BRPI0614881A2 - composição de moldagem de polietileno, processo para preparar uma composição de moldagem de polietileno, e, tubo - Google Patents
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Abstract
COMPOSIçãO DE MOLDAGEM DE POLIETILENO, PROCESSO PARA PREPARAR UMA COMPOSIçãO DE MOLDAGEM DE POLIETILENO, E, TUBO. Uma composição de moldagem de polietileno, tendo uma distribuição de massa molecular multimodal e compreendendo de 45 a 55 % em peso de um homopolímero de etileno de baixo peso molecular A, de 20 a 40 % em peso de um copolímero de elevado peso molecular B, compreendendo etileno e outra olefina tendo de 4 a 8 átomos de carbono, e de 15 a 30 % em peso de um copolímero de etileno de ultra-elevado peso molecular C, pode ser preparada na presença de um catalisador de Ziegler em um processo de três estágios e é altamente adequada para produzir tubos tendo excelente propriedades mecânicas.
Description
"COMPOSIÇÃO DE MOLDAGEM DE POLIETILENO, PROCESSOPARA PREPARAR UMA COMPOSIÇÃO DE MOLDAGEM DEPOLIETILENO, E, TUBO"
A presente invenção refere-se a uma composição de moldagemde polietileno, que tem uma distribuição de massa molecular multimodal e éparticularmente adequada para produzir tubos, e a um processo para prepararesta composição de moldagem, na presença de um sistema catalisadorcompreendendo um catalisador e um co-catalisador de Ziegler, por meio deuma seqüência de reação de multi-estágios compreendendo etapas depolimerização sucessivas.
As expressões "composição de moldagem de polietileno quetem uma distribuição de massa molecular multimodal" ou simplesmente"polietileno multimodal" referem-se a uma composição de moldagem depolietileno ou um polietileno tendo uma curva de distribuição de massamolecular de configuração multimodal, isto é, um polietileno compreendendouma pluralidade de frações poliméricas, cada uma delas tendo pesomoleculares distintos. Por exemplo, de acordo com uma forma de realizaçãopreferida da presente invenção, um polietileno multimodal pode ser preparadovia uma seqüência de reação de multi-estágios, compreendendo etapas depolimerização sucessivas realizadas sob diferentes condições de reaçãopredeterminadas nos respectivos reatores dispostos em série, a fim deobterem-se as respectivas frações de polietileno, tendo diferentes pesosmoleculares. Um processo deste tipo pode ser realizado em um meio desuspensão: neste caso, monômeros e um regulador de massa molar,preferivelmente hidrogênio, são primeiramente polimerizados em umprimeiro reator sob primeiras condições de reação, na presença de um meio desuspensão e um catalisador adequado, preferivelmente um catalisador deZiegler, em seguida transferidos para um segundo reator e aindapolimerizados sob segundas condições de reação e, se o polietileno a serpreparado for por exemplo trimodal, ainda transferidos para um terceiro reatore ainda polimerizados sob terceiras condições de reação, com as primeirascondições de reação diferindo das segunda e terceiras condições de reação, afim de obterem-se três frações de polietileno, tendo diferentes pesosmoleculares. Esta diferença de peso molecular das diferentes frações depolímero de etileno é normalmente avaliada através do peso molecular médioponderai Mw.
Embora os catalisadores de Ziegler sejam particularmenteadequados para as aplicações preferidas da presente invenção, é tambémpossível utilizarem-se outros catalisadores, por exemplo, catalisadores tendoum centro de catalisador uniforme (ou catalisadores de "sítio único"), p. ex.,catalisadores de metaloceno.
O polietileno é usado em uma larga escala para tubos para osquais é necessário um material tendo uma elevada intensidade mecânica, umabaixa tendência a sofrer deformação e uma elevada resistência afendilhamento por tensão ambiental. Ao mesmo tempo, o material tem que sercapaz de ser processado prontamente e tem que ser organolepticamentesatisfatório para uso como um tubo para beber água.
