DE1024715B - Continuous process for the polymerization of ethylene alone or in a mixture with other olefins - Google Patents
Continuous process for the polymerization of ethylene alone or in a mixture with other olefinsInfo
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- DE1024715B DE1024715B DEP15203A DEP0015203A DE1024715B DE 1024715 B DE1024715 B DE 1024715B DE P15203 A DEP15203 A DE P15203A DE P0015203 A DEP0015203 A DE P0015203A DE 1024715 B DE1024715 B DE 1024715B
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung bezieht sich auf die gelenkte, kontinuierliche Polymerisation von Äthylen zu linearen Polymerisaten von bestimmtem Schmelzfluß unter Verwendung eines Koordinationskatalysatorsystems. Nach der Erfindung erhält man neuartige und wertvolle Polymerisate, die den jeweils gewünschten Schmelzfluß besitzen, Titan enthalten und zum größten Teil oder fast ausschließlich aus langen, nicht verzweigten Polyäthylenketten bestehen.The invention relates to the controlled, continuous polymerization of ethylene to linear polymers of certain melt flow using a coordination catalyst system. To the invention gives novel and valuable polymers which have the particular desired melt flow, Contain titanium and for the most part or almost exclusively from long, unbranched polyethylene chains exist.
Es ist bekannt, daß Äthylen unter sehr hohen Drücken in Gegenwart von Katalysatoren, welche freie Radikale zu bilden vermögen, in feste Polymerisate übergeführt werden kann. Diese festen Äthylenpolymerisate sind jedoch keine linearen Kohlenwasserstoffe, wie man aus der Chemie der Vinylpolymerisation erwarten könnte, sondern unterliegen bei ihrer Bildung Nebenreaktionen, durch welche verzweigtkettige und ungesättigte Anteile in die Kettenstruktur eingebaut werden. Vor kurzem wurde als neues Katalysatorsystem für die Polymerisation von Äthylen ein aktivierter Titankomplex vorgeschlagen. Dieser Katalysator wird als Koordinationskatalysator bezeichnet, da man annimmt, daß sich der reaktionsfähige Katalysatorbestandteil mit äthylenungesättigten Molekülen koordiniert und dadurch die Polymerisation verursacht. Das aktive Katalysatorsystem wird erhalten, wenn Titan von einem Wertigkeitszustand von 3 und höher auf eine Wertigkeit unterhalb 3 reduziert wird. Dies erfolgt durch Zusatz starker Reduktionsmittel, wie metallorganischer Verbindungen oder Metallhydride, zu Titantetrachlorid oder Titantrichlorid und ähnlichen Ti(IV)- oder Ti(III)-Verbindungen. Die Dichte der mit diesen Katalysatorsystemen erhaltenen festen Äthylenpolymerisate übersteigt, zumindest in einem gewissen Maß, jene der bekannten festen Polyäthylene, die durch Radikalkettenpolymerisation hergestellt wurden, ausgenommen jene Polymerisate, die bei Drücken von mehr als 5000 at hergestellt sind. Die mit Koordinationskatalysatoren hergestellten Äthylenpolymerisate sind geradkettige Kohlenwasserstoffe, bei denen an einem oder beiden Enden zumindest einiger Moleküle Vinylgruppen sitzen. Im Ultrarot ist eine sehr geringe Methylsubstitution bei keinem oder nur geringem Gehalt an transungesättigten Anteilen oder Carbonylgruppen zu erkennen. Die Polymerisate besitzen im allgemeinen ein äußerst hohes Molekulargewicht und haben oft nur einen geringen oder keinen Schmelzfluß. Derartige Polymerisate werden nachfolgend als lineare Äthylenpolymerisate bezeichnet. Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Polymerisate sind homogene Polymerisate, die kleine Mengen an Titan enthalten.It is known that ethylene under very high pressures in the presence of catalysts which free radicals able to form, can be converted into solid polymers. These are solid ethylene polymers but no linear hydrocarbons, as one might expect from the chemistry of vinyl polymerization, but are subject to side reactions during their formation, through which branched-chain and unsaturated components be built into the chain structure. Recently it has been used as a new catalyst system for polymerization proposed an activated titanium complex of ethylene. This catalyst is called a coordination catalyst because it is believed that the reactive catalyst component coordinates with ethylene-unsaturated molecules and thereby the polymerization caused. The active catalyst system is obtained when titanium is of a valence state is reduced from 3 and higher to a value below 3. This is done by adding strong reducing agents, such as organometallic compounds or metal hydrides, to titanium tetrachloride or titanium trichloride and the like Ti (IV) or Ti (III) compounds. The density of the solid ethylene polymers obtained with these catalyst systems exceeds, at least to a certain extent, that of the known solid polyethylenes produced by radical chain polymerization with the exception of those polymers that are produced at pressures of more than 5000 atm. The ones with coordination catalysts Ethylene polymers produced are straight-chain hydrocarbons in which one or at both ends of at least some of the molecules have vinyl groups. There is very little methyl substitution in the ultrared recognizable with little or no content of transunsaturated fractions or carbonyl groups. The polymers generally have an extremely high molecular weight and often only one little or no melt flow. Such polymers are hereinafter referred to as linear ethylene polymers designated. The polymers produced by the process according to the invention are homogeneous polymers, that contain small amounts of titanium.
