistência ao baixo impacto, borrachas como copolímeros de metaloceno (elastômeros e plastômeros) e copolímeros em bloco de estireno às vezes são misturados em polipropileno. Esses aditivos funcionam tanto por (a) ter índices de refração que correspondem aos do polipropileno (aproximadamente 1,50 mícron) ou (b) tamanhos de partículas que são pequenos o suficiente para não refratar a luz e, portanto, provocar a opacidade.

[0027] A incorporação de tais componentes aditivos em polipropileno não é desejável, por várias razões. Os elastômeros de metaloceno e copolímeros em bloco de estireno são frequentemente mais caros para produzir em relação ao polipropileno de Ziegler-Natta convencional (ZN-PP). Além disso, os copolímeros de propileno multifásicos que apresentam uma boa tenacidade ao impacto e diminuição da rigidez podem ser preparados por meio de sistemas de catalisadores Ziegler-Natta em uma reação de polimerização em múltiplos estágios. Entretanto, as composições que incorporam copolímeros de etileno-propileno com uma elevada proporção de etileno em uma matriz polimérica tornam o copolímero de propileno multifásico turvo. A fraca miscibilidade da fase dispersa com a matriz polimérica conduz a uma separação das fases e, dessa forma, à turbidez e a valores de transparência deficientes do copolímero heterogêneo.

[0028] Por exemplo, em algumas modalidades, um copolímero de impacto de baixo índice de fluidez pode ser misturado em um homopolímero de baixo ponto de fusão a fim de obter um comportamento dúctil para aplicações que requeiram tenacidade (como recipientes destinados a condições de refrigeração e/ou congelamento). Embora esses materiais possam ser bastante dúcteis, eles são completamente opacos e não oferecem propriedades de transparência.

[0029] Alternativamente, um elastômero pode ser misturado em um copolímero aleatório para oferecer resistência adicional. Esses elastômeros fornecem tenacidade e ainda oferecem boas propriedades óticas, combinando o índice de refração do PP ou sendo completamente miscíveis no PP. No entanto, esses elastômeros são limitados na adição de carga devido à aderência durante o processamento e normalmente adicionam maciez (menor rigidez e distorção térmica) às peças. Em algumas modalidades, os ICPs de propileno são também produzidos no reator usando catalisadores Ziegler- Natta. Os ICPs de propileno resultantes possuem estrutura de copolímero heterofásico e proporcionam alta transparência, baixa opacidade e alta tenacidade.

[0030] Os inventores inventaram uma nova abordagem para responder a esta necessidade de mercado por polímeros à base de propileno, rígidos, resistentes e transparentes, tendo uma composição polimérica com uma fase matriz e uma fase dispersa como aqui descrito. A composição polimérica pode ser feita através de um processo no reator ou em um processo de mistura pós-reator. Em algumas modalidades, a composição de polímero é alcançada combinando um copolímero de alto índice de fluidez (baixo peso molecular) como uma fase dispersa com um homopolímero ou copolímero de índice de fluidez muito baixo (elevado peso molecular) como uma fase matriz. Tanto a fase matriz como a fase dispersa são baseadas em propileno e têm estruturas específicas como aqui descritas. A composição polimérica resultante e o artigo fabricado têm excelente clareza, resistência, tenacidade, mas baixa opacidade. O material resultante oferece tenacidade de um copolímero de impacto e propriedades óticas que são similares a um copolímero aleatório. Quando a fase dispersa, como um copolímero de impacto (ICP), é dispersa em uma matriz de homopolímero, a composição resultante oferece resistência ao impacto muito melhor do que um típico homopolímero de impacto modificado e rigidez significativamente maior e uma temperatura de distorção térmica maior com resistência ao impacto igual ou melhor em comparação com um copolímero aleatório adequado. Se uma fase dispersa, como um ICP com um elevado índice de fluidez, é dispersa em uma matriz de copolímero aleatório com um baixo índice de fluidez, particularmente quando o índice de fluidez do ICP é superior ao do copolímero aleatório, a composição resultante fornece maior transparência (isto é, baixa opacidade), com um bom equilíbrio de propriedades mecânicas, como a resistência ao impacto.

[0031] A presente invenção fornece uma composição polimérica, um artigo fabricado compreendendo tal composição e métodos de produção do mesmo.

[0032] O termo “polímero”, como usado aqui, refere-se a um composto polimérico preparado por polimerização de monômeros, do mesmo tipo ou de um tipo diferente. O termo “homopolímero” refere-se a um polímero preparado a partir de apenas um tipo de monômero, e o termo “copolímero” refere-se a um polímero derivado de dois ou mais monômeros diferentes.

[0033] “Polipropileno” ou “um polímero à base de propileno” refere- se a um polímero compreendendo mais de 50% em peso de unidades que foram derivadas do monômero de propileno. Isto inclui homopolímeros de polipropileno (derivados de 100% de propileno ou próximo), ou copolímeros (compreendendo unidades derivadas de dois ou mais comonômeros).

[0034] Por brevidade, a menos que expressamente indicado em contrário, referências a “ICP de polipropileno” ou “ICP de propileno” feitas na presente descrição serão entendidas como abrangendo qualquer copolímero de polipropileno com boa resistência ao impacto. Em algumas modalidades, um copolímero de impacto de propileno (ICP) tem uma estrutura de duas fases, compreendendo: (a) uma matriz (ou segmento principal) compreendendo um homopolímero de polipropileno ou um copolímero aleatório de propileno/alfa-olefina compreendendo mais do que 50% em peso de unidades derivadas de monômero de propileno e (b) uma fase dispersa (ou segmento de dispersão) compreendendo um copolímero de etileno e uma α- olefina C3-C8 (por exemplo, um copolímero de etileno-propileno).

[0035] A densidade é determinada de acordo com a norma ASTM D792.

[0036] Como usado aqui, o “índice de fluidez” (MFR), ou “índice de fusão”, (unidades de g/10 min ou dg/min) é descrito de acordo e medido pela norma ASTM D1238 usando uma carga de 2,16 kg a 230 °C.

