KR20230048349A

KR20230048349A - 재생 중합체를 포함하는 열가소성 조성물 및 그로부터 제조된 물품

Info

Publication number: KR20230048349A
Application number: KR1020237007147A
Authority: KR
Inventors: 폴 제이. 브리간디; 모하메드 에세그히어; 쿠마르 엔. 산케스; 추안 씨. 허; 므리둘라 카푸르; 앤드류 티. 헤이치; 존 에프. 스줄
Original assignee: 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
Priority date: 2020-08-05
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2023-04-11
Also published as: BR112023002145A2; JP2023538501A; WO2022031398A1; EP4192890A1; CN116113648A; CA3187547A1; MX2023001295A; US20230272196A1

Abstract

다양한 실시형태에서, 열가소성 조성물은 소비후(post-consumer) 물질, 소비전(pre-consumer) 물질 또는 이들의 조합으로부터 회수된 폴리에틸렌의 블렌드를 포함하는 재생 폴리에틸렌 0.5 중량% 내지 75.0 중량%, 및 유니모달 폴리에틸렌, 바이모달 폴리에틸렌 또는 이들의 조합을 포함하는 미가공(virgin) 원료 폴리에틸렌 25.0 중량% 내지 99.5 중량%를 포함할 수 있으며, 열가소성 조성물의 적어도 90.0 중량%는 소비후 재생 폴리에틸렌 및 미가공 원료 폴리에틸렌으로 구성된다. 코팅된 전도체와 같은, 열가소성 조성물로 제조된 제조 물품도 제공된다.

Description

재생 중합체를 포함하는 열가소성 조성물 및 그로부터 제조된 물품

관련 출원의 교차 참조

본 출원은 2020년 8월 5일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 제63/061,350호에 대한 우선권을 주장하며, 이의 전체 개시내용은 본원에 참조로 포함된다.

기술분야

본 개시내용의 실시형태는 일반적으로 열가소성 조성물, 특히 재생 중합체를 포함하는 열가소성 조성물 및 그로부터 제조된 물품에 관한 것이다.

열가소성 조성물은 와이어 및 케이블용 피복층 및 절연체와 같은 코팅을 형성하는 데 일반적으로 사용되며, 이러한 조성물의 지속 가능성에 대한 관심이 높아지고 있다. 열가소성 조성물의 지속 가능성을 개선하는 한 가지 방법은 소비후(post-consumer) 및/또는 소비전(pre-consumer) 재활용 중합체와 같은 재생 중합체를 활용하는 것이다. 그러나, 이러한 재생 중합체는 종종 환경 응력-균열 저항성과 기계적 특성이 좋지 않아 와이어 및 케이블 응용 분야에 적합한 장기 내구성을 가진 코팅을 형성하는 데 적합하지 않다. 이와 같이, 재생 중합체는 생성된 열가소성 조성물의 환경 응력-균열 저항성, 기계적 특성 및 지속 가능성의 균형을 맞추기 위해 미가공(virgin) 원료 중합체와 혼합될 수 있다; 그러나 일반적으로 상당한 양의 미가공 원료 폴리에틸렌이 필요하다. 따라서, 포함된 소비후 재생 중합체의 양을 증가시키면서 적절한 환경 응력-균열 저항성 및 기계적 특성을 유지함으로써 열가소성 조성물의 지속 가능성을 개선할 필요가 계속해서 존재한다.

본 개시내용의 실시형태는 소비후 물질, 소비전 물질 또는 이들의 조합으로부터 회수된 폴리에틸렌의 블렌드를 포함하는 재생 폴리에틸렌 0.5 중량% 내지 75.0 중량%, 및 유니모달 폴리에틸렌, 바이모달 폴리에틸렌 또는 이들의 조합을 포함하는 미가공 원료 폴리에틸렌 25.0 중량% 내지 99.5 중량%를 포함하는 열가소성 조성물을 제공함으로써 이러한 요구를 해결하며, 열가소성 조성물의 적어도 90.0 중량%는 소비후 재생 폴리에틸렌 및 미가공 원료 폴리에틸렌으로 구성된다. 재생 폴리에틸렌은 0.920 g/㎤ 내지 0.975 g/㎤의 밀도, 0.30 dg/분 내지 3.00 dg/분의 용융 지수(I₂) 및 50 이상의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 갖는다. 유니모달 폴리에틸렌은 0.930 g/㎤ 내지 0.950 g/㎤의 밀도, 0.30 dg/분 내지 1.00 dg/분의 용융 지수(I₂) 및 30 이상의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 갖는다. 바이모달 폴리에틸렌은 0.933 g/㎤ 내지 0.960 g/㎤의 밀도, 0.30 dg/분 내지 2.00 dg/분의 용융 지수(I₂), 80.0 dg/분 초과의 용융 흐름 비(MFR₂₁), 6 초과의 분자량 분포(M_w/M_n), 및 역 단쇄 분지화 분포(SCBD)를 갖는다.

본 개시내용의 실시형태에 의해 제공된 이러한 특징 및 추가적인 특징은 도면과 함께 후술되는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 고려하여 보다 완전히 이해될 것이다.

다음의 상세한 설명은 여기에 첨부된 도면과 함께 읽을 때 가장 잘 이해될 수 있다:
도 1은 본원에 개시된 하나 이상의 실시형태에 따른 3개의 폴리에틸렌 샘플의 분자량 분포를 그래프로 도시한 것이고;
도 2는 본원에 개시된 하나 이상의 실시형태에 따른 2개의 다른 폴리에틸렌 샘플의 분자량 분포를 그래프로 도시한 것이다.
이제 본 개시내용의 다양한 실시형태에 대해 더 상세히 참조할 것이며, 그 중 일부는 첨부된 도면에 도시되어 있다.

본 개시내용의 실시형태는 재생 중합체를 포함하는 열가소성 조성물 및 그로부터 제조된 물품에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용의 실시형태는 소비후 물질, 소비전 물질 또는 이들의 조합으로부터 회수된 폴리에틸렌의 블렌드를 포함하는 재생 폴리에틸렌 0.5 중량% 내지 75.0 중량%, 및 유니모달 폴리에틸렌, 바이모달 폴리에틸렌 또는 이들의 조합을 포함하는 미가공 원료 폴리에틸렌 25.0 중량% 내지 99.5 중량%를 포함하는 열가소성 조성물에 관한 것이며, 열가소성 조성물의 적어도 90.0 중량%는 소비후 재생 폴리에틸렌 및 미가공 원료 폴리에틸렌으로 구성된다. 재생 폴리에틸렌은 0.920 g/㎤ 내지 0.975 g/㎤의 밀도, 0.30 dg/분 내지 3.00 dg/분의 용융 지수(I₂) 및 50 이상의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 갖는다. 유니모달 폴리에틸렌은 0.930 g/㎤ 내지 0.950 g/㎤의 밀도, 0.30 dg/분 내지 1.00 dg/분의 용융 지수(I₂) 및 30 이상의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 갖는다. 바이모달 폴리에틸렌은 0.933 g/㎤ 내지 0.960 g/㎤의 밀도, 0.30 dg/분 내지 2.00 dg/분의 용융 지수(I₂), 80.0 dg/분 초과의 용융 흐름 비(MFR₂₁), 6 초과의 분자량 분포(M_w/M_n), 및 역 단쇄 분지화 분포(SCBD)를 갖는다.

"중합체"라는 용어는 동일하거나 상이한 유형의 단량체를 중합하여 제조된 중합체성 화합물을 지칭한다. 따라서 일반 용어 중합체는 오로지 하나의 단량체를 중합시킴으로써 제조된 중합체인 단독중합체, 및 둘 이상의 상이한 단량체를 중합시킴으로써 제조된 중합체인 공중합체를 포함한다.

"혼성중합체"라는 용어는 적어도 2개의 상이한 유형의 단량체를 중합함으로써 제조된 중합체를 지칭한다. 따라서 일반 용어 혼성중합체는 2개 초과의 상이한 단량체를 중합시킴으로써 제조된 공중합체 및 다른 중합체, 예컨대 삼원중합체를 포함한다.

"미가공 원료 중합체" 및 "일차 원료 중합체"라는 용어는 ISO 18604에서 정의한 바와 같이 "일차(미가공) 원료"로 특징지어질 수 있는 중합체를 지칭한다. 따라서 일반 용어 미가공 원료 중합체는 임의의 형태의 최종 사용 생성물로도 가공되지 않은 중합체를 포함한다.

"소비후 재생 중합체"라는 용어는 ISO 14021에 정의된 바와 같이 소비후 물질로부터 회수된 중합체 블렌드를 포함한 중합체를 지칭한다. 따라서 일반 용어인 소비후 재생 중합체는, 재료의 최종 사용자로서의 역할에서, 가정이나 상업, 산업 및 기관 시설에 의해서 생성된재료로부터 회수된 중합체의 블렌드를 포함하며, 이는 더 이상 의도된 용도로 사용될 수 없다. 소비후 재생 중합체라는 일반 용어는 유통망으로부터 회수한 재료에서 회수한 중합체의 블렌드도 포함한다.

용어 "소비전 재생 중합체" 및 "산업후 재생 중합체"는 ISO 14021에 의해 정의된 바와 같이 소비전 재료로부터 회수된 중합체의 블렌드를 포함하는 중합체를 지칭한다. 따라서 일반 용어 소비전 재활용 중합체는 제조 공정 중에 폐기물 스트림에서 전환된 물질에서 회수된 중합체의 혼합물을 포함한다. 소비전 재생 중합체라는 일반 용어는 재가공, 재분쇄 또는 스크랩과 같이 공정에서 생성되고 이를 생성한 동일한 공정 내에서 재생될 수 있는 재료의 재사용을 제외한다.

용어 "유니모달 중합체"는 공통적인 밀도, 중량 평균 분자량 및 선택적으로 용융 지수 값을 갖는 단지 하나의 분획을 갖는 것을 특징으로 할 수 있는 중합체를 지칭한다. 유니모달 중합체는 또한 조성물의 분자량 분포를 나타내는 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 크로마토그램에서 단 하나의 뚜렷한 피크를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

용어 "멀티모달 중합체"는 다양한 밀도, 중량 평균 분자량 및 선택적으로 용융 지수 값을 갖는 적어도 2개의 분획을 갖는 것을 특징으로 할 수 있는 중합체를 지칭한다. 멀티모달 중합체는 또한 조성물의 분자량 분포를 나타내는 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 크로마토그램에서 적어도 2개의 별개의 피크를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 따라서 일반 용어 멀티모달 중합체는 2개의 주요 분획을 갖는 바이모달 중합체를 포함한다: 저분자량 분획일 수 있는 제1 분획 및 고분자량 분획일 수 있는 제2 분획.

용어 "폴리올레핀", "폴리올레핀 중합체", 및 "폴리올레핀 수지"는 단순한 올레핀(또한 알켄으로 나타내어짐, 이는 일반 화학식 C_nH_2n을 가짐) 단량체를 중합시킴으로써 제조된 중합체를 나타낸다. 따라서 일반 용어 폴리올레핀은 하나 이상의 공단량체와 함께 또는 없이 에틸렌 단량체를 중합시킴으로써 제조된 중합체, 예컨대 폴리에틸렌, 및 하나 이상의 공단량체와 함께 또는 없이 프로필렌 단량체를 중합시킴으로써 제조된 중합체, 예컨대 폴리프로필렌을 포함한다.

용어 "폴리에틸렌" 및 "에틸렌계 중합체"는 에틸렌 단량체로부터 유도되었던 50 mol 백분율(%) 초과의 단위를 포함하는 폴리올레핀을 지칭하며, 폴리에틸렌 단독중합체 및 공중합체를 포함한다. 당업계에 알려진 폴리에틸렌의 통상적인 형태는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), 극저밀도 폴리에틸렌(VLDPE), 중간밀도 폴리에틸렌(MDPE), 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함한다.

용어 "용융 흐름 비"는 용융 지수와 흐름 지수의 비를 지칭한다. 따라서 일반 용어 용융 흐름 비는 흐름 지수(I₂₁) 대 용융 지수(I₂)의 용융 흐름 비를 포함하며, 이는 "MFR₂₁"로도 지칭될 수 있다.

"분자량 분포"라는 용어는 중합체의 분자량 비를 지칭한다. 일반 용어 분자량 분포는 "분자량 분포(M_w/M_n)"로서 또한 나타내어질 수 있는, 중합체의 수 평균 분자량(M_n)에 대한 중합체의 중량 평균 분자량(M_w)의 비, 및 "분자량 분포(M_z/M_w)"로 또한 나타내어질 수 있는 중합체의 중량 평균 분자량(M_w)에 대한 중합체의 z-평균 분자량(M_z)의 비를 포함한다.

"전단 담화 지수(shear thinning index)"라는 용어는 중합체의 복합 점도의 비를 지칭한다. 따라서 일반 용어인 전단 담화 지수는 100 rad/s의 주파수에서 중합체의 복합 점도의 비에 대한 0.1 rad/s의 주파수에서 중합체의 복합 점도의 비를 포함한다.

용어 "조성물"은 조성물을 구성하는 물질의 혼합물뿐만 아니라 조성물의 물질로부터 형성된 반응 생성물 및 분해 생성물을 지칭한다.

용어 "포함하는(comprising, including)", "갖는(having)", 및 이의 파생어는, 구체적으로 개시되었지 여부와 상관없이, 임의의 추가적 구성성분, 단계, 또는 절차의 존재를 제외하는 것으로 의도되지 않는다. 의심의 여지를 피하기 위해, 용어 "포함하는"의 사용을 통해 청구된 모든 조성물은 달리 명시되지 않는 한, 중합체성인지 여부와 상관없이, 임의의 추가적 첨가제, 아쥬반트(adjuvant), 또는 화합물을 포함할 수 있다. 대조적으로, 용어 "~로 본질적으로 이루어지는"은, 조작성에 필수적이지 않은 것을 제외하고, 임의의 다른 구성성분, 단계 또는 절차를 임의의 뒤이은 설명의 범주로부터 배제한다. 용어 "~로 이루어지는"은 구체적으로 기술되거나 열거되지 않은 임의의 구성성분, 단계 또는 절차를 배제한다.

열가소성 조성물은 재생 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 재생 폴리에틸렌은 폴리에틸렌 또는 소비후 물질, 소비전 물질, 또는 이들의 조합으로부터 회수된 폴리에틸렌의 블렌드를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 열가소성 조성물은 재생 폴리에틸렌을 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 이상, 예컨대 5.0 중량% 이상, 30.0 중량% 이상, 45.0 중량% 이상, 또는 50.0 중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다. 열가소성 조성물은 또한 재생 폴리에틸렌을 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 75.0 중량% 이하, 예컨대 50.0 중량% 이하, 45.0 중량% 이하, 30.0 중량% 이하, 또는 5.0 중량% 이하의 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물은 재생 폴리에틸렌을 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 내지 75.0 중량%, 0.5 중량% 내지 50.0 중량%, 0.5 중량% 내지 45.0 중량%, 0.5 중량% 내지 30.0 중량%, 0.5 중량% 내지 5.0 중량%, 5.0 중량% 내지 75.0 중량%, 5.0 중량% 내지 50.0 중량%, 5.0 중량% 내지 45.0 중량%, 5.0 중량% 내지 30.0 중량%, 30.0 중량% 내지 75.0 중량%, 30.0 중량% 내지 50.0 중량%, 30.0 중량% 내지 45.0 중량%, 45.0 중량% 내지 75.0 중량%, 45.0 중량% 내지 50.0 중량%, 또는 50.0 중량% 내지 75.0 중량%의 양으로 포함할 수 있다.

실시형태에서, 재생 폴리에틸렌은 0.920 g/㎤ 이상, 예컨대 0.931 g/㎤ 이상, 0.942 g/㎤ 이상, 0.950 g/㎤ 이상, 또는 0.965 g/㎤ 이상의 밀도를 가질 수 있다. 재생 폴리에틸렌은 또한 0.975 g/㎤ 이하, 예컨대 0.965 g/㎤ 이하, 0.950 g/㎤ 이하, 0.942 g/㎤ 이하, 또는 0.931 g/㎤ 이하의 밀도를 가질 수 있다. 예를 들어, 재생 폴리에틸렌은 0.920 g/㎤ 내지 0.975 g/㎤, 0.920 g/㎤ 내지 0.965 g/㎤, 0.920 g/㎤ 내지 0.950 g/㎤, 0.920 g/㎤ 내지 0.942 g/㎤, 0.920 g/㎤ 내지 0.931 g/㎤, 0.931 g/㎤ 내지 0.975 g/㎤, 0.931 g/㎤ 내지 0.965 g/㎤, 0.931 g/㎤ 내지 0.950 g/㎤, 0.931 g/㎤ 내지 0.942 g/㎤, 0.942 g/㎤ 내지 0.975 g/㎤, 0.942 g/㎤ 내지 0.965 g/㎤, 0.942 g/㎤ 내지 0.950 g/㎤, 0.950 g/㎤ 내지 0.975 g/㎤, 0.950 g/㎤ 내지 0.965 g/㎤, 또는 0.965 g/㎤ 내지 0.975 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다.

실시형태에서, 재생 폴리에틸렌은 0.30 dg/분 이상, 예컨대 0.75 dg/분 이상, 1.20 dg/분 이상, 1.65 dg/분 이상, 2.10 dg/분 이상, 또는 2.55 dg/분 이상의 용융 지수(I₂)를 가질 수 있다. 재생 폴리에틸렌은 또한 3.00 dg/분 이하, 예컨대 2.55 dg/분 이하, 2.10 dg/분 이하, 1.65 dg/분 이하, 1.20 dg/분 이하, 또는 0.75 dg/분 이하의 용융 지수(I₂)를 가질 수 있다. 예를 들어, 재생 폴리에틸렌은 0.30 dg/분 내지 3.00 dg/분, 0.30 dg/분 내지 2.55 dg/분, 0.30 dg/분 내지 2.10 dg/분, 0.30 dg/분 내지 1.65 dg/분, 0.30 dg/분 내지 1.20 dg/분, 0.30 dg/분 내지 0.75 dg/분, 0.75 dg/분 내지 3.00 dg/분, 0.75 dg/분 내지 2.55 dg/분, 0.75 dg/분 내지 2.10 dg/분, 0.75 dg/분 내지 1.65 dg/분, 0.75 dg/분 내지 1.20 dg/분, 1.20 dg/분 내지 3.00 dg/분, 1.20 dg/분 내지 2.55 dg/분, 1.20 dg/분 내지 2.10 dg/분, 1.20 dg/분 내지 1.65 dg/분, 1.65 dg/분 내지 3.00 dg/분, 1.65 dg/분 내지 2.55 dg/분, 1.65 dg/분 내지 2.10 dg/분, 2.10 dg/분 내지 3.00 dg/분, 2.10 dg/분 내지 2.55 dg/분, 또는 2.55 dg/분 내지 3.00 dg/분의 용융 지수(I₂)를 가질 수 있다.

실시형태에서, 재생 폴리에틸렌은 50 dg/분 이상, 예컨대 55 dg/분 이상, 60 dg/분 이상, 65 dg/분 이상, 70 dg/분 이상, 또는 75 dg/분 이상의 고 하중 용융 지수(I₂₁)를 가질 수 있다. 재생 폴리에틸렌은 또한 80 dg/분 이하, 예컨대 75 dg/분 이하, 70 dg/분 이하, 65 dg/분 이하, 60 dg/분 이하, 또는 55 dg/분 이하의 고 하중 용융 지수(I₂₁)를 가질 수 있다. 예를 들어, 재생 폴리에틸렌은 50 dg/분 내지 80 dg/분, 50 dg/분 내지 75 dg/분, 50 dg/분 내지 70 dg/분, 50 dg/분 내지 65 dg/분, 50 dg/분 내지 60 dg/분, 50 dg/분 내지 55 dg/분, 55 dg/분 내지 80 dg/분, 55 dg/분 내지 75 dg/분, 55 dg/분 내지 70 dg/분, 55 dg/분 내지 65 dg/분, 55 dg/분 내지 60 dg/분, 60 dg/분 내지 80 dg/분, 60 dg/분 내지 75 dg/분, 60 dg/분 내지 70 dg/분, 60 dg/분 내지 65 dg/분, 65 dg/분 내지 80 dg/분, 65 dg/분 내지 75 dg/분, 65 dg/분 내지 70 dg/분, 70 dg/분 내지 80 dg/분, 70 dg/분 내지 75 dg/분, 또는 75 dg/분 내지 80 dg/분의 고 하중 용융 지수(I₂₁)를 가질 수 있다.

실시형태에서, 재생 폴리에틸렌은 50 이상, 예컨대 100 이상, 150 이상, 또는 200 이상의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 가질 수 있다. 실시형태에서, 폴리에틸렌은 또한 250 이하, 예컨대 200 이하, 150 이하, 또는 100 이하의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 가질 수 있다. 예를 들어, 재생 폴리에틸렌은 또한 50 내지 250, 50 내지 200, 50 내지 150, 50 내지 100, 100 내지 250, 100 내지 200, 100 내지 150, 150 내지 250, 150 내지 200, 또는 200 내지 250의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 가질 수 있다. 재생 폴리에틸렌의 용융 흐름 비(MFR₂₁)가 예를 들어 50 미만인 경우, 재생 폴리에틸렌을 포함하는 열가소성 조성물은 예를 들어 와이어 및 케이블용 절연체 및 재킷 층과 같은 물품을 제조하기 위한 적절한 가공성을 가질 수 없다. 또한, 재생 폴리에틸렌의 용융 흐름 비(MFR₂₁)가 예를 들어 50 미만인 경우, 재생 폴리에틸렌을 포함하는 절연층 및 재킷층은 일부 용도에 필요한 와이어 평활도 값을 갖지 않을 수 있다.

실시형태에서, 재생 폴리에틸렌은 100,000 g/mol 이상, 예컨대 110,000 g/mol 이상, 120,000 g/mol 이상, 130,000 g/mol 이상, 또는 140,000 g/mol 이상의 중량 평균 분자량(M_w)을 가질 수 있다. 재생 폴리에틸렌은 또한 150,000 g/mol 이하, 예컨대 140,000 g/mol 이하, 130,000 g/mol 이하, 120,000 g/mol 이하, 또는 110,000 g/mol 이하의 중량 평균 분자량(M_w)을 가질 수 있다. 예를 들어, 재생 폴리에틸렌은 100,000 g/mol 내지 150,000 g/mol, 100,000 g/mol 내지 140,000 g/mol, 100,000 g/mol 내지 130,000 g/mol, 100,000 g/mol 내지 120,000 g/mol, 100,000 g/mol 내지 110,000 g/mol, 110,000 g/mol 내지 150,000 g/mol, 110,000 g/mol 내지 140,000 g/mol, 110,000 g/mol 내지 130,000 g/mol, 110,000 g/mol 내지 120,000 g/mol, 120,000 g/mol 내지 150,000 g/mol, 120,000 g/mol 내지 140,000 g/mol, 120,000 g/mol 내지 130,000 g/mol, 130,000 g/mol 내지 150,000 g/mol, 130,000 g/mol 내지 140,000 g/mol, 또는 140,000 g/mol 내지 150,000 g/mol의 중량 평균 분자량(M_w)을 가질 수 있다.