As composições de moldagem de polietileno, tendo umadistribuição de massa molecular unimodal ou monomodal, isto é,compreendendo uma única fração polimérica de etileno, tendo um pesomolecular predeterminado, têm desvantagens a respeito de suaprocessabilidade ou por causa de sua resistência a fissuramento por tensãoambiental.
Em comparação, as composições de moldagem tendo umadistribuição de massa molecular bimodal representam uma etapa técnicaavançada. Elas podem ser processadas mais prontamente e, na mesmadensidade que uma composição unimodal, ter uma muito melhor resistência afissuramento por tensão ambiental e uma mais elevada intensidade mecânica.A EP-A 739937 descreve um tubo compreendendo umacomposição de moldagem baseada em polietileno, tendo uma distribuição demassa molecular bimodal e que pode ser processada prontamente e tendo,contudo, boas propriedades mecânicas.
É um objetivo da presente invenção fornecer uma composiçãode moldagem baseada em polietileno e tendo, enquanto retendo uma boaprocessabilidade com respeito a seu uso como matéria prima de tubo, umamesmo melhor combinação de propriedades de resistência ao fissuramentopor tensão ambiental, intensidade mecânica, especificamente durante umlongo período de tempo, e comportamento de processamento.
Este objetivo é alcançado por uma composição de moldagemde polietileno, tendo uma distribuição de massa molecular multimodal,compreendendo de 45 a 55 % em peso de um homopolímero de etileno debaixo peso molecular A, de 20 a 40 % em peso de um copolímero de elevadopeso molecular B, compreendendo etileno e outra olefina tendo de 4 a 8átomos de carbono, e de 15 a 30 % em peso de um copolímero de etileno deultra-elevado peso molecular C, em que todas as percentagens são baseadasno peso total da composição de moldagem.
As expressões "homopolímero de etileno de baixo pesomolecular A", "copolímero de etileno de elevado peso molecular B" e"copolímero de etileno de ultra-elevado peso molecular" C referem-se a umhomopolímero de etileno A, um copolímero de etileno B e um copolímero deetileno C, respectivamente, tendo diferentes peso moleculares crescentes.
A invenção refere-se ainda a um processo para a preparar estacomposição de moldagem em uma polimerização de suspensão em cascata etubos compreendendo esta composição de moldagem que têm importantespropriedades de intensidade mecânica, combinadas com uma elevada dureza.
A composição de moldagem de polietileno da invenção temuma densidade, em uma temperatura de 23°C, na faixa de 0,945 a 0,957g/cm3, preferivelmente de 0,945 a 0,955 g/cm3, mais preferivelmente de 0,948a 0,955 g/cm3, e uma distribuição de massa molecular trimodal. O copolímerode elevado peso molecular B compreende proporções de mais unidadesmonoméricas de olefina, tendo de 4 a 8 átomos de carbono, em umaquantidade de 1 a 8 % em peso, com base no peso do copolímero de elevadopeso molecular B. Exemplos de tais co-monômeros são 1-buteno, 1-penteno,1-octeno e 4-metil- 1-penteno. O copolímero de etileno de ultra-elevado pesomolecular C igualmente compreende um ou mais dos co-monômeros acimamencionados em uma quantidade na faixa de 1 a 8 % em peso, com base nopeso do copolímero de etileno de ultra-elevado peso molecular C.
Estas quantidades preferidas de comonômeros tornam possívelobter-se uma melhorada resistência à fissuração por tensão ambiental. Dentrodestas faixas preferidas, a composição de moldagem de polietilenovantajosamente tem uma mais aperfeiçoada combinação de propriedadesmecânicas.
Além disso, a composição de moldagem da invenção tem umíndice de fluxo em fusão de acordo com ISO 1133, expresso como MFIi90Z5,na faixa de 0,1 a 0,8 dg/min, em particular de 0,1 a 0,5 dg/min, e um númerode viscosidade VNtot, medido de acordo com ISO/R 1191 em decalina emuma temperatura de 135 0C, na faixa de 200 a 600 cm3/g, em particular de 250a 550 cm3/g, particularmente preferível de 350 a 490 cm /g.
