MX2014013162A - Resina de cpvc autolubricada con propiedades mejoradas. - Google Patents
Resina de cpvc autolubricada con propiedades mejoradas.Info
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Abstract
La tecnología divulgada se refiere a un compuesto adecuado para preparar artículos, tales como tubo, con buenas propiedades físicas, tales como resistencia al impacto, y resistencia al agrietamiento por tensión ambiental (ESC). En particular, la tecnología se refiere a una resina de copolímero de cloruro de vinilo, tal como cloruro de polivinilo dorado o cloruro de polivinilo, denominados colectivamente en el presente documento CPVC, que mantiene una procesabilidad adecuada con pesos moleculares por encima de los cuales otras resinas de polímero de cloruro de vinilo no fluyen. Además, la invención se refiere a compuestos de copolímero de cloruro de vinilo que contienen la resina de polímero de cloruro de vinilo, y a artículos fabricados a partir de tales compuestos, compuestos que cumplen las clasificaciones de celda 23447 de la norma ASTM D1784.
Description
RESINA DE CPVC AUTOLUBRICADA CON PROPIEDADES MEJORADAS
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La tecnología divulgada se refiere a un compuesto plástico adecuado para preparar artículos, tales como tubo, con buenas propiedades físicas, tales como resistencia al impacto, y resistencia al agrietamiento por tensión ambiental (ESC). En particular, la tecnología se refiere a una resina de copolímero de cloruro de vinilo, que incluye copolímero de cloruro de polivinilo clorado y copolímero de cloruro de polivinilo que mantiene una procesabilidad adecuada con pesos moleculares superiores a los que las resinas de homopolímero de cloruro de vinilo fluyen con dificultad o no se funden. Además, la invención se refiere a compuestos de copolímero de cloruro de vinilo que contienen la resina de copolímero de cloruro de vinilo, y a artículos fabricados a partir de tales compuestos, compuestos que cumplen la clasificación de celda 23447 de acuerdo con la norma ASTM D1784.
El cloruro de polivinilo (PVC) es un polímero de cloruro de vinilo que tiene aproximadamente un 57 % en moles de cloro unido a lo largo de una cadena principal de etileno polimerizado. El cloruro de polivinilo clorado (CPVC) es una forma clorada posteriormente de PVC que tiene habitualmente más de un 57 % en moles de cloro unido. Se conoce que el CPVC tiene excelentes características de rendimiento a alta temperatura, entre otras propiedades físicas deseables.
El CPVC es un polímero especialmente importante debido a su alta temperatura de transición vitrea, alta temperatura de deformación térmica,
excelentes propiedades de llama y humo e inercia química. Aunque la temperatura de transición vitrea del CPVC aumenta generalmente a medida que aumenta la cantidad de cloro, el aumento del contenido de cloro hace que el CPVC se haga más difícil de procesar y los productos fabricados a partir del mismo se vuelvan más quebradizos. En este sentido, se conoce que las resinas de CPVC tienen generalmente bajas propiedades de impacto y a menudo requieren componerse con modificadores de impacto.
También se conoce que las resinas de CPVC están sometidas a agrietamiento por tensión ambiental. Numerosos materiales poliméricos, cargados mecánicamente y sumergidos en ciertos tipos de líquidos, experimentan deficiencias por cuarteado y/o agrietamiento. Las cargas requeridas son mucho menores que las requeridas para deficiencias en aire. Los líquidos que provocan las deficiencias no son disolventes y son químicamente inertes para los polímeros. Las deficiencias como estas se denominan cuarteado por tensión ambiental (ESCR), agrietamiento por tensión ambiental (ESC), y deficiencia por tensión ambiental (ESF), que incluye ambas.
En términos sencillos, el ESC se produce a partir de una grieta externa o interna en un plástico causada por tensiones de tracción menores que la resistencia mecánica a corto plazo del plástico, dando como resultado una deficiencia. La adición de un líquido orgánico (ambiente) con la tensión aplicada puede dar como resultado deficiencias ESC. En esencia, el líquido orgánico humedece la superficie del polímero y en combinación con la tensión de tracción acelera la velocidad de la deficiencia. Este fenómeno se identificó ya en 1940 en el
campo general de los termoplásticos.
En la actualidad, en el campo de los tubos de CPVC, se recomiendan prácticas de construcción que limitan el contacto del tubo de CPVC con materiales incompatibles. Sin embargo, se desea un enfoque más fundamental para mejorar la resistencia al ESC de los artículos de CPVC.