[0037] Como usado aqui, “Fc” refere-se à porcentagem em peso da fase dispersa na composição total do polímero. Em geral, Fc é igual à razão entre a quantidade de fase de borracha dispersa e a quantidade total de material produzido. A Fc pode ser medida pela porcentagem em peso do total de solúveis em xileno, isto é, da matriz, na composição polimérica.

[0038] Mf da fase dispersa pode ser calculado seguindo uma equação geral: ln (MFf) = xa ln (MFa) + xb ln (MFb), onde xa é fração em peso do componente A, xb é fração em peso do componente B, xa + xb é igual a 1, Mfa é índice de fluidez do componente A, MFb é índice de fluidez do componente B e MFf é o índice de fluidez final da composição com A e B. xa e xb podem ser medidos a partir dos dados de solúveis e insolúveis em xileno. O índice de fluidez da matriz e a composição final podem ser medidos.

[0039] “Beta/alfa” (β/α) é, conceitualmente, a razão entre o peso molecular da fase dispersa e o peso molecular da fase matriz. Em um nível prático, β/α é definido de acordo com a seguinte equação: β/α = [(MFR1/MFR2)0,213 - 1]/(Fc/100) + 1 onde MFR1 é o índice de fluidez da matriz (ou a fase matriz combinada) apenas e MFR2 é o índice de fluidez global da composição do polímero. A fim de determinar o tamanho e a forma da partícula de fase dispersa, é usada a microscopia de força atômica (AFM) e a microscopia eletrônica de transmissão (TEM).

[0040] Como usado aqui, a opacidade refere-se geralmente a uma aparência causada pela luz dispersada ao passar através de um filme ou folha de um material que pode produzir um campo enevoado ou translúcido. A opacidade da presente invenção é medida usando a norma ASTM D1003-97.

[0041] Como usado aqui, a transparência refere-se geralmente à quantidade de transmitância luminosa descrita de acordo e medida pela norma ASTM D1003.

[0042] Como usado aqui, o módulo de flexão (expresso em unidades de PSI) é o módulo secante de um por cento, que é descrito adicionalmente de acordo e medido pela norma ASTM D790 a 230 °C.

[0043] Como usado aqui, a resistência ao impacto Izod com entalhe (expressa em pé-lbs/pol) foi medida a 23 °C, conforme descrita de acordo e medida pela norma ASTM D256.

[0044] Como usado aqui, o impacto Ceast foi medido a 0, 4 e 23 de acordo com a norma ASTM D3763-10 na configuração GC. É expresso em pol-lbs. Esse teste de impacto é um teste de impacto multiaxial e pode fornecer um resultado mais representativo para a resistência a impactos em muitas aplicações.

[0045] Como usado aqui, a calorimetria de varredura diferencial (“DSC”) é uma técnica termoanalítica na qual a diferença na quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de uma amostra e referência é medida como uma função da temperatura. Cerca de 5 a 10 mg de uma folha de um polímero são colocados em um cadinho de alumínio leve (cerca de 50 mg) e fechada com crimpagem. Uma varredura DSC da amostra de polímero é realizada na faixa de temperatura de -20 °C a 200 °C usando uma taxa de 10 °C/min. Os pontos de fusão de fases cristalinas em uma composição polimérica podem ser determinados utilizando DSC.

[0046] Como usado aqui, uma razão de Pm solúveis/Pm insolúveis é referida como uma razão de viscosidade. “Pm solúveis” é o peso molecular médio de uma fração solúvel da composição do polímero em xileno a 25 oC seguindo a norma ASTM D5492, e “Pm insolúveis” é o peso molecular médio de uma fração insolúvel da composição do polímero em xileno a 25 oC seguindo a norma ASTM D5492. Os valores de peso molecular da fração solúvel e da fração insolúvel foram medidos por cromatografia de permeação em gel (GPC).

[0047] Como usado aqui, um “valor de carga máxima” refere-se a uma força de carga de esmagamento, que é a quantidade de força de carga que uma cuba pode suportar antes de mostrar sinais de flambagem ou quebra, seguindo um método de teste desenvolvido pelo requerente. As amostras são cubas moldadas por injeção. O objetivo do teste é determinar as propriedades de carga de esmagamento de cubas moldadas por injeção para entender as características fundamentais de rigidez e capacidade de carga do material antes de se dobrar sob um testador de carga de compressão uniforme. O teste de propriedades de esmagamento é submetido a cargas de compressão para determinar a resistência relativa ao esmagamento de cubas moldadas. O teste usa o sistema de testador universal MTS Sintech 6 com o software Test Works 3.0 para estudar as características de carga-deflexão da cuba moldada sob carga de placas paralelas. A cuba fica entre duas placas paralelas - uma das quais é estacionária. Uma velocidade constante de 0,254 centímetros/minuto (0,1 polegada/min) é usada. Uma célula de carga mede a força aplicada. O teste é iniciado com a redução da cruzeta móvel a uma velocidade de 0,254 centímetros/minuto (0,1 pol/min) sobre a amostra. Uma carga máxima é aplicada até que seja observada falha por meio de flambagem da cuba testada.

[0048] De acordo com algumas modalidades, a composição polimérica compreende de cerca de 40% em peso a cerca de 99,9% em peso (por exemplo, de cerca de 50% em peso a cerca de 95% em peso, ou de cerca de 75% em peso a cerca de 92% em peso) de uma fase matriz; e de cerca de 0,01% em peso a cerca de 60% em peso (por exemplo, de cerca de 5% em peso a cerca de 50% em peso, ou de cerca de 8% em peso a cerca de 25% em peso) de uma fase dispersa. A fase matriz é contínua. As porcentagens em peso da fase matriz e da fase dispersa são baseadas no peso total da fase matriz e da fase dispersa.