A trimodalidade, como uma medida da posição dos centros degravidade das três individuais distribuições de massa molar, pode ser descritapor meio dos números de viscosidade VN, de acordo com ISO/R 1191, dospolímeros formados nos sucessivos estágios de polimerização. Aqui, deve serdada atenção às seguintes larguras de faixa dos polímeros formados nosestágios de reação individuais:
O número de viscosidade VNi, medido no polímero após oprimeiro estágio de polimerização, é idêntico ao número de viscosidade VNado polietileno de baixo peso molecular A e é, de acordo com a presenteinvenção, na faixa de 50 a 120 cm3/g, em particular de 60 a 100 cm3/g.
O número de viscosidade VN2, medido no polímero após osegundo estágio de polimerização, não corresponde a VNb do polietileno depeso molecular relativamente elevado B, formado no segundo estágio depolimerização, porém é, em vez disso, o número de viscosidade da mistura dopolímero A mais polímero B. De acordo com a invenção, VN2 é na faixa de200 a 400 cm3/g, em particular de 250 a 350 cm3/g.
O número de viscosidade VN3, medido no polímero após oterceiro estágio de polimerização, não corresponde a VNc para o copolímerode ultra-elevado peso molecular C formado no terceiro estágio depolimerização, que pode, igualmente, somente ser determinadomatematicamente, porém é, em vez disso, o número de viscosidade da misturade polímero A, polímero B mais polímero C. De acordo com a invenção, VN3é na faixa de 200 a 600 cm3/g, em particular de 250 a 550 cm3/g,particularmente preferível de 350 a 490 cm /g.
O polietileno pode ser obtido por polimerização dosmonômeros em suspensão em temperaturas na faixa de 70 a 100 0C,preferivelmente de 75 a 90 0C, em uma pressão na faixa de 2 a 10 bar e napresença de um catalisador de Ziegler altamente ativo, que é composto de umcomposto de metal de transição e um composto de organoalumínio. Apolimerização pode ser realizada em três estágios, isto é, em três sucessivosestágios, por meio do que a massa molecular de cada etapa é regulada pormeio de um regulador de massa molar, preferivelmente pela presença dehidrogênio.
Em particular, o processo de polimerização é preferivelmenterealizado com a mais elevada concentração de hidrogênio sendo colocada noprimeiro reator. Nos subseqüentes outros reatores, a concentração dehidrogênio é preferivelmente reduzida gradualmente, de modo que aconcentração de hidrogênio usada no terceiro reator é mais baixa com respeitoà concentração de hidrogênio usada no segundo reator. Preferivelmente, nosegundo reator e no terceiro reator, uma concentração de co-monômeropredeterminada é usada, preferivelmente aumentando do segundo reator parao terceiro reator. Como dito acima, nos estágios em que uma fração decopolímero é preparada, preferivelmente no segundo reator e no terceiroreator, etileno é assim usado como monômero e uma olefina, tendo de 4 a 8átomos de carbono, é preferivelmente usada como co-monômero.
A distribuição de massa molecular da composição demoldagem de polietileno da presente invenção é preferivelmente trimodal.
Desta maneira, é possível obter-se a acima mencionada combinação depropriedades, sem excessivamente complicar o processo de produção aoprover-se três reatores em série, desse modo vantajosamente mantendo-se asdimensões da planta em um tamanho um tanto limitado. Assim, a fim depreparar uma composição de moldagem de polietileno trimodal, apolimerização de etileno é preferivelmente realizada em um processocontínuo, realizado em três reatores conectados em série, em que diferentescondições de reação são respectivamente ajustadas nos três reatores.
Preferivelmente, a polimerização é realizada em suspensão: no primeiroreator, um catalisador adequado, por exemplo, catalisador de Ziegler, épreferivelmente alimentado junto com o meio de suspensão, co-catalisador,etileno e hidrogênio.
