CH452899A - Process for the production of linear, amorphous copolymers of ethylene - Google Patents

Process for the production of linear, amorphous copolymers of ethylene

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CH452899A
CH452899A CH226563A CH226563A CH452899A CH 452899 A CH452899 A CH 452899A CH 226563 A CH226563 A CH 226563A CH 226563 A CH226563 A CH 226563A CH 452899 A CH452899 A CH 452899A
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CH
Switzerland
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vanadium
catalyst
sub
ethylene
polymerization
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Application number
CH226563A
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German (de)
Inventor
Valvassori Alberto
Serra Renato
Sartori Guido
Original Assignee
Montedison Spa
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Publication date
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Publication of CH452899A publication Critical patent/CH452899A/en

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Classifications

    • 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
    • C08F210/00Copolymers 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)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Description

  

  Verfahren zur Herstellung von linearen, amorphen Copolymeren von Aethylen    Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren  zur     Herstellung    von linearen,     amorphen,        hochmoleku-          laren    Copolymeren von Äthylen mit einem oder meh  reren α-Olefinen. Insbesondere betrifft die vorliegende  Erfindung ein     Verfahren    zur Herstellung von     Äthylen-          Propylen-    oder Äthylen-Buten-1-Copolymeren.  



  Gegenstand des Hauptpatentes Nr. 428 224 ist ein  Verfahren zur     Herstellung    von hochmolekularen, line  aren, amorphen Copolymeren von Äthylen mit     α-Olefi-          nen    in Anwesenheit eines Katalysators,, der durch Zu  sammenbringen von Dialkylaluminiumhalogenid und  Vanadiumtriacetylacetonat, Vanadylacetylacetonat  oder Vanadylhalogenacetylacetonat erhalten wurde,  das dadurch gekennzeichnet ist, dass sowohl die Kata  lysatorherstellung als auch die Polymerisation bei einer  Temperatur von 0 bis -80  C, vorzugsweise von -10  bis -50  C, durchgeführt werden.

   Wird mit diesen  Katalysatorsystemen unter den angeführten Bedingun  gen gearbeitet, so können sehr hohe     Copolymerausbeu-          ten    in bezug auf die Menge des verwendeten     Katalysa-          tors    erhalten     werden..     



  Wird beispielsweise die. Copolymerisation in Abwe  senheit eines inerten organischen Lösungsmittels  durchgeführt, ist es möglich, Copolymerausbeuten im  Bereich von 1000 Gew. Teilen je Gew.-Teil Katalysa  tor zu erzielen.  



       Erfindungsgemäss    wurde nun gefunden, dass die  gleichen Ergebnisse     erhalten    werden können,     wenn    zur  Herstellung des Katalysators zusammen mit den     Dial-          kylaluminiumhalogeniden    kohlenwasserstofflösliche  Additionskomplexe von Vanadiumhalogeniden bzw.  -oxidhalogeniden mit einer Lewis-Base anstelle der  obengenannten Vanadiumverbindungen verwendet  werden.  



  Weiter wurde gefunden, wie auch     im    Falle der im       Hauptpatent    beschriebenen Katalysatoren festgestellt  werden konnte, dass es erforderlich ist, sowohl die  Katalysatorherstellung als auch die Copolymerisation  bei einer Temperatur von 0 bis -80  C und vorzugs-    weise von -10 bis -50  C     durchzuführen.,    um hohe  Copolymerausbeuten je Gew.-Einheit des verwendeten  Katalysators zu erzielen.  



  Wird unter diesen Bedingungen gearbeitet, zeigen  die Katalysatoren überraschenderweise eine Aktivität,  die viel grösser ist als jene, welche von denselben,  Jedoch bei höheren Temperaturen hergestellten Kataly  satoren gezeigt wird.  



  Darüber     hinaus    wurde festgestellt, dass beim  Arbeiten im obbeschriebenen Temperaturbereich die  Aktivität des Katalysators praktisch konstant bleibt.  



  Als Beispiele der Vanadiumverbindungen, welche  zur     Herstellung    der erfindungsgemässen Katalysatoren       verwendet    werden     können,    seien die Additionspro  dukte eines Vanadiumhalogenids, wie     Vanadiumtetra-          und    trichlorid und Vanadyltrichlorid mit:  a) aliphatischen Äthern, wie Diäthyläthern,     Dipro-          pyläthern,    Diäthoxyäthan etc.,  b) zyklische Äther, wie Tetrahydrofuran, Dioxan  etc.,  c) tert. Amine, wie Trimethulamin,     Methyldiäthyla-          min    etc.  



  d) heterozyklische Stickstoffbasen, wie Pyridin,  Chinolin, etc. genannt.  



  Die Aktivität dies beim     erfindungsgemässen    Verfah  ren verwendeten     Katalysators    variiert je nach dem  Molverhältnis der Verbindungen, welche zur Herstel  lung dies     Katalysators    verwendet werden.  



  Es wurde festgestellt, dass es vorteilhaft ist, einen  Katalysator zu verwenden, in welchem das Molverhält  nis von Dialkylaluminiummonohalogenid zu Vanadi  umverbindung zwischen 2 und 30 und vorzugsweise  zwischen 4 und 20 liegt.  



