CN114829481A - 包含聚乙烯基再循环物的共混物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混合塑料‑聚乙烯组合物、一种用于生产所述混合塑料‑聚乙烯组合物的方法、一种包含所述混合塑料‑聚乙烯组合物的制品以及所述混合塑料‑聚乙烯组合物用于生产电缆层的用途,所述混合塑料‑聚乙烯组合物包含:‑总量为90.00至99.00重量%的乙烯单元(C2单元),和‑总量为0.01至5.00重量%的对应于聚丙烯的具有3个碳原子的连续单元(连续的C3单元),其中C2单元的总量和连续的C3单元的总量是基于组合物中的单体单元的总重量并根据定量13C{1H}NMR测量进行测量的,并且其中该组合物具有‑0.1至2.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);和‑930kg/m3至955kg/m3,优选地932至953kg/m3的密度。
Description
技术领域
本发明涉及使用原始高密度聚乙烯(HDPE)对PE再循环物流进行改质以产生具有可接受的ESCR(耐环境应力开裂性)和/或应变硬化性能的护套材料。
背景技术
聚烯烃,特别是聚乙烯和聚丙烯,在包括用于食品和其他物品的包装、纤维、汽车部件和各种各样制成品的广泛应用中越来越多地被大量消耗。
聚乙烯基材料是一个特别的问题,因为这些材料广泛用于包装。考虑到与再循环到流中的废物量相比,收集的废物的量巨大,因此塑料废物流的智能再利用和塑料废物的机械再循环还有很大的潜力。
通常,市场上再循环的大量聚乙烯是聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)两者的混合物,对于消费后废物流而言尤其如此。此外,来自消费后废物源的商业再循环物通常与非聚烯烃材料(诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚苯乙烯)或非聚合物物质(如木材、纸、玻璃或铝)交叉污染。这些交叉污染极大地限制了再循环流的最终应用,因此没有有利可图的最终用途。
此外,再循环的聚烯烃材料通常具有比原始材料差得多的性能,除非添加到最终化合物中的再循环聚烯烃的量极低。例如,此类材料通常具有有限的冲击强度和差的机械性能(诸如例如脆性),因此它们不满足客户对于多种应用的需求,例如护套材料(用于电缆)、容器、汽车部件或家居用品。这通常排除了再循环材料用于高质量零件的应用,这意味着它们只能用于低成本、要求不高的应用中,诸如例如用于构筑物或家具中。为了改善这些再循环材料的机械性能,通常会添加相对大量的增容剂/偶联剂和弹性体聚合物。这些材料通常是由石油生产的原始材料。
US 8981007 B2涉及用于电力电缆的护套的非交联聚乙烯组合物。交联聚乙烯由于其优异的耐热性、耐化学性和电气性能而通常用于电力电缆。然而,由于交联聚乙烯树脂是不可再循环的热固性树脂。因此,需要一种环保的非交联型热塑性聚乙烯树脂,该树脂也具有耐热性,因此适用于电力电缆。
EP 2417194 B1也涉及用于电力电缆的未交联的聚乙烯组合物。在其中公开的组合物是包含MDPE和HDPE以及一种或多种选自阻燃剂、氧化稳定剂、UV稳定剂、热稳定剂和加工助剂的添加剂的聚合物共混物。
DE-102011108823-A1涉及一种用于电力电缆的电绝缘的复合材料。该复合材料包括塑料、导热系数小于1W/(mk)的材料和置换材料(C)。在某些实施例中,置换材料可以是再循环材料。
EP 1676283 B1涉及包含至少一个传输元件和至少一个涂层的中/高压电能传输或分配电缆,所述涂层是由包含至少一种密度不高于0.940g/cm3的再循环聚乙烯(由废物材料获得的)和至少一种密度高于0.940g/cm3的第二聚乙烯材料的涂层材料制成的。EP1676283B1的一些实施例中的涂层材料相对于仅由再循环聚乙烯获得的涂层材料而言在抗应力开裂性方面显示出改善的值。然而,这些值远低于使用原始材料Black获得的值。
EP 2 417 194B1涉及包含非交联聚乙烯组合物的电力电缆,该非交联聚乙烯组合物包含100重量份的聚合物;基于100重量份的聚合物,0.1至10重量份的一种或多种选自阻燃剂、氧化稳定剂、UV稳定剂、热稳定剂和加工助剂的添加剂,该聚合物包含60至95重量%的线性中密度聚乙烯树脂;和5至40重量%的高密度聚乙烯树脂,该线性中密度聚乙烯树脂包含具有4个或更多个碳原子的作为共聚单体的α-烯烃并且具有0.6至2.2g/10min(在190℃下,在5kg的负荷下)的熔体指数,130至190焦耳/克的差示扫描量热法(DSC)焓和2至30的分子量分布,该高密度聚乙烯树脂具有0.1至0.35g/10min(在190℃下,在5kg负荷下)的熔体指数,190至250焦耳/克的DSC焓和3至30的分子量分布。树脂都不是再循环材料。
再循环聚乙烯材料的另一个特殊问题是,根据废物来源的不同,在再循环聚乙烯共混物中还可以观察到ESCR(耐环境应力开裂性)性能的变化。因此,需要以灵活的方式解决这些限制。对于护套应用,通常需要超过1000小时的ESCR(贝尔试验失效时间)。
因此,本领域仍然需要提供用于电线和电缆应用,尤其是用于护套材料的再循环聚乙烯解决方案,其具有可接受的和恒定的ESCR(耐环境应力开裂性)性能(例如拉伸性能),贝尔试验失效时间>1000小时和良好的应变硬化(SH)性能,应变硬化(SH)模量至少为15.0MPa,其他性能与市售的用于电缆护套的目的的原始聚乙烯的共混物类似。还期望最大限度地增加再循环聚乙烯材料的装载量。
发明内容
本发明提供了具有可接受的ESCR和应变硬化性能,同时保持其他性能与市售的用于电缆护套的目的的原始聚乙烯的共混物类似的组合物。本发明还涉及最大限度地增加组合物中再循环材料的装载量(具有至多85%的再循环材料的装载量),以及涉及原始聚乙烯的特定共混物的组合以改善混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)的ESCR性能和/或应变硬化性能的用途。
在第一方面,本发明涉及一种混合塑料-聚乙烯组合物,其包含
-总量为90.00至99.00重量%的乙烯单元(C2单元),和
-总量为0.10至5.00重量%的对应于聚丙烯的具有3个碳原子的连续单元(连续的C3单元),
其中C2单元的总量和连续的C3单元的总量是基于组合物中单体单元的总重量并根据定量13C{1H}NMR测量进行测量的,
并且其中该组合物具有
-0.1至2.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);
-930kg/m3至955kg/m3,优选地932至953kg/m3的密度。
在第二方面,本发明涉及一种混合塑料-聚乙烯组合物,该混合塑料-聚乙烯组合物具有
-0.1至2.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);和
-930kg/m3至955kg/m3,优选地932至953kg/m3的密度;
该混合塑料-聚乙烯组合物可通过共混和挤出包含以下各项的组分获得
-基于组合物的总重量的10至85重量%的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A),
其中至少90重量%,优选地至少95重量%,更优选地100重量%的混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)源于苎烯(limonene,或称为柠檬烯)含量为2至500mg/kg的消费后废物和/或工业后废物;并且其中混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)具有
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至1.1g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),
-910至945kg/m3,优选地915至942kg/m3,最优选地920至940kg/m3的密度,和
-总量为80.00至96.00重量%的乙烯单元(C2单元),
其中C2单元的总量是基于混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)中的单体单元的总重量并根据定量13C{1H}NMR测量进行测量的;
-基于组合物的总重量的15至90重量%的原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B),其中该二级共混物(B)具有
-乙烯单体单元和源自具有3至6个碳原子的烯烃的共聚单体单元,
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至0.7g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);
-940至970kg/m3的密度,
-1.0至2.8s-1的从流变测量获得的多分散指数PI,和
-优选地低于2ppm的苎烯含量。
进一步地,本发明涉及一种制品,该制品包含如上文或下文描述的混合塑料-聚乙烯组合物,优选地其中该制品是包含至少一个包含如上文或下文描述的混合塑料-聚乙烯组合物的层的电缆,更优选地其中该制品是包含护套层的电缆,该护套层包含如上文或下文描述的混合塑料-聚乙烯组合物。
还进一步地,本发明涉及一种用于制备如上文或下文定义的混合塑料-聚乙烯组合物的方法,包括以下步骤:
a)以基于组合物的总重量的10至85重量%的量提供混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A),
其中至少90重量%,优选地至少95重量%,更优选地100重量%的混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)源于消费后废物和/或工业后废物,其中混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)具有
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至1.1g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),
-910至945kg/m3,优选地915至942kg/m3,最优选地920至940kg/m3的密度,
-总量为80.00至96.00重量%的乙烯单元(C2单元),和
-总量为0.20至6.50重量%的对应于聚丙烯的具有3个碳原子的连续单元(连续的C3单元);
其中C2单元的总量和连续的C3单元的总量是基于混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)中的单体单元的总重量并根据定量13C{1H}NMR测量测量进行测量的,
b)以基于组合物的总重量的15至90重量%的量提供原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B),其中该二级共混物(B)具有
-乙烯单体单元和源自具有3至6个碳原子的烯烃的共聚单体单元,
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至0.7g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);
-940至970kg/m3的密度,
-1.0至2.8s-1的从流变测量获得的多分散指数PI,
c)在挤出机,任选地双螺杆挤出机中熔融和混合该混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)和二级共混物(B)的共混物,以及
d)任选地将获得的混合塑料-聚乙烯组合物进行造粒。
最后,本发明涉及如上文或下文定义的混合塑料-聚乙烯组合物用于生产具有超过1000小时的ESCR(贝尔试验失效时间)和/或15.0至30.0MPa的应变硬化模量(SH模量)的电缆层,优选地电缆护套层的用途。
定义
除非另有定义,否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。尽管在实践中可以使用与本文描述的方法和材料相似或等效的任何方法和材料来测试本发明,但本文描述了优选的材料和方法。在描述和要求保护本发明时,将根据下面陈述的定义使用以下术语。
除非另有明确指明,否则术语“一种”、“一个”(“a”、“an”)等的使用是指一个或多个。
出于本说明书和随后的权利要求的目的,术语“再循环废物”用于表示从消费后废物中回收的材料,而不是原始聚合物和/或材料。消费后废物是指至少已完成第一使用周期(或生命周期),即已用于其第一目的的物品。
术语“原始”是指在首次使用前新生产的材料和/或物品,它们尚未被再循环。如本文所用的术语“再循环材料”表示由“再循环废物”再加工的材料。
在本发明的上下文中,术语“天然”是指组分具有天然的颜色。这意味着本发明的混合塑料-聚乙烯组合物的组分中不包含颜料(包括炭黑)。
共混物是指两种或更多种组分的混合物,其中这些组分中的一种是聚合的。通常,可以通过混合两种或更多种组分来制备共混物。合适的混合方法是本领域已知的。术语二级共混物(B)是指包含至少90重量%的反应器制备的高密度聚乙烯材料的共混物。所述高密度聚乙烯材料优选地不包含炭黑或任何其他颜料。该高密度聚乙烯材料是一种尚未被再循环的原始材料。
出于本说明书和随后的权利要求的目的,术语“混合塑料-聚乙烯”是指除了任意性质的其他聚合物成分之外主要包括源自乙烯的单元的聚合物材料。这样的聚合物成分可以例如源于源自诸如丙烯、丁烯、辛烯等的α烯烃,诸如乙烯基苯乙烯的苯乙烯衍生物,取代和未取代的丙烯酸酯,取代和未取代的甲基丙烯酸酯的单体单元。
通过本文所描述的定量13C{1H}NMR测量可以识别混合塑料聚乙烯组合物中的所述聚合物材料。在本文中使用的和下文在测量方法中描述的定量13C{1H}NMR测量中,可以区分和定量聚合物链中的不同单元。这些单元是乙烯单元(C2单元),具有3、4和6个碳的单元和具有7个碳原子的单元。
因此,具有3个碳原子的单元(C3单元)在NMR光谱中可以区分为孤立的C3单元(孤立的C3单元)和连续的C3单元(连续的C3单元),这表明聚合物材料含有丙烯基聚合物。这些连续的C3单元还可以被识别为iPP单元。因此,连续的C3单元可明显归属于混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A),因为根据本发明的混合塑料-聚乙烯组合物中的原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)通常不包括任何丙烯基聚合物组分。
具有3、4、6和7个碳原子的单元在NMR光谱中描述了源自聚合物的主链中的两个碳原子和1个碳原子的短侧链或支链的单元(孤立的C3单元)、源自聚合物的主链中的两个碳原子和2碳原子的短侧链或支链的单元(C4单元)、源自聚合物的主链中的两个碳原子和4个碳原子的短侧链或支链的单元(C6单元)或源自聚合物的主链中的两个碳原子和5个碳原子的短侧链或支链的单元(C7单元)。
具有3、4和6个碳原子的单元(孤立的C3、C4和C6单元)可以源自掺入的共聚单体(丙烯、1-丁烯和1-己烯共聚单体)或源自由自由基聚合形成的短链支链。
具有7个碳原子的单元(C7单元)可以明显归属于混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A),因为它们不能源自任何共聚单体。1-庚烯单体不用于共聚。相反,C7单元表明存在与再循环物不同的LDPE。已经发现,在LDPE树脂中,C7单元的量总是在不同的范围内。因此,通过定量13C{1H}NMR测量进行测量的C7单元的量可用于计算聚乙烯组合物中LDPE的量。
