Полиэтиленовая композиция для напорных труб с улучшенной гибкостью

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Настоящее изобретение относится к полиэтиленовой композиции, содержащей полимерную основу, которая включает (а) фракцию (А) гомо- или сополимера этилена; и (б) фракцию (Б) гомо- или сополимера этилена, где (i) фракция (А) имеет более низкую средневесовую молекулярную массу, чем фракция (Б); (ii) полимерная основа имеет плотность от 932 до 938 кг/м3; (iii) полиэтиленовая композиция имеет СТР5 от 0,1 до 0,6 г/10 мин; и (iv) полиэтиленовая композиция имеет сдвиговое напряжение η2,7кПа от 85 до 230 кПа. Кроме того, настоящее изобретение относится к изделию, предпочтительно к трубе, содержащему указанную композицию, и к применению указанной композиции для изготовления изделия, предпочтительно трубы.

Текст

Смотреть все

(51) 08 23/06 (2011.01) 08 23/04 (2011.01) 08 10/02 (2011.01) 16 9/12 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) ПОЛИЭТИЛЕНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ НАПОРНЫХ ТРУБ С УЛУЧШЕННОЙ ГИБКОСТЬЮ(57) Настоящее изобретение относится к полиэтиленовой композиции,содержащей полимерную основу, которая включает (а) фракцию(А) гомо- или сополимера этилена и (б) фракцию(А) имеет более низкую средневесовую молекулярную массу, чем фракция (Б)полимерная основа имеет плотность от 932 до 938 кг/м 3 полиэтиленовая композиция имеет СТР 5 от 0,1 до 0,6 г/10 мин иполиэтиленовая композиция имеет сдвиговое напряжение 2,7 кПа от 85 до 230 кПа. Кроме того, настоящее изобретение относится к изделию, предпочтительно к трубе,содержащему указанную композицию, и к применению указанной композиции для изготовления изделия, предпочтительно трубы.(74) Русакова Нина Васильевна Жукова Галина Алексеевна Ляджин Владимир Алексеевич Настоящее изобретение относится к полиэтиленовой композиции для труб, которая содержит полимерную основу, включающую две фракции полиэтилена с различной молекулярной массой. Кроме того, настоящее изобретение относится к изделию, предпочтительно к трубе,содержащему указанную композицию, и к применению указанной композиции для изготовления изделия, предпочтительно трубы. Полиэтиленовые композиции, содержащие две или больше чем две фракции полиэтилена с различной молекулярной массой, часто относят к бимодальным или многомодальным полиэтиленовым композициям. Такие полиэтиленовые композиции часто применяют,например, для изготовления труб благодаря их благоприятным физическим и химическим свойствам, таким как, например, механическая прочность, устойчивость к коррозии, а также долгосрочная стабильность. Учитывая,что жидкости, такие как вода, или природный газ,транспортируемые в трубе, часто находятся под давлением и имеют варьирующие температуры,обычно в диапазоне от 0 С до 50 С, очевидно, что полиэтиленовая композиция, применяемая для труб,должна удовлетворять предъявляемым требованиям. С другой стороны, для облегчения монтажа труб,например, в грунте желательна высокая гибкость труб. В частности, полиэтиленовая композиция,применяемая для трубы, должна обладать высокой механической прочностью, хорошей долгосрочной стабильностью,сопротивлением царапинам/сопротивлением ползучести и устойчивостью к распространению трещин, и в то же время высокой гибкостью. Однако по меньшей мере некоторые из этих свойств противоречат друг другу, поэтому сложно разработать композицию для труб, которая превосходит другие по всем этим свойствам одновременно. Например, известно, что жесткость,придающая трубе механическую прочность, увеличивается с увеличением плотности,но,напротив,гибкость и сопротивление царапинам/сопротивление ползучести, как известно,увеличиваются с уменьшением плотности. Кроме того, поскольку полимерные трубы обычно изготавливают путем экструзии или, в меньшей степени, путем литья под давлением,композиция полиэтилена также должна обладать хорошими технологическими характеристиками. Известно, что для соблюдения противоположных требований к материалу трубы можно применять бимодальные полиэтиленовые композиции. Такие композиции описаны, например, в документах ЕР 0739937 и 02/102891. Бимодальные полиэтиленовые композиции, описанные в этих документах, обычно содержат две фракции полиэтилена, где одна из этих двух фракций имеет более низкую молекулярную массу, чем другая фракция, и предпочтительно представляет собой гомополимер, тогда как другая фракция с более высокой молекулярной массой предпочтительно представляет собой сополимер этилена, содержащий 2 один или более чем один альфа-олефиновый сомономер. Одним существенным недостатком таких труб при использовании в системах газоснабжения и холодного водоснабжения