Die technische Brauchbarkeit von Äthylenpolymerisaten, z. B. zum Spritzgießen und Schmelzstrangpressen, hängt zum großen Teil von ihrem Schmelzfluß ab. Man nimmt an, daß der Schmelzfluß des Polymerisates vonThe technical usefulness of ethylene polymers, e.g. B. for injection molding and melt extrusion, depends in large part on its melt flow. It is believed that the melt flow of the polymer of
Kontinuierliches Verfahren
zur Polymerisation von Äthylen allein
oder in Mischung mit anderen OlefinenContinuous process
for the polymerization of ethylene alone
or in a mixture with other olefins
Anmelder:Applicant:
E. I. du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)EI du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Gaußstr. 6Representative: Dr.-Ing. W. Abitz, patent attorney,
Munich 27, Gaußstr. 6th
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
V. St. v. Amerika vom 23. November 1954, 27. Januar
und 28. Januar 1955V. St. v. America November 23, 1954 to January 27
and January 28, 1955
Arthur William Anderson, Wilmington, Del.,Arthur William Anderson, Wilmington, Del.,
John MacMillan Bruce jun., Clavmont, DeL,John MacMillan Bruce Jr., Clavmont, DeL,
Ernest Lynwood Fallwell, Warren John Brehm,Ernest Lynwood Fallwell, Warren John Brehm,
Donald Lee Brebner, Wilmington, DeL,Donald Lee Brebner, Wilmington, DeL,
und GeIu Stoeff Stamatoff, Newark, Del. (V. St. A.),and GeIu Stoeff Stamatoff, Newark, Del. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
seinem Molekulargewicht bestimmt wird, daß z. B. ein Polymerisat mit einem höheren Molekulargewicht weniger leicht fließt als ein solches mit einem niedrigeren Molekulargewicht. Ein genormtes Meßverfahren für den Schmelzfluß von Polymerisaten ist die Schmelzindexprüfung, die im einzelnen im ASTM-Handbuch als Prüfung ASTM-D-1238-52-T beschrieben ist. Diese Prüfung dient allgemein zur Kennzeichnung der Schmelzflußeigenschaften von Äthylenpolymerisaten und wird dementsprechend auch hier angewendet. Technische feste Polyäthylene haben im allgemeinen einen Schmelzindex im Bereich von 0,2 bis 3. Es war daher von großer Bedeutung, Methoden zu finden, mit denen bei Verwendung stark reaktionsfähiger Koordinationskatalysatoren der Polymerisationsgrad so geregelt werden kann, daß der Schmelzfluß des entstehenden Polymerisates in dem erwünschten Schmelzindexbereich liegt.its molecular weight is determined that, for. B. less a polymer with a higher molecular weight easily flows as one with a lower molecular weight. A standardized measuring method for the Melt flow of polymers is the melt index test, which is detailed in the ASTM manual as Test ASTM-D-1238-52-T is described. This test is generally used to characterize the melt flow properties of ethylene polymers and is used accordingly here. Technical solid Polyethylenes generally have a melt index in the range of 0.2 to 3. It was therefore high Importance of finding methods with which to use highly reactive coordination catalysts the degree of polymerization can be regulated so that the melt flow of the resulting polymer in is the desired melt index range.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines kontinuierlichen Verfahrens zur Polymerisation von Äthylen mit hoher Polymerisationsgeschwindigkeit unter Bildung fester, linearer Polymerisate eines vorher bestimmbaren Schmelzflußes im Schmelzindexbereich von 0,005 bis 3, die nach Abtrennung von dem Polymerisationsmedium Titan enthalten.The purpose of the invention is to provide a continuous process for the polymerization of ethylene with a high rate of polymerization with the formation of solid, linear polymers of a predeterminable one Melt flow in the melt index range from 0.005 to 3, which after separation from the polymerization medium Titanium included.
709 880/442709 880/442
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Dies erreicht man erfindungsgemäß, indem man diesem Falle nicht einfach durch Zusatz geregelter Mengen Äthylen in einem flüssigen Kohlenwasserstoff, in welchem von Endgruppenbildnern begrenzen. Jedoch scheint bei das Äthylen und ein Katalysator gelöst sind, zu einem der Polymerisation von Äthylen in Gegenwart eines gelösten Linearpolymerisat von Äthylen polymerisiert, Koordinationskatalysators die Geschwindigkeit der Abdas einen vorbestimmten Schmelzfluß in einem Schmelz- 5 bruchsreaktion, die das Molekulargewicht des Polymeriindexbereich von 0,005 bis 3,0 besitzt. Der Katalysator sates bestimmt, weit stärker temperaturabhängig zu sein enthält Titan von einem Wertigkeitszustand unterhalb 3. als die Geschwindigkeit der Polymerisationsreaktion. Hierbei arbeitet man bei einer Reaktionstemperatur im Durch Temperaturerhöhung wird daher die Geschwindig-Bereich von 150 bis 230° unter einem genügenden Äthylen- keit der Abbruchsreaktion über diejenige der Polymeridruck, um beträchtliche Äthylenmengen in Lösung zu io sationsreaktion hinaus vergrößert, so daß hierdurch die halten. Durch Regelung der Reaktionstemperatur inner- mittlere Kettenlänge des Polymerisates verkürzt wird, halb dieses Bereiches hält man bei hoher Polymerisations- Man kann also das Molekulargewicht mit Hilfe der Temgeschwindigkeit den Schmelzfluß des entstehenden Poly- peratur regeln.According to the invention, this is achieved by not simply adding controlled amounts to this case Ethylene in a liquid hydrocarbon in which limit end-grouping agents. However, at the ethylene and a catalyst are dissolved, resulting in the polymerization of ethylene in the presence of a dissolved linear polymer of ethylene polymerized, coordination catalyst the speed of the Abdas a predetermined melt flow in a melt fracture reaction, which is the molecular weight of the polymer index range from 0.005 to 3.0. The catalyst is determined to be much more dependent on temperature contains titanium of a valence state below 3. as the rate of the polymerization reaction. Here one works at a reaction temperature in the range of the speed from 150 to 230 ° under a sufficient ethylene speed of the termination reaction over that of the polymer pressure, increased by considerable amounts of ethylene in solution to io sationsreaktion addition, so that hereby the keep. By regulating the reaction temperature, the average chain length of the polymer is shortened, Half of this range is kept at high polymerization. So you can determine the molecular weight with the help of the temperature rate regulate the melt flow of the resulting poly- perature.