因此,连续的C3单元、孤立的C3单元、C4单元、C6单元和C7单元的量通过如下所描述的定量13C{1H}NMR测量进行测量,而LDPE含量如下文所描述的由C7单元的量计算出。
除了归属于LDPE的单元(即具有6个或更多个碳原子的较长侧链支链的单元)之外,乙烯单元(C2单元)的总量归属于聚合物链中不具有1至5个碳原子的短侧链的单元。
混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)是指含有如上文所描述的混合塑料-聚乙烯的起始初级共混物。通常可以存在其他组分,诸如填料,包括有机填料和无机填料,例如滑石、白垩,炭黑,以及其他颜料诸如TiO2以及纸和纤维素。在具体和优选的实施方案中,废物流是消费者废物流,这种废物流可以源于诸如在欧盟中实施的那些常规的收集系统。消费后废物材料的特征在于苎烯含量为2至500mg/kg(使用固相微萃取(HS-SPME-GC-MS)通过标准添加法测定的)。
如本文所用的混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)是可商购获得的。一种合适的再循环物例如可以从Ecoplast Kunststoffrecycling GmbH获得,商品名为NAV 102。
在本发明的含义内,术语“护套材料”是指用于电力/电话/电信电缆的电缆护套/电缆涂层应用中使用的材料。这些材料需要显示出良好的ESCR性能,诸如>1000小时,优选地>2000小时的贝尔试验失效时间。
如果没有另外指明,“%”是指重量%。
具体实施方式
天然混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)
根据本发明的混合塑料-聚乙烯组合物包含混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)。本发明的本质是该初级再循环共混物是从消费后废物流和/或工业后废物流,优选地从消费后废物流中获得的。
根据本发明,混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)通常是一种共混物,其中至少90重量%,优选地至少95重量%,更优选地100重量%的该混合塑料-聚乙烯初级共混物源于消费后废物,诸如来自常规收集系统(路边收集),诸如在欧盟中实施的那些常规收集系统,和/或源于工业后废物,优选地源于消费后废物。
所述消费后废物可以通过其苎烯含量来识别。优选的是,消费后废物具有2至500mg/kg的苎烯含量。
混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)优选地包含
-总量为80.00重量%至96.00重量%,更优选地82.50重量%至95.50重量%,还更优选地85.00重量%至95.50重量%并且最优选地87.50重量%至95.00重量%的乙烯单元(C2单元);
-总量为0.20至6.50重量%,更优选地0.40重量%至6.00重量%,还更优选地0.60重量%至5.50重量%并且最优选地0.75重量%至5.00重量%的对应于聚丙烯的具有3个碳原子的连续单元(连续的C3单元)。
因此,C2单元的总量和连续的C3单元的总量是基于混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)中的单体单元的总重量并且根据定量13C{1H}NMR测量进行测量的。
除了C2单元和连续的C3单元之外,混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)还可以包含具有3、4、6或7个或更多个碳原子的单元,使得混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)总体上可以包含乙烯单元和具有3、4、6和7个或更多个碳原子的单元的混合物。
混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)优选地包含以下各项中的一项或任意组合的多项,优选地包含以下各项中的全部:
-总量为0.01重量%至0.50重量%,更优选地0.02重量%至0.40重量%,还更优选地0.03重量%至0.30重量%并且最优选地0.05重量%至0.25重量%的具有3个碳原子的单元作为孤立的C3单元(孤立的C3单元);
-总量为0.50至5.00重量%,更优选地0.75重量%至4.00重量%,还更优选地1.00重量%至3.50重量%并且最优选地1.25重量%至3.00重量%的具有4个碳原子的单元(C4单元);
-总量为0.50至7.50重量%,更优选地0.75重量%至6.50重量%,还更优选地1.00重量%至5.50重量%并且最优选地1.25重量%至5.00重量%的具有6个碳原子的单元(C6单元);
-总量为0.20重量%至2.50重量%,0.30重量%至2.00重量%,还更优选地0.40至1.50重量%并且最优选地0.50重量%至1.25重量%的具有7个碳原子的单元(C7单元),和
-20.00至65.00重量%,更优选地25.00重量%至62.50重量%,还更优选地30.00重量%至60.00重量%并且最优选地35.00重量%至55.00重量%的LDPE含量。
由此,C2单元的总量、连续的C3单元的总量、孤立的C3单元的总量、C4单元的总量、C6单元的总量、C7单元的总量和LDPE含量是基于混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)中的单体单元的总重量并且根据定量13C{1H}NMR测量进行测量或计算的。
优选地,在混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)中,可以归属于共聚单体的单元(即孤立的C3单元、C4单元和C6单元)的总量为4.00重量%至20.00重量%,更优选地4.50重量%至17.50重量%,还更优选地4.75重量%至15.00重量%并且最优选地5.00重量%至12.50重量%,并且是根据定量13C{1H}NMR测量进行测量的。
此外,混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)优选地显示出非线性粘弹性行为,如在下文定义的大振荡剪切(LAOS)测量中所示的:
混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)优选地具有2.200至10.000,更优选地2.400至8.500,还更优选地2.600至7.000并且最优选地2.800至5.000的在1000%的应变下的大振幅振荡剪切非线性因子LAOSNLF(1000%)。
优选的是,混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)具有
-0.1至1.0g/10min,更优选地0.3至1.1g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);和/或
-910至945kg/m3,更优选地915至942kg/m3,最优选地920至940kg/m3的密度。
混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)优选地不包含炭黑。进一步优选的是,混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)不包含除炭黑之外的任何颜料。
混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)优选地是天然混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)。
混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)还可以包含:
a)0至10重量%的源自一种或多种α烯烃的单元,
b)0至3.0重量%的稳定剂,
c)0至3.0重量%的滑石,
d)0至3.0重量%的白垩,
e)0至6.0重量%的其他组分
所有百分比是相对于混合塑料-聚乙烯初级再循环混合物(A)的。
混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)优选地具有以下性能中的一种或任意组合的多种,更优选地具有任意组合的以下性能的全部:
-1.5至5.0g/10min,更优选地2.0至4.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5.0kg,190℃);
-20.0至50.0g/10min,更优选地25.0至40.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,21.6kg,190℃);
-1.0至3.5s-1,更优选地1.3至3.0s-1的多分散指数PI;
-15至40,更优选地20至35的剪切稀化指数SHI2.7/210;
-500至750Pa·s,更优选地550至700Pa·s的在300rad/s的频率下的复数粘度,eta300;
-15000至30000Pa·s,更优选地17500至27500Pa·s的在0.05rad/s的频率下的复数粘度,eta0.05;
-40至60,更优选地45至55的根据ISO 868在15s后测量的肖氏D硬度,肖氏D15s,
-45至65,更优选地48至60的根据ISO 868在1s后测量的肖氏D硬度,肖氏D1s,
-45至65,更优选地48至60的根据ISO 868在3s后测量的肖氏D硬度,肖氏D 3s,
-12.5至20.0MPa,更优选地15.0至17.5MPa的应变硬化模量,SH模量,
-0.01至1.0重量%,更优选地0.1至0.5重量%的二甲苯热不溶物含量,XHU,
-50至100kJ/m2,更优选地55至90kJ/m2的在23℃下的简支梁缺口冲击强度,简支梁NIS 23℃,
-0.01至2.5重量%,更优选地0.1至2.0重量%的灰分含量,和/或
-2至500mg/kg的苎烯含量。
优选的是,混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)具有相对低的凝胶含量,尤其是与其他混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物相比。
对于尺寸大于600μm至1000μm的凝胶而言,混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)优选地具有不超过1000凝胶/m2,更优选地不超过850凝胶/m2的凝胶含量。对于尺寸大于600μm至1000μm的凝胶而言,凝胶含量的下限通常为100凝胶/m2,优选地为150凝胶/m2。
更进一步地,对于尺寸超过1000μm的凝胶而言,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有不超过200凝胶/m2,更优选地不超过150凝胶/m2的凝胶含量。对于尺寸超过1000μm的凝胶而言,凝胶含量的下限通常为10凝胶/m2,优选地为25凝胶/m2。
通常,再循环材料在功能测试(诸如ESCR(贝尔试验失效时间)、SH模量和肖氏D试验)中的表现不如原始材料或包含原始材料的共混物好。
基于组合物的总重量,混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)优选地以10至85重量%,更优选地10至70重量%,还更优选地15至65重量%,甚至更优选地20至55重量%并且最优选地25至50重量%的量存在于本发明的组合物中。
原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)
本发明的混合塑料-聚乙烯组合物包含原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)。
该二级共混物(B)优选地具有:
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至0.7g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);和/或
-940至970kg/m3,更优选地943至965kg/m3的密度;和/或
-1.5至2.8,更优选地1.7至2.5的多分散指数。
二级共混物(B)可以包含不超过5重量%,优选地不超过3重量%的量的炭黑或其他颜料。
炭黑的存在对二级共混物(B)的密度有影响。包含炭黑的二级共混物(B)优选地具有950至970kg/m3,更优选地953至965kg/m3的密度。
在优选的实施方案中,二级共混物(B)不包含炭黑。进一步优选的是,二级共混物(B)不包含除炭黑之外的任何颜料。在所述实施方案中,原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)优选地为原始高密度聚乙烯(HDPE)的天然二级共混物(B)。
原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)优选地具有940至960kg/m3,优选地943至955kg/m3的密度。
二级共混物(B)包括乙烯和一种或多种选自具有3至6个碳原子的α-烯烃的共聚单体单元的共聚物作为聚合物组分。优选的是,聚合物组分是乙烯和1-丁烯的共聚物或乙烯和1-己烯的共聚物。
除了聚合物组分之外,二级共混物(B)还可以包含二级共混物(B)的10重量%或以下,更优选地9重量%或以下,更优选地7重量%或以下的量的添加剂。合适的添加剂是与聚烯烃一起使用的常用添加剂,诸如稳定剂(例如抗氧化剂)、金属清除剂和/或UV稳定剂、抗静电剂和利用剂(utilization agent)(诸如加工助剂)。
二级共混物(B)优选地具有以下性能中的一种或任意组合的多种,更优选地具有任意组合的以下性能的全部:
-1.0至5.0g/10min,更优选地1.3至4.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5.0kg,190℃);
-20.0至50.0g/10min,更优选地25.0至40.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,21.6kg,190℃);
-15至40,更优选地20至35的剪切稀化指数SHI2.7/210;
-500至900Pa·s,更优选地600至850Pa·s的在300rad/s的频率下的复数粘度,eta300;
-15000至30000Pa·s,更优选地17500至27500Pa·s的在0.05rad/s的频率下的复数粘度,eta0.05;
-50至70,更优选地55至65的根据ISO 868在15s后测量的肖氏D硬度,肖氏D15s,
-55至75,更优选地58至70的根据ISO 868在1s后测量的肖氏D硬度,肖氏D1s,
-55至75,更优选地58至70的根据ISO 868在3s后测量的肖氏D硬度,肖氏D 3s,
-20.0至35.0MPa,更优选地22.5至32.5MPa的应变硬化模量,SH模量,
-8.0至20.0kJ/m2,更优选地10.0至17.5kJ/m2的在23℃下的简支梁缺口冲击强度,简支梁NIS 23℃,
-4.0至15.0kJ/m2,更优选地6.0至12.5kJ/m2的在0℃下的简支梁缺口冲击强度,简支梁NIS 0℃,
-25至50MPa,更优选地28至40MPa的断裂拉伸应力,
-700至1000%,更优选地800至950%的断裂拉伸应变,
-至少2500小时,更优选地至少3000小时的耐环境应力开裂性,ESCR,和/或
-小于2ppm的苎烯含量。
通常,再循环材料在功能测试(诸如ESCR(贝尔试验失效时间)、SH模量和肖氏D试验)中的表现不如原始材料或包含原始材料的共混物好。