실시형태에서, 재생 폴리에틸렌은 2,500 g/mol 이상, 예컨대 3,000 g/mol 이상, 3,500 g/mol 이상, 4,000 g/mol 이상, 또는 4,500 g/mol 이상의 수 평균 분자량(M_n)을 가질 수 있다. 재생 폴리에틸렌은 또한 5,000 g/mol 이하, 예컨대 4,500 g/mol 이하, 4,000 g/mol 이하, 3,500 g/mol 이하, 또는 3,000 g/mol 이하의 수 평균 분자량(M_n)을 가질 수 있다. 예를 들어, 재생 폴리에틸렌은 2,500 g/mol 내지 5,000 g/mol, 2,500 g/mol 내지 4,500 g/mol, 2,500 g/mol 내지 4,000 g/mol, 2,500 g/mol 내지 3,500 g/mol, 2,500 g/mol 내지 3,000 g/mol, 3,000 g/mol 내지 5,000 g/mol, 3,000 g/mol 내지 4,500 g/mol, 3,000 g/mol 내지 4,000 g/mol, 3,000 g/mol 내지 3,500 g/mol, 3,500 g/mol 내지 5,000 g/mol, 3,500 g/mol 내지 4,500 g/mol, 3,500 g/mol 내지 4,000 g/mol, 4,000 g/mol 내지 5,000 g/mol, 4,000 g/mol 내지 4,500 g/mol, 또는 4,500 g/mol 내지 5,000 g/mol의 수 평균 분자량(M_n)을 가질 수 있다.

실시형태에서, 재생 폴리에틸렌은 1,000,000 g/mol 이상, 예컨대 1,250,000 g/mol 이상, 1,500,000 g/mol 이상, 또는 1,750,000 g/mol 이상의 z-평균 분자량(M_z)을 가질 수 있다. 재생 폴리에틸렌은 또한 2,000,000 g/mol 이하, 예컨대 1,750,000 g/mol 이하, 1,500,000 g/mol 이하, 또는 1,250,000 g/mol 이하의 z-평균 분자량(M_z)을 가질 수 있다. 예를 들어, 재생 폴리에틸렌은 1,000,000 g/mol 내지 2,000,000 g/mol, 1,000,000 g/mol 내지 1,750,000 g/mol, 1,000,000 g/mol 내지 1,500,000 g/mol, 1,000,000 g/mol 내지 1,250,000 g/mol, 1,250,000 g/mol 내지 2,000,000 g/mol, 1,250,000 g/mol 내지 1,750,000 g/mol, 1,250,000 g/mol 내지 1,500,000 g/mol, 1,500,000 g/mol 내지 2,000,000 g/mol, 1,500,000 g/mol 내지 1,750,000 g/mol, 또는 1,750,000 g/mol 내지 2,000,000 g/mol의 z-평균 분자량(M_z)을 가질 수 있다.

실시형태에서, 재생 폴리에틸렌의 수 평균 분자량(M_n)에 대한 재생 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)의 비는 25 이상, 예컨대 27 이상, 29 이상, 31 이상, 또는 33 이상일 수 있다. 재생 폴리에틸렌의 수 평균 분자량(M_n)에 대한 재생 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)의 비는 또한 35 이하, 예컨대 33 이하, 31 이하, 29 이하, 또는 27 이하일 수 있다. 예를 들어, 재생 폴리에틸렌의 수 평균 분자량(M_n)에 대한 재생 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)의 비는 25 내지 35, 25 내지 33, 25 내지 31, 25 내지 29, 25 내지 27, 27 내지 35, 27 내지 33, 27 내지 31, 27 내지 29, 29 내지 35, 29 내지 33, 29 내지 31, 31 내지 35, 31 내지 33, 또는 33 내지 35일 수 있다. 재생 폴리에틸렌의 수평균 분자량(M_n)에 대한 재생 폴리에틸렌의 중량평균 분자량(M_w)의 비가 예를 들어 25 미만인　경우,　재생 폴리에틸렌을 포함하는 열가소성 조성물은 예를 들어 와이어 및 케이블용 절연체 및 재킷 층과 같은 물품을 제조하기 위한 적절한 가공성을 가질 수 없다. 또한, 재생 폴리에틸렌의 수 평균 분자량(M_n)에 대한 재생 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)의 비가 예를 들어 25 미만인 경우, 재생 폴리에틸렌을 포함하는 절연체 및 재킷 층은 일부 적용에 필요한 와이어 평활도 값을 갖지 않을 수 있다.

실시형태에서, 재생 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)에 대한 재생 폴리에틸렌의 z-평균 분자량(M_z)의 비는 10 이상, 예컨대 11 이상, 12 이상, 13 이상, 또는 14 이상일 수 있다. 재생 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)에 대한 재생　폴리에틸렌의 z-평균 분자량(M_z)의 비는 또한 15 이하, 예컨대 14 이하, 13 이하, 12 이하,　또는 11 이하일 수 있다. 예를 들어, 재생 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)에 대한 재생 폴리에틸렌의 z-평균 분자량(M_z)의 비는 10 내지 15, 10 내지 14, 10 내지 13, 10 내지 12, 10 내지 11, 11 내지 15, 11 내지 14, 11 내지 13, 11 내지 12, 12 내지 15, 12 내지 14, 12 내지 13, 13 내지 15, 13 내지 14, 또는 14 내지 15일 수 있다.

실시형태에서, 재생 폴리에틸렌은 105℃ 이상, 예컨대 110℃ 이상, 115℃ 이상, 120℃ 이상, 125℃ 이상, 또는 130℃ 이상의 융점(T_m)을 가질 수 있다. 재생 폴리에틸렌은 또한 135℃ 이하, 예컨대 130℃ 이하, 125℃ 이하, 120℃ 이하, 115℃ 이하, 또는 110℃ 이하의 융점(T_m)을 가질 수 있다. 예를 들어, 소비후 재생 폴리에틸렌은 또한 105℃ 내지 135℃, 105℃ 내지 130℃, 105℃ 내지 125℃, 105℃ 내지 120℃, 105℃ 내지 115℃, 105℃ 내지 110℃, 110℃ 내지 135℃, 110℃ 내지 130℃, 110℃ 내지 125℃, 110℃ 내지 120℃, 110℃ 내지 115℃, 115℃ 내지 135℃, 115℃ 내지 130℃, 115℃ 내지 125℃, 115℃ 내지 120℃, 120℃ 내지 135℃, 120℃ 내지 130℃, 120℃ 내지 125℃, 125℃ 내지 135℃, 125℃ 내지 130℃, 또는 130℃ 내지 135℃의 융점(T_m)을 가질 수 있다.

열가소성 조성물은 또한 임의의 형태의 최종 사용 제품으로도 가공되지 않은 미가공 원료 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 미가공 원료 폴리에틸렌은 유니모달 폴리에틸렌, 바이모달 폴리에틸렌, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 열가소성 조성물은 미가공 원료 폴리에틸렌을 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 25.0 중량% 이상, 예컨대 45.0 중량% 이상, 55.0 중량% 이상, 70.0 중량% 이상, 또는 95.0 중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다. 열가소성 조성물은 또한 미가공 원료 폴리에틸렌을 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 99.5 중량% 이하, 예컨대 95.0 중량% 이하, 70.0 중량% 이하, 55.0 중량% 이하, 또는 45.0 중량% 이하의 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물은 미가공 원료 폴리에틸렌을 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 25.0 중량% 내지 99.5 중량%, 25.0 중량% 내지 95.0 중량%, 25.0 중량% 내지 70.0 중량%, 25.0 중량% 내지 55.0 중량%, 25.0 중량% 내지 45.0 중량%, 45.0 중량% 내지 99.5 중량%, 45.0 중량% 내지 95.0 중량%, 45.0 중량% 내지 70.0 중량%, 45.0 중량% 내지 55.0 중량%, 55.0 중량% 내지 99.5 중량%, 55.0 중량% 내지 95.0 중량%, 55.0 중량% 내지 70.0 중량%, 70.0 중량% 내지 99.5 중량%, 70.0 중량% 내지 95.0 중량%, 또는 95.0 중량% 내지 99.5 중량%의 양으로 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 미가공 원료 폴리에틸렌은 유니모달 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 유니모달 폴리에틸렌은 당업계에 알려진 임의의 유형의 반응기 또는 반응기 구성(예를 들어, 유동층 기상 반응기, 루프 반응기, 교반 탱크 반응기, 병렬, 직렬 및/또는 이들의 임의의 조합의 회분식 반응기)을 사용하여 기상, 용액상 또는 슬러리 중합 공정 또는 이들의 임의의 조합에 의해 제조될 수 있다. 본원에 기재된 유니모달 폴리에틸렌을 제조하는데 사용되는 촉매는 지글러-나타, 메탈로센, 구속 기하학, 단일 부위 촉매 또는 크롬계 촉매를 포함할 수 있다.

실시형태에서, 유니모달 폴리에틸렌은 0.930 g/㎤ 이상, 예컨대 0.934 g/㎤ 이상, 0.938 g/㎤ 이상, 0.942 g/㎤ 이상, 또는 0.946 g/㎤ 이상의 밀도를 가질 수 있다. 유니모달 폴리에틸렌은 또한 0.950 g/㎤ 이하, 예컨대 0.946 g/㎤ 이하, 0.942 g/㎤ 이하, 0.938 g/㎤ 이하, 또는 0.934 g/㎤ 이하의 밀도를 가질 수 있다. 예를 들어, 유니모달 폴리에틸렌은 0.930 g/㎤ 내지 0.950 g/㎤, 0.930 g/㎤ 내지 0.946 g/㎤, 0.930 g/㎤ 내지 0.942 g/㎤, 0.930 g/㎤ 내지 0.938 g/㎤, 0.930 g/㎤ 내지 0.934 g/㎤, 0.934 g/㎤ 내지 0.950 g/㎤, 0.934 g/㎤ 내지 0.946 g/㎤, 0.934 g/㎤ 내지 0.942 g/㎤, 0.934 g/㎤ 내지 0.938 g/㎤, 0.938 g/㎤ 내지 0.950 g/㎤, 0.938 g/㎤ 내지 0.946 g/㎤, 0.938 g/㎤ 내지 0.942 g/㎤, 0.942 g/㎤ 내지 0.950 g/㎤, 0.942 g/㎤ 내지 0.946 g/㎤, 또는 0.9460 g/㎤ 내지 0.950 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다.

실시형태에서, 유니모달 폴리에틸렌은 0.50 dg/분 이상, 예컨대 0.60 dg/분 이상, 0.70 dg/분 이상, 0.80 dg/분 이상, 또는 0.90 dg/분 이상의 용융 지수(I₂)를 가질 수 있다. 유니모달 폴리에틸렌은 또한 1.00 dg/분 이하, 예컨대 0.90 dg/분 이하, 0.80 dg/분 이하, 0.70 dg/분 이하, 또는 0.60 dg/분 이하의 용융 지수(I₂)를 가질 수 있다. 예를 들어, 유니모달 폴리에틸렌은 0.50 dg/분 내지 1.00 dg/분, 0.50 dg/분 내지 0.90 dg/분, 0.50 dg/분 내지 0.80 dg/분, 0.50 dg/분 내지 0.70 dg/분, 0.50 dg/분 내지 0.60 dg/분, 0.60 dg/분 내지 1.00 dg/분, 0.60 dg/분 내지 0.90 dg/분, 0.60 dg/분 내지 0.80 dg/분, 0.60 dg/분 내지 0.70 dg/분, 0.70 dg/분 내지 1.00 dg/분, 0.70 dg/분 내지 0.90 dg/분, 0.70 dg/분 내지 0.80 dg/분, 0.80 dg/분 내지 1.00 dg/분, 0.80 dg/분 내지 0.90 dg/분, 또는 0.90 dg/분 내지 1.00 dg/분의 용융 지수(I₂)를 가질 수 있다.

실시형태에서, 유니모달 폴리에틸렌은 30 dg/분 이상, 예컨대 40 dg/분 이상, 50 dg/분 이상, 60 dg/분 이상, 또는 70 dg/분 이상의 고 하중 용융 지수(I₂₁)를 가질 수 있다. 유니모달 폴리에틸렌은 또한 80 dg/분 이하, 예컨대 70 dg/분 이하, 60 dg/분 이하, 50 dg/분 이하, 또는 40 dg/분 이하의 고 하중 용융 지수(I₂₁)를 가질 수 있다. 예를 들어, 유니모달 폴리에틸렌은 30 dg/분 내지 80 dg/분, 30 dg/분 내지 70 dg/분, 30 dg/분 내지 60 dg/분, 30 dg/분 내지 50 dg/분, 30 dg/분 내지 40 dg/분, 40 dg/분 내지 80 dg/분, 40 dg/분 내지 70 dg/분, 40 dg/분 내지 60 dg/분, 40 dg/분 내지 50 dg/분, 50 dg/분 내지 80 dg/분, 50 dg/분 내지 70 dg/분, 50 dg/분 내지 60 dg/분, 60 dg/분 내지 80 dg/분, 60 dg/분 내지 70 dg/분, 또는 70 dg/분 내지 80 dg/분의 고 하중 용융 지수(I₂₁)를 가질 수 있다.

실시형태에서, 유니모달 폴리에틸렌은 30 이상, 예컨대 74 이상, 118 이상, 162 이상, 또는 206 이상의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 가질 수 있다. 실시형태에서, 유니모달 폴리에틸렌은 또한 250 이하, 예컨대 206 이하, 162 이하, 118 이하, 또는 74 이하의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 가질 수 있다. 예를 들어, 유니모달 폴리에틸렌은 또한 30 내지 250, 20 내지 206, 30 내지 162, 30 내지 118, 30 내지 74, 74 내지 250, 74 내지 206, 74 내지 162, 74 내지 118, 118 내지 250, 118 내지 206, 118 내지 162, 162 내지 250, 162 내지 206, 또는 206 내지 250의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 가질 수 있다. 유니모달 폴리에틸렌의 용융 흐름 비(MFR₂₁)가 예를 들어 30 미만인 경우, 유니모달 폴리에틸렌을 포함하는 열가소성 조성물은 예를 들어 와이어 및 케이블용 절연체 및 재킷 층과 같은 물품을 제조하기 위한 적절한 가공성을 가질 수 없다. 또한, 유니모달 폴리에틸렌의 용융 흐름 비(MFR₂₁)가 예를 들어 30 미만인 경우, 유니모달 폴리에틸렌을 포함하는 절연층 및 재킷층은 일부 용도에 필요한 와이어 평활도 값을 갖지 않을 수 있다.

실시형태에서, 유니모달 폴리에틸렌은 100,000 g/mol 이상, 예컨대 110,000 g/mol 이상, 120,000 g/mol 이상, 130,000 g/mol 이상, 또는 140,000 g/mol 이상의 중량 평균 분자량(M_w)을 가질 수 있다. 유니모달 폴리에틸렌은 또한 150,000 g/mol 이하, 예컨대 140,000 g/mol 이하, 130,000 g/mol 이하, 120,000 g/mol 이하, 또는 110,000 g/mol 이하의 중량 평균 분자량(M_w)을 가질 수 있다. 예를 들어, 유니모달 폴리에틸렌은 100,000 g/mol 내지 150,000 g/mol, 100,000 g/mol 내지 140,000 g/mol, 100,000 g/mol 내지 130,000 g/mol, 100,000 g/mol 내지 120,000 g/mol, 100,000 g/mol 내지 110,000 g/mol, 110,000 g/mol 내지 150,000 g/mol, 110,000 g/mol 내지 140,000 g/mol, 110,000 g/mol 내지 130,000 g/mol, 110,000 g/mol 내지 120,000 g/mol, 120,000 g/mol 내지 150,000 g/mol, 120,000 g/mol 내지 140,000 g/mol, 120,000 g/mol 내지 130,000 g/mol, 130,000 g/mol 내지 150,000 g/mol, 130,000 g/mol 내지 140,000 g/mol, 또는 140,000 g/mol 내지 150,000 g/mol의 중량 평균 분자량(M_w)을 가질 수 있다.

실시형태에서, 유니모달 폴리에틸렌은 5,000 g/mol 이상, 예컨대 7,000 g/mol 이상, 9,000 g/mol 이상, 11,000 g/mol 이상, 또는 13,000 g/mol 이상의 수 평균 분자량(M_n)을 가질 수 있다. 유니모달 폴리에틸렌은 또한 15,000 g/mol 이하, 예컨대 13,000 g/mol 이하, 11,000 g/mol 이하, 9,000 g/mol 이하, 또는 7,000 g/mol 이하의 수 평균 분자량(M_n)을 가질 수 있다. 예를 들어, 유니모달 폴리에틸렌은 5,000 g/mol 내지 15,000 g/mol, 5,000 g/mol 내지 13,000 g/mol, 5,000 g/mol 내지 11,000 g/mol, 5,000 g/mol 내지 9,000 g/mol, 5,000 g/mol 내지 7,000 g/mol, 7,000 g/mol 내지 15,000 g/mol, 7,000 g/mol 내지 13,000 g/mol, 7,000 g/mol 내지 11,000 g/mol, 7,000 g/mol 내지 9,000 g/mol, 9,000 g/mol 내지 15,000 g/mol, 9,000 g/mol 내지 13,000 g/mol, 9,000 g/mol 내지 11,000 g/mol, 11,000 g/mol 내지 15,000 g/mol, 411000 g/mol 내지 13,000 g/mol, 또는 13,000 g/mol 내지 15,000 g/mol의 수 평균 분자량(M_n)을 가질 수 있다.

실시형태에서, 유니모달 폴리에틸렌은 1,000,000 g/mol 이상, 예컨대 1,500,000 g/mol 이상, 2,000,000 g/mol 이상, 또는 2,500,000 g/mol 이상의 z-평균 분자량(M_z)을 가질 수 있다. 유니모달 폴리에틸렌은 또한 3,000,000 g/mol 이하, 예컨대 2,500,000 g/mol 이하, 2,000,000 g/mol 이하, 또는 1,500,000 g/mol 이하의 z-평균 분자량(M_z)을 가질 수 있다. 예를 들어, 유니모달 폴리에틸렌은 1,00,000 g/mol 내지 3,000,000 g/mol, 1,00,000 g/mol 내지 2,500,000 g/mol, 1,000,000 g/mol 내지 2,000,000 g/mol, 1,000,000 g/mol 내지 1,500,000 g/mol, 1,500,000 g/mol 내지 3,000,000 g/mol, 1,500,000 g/mol 내지 2,500,000 g/mol, 1,500,000 g/mol 내지 2,000,000 g/mol, 2,000,000 g/mol 내지 3,000,000 g/mol, 2,000,000 g/mol 내지 2,500,000 g/mol, 또는 2,500,000 g/mol 내지 3,000,000 g/mol의 z-평균 분자량(M_z)을 가질 수 있다.

실시형태에서, 유니모달 폴리에틸렌의 수 평균 분자량(M_n)에 대한 유니모달 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)의 비는 10 이상, 예컨대 12 이상, 14 이상, 16 이상, 또는 18 이상일 수 있다. 유니모달 폴리에틸렌의 수 평균 분자량(M_n)에 대한 유니모달 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)의 비는 또한 20 이하, 예컨대 18 이하, 16 이하, 14 이하, 또는 12 이하일 수 있다. 예를 들어, 유니모달 폴리에틸렌의 수 평균 분자량(M_n)에 대한 유니모달 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)의 비는 10 내지 20, 10 내지 18, 10 내지 16, 10 내지 14, 10 내지 12, 12 내지 20, 12 내지 18, 12 내지 16, 12 내지 14, 14 내지 20, 14 내지 18, 14 내지 16, 16 내지 20, 16 내지 18, 또는 18 내지 20일 수 있다. 유니모달 폴리에틸렌의 수　평균 분자량(M_n)에 대한 유니모달 폴리에틸렌의 중량　평균　분자량(M_w)의 비가 예를 들어 10 미만인 경우, 유니모달 폴리에틸렌을 포함하는 열가소성 조성물은 예를 들어 와이어 및 케이블용 절연체 및 재킷 층과 같은 물품을 제조하기 위한 적절한 가공성을 가질 수 없다. 또한, 유니모달　폴리에틸렌의 수　평균 분자량(M_n)에 대한 유니모달　폴리에틸렌의 중량　평균　분자량(M_w)의 비가 예를 들어 10 미만인 경우, 유니모달 폴리에틸렌을 포함하는 절연체 및 재킷 층은 일부 적용에 필요한 와이어 평활도 값을 갖지 않을 수 있다.

실시형태에서, 유니모달　폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)에 대한 유니모달 폴리에틸렌의 z-평균 분자량(M_z)의 비는 10 이상, 예컨대 13 이상, 16 이상, 19 이상, 또는 22 이상일 수 있다. 유니모달 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)에 대한 유니모달　폴리에틸렌의 z-평균 분자량(M_z)의 비는 또한 25 이하, 예컨대 22 이하, 19 이하, 16 이하,　또는 13 이하일 수 있다. 예를 들어, 유니모달 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)에 대한 유니모달 폴리에틸렌의 z-평균 분자량(M_z)의 비는 10 내지 25, 10 내지 22, 10 내지 19, 10 내지 16, 10 내지 13, 13 내지 25, 13 내지 22, 13 내지 19, 13 내지 16, 16 내지 25, 16 내지 22, 16 내지 19, 19 내지 25, 19 내지 22, 또는 22 내지 25일 수 있다.

실시형태에서, 유니모달 폴리에틸렌은 120℃ 이상, 예컨대 122℃ 이상, 124℃ 이상, 또는 126℃ 이상의 융점(T_m)을 가질 수 있다. 실시형태에서, 유니모달 폴리에틸렌은 또한 130℃ 이하, 예컨대 128℃ 이하, 126℃ 이하, 또는 124℃ 이하의 융점(T_m)을 가질 수 있다. 예를 들어, 유니모달 폴리에틸렌은 또한 120℃ 내지 130℃, 120℃ 내지 128℃, 120℃ 내지 126℃, 120℃ 내지 124℃, 120℃ 내지 122℃, 122℃ 내지 130℃, 122℃ 내지 128℃, 122℃ 내지 126℃, 122℃ 내지 124℃, 또는 124℃ 내지 126℃의 융점(T_m)을 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, 미가공 원료 폴리에틸렌은 바이모달 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌은 에틸렌 단량체와 적어도 하나의 C₃-C₁₂ α-올레핀 공단량체의 중합된 반응 생성물일 수 있다. 예를 들어, 바이모달 폴리에틸렌 조성물의 실시형태는 에틸렌 단량체 및 1-부텐, 1-헥신 또는 양자 모두의 중합된 반응 생성물일 수 있다. 대안적으로, 바이모달 폴리에틸렌 조성물의 실시형태는 에틸렌 단량체 및 1-부텐, 1-옥텐 또는 양자 모두의 중합된 반응 생성물일 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌의 실시형태는 또한 에틸렌 단량체 및 1-헥센, 1-옥텐 또는 양자 모두의 중합된 반응 생성물일 수 있다. 일부 실시형태에서, C₃-C₁₂ α-올레핀 공단량체는 프로필렌이 아닐 수 있다. 즉, 적어도 하나의 C₃-C₁₂ α-올레핀 공단량체는 실질적으로 프로필렌이 없을 수 있다. 화합물이 "실질적으로 없는"이란 용어는 1.0 중량% 미만의 화합물을 재료 또는 혼합물이 포함한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 프로필렌이 실질적으로 없는 적어도 하나의 C₃-C₁₂ α-올레핀 공단량체는 1.0 중량% 미만의 프로필렌, 예컨대 0.8 중량% 미만의 프로필렌, 0.6 중량% 미만의 프로필렌, 0.4 중량% 미만의 프로필렌 또는 0.2 중량% 미만의 프로필렌을 포함할 수 있다.