Preferivelmente, qualquer co-monômero não é introduzido noprimeiro reator. A suspensão do primeiro reator é então transferida para umsegundo reator em que etileno, hidrogênio e, preferivelmente, também algumaquantidade predeterminada de co-monômero, por exemplo, 1-buteno, éadicionada. A quantidade de hidrogênio alimentada no segundo reator épreferivelmente reduzida em comparação com a quantidade de hidrogênioalimentada no primeiro reator. A suspensão do segundo reator é transferidapara o terceiro reator. No terceiro reator, etileno, hidrogênio e,preferivelmente, uma quantidade predeterminada de co-monômero, porexemplo, 1-buteno, preferivelmente em uma quantidade mais elevada do quea quantidade de co-monômero usado no segundo reator, são introduzidas. Aquantidade de hidrogênio no terceiro reator é reduzida em comparação com aquantidade de hidrogênio no segundo reator. Da suspensão de polímerodeixando o terceiro reator o meio de suspensão é separado e o pó de polímeroresultante é secado e então preferivelmente pelotizado.
O polietileno é obtida por polimerização dos monômeros, porexemplo, em suspensão, preferivelmente em temperaturas na faixa de 70 a 900C, preferivelmente de 80 a 90 0C, em uma pressão preferida na faixa de 2 a20 bar, preferivelmente de 2 a 10 bar. A polimerização é preferivelmenterealizada na presença de um catalisador adequado, por exemplo, umcatalisador de Ziegler, preferivelmente suficientemente ativo para asseguraruma predeterminada produtividade do processo de multi-estágios epreferivelmente sensível a hidrogênio. O catalisador de Ziegler épreferivelmente composto de um composto de metal de transição e umcomposto de organoalumínio.
A trimodalidade preferida, isto é, a configuração trimodalpreferida, da curva de distribuição de massa molecular, pode ser descrita emtermos da posição dos centros de gravidade das três distribuições de massamolecular individuais, por meio dos números de viscosidade VN de acordocom ISO/R 1191 dos polímeros obtidos após cada estágio de polimerização.
O homopolímero de etileno de baixo peso molecular A épreferivelmente formado na primeira etapa de polimerização: nesta forma derealização preferida, o número de viscosidade VNb medido no polímeroobtido após a primeira etapa de polimerização, é o número de viscosidade dohomopolímero de etileno de baixo peso molecular A e é preferivelmente nafaixa de 50 a 150 cm3/g, mais preferivelmente de 60 a 120 cm3/g, emparticular de 65 a 100 cm /g.
De acordo com formas de realização alternativas, o copolímerode etileno de elevado peso molecular B ou o copolímero de ultra-elevado pesomolecular C pode ser formado na primeira etapa de polimerização.
O copolímero de etileno de elevado peso molecular B épreferivelmente formado no segundo estágio de polimerização.
De acordo com uma forma de realização particularmentepreferida, em que o homopolímero de etileno de baixo peso molecular A éformado no primeiro estágio de polimerização e o copolímero de etileno deultra-elevado peso molecular B é formado no segundo estágio depolimerização, o número de viscosidade VN2 medido no polímero obtido apóso segundo estágio de polimerização é o número de viscosidade da mistura dohomopolímero de etileno de baixo peso molecular A e do copolímero deetileno de elevado peso molecular B. VN2 é preferivelmente na faixa de 70 a180 cm3/g, mais preferivelmente de 90 a 170 cm3/g, em particular de 100 a160 cm3/g.
Nesta forma de realização preferida, partindo-se destes valoresmedidos de VNi e VN2, o número de viscosidade VNb do copolímero deetileno de elevado peso molecular B pode ser, por exemplo, calculado pelaseguinte fórmula empírica:
<formula>formula see original document page 9</formula>
em que W1 é a proporção em peso do homopolímero de etilenode baixo peso molecular, formado no primeiro estágio de polimerização,medida em % em peso, com base no peso total do polietileno tendo umadistribuição de peso molecular bimodal formada nas primeiros dois estágios.
