[發明專利]具有高勁度和高ESCR的雙峰聚乙烯樹脂

無效

• 申請號: 200880001788.0
• 申請日: 2008-05-02
• 公開（公告）號: CN101616963A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: T·科菲;G·赫澤;S·格雷
• 申請（專利權）人: 弗納技術股份有限公司
• 主分類號: C08G85/00
• 分類號: C08G85/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 樊云飛;周承澤

發明領域

本發明涉及制備聚乙烯，特別是高密度聚乙烯(HDPE)的方法，在一個非限制性實施方式中更具體地涉及制備具有雙峰分子量分布，改進的耐環境應力開裂性(ESCR)和改進的勁度的聚烯烴。

發明背景

對于聚乙烯，特別是高密度聚乙烯(HDPE)，分子量分布(MWD)是決定聚合物的許多性質的基本性質，因此在其應用中，本領域一般認識到聚乙烯樹脂的MWD可能主要決定了樹脂的物理性質，特別是機械性能，對不同分子量的聚乙烯分子的規定明顯影響了聚乙烯的整體流變性。

因為分子量增大一般會提高聚乙烯樹脂的物理性質，因此對高分子量聚乙烯有較大的需求。對這種應用來說，高分子量聚乙烯的M_n至少為1×10⁵，通常約為1×10⁵至1×10⁷。但是，高分子量分子使聚合物更難以加工。另一方面，分子量分布加寬會使聚合物在高剪切速率下加工時改進聚合物的流動。因此，在需要采用相當高材料擠出量通過模頭快速轉變的應用中，例如在吹塑和擠出技術中，分子量分布加寬容許高分子量的聚乙烯相對于低熔體指數的聚乙烯改進加工，這是本領域已知的。已知當聚乙烯具有高分子量以及寬分子量分布時，因為低分子量部分和高分子量部分對良好耐沖擊性的貢獻使聚乙烯的加工更容易。這種類型的聚乙烯能使用較少能量和較高加工產量進行加工。

包含兩組不同平均分子量的分子的聚合物可以被認為是雙峰的。制備多峰聚合物是材料領域面臨的基本挑戰，因為這種類型的聚合物使得能夠在同一材料中結合構成材料的各組分子的性質。例如，高分子量聚合物能產生良好的機械強度，而低分子量聚合物使材料能在高溫下保持良好的流動性，便于材料的加工。

如上面所述，高分子量部分提供高密度聚乙烯良好的機械性能，需要低分子量部分提供高密度聚乙烯良好的加工性。具有相對高粘度的高分子量部分可能導致這類高分子量部分的加工困難。在雙峰高密度聚乙烯中，與單峰分布相比較調節高分子量部分和低分子量部分的混合物，使聚合物中的高分子量物質的數量和分子量同時達到最佳。這樣可以根據最終用途或用來制造最終用途用品的方法提供改進的機械性能和/或改進的加工性。

因此，本領域認識到高密度聚乙烯具有雙峰分子量分布將是理想的。對于雙峰分布，只要兩種物質的平均分子量具有足夠的差異，例如通過凝膠滲透色譜測定的MWD圖可能在分子量分布峰的高分子量側包括“肩峰”。一種樹脂可能沒有可辨別的肩峰，但仍可能是雙峰的。

制備具有改進的性能，例如較高勁度和較高耐環境應力開裂性(ESCR)的聚乙烯是持續的工業目標，這些性能是諸如管材，大型和小型模塑部件以及55加侖桶等應用的重要考慮因素。

發明概述

本發明一個方面，提供在兩個串聯反應器中制備雙峰高密度聚乙烯的方法，該方法包括：在第一反應器中，在氫和齊格勒-納塔聚合催化劑存在下由乙烯均聚制備第一聚乙烯產物；在串聯的下游第二反應器中由乙烯和以乙烯單體總重量為基準的約0-3重量％有3-8個碳原子的α-烯烴共聚單體聚合制備第二聚乙烯產物。該方法還包括回收雙峰聚乙烯，該聚乙烯的密度約為0.955-0.959克/厘米³，高負荷熔體指數(HLMI)約為2-30分克/分鐘，耐環境應力開裂性(ESCR)約為400-2500小時，0.4％撓曲模量約為180,000-260,000磅/英寸²(psi)(1,200-1,800兆帕(MPa))。

本發明的另一個方面，提供采用以下方法制備的雙峰高密度聚乙烯樹脂，該方法包括：在第一反應器中，在氫和齊格勒-納塔聚合催化劑存在下由乙烯均聚制備第一聚乙烯產物；在串聯的下游第二反應器中由乙烯和以乙烯單體總重量為基準的約0-3重量％有3-8個碳原子的α-烯烴共聚單體聚合制備第二聚乙烯產物。該方法還包括回收雙峰聚乙烯，該聚乙烯的密度約為0.955-0.959克/厘米³，高負荷熔體指數(HLMI)約為2-30分克/分鐘，耐環境應力開裂性(ESCR)約為400-2500小時，0.4％撓曲模量約為180,000-260,000磅/英寸²(1,200-1,800兆帕)。