CH417951A - Process for the stabilization of polyethylene - Google Patents

Process for the stabilization of polyethylene

Info

Publication number
CH417951A
CH417951A CH374563A CH374563A CH417951A CH 417951 A CH417951 A CH 417951A CH 374563 A CH374563 A CH 374563A CH 374563 A CH374563 A CH 374563A CH 417951 A CH417951 A CH 417951A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
sep
polyethylene
tert
butylphenol
compound
Prior art date
Application number
CH374563A
Other languages
French (fr)
Inventor
Osterrieth Michel
Voituron Georges
Original Assignee
Solvay
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Solvay filed Critical Solvay
Publication of CH417951A publication Critical patent/CH417951A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B30/00Preparation of starch, degraded or non-chemically modified starch, amylose, or amylopectin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Description

  

  Procédé pour la stabilisation du polyéthylène    La présente invention concerne un procédé pour  la stabilisation du polyéthylène préparé selon un pro  cédé de polymérisation sous basse pression.  



  Les oléfines, et en particulier l'éthylène, peuvent  être polymérisées sous basse pression en présence de  catalyseurs qui sont, en général, à base d'un com  posé d'un métal lourd polyvalent.  



  On a proposé d'utiliser comme catalyseur un com  posé oxygéné du chrome au moins partiellement à  l'état     hexavalent,    associé à un support inerte choisi  parmi la silice, l'alumine, la zircone et la thonine  (brevet belge No 530617).  



  Il est également connu de polymériser l'éthylène  en présence d'un catalyseur binaire constitué d'un  composé d'un métal de transition et d'un dérivé     tri-          alkylé    de l'aluminium (brevet belge No 533362).  



  Enfin, on a décrit la polymérisation des oléfines  en présence d'un catalyseur ternaire complexe formé  par réaction de trois constituants choisi parmi : a)  un métal, un hydrure ou un composé organométal  lique de métaux des     IVnle,        Vine    et     VI-e    groupes du  tableau périodique, b) un composé minéral d'un  métal polyvalent présentant au moins trois valences  et c) un halogénure d'un élément du     IIInle    ou du       Vme    groupe (brevet belge No 547618). Dans le pré  sent mémoire, on désignera ce système catalytique  par l'appellation générale : catalyseur ternaire.  



  Les propriétés des polymères fabriqués selon cha  cun de ces procédés diffèrent par de nombreux  aspects, tant physiques que rhéologiques.  



  Il a cependant été constaté que toutes les     poly-          oléfines    présentaient l'inconvénient de se dégrader  sous l'effet de phénomènes d'oxydation qui ont lieu  par exemple lors des opérations de moulage, ou ulté  rieurement, par oxydation à l'air. Cette dégradation    entraîne en général un fort accroissement de la colo  ration et de la fragilité de l'objet en polyoléfine.  



  Pour pallier ces inconvénients, on ajoute au poly  mère, de préférence après lui avoir fait subir un  cycle d'épuration, des composés appelés stabilisants  ou antioxydants.  



       Il    est bien connu d'utiliser comme antioxydant  un composé à fonction réductrice, par exemple une  amine, et en     particulier    un dérivé de     l'hydrazine.     



  Il a par ailleurs été     constaté    que les polymères       paraffiniques    pouvaient être stabilisés aux hautes tem  pératures par adjonction d'un composé mono- ou       bisphénolique        alkylsubstitué        (Ind.        Eng.        Chem.,    1949,  41, p. 1442-447).  



  Parmi les composés     monophénoliques        alkyl-          substitués    on a proposé particulièrement les dérivés       trialkylsubstitués,    par exemple, le 2.6     ditert.butyl.4.          méthylphénol    (brevet des Etats-Unis No 2625491).  



  Parmi les composés     bisphénoliques        alkylsubstitués     on a décrit, en particulier, l'emploi des sulfures de       dialkylphénols,    par exemple le     4.4'thiobis(3.méthyl.6.          tert.butylphénol)    (brevet des Etats-Unis No 2364338).  



  D'autres composés     bisphénoliques,    de structure  analogue, dont l'emploi a également été proposé sont  le     4.4'butylidène    bis     (3.méthyl.6.tert.butylphénol)    et  le     2.2'méthylène    bis     (4.éthyl.6.tert.butylphénol).     



  Enfin, on a décrit la stabilisation des polyoléfines  préparées en présence de catalyseurs à deux consti  tuants, en y adjoignant une certaine quantité d'une       triarylphosphine    (brevet français No 1228779).  



  La titulaire a constaté que l'effet stabilisant des  antioxydants utilisés variait fortement selon le type  de polyéthylène auquel il était ajouté, c'est-à-dire  selon le système catalytique utilisé lors de la poly  mérisation de l'éthylène.      Il s'avère, en effet, que les     stabilisants    constitués  de composés mono- ou     bisphénoliques        alkylsubsti-          tués,    tels que le     4.4'thiobis(3.méthyl.6.tert.butyl-          phénol),    qui conviennent à la     stabilisation    des     poly-          oléfines    préparées en présence de catalyseurs à  l'oxyde de chrome,

       donnent    de médiocres résultats  lorsqu'on les     utilise    pour la     stabilisation    du poly  éthylène obtenu en présence du catalyseur ternaire.  On constate dans ce cas que le polyéthylène prend  une teinte brunâtre très prononcée.  