  Der Katalysator kann in Abwesenheit der zu poly  merisierenden Monomeren hergestellt werden; ein.  Alkylaluminiumhalogenid gelöst in einem Lösungsmit  tel kann mit der Lösung einer     Vanadiumverbindung     gemischt     werden    und danach die Mischung in Berüh  rung     mit    den zu     copolymerisierenden        Monomeren    ge  bracht werden.      Vorzugsweise wird indessen die Herstellung des  Katalysators in Gegenwart der zu copolymerisierenden  Monomeren vorgenommen.  



  Die Polymerisation kann in einem kontinuierlichen  Verfahren vorgenommen werden, wobei periodisch  oder kontinuierlich Katalysatorzusätze zum System er  folgen und wobei das Verhältnis zwischen der Konzen  tration der Monomeren in der flüssigen Phase, in wel  cher die Copolymerisation stattfindet, konstant gehal  ten wird.  



  Dieses Ergebnis kann erreicht werden, indem kon  tinuierlich eine Monomermischung konstanter Zusam  mensetzung     zugeführt    wird.  



  Wird in Abwesenheit eines Lösungsmittels gearbei  tet, so kann Äthylen kontinuierlich in einen über  schuss von c'-Olefin, z. B. Propylen, eingebracht wer  den, wobei Druck und Temperatur konstant gehalten  werden.  



  Die Copolymerisation kann auch in Gegenwart von  inerten Lösungsmitteln durchgeführt werden, wie ali  phatischen Kohlenwasserstoffen, beispielsweise     n-Hep-          tan,    Isooktan, oder aromatischen Kohlenwasserstoffgin,  wie Benzol und Toluol, oder halogenierten Kohlenwas  serstoffgin, wie Chloroform, Trichloräthylen, Tetrachlor  äthylen, Chlorbenzol etc.  



  Vollständig amorphe Copolymere von Äthylen mit  α-Olefinen, insbesondere Propylen oder Buten-1, wer  den erhalten wenn der Molanteil an Äthylen im rohen  Copolymer unterhalb 75 % liegt.  



  Um dieses Ergebnis zu erreichen ist es notwendig,  die Zusammensetzung der Monomeren während der  ganzen Copolymerisation in der Mischung in einem  bestimmten Verhältnis zu halten.  



  Soll ein amorphes Äthylen-Propylen-Copolymer  hergestellt werden, ist es vorteilhaft, während der ge  samten Copolymerisation bei einem Molverhältnis von  Propylen zu Äthylen in der reagierenden flüssigen  Phase gleich oder grösser als 4 zu arbeiten.  



  Soll ein amorphes Äthylen-Buten-1-Copolymer  hergestellt werden, ist es zweckmässig, wenn     während     der gesamten Copolymerisation ein Molverhältnis von  Buten zu Äthylen gleich oder grösser als 20 in der  reagierenden flüssigen Phase vorliegt.  



  Es ist indessen möglich, unter Berücksichtigung  dieser Tatsachen, die Zusammensetzung des     Copoly-          mers    durch Variation des Molverhältnisses der in der  flüssigen Phase anwesenden Monomeren in einem wei  ten Bereich zu modifizieren.  



  Die erfindungsgemäss erhaltenen amorphen     Copo-          lymere    sind für eine Reihe von Verwendungszwecken  auf dem Gebiet der synthetischen Kautschuke     ausser-          ordentlich    geeignet; im vulkanisierten Zustand liefern  sie Elastomere mit sehr guten mechanischen Eigen  schaften.  



  <I>Beispiel 1</I>  Die Reaktionstemperatur besteht aus einem grossen  Glasproberohr von 750 ml Fassungsvermögen bei  einem Durchmesser von 5,5 cm, welches mit Rohren  für die Gasein- und -ableitung, einem mechanischen  Rührer und einem Thermometergehäuse versehen ist.  Das Gaseinleitungsrohr erstreckt sich bis zum Boden  des Behälters und endet in einer porösen Scheibe  (3,5 cm Durchmesser). Die Apparatur wird in einem       Thermostat    von -20  C gehalten. 350 ml wasserfreies  n-Heptan werden eingefüllt und dieses Lösungsmittel  hierauf bei einer Temperatur von -20  C durch dau  erndes Einleiten einer Mischung enthaltend Propylen    und Äthylen im Molverhältnis 4:1 mit einer Geschwin  digkeit von 250 N1/h gesättigt.  



  Gleichzeitig wird der Katalysator bei einer Tempe  ratur von -20  C hergestellt, indem 14 mMole     Diäthyl-          aluminiummonochlorid    in 20 ml wasserfreiem Toluol mit  2,8 mMolen Vanadiumtrichloridtetrahydrofuranat in  20 ml wasserfreiem Toluol vermischt werden.  



  Der so hergestellte Katalysator wird 1 Min. nach  seiner Herstellung in die Reaktionsapparatur einge  bracht. Die Zufuhr der Mischung der beiden Monome  ren wird mit einer Strömungsgeschwindigkeit von  400 N1/h fortgesetzt. 10 Min. nach Einbringung des  Katalysators werden zur Beendigung der Reaktion  20 ml Methanol zugesetzt.  



  Das so erhaltene Produkt wird von anorganischen  Verunreinigungen befreit, indem es einer wiederholten  Behandlung mit wässriger Chlorwasserstoffsäure unter  worfen wird und die beiden gebildeten Phasen getrennt  werden.  



