DE1143331B - Process for the production of high molecular weight polyethylene - Google Patents
Process for the production of high molecular weight polyethyleneInfo
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Description
Es ist bekannt, «-Olefine bei Normaldruck oder erhöhtem Druck und Temperaturen zwischen 20 und 10OtC in Gegenwart eines Suspensionsmittels unter Verwendung von Katalysatoren zu polymerisieren, die durch Reaktion von Metallverbindungen der IV. bis VI. Nebengruppe des Periodischen Systems mit metallorganischen Verbindungen der II. und III. Nebengruppe des Periodischen Systems hergestellt wurden (belgische Patentschriften 533 362 und 534 792, »Angewandte Chemie« 67 [1955], S. 541 bis 547). Daß auch niedrigwertige Vanadinchloride zusammen mit Aluminiumtrialkylen als Katalysatoren verwendet werden körinen, ist aus dem belgischen Patent 543 259 bekanntgeworden. Die bei der Polymerisation erhaltenen Produkte sind je nach den Herstellungsbedingungen in ihrem Molekulargewicht, ihrer Struktur und ihren Eigenschaften nicht gleichartig und von verschiedenem Wert.It is known, «-olefins at normal pressure or elevated pressure and temperatures between 20 and To polymerize 10OtC in the presence of a suspending agent using catalysts, the reaction of metal compounds of IV. to VI. Subgroup of the periodic system with organometallic compounds of II. and III. Subgroup of the periodic system (Belgian patents 533 362 and 534 792, "Angewandte Chemie" 67 [1955], pp. 541 to 547). That also uses low-valent vanadium chlorides together with aluminum trialkyls as catalysts be körinen, is from Belgian patent 543 259 known. The products obtained during the polymerization have their molecular weight and structure, depending on the production conditions and their properties are not homogeneous and of different value.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von hochmolekularem Polyäthylen gefunden, bei dem Äthylen bei Temperaturen zwischen 20 und 150° C, vorzugsweise zwischen 20 und 100° C, und Drücken zwischen 1 und 100 kg/cm2 in Gegenwart von Katalysatoren aus Gemischen von Chloriden des Vanadiums niederer Wertigkeit und Aluminiumtrialkylen polymerisiert wird und das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Chlorid des Vanadiums niederer Wertigkeit Vandiumoxydichlorid verwendet. Man erhält auf diese Weise Polyäthylen von geradkettiger Struktur, hoher Reißfestigkeit und geringer Dehnung. Derartige Polyäthylene enthalten außerdem nur noch wenig Doppelbindungen. Das Molekulargewicht solcher Produkte liegt sehr hoch und überschreitet zumeist die Höhe von 1 500 000.A process for the production of high molecular weight polyethylene has now been found in which ethylene is at temperatures between 20 and 150 ° C, preferably between 20 and 100 ° C, and pressures between 1 and 100 kg / cm 2 in the presence of catalysts made from mixtures of chlorides of the vanadium of lower valency and aluminum trialkylene is polymerized and which is characterized in that vanadium oxide dichloride is used as the chloride of the vanadium of lower valency. In this way, polyethylene is obtained with a straight-chain structure, high tear strength and low elongation. Such polyethylenes also contain only a few double bonds. The molecular weight of such products is very high and mostly exceeds 1,500,000.
Für die Polymerisation wird,! wie erwähnt, Vanadiumoxydichlorid verwendet. Die Herstellung dieser Verbindung, wofür kein Schutz begehrt wird, geschieht vorteilhaft z. B. durch Reduktion von Vanadiumoxytrichlorid, gelöst in einem Kohlenwasserstoff, mit einer metallorganischen Verbindung. Es entsteht ein dunkelvioletter bis schwarzer, feiner Niederschlag. Der wiederholt sorgfältig ausgewaschene Vanadiumoxydichloridniederschlag, suspendiert in einem sauerstofffreien, hydrierten Kohlenwasserstoff, ist der eine Bestandteil des Katalysatorsystems.For the polymerization ,! as mentioned, vanadium oxide dichloride is used. The production of this connection, for which no protection is sought, is advantageous for. B. by reducing vanadium oxytrichloride, dissolved in a hydrocarbon, with an organometallic compound. A dark purple to black, fine precipitate is formed. The vanadium oxydichloride precipitate, which has been carefully washed out repeatedly, suspended in an oxygen-free, hydrogenated hydrocarbon, is one component of the catalyst system.