Los polímeros con mayor Pm son difíciles, si no imposibles, de procesar en productos finales útiles. En particular, los compuestos fabricados a partir de resina de CPVC convencional fluyen con dificultad o no se funden apropiadamente a mayor Pm, por ejemplo, mucho mayor de 150.000 daltons, sin niveles de lubricante que afectan negativamente otras propiedades del producto final, tales como la resistencia al impacto.
Se ha divulgado que los compuestos comprendidos por copolímeros de PVC clorado-etileno se pueden emplear para producir productos finales ópticamente transparentes, tales como tubo, por ejemplo, como se divulga en el documento de Patente de Estados Unidos N° 7.943.691 de Shakir eí al., presentado el 17 de mayo del 2011. Solo se divulga que estos copolímeros se emplean con pesos moleculares de hasta 150.000, y no existe ninguna discusión de las propiedades de impacto o la resistencia al ESC de los compuestos. De hecho, el estado general de la técnica habría conducido a asegurar a los expertos habituales en la materia que hubieran deseado extruir compuestos de CPVC ópticamente transparentes de acuerdo con la patente '691 que el peso molecular de la resina divulgado en la patente '691 no se habría aproximado, y menos aún excedido, a 150.000 daltons.
Sería deseable una resina de CPVC que se pueda procesar fácilmente y que se pueda emplear en un compuesto de CPVC para producir un producto final que tenga una resistencia mejorada al agrietamiento por tensión ambiental, al menos manteniendo o mejorando la resistencia al impacto con respecto a los compuestos de CPVC tradicionales, y cumpliendo con la clase de celda 23447 de acuerdo con la norma ASTM D1784.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Sorprendentemente, los inventores han descubierto que las resinas de copolímero de cloruro de vinilo, en particular las resinas de copolímero de CPVC-vinilo, que tienen pesos moleculares promedio en peso mayores de aproximadamente 150.000 daltons pueden mantener una procesabilidad adecuada a pesos moleculares superiores a los que las resinas de homopolímero de cloruro de vinilo fluyen con dificultad o no se funden apropiadamente. Incluso más sorprendentemente y al contrario de lo esperado, los compuestos que emplean tales resinas proporcionan resistencia al impacto al menos equivalente, y a menudo mejorada con respecto a la proporcionada por compuestos de cloruro de vinilo convencionales (peso molecular inferior a 150.000). De forma análoga, los compuestos que emplean tales resinas exhiben una estabilidad química muy mejorada con respecto a los compuestos de cloruro de vinilo convencionales.
Por lo tanto, un aspecto de la invención se refiere a una nueva resina de copolímero de cloruro de vinilo o cloruro de vinilo clorado. La resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) comprende una parte mayoritaria de monómero de cloruro de vinilo y una parte minoritaria de un comonómero seleccionado entre, por
ejemplo, etileno, propileno, e isobutileno, o las mezclas de los mismos. La resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) tiene un peso molecular promedio en número mayor de 150.000 daltons.
En ciertas realizaciones de la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado), el comonómero puede estar presente de aproximadamente un 0,01 % a aproximadamente un 10 % de los monómeros totales en la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado). De forma análoga, en ciertas realizaciones, la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) puede tener un contenido de cloro entre aproximadamente un 57 % en peso y un 70 % en peso, y preferentemente la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) puede ser una resina clorada con UV.
En otro aspecto de la invención, se proporciona un compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) que comprende la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) descrita anteriormente.
En una realización del compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado), la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) puede estar presente de aproximadamente un 78 % en peso a aproximadamente un 92 % en peso del compuesto total.
En otra realización, el compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) puede comprender además una resina de (co)polímero de cloruro de vinilo (clorado) de bajo peso molecular promedio en peso (Pm) que tiene un Pm menor de 150.000 daltons en una mezcla con la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado), y donde el Pm promedio de la mezcla de resina es
mayor de 150.000 daltons.
Un aspecto adicional de la invención se refiere a artículos, tales como tubo, conexiones de tubo, y válvulas, fabricados a partir del compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) anterior, que incorpora la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado).
En un aspecto más de la invención, se proporciona un método de impartir procesabilidad a una resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) que tiene un Pm mayor de 150.000 daltons. El método comprende preparar la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) a partir de comonómero de cloruro de vinilo y comonómero de etileno.
Un aspecto adicional de la invención se refiere a un método para proporcionar un artículo que tiene estabilidad química mejorada en comparación con el mismo artículo preparado a partir de un compuesto de CPVC que tiene un Pm menor de 150.000 daltons. El método comprende emplear en el compuesto de CPVC al menos un 78 % en peso de la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) que se ha descrito anteriormente.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
A continuación se describirán diversas características y realizaciones preferentes a modo de ilustración no limitante.