  Die Heptanphase wird danach mit Wasser bis zur  Neutralität gewaschen und das Copolymer durch. Be  handlung mit einem Überschuss einer     Azeton-Metha-          nol-Mischung    koaguliert.  



  Das im Vakuum getrocknete Produkt umfasst 15 g  eines weissen und gummiartigen Festkörpers, welcher  sich in der Röntgenuntersuchung als vollständig  amorph erweist.  



  Es enthält etwa 40 Mol % Äthylen, wie durch       radiochemische    Untersuchung     festgestellt    werden     kann,     und besitzt eine in Tetralin bei 135  C bestimmte  Grenzviskosität von 2,4.  



  Die durchschnittliche     Copolymerisationsgeschwin-          digkeit    beträgt  
EMI0002.0020     
    Wird unter den gleichen Bedingungen wie oben  beschrieben gearbeitet, jedoch die Katalysatorherstel  lung und die Polymerisation anstelle bei -20  C bei  25  C durchgeführt, erhält man in 20 Min. 2,2 g eines  Äthylen-Propylen-Copolymer aus welchem sich nach  stehende durchschnittliche Geschwindigkeit     errechnen     lässt.  
EMI0002.0022     
    <I>Beispiel 2</I>  Es wird unter den gleichen Bedingungen wie in  Beispiel 1 gearbeitet, jedoch anstelle des     Tetrahydrofu-          ranats    von VCl3 das Pyridinat von VCl3 zur Herstel  lung des Katalysators verwendet.  



  In die in Beispiel 1 beschriebene Reaktionsappara  tur, welche zuvor entlüftet und auf -20  C im Thermo  stat eingeregelt wurde, werden unter     Stickstoff    350 ml  n-Heptan eingebracht und dieses Lösungsmittel danach  durch Einleiten einer gasförmigen Mischung von Pro  pylen-Äthylen im Molverhältnis von 4:1 mit einer Ge  schwindigkeit von 200 Nl/h gesättigt.  



  In der Zwischenzeit wird der Katalysator bei  -20  C durch Vermischen von 1,4     mMolen    des     Tripy-          ridinats    von     Vanadiumtrichlorid        (VCI,.[C,H@N]3)    in  25 ml wasserfreiem     Toluol    mit 7 m Molen Diäthylalu-      miniummonochlorid in 25 ml wasserfreiem Toluol her  gestellt.  



  1 Min. nach seiner Herstellung wird der Katalysa  tor unter Stickstoff in die Reaktionsapparatur     eingehe-          bert.     



  Die Zufuhr der beiden Monomeren wird unter  Rühren während 10 Min.     mit    einer     Geschwindigkeit     von 400 Nl/h fortgesetzt.  



  Danach werden zur Unterbrechung der Reaktion  30 ml Methanol einsgefüllt und das erhaltene     Copoly-          mer    durch wiederholte Behandlung mit wässriger  Chlorwasserstoffsäure gereinigt. Es wird danach mit       Azeton    und Methanol koaguliert. Man erhält so 4 g  eines Äthylen-Propylen-Copolymers, welches etwa  48 Mol % Äthylen enthält.

   Die durchschnittliche     Copo-          lymerisationsgeschwindigkeit    beträgt  
EMI0003.0009     
    Wird unter den gleichen Bedingungen wie oben  beschrieben gearbeitet, jedoch sowohl die Polymerisa  tion als auch die Katalysatorherstellung bei einer Tem  peratur von 25  C anstelle von -20  C durchgeführt,  erhält man in 25 Min. 0,3 g eines     Äthylen-Propylen-          Copolymers,    was nachstehender durchschnittlicher  Copolymerisationsgeschwindigkeit entspricht  
EMI0003.0012     
    <I>Beispiel 3</I>  In die im Thermostat auf -20  C gehaltene Reak  tionsapparatur des Beispiels 1 werden 350 ml wasser  freies n-Heptan eingebracht.

   Dieses Lösungsmittel wird  bei einer Temperatur von -20  C durch Zufuhr einer  Propylen-Äthylen-Mischung mit einer Geschwindigkeit  von 250 Nl/h gesättigt.  



  Der Katalysator wird bei einer Temperatur von  -20  C unter Stickstoff hergestellt, indem 14 mMole  Diäthylaluminiummonochlorid in 20 ml wasserfreiem  Toluol mit 2,8 mMolen des aus Vanadiumtrichlorid  mit symmetrischem Diäthoxyäthan gebildeten Komple  xes in 20 ml wasserfreiem Toluol vermischt werden.  



  Der so     hergestellte    Katalysator wird 1 Min. nach  seiner     Herstellung    in die Apparatur eingebracht. Die  Zufuhr der Mischung der beiden Monomeren wird mit  einer Geschwindigkeit von 400 Nl/h fortgesetzt.  20 Min. nach Einführung des     Katalysators    wird die  Reaktion durch Zugabe von 20     ml    Methanol beendet.  Das Produkt wird gereinigt und isoliert, wie in Beispiel  1 beschrieben. Nach     Vakuumtrocknung    werden 20 g  eines weissen und gummiartigen Festkörpers erhalten,  welcher sich in der Röntgenprüfung als amorph er  weist. Es enthält 4.5 Mol-% Äthylen, wie durch radio  chemische Untersuchung festgestellt werden kann.