Als weiterer Bestandteil dienen Aluminiumtrialkyle. Als Aluminiumtrialkyle können vorteilhafterweise
Aluminiumverbindungen eingesetzt werden, deren Kohlenwasserstoffketten maximal etwa 20 C-Atome,
vorzugsweise bis etwa 10 C-Atome pro Kette besitzen. Die Kettenlängen der Kohlenwasserstoffe können
gleiche oder verschiedene C-Zahlen haben, weiterhin Verfahren zur Herstellung
von hochmolekularem PolyäthylenAluminum trialkyls serve as a further component. Aluminum compounds whose hydrocarbon chains have a maximum of about 20 carbon atoms, preferably up to about 10 carbon atoms per chain, can advantageously be used as aluminum trialkyls. The chain lengths of the hydrocarbons can have the same or different carbon numbers, furthermore processes for production
of high molecular weight polyethylene
Anmelder:Applicant:
Ruhrchemie Aktiengesellschaft,
Oberhausen (Rhld.)-HoltenRuhrchemie Aktiengesellschaft,
Oberhausen (Rhld.) - Holten
. Dr. Otto Liethen, Duisburg-Beeck,. Dr. Otto Liethen, Duisburg-Beeck,
und Dr. Walter Rottig, Oberhausen (Rhld.)-Sterkrade, sind als Erfinder genannt wordenand Dr. Walter Rottig, Oberhausen (Rhld.) - Sterkrade, have been named as inventors
' können sie eine gerade oder verzweigte Struktur besitzen. '■' 'They can have a straight or branched structure. '■'
Die Konzentration des Katalysators während der Polymerisation kann verhältnismäßig sehr niedrig gehalten werden. Es genügt, wenn die Konzentration beider Katalysatorkomponenten weniger als 0,02 Mol/ Liter Suspensionsflüssigkeit beträgt. Sshr gute Ergebnisse werden bereits mit 0,01 Mol/Liter Suspensionsflüssigkeit erzielt.The concentration of the catalyst during the polymerization can be relatively very low being held. It is sufficient if the concentration of both catalyst components is less than 0.02 mol / Liters of suspension liquid. Very good results are already with 0.01 mol / liter suspension liquid achieved.
Als Suspensionsflüssigkeit verwendet man Kohlenwasserstoffe, z. B. reine und/oder substituierte und/oder , partiell hydrierte Aromaten, Naphtene, insbesondere jedoch aliphatische Kohlenwasserstoffe (verzweigt und/oder geradkettig), die vorher zweckmäßig durch .eine hydrierende Behandlung und Trocknung weit-0-gehend von Sauerstoff, sauerstoffhaltigen Verbindungen und von Feuchtigkeit befreit sind.Hydrocarbons are used as suspension liquid, z. B. pure and / or substituted and / or partially hydrogenated aromatics, naphthens, in particular however, aliphatic hydrocarbons (branched and / or straight-chain), which have been expediently carried out beforehand .a hydrating treatment and drying to a large extent are freed of oxygen, oxygen-containing compounds and moisture.
Die Polymerisation wird bei Drücken zwischen 1 und 100 kg/cm2 und bei Temperaturen zwischen 20 und 150° C, vorzugsweise zwischen 20 und 100° C vorgenommen.The polymerization is carried out at pressures between 1 and 100 kg / cm 2 and at temperatures between 20 and 150.degree. C., preferably between 20 and 100.degree.