является недостаточная гибкость труб. Эти трубы являются жесткими и прочными. Эти механические свойства являются результатом высоких требований по отношению к механической прочности и долгосрочной стабильности. При известных способах прокладки газовых труб или труб холодного водоснабжения, например, при прокладке в открытых траншеях или при бесканальной прокладке труб, например, при прокладке с запахиванием на месте, частые проблемы возникают вследствие жесткости труб. Часто бывает трудно совмещать и осуществлять подгонку трубы в траншее. Кроме того, частой проблемой является выпрямление труб, которые хранят или транспортируют в виде бухт. Подобная проблема возникает, если приходится проходить изгибы, что особенно важно для труб малого и среднего размера. Конечно, все эти проблемы еще более существенны, когда жесткость труб увеличивается вследствие пониженной температуры, например, при холодной погоде. Поэтому особенно желательна разработка трубы с повышенной гибкостью без потери механической прочности и долгосрочной стабильности. Соответственно, целью настоящего изобретения является разработка полиэтиленовой композиции для труб, обладающей улучшенной комбинацией свойств, в частности, обладающей повышенной гибкостью и, в то же время, высокой механической прочностью и хорошей долгосрочной стабильностью. Настоящее изобретение основано на неожиданном открытии, что вышеупомянутая цель может быть достигнута посредством полиэтиленовой композиции, содержащей по меньшей мере две полимерные фракции с различными молекулярными массами, имеющей тщательно подобранные значения плотности и скорости течения расплава СТР 5 в пределах небольших диапазонов, а также полиэтиленовой композиции, имеющей сдвиговое напряжение в особом диапазоне. Соответственно, в настоящем изобретении предложена полиэтиленовая композиция,содержащая полимерную основу, которая включает(а) фракцию (А) гомо- или сополимера этилена и фракция (А) имеет более низкую средневесовую молекулярную массу, чем фракция полимерная основа имеет плотность от 932 до 938 кг/м 3 полиэтиленовая композиция имеет СТР 5 от 0,1 до 0,6 г/10 мин и полиэтиленовая композиция имеет сдвиговое напряжение 2,7 ка от 85 до 230 кПа. Обнаружено,что,используя такие полиэтиленовые композиции, можно изготовить трубы, обладающие повышенной гибкостью. Поэтому трубы, изготовленные из полиэтиленовой композиции по изобретению, гораздо легче выпрямлять, выравнивать в траншеях и пропускать вокруг углов. При этом такие трубы также обладают высокой механической прочностью, позволяющей,например,применять эту трубу для транспортировки жидкостей под давлением,отличной долгосрочной стабильностью и хорошей устойчивостью к быстрому распространению трещин. Кроме того, эти полиэтиленовые композиции также обладают хорошими технологическими характеристиками. Следует отметить,что композиция по настоящему изобретению характеризуется не только одним из определенных выше признаков, но их сочетанием. Благодаря этому уникальному сочетанию признаков возможно получать трубы с превосходными эксплуатационными свойствами,особенно в отношении гибкости и быстрого распространения трещин (БРТ) при одновременном сохранении минимальной длительной прочности(МДП), технологических характеристик, ударной вязкости и устойчивости к медленному распространению трещин. Применяемый здесь термин молекулярная масса обозначает средневесовую молекулярную массу . Термин полимерная основа означает полимерные компоненты в целом в полиэтиленовой композиции по изобретению, которые обычно составляют по меньшей мере вплоть до 90 масс/масс суммарной композиции. Предпочтительно полимерная основа состоит из фракций (А) и (Б),возможно, дополнительно содержит фракцию форполимера в количестве вплоть до 20 масс/масс,предпочтительно вплоть до 10 масс/масс, более предпочтительно вплоть до 5 масс/масс суммарной полимерной основы. В дополнение к полимерной основе в полиэтиленовой композиции могут присутствовать добавки, обычно применяемые для полиолефинов,такие как пигменты,стабилизаторы(антиоксиданты), антациды и/или поглотители УФ излучения, антистатики и эксплуатационные добавки (такие как технологические добавки). Предпочтительно количество этих добавок составляет 10 масс/масс или ниже,предпочтительно 8 масс/масс или ниже, еще более предпочтительно 4 масс/масс или ниже от суммарной композиции. Предпочтительно композиция содержит углеродную сажу в количестве 8 масс/масс или ниже, предпочтительно от 1 до 4 масс/масс от суммарной композиции. Кроме того, предпочтительно количество добавок, отличных от углеродной сажи, составляет 1,5 масс/масс или менее, более предпочтительно 1,0 масс/масс или менее,наиболее