   Die  durchschnittliche Copolymerisationsgeschwindigkeit  beträgt  
EMI0003.0018     
    Wird unter den gleichen Bedingungen gearbeitet,  jedoch die Katalysatorherstellung und die Polymerisa  tion anstelle bei -20  C bei 25  C durchgefühzt, wer-,    den in 20 Min. 0,3 g eines     Äthylen-Propylen-Copoly-          mers    erhalten., woraus sich nachstehende durchschnitt  liche     Geschwindigkeit    ergibt  
EMI0003.0022     
    <I>Beispiel 4</I>  Ein mit einem Rührer und einem Kühlwasserman  tel versehener 6 1-Autoklav wird mit 41 flüssigem  Propylen bei -10 C beschickt, welches danach mit  Äthylen unter einem Druck von 5 abs. atm bis zum.  Gleichgewicht gesättigt wird.  



  Danach werden 1,24 g     Vanadiumtrichloridtripyridi-          nat    (3,2 Mole) und 4,64 g     Diäthylaluminiummonochlo-          rid    (38,5 Mole) eingefüllt.  



  Die Copolymerisation wird während 11/2 Stunden  bei -10  C durchgeführt, wobei der Druck durch konti  nuierliche Zufuhr von Äthylen konstant gehalten wird,  um die Zusammensetzung der flüssigen Phase auf  97 Mol-% Propylen konstant zu halten. Nach Beendi  gung der Reaktion erhält man 495 g eines Copolymers  bei einer Ausbeute von 1000 g/g Vanadiumtrichlorid.

    Das getrocknete Produkt besitzt die nachfolgenden  Eigenschaften:  
EMI0003.0027     
  
    Mooney <SEP> Viskosität <SEP> ML <SEP> (1 <SEP> +4) <SEP> bei <SEP> 100  <SEP> C <SEP> 100
<tb>  Temperatur <SEP> der <SEP> minimalen
<tb>  Rückprallelastizität <SEP> -38  <SEP> C       Das     gemäss    der nachstehenden Rezeptur herge  stellte vulkanisierte Produkt:  
EMI0003.0029     
  
    Copolymer <SEP> 100 <SEP> Teile
<tb>  Russ <SEP> HAF <SEP> 50 <SEP> Teile
<tb>  Dicumylperoxyd <SEP> 2 <SEP> Teile
<tb>  Schwefel <SEP> 0,24 <SEP> Teile       ergibt nach Erhitzen in einer Presse bei 165  C wäh  rend 30 Min. die nachstehenden Eigenschaften:

    
EMI0003.0030     
  
    Zugfestigkeit <SEP> 241 <SEP> kg/cm'
<tb>  Bruchdehnung <SEP> 4750/o
<tb>  Elastizitätsmodul <SEP> bei <SEP> 300 <SEP> 0/0 <SEP> 113 <SEP> kg/cm2
<tb>  bleibende <SEP> Verformung <SEP> 6,51/o
<tb>  Reissfestigkeit <SEP> 442 <SEP> kg/cm2       <I>Beispiel 5</I>  In die gleiche in Beispiel 1 beschriebene Reak  tionsapparatur, welche auf -20  C gehalten wurde,  werden 350 ml wasserfreies n-Heptan eingeführt.  Durch das Gaseinleitungsrohr wird eine gasförmige  Mischung von Propylen-Äthylen im Molverhältnis von  4:1 eingeleitet und mit einer Geschwindigkeit von  200 Nl/h zirkuliert.

   Der Katalysator wird in einem  100 ml Kolben vorgebildet, indem in 30     ml    wasser  freiem Toluol bei -20  C unter Stickstoff 1 mMol  Vanadiumtetrachloriddipyridinat und 5 mMole     Diäthyl-          aluminiummonochlorid    umgesetzt     werden.    Der so herge  stellte Katalysator wird während 1 Min. bei -20  C ge  halten     und    danach unter     Stickstoffdruck    in den Reaktor  geheben.  



  Das Zirkulieren der     Äthylen-Propylen-Mischung     wird mit einer Geschwindigkeit von 400     Nl/h    fortge  setzt. 10 Min. nach Einbringen des     Katalysators    wird  die Reaktion durch Zugabe von Methanol unterbro  chen. Das Produkt wird wie in Beispiel 1 beschrieben,  gereinigt und gewonnen.      Nach Vakuumtrocknung werden 4 g eines in der  Röntgenuntersuchung amorphen Produkts erhalten,  welches einem nicht vulkanisierten Elastomer gleicht  und in siedendem n-Heptan vollständig löslich ist.  



  Die durchschnittliche     Copolymerisationsgeschwin-          digkeit    entspricht  
EMI0004.0002     
    Wird unter den gleichen Bedingungen wie oben  beschrieben, gearbeitet, jedoch die Katalysatorherstel  lung und die Polymerisation anstelle bei -20  C bei  25  C durchgeführt, erhält man in 20 Min. 1 g eines  Äthylen-Propylen-Copolymers, was nachstehender  durchschnittlicher Geschwindigkeit entspricht  
EMI0004.0003     
    <I>Beispiel 6</I>  350 ml wasserfreies n-Heptan werden in die im  Thermostat auf -20  C gehaltene Reaktionsapparatur  des Beispiels 1 eingefüllt. Eine gasförmige Mischung  von Propylen-Äthylen im Molverhältnis 4:1 wird  durch das Gaseinleitungsrohr eingeleitet und mit einer  Geschwindigkeit von 200 Nl/h zirkuliert.

