DE102009019470A1 - Polymerizing cationically polymerizable monomers e.g. isobutene, comprises providing two liquid streams comprising the monomer, boron trifluoride complex and/or solvent, mixing liquids in microstructured mixer and polymerizing - Google Patents

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Wolfgang Mattmann
Wolfgang Loth
Phillip Hanefeld
Elke GÜTLICH-HAUK
Thomas Wettling
Andreas Daiss
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    • C08F110/04Monomers containing three or four carbon atoms
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Abstract

Method for continuous polymerization of cationically polymerizable monomers, comprises: (a) providing at least two liquid streams comprising at least one of the monomer, at least one boron trifluoride complex and/or optionally at least one solvent, provided that the stream comprising the boron trifluoride complex does not contain the monomer; (b) mixing the two liquid streams to obtain a reaction mixture, where the mixing is successive or simultaneous and is carried out in a mixer having microstructures; and (c) polymerizing the reaction mixture in at least one reaction zone. Method for continuous polymerization of cationically polymerizable monomers, comprises: (a) providing at least two liquid streams comprising at least one cationically polymerizable monomer, at least one boron trifluoride complex having at least one cocatalyst and/or optionally at least one solvent, provided that the stream comprising the boron trifluoride complex does not contain the monomer; (b) mixing the two liquid streams to obtain a reaction mixture, where the mixing is successive or simultaneous and is carried out in a mixer having microstructures; and (c) polymerizing the reaction mixture in at least one reaction zone. Independent claims are included for a device, for carrying out the above process, comprising at least two or three storage containers (1,4) for liquid starting materials; two feeders, each one for feeding the liquid stream from at least two storage containers; one or more sequentially-connected mixers (3) to which the liquid streams are fed and in which the obtained reaction mixture is mixed, where at least the last mixer in the direction of flow is equipped with microstructures before entering into the reaction zone(s); at least one reaction zone, which is microstructured; and a discharge container (11) that is optionally provided with one or more devices for adding and/or mixing.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Polymerisation von kationisch polymerisierbaren Monomeren unter Verwendung von Bortrifluoridkomplexkatalysatoren, bei dem mindestens zwei Einsatzstoffe in einem oder mehreren Mischern mit Mikrostrukturen vermischt und anschließend in wenigstens einer Reaktionszone polymerisiert werden.The The present invention relates to a method and a device for the continuous polymerization of cationically polymerizable Monomers using Bortrifluoridkomplexkatalysatoren, at the at least two starting materials in one or more mixers mixed with microstructures and then in at least a reaction zone are polymerized.

Die Herstellung von Polymeren und insbesondere von Polyisobutenen mit einem hohen Anteil an endständigen olefinischen Doppelbindungen ist bekannt. Polyisobutene mit einem hohen Gehalt an endständigen Doppelbindungen werden auch als hochreaktiv bezeichnet. Im Unterschied zu niedrigreaktiven Polyisobutenen werden unter hochreaktiven Polyisobutenen solche Polymere verstanden, die einen Gehalt an endständigen Vinyliden-Doppelbindungen (α-Doppelbindungen) von wenigstens 60 Mol-%, vorzugsweise wenigstens 70 Mol-% und insbesondere von wenigstens 80 Mol-%, bezogen auf die Gesamtheit aller Makromoleküle, besitzen. Als Vinyliden-Doppelbindungen werden solche bezeichnet, deren Lage im Makromolekül durch die folgende allgemeine Formel

Figure 00010001
beschrieben wird, d. h. die Doppelbindung befindet sich in der Polymerkette in α-Position. ”Polymer” steht für den um eine Isobuteneinheit verkürzten Polyisobutenrest.The preparation of polymers and in particular polyisobutenes having a high proportion of terminal olefinic double bonds is known. Polyisobutenes having a high content of terminal double bonds are also referred to as highly reactive. In contrast to low-reactive polyisobutenes, highly reactive polyisobutenes are understood to mean those polymers which have a content of terminal vinylidene double bonds (α-double bonds) of at least 60 mol%, preferably at least 70 mol% and in particular of at least 80 mol%, based on the entirety of all macromolecules possess. Vinylidene double bonds are those whose position in the macromolecule is represented by the following general formula
Figure 00010001
is described, ie the double bond is located in the polymer chain in α-position. "Polymer" stands for the truncated to an isobutene polyisobutene.

Terminale Vinylidengruppen weisen die höchste Reaktivität auf, während weiter im Inneren des Moleküls liegende Doppelbindungen keine oder auf jeden Fall eine wesentlich geringere Reaktivität zeigen. Eine hohe Reaktivität ist jedoch Voraussetzung oder zumindest ein wesentlicher Vorteil für die Funktionalisierung der Polyisobutene. Funktionalsierte Polyisobutene werden beispielsweise als Kraft- und Schmierstoffadditive verwendet.terminal Vinylidene groups have the highest reactivity while lying further inside the molecule Double bonds no or definitely a much lower Show reactivity. A high reactivity is however, requirement or at least a substantial advantage for the functionalization of the polyisobutenes. Functionalized polyisobutenes are used for example as fuel and lubricant additives.

Bekannte Verfahren des Standes der Technik zur Herstellung von hochreaktiven Polyisobutenen, beispielsweise das in der EP-A-0628575 beschriebene Verfahren, verwenden einen Bortrifluoridkomplexkatalysator, der bei kontinuierlichen Verfahren direkt in den Reaktor eingespeist wird, um eine vorzeitige Polymerisation zu verhindern. Nachteilig bei diesen Verfahren ist, dass sie meist bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden müssen, da mit steigenden Reaktionstemperaturen das Molekulargewicht der gebildeten Polymerketten stark sinkt. Nachteilig ist auch, dass relativ große Katalysatormengen erforderlich sind.Known methods of the prior art for the preparation of highly reactive polyisobutenes, for example, those in the EP-A-0628575 described methods, use a boron trifluoride complex catalyst, which is fed in continuous processes directly into the reactor to prevent premature polymerization. A disadvantage of these methods is that they usually have to be carried out at low temperatures, since the molecular weight of the polymer chains formed decreases greatly with increasing reaction temperatures. Another disadvantage is that relatively large amounts of catalyst are required.

Die WO 99/54362 beschreibt ein Verfahren zur kontinuierlichen radikalischen Lösungspolymerisation, bei dem mindestens zwei Reaktionspartner durch einen Mikromischer hindurch- und zusammengeführt, miteinander vermischt und anschließend in einem Rohrreaktor polymerisiert werden.The WO 99/54362 describes a process for continuous radical solution polymerization, in which at least two reactants are passed through a micromixer and brought together, mixed together and then polymerized in a tubular reactor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein wirtschaftlicheres Verfahren für die Herstellung von Polymeren mit einem hohen Gehalt an terminalen olefinischen Doppelbindungen zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sollte das Verfahren kontinuierlich durchführbar sein, einen hohen Umsatz bei relativ kurzen Verweilzeiten im Reaktor ermöglichen und geringere Katalysatormengen erfordern als die Verfahren des Standes der Technik.task The present invention was a more economical process for the production of polymers with a high content available at terminal olefinic double bonds to deliver. In particular, the process should be continuously feasible be, a high conversion with relatively short residence times in the reactor allow and require smaller amounts of catalyst than the methods of the prior art.

Überaschenderweise wurde gefunden, dass kationisch polymerisierbare Monomere bei hohem Umsatz in kurzen Reaktionszeiten zu Produkten mit einem ausreichend hohen Molekulargewicht mit geringerer Katalysatormenge als im Stand der Technik polymerisiert werden können, wenn die Edukte vor dem Einführen in die Reaktionszone in wenigstens einem Mischer mit Mikrostrukturen gemischt und anschließend vorzugsweise in einer Wärmeaustausch-intensiven Reaktionszone zur Reaktion gebracht werden. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Mikromischern ist es zudem überraschenderweise möglich, die Polymerisation in heterogener Phase durchzuführen, ohne dass es zu Verstopfungen im Reaktionssystem (z. B. Mischer, Leitungen, Reaktor(teile)) kommt.Surprisingly, has been found that cationically polymerizable monomers at high Sales in short reaction times to products with a sufficient high molecular weight with less amount of catalyst than in the state The technique can be polymerized when the starting materials prior to introduction into the reaction zone in at least one Mixer with microstructures mixed and then preferably in a heat exchange-intensive reaction zone for the reaction to be brought. By the use according to the invention of micromixers, it is also surprisingly possible to carry out the polymerization in heterogeneous phase, without blockages in the reaction system (eg mixers, lines, Reactor (parts)) comes.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation von kationisch polymerisierbaren Monomeren, umfassend folgende Schritte:

  • (a) Bereitstellen von wenigstens zwei flüssigen Strömen, wobei die wenigstens zwei Ströme jeweils eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen: wenigstens ein kationisch polymerisierbares Monomer, wenigstens einen Bortrifluoridkomplex mit wenigstens einem Cokatalysator und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel, mit der Maßgabe, das derjenige Strom, der den wenigstens einen Bortrifluoridkomplex enthält, kein Monomer enthält;
  • (b) Mischen der wenigstens zwei flüssigen Ströme unter Erhalt eines Reaktionsgemischs, wobei im Fall, dass mehr als zwei flüssige Ströme in Schritt (a) bereitgestellt werden, das Mischen der Ströme sukzessive oder gleichzeitig erfolgen kann und wobei wenigstens ein Mischvorgang in einem Mischer mit Mikrostrukturen durchgeführt wird; und
  • (c) Polymerisieren des Reaktionsgemischs in wenigstens einer Reaktionszone.
The invention thus provides a process for the continuous polymerization of cationically polymerizable monomers, comprising the following steps:
  • (A) providing at least two liquid streams, wherein the at least two streams each comprise one or more of the following components: at least one cationically polymerizable monomer, at least one boron trifluoride complex with at least one cocatalyst and optionally at least one solvent, with the proviso that the stream containing at least one boron trifluoride contains complex, contains no monomer;
  • (b) mixing the at least two liquid streams to obtain a reaction mixture, wherein in case more than two liquid streams are provided in step (a), the mixing of the streams may be successive or simultaneous and wherein at least one mixing operation is in a mixer Microstructures is performed; and
  • (c) polymerizing the reaction mixture in at least one reaction zone.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung haben die nachstehenden generischen Begriffe die folgenden Bedeutungen, sofern nicht explizit davon abweichende Definitionen angegeben werden:
Unter Alkyl versteht man einen linearen oder verzweigten gesättigten Kohlenwasserstoffrest mit in der Regel 1 bis 20 C-Atomen (= C1-C20-Alkyl), und vorzugsweise 1 bis 10 C-Atomen (= C1-C10-Alkyl),
C1-C4-Alkyl steht für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, Isobutyl und tert-Butyl.
In the context of the present invention, the following generic terms have the following meanings, unless expressly deviating definitions are given:
By alkyl is meant a linear or branched saturated hydrocarbon radical having generally 1 to 20 C atoms (= C 1 -C 20 -alkyl), and preferably 1 to 10 C-atoms (= C 1 -C 10 -alkyl),
C 1 -C 4 -alkyl represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Examples of these are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl and tert-butyl.

C1-C6-Alkyl steht für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind neben zuvor bei C1-C4-Alkyl genannten Resten n-Pentyl, 1-Methylbutyl, 2-Methylbutyl, 3-Methylbutyl, 2,2-Dimethylpropyl, 1-Ethylpropyl, 1,1-Dimethylpropyl, 1,2-Dimethylpropyl, n-Hexyl, 1-Methylpentyl, 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 4-Methylpentyl, 1,1-Dimethylbutyl, 1,2-Dimethylbutyl, 1,3-Dimethylbutyl, 2,2-Dimethylbutyl, 2,3-Dimethylbutyl, 3,3-Dimethylbutyl, 1-Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, 1,1,2-Trimethylpropyl, 1,2,2-Trimethylpropyl, 1-Ethyl-1-methylpropyl, 1-Ethyl-2-methylpropyl und weitere Stellungsisomere davon.C 1 -C 6 -alkyl represents a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Examples of these are, in addition to the radicals mentioned above for C 1 -C 4 -alkyl, n-pentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 2,2-dimethylpropyl, 1-ethylpropyl, 1,1-dimethylpropyl, 1,2 Dimethyl propyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 1,1-dimethylbutyl, 1,2-dimethylbutyl, 1,3-dimethylbutyl, 2,2-dimethylbutyl, 2,3 Dimethylbutyl, 3,3-dimethylbutyl, 1-ethylbutyl, 2-ethylbutyl, 1,1,2-trimethylpropyl, 1,2,2-trimethylpropyl, 1-ethyl-1-methylpropyl, 1-ethyl-2-methylpropyl and others Positional isomers thereof.

C1-C8-Alkyl steht für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind die oben genannten C1-C6-Alkylreste und darüber hinaus Heptyl, Octyl und deren Konstitutionsisomere wie 2-Ethylhexyl.C 1 -C 8 -alkyl represents a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Examples of these are the abovementioned C 1 -C 6 -alkyl radicals and furthermore heptyl, octyl and their constitutional isomers such as 2-ethylhexyl.

C1-C10-Alkyl steht für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind die oben genannten C1-C8-Alkylreste und darüber hinaus Nonyl, Decyl und deren Konstitutionsisomere.C 1 -C 10 alkyl represents a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Examples thereof are the above-mentioned C 1 -C 8 -alkyl radicals and additionally nonyl, decyl and their constitutional isomers.

C1-C19-Alkyl steht für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 19 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind die oben genannten C1-C10-Alkylreste und darüber hinaus Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl und deren Konstitutionsisomere.C 1 -C 19 -alkyl represents a linear or branched alkyl group having 1 to 19 carbon atoms. Examples thereof are the abovementioned C 1 -C 10 -alkyl radicals and furthermore undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl and their constitutional isomers.

C1-C20-Alkyl steht für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind die oben genannten C1-C19-Alkylreste und darüber hinaus Eicosyl und Konstitutionsisomere davon.C 1 -C 20 -alkyl represents a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Examples thereof are the abovementioned C 1 -C 19 -alkyl radicals and furthermore eicosyl and constitutional isomers thereof.

Aliphatische C1-C30-Monoalkohole sind lineare oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise gesättigte lineare oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffe (Alkane), mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, in denen ein Wasserstoffatom durch eine Hydroxygruppe ersetzt ist. Beispiele für gesättigte aliphatische C1-C30-Monoalkohole sind Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sec-Butanol, Isobutanol, tert-Butanol, 1-, 2- oder 3-Pentanol, Neopentanol (2,2-Dimethylpropanol), 1-, 2- oder 3-Hexanol, Heptanol, Octanol, 2-Ethylhexanol, Nonanol, Decanol, Undecanol, Dodecanol, Tridecanol, Tetradecanol, Pentadecanol, Hexadecanol, Heptadecanol, Octadecanol, Nonadecanol, Eicosanol, Henicosanol, Docisanol, Tricosanol, Tetracosanol, Pentacosanol, Hexacosanol, Heptacosanol Octacosanol, Nonacosanol, Squanol und die Konformationsisomere davon.Aliphatic C 1 -C 30 monoalcohols are linear or branched aliphatic hydrocarbons, preferably saturated linear or branched aliphatic hydrocarbons (alkanes) having 1 to 30 carbon atoms in which a hydrogen atom is replaced by a hydroxy group. Examples of saturated aliphatic C 1 -C 30 monoalcohols are methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol, tert-butanol, 1-, 2- or 3-pentanol, neopentanol (2, 2-dimethylpropanol), 1-, 2- or 3-hexanol, heptanol, octanol, 2-ethylhexanol, nonanol, decanol, undecanol, dodecanol, tridecanol, tetradecanol, pentadecanol, hexadecanol, heptadecanol, octadecanol, nonadecanol, eicosanol, henicosanol, docisanol , Tricosanol, tetracosanol, pentacosanol, hexacosanol, heptacosanol octacosanol, nonacosanol, squanol and the conformational isomers thereof.

Aliphatische C1-C10-Monoalkohole sind lineare oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise gesättigte lineare oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffe (Alkane), mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, in denen ein Wasserstoffatom durch eine Hydroxygruppe ersetzt ist. Beispiele für gesättigte aliphatische C1-C10-Monoalkohole sind Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sec-Butanol, Isobutanol, tert-Butanol, 1-, 2- oder 3-Pentanol, Neopentanol (2,2-Dimethylpropanol), 1-, 2- oder 3-Hexanol, Heptanol, Octanol, 2-Ethylhexanol, Nonanol, Decanol und die Konformationsisomere davon.Aliphatic C 1 -C 10 monoalcohols are linear or branched aliphatic hydrocarbons, preferably saturated linear or branched aliphatic hydrocarbons (alkanes) having from 1 to 10 carbon atoms in which a hydrogen atom is replaced by a hydroxy group. Examples of saturated aliphatic C 1 -C 10 -monoalcohols are methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol, tert-butanol, 1-, 2- or 3-pentanol, neopentanol (2, 2-dimethylpropanol), 1-, 2- or 3-hexanol, heptanol, octanol, 2-ethylhexanol, nonanol, decanol and the conformational isomers thereof.

Gesättigte aliphatische C1-C4-Monoalkohole sind lineare oder verzweigte Alkane mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, in denen ein Wasserstoffatom durch eine Hydroxygruppe ersetzt ist. Beispiele sind Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sec-Butanol, Isobutanol und tert-Butanol.Saturated C 1 -C 4 aliphatic monoalcohols are linear or branched alkanes of 1 to 4 carbon atoms in which a hydrogen atom is replaced by a hydroxy group. Examples are methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol and tert-butanol.

Gesättigte aliphatische C1-C3-Monoalkohole sind lineare oder verzweigte Alkane mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, in denen ein Wasserstoffatom durch eine Hydroxygruppe ersetzt ist. Beispiele sind Methanol, Ethanol, n-Propanol und Isopropanol.Saturated C 1 -C 3 aliphatic monoalcohols are linear or branched alkanes of 1 to 3 carbon atoms in which a hydrogen atom is replaced by a hydroxy group. Examples are methanol, Ethanol, n-propanol and isopropanol.

Aliphatische C2-C30-Diole sind lineare oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise gesättigte lineare oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffe (Alkane), mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen, in denen zwei Wasserstoffatome durch zwei Hydroxygruppen ersetzt sind, die vorzugsweise nicht am selben Kohlenstoffatom gebunden sind. Beispiele für gesättigte aliphatische C2-C30-Diole sind Ethylenglykol, Propylenglykol, Butandiol, Pentandiol, Hexandiol, Heptandiol, Octandiol, Nonandiol, Decandiol, die höheren Isomere und die Konformationsisomere davon.Aliphatic C 2 -C 30 diols are linear or branched aliphatic hydrocarbons, preferably saturated linear or branched aliphatic hydrocarbons (alkanes) having 2 to 30 carbon atoms, in which two hydrogen atoms are replaced by two hydroxy groups, which are preferably not attached to the same carbon atom , Examples of saturated aliphatic C 2 -C 30 diols are ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, hexanediol, heptanediol, octanediol, nonanediol, decanediol, the higher isomers and the conformational isomers thereof.

