Verfahren zur Herstellung amorpher Polypropylene mit egalisierten Eigenschaften
Propylen lässt sich nach bekannten Verfahren, wie sie beispielsweise in den belgischen Patentschriften 533 362, 534792, 534 888, 540459 und 559 228 beschrieben sind, zu hochmolekularen, kristallinen Polypropylenen polymerisieren. Bei den Verfahren entstehen in wechselnden Mengen hochund niedrigmolekulare amorphe Polypropylene als Nebenprodukte, die im allgemeinen von den kristallinen Polymeren abgetrennt werden.
Bereits bei der Herstellung eines bestimmten kristallinen Polypropylentypes variieren die Eigenschaften der als Abfallprodukte erhaltenen amorphen Polypropylenen. Da jedoch im allgemeinen mehrere Typen von kristallinen Polypropylenen hergestellt werden, besitzen die als Nebenprodukte anfallenden amorphen Polypropylene sehr unterschiedliche Qualität, z. B. können die amorphen Polypropylene sowohl honigartige als auch kautschuk ähnliche Konsistenz besitzen. Infolge der ständig in weiten Grenzen schwankenden Qualität der amorphen Polypropylene konnte für die Produkte bisher keine technische Verwendungsmöglichkeit gefunden werden.
Es wurde nun gefunden, dass man amorphe Polypropylene mit egalisierten Eigenschaften, insbesondere egalisierter Viskosität, herstellen kann, indem man amorphe Polypropylene mit Dichten zwischen 0,82 und 0,89 und Viskositäten der Schmelzen die, gemessen in cSt bei 1200 C, im Bereich von 10 000 bis 1 000 000 liegen, 1 bis 150 Minuten lang auf eine zwischen 2800 C und 400" C liegende Temperatur erhitzt.
Als Ausgangsstoffe verwendet man im allgemeinen Polypropylene, wie sie bei der Herstellung kristalliner, hochmolekularer Polypropylene als Nebenprodukt anfallen.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren zu behandelnden amorphen Polypropylene sind vornehmlich zähflüssige bis halbfeste Produkte mit vorwiegend kautschukartigem Charakter. Ihre Eigenschaften können wie folgt charakterisiert werden: ihre Dichte Dl, 20 beträgt insbesondere 0,85 bis 0,88; die Viskosität der Schmelze bei 1200 C, gemessen in Centistokes liegt im Bereich von insbesondere zwischen 15 000 bis 200 000. Das Zahlenmittel des Molekulargewichtes M (ebullioskopisch bestimmt) beträgt ca. 3000 bis 20 000, insbesondere 4000 bis 15 000. Die Produkte können noch bis zu 10 o/o kristalline Anteile enthalten.
Das Erhitzen dieser amorphen Polypropylene erfolgt vorzugsweise unter Ausschluss von Sauerstoff oder sauerstoffabgebenden Verbindungen während eines Zeitraumes von vorzugsweise von 15 bis 50 Minuten.
Das Verfahren lässt sich sowohl diskontinuierlich, z. B. in einem Rührkessel, als auch besonders vorteilhaft kontinuierlich durchführen. Bei kontinuierlicher Verfahrensweise kann man z. B. die Schmelze des amorphen Polypropylens mit Hilfe einer geeigneten Pumpe durch eine auf die Reaktionstemperatur erhitzte Rohrschlange fördern Flüchtige Anteile können am Ende der Heizstrecke in bekannter Weise abgetrennt werden. Falls auf die Beseitigung der niedermolekularen Anteile besonderer Wert gelegt wird, lässt sich das Verfahren auch im Vakuum durchführen.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass es gestattet, Ausgangsprodukte mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften bezüglich Viskosität, Dichte, Härte etc. in einer einzigen Apparatur bei einer bestimmten konstanten Temperatur in ein einheitliches technisch brauchbares Fertigprodukt stets gleichbleibender Qualität umzuwandeln.
Der thermische Abbau von hochmolekularen kristallinen Polypropylenen zu hochschmelzenden Wachsen ist bekannt (DAS 1 048 415). Die Ausbeute an festem Wachs erreicht bei diesem Verfahren jedoch nur 60 bis maximal 90 O/o der eingesetzten Menge. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden dagegen praktisch quantitative Ausbeuten erreicht. Weiterhin war es überraschend, dass man aus unterschiedlichen Einsatzprodukten dieselben Endprodukte erhält, wenn man die amorphen Polypropylene eine bestimmte Zeit lang auf eine bestimmte Temperatur erhitzt. Es zeigte sich insbesondere, dass sich die erfindungsgemäss erhaltenen Produkte durch eine vergleichsweise enge Molekularge wichtsverteilung auszeichnen, d. h., dass die Reaktionsprodukte bei niedriger Schmelzviskosität hohe mechanische Werte erreichen.
Die nach dem Verfahren der Anmeldung erhaltenen amorphen Polypropylene sind sehr flexibel und zeichnen sich durch hohe Klebkraft aus. Sie finden z. B. Verwendung bei der Herstellung von: Pigmentpräparationen, schlagzähen Kunststoffen, flexiblen Paraffin- und Petroleumwachsen, Plastikatoren für Kautschuke, Heissklebern, Kontaktklebern und Kaschierwachsen. Weiterhin lassen sich die Produkte u. a anstelle der bekannten Polyisobutylene für weitere zahlreiche Verwendungszwecke einsetzen.
Beispiel 1
Ein amorphes Polypropylen, erhalten als Nebenprodukt bei der Herstellung von kristallinem, hochmolekularen Polypropylen mit einer Viskosität der Schmelze bei 120"C von 24 000 cSt und einer Dichte von 0,89 g/cm3 wird 1 h auf 310 C erhitzt.
Nach Beendigung der Reaktion erhält man mit einer Ausbeute von 99 O/o ein Produkt mit einer Viskosität der Schmelze bei 1200 C von 10 000 cSt und einer Dichte von 0,87 g/cmS.
Erhitzt man das obengenannte Nebenprodukt eine Stunde auf 3350 C so erhält man ein Produkt mit einer Viskosität der Schmelze bei 1200 C von 700 cSt, Ausbeute 97 0/0.
Beispiel 2
Ein anderes amorphes Polypropylen, ebenfalls ein Abfallprodukt, mit einer Viskosität der Schmelze bei 1200 C von 136 000 cSt und einer Dichte von 0,82 besitzt nach einstündigem Erhitzen auf 310"C eine Schmelzviskosität bei 1200 C von 10 200 cSt und eine Dichte von 0,87 g/cm3, Ausbeute 98,5 O/o.
Nach einstündigem Erhitzen bei 3350 C erhält man ein Produkt mit einer Schmelzviskosität von 680 cSt, Ausbeute 97 O/o.
Ein Vergleich von Beispiel 1 und 2 zeigt, dass die Reaktionsprodukte der beiden Beispiele praktisch identisch sind.