   Der Katalysa  tor wird in einem 100 ml-Kolben dadurch vorgebildet,  dass in 30 ml wasserfreiem Toluol bei -20  C unter  Stickstoff 1 mMol des Komplexes VCl3-Pyridinoxyd  und 5 mMole Diäthylaluminiummonochlorid umgesetzt  werden. Der so hergestellte Katalysator wird. während  1 Min. auf -20  C gehalten und danach mittels Stick  stoffdruck in den Reaktor gehebert. Die Zu- und Ab  fuhr der Äthylen-Propylen-Mischung wird mit einer  Geschwindigkeit von 400 Nl/h fortgesetzt.  



  8 Min. nach Beginn wird die Reaktion durch Zu  gabe von Methanol unterbrochen und das Produkt wie  in Beispiel 1 beschrieben gereinigt und gewonnen.  



  Nach Trocknen unter Vakuum werden 5 g eines  festen Produktes erhalten, welches in der Röntgenprü  fung amorph und in siedendem n-Heptan vollständig  löslich ist und einem unvulkanisierten Elastomer  gleicht.  



  Die Copolymerisationsgeschwindigkeit entspricht  
EMI0004.0004     
    Wird unter den gleichen Bedingungen wie oben  beschrieben gearbeitet, jedoch die Katalysatorherstel  lung und die Polymerisation anstelle von -20  C bei  25'=C durchgeführt, werden 1,1 g eines     Äthylen-Propy-          len-Copolymers    im Verlauf von 20 Min. erhalten, ent  sprechend nachstehender Formel  
EMI0004.0007     




  Process for the Production of Linear, Amorphous Copolymers of Ethylene The present invention relates to a process for the production of linear, amorphous, high molecular weight copolymers of ethylene with one or more alpha-olefins. In particular, the present invention relates to a process for the preparation of ethylene-propylene or ethylene-butene-1 copolymers.



  The subject of the main patent no. 428 224 is a process for the preparation of high molecular weight, linear, amorphous copolymers of ethylene with α-olefins in the presence of a catalyst which was obtained by bringing together dialkyl aluminum halide and vanadium triacetylacetonate, vanadyl acetylacetonate or vanadyl haloacetylacetonate, which is characterized in that both the catalyst production and the polymerization at a temperature of 0 to -80 C, preferably -10 to -50 C, are carried out.

   If these catalyst systems are used under the specified conditions, very high copolymer yields can be obtained in relation to the amount of catalyst used.



  For example, if the. Copolymerization carried out in the absence of an inert organic solvent, it is possible to achieve copolymer yields in the range of 1000 parts by weight per part by weight of catalyst.



       According to the invention it has now been found that the same results can be obtained if hydrocarbon-soluble addition complexes of vanadium halides or oxide halides with a Lewis base are used instead of the above-mentioned vanadium compounds to prepare the catalyst together with the dialkylaluminum halides.



  It has also been found, as in the case of the catalysts described in the main patent, that it is necessary to carry out both the catalyst preparation and the copolymerization at a temperature from 0 to -80.degree. C. and preferably from -10 to -50.degree . In order to achieve high copolymer yields per unit weight of the catalyst used.



  If you work under these conditions, the catalysts surprisingly show an activity which is much greater than that which is shown by the same, but prepared catalysts at higher temperatures.



  In addition, it was found that the activity of the catalyst remains practically constant when working in the temperature range described above.



  Examples of the vanadium compounds which can be used to prepare the catalysts of the invention are the addition products of a vanadium halide, such as vanadium tetra and trichloride and vanadyl trichloride with: a) aliphatic ethers, such as diethyl ethers, dipropyl ethers, diethoxyethane, etc., b) cyclic Ethers, such as tetrahydrofuran, dioxane, etc., c) tert. Amines such as trimethulamine, methyl diethylamine, etc.



  d) heterocyclic nitrogen bases, such as pyridine, quinoline, etc. called.



  The activity of the catalyst used in the process according to the invention varies depending on the molar ratio of the compounds which are used to prepare this catalyst.



  It has been found that it is advantageous to use a catalyst in which the molar ratio of dialkyl aluminum monohalide to vanadium compound is between 2 and 30, and preferably between 4 and 20.



  The catalyst can be prepared in the absence of the monomers to be polymerized; one. Alkylaluminum halide dissolved in a solvent can be mixed with the solution of a vanadium compound and then the mixture can be brought into contact with the monomers to be copolymerized. However, the preparation of the catalyst is preferably carried out in the presence of the monomers to be copolymerized.



  The polymerization can be carried out in a continuous process, with periodic or continuous addition of catalyst to the system and the ratio between the concentration of the monomers in the liquid phase in which the copolymerization takes place is kept constant.



  This result can be achieved by continuously adding a monomer mixture of constant composition.