Cycloaliphatische C3-C30-Monoalkohole sind cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise gesättigte cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe (Cycloalkane), mit 3 bis 30 Kohlenstoffatomen, in denen ein Wasserstoffatom durch eine Hydroxygruppe ersetzt ist. Beispiele für gesättigte cycloaliphatische C3-C30-Monoalkohole sind Cyclopropanol, Cyclobutanol, Cyclopentanol, Cyclohexanol, Cycloheptanol, Cyclooctanol und dergleichen.Cycloaliphatic C 3 -C 30 monoalcohols are cycloaliphatic hydrocarbons, preferably saturated cycloaliphatic hydrocarbons (cycloalkanes) having from 3 to 30 carbon atoms in which a hydrogen atom is replaced by a hydroxy group. Examples of saturated cycloaliphatic C 3 -C 30 monoalcohols are cyclopropanol, cyclobutanol, cyclopentanol, cyclohexanol, cycloheptanol, cyclooctanol and the like.

Cyclaliphatische C3-C30-Diole sind cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise gesättigte cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe (Cycloalkane), mit 3 bis 30 Kohlenstoffatomen, in denen zwei Wasserstoffatome durch zwei Hydroxygruppen ersetzt sind, die vorzugsweise nicht am selben Kohlenstoffatom gebunden sind. Beispiele für gesättigte cycloaliphatische C2-C30-Diole sind Cyclopropandiol, Cyclobutandiol, Cyclopentandiol, Cyclohexandiol, Cycloheptandiol, Cyclooctandiol und dergleichen.Cyclaliphatic C 3 -C 30 diols are cycloaliphatic hydrocarbons, preferably saturated cycloaliphatic hydrocarbons (cycloalkanes) having from 3 to 30 carbon atoms, in which two hydrogen atoms are replaced by two hydroxy groups, which are preferably not attached to the same carbon atom. Examples of saturated cycloaliphatic C 2 -C 30 diols are cyclopropanediol, cyclobutanediol, cyclopentanediol, cyclohexanediol, cycloheptanediol, cyclooctanediol and the like.

C1-C20-Carbonsäuren sind Verbindungen, die eine, zwei oder drei Carboxylgruppen (COOH) und 1 bis 20 Kohlenstoffatome (einschließlich der Kohlenstoffatome der Carboxylgruppen) aufweisen. Das Kohlenstoffgerüst kann aliphatisch oder cycloaliphatisch, gesättigt oder ein- oder mehrfach ungesättigt sein oder es kann aromatisch sein. Beispiele sind gesättigte, lineare oder verzweigte Fettsäuren, wie Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Isobuttersäure, Pentansäure, Valeriansäure, Isovaleriansäure, Capronsäure, Önanthsäure, Caprylsäure, Pelargonsäure, Caprinsäure, Undecansäure, Laurinsäure, Tridecansäure, Myristinsäure, Pentadecansäure, Palmitinsäure, Margarinsäure, Stearinsäure, Nonadecansäure, Tuberculostearinsäure und Arachinsäure; einfach ungesättigte Fettsäuren, wie Crotonsäure, Palmitoleinsäure, Ölsäure und Eicosensäure; zweifach ungesättigte Fettsäuren, wie Sorbinsäure und Linolsäure; dreifach ungesättigte Fettsäuren, wie Linolensäure und Elaeostearinsäure; vierfach ungesättigte Fettsäuren, wie Arachidonsäure; gesättigte aliphatische Dicarbonsäuren, wie Oxalsäure, Malosäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Azelainsäure und Sebacinsäure; einfach ungesättigte aliphatische Dicarbonsäuren, wie Maleinsäure und Fumarsäure; zweifach ungesättigte aliphatische Di carbonsäuren, wie 2,4-Hexadiendisäure; und aromatische Mono- und Dicarbonsäuren, wie Benzoesäure, Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure.C 1 -C 20 carboxylic acids are compounds having one, two or three carboxyl groups (COOH) and 1 to 20 carbon atoms (including the carbon atoms of the carboxyl groups). The carbon skeleton may be aliphatic or cycloaliphatic, saturated or mono- or polyunsaturated, or it may be aromatic. Examples are saturated, linear or branched fatty acids, such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, pentanoic acid, valeric acid, isovaleric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, undecanoic acid, lauric acid, tridecanoic acid, myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, margaric acid, Stearic acid, nonadecanoic acid, tuberculostearic acid and arachic acid; monounsaturated fatty acids such as crotonic acid, palmitoleic acid, oleic acid and eicosenoic acid; diunsaturated fatty acids such as sorbic acid and linoleic acid; triunsaturated fatty acids such as linolenic acid and elaeostearic acid; quadruply unsaturated fatty acids, such as arachidonic acid; saturated aliphatic dicarboxylic acids such as oxalic acid, malic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, azelaic acid and sebacic acid; monounsaturated aliphatic dicarboxylic acids such as maleic acid and fumaric acid; diunsaturated aliphatic dicarboxylic acids such as 2,4-hexadienedioic acid; and aromatic mono- and dicarboxylic acids such as benzoic acid, phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid.

C4-C20-Carbonsäureanhydride sind die inneren Anhydride von Dicarbonsäuren mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen (einschließlich der Kohlenstoffatome der Carboxylgruppen). Beispiele hierfür sind die Anhydride aliphatischer gesättigter Dicarbonsäuren wie Bernsteinsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, Adipinsäureanhydrid, Pimelinsäureanhydrid, Azelainsäureanhydrid und Sebacinsäureanhydrid; die Anhydride aliphatischer einfach ungesättigter Dicarbonsäuren, wie Maleinsäureanhydrid; und die Anhydride aromatischer Dicarbonsäuren, wie Phthalsäureanhydrid.C 4 -C 20 carboxylic anhydrides are the internal anhydrides of dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms (including the carbon atoms of the carboxyl groups). Examples of these are the anhydrides of aliphatic saturated dicarboxylic acids such as succinic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, pimelic anhydride, azelaic anhydride and sebacic anhydride; the anhydrides of aliphatic monounsaturated dicarboxylic acids, such as maleic anhydride; and the anhydrides of aromatic dicarboxylic acids, such as phthalic anhydride.

Aliphatische C2-C20-Ether sind Verbindungen der Formel R-O-R', worin R und R' unabhängig voneinander für einen linearen oder verzweigten aliphatischen Rest, vorzugsweise für einen linearen oder verzweigten Alkylrest, mit 1 bis 19 Kohlenstoffatomen stehen, mit der Maßgabe, dass die Summe der Kohlenstoffatome der Reste R und R' für eine Zahl von 2 bis 20 steht. Beispiele sind Dimethylether, Diethylether, Dipropylether, Diisopropylether, Dibutylether, Methyl-tert-butylether, Ethyl-tert-Butylether, Propyl-tert-butylether, Isopropyl-tert-butylether und dergleichen.Aliphatic C 2 -C 20 ethers are compounds of the formula RO-R ', wherein R and R' independently of one another represent a linear or branched aliphatic radical, preferably a linear or branched alkyl radical having 1 to 19 carbon atoms, with the proviso in that the sum of the carbon atoms of the radicals R and R 'is from 2 to 20. Examples are dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, methyl tert-butyl ether, ethyl tert-butyl ether, propyl tert-butyl ether, isopropyl tert-butyl ether and the like.

Cyclische C4-C10-Ether sind formal innere Ether von Diolen, vorzugsweise von Alkyldiolen, besonders bevorzugt von α,ω-Alkyldiolen, mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen. Beispiele hierfür sind Terahydrofuran sowie 1,3- und 1,4-Dioxan.Cyclic C 4 -C 10 ethers are formally internal ethers of diols, preferably of alkyl diols, more preferably of α, ω-alkyl diols having from 4 to 10 carbon atoms. Examples include terahydrofuran and 1,3- and 1,4-dioxane.

Die nachfolgend gemachten Angaben zu einzelnen bevorzugten Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtungen gelten sowohl allein für sich genommen als auch in jeder möglichen Kombination miteinander.The below given details of individual preferred features the inventive method and the invention Devices are considered as taken alone also in every possible combination with each other.

Der Begriff ”flüssige Ströme” bezieht sich auf den Aggregatzustand wie er unter den Bedingungen des Schritts (b) vorliegt. So kann beispielsweise eine Komponente, die bei Raumtemperatur (25°C) und Atmosphärendruck gasförmig ist, als flüssiger Strom bereitgestellt werden, wenn sie unter den Temperatur- und/oder Druckbedingungen des Schritts (b) vorgelegt wird (z. B. niedrige Temperatur und/oder erhöhter Druck).The term "liquid streams" refers to the state of matter as present under the conditions of step (b). For example, a component that can be stored at room temperature (25 ° C) and at atmospheric gas pressure is provided as a liquid stream when presented under the temperature and / or pressure conditions of step (b) (eg, low temperature and / or elevated pressure).

Unter einer Reaktionszone wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Abschnitt eines Reaktors in Strömungsrichtung der flüssigen Stoffströme verstanden, in dem die Polymerisation abläuft. Eine Reaktionszone kann innerhalb eines Teils eines Reaktors, innerhalb eines einzelnen Reaktors oder innerhalb von zwei oder mehr Reaktoren an geordnet sein. In einer bevorzugten Ausführung befindet sich jede Reaktionszone in einem separaten Reaktor.Under a reaction zone is used in the context of the present invention Section of a reactor in the flow direction of the liquid Understood material flows in which the polymerization proceeds. A reaction zone may be within a part of a reactor, within a single reactor or within two or more reactors be ordered to. Located in a preferred embodiment each reaction zone in a separate reactor.

Als zu polymerisierende Monomere kommen alle ethylenisch ungesättigten Monomere in Betracht, die unter kationischen Polymerisationsbedingungen polymerisierbar sind. Beispiele hierfür sind lineare Alkene, wie Ethen, Propen, die n-Butene, wie 1- und 2-n-Buten, die n-Pentene, wie 1- und 2-n-Penten, und die n-Hexene, wie 1-, 2- und 3-n-Hexen, Alkadiene, wie Butadien und Isopren, Isoalkene, wie Isobuten, 2-Methylbuten-1,2-Methylpenten-1,2-Methylhexen-1,2-Ethylpenten-1,2-Ethylhexen-1 und 2-Propylhepten-1, Cycloalkene, wie Cyclopenten und Cyclohexen, vinylaromatische Verbindungen, wie Styrol, α-Methylstyrol, 2-, 3- und 4-Methylstyrol, 4-tert-Butylstyrol sowie q2-, 3- und 4-Chlorstyrol, und Olefine, die eine Silylgruppe aufweisen, wie 1-Trimethoxysilylethen, 1-(Trimethoxysilyl)propen, 1-(Trimethoxysilyl)-2-methylpropen-2, 1-[Tri(methoxyethoxy)silyl]ethen, 1-[Tri(methoxyethoxy)silyl]propen und 1-[Tri(methoxyethoxy)silyl]-2-methylpropen-2, sowie Gemische dieser Monomere.When monomers to be polymerized all come ethylenically unsaturated Monomers under cationic polymerization conditions are polymerizable. Examples of these are linear alkenes, such as Ethene, propene, the n-butenes, such as 1- and 2-n-butene, the n-pentenes, such as 1- and 2-n-pentene, and the n-hexenes, such as 1-, 2- and 3-n-hexene, Alkadienes such as butadiene and isoprene, isoalkenes such as isobutene, 2-methylbutene-1,2-methylpentene-1,2-methylhexene-1,2-ethylpentene-1,2-ethylhexene-1 and 2-propylheps-1, cycloalkenes, such as cyclopentene and cyclohexene, vinylaromatic compounds, such as styrene, α-methylstyrene, 2-, 3- and 4-methylstyrene, 4-tert-butylstyrene and q2, 3- and 4-chlorostyrene, and olefins having a silyl group, such as 1-trimethoxysilylethene, 1- (trimethoxysilyl) propene, 1- (trimethoxysilyl) -2-methylpropene-2, 1- [tri (methoxyethoxy) silyl] ethene, 1- [tri (methoxyethoxy) silyl] propene and 1- [tri (methoxyethoxy) silyl] -2-methylpropene-2, as well as mixtures of these monomers.

Bevorzugte Monomere sind Isobuten, Isobuten-haltige Monomerengemische, vinylaromatische Verbindungen, wie Styrol, Styrol-haltige Monomerengemische, Styrolderivate, insbesondere α-Methylstyrol und 4-Methylstyrol, die oben genannten Cycloalkene, die oben genannten Alkadiene sowie Gemische davon.preferred Monomers are isobutene, isobutene-containing monomer mixtures, vinylaromatic Compounds, such as styrene, styrene-containing monomer mixtures, styrene derivatives, in particular α-methylstyrene and 4-methylstyrene, the above mentioned cycloalkenes, the abovementioned alkadienes and mixtures from that.

Besonders bevorzugte Monomere sind Isobuten, Isobuten-haltige Monomerengemische, vinylaromatische Verbindungen, insbesondere Styrol und Styrol-haltige Monomerengemische, sowie Gemische der vorgenannten Monomere. Insbesondere setzt man in das erfindungsgemäße Polymerisationsverfahren Isobuten, Styrol oder Gemische davon als Monomere ein. Speziell dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Polymerisation von Isobuten oder Isobuten-haltigen Monomerengemischen und noch spezieller von Isobuten.Especially preferred monomers are isobutene, isobutene-containing monomer mixtures, vinyl aromatic compounds, in particular styrene and styrene-containing Monomer mixtures, and mixtures of the aforementioned monomers. Especially if the polymerization process according to the invention is used Isobutene, styrene or mixtures thereof as monomers. specially the process according to the invention serves for the polymerization of isobutene or isobutene-containing monomer mixtures and still more specific of isobutene.

Wird Isobuten oder ein Isobuten-haltiges Monomerengemisch als zu polymerisierendes Monomer eingesetzt, so eignet sich als Isobuten-Quelle sowohl Isobuten selbst als auch Isobuten-haltige C4-Kohlenwasserstoffströme, beispielsweise C4-Raffinate, C4-Schnitte aus der Isobutan-Dehydrierung, C4-Schnitte aus Steamcrackern und aus FCC-Crackern (fluid catalysed cracking), sofern sie weitgehend von darin enthaltenem 1,3-Butadien befreit sind. Geeignete C4-Kohlenwasserstoffströme enthalten in der Regel weniger als 500 ppm, vorzugsweise weniger als 200 ppm, Butadien. Die Anwesenheit von 1-Buten sowie von cis- und trans-2-Buten ist weitgehend unkritisch. Typischerweise liegt die Isobutenkonzentration in den C4-Kohlenwasserstoffströmen im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%. Das Isobuten-haltige Monomerengemisch kann geringe Mengen an Kontaminanten, wie Wasser, Carbonsäuren oder Mineralsäuren enthalten, ohne dass es zu kritischen Ausbeute- oder Selektivitätseinbußen kommt. Es ist zweckdienlich, eine Anreicherung dieser Verunreinigungen zu vermeiden, indem man solche Schadstoffe beispielsweise durch Adsorption an feste Adsorbentien, wie Aktivkohle, Molekularsiebe oder Ionenaustauscher, aus dem Isobuten-haltigen Monomerengemisch entfernt.If isobutene or an isobutene-containing monomer mixture is used as the monomer to be polymerized, the isobutene source is both isobutene itself and also isobutene-containing C 4 hydrocarbon streams, for example C 4 raffinates, C 4 cuts from isobutane dehydrogenation, C 4 slices from steam crackers and fluid catalysed cracking (FCC) crackers, provided that they are largely free of 1,3-butadiene contained therein. Suitable C 4 hydrocarbon streams generally contain less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm, butadiene. The presence of 1-butene and of cis and trans-2-butene is largely uncritical. Typically, the isobutene concentration in the C4 hydrocarbon streams is in the range of 40 to 60 wt .-%. The isobutene-containing monomer mixture may contain small amounts of contaminants, such as water, carboxylic acids or mineral acids, without resulting in critical yield or selectivity losses. It is expedient to avoid an accumulation of these impurities by removing such pollutants from the isobutene-containing monomer mixture, for example by adsorption on solid adsorbents, such as activated carbon, molecular sieves or ion exchangers.

Als Polymerisationskatalysator wird erfindungsgemäß ein Bortrifluoridkomplex mit wenigstens einem Cokatalysator eingesetzt.When Polymerization catalyst according to the invention a Bortrifluoridkomplex used with at least one cocatalyst.

Ein Bortrifluorid-Cokatalysator ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung, die in der Lage ist, mit dem Bortrifluoridmolekül einen Donor-Akzeptor-Komplex zu bilden. Dementsprechend enthält der Cokatalysator ein freies Elektronenpaar, das mit der Elektronenlücke des Bortrifluorids Wechselwirken kann. Die Stärke der Koordinationsbindung kann über einen relativ breiten Bereich variieren, sie muss jedoch ausreichend groß sein, um die Lewissäure-Aktivität des Bortrifluorids zu beeinflussen. Geeignete Cokatalysatoren sind Verbindungen, die Atome mit einem freien Elektronenpaar enthalten, wie O, S oder N, das ausreichend Lewis-basische Eigenschaften besitzt. Geeignete Cokatalysatoren sind beispielsweise Wasser, Alkohole, Carbonsäuren, Anhydride, Aldehyde, Ketone, Nitrile, Phenole und Dialkylether. Der sich mit dem Bortrifluorid bildende Lewis-Donor-Akzeptor-Komplex besitzt bei der Verwendung protischer Donoren, wie Alkohole oder Carbonsäuren, (auch) Brönstedsäure-Eigenschaften.One Boron trifluoride cocatalyst is within the scope of the present invention a compound capable of reacting with the boron trifluoride molecule to form a donor-acceptor complex. Accordingly contains the cocatalyst has a lone pair with the hole in the electron of the boron trifluoride may interact. The strength of coordination can vary over a relatively wide range, they However, it must be sufficiently large to control the Lewis acid activity of the boron trifluoride. Suitable cocatalysts are Compounds containing atoms with a lone pair of electrons such as O, S or N, which has sufficient Lewis basic properties. Suitable cocatalysts are, for example, water, alcohols, Carboxylic acids, anhydrides, aldehydes, ketones, nitriles, phenols and dialkyl ethers. The boron trifluoride-forming Lewis donor-acceptor complex possesses the use of protic donors, such as alcohols or Carboxylic acids, (also) Bronsted acid properties.

