DE1121808B - Process for the production of copolymers from ethylene and butene-1 - Google Patents

Process for the production of copolymers from ethylene and butene-1

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DE1121808B
DE1121808B DEE15581A DEE0015581A DE1121808B DE 1121808 B DE1121808 B DE 1121808B DE E15581 A DEE15581 A DE E15581A DE E0015581 A DEE0015581 A DE E0015581A DE 1121808 B DE1121808 B DE 1121808B
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ethylene
aluminum
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butene
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Lewis W Bowman
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ExxonMobil Technology and Engineering Co
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Exxon Research and Engineering Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F210/00Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond

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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Description

Die Verwendung von »Ziegler-Katalysatoren« bei der Herstellung von Polymerisaten aus Äthylen, Propylen usw. hat sehr schnell an Bedeutung zugenommen, insbesondere weil diese Katalysatoren die Durchführung der Polymerisation bei oder dicht bei Atmosphärendruck gestatten. Im Gegensatz dazu erforderte die Herstellung von plastischen Olefinpolymerisaten vor der Entdeckung der Ziegler-Katalysatoren die Anwendung von sehr hohen Drücken während der Polymerisation.The use of »Ziegler catalysts« in the production of polymers from ethylene, Propylene etc. has grown in importance very quickly, especially because of these catalysts allow the polymerization to be carried out at or near atmospheric pressure. In contrast to required the production of plastic olefin polymers before the discovery of the Ziegler catalysts the use of very high pressures during the polymerization.

Die bedeutenden Verfahrensvorteile des Niederdruck-Polymerisationsverfahrens nach Ziegler werden jedoch wenigstens teilweise durch gewisse beachtliche qualitative Nachteile des erhaltenen Niederdruck-Polyäthylens im Vergleich zu den Hochdruck-Polyäthylenen erkauft. Bei gleichen Molekulargewichten sind das Niederdruck-Propylpropylen und -Polybuten in dieser Hinsicht sogar noch geringwertiger. Insbesondere waren die Niederdruck-Polymerisate nach Ziegler im allgemeinen durch eine verhältnismäßig hochgradige Steifheit im Vergleich zu üblichen Hochdruck-Polyäthylenen von gleicher Zugfestigkeit gekennzeichnet. Infolgedessen konnte bisher, wenn ein Niederdruck-Polyäthylen mit hochgradiger Flexibilität bei niedrigen Temperaturen erwünscht war, dieses Ergebnis nur auf Kosten einer beachtlichen geringeren Zugfestigkeit erzielt werden, d. h. daß die Polymerisationsbedingungen so reguliert werden mußten, daß ein Polymerisat mit verhältnismäßig niedrigem Molekulargewicht hergestellt wurde.The significant process advantages of the low pressure polymerization process according to Ziegler, however, are at least partially due to certain considerable qualitative disadvantages of the low-pressure polyethylene obtained bought in comparison to the high-pressure polyethylenes. When the molecular weights are equal the low pressure propyl propylene and polybutene are even inferior in this regard. In particular the Ziegler low-pressure polymers were generally relatively proportionate high rigidity compared to conventional high-pressure polyethylenes characterized by the same tensile strength. As a result, so far if a low pressure polyethylene with high flexibility was desirable at low temperatures, this result only at the expense of a considerably lower one Tensile strength can be achieved, d. H. that the polymerization conditions had to be regulated so that a polymer having a relatively low molecular weight was prepared.

Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung von überlegenen Äthylenmischpolymeren mit einer hohen Flexibilität, die der eines Hochdruck-Polyäthylens von vergleichbarer Zugfestigkeit entspricht oder es übertrifft.The object of the invention is to produce superior ethylene copolymers with a high Flexibility equivalent to that of a high pressure polyethylene of comparable tensile strength or it surpasses.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Äthylenmischpolymerisaten durch Polymerisation eines Gemisches aus Äthylen und 0,2 bis 10 Volumprozent an Buten-1, bezogen auf das Gemisch, in Gegenwart eines aus einem Aluminiumtrialkyl, einem Aluminiumtriaryl oder einem Alkyl- oder Arylaluminiumhalogenid und einer reduzierbaren Verbindung von Metallen der IV. bis VIII. Nebengruppe hergestellten Polymerisationskatalysators.The invention relates to a process for the production of ethylene copolymers by Polymerization of a mixture of ethylene and 0.2 to 10 percent by volume of butene-1, based on the Mixture, in the presence of one of an aluminum trialkyl, an aluminum triaryl or an alkyl or Arylaluminum halide and a reducible compound of metals from subgroups IV to VIII produced polymerization catalyst.