[0049] A fase matriz pode compreender um polímero de polipropileno compreendendo de 0 a 7 % mol (por exemplo, de 0,01 % mol a 4 % mol) de unidades derivadas de etileno, uma alfa olefina C4-C10 ou combinações das mesmas. A fase dispersa pode ser um copolímero de propileno/alfa-olefina que tenha de 10 % mol a 70 % mol (por exemplo, de 35 % mol a 60 % mol) de unidades derivadas de etileno ou alfa-olefina C4-C10 ou combinações das mesmas. A porcentagem em peso do comonômero de etileno ou de uma alfa- olefina C4-C10 pode estar na faixa entre 7% em peso e 50% em peso (por exemplo, entre 25% em peso e 40% em peso). Exemplos de alfa-olefina como comonômero incluem mas não estão limitados a buteno, penteno, hexeno ou octeno. Em algumas modalidades, a fase dispersa é um copolímero de propileno/alfa-olefina tendo de 40 % mol a 57 % mol de unidades derivadas de etileno ou alfa olefina C4-C10 ou combinações dos mesmos.

[0050] A composição polimérica satisfaz a seguinte desigualdade em algumas modalidades: y< 55x +8, em que x é uma razão de Pm solúvel/Pm insolúvel e é menor ou igual a 0,85, Pm solúvel é o peso molecular médio de uma fração solúvel da composição de polímero em xileno a 25 °C seguindo a norma D5492 ASTM, Pm insolúvel é o peso molecular médio de uma fração insolúvel da composição polimérica em xileno a 25 °C seguindo a norma ASTM D5492, e y é o valor de opacidade a ser medido em uma folha com uma espessura de 0,508 milímetros (20 mil) de acordo com a norma ASTM D1003.

[0051] O polímero de propileno do polímero da fase matriz pode compreender de 0,01 por cento molar (% mol a 5 % mol de etileno em algumas modalidades.

[0052] Em algumas modalidades, a fase matriz tem um índice de fluidez (MFR) de cerca de 0,1 dg/min a cerca de 10 dg/min (por exemplo, de cerca de 0,1 dg/min a cerca de 2 dg/min). A fase dispersa tem um índice de fluidez (MFR) de cerca de 1 dg/min a cerca de 200 dg/min (por exemplo, de cerca de 10 dg/min a cerca de 200 dg/min ou de cerca de 20 dg/min a cerca de 60 dg/min). Em algumas modalidades, a MFT da fase dispersa é um dos seguintes intervalos: 1 a 100; 1 a 50, 1 a 25 e 1 a 15. A fase dispersa pode ter uma viscosidade intrínseca de cerca de 0,5 a cerca de 3 (por exemplo, de cerca de 1 a cerca de 2).

[0053] Em algumas modalidades, a composição polimérica compreendendo a fase matriz e a fase dispersa é feita através de um processo no reator. Os monômeros são alimentados em um reator para polimerização, e obtém-se uma composição polimérica resultante tendo a estrutura de duas fases aqui descrita.

[0054] Em algumas outras modalidades, a composição polimérica compreendendo a fase matriz e a fase dispersa é feita através de um processo pós-reator através da mistura de um primeiro ingrediente polimérico e um segundo ingrediente polimérico. O primeiro ingrediente polimérico contribui principalmente para a fase matriz, enquanto o segundo ingrediente polimérico contribui principalmente para a fase dispersa. Por exemplo, o primeiro ingrediente polimérico pode ser um homopolímero à base de propileno ou um copolímero aleatório. O segundo ingrediente polimérico pode ser um copolímero de impacto (ICP). Quando um ICP tem uma estrutura de duas fases, o ICP como o segundo ingrediente polimérico pode contribuir para uma porção da fase matriz da composição polimérica resultante. A fase matriz da composição polimérica resultante, como aqui descrita, inclui o primeiro ingrediente polimérico e a porção da matriz do segundo ingrediente polimérico. A fase matriz é uma fase matriz combinada.

[0055] Em geral, os primeiro e segundo ingredientes poliméricos podem ter as porcentagens e as propriedades da fase matriz e da fase dispersa como aqui descrito. O primeiro ingrediente polimérico pode estar na faixa de cerca de 40% em peso a cerca de 99,9% em peso (por exemplo, de cerca de 50% em peso a cerca de 95% em peso). O segundo ingrediente polimérico também pode estar na faixa de cerca de 0,01% em peso a cerca de 60% em peso (por exemplo, de cerca de 5% em peso a cerca de 50% em peso) com base no peso total dos primeiro e segundo ingredientes poliméricos.

[0056] Um copolímero aleatório pode compreender de 0,01 por cento molar (% mol) a 5 % mol de etileno em algumas modalidades.

[0057] O ICP pode ser um copolímero heterofásico (por exemplo, em duas fases) compreendendo: (a) um segmento principal compreendendo um homopolímero de polipropileno ou um copolímero aleatório de propileno/alfa-olefina que compreende mais que 50% em peso de unidades derivadas do monômero de propileno e (b) um segmento de dispersão possuindo um copolímero derivado de etileno, uma α-olefina C3-C8 ou qualquer combinação dos mesmos. O ICP tem uma estrutura cristalina tendo pelo menos um (por exemplo, um ou dois) ponto de fusão, por exemplo, entre 100 °C e 130 °C, em algumas modalidades. Em algumas modalidades, dois pontos de fusão estão presentes em um ICP de duas fases. Um exemplo de ICP compreende etileno e propileno, e o teor de etileno é de cerca de 1% em peso a 50% em peso do peso total do ICP.

[0058] O ICP pode ser produzido usando o catalisador Ziegler-Natta em uma solução em reator. O ICP de propileno pode ter uma estrutura de duas fases compreendendo: (a) um segmento principal compreendendo um homopolímero de polipropileno ou um copolímero aleatório de propileno/alfa-olefina compreendendo mais do que 50% em peso de unidades derivadas de monômero de propileno e (b) um segmento de dispersão compreendendo um copolímero de etileno e uma α-olefina C3-C8 (por exemplo, um copolímero de etileno-propileno). No segmento principal, exemplos de uma alfa-olefina adequada como comonômero incluem mas não se limitam a buteno, penteno, hexeno ou octeno. Em algumas modalidades, o segmento principal é um copolímero aleatório de propileno/alfa-olefina compreendendo opcionalmente de 0,01% em peso a 5% em peso, por exemplo, menor que cerca de 2,0% em peso de etileno. Em algumas modalidades, o segmento de dispersão pode estar no intervalo de 5% em peso a 20% em peso do peso total do ICP. O ICP tem um primeiro ponto de fusão maior que 100 °C e um segundo ponto de fusão. Em algumas modalidades, tanto o primeiro ponto de fusão como o segundo ponto de fusão são maiores que 100 °C. Por exemplo, um ICP pode ter um primeiro ponto de fusão no intervalo de 100 °C a 130 °C (por exemplo, 120 °C). O primeiro ponto de fusão pode ser atribuído àquele da fase dispersa em algumas modalidades. O segundo ponto de fusão pode estar no intervalo de 100 °C a 180 °C (por exemplo, 150 °C, 165 °C ou qualquer outra temperatura adequada). O segundo ponto de fusão pode ser atribuído àquele da fase matriz em algumas modalidades.