O copolímero de etileno de ultra-elevado peso molecular C épreferivelmente formado no terceiro estágio de polimerização: nesta forma derealização preferida, bem como nas formas de realização alternativas, em queuma diferente ordem de polimerização é provida, o número de viscosidadeVN3, medido no polímero obtido após o terceiro estágio de polimerização, é onúmero de viscosidade da mistura do homopolímero de etileno de baixo pesomolecular A, do copolímero de etileno de elevado peso molecular B e docopolímero de etileno de ultra-elevado peso molecular C. VN3 estápreferivelmente dentro das faixas preferidas já definidas acima, isto é, de 150a 300 cm3/g, preferivelmente de 150 a 280 cm3/g, mais preferivelmente nafaixa de 180 a 260 cm3/g, em particular na faixa de 180 a 240 cm3/g.
Nesta forma de realização preferida, começando-se destesvalores medidos de VN2 e VN1, o número de viscosidade VNc do copolímerode ultra-elevado peso molecular C, formado no terceiro estágio depolimerização, pode ser, por exemplo, calculado pela seguinte fórmulaempírica:
<formula>formula see original document page 10</formula>
em que W2 é a proporção em peso do polietileno tendo umadistribuição de peso molecular bimodal formada nas duas primeiras etapas,medida em % em peso, com base no peso total do polietileno tendo umadistribuição de peso molecular trimodal formada em todas três etapas.
Embora a maneira de calcular os números de viscosidade decada fração de polímero de etileno da composição de moldagem depolietileno tenha sido fornecida com referência a um caso preferido, em que ohomopolímero de etileno de baixo peso molecular A, o copolímero de elevadopeso molecular B e, respectivamente, o copolímero de ultra-elevado pesomolecular C são obtidos nesta ordem, este método de cálculo pode seraplicado também a diferentes ordens de polimerização. Em qualquer caso, defato, independentemente da ordem de produção das três frações de polímerode etileno, o número de viscosidade da primeira fração de polímero de etilenoé igual ao número de viscosidade VN1 medido no polímero de etileno obtidoapós o primeiro estágio de polimerização, o número de viscosidade dasegunda fração de polímero de etileno pode ser calculada partindo-se daproporção em peso Wi da primeira fração de polímero de etileno formada naprimeiro estágio de polimerização, medido em % em peso, com base no pesototal do polietileno tendo uma distribuição de peso molecular bimodalformada nas primeiras duas etapas e pelos números de viscosidade VNj e VN2medidos nos polímeros obtidos após o segundo e, respectivamente, o terceiroestágio de polimerização, enquanto o número de viscosidade da terceirafração de polímero de etileno pode ser calculado pela proporção em peso W2do polietileno tendo uma distribuição de peso molecular bimodal formada nasduas primeiras etapas, medida em % em peso, com base no peso total dopolietileno tendo uma distribuição de peso molecular trimodal formada emtodas três etapas e pelos números de viscosidade VN2 e VN3 medidos nospolímeros obtidos após a segunda e, respectivamente, a terceira etapas depolimerização.
A composição de moldagem de polietileno da invenção podeainda compreender aditivos adicionais além do polietileno. Tais aditivos são,por exemplo, estabilizadores térmicos, antioxidantes, absorvedores UV,estabilizadores de luz, desativadores metálicos, compostos de destruição deperóxido, co-estabilizadores básicos em quantidades de 0 a 10 % em peso,preferivelmente de 0 a 5 % em peso, mas também negro de fumo, cargas,pigmentos, retardadores de chama ou combinação destes em quantidadestotais de 0 a 50 % em peso, com base no peso total da mistura.
A composição de moldagem da invenção é particularmenteadequada para a produção de tubos.
A composição de moldagem da invenção pode ser processadaparticularmente bem pelo processo de extrusão para produzir tubos e tem umadureza ao impacto entalhado (ISO) na faixa de 8 a 14 kJ/m2 e uma resistênciaao fissuramento por tensão ambiental (escr) de > 500 h.