Un aspecto de la presente invención es una resina de copolímero de cloruro de vinilo. El copolímero, o los polímeros que puedan ser el caso, derivan de la "unión" sucesiva de monómeros en una reacción de polimerización. Unión significa que los monómeros enlazan conjuntamente. La unión de monómeros requiere la
alteración de las estructuras químicas de los monómeros con el fin de liberar un enlace que los monómeros pueden usar para unirse.
Por ejemplo, la estructura química del monómero etileno es dos unidades CH2 conectadas mediante un doble enlace;
H2C CH2
Cuando se polimerizan, o se unen, monómeros de etileno, el doble enlace se abre y queda libre para unirse con otro monómero de etileno;
o representado de otro modo como unidad de repetición;
Como se puede observar, la unidad de repetición de polietileno es diferente del monómero de partida de etileno en que se ha abierto el doble enlace del monómero de etileno. Aunque la unidad de repetición de polietileno se altera con respecto al monómero de etileno del que deriva, es una práctica habitual en la técnica de plásticos poliméricos referirse a las unidades de repetición del polímero con el mismo nombre que el monómero. De ese modo, monómero de etileno se refiere tanto a CH2=CH2 como a la unidad de repetición polimerizada -[CH2-CH2]n-, donde n es el número de unidades de repetición del polímero. De forma análoga, unidades de etileno o bloques de etileno en el polímero significan unidades o bloques derivadas del monómero etileno. De forma
análoga, unidades de estireno o bloques de estireno en el polímero significan unidades o bloques derivadas del monómero estireno, y del mismo modo para otros tipos de monómeros.
Los expertos habituales en la materia reconocerán que el monómero polimerizado tendrá una estructura química alterada, pero entenderán la relación entre la unidad de repetición y el monómero del que deriva la unidad de repetición. Por lo tanto, como se usa en la descripción posterior y en las reivindicaciones, monómero se referirá tanto a una unidad de repetición de un polímero derivado del monómero, como al propio monómero independiente.
Por lo tanto, monómero de cloruro de vinilo se refiere tanto al monómero de cloruro de vinilo como a la unidad de repetición derivada del monómero de cloruro de vinilo:
La resina de copolímero de cloruro de vinilo del primer aspecto de la invención puede comprender una parte mayoritaria de comonómero de cloruro de vinilo y una parte minoritaria de un comonómero de componente de vinilo. Además, la resina de copolímero de cloruro de vinilo puede tener un peso
molecular promedio en peso mayor de aproximadamente 150.000 daltons.
En una realización, de aproximadamente un 90 % a aproximadamente un 99,99 % de los comonómeros en la resina de copolímero de cloruro de vinilo pueden ser monómeros de cloruro de vinilo, y preferentemente de aproximadamente un 91 %, o un 92 % a aproximadamente un 99,9 %, o un 99,5 % de monómeros de cloruro de vinilo. En ciertas realizaciones, los comonómeros en la resina de copolímero de cloruro de vinilo pueden ser de aproximadamente un 93 %, o un 94 % a un 99 % de monómeros de cloruro de vinilo, y a menudo de aproximadamente un 95 % a un 98 % de monómeros de cloruro de vinilo.
El resto de los comonómeros en la resina de copolímero de cloruro de vinilo pueden ser uno o más comonómeros de componente de vinilo, o mezclas de los mismos. Es decir, de aproximadamente un 0,01 % a aproximadamente un 10 % de los comonómeros en la resina de copolímero de cloruro de vinilo pueden ser monómeros de componente de vinilo, o de aproximadamente un 0,1 %, o un 0,5 % a aproximadamente un 9 %, o un 8 % de monómeros de componente de vinilo. En ciertas realizaciones, el comonómero de componente de vinilo puede ser de aproximadamente un 1 % a aproximadamente un 6 %, o un 7 %, o más preferentemente, de aproximadamente un 2 % a aproximadamente un 5 % de los comonómeros totales en la resina de copolímero de cloruro de vinilo.