merisates in einem Schmelzindexbereich von 0,005 bis 3. Das aktive Titan des Koordinationskatalysators wirdmerisates in a melt index range from 0.005 to 3. The active titanium of the coordination catalyst is
Es wurde gefunden, daß kontinuierliche Polymeri- 15 am leichtesten aus einer drei- oder vierwertigen Titansationen in Gegenwart eines Koordinationskatalysators verbindung, wie Titantetrachlorid oder Tetrapropyldurch Einstellung der Reaktionstemperatur so gelenkt titanat, erhalten, indem man dieselbe mit einem metallwerden können, daß man unter bestimmten Verfahrens- organischen Reduktionsmittel, wie Grignardreagens, oder bedingungen bei Aufrechterhaltung einer hohen Poly- einem Metallalkyl umsetzt, geeignete Verbindungen sind merisationsgeschwindigkeit titanhaltige Polymerisate von 20 z. B. Phenylmagnesiumbromid, Lithiumbutyl, Lithiumaleinem bestimmten Polymerisationsgrad erhält. Zu diesem uminiumtetradecyl, Zinntetrabutyl u. dgl. Das reduzierte Zweck arbeitet man bei Temperaturen oberhalb des aktive Titan kann in einer früheren Verfahrensstufe oder Kristallschmelzpunktes des Polymerisates unter Drücken, in Gegenwart des zu polymerisierenden Äthylens gebildet bei welchen sich erhebliche Äthylenmengen in der Poly- werden. Es wurde gefunden, daß die Reduktion in Lösung merisat-Katalysator-Phase lösen. Außerdem wird die 25 schnell genug verläuft, so daß die Regelung des Polymerinotwendige Äthylenlöslichkeit durch geeignete Wahl von sationsgrades nicht gestört wird. Die höchste katalytische Lösungsmittel und Druck erreicht. In dem Maße, wie das Aktivität des Koordinationskatalysators wird erzielt, Äthylen in dem Lösungsmittel verbraucht wird, löst sich wenn äquivalente Mengen des Reduktionsmittels und der in der Polymerisationsphase infolge des Äthylenüber- Titanverbindung verwendet werden; ein solches Verdruckes weiteres Äthylen; dieser Lösevorgang wird durch 30 hältnis wird daher bevorzugt. Es ist jedoch auch möglich, Rühren erleichtert. Als flüssiges Medium zur Lösung des mit nicht genau äquivalenten Katalysatormengen zu Monomeren und des Polymerisats dienen inerte Kohlen- arbeiten und das Polymerisationsverfahren mittels der Wasserstoffe, welche die Aktivität des Katalysator- Temperatur zu lenken. Natürlich ändert sich bei Änderung Systems nicht stören. der Katalysatoraktivität auch der PolymerisationsgradIt has been found that continuous polymers are most easily formed from a trivalent or tetravalent titanium ion in the presence of a coordination catalyst, such as titanium tetrachloride or tetrapropyl Adjustment of the reaction temperature so directed titanate, obtained by treating the same with a metal can that under certain process organic reducing agents, such as Grignard reagent, or conditions while maintaining a high poly- a metal alkyl converts, suitable compounds are merization rate titanium-containing polymers of 20 z. B. phenyl magnesium bromide, lithium butyl, lithium aleinem given degree of polymerization. To this ammonium tetradecyl, tin tetrabutyl and the like Purpose one works at temperatures above the active titanium can in an earlier process stage or The crystalline melting point of the polymer is formed under pressure in the presence of the ethylene to be polymerized at which there are considerable amounts of ethylene in the poly. It was found that the reduction was in solution Dissolve merisate catalyst phase. In addition, the 25 runs fast enough that the regulation of the polymer is necessary Ethylene solubility is not impaired by a suitable choice of the degree of sation. The highest catalytic Solvent and pressure reached. To the extent that the activity of the coordination catalyst is achieved, Ethylene in the solvent is consumed dissolves when equivalent amounts of the reducing agent and the used in the polymerization phase due to the ethylene over titanium compound; such a printing further ethylene; this dissolving process is therefore preferred. However, it is also possible Stirring made easier. As a liquid medium to solve the with not exactly equivalent amounts of catalyst to Monomers and the polymer are used in inert coal works and the polymerization process by means of the Hydrogen, which direct the activity of the catalyst temperature. Of course, changes with change Do not disturb the system. the catalyst activity also the degree of polymerization
Es wurde schon vorgeschlagen, hochmolekulare lineare 35 und damit der Molekulargewichtsbereich des Polymeri-Polymerisate mit Hilfe von Koordinationskatalysator- sats, zu dem man beim Arbeiten in einem Temperatursystemen in einem weiten Bereich von Arbeitsbedingungen bereich von 150 bis 230° gelangt. Das Verfahren zur herzustellen. So kann man Polymerisate, die einen geringen Regelung des Molekulargewichtes linearer Äthylenpolyoder keinen Schmelzfluß besitzen, bei den verschiedensten merisate, welches den Schmelzfluß des Polymerisates Bedingungen erhalten, z. B. bei Raumtemperatur und 40 bestimmt, eignet sich daher nur in einem spezifischen Atmosphärendruck sowie auch bei höheren Temperaturen Bereich von Katalysatorverhältnissen. Unter »Kataly- und hohen Drücken. Hierbei kann der Koordinations- satorverhältnis« wird in dieser Beschreibung das Äquikatalysator in gelöster Form oder als feinzerteilter Fest- valentverhältnis von Titanverbindung zu Reduktionsstoff verwendet werden. Es wurde bisher jedoch noch mittel verstanden, d. h. das Verhältnis des Produktes aus kein Verfahren entwickelt, mit welchem man kontinu- 45 Wertigkeit des Titans und Molzahl der Titanverbindung ierlich Polymerisate von konstantem Schmelzfluß mit zum Produkt aus der Zahl der Metall-Kohlenstoff-Binreproduzierbaren Polymerisationsgeschwindigkeiten her- düngen und Molzahl des Reduktionsmittels. Es wurde stellen konnte. Das Verfahren gemäß der Erfindung gefunden, daß hohe