[0059] O ICP pode ser feito usando uma ou mais etapas de polimerização na fase matriz, ocorrendo em um ou mais reatores em fase gasosa; uma ou mais etapas de polimerização em fase dispersa, ocorrendo em um ou mais reatores em fase líquida; e pelo menos uma etapa de desgaseificação. Em algumas modalidades, o ICP de propileno é produzido em um reator compreendendo monômero incluindo propileno e um comonômero como etileno. A polimerização é catalisada com o catalisador Ziegler-Natta. Um ICP de propileno feito de propileno e etileno e consistindo essencialmente de porções de propileno e etileno são preferenciais em algumas modalidades.

[0060] Os catalisadores usados na polimerização de α-olefinas podem ser caracterizados como catalisadores suportados ou catalisadores não suportados, às vezes referidos como catalisadores homogêneos. Os chamados catalisadores convencionais de Ziegler-Natta são complexos estereoespecíficos formados a partir de um haleto de metal de transição e um alquilmetal ou hidreto, como o tetracloreto de titânio suportado em um dicloreto de magnésio ativo. Um componente de catalisador suportado inclui, mas não está necessariamente limitado a, tetracloreto de titânio suportado em um di-haleto de magnésio anidro “ativo”, como dicloreto de magnésio ou dibrometo de magnésio. Um componente de catalisador suportado pode ser usado em conjunto com um cocatalisador como um composto de alquilalumínio, por exemplo, trietilalumínio (TEAL). Os catalisadores Ziegler-Natta podem também incorporar um composto doador de elétrons que pode tomar a forma de várias aminas, fosfenos, ésteres, aldeídos e álcoois.

[0061] O ICP de propileno pode incluir uma matriz e uma fase dispersa. A matriz compreende um homopolímero de polipropileno ou um copolímero aleatório de propileno/alfa-olefina que compreende mais de 50% em peso de unidades derivadas do monômero de propileno. Em algumas modalidades, a matriz é um copolímero aleatório de propileno/alfa-olefina compreendendo opcionalmente de 0,01% em peso a 5% em peso, por exemplo, menos que cerca de 2,0% em peso de etileno. A fase dispersa compreende um copolímero de etileno e uma α-olefina C3-C8 (por exemplo, um copolímero etileno-propileno). Em algumas modalidades, a fase dispersa pode estar no intervalo de 5% em peso a 20% em peso do peso total do ICP. O ICP de propileno pode ser um copolímero compreendendo porções de propileno e etileno e tendo estruturas de duas fases. Quando tal ICP é adicionado como um segundo ingrediente polimérico, a matriz da composição final do polímero inclui a matriz combinada do primeiro e do segundo ingrediente polimérico. Em algumas modalidades, a matriz combinada inclui o primeiro ingrediente polimérico e a porção da matriz do ICP.

[0062] A composição polimérica pode ainda compreender um agente clarificante. O agente clarificante pode estar presente em uma concentração final igual ou inferior a 8.000 ppm (por exemplo, 1 a 8.000 ppm ou 5 ppm a 5.000 ppm). A concentração final do agente clarificante pode incluir o agente clarificante nos primeiro e/ou segundo ingredientes poliméricos e os agentes clarificantes adicionais adicionados durante a etapa de preparação da composição polimérica final. Exemplos de agentes clarificantes adequados incluem, mas não estão limitados a, derivados de dibenzilideno sorbitol acetal como 1,3-o-2,4-bis (3,4-dimetilbenzilideno)sorbitol (disponível junto à Milliken Chemical Company, Spartanburg, SC, conhecido como MILLAD® 3988), 1,3-o-2,4-bis (p-metilbenzilideno)sorbitol (disponível junto à Milliken Chemical e conhecido como MILLAD® 3940), 2,2'-metileno-bis-(4,6-di)- terc-butilfenil) fosfato de sódio (da Asahi Denka Kogyo KK, conhecido como NA-11), 2,2'-metileno-bis-(4,6-di)-terc-butilfenil) fosfato de alumínio com miristato de lítio (também da Asahi Denka Kogyo KK, conhecido como NA- 21), outros nucleadores adequados e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, é utilizado um agente clarificante que é solúvel em polipropileno (por exemplo, MILLAD NX8000, disponível junto à Milliken) para produzir os cristais menores e a melhor ótica. No entanto, mesmo sem um agente de nucleação, a capacidade de melhorar a ótica também foi demonstrada.

[0063] A fase dispersa na matriz contínua pode ter um tamanho de domínio de fase menor que 700 nm (por exemplo, de 0,1 nm a 700 nm). A composição polimérica pode ter um índice de fluidez de cerca de 0,5 dg/min de cerca de 10 dg/min, por exemplo, de cerca de 1 dg/min a cerca de 10 dg/min (medido usando uma carga de 2,16 kg a 230 °C seguindo a norma ASTM D 1238). Em algumas modalidades, o MFR da composição polimérica é um dos seguintes intervalos: 0,5 a 8, 0,5 a 6 e 0,5 a 4.

[0064] A composição pode ser feita misturando/combinando os ingredientes. Os ingredientes poliméricos podem ser combinados por meio de mistura a seco e/ou mistura por fusão. Durante o processo de composição, pode ser usada uma extrusora de parafuso único ou parafuso duplo, ou outro equipamento de composição adequado.