A dureza a impacto entalhadoiso é medida de acordo com ISO179-1/leA/DIN 53453 a -30 0C. As dimensões do espécime são 10 χ 4 χ 80mm, com um entalhe-V tendo um ângulo de 45°, uma profundidade de 2 mme um raio na base do entalhe de 0,25 mm sendo feito no espécime.
A resistência ao fissuramento por tensão ambiental (ESCR) dacomposição de moldagem da invenção é determinada por um método demedição interna e é informada em h. Este método de laboratório é descrita porM. Fleipner em Kunststoffe 77 (1987), p. 45 sgs. e corresponde a ISO/CD16770, que entrou em vigor desde então. A publicação mostra que há umarelação entre a determinação do lento crescimento de fissuração no teste dedeformação em barras de teste circunferencialmente entalhadas e naramificação quebradiça do teste de pressão de longo termo, de acordo comISO 1167. Um encurtamento do tempo para falha é conseguido encurtando-seo tempo de início de fissuramento por meio do entalhe (1,6 mm/navalha) emsolução aquosa Arkopal com concentração de 2%, como meio de promoçãode fissuramento por tensão ambiental, em uma temperatura de 80 0C e umatensão de tração de 4 MPa. Os espécimes são produzidos serrando-se trêsespécimes de teste tendo dimensões de 10 χ 10 χ 90 mm de uma placaprensada tendo uma espessura de 10 mm. Os espécimes de teste sãoentalhados em torno da circunferência no meio por meio de uma navalha emum aparelho de entalhar construído em casa para esta finalidade (vide figura 5da publicação). A profundidade do entalhe é de 16 mm.
Exemplo 1
A polimerização de etileno foi realizada em um processocontínuo em três reatores conectados em série. Um catalisador de Ziegler, quetinha sido preparado pelo método do WO 91/18934, Exemplo 2, e tem onúmero de operação 2.2 no documento WO, foi introduzido dentro doprimeiro reator em um a quantidade de 15,6 mmol/h, junto com suficientemeio de suspensão (hexano), trietilalumínio como co-catalisador, em umaquantidade de 240 mmol/h, etileno e hidrogênio. A quantidade de etileno (=68,9 kg/h) e a quantidade de hidrogênio (= 62 g/h) foram ajustadas de modoque um teor de 24 % em volume de etileno e um teor de 66,5 % em volumede hidrogênio foram medidos no espaço de gás do primeiro reator; o resto erauma mistura de nitrogênio e meio de suspensão vaporizado.
A polimerização dentro do primeiro reator foi realizada emuma temperatura de 84 °C.
A suspensão do primeiro reator foi então transferida para umsegundo reator, em que o teor de hidrogênio no espaço de gás tinha sidoreduzido para 0,7 % em volume e dentro do qual uma quantidade de 43,2 kg/hde etileno, junto com uma quantidade de 1470 g/h de 1-buteno, foramalimentadas. A redução na quantidade de hidrogênio foi conseguida por meiode uma despressurização intermediária de H2. 73,5 % em volume de etileno,0,7 % em volume de hidrogênio e 4,8 % em volume de 1-buteno forammedidos no espaço de gás do segundo reator; o resto era uma mistura denitrogênio e meio de suspensão vaporizado.
A polimerização do segundo reator foi realizada em umatemperatura de 85 °C.
A suspensão do segundo reator foi transferida via uma outradespressurização intermediária de H2, por meio da qual a quantidade dehidrogênio no espaço gasoso do terceiro reator foi ajustada a 0 % em volume,para o terceiro reator.
Uma quantidade de 24,3 kg/h de etileno, junto com umaquantidade de 475 g/h de 1-buteno foi alimentada dentro do terceiro reator.Um teor de etileno de 72 % em volume, um teor de hidrogênio de 0 % emvolume e um teor de 1-buteno de 5,3 % em volume foram medidos no espaçode gás do terceiro reator; o resto foi uma mistura de nitrogênio e meio desuspensão vaporizado.
A polimerização do terceiro reator foi realizada em umatemperatura de 84 0C.