실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌은 단일 반응기에서 촉매 시스템으로 생성될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "촉매 시스템"은 주 촉매, 트림 촉매(trim catalyst) 및 선택적으로 적어도 하나의 활성화제를 포함할 수 있다. 촉매 시스템은 또한 지지체와 같은 다른 성분을 포함할 수 있고, 주 촉매, 트림 촉매 및 선택적으로는 적어도 하나의 활성화제에 제한되지 않는다. 촉매 시스템의 실시형태는 주 촉매 및 메탈로센 트림 촉매를 포함할 수 있다. 촉매 시스템의 실시형태는 또한 올레핀 중합 분야에 통상 사용되는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 촉매 시스템의 실시형태는 하나 이상의 연속성(continuity) 첨가제, 흐름 보조제 및 대전방지 보조제를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 반응기는 기상 반응기일 수 있으나, 슬러리 상 반응기도 또한 사용될 수 있다.

촉매 시스템의 실시형태는 중합에 의해 바이모달 폴리에틸렌의 고분자량 분획을 생성하기 위한 적어도 하나의 촉매(본원에서는 때때로 "HMW 촉매"로 지칭됨), 및 중합에 의해 바이모달 폴리에틸렌의 저분자량 분획을 생성하기 위한 적어도 하나의 촉매 화합물(본원에서는 때때로 "LMW 촉매"로 지칭됨)을 포함할 수 있다.

HMW 촉매 및 LMW 촉매는 상이한 수소 응답성을 가질 수 있다. 즉, 에틸렌에 대한 수소 기체의 몰 비(H₂/C₂ 몰 비)가 변화될 때 촉매 각각에 의해 제조된 폴리에틸렌의 평균 분자량의 변화는 상이할 수 있다. 용어 "고 수소 응답성"은 H₂/C₂ 몰 비가 설정량만큼 변화할 때 상대적으로 큰 폴리에틸렌의 평균 분자량의 변화를 보이는 촉매를 지칭한다. 용어 "저 수소 응답성"은 H₂/C₂ 몰 비가 동일한 설정량만큼 변화할 때 상대적으로 적은 폴리에틸렌의 평균 분자량의 변화를 보이는 촉매를 지칭한다.

HMW 촉매 및 LMW 촉매는 상이한 공단량체 응답성을 가질 수 있다. 즉, 각 촉매 화합물에 의해 제조된 폴리에틸렌의 중량백분율과 같은 공단량체 함량은 상이할 수 있다. 용어 "양호한 통합체(incorporator)"는 비교적 높은 정도의 공단량체 통합을 나타내는 촉매를 지칭하는 반면, "불량한 통합체"는 비교적 적은 공단량체를 속박한다. 상대적으로 양호한 통합체 HMW 촉매 및 상대적으로 불량한 통합체 LMW 촉매를 활용하는 촉매 시스템에 있어서, "역 공단량체 분포"가 생성되며 HMW 성분 중에서의 공단량체 함량이 더 높아진다. 반대로, 불량한 통합체 HMW 촉매와 함께 사용된 양호한 통합체 LMW 촉매는 "정규(normal) 공단량체 분포"를 나타낸다.

촉매 시스템의 실시형태는 "바이모달 촉매 시스템"으로서 지칭될 수 있다. 그러한 촉매 시스템은 별도의 확인 가능한 고분자량 및 저분자량 분포를 가진 바이모달 폴리에틸렌 조성물을 생성한다. 용어 "바이모달 촉매 시스템"은 "이중(dual) 촉매"를 포함해 적어도 2개의 상이한 촉매 화합물을 포함하고, 각각 동일하거나 상이한 금속 기를 갖지만 일반적으로는 상이한 리간드 또는 촉매 구조를 갖는 임의의 제형, 혼합물, 또는 시스템을 포함할 수 있다. 대안적으로, 바이모달 촉매 시스템의 각각의 상이한 촉매 화합물은 단일 지지체 입자 상에 존재하며, 이 경우에 이중 촉매가 지지된 촉매로 간주된다. 그러나, 용어 "바이모달 촉매 시스템"은 또한 촉매 중 하나가 지지체 입자의 한 무리에 존재하고, 나머지 다른 촉매는 지지체 입자의 나머지 다른 무리에 존재하는 시스템 또는 혼합물을 광범위하게 포함한다. 이러한 실시형태에서, 두 지지된 촉매는 동시에 또는 순차적으로 단일 반응기에 도입되고, 중합이 지지된 촉매의 두 무리의 존재 하에서 수행된다. 대안적으로, 바이모달 촉매 시스템은 슬러리 형태로 지지되지 않은 촉매의 혼합물을 포함할 수 있다.

촉매 시스템의 실시형태는 주 촉매 및 트림 촉매를 포함할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 주 촉매는 적어도 하나의 촉매 화합물("주 촉매 화합물") 및 지지체를 포함하고, 또한 활성화제, 및/또는 전술한 바와 같은 임의의 다른 첨가제를 포함할 수도 있다. 주 촉매는 미네랄 오일과 같은 탄화수소 희석제 중 슬러리로서 전달될 수 있다. 트림 촉매는 트림 촉매 화합물을 포함한다. 이 트림 촉매 화합물은 또한 주 촉매 시스템에 존재할 수 있다. 트림 촉매는 또한 용매, 예컨대 탄화수소뿐 아니라 다른 첨가제를 포함할 수 있다.

트림 촉매 화합물의 실시형태는 분자 촉매 화합물, 예를 들어 메탈로센 촉매 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 트림 촉매는 저분자량 중합체 분획을 생성하는 데 이용될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 주 촉매는 고분자량 중합체 분획을 생성하는 데 이용될 수 있다.

주 촉매 화합물의 실시형태는 하나 이상의 15족 금속 함유 촉매 화합물을 포함할 수 있다. 15족 금속 함유 화합물은, 일반적으로 적어도 하나의 이탈기에 결합된 3족 내지 14족 금속 원자, 또는 3족 내지 7족, 또는 4족 내지 6족, 또는 4족 금속 원자, 및 적어도 2개의 15족 원자(이들 중 적어도 하나가 또한 또 다른 기를 통해 15족 또는 16족 원자에 결합됨)를 포함할 수 있다. 15족 원자 중 적어도 하나는 C₁ 내지 C₂₀ 탄화수소기, 헤테로원자 함유기, 규소, 게르마늄, 주석, 납 또는 인일 수 있는 또 다른 기를 통해 15족 또는 16족 원자에 결합될 수 있고, 여기서 15족 또는 16족 원자는 또한 결합하지 않을 수 있거나, 수소, 14족 원자 함유기, 할로겐 또는 헤테로원자 함유기에 결합할 수 있으며, 여기서 2개의 15족 원자 각각은 또한 시클릭기에 결합될 수 있고, 선택적으로는 수소, 할로겐, 헤테로원자 또는 하이드로카르빌기 또는 헤테로원자 함유기에 결합될 수 있다.

15족 금속 함유 화합물은 하기 화학식으로 나타낼 수 있다:

[화학식 1]

또는

[화학식 2]

상기 식에서, M은 3족 내지 12족 전이 금속 또는 13족 또는 14족 주족 금속, 또는 4족, 5족, 또는 6족 금속 또는 4족 금속, 또는 지르코늄, 티타늄 또는 하프늄이고, 각 X는 독립적으로 이탈기이다. X는 음이온성 이탈기일 수 있다. X는 수소, 하이드로카르빌기, 헤테로원자 또는 할로겐일 수 있다. X는 알킬일 수 있고, y는 0 또는 1(y가 0인 경우, 기 L'은 부재임)이고, n은 M의 산화 상태로, +3, +4, 또는 +5일 수 있거나, +4일 수 있고, m은 YZL 또는 YZL' 리간드의 형식 전하로, 0, -1, -2 또는 -3일 수 있거나, -2일 수 있고, L은 15족 또는 16족 원소, 바람직하게는 질소이고, L'은 15족 또는 16족 원소 또는 14족 함유기, 바람직하게는 탄소, 규소 또는 게르마늄이고, Y는 15족 원소, 바람직하게는 질소 또는 인, 더욱 바람직하게는 질소이고, Z는 15족 원소, 바람직하게는 질소 또는 인, 더욱 바람직하게는 질소이고, R¹ 및 R²는 독립적으로 C₁ 내지 C₂₀ 탄화수소기, 규소, 게르마늄, 주석, 납, 할로겐, 인, 또는 최대 20개의 탄소 원자를 가진 헤테로원자 함유기, 바람직하게는 C₂ 내지 C₂₀ 알킬, 아릴 또는 아르알킬기, 더욱 바람직하게는 선형, 분지형 또는 시클릭 C₂ 내지 C₂₀ 알킬기, 가장 바람직하게는 C₂ 내지 C₆ 탄화수소기이다. R¹ 및 R²는 또한 서로 상호연결될 수 있고, R³은 부재하거나, 탄화수소기, 수소, 할로겐, 헤테로원자 함유기이고, 바람직하게는 선형, 시클릭, 분지형의 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고, 더욱 바람직하게는 R³은 부재하거나, 수소 또는 알킬기이고, 가장 바람직하게는 수소이고, R⁴ 및 R⁵는 독립적으로 바람직하게는 최대 20개의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 3 내지 10개의 탄소 원자, 보다 더욱 바람직하게는 C₁ 내지 C₂₀ 탄화수소기, C₁ 내지 C₂₀ 아릴기 또는 C₁ 내지 C₂₀ 아르알킬기, 또는 헤테로원자-함유기, 예컨대 PR₃(여기서 R은 알킬기임)을 갖는, 알킬기, 아릴기, 치환된 아릴기, 시클릭 알킬기, 치환된 시클릭 알킬기, 시클릭 아르알킬기, 치환된 시클릭 아르알킬기 또는 다중고리 시스템이고, R¹ 및 R²는 서로 상호연결될 수 있고/거나, R⁴ 및 R⁵는 서로 상호연결될 수 있고, R⁶ 및 R⁷은 독립적으로 부재하거나, 수소, 알킬기, 할로겐, 헤테로원자 또는 하이드로카르빌기, 바람직하게는 선형, 시클릭 또는 분지형의 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고, 더욱 바람직하게는 부재하고, *R는 부재하거나, 수소, 14족 원자 함유기, 할로겐, 또는 헤테로원자 함유기이다.

"YZL 또는 YZL' 리간드의 형식 전하"란 금속 및 이탈기 X가 없는 전체 리간드의 전하를 의미한다.

"R¹ 및 R²는 또한 상호연결될 수 있다"란, R¹ 및 R²는 서로 직접적으로 결합될 수 있거나, 다른 기를 통해 서로 결합될 수 있다는 것을 의미한다. "R⁴ 및 R⁵는 또한 상호연결될 수 있다"란, R⁴ 및 R⁵는 서로 직접적으로 결합될 수 있거나, 다른 기를 통해 서로 결합될 수 있다는 것을 의미한다.

알킬기는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 또는 알케닐 라디칼, 알키닐 라디칼, 시클로알킬 라디칼, 또는 아릴 라디칼, 아실 라디칼, 아로일 라디칼, 알콕시 라디칼, 아릴옥시 라디칼, 알킬티오 라디칼, 디알킬아미노 라디칼, 알콕시카르보닐 라디칼, 아릴옥시카르보닐 라디칼, 카르바모일 라디칼, 알킬- 또는 디알킬-카르바모일 라디칼, 아실옥시 라디칼, 아실아미노 라디칼, 아로일아미노 라디칼, 직쇄형, 분지형 또는 시클릭, 알킬렌 라디칼 또는 그 조합일 수 있다. 아르알킬기는 치환된 아릴기인 것으로 정의된다.

R⁴ 및 R⁵는 독립적으로 하기 화학식 3으로 나타낸 기일 수 있다:

[화학식 3]

상기 식에서, R⁸ 내지 R¹²는 각각 독립적으로 수소, C₁ 내지 C₄₀ 알킬기, 할라이드, 헤테로원자, 최대 40개의 탄소 원자를 함유하는 헤테로원자 함유기, 바람직하게는 C₁ 내지 C₂₀ 선형 또는 분지형 알킬기, 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 또는 부틸기이고, 임의의 두 R기는 시클릭기 및/또는 헤테로시클릭기를 형성할 수 있다. 시클릭기는 방향족일 수 있다. R⁹, R¹⁰, 및 R¹²는 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필 또는 부틸기(모든 이성질체 포함)일 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 화학식 3의 R기 중 임의의 3개는 메틸기일 수 있고, 화학식 3의 다른 R기의 임의의 2개는 수소일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, R⁹, R¹⁰, 및 R¹²는 메틸이고, R⁸ 및 R¹¹은 수소이다.

R⁴ 및 R⁵는 모두 하기 화학식 4로 나타낸 기일 수 있다:

[화학식 4]

상기 식에서, M은 4족 금속, 바람직하게는 지르코늄, 티타늄 또는 하프늄이고, 보다 더욱 바람직하게는 지르코늄이고; 각각의 L, Y 및 Z는 질소이고; 각각의 R¹ 및 R²는 -CH₂-CH₂-이고; R³은 수소이고; R⁶ 및 R⁷은 부재하다.

15족 및 금속 함유 화합물은 화합물 I(또한, 하기에 나타낸 "비스(아릴아미도)Zr 디벤질"로 지칭됨)일 수 있다:

[화합물 1]

화합물 1의 표기에서, "Bn"은 벤질기를 의미한다.

15족 및 금속 함유 촉매 화합물은 본 기술 분야에 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 일부 경우에, 유럽 특허 출원 공개 EP 0 893 454 Al, 미국 특허 5,889,128 및 미국 특허 5,889,128에 인용된 참조문헌에 개시된 방법이 적합하다.

일부 실시형태에서, 이들 화합물의 직접적인 합성은 하기를 포함한다: 중성 리간드(예를 들어, 화학식 1 또는 2의 YZL 또는 YZL')를 MⁿX_n(M은 3족 내지 14족 금속이고, n은 M의 산화 상태이고, 각각의 X는 음이온성기, 예컨대 할라이드임)과 비배위 또는 약배위 용매(예컨대, 에테르, 톨루엔, 자일렌, 벤젠, 메틸렌 클로라이드 및/또는 헥산 또는 비등점이 60℃ 초과인 다른 용매)에서, 20 내지 150℃(예컨대 20 내지 100℃)에서, 24시간 이상 동안 반응시킨 다음 혼합물을 과량(예컨대 4당량 이상)의 에테르 중 메틸 마그네슘 브로마이드와 같은 알킬화제로 처리하는 것을 포함한다. 마그네슘 염은 여과에 의해 제거되고, 표준 기술에 의해 금속 착물이 단리된다.

15족 및 금속 함유 화합물은, 중성 리간드(예를 들어, 화학식 1 또는 2의 YZL 또는 YZL')를 화학식 MⁿX_n (식 중, M은 3족 내지 14족 금속이고, n은 M의 산화 상태이고, 각각의 X는 음이온성 이탈기임)로 나타낸 화합물과 비배위 또는 약배위 용매 중에서, 20℃ 이상에서(바람직하게는 20 내지 100℃) 반응시킨 다음, 혼합물을 과량의 알킬화제로 처리한 다음, 금속 착물을 회수하는 것을 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다. 톨루엔, 자일렌, 벤젠 및/또는 헥산과 같은 용매는 비등점이 60℃ 초과일 수 있다. 용매는 에테르 및/또는 메틸렌 클로라이드를 포함할 수 있다.

일반적으로, 메탈로센 화합물은 적어도 하나의 금속 원자에 결합된 하나 이상의 리간드를 가진 절반 및 전체 샌드위치 화합물을 포함할 수 있다. 전형적인 메탈로센 화합물은 일반적으로 적어도 하나의 금속 원자에 결합된 하나 이상의 이탈기(들) 및 하나 이상의 리간드(들)를 함유하는 것으로서 기술된다.

리간드는 일반적으로 하나 이상의 개방형, 비고리형 또는 융합된 고리(들) 또는 고리 시스템(들) 또는 이들의 조합으로 나타내어진다. 이들 리간드, 바람직하게는 고리(들), 또는 고리 시스템(들)은 원소의 주기율표의 13족 내지 16족 원자로부터 선택된 원자들로 구성될 수 있다. 원자는 탄소, 질소, 산소, 규소, 황, 인, 게르마늄, 붕소 및 알루미늄 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 고리(들) 또는 고리 시스템(들)은 예컨대 이에 제한되는 것은 아니나 시클로펜타디에닐 리간드, 또는 시클로펜타디에닐-유형 리간드 구조 또는 기타 유사한 작용성 리간드 구조, 예컨대 펜타디엔, 시클로옥타테트라엔디일 또는 이미드 리간드로 구성될 수 있다. 금속 원자는 원소의 주기율표의 3족 내지 15족 및 란타나이드 또는 악티나이드 계열로부터 선택될 수 있다. 금속은 4족 내지 12족, 또는 4족, 5족 및 6족의 전이 금속일 수 있거나, 전이 금속은 4족의 것이다.

촉매 조성물은 하기 화학식 5로 나타낸 하나 이상의 메탈로센 촉매 화합물을 포함할 수 있다:

[화학식 5]

상기 식에서, M은 원소의 주기율표로부터의 금속 원자이고, 3족 내지 12족 금속일 수 있거나, 원소의 주기율표의 란타나이드 또는 악티나이드 계열의 것일 수 있다. M은 4족, 5족 또는 6족 전이 금속일 수 있거나, M은 4족 전이 금속이거나, M은 지르코늄, 하프늄 또는 티타늄이다. 리간드인 L^A 및 L^B는 개방형, 비고리형, 또는 융합된 고리(들) 또는 고리 시스템(들)일 수 있고, 비치환된 또는 치환된, 시클로펜타디에닐 리간드 또는 시클로펜타디에닐-유형 리간드, 헤테로원자 치환된 및/또는 헤테로원자 함유 시클로펜타디에닐-유형 리간드를 포함하는 임의의 부수적 리간드 시스템일 수 있다. 리간드의 비제한적인 예는 시클로펜타디에닐 리간드, 시클로펜타페난트렌일 리간드, 인데닐 리간드, 벤진데닐 리간드, 플루오레닐 리간드, 옥타하이드로플루오레닐 리간드, 시클로옥타테트라엔디일 리간드, 시클로펜타시클로도데센 리간드, 아제닐 리간드, 아줄렌 리간드, 펜탈렌 리간드, 포스포일 리간드, 포스피니민(국제공개 WO 99/40125호), 피롤릴 리간드, 피라졸릴 리간드, 카르바졸릴 리간드, 보라벤젠 리간드 등, 및 이들의 수소화된 버전, 예를 들어 테트라하이드로인데닐 리간드를 포함한다. L^A 및 L^B는 M에 π-결합할 수 있는 임의의 다른 리간드 구조일 수 있다. L^A 및 L^B의 원자 분자량은 60 a.m.u.를 초과할 수 있거나 65 a.m.u.를 초과할 수 있다. L^A 및 L^B는 하나 이상의 헤테로원자, 예를 들어 질소, 규소, 붕소, 게르마늄, 황 및 인을 탄소 원자와 조합하여 포함해 개방형, 비고리형 또는 바람직하게는, 융합된, 고리 또는 고리 시스템, 예를 들어 헤테로-시클로펜타디에닐 부수 리간드를 형성할 수 있다. 다른 L^A 및 L^B 리간드는 이에 제한되는 것은 아니라 아미드, 포스피드, 알콕시드, 아릴옥사이드, 이미드, 카르보리드, 보롤리드, 포르피린, 프탈로시아닌, 코린 및 기타 폴리아조마크로사이클을 포함한다. 독립적으로, 각각의 L^A 및 L^B는 M에 결합된 동일하거나 상이한 유형의 리간드일 수 있다. 화학식 5의 하나의 대안에서 L^A 및 L^B 중 하나만 존재할 수 있다.

독립적으로, 각각의 L^A 및 L^B는 미치환되거나 치환기 R의 조합으로 치환될 수 있다. 치환기 R의 비제한적인 예는 수소, 또는 선형, 분지형 알킬 라디칼, 또는 알케닐 라디칼, 알키닐 라디칼, 시클로알킬 라디칼, 또는 아릴 라디칼, 아실 라디칼, 아로일 라디칼, 알콕시 라디칼, 아릴옥시 라디칼, 알킬티오 라디칼, 디알킬아미노 라디칼, 알콕시카르보닐 라디칼, 아릴옥시카르보닐 라디칼, 카르바모일 라디칼, 알킬- 또는 디알킬-카르바모일 라디칼, 아실옥시 라디칼, 아실아미노 라디칼, 아로일아미노 라디칼, 직쇄형, 분지형 또는 시클릭, 알킬렌 라디칼 또는 그 조합으로부터 선택된 군으로부터 하나 이상을 포함한다. 바람직한 실시형태에서, 치환기 R은 최대 50개의 비-수소 원자, 바람직하게는 1 내지 30개의 탄소를 가질 수 있고, 이는 또한 할로겐 또는 헤테로원자 등으로 치환될 수 있다. 알킬 치환기 R의 비제한적인 예는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 시클로펜틸, 시클로헥실, 벤질 또는 페닐기 등 및 이들의 모든 이성질체, 예를 들어 3차 부틸, 이소프로필 등을 포함한다. 다른 하이드로카르빌 라디칼은 플루오로메틸, 플루오로에틸, 디플루오로에틸, 요오도프로필, 브로모헥실, 클로로벤질 및 하이드로카르빌 치환된 오르가노메탈로이드 라디칼, 예컨대 트리메틸실릴, 트리메틸게르밀, 메틸디에틸실릴 등; 및 할로카르빌-치환된 오르가노메탈로이드 라디칼, 예컨대 트리스(트리플루오로메틸)실릴, 메틸-비스(디플루오로메틸)실릴, 브로모메틸디메틸게르밀 등; 및 이치환된 붕소 라디칼, 예컨대 디메틸붕소; 및 이치환된 닉토겐(pnictogen) 라디칼, 예컨대 디메틸아민, 디메틸포스핀, 디페닐아민, 메틸페닐포스핀, 찰코겐 라디칼, 예컨대 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 페녹시, 메틸술파이드 및 에틸술파이드를 포함한다. 비-수소 치환기 R은 비제한적으로 비닐-종결된 리간드를 비롯한, 예를 들어 부트-3-에닐, 프로프-2-에닐, 헥스-5-에닐 등을 포함한 올레핀계 불포화 치환기와 같은 올레핀을 비롯해 원자 탄소, 규소, 붕소, 알루미늄, 질소, 인, 산소, 주석, 황, 게르마늄 등을 포함한다. 또한, 적어도 2개의 R기, 바람직하게는 2개의 인접한 R기는 결합되어 탄소, 질소, 산소, 인, 규소, 게르마늄, 알루미늄, 붕소 또는 이들의 조합으로부터 선택된 3 내지 30개의 원자를 가진 고리 구조를 형성한다. 또한, 치환기 R은 금속 M과의 탄소 시그마 결합을 형성할 수 있다.