基于组合物的总重量,二级共混物(B)优选地以15至90重量%,更优选地30至90重量%,还更优选地35至85重量%,甚至更优选地45至80重量%并且最优选地50至75重量%的量存在于本发明的组合物中。
原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C)
在一个具体实施方案中,本发明的混合塑料-聚乙烯组合物另外包含原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C)。
该三级共混物(C)优选地具有:
-0.01至0.5g/10min,优选地0.1至0.4g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5kg,190℃);和/或
-945至970kg/m3,更优选地947至965kg/m3的密度。
三级共混物(C)可以包含不超过5重量%,优选地不超过3重量%的量的炭黑或其他颜料。
炭黑的存在对三级共混物(C)的密度有影响。包含炭黑的三级共混物(C)优选地具有955至970kg/m3,优选地958至965kg/m3的密度。
在优选的实施方案中,三级共混物(C)不包含炭黑。进一步优选的是,三级共混物(C)不包含除炭黑之外的任何颜料。在所述实施方案中,原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C)优选地为原始高密度聚乙烯(HDPE)的天然三级共混物(C)。
原始高密度聚乙烯(HDPE)的天然三级共混物(C)优选地具有945至960kg/m3,优选地947至955kg/m3的密度。
三级共混物(C)包括乙烯和一种或多种选自具有3至6个碳原子的α-烯烃的共聚单体单元的共聚物作为聚合物组分。优选的是,聚合物组分是乙烯和1-丁烯的共聚物或乙烯和1-己烯的共聚物。
除聚合物组分之外,三级共混物(C)可以进一步包含三级共混物(C)的10重量%或更低,更优选地9重量%或更低,更优选地7重量%或更低的量的添加剂。合适的添加剂是与聚烯烃一起使用的常用添加剂,诸如稳定剂(例如抗氧化剂)、金属清除剂和/或UV稳定剂、抗静电剂和利用剂(诸如加工助剂)。
优选的是,三级共混物(C)由所述聚合物组分和任选的添加剂组成。
三级共混物(C)优选地具有以下性能中的一种或任意组合的多种,更优选地具有任意组合的以下性能的全部:
-0.1至1.0mol%,更优选地0.3至0.7mol%的使用定量13C-NMR(参见方法描述“通过NMR光谱法定量微观结构)测定的共聚单体含量,优选1-己烯含量;
-4.0至15.0g/10min,更优选地5.0至10.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,21.6kg,190℃);
-850MPa至1500MPa,更优选地900MPa至1250MPa的拉伸模量;
-20至50MPa,更优选地22至40MPa,或优选地25至50MPa,更优选地28至40MPa的断裂拉伸应力,
-500至1000%,更优选地600至950%,或优选地700至1000%,更优选地800至950%的断裂拉伸应变,
-30至75kJ/m2,更优选地40至65kJ/m2的根据ISO 179-1eA在+23℃下在根据ISO17855-2制备的80×10×4mm的压塑试样上测定的简支梁缺口冲击强度,
-至少9巴,优选地至少10巴的根据ISO 13477使用250mm的SDR11测试管,在0℃下使用Pc在S4测试中测定的抗裂纹快速扩展性,
-至少2000小时,更优选地至少3000小时的根据ISO 13479在9.2巴和80℃下的抗裂纹慢速增长,和/或
-小于2ppm的苎烯含量。
因此,拉伸模量、断裂拉伸应力和断裂拉伸应变的拉伸性能是根据ISO 527-2(十字头速度=1mm/min;测试速度50mm/min,在23℃下)使用如在ISO 17855-2中所描述的压塑试样(狗骨形状,4mm厚)测量的。
优选的是,三级共混物(C)是适用于管子应用的双峰HDPE树脂共混物。尤其优选的是,三级共混物是适用于PE100管子(即承受10.0MPa的环向应力(MRS10.0)的管子)的HDPE树脂。
如果存在,则原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物优选地以基于组合物的总重量的1至20重量%,更优选地2至18重量%,还更优选地3至17重量%,甚至更优选地4至16重量%并且最优选地5至15重量%的量存在于本发明的组合物中。
混合塑料-聚乙烯组合物
本发明旨在提供一种包含混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)的混合塑料-聚乙烯组合物,与混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)相比,混合塑料-聚乙烯组合物的ESCR、冲击强度和SH模量改善至适用于护套应用的水平。
如本文所描述的混合塑料-聚乙烯组合物尤其适用于电线和电缆应用,诸如护套应用。
在第一方面,本发明涉及一种混合塑料-聚乙烯组合物,该混合塑料-聚乙烯组合物包含
-总量为90.00至99.00重量%的乙烯单元(C2单元),和
-总量为0.10至5.00重量%的对应于聚丙烯的具有3个碳原子的连续单元(连续的C3单元),
其中C2单元的总量和连续的C3单元的总量是基于组合物中的单体单元的总重量并且根据定量13C{1H}NMR测量进行测量的,
并且其中该组合物具有
-0.1至2.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);
-930kg/m3至955kg/m3,优选地932至953kg/m3的密度。
在所述方面中,混合塑料-聚乙烯组合物优选地可通过共混和挤出包含以下各项的组分获得
-基于组合物的总重量的10至85重量%的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)
其中至少90重量%,优选地至少95重量%,更优选地100重量%的混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)源于消费后废物和/或工业后废物;并且其中混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)具有
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至1.1g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),
-910至945kg/m3,优选地915至942kg/m3,最优选地920至940kg/m3的密度,
-总量为80.00至96.00重量%的乙烯单元(C2单元),和
-总量为0.20至6.50重量%的对应于聚丙烯的具有3个碳原子的连续单元(连续的C3单元);
其中C2单元的总量和连续的C3单元的总量是基于天然混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)中的单体单元的总重量并且根据定量13C{1H}NMR测量进行测量的;和
-基于组合物的总重量的15至90重量%的原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B),其中该二级共混物(B)具有
-乙烯单体单元和源自具有3至6个碳原子的烯烃的共聚单体单元,
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至0.7g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);
-940至970kg/m3的密度,
-1.0至2.8s-1的从流变测量获得的多分散指数PI。
在一个实施方案中,混合塑料-聚乙烯组合物仅包含作为聚合物组分的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B),优选地由作为聚合物组分的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)组成。
在另一个实施方案中,混合塑料聚乙烯组合物包含作为聚合物组分的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)、原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C),优选地由作为聚合物组分的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)、原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C)组成。
在所述实施方案中,混合塑料聚乙烯组合物具有0.1至1.0g/10min的熔体流动速率(ISO1133,2.16kg,190℃)并且可通过共混和挤出包含以下各项的组分获得
-基于组合物的总重量的10至83重量%的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A);
-基于组合物的总重量的16至80重量%的原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B);和
-基于组合物的总重量的1至20重量%的原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C),该共混物(C)具有
-乙烯单体单元和源自具有3至6个碳原子的烯烃的共聚单体单元,
-0.01至0.5g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5kg,190℃),和
-945至970kg/m3的密度。
在第二方面,本发明涉及一种混合塑料-聚乙烯组合物,其具有
-0.1至2.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);和
-930kg/m3至955kg/m3,优选地932至953kg/m3的密度;
该混合塑料-聚乙烯组合物可通过共混和挤出包含以下各项的组分获得
-基于组合物的总重量的10至85重量%的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)
其中至少90重量%,优选地至少95重量%,更优选地100重量%的混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)源于苎烯含量为2至500mg/kg的消费后废物和/或工业后废物;并且其中混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)具有
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至1.1g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),
-910至945kg/m3,优选地915至942kg/m3,最优选地920至940kg/m3的密度,和
-总量为80.00至96.00重量%的乙烯单元(C2单元),
其中C2单元的总量是基于混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)中的单体单元的总重量并且根据定量13C{1H}NMR测量进行测量的;
-基于组合物的总重量的15至90重量%的原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B),其中该二级共混物(B)具有
-乙烯单体单元和源自具有3至6个碳原子的烯烃的共聚单体单元,
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至0.7g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);
-940至970kg/m3的密度,
-1.0至2.8s-1的从流变测量获得的多分散指数PI,和
-优选地低于2ppm的苎烯含量。
在一个实施方案中,所述方面的混合塑料聚乙烯组合物具有0.1至1.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃)并且可通过共混和挤出包含以下各项的组分获得
-基于组合物的总重量的10至83重量%的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A);
-基于组合物的总重量的16至80重量%的原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B);和
-基于组合物的总重量的1至20重量%的原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C),该共混物(C)具有
-乙烯单体单元和源自具有3至6个碳原子的烯烃的共聚单体单元,
-0.01至0.5g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5kg,190℃),和
-945至970kg/m3的密度,和
-优选地低于2ppm的苎烯含量。
在一个实施方案中,所述方面的混合塑料-聚乙烯组合物仅包含作为聚合物组分的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B),优选地由作为聚合物组分的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)组成。
在另一个实施方案中,所述方面的混合塑料聚乙烯组合物包含作为聚合物组分的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)、原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C),优选地由作为聚合物组分的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)、原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C)组成。
以下性能适合于混合塑料聚乙烯组合物的所有方面:
混合塑料-聚乙烯组合物包含
-总量为90.00至99.00重量%,优选地91.00至98.00重量%,更优选地92.00至97.00重量%的乙烯单元(C2单元),和
-总量为0.10至5.00重量%,更优选地0.15重量%至4.50重量%,还更优选地0.20重量%至4.00重量%的对应于聚丙烯的具有3个碳原子的连续单元(连续的C3单元)。
此外,混合塑料-聚乙烯组合物优选地包含以下各项中的一项或任意组合的多项,更优选地包含以下各项的全部:
-总量为0重量%至0.50重量%,更优选地0重量%至0.40重量%,还更优选地0重量%至0.30重量%的在NMR光谱中作为孤立峰的具有3个碳原子的单元(孤立的C3单元);
-总量为0.20重量%至4.00重量%,更优选地0.30重量%至3.50重量%,还更优选地0.50重量%至3.00重量%的具有4个碳原子的单元(C4单元);
-总量为0.20重量%至5.00重量%,更优选地0.30重量%至4.00重量%,还更优选地0.50重量%至3.50重量%的具有6个碳原子的单元(C6单元);
-总量为0重量%至0.80重量%,更优选地0重量%至0.70重量%,还更优选地0重量%至0.65重量%的具有7个碳原子的单元(C7单元);在一个实施方案中,具有7个碳原子的单元(C7单元)的总量的下限优选地为0.10重量%,更优选地0.15重量%,还更优选地0.20重量%;
-5.00至50.00重量%,更优选地8.00重量%至48.00重量%,还更优选地10.00重量%至46.00重量%,最优选地11.50重量%至45.00重量%的LDPE含量。