  If in the absence of a solvent worked tet, ethylene can continuously be added to an excess of c'-olefin, eg. B. propylene, introduced who the, pressure and temperature are kept constant.



  The copolymerization can also be carried out in the presence of inert solvents such as aliphatic hydrocarbons, for example n-heptane, isooctane, or aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene, or halogenated hydrocarbons such as chloroform, trichlorethylene, tetrachlorethylene, chlorobenzene, etc. .



  Completely amorphous copolymers of ethylene with alpha-olefins, especially propylene or butene-1, are obtained when the mole fraction of ethylene in the crude copolymer is below 75%.



  In order to achieve this result it is necessary to keep the composition of the monomers in the mixture in a certain ratio during the entire copolymerization.



  If an amorphous ethylene-propylene copolymer is to be produced, it is advantageous to work during the entire copolymerization at a molar ratio of propylene to ethylene in the reacting liquid phase equal to or greater than 4.



  If an amorphous ethylene-butene-1 copolymer is to be produced, it is expedient if a molar ratio of butene to ethylene equal to or greater than 20 is present in the reacting liquid phase during the entire copolymerization.



  It is, however, possible, taking these facts into account, to modify the composition of the copolymer over a wide range by varying the molar ratio of the monomers present in the liquid phase.



  The amorphous copolymers obtained according to the invention are extremely suitable for a number of uses in the field of synthetic rubbers; When vulcanized, they provide elastomers with very good mechanical properties.



  <I> Example 1 </I> The reaction temperature consists of a large glass sample tube with a capacity of 750 ml and a diameter of 5.5 cm, which is provided with tubes for gas inlet and outlet, a mechanical stirrer and a thermometer housing. The gas inlet tube extends to the bottom of the container and ends in a porous disc (3.5 cm diameter). The apparatus is kept in a thermostat at -20 ° C. 350 ml of anhydrous n-heptane are poured in and this solvent is then saturated at a temperature of -20 C by continuously introducing a mixture containing propylene and ethylene in a molar ratio of 4: 1 at a speed of 250 N1 / h.



  At the same time, the catalyst is prepared at a temperature of -20 C by mixing 14 mmoles of diethylaluminum monochloride in 20 ml of anhydrous toluene with 2.8 mmoles of vanadium trichloride tetrahydrofuranate in 20 ml of anhydrous toluene.



  The catalyst prepared in this way is introduced into the reaction apparatus 1 minute after its preparation. The supply of the mixture of the two monomers is continued at a flow rate of 400 N1 / h. 10 minutes after the catalyst has been introduced, 20 ml of methanol are added to terminate the reaction.



  The product thus obtained is freed from inorganic impurities by subjecting it to repeated treatment with aqueous hydrochloric acid and separating the two phases formed.



  The heptane phase is then washed with water until neutral and the copolymer is through. Be treatment with an excess of an acetone-methanol mixture coagulated.



  The product, dried in a vacuum, comprises 15 g of a white and rubber-like solid, which in the X-ray examination proves to be completely amorphous.



  It contains about 40 mol% ethylene, as can be determined by radiochemical investigation, and has an intrinsic viscosity of 2.4, determined in tetralin at 135 C.



  The average rate of copolymerization is
EMI0002.0020
    If the same conditions as described above are used, but the catalyst preparation and the polymerization are carried out at 25 ° C. instead of -20 ° C., 2.2 g of an ethylene-propylene copolymer is obtained in 20 min can be calculated.
EMI0002.0022
    <I> Example 2 </I> The same conditions as in Example 1 are used, but instead of the tetrahydrofuranate of VCl3, the pyridinate of VCl3 is used to produce the catalyst.



  In the reaction apparatus described in Example 1, which was previously vented and regulated to -20 C in the thermostat, 350 ml of n-heptane are introduced under nitrogen and this solvent is then introduced by introducing a gaseous mixture of propylene-ethylene in a molar ratio of 4 : 1 saturated with a speed of 200 Nl / h.



  In the meantime, the catalyst is prepared at -20 C by mixing 1.4 mmol of the tripyridinate of vanadium trichloride (VCI,. [C, H @ N] 3) in 25 ml of anhydrous toluene with 7 mol of diethylaluminum monochloride in 25 ml ml of anhydrous toluene produced.



  1 minute after its preparation, the catalyst is lifted into the reaction apparatus under nitrogen.



  The feed of the two monomers is continued for 10 minutes with stirring at a rate of 400 standard l / h.



  Thereafter, 30 ml of methanol are added to interrupt the reaction and the copolymer obtained is purified by repeated treatment with aqueous hydrochloric acid. It is then coagulated with acetone and methanol. This gives 4 g of an ethylene-propylene copolymer which contains about 48 mol% of ethylene.

   The average rate of copolymerization is
EMI0003.0009
    If the same conditions as described above are used, but both the polymerization and the catalyst preparation are carried out at a temperature of 25 C instead of -20 C, 0.3 g of an ethylene-propylene copolymer is obtained in 25 minutes. which corresponds to the average copolymerization rate below
EMI0003.0012
    <I> Example 3 </I> 350 ml of anhydrous n-heptane are introduced into the reaction apparatus of Example 1, which is kept at -20 C in the thermostat.

   This solvent is saturated at a temperature of -20 ° C. by feeding in a propylene-ethylene mixture at a rate of 250 standard l / h.