Überraschenderweise sind die Verfahrensprodukte trotz der Verbesserung der verhältnismäßig schlechten Biegeeigenschaften der Homopolymerisate der höheren Äthylenhomologen, z. B. Polypropylen, weitgehend amorphe Äthylenpolymerisate mit ungewöhnlicher hochgradiger Flexibilität. Sie können sowohl bei normalen als auch niedrigen Temperaturen mit Hilfe der genannten Katalysatoren bei niedrigem Druck Verfahren zur HerstellungSurprisingly, despite the improvement in the relatively poor flexural properties of the homopolymers of the higher ethylene homologues, e.g. B. polypropylene, largely amorphous ethylene polymers with unusual high degree of flexibility. You can use the said catalysts at low pressure both at normal and low temperatures for the preparation process

von Mischpolymerisaten aus Äthylenof copolymers made of ethylene

und Buten-1and butene-1

Anmelder:Applicant:

Esso Research and Engineering Company,
Elizabeth, N. J. (V. St. A.)
Esso Research and Engineering Company,
Elizabeth, N. J. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr. W. Beil und A. Hoeppener, Rechtsanwälte,
Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36
Dr. W. Beil and A. Hoeppener, lawyers,
Frankfurt / M.-Höchst, Antoniterstr. 36

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. April 1957 (Nr. 653 380)
Claimed priority:
V. St. v. America April 17, 1957 (No. 653 380)

Lewis W. Bowman, Westfield, N. J. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
Lewis W. Bowman, Westfield, NJ (V. St. A.),
has been named as the inventor

hergestellt werden. Die gewünschten Ergebnisse werden durch Polymerisieren eines olefinischen Gemisches aus 0,2 bis 10 Volumprozent, vorzugsweise 1 bis 5 Volumprozent Buten-1 und entsprechend 90 bis 99,8 Volumprozent oder vorzugsweise 95 bis 99 Volumprozent Äthylen erzielt. Falls die Butenkonzentration des monomeren Gemisches über 10% liegt, würde das Produkt zunehmend gummiartig, weich und klebrig werden und in dieser Form für verschiedene Anwendungsgebiete, z. B. für geformte Gegenstände, ungeeignet sein.getting produced. The desired results are made up by polymerizing an olefinic mixture 0.2 to 10 percent by volume, preferably 1 to 5 percent by volume of 1-butene and correspondingly 90 to 99.8 percent by volume or preferably 95 to 99 volume percent ethylene achieved. If the butene concentration of the monomer mixture is above 10%, the product would become increasingly rubbery, soft and sticky and in this form for various areas of application, e.g. B. for shaped objects, unsuitable be.

Die erfindungsgemäß herstellbaren Mischpolymerisate sind verhältnismäßig amorphe Harze, die eine beachtliche Anzahl Kettenverzweigungen (etwa eine Äthylverzweigung für jedes Mol gebundenes Buten) und eine entsprechend geringe Kristallinität besitzen. Sie sind gekennzeichnet durch eine Zugfestigkeit von etwa 175,78 bis 351,56 kg/cm2, ein Molekulargewicht zwischen etwa 50 000 und 500 000 (Formel nach Harris) und einen Torsionsmodul zwischen etwa 0,002 · 105 und 0,035 · 105 kg/cm2 bei 250C und nicht mehr als 0,084 · 105 kg/cm2 bei —500C. Sie sind insbesondere innerhalb des angegebenen Molekulargewichtsbereichs durch einen überraschend kleinen Torsionsmodul gekennzeichnet. Produkte mit Molekulargewichten unter 50 000 haben eine zu große Nei-The copolymers which can be prepared according to the invention are relatively amorphous resins which have a considerable number of chain branches (approximately one ethyl branch for every mole of bound butene) and a correspondingly low crystallinity. They are characterized by a tensile strength of about 175.78 to 351.56 kg / cm 2 , a molecular weight between about 50,000 and 500,000 (Harris formula) and a torsional modulus between about 0.002 · 10 5 and 0.035 · 10 5 kg / cm 2 at 25 0 C and not more than 0.084 x 10 5 kg / cm 2 at -50 0 C. They are characterized in particular within the specified molecular weight range by a surprisingly small torsion. Products with molecular weights below 50,000 have too great a negative

109 759/440109 759/440

3 43 4

gung zur Brüchigkeit, als daß sie als Kunststoffe von von Temperatur und Druck aufrechterhalten werden,brittleness, so that they can be maintained as plastics by temperature and pressure,

großem Interesse wären, wogegen bei Molekular- um das Lösungsmittel in flüssiger Phase zu halten,would be of great interest, whereas with molecular to keep the solvent in the liquid phase,

gewichten von über 500 000 die Produkte dazu neigen, Bei der Herstellung des Katalysators werden dieWeighing in excess of 500,000 the products tend to be used in the manufacture of the catalyst

für Strangpreß- oder ähnliche Verfahren bei zu hohen beiden Lösungen so gemischt, daß ein Al: Ti-MoI-for extrusion or similar processes if the two solutions are too high mixed so that an Al: Ti-MoI-

Temperaturen zu schmelzen. 5 verhältnis zwischen etwa 0,6: 1 und 3:1 entsteht.Melting temperatures. 5 ratio between about 0.6: 1 and 3: 1 is created.