由此,C2单元的总量、连续的C3单元的总量、孤立的C3单元的总量、C4单元的总量、C6单元的总量、C7单元的总量以及LDPE含量是基于组合物中的单体单元的总重量并且根据定量13C{1H}NMR测量进行测量或计算的。
优选地,在混合塑料-聚乙烯组合物中,可以归属于共聚单体的单元(即孤立的C3单元、C4单元和C6单元)的总量为1.00重量%至8.00重量%,更优选地2.00重量%至7.00重量%,还更优选地3.00重量%至6.00重量%,并且是根据定量13C{1H}NMR测量测量进行测量的。
根据本发明的混合塑料聚乙烯组合物具有
-0.1至2.0g/10min,更优选地0.2至1.8g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);和
-930kg/m3至955kg/m3,优选地932至953kg/m3的密度。
此外,混合塑料聚乙烯组合物优选地显示出非线性粘弹性行为,如在以下定义的大振荡剪切(LAOS)测量所示的:
混合塑料聚乙烯组合物优选地具有1.900至4.000,更优选地2.000至3.500,还更优选地2.100至3.000并且最优选地2.125至2.850的在1000%的应变下的大振幅振荡剪切非线性因子LAOSNLF(1000%)。
混合塑料聚乙烯组合物优选地具有10至27kJ/m2,优选地12至26kJ/m2的在23℃(ISO179-1eA)下的冲击强度。
优选地,组合物在23℃下的冲击强度(ISO 179-1eA)高于二级共混物的冲击强度。优选的是,组合物在23℃下的冲击强度(ISO 179-1eA)为二级共混物(B)的冲击强度的至少105%,更优选地至少110%。
此外,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有5.0至12.0kJ/m2,更优选地6.0至10.0kJ/m2的在0℃下的冲击强度(根据ISO 179-1eA)。
混合塑料聚乙烯组合物优选地具有15.0至30.0MPa,更优选地16.0至26.0MPa并且最优选地17.0至25.0MPa的应变硬化模量(SH模量)。优选地,混合聚乙烯组合物的SH模量为二级共混物(B)的SH模量的至少60%,更优选地至少65%。
此外,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有超过1000小时,优选地超过1250小时并且还更优选地超过1500小时并且最优选地超过1800小时的ESCR(贝尔试验失效时间)。在一些实施方案中,混合塑料聚乙烯组合物可以具有超过2000小时或甚至超过5000小时的ESCR(贝尔试验失效时间)。ESCR的上限可以高达15000小时,通常高达10000小时。
优选的是,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有
-52.0至68.0,更优选地55.0至65.0并且最优选地56.5至62.5的根据ASTM D2240-03用1s的测量时间测量的肖氏D硬度,肖氏D1s,和/或
-50.0至68.0,更优选地55.5至65.0,最优选地56.5至62.5的根据ASTM D2240-03用3s的测量时间测量的肖氏D硬度,肖氏D 3s,和/或
-48.0至65.0,更优选地52.5至62.5,最优选地54.0至60.0的根据ASTM D2240-03用15s的测量时间测量的肖氏D硬度,肖氏D15s。
进一步优选的是,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有
-55.0至70.0,更优选地55.5至68.0,最优选地56.0至65.0的根据ISO 868用1s的测量时间测量的肖氏D硬度,肖氏D1s,和/或
-52.0至68.0,更优选地53.0至65.0,最优选地54.0至62.5的根据ISO 868用3s的测量时间测量的肖氏D硬度,肖氏D 3s,和/或
-50.0至67.0,更优选地51.5至65.0,最优选地52.0至60.0的根据ISO 868用15s的测量时间测量的肖氏D硬度,肖氏D15s。
混合塑料聚乙烯组合物优选地具有以下流变性能中的一项或任意组合的多项,优选地具有任意组合的以下流变性能的全部:
-15至40,更优选地16至35的剪切稀化指数SHI(2.7/210),和/或
-10000至38000Pa·s,更优选地10100至35000Pa·s的在0.05rad/s下的复数粘度eta0.05rad/s,和/或
-550至850Pa·s,更优选地570至800Pa·s的在300rad/s下的复数粘度eta300 rad/s,和/或
-1.0至3.5s-1,更优选地1.3至3.0s-1的多分散指数PI。
此外,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有以下熔体流动速率性能中的一项或任意组合的多项,优选地具有任意组合的以下熔体流动速率性能的全部:
-0.2至1.8g/10min,更优选地0.3至1.5g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),和/或
-1.2至5.0g/10min,更优选地1.4至4.8g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5kg,190℃),和/或
-18至70g/10min,更优选地20至60g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,21kg,190℃)。
更进一步,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有以下拉伸性能中的一项或任意组合的多项,优选地具有任意组合的以下拉伸性能的全部:
-650%至900%,更优选地700%至880%的根据ISO 527-2在5A型的压塑测试试样上测量的断裂拉伸应变;和/或
-18MPa至35MPa,更优选地20MPa至30MPa的根据ISO 527-2在5A型的压塑测试试样上测量的断裂拉伸应力。
在5A测试试样在110℃下老化14天后,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有以下拉伸性能中的一项或任意组合的多项,优选地具有任意组合的以下拉伸性能的全部:
-700%至950%,更优选地750%至930%的根据ISO 527-2在老化后的5A型的压塑测试试样上测量的断裂拉伸应变;和/或
-16MPa至33MPa,更优选地18MPa至28MPa的根据ISO 527-2在老化后的5A型的压塑测试试样上测量的断裂拉伸应力。
此外,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有10.0至25.0N/mm,更优选地12.5至22.5N/mm并且最优选地15.0至20.0N/mm的抗撕强度。
进一步优选的是,混合塑料聚乙烯组合物具有不超过15%,更优选地不超过13%的压力变形。下限通常至少为0%,这意味着不能检测到压力变形,优选地至少为1%。
还进一步地,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有优选地不超过250ppm,更优选地不超过248ppm的含水量。下限通常至少为25ppm,优选地至少为50ppm。
进一步优选的是,对于尺寸大于600μm至1000μm的凝胶而言,混合塑料聚乙烯组合物具有25至250凝胶/m2,更优选地35至225凝胶/m2的凝胶含量。
还进一步地,对于尺寸大于1000μm的凝胶而言,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有不超过35凝胶/m2,更优选地不超过30凝胶/m2的凝胶含量。下限通常至少为0,这意味着不能检测到所述尺寸的凝胶,优选地至少为1.0。
除了混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的任选的三级共混物(C)之外,该组合物还可以具有基于组合物的总重量的不超过15重量%的其他组分,诸如其他聚合物组分或添加剂。
合适的添加剂是与聚烯烃一起使用的常用添加剂,诸如稳定剂(例如抗氧化剂)、金属清除剂和/或UV稳定剂、抗静电剂和应用剂。添加剂可以以10重量%或更低,更优选地9重量%或更低,更优选地7重量%或更低的量存在于组合物中。
炭黑或其他颜料不包含在添加剂的定义中。
组合物可以包含不超过5重量%,优选地不超过3重量%的量的炭黑或颜料。
因此,优选的是,组合物不含有炭黑。进一步优选的是,组合物不含有除炭黑之外的任何颜料。在所述实施方案中,混合塑料-聚乙烯组合物优选地为天然混合塑料-聚乙烯组合物。
然而,优选的是,组合物由混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)、原始高密度聚乙烯(HDPE)的任选的三级共混物(C)和任选的添加剂组成。
炭黑的存在对组合物的密度有影响。包含炭黑的组合物优选地具有935至955kg/m3,优选地937至953kg/m3的密度。
不含炭黑的组合物优选地具有930至950kg/m3,优选地932至948kg/m3的密度。
在一个实施方案中,混合塑料聚乙烯组合物包含混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B),但不包含原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C),即没有原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C),更优选地由混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)组成。
在所述实施方案中,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有以下性能:
混合塑料聚乙烯组合物优选地具有以下熔体流动速率性能中的一项或任意组合的多项,优选地具有任意组合的以下熔体流动速率性能的全部:
-0.3至1.8g/10min,更优选地0.4至1.5g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),和/或
-1.5至5.0g/10min,更优选地1.6至4.8g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5kg,190℃),和/或
-22至70g/10min,更优选地24至60g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,21kg,190℃)。
在一个实施方案中,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有以下熔体流动速率性能中的一项或任意组合的多项,优选地具有任意组合的以下熔体流动速率性能的全部:
-0.1至1.0g/10min,更优选地0.3至0.8g/10min并且最优选地0.3至0.7g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),和/或
-1.5至2.5g/10min,更优选地1.6至2.3g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5kg,190℃),和/或
-22至40g/10min,更优选地24至37g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,21kg,190℃)。
此外,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有以下流变性能中的一项或任意组合的多项,优选地具有任意组合的以下流变性能的全部:
-15至35,更优选地16至32的剪切稀化指数SHI(2.7/210),和/或
-10000至28000Pa·s,更优选地10100至27500Pa·s的在0.05rad/s下的复数粘度eta0.05rad/s,和/或
-550至850Pa·s,更优选地570至800Pa·s的在300rad/s下的复数粘度eta300rad/s,和/或
-1.0至3.5s-1,更优选地1.3至3.0s-1的多分散指数PI。
还进一步地,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有15.0至27.0MPa,更优选地16.0至26.0MPa并且最优选地17.0至25.0MPa的应变硬化模量(SH模量)。优选地,混合聚乙烯组合物的SH模量为二级共混物(B)的SH模量的至少60%,更优选地至少65%。
混合塑料聚乙烯组合物的所有其他性能优选地在上述公开的范围内。
混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)的重量比优选地在10:90至85:15的范围内,更优选地在10:90至70:30的范围内,还更优选地在15:85至65:35的范围内,甚至更优选地在20:80至60:40的范围内,并且最优选地在25:75至50:50的范围内。
混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)通常如上文或下文所述定义。
所述实施方案的本发明的一个积极方面是,可以在组合物中使用相当大量的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A),该组合物仍显示出可接受的性能,尤其是在ESCR方面以及在应变硬化和肖氏D硬度方面。
在另一个实施方案中,混合塑料聚乙烯组合物包含混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)、原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C),更优选地由混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)、原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C)组成。
在所述实施方案中,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有以下性能:
混合塑料聚乙烯组合物优选地具有以下熔体流动速率性能中的一项或任意组合的多项,优选地具有任意组合的以下熔体流动速率性能的全部:
-0.1至1.0g/10min,更优选地0.2至0.8g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),和/或
-1.2至3.5g/10min,更优选地1.3至3.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5kg,190℃),和/或
-18至50g/10min,更优选地20至40g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,21kg,190℃)。
在一个实施方案中,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有以下熔体流动速率性能中的一项或任意组合的多项,优选地具有任意组合的以下熔体流动速率性能的全部:
-0.1至1.0g/10min,更优选地0.2至0.7g/10min并且最优选地0.3至0.6g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),和/或