предпочтительно 0,5 масс/масс или менее. Обычно полиэтиленовая композиция, такая как композиция по настоящему изобретению,содержащая по меньшей мере две фракции полиэтилена, полученные в различных условиях полимеризации, приводящих в результате к различным средневесовым молекулярным массам для фракций, относится к многомодальным. Приставка много относится к числу различных полимерных фракций, составляющих композицию. Так, например, композицию, состоящую только из двух фракций, называют бимодальной. Форма кривой молекулярно-массового распределения, то есть внешний вид графика зависимости массовой доли полимера от его молекулярной массы, такого многомодального полиэтилена показывает два или более чем два максимума или по меньшей мере отчетливо расширена по сравнению с кривыми для индивидуальных фракций. Например,если полимер получают в последовательном многостадийном процессе с использованием реакторов, соединенных в серии, и различных условий в каждом реакторе, то каждая из полимерных фракций, полученных в различных реакторах, должна обладать своим характерным молекулярно-массовым распределением и средневесовой молекулярной массой. При построении кривой молекулярно-массового распределения такого полимера индивидуальные кривые этих фракций совмещают, образуя кривую молекулярно-массового распределения для суммарного полученного в результате полимерного продукта, что обычно дает кривую с двумя или более чем двумя отдельными максимумами. Полиэтиленовая композиция предпочтительно имеет СТР 5 от 0,15 до 0,5 г/10 мин, предпочтительно от 0,2 до 0,45 г/10 мин. Полимерная основа предпочтительно имеет плотность от 933 до 937 кг/м 3. Сдвиговое напряжение 2,7 кПа полиэтиленовой композиции составляет предпочтительно от 95 до 210 кПа и более предпочтительно от 100 до 200 кПа. В предпочтительном воплощении полиэтиленовая композиция дополнительно содержит нуклеирующий агент. Количество такого нуклеирующего агента в полиэтиленовой композиции предпочтительно составляет от 0,01 до 0,5 масс/масс, более предпочтительно от 0,05 до 0,25 масс/масс. Нуклеирующий агент может представлять собой любое соединение или смесь соединений,способных служить центром кристаллизации,например,представлять собой пигмент,обладающий нуклеирующим эффектом, или добавку,используемую только в целях нуклеирования. Примерами таких соединений в первую очередь являются пигменты фталоцианиновый синий или зеленый (например,РВ 151, РВ 153, 7), изоиндолиноновые и изоиндолиновые пигменты (например, 109,110, РО 61), бензимидазолоновые пигменты(например, 180, 181), хинофталоновые пигменты (например, 138), хинакридоновые пигменты (например,19) и азогетероциклические пигменты (например, РО 64). Нуклеирующий агент также может представлять собой полимерную добавку, такую как полимер винилциклогексана или 3-метил-1-бутена. В таком случае полимерную добавку,которая предпочтительно имеет точку плавления выше 200 С, можно добавлять к бимодальному полимеру общепринятыми способами в экструдере или предварительно полимеризовать на катализаторе,как описано, например, в документе 99/24478. Фракция (А) предпочтительно имеет СТР 2 от 10 до 400 г/10 мин, более предпочтительно от 20 до 200 г/10 мин, еще более предпочтительно от 25 до 100 г/10 мин. Фракция (А) предпочтительно имеет плотность от 960 до 980 кг/м 3. Показатель уменьшения вязкости при сдвиге УВС представляет собой отношение вязкостей композиции полиэтилена при различных сдвиговых напряжениях. В настоящем изобретении применяют сдвиговых напряжениях при 2,7 кПа и 210 кПа для вычисления значения УВС(2,7/210), которое может служить мерой ширины молекулярно-массового распределения. Значение УВС полиэтиленовых композиций по настоящему изобретению сравнительно низкое. Это является признаком довольно узкого молекулярномассового распределения полимерной основы. Значение УВС композиций полиэтилена по изобретению составляет предпочтительно от 10 до 49, более предпочтительно от 10 до 45 и еще более предпочтительно от 15 до 35. Кроме того, фракция (А) предпочтительно представляет собой гомополимер этилена. Модуль упругости при изгибе полиэтиленовой композиции предпочтительно составляет от 300 до 700 МПа, более предпочтительно от 400 до 700 МПа. Соотношение компонентов полимерной основы фракции (А) и фракции (Б) по массе составляет предпочтительно(70-53),более предпочтительно (35-45) (65-55). Кроме того, полиэтиленовая композиция обладает хорошей устойчивостью к быстрому распространению трещин. Труба, изготовленная из многомодальной полиэтиленовой композиции по настоящему изобретению, предпочтительно имеет критическую температуру хрупкости (Ткрит), равную-6 С или ниже, более