A atividade de longo-termo do catalisador de polimerização,necessário para o modo de cascata da operação descrita acima foi obtida pormeio de um catalisador de Ziegler especialmente desenvolvido, tendo acomposição indicada no documento WO mencionado no princípio. Umamedida da usabilidade deste catalisador é sua resposta extremamente elevadaao hidrogênio e sua elevada atividade, que permanece constante durante umlongo período de 1 a 8 horas.
O meio de suspensão foi separado da suspensão poliméricadeixando o terceiro reator, o pó foi secado e passado para a pelotização.
Um tubo tendo as dimensões de 110 χ 10 mm foi produzido domaterial pelotizado em uma unidade de extrusão de tubo de Battenfeld emuma produção de 200 kg/h e uma temperatura de fusão de 212 0C. Os tubosproduzidos desta maneira tinham superfícies completamente lisas.
Os números de viscosidade e as proporções WA, Wb e Wc dopolímero A, B e C, para a composição de moldagem de polietileno preparadacomo descrito no Exemplo 1, são informados na Tabela 1 abaixo.
Tabela 1
<formula>formula see original document page 14</formula>
As abreviações para as propriedades físicas nas Tabelas 1 e 2têm os seguintes significados;FNCT = resistência ao craqueamento por tensão ambiental(Teste de Deformação de Entalhe Total) medida pelo método de mediçãointerna, descrito por M. Fleipner em [h], condições: 80 °C, 2,5 MPa, água / 2% de Arkopal.
- AZN = durezaiso ao impacto entalhado de acordo com ISO179-1/leA/DIN 53453 a - 30 °C, informada na unidade kJ/m2.
Teste de deformação por tração de acordo com DIN ENISO 899 a 23 °C e uma tensão de tração de 5 MPa; a figura informada é oalongamento em % após 96 h.
Exemplo comparativo
A polimerização de etileno foi realizada em um processocontínuo em dois reatores conectados em série. O mesmo catalisador deZiegler como no Exemplo 1, que tinha sido preparado pelo método do WO91/18934, Exemplo 1, e tinha os números de operações 2.2 no documentoWO, foi alimentado dentro do primeiro reator em uma quantidade de 15,6mmol/h, junto com suficiente meio de suspensão (hexano), trietilalumíniocomo cocatalisador em uma quantidade de 240 mmol/h, etileno e hidrogênio.A quantidade de etileno (= 68,9 kg/h) e a quantidade de hidrogênio (= 62 g/h)foram ajustadas de modo que um teor de 25 % em volume de etileno e umteor de 66,5 % em volume de hidrogênio foram medidos no espaço gasoso doprimeiro reator; o resto era uma mistura de nitrogênio e meio de suspensãovaporizado.
A polimerização do primeiro reator foi realizada em umatemperatura de 84 °C.
A suspensão do primeiro reator foi então transferida para umsegundo reator, em que o teor de hidrogênio do espaço gasoso tinha sidoreduzido para 0,7 % em volume e para dentro do qual uma quantidade de 76,1kg/h de etileno, junto com uma quantidade de 2300 g/h de 1-buteno, foramalimentadas. A redução da quantidade de hidrogênio foi conseguida por meiode uma despressurização intermediária H2. 78 % em volume de etileno, 0,7 %em volume de hidrogênio e 6 % em volume de 1-buteno foram medidos noespaço gasoso do segundo reator; o resto era uma mistura de nitrogênio emeio de suspensão vaporizado.
A polimerização dentro do segundo reator foi realizada emuma temperatura de 84 0C.
A atividade de longo termo do catalisador de polimerização,requerida para o modo de cascata da operação descrita acima, foiapropriadamente conseguida por meio do catalisador de Ziegler tendo acomposição indicada no documento WO mencionado anteriormente. Outravantagem deste catalisador é sua resposta extremamente elevada aohidrogênio e sua elevada atividade, que permanece constante durante umlongo período de 1 a 8 horas.
O meio de suspensão foi separado da suspensão poliméricadeixando o segundo reator, o pó foi secado e passado para a pelotização.