-1.2至2.0g/10min,更优选地1.3至1.9g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5kg,190℃),和/或
-18至35g/10min,更优选地20至30g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,21.6kg,190℃)。
此外,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有以下流变性能中的一项或任意组合的多项,优选地具有任意组合的以下流变性能的全部:
-20至40,更优选地22至37的剪切稀化指数SHI(2.7/210),和/或
-16000至38000Pa·s,更优选地18000至35000Pa·s的在0.05rad/s下的复数粘度eta0.05rad/s,和/或
-550至850Pa·s,更优选地570至800Pa·s的在300rad/s下的复数粘度eta300rad/s,和/或
-1.0至3.5s-1,更优选地1.3至3.0s-1的多分散指数PI。
还进一步地,混合塑料聚乙烯组合物优选地具有18.0至30.0MPa,更优选地20.0至28.0MPa并且最优选地21.0至27.0MPa的应变硬化模量(SH模量)。优选地,混合聚乙烯组合物的SH模量为二级共混物(B)的SH模量的至少70%,更优选地至少75%。
混合塑料聚乙烯组合物的所有其他性能优选地在上述公开的范围内。
混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)与原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C)的组合共混物的重量比优选地在10:90至83:17的范围内,更优选地在10:90至70:30的范围内,还更优选地在15:85至65:35的范围内,甚至更优选地在20:80至60:40的范围内,并且最优选地在25:75至50:50的范围内。
混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)、原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C)通常如上文或下文所描述的定义。
所述实施方案的本发明的一个积极方面是,可以在组合物中使用相当大量的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A),该组合物仍显示出可接受的性能,尤其是在应变硬化方面以及在ESCR和肖氏D硬度方面。
已经发现的是,向组合物中添加少量的原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C)从而尤其改善了应变硬化行为和拉伸性能而不牺牲冲击性能。
制品
本申请还涉及包含如上文所描述的混合塑料-聚乙烯组合物的制品。
在优选的实施方案中,该制品用于护套应用,即用于电缆护套。
优选地,该制品是包含至少一个包含如上文所描述的混合塑料-聚乙烯组合物的层的电缆。
优选地,包含诸如护套层的层(该层包含如上文所描述的混合塑料-聚乙烯组合物)的电缆具有不超过2.0%,更优选地不超过1.8%的电缆收缩率。下限通常至少为0.3%,优选地至少为0.5%。
此外,包含诸如护套层的层(该层包含如上文所描述的混合塑料-聚乙烯组合物)的电缆优选地具有以下拉伸性能:
-480%至870%,更优选地500%至850%的根据EN60811-501在电缆试样上测量的断裂拉伸应变;和/或
-16MPa至35MPa,更优选地17MPa至33MPa的根据EN60811-501在电缆试样上测量的断裂拉伸应力。
包含诸如护套层的层(该层包含混合塑料-聚乙烯组合物,该混合塑料-聚乙烯组合物包含混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B),但不包含如上文所描述的原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C),即没有如上文所描述的原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C),更优选地由混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)组成)的电缆优选地具有以下拉伸性能:
-500%至870%,更优选地525%至750%的根据EN60811-501在电缆试样上测量的断裂拉伸应变;和/或
-16MPa至33MPa,更优选地17MPa至30MPa的根据EN60811-501在电缆试样上测量的断裂拉伸应力。
包括诸如护套层的层(该层包含混合塑料-聚乙烯组合物,该混合塑料-聚乙烯组合物包含如上文所描述的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)、原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C),更优选地由如上文所描述的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)、原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B)和原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C)组成)的电缆优选地具有以下拉伸性能:
-480%至870%,更优选地500%至850%的根据EN60811-501在电缆试样上测量的断裂拉伸应变;和/或
-18MPa至35MPa,更优选地19MPa至33MPa的根据EN60811-501在电缆试样上测量的断裂拉伸应力。
如上文所描述的所有优选的方面和实施方案也应适用于该制品。
方法
本发明还涉及用于制备如上文或下文所定义的混合塑料-聚乙烯组合物的方法。根据本发明的方法使混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)的机械性能得到改善。
根据本发明的方法包括以下步骤:
a)以基于组合物的总重量的10至85重量%的量提供混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A),
其中至少90重量%,优选地至少95重量%,更优选地100重量%的混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)源于消费后废物和/或工业后废物,其中混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)具有
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至1.1g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),
-910至945kg/m3,优选地915至942kg/m3,最优选地920至940kg/m3的密度,
-总量为80.00至96.00重量%的乙烯单元(C2单元),和
-总量为0.20至6.50重量%的对应于聚丙烯的具有3个碳原子的连续单元(连续的C3单元);
其中C2单元的总量和连续的C3单元的总量是基于混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)中的单体单元的总重量并且根据定量13C{1H}NMR测量测量进行测量的,
b)以基于组合物的总重量的15至90重量%的量提供原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B),其中该二级共混物(B)具有
-乙烯单体单元和源自具有3至6个碳原子的烯烃的共聚单体单元,
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至0.7g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);
-940至970kg/m3的密度,
-1.0至2.8s-1的从流变测量获得的多分散指数PI,
c)在挤出机,任选地双螺杆挤出机中熔融和混合该混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)和二级共混物(B)的共混物,以及
d)任选地将获得的混合塑料-聚乙烯组合物进行造粒。
在一个实施方案中,如上文所描述的本发明的方法包括以下步骤:
a)以基于组合物的总重量的10至83重量%的量提供混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A);
b)以基于组合物的总重量的16至80重量%的量提供原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B);和
c)以基于组合物的总重量的1至20重量%的量提供原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C),其中该三级共混物(C)具有
-乙烯单体单元和源自具有3至6个碳原子的烯烃的共聚单体单元,
-0.01至0.5g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5kg,190℃),和
-945至970kg/m3的密度,
d)在挤出机,任选地双螺杆挤出机中熔融和混合该混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)、二级共混物(B)和三级共混物(C)的共混物,以及
e)任选地将获得的混合塑料-聚乙烯组合物进行造粒。
如上文所描述的所有优选的方面、定义和实施方案也应适用于该方法。
用途
本发明涉及如上文或下文所定义的混合塑料-聚乙烯组合物用于生产具有超过1000小时,优选地超过1250小时并且还更优选地超过1500小时并且最优选地超过1800小时的ESCR(贝尔试验失效时间)的电缆层,优选地电缆护套层的用途。在一些实施方案中,电缆层,优选地电缆护套层,可以具有超过2000小时或甚至超过5000小时的ESCR(贝尔试验失效时间)。ESCR的上限可以高达15000小时,通常高达10000小时。
优选的是,电缆层,优选地电缆护套层具有15.0至30.0MPa,更优选地16.0至26.0MPa并且最优选地17.0至25.0MPa的应变硬化模量(SH模量)。
如上文所描述的所有优选的方面、定义和实施方案也应适用于该用途。
实施例
1.测试方法
a)熔体流动速率
如所指出的,熔体流动速率是在190℃下在2.16kg(MFR2)、5.0kg(MFR5)或21.6kg(MFR21)的负荷下测量的。熔体流动速率是按照ISO 1133标准的测试设备在190℃的温度下在2.16kg、5.0kg或21.6kg的负荷下在10分钟内挤出的聚合物的量,单位是克。
b)密度
密度是根据ISO 1183-187测量的。根据ISO 17855-2通过压缩成型进行样品制备。
c)共聚单体含量
聚乙烯基再循环物中C2、iPP(连续的C3)、LDPE和聚乙烯短链支链的定量
使用对于1H和13C分别在400.15和100.62MHz下操作的Bruker Avance III 400MHzNMR光谱仪以溶液状态记录定量13C{1H}NMR光谱。对所有气动装置使用氮气,使用13C优化的10mm扩展温度探头在125℃下记录所有的光谱。将大约200mg的材料与乙酰丙酮铬(III)(Cr(acac)3)一起溶解在3ml的1,2-四氯乙烷-d2(TCE-d2)中,得到松弛剂在溶剂中的65mM溶液{singh09}。为了确保均相溶液,在加热块中的初始样品制备后,将NMR管在旋转烘箱中进一步加热至少1小时。插入磁体中后,管以10Hz旋转。选择该设置主要是为了获得高分辨率,并且准确的乙烯含量定量而定量地需要该设置。采用无NOE的标准单脉冲激励,使用优化的顶锥角(tip angle)、1s的循环延迟和双级WALTZ16去耦方案{zhou07,busico07}。每个光谱总共获得6144(6k)个瞬变值。
使用专有计算机程序对定量13C{1H}NMR光谱进行处理、积分并由积分确定相关定量性质。使用溶剂的化学位移,将所有化学位移都间接参考在30.00ppm处的乙烯嵌段(EEE)的中央亚甲基基团。观察到了对应于具有不同短链支链的聚乙烯(B1、B2、B4、B5、B6加)和聚丙烯的特征信号{randall89,brandolini00}。
观察到了与含有孤立的B1支链(星形B1 33.3ppm)、孤立的B2支链(星形B239.8ppm)、孤立的B4支链(两个B4 23.4ppm)、孤立的B5支链(三个B5 32.8ppm)、所有长于4个碳的支链(星形B4加38.3ppm)和距离饱和脂肪链末端的第三个碳(3s 32.2ppm)的聚乙烯的存在对应的特征信号。含有聚乙烯主链碳(dd 30.0ppm)、γ-碳(g 29.6ppm)、4s和三个B4碳(稍后要补偿)的组合乙烯主链次甲基碳(ddg)的强度取自30.9ppm和29.3ppm之间,不包括来自聚丙烯的Tββ。使用所有提到的信号根据以下等式定量C2相关碳的量:
fCC2总=(Iddg–I两个B4)+(I星形B1*6)+(I星形B2*7)+(I两个B4*9)+I(三个B5*10)+((I星形B4加-I两个B4-I三个B5)*7)+(I3s*3)
在46.7ppm、29.0ppm和22.0ppm处观察到了与聚丙烯(iPP,连续的C3)的存在对应的特征信号。使用在46.6ppm处的Sαα的积分来定量PP相关碳的量:
fCPP=Isαα*3
C2级分和聚丙烯的重量百分比可以根据以下等式定量:
重量C2级分=fCC2总*100/(fCC2总+fCPP)
重量PP=fCPP*100/(fCC2总+fCPP)
观察到了对应于各种短链支链的特征信号,并将它们的重量百分比定量为将是α-烯烃的相关支链,首先定量每个短链支链的重量分数:
f重量C2=fCC2总–((I星形B1*3)–(I星形B2*4)–(I两个B4*6)–(I三个B5*7)
f重量C3(孤立的C3)=I星形B1*3
f重量C4=I星形B2*4
f重量C6=I两个B4*6
f重量C7=I三个B5*7
所有重量分数的归一化得到所有相关支链的重量百分比的量:
f总和重量%总=f重量C2+f重量C3+f重量C4+f重量C6+f重量C7+fCPP
重量C2总=f重量C2*100/f总和重量%总
重量C3总=f重量C3*100/f总和重量%总
重量C4总=f重量C4*100/f总和重量%总
重量C6总=f重量C6*100/f总和重量%总
重量C7总=f重量C7*100/f总和重量%总
假设仅由乙烯在高压工艺下聚合产生的B5支链在LDPE中几乎是恒定的,则LDPE的含量可以被估计。我们发现,如果定量为C7,则B5的平均量为1.46重量%。利用该假设,就可以在一定范围内(大约在20重量%和80重量%之间)估计LDPE含量,这取决于三个B5信号的SNR比:
重量%LDPE=重量C7总*100/1.46
参考文献:
zhou07 Zhou,Z.,Kuemmerle,R.,Qiu,X.,Redwine,D.,Cong,R.,Taha,A.,Baugh,D.Winniford,B.,J.Mag.Reson.187(2007)225
busico07 Busico,V.,Carbonniere,P.,Cipullo,R.,Pellecchia,R.,Severn,J.,Talarico,G.,Macromol.Rapid Commun.2007,28,1128
singh09 Singh,G.,Kothari,A.,Gupta,V.,Polymer Testing 28 5(2009),475
randall89 J.Randall,Macromol.Sci.,Rev.Macromol.Chem.Phys.1989,C29,201.