  De même, l'adjonction d'une     triarylphosphine,    en       quantités    variables, au polyéthylène préparé par un       catalyseur    ternaire, ne permet pas de stabiliser le  polymère de façon satisfaisante. On remarque par  exemple, que dans ce cas, la période d'induction qui  précède les phénomènes de dégradation par oxyda  tion est au maximum doublée alors que dans le cas  de stabilisants     efficaces    elle peut être cent fois plus  grande.  



  La titulaire a     mis    au point une formule de sta  bilisation à plusieurs     constituants    qui se révèle être  très efficace pour la     stabilisation    du polyéthylène pré  paré en présence du catalyseur ternaire. Dans cette  formule les effets respectifs des constituants s'ac  compagnent d'un effet synergique.  



  Le présent procédé de stabilisation du poly  éthylène préparé en présence d'un catalyseur com  plexe constitué a) d'un métal, d'un hydrure ou d'un  composé organométallique de métaux des     IV-e,        Vme     et     VI-e    groupes du tableau périodique, b) d'un com  posé minéral d'un métal polyvalent présentant au  moins trois valences et c) d'un halogénure d'un  élément du     III-e    ou du     V-e    groupe,

   consiste à  ajouter au polyéthylène une composition     stabilisante     comprenant au moins deux constituants dont le pre  mier est une     triarylphosphine    et le second un com  posé mono- ou     bisphénolique        alkylsubstitué.     



  L'effet surprenant de la présente invention réside  dans le fait que la composition revendiquée pro  voque une     stabilisation    efficace du polyéthylène pré  paré par le catalyseur ternaire alors que chacun des  deux constituants principaux     utilisé    séparément  donne de très médiocres résultats.  



  Les     triarylphosphines    sont des dérivés organiques  du phosphore, de     formule    générale  
EMI0002.0033     
    dans laquelle les groupes R, R' et R" sont des radi  caux     aromatiques    monovalents semblables ou diffé  rents, par exemple les radicaux phényle,     naphtyle,          anthracyle    ou leur dérivé alkyle substitués     corres-          pondants.     



  Une     triarylphosphine    préférée est la     triphényl-          phosphine.     



       Parmi    les composés mono- ou     bisphénoliques          alkylsubstitués    qui peuvent être utilisés conformément  à l'invention, on préfère le     4.4'thiobis(3.méthyl.6.tert.            butylphénol),    le     4A'butylidène    bis     (3.méthyl.6.tert.          butylphénol),    le     2.2'méthylène    bis     (4.éthyl.6.tert.          butylphénol)    et le     2.6.ditert.butyl.4.méthylphénol.     



       Dans    certains cas, on peut encore augmenter  l'effet stabilisant de la composition en ajoutant à la       triarylphosphine    et au composé mono- ou     bisphéno-          lique        alkylsubstitué    des stabilisants connus, par exem  ple de     l'hydrazine    et/ou du stéarate de calcium.  



  Une composition stabilisante préférée est consti  tuée de     triarylphosphine,    d'un composé mono- ou       bisphénolique        alkylsubstitué,        d'hydrazine    et de     stéa-          rate    de calcium. On utilise en général une telle com  position en ajoutant à 1000g de polyéthylène de  0,1 à 1 g de     triarylphosphine,    de 0,1 à 0,5g du  composé mono- ou     bisphénolique        alkylsubstitué,    de  0,1 à 0,5 g     d'hydrazine    et de 0,1 à 0,5 g de stéarate  de calcium.  



  Une composition particulièrement     efficace    est  constituée, pour<B>1000</B> g de polyéthylène, de 0,1 à 1 g  de     triphénylphosphine,    de 0,1 à 0,5 g de     4.4'thio-          bis(3.méthyl.6.tert.butylphénol),    de 0,1 à 0,5 g     d'hy-          drazine    et de 0,1 à 0,5 g de stéarate de calcium.  



  La composition peut être incorporée au poly  mère d'une façon connue en soi, par exemple en  imprégnant le polymère en poudre ou en     grain    d'une  solution de la composition stabilisante.     Uimprégna-          tion    peut être réalisée soit dans un mélangeur ou  un broyeur où le solvant est évaporé, soit par     calan-          drage    sur des cylindres chauffés ou par extrusion  d'un mélange du polymère et de la composition sta  bilisante.  



  Selon le cycle d'épuration qu'on lui a fait     subir,    le  polyéthylène à     stabiliser    contient encore de plus ou  moins grandes quantités de résidus du catalyseur ter  naire. Ces quantités peuvent varier de 0,05 à 0,4 g  de résidus métalliques par kg de polyéthylène.     Il          apparait    que ces résidus catalytiques ont une grande  influence sur la stabilité du polymère. En général, un  polymère mal épuré, c'est-à-dire contenant encore des  quantités assez importantes de composés métalliques,  a tendance à s'altérer et à se dégrader plus rapide  ment qu'un polymère pratiquement pur.  