Die Zeichnung erläutert den ungewöhnlichen Bieg- Bevorzugt werden Al: Ti-Verhältnisse zwischen etwa samkeitsgrad der erfindungsgemäß hergestellten ι: i und 2:1, da mit diesen große Polymerisations-Äthylen-Buten-1-Mischpolymerisate im Vergleich zu geschwindigkeiten erreicht werden. Sind andererseits verwandten Polymerisaten von vergleichbarer Zug- Produkte von verhältnismäßig niedrigem Molekularfestigkeit, ίο gewicht erwünscht, so werden Al: Ti-VerhältnisseThe drawing explains the unusual bending. Preference is given to Al: Ti ratios between approximately the degree of sameness of the ι : i prepared according to the invention and 2: 1, since with these large polymerization ethylene-butene-1 copolymers can be achieved compared to speeds. If, on the other hand, related polymers of comparable tensile products of relatively low molecular strength are desired, then Al: Ti ratios are desired

Mit Ausnahme der kritischen Zusammensetzung des zwischen 0,6: 1 und 0,9 : 1 bevorzugt trotz der bei Olefingemisches wird die Polymerisation in üblicher ihnen auftretenden relativ niedrigen Polymerisations-Weise, z. B. nach den ausgelegten Unterlagen des geschwindigkeiten. Die Katalysatorherstellung wird belgischen Patents 533 362, bei niedrigem Druck durch- gewöhnlich bei Temperaturen zwischen etwa 0 und geführt. Dabei werden besondere Kombinationen von 15 10O0C, vorzugsweise zwischen etwa 20 und 500C, und Polymerisationsbedingungen, wie noch dargelegt wird, einem Druck durchgeführt, der ausreicht, um das bevorzugt. organische Lösungsmittel in flüssiger Phase zu halten.With the exception of the critical composition of between 0.6: 1 and 0.9: 1, in spite of the fact that in the case of olefin mixtures, the polymerization is carried out in a relatively low polymerization manner that usually occurs in them, e.g. B. according to the laid out documents of the speeds. Catalyst production is carried out in Belgian patent 533 362, at low pressure usually at temperatures between about 0 and 0. Here are particular combinations of 15 10O 0 C, preferably between about 20 and 50 0 C, and polymerization conditions as will be set forth, carried out a pressure sufficient to make the preferred. to keep organic solvents in the liquid phase.

Katalysatoren, die bei der Erfindung von beson- Das erhaltene Katalysatorgemisch kann gegebenenderem Nutzen sind, werden dadurch hergestellt, daß falls vor der Verwendung gealtert werden, z. B. bei man Titantetrachlorid mit Hilfe einer Aluminium- ao 30 bis 1000C während 10 bis 60 Minuten,
alkyl- oder -arylverbindung zu einer üblichen Titan- Der Katalysator kann mit dem Olefingemisch in verbindung mit einer Wertigkeit zwischen etwa 2,0 einem Polymerisationsgefäß, gewöhnlich in Gegenwart und 3, vorzugsweise 2,1 und 2,9, reduziert. Die für von zusätzlichem inertem Verdünnungsmittel und auch diesen Zweck bevorzugten Aluminiumverbindungen in Gegenwart einer zusätzlichen Menge der Aluminiumwerden durch die Formel 35 alkylverbindung, gemischt werden. Es ist erwünscht,
Catalysts which are of particular use in the invention are prepared by the fact that, if aged, prior to use, e.g. B. when titanium tetrachloride with the help of an aluminum ao 30 to 100 0 C for 10 to 60 minutes,
alkyl or aryl compound to a customary titanium The catalyst can be reduced with the olefin mixture in connection with a valence between about 2.0 in a polymerization vessel, usually in the presence and 3, preferably 2.1 and 2.9. The aluminum compounds preferred for and also for this purpose by additional inert diluent in the presence of an additional amount of the aluminum will be mixed by the formula 35 alkyl compound. It is desirable

den Katalysator in der Polymerisationszone bei einerthe catalyst in the polymerization zone at a

χ R Konzentration von etwa 0,05 bis 0,5°/o> insbesondere χ R concentration of about 0.05 to 0.5% in particular

Al-R' etwa 0,15 bis 0,3%> berechnet als Gesamtmenge an Al-R ' about 0.15 to 0.3%> calculated as the total amount

\ Metallverbindung mit Bezug auf die Gesamtmenge an\ Metal compound with reference to the total