La expresión "comonómero de componente de vinilo" significa un monómero de tipo vinilo distinto del cloruro de vinilo. Tales monómeros se
conocen en la técnica y en la bibliografía e incluyen ésteres de ácido acrílico donde la parte éster tiene de 1 a 12 átomos de carbono, por ejemplo, acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo, acrilato de octilo, acrilato de cianoetilo, y similares; acetato de vinilo; y ésteres alifáticos de vinilo que contienen de 3 a 8 átomos de carbono; ésteres de ácido metacrílico donde la parte éster tiene de 1 a 12 átomos de carbono, tales como metacrilato de metilo, metacrilato de etilo, metacrilato de butilo, y similares; estireno y derivados de estireno que tienen un total de 8 a 15 átomos de carbono tales como alfa-metilestireno, vinil tolueno, cloroestireno; vinil naftaleno; diolefinas que tienen un total de 4 a 8 átomos de carbono tales como butadieno, isopreno, y que incluyen diolefinas halogenadas tales como cloropreno; monoolefinas que tienen de 2 a 10 átomos de carbono y preferentemente de 2 a 4 átomos de carbono tales como etileno, propileno e isobutileno; y mezclas de cualquiera de los tipos anteriores de monómeros y otros monómeros de vinilo copolimerizables con los mismos conocidos en la técnica y en la bibliografía. En una realización preferente, el comonómero de componente de vinilo puede ser etileno, propileno o isobutileno, y lo más preferentemente, etileno.
La resina de copolímero de cloruro de vinilo se puede polimerizar de acuerdo con métodos de polimerización conocidos. En una realización, la resina de copolímero de cloruro de vinilo se puede clorar posteriormente, es decir, clorar después de la polimerización del comonómero de cloruro de vinilo y el comonómero de componente de vinilo. La resina de copolímero de cloruro de vinilo clorada posteriormente, o simplemente clorada, se puede preparar
convenientemente mediante la cloración del copolímero de cloruro de vinilo mediante cualquiera de diversos métodos disponibles incluyendo un proceso en solución, un proceso en lecho fluido, un proceso en fotosuspensión, un proceso térmico o un proceso en cloro líquido. Ejemplos de estos procesos se pueden encontrar en los documentos de Patente de Estados Unidos con números 2.996.489; 3.100.762; 4.412.898; 3.532.612; 3.506.637; 3.534.013; 3.591.571 ; 4.049.517; 4.350.798; y 4.377.459. En una realización preferente, la resina de copolímero de cloruro de vinilo clorada se puede preparar mediante un proceso de cloración con UV, es decir, el cloruro de vinilo clorado es una resina clorada con UV. De forma análoga, en una realización preferente, no se emplea ningún agente de hinchado cuando se clora la resina.
La resina de copolímero de cloruro de vinilo se puede clorar posteriormente hasta un nivel de cloro de aproximadamente un 57 % en peso a aproximadamente un 70 % en peso. Preferentemente, la resina de copolímero de cloruro de vinilo se puede clorar entre aproximadamente un 60 % en peso y un 69 % en peso, más preferentemente entre aproximadamente un 63 % en peso y un 68 % en peso, y lo más preferentemente entre aproximadamente un 66 % en peso y un 67 % en peso. Se ha de observar que cuando el copolímero de cloruro de vinilo se clora posteriormente, se verán afectados ambos comonómeros en el copolímero, reduciendo de ese modo ia cantidad medible del comonómero de componente de vinilo. Por lo tanto, la referencia a la cantidad del comonómero en la resina
se hace basándose en que no hay cloración posterior.
La resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) se puede emplear en un compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado), preparado, por ejemplo, de acuerdo con los métodos divulgados en "Encyclopedia of PVC", segunda edición; Leondard I. Nass, Charles A. Heiberger o en "PVC Handbook," Charles E. Wilkes, James W. Summers, Charles Anthony Daniels, Mark T. Berard. Como se usa en el presente documento, la referencia a "(clorado)" significa que el material incluye realizaciones tanto en las que no hay cloración posterior como en las que hay cloración posterior.
En una realización, el compuesto de copolímero de cloruro de vinilo
(clorado) puede contener la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) de aproximadamente un 78 % en peso a aproximadamente un 92 % en peso del compuesto total de copolímero de cloruro de vinilo (clorado). En otra realización, el compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) puede contener la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) de aproximadamente un 82 % en peso a aproximadamente un 88 % en peso, y en otra realización de aproximadamente un 84 % en peso a aproximadamente un 86 % en peso del compuesto total de copolímero de cloruro de vinilo (clorado).
El compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) puede incluir además resina de polímero o copolímero de cloruro de vinilo (clorado) que tiene un Pm menor de 150.000 daltons. En tal realización, el Pm promedio de las resinas mezcladas en el compuesto será mayor de 150.000 daltons. La
resina de polímero o copoiimero de cloruro de vinilo (clorado) de menos de 150.000 daltons se denomina en el presente documento resina de (co)polímero de cloruro de vinilo (clorado) de bajo Pm. Preferentemente, el compuesto de copoiimero de cloruro de vinilo (clorado) contendrá poco o nada de resina de (co)polímero de cloruro de vinilo (clorado) de bajo Pm. Sin embargo, en algunas realizaciones, el compuesto de copoiimero de cloruro de vinilo puede contener una proporción mayor de aproximadamente 1 :4 o 1 :3 de la resina de copoiimero de cloruro de vinilo (clorado) con respecto a la resina de (co)polímero de cloruro de vinilo (clorado) de bajo Pm. En algunas realizaciones, el compuesto de copoiimero de cloruro de vinilo (clorado) puede contener una proporción mayor de aproximadamente 1 :2 o 1 :1 de la resina de copoiimero de cloruro de vinilo (clorado) con respecto a la resina de (co)polímero de cloruro de vinilo (clorado) de bajo Pm. A menudo, la proporción de la resina de copoiimero de cloruro de vinilo (clorado) con respecto a la resina de (co)polímero de cloruro de vinilo (clorado) de bajo Pm puede ser de aproximadamente 1 :4 a aproximadamente 4:1. Como con el término "(clorado)", el término "(co)" en (co)polímero significa que el polímero incluye tanto homopolímeros como copolímeros.
El compuesto de copoiimero de cloruro de vinilo (clorado) puede comprender además otros aditivos, tales como los que se divulgan en "Encyclopedia of PVC", segunda edición; Leondard I. Nass, Charles A. Heiberger o en "PVC Handbook," Charles E. Wilkes, James W. Summers, Charles Anthony Daniels, Mark T. Berard. Por ejemplo, el compuesto de
copolímero de cloruro de vinilo (clorado) puede comprender además aditivos tales como lubricantes, modificadores de impacto, estabilizadores térmicos o cualquier otro aditivo convencional. Habitualmente, se mezcla una pequeña cantidad de otra resina o caucho, por ejemplo, polietileno clorado, copolímero de estireno-acrilonitrilo, o isobutileno clorado con la resina de CPVC para mejorar su resistencia al choque y procesabilidad mecánica, y se contemplan tales aditivos para el compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado). También se pueden incorporar en el compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) pigmentos, estabilizantes, cargas, colorantes, estabilizantes UV, y otros adyuvantes de procesamiento, así como otros aditivos tales como biocidas o retardantes de llama y cualquier otro aditivo plástico.
El compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) se puede procesar en un artículo mediante métodos generalmente aceptados. Por ejemplo, el compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) se puede moldear, extruir, extruir y mecanizar, o procesar mediante cualquier otro método conocido.
En una realización preferente, el compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) se puede procesar en tubo, conexiones de tubo, y válvulas, con particular utilidad en la producción de tubería de agua caliente para uso industrial y doméstico. El compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) también se puede emplear, por ejemplo, para producir productos de construcción, tales como productos para revestimiento, cercado, o ventanaje, productos para irrigación, productos para piscina y balneario, productos para
aplicación eléctrica, productos para aplicación HVAC, muebles, y como láminas embutidas para aplicaciones personalizadas. Además, el compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) puede ser útil en el campo del vinilo rígido para la fabricación de otros artículos, tales como, por ejemplo, conducciones, tanques, partes de dispositivos, etc., especialmente cuando los productos se manipularán o estarán en contacto con agua caliente y otros líquidos calientes o corrosivos.
El compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado), cuando se extruye y se conforma apropiadamente, cumple o supera deseablemente los requisitos de clase de celda 23447 de la norma ASTM D 1784 y proporciona rendimiento y fiabilidad a largo plazo, incluyendo un alto grado de seguridad con el uso continuo. La primera cifra "2" en la clase de celda específica tubo de CPVC; la segunda cifra ("3" o "4") especifica el nivel de resistencia al impacto de Izod de entalladura ("3" indica al menos 80,1 J/m (1 ,5 ft.lb/in) de entalladura, "4" indica al menos 266,9 J/m (5 ft.lb/in) de entalladura); la tercera cifra "4" especifica resistencia a la tracción de al menos 48,3 MPa (7,000 psi); la cuarta cifra "4" especifica un módulo de elasticidad de al menos 2482 MPa (360,000 psi); y la quinta cifra "7" especifica el nivel de temperatura de deformación bajo carga (DTUL) o de temperatura de deformación térmica (HDT) medido con una carga de 1 ,82 MPa (264 psi). La cifra "7" indica DTUL o HDT de al menos 100 °C (véase la norma ASTM D1784).