Bevorzugt eingesetzte Cokatalysatoren sind sauerstoffhaltige Verbindungen, die wenigstens ein zweibindiges Sauerstoffatom enthalten. Vorzugsweise sind die Sauerstoffverbindungen ausgewählt unter Wasser, aliphatischen C1-C30-Monoalkoholen, aliphatischen C2-C30-Diolen, cycloaliphatischen C3-C30-Monoalkoholen, cycloaliphatischen C3-C30-Diolen, C1-C20-Carbonsäuren, C4-C12-Carbonsäureanhydriden, offenkettigen C2-C20-Ethern und cyclischen C4-C10-Ethern. Besonders bevorzugt sind die Sauerstoff-verbindungen ausgewählt unter Wasser, gesättigten aliphatischen C1-C10-Monoalkoholen, gesättigten aliphatischen C2-C10-Diolen, gesättigten cycloaliphatischen C5-C8-Monoalkoholen, gesättigten cycloaliphatischen C5-C8-Diolen, C1-C10-Carbonsäuren, C4-C6-Carbonsäureanhydriden, offenkettigen C2-C10-Ethern und cyclischen C4-C6-Ethern. Stärker bevorzugt sind die Sauerstoffverbindungen ausgewählt unter Wasser, gesättigten aliphatischen C1-C10-Monoalkoholen und C2-C10-Dialkylethern. Besonders geeignete Bortrifluoridkomplexe besitzen sowohl Lewis- als auch Brönsted säureeigenschaften. Dementsprechend sind noch stärker bevorzugte Sauerstoffverbindungen ausgewählt unter Wasser und gesättigten aliphatischen C1-C4-Monoalkoholen, wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sec-Butanol, Isobutanol und tert-Butanol, und insbesondere unter Wasser und gesättigten aliphatischen C1-C3-Monoalkoholen, wie Methanol, Ethanol, Propanol und Isopropanol. Speziell wird als Cokatalysator Methanol eingesetzt.Cocatalysts which are preferably used are oxygen-containing compounds which contain at least one divalent oxygen atom. Preferably, the oxygen compounds are selected from water, C 1 -C 30 aliphatic monoalcohols, C 2 -C 30 aliphatic diols, C 3 -C 30 cycloaliphatic monoalcohols, cycloaliphatic C 3 -C 30 -diols, C 1 -C 20 -carboxylic acids, C 4 -C 12 -carboxylic anhydrides, open-chain C 2 -C 20 ethers and cyclic C 4 -C 10 ethers. Particularly preferred are the oxygen compounds selected from water, saturated aliphatic C 1 -C 10 monoalcohols, saturated aliphatic C 2 -C 10 diols, saturated cycloaliphatic C 5 -C 8 monoalcohols, saturated cycloaliphatic C 5 -C 8 diols , C 1 -C 10 -carboxylic acids, C 4 -C 6 -carboxylic anhydrides, open-chain C 2 -C 10 ethers and cyclic C 4 -C 6 ethers. More preferably, the oxygen compounds are selected from water, C 1 -C 10 saturated aliphatic monoalcohols, and C 2 -C 10 dialkyl ethers. Particularly suitable boron trifluoride complexes have both Lewis and Brönsted acid properties. Accordingly, even more preferred oxygen compounds are selected from water and saturated aliphatic C 1 -C 4 monoalcohols, such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol and tert-butanol, and especially under water and saturated aliphatic C 1 -C 3 monoalcohols, such as methanol, ethanol, propanol and isopropanol. In particular, methanol is used as cocatalyst.

Im Bortrifluoridkomplex beträgt das Molverhältnis von Bortrifluorid zu Cokatalysator vorzugsweise 1:1 bis 1:10, besonders bevorzugt 1:1 bis 1:5 und insbesondere 1:1 bis 1:3. Der Begriff ”Komplex” im Zusammenhang mit den angegebenen Molverhältnissen von Bortrifluorid zu Cokatalysator soll nicht einschränkend ausgelegt werden und soll vor allem keine einschränkende Aussage über die Koordinationssphäre des Boratoms treffen. Der Begriff ”Komplex” im Zusammenhang mit den angegebenen Molverhältnissen bezieht sich darauf, dass der Bortrifluoridkomplex durch die Umsetzung von Bortrifluorid mit dem Cokatalysator in den oben angegebenen Molverhältnissen erhältlich ist.in the Boron trifluoride complex is the molar ratio from boron trifluoride to cocatalyst preferably 1: 1 to 1:10, especially preferably 1: 1 to 1: 5 and in particular 1: 1 to 1: 3. The term "complex" in the Related to the indicated molar ratios of boron trifluoride to cocatalyst should not be construed restrictive and above all, is not intended to be a limiting statement hit the coordination sphere of the boron atom. The term "complex" in the Related to the indicated molar ratios relates that the boron trifluoride complex is converted by the reaction of Boron trifluoride with the cocatalyst in the above molar ratios is available.

Die Bortrifluoridkomplexe werden Im Allgemeinen durch Einleiten von gasförmigem Bortrifluorid in den oder die betreffenden Cokatalysator(en) oder vorzugsweise in eine Lösung des/der betreffenden Cokatalysators/Cokatalysatoren in einem Lösungsmittel hergestellt. Die Darstellung dieser Komplexe erfolgt in der Regel bei Temperaturen von –60 bis +40°C, vorzugsweise bei –20 bis +40°C. Die Anwendung tieferer Temperaturen ist ebenfalls möglich, erfordert jedoch einen erhöhten technischen Aufwand zur Erzeugung derart tiefer Temperaturen. Die Komplexbildung von Bortrifluorid mit dem/den Cokatalysator(en) verläuft meist exotherm, weshalb die Reaktionsmischung vorteilhafterweise gekühlt wird, um sie auf der gewünschten Temperatur zu halten. Viele Komplexe des Bortrifluorids mit Cokatalysatoren sind bei tiefen Temperaturen hochviskose Flüssigkeiten oder, wie beispielsweise die Bortrifluoridkomplexe mit mehrwertigen sekundären Alkoholen, sogar Feststoffe. In solchen Fällen ist es vorteilhaft, die Bortrifluoridkomplexe in einem Lösungsmittel zu erzeugen. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Kohlenwasserstoffe, wie Pentan, Hexan und Isooctan, oder halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid oder Chloroform. Es können selbstverständlich auch Lösungsmittelgemische verwendet werden. In der Regel gilt, dass je polarer das verwendete Lösungsmittel ist, desto besser die gebildeten Bortrifluoridkomplexe darin löslich sind. Die Bortrifluoridkomplexe werden vorzugsweise in separaten Reaktoren vor ihrer Bereitstellung in Schritt (a) vorgebildet, nach ihrer Bildung zwischengelagert und je nach Bedarf als flüssiger Strom bereitgestellt. Zur Zwischenlagerung werden die Lösungen der vorgeformten Bortrifluoridkomplexe, gegebenenfalls nach Verdünnung mit weiterem Lösungsmittel, zweckmäßigerweise in kühlbare Behälter gefüllt und bei Temperaturen von im allgemeinen unter 0°C bis zu ihrem Gebrauch gelagert.The Boron trifluoride complexes are generally prepared by introducing gaseous boron trifluoride in or the relevant Cocatalyst (s) or preferably in a solution of the / cocatalyst / cocatalysts in a solvent produced. The representation of these complexes is usually at Temperatures from -60 to + 40 ° C, preferably at -20 to + 40 ° C. The application of lower temperatures is also possible, but requires an increased technical Effort to produce such low temperatures. The complex formation of boron trifluoride with the cocatalyst (s) usually exothermic, which is why the reaction mixture advantageously Is cooled to the desired temperature to keep. Many complexes of boron trifluoride with cocatalysts are highly viscous liquids at low temperatures or, such as the boron trifluoride complexes with polyvalent ones secondary alcohols, even solids. In such cases it is advantageous to the Bortrifluoridkomplexe in a solvent to create. Suitable solvents are, for example Hydrocarbons, such as pentane, hexane and isooctane, or halogenated Hydrocarbons, such as methylene chloride or chloroform. It can of course also solvent mixtures be used. As a rule, the more polar the used Solvent is, the better the formed boron trifluoride complexes are soluble in it. The Bortrifluoridkomplexe are preferably in preformed for separate reactors prior to their provision in step (a), stored after their formation and as needed liquid Electricity provided. For temporary storage, the solutions the preformed boron trifluoride complexes, optionally after dilution with further solvent, conveniently filled in coolable containers and at Temperatures of generally below 0 ° C to their Use stored.

In Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden wenigstens zwei flüssige Ströme, z. B. zwei, drei oder vier Ströme, welche die für die Polymerisation erforderlichen Edukte (wenigstens ein Monomer, wenigstens ein Bortrifluoridkomplex, Lösungsmittel) enthalten, bereitgestellt. Bevorzugt werden zwei oder drei Ströme und insbesondere zwei Ströme bereitgestellt.In Step (a) of the method according to the invention at least two liquid streams, e.g. B. two, three or four streams which are for polymerization required educts (at least one monomer, at least one boron trifluoride complex, Solvent). To be favoured two or three streams and in particular two streams provided.

Die Ströme müssen flüssig sein, d. h. wenn eine der Komponenten bei den gegebenen Bedingungen der Schritte (a), (b) und (c) und insbesondere (b) und (c) nicht flüssig ist, muss sie in einem Lösungsmittel gelöst vorliegen.The Streams must be liquid, d. H. if one of the components under given conditions of steps (a), (b) and (c) and in particular (b) and (c) are not liquid is, it must be dissolved in a solvent.

Als Lösungsmittel kommen alle niedermolekularen, organischen Verbindungen oder deren Gemische in Betracht, die eine geeignete Dielektrizitätskonstante und keine abstrahierbaren Protonen aufweisen und die unter den Misch- und Polymerisationsbedingungen flüssig sind. Bevorzugte Lösungsmittel sind Kohlenwasserstoffe, z. B. acyclische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 8 und vorzugsweise 3 bis 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere Alkane, wie Ethan, Iso- und n-Propan, n-Butan und seine Isomeren, n-Pentan und seine Isomeren, n-Hexan und seine Isomeren, n-Heptan und seine Isomeren, sowie n-Octan und seine Isomeren, cyclische Alkane mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen wie Cyclopentan, Methylcyclopentan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Cycloheptan, acyclische Alkene mit vorzugsweise 2 bis 8 Kohlenstoffatomen wie Ethen, Iso- und n-Propen, n-Buten, n-Penten, n-Hexen und n-Hepten, cyclische Olefine wie Cyclopenten, Cyclohexen und Cyclohepten, aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Xylol, Ethylbenzol, sowie halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, z. B. wie Chlormethan, Dichlormethan, Trichlormethan, Chlorethan, 1,2-Dichlorethan und 1,1,1-Trichlorethan und 1-Chlorbutan, sowie halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe wie Chlorbenzol, 1,2-Dichlorbenzol und Fluorbenzol. Die als Lösungsmittel verwendeten halogenierten Kohlenwasserstoffe umfassen keine Verbindungen, worin Halogenatome an sekundären oder tertiären Kohlenstoffatomen sitzen.Suitable solvents are all low molecular weight, organic compounds or mixtures thereof, which have a suitable dielectric constant and no abstractable protons and which are liquid under the mixing and polymerization conditions. Preferred solvents are hydrocarbons, e.g. B. acyclic hydrocarbons having 2 to 8 and preferably 3 to 8 carbon atoms, in particular alkanes, such as ethane, iso and n-propane, n-butane and its isomers, n-pentane and its isomers, n-hexane and its isomers, n -Heptane and its isomers, and also n-octane and its isomers, cyclic alkanes having 5 to 8 carbon atoms, such as cyclopentane, methylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, cycloheptane, acyclic alkenes preferably having 2 to 8 carbon atoms, such as ethene, iso- and n-propene, n-butene, n-pentene, n-hexene and n-heptene, cyclic olefins such as cyclopentene, cyclohexene and cycloheptene, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, ethylbenzene, and halogenated hydrocarbons such as halo nierte aliphatic hydrocarbons, eg. As such as chloromethane, dichloromethane, trichloromethane, chloroethane, 1,2-dichloroethane and 1,1,1-trichloroethane and 1-chlorobutane, and halogenated aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene and fluorobenzene. The halogenated hydrocarbons used as solvents do not include compounds in which halogen atoms are attached to secondary or tertiary carbon atoms.

Besonders bevorzugte Lösungsmittel sind die oben genannten Alkane, insbesondere Hexan und Heptan, und die halogenierten Alkane, insbesondere Methylenchlorid und Chlorbutan, sowie Gemische davon. Besonders bevorzugt sind aber auch Lösungsmittelgemische, die wenigstens einen halogenierten Kohlenwasserstoff, insbesondere wenigstens ein Chloralkan, und wenigstens einen aliphatischen Kohlenwasserstoff, insbesondere wenigstens ein Alkan umfassen. Das Volumenverhältnis von Kohlen wasserstoff zu halogeniertem Kohlenwasserstoff liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 1:10 bis 10:1, besonders bevorzugt im Bereich von 4:1 bis 1:4 und insbesondere im Bereich von 3:1 bis 1:3. Werden Lösungsmittelgemische eingesetzt, so können die Gemische auch erst während des Mischvorgangs (b) gebildet werden, beispielsweise durch Mischen von zwei oder mehreren Strömen, die verschiedene Lösungsmittel enthalten. Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, dass verschiedene Komponenten, wie Monomer und Bortrifluoridkomplex, die in unterschiedlichen Lösungsmitteln eine ausreichend gute Löslichkeit besitzen, zuerst in dem für sie jeweils optimalen Lösungsmittel gelöst werden und erst beim Mischen in Schritt (b) mit einem weniger optimalen Lösungsmittel in Kontakt kommen. Auf diese Weise werden Dosierungs- und Verstopfungsprobleme bei der Überführung der bereitgestellten Ströme in den Mischungsschritt (b) vermieden. Andererseits erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Verwendung von Lösungsmitteln, die die darin zu lösende Komponente nicht oder nicht vollständig lösen, ohne dass es zu Verstopfungsproblemen kommt, da der Mikromischer für die Ausbildung einer ausreichend feinverteilen Dispersion sorgt. So kann beispielsweise der Bortrifluoridkomplex in einem der obengenannten Alkane oder Cycloalkane dispergiert, vorzugsweise in einem der oben genannten Alkane und insbesondere in Hexan oder Heptan, in Schritt (a) bereitgestellt werden, ohne dass es zu Verstopfungen im Reaktionssystem kommt. Speziell verwendet man jedoch als Lösungsmittel für den Bortrifluoridkomplex halogenierten Alkane, insbesondere Methylenchlorid, Chlorbutan oder Gemische davon. Wenn das wenigstens eine Monomer auch in einem Lösungsmittel bereitgestellt werden soll, verwendet man vorzugsweise ein Lösungsmittel, in welchem dieses gut löslich ist, vorzugsweise eines der oben genannten Alkane, insbesondere Hexan, Heptan oder Gemische davon.Especially preferred solvents are the abovementioned alkanes, especially hexane and heptane, and the halogenated alkanes, in particular Methylene chloride and chlorobutane, and mixtures thereof. Especially but are also preferred solvent mixtures, at least a halogenated hydrocarbon, in particular at least one Chloroalkane, and at least one aliphatic hydrocarbon, in particular at least one alkane. The volume ratio From carbon hydrogen to halogenated hydrocarbon is thereby preferably in the range from 1:10 to 10: 1, more preferably in the Range of 4: 1 to 1: 4 and in particular in the range of 3: 1 to 1: 3. If solvent mixtures are used, then the mixtures also formed only during the mixing process (b) be, for example by mixing two or more streams, containing different solvents. This approach offers the advantage of having different components, such as monomer and Boron trifluoride complex in different solvents have sufficiently good solubility, first in the for each optimum solvent solved and only when mixing in step (b) with a less optimal Solvent come into contact. That way Dosage and constipation problems during transfer the streams provided in the mixing step (b) avoided. On the other hand, the invention allows Process the use of solvents that are in it component to be dissolved is not or not completely solve, without causing constipation problems because the micromixer for the training of a sufficient fine distribution Dispersion ensures. For example, the boron trifluoride complex dispersed in one of the abovementioned alkanes or cycloalkanes, preferably in one of the above-mentioned alkanes and in particular in hexane or heptane, in step (a), without that there are blockages in the reaction system. Specially used however, as a solvent for the boron trifluoride complex halogenated alkanes, in particular methylene chloride, chlorobutane or Mixtures thereof. If the at least one monomer is also in a solvent is to be provided, it is preferable to use a solvent, in which this is well soluble, preferably one of above-mentioned alkanes, in particular hexane, heptane or mixtures from that.

Die in Schritt (a) bereitgestellten Ströme können nur Einzelkomponenten (z. B. ein Monomer, einen Bortrifluoridkomplex, jeweils optional in einem Lösungsmittel(gemisch)) oder aber Gemische der Einzelkomponenten enthalten. Dabei gilt jedoch die Maßgabe, dass der/die Bortrifluoridkomplex(e) nicht im Gemisch mit dem/den Monomeren bereitgestellt werden darf/dürfen, da sie bereits vor Erreichen des/der Mischer(s) oder jedenfalls vor Erreichen der Reaktionszone miteinander reagieren würden, was die Polymerisationsreaktion beeinträchtigen würde.The streams provided in step (a) only individual components (eg a monomer, a boron trifluoride complex, each optionally in a solvent (mixture)) or but contain mixtures of the individual components. However, it is true the proviso that the boron trifluoride complex (s) is not may be provided in admixture with the monomer (s), since they are already before reaching the mixer (s) or anyway react before reaching the reaction zone, which would affect the polymerization reaction.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (a)

  • (i-1) wenigstens ein flüssiger Strom, der wenigstens ein kationisch polymerisierbares Monomer und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält; und
  • (ii-1) wenigstens ein flüssiger Strom, der wenigstens einen Bortrifluoridkomplex mit wenigstens einem Cokatalysator und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält;
bereitgestellt.In a preferred embodiment, in step (a)
  • (i-1) at least one liquid stream containing at least one cationically polymerizable monomer and optionally at least one solvent; and
  • (ii-1) at least one liquid stream containing at least one boron trifluoride complex with at least one cocatalyst and optionally at least one solvent;
provided.

Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn

  • (i-1) ein flüssiger Strom, der wenigstens ein kationisch polymerisierbares Monomer und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält; und
  • (ii-1) ein flüssiger Strom, der wenigstens einen Bortrifluoridkomplex mit wenigstens einem Cokatalysator und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält; bereitgestellt wird.
It is particularly preferred if
  • (i-1) a liquid stream containing at least one cationically polymerizable monomer and optionally at least one solvent; and
  • (ii-1) a liquid stream containing at least one boron trifluoride complex with at least one cocatalyst and optionally at least one solvent; provided.

Stärker bevorzugt ist es dabei, wenn

  • (i-1) ein flüssiger Strom, der ein kationisch polymerisierbares Monomer und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält; und
  • (ii-1) ein flüssiger Strom, der einen Bortrifluoridkomplex mit einem Cokatalysator und wenigstens ein Lösungsmittel enthält;
bereitgestellt wird.It is more preferable if
  • (i-1) a liquid stream containing a cationically polymerizable monomer and optionally at least one solvent; and
  • (ii-1) a liquid stream containing a boron trifluoride complex with a cocatalyst and at least one solvent;
provided.

In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (a)

  • (i-2) wenigstens ein flüssiger Strom, der wenigstens ein kationisch polymerisierbares Monomer und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält;
  • (ii-2) wenigstens ein flüssiger Strom, der wenigstens einen Bortrifluoridkomplex mit wenigstens einem Cokatalysator und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält; und
  • (iii-2) wenigstens ein flüssiger Strom, der wenigstens ein Lösungsmittel enthält;
bereitgestellt.In an alternative preferred embodiment, in step (a)
  • (i-2) at least one liquid stream containing at least one cationically polymerizable monomer and optionally at least one solvent;
  • (ii-2) at least one liquid stream containing at least one boron trifluoride complex with at least one cocatalyst and optionally at least one solvent; and
  • (iii-2) at least one liquid stream containing at least one solvent;
provided.

Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn

  • (i-2) ein flüssiger Strom, der wenigstens ein kationisch polymerisierbares Monomer und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält;
  • (ii-2) ein flüssiger Strom, der wenigstens einen Bortrifluoridkomplex mit wenigstens einem Cokatalysator und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält; und
  • (iii-2) ein flüssiger Strom, der wenigstens ein Lösungsmittel enthält;
bereitgestellt wird.It is particularly preferred if
  • (i-2) a liquid stream containing at least one cationically polymerizable monomer and optionally at least one solvent;
  • (ii-2) a liquid stream containing at least one boron trifluoride complex with at least one cocatalyst and optionally at least one solvent; and
  • (iii-2) a liquid stream containing at least one solvent;
provided.

Insbesondere wird in Schritt (a) jedoch

  • (i-1) ein flüssiger Strom, der wenigstens ein kationisch polymerisierbares Monomer und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält; und
  • (ii-1) ein flüssiger Strom, der wenigstens einen Bortrifluoridkomplex mit wenigstens einem Cokatalysator und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält;
bereitgestellt.In particular, however, in step (a)
  • (i-1) a liquid stream containing at least one cationically polymerizable monomer and optionally at least one solvent; and
  • (ii-1) a liquid stream containing at least one boron trifluoride complex with at least one cocatalyst and optionally at least one solvent;
provided.

Bevorzugt wird der wenigstens eine Bortrifluoridkomplex in wenigstens einem Lösungsmittel bereitgestellt.Prefers is the at least one boron trifluoride complex in at least one Solvent provided.

Speziell wird in Schritt (a) dementsprechend

  • (i-1) ein flüssiger Strom, der wenigstens ein kationisch polymerisierbares Monomer und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält; und
  • (ii-1) ein flüssiger Strom, der einen Bortrifluoridkomplex mit einem Cokatalysator und wenigstens ein Lösungsmittel enthält;
bereitgestellt.Specifically, in step (a), accordingly
  • (i-1) a liquid stream containing at least one cationically polymerizable monomer and optionally at least one solvent; and
  • (ii-1) a liquid stream containing a boron trifluoride complex with a cocatalyst and at least one solvent;
provided.

Einige kationisch polymerisierbare Monomere sind bei den geeigneten Misch- und Reaktionstemperaturen (siehe unten) flüssig und können daher auch ohne Lösungsmittel bereitgestellt werden. Ist dies jedoch nicht der Fall, so werden auch die Monomere in einem Lösungsmittel gelöst bereitgestellt.Some cationically polymerizable monomers are present in the appropriate mixing and reaction temperatures (see below) are liquid and can therefore also be provided without solvent. is but this is not the case, so are the monomers in one Solvent dissolved provided.

Bezüglich geeigneter und bevorzugter Monomere, Bortrifluoridkomplexe und Lösungsmittel wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.In terms of suitable and preferred monomers, Bortrifluoridkomplexe and solvent Reference is made to the above statements.

Die für die jeweilige Komponente (Monomer, Bortrifluoridkomplex) geeigneten Lösungsmittel werden durch die physikalischen Eigenschaften der zu lösenden Verbindung, wie Dielektrizitätskonstante, Stabilität im jeweiligen Lösungsmittel etc. bedingt und sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt oder können anhand von einfachen Vorversuchen ermittelt werden.The for the respective component (monomer, boron trifluoride complex) suitable solvents are determined by the physical Properties of the compound to be dissolved, such as dielectric constant, Stability in the respective solvent etc. conditioned and are generally known or can be known to the person skilled in the art be determined by simple preliminary tests.

Die in Schritt (a) bereitgestellten flüssigen Ströme werden anschließend dem Mischschritt (b) unterworfen.The in step (a) provided liquid streams are then subjected to the mixing step (b).

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Vermischen der flüssigen Ströme bei oder unterhalb der Reaktionstemperatur der nachfolgenden Polymerisation. Die Reaktionstemperatur wird dabei als die Temperatur definiert, bei der die Polymerisation in der Reaktionszone durchgeführt wird. Handelt es sich um ein Temperaturintervall, so ist die niedrigste in der Reaktionszone eingestellte Temperatur gemeint. Dadurch kann eine Initiierung des Reaktionsgemisches während des Mischvorgangs vermieden und ein definierter Reaktionsstart und definierte Verweilzeiten in der nachfolgenden Polymerisation erhalten werden.In In a preferred embodiment, the mixing takes place the liquid streams at or below the reaction temperature the subsequent polymerization. The reaction temperature is thereby as the temperature at which the polymerization in the Reaction zone is performed. If it is a temperature interval, this is the lowest temperature set in the reaction zone meant. This can initiate the reaction mixture during the mixing process avoided and a defined reaction start and defined residence times in the subsequent polymerization become.

Vorzugsweise erfolgt das Vermischen bei –100 bis 10°C, besonders bevorzugt –80 bis 0°C, stärker bevorzugt –50 bis 0°C und insbesondere –30 bis 0°C.Preferably, the mixing is carried out at -100 to 10 ° C, more preferably -80 to 0 ° C, stronger be preferably -50 to 0 ° C and especially -30 to 0 ° C.

Die Mischtemperatur wird in der Regel durch die Temperatur der in Schritt (a) bereitgestellten Ströme (d. h. Abkühlen der Ströme auf die gewünschte Mischtemperatur) eingestellt. Zusätzlich können jedoch auch die Mischer selbst gekühlt werden, was sich insbesondere dann anbietet, wenn der Mischvorgang exotherm verläuft.The Mixing temperature is usually determined by the temperature in step (a) provided streams (i.e., cooling the Currents to the desired mixing temperature). In addition, however, the mixers themselves can be cooled, which is especially useful if the mixing process is exothermic.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Vermischen der flüssigen Ströme einstufig in einem Mischer mit Mikrostrukturen (= Mikromischer). Hierfür werden alle in Schritt (a) bereitgestellten flüssigen Ströme in einen Mikromischer geführt und gemischt.In In a first preferred embodiment, the mixing takes place the liquid streams in one stage in a mixer with microstructures (= micromixer). For this all will in step (a) provided liquid streams fed into a micromixer and mixed.

In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Vermischen der flüssigen Ströme mehrstufig, wobei zumindest der in Strömungsrichtung letzte Mischer vor Eintritt in die Reaktionszone(n) ein Mischer mit Mikrostrukturen ist.In an alternatively preferred embodiment, the Mixing the liquid streams in several stages, wherein at least the last mixer in the flow direction before entry in the reaction zone (s) is a mixer with microstructures.

Das mehrstufige Mischen erfolgt selbstverständlich nur dann, wenn wenigstens drei flüssige Ströme gemischt werden sollen.The Of course, multilevel mixing is only possible when at least three liquid streams are mixed should be.

Beim mehrstufigen Mischen ist es bevorzugt, den Strom oder die Ströme, die den wenigstens einen Bortrifluoridkomplex enthalten, als letzte Komponente zuzumischen, um zu vermeiden, dass die Polymerisation zu früh, d. h. vor Eintritt des in Schritt (b) erzeugten Reaktionsgemischs in die Reaktionszone, einsetzt. Vorzugsweise ist wenigstens derjenige Mischer, in welchem der oder die Ströme, die den wenigstens einen Bortrifluoridkomplex enthalten, eingemischt wird/werden, ein Mikromischer.At the multistage mixing, it is preferred to use the stream or streams, containing the at least one boron trifluoride complex, as the last Add component to avoid the polymerization too early, d. H. before the occurrence of the step (b) generated Reaction mixture in the reaction zone, is used. Preferably at least that mixer in which the one or more streams, which contain the at least one boron trifluoride complex mixed will / become a micromixer.

Bevorzugt ist das einstufige Mischen.Prefers is the one-step mixing.

Zum Mischen können bei x im jeweiligen Mischer zu mischende Komponenten x Ströme, die die einzelnen Komponenten enthalten, bereitgestellt und in den Mischer geführt werden. Bevorzugt werden jedoch Vorgemische eingesetzt. So kann zunächst beispielsweise eine Vormischung aus verschiedenen Monomeren und gegebenenfalls Lösungsmittel hergestellt und als ein erster flüssiger Strom bereitgestellt werden und erst dann mit dem/den weiteren Strom/Strömen gemäß Schritt (b) gemischt werden. Bei der Herstellung des Vorgemischs können sowohl herkömmliche Mischer als auch Mikromischer eingesetzt werden. Herkömmliche Mischer sind für die Herstellung der hier beschriebenen Vormischung in den meisten Fällen völlig ausreichend.To the Mixing can be mixed at x in each mixer Components x streams containing the individual components be prepared and fed into the mixer. Prefers however, premixes are used. So first of all for example, a premix of various monomers and optionally, solvent and prepared as a first be provided with liquid electricity and then with the further current (s) according to step (b) are mixed. In the preparation of the premix can Both conventional mixers and micro mixers are used become. Conventional mixers are for manufacturing the premix described here in most cases completely adequate.

Die Verweilzeit in den einzelnen Mischern und insbesondere in demjenigen Mischer, in welchem der wenigstens eine Bortrifluoridkomplex eingemischt wird und der vorzugsweise ein Mikromischer ist, muss so kurz sein, dass keine spontane Polymerisation einsetzt, da ansonsten der Mischer und insbesondere ein Mikromischer verstopfen und vollständig ausfallen könnte. Vorzugsweise beträgt die Verweilzeit in demjenigen Mischer, in welchem der wenigstens eine Bortrifluoridkomplex eingemischt wird, weniger als eine Sekunde. In den gegebenenfalls eingesetzten übrigen Mischern, die dem Mischer, in dem der wenigstens eine Bortrifluoridkomplex eingemischt wird, vorgelagert sind, kann die Verweilzeit etwas länger sein.The Residence time in the individual mixers and especially in that one Mixer in which the at least one boron trifluoride complex is mixed and which is preferably a micromixer, must be so short that no spontaneous polymerization begins, otherwise the mixer and especially a micromixer clog up and completely could fail. Preferably, the residence time in the mixer in which the at least one boron trifluoride complex is mixed, less than a second. In the if necessary used remaining mixers to the mixer, in the the at least one boron trifluoride complex is mixed in, upstream are, the residence time can be slightly longer.

Bezüglich geeigneter und bevorzugter Mischer und insbesondere Mikromischer wird auf die Ausführungen zu den erfindungsgemäßen Vorrichtungen verwiesen.In terms of suitable and preferred mixer and in particular micromixer is based on the comments on the invention Directed devices.

Das in Schritt (b) erhaltene Reaktionsgemisch wird anschließend in eine Reaktionszone geführt und der Polymerisation unterworfen (Schritt (c)).The in step (b) obtained reaction mixture is then passed into a reaction zone and subjected to polymerization (Step (c)).

Die Polymerisation kann einstufig oder in zwei oder mehr als zwei, d. h. in 2, 3, 4, 5 oder mehr Stufen, erfolgen. Vorzugsweise erfolgt sie einstufig.The Polymerization may be one-step or two or more than two, d. H. in 2, 3, 4, 5 or more stages. Preferably takes place they single-stage.

Im Falle einer mehrstufigen Polymerisation kann zwischen wenigstens zwei der Polymerisationsstufen wenigstens ein zusätzlicher Strom (beispielsweise ein, zwei, drei, vier oder fünf Ströme) zugemischt werden. Dabei kann es sich um einen monomerhaltigen Strom, Bortrifluoridkomplex-haltigen Strom, eine Mischung daraus und/oder um einen beliebigen anderen Stoffstrom handeln.in the Case of multi-stage polymerization can be between at least two of the polymerization stages at least one additional Current (for example, one, two, three, four, or five streams) be mixed. This may be a monomer-containing stream, Boron trifluoride complex-containing stream, a mixture thereof and / or to act any other material flow.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird/werden dabei der/die zusätzliche(n) Strom/Ströme über einen Mischer mit Mikrostrukturen zugemischt. Besonders bevorzugt wird zum Vermischen dieses zusätzlichen Stroms bzw. dieser zusätzlichen Ströme und für die weitere. Reaktion wenigstens ein Reaktor mit Mischfunktion eingesetzt.In In a preferred embodiment, the person is / are additional power (s) over one Mixer with microstructures mixed. Particularly preferred for mixing this additional stream or this additional Streams and for the others. Reaction at least a reactor with mixing function used.

Die Polymerisation wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von –100 bis 10°C, besonders bevorzugt –80 bis 5°C, stärker bevorzugt –50 bis 0°C, noch stärker bevorzugt –40 bis 0°C, insbesondere –35 bis 0°C und speziell –30 bis 0°C durchgeführt.The Polymerization is preferably at a temperature in the range from -100 to 10 ° C, more preferably -80 to 5 ° C, more preferably -50 to 0 ° C, even more preferably -40 to 0 ° C, especially -35 to 0 ° C and especially -30 to 0 ° C performed.

Die Polymerisation kann selbstverständlich ebenso erfolgreich bei niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden, was jedoch aus rein energietechnischen und wirtschaftlichen Gründen nicht bevorzugt ist.The Of course, polymerization can be equally successful at lower temperatures, however purely for energy and economic reasons is not preferred.

Die Polymerisationstemperatur wird einerseits durch die Temperatur des in Schritt (b) erhaltenen Reaktionsgemischs eingestellt. Diese wird wiederum durch die Temperatur der in Schritt (a) bereitgestellten Ströme sowie gegebenenfalls durch die Kühlung an den Mischern vorgegeben. Da die Polymerisation in der Regel exotherm verläuft, ist es andererseits häufig erforderlich, dass auch die Reaktionszone, in der die Polymerisation stattfindet, gekühlt wird. Dementsprechend ist die Reaktionszone bzw. der Reaktor, in welchem diese angeordnet ist, vorzugsweise temperierbar und besitzt vorzugsweise eine gute Wärmeaustauschfähigkeit. Bezüglich geeigneter Reaktionszonen bzw. sie enthaltender Reaktoren wird auf die nachstehenden Ausführungen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen.The Polymerization temperature is determined on the one hand by the temperature of the adjusted in step (b) obtained reaction mixture. This one will again by the temperature provided in step (a) Currents and optionally by the cooling specified at the mixers. As the polymerization is usually exothermic on the other hand, it is often necessary to that also the reaction zone in which the polymerization takes place, is cooled. Accordingly, the reaction zone or the reactor in which it is arranged, preferably tempered and preferably has a good heat exchange ability. With regard to suitable reaction zones or containing them Reactors will be referred to the following to the invention Device directed.

Die Polymerisation erfolgt üblicherweise unter atmosphärischem Druck, sie kann jedoch auch unter vermindertem oder erhöhtem Druck ablaufen. Ein geeigneter Druckbereich liegt zwischen 1 und 25 bar.The Polymerization is usually carried out under atmospheric pressure Pressure, but it may also be diminished or increased Pressure to expire. A suitable pressure range is between 1 and 25 bar.

Speziell bei Isobuten als zu polymerisierendem Monomer ist der Reaktionsdruck bei Reaktionstemperaturen unterhalb –10°C von untergeordneter Bedeutung, da Isobuten bei diesen Temperaturen kondensiert vorliegt und damit praktisch nicht weiter komprimierbar ist. Nur bei höheren Temperaturen und/oder bei der Verwendung von noch niedriger siedenden Lösungsmitteln wie Ethen oder Propen arbeitet man vorzugsweise bei erhöhtem Reaktionsdruck, beispielsweise bei einem Druck von 3 bis 20 bar.specially for isobutene as the monomer to be polymerized is the reaction pressure at reaction temperatures below -10 ° C of Of minor importance, since isobutene is condensed at these temperatures and thus is practically not compressible. Only at higher Temperatures and / or when using even lower boiling Solvents such as ethene or propene are preferably added increased reaction pressure, for example at a pressure from 3 to 20 bar.

Die Verweilzeit in der Reaktionszone für die Polymerisation liegt vorzugsweise im Bereich von 5 sec bis 30 min, besonders bevorzugt im Bereich von 10 sec bis 15 min und insbesondere im Bereich von 2 min bis 10 min.The Residence time in the reaction zone for the polymerization is preferably in the range of 5 seconds to 30 minutes, more preferably in the range of 10 seconds to 15 minutes and in particular in the range of 2 min to 10 min.

Es versteht sich von selbst, dass man die Polymerisation unter weitgehend aprotischen, insbesondere unter wasserfreien, Reaktionsbedingungen durchführt. Unter aprotischen beziehungsweise wasserfreien Reaktionsbedingungen versteht man, dass der Wassergehalt (bzw. der Gehalt an protischen Verunreinigungen) im Reaktionsgemisch weniger als 50 ppm und insbesondere weniger als 5 ppm beträgt. In der Regel wird man daher die Einsatzstoffe vor ihrer Verwendung physikalisch und/oder durch chemische Maßnahmen trocknen. Insbesondere hat es sich bewährt, die bevorzugt als Lösungsmittel eingesetzten ungesättigten aliphatischen oder alicyclischen Kohlenwasserstoffe nach üblicher Vorreinigung und Vortrocknung mit einer metallorganischen Verbindung, beispielsweise einer Organolithium-, Organomagnesium- oder Organoaluminium-Verbindung zu versetzen, in einer Menge, die ausreicht, um die Wasserspuren aus dem Lösungsmittel zu entfernen. In ähnlicher Weise kann man auch mit den zu polymerisierenden Monomeren, insbesondere dem Isobuten oder Isobuten-haltigen Mischungen verfahren. Je nach Reinheitsgrad und Art der Lösungsmittel und Monomere kann auch eine Destillation ausreichend sein, um im Wesentlichen wasserfreie Einsatzstoffe zur Verfügung zu stellen.It It goes without saying that the polymerization is largely under aprotic, especially under anhydrous, reaction conditions performs. Under aprotic or anhydrous Reaction conditions are understood to mean that the water content (or the Content of protic impurities) in the reaction mixture less than 50 ppm and in particular less than 5 ppm. As a rule, therefore, one will use the starting materials before their use dry physically and / or by chemical means. Especially it has been proven, preferably as a solvent used unsaturated aliphatic or alicyclic Hydrocarbons after conventional pre-cleaning and predrying with an organometallic compound, for example an organolithium, Organomagnesium or organoaluminum compound, in an amount sufficient to remove the traces of water from the solvent to remove. In a similar way one can also with the to be polymerized monomers, in particular the isobutene or isobutene-containing Mixtures proceed. Depending on the degree of purity and type of solvent and monomers may also be sufficient for distillation to be in the Essentially anhydrous starting materials available too put.