3» Flüssigkeit, zu verwenden. Die polymerisierbaren Monomerengemische werden vorteilhafterweise in3 »liquid to use. The polymerizable monomer mixtures are advantageously in

dargestellt, in der R, R' und X Cr bis Cg-Alkyl- oder einer Konzentration von etwa 2 bis 20 Gewichts-shown in which R, R 'and XC r to Cg-alkyl or a concentration of about 2 to 20 weight

Arylgruppen sind. X kann auch ein Halogen, ins- prozent, bezogen auf die Gesamtmenge an Flüssigkeit,Are aryl groups. X can also be a halogen, in percent, based on the total amount of liquid,

besondere ein Chlor sein, obgleich es mit derartigen verwendet, so daß ein ausreichend flüssiges Reaktions-be a particular chlorine, although it is used with such, so that a sufficiently liquid reaction

Halogen-Alkyl-Verbindungen schwieriger ist, das Titan 35 produkt erhalten wird. Es können jedoch auch höhereHalogen-alkyl compounds is more difficult to obtain the titanium 35 product. However, it can also be higher

auf die bevorzugte unter 3 liegende Wertigkeit zu re- Monomerenkonzentrationen angewendet werden, ins-can be applied to the preferred valence below 3 to re-monomer concentrations, in particular

duzieren. Beispiele für Reduktionsmittel sind Alu- besondere wenn die Umwandlungen derartig begrenztduck. Examples of reducing agents are aluminum, especially if the conversions are so limited

miniumtriäthyl,Aluminiumdiäthylchlorid, Aluminium- werden, daß genügend nicht umgewandeltes Mono-miniumtriethyl, aluminum diethyl chloride, aluminum, that enough unconverted mono-

äthylsesquichlorid, Aluminiumtriisopropyl, -triiso- merengemisch übrigbleibt, um eine bequeme Hand-ethyl sesquichloride, aluminum triisopropyl, triisomer mixture remains, in order to

butyl, -tri-n-octyl, -triphenyl. 40 habung des polymerisierten Gemisches zu gewähren.butyl, -tri-n-octyl, -triphenyl. 40 handling of the polymerized mixture.

Diese Katalysatoren werden bekannterweise in der Die Polymerisationstemperatur wird im allgemeinenThese catalysts are known to be used in the The polymerization temperature is generally

Art hergestellt, daß man eine reduzierbare Verbindung bei etwa 0 bis 1000C, vorzugsweise 40 bis 85°C, ins-Art produced that a reducible compound at about 0 to 100 0 C, preferably 40 to 85 ° C, ins-

eines Übergangsmetalls der IV. bis VIII. Gruppe des besondere 60 bis 80°C gehalten, und der Druck liegtof a transition metal of groups IV to VIII of the particular 60 to 80 ° C, and the pressure is

Periodischen Systems und eine der in Frage kommen- vorteilhaft zwischen etwa 1 at und 35 atü, besondersPeriodic system and one of the possible ones - advantageously between about 1 at and 35 atu, especially

den aluminiumorganischen Verbindungen getrennt in 45 zwischen 1 at und 3,5 atü.the organoaluminum compounds separated in 45 between 1 atm and 3.5 atm.

einem inerten Kohlenwasserstoff löst, wobei Lösungen Besonders geeignete Polymerisationsbedingungen erhalten werden, die die Metallverbindung in einer liegen bei Temperaturen von etwa 75 0C, Katalysator-Konzentration von etwa 0,05 bis 5,0 °/o enthalten, und konzentrationen von etwa 0,2% und einem Katalysaman dann die beiden Lösungen mischt und in einer tor-ΑΙ: Ti-Molverhältnis von 1,5. Höhere Katalysatorinerten Atmosphäre rührt, wobei sich eine feste Fällung 50 konzentrationen und höhere Temperaturen neigen jeder reduzierten Schwermetallverbindung bildet. Die weils dazu, das Molekulargewicht des polymeren erhaltene Mischung oder Fällung, die den ausgefällten Produkts herabzusetzen. Daher kann es bei verhältnisfesten Katalysator, etwas freies Aluminiumalkyl und mäßig hohen Katalysatorkonzentrationen zweckmäßig das inerte organische Lösungsmittel enthält, wird dann sein, bei relativ niedrigen Polymerisationstemperaturen mit dem Olefingemisch in Berührung gebracht, das 55 zu arbeiten, und umgekehrt.an inert hydrocarbon dissolves, said solutions suitable polymerization conditions are obtained particularly that the metal compound are in an at temperatures of about 75 0 C, catalyst concentration / contain from about 0.05 to 5.0 ° o, and concentrations of about 0, 2% and a catalyst then mixes the two solutions and in a tor-ΑΙ: Ti molar ratio of 1.5. Higher catalyst inert atmosphere agitates, a solid precipitate is formed, and higher temperatures tend to form any reduced heavy metal compound. The reason for this is to lower the molecular weight of the polymeric mixture or precipitate obtained by the precipitated product. Therefore, with relatively solid catalyst, some free aluminum alkyl and moderately high catalyst concentrations, it may be appropriate to contain the inert organic solvent, then it will be brought into contact with the olefin mixture to operate at relatively low polymerization temperatures, and vice versa.