предпочтительно -8 С или ниже (значение -4). Кроме того, полиэтиленовая композиция обладает устойчивостью к медленному распространению трещин по меньшей мере 500 ч,более предпочтительно по меньшей мере 1000 ч,еще более предпочтительно по меньшей мере 1500 ч и наиболее предпочтительно по меньшей мере 2000 ч при центробежном растягивающем напряжении 4,0 МПа и внутреннем давлении 8,0 бар при 80 С. Напорная труба,изготовленная из многомодальной полимерной композиции по 4 настоящему изобретению, предпочтительно имеет расчетное напряжение,соответствующее по меньшей мере 8,0. Предпочтительно полиэтиленовые композиции по настоящему изобретению без углеродной сажи или наполнителей удовлетворяют следующему соотношению гдеозначает модуль упругости при изгибе,как описано выше. Числитель в приведенной выше формуле определяет гибкость материала. Однако, если гибкость становится слишком высокой, материал теряет свою способность выдерживать давление. Знаменатель определяет сопротивление материала давлению. Поэтому приведенное выше соотношение,как найти полиэтиленовую композицию,которая соответствует как требованиям гибкости, так и устойчивости к давлению. Полимерная основа полиэтиленовой композиции предпочтительно содержит по меньшей мере 0,2 моль , более предпочтительно по меньшей мере 0,75 мольи еще более предпочтительно по меньшей мере 095 мольпо меньшей мере одного альфа-олефинового сомономера. Количество сомономера составляет предпочтительно не более 3,0 моль , более предпочтительно не более 2,5 мольи еще более предпочтительно не более 2,0 моль . Фракция (Б) полиэтиленовой композиции предпочтительно содержит по меньшей мере 0,4 моль , более предпочтительно по меньшей мере 0,6 мольи еще более предпочтительно по меньшей мере 0,8 мольпо меньшей мере одного альфа-олефинового сомономера. Количество сомономера составляет предпочтительно не более 6,0 моль , более предпочтительно не более 5,0 мольи еще более предпочтительно не более 4,0 моль . В качестве сомономера альфа-олефина предпочтительно применяют альфа-олефин,имеющий от 4 до 8 атомов углерода. Еще более предпочтительно используют альфа-олефин,выбранный из 1-бутена, 1-гексена, 4-метил-1 пентена и 1-октена. Здесь, если даны характеристики фракций (А) и/или (Б) композиции по настоящему изобретению,эти значения обычно действительны для случаев, в которых они могут быть непосредственно измерены для соответствующей фракции, например, когда фракция получена отдельно или получена на первой стадии многостадийного процесса. Однако полимерную основу также можно и предпочтительно получают в многостадийном процессе, где, например, фракции (А) и (Б) получают в последовательных стадиях. В таком случае любую из характеристик фракций,полученных на второй и третьей стадии (или последующих стадиях) многостадийного процесса можно получить, исходя из полимеров, которые получены отдельно на отдельной стадии, применяя идентичные условия полимеризации (например,идентичную температуру, парциальные давления реагентов/разбавителей,суспензионную среду,время реакции), что и для стадии многостадийного процесса, в котором получена эта фракция, и при использовании катализатора, на котором нет какоголибо предварительно полученного полимера. Альтернативно, свойства фракций полученных на более поздней стадии многостадийного процесса,также можно вычислить, например, в соответствии с публикацией В. ,,, ,1921, 1997,413. Таким образом, характеристики фракций, хотя их непосредственно не измеряют в продуктах многостадийных процессов, полученных на более поздних стадиях такого многостадийного процесса,можно определить, применяя любой или оба вышеупомянутых способа. Специалисты в данной области техники должны быть способны выбрать подходящий способ. Полиэтиленовую композицию по изобретению предпочтительно получают таким образом, что по меньшей мере одну из фракций (А) и (Б),предпочтительно (Б), получают в газофазной реакции. Кроме того, предпочтительно, чтобы одну из фракций (А) и (Б) полиэтиленовой композиции,предпочтительно фракцию (А), получали в суспензионной реакции,предпочтительно в циркуляционном реакторе, и одну из фракций (А) и(Б), предпочтительно фракцию (Б), получали в газофазной реакции. Кроме того, полиэтиленовую полимерную основу предпочтительно получают в многостадийном процессе. Полимерные композиции, полученные в таком процессе, также определяют как смеси -. Многостадийный процесс определяют как процесс полимеризации, в котором получают полимер, содержащий две или больше чем две фракции, путем получения каждой фракции или по меньшей мере двух фракций полимера на отдельной стадии реакции, как правило, при различных условиях реакции на каждой