적어도 하나의 이탈기 Q와 같은 다른 리간드가 금속 M에 결합될 수 있다. Q는 M에 시그마 결합을 갖는 모노음이온성의 불안정한 리간드일 수 있다. 금속의 산화 상태에 따라, n의 값은 0, 1 또는 2일 수 있으므로 상기 화학식 5는 중성 메탈로센 촉매 화합물을 나타낸다.

Q 리간드의 비제한적인 예는 약염기, 예컨대 아민, 포스핀, 에테르, 카르복실레이트, 디엔, 탄소수 1 내지 20의 하이드로카르빌 라디칼, 하이드라이드 또는 할로겐 등 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 둘 이상의 Q는 융합된 고리 또는 고리 시스템의 일부를 형성할 수 있다. Q 리간드의 다른 예는 시클로부틸, 시클로헥실, 헵틸, 톨릴, 트리플루오로메틸, 테트라메틸렌, 펜타메틸렌, 메틸리덴, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 페녹시, 비스(N-메틸아닐리드), 디메틸아미드, 디메틸포스파이드 라디칼 등을 포함하며 상술된 바와 같은 R에 대한 치환기를 포함한다.

촉매 조성물은 하나 이상의 메탈로센 촉매 화합물을 포함할 수 있고, 여기서 화학식 5의 L^A 및 L^B는 하기 화학식 6으로 나타낸 바와 같이 적어도 하나의 가교기 A에 의해 서로 가교된다:

[화학식 6]

화학식 6의 화합물은 가교된 메탈로센 촉매 화합물로서 공지되어 있다. L^A, L^B, M, Q 및 n은 상기 정의된 바와 같다. 가교기 A의 비제한적인 예는 이에 제한되는 것은 아니나, 탄소, 산소, 질소, 규소, 알루미늄, 붕소, 게르마늄 및 주석 원자 또는 이들의 조합 중 적어도 하나와 같은 이가 모이어티로도 종종 지칭되는 적어도 하나의 13족 내지 16족 원자를 함유하는 가교기를 포함한다. 가교기 A는 탄소, 규소 또는 게르마늄 원자를 함유할 수 있고, 바람직하게는 A는 적어도 하나의 규소 원자 또는 적어도 하나의 탄소 원자를 함유한다. 가교기 A는 또한 할로겐 및 철을 포함하는 상기 정의된 바와 같은 치환기 R을 또한 함유할 수 있다. 가교기 A의 비제한적인 예는 R'₂C, R'₂Si, R'₂Si R'₂Si, R'₂Ge, R'P로 나타내어질 수 있으며, 여기서 R'은 독립적으로 하이드라이드, 하이드로카르빌, 치환된 하이드로카르빌, 할로카르빌, 치환된 할로카르빌, 하이드로카르빌-치환된 오르가노메탈로이드, 할로카르빌-치환된 오르가노메탈로이드, 이치환된 붕소, 이치환된 닉토겐, 치환된 찰코겐 또는 할로겐인 라디칼기이거나 둘 이상의 R'은 결합되어 고리 또는 고리 시스템을 형성할 수 있다. 화학식 4의 가교된 메탈로센 촉매 화합물은 둘 이상의 가교기 A를 가질 수 있다(EP 0 664 301 Bl).

메탈로센 촉매 화합물은, 화학식 5 및 6의 리간드 L^A 및 L^B 상 R 치환기가 리간드 서로에 대해 동일하거나 상이한 개수의 치환기로 치환된 것일 수 있다. 화학식 5 및 6의 리간드 L^A 및 L^B는 서로 상이할 수 있다.

주 촉매 시스템은 상기 화학식 2로 나타낸 주 촉매 화합물, 예컨대 화학식 [(2,3,4,5,6- Me₅C₆)NCH₂CH₂]₂NHZrBn₂(여기서, 2,3,4,5,6-Me₅C₆은 펜타메틸페닐기를 나타내고, Bn은 벤질기임)를 가진 화합물을 포함한다. 선택적으로, 주 촉매 시스템은 (n-부틸시클로펜타디에닐)₂지르코늄(IV) 디클로라이드 또는 (프로필시클로펜타디에닐)(1,3-디메틸-4,5,6,7-테트라하이드로인데닐)지르코늄(IV) 디메틸과 같은 지르코노센 화합물과 같은 상기 화학식 5로 나타낼 수 있는 제2 주 촉매 화합물을 포함할 수 있다.

촉매 제형에서 LMW 촉매 화합물에 대한 HMW 촉매 화합물의 몰 비는 1:20 내지 20:1, 또는 1:10 내지 10:1, 또는 1:5 내지 5:1, 또는 1:1 내지 5:1, 또는 1:1 내지 3:1의 범위일 수 있다.

트림 촉매는 하기 화학식 7로 나타낼 수 있는 촉매 화합물을 포함할 수 있다; 구체적으로, 화학식 7은 (1,3-디메틸-4,5,6,7-테트라하이드로인덴)(메틸 시클로펜타디에닐)지르코늄 디메틸을 나타낸다:

[화학식 7]

본원에서 사용되는, 용어 "활성화제"는 전이 금속 화합물이 올레핀과 같이 불포화된 단량체를 올리고머화 또는 중합하는 속도를 증가시키는 시약의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 활성화제는 분자량, 분지의 정도, 공단량체 함량, 또는 올리고머 또는 중합체의 다른 특성에 또한 영향을 미칠 수 있다. 전이 금속 화합물은 배위 또는 양이온성 올리고머화 및 또는 중합을 허용하기에 충분한 임의의 방식에서 올리고머화 및/또는 중합 촉매작용을 위해 활성화될 수 있다.

알루목산 활성화제가 촉매 조성물 중 하나 이상에 대한 활성화제로서 이용될 수 있다. 알루목산(들) 또는 알루미녹산(들)은 --Al(R)--O-- 서브유닛을 함유하는 올리고머 화합물이며, 여기서 R은 알킬기이다. 알루목산의 예는 메틸알루목산(MAO), 개질된 메틸알루목산(MMAO), 에틸알루목산, 및 이소부틸알루목산을 포함한다. 알킬알루목산 및 개질된 알킬알루목산은 촉매 활성화제로서, 특히 추출가능한 리간드가 할라이드인 경우 적합하다. 상이한 알루목산 및 개질된 알루목산의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 추가 설명을 위해, 미국 특허 제4,665,208호; 제4,952,540호; 제5,041,584호; 제5,091,352호; 제5,206,199호; 제5,204,419호; 제4,874,734호; 제4,924,018호; 제4,908,463호; 제4,968,827호; 제5,329,032호; 제5,248,801호; 제5,235,081호; 제5,157,137호; 제5,103,031호; 및 유럽 특허 제0 561 476호; 유럽 특허 제0 279 586호; 유럽 특허 제0 516 476호; 유럽 특허 제0 594 218호; 및 국제공개 WO 94/10180호를 참조한다.

활성화제가 알루목산(개질 또는 개질되지 않음)일 때, 활성화제의 최대량은 (금속 촉매 부위당) 촉매 전구체에 대한 5000-배 몰 과량 Al/M이 되도록 선택될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로 활성화제-대-촉매-전구체의 최소량은 1:1 몰비로 설정될 수 있다.

활성화제(또는 스카벤져)로서 활용될 수 있는 알루미늄 알킬 또는 오르가노알루미늄 화합물은 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리-n-헥실알루미늄, 트리-n-옥틸알루미늄 등을 포함한다.

촉매 시스템은 지지체 물질 또는 담체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나 이상의 촉매 화합물 및/또는 하나 이상의 활성화제는 하나 이상의 지지체 또는 담체 상에 침착되거나, 이와 접촉하거나, 이로 기화되거나, 이에 결합하거나, 또는 이의 내에 혼입되거나, 이의 내에, 또는 이의 상에 흡착 또는 흡수될 수 있다. 따라서, 상술된 촉매 화합물뿐 아니라 다른 전이 금속 촉매 화합물 및/또는 촉매 시스템은 하기 기술된 바와 같이 또는 당업계에 익히 공지된 지지체 방법 중 하나를 이용하여 하나 이상의 지지체 물질 또는 담체로 조합될 수 있다. 예를 들어, 메탈로센 촉매 화합물 또는 촉매 시스템은 예를 들어 지지체 또는 담체 상에 침착되거나, 이와 접촉하거나, 또는 이의 내에 혼입되거나, 이의 내에, 또는 이의 상에 흡착 또는 흡수될 때 지지된 형태로 존재한다.

본원에서 사용되는, 용어 "지지체" 및 "담체"는 상호교환적으로 사용되며, 다공성 지지체 물질, 예를 들어 활석, 무기 옥사이드 및 무기 클로라이드를 포함한 임의의 지지체 물질이다. 다른 담체는 수지성 지지체 물질, 예컨대 폴리스티렌, 작용화되거나 가교된 유기 지지체, 예컨대 폴리스티렌 디비닐 벤젠 폴리올레핀 또는 중합체성 화합물, 제올라이트, 점토, 또는 임의의 다른 유기 또는 무기 지지체 물질 등, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

예시적인 지지체 물질, 예컨대 무기 옥사이드는 2, 3, 4, 5, 13 또는 14족 금속 옥사이드를 포함한다. 바람직한 지지체는 탈수되거나 탈수되지 않을 수 있는 실리카, 흄드 실리카, 알루미나(예를 들어, 국제공개 WO 99/60033호 참조), 실리카-알루미나 및 이들의 혼합물을 포함한다. 다른 유용한 지지체는 마그네시아, 티타니아, 지르코니아, 염화마그네슘(미국 특허 제5,965,477호), 몬모릴로나이트(유럽 특허 EP 0 511 665호), 필로실리케이트, 제올라이트, 활석, 점토(미국 특허 제6,034,187호) 등을 포함한다. 또한, 이들 지지체 재료의 조합물, 예를 들어, 실리카-크롬, 실리카-알루미나, 실리카-티타니아 등이 사용될 수 있다. 추가적인 지지체 재료는 유럽 특허 EP 0 767 184호에 기재된 다공성 아크릴성 중합체를 포함할 수 있으며, 이 문헌은 본원에 참조로 통합된다. 다른 지지체 물질은 국제공개 WO 99/47598호에 개시된 바와 같은 나노복합체; 국제공개 WO 99/48605호에 개시된 바와 같은 에어로겔; 미국 특허 제5,972,510호에 개시된 구립(spherulite); 및 국제공개 WO 99/50311호에 개시된 바와 같은 중합체 비드를 포함한다.

일부 실시형태에서, 촉매 시스템의 모든 촉매 화합물은 독립적으로 지지되지 않거나, 대안적으로 지지체 물질 상에 지지될 수 있으며, 후자의 경우 촉매 시스템은 지지된 촉매 시스템이다. 각각의 촉매 화합물이 지지되는 경우, 촉매 화합물은 동일한 지지체 물질(예를 들어, 동일한 입자) 상에 또는 상이한 지지체 물질(예를 들어, 상이한 입자) 상에 존재할 수 있다. 바이모달 촉매 시스템은 슬러리 형태 및/또는 용액 형태의 지지되지 않은 촉매 화합물의 혼합물을 포함한다. 지지체 재료는 실리카(예를 들어, 흄드 실리카), 알루미나, 점토 또는 활석일 수 있다. 흄드 실리카는 친수성(미처리), 대안적으로 소수성(처리)일 수 있다. 일부 양태에서, 지지체는 소수성 흄드 실리카로서, 이는 미처리된 흄드 실리카를 디메틸디클로로실란, 폴리디메틸실록산 유체, 또는 헥사메틸디실라잔과 같은 처리제로 처리함으로써 제조될 수 있다. 일부 양태에서, 처리제는 디메틸디클로로실란이다.

일부 실시형태에서, 지지체 물질, 예컨대 무기 옥사이드는 10 m²/g 내지 700 m²/g 범위의 표면적, 0.1 ㎤/g 내지 4.0 ㎤/g 범위의 기공 부피 및 5 마이크론 내지 500 마이크론 범위의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 보다 바람직하게는, 지지체 물질의 표면적은 50 m²/g 내지 500 m²/g 범위이고, 기공 부피는 0.5 ㎤/g 내지 3.5 ㎤/g이고, 평균 입자 크기는 10 마이크론 내지 200 마이크론이다. 가장 바람직하게는, 지지체 물질의 표면적은 100 m²/g 내지 400 m²/g 범위이고, 기공 부피는 0.8 ㎤/g 내지 3.0 ㎤/g이고, 평균 입자 크기는 5 마이크론 내지 100 마이크론이다. 담체의 평균 기공 크기는 전형적으로 10 옹스트롬 내지 1,000 옹스트롬, 대안적으로 50 옹스트롬 내지 500 옹스트롬 및 일부 실시형태에서 75 옹스트롬 내지 350 옹스트롬 범위의 기공 크기를 갖는다. 중합 촉매 화합물 또는 촉매 시스템을 지지하기 위한 다양한 다른 방법이 당업계에 존재한다. 예를 들어, 메탈로센 촉매 화합물은 예를 들어 미국 특허 제5,473,202호 및 제5,770,755호에 기재된 바와 같이 중합체 결합된 리간드를 함유할 수 있다. 메탈로센 촉매 화합물은 예를 들어 미국 특허 제5,648,310호에 기재된 바와 같이 분무 건조될 수 있다. 메탈로센 촉매 화합물과 함께 사용되는 지지체는 유럽 특허 EP 0 802 203에 기재된 바와 같이 작용화될 수 있거나, 적어도 하나의 치환기 또는 이탈기는 미국 특허 제5,688,880호에 기재된 바와 같이 선택된다.

본원에 개시된 폴리에틸렌 제형은 기상 공정에 의해 제조될 수 있다. 제형은 단일 반응기에서 제조될 수 있다. 본원에 개시된 폴리에틸렌 제형은 또한 단일 기상 반응기에서 제조될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 반응기는 기상 유동층 중합 반응기이다.

폴리에틸렌은 단계적 기상 반응기를 이용하여 생성될 수 있다. 상업적 중합 시스템은 예를 들어 하기에 기재되어 있다: 문헌["Volume 2, Metallocene-Based Polyolefins," at pages 366-378 (John Scheirs & W. Kaminsky, eds. John Wiley & Sons, Ltd. 2000)]; 미국 특허 제5,665,818호; 5,677,375호; 및 6,472,484호; 및 유럽 특허 EP 0 517 868 및 EP 0 794 200.

기상 공정은 유동층 반응기를 활용할 수 있다. 유동층 반응기는 반응 구역 및 소위 속도 감소 구역을 포함할 수 있다. 반응 구역은 성장 중인 중합체 입자, 형성된 중합체 입자, 및 반응 구역을 통한 중합 열을 제거하기 위한 기상 단량체 및 희석제의 연속적인 흐름에 의해 유동화된 소량의 촉매 입자로 이루어진 층을 포함할 수 있다. 선택적으로, 재순환 가스의 일부는 냉각 및 압축되어, 반응 구역으로 재투입될 때 순환 가스 스트림의 열 제거 용량을 증가시키는 액체를 형성할 수 있다. 적합한 가스 흐름은 간단한 실험에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 순환 가스 스트림에 대한 기상 단량체의 구성은 반응기로부터 미립자 중합체 생성물 및 이에 결합한 단량체가 회수될 수 있는 속도와 동일한 속도일 수 있고, 반응기를 통과하는 가스의 조성은 본질적으로 반응 구역 내에서 정상 상태 기상 조성을 유지하도록 조정될 수 있다. 반응 구역을 떠나는 가스는 비말동반된 입자가 제거되는 속도 감소 구역을 통과할 수 있다. 더 미세한 비말동반된 입자 및 분진은 사이클론 및/또는 미세 필터에서 제거될 수 있다. 기체는 열 교환기를 통과하여 중합 열이 제거될 수 있고, 압축기에서 압축된 다음, 반응 구역으로 되돌아 갈 수 있다. 추가 반응기 상세사항 및 반응기를 작동시키는 방식은 예를 들어 미국 특허 제3,709,853호; 제4,003,712호; 제4,011,382호; 제4,302,566호; 제4,543,399호; 제4,882,400호; 제5,352,749호; 및 제5,541,270호; 유럽 특허출원공개 EP 0802202호; 및 벨기에 특허 제839,380호에 기재되어 있다.

유동층 공정의 반응기 온도는 바람직하게는 30℃ 또는 40℃ 또는 50℃부터 90℃ 또는 100℃ 또는 110℃ 또는 120℃ 또는 150℃까지의 범위일 수 있다. 일반적으로, 반응기 온도는 반응기 내의 에틸렌계 중합체 생성물의 소결 온도를 고려하여 실현 가능한 최고 온도에서 작동될 수 있다. 폴리올레핀, 예를 들어 바이모달 폴리에틸렌을 제조하는 데 사용되는 공정에 관계없이, 중합 온도 또는 반응 온도는 형성될 에틸렌계 중합체의 용융 또는 "소결" 온도 미만이어야 한다. 따라서, 온도 상한은 반응기에서 제조된 폴리올레핀의 용융 온도일 수 있다.

수소 기체가 문헌["Polypropylndbook," at pages 76-78 (Hanser Publishers, 1996)]에 기재된 바와 같이 폴리올레핀의 최종 특성을 제어하기 위해 올레핀 중합에서 사용될 수 있다. 중합에서 수소의 양은 총 중합가능한 단량체, 예를 들어 에틸렌, 또는 에틸렌과 1-헥센 또는 프로필렌의 블렌드에 대한 몰비로서 표시될 수 있다. 중합 공정에서 사용된 수소의 양은 최종 폴리올레핀 수지의 원하는 MFR 또는 FI를 달성하는데 필요한 양일 수 있다. 중합 공정에서 사용된 수소의 양은 또한 바이모달 폴리올레핀의 고분자량 성분과 저분자량 성분 사이의 원하는 바이모달 분자량 분포를 달성하는 데 필요한 양일 수도 있다.

촉매 시스템은 또한 폴리에틸렌 제형의 특성을 추가로 제어하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 트림 촉매의 양은 원하는 흐름 지수 또는 흐름 지수 분할(flow index split)을 달성하기 위해 촉매 시스템의 촉매 화합물의 반응기-내 비율을 수정하도록 조정될 수 있다. 트림 촉매는 촉매 시스템의 주 촉매 화합물과 별도로 반응기에 직접 공급될 수 있다. 트림 촉매는 또한 반응기에 공급되기 전에 촉매 시스템의 주 촉매 화합물과 혼합될 수 있다. 트림 촉매는 또한 촉매 시스템의 다른 화합물과 연속적으로 혼합될 수 있고, 생성된 혼합물은 연속해서 반응기에 공급될 수 있다. 트림 촉매는 연속해서 지지된 촉매와 혼합될 수 있고, 생성된 혼합물은 연속해서 반응기에 공급될 수 있다. 트림 촉매는 지지된 촉매 또는 지지되지 않은 촉매일 수 있다. 트림 촉매가 지지되지 않은 촉매인 경우, 이것은 예를 들어 반응기에 공급되기 이전에 지지된 촉매와 접촉시킴으로써 '인-라인(in-line)'으로 지지될 수 있다. 지지된 트림 촉매는 반응기에 공급하기 전에 트림 촉매를 '인-라인'으로 활성화할 수 있는 활성화제를 포함할 수 있다.

트림 촉매는 촉매 시스템의 주 촉매 화합물(또는 주 촉매 화합물 중 하나)의 것과 동일하거나 상이한 형태로 제공될 수 있다. 그러나, 적합한 활성화제에 의한 활성화 시, 트림 촉매로부터 생성된 활성 촉매 종은 촉매의 적어도 2개의 상이한 촉매 화합물 중 하나로부터 생성된 활성 촉매 종과 동일할 수 있다. 당업자는 예를 들어 메탈로센 디할라이드 및 메탈로센 디알킬이 적합한 활성화제로 처리 시 동일한 활성 촉매 종을 생산할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 메탈로센, 예컨대 (시클로펜타디에닐)(1,3-디메틸-4,5,6,7-테트라하이드로인데닐)지르코늄(X)₂(여기서, X는 할라이드, 알킬, 또는 전술된 바와 같은 임의의 다른 이탈기일 수 있음)가 디클로라이드 형태로 사용되어 지지된 촉매를 제조할 수 있다. 트림 촉매로서 사용할 때, 이것은 디메틸 형태와 같은 디알킬 형태로 제공될 수 있다. 이는 디알킬 형태가 예를 들어 지방족 탄화수소에서 향상된 용해도를 가질 수 있는 용해도 측면에서 유리할 수 있다.

촉매 시스템은 적어도 하나의, 또는 둘 이상의, 티타늄, 지르코늄 또는 하프늄 원자를 포함하는 촉매 화합물(들)을 포함할 수 있다. 촉매 시스템은 하기 중 적어도 하나의, 또는 둘 이상을 포함할 수 있다:

(펜타메틸시클로펜타디에닐)(n-프로필시클로펜타디에닐)MX₂;

(테트라메틸시클로펜타디에닐)(n-프로필시클로펜타디에닐)MX₂;

(테트라메틸시클로펜타디에닐)(n-부틸시클로펜타디에닐)MX₂;

(n-프로필시클로펜타디에닐)(1,3-디메틸-4,5,6,7-테트라하이드로인데닐)MX₂;

(메틸시클로펜타디에닐)(1,3-디메틸-4,5,6,7-테트라하이드로인데닐)MX₂;

(시클로펜타디에닐)(1,3-디메틸-4,5,6,7-테트라하이드로인데닐)MX₂;

(메틸시클로펜타디에닐)(1-메틸-4,5,6,7-테트라하이드로인데닐)MX₂;

Me₂Si(인데닐)₂MX₂;

Me₂Si(4,5,6,7-테트라하이드로인데닐)₂MX₂;

(n-프로필 시클로펜타디에닐)₂MX₂;

(n-부틸 시클로펜타디에닐)₂MX₂;

(1-메틸, 3-부틸 시클로펜타디에닐)₂MX₂;

[HN(CH₂CH₂N(2,4,6-Me₃C₆H₂))₂]MX₂;

[HN(CH₂CH₂N(2,3,4,5,6-Me₅C₆))₂]MX₂;

및 이들의 혼합물, 상기 식에서, M은 Zr 또는 Hf이고, X는 F, Cl, Br, I, Me, 벤질, CH₂SiMe₃, 및 C₁ 내지 C₅ 알킬 또는 알케닐로부터 선택됨.

수소 대 전체 단량체의 몰비(H₂:단량체)는 0.0001 초과, 0.0005 초과, 또는 0.001 초과, 및 10 미만, 5 미만, 3 미만, 또는 0.10 미만 범위일 수 있고, 여기서 바람직한 범위는 본원에 기술된 임의의 몰비 상한과 임의의 몰비 하한의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

기상 공정에서(단일 스테이지 또는 둘 이상의 스테이지에서) 하나 이상의 반응기 압력은 690 ㎪(100 psig) 내지 3,448 ㎪(500 psig)로 다양할 수 있다. 예를 들어, 이는 1,379 ㎪(200 psig) 내지 2,759 ㎪(400 psig) 또는 1,724 ㎪(250 psig) 내지 2,414 ㎪(350 psig) 범위일 수 있다.