  La quantité de stabilisant à ajouter au polymère  variera donc en fonction du degré d'épuration de ce       dernier.     



  Dans le cas de la présente invention, le degré  d'épuration du polyéthylène influencera non seule  ment la     quantité    globale de la composition     stabilisante     à ajouter, mais également la construction     interne,     qualitative et quantitative de celle-ci.  



  On peut     définir    quelle sera la     composition    stabi  lisante qui     donnera    les meilleurs résultats pour un  type de polyéthylène défini, en soumettant des échan  tillons stabilisés à certains tests qui permettent, en  très peu de temps, d'estimer la stabilité à long terme  de ces échantillons.  



  Par exemple, on peut soumettre les     échantillons     à un essai d'absorption d'oxygène à 180  C. Ce test  repose sur la constatation que lorsque le polyéthylène  subit une dégradation à température élevée en pré-           sence    d'air, il se produit une absorption d'oxygène.  Celle-ci a lieu au moment où l'échantillon de poly  mère commence à se     dégrader.    On peut mesurer la  durée de la période d'induction qui précède le début  de la     dégradation.    Plus elle sera longue, plus la sta  bilité de l'échantillon sera satisfaisante. On peut donc  apprécier la qualité de diverses compositions stabili  santes ajoutées au polymère en comparant les pério  des d'induction respectives qui sont par convention  exprimées en minutes.

   Le principe de ce test a été  décrit par     Meltser,        Kelley    et     Goldey    (J.     Appl.    Pol.       Sci,   <B>1</B>960, 111, 7, p. 84).  



  On peut également apprécier la stabilité thermi  que d'un échantillon de polymère en le soumettant  à une analyse     thermique    différentielle. L'examen du  diagramme obtenu par cette analyse permet de déter  miner la température correspondant au début du  phénomène exothermique de dégradation.  



  Enfin, pour apprécier     l'augmentation    de colora  tion qui accompagne la dégradation d'un polymère,  il faut s'en remettre à une méthode arbitraire: on  moule par injection, à 2500 C, des plaquettes de  polyéthylène, de 3 mm d'épaisseur, dont on détermine  la coloration par comparaison avec une échelle de  référence. Dans cette échelle, le terme 0 indique un  échantillon blanc, le terme 5 un échantillon de teinte         brunâtre    et les autres termes des teintes inter  médiaires.  



  Les exemples qui suivent illustrent la présente  invention.  



  <I>Exemple 1</I>  On a effectué la     polymérisation    de l'éthylène, en  suspension dans     l'hexane    à 750 C, en présence d'un  catalyseur ternaire de composition       T'Cl4    -     Sn(C,,H3)4    -     AIC13     Le polymère obtenu, après avoir subi un cycle d'épu  ration, contient 0,30     g/kg    de résidus catalytiques et  a une viscosité inhérente mesurée à 1600 C dans la       tétraline    et exprimée en décilitres par gramme de  2,80. Le polyéthylène a été divisé en huit échantillons.

    A sept échantillons du polymère réduit à l'état de  poudre, on a     incorporé    des     compositions    stabilisantes  différentes. Les échantillons ont ensuite été     soumis     aux trois tests qui ont été décrits et qui ont permis  pour chacun d'eux de définir la période d'induction,  la température de début de dégradation et la colo  ration.  



  Les résultats des huit essais ont été rassemblés au  tableau I ci-après, dans lequel les     compositions    ont  été calculées pour 1000 g de polymère.  
EMI0003.0023     
  
    <I>Tableau <SEP> 1</I>
<tb>  Essai <SEP> N<B>o</B> <SEP> 1* <SEP> 2* <SEP> 3 <SEP> 4* <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 7* <SEP> 8
<tb>  4.4'thiobis(3. <SEP> méthyl.6. <SEP> tert.butyl  phénol) <SEP> <B>------ <SEP> ----- <SEP> ------------ <SEP> ---------------</B> <SEP> - <SEP> 0,2 <SEP> 0,2 <SEP> - <SEP> 0,2 <SEP> 0,4 <SEP> - <SEP>   Composition <SEP> 4.4'butylidène <SEP> bis <SEP> (3.méthyl.6.
<tb>  g<B>'kg</B> <SEP> de <SEP> tert.butylphénol) <SEP> <B>---------------------</B> <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,2 <SEP> 0,2
<tb>  polyéthylène <SEP> Triphénylphosphine <SEP> .............. <SEP> ........