[0065] A invenção tem como objetivo oferecer uma solução que forneça um conjunto exclusivo de propriedades (ductilidade, boas propriedades óticas, alta rigidez e altas temperaturas de distorção térmica) sem a adição de um elastômero externo que pode aumentar a suavidade e criar desafios de processamento. Aproveitando as diferenças de peso molecular entre a fase dispersa e a matriz, a fase dispersa ou partículas podem ser forçadas a se alongar abaixo do comprimento de onda da luz quando durante o processamento onde há forças de cisalhamento, como moldagem por injeção de discos de espessura de 0,508 milímetros (20 mil), ou através de orientação que é transmitida durante os processos (como termoformação ou moldagem por sopro). Anteriormente, acreditava-se que essa resposta funcionaria apenas em ambientes de alto cisalhamento típicos de moldagem por injeção. Geralmente, materiais de alto peso molecular (MF baixo <3 dg/min) não são moldados por injeção, mas são convertidos através de processos como termoformagem ou moldagem por sopro ou mesmo filme fundido, onde o cisalhamento é baixo, mas são forças de alongamento nos materiais. Quando a viscosidade de uma fase dispersa é menor do que a da matriz, as partículas dispersas se alongarão abaixo do comprimento de onda da luz em processos de alto cisalhamento ou em processos de baixo cisalhamento nos quais alguma orientação é transmitida.

[0066] A composição polimérica pode ter uma razão de β/α menor que 1,2, de acordo com a fórmula:

em que MFR1 é o índice de fluidez da matriz (ou a matriz combinada) apenas e MFR2 é o índice de fluidez global da composição do polímero. O cálculo da relação de β/α é ainda ilustrado com os exemplos abaixo. A composição polimérica também pode ter um Pm/Mn maior que 4.

[0067] A composição polimérica resultante fornece uma combinação de excelente transparência ótica, tenacidade, resistência ao impacto e rigidez. Por exemplo, a composição polimérica após ser moldada tem um valor de opacidade menor que 30% (por exemplo, menor que 28% ou 25%, ou 0,01% a 20%), o qual é medido usando uma placa moldada por injeção com uma espessura de 0,508 milímetros (20 mil) seguindo a norma ASTM D1003. A composição pode ter um módulo de flexão igual ou maior que 1.000 MPa (por exemplo, 1.000 MPa a 3.000 MPa, medido a 23 °C de acordo com a norma ASTM D 790), e uma resistência ao impacto Izod com entalhe igual ou maior que 74,69 J/m (1,4 pé-lbs/pol) (por exemplo, 74,69 J/m (1,4 pé-lbs/pol) a 266,75 J/m (5,0 pé-lbs/pol), medida a 23 °C de acordo com a norma ASTM D 256). A composição pode ter uma temperatura de deflexão térmica igual ou superior a 75 °C (por exemplo, 75 °C a 150 oC) a 0,46 MPa (66 psi) de acordo com a norma ASTM D648. EXEMPLOS

[0068] Os polímeros seguintes foram usados para elaborar os exemplos descritos abaixo. As propriedades destes polímeros são mostradas na Tabela 1, incluindo ponto de fusão (medido usando DSC), módulo de flexão (ASTM D 790A, moldado e testado de acordo com a norma ASTM D 4101), índice de fluidez (ASTM D 1238, 230 °C/2,16 kg), uma resistência ao impacto Izod com entalhe (ASTM D 256, moldada e testada de acordo com a norma ASTM D 4101).

[0069] O polímero A1 é um homopolímero em grau de reator (HOMO) de propeno, disponível junto à Braskem. O polímero A1 tem um índice de fluidez de 0,8 dg/min e um total de solúveis em xileno de 5,8% em peso. O polímero A1 tem alta resistência à fusão e excelente rigidez.

[0070] O polímero A2 é um copolímero aleatório (RACO) de propileno e cerca de 2,7% em peso de etileno, disponível junto à Braskem. O polímero A2 tem um índice de fluidez de 2 dg/min e um total de solúveis em xileno de 5,8% em peso.

[0071] O polímero A3 é um homopolímero em grau de reator (HOMO) de propeno, disponível junto à Braskem. O polímero A3 tem um índice de fluidez de 2,0 dg/min e um total de solúveis em xileno de 4% em peso.

[0072] O polímero A4 é um homopolímero em grau de reator (HOMO) de propeno, disponível junto à Braskem. O polímero A4 tem um índice de fluidez de 1,3 dg/min e um total de solúveis em xileno de 4% em peso.

[0073] O polímero A5 é um homopolímero em grau de reator (HOMO) de propeno, disponível junto à Braskem. O polímero A5 tem um índice de fluidez de cerca de 3,4 dg/min e um total de solúveis em xileno de 1,7% em peso.

[0074] O polímero A6 é um homopolímero em grau de reator (HOMO) de propeno, disponível junto à Braskem. O polímero A6 tem um índice de fluidez de cerca de 12 dg/min e um total de solúveis em xileno de 3% em peso.

[0075] O polímero A7 é um homopolímero em grau de reator (HOMO) de propileno, tendo alto teor cristalino e MF de 35 dg/min, disponível junto à Braskem. O polímero A7 tem um teor total de solúveis em xileno de 1,2% em peso.

[0076] O polímero B1 é um ICP de propileno heterofásico, disponível junto à Braskem. O polímero B1 tem uma estrutura de duas fases. A fase matriz é um homopolímero de propileno com 2% em peso de um teor total de xileno solúvel na matriz. A fase dispersa tem 30% em peso do peso total do Polímero B1, com um teor total de etileno no polímero final de 15,6% em peso. O polímero B1 tem um ponto de fusão de 163 °C (medido usando DSC a uma taxa de 10 °C/min). Para o propósito desta invenção, as misturas com B1 são tipicamente nucleadas com 4000 ppm de Milliken® NX®8000, disponível junto à Milliken Chemical Company; no entanto, outros agentes de nucleação e agentes clarificantes também foram estudados.