Polymerisationsgeschwindigkeiten schafft diese Möglichkeit durch Regelung des Polymeri- erhalten werden, wenn dieses Katalysatorverhältnis im sationsgrades. Es war bekannt, daß bei der Radikal- 50 Bereich von 0,4 bis 1,4 liegt. Außerhalb dieses Bereiches kettenpolymerisation eine Temperaturerniedrigung den fällt die Polymerisationsgeschwindigkeit des Äthylens Schmelzfluß in sehr unregelmäßiger Weise herabsetzt. unter den Bedingungen dieses Verfahrens rasch ab und Gleichzeitig wird aber durch die Temperaturerniedrigung erlaubt nur eine begrenzte Regelung des Polymerisationsauch die Polymerisationsgeschwindigkeit stark herab- grades oder führt zu Polymerisaten mit unverwünschten gesetzt. Ein Verfahren zur Regelung des Polymerisations- 55 Schmelzflußeigenschaften. So kann bei einem Katalygrades ohne Beeinflußung der Polymerisationsgeschwin- satorverhältnis von 0,4 der Schmelzfluß des Polymerisates digkeit war bisher nicht bekannt. Beim Arbeiten mit von 0,005 auf 1,5 erhöht werden, wenn man die Reaktions-Koordinationskatalysatoren braucht der Katalysator temperatur von 150 auf 230° erhöht, und bei einem selbst nicht notwendigerweise eine gegenseitige Abhängig- Katalysatorverhältnis von 1,4 der Schmelzfluß des PoIykeit von Polymerisationsgeschwindigkeit und Polymeri- 60 merisates von 0,008 auf 3 erhöht werden, wenn man die sationsgrad zu bewirken. Die Erfindung arbeitet in einem Reaktionstemperatur von 150 auf 230° erhöht. Das bevor-Bereich, wo eine derartige Abhängigkeit nicht besteht. zugte Katalysatorverhältnis beträgt 0,96; bei diesem Wert Bei der Polymerisation mit Koordinationskatalysatoren steigt der Schmelzfluß des erzeugten Polymerisates von wird in auffallendem Gegensatz zur Radikalkettenpoly- 0,006 auf 2,5, wenn man die Reaktionstemperatur von 150 merisation das Wachstum der Polymerisatmoleküle nicht 65 auf 230° erhöht. Der Schmelzindex ist eine logarithdurch eine verhältnismäßig schnell verlaufende Über- mische Funktion des Kehrwertes der absoluten Schmelztragungsreaktion mit dem Monomeren oder mit End- temperatur und kann an Hand der nachstehend angegruppen bildenden organischen Verbindungen, wie Cyclo- gebenen, experimentell ermittelten Werte für jedes Verhexan und den aliphatischen Kohlenwasserstoffen, hältnis in dem oben angegebenen Bereich bestimmt beendet. Daher läßt sich der Polymerisationsgrad in 70 werden.It has already been proposed to use high molecular weight linear 35 and thus the molecular weight range of the polymer with the help of coordination catalyst, which you get when working in a temperature system Reached in a wide range of working conditions ranging from 150 to 230 °. The procedure for to manufacture. So you can polymers that have a low control of the molecular weight of linear Ethylenpolyoder have no melt flow, with the most diverse merizates, which the melt flow of the polymer Conditions received, e.g. B. determined at room temperature and 40, is therefore only suitable in a specific Atmospheric pressure and also at higher temperatures range of catalyst ratios. Under »Cataly- and high pressures. Here, the coordination ratio «becomes the equicatalyst in this description can be used in dissolved form or as a finely divided solid valent ratio of titanium compound to reducing substance. However, it has hitherto been understood as medium, i.e. H. the ratio of the product no method has been developed with which one can obtain continuity of titanium and number of moles of titanium compound ierlich polymers of constant melt flow with the product of the number of metal-carbon bin reproducible Establish polymerization rates and the number of moles of reducing agent. It was could ask. The process according to the invention found that high polymerization rates creates this possibility by regulating the polymer can be obtained when this catalyst ratio im degree of sation. The radical 50 was known to range from 0.4 to 1.4. Outside of this range chain polymerization a temperature decrease because the rate of polymerization of ethylene falls Reduces melt flow in a very irregular manner. rapidly from and under the conditions of this procedure At the same time, however, the lowering of the temperature allows only limited regulation of the polymerization the rate of polymerization falls sharply or leads to polymers with undesired set. A method of controlling the polymerisation 55 melt flow properties. So can with a Katalygrad without influencing the polymerization rate ratio of 0.4, the melt flow of the polymer speed was not previously known. When working with it can be increased from 0.005 to 1.5 when using the reaction coordination catalysts The catalyst temperature needs to be increased from 150 to 230 °, and with a self not necessarily a mutual dependency catalyst ratio of 1.4 the melt flow of the poly of polymerization rate and Polymeri- 60 merisates can be increased from 0.008 to 3, if the to effect the degree of sation. The invention works in a reaction temperature increased from 150 to 230 °. The before area, where there is no such dependency. added catalyst ratio is 0.96; at this value In the case of polymerization with coordination catalysts, the melt flow of the polymer produced increases by In striking contrast to the radical chain poly- 0.006 to 2.5, if the reaction temperature is 150 merization does not increase the growth of the polymer molecules 65 to 230 °. The melt index is a logarithmic through a relatively fast overmixing function of the reciprocal of the absolute enamel transfer reaction with the monomer or with the final temperature and can be grouped on the basis of the following forming organic compounds, such as cyclobenes, experimentally determined values for each hexane and the aliphatic hydrocarbons, ratio determined in the range given above completed. Therefore, the degree of polymerization can become 70.