  The catalyst is prepared at a temperature of -20 C under nitrogen by mixing 14 mmoles of diethylaluminum monochloride in 20 ml of anhydrous toluene with 2.8 mmoles of the complex formed from vanadium trichloride with symmetrical diethoxyethane in 20 ml of anhydrous toluene.



  The catalyst prepared in this way is introduced into the apparatus 1 minute after its preparation. The feed of the mixture of the two monomers is continued at a rate of 400 l (STP) / h. 20 minutes after the introduction of the catalyst, the reaction is terminated by adding 20 ml of methanol. The product is purified and isolated as described in Example 1. After vacuum drying, 20 g of a white and rubber-like solid are obtained which, in the X-ray test, is amorphous. It contains 4.5 mol% ethylene, as can be determined by radio-chemical analysis.

   The average rate of copolymerization is
EMI0003.0018
    If the same conditions are used, but the preparation of the catalyst and the polymerization are carried out at 25 C instead of -20 C, 0.3 g of an ethylene-propylene copolymer is obtained in 20 minutes, from which the following results average speed
EMI0003.0022
    <I> Example 4 </I> A 6 l autoclave equipped with a stirrer and a cooling water jacket is charged with 41% liquid propylene at -10 C, which is then treated with ethylene under a pressure of 5 abs. atm until. Equilibrium becomes saturated.



  Then 1.24 g of vanadium trichloride tripyridinate (3.2 moles) and 4.64 g of diethylaluminum monochloride (38.5 moles) are introduced.



  The copolymerization is carried out for 11/2 hours at -10 C, the pressure being kept constant by continuous supply of ethylene in order to keep the composition of the liquid phase constant at 97 mol% propylene. After the reaction has ended, 495 g of a copolymer are obtained with a yield of 1000 g / g vanadium trichloride.

    The dried product has the following properties:
EMI0003.0027
  
    Mooney <SEP> viscosity <SEP> ML <SEP> (1 <SEP> +4) <SEP> at <SEP> 100 <SEP> C <SEP> 100
<tb> Temperature <SEP> the <SEP> minimum
<tb> rebound resilience <SEP> -38 <SEP> C The vulcanized product manufactured according to the following recipe:
EMI0003.0029
  
    Copolymer <SEP> 100 <SEP> parts
<tb> soot <SEP> HAF <SEP> 50 <SEP> parts
<tb> Dicumyl peroxide <SEP> 2 <SEP> parts
<tb> Sulfur <SEP> 0.24 <SEP> parts results in the following properties after heating in a press at 165 C for 30 minutes:

    
EMI0003.0030
  
    Tensile strength <SEP> 241 <SEP> kg / cm '
<tb> Elongation at break <SEP> 4750 / o
<tb> Modulus of elasticity <SEP> at <SEP> 300 <SEP> 0/0 <SEP> 113 <SEP> kg / cm2
<tb> permanent <SEP> deformation <SEP> 6.51 / o
<tb> Tear strength <SEP> 442 <SEP> kg / cm2 <I> Example 5 </I> In the same reaction apparatus described in Example 1, which was kept at -20 C, 350 ml of anhydrous n-heptane are introduced. A gaseous mixture of propylene-ethylene in a molar ratio of 4: 1 is introduced through the gas inlet pipe and circulated at a rate of 200 Nl / h.

   The catalyst is preformed in a 100 ml flask by converting 1 mmol of vanadium tetrachloride dipyridinate and 5 mmol of diethylaluminum monochloride in 30 ml of anhydrous toluene at -20 C under nitrogen. The catalyst produced in this way is kept at -20 ° C. for 1 min and then lifted into the reactor under nitrogen pressure.



  The circulation of the ethylene-propylene mixture is continued at a rate of 400 Nl / h. 10 minutes after introducing the catalyst, the reaction is interrupted by adding methanol. The product is purified and recovered as described in Example 1. After vacuum drying, 4 g of a product which is amorphous in the X-ray examination is obtained, which resembles an unvulcanized elastomer and is completely soluble in boiling n-heptane.



  The average rate of copolymerization corresponds to
EMI0004.0002
    If the same conditions as described above are used, but the catalyst preparation and the polymerization are carried out at 25 C instead of -20 C, 1 g of an ethylene-propylene copolymer is obtained in 20 minutes, which corresponds to the average rate below
EMI0004.0003
    <I> Example 6 </I> 350 ml of anhydrous n-heptane are poured into the reaction apparatus of Example 1, which is kept at -20 ° C. in the thermostat. A gaseous mixture of propylene-ethylene in a molar ratio of 4: 1 is introduced through the gas inlet pipe and circulated at a rate of 200 Nl / h.

   The catalyst is preformed in a 100 ml flask by converting 1 mmol of the complex VCl3-pyridine oxide and 5 mmol of diethylaluminum monochloride in 30 ml of anhydrous toluene at -20 C under nitrogen. The catalyst thus produced is. Maintained at -20 C for 1 min and then siphoned into the reactor by means of stick material pressure. The supply and discharge of the ethylene-propylene mixture is continued at a rate of 400 Nl / h.



  8 minutes after the start, the reaction is interrupted by adding methanol and the product is purified and recovered as described in Example 1.