dann bei atmosphärischem oder ungefähr atmosphä- Es ist zweckmäßig, Lösungsmittel und Monomerethen at atmospheric or approximately atmospheric It is convenient to use solvents and monomers

rischem Druck polymerisiert wird. von hochgradiger Reinheit zu verwenden, insbesonderechemical pressure is polymerized. of high purity, in particular

Die bei der Herstellung des Katalysators verwen- mit Hinsicht auf sauerstoff- und schwefelhaltige Ver-The substances used in the manufacture of the catalyst with regard to oxygen and sulfur-containing

deten inerten flüssigen Lösungsmittel können C3- bis unreinigungen, z. B. Luft, Wasser, Alkohole, Mercap-Deten inert liquid solvent can C 3 - to impurities, z. B. air, water, alcohols, mercap

C18- und höhere Paraffine, Cycloalkane oder Aromaten 60 tane, da alle diese Verunreinigungen den KatalysatorC 18 - and higher paraffins, cycloalkanes or aromatics 60 tane, as all these impurities are the catalyst

sein. Beispiele derartiger Lösungsmittel sind Propan, vergiften. Die flüssigen Reaktionsteilnehmer werdenbe. Examples of such solvents are propane, poison. The liquid reactants become

n-Pentan, N-Heptan, N-Dodecan, säurebehandelte daher z. B. durch Destillieren, Behandeln mit Natriumn-pentane, N-heptane, N-dodecane, acid-treated z. B. by distillation, treatment with sodium

oder anderweitig hochgradig raffinierte Petroleum- oder aktivierter Kieselerde oder Tonerde, Waschen mitor otherwise highly refined petroleum or activated silica or clay, washing with

fraktionen des Benzin-, Kerosin- oder Gasölbereichs Aluminiumalkyllösungen gereinigt. Auch die Reak-Fractions in the gasoline, kerosene or gas oil sector cleaned aluminum alkyl solutions. The Rea-

(z. B. mit einem Siedebereich bis zu etwa 3000C bei 65 tionsgefäße werden vor der Verwendung mit einem(z. B. with a boiling range up to about 300 0 C at 65 tion vessels are prior to use with a

atmosphärischem Druck). Wenn normalerweise gas- inerten Gas, wie Stickstoff oder Methan, ausgeblasen,atmospheric pressure). If gas-inert gas, such as nitrogen or methane, is normally blown out,

förmige Lösungsmittel, z. B. Propan oder Isobutan, Wenn die Polymerisation bis zu dem gewünschtenshaped solvents, e.g. B. propane or isobutane, If the polymerization is up to the desired

verwendet werden, muß eine geeignete Kombination Umwandlungsgrad fortgeschritten ist, wird das Re-be used, a suitable combination of the degree of conversion must have progressed, the re-

aktionsgetnisch ζ. B. mit einem C1- bis C8-Alkanol, wie Methanol, Isopropanol, n-Butanol oder Isooctylalkohol, versetzt, dann können die ausgefällten festen Polymerenteilchen von der Flüssigkeit z. B. durch Filtrieren getrennt werden. Metallhaltige Rückstände werden dann durch Waschen des abgetrennten Polymeren mit flüssigen Sauerstoffverbindungen, wie den obenerwähnten Alkoholen oder Ketonen, beispielsweise Aceton, Methyläthylketon, Acetylaceton, und/ oder mit Säuren, z. B. Chlorwasserstoffsäure, entfernt. Schließlich wird das Polymerisat in bekannter Weise getrocknet, gepreßt und abgepackt.action-like ζ. B. with a C 1 - to C 8 alkanol such as methanol, isopropanol, n-butanol or isooctyl alcohol, then the precipitated solid polymer particles from the liquid z. B. separated by filtration. Metal-containing residues are then removed by washing the separated polymer with liquid oxygen compounds, such as the abovementioned alcohols or ketones, for example acetone, methyl ethyl ketone, acetylacetone, and / or with acids, e.g. B. hydrochloric acid removed. Finally, the polymer is dried, pressed and packaged in a known manner.