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Die zuzusetzende Menge an Katalysator richtet sich beeinflussen. Sauerstoff in Mengen von 2 bis 200 Teilen nach der Konzentration des Äthylens in dem Kohlen- je Million ändert die Aktivität des Katalysatorsystems Wasserstoff in der Reaktionszone, dem gewünschten Poly- im Laufe der Reaktion und verursacht dadurch die BiI-merisationsgrad und der Verweilzeit des Reaktionsge- dung eines Polymerisates von unterschiedlichem PoIymisches in der Reaktionszone. Bei Bestimmung der zuzu- 5 merisationsgrad, z. B. eines Polymerisates mit einer setzenden Katalysatormenge wird angenommen, daß breiten Streuung des Molekulargewichtes. Bei einer 1 Mol Katalysator 1 Mol Polymerisat erzeugt. Aus den bestimmten Sauerstoffkonzentration ist der Schmelzindex unten angegebenen Gründen soll der Umsatz von gelöstem des Reaktionsproduktes in den Anfangsstufen der PoIy-Äthylen zu gelöstem Polymerisat etwa 50 % der Gesamt- merisation hoch und fällt mit fortschreitender Reaktion menge an gelöstem Äthylen betragen. Da das Polymerisat io allmählich ab. Bei Erhöhung der Sauerstoff menge über in Kohlenwasserstofflösungsmitteln nur begrenzt löslich 200 Teile je Million sinkt die Gesamtgeschwindigkeit der ist, polymerisiert man vorzugsweise zu einer verhältnis- Polymerisation bedenklich ab. Geringe Mengen Wassermäßig verdünnten Lösung des Polymerisates in dem stoff beeinflussen zwar die Polymerisation nicht, aber bei Kohlenwasserstoff. Eine Abscheidung der polymerisat- einem Gehalt von über 1 °/0 des Monomerengewichts sinkt reichen Phase während des Polymerisationskreislaufes 15 der Polymerisationsgrad des entstehenden Polymerisates, muß auf alle Fälle vermieden werden. So kann man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gege-The amount of catalyst to be added depends on the influence. Oxygen in amounts of 2 to 200 parts depending on the concentration of ethylene in the carbon - per million changes the activity of the catalyst system hydrogen in the reaction zone, the desired poly - in the course of the reaction and thereby causes the degree of polymerization and the residence time of the reaction Formation of a polymer of different polymer mixtures in the reaction zone. When determining the degree of addition 5, z. B. a polymer with a settling amount of catalyst is believed to have a wide spread of the molecular weight. With a 1 mole of catalyst, 1 mole of polymer is produced. For the specific oxygen concentration, the melt index is the reasons given below, the conversion of dissolved of the reaction product in the initial stages of the poly-ethylene to dissolved polymer should be about 50% of the total merization and falls as the reaction proceeds, the amount of dissolved ethylene. As the polymer gradually decreases. When the amount of oxygen is increased to over 200 parts per million, which is only partially soluble in hydrocarbon solvents, the overall rate drops, and polymerisation is preferably carried out to a proportionate polymerisation. Small amounts of water-diluted solution of the polymer in the substance do not affect the polymerization, but in the case of hydrocarbons. A separation of the polymerizate in a content of about 1 ° / 0 of the weight of the monomers rich phase decreases during Polymerisationskreislaufes 15 the degree of polymerization of the resulting polymer, must be avoided at all costs. So you can in the method according to the invention against
Um das Molekulargewicht und mithin den Schmelzfluß benenfalls auch Wasserstoff als zusätzliches Mittel zur
des Polymerisates durch Wahl der Reaktionstemperatur Regelung des Molekulargewichts verwenden. Da man
regeln zu können, müssen sowohl das Monomere als auch jedoch nach der Erfindung ohnehin die Polymerisation in
das Polymerisat gelöst sein. Da Äthylenpolymerisate in 20 geregelter Weise durchführen und so die verschiedensten
Kohlenwasserstofflösungsmitteln in fester Form nur Polymerisate herstellen kann, führt man zweckmäßig
wenig, in geschmolzener Form aber hinreichend löslich keine zusätzlichen, das Molekulargewicht beeinflussenden
sind, muß die Reaktionstemperatur oberhalb des Poly- Variablen, wie Wasserstoff und Sauerstoff, ein.