  After drying under vacuum, 5 g of a solid product are obtained which, in the X-ray test, is amorphous and completely soluble in boiling n-heptane and resembles an unvulcanized elastomer.



  The rate of copolymerization corresponds
EMI0004.0004
    If the same conditions as described above are used, but the catalyst preparation and the polymerization are carried out instead of -20 C at 25 '= C, 1.1 g of an ethylene-propylene copolymer are obtained in the course of 20 minutes. according to the following formula
EMI0004.0007


 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von linearen, amorphen Copolymeren von Äthylen mit einem oder mehreren &alpha;-Olefinen in Gegenwart eines durch Vermischen einer kohlenwasserstofflöslichen Vanadiumverbindung und eines Dialkylaluminiumhalogenids hergestellten Kataly- sators, dadurch gekennzeichnet, dass die Vanadiumver bindung aus der Gruppe der kohlenwasserstofflöslichen Additionskomplexe von Vanadiumhalogeniden bzw. -oxidhalogeniden mit einer Lewis-Base ausgewählt wer den, wobei die Herstellung des Katalysators und. die Polymerisation bei einer Temperatur von 0 bis -80 C vorgenommen wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Claim process for the production of linear, amorphous copolymers of ethylene with one or more α-olefins in the presence of a catalyst produced by mixing a hydrocarbon-soluble vanadium compound and a dialkylaluminum halide, characterized in that the vanadium compound is from the group of hydrocarbon-soluble vanadium complexes or oxide halides with a Lewis base selected who the, the preparation of the catalyst and. the polymerization is carried out at a temperature of 0 to -80 C. SUBCLAIMS 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Polymerisation bei einer Tem peratur von -10 bis -50 C vorgenommen wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch oder Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vanadium verbindungen aus der Gruppe der Additionskomplexe von Vanadiumhalogeniden mit aliphatischen Äthern, zyklischen Äthern, tert. Aminen und heterozyklischen Stickstoffbasen ausgewählt sind. 3. Process according to claim, characterized in that the polymerization is carried out at a temperature of -10 to -50 C. 2. The method according to claim or sub-claim 1, characterized in that the vanadium compounds from the group of addition complexes of vanadium halides with aliphatic ethers, cyclic ethers, tert. Amines and heterocyclic nitrogen bases are selected. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vanadium verbindungen aus den Additionskomplexen von Vana diumhalogeniden mit einer der nachstehenden Verbin dungen ausgewählt werden: Diäthyläther, Dipropyläther, Diäthoxyäthan, Tetrahydrofuran, Dioxan, Trimethyl- amin, Methyldiäthylamin, Pyridin, Pyridinoxyd und Chinolin. 4. Verfahren nach Patentanspruch und den Unter ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass. das Vanadiumhalogenid Vanadiumtetra- oder -trichlorid oder Vanadyltrichlorid ist. 5. Verfahren nach Patentanspruch und den Unter ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das, Molverhältnis von Dialkylaluminiummonohalogenid zu Vanadium zwischen 2 und 30 und vorzugsweise zwi schen 4 und 20 liegt. 6. Method according to claim and sub-claim 2, characterized in that the vanadium compounds are selected from the addition complexes of vanadium halides with one of the following compounds: diethyl ether, dipropyl ether, diethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxane, trimethylamine, methyldiethylamine, pyridine, pyridine oxide and Quinoline. 4. The method according to claim and the sub-claims 2 and 3, characterized in that. The vanadium halide is vanadium tetra- or trichloride or vanadyl trichloride. 5. The method according to claim and the sub-claims 2 to 4, characterized in that the molar ratio of dialkyl aluminum monohalide to vanadium is between 2 and 30 and preferably between 4 and 20's. 6th Verfahren nach Patentanspruch und den Unter ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation in Gegenwart eines gegebenenfalls halogenierten aliphatischen oder aromatischen Kohlen wasserstofflösungsmittels durchgeführt wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteraa Spruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung der Monomeren in flüssiger Phase als Lösungsmittel verwendet wird. B. Process according to patent claim and sub-claims 2 to 5, characterized in that the polymerization is carried out in the presence of an optionally halogenated aliphatic or aromatic hydrocarbon solvent. 7. The method according to claim and sub-aa claim 6, characterized in that the mixture of monomers is used as a solvent in the liquid phase. B. Verfahren nach Patentanspruch und den Unter ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisation in kontinuierlicher Weise durchgeführt wird, wobei die Katalysatorkomponenten periodisch oder kontinuierlich dem System zugesetzt werden und das Molverhältnis der Monomeren in der flüssigen Phase konstant gehalten wird. Process according to patent claim and the dependent claims 2 to 7, characterized in that the polymerization is carried out in a continuous manner, the catalyst components being added periodically or continuously to the system and the molar ratio of the monomers in the liquid phase being kept constant. <I>Anmerkung des</I> Eidg. <I>Amtes</I> für <I>geistiges Eigentum:</I> Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentanspruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Einklang stehen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungsbereich des Patentes massgebend ist. <I> Note from the </I> Federal <I> Office </I> for <I> intellectual property: </I> If parts of the description are inconsistent with the definition of the invention given in the claim, so be aware reminds that according to Art. 51 of the Patent Act, the patent claim is decisive for the material scope of the patent.
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