Die Vorreinigung bzw. Vortrocknung der Lösungsmittel und der Monomere erfolgt in üblicher Weise, vorzugsweise durch Behandlung mit festen Trocknungsmitteln wie Molekularsieben oder vorgetrockneten Oxiden wie Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Calciumoxid oder Bariumoxid. In analoger Weise kann man die Einsatzstoffe trocknen, für die eine Behandlung mit Metallalkylen nicht in Betracht kommt, beispielsweise vinyl aromatische Monomere. Auch eine destillative Vorreinigung bzw. Vortrocknung der Einsatzstoffe ist möglich.The Pre-cleaning or predrying of the solvents and the Monomers in the usual manner, preferably by Treatment with solid drying agents such as molecular sieves or pre-dried oxides such as alumina, silica, calcium oxide or barium oxide. In an analogous manner, the starting materials can be dried, for the treatment with metal alkyls not considered comes, for example, vinyl aromatic monomers. Also a distillative Pre-cleaning or predrying of the starting materials is possible.

Die Komponenten (Monomer, Bortrifluoridkomplex) werden in solchen Mengen in den Strömen in Schritt (a) bereitgestellt und mit solchen Durchflussraten in den Mischvorgang (b) geführt, dass sie in der Polymerisationsreaktion in folgenden Verhältnissen zur Reaktion kommen:
Das Gesamtgewichtsverhältnis von Monomer zu Bortrifluoridkomplex beträgt vorzugsweise 2:1 bis 10.000:1, besonders bevorzugt 2:1 bis 5000:1 und insbesondere 5:1 bis 1000:1.
The components (monomer, boron trifluoride complex) are provided in such amounts in the streams in step (a) and fed into the mixing process (b) at such flow rates that they react in the polymerization reaction in the following proportions:
The total weight ratio of monomer to boron trifluoride complex is preferably 2: 1 to 10,000: 1, more preferably 2: 1 to 5000: 1 and especially 5: 1 to 1000: 1.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt in der wenigstens einen Reaktionszone der Wärmeübergangskoeffizient auf der Seite des Reaktionsmediums wenigstens 50 W/m2K, besonders bevorzugt wenigstens 100 W/m2K, stärker bevorzugt wenigstens 200 W/m2K und insbesondere wenigstens 400 W/m2K. Das Verhältnis von Wärmeaustauschfläche zu Reaktionsvolumen ist vorzugsweise größer als 250 m2/m3, besonders bevorzugt größer als 500 m2/m3, stärker bevorzugt größer als 1000 m2/m3 und insbesondere größer als 2000 m2/m3.In a preferred embodiment of the process according to the invention in the at least one reaction zone, the heat transfer coefficient on the side of the reaction medium at least 50 W / m 2 K, more preferably at least 100 W / m 2 K, more preferably at least 200 W / m 2 K and especially at least 400 W / m 2 K. The ratio of heat exchange surface to reaction volume is preferably greater than 250 m 2 / m 3 , more preferably greater than 500 m 2 / m 3 , more preferably greater than 1000 m 2 / m 3 and in particular greater than 2000 m 2 / m 3 .

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Polymerisation in Schritt (c) wenigstens eine mikrostrukturierte Reaktionszone eingesetzt. Bezüglich der Definition von mikrostrukturierten Reaktionszonen wird auf die Ausführungen zu den erfindungsgemäßen Vorrichtungen verwiesen.In a preferred embodiment of the invention Process becomes at least one for the polymerization in step (c) microstructured reaction zone used. In terms of The definition of microstructured reaction zones is based on Versions of the invention Directed devices.

Vorzugsweise erfolgt die Polymerisation in Schritt (c) in einer einzigen Reaktionszone, die vorzugsweise mikrostrukturiert ist.Preferably the polymerization in step (c) takes place in a single reaction zone, which is preferably microstructured.

Die Polymerisation tritt beim Verweilen des Reaktionsgemischs in der wenigstens einen Reaktionszone ein und wird durch Desaktivieren des Bortrifluoridkomplexes beendet.The Polymerization occurs when the reaction mixture in the at least one reaction zone and is deactivated by deactivation the boron trifluoride complex terminated.

Hierzu wird das Produkt aus der (letzten) Reaktionszone in einen vorzugsweise gerührten Austragsbehälter geführt und einem Reaktionsabbruch unterworfen.For this the product from the (last) reaction zone is in a preferably guided and led discharge container subjected to a reaction stop.

Zum Reaktionsabbruch wird der Bortrifluoridkomplex desaktiviert, beispielsweise durch Zugabe einer protischen Verbindung bzw. durch Einleiten in eine protische Verbindung, insbesondere durch Zugabe von bzw. Einleiten in Wasser, Alkoholen wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, sec-Butanol oder tert-Butanol, oder deren Mischungen mit Wasser, Acetonitril, Ammoniak oder wässrige Lösungen von mineralischen Basen, wie Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxide oder -carbonate.To the Reaction termination of the boron trifluoride complex is deactivated, for example by adding a protic compound or by introducing into a protic compound, in particular by adding or initiating in water, alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol or tert-butanol, or their Mixtures with water, acetonitrile, ammonia or aqueous Solutions of mineral bases, such as alkali or alkaline earth metal hydroxides or carbonates.

Alternativ kann der Reaktionsabbruch auch kontinuierlich erfolgen. Hierzu wird nach der (letzten) Reaktionszone in Strömungsrichtung über eine Zuführung ein flüssiger Strom, der ein Abbruchreagens, z. B. eine oder mehrere der o. g. Verbindungen, enthält, zugeleitet, und das Gemisch durchströmt dann eine Verweilzeitzone, so dass der Katalysator schon vor dem Austragsgefäß desaktiviert wird.alternative the reaction termination can also take place continuously. For this purpose is after the (last) reaction zone in the flow direction over a feed a liquid stream containing a termination reagent, z. B. one or more of the o. G. Compounds contains, supplied and the mixture then flows through a dwell time zone, so that the catalyst deactivates before the discharge vessel becomes.

In der Regel wird das desaktivierte Reaktionsgemisch zum weiteren Aufarbeiten anschließend zum Entfernen von Katalysatorresten extraktiv gereinigt, z. B. durch ein- oder mehrmaliges Waschen mit Wasser oder Methanol, und dann destillativ in nicht umgesetztes Monomer, Lösungsmittel, Oligomere und Polymere aufgetrennt. Destillativ gewonnen Monomere, Lösungsmittel und Oligomere können gewünschtenfalls in Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens zurückgeführt werden.In usually the deactivated reaction mixture will be further worked up then extractively to remove catalyst residues cleaned, z. B. by washing one or more times with water or Methanol, and then by distillation into unreacted monomer, solvent, Oligomers and polymers separated. Distillatively recovered monomers, If desired, solvents and oligomers may be used in step (a) of the method according to the invention to be led back.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren erhält man Polymere, die sich durch einen hohen Gehalt an terminalen olefinischen Doppelbindungen und ein relativ hohes zahlenmittleres Molekulargewicht auszeichnen.By receives the inventive method man polymers characterized by a high content of terminal olefinic Double bonds and a relatively high number average molecular weight distinguished.

Bei Verwendung von Isobuten als Monomer weisen die erhaltenen Isobuten-Homopolymere ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von vorzugsweise 500 bis 10.000 Dalton, besonders bevorzugt von 500 bis 5000 Dalton, stärker bevorzugt von 700 bis 4000 und insbesondere von 800 bis 3500 Dalton auf. Die Polydispersität (Verhältnis des gewichtsmittleren Molekulargewichts (Mw) zum zahlenmittleren Molekulargewicht; PD = Mw/Mn) beträgt vorzugsweise höchstens 10, z. B. 1,1 bis 10 oder vorzugsweise 1,3 bis 10; besonders bevorzugt höchstens 8, z. B. 1,1 bis 8 oder vorzugsweise 1,3 bis 8; stärker bevorzugt höchstens 5, z. B. 1,1 bis 5 oder vorzugsweise 1,3 bis 5; noch stärker bevorzugt höchstens 4, z. B. 1,1 bis 4 oder vorzugsweise 1,3 bis 4; und insbesondere höchstens 3,5, z. B. 1,1 bis 3,5 oder vorzugsweise 1,3 bis 3,5. Der Gehalt an terminalen Vinyliden-Doppelbindungen (α-Doppelbindungen) beträgt vorzugsweise wenigstens 70 mol-%, besonders bevorzugt wenigstens 80 Mol-% und insbesondere wenigstens 85 Mol-%.When isobutene is used as a monomer, the resulting isobutene homopolymers have a number average molecular weight (M n ) of preferably 500 to 10,000 daltons, more preferably 500 to 5000 daltons, more preferably 700 to 4000 and especially 800 to 3500 daltons. The polydispersity (ratio of the weight-average molecular weight (M w ) to the number-average molecular weight, PD = M w / M n ) is preferably at most 10, e.g. From 1.1 to 10, or preferably from 1.3 to 10; more preferably at most 8, e.g. From 1.1 to 8, or preferably from 1.3 to 8; more preferably at most 5, e.g. From 1.1 to 5, or preferably from 1.3 to 5; even more preferably at most 4, e.g. B. 1.1 to 4 or preferably 1.3 to 4; and in particular at most 3.5, z. B. 1.1 to 3.5 or preferably 1.3 to 3.5. The content of terminal vinylidene double bonds (α-double bonds) is preferably at least 70 mol%, particularly preferably at least 80 mol% and in particular at least 85 mol%.

Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemachten Angaben zu zahlen- und gewichtsmittleren Molekulargewichten beziehen sich auf Werte wie sie mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) ermittelt werden (Polyisobuten-Standards).The information to be paid in the context of the present invention. and weight average molecular weights refer to values as determined by gel permeation chromatography (GPC) (Polyisobutene standards).

Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemachten Angaben zu terminalen olefinischen Doppelbindungen im Allgemeinen und zu den Vinylidengehalten von Polyisobutenen im Speziellen beziehen sich auf Werte wie sie mit der 13C-NMR-Spektroskopie (Integration der Signale im 13C-NMR) erhältlich sind.The statements made in the context of the present invention on terminal olefinic double bonds in general and on the vinylidene contents of polyisobutenes in particular refer to values obtainable by 13 C-NMR spectroscopy (integration of the signals in 13 C-NMR).

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Polymerisation kationisch polymerisierbarer Verbindungen in kontinuierlicher Fahrweise. Insbesondere erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Polymeren mit einem hohen Gehalt an terminalen olefinischen Doppelbindungen und gleichzeitig ausreichend hohen zahlenmittleren Molekulargewichten unter Verwendung deutlich geringerer Katalysatormengen als die Verfahren des Standes der Technik. Gleichzeitig kann ein hoher Umsatz bei kurzen Reaktionszeiten erzielt werden. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Mikromischern ist es zudem möglich, die Polymerisation in heterogener Phase durchzuführen, ohne dass es zu Verstopfungen im Reaktionssystem (z. B. Mischer, Leitungen, Reaktor(teile)) kommt.The inventive method allows the polymerization of cationically polymerizable compounds in a continuous procedure. In particular, the process according to the invention allows the preparation of polymers having a high content of terminal olefinic double bonds and at the same time sufficiently high number average molecular weights, using significantly smaller amounts of catalyst than the Method of the prior art. At the same time, a high conversion can be achieved with short reaction times. The use of micromixers according to the invention also makes it possible to carry out the polymerization in a heterogeneous phase without causing blockages in the reaction system (eg mixers, lines, reactor (parts)).

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Vorrichtung A zur kontinuierlichen Herstellung von Polymeren, umfassend:

  • – wenigstens zwei Vorlagebehälter für flüssige Ströme,
  • – je eine Zuführung für die flüssigen Ströme aus den wenigstens zwei Vorlagebehältern,
  • – einen oder mehrere hintereinander geschalte Mischer, dem/denen die flüssigen Ströme zugeführt und in denen sie unter Erhalt eines Reaktionsgemisches vermischt werden, wobei zumindest der in Stromrichtung letzte Mischer vor Eintritt in die Reaktionszone(n) mit Mikrostrukturen ausgestattet ist,
  • – wenigstens eine Reaktionszone, wovon wenigstens eine mikrostrukturiert ist, und
  • – einen Austragsbehälter, der gegebenenfalls mit einer oder mehreren Zugabe- und/oder Mischvorrichtungen versehen ist.
Another object of the invention relates to a device A for the continuous production of polymers, comprising:
  • At least two supply containers for liquid streams,
  • - One supply for the liquid streams from the at least two storage containers,
  • One or more mixers connected in series to which the liquid streams are fed and in which they are mixed to obtain a reaction mixture, at least the last mixer in the flow direction being provided with microstructures before entry into the reaction zone (s),
  • At least one reaction zone, at least one of which is microstructured, and
  • - A discharge, which is optionally provided with one or more addition and / or mixing devices.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Vorrichtung B zur kontinuierlichen Herstellung von Polymeren, umfassend:

  • – wenigstens drei Vorlagebehälter für flüssige Ströme,
  • – je eine Zuführung für die flüssigen Ströme aus den wenigstens drei Vorlagebehältern,
  • – einen oder mehrere hintereinander geschalte Mischer, dem/denen die flüssigen Ströme zugeführt und in denen sie unter Erhalt eines Reaktionsgemisches vermischt werden, wobei zumindest der in Stromrichtung letzte Mischer vor Eintritt in die Reaktionszone(n) mit Mikrostrukturen ausgestattet ist,
  • – wenigstens eine Reaktionszone, und
  • – einen Austragsbehälter, der gegebenenfalls mit einer oder mehreren Zugabe- und/oder Mischvorrichtungen versehen ist.
Another object of the invention relates to a device B for the continuous production of polymers, comprising:
  • At least three supply containers for liquid streams,
  • - One supply for the liquid streams from the at least three storage containers,
  • One or more mixers connected in series to which the liquid streams are fed and in which they are mixed to obtain a reaction mixture, at least the last mixer in the flow direction being provided with microstructures before entry into the reaction zone (s),
  • At least one reaction zone, and
  • - A discharge, which is optionally provided with one or more addition and / or mixing devices.

Vorrichtungen A und B sind für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet.devices A and B are for carrying out the invention Suitable method.

Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich sowohl auf die Vorrichtung A als auch auf die Vorrichtung B, sofern nicht explizit nur auf eine der Vorrichtungen Bezug genommen wird.The The following statements refer to both Device A and the device B, if not explicitly only one of the devices is referred to.

Bezüglich geeigneter und bevorzugter Monomere, Bortrifluoridkomplexe und Lösungsmittel, die in den flüssigen Strömen enthalten sind, wird auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen.In terms of suitable and preferred monomers, boron trifluoride complexes and solvents, which are contained in the liquid streams is Referring to the above statements.

Als Mischer können aus dem Stand der Technik bekannte Mischer verwendet werden. Dabei kann es sich prinzipiell um Mischer mit oder ohne Mikrostrukturen handeln, sofern die eingangs definierten Bedingungen erfüllt sind. Geeignete Mischer ohne Mikrostrukturen, die im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auch als ”herkömmliche” oder ”konventionelle” Mischer bezeichnet werden, sind alle für das kontinuierliche Mischen von Flüssigkeiten geeigneten und dem Fachmann hinreichend bekannten Mischer. Sie werden entsprechend den verfahrenstechnischen Anforderungen ausgewählt.When Mixers may be mixers known in the art be used. It can in principle be mixer with or act without microstructures, if defined at the outset Conditions are met. Suitable mixers without microstructures, in the context of the present application as "conventional" or "conventional" mixer are all for continuous mixing of Liquids suitable and sufficiently known to those skilled Mixer. They are according to the process requirements selected.

Herkömmliche Mischer unterscheiden sich von Mischern mit Mikrostrukturen (= Mikromischer) durch ihre charakteristische Dimension in der für das Mischen relevanten Zone. Unter der charakteristischen Dimension einer durchströmten Einrichtung, z. B. eines Mischers, versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung die kleinste, zur Strömungsrichtung senkrechte Ausdehnung. Die charakteristische Dimension eines Mikromischers ist deutlich kleiner als die eines herkömmlichen Mischers (z. B. häufig we nigstens um den Faktor 10 oder wenigstens um den Faktor 100 oder wenigstens um den Faktor 1000 niedriger) und liegt üblicherweise im Mikrometer- bis Millimeterbereich. Die für das Mischen relevante Zone (relevanter Mischerbereich) hängt vom jeweiligen Mischertyp ab und ist dem Fachmann bekannt.conventional Mixers differ from mixers with microstructures (= micromixer) by their characteristic dimension in the for mixing relevant zone. Under the characteristic dimension of a flowed through Device, z. B. a mixer, is understood in the context of the present Invention the smallest, perpendicular to the flow direction Expansion. The characteristic dimension of a micromixer is significantly smaller than that of a conventional mixer (For example, often at least by a factor of 10 or at least by a factor of 100 or at least by a factor of 1000 lower) and is usually in the micrometer to millimeter range. The zone relevant for mixing (relevant mixer area) depends on the type of mixer and is the expert known.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll unter einem Mikromischer ein solcher verstanden werden, dessen charakteristische Dimension höchstens 10.000 μm beträgt. Entsprechend bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Begriff ”herkömmlicher Mischer” einen Mischer, dessen charakteristische Dimension > 10 mm ist.in the The scope of the present invention is intended to be under a micromixer to be understood one whose characteristic dimension is at most 10,000 microns. Corresponding in the context of the present invention, the term "conventional Mixer "a mixer whose characteristic dimension is> 10 mm.

Die charakteristische Dimension des erfindungsgemäß verwendeten Mischers mit Mikrostrukturen beträgt höchstens 10.000 μm, z. B. 1 μm bis 10.000 μm oder vorzugsweise 10 bis 10.000 μm oder besonders bevorzugt 25 bis 10.000 μm; vorzugsweise höchstens 8000 μm, z. B. 1 bis 8000 oder vorzugsweise 10 bis 8000 μm oder besonders bevorzugt 25 bis 8000 μm; besonders bevorzugt höchstens 5000 μm, z. B. 1 bis 5000 oder vorzugsweise 10 bis 5000 μm oder besonders bevorzugt 25 bis 5000 μm; stärker bevorzugt höchstens 4000 μm, z. B. 1 bis 4000 oder vorzugsweise 10 bis 4000 μm oder besonders bevorzugt 25 bis 4000 μm; noch stärker bevorzugt höchstens 3000 μm, z. B. 1 bis 3000 oder vorzugsweise 10 bis 3000 μm oder besonders bevorzugt 25 bis 3000 μm; und insbesondere höchstens 1000 μm, z. B. 1 bis 1000 oder vorzugsweise 10 bis 1000 μm oder besonders bevorzugt 25 bis 1000 μm. Die optimale charakteristische Dimension ergibt sich hierbei aus den Anforderungen an die Mischgüte und die Verstopfungsanfälligkeit der Mischvorrichtung. Mischer mit Mikrostrukturen werden auch als Mikromischer bezeichnet.The characteristic dimension of the mixer according to the invention with microstructures is at most 10,000 microns, z. B. 1 micron to 10,000 microns or preferably 10 to 10,000 microns or more preferably 25 to 10,000 microns; preferably at most 8000 microns, z. B. 1 to 8000 or preferably 10 to 8000 microns or more preferably 25 to 8000 microns; more preferably at most 5000 microns, z. B. 1 to 5000 or preferably 10 to 5000 microns or more preferably 25 to 5000 microns; more preferably at most 4000 microns, z. B. 1 to 4000 or preferably 10 to 4000 microns or more preferably 25 to 4000 microns; even more preferably at most 3000 microns, z. B. 1 to 3000 or preferably 10 to 3000 microns or more preferably 25 to 3000 microns; and in particular at most 1000 microns, z. B. 1 to 1000 or preferably 10 to 1000 microns or more preferably 25 to 1000 microns. The optimum characteristic dimension results from the requirements of the mixing quality and the clogging susceptibility of the mixing device. Microstructure mixers are also referred to as micromixers.