merisatschmelzpunktes liegen. So muß die Temperatur Als Reaktionsmedien für die oben beschriebene konti-To determine the molecular weight and therefore the melt flow, if necessary, use hydrogen as an additional means of regulating the molecular weight of the polymer by choosing the reaction temperature. Since one can regulate, both the monomer and, however, according to the invention, the polymerization anyway, have to be dissolved in the polymer. Since ethylene polymers perform in a regulated manner and so the most varied of hydrocarbon solvents can only produce polymers in solid form, it is advisable to carry out little, but in molten form not sufficiently soluble and no additional ones that affect the molecular weight, the reaction temperature must be above the poly variable, such as hydrogen and oxygen, a.
merisate melting point. The temperature must be used as reaction media for the continuous
mindestens 150° betragen, um ein vollständiges Schmelzen 25 nuierlich einphasige Polymerisation von Äthylen werden
des entstehenden Polymerisates zu gewährleisten und Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Cyclohexan, n-Hexan,
seine Ausfällung aus der Reaktionsphase zu vermeiden. Butan, Pentan, Heptane und dergleichen verwendet.
Bei einer solchen Temperatur beträgt die untere Grenze Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich nichtbe at least 150 °, in order to ensure complete melting of ethylene, of course, of the resulting polymer and hydrocarbons, such as benzene, cyclohexane, n-hexane, to avoid its precipitation from the reaction phase. Butane, pentane, heptanes and the like are used.
At such a temperature the lower limit is. The method according to the invention is not suitable
des Schmelzflusses, die bei dem niedrigsten Katalysator- nur zur Herstellung linearer Äthylenhomopolymerisate,
Verhältnis von 0,4 erhalten wird, 0,005, bestimmt mittels 30 sondern auch zur Herstellung von Mischpolymerisaten,
der Schmelzindexprüfung. Wenn die Temperatur der wie von Äthylen mit Propylen, Buten-1, Butadien oder
Reaktionszone und das Katalysatorverhältnis erhöht anderen Olefinen. Zu diesem Zwecke ist es lediglich
wird, steigt auch der Schmelzfluß des entstehenden Poly- erforderlich, daß das Monomere und das entstehende
äthylens. Bei 230° wird bei einem Katalysatorverhältnis Polymerisat in dem Kohlenwasserstoff löslich ist.
von 1,4 ein Schmelzindex von 3 erhalten, was für Ver- 35 Abgesehen von den oben angeführten Vorteilen der
arbeitungszwecke als eine leichtflüssige Schmelze anzu- Erzielung linearer Äthylenpolymerisate von genau
sehen ist. Eine Senkung der Temperatur auf unter 150° bestimmtem Schmelzfluß und der kontinuierlichen Fühkann
eine teilweise Ausfällung des Polymerisates bewir- rung des Verfahrens wird bei der erfindungsgemäßen
ken, was vermieden werden muß, wenn die Polymerisa- Arbeitsweise der Katalysator in wirksamer Weise eingetion
unter Kontrolle gehalten werden soll. 40 setzt, wodurch die Kosten verringert und die Katalysator-of the melt flow, which is obtained with the lowest catalyst only for the production of linear ethylene homopolymers, ratio of 0.4, 0.005, determined by means of 30 but also for the production of copolymers, the melt index test. If the temperature of the as of ethylene with propylene, butene-1, butadiene or reaction zone and the catalyst ratio increases other olefins. For this purpose it is only necessary that the melt flow of the resulting poly also increase, that the monomer and the resulting ethylene. At 230 ° at a catalyst ratio, polymer in which the hydrocarbon is soluble will be.
of 1.4, a melt index of 3 is obtained, which is to be seen precisely as a low-viscosity melt for production of linear ethylene polymers. A lowering of the temperature to below 150 ° certain melt flow and the continuous flow can cause partial precipitation of the polymer in the process, which must be avoided if the polymerization method of the catalyst can be effectively kept under control target. 40 sets, which reduces costs and
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird unter rückstände im Polymerisat auf ein Minimum herabgesetzt mäßigen Äthylendrücken ausgeführt. Der Druck in der werden. Das Polymerisat fällt in gelöster Form an, wes-Reaktionszone muß hoch genug sein, damit die Ver- wegen seine Entfernung aus dem Reaktionsgefäß nicht so dampfung des gesamten Äthylens aus dem Polymerisa- schwierig, teuer und zeitraubend wie bei vielen anderen tionsmedium verhindert und das im Reaktionsmedium 45 Verfahren zur Polymerisation von Äthylen ist. Das gepolymerisierte Äthylen ersetzt wird. Außerdem muß der löste Polymerisat kann in reiner Form ausgefällt werden, Druck hoch genug über dem Dampfdruck des Lösungs- was teure Waschverfahren überflüssig macht. Die Erzeugmittels bei der Polymerisationstemperatur liegen, um das nisse weisen ferner bessere Eigenschaften, z. B. eine ver-Reaktionsmedium in flüssiger Phase zu halten, wozu besserte Steifheit, auf.The process according to the invention is reduced to a minimum with residues in the polymer moderate ethylene pressures. The pressure in the be. The polymer is obtained in dissolved form, Wes reaction zone must be high enough so that its removal from the reaction vessel is not so Evaporation of all of the ethylene from the polymeriza- difficult, expensive and time-consuming as with many others tion medium prevented and that is in the reaction medium 45 process for the polymerization of ethylene. The polymerized Ethylene is replaced. In addition, the dissolved polymer can be precipitated in pure form, Pressure high enough above the vapor pressure of the solution, eliminating the need for expensive washing processes. The means of production lie at the polymerization temperature to the nisse also have better properties, for. B. a ver reaction medium in the liquid phase, which improved stiffness.