   <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,2 <SEP> 0,2 <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 0,2
<tb>  Stéarate <SEP> de <SEP> Ca <SEP> ..... <SEP> .................... <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 0,2 <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 0,2
<tb>  Hydrazine <SEP> <B>--------- <SEP> --------------------------------</B> <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP>   Période <SEP> d'induction, <SEP> mn <SEP> <B>-------------- <SEP> -----</B> <SEP> ..-<B>-------- <SEP> ---- <SEP> -------</B> <SEP>  < 5 <SEP> 42 <SEP> 40 <SEP>  < 5 <SEP> <B>132</B> <SEP> 107 <SEP> 20 <SEP> 54
<tb>  To <SEP> de <SEP> début <SEP> de <SEP> dégradation, <SEP> OC.<B>------</B> <SEP> .-<B>----------------- <SEP> -------</B> <SEP> 185 <SEP> 210 <SEP> 212 <SEP> 182 <SEP> 213 <SEP> 218 <SEP> 201 <SEP> 207
<tb>  Coloration <SEP> ...._..........._............_................._.............._.._..__..........

   <SEP> 2 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 4 <SEP> 3
<tb>  * <SEP> A <SEP> titre <SEP> comparatif       Ces essais démontrent que l'utilisation du 4.4'       thiobis(3.méthyl.6.tert.butylphénol)    augmente légère  ment la stabilité du polymère mais provoque une  coloration inadmissible. L'adjonction supplémentaire  de stéarate de calcium ne modifie pratiquement pas  les effets. La     triphénylphosphine    utilisée seule a un  effet stabilisant pratiquement nul, tandis que jointe  au     4.4'thiobis(3.méthyl.6.tert.butylphénol),    elle pro  voque un effet stabilisant synergique qui était impré  visible et qui se révèle particulièrement efficace.

         Enfin,        l'hydrazine    ajoutée à la     composition    ternaire  permet de réduire très sensiblement la coloration du  polyéthylène. Les essais 7 et 8 montrent que le 4.4'         butylidène    bis     (3.méthyl.6.tert.butylphénol)    a les  mêmes effets que le     4.4'thiobis(3.méthyl.6.tert.butyl-          phénol).     



  <I>Exemple 2</I>  On a polymérisé l'éthylène en présence du même  catalyseur mais à la température de     801,    C. Après  épuration, le polymère contient 0,32     g/kg    de résidus  catalytiques et a une     viscosité    inhérente de 2,30.  Comme dans l'exemple 1, on soumet des échantil  lons stabilisés de polymère aux trois tests déjà décrits.  Les résultats sont rassemblés au tableau II, dans  lequel les compositions ont été     calculées    pour 1000 g  de polymère.    
EMI0004.0001     
    L'examen des résultats montre que de façon géné  rale on peut     tirer    des     conclusions    identiques à celles  de l'exemple 1.  



  <I>Exemple 3</I>  On polymérise l'éthylène à 800 C, en présence  d'un catalyseur     ternaire    identique à celui décrit     dans     l'exemple 1. On fait subir au polymère un cycle  d'épuration qui permet de ramener sa teneur en  résidus     catalytiques    à 0,05     g/kg.    Ce polyéthylène,  qui a une viscosité inhérente de 2,20, est     divisé    en  seize     échantillons    dont quinze sont     stabilisés    au  moyen de diverses compositions.

   Après leur avoir  fait subir les trois tests déjà décrits, on compare les  propriétés     stabilisantes    des compositions mises en       oeuvre.    Les résultats     figurent    au tableau     IIl    dans  lequel les     compositions    ont été calculées pour<B>1000</B> g  de polymère.  
EMI0004.0016     
      Les résultats     repris    dans ce tableau     confirment    les       conclusions    auxquelles aboutissaient les exemples I  et II.

   On constate que dans le cas de la     stabilisation     du polyéthylène préparé en présence du catalyseur  ternaire, le     4.4'thiobis(3.méthyl.6.tert.butylphénol)    et  la     triphénylphosphine,    utilisés seuls, donnent de mé  diocres résultats. L'un     accroît    la coloration du poly  mère, l'autre a un effet     stabilisant    pratiquement nul.  Par contre, leur utilisation simultanée confère une  grande stabilité sans améliorer la coloration (essai 8).

    De plus, dans le cas de l'emploi des compositions  contenant à la fois du     4.4'thiobis(3.méthyl.6.tert.bu-          tylphénol),    de la     triphénylphosphine,    du stéarate de  calcium et de     l'hydrazine    (essais 9 et 10), un dosage  judicieux de ces constituants permet d'atteindre des  résultats tout à fait remarquables (essai 10).  



  Enfin, les essais 11 à 16 montrent que tous les  composés mono- ou     bisphénoliques        alkylsubstitués     réagissent de la même façon, à des degrés divers.



  Process for stabilizing polyethylene The present invention relates to a process for stabilizing polyethylene prepared by a low pressure polymerization process.



  Olefins, and in particular ethylene, can be polymerized under low pressure in the presence of catalysts which are, in general, based on a compound of a polyvalent heavy metal.



  It has been proposed to use as catalyst an oxygenated compound of chromium at least partially in the hexavalent state, associated with an inert support chosen from silica, alumina, zirconia and tuna (Belgian patent No. 530617).



  It is also known to polymerize ethylene in the presence of a binary catalyst consisting of a compound of a transition metal and of a trialkyl derivative of aluminum (Belgian patent No. 533362).