brandolini00 A.J.Brandolini,D.D.Hills,NMR Spectra of Polymers andPolymer Additives,Marcel Dekker Inc.,2000.
d)冲击强度
冲击强度根据ISO 179-1eA在+23℃下和在0℃下在根据ISO 17855-2制备的80×10×4mm压塑试样上测定为简支梁缺口冲击强度。
e)5A试样的拉伸试验和5A试样在110℃下老化14天(336h)后的拉伸试验
对于拉伸试验,5A的狗骨试样是根据ISO 527-2/5A通过从2mm厚的压塑板上模切制备的。如果需要老化,则将5A试样在蜂巢式烘箱(cell oven)中在110℃下保持14天(336小时)。在测试之前,所有试样在23℃和50%相对湿度下至少调节16小时。
拉伸性能是使用Alwetron R24、1kN负荷传感器根据ISO 527-1/2在23℃和50%相对湿度下测量的。拉伸测试速度为50mm/min,夹持距离为50mm,计量长度为20mm。
f)流变测量
动态剪切测量(扫频测量)
在上下文中如在上文或下文中通过动态剪切测量给出的聚合物组合物或聚合物的熔体的表征符合ISO标准6721-1和6721-10。在配备有25mm平行板几何体的Anton PaarMCR501应力控制旋转流变仪上进行测量。使用氮气气氛并将应变设定在线形粘弹性范围内,在压塑板上进行测量。施加在0.01和600rad/s之间的频率范围并设置1.3mm的间隙,在190℃下进行振荡剪切试验。
在动态剪切实验中,使探针在正弦变化的剪切应变或剪切应力(分别为应变控制模式和应力控制模式)下经历均匀变形。在受控应变实验中,使探针经历可以由下式表示的正弦应变:
γ(t)=γ0 sin(ωt) (1)
如果所施加的应变在线形粘弹性范围内,则所得的正弦应力响应可以由下式给出:
σ(t)=σ0 sin(ωt+δ) (2)
其中
σ0和γ0分别是应力和应变幅值
ω是角频率
δ是相移(在所施加的应变与应力响应之间的损耗角)
t是时间
动态试验结果典型地借助于多个不同的流变函数表示,即剪切储能模量G’、剪切损耗模量G”、复数剪切模量G*、复数剪切粘度η*、动态剪切粘度η'、复数剪切粘度的异相分量η”和损耗角正切tanδ,其可以表示如下:
G*=G′+iG″[Pa] (5)
η*=η′-iη″[Pa.s] (6)
与MWD相关且与Mw无关的所谓的剪切稀化指数的确定如等式9中所描述的进行。
例如,SHI(2.7/210)通过对于等于2.7kPa的G*值所确定的复数粘度的值(以Pa s为单位)除以对于等于210kPa的G*值所确定的复数粘度的值(以Pa s为单位)来定义。
作为频率(ω)的函数,获得了储能模量(G')、损耗模量(G")、复数模量(G*)和复数粘度(η*)的值。
因此,例如η*300rad/s(eta*300rad/s)被用作在300rad/s的频率下的复数粘度的缩写,η*0.05rad/s(eta*0.05rad/s)被用作在0.05rad/s的频率下的复数粘度的缩写。
损耗角正切tan(δ)被定义为给定频率下的损耗模量(G")与储能模量(G')的比。因此,例如tan0.05被用作在0.05rad/s下的损耗模量(G")和储能模量(G')的比的缩写,tan300被用作在300rad/s下的损耗模量(G")和储能模量(G')的比的缩写。
弹性平衡tan0.05/tan300被定义为损耗角正切tan0.05与损耗角正切tan300的比。
除了上述流变函数之外,还可以确定其他流变参数,诸如所谓的弹性指数EI(x)。弹性指数EI(x)是对于x kPa的损耗模量(G")的值所确定的储能模量(G')的值,并且可以通过等式10描述。
对于(G″=x kPa),EI(x)=G′[Pa] (10)
例如,EI5(kPa)通过对于等于5kPa的G"的值所确定的储能模量(G')的值来定义。
多分散指数PI通过等式11定义。
其中ωCOP是交叉角频率,对于储能模量G'等于损耗模量G"时,确定为角频率。
这些值是通过由Rheoplus软件定义的单点插值程序确定的。在实验没有达到给定G*值的情况下,该值是通过外推法确定的,使用与之前相同的程序。在这两种情况下(插值法或外推法),均应用了Rheoplus中的选项“从参数中将y值插值到x值”和“对数插值型”。
参考文献:
[1]Rheological characterization of polyethylene fractions”Heino,E.L.,Lehtinen,A.,Tanner J.,J.,Neste Oy,Porvoo,Finland,Theor.Appl.Rheol.,Proc.Int.Congr.Rheol,11th(1992),1,360-362
[2]The influence of molecular structure on some rheologicalproperties of polyethylene”,Heino,E.L.,Borealis Polymers Oy,Porvoo,Finland,Annual Transactions of the Nordic Rheology Society,1995.).
[3]Definition of terms relating to the non-ultimate mechanicalproperties of polymers,Pure&Appl.Chem.,Vol.70,No.3,pp.701-754,1998.
g)大振幅振荡剪切(LAOS)
在剪切流动下的非线性粘弹性行为的研究是依赖于大振幅振荡剪切进行的。该方法需要以给定的角频率ω施加正弦应变幅值γ0以给定的时间t。如果施加的正弦应变足够高,则会产生非线性响应。在这种情况下,应力σ是所施加的应变幅值、时间和角频率的函数。在这些条件下,非线性应力响应仍然是一个周期函数;但是,它不能再用单个谐波正弦来表示。由线性粘弹性响应[1-3]产生的应力可以用傅里叶级数表示,其包括高次谐波贡献:
σ(t,ω,γ0)=γ0·∑n[G′n(ω,γ0)·sin(nωt)+G″n(ω,γ0)·cos(nωt)]
其中σ=应力响应
t=时间
ω=频率
γ0=应变幅值
n=谐波数
G’n=n阶弹性傅里叶系数
G”n=n阶粘性傅里叶系数
应用大振幅振荡剪切(LAOS)分析非线性粘弹性响应。时间扫描测量是在AlphaTechnologies的RPA 2000流变仪上进行的,该流变仪与标准双锥模具相联结。在测量过程期间,试验室被密封并施加约6MPa的压力。LAOS试验是在施加190℃的温度、0.628rad/s的角频率和1000%(LAOSNLF(1000%))的应变下进行的。为了确保达到稳态条件,仅在每次测量完成至少20个周期后才确定非线性响应。大振幅振荡剪切非线性因子(LAOSNLF)定义为:
其中G’1=一阶弹性傅里叶系数
G’3=三阶弹性傅里叶系数
参考文献:
1.J.M.Dealy,K.F.Wissbrun,Melt Rheology and Its Role in PlasticsProcessing:Theory and Applications;edited by Van Nostrand Reinhold,New York(1990).
2.S.Filipe,Non-Linear Rheology of Polymer Melts,AIP ConferenceProceedings 1152,pp.168-174(2009)3.
3.M.Wilhelm,Macromol.Mat.Eng.287,83-105(2002).
4.S.Filipe,K.Hofstadler,K.Klimke,A.T.Tran,Non-Linear RheologicalParameters for Characterisation of Molecular Structural Properties inPolyolefins,Proceedings of Annual European Rheology Conference,135(2010).
5.S.Filipe,K.Klimke,A.T.Tran,J.Reussner,Proceedings of Novel Non-Linear Rheological Parameters for Molecular Structural Characterisation ofPolyolefins,Novel Trends in Rheology IV,Zlin,Check Republik(2011).
6.K.Klimke,S.Filipe,A.T.Tran,Non-linear rheological parameters forcharacterization of molecular structural properties in polyolefins,Proceedings of European Polymer Conference,Granada,Spain(2011).
h)ESCR(贝尔试验,h)
术语ESCR(耐环境应力开裂性)是指聚合物在机械应力和表面活性剂形式的试剂的作用下对裂纹形成的抵抗力。ESCR是根据IEC 60811-406,方法B测定的。所采用的试剂是在水中的10重量%的Igepal CO 630。材料根据针对HDPE的说明制备如下:在165℃下将材料压制至1.75至2.00mm的厚度。缺口深0.30至0.40mm。
i)肖氏D硬度
进行了两种不同的肖氏D硬度测量:
首先,根据ISO 868在厚度为4mm的模塑试样上测定肖氏D硬度。在压力脚与测试试样牢固接触后,在1s、3s或15s后测定肖氏硬度。样品根据ISO 17855-2压缩成型并研磨成80×10×4mm的试样。
其次,根据ASTM D2240-03测定肖氏D硬度。使用与根据ISO 868的肖氏D硬度相同的样品。
j)应变硬化(SH)模量
应变硬化试验是在80℃下在特制的薄样品上进行的改进的拉伸试验。应变硬化模量(MPa),<Gp>,由真实应变-真实应力曲线;通过使用真实应变λ在8和12之间的区域的曲线的斜率计算出。
真实应变λ由长度l(mm)和计量长度l0(mm)计算,如等式1所示。
其中Δl是在量规标记之间的试样长度的增量,(mm)。假设量规标记之间的体积守恒,则根据公式2计算真实应力σ真实(MPa):
σ真实=σnλ (2)
其中σn是工程应力。
Neo-Hookean本构模型(等式3)用于拟合真实应变-真实应力数据,根据其计算对于8<λ<12的<Gp>(MPa)。
其中C是本构模型的数学参数,描述外推到λ=0的屈服应力。
最初测量五个试样。如果<Gp>的变异系数大于2.5%,则测量两个额外的试样。如果测试棒在夹具中发生变形,则丢弃测试结果。
根据ISO 17855-2中提供的压制参数,将材料的PE颗粒压塑成0.30mm厚的片材。
在片材压缩成型之后,将片材退火以消除任何取向或热历史并保持各向同性的片材。在(120±2)℃的温度下在烘箱中对片材进行退火1小时,接着通过关闭温度室缓慢冷却至室温。在该操作期间,允许片材自由移动。
接下来,从压制的片材中冲压出测试件。使用经修改的ISO 37:1994类型3(图3)的试样几何形状。
样品具有大的夹持面积以防止夹持滑动,尺寸在表1中给出。
表1:经修改的ISO 37:1994类型3的尺寸
尺寸 | 大小(mm) | |
L | 夹具间的起始长度 | 30.0+/-0.5 |
l0 | 计量长度 | 12.5+/-0.1 |
l1 | 棱柱长度(Prismatic length) | 16.0+/-1.0 |
l3 | 总长度 | 70 |
R1 | 半径 | 10.0+/-0.03 |
R2 | 半径 | 8.06+/-0.03 |
b1 | 棱柱宽度(Prismatic width) | 4.0+/-0.01 |
b2 | 夹具宽度 | 20.0+/-1.0 |
h | 厚度 | 0.30+0.05/0.30-0.03 |
冲压程序以这样的一种方式进行,使得测试件中不存在变形、裂纹或其他不规则性。
在试样的平行区域的三个点处测量样品的厚度;这些测量的厚度的最低测量值用于数据处理。
1.以下程序在具有可控温度室和非接触式伸长计的万能拉伸试验机上进行:
2.在开始测试之前,将测试试样在温度室中在(80±1)℃的温度下调节至少30分钟。
3.将试样件夹在上侧。
4.关闭温度室。
5.在达到(80±1)℃的温度后,关闭下方的夹具。
6.在施加负荷和开始测量之前,在夹具之间使样品平衡1min。
7.以5mm/min的速度增加0.5N的预负荷。
8.以恒定的横向速度(20mm/min)沿测试试样的主轴延伸测试试样,直到样品断裂。
在测试期间,用200N的负荷传感器测量试样承受的负荷。用非接触式伸长计测量伸长率。
k)含水量
含水量按照ISO15512:2019方法A–用无水甲醇萃取–中所描述的进行测定。在那里,测试部分用无水甲醇萃取,经萃取的水通过库仑卡尔费休滴定仪(coulometric KarlFischer Titrator)测定。
l)电缆挤出
电缆挤出是在Nokia-Maillefer电缆生产线上进行的。挤出机具有温度为170/175/180/190/190℃的五个温度区,挤出机头具有温度为210/210/210℃的三个温度区。挤出机螺杆是Elise设计的屏障螺杆。模头为半管型的,直径为5.9mm,电缆的外径为5mm。将化合物挤出到直径为3mm的实心铝导体上,以研究挤出性能。线速度为75m/min。记录每种材料在屏障处的压力和挤出机的电流消耗。
m)压力变形
压力测试是根据EN 60811-508进行的。将挤出的电缆样品置于115℃下的空气烘箱中,并经受通过特殊的压痕装置(带有0.7mm宽的矩形压痕刀)施加的恒定负荷6小时。然后使用数字测量仪器测量压痕的百分比。
n)电缆的拉伸试验