стадии, в присутствии продукта реакции предыдущей стадии, который включает катализатор полимеризации. Соответственно,предпочтительно,чтобы фракции (А) и (Б) полиэтиленовой композиции получали на различных стадиях многостадийного процесса. Предпочтительно многостадийный процесс включает по меньшей мере одну газофазную стадию, на которой предпочтительно получают фракцию (Б). Кроме того, фракцию (Б) предпочтительно получают на последующей стадии в присутствии фракции (А), которую получают на предыдущей стадии. Ранее известно получение многомодальных, в частности, бимодальных полимеров олефинов,таких как многомодальный полиэтилен, в многостадийном процессе, включающем два или более чем два реактора, соединенных в серии. В качестве примера этого прототипа,предпочтительного многостадийного процесса получения полиэтиленовой композиции по изобретению, можно упомянуть публикацию ЕР 517868, которая включена здесь путем ссылки в полном объеме, включая все предпочтительные воплощения, описанные там. Предпочтительно основные стадии полимеризации многостадийного процесса являются такими, как описано в ЕР 517868, то есть получение фракций (А) и (Б) осуществляют как комбинацию суспензионной полимеризации для фракции (А) и газофазной полимеризации для фракции (Б). Суспензионную полимеризацию предпочтительно проводят в так называемом циркуляционном реакторе. Кроме того, суспензионная стадия полимеризации предпочтительно предшествует газофазной стадии. Возможно и предпочтительно основным стадиям полимеризации может предшествовать предварительная полимеризация, при которой получают вплоть до 20 масс/масс,предпочтительно от 1 до 10 масс/масс, более предпочтительно от 1 до 5 масс/масс суммарной полимерной основы. Форполимер предпочтительно представляет собой гомополимер этилена (ПЭВП). При предварительной полимеризации предпочтительно весь катализатор загружают в циркуляционный реактор, и предварительную полимеризацию проводят как суспензионную полимеризацию. Такая предварительная полимеризация приводит к получению менее тонкодисперсных частиц в последующих реакторах и к более гомогенному продукту, получаемому в итоге. Катализаторы полимеризации включают координационные катализаторы переходных металлов, например, катализаторы Циглера-Натта(ЦН), металлоцены, неметаллоцены, -содержащие катализаторы и т.д. Катализатор может быть нанесен, например, на обычные подложки,включающие диоксид кремния, -содержащие подложки и подложки на основе дихлорида магния. Предпочтительно катализатор представляет собой катализатор ЦН,более предпочтительно катализатор представляет собой катализатор ЦН,нанесенный на подложку, представляющую собой не диоксид кремния, и наиболее предпочтительно катализатор ЦН на основе 2. Катализатор Циглера-Натта предпочтительно дополнительно включает соединение металла 4 группы (нумерация группы согласно новой системе ИЮПАК), предпочтительно соединения титана,алюминия и дихлорид магния. Катализатор может быть имеющимся в продаже,либо может быть получен в соответствии или аналогично способам, описанным в литературе. Ссылка на получение предпочтительного 5 катализатора, применимого в изобретении, сделана на документы 2004055068 и 2004055069 и ЕР 0810235. Содержание этих документов в полном объеме включено здесь путем ссылки, в частности относительно главного и всех предпочтительных воплощений катализаторов,описанных там, а также способов получения катализаторов. Особенно предпочтительные катализаторы Циглера-Натта описаны в публикации ЕР 0810235. Образующийся в итоге конечный продукт состоит из однородной смеси полимеров из реакторов, причем различные кривые молекулярномассового распределения этих полимеров вместе образуют кривую молекулярно-массового распределения, имеющую широкий максимум или несколько максимумов, то есть конечный продукт представляет собой многомодальную полимерную смесь. Предпочтительно,чтобы многомодальная полимерная основа полиэтиленовой композиции по изобретению представляла собой бимодальную полиэтиленовую смесь, состоящую из фракций (А) и(Б),возможно дополнительно содержащую небольшую фракцию предварительной полимеризации в количестве, описанном выше. Также предпочтительно, чтобы эта бимодальная полимерная смесь была получена в результате полимеризации, как описано выше, при различных условиях полимеризации в двух или более чем двух реакторах полимеризации, соединенных в серии. Вследствие гибкости применяемых при этом условий реакции, наиболее предпочтительно, чтобы полимеризацию выполняли в комбинации циркуляционного реактора и газофазного реактора. Предпочтительно условия полимеризации при предпочтительном двухстадийном способе выбраны таким