  Finally, the polymerization of olefins has been described in the presence of a complex ternary catalyst formed by reaction of three constituents chosen from: a) a metal, a hydride or an organometallic compound of metals of IVnle, Vine and VI-th groups of periodic table, b) an inorganic compound of a polyvalent metal having at least three valences and c) a halide of an element of the IIInle or the Vme group (Belgian patent No 547618). In the present report, this catalytic system will be designated by the general name: ternary catalyst.



  The properties of polymers made by each of these processes differ in many aspects, both physical and rheological.



  It has, however, been observed that all polyolefins have the drawback of degrading under the effect of oxidation phenomena which take place, for example, during molding operations, or subsequently, by oxidation in air. This degradation generally leads to a strong increase in the color and the fragility of the polyolefin article.



  To overcome these drawbacks, compounds called stabilizers or antioxidants are added to the polymer, preferably after having subjected it to a purification cycle.



       It is well known to use, as an antioxidant, a compound with a reducing function, for example an amine, and in particular a hydrazine derivative.



  It has also been found that paraffinic polymers could be stabilized at high temperatures by adding an alkylsubstituted mono- or bisphenolic compound (Ind. Eng. Chem., 1949, 41, p. 1442-447).



  Among the alkyl-substituted monophenolic compounds, particularly the trialkylsubstituted derivatives have been proposed, for example, 2.6 ditert.butyl.4. methylphenol (U.S. Patent No. 2625491).



  Among the alkylsubstituted bisphenolic compounds, the use of dialkylphenol sulfides has been described, in particular, for example 4.4'thiobis (3.methyl.6. Tert.butylphenol) (United States Patent No. 2364338).



  Other bisphenolic compounds, of similar structure, the use of which has also been proposed are 4.4'butylidene bis (3.methyl.6.tert.butylphenol) and 2.2'methylene bis (4.ethyl.6.tert. butylphenol).



  Finally, the stabilization of the polyolefins prepared in the presence of catalysts with two constituents has been described, by adding thereto a certain amount of a triarylphosphine (French patent No. 1228779).



  The licensee noted that the stabilizing effect of the antioxidants used varied greatly according to the type of polyethylene to which it was added, that is to say according to the catalytic system used during the polymerization of ethylene. It turns out, in fact, that stabilizers consisting of mono- or bisphenolic alkylsubstituted compounds, such as 4.4'thiobis (3.methyl.6.tert.butylphenol), which are suitable for stabilizing poly- olefins prepared in the presence of chromium oxide catalysts,

       give poor results when used for stabilizing the obtained polyethylene in the presence of the ternary catalyst. It is observed in this case that the polyethylene takes on a very pronounced brownish tint.



  Likewise, the addition of a triarylphosphine, in variable amounts, to the polyethylene prepared by a ternary catalyst, does not make it possible to stabilize the polymer in a satisfactory manner. It is noted, for example, that in this case, the induction period which precedes the phenomena of degradation by oxidation is doubled as much as possible, whereas in the case of effective stabilizers it can be a hundred times greater.



  The licensee has developed a multi-component stabilization formula which has been found to be very effective in stabilizing the prepared polyethylene in the presence of the ternary catalyst. In this formula the respective effects of the constituents are accompanied by a synergistic effect.



  The present process for stabilizing polyethylene prepared in the presence of a complex catalyst consisting of a) a metal, a hydride or an organometallic compound of metals of the IV-e, Vme and VI-e groups of the table periodic, b) a mineral compound of a polyvalent metal having at least three valences and c) a halide of an element of the III-e or of the V group,

   consists in adding to the polyethylene a stabilizing composition comprising at least two constituents, the first of which is a triarylphosphine and the second a mono- or bisphenolic alkylsubstituted compound.



  The surprising effect of the present invention resides in the fact that the claimed composition causes effective stabilization of the polyethylene prepared by the ternary catalyst while each of the two main constituents used separately gives very poor results.



  Triarylphosphines are organic derivatives of phosphorus, of general formula
EMI0002.0033
    wherein the groups R, R 'and R "are like or different monovalent aromatic radicals, for example the phenyl, naphthyl, anthracyl radicals or their corresponding substituted alkyl derivative.



  A preferred triarylphosphine is triphenylphosphine.



       Among the mono- or bisphenolic alkylsubstituted compounds which can be used according to the invention, preferred are 4.4'thiobis (3.methyl.6.tert. Butylphenol), 4A'butylidene bis (3.methyl.6.tert. butylphenol), 2.2'methylene bis (4.ethyl.6.tert. butylphenol) and 2.6.ditert.butyl.4.methylphenol.



       In certain cases, the stabilizing effect of the composition can be further increased by adding to the triarylphosphine and to the alkyl-substituted mono- or bisphenol compound known stabilizers, for example hydrazine and / or calcium stearate.