Un aspecto de la presente invención es una resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) que fluye o se funde a valores de Pm mayores que
los que se pueden conseguir con resina de homopolímero de cloruro de vinilo (clorado) convencional. Por ejemplo, incluir las resinas de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) en un compuesto de CPVC o PVC puede mantener una torsión mecánica de estabilidad térmica dinámica (torsión mecánica DTS) aceptable para el compuesto en comparación con un compuesto de CPVC o PVC de un homopolímero del mismo Pm que el copolímero. La torsión mecánica DTS del compuesto puede ser una medida del flujo del compuesto que incluye la resina durante el procesamiento, tal como extrusión por fusión. La torsión mecánica DTS caracteriza el nivel de torsión mecánica requerido para mezclar el compuesto una vez se funde la resina. Cuanto menor es la torsión mecánica DTS, más procesables es el compuesto. Preferentemente, la torsión mecánica DTS puede ser menor de 3600 metros por gramo (m-g) según se mide de acuerdo con la norma ASTM D-2538, o menos de 3500 m-g, o menos de 3400 m-g cuando la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) tiene pesos moleculares mayores de 150.000 daltons, e incluso más preferentemente mayores de 175.000 daltons, e incluso mayores de 200.000 daltons.
En ciertas realizaciones, la torsión mecánica DTS de un compuesto que contiene la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) en la categoría de Pm de 150.000 puede estar reducida menos de un 5 % en comparación con el mismo compuesto que contiene resina de homopolímero de CPVC o PVC en la categoría de Pm de 150.000, o en algunos casos menos de un 3 %, o menos de un 1 %. "Categoría de Pm de 150.000" significa que incluye Pm
entre 140.000 y 160.000. En la categoría de Pm de 175.000, la torsión mecánica DTS de un compuesto que contiene la resina de copoiímero de cloruro de vinilo (clorado) puede estar reducida de aproximadamente un 0,01 % a aproximadamente un 15 % en comparación con el mismo compuesto que contiene una resina de homopolímero de CPVC o PVC en la categoría de Pm de 175.000, o reducida de aproximadamente un 0,5 % a aproximadamente un 10 %, o reducida de aproximadamente un 1 % a aproximadamente un 8 %. "Categoría de Pm de 175.000" significa Pm entre 160.000 y 180.000. En categorías de mayor Pm, la DTS del compuesto que contiene resina de copoiímero de cloruro de vinilo (clorado) puede estar reducida más de un 1 %, un 5 %, o más de un 10 %, o de aproximadamente un 1 % a aproximadamente un 50 % en comparación con el mismo compuesto que contiene una resina de homopolímero de CPVC o PVC, o reducida de aproximadamente un 5 % a aproximadamente un 40 %, o reducida de aproximadamente un 10 % a aproximadamente un 30 %. Más particularmente, la torsión mecánica DTS de un compuesto que contiene una resina de copoiímero de cloruro de vinilo (clorado) como se describe en el presente documento no aumentará en la misma relación que el mismo compuesto que contiene una resina de homopolímero de CPVC o PVC, y preferentemente se mantendrá o disminuirá, a medida que el Pm de la resina aumenta.
En otro aspecto de la invención, las resinas de copoiímero de cloruro de vinilo (clorado) y los compuestos de copoiímero de cloruro de vinilo (clorado) se pueden emplear para proporcionar estabilidad química mejorada a un
artículo en comparación con el mismo artículo fabricado a partir de un compuesto de CPVC o PVC que comprende una resina de (co)polímero de cloruro de vinilo (clorado) de bajo Pm. "Estabilidad química" se refiere a la capacidad del artículo para resistir deficiencias de agrietamiento por tensión ambiental.
La resistencia al agrietamiento por tensión ambiental se puede determinar de acuerdo con la norma ISO 22088 (equivalente a la norma ASTM F2331 ). A una tensión de 4000 psi (27,57 Pa) con aceite de maíz aplicado y a una temperatura de 23 °C, los artículos preparados a partir del compuesto que comprende resina de copolímero no mezclada ("compuesto no mezclado", es decir, la resina en el compuesto es más de un 98 % en peso de resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado)) pueden exhibir un tiempo hasta deficiencia (ttf) al menos 1 ,25 veces el número de horas que exhibe el mismo compuesto que contiene resina de homopolímero de CPVC o PVC que tiene un Pm de 150.000 daltons o inferior. En otra realización, el compuesto no mezclado puede alcanzar al menos 1 ,5 o al menos 2 veces el número de horas, y en otra realización, puede alcanzar al menos 2,5 o 3 veces el número de horas hasta deficiencia que exhibe el mismo compuesto que contiene resina de homopolímero de CPVC o PVC que tiene un Pm de 150.000 daltons o inferior. En compuestos mezclados (es decir, compuestos que comprenden tanto resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) como resina de (co)polímero de cloruro de vinilo (clorado) de bajo Pm) el efecto de la resina de bajo Pm reducirá el ttf de ESC, pero todavía se espera que el compuesto
mezclado exhiba un ttf mayor debido a la presencia de la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado).