电缆的拉伸试验是根据EN60811-501进行的。在电缆挤出后至少24小时后,移除导体并将电缆切成15cm长的试样。在测试之前,将试样在23℃和50%的相对湿度下调节至少16小时。
拉伸性能是使用Zwick Z005,500N负荷传感器在23℃和50%相对湿度下测量的。拉伸试验速度为25mm/min,夹持距离为50mm,计量长度为20mm。
o)电缆收缩率
组合物的收缩率是用由电缆挤出获得的电缆样品测定的。在样品切割前,将电缆在恒温室中调节至少24小时。恒温室中的条件为23±2℃和50±5%的湿度。样品在距离电缆末端至少2m处被切割成400mm。将它们在恒温室中进一步调节24小时,然后将它们置于100℃的烘箱中的滑石床上24小时。从烘箱中取出样品后,让它们冷却至室温,然后进行测量。收缩率根据以下公式计算:
[(L前–L后)/L前]×100%,其中L为长度。
p)抗撕强度
根据BS 6469第99.1节,在1mm厚的压塑板上测量抗撕强度。使用带有切口的测试件通过拉伸试验机测量撕裂力。抗撕强度是通过将撕裂试样所需的最大力除以试样的厚度计算出的。
q)灰分含量
使用Perkin Elmer TGA 8000进行热重分析(TGA)实验。将大约10至20mg的材料放置于铂盘中。将温度在50℃下平衡10分钟,然后在氮气下以20℃/min升至950℃。灰分含量被评估为850℃下的重量%。
r)苎烯的量
该方法可以确定原始混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物的性质。
苎烯定量使用固相微萃取(HS-SPME-GC-MS)通过标准添加进行。
向20mL顶空小瓶中称取20mg低温球磨的样品,在加入不同浓度的苎烯和玻璃包覆的磁力搅拌棒后,用内衬有硅酮/PTFE的磁帽封住小瓶。使用微型毛细管(10pL)向样品中加入已知浓度的经稀释的苎烯标准品。将苎烯加入到样品中以获得1mg/kg、2mg/kg、3mg/kg和4mg/kg苎烯的浓度水平。为了定量,使用在SIM模式下采集的离子-93。使用2cm稳定的弯曲50/30pm DVB/Carboxen/PDMS纤维,在60℃下通过顶空固相微萃取法进行20分钟的挥发性组分的富集。解吸直接在270℃下的GCMS系统的加热注射口中进行。
GCMS参数:
柱子:30m HP 5MS 0.25*0.25
注射器:无分流,带有0.75mm SPME衬垫,270℃
温度程序:-10℃(1min)
MS:单四极杆,直接接口,接口温度280℃
采集:SIM扫描模式
扫描参数:20-300amu
SIM参数:m/Z 93,100ms停留时间
s)凝胶含量
使用凝胶计数装置测量凝胶计数,该凝胶计数装置由测量挤出机ME 25/5200V1,25*25D(其具有调整到170/180/190/190/190℃的温度分布的五个温度调节区)、适配器和狭缝模头(具有0.5*150mm的开口)组成。与之附接的是冷却辊单元(直径为13cm,温度设定为50℃)、线相机(line camera)(用于灰度图像的动态数字处理的CCD 4096像素)和卷绕单元。
对于凝胶计数含量测量,材料以每分钟30转的螺杆速度、3至3.5m/min的拉拔速度和50℃的冷却辊温度挤出,以制造厚度为70μm以及宽度约为110mm的薄流延薄膜。
相机在胶片上的分辨率为25μm×25μm。
相机在具有恒定灰度值的透射模式下工作(自动设置边际水平(auto.set.marginlevel)=170)。该系统能够判定从黑色=0至白色=256之间的256个灰度值。对于检测凝胶,使用25%的暗灵敏度等级(sensitivity level dark)。
对于每种材料,由线相机检查在10m2的薄膜表面积上的凝胶点的平均数量。线相机设置为根据以下区分凝胶点大小:
凝胶大小(凝胶最长尺寸的大小)
600μm至999μm
1000μm以上。
2.材料
HE6063是一种用于能源和通信电缆的天然双峰高密度聚乙烯护套化合物(可从Borealis AG获得)。
HE3493-LS-H是一种用于管子的天然双峰高密度聚乙烯化合物(可从Borealis AG获得)。
添加剂包:添加剂包由27.3重量%的四(3-(3’,5’-二-叔丁基-4-羟苯基)-丙酸季戊四醇酯(CAS号6683-19-8)、9.1重量%的三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯(CAS号31570-04-4)、9.1重量%的硬脂酸钙(CAS号1592-23-0)和54.5重量%的聚((6-((1,1,3,3-四甲基丁基)氨基)-1,3,5-三嗪-2,4-二基)(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基)-1,6-己二基((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基))(CAS号71878-19-8)。
NAV 102是一种可从Ecoplast Kunststoffrecycling GmbH获得的混合塑料-低密度聚乙烯(LDPE)初级再循环共混物。对在熔体流动速率和流变学方面不同的NAV 102的样品(批号为190206-I的NAV-102-1、批号为190611-II的NAV-102-2和批号为200312-I的NAV102-5)进行了测试,这些样品的性能如表A所示。
在以下实施例中,还使用了NAV-102的两种其他样品(批号为190612-I的NAV 102-3和批号为190611-I的NAV 102-4)。这些样品的性能没有被测量,但应该与NAV 102-1、NAV102-2和NAV 102-5的性能相似。
表A:NAV 102的性能
n.m=不可测量
3.实验
a)比较例:
CE1(比较例1)是100%反应器制备的HE6063粒料。
CE2(比较例2)是100%复合的HE6063(CE1的空白挤出)。
b)发明实施例:
在发明实施例1(IE1)中,将25重量%的HE6063与75重量%的NAV 102-2熔融混合。
在发明实施例2(IE2)中,将50重量%的HE6063与50重量%的NAV 102-2熔融混合。
在发明实施例3(IE3)中,将60重量%的HE6063与40重量%的NAV 102-2熔融混合。
在发明实施例4(IE4)中,将75重量%的HE6063与25重量%的NAV 102-2熔融混合。
在发明实施例5(IE5)中,将25重量%的HE6063与75重量%的NAV 102-3熔融混合。
在发明实施例6(IE6)中,将50重量%的HE6063与50重量%的NAV 102-3熔融混合。
在发明实施例7(IE7)中,将75重量%的HE6063与25重量%的NAV 102-3熔融混合。
在发明实施例8(IE8)中,将50重量%的HE6063与50重量%的NAV 102-4熔融混合。
在发明实施例9(IE9)中,将50重量%的HE6063与50重量%的NAV 102-1熔融混合。
在发明实施例10(IE10)中,将75重量%的HE6063与25重量%的NAV 102-1熔融混合。
在发明实施例11(IE11)中,将49.7重量%的HE6063与50重量%的NAV 102-5和0.3重量%的添加剂包熔融混合。
在发明实施例12(IE12)中,将49.7重量%的HE6063与50重量%的NAV 102-5和0.3重量%的添加剂包熔融混合。
在发明实施例13(IE13)中,将50重量%的HE6063与40重量%的NAV 102-1和10重量%的HE3493-LS-H熔融混合。
在发明实施例14(IE14)中,将50重量%的HE6063与40重量%的NAV 102-2和10重量%的HE3493-LS-H熔融混合。
在发明实施例15(IE15)中,将40重量%的HE6063与50重量%的NAV 102-2和10重量%的HE3493-LS-H熔融混合。
在发明实施例16(IE16)中,将40重量%的HE6063与50重量%的NAV 102-3和10重量%的HE3493-LS-H熔融混合。
在发明实施例17(IE17)中,将40重量%的HE6063与50重量%的NAV 102-4和10重量%的HE3493-LS-H熔融混合。
在发明实施例18(IE18)中,将39.7重量%的HE6063与50重量%的NAV 102-5、10重量%的HE3493-LS-H和0.3重量%的添加剂包熔融混合。
在发明实施例19(IE19)中,将39.7重量%的HE6063与50重量%的NAV 102-5、10重量%的HE3493-LS-H和0.3重量%的添加剂包熔融混合。
实施例CE1、CE2、IE1-IE10和IE13-IE17的组合物通过在同向旋转双螺杆挤出机(Coperion ZSK32 Megacompounder,L/D=48)上在进料区后的第一机筒中在150℃下和在所有以后的机筒中在220至230℃下熔融共混来制备,螺杆速度为120rpm,生产率约为15至25kg/h。实施例IE11、IE12、IE18和IE19的组合物通过在Berstoff ZE110挤出机上在进料区后的前两个机筒中在200℃下和在所有以后的机筒中在230℃下熔融共混来制备,对于IE11,螺杆速度为420rpm,对于IE12、IE18和IE19,螺杆速度为280至300rpm,生产率约为1.8至2.0t/h。将聚合物熔体混合物排出并造粒。如上所述测试机械性能。因此,化合物的最终MFR受复合条件的影响,例如螺杆速度。
组合物和由这些组合物制成的电缆的性能,对于实施例CE1-CE2、IE1-IE4和IE8的组合物,在下表B中示出,对于实施例CE1-CE2和IE5、IE6、IE7、IE9、IE10、IE11和IE12的组合物,在下表C中示出,对于实施例CE1-CE2和IE13、IE14、IE15、IE16、IE17、IE18和IE19的组合物,在下表D中示出。
对于实施例IE3、IE4、IE10、IE11、IE12、IE18和IE19,LDPE含量的值已根据NAV102的含量和所用批次的NAV 102的LDPE含量计算出。对于所有其他实施例,当列出时,LDPE含量的值已按照测试方法部分所描述的进行测量。
根据本发明的实施例显示出改善的性能平衡,尤其是在ESCR、SH指数和肖氏D硬度方面,同时保持良好的拉伸性能和冲击性能。此外,根据本发明的实施例由于NAV 102再循环共混物的使用而显示出令人惊讶的低凝胶含量,NAV 102再循环共混物本身具有低凝胶含量,表明其纯度高。据信,特别是令人惊讶的高ESCR值是由低凝胶含量表明的所述高纯度引起的。ESCR数据中的>是指测量仍在运行。
表B:CE1-CE2、IE1-IE4和IE8的性能
表C:CE1、CE2和IE5、IE6、IE7、IE9、IE10、IE11和IE12的性能
表D:CE1、CE2和IE13、IE14、IE15、IE16、IE17、IE18和IE19的性能
Claims (20)
1.一种混合塑料-聚乙烯组合物,包含
-总量为90.00至99.00重量%的乙烯单元(C2单元),和
-总量为0.10至5.00重量%的对应于聚丙烯的具有3个碳原子的连续单元(连续的C3单元),
其中所述C2单元的总量和所述连续的C3单元的总量是基于所述组合物中的单体单元的总重量并根据定量13C{1H}NMR测量进行测量的,
并且其中所述组合物具有
-0.1至2.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);和
-930kg/m3至955kg/m3,优选地932至953kg/m3的密度。
2.根据权利要求1所述的混合塑料聚乙烯组合物,包含以下各项中的一项或任意组合的多项,更优选地包含以下各项的全部:
-总量为0重量%至0.50重量%,更优选地0重量%至0.40重量%,还更优选地0重量%至0.30重量%的在NMR光谱中作为孤立峰的具有3个碳原子的单元(孤立的C3单元);
-总量为0.20重量%至4.00重量%,更优选地0.30重量%至3.50重量%,还更优选地0.50重量%至3.00重量%的具有4个碳原子的单元(C4单元);
-总量为0.20重量%至5.00重量%,更优选地0.30重量%至4.00重量%,还更优选地0.50重量%至3.50重量%的具有6个碳原子的单元(C6单元);
-总量为0重量%至0.80重量%,更优选地0重量%至0.70重量%,还更优选地0重量%至0.65重量%的具有7个碳原子的单元(C7单元);
-5.00至50.00重量%,更优选地8.00重量%至48.00重量%,还更优选地10.00重量%至46.00重量%并且最优选地11.50至45.00重量%的LDPE含量,
其中,所述孤立的C3单元的总量、所述C4单元的总量、所述C6单元的总量、所述C7单元的总量和所述LDPE含量是基于所述组合物中的单体单元的总重量并根据定量13C{1H}NMR测量进行测量或计算的。
3.根据权利要求1或2所述的混合塑料聚乙烯组合物,其中所述混合塑料聚乙烯组合物可通过共混和挤出包含以下各项的组分获得
-基于所述组合物的总重量的10至85重量%的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)其中至少90重量%,优选地至少95重量%,更优选地100重量%的所述混合塑料
-聚乙烯初级共混物(A)源于消费后废物和/或工业后废物;并且其中所述混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)具有
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至1.1g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),
-910至945kg/m3,优选地915至942kg/m3,最优选地920至940kg/m3的密度,
-总量为80.00至96.00重量%的乙烯单元(C2单元),和