  A preferred stabilizing composition consists of triarylphosphine, an alkylsubstituted mono- or bisphenol compound, hydrazine and calcium stearate. Such a composition is generally used by adding to 1000 g of polyethylene from 0.1 to 1 g of triarylphosphine, from 0.1 to 0.5 g of the alkyl-substituted mono- or bisphenolic compound, from 0.1 to 0.5 g of hydrazine and 0.1 to 0.5 g of calcium stearate.



  A particularly effective composition consists, for <B> 1000 </B> g of polyethylene, from 0.1 to 1 g of triphenylphosphine, from 0.1 to 0.5 g of 4.4'thio- bis (3.methyl. 6.tert.butylphenol), 0.1 to 0.5 g of hydrazine and 0.1 to 0.5 g of calcium stearate.



  The composition can be incorporated into the polymer in a manner known per se, for example by impregnating the polymer in powder or grain with a solution of the stabilizing composition. Impregnation can be carried out either in a mixer or mill where the solvent is evaporated, or by calendering on heated rolls or by extrusion of a mixture of the polymer and the stabilizing composition.



  Depending on the purification cycle which has been subjected to it, the polyethylene to be stabilized still contains greater or lesser quantities of residues of the final catalyst. These amounts can vary from 0.05 to 0.4 g of metal residues per kg of polyethylene. It appears that these catalytic residues have a great influence on the stability of the polymer. In general, a poorly cleaned polymer, that is to say still containing fairly large amounts of metal compounds, tends to deteriorate and degrade more rapidly than a practically pure polymer.



  The amount of stabilizer to be added to the polymer will therefore vary depending on the degree of purification of the latter.



  In the case of the present invention, the degree of purification of the polyethylene will influence not only the overall amount of the stabilizing composition to be added, but also the internal, qualitative and quantitative construction thereof.



  It is possible to define which stabilizing composition will give the best results for a defined type of polyethylene, by subjecting stabilized samples to certain tests which make it possible, in a very short time, to estimate the long-term stability of these samples. .



  For example, samples can be subjected to an oxygen absorption test at 180 C. This test is based on the finding that when polyethylene undergoes degradation at high temperature in the presence of air, absorption occurs. oxygen. This takes place when the polymer sample begins to degrade. The duration of the induction period preceding the onset of degradation can be measured. The longer it is, the more satisfactory the stability of the sample will be. We can therefore assess the quality of various stabilizing compositions added to the polymer by comparing the respective induction periods which are by convention expressed in minutes.

   The principle of this test has been described by Meltser, Kelley and Goldey (J. Appl. Pol. Sci, <B> 1 </B> 960, 111, 7, p. 84).



  The thermal stability of a polymer sample can also be assessed by subjecting it to differential thermal analysis. Examination of the diagram obtained by this analysis makes it possible to determine the temperature corresponding to the start of the exothermic phenomenon of degradation.



  Finally, to assess the increase in color which accompanies the degradation of a polymer, it is necessary to rely on an arbitrary method: one molds by injection, at 2500 C, polyethylene plates, 3 mm thick. , the coloring of which is determined by comparison with a reference scale. In this scale, the term 0 indicates a white sample, the term 5 a sample of brownish tint and the other terms for intermediate tints.



  The examples which follow illustrate the present invention.



  <I> Example 1 </I> The polymerization of ethylene was carried out in suspension in hexane at 750 C, in the presence of a ternary catalyst of composition T'Cl4 - Sn (C ,, H3) 4 - AIC13 The polymer obtained, after having undergone a purification cycle, contains 0.30 g / kg of catalytic residues and has an inherent viscosity measured at 1600 ° C. in tetralin and expressed in deciliters per gram of 2.80. The polyethylene was divided into eight samples.

    Seven samples of the powdered polymer were incorporated with different stabilizing compositions. The samples were then subjected to the three tests which have been described and which made it possible for each of them to define the induction period, the temperature at the start of degradation and the colouration.



  The results of the eight tests have been collated in Table I below, in which the compositions were calculated per 1000 g of polymer.
EMI0003.0023
  
    <I> Table <SEP> 1 </I>
<tb> Test <SEP> N <B> o </B> <SEP> 1 * <SEP> 2 * <SEP> 3 <SEP> 4 * <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 7 * <SEP > 8
<tb> 4.4'thiobis (3. <SEP> methyl.6. <SEP> tert.butyl phenol) <SEP> <B> ------ <SEP> ----- <SEP> --- --------- <SEP> --------------- </B> <SEP> - <SEP> 0.2 <SEP> 0.2 <SEP> - <SEP> 0.2 <SEP> 0.4 <SEP> - <SEP> Composition <SEP> 4.4'butylidene <SEP> bis <SEP> (3.methyl.6.
<tb> g <B> 'kg </B> <SEP> of <SEP> tert.butylphenol) <SEP> <B> -------------------- - </B> <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.2 <SEP> 0.2
<tb> polyethylene <SEP> Triphenylphosphine <SEP> .............. <SEP> ........