BeispieleExamples

Eine 2prozentige Aluminiumtriäthyl- Lösung in trockenem n-Heptan wurde bei Raumtemperatur in einem mit trockenem Stickstoff ausgeblasenen Reaktionsgefäß zu einer 2prozentigen TiCl4-Lösung (in n-Heptan) zugegeben. Die Lösungen der beiden Metallverbindungen wurden so miteinander gemischt, daß ein Gemisch mit einem AlAt3: TiC^-Molverhältnis von 1,5 und eine Konzentration der gesamten Metallverbindungen von 15 g pro Liter erhalten wurde. Nach 15minütigem Rühren wurde die erhaltene Katalysatorschlämm ung unter Stickstoff abgezogen und in einen Reaktionskolben gegeben, der 1 1 n-Heptan enthielt, das bei 25 0C und 1 at mit dem Olefingemisch gesättigt worden war. Man ließ die Polymerisation dann bei atmosphärischem Druck vor sich gehen. Das Verhältnis Äthylen zu Buten, die Katalysatorkonzentrationen und andere Variable, wie z. B. die Polymerisationszeit und -temperatur, sind zusammen mit den dazugehörigen Produkteigenschaften für jeden Versuch der unten folgenden Tabelle 1 angegeben.A 2 percent aluminum triethyl solution in dry n-heptane was added to a 2 percent TiCl 4 solution (in n-heptane) at room temperature in a reaction vessel blown out with dry nitrogen. The solutions of the two metal compounds were mixed with one another in such a way that a mixture with an AlAt 3 : TiC ^ molar ratio of 1.5 and a concentration of the total metal compounds of 15 g per liter was obtained. After stirring for 15 minutes, the catalyst slurry obtained was drawn off under nitrogen and placed in a reaction flask which contained 1 liter of n-heptane which had been saturated with the olefin mixture at 25 ° C. and 1 atm. The polymerization was then allowed to proceed at atmospheric pressure. The ratio of ethylene to butene, the catalyst concentrations and other variables such as e.g. B. the polymerization time and temperature are given together with the associated product properties for each experiment in Table 1 below.

Sobald der erwünschte Polymerisationsgrad erreicht war, wurde das Reaktionsgemisch mit einem gleichen Volumen Isopropylalkohol verdünnt, das Polymerisat wurde von der Flüssigkeit durch Filtrieren getrennt, mit einer Lösung von 2°/0 Acetylaceton in Isopropylalkohol gekocht, erneut filtriert und getrocknet.Once the desired degree of polymerization was reached, the reaction mixture was diluted with an equal volume of isopropyl alcohol, the polymer was separated from the liquid by filtration, boiled with a solution of 2 ° / 0 acetylacetone in isopropyl alcohol, refiltered and dried.

Tabelle ITable I.

22 VersuchsnummerTrial number 33 4*)4 *) 5*)5 *) 6*)6 *) 7»)7 ») 11 2,02.0 2,02.0 (A)(A) (A)(A) (B)(B) (C)(C) 2,02.0 1,51.5 1,51.5 1,51.5 1,51.5 1,51.5 keinno 1,51.5 0,450.45 0,180.18 0,090.09 0,180.18 0,090.09 0,090.09 0,3040.304 1,221.22 0,6080.608 1,221.22 0,6080.608 - 0,6080.608 5050 7575 5050 7575 5050 - 5050 1,01.0 0,50.5 1,01.0 0,50.5 1,01.0 —.-. 1,01.0 222222 166166 232232 166166 262262 - 239239 0,10.1 2,82.8 0,10.1 2,72.7 0,10.1 - 0,30.3 10001000 200200 410410 185185 10001000 2323 470470 295,30295.30 207,41207.41 258,74258.74 208,82208.82 267,18267.18 123,04123.04 234,13234.13 540540 550550 550550 650650 610610 630630 500500 26,7326.73 4,924.92 18,2818.28 16,6616.66 56,2556.25 14,0614.06 6,616.61

Einsatz: Volumprozent Buten-1 in ÄthylenUse: Percent by volume of butene-1 in ethylene

AlAt3: TiCl4-Verhältnis AlAt 3 : TiCl 4 ratio

Katalysatorkonzentration in Gewichtsprozent Catalyst concentration in percent by weight

Gesamtgewicht des Katalysators in GrammTotal weight of the catalyst in grams

Temperatur, 0C Temperature, 0 C

Dauer des Versuchs in Stunden Duration of the experiment in hours

Geschwindigkeit in g Polym./Std/g Katalys. Gewichtsprozent öliges Polymeres Speed in g polymer / hour / g cat. Weight percent oily polymer

ProduktionseigenschaftenProduction characteristics

Molekulargewicht ■ 10~3 (D) Molecular weight ■ 10 ~ 3 (D)

Zugfestigkeit, kg/cm2 Tensile strength, kg / cm 2

Dehnung, % Strain, %

Torsionsmodul bei 25°C, kg/cm2**)Torsional modulus at 25 ° C, kg / cm 2 **)

(A) 2"I0 Propylen in Äthylen; (B) lOO°/o Äthylen; (C) übliches »Hochdrucke-Polymethylen. (D) durch Eigenviskosität unter Verwendung der Formel nach Harris festgestellt. *) Versuche 4 bis 7 sind Vergleichsversuche bzw. Vergleichswerte. **) ASTM-Methode D 1043-51.(A) 2 "I 0 propylene in ethylene; (B) 100% ethylene; (C) conventional high pressure polymethylene. (D) determined by inherent viscosity using the Harris formula. *) Experiments 4 to 7 are comparative experiments or comparative values. **) ASTM method D 1043-51.