Um tubo tendo as dimensões de 110 χ 10 mm foi produzido domaterial pelotizado em uma unidade de extrusão de tubo de Battenfeld. Assuperfícies de tubo eram completamente lisas.
Os números de viscosidade e as proporções WA, Wb e Wc dospolímeros AeB, para a composição de moldagem de polietileno bimodal, doexemplo comparativo, são informados na Tabela 2 abaixo.
Tabela 2
<formula>formula see original document page 16</formula>
A comparação com o Exemplo 1 torna claro que o PE bimodaldo exemplo comparativo tem propriedades mecânicas significativamente maispobres, expressas como FNCT (= resistência ao craqueamento por tensãoambiental) e ACN (= dureza ao impacto entalhado), apesar do mesmocatalisador, apesar de uma densidade ligeiramente mais elevada e apesar domesmo MFR. Isto foi muito surpreendente e pode ser bem atribuível a umamudança na microestrutura polimérica da matéria prima de acordo com ainvenção, tendo uma distribuição de massa molar trimodal.
Claims (8)
1. Composição de moldagem de polietileno, caracterizada pelofato de ter uma distribuição de massa molecular multimodal para produzirtubos, que compreende de 45 a 55 % em peso de um homopolímero de etilenode baixo peso molecular A, de 20 a 40 % em peso de um copolímero B deelevado peso molecular, compreendendo etileno e outra olefina tendo de 4 a 8átomos de carbono e de 15 a 30 % em peso de um copolímero C de etileno depeso molecular ultra-elevado, em que todas as percentagens são baseadas nopeso total da composição de moldagem.
2. Composição de moldagem de polietileno de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de ter uma densidade em umatemperatura de 23 0C na faixa de 0,945 a 0,957 g/cm3.
3. Composição de moldagem de polietileno de acordo com areivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de o copolímero B de elevadopeso molecular compreender de 1 a 8 % em peso, com base no peso docopolímero B de elevado peso molecular ou outras unidades monoméricas deolefina tendo de 4 a 8 átomos de carbono.
4. Composição de moldagem de polietileno de acordo comqualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de ocopolímero C de etileno de peso molecular ultra-elevado compreender de 1 a 8 % em peso, com base no peso do copolímero C de etileno de peso molecularultra-elevado, de um ou mais comonômeros tendo de 4 a 8 átomos decarbono.
5. Composição de moldagem de polietileno de acordo comqualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de ter umíndice de fluxo em fusão de acordo com ISO 1133, expresso como MFI190/5,na faixa de 0,1 a 0,8 dg/min, preferivelmente de 0,1 a 0,5 dg/min.
6. Composição de moldagem de polietileno de acordo comqualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de ter umnúmero de viscosidade VNtot, medido de acordo com ISO/R 1191 em decalinaem uma temperatura de 135 0C, na faixa de 200 a 600 cm3/g, preferivelmentede 250 a 550 cm3/g, particularmente preferível de 350 a 490 cm3/g.
7. Processo para preparar uma composição de moldagem depolietileno como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, ditoprocesso caracterizado pelo fato de compreender realizar a polimerização dosmonômeros em suspensão em temperaturas na faixa de 70 a 100 0C,preferivelmente de 75 a 90 0C5 sob uma pressão na faixa de 2 a 10 bar e napresença de um catalisador de Ziegler altamente ativo, que é composto de umcomposto de metal de transição e um composto de organoalumínio, e realizara polimerização em três estágios em três reatores conectados em série, com amassa molar do polietileno preparada no respectivo estágio sendo ajustada emcada caso por meio de hidrogênio.
8. Tubo, caracterizado pelo fato de compreender umacomposição de moldagem de polietileno como definida em qualquer uma dasreivindicações de 1 a 6, que tem uma resistência ao craqueamento por tensãoambiental, expressa como valor FNCT, maior do que 1500 h, preferivelmentemaior do que 2000 h, particularmente preferível maior do que 2500 h e temuma dureza ao impacto entalhado de acordo com DIN 53453 a -30 0C maiordo que 12,5 kJ/m2.
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