En otro aspecto de la invención, las resinas de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) y los compuestos de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) se pueden emplear para mantener o mejorar la resistencia al impacto según se mide mediante los métodos de Izod o de escalera. "Resistencia al impacto" se refiere a la cantidad de fuerza que puede soportar un artículo antes de fracturarse. Más específicamente, el ensayo de impacto de Izod proporciona una medida de laboratorio de la resistencia al impacto de un material por determinación de su capacidad máxima para absorber una carga de impulso, mientras que el ensayo de caída de martillo o de escalera proporciona una medida de la resistencia al impacto de un material cuando se extruye en un tubo e incluye tanto la resistencia al impacto como la ductilidad del material.
Notablemente, las resinas y los compuestos de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) que se describen en el presente documento pueden mantener una resistencia al impacto adecuada de modo que mantienen un artículo producido a partir de los mismos en la misma clase que si fuera producido a partir del homopolímero. De hecho, las resinas y los compuestos de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) pueden superar ensayos de resistencia al impacto a valores de Pm en los que las resinas y compuestos de homopolímero de CPVC y PVC no se pueden procesar.
El tubo extruido y las conexiones moldeadas para tal tubo fabricadas usando un compuesto de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) de la
presente invención que tiene una resistencia al impacto al menos equivalente, si no mejor, que un compuesto de homopolímero, y una resistencia química mejorada, proporciona ventajas considerables para la construcción o mantenimiento, por ejemplo, de tubos industriales. Con una resistencia al impacto mantenida y una resistencia química mejorada, el compuesto se puede emplear para producir un tubo que puede soportar factores de tensión ambiental durante un período de tiempo más prolongado que un tubo convencional.
Se conoce que algunos de los materiales que se han descrito anteriormente pueden interactuar en la formulación final, de modo que los componentes de la formulación final pueden ser diferentes de los que se añadieron inicialmente. Los productos formados de ese modo, que incluyen los productos formados tras el empleo de la composición de la presente invención en su uso destinado, pueden no ser susceptibles de fácil descripción. No obstante, la totalidad de tales modificaciones y productos de reacción están incluidos dentro del alcance de la presente invención; la presente invención incluye la composición preparada por mezcla de los componentes que se han descrito anteriormente.
EJEMPLOS EJEMPLOS DTS
Resinas
Se ensayaron cierto número resinas con Pm variable. Se evaluaron dos resinas para cada categoría de Pm y el % de Cl se proporciona en la tabla.
Compuestos
Los compuestos para el ensayo DTS se preparan de acuerdo con las formulaciones de la Tabla 2. La Tabla 2 muestra que los compuestos que contienen resinas de copolímero siguen una tendencia de disminución de DTS a medida que aumenta Pm mientras que los compuestos que contienen resinas de homopolímero siguen una tendencia de aumento de DTS a medida que aumenta Pm.
La Tabla 2 también muestra que la resistencia al impacto de Izod de los compuestos que contienen los copolímeros al menos se mantiene y tiende a mejorar en comparación con los compuestos que contienen el homopolímero a medida que Pm aumenta por encima de 150.000.
Método de torsión mecánica DTS - usando un Brabender con un cabezal
mezclador, se añade un compuesto a la máquina a 205-210°C y se mide en la torsión mecánica y la temperatura a lo largo del tiempo. La torsión mecánica aumenta rápidamente hasta un máximo para el pico de fusión y a continuación disminuye y mantiene una torsión mecánica media hasta que la resina se degrada en el momento en el que comienza a reticular. Después de que la torsión mecánica aumente 100 metros por gramo por encima de la torsión mecánica mínima, se toma el tiempo de estabilidad.
Método de resistencia al impacto de Izod - se preparan placas de el compuesto de muestra y se cortan y se estrían muestras de 1/4 o 1/8 de pulgada (6,3 mm o 3,15 mm). Se libera un péndulo que se ha pesado e impacta en la entalladura. Los resultados se miden como los pies por libras de fuerza requeridos para romper o romper parcialmente la barra.