Bei allen Versuchen 1 bis 3 waren die Reaktionsgeschwindigkeiten ausgezeichnet. Es wurde keine nachteilige Filmbildung an den Wänden des Reaktionsgefäßes festgestellt, und die Ausbeuten an öligem Polymerisat waren sehr klein. Außerdem wurde gefunden, daß es durch geeignetes Variieren der Reaktionstemperatur und der Katalysatorkonzentration möglich ist, das Molekulargewicht und dadurch alle damit in Zusammenhang stehenden physikalischen Eigenschaften des Produkts nach Wunsch zu verändern, wobei Polymere erhalten wurden, deren Molekulargewicht zwischen 50 000 (in der Tabelle nicht aufgeführt) und 1 000 000 (Versuch Nr. 2) und darüber liegt. Eine besonders gute Vereinigung von Bearbeitbarkeit, Stärke und Biegsamkeit werden bei Polymerisaten mit einem Molekulargewicht zwischen 100 000 und 500 000 erhalten. Im Gegensatz dazu waren die analogen Äthylen-Propylen-Mischpolymeren bei gleichen Zugfestigkeiten wesentlich starrer (Versuche Nr. 4 und 5). Diese große Starrheit wurde im Fall des unverzweigten Niederdruck-Polyäthylens (Versuch Nr. 6) noch stärker betont. Das übliche Hochdruck-Polyäthylen (Polymeres Nr. 7) war trotz seines geringen Molekulargewichts und der entsprechend niedrigen Zugfestigkeit verhältnismäßig unbiegsam und fast so starr wie das viel höher molekulare Äthylen-Buten-Mischpolymere (Molekulargewicht gleich 1 000 000) des Versuchs Nr. 2.In all runs 1 to 3 the reaction rates were excellent. It wasn't adverse film formation was found on the walls of the reaction vessel, and the yields of oily Polymer were very small. In addition, it was found that by appropriately varying the reaction temperature and the catalyst concentration is possible, the molecular weight and thereby all change related physical properties of the product as desired, where polymers were obtained whose molecular weight between 50,000 (not listed in the table) and 1,000,000 (Experiment No. 2) and above. A particularly good union of machinability, The strength and flexibility of polymers with a molecular weight between 100,000 and received 500,000. In contrast, the analogous ethylene-propylene copolymers were the same Tensile strengths much more rigid (tests 4 and 5). This great rigidity was observed in the case of the unbranched low-pressure polyethylene (experiment no. 6) emphasized even more. The usual high pressure polyethylene (Polymer No. 7) was despite its low molecular weight and correspondingly low Tensile strength relatively inflexible and almost as rigid as the much higher molecular ethylene-butene mixed polymer (Molecular weight equal to 1,000,000) of Experiment No. 2.

Diese überlegene Flexibilität der erfindungsgemäß herstellbaren Äthylen-Buten-Mischpolymeren ist bei niedrigeren Temperaturen sogar noch überraschender und macht die vorliegenden Mischpolymeren besonders für den Einsatz bei niedrigen Temperaturen, z. B. als Kabelisolatoren, geeignet. Dies wird durch die in Tabelle 2 zusammengestellten Elastizitätsdaten erläutert. This superior flexibility of the ethylene-butene copolymers which can be prepared according to the invention is at lower temperatures even more surprising and makes the present interpolymers special for use at low temperatures, e.g. B. as cable insulators, suitable. This is done by the in Table 2 explains the elasticity data compiled.

Tabelle 2
Flexibilität bei niedrigen Temperaturen
Table 2
Flexibility at low temperatures

33 VersuchsnummerTrial number 6*)6 *) 8*)8th*) Äthylen
plus 2 »/„
Ethylene
plus 2 »/"
0,0166630.016663 Polyäthylen
nach
Polyethylene
after
Poly
propylen
Poly
propylene
55 0,0478110.047811
5*)5 *) Zusammensetzung des PolymerisatsComposition of the polymer PropylenPropylene 0,0243990.024399 ZieglerZiegler Il clC Π
Ziegler(E)
Il clC Π
Ziegler (E)
0,0492200.049220
Testtest Torsionsmodul,Torsional modulus, 0,0365610.036561 kg/cm2 · 10kg / cm 2 x 10 0,0527320.052732 temperaturtemperature Äthylen
plus
Ethylene
plus
0,0049220.004922 0,0548410.054841 0,056250.05625 0,1265800.126580
2e/oButen2 e / o butene 0,0068200.006820 0,0780440.078044 0,0843720.084372 0,2038990.203899 0,0112500.011250 0,114610.11461 0,0998400.099840 0,2953020.295302 0C 0 C 0,0175780.017578 0,1265800.126580 2525th 0,0263660.026366 0,1631190.163119 1515th 0,0632790.063279 0,1771810.177181 00 -15-15 -25-25 -50-50

(E) Molekulargewicht 150 000, Zugfestigkeit 210 kg/cm2.
·) Vergleichsversuche bzw. Vergleichswerte.
(E) Molecular weight 150,000, tensile strength 210 kg / cm 2 .
·) Comparison tests or comparison values.