[0077] O polímero B2 é um ICP de propileno heterofásico, disponível junto à Braskem. O polímero B2 tem uma estrutura de duas fases. A fase matriz é um homopolímero de propileno com 1,6% em peso de um teor total de xileno solúvel na matriz. A fase dispersa tem 12% em peso do peso total do Polímero B2, e tem um teor global total de etileno de 10% em peso. O polímero B2 tem um ponto de fusão de 165°C (medido usando DSC a uma taxa de 10 °C/min). Os glóbulos são geralmente nucleados com ppm de benzoato de sódio micronizado, a fim de aumentar a temperatura de cristalização e o módulo de flexão. Um agente de nucleação e/ou agente clarificante de maior desempenho não é usado, pois não se espera que este produto produza peças transparentes. Quando o polímero B2 é misturado em um homopolímero termoformado (polipropileno) com um baixo índice de fluidez, a resistência ao impacto pode ser melhorada em comparação com o homopolímero. No entanto, a mistura é essencialmente branca devido à fraca opacidade. Como comparação, composições oticamente transparentes possuindo tenacidade e resistência ao impacto muito mais elevadas podem ser alcançadas de acordo com algumas modalidades na presente descrição.

[0078] Milliken® NX®8000, disponível junto à Milliken Chemical Company, é um agente clarificante solúvel em polipropileno.

1 pol = 2,54 cm

[0079] A Tabela 2 resume as formulações e as propriedades dos exemplos experimentais (Ex. 1 a 7). Os dois primeiros exemplos (Ex. 1 e Ex. 2) são dois exemplos preferenciais em algumas modalidades. Os Exemplos 3 a 6 mostram que quando tanto o ICP (isto é, a fase de dispersão) quanto o copolímero aleatório ou o homopolímero (isto é, a matriz) têm o mesmo índice de fusão (por exemplo, 2 dg/min), a resistência ao impacto é melhorada em comparação com a própria matriz. No entanto, a opacidade é elevada. O Exemplo 7 mostra que a melhora na opacidade pode ser também alcançada sem usar um agente clarificante em algumas modalidades. O polímero A1 tem uma opacidade de 25,4% e o polímero B1 não nucleado tem uma opacidade de 88% (ambos em placas moldadas por injeção de 0,508 milímetros (20 mil)). Para a mistura Polímero A1/Polímero B1 (70/30 em peso) sem clarificante ou agente de nucleação adicionados mostra uma opacidade de 22,9% em uma placa moldada por injeção de 0,508 milímetros (20 mil), que é muito mais baixa do que um valor de opacidade previsto de 44,2% com base nas frações de peso e opacidade dos ingredientes. Esta melhora mostra um efeito sinérgico, e a melhora é devida a uma melhor dispersão e alongamento da borracha menor que o comprimento de onda da luz.

1 psi = 6,89 kPa

[0080] Embora esta invenção não esteja vinculada a nenhuma teoria, as razões de β/α são calculadas para verificar a capacidade do dispersado de se alongar abaixo do comprimento de onda da luz mesmo em aplicações de baixo cisalhamento.

[0081] A composição polimérica pode ter uma razão de β/α menor que 1,2, de acordo com a fórmula:

em que MFR1 é o índice de fluidez apenas da fase matriz combinada, MFR2 é o índice de fluidez global da composição do polímero e “Fc” refere-se à porcentagem em peso da fase de borracha dispersa (ou denominada bipolímero) na composição total do polímero. Na composição polimérica nesta descrição, Fc refere-se à porcentagem em peso de toda a fase de “borracha” pura da porção de ICP na composição polimérica total. A fase matriz combinada inclui a matriz do primeiro ingrediente polimérico (por exemplo, homopolímero) e a matriz da porção de ICP. Geralmente, o tamanho da fase dispersa diminui à medida que a razão de β/α diminui.

[0082] Uma pseudo “MF de borracha” é calculada para o componente de ICP, que compreende um segmento principal (ou matriz de ICP) e um segmento de dispersão (ou fase de borracha de ICP), usando a seguinte equação: “MF de Borracha” = EXP((ln (MF de ICP Final) - Matriz da Fração * ln (MF da Matriz))/Borracha da Fração).

[0083] Por exemplo, um ICP de MF 50 contendo 30% de borracha e um MF de matriz de 145 produz um “MF de Borracha” de 4,2 dg/min. “MF de Borracha” = EXP((ln(50)-0,7*ln(145))/0,3 = 4,2

[0084] Este ICP com MF de 50 foi então misturado em um material com um peso molecular muito mais elevado (um homopolímero ou um copolímero aleatório), como um homopolímero de índice de fluidez da fração tendo um índice de fluidez de 0,8 dg/min. Para determinar a β/α desta mistura final, vários cálculos foram realizados. Primeiro, o MF da matriz global da combinação do ICP de baixo PM e da matriz de alto PM foi determinada pelo seguinte: Índice de Fluidez da Matriz Combinada = EXP (((Fração de Matriz de Alto PM*ln (MF da Matriz de Alto PM))+(Fração de Matriz de Baixo PM*ln (MF da Matriz de Baixo PM)))

[0085] A Matriz da Fração de Baixo PM é calculada da seguinte forma: Matriz da Fração de Baixo PM = (1 - Matriz da Fração de Alto PM) * (1 - Bipolímero de Fração em ICP de Baixo PM)

[0086] Por exemplo, uma mistura a 70% de um MF de Matriz elevada com um MF de 0,8 dg/min com uma mistura a 30% de um ICP de baixo PM com um MF da matriz final de 145 e um bipolímero de fração de 0,30 resulta em um Índice de Fluidez da Matriz Combinada de 2,4 dg/min. Matriz de fração de baixo PM = (1-0,7)*(1-0,3) = 0,21 Índice de Fluidez da Matriz Combinada (MFR1) = EXP(((0,7*ln(0,8))+ (0,21*ln(145))) = 2,4

[0087] A nova quantidade combinada de bipolímero deve ser calculada usando o seguinte: Bipolímero de Fração Global = Fração de ICP de baixo PM * Bipolímero de Fração em ICP de baixo PM.