Drücke oberhalb 150 at geeignet sind. Arbeitet man so, 50 Die aus der erfindungsgemäß erhaltenen Lösung ausgedaß
die Konzentration des Äthylens in dem Medium vor fällten linearen, titanhaltigen Äthylenpolymerisate eignen
der Polymerisation doppelt so groß ist wie nach Durch- sich für zahlreiche Anwendungszwecke, insbesondere in
gang durch die Reaktionszone, d.h. mit 50°/0igem Um- Form von Filmen, geformten und stranggepreßten Erzeugsatz
des ursprünglich gelösten Äthylens, so steht genügend nissen, wie Rohren, Drahtisolierungen, Fäden, undurch-Äthylen
zur Verfügung, um die Polymerisationsgeschwin- 55 lässigen Überzügen von Papier usw.
digkeit von der Menge des gelösten Äthylens unabhängig Die Beispiele dienen der weiteren Erläuterung des Ver-Pressures above 150 at are suitable. If one works like this, 50 The concentration of ethylene in the medium before precipitated linear, titanium-containing ethylene polymers suitable for polymerization is twice as great as after passage for numerous purposes, especially in passage through the reaction zone, that is, from the solution obtained according to the invention 50 ° / 0 igem forming of films, formed and extruded production set of the originally dissolved ethylene, so there are enough nits such as pipes, wire insulation, threads, impermeable ethylene available to increase the polymerisation rate permissible coatings of paper, etc.
of the amount of dissolved ethylene. The examples serve to further explain the
zu machen. Weiteres Äthylen steht auf Grund des fahrens gemäß der Erfindung, ohne es jedoch erschöpfend
Äthylendruckes in der Reaktionsphase zur Verfügung. zu kennzeichnen.
Höhere Umwandlungsgrade von Äthylen zu Polymerisatclose. More ethylene is available due to the driving according to the invention, but without it being exhaustive ethylene pressure in the reaction phase. to be marked.
Higher degree of conversion of ethylene to polymer
sind möglich, sofern nur die Polymerisationsgeschwindig- 60 Beispiel 1are possible, provided that only the polymerization rate is 60 Example 1
keit als solche unabhängig von der Menge des gelöstenas such, regardless of the amount of the dissolved
Äthylens ist. Die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwen-Ethylene is. The used in the method according to the invention
Die Polymerisation von Äthylen nach dem Verfahren dete apparative Ausrüstung ist in der Technik der kontigemäß
der Erfindung verläuft am zufriedenstellendsten, nuierlichen Polymerisationen bekannt und wird daher
wenn das Polymerisationsgemisch praktisch frei von 65 hier lediglich zum besseren Verständnis der Versuchs-Feuchtigkeit
ist und auch keine anderen Quellen für ergebnisse kurz beschrieben. Sie kann im Rahmen der
Hydroxylgruppen enthält, die zur Inaktivierung des Erfindung Abänderungen erfahren.
Katalysators führen können. Gereinigtes Äthylengas, aus welchem Wasser undThe polymerization of ethylene by the process of separate apparatus is known in the art of the most satisfactory natural polymerizations according to the invention and is therefore only for a better understanding of the experimental humidity and no other sources if the polymerization mixture is practically free of 65 briefly described for results. It can contain hydroxyl groups which are modified to inactivate the invention.
Catalyst can lead. Purified ethylene gas, from which water and
Er wurde ferner gefunden, daß sowohl Wasserstoff als Kohlendioxyd entfernt sind, wird in einen Wärmeausauch Sauerstoff die Aktivität des Katalysatorsystems 70 tauscher geleitet, der mit einem Kühlmittel beschickt ist.It has also been found that both hydrogen and carbon dioxide are removed, resulting in a heat exchange Oxygen passed the activity of the catalyst system 70 exchanger, which is charged with a coolant.
Das Äthylen wird nach Verflüssigung durch eine Förderpumpe auf den gewünschten Reaktionsdruck gebracht. Das aus der Pumpe austretende Äthylen wird mit dem Hauptstrom des Lösungsmittels vermischt. Der vereinigte Strom gelangt dann in einen Vorerhitzer und von diesem in das mit Rührer versehene, beheizte Reaktionsgefäß. Der Hauptstrom des Lösungsmittels wird vor Zusatz des Äthylens gereinigt, indem man ihn durch Ruheschüttungen aus Siliciumdioxydgel und Lithiumaluminiumhydrid leitet und dann mit einem Lösungsmittelstrom vereinigt, in welchem der Titantetrachloridkatalysator gelöst ist. Der andere Reaktionsteilnehmer des Katalysatorsystems wird direkt und gesondert als Lösung in das Reaktionsgefäß gepumpt.The ethylene is liquefied by a feed pump brought to the desired reaction pressure. The ethylene emerging from the pump is mixed with the Main stream of solvent mixed. The combined stream then goes to and from a preheater this into the heated reaction vessel equipped with a stirrer. The main stream of solvent is in front Addition of ethylene purified by pouring it through quiescent beds of silicon dioxide gel and lithium aluminum hydride passes and then combined with a solvent stream in which the titanium tetrachloride catalyst is resolved. The other reactant of the catalyst system is directly and separately as Solution is pumped into the reaction vessel.