Es konnte ferner gefunden werden, daß bei einemIt was also found that in one
Molverhältnis Vanadiumoxydichlorid zu Aluminiumtrialkyl von 1: 1 und höher die Polymerisatausbeuten praktisch gleichbleiben, während bei einem Überschuß von Vanadiumoxydichlorid gegenüber der Aluminiumtrialkylverbindung die Ausbeuten an Polyäthylen mit steigender Aluminiumtrialkylmenge zunehmen. Verwendet man an Stelle von VOCI2 z. B. VOC1?, so stelltMolar ratio of vanadium oxide dichloride to aluminum trialkyl of 1: 1 and higher, the polymer yields remain practically the same, while with an excess of vanadium oxide dichloride over the aluminum trialkyl compound, the yields of polyethylene increase with increasing amount of aluminum trialkyl. If one uses instead of VOCI 2 z. B. VOC1 ? so poses
man fest, daß mit zunehmendem VOCl3-Überschuß überraschenderweise der Umsatz sehr stark zurückgeht.it is found that, surprisingly, with increasing VOCl 3 excess, the conversion falls very sharply.
309 508/294309 508/294
Die entsprechend der erfindungsgemäßen Arbeitsweise erhaltenen Polyäthylene haben eine Reißfestigkeit bei 120° C von etwa 400 kg/cm2, Dehnungswerte bei 1200C zwischen 550 und 730% und ZST-Werte bei 150° C, die zwischen 9000 und 14 000 g/cm2 liegen. (Die ZST-Werte bei 150° C bezeichnen das Fließverhalten eines Fadens in Glyzerin, angegeben in g/cm2.)Polyethylenes obtained according to the procedure of the invention have an ultimate tensile strength at 120 ° C of about 400 kg / cm 2, elongation values at 120 0 C 550 to 730% and ZST values at 150 ° C, the 9000 to 14,000 g / cm 2 lie. (The ZST values at 150 ° C denote the flow behavior of a thread in glycerine, given in g / cm 2. )
Vergleicht man nun die Polymerisate der erfindungsgemäßen Katalysatorzusammensetzung mit solchen, die z. B. unter Verwendung von Titantrichlorid und Aluminiumtrialkyl hergestellt wurden, so stellt man fest, daß erfindungsgemäß Polymerisate mit bedeutend höheren Molekulargewichten, ZST- und Reißfestigkeitswerten und viel niedrigeren Dehnungen erhalten werden.If one now compares the polymers of the catalyst composition according to the invention with those the z. B. using titanium trichloride and aluminum trialkyl, so one provides established that, according to the invention, polymers with significantly higher molecular weights, ZST and tear strength values and much lower elongations can be obtained.
Ein sauberes und trockenes 5-1-Glas wird mit einem Aluminiumdeckel luftdicht abgeschlossen. Der Deckel enthielt eine Rührvorrichtung, einen Thermometerstutzen, ein Gaseinleitungsrohr und ein Ableitungsrohr.A clean and dry 5-1 glass comes with a Aluminum lid sealed airtight. The lid contained a stirrer, a thermometer connector, a gas inlet pipe and a discharge pipe.
Nachdem die Luft aus dem Reaktionsgefäß mit Reinstickstoffoder Reinäthylen verdrängt worden war, wurden 1,81 trockener, hydrierter Kohlenwasserstoff (Dieselöl der Siedelage 110 bis 190° C oder tetramerisiertes Propylen) unter Durchleiten eines schwachen Äthylenstromes eingefüllt und der Kohlenwasserstoff durch Anstrahlen auf 70° C erwärmt.After the air has been displaced from the reaction vessel with pure nitrogen or pure ethylene, 1.81 dry, hydrogenated hydrocarbons (diesel oil with a boiling point of 110 to 190 ° C or tetramerized Propylene) is filled in while passing a weak stream of ethylene and the hydrocarbon heated to 70 ° C by irradiation.