Beispiele für geeignete Mischer ohne Mikrostrukturen sind sowohl konventionelle dynamische Mischer, wie beispielsweise Mischpumpen und kontinuierlich durchflossene Rührkessel, als auch in Rohrleitungen eingebaute Mischvorrichtungen wie beispielsweise Staubleche, Blenden, Strahlmischer, T- und Y-Stücke sowie statische Mischer.Examples suitable mixers without microstructures are both conventional dynamic mixers, such as mixing pumps and continuous flow stirred tank, as well as in Piping built-in mixing devices such as baffles, Apertures, jet mixers, T and Y pieces as well as static ones Mixer.

Beispiele für geeignete Mikromischermischer sind:

  • I. statische Mischer
  • I.1. laminare Diffusionsmischer
  • I.1.a) ”chaotisch-laminare” Mischer, wie beispielsweise T-Mischer, Y-Mischer, oder Zyklonmischer
  • I.1.b) Multilaminationsmischer bzw. Interdigitalmischer
  • I.2. laminare Diffusionsmischer mit konvektiver Quervermischung, wie beispielsweise geformte Mischkanäle oder Kanäle mit Sekundärstrukturen
  • I.3. Split-Recombine-Mischer, wie beispielsweise Raupenmischer
  • II. dynamische Mischer, wie beispielsweise Mischpumpen
  • III. Kombinatinen davon;
wobei diese selbstverständlich den o. g. Bedingungen für die charakteristische Dimension genügen.Examples of suitable micromixer mixers are:
  • I. static mixer
  • I.1. laminar diffusion mixers
  • I.1.a) "chaotic-laminar" mixers, such as T-mixers, Y-mixers, or cyclone mixers
  • I.1.b) Multilamination mixer or interdigital mixer
  • I.2. laminar diffusion mixers with convective cross-mixing, such as shaped mixing channels or channels with secondary structures
  • I.3. Split recombine mixers, such as crawler mixers
  • II. Dynamic mixers, such as mixing pumps
  • III. Combinations thereof;
these, of course, satisfy the above-mentioned conditions for the characteristic dimension.

Geeignet sind Mischer mit Mikrostrukturen, die mindestens einen Mischkanal aufweisen. Das Mischen in den Mikromischern kann laminar, laminar-chaotisch oder turbulent erfolgen.Suitable are mixers with microstructures that have at least one mixing channel exhibit. Mixing in the micromixers can be laminar, laminar-chaotic or turbulent.

Im Folgenden werden erfindungsgemäß bevorzugte Mikromischer näher erläutert.in the The following are preferred micromixers according to the invention explained in more detail.

Bei laminaren Diffusionsmischern erfolgt die Vermischung von Teilströmen des Fluids, das an einer Mikrostruktur in eine Vielzahl mikroskopisch kleiner Strömungslamellen mit einer Dicke im Bereich von 10 bis 2000 μm, speziell 20 bis 1000 μm und insbesondere 40 bis 500 μm aufgefächert wurde, ausschließlich durch molekulare Diffusion senkrecht zur Hauptströmungsrichtung. Eine Auslegung des Mischers kann über die Fourier-Zahl Fo = τ/τD erfolgen, welche das Verhältnis von Verweilzeit im Mischer zur Diffusionszeit zwischen den einzelnen Strömungslamellen darstellt. Für die Diffusionszeit TD gilt dabei

Figure 00230001
worin

s
halbe Strömungslamellendicke [m]
D
Diffusionskoeffizient [m2/sec]
bedeutet.In the case of laminar diffusion mixers, the mixing of partial flows of the fluid, which has been fanned on a microstructure into a multitude of microscopically small flow lamellae with a thickness in the range from 10 to 2000 μm, especially 20 to 1000 μm and in particular 40 to 500 μm, takes place exclusively by molecular diffusion perpendicular to the main flow direction. A design of the mixer can be done via the Fourier number Fo = τ / τ D , which represents the ratio of residence time in the mixer to the diffusion time between the individual flow lamellae. For the diffusion time T D applies
Figure 00230001
wherein
s
half flow lamella thickness [m]
D
Diffusion coefficient [m 2 / sec]
means.

Dieses Verhältnis wird größer als 1, bevorzugt größer als 2, besonders bevorzugt größer als 3 und insbesondere größer als 4 gewählt, um eine möglichst gute molekulare Vermischung der Stoffströme am Auslass des Mischers zu gewährleisten.This Ratio is greater than 1, preferably greater than 2, more preferably larger chosen as 3 and especially greater than 4, for the best possible molecular mixing of the material flows to ensure at the outlet of the mixer.

Laminare Diffusionsmischer können als einfache T- oder Y-Mischer oder als so genannte Multilaminationsmischer ausgeführt sein. Beim T- oder Y-Mischer werden die beiden (oder auch mehr als zwei) zu mischenden Teilströme einem Einzelkanal durch eine T- oder Y-förmige Anordnung zugeführt. Maßgebend für den transversalen Diffusionsweg SDiff ist hierbei die Kanalweite δK. Für typische Kanalweiten zwischen 100 μm und 1 mm ergeben sich für Flüssigkeiten übliche Mischzeiten im Bereich von Sekunden bis Minuten. Werden, wie im vorliegenden Verfahren, Flüssigkeiten gemischt, so ist es vorteilhaft, den Mischvorgang zusätzlich, beispielsweise durch strömungsinduzierte Quervermischung, zu unterstützen.Laminar diffusion mixers can be designed as simple T or Y mixers or as so-called multilamination mixers. In the T or Y mixer, the two (or more than two) to be mixed streams are fed to a single channel through a T or Y-shaped arrangement. Decisive for the transverse diffusion path S diff here is the channel width δ K. For typical channel widths between 100 .mu.m and 1 mm, typical mixing times in the range of seconds to minutes result for liquids. If, as in the present process, liquids are mixed, it is advantageous to additionally support the mixing process, for example by flow-induced cross-mixing.

Bei Multilaminationsmischern bzw. Interdigitalmischern werden die zu vermischenden Teilströme in einem Verteiler in eine große Anzahl von Mikrostromfäden aufgeteilt und am Austritt des Verteilers dann der Mischstrecke alternierend in Lamellen zugeführt. Für Flüssigkeiten erreicht man mit den klassischen Multilaminationsmischern Mischzeiten im Sekundenbereich. Da dies für manche Anwendungen (z. B. bei schnellen Reaktionen) nicht ausreichend ist, wurde das Grundprinzip dahingehend weiterentwickelt, dass die Strömungslamellen nochmals zusätzlich geometrisch oder hydrodynamisch fokussiert werden. Die geometrische Fokussierung wird durch eine Verengung in der Mischstrecke erreicht. Die hydrodynamische Fokussierung wird durch zwei Seitenströme erzielt, die den Hauptstrom senkrecht anströmen und so die Strömungslamellen weiter komprimieren. Durch die beschriebene Fokussierung lassen sich laterale Abmessungen der Strömungslamellen von wenigen Mikrometern realisieren, so dass selbst Flüssigkeiten innerhalb von einigen 10 ms gemischt werden können.In multi-lamination mixers or interdigital mixers to be mixed streams are in ei Distributed nem manifold in a large number of microcurrent fibers and then fed alternately in lamellae at the outlet of the manifold the mixing section. For liquids, mixing times in the range of seconds are achieved with the classic multilamination mixers. Since this is not sufficient for some applications (eg in the case of rapid reactions), the basic principle has been further developed so that the flow lamellae are additionally focused additionally geometrically or hydrodynamically. The geometric focusing is achieved by a narrowing in the mixing section. The hydrodynamic focusing is achieved by two side streams, which flow perpendicular to the main stream and thus further compress the flow fins. The focussing described makes it possible to realize lateral dimensions of the flow lamellae of a few micrometers, so that even liquids can be mixed within a few 10 ms.

Als laminare Diffusionsmischer mit konvektiver Quervermischung können Mikromischer mit strukturierten Wänden eingesetzt werden. Bei Mikromischern mit strukturierten Wänden sind sekundäre Strukturen (Riefen oder Stege) auf den Kanalwänden angeordnet. Bevorzugt sind sie in einem bestimmten Winkel zur Hauptströmrichtung angeordnet, beispielsweise in einem Winkel von etwa 30° bis zu 90°. Im Falle trägheitsdominierter Strömungsbedingungen bilden sich hierdurch Sekundärwirbel aus, die den Mischprozess unterstützen.When laminar diffusion mixers with convective cross-mixing can Micro mixers are used with textured walls. Micromixers with textured walls are secondary Structures (grooves or webs) arranged on the channel walls. Preferably, they are at a certain angle to the main flow direction arranged, for example at an angle of about 30 ° to to 90 °. In the case of inertia-dominated flow conditions As a result, secondary vortices form, which cause the mixing process support.

In einer weiteren geeigneten Ausführung wird als Mischer mit Mikrostruktur ein Split-Recombine-Mischer eingesetzt. Split-Recombine-Mischer zeichnen sich durch Stufen aus wiederkehrender Trennung und Zusammenführung von Strömen aus. Zwei Bereiche eines ungemischten Fluidstroms (meistens geht man von zwei gleich großen Lamellen aus) werden in einer Stufe jeweils voneinander weg geführt, in jeweils zwei neue Bereiche zerteilt, und wieder zusammengeführt. Alle vier Bereiche werden so alternierend nebeneinander angeordnet, dass die Ursprungsgeometrie wieder hergestellt wird. In jeder dieser Stufen wird die Lamellenzahl also stufenweise verdoppelt und dadurch Lamellendicke und Diffusionsweg halbiert. Beispiele für geeignete Split-Recombine-Mischer sind der Raupenmischer von der Firma IMM und der Caterpillar-Mischer von der Firma BTS-Ehrfeld.In Another suitable design is as a mixer with Microstructure used a split recombine mixer. Split-recombine mixers characterized by stages of recurrent separation and merge from streams. Two areas of unmixed fluid flow (in most cases one starts from two equal slats) are each led away from each other in one stage, divided into two new areas, and merged again. All four areas are arranged alternately next to each other, that the original geometry is restored. In each of these Stages, the number of fins is thus doubled in stages and thereby Slat thickness and diffusion path halved. examples for suitable split-recombine mixers are the caterpillar mixers of the Company IMM and the Caterpillar mixer from the company BTS-Ehrfeld.

Beispiele für geeignete dynamische Mikromischer sind beispielsweise Mikro-Mischpumpen.Examples for example, suitable dynamic micromixers Micro-mixing pumps.

Bevorzugt verwendet man statische Mikromischer.Prefers you use static micromixers.

Beispiele für bevorzugte statische Mikromischer sind insbesondere folgende laminare Diffusionsmischer:

  • – ”chaotisch-laminare” Mischer, wie beispielsweise T- oder Y-Stücke mit einem sehr kleinen Kapillardurchmesser im Bereich von 100 μm bis 1500 μm und bevorzugt 100 μm bis 800 μm am Mischpunkt und Zyklonmischer;
  • – Multilaminationsmischer, wie beispielsweise die Schlitzplattenmischer LH2 und LH 25 oder größere Typen von der Firma Ehrfeld sowie die Interdigitalmischer SIMM und Starlam® von der Firma IMM;
  • – Mikromischer nach dem Multilaminationsprinzip mit überlagerter Dehnströmung, wie beispielsweise der SuperFocus Interdigital Mikrostrukturmischer SFIMM von der Firma IMM.
Examples of preferred static micromixers are in particular the following laminar diffusion mixers:
  • "Chaotic-laminar" mixers, such as T or Y pieces with a very small capillary diameter in the range of 100 μm to 1500 μm and preferably 100 μm to 800 μm at the mixing point and cyclone mixer;
  • - Multilaminationsmischer, such as the slotted plate LH2 and LH 25 or larger types from Ehrfeld and the interdigital mixer SIMM and Starlam ® from IMM;
  • - Multi-laminating micromixer with superimposed expansion flow, such as the SuperFocus Interdigital microstructure mixer SFIMM from IMM.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen A und B umfassen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine oder zwei und speziell eine Reaktionszone.The Devices A and B according to the invention comprise according to a preferred embodiment a or two and especially one reaction zone.

Unter einer Reaktionszone wird, wie bereits ausgeführt, im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Abschnitt eines Reaktors in Strömungsrichtung der flüssigen Stoffströme verstanden, in dem die Polymerisation abläuft. Eine Reaktionszone kann innerhalb eines Teils eines Reaktors, innerhalb eines gesamten Reaktors oder innerhalb von zwei oder mehr Reaktoren angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführung befindet sich jede Reaktionszone in einem separaten Reaktor.Under a reaction zone, as already stated, in the sense the present invention, a section of a reactor in the flow direction understood the liquid streams in which the Polymerization takes place. A reaction zone can be within a part of a reactor, within an entire reactor or be arranged within two or more reactors. In a preferred embodiment is each reaction zone in a separate reactor.

In einer speziellen Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen wenigstens eine weitere Zuführung für einen flüssigen Strom auf, die im Verlauf einer Reaktionszone oder im Anschluss an eine Reaktionszone angeordnet ist.In a special embodiment, the inventive Devices at least one further feeder for a liquid stream, which in the course of a reaction zone or is arranged following a reaction zone.

In einer spezielleren Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen wenigstens eine weitere Zuführung für einen flüssigen Strom auf, der ein Abbruchreagens enthält, die im Anschluss an die (letzte) Reaktionszone angeordnet ist.In a more specific embodiment, the inventive Devices at least one further feeder for a liquid stream containing a termination reagent, which is located after the (last) reaction zone.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung A ist wenigstens eine Reaktionszone mikrostrukturiert. Bei dem Reaktor in welchem diese Reaktionszone angeordnet ist, handelt es sich folglich um einen Reaktor mit mikrostrukturierter Reaktionszone. Bezüglich der Definition von mikrostrukturierten Reaktionszonen wird auf die nachstehenden Ausführungen verwiesen.In the device A according to the invention, at least one reaction zone is microstructured. The reactor in which this reaction zone is arranged is therefore a micro-reactor structured reaction zone. With regard to the definition of microstructured reaction zones, reference is made to the following statements.

In Vorrichtung B können als Reaktoren, in denen die Reaktionszone(n) angeordnet ist/sind, allgemein alle für die kontinuierliche Polymerisation üblichen Reaktoren eingesetzt werden. Vorzugsweise handelt es sich um temperierbare Rohrreaktoren, Rohrbündelwärmetauscher, Plattenwärmetauscher oder temperierbare Rohrreaktoren mit Einbauten.In Device B can be used as reactors in which the reaction zone (s) is / are, generally all for the continuous Polymerization conventional reactors are used. Preferably are temperature-controlled tube reactors, tube bundle heat exchangers, Plate heat exchangers or temperature-controlled tubular reactors with Internals.

Besonders bevorzugt wird jedoch auch in Vorrichtung B wenigstens ein Reaktor mit wenigstens einer mikrostrukturierten Reaktionszone für die Polymerisation eingesetzt.Especially However, in device B, at least one reactor is preferred with at least one microstructured reaction zone for used the polymerization.

Der Reaktor mit einer mikrostrukturierten Reaktionszone wird hier und im Folgenden auch als Reaktor mit Mikrostrukturen, mikrostrukturierter Reaktor oder Mikroreaktor bezeichnet. Mikrostrukturierte Reaktoren sind geeignet, die thermische Homogenität quer zur Strömungsrichtung zu gewährleisten und erlauben so eine Polymerisation unter möglichst isothermen Bedingungen. Dabei weist prinzipiell jedes differentielle Volumenelement die im Wesentlichen gleiche Temperatur über den jeweiligen Strömungsquerschnitt auf. Die maximal zulässigen Temperaturunterschiede in einem Strömungsquerschnitt hängen dabei von den gewünschten Produkteigenschaften ab. Bevorzugt beträgt die maximale Temperaturdifferenz in einem Strömungsquerschnitt weniger als 40°C, besonders bevorzugt weniger als 20°C, stärker bevorzugt weniger als 10°C und insbesondere weniger als 5°C.Of the Reactor with a microstructured reaction zone is here and hereinafter also referred to as reactor with microstructures, microstructured Reactor or microreactor. Microstructured reactors are suitable, the thermal homogeneity transverse to the flow direction to ensure and allow such a polymerization under possible isothermal conditions. It points in principle each differential volume element is substantially the same Temperature over the respective flow cross section on. The maximum permissible temperature differences in one Flow cross-section depend on the desired Product properties. Preferably, the maximum Temperature difference in a flow cross-section less than 40 ° C, more preferably less than 20 ° C, more preferably less than 10 ° C and especially less than 5 ° C.

Herkömmliche Reaktoren und Mikroreaktoren unterscheiden sich durch ihre charakteristische Dimension und insbesondere durch die charakteristische Dimension ihrer Reaktionszonen. Unter der charakteristischen Dimension einer Einrichtung, z. B. eines Reaktors, versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung die kleinste, zur Strömungsrichtung senkrechte Ausdehnung. Die charakteristische Dimension der Reaktionszone eines Mikroreaktors ist deutlich kleiner als die eines herkömmlichen Reaktors (z. B. wenigstens um den Faktor 10 oder wenigstens um den Faktor 100 oder sogar wenigstens um den Faktor 1000) und liegt üblicherweise im Bereich von hundert Nanometern bis einigen zig Millimetern. Im Vergleich zu herkömmlichen Reaktoren zeigen daher Mikroreaktoren in Bezug auf die ablaufenden Wärme- und Stofftransportvorgänge ein signifikant verschiedenes Verhalten. Durch das größere Verhältnis von Oberfläche zu Reaktorvolumen wird beispielsweise eine sehr gute Wärmezu- bzw. -abfuhr ermöglicht, weshalb sich auch stark endo- bzw. exotherme Reaktionen nahezu isotherm durchführen lassen.conventional Reactors and microreactors differ by their characteristic Dimension and in particular by the characteristic dimension their reaction zones. Under the characteristic dimension of a Device, z. B. a reactor, is understood in the context of the present Invention the smallest, perpendicular to the flow direction Expansion. The characteristic dimension of the reaction zone of a Microreactor is significantly smaller than that of a conventional one Reactor (eg at least a factor of 10 or at least around the Factor of 100 or even at least a factor of 1000) and is usually in the range of a hundred nanometers to a few tens of millimeters. in the Compared to conventional reactors therefore show microreactors in relation to the running heat and mass transfer processes a significantly different behavior. By the bigger one Ratio of surface to reactor volume is For example, allows a very good heat supply and removal, which is why strongly endo- or exothermic reactions are almost isothermal let carry out.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll unter einem Mikroreaktor ein solcher verstanden werden, dessen charakteristische Dimension höchstens 30 mm beträgt. Entsprechend bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Begriff ”herkömmlicher Reaktor” einen Reaktor, dessen charakteristische Dimension > 30 mm ist.in the The scope of the present invention is intended to be under a microreactor to be understood one whose characteristic dimension maximum 30 mm. Designated accordingly in the context of the present invention the term "conventional Reactor "a reactor whose characteristic dimension is> 30 mm.