실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌은 0.933 g/㎤ 이상, 예컨대 0.936 g/㎤ 이상, 0.939 g/㎤ 이상, 0.942 g/㎤ 이상, 0.945 g/㎤ 이상, 0.948 g/㎤ 이상, 0.951 g/㎤ 이상, 0.954 g/㎤ 이상, 또는 0.957 g/㎤ 이상의 밀도를 가질 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌은 또한 0.960 g/㎤ 이하, 예컨대 0.957 g/㎤ 이하, 0.954 g/㎤ 이하, 0.951 g/㎤이하, 0.948 g/㎤ 이하, 0.945 g/㎤ 이하, 0.942 g/㎤ 이하, 0.939 g/㎤ 이하, 또는 0.936 g/㎤ 이하의 밀도를 가질 수 있다. 예를 들어, 바이모달 폴리에틸렌은 0.933 g/㎤ 내지 0.960 g/㎤, 0.933 g/㎤ 내지 0.957 g/㎤, 0.933 g/㎤ 내지 0.954 g/㎤, 0.933 g/㎤ 내지 0.951 g/㎤, 0.933 g/㎤ 내지 0.948 g/㎤, 0.933 g/㎤ 내지 0.945 g/㎤, 0.933 g/㎤ 내지 0.942 g/㎤, 0.933 g/㎤ 내지 0.9390 g/㎤, 0.933 g/㎤ 내지 0.936 g/㎤, 0.936 g/㎤ 내지 0.960 g/㎤, 0.936 g/㎤ 내지 0.957 g/㎤, 0.936 g/㎤ 내지 0.954 g/㎤, 0.936 g/㎤ 내지 0.951 g/㎤, 0.936 g/㎤ 내지 0.948 g/㎤, 0.936 g/㎤ 내지 0.945 g/㎤, 0.936 g/㎤ 내지 0.942 g/㎤, 0.936 g/㎤ 내지 0.939 g/㎤, 0.939 g/㎤ 내지 0.960 g/㎤, 0.939 g/㎤ 내지 0.957 g/㎤, 0.939 g/㎤ 내지 0.954 g/㎤, 0.939 g/㎤ 내지 0.951 g/㎤, 0.939 g/㎤ 내지 0.948 g/㎤, 0.939 g/㎤ 내지 0.945 g/㎤, 0.939 g/㎤ 내지 0.942 g/㎤, 0.942 g/㎤ 내지 0.960 g/㎤, 0.942 g/㎤ 내지 0.957 g/㎤, 0.942 g/㎤ 내지 0.954 g/㎤, 0.942 g/㎤ 내지 0.951 g/㎤, 0.942 g/㎤ 내지 0.948 g/㎤, 0.942 g/㎤ 내지 0.945 g/㎤, 0.945 g/㎤ 내지 0.960 g/㎤, 0.945 g/㎤ 내지 0.957 g/㎤, 0.945 g/㎤ 내지 0.954 g/㎤, 0.945 g/㎤ 내지 0.951 g/㎤, 0.945 g/㎤ 내지 0.948 g/㎤, 0.948 g/㎤ 내지 0.960 g/㎤, 0.948 g/㎤ 내지 0.957 g/㎤, 0.948 g/㎤ 내지 0.954 g/㎤, 0.948 g/㎤ 내지 0.951 g/㎤, 0.951 g/㎤ 내지 0.960 g/㎤, 0.951 g/㎤ 내지 0.957 g/㎤, 0.951 g/㎤ 내지 0.954 g/㎤, 0.954 g/㎤ 내지 0.960 g/㎤, 0.954 g/㎤ 내지 0.957 g/㎤, 또는 0.957 g/㎤ 내지 0.960 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 바이모달 폴리에틸렌의 밀도가 예를 들어 0.960 g/㎤ 초과인 경우, 바이모달 폴리에틸렌으로부터 제조된 물품은 환경 응력-균열 저항성이 낮아 단열재 및 재킷층의 취성 파손을 야기할 수 있다. 반대로, 바이모달 폴리에틸렌의 밀도가 예를 들어 0.933 g/㎤ 미만인 경우, 바이모달 폴리에틸렌의 가공성뿐만 아니라 물품의 기계적 특성이 감소될 수 있다.

실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌은 0.30 dg/분 이상, 예컨대 0.60 dg/분 이상, 0.90 dg/분 이상, 1.20 dg/분 이상, 1.50 dg/분 이상, 또는 1.80 dg/분 이상의 용융 지수(I₂)를 가질 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌은 또한 2.00 dg/분 이하, 예컨대 1.80 dg/분 이하, 1.50 dg/분 이하, 1.20 dg/분 이하, 0.90 dg/분 이하, 또는 0.60 dg/분 이하의 용융 지수(I₂)를 가질 수 있다. 예를 들어, 바이모달 폴리에틸렌은 0.30 dg/분 내지 2.00 dg/분, 0.30 dg/분 내지 1.80 dg/분, 0.30 dg/분 내지 1.50 dg/분, 0.30 dg/분 내지 1.20 dg/분, 0.30 dg/분 내지 0.90 dg/분, 0.30 dg/분 내지 0.60 dg/분, 0.60 dg/분 내지 2.00 dg/분, 0.60 dg/분 내지 1.80 dg/분, 0.60 dg/분 내지 1.50 dg/분, 0.60 dg/분 내지 1.20 dg/분, 0.60 dg/분 내지 0.90 dg/분, 0.90 dg/분 내지 2.00 dg/분, 0.90 dg/분 내지 1.80 dg/분, 0.90 dg/분 내지 1.50 dg/분, 0.90 dg/분 내지 1.20 dg/분, 1.20 dg/분 내지 2.00 dg/분, 1.20 dg/분 내지 1.80 dg/분, 1.20 dg/분 내지 1.50 dg/분, 1.50 dg/분 내지 2.00 dg/분, 1.50 dg/분 내지 1.80 dg/분, 또는 1.50 dg/분 내지 2.00 dg/분의 용융 지수(I₂)를 가질 수 있다.

실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌은 25.0 dg/분 이상, 예컨대 35.0 dg/분 이상, 45.0 dg/분 이상, 55.0 dg/분 이상, 65.0 dg/분 이상, 75.0 dg/분 이상, 상 85.0 dg/분 이상, 95.0 dg/분 이상, 105.0 dg/분 이상, 또는 115.0 dg/분 이상의 고 하중 용융 지수(I₂₁)를 가질 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌은 또한 125.0 dg/분 이하, 예컨대 115.0 dg/분 이하, 105.0 dg/분 이하, 95.0 dg/분 이하, 85.0 dg/분 이하, 75.0 dg/분 이하, 65.0 dg/분 이하, 55.0 dg/분 이하, 45.0 dg/분 이하, 또는 35.0 dg/분 이하의 고 하중 용융 지수(I₂₁)를 가질 수 있다. 예를 들어, 바이모달 폴리에틸렌은 25.0 dg/분 내지 125.0 dg/분, 25.0 dg/분 내지 115.0 dg/분, 25.0 dg/분 내지 105.0 dg/분, 25.0 dg/분 내지 95.0 dg/분, 25.0 dg/분 내지 85.0 dg/분, 25.0 dg/분 내지 75.0 dg/분, 25.0 dg/분 내지 65.0 dg/분, 25.0 dg/분 내지 55.0 dg/분, 25.0 dg/분 내지 45.0 dg/분, 25.0 dg/분 내지 35.0 dg/분, 35.0 dg/분 내지 125.0 dg/분, 35.0 dg/분 내지 115.0 dg/분, 35.0 dg/분 내지 105.0 dg/분, 35.0 dg/분 내지 95.0 dg/분, 35.0 dg/분 내지 85.0 dg/분, 35.0 dg/분 내지 75.0 dg/분, 35.0 dg/분 내지 65.0 dg/분, 35.0 dg/분 내지 55.0 dg/분, 35.0 dg/분 내지 45.0 dg/분, 45.0 dg/분 내지 125.0 dg/분, 45.0 dg/분 내지 115.0 dg/분, 45.0 dg/분 내지 105.0 dg/분, 45.0 dg/분 내지 95.0 dg/분, 45.0 dg/분 내지 85.0 dg/분, 45.0 dg/분 내지 75.0 dg/분, 45.0 dg/분 내지 65.0 dg/분, 45.0 dg/분 내지 55.0 dg/분, 55.0 dg/분 내지 125.0 dg/분, 55.0 dg/분 내지 115.0 dg/분, 55.0 dg/분 내지 105.0 dg/분, 55.0 dg/분 내지 95.0 dg/분, 55.0 dg/분 내지 85.0 dg/분, 55.0 dg/분 내지 75.0 dg/분, 55.0 dg/분 내지 65.0 dg/분, 65.0 dg/분 내지 125.0 dg/분, 65.0 dg/분 내지 115.0 dg/분, 65.0 dg/분 내지 105.0 dg/분, 65.0 dg/분 내지 95.0 dg/분, 65.0 dg/분 내지 85.0 dg/분, 65.0 dg/분 내지 75.0 dg/분, 75.0 dg/분 내지 125.0 dg/분, 75.0 dg/분 내지 115.0 dg/분, 75.0 dg/분 내지 105.0 dg/분, 75.0 dg/분 내지 95.0 dg/분, 75.0 dg/분 내지 85.0 dg/분, 85.0 dg/분 내지 125.0 dg/분, 85.0 dg/분 내지 115.0 dg/분, 85.0 dg/분 내지 105.0 dg/분, 85.0 dg/분 내지 95.0 dg/분, 95.0 dg/분 내지 125.0 dg/분, 95.0 dg/분 내지 115.0 dg/분, 95.0 dg/분 내지 105.0 dg/분, 105.0 dg/분 내지 125.0 dg/분, 105.0 dg/분 내지 115.0 dg/분, 또는 115.0 dg/분 내지 125.0 dg/분의 고 하중 용융 지수(I₂₁)를 가질 수 있다.

실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌은 80.0 이상, 예컨대 90.0 이상, 100.0 이상, 110.0 이상, 120.0 이상, 130.0 이상, 또는 140.0 이상의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 가질 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌은 또한 150.0 이하, 예컨대 140.0 이하, 130.0 이하, 120.0 이하, 110.0 이하, 100.0 이하, 또는 90.0 이하의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 가질 수 있다. 예를 들어, 바이모달 폴리에틸렌은 80.0 내지 150.0, 80.0 내지 140.0, 80.0 내지 130.0, 80.0 내지 120.0, 80.0 내지 110.0, 80.0 내지 100.0, 80.0 내지 90.0, 90.0 내지 150.0, 90.0 내지 140.0, 90.0 내지 130.0, 90.0 내지 120.0, 90.0 내지 110.0, 90.0 내지 100.0, 100.0 내지 150.0, 100.0 내지 140.0, 100.0 내지 130.0, 100.0 내지 120.0, 100.0 내지 110.0, 110.0 내지 150.0, 110.0 내지 140.0, 110.0 내지 130.0, 110.0 내지 120.0, 120.0 내지 150.0, 120.0 내지 140.0, 120.0 내지 130.0, 130.0 내지 150.0, 130.0 내지 140.0, 또는 140.0 내지 150.0의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 가질 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌의 용융 흐름 비(MFR₂₁)가 예를 들어 80.0 미만인 경우, 바이모달 폴리에틸렌을 포함하는 열가소성 조성물은 예를 들어 와이어 및 케이블용 절연체 및 재킷 층과 같은 물품을 제조하기 위한 적절한 가공성을 가질 수 없다. 또한, 바이모달 폴리에틸렌의 용융 흐름 비(MFR₂₁)가 예를 들어 80.0 미만인 경우, 바이모달 폴리에틸렌을 포함하는 절연층 및 재킷층은 일부 용도에 필요한 와이어 평활도 값을 갖지 않을 수 있다.

실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌은 5,000 g/mol 이상, 예컨대 10,000 g/mol 이상, 15,000 g/mol 이상, 20,000 g/mol 이상, 또는 25,000 g/mol 이상의 수 평균 분자량(M_n)을 가질 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌은 또한 30,000 g/mol 이하, 예컨대 25,000 g/mol 이하, 20,000 g/mol 이하, 15,000 g/mol 이하, 또는 10,000 g/mol 이하의 수 평균 분자량(M_n)을 가질 수 있다. 예를 들어, 바이모달 폴리에틸렌은 5,000 g/mol 내지 30,000 g/mol, 5,000 g/mol 내지 25,000 g/mol, 5,000 g/mol 내지 20,000 g/mol, 5,000 g/mol 내지 15,000 g/mol, 5,000 g/mol 내지 10,000 g/mol, 10,000 g/mol 내지 30,000 g/mol, 10,000 g/mol 내지 25,000 g/mol, 10,000 g/mol 내지 20,000 g/mol, 10,000 g/mol 내지 15,000 g/mol, 15,000 g/mol 내지 30,000 g/mol, 15,000 g/mol 내지 25,000 g/mol, 15,000 g/mol 내지 20,000 g/mol, 20,000 g/mol 내지 30,000 g/mol, 20,000 g/mol 내지 25,000 g/mol, 또는 25,000 g/mol 내지 30,000 g/mol의 수 평균 분자량(M_n)을 가질 수 있다.

실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌은 100,000 g/mol 이상, 예컨대 115,000 g/mol 이상, 130,000 g/mol 이상, 145,000 g/mol 이상, 또는 160,000 g/mol 이상의 중량 평균 분자량(M_w)을 가질 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌은 또한 175,000 g/mol 이하, 예컨대 160,000 g/mol 이하, 145,000 g/mol 이하, 130,000 g/mol 이하, 또는 115,000 g/mol 이하의 중량 평균 분자량(M_w)을 갖는다. 예를 들어, 바이모달 폴리에틸렌은 100,000 g/mol 내지 175,000 g/mol, 100,000 g/mol 내지 160,000 g/mol, 100,000 g/mol 내지 145,000 g/mol, 100,000 g/mol 내지 130,000 g/mol, 100,000 g/mol 내지 115,000 g/mol, 115,000 g/mol 내지 175,000 g/mol, 115,000 g/mol 내지 160,000 g/mol, 115,000 g/mol 내지 145,000 g/mol, 115,000 g/mol 내지 130,000 g/mol, 130,000 g/mol 내지 175,000 g/mol, 130,000 g/mol 내지 160,000 g/mol, 130,000 g/mol 내지 145,000 g/mol, 145,000 g/mol 내지 175,000 g/mol, 145,000 g/mol 내지 160,000 g/mol, 또는 160,000 g/mol 내지 175,000 g/mol의 중량 평균 분자량(M_w)을 갖는다.

실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌은 500,000 g/mol 이상, 예컨대 700,000 g/mol 이상, 900,000 g/mol 이상, 1,100,000 g/mol 이상, 1,300,000 g/mol 이상, 1,500,000 g/mol 이상, 1,700,000 g/mol 이상, 1,900,000 g/mol 이상, 2,100,000 g/mol 이상, 2,300,000 g/mol 이상, 또는 2,500,000 g/mol 이상의 z-평균 분자량(M_z)을 가질 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌은 또한 2,700,000 g/mol 이하, 예컨대 2,500,000 g/mol 이하, 2,300,000 g/mol 이하, 2,100,000 g/mol 이하, 1,900,000 g/mol 이하, 1,700,000 g/mol 이하, 1,500,000 g/mol 이하, 1,300,000 g/mol 이하, 1,100,000 g/mol 이하, 900,000 g/mol 이하, 또는 700,000 g/mol 이하의 z-평균 분자량(M_z)을 가질 수 있다. 예를 들어, 바이모달 폴리에틸렌은 500,000 g/mol 내지 1,500,000 g/mol, 500,000 g/mol 내지 1,300,000 g/mol, 500,000 g/mol 내지 1,100,000 g/mol, 500,000 g/mol 내지 900,000 g/mol, 500,000 g/mol 내지 700,000 g/mol, 700,000 g/mol 내지 1,500,000 g/mol, 700,000 g/mol 내지 1,300,000 g/mol, 700,000 g/mol 내지 1,100,000 g/mol, 700,000 g/mol 내지 900,000 g/mol, 900,000 g/mol 내지 1,500,000 g/mol, 900,000 g/mol 내지 1,300,000 g/mol, 900,000 g/mol 내지 1,100,000 g/mol, 1,100,000 g/mol 내지 1,500,000 g/mol, 1,100,000 g/mol 내지 1,300,000 g/mol, 또는 1,300,000 g/mol 내지 1,500,000 g/mol의 z-평균 분자량(M_z)을 가질 수 있다.

실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌의 수 평균 분자량(M_n)에 대한 바이모달 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)의 비는 6 이상, 예컨대 8 이상, 10 이상, 12 이상, 14 이상, 16 이상, 또는 18 이상일 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌의 수 평균 분자량(M_n)에 대한 바이모달 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)의 비는 또한 20 이하, 예컨대 18 이하, 16 이하, 14 이하, 또는 12 이하일 수 있다. 예를 들어, 바이모달 폴리에틸렌의 수 평균 분자량(M_n)에 대한 바이모달 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)의 비는 6 내지 20, 6 내지 18, 6 내지 16, 6 내지 14, 6 내지 12, 6 내지 10, 6 내지 8, 8 내지 20, 8 내지 18, 8 내지 16, 8 내지 14, 8 내지 12, 8 내지 10, 10 내지 20, 10 내지 18, 10 내지 16, 10 내지 14, 10 내지 12, 12 내지 20, 12 내지 18, 12 내지 16, 12 내지 14, 14 내지 20, 14 내지 18, 14 내지 16, 16 내지 20, 16 내지 18, 또는 18 내지 20일 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌의 수　평균 분자량(M_n)에 대한 바이모달 폴리에틸렌의 중량　평균　분자량(M_w)의 비가 예를 들어 6 미만인 경우, 바이모달 폴리에틸렌을 포함하는 열가소성 조성물은 예를 들어 와이어 및 케이블용 절연체 및 재킷 층과 같은 물품을 제조하기 위한 적절한 가공성을 가질 수 없다. 또한, 바이모달　폴리에틸렌의 수　평균 분자량(M_n)에 대한 바이모달　폴리에틸렌의 중량　평균　분자량(M_w)의 비가 예를 들어 6 미만인 경우, 바이모달 폴리에틸렌을 포함하는 절연체 및 재킷 층은 일부 적용에 필요한 와이어 평활도 값을 갖지 않을 수 있다.

실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)에 대한 바이모달 폴리에틸렌의 z-평균 분자량 (M_z)의 비는 4 이상, 예컨대 6 이상, 8 이상, 10 이상, 12 이상, 또는 14일 이상일 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)에 대한 바이모달 폴리에틸렌의 z-평균 분자량(M_z)의 비는 또한 16 이하, 예컨대 14 이하, 12 이하, 10 이하, 8 이하, 또는 6 이하일 수 있다. 예를 들어, 바이모달 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)에 대한 바이모달 폴리에틸렌의 z-평균 분자량(M_z)의 비는 4 내지 16, 4 내지 14, 4 내지 12, 4 내지 10, 4 내지 8, 4 내지 6, 6 내지 16, 6 내지 14, 6 내지 12, 6 내지 10, 6 내지 8, 8 내지 16, 8 내지 14, 8 내지 12, 8 내지 10, 10 내지 16, 10 내지 14, 10 내지 12, 12 내지 16, 12 내지 14, 또는 14 내지 16일 수 있다.

실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌의 저 분자량 성분은 0.1 이상, 예컨대 1.0 이상, 2.0 이상, 3.0 이상, 4.0 이상, 5.0 이상, 6.0 이상, 7.0 이상, 8.0 이상, 또는 9.0 이상의 단쇄 분지화 분포(SCBD₁)를 가질 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌의 저 분자량 성분은 또한 10.0 이하, 예컨대 9.0 이하, 8.0 이하, 7.0 이하, 6.0 이하, 5.0 이하, 4.0 이하, 3.0 이하, 2.0 이하, 또는 1.0 이하의 단쇄 분지화 분포(SCBD₁)를 가질 수 있다. 예를 들어, 바이모달 폴리에틸렌의 저 분자량 성분은 0.1 내지 10.0, 0.1 내지 9.0, 0.1 내지 8.0, 0.1 내지 7.0, 0.1 내지 6.0, 0.1 내지 5.0, 0.1 내지 4.0, 0.1 내지 3.0, 0.1 내지 2.0, 0.1 내지 1.0, 1.0 내지 10.0, 1.0 내지 9.0, 1.0 내지 8.0, 1.0 내지 7.0, 1.0 내지 6.0, 1.0 내지 5.0, 1.0 내지 4.0, 1.0 내지 3.0, 1.0 내지 2.0, 2.0 내지 10.0, 2.0 내지 9.0, 2.0 내지 8.0, 2.0 내지 7.0, 2.0 내지 6.0, 2.0 내지 5.0, 2.0 내지 4.0, 2.0 내지 3.0, 3.0 내지 10.0, 3.0 내지 9.0, 3.0 내지 8.0, 3.0 내지 7.0, 3.0 내지 6.0, 3.0 내지 5.0, 3.0 내지 4.0, 4.0 내지 10.0, 4.0 내지 9.0, 4.0 내지 8.0, 4.0 내지 7.0, 4.0 내지 6.0, 4.0 내지 5.0, 5.0 내지 10.0, 5.0 내지 9.0, 5.0 내지 8.0, 5.0 내지 7.0, 5.0 내지 6.0, 6.0 내지 10.0, 6.0 내지 9.0, 6.0 내지 8.0, 6.0 내지 7.0, 7.0 내지 10.0, 7.0 내지 9.0, 7.0 내지 8.0, 8.0 내지 10.0, 8.0 내지 9.0, 또는 9.0 내지 10.0의 단쇄 분지화 분포(SCBD₁)를 가질 수 있다.