Nunmehr wurde zuerst das Aluminiumtrialkyl und dann das Vanadiumoxydichlorid, suspendiert in wenig Dieselöl, zugegeben. Das Reaktionsgefäß wurde geschlossen und der Äthylengasstrom so geregelt, daß eine gewisse Abgasmenge vorhanden war. Die Reaktionstemperatur wurde durch Luftkühlung oder durch Anstrahlen auf 70° C gehalten. Man beobachtete die Bildung von Polyäthylen. Nach einer bestimmten Reaktionszeit wurde der Versuch abgestellt, das gebildete Polymerisat abgesaugt und der Filterrückstand mit einer 2%igen Salzsäure-Propanol-Lösung 1 Stunde am Rückfluß gekocht.Now the aluminum trialkyl and then the vanadium oxydichloride were first suspended in a little Diesel oil, added. The reaction vessel was closed and the ethylene gas flow regulated so that a certain amount of exhaust gas was present. The reaction temperature was determined by air cooling or kept at 70 ° C by blasting. One observed the formation of polyethylene. After a certain reaction time, the attempt was stopped The polymer formed is suctioned off and the filter residue with a 2% hydrochloric acid-propanol solution Boiled under reflux for 1 hour.
Nach Filtration und Auswaschen des Filterrückstandes mit einem Wasser-Alkohol-Gemisch (10°/o Alkohol) erfolgte die Trocknung des Polymerisates bei erhöhter Temperatur im Vakuum. Für die Arbeitsweise zur Reinigung der Polymerisate wird kein Schutz begehrt.After filtration and washing out of the filter residue with a water-alcohol mixture (10%) Alcohol), the polymer was dried at an elevated temperature in vacuo. For the way of working No protection is sought for cleaning the polymers.
Das Vanadiumoxydichlorid war auf folgende Weise erhalten worden: Bei einer Umsetzung von 6,93 g Vanadiumoxytrichlorid mit 4,56 g Aluminiumtriäthyl (Molverhältnis 1:1) in 400 cm3 eines hydrierten, sauerstofffreien Dieselöls entstand ein dunkler, violetter bis schwarzer, feiner Niederschlag von Vanadiumoxydichlorid, der nach einer Formierungszeit von 20 Stunden filtriert, fünfmal mit je 100 cm3 Dieselöl gewaschen und in 200 cm Dieselöl aufgenommen wurde.The vanadium oxydichloride was obtained in the following way: When 6.93 g of vanadium oxytrichloride were reacted with 4.56 g of aluminum triethyl (molar ratio 1: 1) in 400 cm 3 of a hydrogenated, oxygen-free diesel oil, a dark, violet to black, fine precipitate of Vanadium oxide dichloride, which was filtered after a formation time of 20 hours, washed five times with 100 cm 3 of diesel oil each time and taken up in 200 cm of diesel oil.