Der Strom des Reaktionsproduktes wird vom Reaktionsgefäß durch ein Druckminderventil in einen Abscheider geleitet, in welchem das Polymerisat aus der Lösung ausfällt und vom Lösungsmittel und dem nicht umgesetzten gasförmigen Äthylen abgetrennt wird. Das Äthylen wird gesondert gereinigt und im Kreislauf zurückgeführt. Ausbeute und Schmelzindex des Polymerisats, das in dieser kontinuierlich betriebenen Anlage unter Verwendung von Cyclohexan als Lösungsmittel, ίο Titantetrachlorid und Lithiumaluminiumtetradecyl als Katalysatorbestandteile erhalten wird, sind nachfolgend angeführt. Die Tabelle zeigt, in welcher Weise der Schmelzindex innerhalb des oben beschriebenen Katalysatorverhältnisses durch die Temperatur beeinflußt wird.The flow of reaction product is from the reaction vessel through a pressure reducing valve into a separator passed, in which the polymer precipitates from the solution and from the solvent and the not converted gaseous ethylene is separated. The ethylene is cleaned separately and in a cycle returned. Yield and melt index of the polymer in this continuously operated plant using cyclohexane as solvent, ίο titanium tetrachloride and lithium aluminum tetradecyl as Catalyst components is obtained are listed below. The table shows how the Melt index is influenced by the temperature within the catalyst ratio described above.
Versuch Nr.Attempt no.
Temperatur, 0C Temperature, 0 C
Druck, at Pressure, at
Gewichtsverhältnis Cyclohexan zu Äthylen Weight ratio of cyclohexane to ethylene
Molverhältnis TiCl4 zu 10e Mol C2H4 Molar ratio of TiCl 4 to 10 e moles of C 2 H 4
Katalysatorverhältnis TiCl4 zu LiAl(nC10H21)4 Catalyst ratio TiCl 4 to LiAl (n C 10 H 21 ) 4
Durchsatz (Raumgeschwindigkeit je Minute) Throughput (space velocity per minute)
Ausbeute je Einheit von Zeit und Reaktionsraum, Schmelzindex Yield per unit of time and reaction space, melt index
182182
200
7,6200
7.6
430
0,966
0,111430
0.966
0.111
184,19
0,04184.19
0.04
191191
200
7,66200
7.66
430
0,977
0,110430
0.977
0.110
206,61
0,08206.61
0.08
198198
200 5,90200 5.90
262 1,11 0,119262 1.11 0.119
60,54 0,1660.54 0.16
222222
200 7,92200 7.92
511 0,920 0,122511 0.920 0.122
70,47 1,0570.47 1.05
Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wurden Äthylen und Buten-1 unter den folgenden Arbeitsbedingungen und Verwendung von Aluminiumtriisobutyl als Reduktionsmittel für das TiCl4 mischpolymerisiert:Following the procedure of Example 1, ethylene and butene-1 were copolymerized under the following working conditions and using aluminum triisobutyl as a reducing agent for the TiCl 4:
Versuch Nr. 5 ! 6Attempt No. 5! 6th
Temperatur, 0C Temperature, 0 C
Druck, at Pressure, at
MolverhältnisMolar ratio
Cyclohexan zu Äthylen ..
MolverhältnisCyclohexane to ethylene ..
Molar ratio
Buten-1 zu Äthylen Butene-1 to ethylene
MolverhältnisMolar ratio
(TiCl4zuÄthylen)-106 ...
Molverhältnis TiCl4 zu AlR3 .
Ausbeute je Einheit von Zeit( TiCl 4 to ethylene) -10 6 ...
Molar ratio of TiCl 4 to AlR 3 .
Yield per unit of time
und Reaktionsraum, and reaction space,
Schmelzindex Melt index
Dichte density
°/0Buten imMischpolymerisat° / 0 butene in the copolymer
174 100174 100
6,6 0,8056.6 0.805
68 0,3568 0.35
624624
0,90 16,70.90 16.7
156 100156 100
12,7 0,4912.7 0.49
109 0,51109 0.51
384384
0,5 0,906 13,00.5 0.906 13.0
Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wurden Äthylen und Decen unter den folgenden Arbeitsbedingungen und Verwendung von Aluminiumtriisobutyl als Reduktionsmittel für das TiCl4 mischpolymerisiert:Following the procedure of Example 1, ethylene and decene were copolymerized under the following working conditions and using aluminum triisobutyl as reducing agent for the TiCl 4:
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US783487XA | 1954-11-23 | 1954-11-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1024715B true DE1024715B (en) | 1958-02-20 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
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GB (1) | GB783487A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2608863A1 (en) * | 1976-03-04 | 1977-09-08 | Basf Ag | Ethylene polymerisation using Ziegler catalyst system - contg. bis-cyclopentadienyl-titanium di-alkyl cpd., aluminium tri-alkyl cpd. and water |
DE2608933A1 (en) * | 1976-03-04 | 1977-09-08 | Basf Ag | Ethylene polymerisation using Ziegler catalyst system - contg. cyclopentadienyl zirconium cpd., aluminium tri-alkyl cpd. and opt. water |
Families Citing this family (4)
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US2948712A (en) * | 1958-04-03 | 1960-08-09 | Eastman Kodak Co | Olefin polymerization catalyst containing aluminium, titanium tetrahalide, and titanium alcoholate |
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US3040014A (en) * | 1959-05-27 | 1962-06-19 | Exxon Research Engineering Co | Melt index and brittleness of polypropylene |
NL256428A (en) * | 1959-09-30 |
-
1955
- 1955-11-22 DE DEP15203A patent/DE1024715B/en active Pending
- 1955-11-23 GB GB33606/55A patent/GB783487A/en not_active Expired
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Also Published As
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---|---|
GB783487A (en) | 1957-09-25 |
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