실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌의 고 분자량 성분은 3.0 이상, 예컨대 4.0 이상, 5.0 이상, 6.0 이상, 7.0 이상, 8.0 이상, 9.0 이상, 10.0 이상, 11.0 이상, 12.0 이상, 13.0 이상, 14.0 이상, 15.0 이상, 16.0 이상, 17.0 이상, 18.0 이상, 또는 19.0 이상의 단쇄 분지화 분포(SCBD₂)를 가질 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌의 고 분자량 성분은 또한 20.0 이하, 예컨대 19.0 이하, 18.0 이하, 17.0 이하, 16.0 이하, 15.0 이하, 14.0 이하, 13.0 이하, 12.0 이하, 11.0 이하, 10.0 이하, 9.0 이하, 8.0 이하, 7.0 이하, 6.0 이하, 5.0 이하, 또는 4.0 이하의 단쇄 분지화 분포(SCBD₂)를 가질 수 있다. 예를 들어, 바이모달 폴리에틸렌의 고 분자량 성분은 3.0 내지 20.0, 3.0 내지 19.0, 3.0 내지 18.0, 3.0 내지 17.0, 3.0 내지 16.0, 3.0 내지 15.0, 3.0 내지 14.0, 3.0 내지 13.0, 3.0 내지 12.0, 3.0 내지 11.0, 3.0 내지 10.0, 3.0 내지 9.0, 3.0 내지 8.0, 3.0 내지 7.0, 3.0 내지 6.0, 5.0 내지 5.0, 3.0 내지 4.0, 4.0 내지 20.0, 4.0 내지 19.0, 4.0 내지 18.0, 4.0 내지 17.0, 4.0 내지 16.0, 4.0 내지 15.0, 4.0 내지 14.0, 4.0 내지 13.0, 4.0 내지 12.0, 4.0 내지 11.0, 4.0 내지 10.0, 4.0 내지 9.0, 4.0 내지 8.0, 4.0 내지 7.0, 4.0 내지 6.0, 4.0 내지 5.0, 5.0 내지 20.0, 5.0 내지 19.0, 5.0 내지 18.0, 5.0 내지 17.0, 5.0 내지 16.0, 5.0 내지 15.0, 5.0 내지 14.0, 5.0 내지 13.0, 5.0 내지 12.0, 5.0 내지 11.0, 5.0 내지 10.0, 5.0 내지 9.0, 5.0 내지 8.0, 5.0 내지 7.0, 5.0 내지 6.0, 6.0 내지 20.0, 6.0 내지 19.0, 6.0 내지 18.0, 6.0 내지 17.0, 6.0 내지 16.0, 6.0 내지 15.0, 6.0 내지 14.0, 6.0 내지 13.0, 6.0 내지 12.0, 6.0 내지 11.0, 6.0 내지 10.0, 6.0 내지 9.0, 6.0 내지 8.0, 6.0 내지 7.0, 7.0 내지 20.0, 7.0 내지 19.0, 7.0 내지 18.0, 7.0 내지 17.0, 7.0 내지 16.0, 7.0 내지 15.0, 7.0 내지 14.0, 7.0 내지 13.0, 7.0 내지 12.0, 7.0 내지 11.0, 7.0 내지 10.0, 7.0 내지 9.0, 7.0 내지 8.0, 8.0 내지 20.0, 8.0 내지 19.0, 8.0 내지 18.0, 8.0 내지 17.0, 8.0 내지 16.0, 8.0 내지 15.0, 8.0 내지 14.0, 8.0 내지 13.0, 8.0 내지 12.0, 8.0 내지 11.0, 8.0 내지 10.0, 8.0 내지 9.0, 9.0 내지 20.0, 9.0 내지 19.0, 9.0 내지 18.0, 9.0 내지 17.0, 9.0 내지 16.0, 9.0 내지 15.0, 9.0 내지 14.0, 9.0 내지 13.0, 9.0 내지 12.0, 9.0 내지 11.0, 9.0 내지 10.0, 10.0 내지 20.0, 10.0 내지 19.0, 10.0 내지 18.0, 10.0 내지 17.0, 10.0 내지 16.0, 10.0 내지 15.0, 10.0 내지 14.0, 10.0 내지 13.0, 10.0 내지 12.0, 10.0 내지 11.0, 11.0 내지 20.0, 11.0 내지 19.0, 11.0 내지 18.0, 11.0 내지 17.0, 11.0 내지 16.0, 11.0 내지 15.0, 11.0 내지 14.0, 11.0 내지 13.0, 11.0 내지 12.0, 12.0 내지 20.0, 12.0 내지 19.0, 12.0 내지 18.0, 12.0 내지 17.0, 12.0 내지 16.0, 12.0 내지 15.0, 12.0 내지 14.0, 12.0 내지 13.0, 13.0 내지 20.0, 13.0 내지 19.0, 13.0 내지 18.0, 13.0 내지 17.0, 13.0 내지 16.0, 13.0 내지 15.0, 13.0 내지 14.0, 14.0 내지 20.0, 14.0 내지 19.0, 14.0 내지 18.0, 14.0 내지 17.0, 14.0 내지 16.0, 14.0 내지 15.0, 15.0 내지 20.0, 15.0 내지 19.0, 15.0 내지 18.0, 15.0 내지 17.0, 15.0 내지 16.0, 16.0 내지 20.0, 16.0 내지 19.0, 16.0 내지 18.0, 16.0 내지 17.0, 17.0 내지 20.0, 17.0 내지 19.0, 17.0 내지 18.0, 18.0 내지 20.0, 18.0 내지 19.0, 또는 19.0 내지 20.0의 단쇄 분지화 분포(SCBD₂)를 가질 수 있다.

실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌은 역 공단량체 분포를 가질 수 있다. 더 간단하게 말하면, 실시형태에서, 바이모달 폴리에틸렌의 저분자량 성분의 단쇄 분지 분포(SCBD₁)에 대한 바이모달 폴리에틸렌의 고분자량 성분의 단쇄 분지 분포(SCBD₂)의 비는 1.0 초과일 수 있다. 임의의 특정 이론에 구애됨이 없이, 역 공단량체 분포를 갖는 바이모달 폴리에틸렌은, 정규 또는 편평(flat) 공단량체 분포를 갖는 바이모달 폴리에틸렌에 비해 개선된 환경 응력 균열 저항성(ESCR) 및 균형 잡힌 기계적 특성을 가질 수 있는 것으로 여겨진다.

실시형태에서, 190℃ 및 0.1 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도는 5,000 Pa·s 이상, 예컨대 10,000 Pa·s 이상, 15,000 Pa·s 이상, 20,000 Pa·s 이상, 25,000 Pa·s 이상, 또는 30,000 Pa·s 이상일 수 있다. 190℃ 및 0.1 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도는 또한 35,000 Pa·s 이하, 예컨대 30,000 Pa·s 이하, 25,000 Pa·s 이하, 20,000 Pa·s 이하, 15,000 Pa·s 이하, 또는 10,000 Pa·s 이하일 수 있다. 예를 들어, 190℃ 및 0.1 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도는 5,000 Pa·s 내지 35,000 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 30,000 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 25,000 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 20,000 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 15,000 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 10,000 Pa·s, 10,000 Pa·s 내지 35,000 Pa·s, 10,000 Pa·s 내지 30,000 Pa·s, 10,000 Pa·s 내지 25,000 Pa·s, 10,000 Pa·s 내지 20,000 Pa·s, 10,000 Pa·s 내지 15,000 Pa·s, 15,000 Pa·s 내지 35,000 Pa·s, 15,000 Pa·s 내지 30,000 Pa·s, 15,000 Pa·s 내지 25,000 Pa·s, 15,000 Pa·s 내지 20,000 Pa·s, 20,000 Pa·s 내지 35,000 Pa·s, 20,000 Pa·s 내지 30,000 Pa·s, 20,000 Pa·s 내지 25,000 Pa·s, 25,000 Pa·s 내지 35,000 Pa·s, 25,000 Pa·s 내지 30,000 Pa·s, 또는 30,000 Pa·s 내지 35,000 Pa·s일 수 있다.

실시형태에서, 190℃ 및 1.0 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도는 5,000 Pa·s 이상, 예컨대 7,500 Pa·s 이상, 10,000 Pa·s 이상, 12,500 Pa·s 이상, 15,000 Pa·s 이상, 또는 17,500 Pa·s 이상일 수 있다. 190℃ 및 1.0 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도는 또한 20,000 Pa·s 이하, 예컨대 17,500 Pa·s 이하, 15,000 Pa·s 이하, 12,500 Pa·s 이하, 10,000 Pa·s 이하, 또는 7,500 Pa·s 이하일 수 있다. 예를 들어, 190℃ 및 1.0 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도는 5,000 Pa·s 내지 20,000 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 17,500 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 15,000 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 12,500 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 10,000 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 7,500 Pa·s, 7,500 Pa·s 내지 20,000 Pa·s, 7,500 Pa·s 내지 17,500 Pa·s, 7,500 Pa·s 내지 15,000 Pa·s, 7,500 Pa·s 내지 12,500 Pa·s, 7,500 Pa·s 내지 10,000 Pa·s, 10,000 Pa·s 내지 20,000 Pa·s, 10,000 Pa·s 내지 17,500 Pa·s, 10,000 Pa·s 내지 15,000 Pa·s, 12,500 Pa·s 내지 15,000 Pa·s, 12,500 Pa·s 내지 20,000 Pa·s, 12,500 Pa·s 내지 17,500 Pa·s, 12,500 Pa·s 내지 15,000 Pa·s, 15,000 Pa·s 내지 20,000 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 17,500 Pa·s, 또는 17,500 Pa·s 내지 20,000 Pa·s일 수 있다.

실시형태에서, 190℃ 및 10 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도는 1,000 Pa·s 이상, 2,000 Pa·s 이상, 예컨대 3,000 Pa·s 이상, 4,000 Pa·s 이상, 5,000 Pa·s 이상, 6,000 Pa·s 이상, 7,000 Pa·s 이상, 8,000 Pa·s 이상, 또는 9,000 Pa·s 이상일 수 있다. 190℃ 및 10 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도는 또한 10,000 Pa·s 이하, 예컨대 9,000 Pa·s 이하, 8,000 Pa·s 이하, 7,000 Pa·s 이하, 6,000 Pa·s 이하, 5,000 Pa·s 이하, 4,000 Pa·s 이하, 3,000 Pa·s 이하, 또는 2,000 Pa·s 이하일 수 있다. 예를 들어, 190℃ 및 10 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도는 1,000 Pa·s 내지 10,000 Pa·s, 1,000 Pa·s 내지 9,000 Pa·s, 1,000 Pa·s 내지 8,000 Pa·s, 1,000 Pa·s 내지 7,000 Pa·s, 1,000 Pa·s 내지 6,000 Pa·s, 1,000 Pa·s 내지 5,000 Pa·s, 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s, 1,000 Pa·s 내지 3,000 Pa·s, 1,000 Pa·s 내지 2,000 Pa·s, 2,000 Pa·s 내지 10,000 Pa·s, 2,000 Pa·s 내지 9,000 Pa·s, 2,000 Pa·s 내지 8,000 Pa·s, 2,000 Pa·s 내지 7,000 Pa·s, 2,000 Pa·s 내지 6,000 Pa·s, 2,000 Pa·s 내지 5,000 Pa·s, 2,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s, 2,000 Pa·s 내지 3,000 Pa·s, 3,000 Pa·s 내지 10,000 Pa·s, 3,000 Pa·s 내지 9,000 Pa·s, 3,000 Pa·s 내지 8,000 Pa·s, 3,000 Pa·s 내지 7,000 Pa·s, 3,000 Pa·s 내지 6,000 Pa·s, 3,000 Pa·s 내지 5,000 Pa·s, 3,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s, 4,000 Pa·s 내지 10,000 Pa·s, 4,000 Pa·s 내지 9,000 Pa·s, 4,000 Pa·s 내지 8,000 Pa·s, 4,000 Pa·s 내지 7,000 Pa·s, 4,000 Pa·s 내지 6,000 Pa·s, 4,000 Pa·s 내지 5,000 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 10,000 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 9,000 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 8,000 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 7,000 Pa·s, 5,000 Pa·s 내지 6,000 Pa·s, 6,000 Pa·s 내지 10,000 Pa·s, 6,000 Pa·s 내지 9,000 Pa·s, 6,000 Pa·s 내지 8,000 Pa·s, 6,000 Pa·s 내지 7,000 Pa·s, 7,000 Pa·s 내지 10,000 Pa·s, 7,000 Pa·s 내지 9,000 Pa·s, 7,000 Pa·s 내지 8,000 Pa·s, 8,000 Pa·s 내지 10,000 Pa·s, 8,000 Pa·s 내지 9,000 Pa·s, 또는 9,000 Pa·s 내지 10,000 Pa·s일 수 있다.

실시형태에서, 190℃ 및 100 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도는 500 Pa·s 이상, 예컨대 800 Pa·s 이상, 1,100 Pa·s 이상, 1,400 Pa·s 이상, 또는 1,700 Pa·s 이상일 수 있다. 190℃ 및 100 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도는 또한 2,000 Pa·s 이하, 예컨대 1,700 Pa·s 이하, 1,400 Pa·s 이하, 1,100 Pa·s 이하, 또는 800 Pa·s 이하일 수 있다. 예를 들어, 190℃ 및 100 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도는 500 Pa·s 내지 2,000 Pa·s, 500 Pa·s 내지 1,700 Pa·s, 500 Pa·s 내지 1,400 Pa·s, 500 Pa·s 내지 1,100 Pa·s, 500 Pa·s 내지 800 Pa·s, 800 Pa·s 내지 2,000 Pa·s, 800 Pa·s 내지 1,700 Pa·s, 800 Pa·s 내지 1,400 Pa·s, 800 Pa·s 내지 1,100 Pa·s, 1,100 Pa·s 내지 2,000 Pa·s, 1,100 Pa·s 내지 1,700 Pa·s, 1,100 Pa·s 내지 1,400 Pa·s, 1,400 Pa·s 내지 2,000 Pa·s, 1,400 Pa·s 내지 1,700 Pa·s, 또는 1,700 Pa·s 내지 2,000 Pa·s일 수 있다.

실시형태에서, 190℃ 및 100 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도에 대한 190℃ 및 0.1 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도의 비(즉, 전단 담화 지수(SHI))는 5.0 이상, 예컨대 7.5 이상, 10.0 이상, 12.5 이상, 15.0 이상, 또는 17.5 이상일 수 있다. 190℃ 및 100 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도에 대한 190℃ 및 0.1 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도의 비는 또한 22.5 이하, 예컨대 20.0 이하, 17.5 이하, 15.0 이하, 12.5 이하, 10.0 이하, 또는 7.5 이하일 수 있다. 예를 들어, 190℃ 및 100 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도에 대한 190℃ 및 0.1 rad/s의 주파수에서 바이모달 폴리에틸렌의 복소 점도의 비는 5.0 내지 22.5, 5.0 내지 20.0, 5.0 내지 17.5, 5.0 내지 15.0, 5.0 내지 12.5, 5.0 내지 10.0, 5.0 내지 7.5, 7.5 내지 22.5, 7.5 내지 20.0, 7.5 내지 17.5, 7.5 내지 15.0, 7.5 내지 12.5, 7.5 내지 10.0, 10.0 내지 22.5, 10.0 내지 20.0, 10.0 내지 17.5, 10.0 내지 15.0, 10.0 내지 12.5, 12.5 내지 22.5, 12.5 내지 20.0, 12.5 내지 17.5, 12.5 내지 15.0, 15.0 내지 22.5, 15.0 내지 20.0, 15.0 내지 17.5, 17.5 내지 22.5, 17.5 내지 20.0, 또는 20.0 내지 22.5일 수 있다. 바이모달 폴리에틸렌의 전단 담화 지수(SHI)가 예를 들어 5.0 미만인 경우, 바이모달 폴리에틸렌을 포함하는 열가소성 조성물은 예를 들어 와이어 및 케이블용 절연체 및 재킷 층과 같은 물품을 제조하기 위한 적절한 가공성을 가질 수 없다.

실시형태에서, 열가소성 조성물은 정전기 방지제, 착색제(예를 들어, 카본 블랙), 윤활제, 안료, 1차 항산화제, 2차 항산화제, 가공 보조제, UV 안정제, 충전제 및 이들의 조합과 같은 하나 이상의 첨가제를 선택적으로 포함할 수 있다. 열가소성 조성물은 소비후 재생 폴리에틸렌, 미가공 원료 폴리에틸렌 및 임의의 선택적인 첨가제를 용융 블렌딩 또는 컴파운딩과 같은 거시적 수준에서 물리적으로 혼합하여 제조될 수 있다. 실시형태에서, 열가소성 조성물은 선택적으로 하나 이상의 첨가제를 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 0 중량% 초과, 예컨대 0.01 중량% 이상, 0.05 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상, 3 중량% 이상, 5 중량% 이상, 7 중량% 이상, 또는 9 중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다. 열가소성 조성물은 또한 하나 이상의 첨가제를 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 10 중량% 이하, 예컨대 9 중량% 이하, 7 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.05 중량% 이하, 또는 0.01 중량% 이하의 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물은 하나 이상의 첨가제를 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 0 중량% 내지 10 중량%, 0 중량% 내지 9 중량%, 0 중량% 내지 7 중량%, 0 중량% 내지 5 중량%, 0 중량% 내지 3 중량%, 0 중량% 내지 1 중량%, 0 중량% 내지 0.5 중량%, 0 중량% 내지 0.05 중량%, 0 중량% 내지 0.01 중량%, 0.01 중량% 내지 10 중량%, 0.01 중량% 내지 9 중량%, 0.01 중량% 내지 7 중량%, 0.01 중량% 내지 5 중량%, 0.01 중량% 내지 3 중량%, 0.01 중량% 내지 1 중량%, 0.01 중량% 내지 0.5 중량%, 0.01 중량% 내지 0.05 중량%, 0.05 중량% 내지 10 중량%, 0.05 중량% 내지 9 중량%, 0.05 중량% 내지 7 중량%, 0.05 중량% 내지 5 중량%, 0.05 중량% 내지 3 중량%, 0.05 중량% 내지 1 중량%, 0.05 중량% 내지 0.5 중량%, 0.5 중량% 내지 10 중량%, 0.5 중량% 내지 9 중량%, 0.5 중량% 내지 7 중량%, 0.5 중량% 내지 5 중량%, 0.5 중량% 내지 3 중량%, 0.5 중량% 내지 1 중량%, 1 중량% 내지 10 중량%, 1 중량% 내지 9 중량%, 1 중량% 내지 7 중량%, 1 중량% 내지 5 중량%, 1 중량% 내지 3 중량%, 3 중량% 내지 10 중량%, 3 중량% 내지 9 중량%, 3 중량% 내지 5 중량%, 5 중량% 내지 10 중량%, 5 중량% 내지 9 중량%, 5 중량% 내지 7 중량%, 7 중량% 내지 10 중량%, 7 중량% 내지 9 중량%, 또는 9 중량% 내지 10 중량%의 양으로 포함할 수 있다.

실시형태에서, 열가소성 조성물은 0.949 g/㎤ 이상, 예컨대 0.953 g/㎤ 이상, 0.957 g/㎤ 이상, 또는 0.961 g/㎤ 이상의 밀도를 가질 수 있다. 열가소성 조성물은 또한 0.966 g/㎤ 이하, 예컨대 0.961 g/㎤ 이하, 0.957 g/㎤ 이하, 또는 0.953 g/㎤ 이하의 밀도를 가질 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물은 0.949 g/㎤ 내지 0.966 g/㎤, 0.949 g/㎤ 내지 0.961 g/㎤, 0.949 g/㎤ 내지 0.957 g/㎤, 0.949 g/㎤ 내지 0.953 g/㎤, 0.953 g/㎤ 내지 0.966 g/㎤, 0.953 g/㎤ 내지 0.961 g/㎤, 0.953 g/㎤ 내지 0.957 g/㎤, 0.957 g/㎤ 내지 0.966 g/㎤, 0.957 g/㎤ 내지 0.961 g/㎤, 또는 0.961 g/㎤ 내지 0.966 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다.

실시형태에서, 열가소성 조성물은 0.50 dg/분 이상, 예컨대 0.60 dg/분 이상, 0.70 dg/분 이상, 또는 0.80 dg/분 이상의 용융 지수(I₂)를 가질 수 있다. 열가소성 조성물은 또한 0.90 dg/분 이하, 예컨대 0.80 dg/분 이하, 0.70 dg/분 이하, 또는 0.60 dg/분 이하의 용융 지수(I₂)를 가질 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물은 0.50 dg/분 내지 0.90 dg/분, 0.50 dg/분 내지 0.80 dg/분, 0.50 dg/분 내지 0.70 dg/분, 0.50 dg/분 내지 0.60 dg/분, 0.60 dg/분 내지 0.90 dg/분, 0.60 dg/분 내지 0.80 dg/분, 0.60 dg/분 내지 0.70 dg/분, 0.70 dg/분 내지 0.90 dg/분, 0.70 dg/분 내지 0.80 dg/분, 또는 0.80 dg/분 내지 0.90 dg/분의 용융 지수(I₂)를 가질 수 있다.

실시형태에서, 열가소성 조성물은 60 dg/분 이상, 예컨대 65 dg/분 이상, 70 dg/분 이상, 또는 75 dg/분 이상의 흐름 지수(I₂₁)를 가질 수 있다. 열가소성 조성물은 또한 80 dg/분 이하, 예컨대 75 dg/분 이하, 70 dg/분 이하, 또는 65 dg/분 이하의 흐름 지수(I₂₁)를 가질 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물은 60 dg/분 내지 80 dg/분, 60 dg/분 내지 75 dg/분, 60 dg/분 내지 70 dg/분, 60 dg/분 내지 65 dg/분, 65 dg/분 내지 80 dg/분, 65 dg/분 내지 75 dg/분, 65 dg/분 내지 70 dg/분, 70 dg/분 내지 80 dg/분, 70 dg/분 내지 75 dg/분, 또는 75 dg/분 내지 80 dg/분의 흐름 지수(I₂₁)를 가질 수 있다.

실시형태에서, 열가소성 조성물은 85 이상, 예컨대 90 이상, 95 이상, 100 이상, 105 이상 또는 110 이상의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 가질 수 있다. 실시형태에서, 소비후 재생 폴리에틸렌은 또한 115 이하, 예컨대 110 이하, 105 이하, 100 이하, 95 이하, 또는 90 이하의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 가질 수 있다. 예를 들어, 소비후 재생 폴리에틸렌은 또한 85 내지 115, 85 내지 110, 85 내지 105, 85 내지 100, 85 내지 95, 85 내지 90, 90 내지 115, 90 내지 110, 90 내지 105, 90 내지 100, 90 내지 95, 95 내지 115, 95 내지 110, 95 내지 105, 95 내지 100, 100 내지 115, 100 내지 110, 100 내지 105, 105 내지 115, 105 내지 110, 또는 110 내지 115의 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 가질 수 있다.

열가소성 조성물은 다양한 제품 및 최종 용도에 사용될 수 있다. 열가소성 조성물은 또한 임의의 다른 중합체와 블렌딩 및/또는 공압출될 수 있다. 다른 중합체의 비제한적인 예는 선형 저밀도 폴리에틸렌, 엘라스토머, 플라스토머, 고압 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 포함한다. 열가소성 조성물 및 이들의 블렌드는 다른 다양한 최종 용도 중에서 블로우 성형된 성분 또는 제품을 생성하는 데 사용될 수 있다. 열가소성 조성물 및 이들의 블렌드는 블로우 성형, 사출 성형 및 회전 성형뿐만 아니라 필름, 시트 및 섬유 압출 및 공압출과 같은 성형 작업에 유용할 수 있다. 필름은 수축 필름, 클링 필름, 스트레치 필름, 밀봉 필름, 배향 필름, 스낵 포장, 헤비 듀티 백, 식료품 자루, 베이킹 및 냉동 식품 포장, 의료 포장, 산업용 라이너 및 식품 접촉 및 비식품 접촉 적용의 멤브레인으로서 유용한 공압출 또는 라미네이션에 의해 형성된 블로운 또는 캐스트 필름을 포함할 수 있다. 섬유는 필터, 기저귀 패브릭, 의료용 의류 및 토목 섬유를 만들기 위해 직포 또는 부직포 형태로 사용하기 위한 멜트 스피닝, 용액 스피닝 및 멜트 블로운 섬유 작업을 포함할 수 있다. 압출된 물품은 의료용 튜브, 전선 및 케이블 코팅, 파이프, 지오멤브레인(geomembrane) 및 폰드 라이너(pond liner)를 포함할 수 있다. 성형 물품은 병, 탱크, 대형 중공 물품, 단단한 식품 용기 및 장난감 형태의 단일 및 다층 구조를 포함할 수 있다.