   <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.2 <SEP> 0.2 <SEP> 0.5 <SEP> - <SEP> 0.2
<tb> Stearate <SEP> of <SEP> Ca <SEP> ..... <SEP> .................... <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.5 <SEP> - <SEP> 0.2 <SEP> 0.1 <SEP> - <SEP> 0.2
<tb> Hydrazine <SEP> <B> --------- <SEP> ---------------------------- ---- </B> <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.5 <SEP> - <SEP> Induction <SEP> period, < SEP> mn <SEP> <B> -------------- <SEP> ----- </B> <SEP> ..- <B> ------ - <SEP> ---- <SEP> ------- </B> <SEP> <5 <SEP> 42 <SEP> 40 <SEP> <5 <SEP> <B> 132 </ B> <SEP> 107 <SEP> 20 <SEP> 54
<tb> To <SEP> of <SEP> start <SEP> of <SEP> degradation, <SEP> OC. <B> ------ </B> <SEP> .- <B> --- -------------- <SEP> ------- </B> <SEP> 185 <SEP> 210 <SEP> 212 <SEP> 182 <SEP> 213 <SEP > 218 <SEP> 201 <SEP> 207
<tb> Coloring <SEP> ...._..........._............_............. ...._.............._.._..__..........

   <SEP> 2 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 4 <SEP> 3
<tb> * <SEP> A <SEP> comparative <SEP> title These tests demonstrate that the use of 4.4 'thiobis (3.methyl.6.tert.butylphenol) slightly increases the stability of the polymer but causes an inadmissible coloration . The additional addition of calcium stearate hardly modifies the effects. The triphenylphosphine used alone has practically no stabilizing effect, while together with 4.4'thiobis (3.methyl.6.tert.butylphenol), it causes a synergistic stabilizing effect which was imprinted visible and which proves particularly effective.

         Finally, the hydrazine added to the ternary composition makes it possible to very appreciably reduce the coloration of the polyethylene. Tests 7 and 8 show that 4.4'butylidene bis (3.methyl.6.tert.butylphenol) has the same effects as 4.4'thiobis (3.methyl.6.tert.butylphenol).



  <I> Example 2 </I> Ethylene was polymerized in the presence of the same catalyst but at a temperature of 801 ° C. After stripping, the polymer contains 0.32 g / kg of catalytic residues and has an inherent viscosity of 2.30. As in Example 1, stabilized polymer samples were subjected to the three tests already described. The results are collated in Table II, in which the compositions were calculated per 1000 g of polymer.
EMI0004.0001
    Examination of the results shows that in general conclusions identical to those of Example 1 can be drawn.



  <I> Example 3 </I> Ethylene is polymerized at 800 ° C. in the presence of a ternary catalyst identical to that described in Example 1. The polymer is subjected to a purification cycle which makes it possible to bring back its catalytic residue content at 0.05 g / kg. This polyethylene, which has an inherent viscosity of 2.20, is divided into sixteen samples, fifteen of which are stabilized by means of various compositions.

   After having subjected them to the three tests already described, the stabilizing properties of the compositions used are compared. The results are shown in Table II1 in which the compositions were calculated for <B> 1000 </B> g of polymer.
EMI0004.0016
      The results shown in this table confirm the conclusions reached by Examples I and II.

   It is found that in the case of the stabilization of the polyethylene prepared in the presence of the ternary catalyst, 4.4'thiobis (3.methyl.6.tert.butylphenol) and triphenylphosphine, used alone, give poor results. One increases the coloration of the polymer, the other has practically no stabilizing effect. On the other hand, their simultaneous use confers great stability without improving the coloring (test 8).

    In addition, in the case of the use of compositions containing both 4.4'thiobis (3.methyl.6.tert.bu- tylphenol), triphenylphosphine, calcium stearate and hydrazine (tests 9 and 10), a judicious dosage of these constituents makes it possible to achieve quite remarkable results (test 10).



  Finally, tests 11 to 16 show that all the mono- or bisphenolic alkylsubstituted compounds react in the same way, to varying degrees.

 

Claims (1)