образом,чтобы сравнительно низкомолекулярный полимер, не содержащий сомономера, был получен на одной стадии,предпочтительно на первой стадии, благодаря высокому содержанию агента переноса цепи (газа водорода), тогда как высокомолекулярный полимер,содержащий сомономер, получают на другой стадии, предпочтительно, на второй стадии. Однако порядок данных стадий может быть обратным. В предпочтительном воплощении полимеризации в циркуляционном реакторе, с последующим газофазным реактором температура полимеризации в циркуляционном реакторе предпочтительно составляет от 85 до 115 С, более предпочтительно от 90 до 105 С, и наиболее предпочтительно от 92 до 100 С, а температура в газофазном реакторе предпочтительно составляет от 70 до 105 С, более предпочтительно от 75 до 100 С,и наиболее предпочтительно от 82 до 97 С. Агент переноса цепи, предпочтительно водород,добавляют по необходимости в реакторы, и предпочтительно в реактор добавляют от 200 до 800 мол Н 2/кмоль этилена при получении низкомолекулярной (НМ) фракции в данном реакторе, а в газофазный реактор добавляют от 0 до 50 мол Н 2/кмоль этилена при получении 6 высокомолекулярной (ВМ) фракции в данном реакторе. Если композицию по изобретению получают в процессе, включающем стадию компаундирования композиции полимерной основы, то есть смеси,которую обычно получают из реактора в виде порошка полимерной основы,то ее предпочтительно экструдируют в экструдере и затем гранулируют в виде гранул полимера любым способом, известным в данной области техники. Возможно, добавки или другие компоненты полимера можно добавлять в композицию на стадии компаундирования в количестве, описанном выше. Предпочтительно композицию по изобретению,полученную из реактора, компаундируют в экструдере вместе с добавками любым способом,известным в данной области техники. Экструдер может представлять собой, например,любой общепринято применяемый экструдер. Кроме того, настоящее изобретение относится к изделию, предпочтительно, трубе, содержащему полиэтиленовую композицию, как описано выше, и к применению такой полиэтиленовой композиции для изготовления изделия, предпочтительно трубы. Примеры 1. Определения и способы измерения а) Плотность Плотность измеряют согласно стандарту Международной Организации по Стандартизации 1183-2. Подготовку образца проводят в соответствии со стандартом 1872-2. б) Скорость течения расплава/отношение скорости течения расплава Скорость течения расплава (СТР) определяют согласно стандарту 1133 и указывают в г/10 мин. СТР является показателем текучести и,следовательно, технологических характеристик полимера. Чем выше показатель текучести расплава,тем ниже вязкость полимера. СТР определяют при 190 С, и ее можно определять при различных нагрузках, например 2,16 кг (СТР 2), 5,00 кг (5) или 21,6 кг(СТР 21). Величина(отношение скоростей течения расплава) является показателем молекулярномассового распределения и обозначает отношение скоростей течения при различных нагрузках. Таким образом, 21/5 обозначает значение 21/5. в) Реологические параметры Реологические параметры, такие как показатель уменьшения вязкости при сдвиге УВС и вязкость определяют с использованием реометра,предпочтительно реометра 300,поставляемого компанией. Определение и условия измерения подробно описаны на с. 8, строка 29 - с. 11, строка 25 публикации 00/22040. г) Быстрое распространение трещин Устойчивость к быстрому распространению трещин (БРТ) трубы определяют способом,называемым испытанием 4 (маломасштабное испытание в устойчивом состоянии), разработанным в Имперском колледже Лондона и описанным в 134771997 (Е). Согласно испытанию -4 испытывают трубу,осевая длина которой не ниже 7 диаметров трубы. Внешний диаметр трубы составляет примерно 110 мм или более, а ее толщина стенок примерно 10 мм или более. При определении свойств БРТ трубы в соответствии с настоящим изобретением внешний диаметр трубы и толщина стенок выбраны как 110 мм и 10 мм соответственно. В то время как внешняя сторона трубы находится под давлением окружающей среды(атмосферное давление),трубу подвергают давлению изнутри, и внутреннее положительное давление в трубе поддерживают постоянным и равным 0,5 МПа. Трубу и окружающее ее оборудование термостатируют при заранее определенной температуре. На стержне внутри трубы устанавливают ряд дисков,чтобы предотвратить изменение давления в течение испытаний. Выдвижной нож определенной формы вводят в трубу близко к ее одному концу в так называемой зоне введения, чтобы вызвать появление быстро распространяющейся осевой трещины. Зону введения снабжают упором, чтобы избежать ненужной деформации трубы. Оборудование для тестирования регулируют таким образом, чтобы происходило появление трещины в исследуемом материале, и при различных температурах проводят ряд испытаний. В каждом испытании в измеряемой зоне определяют длину трещины по оси, имеющую общую длину 4,5 диаметра, и откладывают на графике против значений температуры испытания. Если длина трещины превышает 4 диаметра, трещину определяют как распространяющуюся. Если труба проходит испытание при данной температуре,температуру последовательно понижают до тех пор,пока не будет достигнута температура, при которой труба больше не проходит испытание, но распространение трещины превышает в 4 раза диаметр трубы. Критическая температура (Ткрит), т.