환경 응력-균열 저항성은 응력 균열 성장에 의한 파괴에 저항하는 능력 측면에서 물품의 강도를 측정한 것이다. 물품이 설계된 적용 수명 동안 지속되어야 하기 때문에 높은 환경 응력-균열 저항성 값이 중요하다. 실시형태에서, 열가소성 조성물을 포함하는 물품은 24시간 초과, 예컨대 48시간 이상, 96시간 이상, 192시간 이상, 384시간 이상, 768시간 이상, 1,536시간 이상, 또는 3,072시간 초과의 환경 응력-균열 저항성을 가질 수 있다. 열가소성 조성물을 포함하는 물품은 또한 6,144시간 미만, 예컨대 3,072시간 이하, 1,536시간 이하, 768시간 이하, 384시간 이하, 192시간 이하, 96시간 이하, 또는 48시간 미만의 환경 응력-균열 저항성을 가질 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물을 포함하는 물품은 24시간 내지 6,144시간, 24시간 내지 3,072시간, 24시간 내지 1,536시간, 24시간 내지 768시간, 24시간 내지 384시간, 24시간 내지 192시간, 24시간 내지 96시간, 24시간 내지 48시간, 48시간 내지 6,144시간, 48시간 내지 3,072시간, 48시간 내지 1,536시간, 48시간 내지 768시간, 48시간 내지 384시간, 48시간 내지 192시간, 48시간 내지 96시간, 96시간 내지 6,144시간, 96시간 내지 3,072시간, 96시간 내지 1,536시간, 96시간 내지 768시간, 96시간 내지 384시간, 96시간 내지 192시간, 192시간 내지 6,144시간, 192시간 내지 3,072시간, 192시간 내지 1,536시간, 192시간 내지 768시간, 192시간 내지 384시간, 384시간 내지 6,144시간, 384시간 내지 3,072시간, 384시간 내지 1,536시간, 384시간 내지 768시간, 768시간 내지 6,144시간, 768시간 내지 3,072시간, 768시간 내지 1,536시간, 1,536시간 내지 6,144시간, 1,536시간 내지 3,072시간, 또는 3,072시간 내지 6,144시간의 환경 응력-균열 저항성을 가질 수 있다.

실시형태에서, 열가소성 조성물을 포함하는 물품은 1,400 psi 초과, 예컨대 1,800 psi 이상, 2,200 psi 이상, 2,600 psi 이상, 3,000 psi 이상, 3,400 psi 이상, 또는 3,800 psi 이상의 인장 강도를 가질 수 있다. 열가소성 조성물을 포함하는 물품은 또한 4,200 psi 미만, 예컨대 3,800 psi 이하, 3,400 psi 이하, 3,000 psi 이하, 2,600 psi 이하, 2,200 psi 이하, 또는 1,800 psi 이하의 인장 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물을 포함하는 물품은 1,400 psi 내지 4,200 psi, 1,400 psi 내지 3,800 psi, 1,400 psi 내지 3,400 psi, 1,400 psi 내지 3,000 psi, 1,400 psi 내지 2,600 psi, 1,400 psi 내지 2,200 psi, 1,400 psi 내지 1,800 psi, 1,800 psi 내지 4,200 psi, 1,800 psi 내지 3,800 psi, 1,800 psi 내지 3,400 psi, 1,800 psi 내지 3,000 psi, 1,800 psi 내지 2,600 psi, 1,800 psi 내지 2,200 psi, 2,200 psi 내지 4,200 psi, 2,200 psi 내지 3,800 psi, 2,200 psi 내지 3,400 psi, 2,200 psi 내지 3,000 psi, 2,200 psi 내지 2,600 psi, 2,600 psi 내지 4,200 psi, 2,600 psi 내지 3,800 psi, 2,600 psi 내지 3,400 psi, 2,600 psi 내지 3,000 psi, 3,000 psi 내지 4,200 psi, 3,000 psi 내지 3,800 psi, 3,000 psi 내지 3,400 psi, 3,400 psi 내지 4,200 psi, 3,400 psi 내지 3,800 psi, 또는 3,800 psi 내지 4,200 psi의 인장 강도를 가질 수 있다.

실시형태에서, 열가소성 조성물을 포함하는 물품은 200% 초과, 예컨대 300% 이상, 400% 이상, 500% 이상, 600% 이상, 700% 이상, 또는 800% 이상의 파단 신장율을 가질 수 있다. 열가소성 조성물을 포함하는 물품은 또한 900% 미만, 예컨대 800% 이하, 700% 이하, 600% 이하, 500% 이하, 400% 이하, 또는 300% 이하의 파단 신장율을 가질 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물을 포함하는 물품은 200% 내지 900%, 200% 내지 800%, 200% 내지 700%, 200% 내지 600%, 200% 내지 500%, 200% 내지 400%, 200% 내지 300%, 300% 내지 900%, 300% 내지 800%, 300% 내지 700%, 300% 내지 600%, 300% 내지 500%, 300% 내지 400%, 400% 내지 900%, 400% 내지 800%, 400% 내지 700%, 400% 내지 600%, 400% 내지 500%, 500% 내지 900%, 500% 내지 800%, 500% 내지 700%, 500% 내지 600%, 600% 내지 900%, 600% 내지 800%, 600% 내지 700%, 700% 내지 900%, 700% 내지 800%, 또는 800% 내지 900%의 파단 신장율을 가질 수 있다.

실시형태에서, 열가소성 조성물을 포함하는 물품은 450 메가파스칼(MPa) 초과, 예컨대 550 MPa 이상, 650 MPa 이상, 750 MPa 이상, 850 MPa 이상, 950 MPa 이상, 1,050 MPa 이상, 1,150 MPa 이상, 1,250 MPa 이상, 1,350 MPa 이상, 1,450 MPa 이상의 시컨트 모듈러스(E_s)를 가질 수 있다. 열가소성 조성물을 포함하는 물품은 또한 1,550 MPa 미만, 예컨대 1,450 MPa 이하, 1,350 MPa 이하, 1,250 MPa 이하, 1,150 MPa 이하, 1,050 MPa 이하, 950 MPa 이하, 850 MPa 이하, 750 MPa 이하, 650 MPa 이하, 또는 450 MPa 이하의 시컨트 모듈러스(E_s)를 가질 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물을 포함하는 물품은 450 MPa 내지 1,550 MPa, 450 MPa 내지 1,450 MPa, 450 MPa 내지 1,350 MPa, 450 MPa 내지 1,250 MPa, 450 MPa 내지 1,150 MPa, 450 MPa 내지 1,050 MPa, 450 MPa 내지 950 MPa, 450 MPa 내지 850 MPa, 450 MPa 내지 750 MPa, 450 MPa 내지 650 MPa, 450 MPa 내지 550 MPa, 550 MPa 내지 1,550 MPa, 550 MPa 내지 1,450 MPa, 550 MPa 내지 1,350 MPa, 550 MPa 내지 1,250 MPa, 550 MPa 내지 1,150 MPa, 550 MPa 내지 1,050 MPa, 550 MPa 내지 950 MPa, 550 MPa 내지 850 MPa, 550 MPa 내지 750 MPa, 550 MPa 내지 650 MPa, 650 MPa 내지 1,550 MPa, 650 MPa 내지 1,450 MPa, 650 MPa 내지 1,350 MPa, 650 MPa 내지 1,250 MPa, 650 MPa 내지 1,150 MPa, 650 MPa 내지 1,050 MPa, 650 MPa 내지 950 MPa, 650 MPa 내지 850 MPa, 650 MPa 내지 750 MPa, 750 MPa 내지 1,550 MPa, 750 MPa 내지 1,450 MPa, 750 MPa 내지 1,350 MPa, 750 MPa 내지 1,250 MPa, 750 MPa 내지 1,150 MPa, 750 MPa 내지 1,050 MPa, 750 MPa 내지 950 MPa, 750 MPa 내지 850 MPa, 850 MPa 내지 1,550 MPa, 850 MPa 내지 1,450 MPa, 850 MPa 내지 1,350 MPa, 850 MPa 내지 1,250 MPa, 850 MPa 내지 1,150 MPa, 850 MPa 내지 1,050 MPa, 850 MPa 내지 950 MPa, 950 MPa 내지 1,550 MPa, 950 MPa 내지 1,450 MPa, 950 MPa 내지 1,350 MPa, 950 MPa 내지 1,250 MPa, 950 MPa 내지 1,150 MPa, 950 MPa 내지 1,050 MPa, 1,050 MPa 내지 1,550 MPa, 1,050 MPa 내지 1,450 MPa, 1,050 MPa 내지 1,350 MPa, 1,050 MPa 내지 1,250 MPa, 1,050 MPa 내지 1,150 MPa, 1,150 MPa 내지 1,550 MPa, 1,150 MPa 내지 1,450 MPa, 1,150 MPa 내지 1,350 MPa, 1,150 MPa 내지 1,250 MPa, 1,250 MPa 내지 1,550 MPa, 1,250 MPa 내지 1,450 MPa, 1,250 MPa 내지 1,350 MPa, 1,350 MPa 내지 1,550 MPa, 1,350 MPa 내지 1,450 MPa, 또는 1,450 MPa 내지 1,550 MPa의 시컨트 모듈러스(E_s)를 가질 수 있다.

실시형태에서, 열가소성 조성물 또는 이들의 블렌드는 코팅된 전도체를 제조하는 데 사용될 수 있다. 코팅 전도체는 전도성 코어 및 전도성 코어의 적어도 일부를 덮는 코팅층을 포함할 수 있다. 전도성 코어는 금속 와이어, 광섬유 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 코팅층은 열가소성 조성물 또는 이들의 블렌드를 포함할 수 있다. 전기, 광 또는 이들의 조합은 코팅된 전도체의 전도성 코어를 통해 전달될 수 있다. 이는 전기 에너지가 금속 와이어를 통해 흐르게 할 수 있는 금속 와이어 양단에 전압을 인가함으로써 달성될 수 있고, 광섬유를 통해 광의 펄스(예를 들어, 적외선)를 전달하고, 광이 광섬유 또는 이들의 조합을 통해 전달되도록 할 수 있다.

시험 방법

밀도

달리 나타내지 않는 한, 본원에 개시된 모든 밀도는 ASTM D792-08, 방법 B에 따라 측정되었으며 입방 센티미터당 그램(g/㎤)으로 보고된다.

밀도 측정을 위한 샘플은 ASTM D4703-10에 따라 준비되었다. 샘플을 10,000 psi(68 MPa)에서 5분 동안 190℃에서 가압했다. 상기 5분 동안 온도를 190℃로 유지한 후, 압력을 30,000 psi(207 MPa)로 3분 동안 증가시켰다. 그런 다음 21℃ 및 30,000 psi(207 MPa)에서 1분간 유지했다. 측정은 샘플 가압 후 1시간 이내에 이루어졌다.

용융 지수(I₂)

달리 나타내지 않는 한, 본원에 개시된 모든 용융 지수(I₂)는 ASTM D1238-10, 방법 B에 따라 190℃ 및 2.16 ㎏ 하중에서 측정되었으며 분당 데시그램(dg/분)으로 보고된다.

고 하중 용융 지수(I₂₁)

달리 나타내지 않는 한, 본원에 개시된 모든 고 하중 용융 지수(I₂₁)는 ASTM D1238-10, 방법 B에 따라 190℃ 및 21.6 ㎏ 하중에서 측정되었으며 분당 데시그램(dg/분)으로 보고된다.

분자량

달리 나타내지 않는 한, 본원에 개시된 모든 분자량, 예컨대 중량 평균 분자량(M_w), 수 평균 분자량(M_n), 및 z-평균 분자량(M_z)은 통상적인 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 사용하여 측정되었고, 몰당 그램(g/mol)으로 보고된다.

크로마토그래피 시스템은 내부 IR5 적외선 검출기(IR5)가 장착된 PolymerChar GPC-IR(스페인 발렌시아) 고온 GPC 크로마토그래피로 이루어졌다. 오토샘플러 오븐 격실은 160 섭씨 온도(℃)로 설정하였고, 컬럼 격실은 150℃로 설정하였다. 사용된 컬럼은 4개의 Agilent "Mixed A" 30-센티미터 20-마이크론 선형 혼합층 컬럼이었다. 사용된 크로마토그래피 용매는 1,2,4-트리클로로벤젠이었고, 200 ppm의 부틸화된 하이드록시톨루엔(BHT: butylated hydroxytoluene)을 함유하였다. 용매 공급원을 질소 스파징하였다. 사용된 주입 부피는 200 마이크로리터였으며, 유량은 1.0 밀리리터/분(ml/분)이었다.

GPC 컬럼 세트의 보정은 580 g/mol 내지 8,400,000 g/mol 범위의 분자량을 갖는 Agilent Technologies에서 시판되는 21개의 좁은 분자량 분포 폴리스티렌 표준으로 수행되었고, 개별 분자량 사이에 적어도 10년 간격으로 6개의 "칵테일" 혼합물로 배열되었다. 폴리스티렌 표준물은 1,000,000 g/mol 이상의 분자량의 경우 용매 50 밀리리터 중 0.025 그램으로 제조하였고, 1,000,000 g/mol 미만의 분자량의 경우 용매 50 밀리리터 중 0.05 그램으로 제조하였다. 폴리스티렌 표준물을 부드럽게 진탕시키면서 80℃에서 30분 동안 용해시켰다. 폴리스티렌 표준 피크 분자량은 식 1을 사용하여 폴리에틸렌 분자량으로 변환되었다(문헌[Williams and Ward, J. Polym. Sci., Polym. Let., 6, 621 (1968)]에 기재되어 있는 바와 같음):

[수학식 1]

상기 식에서, M은 분자량이고, A는 0.4315의 값을 가지며, B는 1.0 이다.

각각의 폴리에틸렌-등가 보정점을 맞추기 위해 5차 다항식이 사용되었다. A에 약간의 조정(대략 0.375 내지 0.445로)을 수행하여 선형 단독중합체 폴리에틸렌 표준이 120,000 g/mol의 분자량에서 수득되도록 컬럼 분해능 및 대역 확장 효과를 보정했다.

GPC 컬럼 세트의 총 플레이트 수는 데칸(TCB 50 밀리리터 중 0.04 g으로 준비하고 부드럽게 교반하면서 20분 동안 용해시킴)을 사용하여 수행되었다. 플레이트 카운트(식 2) 및 대칭(식 3)은 다음 식에 따라 200 마이크로리터 주입에서 측정되었다:

[식 2]

상기 식에서 RV는 밀리리터 단위의 머무름 부피이고, 피크 폭은 밀리리터 단위이고, 피크 최대는 피크의 최대 높이이고, ½ 높이는 피크 최대의 ½ 높이이다; 및

[식 3]

상기 식에서 RV는 밀리리터 단위의 머무름 부피이고, 피크 너비는 밀리리터 단위이고, 피크 최대는 피크의 최대 위치이고, 10분의 1 높이는 피크 최대의 1/10 높이이고, 후미 피크는 피크 최대보다 나중의 머무름 부피에서의 피크 꼬리를 나타내고, 선두 피크는 피크 최대보다 앞에서의 머무름 부피에서의 피크 선두를 나타낸다. 크로마토그래피 시스템을 위한 플레이트 수는 18,000보다 커야 하며, 대칭도는 0.98 내지 1.22여야 한다.

샘플은 PolymerChar "기기 제어(Instrument Control)" 소프트웨어를 사용하여 반자동 방식으로 제조하였으며, 여기서 샘플은 2 밀리그램/밀리리터(mg/ml)의 중량을 목표로 하여, 질소로 미리 스파징된 격막-캡핑된(septa-capped) 바이알에 용매(200 ppm BHT를 함유함)를 PolymerChar 고온 오토샘플러를 통해 첨가하였다. 샘플을 "저속" 진탕(shaking) 하에 160℃에서 2시간동안 용해시켰다.

중량 평균 분자량(M_w(GPC)), 수 평균 분자량(M_n(GPC)) 및 z-평균 분자량(M_z(GPC))의 계산은 PolymerChar GPCOne™ 소프트웨어, 등간격의 각 데이터 수집 지점 (i)에서 기준선을 뺀 IR 크로마토그램 및 식 1의 지점 (i)에 대한 좁은 표준 검정 곡선에서 수득한 폴리에틸렌 등가 분자량을 사용하여 식 4 내지 6에 따라 PolymerChar GPC-IR 크로마토그래프의 내부 IR5 검출기(측정 채널)를 사용한 GPC 결과를 기반으로 했다.

[식 4]

[식 5]

[식 6]

시간 경과에 따른 편차를 모니터링하기 위해, PolymerChar GPC-IR 시스템으로 제어되는 마이크로펌프를 통해 각각의 샘플에 유량 마커(데칸)가 도입되었다. 이 유량 마커(FM)는 샘플 내의 각각의 데칸 피크(RV_{(FM 샘플)})를 데칸 피크의 RV 정렬에 의해 각각의 샘플에 대한 펌프 유량(유량_(공칭))을 좁은 표준 보정(RV_{(FM 보정됨)}) 내의 데칸 피크의 것으로 선형으로 교정하는 데 사용되었다. 이어서, 데칸 마커 피크의 시간의 임의의 변화가 전체 실행 동안 유량의 선형 이동(유량_(유효))과 관련된다고 가정된다. 흐름 마커 피크의 RV 측정값의 최고 정확도를 도모하기 위해, 최소-자승 정합법(least-squares fitting routine)이 사용되어 흐름 마커 농도 크로마토그램의 피크를 2차 방정식에 정합시킨다. 2차 방정식의 1차 도함수가 이후 사용되어 실제 피크 위치를 찾는다. 유량 마커 피크를 기준으로 시스템을 보정한 후, (좁은 표준 보정에 대한) 유효 유량을 방정식 7에 따라 계산한다. 흐름 마커 피크의 처리는 PolymerChar GPCOne™ 소프트웨어를 통해 이루어졌다. 허용 가능한 유량 보정은 유효 유량이 공칭 유량의 ±1퍼센트(%) 이내이도록 한다.

[식 7]

다중 검출기 오프셋의 결정을 위한 체계적 접근법은 Balke, Mourey 등이 발표한 것과 일치하는 방식으로 수행되며(문헌[Mourey and Balke, Chromatography Polym. Chpt 12, (1992)] 문헌[Balke, Thitiratsakul, Lew, Cheung, Mourey, Chromatography Polym. Chpt 13, (1992)]), PolymerChar GPCOne™ 소프트웨어를 사용하여, 광범위한 단독중합체 폴리에틸렌 표준(M_w/M_n > 3)으로부터의 삼중 검출기 로그(MW 및 IV) 결과를, 좁은 표준 보정으로부터의 좁은 표준 컬럼 보정 결과로 최적화한다.

절대 분자량 데이터(GPC-LALS)는 PolymerChar GPCOne™ 소프트웨어를 사용하여 Zimm(문헌[Zimm, B.H., J. Chem. Phys., 16, 1099 (1948)]) 및 Kratochvil(문헌[Kratochvil, P., Classical Light Scattering from Polymer Solutions, Elsevier, Oxford, NY (1987)])이 발표한 것과 일치하는 방식으로 수득하였다. 분자량 결정에 사용된 총 주입 농도를 적합한 선형 폴리에틸렌 단독중합체로부터 유도되거나 또는 알려진 중량 평균 분자량의 폴리에틸렌 표준물 중 하나로부터 유도된 질량 검출기 면적 및 질량 검출기 상수로부터 얻었다. 계산된 분자량(GPCOne™ 사용)은 단독중합체 폴리에틸렌 표준에서 유래된 광산란 상수와 0.104의 굴절률 농도 계수 dn/dc를 사용하여 수득하였다. 일반적으로, 질량 검출기 응답성(IR5) 및 광산란 상수(GPCOne™을 사용하여 결정)는 약 50,000 g/mol 초과, 바람직하게는 약 120,000 g/mol 초과의 분자량을 갖는 선형 표준으로부터 결정되어야 한다. 다른 각각의 모멘트, M_n(Abs) 및 M_z(Abs)는 다음과 같이 식 8 내지 9에 따라 계산된다:

[식 8]

[식 9]

단독중합체(0 SCB/1000 총 C)에서 대략 40 SCB/1000 총 C 범위에 이르는 알려진 단쇄 분지화(SCB) 빈도(NMR에 의해 결정됨)의 다중 에틸렌 기반 중합체를 사용하여 IR5 검출기 비율에 대한 보정을 수행했다(여기서 총 C = 백본의 탄소 + 가지의 탄소). 각각의 표준물은 전술한 GPC-LALS 처리 방법에 의해 결정된 바와 같이 36,000 g/mol 내지 126,000 g/mol의 중량 평균 분자량(M_w)을 가졌다. 각각의 표준은 전술한 GPC-LALS 처리 방법에 의해 결정된 바와 같이 2.0 내지 2.5의 분자량 분포(M_w/M_n)를 가졌다.

"IR5 메틸 채널 센서의 기준선 차감된 면적 응답성" 대 "IR5 측정 채널 센서의 기준선 차감된 면적 반응"의 계산된 "IR5 면적 비"(또는 "IR5_{메틸 채널 면적}/IR5_{측정 채널 면적}")는 각 "SCB" 표준에 대해 계산되었다. SCB 빈도 대 "IR5 면적 비"의 선형 피팅은 다음과 같이 식 10에 따라 구성되었다:

[식 10]

상기 식에서, A₀은 "IR5 면적 비율"이 0일 때 "SCB/1000 총 C" 절편이고, A₁은 "SCB/1000 총 C" 대 "IR5 면적 비율"의 기울기이며 SCB/1000 총 C의 증가를 "IR5 면적 비율"의 함수로서 나타낸다.

SBD1, SCBD2 및 공단량체 비의 계산은 바이모달 폴리에틸렌 수지에 대한 내부 IR5 검출기(측정 채널) 및 SCB/1000 총 C를 사용한 GPC 결과를 기반으로 한다. 이들 값을 계산하기 위해 동일한 간격의 데이터 수집 지점 (i)에서 기준선에서 차감된 IR 크로마토그램과 바이모달 수지의 최대값을 둘러싼 SCBD를 결정했다. 이 계산은 상위 2개의 존재량(abundance) 최대값 LogM_Maxima1 및 LogM_Maxima2에 대해 LogM 3.5보다 큰 중합체에 대해 결정된다. LogM_Maxima1은 두 번째 LogM_Maxima2에 비해 분자량이 더 낮은 최대값으로 정의된다. 여기에서 m 및 n은 SCBD1이 계산되는 분자량 범위를 정의하며, 여기서 m = (LogM_Maxima1 -0.15) 및 n = (LogM_Maxima1 +0.15)이다. 여기에서 o 및 p는 SCBD2가 계산되는 분자량 범위를 정의하며, 여기서 o = (LogM_Maxima2 -0.15) 및 p = (LogM_Maxima2 +0.15)이다.

저분자량 성분(SCBD₁)의 단쇄 분지 분포, 고분자량 성분(SCBD₂)의 단쇄 분지 분포 및 공단량체 비의 계산은 내부 IR5 검출기(측정 채널) 및 바이모달 폴리에틸렌에 대한 SCB/1000 총 C를 사용한 GPC 결과를 기반으로 하였다. 이들 값을 계산하기 위해 동일한 간격의 데이터 수집 지점 (i)에서 기준선에서 차감된 IR 크로마토그램과 바이모달 수지의 최대값을 둘러싼 SCBD를 결정했다. 이 계산은 상위 2개의 존재량 최대값 LogM_Maxima1 및 LogM_Maxima2에 대해 LogM 3.5보다 큰 중합체에 대해 결정된다. LogM_Maxima1은 두 번째 LogM_Maxima2에 비해 분자량이 더 낮은 최대값으로 정의된다. 여기에서 m 및 n은 SCBD₁이 계산되는 분자량 범위를 정의하며, 여기서 m = (LogM_Maxima1 -0.15) 및 n = (LogM_Maxima1 +0.15)이다. 여기에서 o 및 p는 SCBD₂가 계산되는 분자량 범위를 정의하며, 여기서 o = (LogM_Maxima2 -0.15) 및 p = (LogM_Maxima2 +0.15)이다.