Die charakteristische Dimension der Reaktionszone eines Reaktors mit Mikrostrukturen beträgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung höchstens 30 mm, z. B. 0,1 bis 30 mm oder vorzugsweise 0,2 bis 30 mm oder besonders bevorzugt 0,4 bis 30 mm; vorzugsweise höchstens 20 mm, z. B. 0,1 bis 20 mm oder vorzugsweise 0,2 bis 20 mm oder besonders bevorzugt 0,4 bis 20 mm; besonders bevorzugt höchstens 15 mm, z. B. 0,1 bis 15 mm oder vorzugsweise 0,2 bis 15 mm oder besonders bevorzugt 0,4 bis 15 mm; stärker bevorzugt höchstens 10 mm, z. B. 0,1 bis 10 mm oder vorzugsweise 0,2 bis 10 mm oder besonders bevorzugt 0,4 bis 10 mm; noch stärker bevorzugt höchstens 8 mm, z. B. 0,1 bis 8 mm oder vorzugsweise 0,2 bis 8 mm oder besonders bevorzugt 0,4 bis 8 mm; insbesondere höchstens 6 mm, z. B. 0,1 bis 6 mm oder vorzugsweise 0,2 bis 6 mm oder besonders bevorzugt 0,4 bis 6 mm; speziell höchstens 4 mm, z. B. 0,1 bis 4 mm oder vorzugsweise 0,2 bis 4 mm oder besonders bevorzugt 0,4 bis 4 mm und noch spezieller höchstens 3 mm, z. B. 0,1 bis 3 mm oder vorzugsweise 0,2 bis 3 mm oder besonders bevorzugt 0,4 bis 3 mm.The characteristic dimension of the reaction zone of a reactor with Microstructures is within the scope of the present invention at most 30 mm, z. B. 0.1 to 30 mm or preferably 0.2 to 30 mm, or more preferably 0.4 to 30 mm; preferably at most 20 mm, z. B. 0.1 to 20 mm or preferably 0.2 to 20 mm or more preferably 0.4 to 20 mm; especially preferably at most 15 mm, z. B. 0.1 to 15 mm or preferably 0.2 to 15 mm or more preferably 0.4 to 15 mm; stronger preferably at most 10 mm, z. B. 0.1 to 10 mm or preferably 0.2 to 10 mm or more preferably 0.4 to 10 mm; even stronger preferably at most 8 mm, z. B. 0.1 to 8 mm or preferably 0.2 to 8 mm or more preferably 0.4 to 8 mm; especially at most 6 mm, z. B. 0.1 to 6 mm or preferably 0.2 to 6 mm or more preferably 0.4 to 6 mm; specifically at most 4 mm, z. 0.1 to 4 mm, or preferably 0.2 to 4 mm, or especially preferably 0.4 to 4 mm, more preferably at most 3 mm, z. 0.1 to 3 mm or preferably 0.2 to 3 mm or especially preferably 0.4 to 3 mm.

Die Mikroreaktoren sind vorzugsweise ausgewählt unter temperierbaren Rohrreaktoren, Rohrbündelwärmetauscher und Plattenwärmetauscher. Vorzugsweise weisen sie als charakteristische Dimensionen Rohr- bzw. Kapillardurchmesser im Bereich von 0,1 mm bis 25 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 mm bis 6 mm, stärker bevorzugt im Bereich von 0,7 bis 4 mm und insbesondere im Bereich von 0,8 mm bis 3 mm, und Schichthöhen bzw. Kanalbreiten im Bereich von vorzugsweise 0,2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,2 mm bis 6 mm und insbesondere im Bereich von 0,2 mm bis 4 mm auf. Erfindungsgemäß einzusetzende Rohrreaktoren mit Einbauten weisen Rohrdurchmesser im Bereich von 5 mm bis 500 mm, bevorzugt im Bereich von 8 mm bis 200 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 10 mm bis 100 mm auf. Alternativ können auch Plattenapparaten vergleichbare Flachkanäle mit eingelegten Mischstrukturen erfindungsgemäß zum Einsatz kommen. Sie weisen Höhen im Bereich von 0,5 mm bis 20 mm, bevorzugt 1 bis 10 mm, und Breiten im Bereich von 10 mm bis 1000 mm und insbesondere im Bereich von 10 mm bis 500 mm auf. Optional können die Rohrreaktoren Mischelemente enthalten, welche von Temperierkanälen durchzogen sind (wie z. B. der Typ CSE-XR® von der Firma Fluitec, Schweiz).The microreactors are preferably selected from temperature-controlled tubular reactors, shell-and-tube heat exchangers and plate heat exchangers. Preferably, they have characteristic dimensions of tube or capillary diameter in the range of 0.1 mm to 25 mm, more preferably in the range of 0.5 mm to 6 mm, more preferably in the range of 0.7 to 4 mm and in particular in the range from 0.8 mm to 3 mm, and layer heights or channel widths in the range of preferably 0.2 mm to 10 mm, particularly preferably in the range of 0.2 mm to 6 mm and in particular in the range of 0.2 mm to 4 mm on. Pipe reactors with internals to be used according to the invention have pipe diameters in the range from 5 mm to 500 mm, preferably in the range from 8 mm to 200 mm and particularly preferably in the range from 10 mm to 100 mm. Alternatively, also comparable plate channels with inserted mixing structures can be used according to the invention. They have heights in the range of 0.5 mm to 20 mm, preferably 1 to 10 mm, and widths in the range of 10 mm to 1000 mm and in particular in the range of 10 mm to 500 mm. Optionally, the tubular reactors may contain mixing elements which are traversed by cooling channels (such. As the type CSE-XR ® from Fluitec, Switzerland).

Die optimale charakteristische Dimension ergibt sich hierbei aus den Anforderungen an die zulässige Anisothermie der Reaktionsführung, den maximal zulässigen Druckverlust und die Verstopfungsanfälligkeit des Reaktors.The optimal characteristic dimension results from the Requirements for the permissible anisothermic behavior of the reaction, the maximum allowable pressure loss and the susceptibility to blockage of the Reactor.

Besonders bevorzugte Mikroreaktoren sind:

  • – Rohrreaktoren aus Kapillaren, Kapillarbündeln mit Rohrquerschnitten von 0,1 bis 25 mm, bevorzugt von 0,5 bis 6 mm, besonders bevorzugt von 0,7 bis 4 mm, mit oder ohne zusätzliche mischende Einbauten, wobei die Rohre bzw. Kapillaren von einem Temperiermedium umspült werden können;
  • – Rohrreaktoren, bei dem der Wärmeträger in den Kapillaren/Rohren geführt wird, und das zu temperierende Produkt um die Rohre geführt und durch Einbauten (Mischelemente) homogenisiert wird, wie beispielsweise der Typ CSE-SX® von der Firma Fluitec, Schweiz;
  • – Plattenreaktoren, die wie Plattenwärmetauscher mit isolierten parallelen Kanälen, Netzwerken von Kanälen oder Flächen, welche mit oder ohne strömungsbrechenden Einbauten (Pfosten) ausgerüstet sind, aufgebaut sind, wobei die Platten Produkt und Wärmeträger parallel oder in einer Schichtstruktur, welche abwechselnd Wärmeträger- und Produkt-Lagen aufweist, führen, so dass während der Reaktion die chemische und thermische Homogenität sichergestellt werden kann; sowie
  • – Reaktoren mit ”flachen” Kanalstrukturen, welche nur in der Höhe eine ”Mikrodimension” aufweisen und nahezu beliebig breit sein können, deren typische kammförmige Einbauten die Ausbildung eines Strömungsprofils verhindern und zu einer für die definierte Reaktionsführung und Verweilzeit wichtigen, engen Verweilzeitverteilung führen.
Particularly preferred microreactors are:
  • - Tubular reactors of capillaries, capillary bundles with tube cross sections of 0.1 to 25 mm, preferably from 0.5 to 6 mm, more preferably from 0.7 to 4 mm, with or without additional mixing internals, wherein the tubes or capillaries of a Temperiermedium can be washed around;
  • - Tubular reactors, in which the heat transfer medium is guided in the capillaries / tubes, and the temperature-controlled product is guided around the tubes and homogenized by internals (mixing elements), such as the type CSE-SX ® from the company Fluitec, Switzerland;
  • - Plate reactors, such as plate heat exchangers with insulated parallel channels, networks of channels or surfaces, which are equipped with or without flow-breaking internals (posts) are constructed, wherein the plates product and heat carrier in parallel or in a layer structure, which alternately heat transfer and product -Lagen, so that during the reaction, the chemical and thermal homogeneity can be ensured; such as
  • - Reactors with "flat" channel structures, which have a "micro dimension" only in height and can be almost arbitrarily wide whose typical comb-shaped internals prevent the formation of an airfoil and lead to an important for the defined reaction and residence time, narrow residence time.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird mindestens ein Reaktor mit Pfropfenströmungscharakteristik eingesetzt, der die Verweilzeitcharakteristik einer Pfropfenströmung aufweist. Liegt in einem Rohrreaktor eine Pfropfenströmung (”plug-flow”) vor, so kann der Zustand des Reaktionsgemisches (z. B. Temperatur, Zusammensetzung etc.) in Strömungsrichtung variieren, für jeden einzelnen Querschnitt senkrecht zur Fließrichtung hingegen ist der Zustand des Reaktionsgemisches gleich. Da mit haben alle in das Rohr eintretenden Volumenelemente die gleiche Verweilzeit im Reaktor. Bildlich gesehen durchströmt die Flüssigkeit das Rohr, als handele es sich um eine Anreihung leicht durch das Rohr gleitender Pfropfen. Zusätzlich kann die Quervermischung durch den intensivierten Stofftransport senkrecht zur Strömungsrichtung den Konzentrationsgradienten senkrecht zur Strömungsrichtung ausgleichen. Trotz der meist laminaren Durchströmung von Apparaturen mit Mikrostrukturen lässt sich also Rückvermischung vermeiden und eine enge Verweilzeitverteilung ähnlich wie bei einem idealen Strömungsrohr erreichen.In a preferred embodiment of the invention is at least a reactor with plug flow characteristics is used, the residence time characteristic of a plug flow having. Is in a tubular reactor, a plug flow ("Plug-flow") before, so can the state of the reaction mixture (eg temperature, composition, etc.) in the flow direction vary, perpendicular to each individual cross section Flow direction, however, is the state of the reaction mixture equal. As with all have entering the tube volume elements the same residence time in the reactor. Visually flows through the liquid the tube as if it were a sequencer easily slipping through the pipe. In addition, can the cross-mixing through the intensified mass transport vertically to the flow direction the concentration gradient perpendicular compensate for the flow direction. Despite the mostly laminar Flow through devices with microstructures So avoid backmixing and a close residence time distribution similar as with an ideal flow tube.

Die Bodensteinzahl ist eine dimensionslose Kennzahl und beschreibt das Verhältnis des Konvektionsstromes zum Dispersionsstrom (z. B. M. Baerns, H. Hofmann, A. Renken, Chemische Reaktionstechnik, Lehrbuch der Technischen Chemie, Band 1, 2. Auflage, S. 332 ff ). Sie charakterisiert also die Rückvermischung innerhalb eines Systems.

Figure 00290001
mit

u
Strömungsgeschwindigkeit [ms–1]
L
Länge des Reaktors [m]
Dax
axialer Dispersionskoeffizient [m2h–1]
The Bodenstein number is a dimensionless index and describes the ratio of the convection current to the dispersion current (eg. M. Baerns, H. Hofmann, A. Renken, Chemical Reaction Engineering, Textbook of Technical Chemistry, Volume 1, 2nd Edition, p. 332 et seq ). It thus characterizes the backmixing within a system.
Figure 00290001
With
u
Flow velocity [ms -1 ]
L
Length of the reactor [m]
D ax
axial dispersion coefficient [m 2 h -1 ]

Eine Bodensteinzahl von Null entspricht der vollständigen Rückvermischung in einem idealen kontinuierlichen Rührkessel. Eine unendlich große Bodensteinzahl hingegen bedeutet absolut keine Rückvermischung, wie bei der kontinuierlichen Durchströmung eines idealen Strömungsrohres.A Soil count of zero corresponds to complete backmixing in an ideal continuous stirred tank. An infinite large number of stones, however, means absolutely no backmixing, as with the continuous flow of an ideal Flow tube.

In Kapillarreaktoren kann das gewünschte Rückvermischungsverhalten durch Einstellung des Verhältnisses von Länge zu Durchmesser in Abhängigkeit von den Stoffparametern und dem Strömungszustand eingestellt werden. Die zu Grunde liegenden Berechnungsvorschriften sind dem Fachmann bekannt (z. B. M. Baerns, H. Hofmann, A. Renken: Chemische Reaktionstechnik, Lehrbuch der Technischen Chemie, Band 1, 2. Auflage, S. 339 ff ). Soll ein möglichst rückvermischungsarmes Verhalten realisiert werden, so wird die oben definierte Bodensteinzahl bevorzugt größer 10, besonders bevorzugt größer 20 und insbesondere größer 50 gewählt. Für eine Bodensteinzahl von größer 100 besitzt der Kapillarreaktor dann weitgehend einen Propfenströmungscharakter.In capillary reactors, the desired backmixing behavior can be adjusted by adjusting the ratio of length to diameter as a function of the material parameters and the flow state. The underlying calculation rules are known to the person skilled in the art (eg M. Baerns, H. Hofmann, A. Renken: Chemical Reaction Engineering, Textbook of Technical Chemistry, Volume 1, 2nd Edition, p. 339 ff ). If a backmixing behavior is to be achieved as far as possible, then the above-defined number of bottom stones is preferably chosen to be greater than 10, particularly preferably greater than 20 and in particular greater than 50. For a Bodenstein number of greater than 100, the capillary reactor then has a largely Propfenströmungscharakter.

Als Materialen für die erfindungsgemäß einzusetzenden Mischer und Reaktoren haben sich im Bereich niedriger Temperaturen korrosionsresistente Hastelloy®-Typen, Glas oder Keramik als Materialien und/oder entsprechende Beschichtungen, wie beispielsweise TiN3, Ni-PTFE, Ni-PFA oder dergleichen, als vorteilhaft erwiesen. Ebenfalls geeignet ist PEEK (Polyetheretherketone: hochtemperaturbeständige thermoplastische Kunststoffe). Es können aber auch austenitische Edelstähle, wie 1.4541 bzw. 1.4571, allgemein als V4A bzw. als V2A bekannt, sowie Edelstähle der US-Typen SS316 und SS317Ti, für die erfindungsgemäß einzusetzenden Mischer und Reaktoren verwendet werden.As materials for the present invention to be used mixers and reactors, low temperature range have corrosion resistant Hastelloy ® grades, glass or ceramic as materials and / or corresponding coatings, such as TiN 3, Ni-PTFE, Ni-PFA or the like, has proven to be advantageous , Also suitable is PEEK (polyetheretherketones: high temperature resistant thermoplastics). However, it is also possible to use austenitic stainless steels, such as 1.4541 or 1.4571, generally known as V4A or as V2A, and stainless steels of the US types SS316 and SS317Ti, for the mixers and reactors to be used according to the invention.

Der Wärmeübergang ist auf Grund der hohen Wärmeübergangskoeffizienten und auf Grund eines hohen Verhältnisses von Oberfläche zu Reaktionsvolumen so gewählt, dass im Reaktionsmedium Temperaturabweichungen gegenüber der Temperatur des Temperiermediums von weniger als 40°C, bevorzugt von weniger als 20°C, besonders bevorzugt von weniger als 8°C und insbesondere von weniger als 5°C auftreten. So kann die Reaktion unter weitgehend isothermen und damit definierten und kontrollierten Bedingungen ablaufen. Um das zu realisieren, muss je nach Exothermie und charakteristischer Reaktionszeit der Polymerisationsreaktion ein Verhältnis von Wärmeaustauschfläche zu Reaktionsvolumen von größer als 250 m2/m3, bevorzugt größer als 500 m2/m3, besonders bevorzugt größer als 1000 m2/m3 und insbesondere größer als 2000 m2/m3 gewählt werden.Due to the high heat transfer coefficients and due to a high ratio of surface area to reaction volume, the heat transfer is chosen such that temperature deviations from the temperature of the temperature control medium of less than 40 ° C., preferably less than 20 ° C., more preferably less than 8 ° C and in particular less than 5 ° C occur. Thus, the reaction can proceed under largely isothermal and thus defined and controlled conditions. To realize this, depending on the exothermicity and characteristic reaction time of the polymerization reaction, a ratio of heat exchange surface to reaction volume of greater than 250 m 2 / m 3 , preferably greater than 500 m 2 / m 3 , particularly preferably greater than 1000 m 2 / m 3 and in particular greater than 2000 m 2 / m 3 are selected.

In der wenigstens einen Reaktionszone ist das Produkt aus Wärmeübergangskoeffizient und volumenspezifischer Wärmeübertragungsfläche vorzugsweise größer als 12500 W/m3K, besonders bevorzugt größer als 50000 W/m3K, stärker bevorzugt größer als 200000 W/m3K und insbesondere größer als 800000 W/m3K.In the at least one reaction zone, the product of heat transfer coefficient and volume-specific heat transfer area is preferably greater than 12500 W / m 3 K, more preferably greater than 50,000 W / m 3 K, more preferably greater than 200,000 W / m 3 K and in particular greater than 800,000 W. / m 3 K.

Zur Festlegung des Produktes aus volumenspezifischer Wärmeübergangsfläche und Wärmeübergangskoeffizient kann folgende Beziehung angewendet werden:

Figure 00300001
worin

α
Wärmeübergangskoeffizient [W/m2K],
A/V
volumenspezifische Wärmeübergangsfläche [m2/m3],
ΔH
Reaktionsenthalpie [J/kg],
ΔT
zulässige maximale Temperaturabweichung im Reaktionsmedium [K],
ρ
Partialdichte der Monomers im Reaktionsgemisch [kg/m3] und
ΔtR
charakteristische Reaktionszeit [s]
bedeuten.The following relation can be used to determine the product of volume-specific heat transfer surface and heat transfer coefficient:
Figure 00300001
wherein
α
Heat transfer coefficient [W / m 2 K],
A / V
Volume-specific heat transfer area [m 2 / m 3 ],
AH
Reaction enthalpy [J / kg],
.DELTA.T
permissible maximum temperature deviation in the reaction medium [K],
ρ
Partial density of the monomers in the reaction mixture [kg / m 3 ] and
Δt R
characteristic reaction time [s]
mean.

Daraus ergibt sich für die Reaktionszone ein Produkt aus Wärmeübergangskoeffizient und volumenspezifischer Wärmeübertragungsfläche von vorzugsweise größer als 12500 W/m3K, besonders bevorzugt größer als 50000 W/m3K, stärker bevorzugt größer als 200000 W/m3K und insbesondere größer als 800000 W/m3K.This results in the reaction zone, a product of heat transfer coefficient and volume-specific heat transfer surface of preferably greater than 12500 W / m 3 K, more preferably greater than 50,000 W / m 3 K, more preferably greater than 200,000 W / m 3 K and in particular greater than 800,000 W / m 3 K.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird anhand der 1 im Folgenden näher erläutert.The inventive device is based on the 1 explained in more detail below.