е. температура перехода из хрупкого состояния в пластически деформируемое, измеренная согласно стандарту 134771997 (Е), представляет самую низкую температуру, при которой труба проходит испытание. Чем ниже критическая температура, тем лучше,поскольку это приводит к расширению условий применения трубы. д) Испытание надрезанного образца Сопротивление быстрому распространению трещины определяют согласно стандарту 134791997 по количеству часов, в течение которых труба выдерживает определенное давление при определенной температуре в испытании надрезанного образца перед разрушением. Применяют трубы с диаметром 110 мм. Здесь для получения требуемого давления 4,0 МПа применяют давление 8,0 бар и температуру 80 С. Измерения выполняют на трубе 11011. е) Постоянная растягивающая нагрузка (ПРН) Устойчивость к медленному распространению трещин определяют с помощью этого испытания согласно стандарту 62521992 (Е) с помощью испытания надрезанного образца согласно стандарту 1473, следующим образом Испытание ПРН представляет собой ускоренное испытание на медленное распространение трещин,где ускорение поддерживают за счет повышенной температуры, равной 60 С. Испытание выполняют в растворе поверхностно-активного вещества, а применение надреза уменьшает время до разрушения и обеспечивает плоское деформированное состояние в образцах. Нагрузка в образцах составляла 5,0 МПа(фактическая нагрузка в области надреза). Поверхностно-активное вещество, применяемое в испытании, представляет собойСО-730 при температуре 60 С. Образцы получают путем штампования пластины с общей длиной 125-130 мм и шириной по концам 210,5 мм. Затем пластину обрезают до точных размеров в зажиме по двум сторонам, с расстоянием между центрами обоих держателей 90 мм и диаметром отверстия 10 мм. Центральная часть пластины имеет длину 300,5 мм, ширину 90,5 мм, и толщину 60,5 мм. Затем на образец с лицевой стороны наносят надрез глубиной 2,5 мм с помощью лезвия,установленного в машину для нанесения надрезов(-,),скорость надреза составляет 0,2 мм/мин. На двух остающихся сторонах прорезают пазы 0,8 мм, которые должны находиться в одной плоскости с надрезом. После нанесения надрезов образец выдерживают при 231 С и относительной влажности 50 по меньшей мере в течение 48 ч. Затем образцы устанавливают в испытательную камеру, в которой находится активный раствор(10-ый водный растворСО-730,химическое вещество 2-(4-нонил-фенокси)этанол,С 17 Н 28 О 2). К образцам прикладывают постоянную нагрузку, и в момент разрыва автоматический таймер отключают. ж) Испытание под давлением и расчетное напряжение Оценка расчетного напряжения представляет собой напряжение по поверхности трубы, которое рассчитываемая труба должна выдерживать в течение 50 лет без разрушения, и ее проводят для различных температур на основании минимальной длительной прочности (МДП) согласно стандарту/ 9080. Таким образом, МДП 8,0 означает, что труба представляет собой трубу, выдерживающую центробежное растягивающее напряжение величиной 8,0 МПа в течение 50 лет при 20 С, и,подобным образом, МДП 10,0 означает, что труба выдерживает центробежное растягивающее напряжение величиной 10 МПа в течение 50 лет при 20 С. Эти значения вычисляют, исходя из результатов испытания под давлением, которое выполняют согласно стандарту 1167. Трубы с диаметром 32 мм проверяют при различных температурах и внутреннем давлении. з) Модуль упругости при изгибе Модуль упругости при изгибе определяли согласно стандарту 178. Размеры испытуемых образцов составляли 80104,0 мм (длина х ширина х толщина). Длина промежутка между упорами составляла 64 мм, скорость испытания составляла 2 мм/мин, и датчик для измерения нагрузки имел величину 100 Н. Применяли прибор 25. 