REVENDICATION Procédé pour la stabilisation du polyéthylène pré paré en présence d'un catalyseur ternaire formé à partir a) d'un métal, d'un hydrure ou d'un composé organométallique de métaux des IV-e, Vme et VImP groupes du tableau périodique, b) d'un composé mi- néral d'un métal polyvalent présentant au moins trois valences et c) d'un halogénure d'un élément du IIIme ou du Vme groupe, CLAIM Process for the stabilization of prepared polyethylene in the presence of a ternary catalyst formed from a) a metal, a hydride or an organometallic compound of metals of the IV-e, Vme and VImP groups of the periodic table , b) of a mineral compound of a polyvalent metal having at least three valences and c) of a halide of an element of the 3rd or the 5th group, caractérisé en ce que l'on ajoute au polyéthylène une composition stabilisante compre nant au moins deux constituants dont le premier est une triarylphosphine et le second un composé mono- ou bisphénolique alkylsubstitué. SOUS-REVENDICATIONS 1. characterized in that one adds to the polyethylene a stabilizing composition comprising at least two constituents, the first of which is a triarylphosphine and the second a mono- or bisphenolic alkylsubstituted compound. SUB-CLAIMS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que la composition stabilisante est constituée d'une triarylphosphine, d'un composé mono- ou bisphéno- lique alkylsubstitué, d'hydrazine et/ou de stéarate de calcium. 2. Process according to claim, characterized in that the stabilizing composition consists of a triarylphosphine, an alkyl-substituted mono- or bisphenol compound, hydrazine and / or calcium stearate. 2. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que le composé mono- ou bisphénolique alkyl- substitué est choisi parmi le 4.4'thiobis(3.méthyl.6. tert.butylphénol), le 4.4'butylidène bis (3.méthyl.6. tert.butylphénol), le 2.2'méthylène bis (4.éthyl.6.tert. butylphénol) et le 2.6.ditert.butyl.4.méthylphénol. 3. Process according to claim, characterized in that the alkyl-substituted mono- or bisphenolic compound is chosen from 4.4'thiobis (3.methyl.6. Tert.butylphenol), 4.4'butylidene bis (3.methyl.6. Tert. .butylphenol), 2.2'methylene bis (4.ethyl.6.tert. butylphenol) and 2.6.ditert.butyl.4.methylphenol. 3. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'on ajoute à<B>1000</B> g de polyéthylène 0,1 à 1 g de triphénylphosphine, 0,1 à 0,5 g de 4.4'thio- bis(3.méthyl.6.tert.butylphénol), 0,1 à 0,5 g d7hydra- zine et 0,1 à 0,5 g de stéarate de calcium. Process according to claim, characterized in that to <B> 1000 </B> g of polyethylene are added 0.1 to 1 g of triphenylphosphine, 0.1 to 0.5 g of 4.4'thio- bis (3 .methyl.6.tert.butylphenol), 0.1 to 0.5 g of hydrazine and 0.1 to 0.5 g of calcium stearate.
CH374563A 1962-05-21 1963-03-25 Process for the stabilization of polyethylene CH417951A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE493286 1962-05-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH417951A true CH417951A (en) 1966-07-31

Family

ID=3844679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH374563A CH417951A (en) 1962-05-21 1963-03-25 Process for the stabilization of polyethylene

Country Status (4)

Country Link
CH (1) CH417951A (en)
ES (1) ES285796A1 (en)
FR (1) FR1357937A (en)
NL (1) NL120730C (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1139254B (en) * 1981-10-20 1986-09-24 Euteco Impianti Spa COMPOSITIONS OF PHENOLIC ANTIOXIDANTS AND STABILIZATION OF ORGANIC POLYMERS THROUGH THESE COMPOSITIONS
US6369140B1 (en) 1993-03-25 2002-04-09 Clariant Finance (Bvi) Limited Phosphorus compounds
US5362783A (en) * 1993-06-08 1994-11-08 The Dow Chemical Company Stabilizer composition

Also Published As

Publication number Publication date
FR1357937A (en) 1964-04-10
ES285796A1 (en) 1963-07-01
NL280010A (en)
NL120730C (en) 1966-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1252938A (en) STABILIZED COMPOUNDS BASED ON .alpha. OLEFIN POLYMERS
CA2151423A1 (en) Polyolefin composition and process for producing shaped articles from said composition
CH622275A5 (en)
FR2638165A1 (en) STABILIZED POLYOLEFIN COMPOSITION HAVING IMPROVED COLOR
EP0000084B1 (en) Use of alpha-polyolefin compositions for extrusion
EP0022047A1 (en) Stabilization process for polymers made of PVC and polymers so stabilized
CH417951A (en) Process for the stabilization of polyethylene
EP1177230B1 (en) Polyolefin compositions, method for the production and use thereof
EP0005678A1 (en) Compositions containing thermally stabilized PVC
EP2771401A1 (en) Masterbatch for manufacturing an insulating layer of an electric cable
EP3990535B1 (en) Material for food packaging and process of preparation thereof
FR2739861A1 (en) PROCESS FOR IMPROVING THE STABILITY OF THERMOPLASTIC RESINS
EP3415560B1 (en) Crosslinked polyethylene composition
EP0010008B1 (en) Improvement in the stabilisation of halogenated vinyl resins
CA1205593A (en) Stabilised compounds based on alpha-olefins
CA1090931A (en) Plastified, stabilized compositions of poly (vinyl chloride)
BE1003514A3 (en) STABILIZED POLYACETAL COMPOSITIONS AND PROCESS FOR THEIR MANUFACTURE.
EP0365380A1 (en) Composition, its use as an electric insulator and process for manufacturing same
US3523083A (en) Stabilization of white oils
EP0004826B1 (en) Stabilised compositions based on polyvinyl chloride and products made therefrom
EP0024754A1 (en) Heat stabilized compositions based on PVC
BE824615R (en) DIMETHYL-TIN ESTERS
FR2622590A1 (en) Compositions based on stabilised polyolefins
BE709256A (en)
EP1383830A1 (en) USE OF SUBSTITUTED BIAROMATIC $g(b)-DIKETONE AS STABILISING AGENT OF HALOGENATED POLYMERS AND RESULTING POLYMER