Die Eigenschaften der erfindungsgemäß erzeugten Äthylen-Buten-Mischpolymerisate sind in der Tat hervorragend. Sie sind bei —50° C so flexibel wie typische Polyäthylene und Polypropylene mit vergleichbarer Zugfestigkeit bei Zimmertemperatur. Die vorteilhaften Eigenschaften, die die neuen Mischpolymerisate bei niedrigen Temperaturen aufweisen, sind besonders groß im Vergleich zu dem Propylenhomopolymeren, dessen schnell zunehmende Starrheit bei Temperaturen unter 00C bekannt ist. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäß erhaltenen Buten-Mischpolymeren selbst im Vergleich zu den Äthylen-Propylen-Mischpolymeren, die den Äthylen- und Propylenhomopolymeren entschieden überlegen sind, bei —15°C etwa so flexibel sind wie die entsprechenden Propylen-Mischpolymeren bei Raumtemperatur. The properties of the ethylene-butene copolymers produced according to the invention are indeed excellent. They are as flexible at -50 ° C as typical polyethylene and polypropylene with comparable tensile strength at room temperature. The advantageous properties that the new copolymers have at low temperatures are particularly great compared to the propylene homopolymer, whose rapidly increasing rigidity at temperatures below 0 ° C. is known. It should be noted, however, that the butene copolymers obtained according to the invention are about as flexible at -15 ° C as the corresponding propylene copolymers at -15 ° C., even compared to the ethylene-propylene copolymers, which are decidedly superior to the ethylene and propylene homopolymers Room temperature.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Verfahren zur Herstellung von Mischpolymerisaten durch Polymerisation eines Gemisches1. Process for the preparation of copolymers by polymerizing a mixture von Äthylen und Buten-1 in Gegenwart eines aus einem Aluminiumtrialkyl, einem Aluminiumtriaryl oder einem Alkyl- oder Arylaluminiumhalogenid und einer reduzierbaren Verbindung von Metallen der IV. bis VIII. Nebengruppe hergestellten Polymerisationskatalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man Gemische aus 90 bis 99,8 Volumprozent Äthylen und 0,2 bis 10 Volumprozent Buten-1 polymerisiert.of ethylene and butene-1 in the presence of a polymerization catalyst prepared from an aluminum trialkyl, an aluminum triaryl or an alkyl or aryl aluminum halide and a reducible compound of metals of subgroups IV to VIII, characterized in that mixtures of 90 to 99.8 percent by volume Ethylene and 0.2 to 10 percent by volume butene-1 are polymerized. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennao zeichnet, daß man die Polymerisation in Gegenwart eines Katalysators durchführt, der durch Umsetzung eines Gemisches von 1 Mol Titantetrahalogenid und 0,6 bis 3 Mol einer Aluminiumalkylverbindung mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen je Alkylgruppe erhalten worden ist.2. The method according to claim 1, characterized gekennao that the polymerization is carried out in the presence a catalyst carried out by reacting a mixture of 1 mole of titanium tetrahalide and 0.6 to 3 moles of an aluminum alkyl compound having 2 to 8 carbon atoms each Alkyl group has been obtained. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polymerisation in Gegenwart eines Katalysators durchführt, der durch Umsetzung eines Gemisches von 1 Mol Titantetrachlorid und 1 bis 2 Mol Aluminiumtriäthyl erhalten worden ist.3. The method according to claim 1, characterized in that the polymerization is carried out in the presence a catalyst carried out by reacting a mixture of 1 mole of titanium tetrachloride and 1 to 2 moles of aluminum triethyl has been obtained. In Betracht gezogene Druckschriften:
Ausgelegte Unterlagen des belgischen Patents Nr. 538 782.
Considered publications:
Opened documents of Belgian patent No. 538 782.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings θ 109 759/440 1.62θ 109 759/440 1.62
DEE15581A 1957-04-17 1958-03-22 Process for the production of copolymers from ethylene and butene-1 Pending DE1121808B (en)

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BE538782A (en) * 1954-06-08 1955-12-06 Process for the polymerization of olefins, polymers thus obtained and their applications

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