[发明专利]多峰聚合物

说明书

背景技术

本发明涉及一种适用于膜和纤维应用的多峰聚乙烯聚合物，及其制备工艺。具体来说，本发明涉及用于制备多峰高密度聚乙烯，优选三峰高密度聚乙烯的多阶段工艺，所述高密度聚乙烯具有一定含量的超高分子量组分以最大化流变性质而不明显增加聚合物的分子量。

技术领域

聚乙烯在膜和纤维的制造中的用途是公知的。已有大量关于制造这些有价值的产品的多种聚乙烯的公开。

需要增加在膜和纤维的生产中的产量，尤其是在高密度聚乙烯(HDPE)吹制膜加工和纤维产品研制中。虽然增加产量由于在单位时间内可以生产更多产品而在经济上有益，但是任何产量上的增加必须不损害聚合物的性质而实现。

通过增加聚合物树脂的熔体流动速率(MFR)，可以降低膜吹制过程期间的熔融温度和熔融压力。预期这将会增加吹制膜加工的产量。另一方面，增加的MFR通常会对气泡稳定性产生负面影响，因此，为了在吹制膜加工期间具有好的气泡稳定性，优选具有低MFR的膜树脂。因此，需要在高MFR与增加的产量和由差的气泡稳定性带来的差的可加工性之间作权衡。

因此，本发明人研究出新型的聚合物树脂，其能够实现更高的生产量，尤其在吹制膜工艺中，而保持气泡坚固性和稳定性。不言自明的是，任何用于实现提高的生产量的聚合物性质的操控不应损害最终的膜性质，例如在机械强度、光学性质等方面。

发明人发现，通过向双峰聚乙烯组合物中添加一定量的超高分子量的部分，Mw/Mn(由GPC测量)没有显著变宽。然而，发明人出乎意料地发现可以轻易地看出这种添加对流变特性的影响，尤其是在剪切变稀指数、松弛谱λ_I的一阶矩和F_max/λ_I比率方面。

本发明人因此试图通过加入一定量的超高Mw(molecular weight，分子量)部分来最大化双峰HDPE树脂的可加工性。因此，在与相应的双峰聚合物相似的MFR值下，结合附加的超高分子量组分的本发明的聚合物具有改善的可加工性。除了别的之外，这可以在更高的取出速度方面被看出。最显著地，其可在相比于双峰对应物较低的F_max/λ_I比率(通过拉伸(rheotens)测量的最大力/松弛谱的一阶矩)方面被看出。

发明人出乎意料地发现，与具有可比较的MFR值的双峰树脂相比，本发明中的三组分聚合物显示出改善的可加工性。其因此可以实现膜吹制过程中的熔融压力和温度的降低，以及由此带来的在保持稳定的工艺条件(即稳定/坚固的气泡)的同时的产量提升。

本领域的现有技术没有意识到本发明的优势。具体地，在现有技术中，没有报道过在通过本发明的聚合物设计，吹制膜工艺中可以实现更高的最大取出速度和更低的F_max/λ_I比率。

三峰聚合物是已知的。EP-A-1655334描述了用于管道和缆线制造的具有超高Mw部分的三峰聚合物。在该参考文献中，超高Mw组分是预聚合反应中生产的乙烯的均聚物。在EP-A-1712574中可以找到一个相似的公开，其中小的预聚合反应聚合物可以挨着双峰聚乙烯呈现。本发明教导了在制造工艺的最后一步中超高分子量组分的形成，并且不是作为预聚合物。预聚合反应步骤的目的在于，制备成功用于主聚合反应阶段的催化剂。任何形成的预聚合物常常是质量较差。同时，预聚合物不具有必需的超高Mw并且含量不足以高到能够达到本发明的效果。

WO2006/092377、WO2006/092378和WO2006/092379是描述用于制造膜的完全三峰组合物的相关案件。多峰聚合物的所有三个组分形成至少10wt％的聚合物组合物，因此表明每个组分毫无疑义地影响混合物的总Mw和MFR。

存在关于三组分混合物的公开，其中双峰聚合物与第三组分混合。在这些案件的许多案例中，不存在较少组分(minor component)，并且在混合发生处往往有导致凝胶或白点的不均一性的风险。US2005/0137337和US2006/0178842描述了双峰和单峰聚合物的混合物，但是它们并非在单一过程中形成。

WO2008/077530建议使用三功能催化剂来形成三组分聚合物。然而，使用这种催化剂很难获得有价值的聚合物产品，因为不可能使该催化剂的所有组分在最佳条件下使用。

EP-A-2011822描述了一种非常复杂的聚合物组合物，其含有形成于多个聚合反应阶段的许多组分。这些聚合物不呈现为高密度。