Das Titantrichlorid wurde ina naloger Weise aus 8,3 g Titantetrachlorid und 5 g Aluminiumtriäthyl (Molverhältnis 1 : 1) hergestellt. Die folgende Tabelle gibt das Ergebnis der Versuche wieder:The titanium trichloride was obtained in a similar manner from 8.3 g of titanium tetrachloride and 5 g of aluminum triethyl (Molar ratio 1: 1). The following table shows the results of the tests:
Dieselöl (Liter) Diesel oil (liter)
Tetramerpropylen (Liter)Tetramer propylene (liter)
VOCl2 (g) VOCl 2 (g)
Al(i-C4H9)3 (g) Al (iC 4 H 9 ) 3 (g)
A1(C2H5)3 (g) A1 (C 2 H 5 ) 3 (g)
Ti: Al Ti: Al
V: Al V: Al
dReaktionstemeratur (° C) d reaction temperature (° C)
Reaktionszeit (Minuten) Response time (minutes)
Aufnahme C2H4 (Liter) Intake of C 2 H 4 (liters)
Reaktionszeit (Minuten) Response time (minutes)
Aufnahme C2H4 (Liter) Intake of C 2 H 4 (liters)
Ausbeute (g) Yield (g)
Molekulargewicht (Mv · ΙΟ"3)* Molecular weight (Mv · ΙΟ " 3 ) *
% Asche im Rohprodukt % Ash in the crude product
% Asche nach Behandlung % Ash after treatment
Mechanische Eigenschaften Zerreißfestigkeit: ffÄ(120°C, in kg/cm2)** Mechanical properties Tensile strength: ff Ä (120 ° C, in kg / cm 2 ) **
Dehnung am Zerreißpunkt: δ 120°Elongation at the point of rupture: δ 120 °
Fließeigenschaften: ZST 150° (g/cm2) Flow properties: ZST 150 ° (g / cm 2 )
Doppelbingungen: ε · c Double bonds: ε · c
(RHC = CH2)*** (RHC = CH 2 ) ***
Verzweigung: ε ■ c (-CH3) Branching: ε ■ c (-CH 3 )
1,81.8
0,410.41
0,305 1:0.305 1:
70 300 446 360 483 558 75070 300 446 360 483 558 750
230230
850850
20002000
0,075 1,00.075 1.0
1,81.8
0,371 0,5340.371 0.534
1:11: 1
7070
300300
295295
333 1650 0,11 0,009333 1650 0.11 0.009
400400
676676
95009500
0,034 0,61 1,80.034 0.61 1.8
0,371
1,0680.371
1.068
1:21: 2
7070
300300
309309
360360
339339
388388
18001800
0,1250.125
0,0100.010
416416
732
12200732
12200
0,029
0,760.029
0.76
1,81.8
0,371
1,60.371
1.6
1:31: 3
300300
295295
343
1500
0,18
0,003343
1500
0.18
0.003
657
13500657
13500
0,03
0,610.03
0.61
1,81.8
0,742 0,5340.742 0.534
2:1 70 300 432 360 469 5432: 1 70 300 432 360 469 543
15001500
0,110.11
0,0030.003
550550
0,032 0,740.032 0.74
* Mv = viskosimetrisch ermitteltes Molekulargewicht einer Lösung des Polymerisats in Dekahydronaphthalin bei **crÄ: Siehe hierzu K. Frank »Prüfungsbuch für Kautschuk und Kunststoffe« 1955, S. 64. *** e ■ c = Produkt aus Extinktionskoeffizient e und Konzentration c, ermittelt bei der Infrarot-Spektralanalyse.* Mv = viscometrically determined molecular weight of a solution of the polymer in decahydronaphthalene at ** cr Ä : See K. Frank "Examination book for rubber and plastics" 1955, p. 64. *** e ■ c = product of extinction coefficient e and concentration c , determined by infrared spectral analysis.
1,81.8
0,958 0,5340.958 0.534
2,58: I 70 300 4642.58: I 70 300 464
525 1550 0,15 0,0145525 1550 0.15 0.0145
411411
90009000
0,033 0,760.033 0.76
135°C.135 ° C.
Claims (3)
Ausgelegte Unterlagen des belgischen Patents Nr. 543 259.Considered publications:
Opened documents of Belgian patent No. 543 259.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE585154D BE585154A (en) | 1958-12-06 | ||
DER24537A DE1143331B (en) | 1958-12-06 | 1958-12-06 | Process for the production of high molecular weight polyethylene |
GB3798259A GB931963A (en) | 1958-12-06 | 1959-11-09 | Catalyst and olefin polymerisation process |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DER24537A DE1143331B (en) | 1958-12-06 | 1958-12-06 | Process for the production of high molecular weight polyethylene |
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Publication Number | Publication Date |
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DE1143331B true DE1143331B (en) | 1963-02-07 |
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ID=7401689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (3)
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DE (1) | DE1143331B (en) |
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1959
- 1959-11-09 GB GB3798259A patent/GB931963A/en not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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BE543259A (en) * | 1954-12-03 |
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