-总量为0.20至6.50重量%的对应于聚丙烯的具有3个碳原子的连续单元(连续的C3单元);
其中所述C2单元的总量和所述连续的C3单元的总量是基于所述混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)中的单体单元的总重量并根据定量13C{1H}NMR测量进行测量的,
-基于所述组合物的总重量的15至90重量%的原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B),其中所述二级共混物(B)具有
-乙烯单体单元和源自具有3至6个碳原子的烯烃的共聚单体单元,
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至0.7g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);
-940至970kg/m3的密度,
-1.0至2.8s-1的从流变测量获得的多分散指数PI。
4.根据权利要求3所述的混合塑料聚乙烯组合物,其中所述混合塑料聚乙烯组合物具有0.1至1.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),并且可通过共混和挤出包含以下各项的组分获得
-基于所述组合物的总重量的10至83重量%的所述混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A);
-基于所述组合物的总重量的16至80重量%的原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B);和
-基于所述组合物的总重量的1至20重量%的原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C),所述三级共混物(C)具有
-乙烯单体单元和源自具有3至6个碳原子的烯烃的共聚单体单元,
-0.01至0.5g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5kg,190℃),和
-945至970kg/m3的密度。
5.一种混合塑料-聚乙烯组合物,具有
-0.1至2.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);和
-930kg/m3至955kg/m3,优选地932至953kg/m3的密度;
所述混合塑料-聚乙烯组合物可通过共混和挤出包含以下各项的组分获得
-基于所述组合物的总重量的10至85重量%的混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A),
其中至少90重量%,优选地至少95重量%,更优选地100重量%的所述混合塑料
-聚乙烯初级共混物(A)源于具有2至500mg/kg的苎烯含量的消费后废物和/或工业后废物;并且其中所述混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)具有
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至1.1g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),
-910至945kg/m3,优选地915至942kg/m3,最优选地920至940kg/m3的密度,
-总量为80.00至96.00重量%的乙烯单元(C2单元),和
其中所述C2单元的总量是基于所述混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)中的单体单元的总重量并根据定量13C{1H}NMR测量进行测量的,
-基于所述组合物的总重量的15至90重量%的原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B),其中所述二级共混物(B)具有
-乙烯单体单元和源自具有3至6个碳原子的烯烃的共聚单体单元,
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至0.7g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);
-940至970kg/m3的密度,
-1.0至2.8s-1的从流变测量获得的多分散指数PI,和
-优选地低于2ppm的苎烯含量。
6.根据权利要求5所述的混合塑料-聚乙烯组合物,其中所述混合塑料-聚乙烯组合物具有0.1至1.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃)并且可通过共混和挤出包含以下各项的组分获得
-基于所述组合物的总重量的10至83重量%的所述混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A);
-基于所述组合物的总重量的16至80重量%的原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B);和
-基于所述组合物的总重量的1至20重量%的原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C),所述三级共混物(C)具有
-乙烯单体单元和源自具有3至6个碳原子的烯烃的共聚单体单元,
-0.01至0.5g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5kg,190℃),和
-945至970kg/m3的密度,和
-优选地低于2ppm的苎烯含量。
7.根据前述权利要求中任一项所述的混合塑料-聚乙烯组合物,其中所述组合物具有1.900至4.000,更优选地2.000至3.500,还更优选地2.100至3.000并且最优选地2.125至2.850的在1000%的应变下的大振幅振荡剪切非线性因子LAOSNLF(1000%)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的混合塑料-聚乙烯组合物,其中所述组合物具有
-10至27kJ/m2的在23℃下的冲击强度(根据ISO 179-1eA);和/或
-5.0至12.0kJ/m2的在0℃下的冲击强度(根据ISO 179-1eA)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的混合塑料-聚乙烯组合物,其中所述组合物具有15.0至30.0MPa的应变硬化模量(SH模量)和/或超过1000小时的ESCR(贝尔试验失效时间)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的混合塑料-聚乙烯组合物,其中所述混合塑料-聚乙烯组合物针对尺寸大于600μm至1000μm的凝胶而言具有25至250凝胶/m2的凝胶含量和/或针对尺寸大于1000μm的凝胶而言具有不超过35凝胶/m2的凝胶含量。
11.根据前述权利要求中任一项所述的混合塑料-聚乙烯组合物,其中所述组合物具有
-0.2至1.8g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),和/或
-1.2至5.0g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5kg,190℃),和/或
-18至70g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,21kg,190℃)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的混合塑料-聚乙烯组合物,其中所述组合物具有
-15至40的剪切稀化指数SHI(2.7/210),和/或
-10000至38000Pa·s的在0.05rad/s下的复数粘度,eta0.05rad/s,和/或
-550至850Pa·s的在300rad/s下的复数粘度,eta300rad/s,和/或
-1.0至3.5s-1的多分散指数PI。
13.根据前述权利要求中任一项所述的混合塑料-聚乙烯组合物,其中所述组合物具有
-55.0至70.0的根据ISO 868用1s的测量时间测量的肖氏D硬度,肖氏D1s,和/或
-52.0至68.0的根据ISO 868用3s的测量时间测量的肖氏D硬度,肖氏D 3s,和/或
-50.0至67.0的根据ISO 868用15s的测量时间测量的肖氏D硬度,肖氏D15s。
14.根据前述权利要求中任一项所述的混合塑料-聚乙烯组合物,其中所述组合物具有
-650%至900%的根据ISO 527-2在5A型的压塑测试试样上测量的断裂拉伸应变;和/或
-18MPa至35MPa的根据ISO 527-2在5A型的压塑测试试样上测量的断裂拉伸应力;和/或
-700%至950%,更优选地750%至930%的根据ISO 527-2在老化后的5A型的压塑测试试样上测量的断裂拉伸应变;和/或
-16MPa至33MPa,更优选地18MPa至28MPa的根据ISO 527-2在老化后的5A型的压塑测试试样上测量的断裂拉伸应力。
15.根据前述权利要求中任一项所述的混合塑料-聚乙烯组合物,其中所述组合物具有
-不超过15%的压力变形,和/或
-不超过250ppm的含水量。
16.一种包含根据前述权利要求中任一项所述的混合塑料-聚乙烯组合物的制品,优选地其中所述制品是包含至少一个包含根据前述权利要求中任一项所述的混合塑料-聚乙烯组合物的层的电缆,更优选地其中所述制品是包含护套层的电缆,所述护套层包含根据前述权利要求中任一项所述的混合塑料-聚乙烯组合物。
17.根据权利要求16所述的制品,所述制品为电缆,其中所述电缆具有以下性能中的一种或多种:
-不超过2.0%的电缆收缩率;
-480%至870%的根据EN60811-501在电缆试样上测量的断裂拉伸应变;和/或
-16MPa至35MPa的根据EN60811-501在电缆试样上测量的断裂拉伸应力。
18.一种用于制备根据权利要求1至15中任一项所述的混合塑料-聚乙烯组合物的方法,包括以下步骤:
a)以基于所述组合物的总重量的10至85重量%的量提供混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A),
其中至少90重量%,优选地至少95重量%,更优选地100重量%的所述混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)源于消费后废物和/或工业后废物,其中所述混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)具有
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至1.1g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃),
-910至945kg/m3,优选地915至942kg/m3,最优选地920至940kg/m3的密度,
-总量为80.00至96.00重量%的乙烯单元(C2单元),和
-总量为0.20至6.50重量%的对应于聚丙烯的具有3个碳原子的连续单元(连续的C3单元);
其中所述C2单元的总量和所述连续的C3单元的总量是基于所述混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A)中的单体单元的总重量并根据定量13C{1H}NMR测量进行测量的,
b)以基于所述组合物的总重量的15至90重量%的量提供原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B),其中所述二级共混物(B)具有
-乙烯单体单元和源自具有3至6个碳原子的烯烃的共聚单体单元,
-0.1至1.2g/10min,优选地0.3至0.7g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,2.16kg,190℃);
-940至970kg/m3的密度,
-1.0至2.8s-1的从流变测量获得的多分散指数PI,
c)在挤出机,任选地双螺杆挤出机中熔融和混合所述混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)和所述二级共混物(B)的共混物,以及
d)任选地将所获得的混合塑料-聚乙烯组合物进行造粒。
19.根据权利要求18所述的方法,包括以下步骤:
a)以基于所述组合物的总重量的10至83重量%的量提供所述混合塑料-聚乙烯初级再循环共混物(A);
b)以基于所述组合物的总重量的16至80重量%的量提供所述原始高密度聚乙烯(HDPE)的二级共混物(B);
c)以基于所述组合物的总重量的1至20重量%的量提供原始高密度聚乙烯(HDPE)的三级共混物(C),其中所述三级共混物(C)具有
-乙烯单体单元和源自具有3至6个碳原子的烯烃的共聚单体单元,
-0.01至0.5g/10min的熔体流动速率(ISO 1133,5kg,190℃),和
-945至970kg/m3的密度,
d)在挤出机,任选地双螺杆挤出机中熔融和混合所述混合塑料-聚乙烯初级共混物(A)、所述二级共混物(B)和所述三级共混物(C)的共混物,以及
e)任选地将所获得的混合塑料-聚乙烯组合物进行造粒。
20.根据权利要求1至15中任一项所述的混合塑料-聚乙烯组合物用于生产具有超过1000小时的ESCR(贝尔试验失效时间)和/或15.0至30.0MPa的应变硬化模量(SH模量)的电缆层,优选地电缆护套层的用途。
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