[0088] Uma mistura de 30% de tal ICP resulta em uma fração global de bipolímero de 0,09. Bipolímero de fração global (Fc) = 0,3*0,3 = 0,09

[0089] A nova Matriz Combinada da Fração é calculada da seguinte forma: Matriz Combinada da Fração = 1 - Bipolímero da Fração Global

[0090] Para este exemplo, a Matriz Combinada de Fração = 1 - 0,09 = 0,91

[0091] O novo índice de fluidez global final da combinação pode ser calculado usando a seguinte equação: Índice de Fluidez Global Final (MFR2) = EXP((Matriz Combinada da Fração *ln(MF da Matriz Combinada)+(Bipolímero Geral de Fração*ln (MF da Borracha))) Índice de Fluidez Global Final (MFR2) = EXP((0,91*ln(2,4))+(0,9*ln(4,2))) = 2,6

[0092] Finalmente, a β/α pode ser calculado: β/α = 1+((2,4/2,6)A0,213-1)/(0,09) = 0,88

[0093] A fase de borracha terá uma capacidade aumentada de se alongar abaixo do comprimento de onda da luz à medida que β/α diminui. É mais desejável que β/α seja menor que 1. Como mostrado na Tabela 3, a transparência de um disco moldado por injeção de 0,508 mm (20 mil) de espessura aumenta significativamente à medida que a β/α aumenta; no entanto, com essas combinações, a quantidade de borracha também aumenta.

[0094] A fim de estudar o efeito de β/α sem aumentar a quantidade de borracha, um conjunto adicional de experimentos foi conduzido em que a quantidade total de borracha não foi alterada, mas, em vez disso, a matriz de alto peso molecular foi variada. Os resultados são resumidos na Tabela 4. Os materiais (Ex. 10 a 14) foram misturados e extrudados novamente usando o mesmo pacote de aditivos, incluindo o mesmo agente clarificante da mesma quantidade. A Figura 1 mostra o efeito do índice de fluidez da composição polimérica na sua opacidade.

[0095] Como comparação, a opacidade de polipropileno é geralmente entendida como sendo uma função do teor de comonômero na matriz (tipicamente etileno) e níveis de carga do clarificante, como mostrado na Figura 2 e Figura 3.

[0096] Nos experimentos, um agente clarificante solúvel em polipropileno foi usado para produzir os menores cristais e a melhor ótica. No entanto, mesmo sem um agente de nucleação, a capacidade de melhorar a ótica também foi demonstrada.

[0097] Como mostrado na Tabela 5, um copolímero de impacto (ICP), mesmo quando fortemente clarificado (por exemplo, com 4000 ppm de NX8000 no Exemplo Comparativo CEx. 2) não produz boas propriedades óticas. É opaco porque as partículas de borracha dispersam grandes quantidades de luz devido ao seu tamanho e natureza esférica. Os homopolímeros, por outro lado, exibem boas propriedades óticas quando combinados com uma grande carga de um agente clarificante (CEx. 1), mas fornecem resistência ao impacto relativamente baixa. Para homopolímeros e copolímeros aleatórios que são misturados, a opacidade resultante é geralmente uma função das frações e dos componentes de opacidade individuais: Embaçamento resultante = Fração de PP1 * Embaçamento de PP1 + Fração de PP2 * Embaçamento de PP2

[0098] Para o Exemplo 1 na Tabela 5, a opacidade calculada (ou esperada) deve ser: Opacidade Resultante = (0,7*7,0) + (0,3*96,2) = 33,8%. No entanto, o Exemplo 1 mostra que a opacidade é significativamente menor (15,8%), o que indica um efeito sinérgico entre os dois materiais quando são combinados.

[0099] As Figuras 4A a 4D mostram imagens de AFM das amostras experimentais com ampliação de 1000x. Cada imagem mostra um tamanho de amostra de 14,5 μm de diâmetro. As fases de borracha dispersas têm um tamanho inferior a 700 nm.

[00100] A composição polimérica pode ser alcançada como uma solução de glóbulos simples através da concepção de produto adequada, na qual uma matriz de elevado peso molecular e uma borracha de menor peso molecular são utilizadas. Um exemplo (Exemplo 16) de tal projeto é: Índice de Fluidez da Matriz de Homopolímero = 1,8 Bipolímero de Fração = 0,10 Índice de Fluidez de ICP final = 2,0 dg/min. β/α calculada = 0,78

[00101] O Exemplo 16 foi preparado por meio da mistura de 70% em peso de Polímero A1 em pó e 30% de Polímero B1 em pó com os seguintes aditivos: 1200 ppm de AO B215 (antioxidante para controle de PM) 300 ppm de Hydrotalcite V (removedor de acidez) 2000 ppm de GMS 90V (antiestática/liberação de molde) 4000 ppm de NX8000 (agente clarificante)

[00102] A mistura foi realizada em uma extrusora de parafuso duplo de 18 mm usando um perfil de temperatura média de 210 °C, uma velocidade de parafuso de 250 rpm e uma taxa de alimentação de 6,0 kg/h.

[00103] Os Exemplos 1 a 15 acima foram feitos por um processo pós- reator misturando um primeiro e um segundo ingrediente polimérico como descrito acima. Os Exemplos 16 a 21 abaixo foram feitos por um processo no reator em que a composição polimérica foi obtida através do processo de polimerização no reator.

[00104] Os Exemplos 17 a 21 da Tabela 6 ilustram adicionalmente as composições poliméricas obtidas como uma solução de glóbulos simples no reator através da concepção de produto adequada, em que são utilizadas uma matriz de elevado peso molecular e uma borracha de baixo peso molecular. Os Exemplos 17 a 21 são ICPs obtidos através de um processo no reator e têm uma estrutura de duas fases. A fase matriz é um homopolímero de propileno com 2% em peso do total de solúveis em xileno na matriz. A quantidade da fase dispersa, o peso molecular da fase dispersa e o teor de etileno na fase dispersa foram variados. Os glóbulos foram feitos por meio da composição de um dos ICPs de propileno heterofásicos com: 1200 ppm de AO B215 (antioxidante para controle de PM) 300 ppm de Hydrotalcite V (removedor de acidez) 2000 ppm de GMS 90V (antiestática/liberação de molde) 4000 ppm de NX8000 (agente clarificante)

1 psi = 6,89 kPa

[00105] A Figura 5 mostra uma imagem TEM exemplificadora das amostras experimentais, como o Exemplo 20. O Exemplo 20 é uma amostra feita através de uma polimerização no reator. A imagem mostra um tamanho de amostra de 14,5 μm de diâmetro. As fases de borracha dispersas têm um tamanho inferior a 700 nm.