Método de escalera - los compuestos de muestra se extruyen en un tubo. Se mantiene un peso a una distancia determinada por encima del tubo y se deja que caiga en el tubo. Los resultados se miden como los pies por libras de fuerza requeridos para romper o romper parcialmente el tubo.
EJEMPLOS ESC
Los compuestos para ttf de ESC se preparan de acuerdo con las formulaciones de las Tablas 4 y 5.
Método de ttf de ESC - medido de acuerdo con la norma ISO 22088 con aceite de maíz a una temperatura de 23 °C y una tensión de 4000 psi (27,57 MPa).
Compuestos mezclados
Un compuesto mezclado se prepara de acuerdo con las formulaciones de la
Tabla 5.
Método de ttf de ESC - medido de acuerdo con la norma ASTM 2293 con aceite de maíz a una temperatura de 23 °C y una tensión de 4000 psi (27,57 MPa).
Cada uno de los documentos a los que se ha hecho referencia
anteriormente se incorpora en el presente documento por referencia. La mención de cualquier documento no es una admisión de que tal documento se califique como técnica anterior o constituya el conocimiento general de los expertos en cualquier jurisdicción. Excepto en los Ejemplos, o cuando se indique explícitamente otra cosa, todas las cantidades numéricas en la presente descripción que especifican cantidades de materiales, condiciones de reacción, pesos moleculares, números de átomos de carbono, y similares, se entiende que están modificados con la palabra "aproximadamente". Se debe entender que los límites superior e inferior de cantidades, intervalos y proporciones expuestos en el presente documento se pueden combinar independientemente. De forma análoga, los intervalos y las cantidades para cada elemento de la invención se pueden usar en combinación con intervalos o cantidades para cualquiera de los demás elementos. Como se usa en el presente documento, la expresión "que consiste básicamente en" permite la inclusión de sustancias que no afectan materialmente las características básicas y nuevas de la composición en consideración.
Claims (9)
1. Un tubo extruido que comprende un compuesto que comprende una resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) que comprende una parte mayoritaria de monómero de cloruro de vinilo y una parte minoritaria de un comonómero de componente de vinilo, donde dicha resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) tiene un peso molecular promedio en peso mayor de 150.000 daltons.
2. El tubo extruido de la reivindicación 1 , donde dicho comonómero de componente de vinilo se selecciona entre etileno, propileno, isobutileno, o las mezclas de los mismos.
3. El tubo extruido de la reivindicación 1 , donde el comonómero está presente de aproximadamente un 0,01 % a aproximadamente un 10 % de los monómeros totales en la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado).
4. El tubo extruido de cualquier reivindicación previa donde la resina tiene un contenido de cloro entre aproximadamente un 57 % en peso y un 70 % en peso.
5. El tubo extruido de la reivindicación 4, donde la resina es una resina clorada con UV.
6. El tubo extruido de cualquier reivindicación previa, donde el compuesto comprende además una resina de (co)polímero de cloruro de vinilo (clorado) de bajo Pm que tiene un Pm de 150.000 daltons o inferior en una mezcla con la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado), y donde el Pm promedio de la mezcla de resina es mayor de 150.000 daltons.
7. El tubo extruido de la reivindicación 6, donde la proporción de la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) con respecto a la resina de (co)polímero de cloruro de vinilo (clorado) de bajo Pm es mayor de 1:4.
8. Un método para impartir procesabilidad a una resina de polímero de cloruro de vinilo (clorado) que tiene un Pm mayor de 150.000 daltons que comprende preparar la resina de polímero de cloruro de vinilo (clorado) a partir de comonómero de cloruro de vinilo y comonómero de etileno, donde el comonómero de etileno comprende de aproximadamente un 0,01 % a aproximadamente un 8 % de los comonómeros en la resina de copolímero de cloruro de vinilo, y opcionalmente clorar posteriormente el polímero resultante.
9. Un método para proporcionar un artículo que tiene una estabilidad química mejorada en comparación con el mismo artículo preparado a partir de compuesto de CPVC o PVC que tiene un Pm menor de 150.000 daltons, que comprende emplear en el compuesto de CPVC o PVC al menos un 78 % en peso de la resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) que comprende una parte mayoritaria de monómero de cloruro de vinilo y una parte minoritaria de un comonómero de componente de vinilo, donde dicha resina de copolímero de cloruro de vinilo (clorado) tiene un peso molecular promedio en peso mayor de 150.000 daltons.
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