Ein Monomeren-Lösungsmittel-Gemisch oder ein kondensiertes Monomer wird aus einem Vorlagenbehälter 1 mit üblichen Dosier- und Regeleinrichtungen über einen Filter 2 in einen Mischer 3 geführt. Der Mischer 3 ist als Mischer mit Mikrostruktur ausgeführt. Ein Bortrifluoridkomplex-Lösungsmittel-Gemisch wird aus einem Vorlagenbehälter 4 über übliche Dosier- und Regeleinrichtungen (z. B. Pumpen) und einen Filter 5 ebenfalls in den Mischer 3 zugeführt. Im Mischer 3 werden die beiden flüssigen Stoffströme bei Reaktionstemperatur oder einer niedrigeren Temperatur vermischt.A monomer-solvent mixture or a condensed monomer becomes from a master tank 1 with conventional dosing and regulating devices via a filter 2 in a mixer 3 guided. The mixer 3 is designed as a mixer with microstructure. A boron trifluoride complex solvent mixture is removed from a receiver tank 4 via usual dosing and regulating devices (eg pumps) and a filter 5 also in the mixer 3 fed. In the mixer 3 the two liquid streams are mixed at reaction temperature or lower temperature.

Das aus dem Mischer 3 erhaltene Gemisch wird in einen Reaktor 9 geführt, der temperierbar ist und bei nahezu konstanter Temperatur, d. h. weitgehend isotherm betrieben wird. Dieser Reaktor 9 kann gegebenenfalls als mikrostrukturierter Reaktor ausgeführt sein.That from the mixer 3 resulting mixture is placed in a reactor 9 led, which is tempered and at almost constant temperature, ie is largely operated isothermally. This reactor 9 may optionally be designed as a microstructured reactor.

Dem Reaktor 9 kann optional ein dritter temperierbarer Mischer 10 nachgeschaltet werden, um beispielsweise Additive zuzugeben. Der Mischer 10 kann gegebenenfalls als Mischer mit Mikrostruktur ausgeführt sein.The reactor 9 Optionally, a third temperature-controlled mixer 10 be followed, for example, to add additives. The mixer 10 may optionally be designed as a mixer with microstructure.

Anschließend wird das Produkt in einen temperierbaren Austragsbehälter 11 mit optionaler Rührvorrichtung geleitet. Hier wird der Katalysator desaktiviert.Subsequently, the product is in a temperature-controlled discharge container 11 with optional stirring device. Here, the catalyst is deactivated.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen A oder B zur kontinuierlichen Herstellung eines Polymers durch kationische Polymerisation.One Another object of the present invention is the use the devices A or B according to the invention for continuous production of a polymer by cationic polymerization.

Bezüglich geeigneter und bevorzugter Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtungen und der kationischen Polymerisation wird auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen.In terms of suitable and preferred features of the invention Devices and cationic polymerization are referred to the above Referred to.

Die Erfindung wird anhand der folgenden nicht einschränkenden Beispiele näher erläutert.The The invention will be apparent from the following non-limiting Examples explained in more detail.

BeispieleExamples

Flüssiges Isobuten wurde kontinuierlich mit einer in einem Temperierraum auf Reaktionstemperatur vorgekühlten Lösung aus einem Bortrifluorid-Methanol-Komplex (Molverhältnis BF3:MeOH = 0,7:1) in Chlorbutan (50 Gew.-%) in einem Mikromischer bei Reaktionstemperatur gemischt. Die entstandene Reaktionslösung wurde anschließend durch eine temperierte Reaktionskapillare mit einer definierten gleich bleibenden Flussrate gepumpt. Der Versuch wurde bei unterschiedlichen Temperaturen, Verweilzeiten und Flüssen gemäß Tabelle 1 durchgeführt. Der Durchmesser bzw. die Länge der Kapillare betrug im ersten Teil 0,8 mm bzw. 30 m und im zweiten Teil 2 mm bzw. 16 m. Tabelle 1 Bsp. Fluss [ml/h] BF3-Methanol-Komplex [Gew.-%]1 Verweilzeit [min]2 T [°C] 1 170 4 8 –30 2 170 4 8 –10 3 60 4 23 –30 4 60 4 23 –10 5 100 8 14 –30 6 100 4 14 –10 7 170 4 8 -20 8 170 4 8 0 9 60 2 23 –20 10 60 4 23 0 11 100 8 14 –20 12 100 4 14 0

  • 1 bezogen auf Monomer
  • 2 Verweilzeit in der Reaktionskapillare
Liquid isobutene was continuously mixed with a pre-cooled in a tempering to reaction temperature solution of a boron trifluoride-methanol complex (molar ratio BF 3 : MeOH = 0.7: 1) in chlorobutane (50 wt .-%) in a micromixer at reaction temperature. The resulting reaction solution was then pumped through a tempered reaction capillary at a defined constant flow rate. The experiment was carried out at different temperatures, residence times and flows according to Table 1. The diameter or the length of the capillary was 0.8 mm and 30 m in the first part and 2 mm and 16 m in the second part. Table 1 Ex. Flow [ml / h] BF 3 -methanol complex [% by weight] 1 Residence time [min] 2 T [° C] 1 170 4 8th -30 2 170 4 8th -10 3 60 4 23 -30 4 60 4 23 -10 5 100 8th 14 -30 6 100 4 14 -10 7 170 4 8th -20 8th 170 4 8th 0 9 60 2 23 -20 10 60 4 23 0 11 100 8th 14 -20 12 100 4 14 0
  • 1 based on monomer
  • 2 residence time in the reaction capillary

Die in den Beispielen 1 bis 12 erhaltenen Polyisobutene wiesen die in Tabelle 2 aufgelisteten Eigenschaften auf. Tabelle 2 Beispiel Umsatz [%] Mn[g/mol] PD Vinylidengehalt [Mol-%] 1 28 3003 2,27 2 67 1112 1,81 3 71 2601 2,50 4 84 1020 1,87 5 79 2736 2,13 6 77 963 1,95 7 62 1894 1,90 8 66 790 1,49 9 34 1570 3,09 10 69 911 1,48 11 92 1076 3,20 12 69 908 1,43 The polyisobutenes obtained in Examples 1 to 12 had the properties listed in Table 2. Table 2 example Sales [%] M n [g / mol] PD Vinylidene content [mol%] 1 28 3003 2.27 2 67 1112 1.81 3 71 2601 2.50 4 84 1020 1.87 5 79 2736 2.13 6 77 963 1.95 7 62 1894 1.90 8th 66 790 1.49 9 34 1570 3.09 10 69 911 1.48 11 92 1076 3.20 12 69 908 1.43

11
Vorlagenbehälterstorage container
22
Filterfilter
33
Mischer mit Mikrostrukturmixer with microstructure
44
Vorlagenbehälterstorage container
55
Filterfilter
99
Reaktor, temperierbar, optional mit MikrostrukturReactor, temperature controlled, optionally with microstructure
1010
optionaler Mischer, optional mit Mikrostruktur, temperierbaroptional Mixer, optionally with microstructure, tempered
1111
Austragsbehälter, temperierbardischarge tank, heatable

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 0628575 A [0004] - EP 0628575 A [0004]
  • - WO 99/54362 [0005] WO 99/54362 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - M. Baerns, H. Hofmann, A. Renken, Chemische Reaktionstechnik, Lehrbuch der Technischen Chemie, Band 1, 2. Auflage, S. 332 ff [0129] - M. Baerns, H. Hofmann, A. Renken, Chemical Reaction Engineering, Textbook of Technical Chemistry, Volume 1, 2nd Edition, p. 332 ff. [0129]
  • - M. Baerns, H. Hofmann, A. Renken: Chemische Reaktionstechnik, Lehrbuch der Technischen Chemie, Band 1, 2. Auflage, S. 339 ff [0131] - M. Baerns, H. Hofmann, A. Renken: Chemical Reaction Engineering, Textbook of Technical Chemistry, Volume 1, 2nd Edition, p. 339 ff [0131]

Claims (21)

Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation von kationisch polymerisierbaren Monomeren, umfassend folgende Schritte: (a) Bereitstellen von wenigstens zwei flüssigen Strömen, wobei die wenigstens zwei Ströme jeweils eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen: wenigstens ein kationisch polymerisierbares Monomer, wenigstens einen Bortrifluoridkomplex mit wenigstens einem Cokatalysator und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel, mit der Maßgabe, das derjenige Strom, der den wenigstens einen Bortrifluoridkomplex enthält, kein Monomer enthält; (b) Mischen der wenigstens zwei flüssigen Ströme unter Erhalt eines Reaktionsgemischs, wobei im Fall, dass mehr als zwei flüssige Ströme in Schritt (a) bereitgestellt werden, das Mischen der Ströme sukzessive oder gleichzeitig erfolgen kann und wobei wenigstens ein Mischvorgang in einem Mischer mit Mikrostrukturen durchgeführt wird; und (c) Polymerisieren des Reaktionsgemischs in wenigstens einer Reaktionszone.Process for continuous polymerization of cationically polymerizable monomers, comprising the following steps: (A) Providing at least two liquid streams, wherein the at least two streams are each one or more of the following components include: at least one cationically polymerizable Monomer, at least one boron trifluoride complex having at least one Cocatalyst and optionally at least one solvent, with the proviso that the current that the least contains a boron trifluoride complex, contains no monomer; (B) Mixing the at least two liquid streams under Obtaining a reaction mixture, wherein in case more than two liquid streams are provided in step (a) be, mixing the streams successively or simultaneously and at least one mixing process in a mixer is performed with microstructures; and (c) polymerizing the reaction mixture in at least one reaction zone. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (a) (i-1) wenigstens ein flüssiger Strom, der wenigstens ein kationisch polymerisierbares Monomer und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält; und (ii-1) wenigstens ein flüssiger Strom, der wenigstens einen Bortrifluoridkomplex mit wenigstens einem Cokatalysator sowie gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält; bereitgestellt werden.The method of claim 1, wherein in step (a) (I-1) at least one liquid stream, at least one cationic polymerizable monomer and optionally at least one solvent contains; and (ii-1) at least one liquid Stream containing at least one boron trifluoride complex with at least a cocatalyst and optionally at least one solvent contains; to be provided. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (a) (i-2) wenigstens ein flüssiger Strom, der wenigstens ein kationisch polymerisierbares Monomer und gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält; (ii-2) wenigstens ein flüssiger Strom, der wenigstens einen Bortrifluoridkomplex mit wenigstens einem Cokatalysator sowie gegebenenfalls wenigstens ein Lösungsmittel enthält; und (iii-2) wenigstens ein flüssiger Strom, der wenigstens ein Lösungsmittel enthält; bereitgestellt werden.The method of claim 1, wherein in step (a) (I-2) at least one liquid stream, at least one cationic polymerizable monomer and optionally at least one solvent contains; (ii-2) at least one liquid Stream containing at least one boron trifluoride complex with at least a cocatalyst and optionally at least one solvent contains; and (iii-2) at least one liquid Stream containing at least one solvent; to be provided. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine kationisch polymerisierbare Monomer ausgewählt ist unter linearen Alkenen, Isoalkenen, Alkadienen, Cycloalkenen, vinylaromatischen Verbindungen, silylhaltigen Alkenen und Gemischen davon.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one cationically polymerizable monomer is selected is among linear alkenes, isoalkenes, alkadienes, cycloalkenes, vinyl aromatic compounds, silyl-containing alkenes and mixtures from that. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das wenigstens eine kationisch polymerisierbare Monomer ausgewählt ist unter Isobuten, vinylaromatischen Verbindungen und Gemischen davon.The method of claim 4, wherein the at least one cationically polymerizable monomer is selected from Isobutene, vinyl aromatic compounds and mixtures thereof. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das wenigstens eine kationisch polymerisierbare Monomer Isobuten ist.The method of claim 5, wherein the at least one cationic polymerizable monomer is isobutene. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Cokatalysator ausgewählt ist unter Wasser, aliphatischen C1-C30-Monoalkoholen, aliphatischen C2-C30-Diolen, cycloaliphatischen C3-C30-Monoalkoholen, cycloaliphatischen C3-C30-Diolen, C1-C20-Carbonsäuren, C4-C12-Carbonsäureanhydriden, offenkettigen C2-C20-Ethern und cyclischen C4-C10-Ethern.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one cocatalyst is selected from water, aliphatic C 1 -C 30 monoalcohols, C 2 -C 30 aliphatic diols, cycloaliphatic C 3 -C 30 monoalcohols, cycloaliphatic C 3 -C 30 Diols, C 1 -C 20 carboxylic acids, C 4 -C 12 carboxylic acid anhydrides, open-chain C 2 -C 20 ethers and cyclic C 4 -C 10 ethers. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der wenigstens eine Cokatalysator ausgewählt ist unter Wasser, gesättigten aliphatischen C1-C10-Monoalkoholen und C2-C10-Dialkylethern.The process of claim 7, wherein said at least one cocatalyst is selected from water, C 1 to C 10 saturated aliphatic alcohols, and C 2 to C 10 dialkyl ethers. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der wenigstens eine Cokatalysator ausgewählt ist unter Wasser, Methanol, Ethanol, Propanol und Isopropanol.The method of claim 8, wherein the at least one Cocatalyst is selected from water, methanol, ethanol, Propanol and isopropanol. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Molverhältnis von Bortrifluorid zu Cokatalysator im Bortrifluoridkomplex 1:1 bis 1:3 beträgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the molar ratio of boron trifluoride to cocatalyst in the boron trifluoride complex is 1: 1 to 1: 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vermischen der flüssigen Ströme in Schritt (b) bei oder unterhalb der Reaktionstemperatur der nachfolgenden Polymerisation in Schritt (c) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the mixing of the liquid streams in step (b) at or below the reaction temperature of the following Polymerization in step (c) takes place. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vermischen der flüssigen Ströme einstufig in einem Mischer mit Mikrostrukturen erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the mixing of the liquid streams in one step done in a mixer with microstructures. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 11, wobei das Vermischen der flüssigen Ströme mehrstufig erfolgt, wobei zumindest der in Strömungsrichtung letzte Mischer vor Eintritt in die Reaktionszone ein Mischer mit Mikrostrukturen ist.A method according to any one of claims 1 and 3 to 11, wherein the mixing of the liquid streams is more stepped, wherein at least the last in the flow direction mixer before entering the reaction zone is a mixer with microstructures. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Strom oder die Ströme, die den wenigstens einen Bortrifluoridkomplex mit dem wenigstens einen Cokatalysator enthalten, als letzte Komponente gemischt werden.The method of claim 13, wherein the stream or the streams containing the at least one boron trifluoride complex containing at least one cocatalyst, as the last component be mixed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Polymerisation in Schritt (c) wenigstens eine mikrostrukturierte Reaktionszone eingesetzt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein for the polymerization in step (c) at least one microstructured Reaction zone is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der wenigstens einen Reaktionszone das Produkt aus Wärmeübergangskoeffizient und volumenspezifischer Wärmeübertragungsfläche größer als 12500 W/m3K ist.A process according to any one of the preceding claims wherein in the at least one reaction zone the product of heat transfer coefficient and volume specific heat transfer area is greater than 12500 W / m 3 K. Vorrichtung zur kontinuierlichen Polymerisation von kationisch polymerisierbaren Monomeren, umfassend – wenigstens zwei Vorlagebehälter für flüssige Ausgangsstoffe, – je eine Zuführung für die flüssigen Ströme aus den wenigstens zwei Vorlagebehältern, – einen oder mehrere hintereinander geschalte Mischer, dem/denen die flüssigen Ströme zugeführt und in denen sie unter Erhalt eines Reaktionsgemisches vermischt werden, wobei zumindest der in Stromrichtung letzte Mischer vor Eintritt in die Reaktionszone(n) mit Mikrostrukturen ausgestattet ist, – wenigstens eine Reaktionszone, wovon wenigstens eine mikrostrukturiert ist, und – einen Austragsbehälter, der gegebenenfalls mit einer oder mehreren Zugabe- und/oder Mischvorrichtungen versehen ist.Apparatus for continuous polymerization of cationically polymerizable monomers comprising - at least two storage tanks for liquid starting materials, - ever a feed for the liquid streams from the at least two storage containers, - one or several successively switched mixer, the / those the liquid Supplied streams and in which they receive a reaction mixture are mixed, wherein at least the in Current direction of the last mixer before entering the reaction zone (s) equipped with microstructures, - at least a reaction zone, at least one of which is microstructured, and - A discharge container, if necessary provided with one or more addition and / or mixing devices is. Vorrichtung zur kontinuierlichen Polymerisation von kationisch polymerisierbaren Monomeren, umfassend – wenigstens drei Vorlagebehälter für flüssige Ausgangsstoffe, – je eine Zuführung für die flüssigen Ströme aus den wenigstens drei Vorlagebehältern, – einen oder mehrere hintereinander geschalte Mischer, dem/denen die flussigen Ströme zugeführt und in denen sie unter Erhalt eines Reaktionsgemisches vermischt werden, wobei zumindest der in Stromrichtung letzte Mischer vor Eintritt in die Reaktionszone(n) mit Mikrostrukturen ausgestattet ist, – wenigstens eine Reaktionszone, und – einen Austragsbehälter, der gegebenenfalls mit einer oder mehreren Zugabe- und/oder Mischvorrichtungen versehen ist.Apparatus for continuous polymerization of cationically polymerizable monomers comprising - at least three storage tanks for liquid starting materials, - ever a feed for the liquid streams from the at least three storage containers, - one or several mixers connected in series, to which the liquid ones Supplied streams and in which they receive a reaction mixture are mixed, wherein at least the in Current direction of the last mixer before entering the reaction zone (s) equipped with microstructures, - at least a reaction zone, and A discharge container, optionally provided with one or more addition and / or mixing devices is. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei wenigstens eine der Reaktionszonen mikrostrukturiert ist.The device of claim 18, wherein at least one the reaction zones is microstructured. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, die wenigstens eine weitere Zuführung für einen flüssigen Strom aufweist, die im Verlauf einer Reaktionszone oder im Anschluss an eine Reaktionszone angeordnet ist.Device according to one of claims 17 to 19, the at least one more feeder for has a liquid stream, which in the course of a reaction zone or is arranged following a reaction zone. Verwendung der Vorrichtung, die wie in einem der Ansprüche 17 bis 20 definiert ist, zur kontinuierlichen Polymerisation von kationisch polymerisierbaren Monomeren.Use of the device, as in one of Claims 17 to 20 is defined, for continuous polymerization of cationically polymerizable monomers.
DE200910019470 2008-05-02 2009-05-04 Polymerizing cationically polymerizable monomers e.g. isobutene, comprises providing two liquid streams comprising the monomer, boron trifluoride complex and/or solvent, mixing liquids in microstructured mixer and polymerizing Withdrawn DE102009019470A1 (en)

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