[00106] As Figuras 6A e 6B ilustram a opacidade da composição polimérica em função de uma razão de viscosidade (Pm solúvel/Pm insolúvel) em algumas modalidades. A Figura 6A mostra os dados para os Exemplos 11 a 13 e 17 a 21. A Figura 6B mostra os dados para os Exemplos 11 a 21 e B1.

[00107] Em outro aspecto, a presente descrição fornece um artigo fabricado compreendendo a composição polimérica descrita acima e um método para produção do artigo fabricado. Por exemplo, tal artigo fabricado pode ser produzido por um processo de moldagem por sopro ou termoformação. O material no artigo fabricado tem a estrutura e as propriedades como descritas acima. Por exemplo, o artigo tem um valor de opacidade menor que 30%. O artigo tem um valor de carga superior maior que 27,12 J (20 lb-pé).

[00108] Embora a matéria tenha sido descrita em termos de modalidades exemplificadoras, não está limitado a isso. Pelo contrário, as reivindicações anexadas devem ser construídas de uma forma ampla, para incluir outras variantes e modalidades, que podem ser feitas por aqueles versados na técnica.

Claims

1. Composição polimérica, caracterizada pelo fato de que compreende: de 50 por cento em peso (% em peso) a 95% em peso de uma fase matriz compreendendo um polímero de polipropileno compreendendo de 0 a 7 por cento molar (% mol) de unidades derivadas de etileno, uma alfa- olefina C4-C10 ou combinações das mesmas; de 5% em peso a 50% em peso de uma fase dispersa sendo um copolímero de propileno/alfa-olefina tendo de 10 % mol a 70 % mol de unidades derivadas de etileno ou alfa-olefina C4-C10 ou combinações das mesmas, em que as porcentagens em peso da fase matriz e da fase dispersa são baseadas no peso total da fase matriz e da fase dispersa, e a composição polimérica satisfaz a seguinte desigualdade: y<55x+8, em que x é uma razão de peso molecular (Pm) solúvel/peso molecular (Pm) insolúvel e é menor ou igual a 0,85, Pm solúvel é o peso molecular médio de uma fração solúvel da composição de polímero em xileno a 25 °C seguindo a norma ASTM D5492, Pm insolúvel é o peso molecular médio de uma fração insolúvel da composição polimérica em xileno a 25 °C seguindo a norma ASTM D5492, e y é o valor de opacidade sendo medido em uma placa moldada por injeção com uma espessura de 0,508 milímetros (20 mil) de acordo com a norma ASTM D1003, e em que a fase matriz tem um índice de fluidez (MFR) de 0,1 dg/min a 10 dg/min; e a fase dispersa tem um índice de fluidez (MFR) de 1 dg/min a 200 dg/min, sendo medido usando uma carga de 2,16 kg a 230 °C seguindo a norma ASTM D 1238.

2. Composição polimérica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a fase dispersa compreende de 35 % mol a 60 % mol de unidades derivadas de etileno ou alfa olefina C4-C10 ou combinações das mesmas.

3. Composição polimérica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a fase dispersa tem uma viscosidade intrínseca de 0,5 a 3.

4. Composição polimérica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero de polipropileno da fase matriz compreende de 0,01 % mol a 5 % mol de etileno.

5. Composição polimérica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um agente clarificante.

6. Composição polimérica de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o agente clarificante está presente em uma concentração final menor que 8000 ppm.

7. Composição polimérica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o valor de opacidade é menor que 30%, o valor de opacidade sendo medido usando uma placa moldada por injeção com uma espessura de 0,508 milímetros (20 mil) seguindo a norma ASTM D1003.

8. Composição polimérica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o copolímero da fase dispersa tem um tamanho de domínio menor que 700 nanômetros (nm).

9. Composição polimérica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição polimérica tem um índice de fluidez de 0,5 dg/min a 10 dg/min, os índices de fluidez sendo medidos usando uma carga de 2,16 kg a 230 °C seguindo a norma ASTM D 1238.

10. Composição polimérica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição polimérica tem um módulo de flexão maior que 1000 MPa a 23 °C de acordo com a norma ASTM D 790.

11. Composição polimérica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição polimérica tem uma resistência ao impacto Izod com entalhe maior que 266,75 J/m (5 pé-lbs/pol) a 23 °C de acordo com a norma ASTM D 256.

12. Composição polimérica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição polimérica tem uma razão de β/α menor que 1,2 de acordo com a fórmula:

em que MFR1 é o índice de fluidez apenas da fase matriz, MFR2 é o índice de fluidez global da composição polimérica e Fc é a porcentagem em peso da fase dispersa na composição polimérica.

13. Composição polimérica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ter Pm/Mn igual ou maior que 4.

14. Composição polimérica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ter uma temperatura de deflexão térmica (HDT) maior que 75 °C a 0,46 MPa (66 psi) de acordo com a norma ASTM D648.

15. Composição polimérica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ter uma razão de viscosidade (Pm solúveis/Pm insolúveis) menor que 0,8.

16. Artigo fabricado, caracterizado pelo fato de que compreende uma composição polimérica como definida na reivindicação 1.

17. Artigo fabricado de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de ser produzido por um processo de moldagem por sopro ou termoformação.

18. Artigo fabricado de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o copolímero da fase dispersa na matriz tem um tamanho de domínio de fase menor que 700 nm.

19. Artigo fabricado de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o artigo tem um valor de opacidade menor que 30%.

20. Artigo fabricado de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o artigo tem um valor de carga superior maior que 27,12 J (20 lb-pé).