2. Полиэтиленовые композиции Получение полимерной основы полиэтиленовой композиции проводили в многостадийной реакции,включающей предварительную полимеризацию в суспензии в циркуляционном реакторе объемом 50 дм 3 с последующим переносом суспензии в циркуляционный реактор объемом 500 дм 3, где продолжали полимеризацию в суспензии с получением компонента с низкой молекулярной массой, и вторую полимеризацию в газофазном реакторе в присутствии продукта из второго циркуляционного реактора с получением сомономера, содержащего компонент с высокой молекулярной массой. Сомономер во всех Пример Предварительная полимеризация Температура Давление СТР 5 Суспензионная полимеризация в Температура Давление Концентрация С 2 Н 2/С 2 С 4/С 2 СТР 2 Плотность Газофазная полимеризация Температура Давление Н 2/С 2 4/2 Экструдер 90 Скорость подачи Удельный расход энергии Температура плавления Свойства полимерной основы,Плотность Соотношение компонентов(предв. полим./циркул./газофазн.) Свойства композиции СТР 5 СТР 21 Плотность Содержание сомономера Модуль упругости при изгибе Ткрит (-4) УВС 2,7/210 2,7 кПа 747 Па 8 изготовленных композициях представлял собой 1 бутен. В качестве катализатора использовали 200,поставляемый компанией,Пасадена, США. Для получения сравнительных примеров использовали катализатор Циглера-Натта в соответствии с Примером 1 ЕР 0688794. Нуклеирующий агент,используемый в Примерах,представлял собой пигмент Хромофталевый Синий 4 (фталоцианиновый синий). Применяемые условия полимеризации приведены в Таблице 1. Примеры 1 и 2, показывающие композиции 1 и 2,соответственно,являются Примерами по изобретению. Пример 3 является сравнительным Примером, который представляет композицию 3. Этот Пример представляет собой полиэтиленовую композицию согласно предшествующему уровню техники. Во всех трех Примерах на стадии предварительной полимеризации получали гомополимеры. Таблица 1 1 С бар г/10 мин петлевом реакторе С бар моль моль/кмоль моль/кмоль г/10 мин кг/м 3 Испытание под давлением (80 С,4,6 мПа) Минимальная длительная прочность (МДП) Постоянная растягивающая нагрузка (ПРН) Испытание надрезанного образца Хромофталевый синий 4 Сажабез сажи(а) фракцию (А) гомо- или сополимера этилена и фракция (А) имеет более низкую средневесовую молекулярную массу, чем фракция полимерная основа имеет плотность от 932 до 938 кг/м 3 полиэтиленовая композиция имеет скорость течения расплава СТР 5 от 0,1 до 0,6 г/10 мин и полиэтиленовая композиция имеет сдвиговое напряжение 2,7 кПа (вязкость при сдвиговом напряжении 2,7 кПа при 190 С) от 85 до 230 кПа. 2. Полиэтиленовая композиция по п.1,дополнительно содержащая нуклеирующий агент. 3. Полиэтиленовая композиция по любому из п.п. 1-2, где фракция (А) имеет СТР 2 от 10 до 400 г/10 мин. 4. Полиэтиленовая композиция по п.3, где фракция (А) имеет СТР 2 от 25 до 100 г/10 мин. 5. Полиэтиленовая композиция по п.1, где фракция (А) имеет плотность от 960 до 980 кг/м 3. 6. Полиэтиленовая композиция по п.1, где показатель уменьшения вязкости при сдвиге УВС(2,7/210) (отношение вязкости, измеренной при 2,7 кПа и 210 кПа при 190 С) от полиэтиленовой композиции составляет от 10 до 49. 7. Полиэтиленовая композиция по п.1, где модуль упругости при изгибе полиэтиленовой композиции составляет от 300 до 700 МПа. 1000 1000 5000 0,1 0,1 0 0 0 2,3 8. Полиэтиленовая композиция по п.1, где массовое соотношение между фракцией (А) и фракцией (Б) составляет (30-47)(70-53). 9. Полиэтиленовая композиция по п.1, где устойчивость к быстрому распространению трещин для трубы, изготовленной из полиэтиленовой композиции, измеренная в испытании 4, такова,что Ткрит ниже, чем -6 С. 10. Полиэтиленовая композиция по п.1, где устойчивость к медленному распространению трещин для трубы,изготовленной из полиэтиленовой композиции, измеренная согласно стандарту Международной Организации по Стандартизации 134791997, составляет более 500 ч. 11. Полиэтиленовая композиция по п.1, где полимерная основа содержит от 0,2 до 3,0 моль по меньшей мере одного альфа-олефинового сомономера. 12. Полиэтиленовая композиция по п.1, где фракция (Б) содержит от 0,4 до 6,0 моль по меньшей мере одного альфа-олефинового сомономера. 13. Изделие, содержащее полиэтиленовую композицию по любому из п.п.1-12. 14. Изделие по п.13, представляющее собой трубу. 15. Труба по п.14, которая удовлетворяет требованию 8,0 согласно стандарту 9080. 16. Применение полиэтиленовой композиции по любому из п.п.1-12 для изготовления изделия. 17. Применение по п.16, где изделие представляет собой трубу.

МПК / Метки

МПК: C08F 10/02, C08L 23/06, F16L 9/12, C08L 23/04

Метки: композиция, полиэтиленовая, труб, улучшенной, напорных, гибкостью

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/9-25369-polietilenovaya-kompoziciya-dlya-napornyh-trub-s-uluchshennojj-gibkostyu.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Полиэтиленовая композиция для напорных труб с улучшенной гибкостью</a>

Похожие патенты