[식 11]

[식 12]

공단량체 분포(공단량체 비라고도 함)는 식 13에 따라 정의된다. 1.0 초과의 임의의 값은 역 공단량체 분포로 간주되고, 1.0 미만의 값은 정규 공단량체 분포로 간주되고, 1.0의 값은 편평 공단량체 분포로 간주된다.

[식 13]

복합 점도

달리 나타내지 않는 한, 본원에 개시된 모든 복소 점도(η*)는 동적 기계 분광법(DMS)을 사용하여 계산되었으며 파스칼-초(Pa·s) 단위로 보고된다.

샘플을 공기 중 25,000 psi 압력 하에 350°F에서 "3 mm 두께 x 1 인치"의 원형 플라크(circular plaque)로 5분 동안 압축 성형하였다. 그런 다음 샘플을 프레스에서 꺼내 냉각시켰다.

질소 퍼지 하에 25 mm(직경)의 평행 플레이트가 장착된 TA Instruments의 "Advanced Rheometric Expansion System(ARES)"을 사용하여 일정온도 주파수 스윕(frequency sweep)을 수행하였다. 샘플을 플레이트 상에 놓고 190℃에서 5분 동안 용융되도록 하였다. 이어서, 플레이트를 "2 mm"의 간격으로 가까이 두고, 샘플을 트리밍(즉, "25 mm 직경" 판의 범위를 넘어 연장된 여분의 샘플은 제거되었음)한 다음 시험을 시작하였다. 본 방법은 추가 5분의 지연 고정시간을 가져서 온도 평형에 이르도록 하였다. 시험은 10%의 일정한 변형률 진폭에서 0.1 라디안/초(rad/s) 내지 100 rad/s의 주파수 범위에 걸쳐 190℃에서 수행되었다.

환경 응력-균열 저항성(ESCR)

달리 나타내지 않는 한, 본원에 개시된 모든 환경 응력-균열 저항성(ESCR) 값은 시간 단위로 보고된 F₀ 실패 시간이며 ASTM D1693, 방법 B에 따라 50℃에서 10% Igepal 용액에서 75 mm의 두께를 갖는 압축 성형 샘플에 대해 측정되었다.

인장 강도

달리 나타내지 않는 한, 본원에 개시된 모든 인장 강도 값은 75 mm의 두께를 갖는 압축 성형된 샘플에서 ASTM D638-14, 유형 IV에 따라 측정되었으며 메가파스칼(MPa) 및/또는 제곱인치당 파운드(psi)로 보고된다.

신장율

달리 나타내지 않는 한, 본원에 개시된 모든 연신율 값은 ASTM D638-14, Type IV에 따라 75 mm의 두께를 갖는 압축 성형 샘플에서 측정되었으며 퍼센트(%)로 보고된다.

와이어 평활도

달리 나타내지 않는 한, 본원에 개시된 모든 와이어 평활도 값은 코팅된 전도체 와이어 샘플(코팅 두께가 10 내지 15 mm인 14 아메리칸 와이어 게이지(AWG) 와이어)의 평균 표면 거칠기로 계산되었으며 마이크로인치(μ-in)로 보고된다. 표면 거칠기 값은 Mitutoyo SJ 400 표면 거칠기 시험기를 사용하여 측정되었다. 일반적으로, 상대적으로 매끄러운 와이어는 상대적으로 거친 와이어보다 평균 표면 거칠기가 작다.

융점

달리 나타내지 않는 한, 본원에 개시된 모든 융점은 ASTM D3418-15에 따라 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 측정되었으며 섭씨 온도(℃)로 보고된다.

시차 주사 열량계(DSC)는 넓은 온도 범위에서 중합체의 용융 및 결정화 거동을 측정하는 데 사용된다. 예를 들어, RCS(냉장 냉각 시스템(refrigerated cooling system)) 및 오토샘플러가 장착된 TA Instruments Q1000 DSC를 사용하여 이 분석을 수행한다. 기기는 먼저 소프트웨어 보정 위저드(wizard)를 사용하여 보정된다. 기준선은 알루미늄 DSC 팬에 임의의 샘플 없이 -80℃ 내지 280℃로 셀을 가열함으로써 얻는다. 그 다음 보정 위저드의 지시에 따라 사파이어 표준을 사용한다. 다음으로, 표준 샘플을 180℃로 가열하고 10℃/분의 냉각 속도로 120℃로 냉각한 다음, 표준 샘플을 1분 동안 120℃에서 등온으로 유지함으로써 1 내지 2 밀리그램(mg)의 새로운 인듐 샘플을 분석한다. 그 다음 표준 샘플은 10℃/분의 가열 속도로 120℃에서 180℃로 가열된다. 그 다음, 인듐 표준 샘플은 융해열(H_f) = 28.71 ± 0.50 주울/그램(J/g) 및 용융 개시 = 156.6℃ ± 0.5℃를 갖는 것으로 결정된다. 그 다음 시험 샘플을 DSC 기기에서 분석한다.

시험 동안, 50 ml/분의 질소 퍼지 가스 흐름을 사용한다. 각각의 샘플을 약 175℃에서 얇은 필름으로 용융 압축하고; 그런 다음, 용융된 샘플을 실온(약 25℃)까지 공랭시킨다. "0.1 내지 0.2 g"의 샘플을 175℃에서 1,500 psi에서 30초 동안 압착하여 "0.1 내지 0.2 mil 두께"의 필름을 형성함으로써 필름 샘플을 형성한다. 냉각된 중합체로부터 3 내지 -10 mg, 6 mm 직경의 시편을 추출하고, 칭량하고, 경량 알루미늄 팬(약 50 mg)에 넣고, 크림핑하여 닫는다. 이어서, 이의 열 특성을 결정하기 위해 분석을 수행한다.

샘플의 온도를 증감시켜서 열 흐름 대 온도 프로파일을 생성함으로써 샘플의 열 거동을 결정한다. 먼저, 샘플을 180℃로 급속 가열한 후, 샘플의 열 이력을 제거하기 위해 5분간 등온 유지한다. 이어서, 샘플을 10℃/분의 냉각 속도로 -40℃로 냉각시키고 -40℃에서 5분 동안 등온 유지한다. 그런 다음, 샘플을 10℃/분 가열 속도로 150℃로 가열한다(이것은 "제2 가열" 램프이다). 냉각 및 제2 가열 곡선을 기록한다. 결정화의 시작부터 -20℃까지의 기준선 말단점을 설정함으로써 냉각 곡선을 분석한다. -20℃부터 용융의 마지막까지의 기준선 말단점을 설정함으로써 가열 곡선을 분석한다. 측정된 값은 피크 용융 온도(T_m), 피크 결정화 온도(T_c), 개시 결정화 온도(Tc 개시), 융해열(H_f)(주울/그램), 및 폴리에틸렌(PE)에 대한 % 결정화도 = ((Hf)/(292 J/g)) x 100을 사용하여 폴리에틸렌 샘플에 대한 계산된 % 결정화도, 및 폴리프로필렌(PP)에 대한 % 결정화도 = ((Hf)/165 J/g)) × 100을 사용하여 폴리프로필렌 샘플에 대한 계산된 % 결정화도이다. 융해열(H_f) 및 피크 용융 온도는 제2 열 곡선으로부터 보고된다. 피크 결정화 온도 및 개시 결정화 온도는 냉각 곡선으로부터 결정된다.

모듈러스

달리 나타내지 않는 한, 본원에 개시된 모든 모듈러스는 ASTM D790-17에 따라 측정된 2% 시컨트 굴곡 모듈러스(E_s)를 나타내며 메가파스칼(MPa) 및/또는 제곱인치당 파운드(psi)로 보고된다.

실시예

실시예 1

단일 반응기에서 기체 상 중합을 통해 두 개의 분리된 바이모달 폴리에틸렌을 제조하였다. 미네랄 오일 슬러리 중 비스(2-펜타메틸페닐아미도)에틸)아민 지르코늄 디벤질, (1,3-디메틸-4,5,6,7-테트라하이드로인덴)(메틸 시클로펜타디에닐)지르코늄 디메틸, 메틸알루목산 (MAO), 및 흄드 실리카(Cabot Corporation에서 CAB-O-SIL® TS-610로 시판)의 분무 건조된 혼합물인 주요 촉매를 0.25 인치(") 주입 튜브를 통해 폴리에틸렌 반응기(Univation Technologies에서 UNIPOL™로 시판)에 공급하였다. 이소펜탄 중 0.04 중량% (1,3-디메틸-4,5,6,7-테트라하이드로인덴)(메틸 시클로펜타디에닐)지르코늄 디메틸 비스(n-부틸시클로펜타디에닐)지르코늄 디메틸의 혼합물인 트림 촉매를 또한 동일 0.25" 주입 튜브를 통해 폴리에틸렌 반응기에 원하는 수지 흐름 지수를 제공하기에 충분한 속도로 공급하였다. 반응기 기체 조성은 원하는 에틸렌 분압, 에틸렌(C₂)에 대한 공단량체의 몰비, 에틸렌(C₂)에 대한 수소(H₂) 기체의 몰비, 및 이소펜탄의 양을 유지하기에 충분한 속도로 폴리에틸렌 반응기로의 공급물을 계량하여 제어하였다. Univation Technologies로부터 CA-300으로서 시판 중인 첨가제를, 별도로 폴리에틸렌 반응기에, 반응기로의 에틸렌 공급 속도를 기준으로 약 35 중량ppm(ppmw: part per million by weight) 내지 40 ppmw의 첨가제 농도를 유지하기에 충분한 속도로 공급하였다. 폴리에틸렌 반응기 온도는 원하는 온도로 유지되었고 반응기 체류 시간은 약 2.0시간이었다. 반응기 층 중량은 과립형 수지를 배출 탱크로 배출하고 질소로 퍼징한 후 파이버팩에 넣고 다시 질소와 증기의 혼합물로 퍼징하여 유지하였다. 각 바이모달 폴리에틸렌에 대한 공정 조건은 표 1에 보고되어 있다.

[표 1]

폴리에틸렌 실시예의 특성

실시예 1의 바이모달 폴리에틸렌 및 다양한 시판 폴리에틸렌의 밀도, 용융 지수(I₂), 고 하중 용융 지수(I₂₁) 및 용융 흐름 비(MFR₂₁)를 포함한 다양한 특성이 표 2에 보고되어 있다.

[표 2]

폴리에틸렌 실시예의 분자량

실시예 1의 바이모달 폴리에틸렌 및 다양한 시판 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w), 수 평균 분자량(M_n) 및 z-평균 분자량(M_z)을 포함한 다양한 분자량이 표 3에 보고되어 있다.

[표 3]

폴리에틸렌 실시예의 공단량체 분포

고분자량 성분의 단쇄 분지화 분포(SCBD₂) 및 저분자량 성분의 단쇄 분지화 분포(SCBD₁)뿐만 아니라 실시예 1의 바이모달 폴리에틸렌의 공단량체 분포가 표 4에 보고되어 있다.

[표 4]

폴리에틸렌 실시예의 복소 점도

실시예 1의 바이모달 폴리에틸렌 및 다양한 시판 폴리에틸렌의 다양한 복소 점도가 표 5에 보고되어 있다.

[표 5]

폴리에틸렌 실시예의 분자량 분포

유니모달 MDPE, 컬러 PCR, 및 천연 PCR의 분자량 분포는 도 1에 그래프로 도시되어 있다. 바이모달 MDPE, 및 바이모달 HDPE의 분자량 분포는 도 2에 그래프로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 분자량 분포는 컬러 PCR 및 천연 PCR과 같은 재생 폴리에틸렌과 유니모달 MDPE와 같은 미가공 원료 폴리에틸렌 간의 차이점을 강조한다. 특히, 두 재생 폴리에틸렌 모두 저분자량 테일로 나타나는 로그 분자량(LogM)이 2.5 미만인 저분자량 중합체 사슬의 작은 중량 분율(즉, 대략 10 중량% 이하)을 포함한다. 대조적으로, 미가공 원료 폴리에틸렌은 이러한 분율을 포함하지 않는다. 대신 유니모달 MDPE의 중합체 사슬의 모두(즉, 100 중량%)는 2.0보다 큰 로그 분자량(LogM)을 갖는다. 유사하게, 바이모달 MDPE 및 바이모달 HDPE의 중합체 사슬 모두(즉, 100 중량%)는 2.0보다 큰 로그 분자량(LogM)을 갖는다. 즉, 미가공 원료 폴리에틸렌은 재생 폴리에틸렌의 저분자량 테일을 갖지 않는다.

실시예 8

열가소성 조성물은 실시예 1의 바이모달 폴리에틸렌을 포함하는 다양한 중합체를 분당 60 회전(rpm)으로 ¾" 이축 압출기(180/190/190℃의 온도 프로필 및 60 메쉬 스크린 팩)를 사용하여 다양한 첨가제와 혼합하여 제조하였다. 열가소성 조성물의 성분뿐만 아니라 열가소성 조성물의 다양한 특성이 표 6 및 7에 보고되어 있다.

[표 6]

[표 7]

표 6 및 7에 나타낸 바와 같이, 재생 폴리에틸렌만을 포함하는 열가소성 조성물 C2 및 C3은 환경 응력-균열 저항성(ESCR) 값(즉, 24시간 미만)과 기계적 특성의 허용 불가능한 조합을 가져, 지속 가능성에도 불구하고 다양한 용도에 사용하기에 부적합하다. 그러나, 재생 폴리에틸렌과 혼합된 미가공 원료 폴리에틸렌의 양이 증가함에 따라 이들 값이 개선된다. 예를 들어, 표 6에 나타낸 바와 같이, 47.05 중량% 내지 84.70 중량%의 미가공 원료 폴리에틸렌을 포함하는 열가소성 조성물은 1,400 psi 초과의 파단 시 인장 강도 및 200% 초과의 파단 시 연신율과 같은 환경 응력-균열 저항성(ESCR) 값 및 기계적 특성 둘 모두의 허용가능한 조합을 갖는다. 유사하게, 표 7에 나타낸 바와 같이, 23.50 중량% 내지 70.60 중량%의 미가공 원료 폴리에틸렌을 포함하는 열가소성 조성물은 환경 응력-균열 저항성(ESCR) 값 및 기계적 특성 둘 모두의 허용 가능한 조합을 갖는다.

본원에 개시된 치수 및 값은 인용된 정확한 수치로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신, 달리 명시되지 않는 한, 이러한 각각의 치수는 인용된 값과 해당 값을 둘러싸는 기능적으로 동등한 범위를 모두 의미하도록 의도된다. 예를 들어, "40 g/㎤"로 개시된 치수는 "약 40 g/㎤"를 의미하는 것으로 의도된다.

본원에 포함된 방정식에 사용된 표기법은 수학 분야에서 이해되는 표준 의미를 나타낸다. 예를 들어 "="는 같음, "×"는 곱셈 연산, "+"는 더하기 연산, "-"는 빼기 연산, ">"는 "보다 큼" 기호, "<"는 "미만" 기호, 및 "/"는 나누기 연산을 나타낸다.

존재하는 경우, 임의의 상호 참조 또는 관련 특허 또는 특허 출원, 및 본 출원이 이의 우선권 또는 이익을 주장하는 임의의 특허 또는 특허 출원을 포함하는 본원에 인용된 모든 문서는 명시적으로 제외되거나 달리 제한되지 않는 한, 그 전체 내용이 본원에 인용되어 포함된다. 임의의 문서의 인용은 그것이 본원에 개시되거나 청구된 임의의 발명에 관한 종래 기술이거나, 그것이 단독으로 또는 임의의 다른 참조 문헌 또는 참조 문헌들과의 임의의 조합으로 임의의 이러한 실시형태를 교시하거나, 암시하거나, 개시한다고 인정하는 것은 아니다. 또한, 본 문서에서의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 인용되어 포함된 문서에서의 동일한 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충하는 한, 본 문서의 해당 용어에 지정된 의미 또는 정의가 우선할 것이다.

Claims

소비후(post-consumer) 물질, 소비전(pre-consumer) 물질 또는 이들의 조합으로부터 회수된 폴리에틸렌의 블렌드를 포함하는 재생 폴리에틸렌 0.5 중량% 내지 75.0 중량%; 및 유니모달 폴리에틸렌, 바이모달 폴리에틸렌 또는 이들의 조합을 포함하는 미가공(virgin) 원료 폴리에틸렌 25.0 중량% 내지 99.5 중량%를 포함하는 열가소성 조성물로서,
재생 폴리에틸렌은:
ASTM D792-08, 방법 B에 따라 측정 시 0.920 g/㎤ 내지 0.975 g/㎤의 밀도;
ASTM D1238-10, 방법 B에 따라 190℃ 및 2.16 ㎏ 하중에서 측정 시 0.30 dg/분 내지 3.00 dg/분의 용융 지수(I₂); 및
50 이상의 용융 흐름 비(MFR₂₁) - 여기서 용융 흐름 비(MFR₂₁)는 용융 지수(I₂)에 대한 재생 폴리에틸렌의 고 하중 용융 지수(I₂₁)의 비이고, 고 하중 용융 지수(I₂₁)는 ASTM D1238-10, 방법 B에 따라 190℃ 및 21.6 ㎏ 하중에서 측정됨 -를 갖고;
유니모달 폴리에틸렌은:
ASTM D792-08, 방법 B에 따라 측정 시 0.930 g/㎤ 내지 0.950 g/㎤의 밀도;
ASTM D1238-10, 방법 B에 따라 190℃ 및 2.16 ㎏ 하중에서 측정 시 0.30 dg/분 내지 1.00 dg/분의 용융 지수(I₂); 및
30 이상의 용융 흐름 비(MFR₂₁) - 여기서 용융 흐름 비(MFR₂₁)는 용융 지수(I₂)에 대한 유니모달 폴리에틸렌의 고 하중 용융 지수(I₂₁)의 비이고, 고 하중 용융 지수(I₂₁)는 ASTM D1238-10, 방법 B에 따라 190℃ 및 21.6 ㎏ 하중에서 측정됨 -를 갖고;
바이모달 폴리에틸렌은:
ASTM D792-08, 방법 B에 따라 측정 시 0.933 g/㎤ 내지 0.960 g/㎤의 밀도;
ASTM D1238-10, 방법 B에 따라 190℃ 및 2.16 ㎏ 하중에서 측정 시 0.30 dg/분 내지 2.00 dg/분의 용융 지수(I₂);
80.0 이상의 용융 흐름 비(MFR₂₁) - 여기서 용융 흐름 비(MFR₂₁)는 용융 지수(I₂)에 대한 바이모달 폴리에틸렌의 고 하중 용융 지수(I₂₁)의 비이고, 고 하중 용융 지수(I₂₁)는 ASTM D1238-10, 방법 B에 따라 190℃ 및 21.6 ㎏ 하중에서 측정됨 -;
6 이상의 분자량 분포(M_w/M_n) - 여기서 분자량 분포(M_w/M_n)는 바이모달 폴리에틸렌의 수평균 분자량(M_n)에 대한 바이모달 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(M_w)의 비이고, 중량 평균 분자량(M_w)및 수 평균 분자량(M_n)은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 사용하여 측정됨 -; 및
역 공단량체 분포 - 여기서 저분자량 성분의 단쇄 분지화 분포(SCBD₁)에 대한 고분자량 성분의 단쇄 분지화 분포(SCBD₂)의 비는 1.0 초과이고, 고분자량 성분의 단쇄 분지 분포(SCBD₂) 및 저분자량 성분의 단쇄 분지 분포(SCBD₁)는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 사용하여 측정됨 -를 갖고;
열가소성 조성물의 적어도 90.0 중량%는 재생 폴리에틸렌 및 미가공 원료 폴리에틸렌으로 구성되는, 열가소성 조성물.
제1항에 있어서, 재생 폴리에틸렌이
ASTM D3418-15에 따라 동적 주사 열량계(DSC)로 측정 시 105℃ 내지 135℃의 융점(T_m)을 가지며;
겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 사용하여 측정 시 2.5 미만의 대수 분자량(LogM)을 갖는 중합체 사슬 0.1 중량% 내지 10 중량%를 갖는, 열가소성 조성물.
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 유니모달 폴리에틸렌이 ASTM D3418-15에 따라 동적 주사 열량계(DSC)에 의해 측정 시 120℃ 내지 130℃의 용융 온도(T_m)를 갖는, 열가소성 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 미가공 폴리에틸렌이 유니모달 폴리에틸렌인, 열가소성 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 미가공 원료 폴리에틸렌이 바이모달 폴리에틸렌인, 열가소성 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 최대 10 중량%의 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 열가소성 조성물.
제6항에 있어서, 첨가제가 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의 항산화제를 포함하는, 열가소성 조성물.
제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제가 0.05 중량% 내지 9 중량%의 카본 블랙을 포함하는, 열가소성 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 5.0 중량% 내지 50.0 중량%의 재생 폴리에틸렌 및 45.0 중량% 내지 95.0 중량%의 미가공 원료 폴리에틸렌을 포함하는 열가소성 조성물.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 열가소성 조성물의 제조 방법으로서, 재생 폴리에틸렌, 미가공 폴리에틸렌 및 임의의 선택적인 첨가제를 용융-블렌딩하여 열가소성 조성물을 제조하는 단계를 포함하는, 열가소성 조성물의 제조 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 열가소성 조성물을 포함하는 제조 물품.
제11항에 있어서, 열가소성 조성물이 하기 중 하나 이상을 나타내는, 제조 물품:
ASTM D638-14, 유형 IV에 따라 측정 시 1,400 psi 이상의 파단 시 평균 인장 강도;
ASTM D638-14, 유형 IV에 따라 측정 시 200% 이상의 파단 시 연신율;
50℃에서 10% Igepal 용액에서 ASTM D1693-1, 방법 B에 따라 측정 시 24시간 이상의 환경 응력-균열 저항성(ESCR)(F₀); 및
ASTM D790-17에 따라 측정 시 450 MPa 초과의 시컨트 모듈러스(E_s).
제11항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅 및 지지체 성분을 추가로 포함하고, 코팅은 열가소성 조성물을 포함하고 지지체 성분 상에 또는 지지체 성분 내에 배치되는, 제조 물품.
코팅층 및 전도성 코어를 포함하는 코팅된 전도체로서, 코팅층은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 열가소성 조성물을 포함하고 전도성 코어의 적어도 일부를 덮는, 코팅된 전도체.
제14항의 코팅된 전도체의 전도성 코어를 통해 전기 및/또는 광을 전달하는 방법으로서, 전도성 코어는 금속 와이어, 광섬유, 또는 둘 모두를 포함하며; (a) 금속 와이어에 전압을 인가하여 전기 에너지가 금속 와이어를 통해 흐르게 하는 단계; 및/또는 (b) 광섬유를 통해 광 펄스(예를 들어, 적외선 광)를 전송하여 광섬유를 통해 광이 전달되게 하는 단계를 포함하여, 코팅된 전도체의 전도성 코어를 통해 각각 전기 및/또는 광을 전달하는, 방법.