DE1214001B - Verfahren zur Herstellung von festen Polymerisaten oder Mischpolymerisaten olefinischer Kohlenwasserstoffe - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von festen Polymerisaten oder Mischpolymerisaten olefinischer KohlenwasserstoffeInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
WBLlOiHEK
DES DEUTSCHEN
DES DEUTSCHEN
PATSJiTAMTSS
Int. CL:
C08f
Deutsche Kl.: 39 c - 25/01
Nummer: 1214 001
Aktenzeichen: St 10946 IV d/39 c
Anmeldetag: 8. März 1956
Auslegetag: 7. April 1966
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von festen Polymerisaten und Mischpolymerisaten
olefinischer Kohlenwasserstoffe durch Homopolymerisation monoolefinischer Kohlenwasserstoffe
mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Molekül oder durch Mischpolymerisation einer Mischung derselben
unter sich, auch mit Diolefinen und höheren monoolennischen Kohlenwasserstoffen, vermittels
Polymerisationskatalysatoren aus Verbindungen von Metallen der IV. bis VI. Nebengruppe des Periodensystems
und aluminiumorganischen Verbindungen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man
als Polymerisationskatalysatoren calcinierte Oxyde von Metallen der V. Nebengruppe, die auch auf
einen Träger ausgebracht sein können, und/oder auf einem Träger aufgebrachte calcinierte Oxyde von
Metallen der VI. Nebengruppe des Periodensystems, die zusätzlich Oxyde des Kupfers, Zinns, Zinks,
Nickels, Kobalts, Titans oder des Zirkons enthalten können, zusammen mit aluminiumorganischen Verbindungen
der allgemeinen Formel AlR3 verwendet, worin R Wasserstoff oder einen einbindigen Kohlenwasserstoffrest
bedeutet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von harzartigen Stoffen von hohem
Molekulargewicht bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck, wobei sich diese Stoffe durch hohe
Dichte und kristalline Beschaffenheit auszeichnen. Besonders geeignete Polymerisationstemperaturen
liegen zwischen etwa 50 und 230° C, wobei ein harzartiger Stoff erhalten wird, der eine Schmelzviskosität
von mindestens etwa 1 · 103 Poise, bestimmt bei 145° C, aufweist. Man kann hierbei bei Atmosphärendruck,
aber auch bei Drücken von beispielsweise 1055 oder 2110 kg/cm2 oder bei noch höheren arbeiten,
wobei die geeignetsten Drücke zwischen etwa 15 und 350 kg/cm2 oder in dem engeren Bereich von
35 bis 70 kg/cm2 liegen. Der Katalysator kann als Film auf der Innenfläche des Reaktionsgefäßes oder
auf Aluminiumoxyd aufgetragen sein, das als Oberflächenschicht auf Aluminium erzeugt wurde.
Das Verhältnis des Metalloxydkatalysators aus der Gruppe Va oder VIa (einschließlich des Katalysatorträgers)
zum Olefinausgangsmaterial kann zwischen etwa 0,001 und etwa 20 Gewichtsprozent schwanken, doch ist dies kein entscheidendes Merkmal
des vorliegenden Verfahrens. Der Anteil der AlR3-Verbindung liegt, bezogen auf das olefinische
Ausgangsmaterial, bevorzugt im Bereich von etwa 0,001 bis etwa 10 Gewichtsprozent; der zu wählende
Anteil hängt von der gewünschten Polymerisationsgeschwindigkeit ab. Diese steigert sich mit zunehmen-
Verfahren zur Herstellung von festen
Polymerisaten oder Mischpolymerisaten
olefinischer Kohlenwasserstoffe
Polymerisaten oder Mischpolymerisaten
olefinischer Kohlenwasserstoffe
Anmelder:
Standard Oil Company, Chicago, JU. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,
Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65
Als Erfinder benannt:
Edwin F. Peters, Lansing, JIl.;
Bernard L. Evering, Chicago, JIl. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. März 1955 (493 073),
vom 28. April 1955 (504 684)
vom 28. April 1955 (504 684)
ij
dem AIRg-Gehalt der Reaktionsmischung, der von
dem Gehalt des olefinischen Ausgangsmaterials an Verunreinigungen abhängt, die mit AlR3 reagieren
oder es zerstören, dem besonderen Charakter des olefinischen Ausgangsmaterials, der Temperatur und
anderen bei der Reaktion variablen Größen.
Zweckmäßig ist es, der Reaktionszone ein flüssiges Medium zuzuführen, das nicht nur als Transport-
mittel für feste Produkte, sondern auch als Lösungsmittel für das olefinische Ausgangsmaterial und den
AlR3- Hilfskatalysator dient. Geeignete flüssige Umsetzungsmedien
für die Polymerisation bestehen aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen, z. B. flüssigen
Paraffinen, wie n-Heptan oder den Octanen, sowie aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Benzol, Toluol
oder den Xylolen. Die Polymerisation kann in Abwesenheit eines flüssigen Reaktionsmediums oder
-lösungsmittels ausgeführt werden, und der feste
4.5 Katalysator, der sich ansammelnde feste Polymerisate enthält, kann von Zeit zu Zeit in oder außerhalb der
Umwandlungszone behandelt werden, um die Entfernung der Polymerisate oder nötigenfalls eine Reaktivierung
oder Regenerierung des Katalysators für weiteren Gebrauch zu bewirken.
Im folgenden wird die Erfindung eingehender beschrieben und durch Arbeitsbeispiele erläutert.
609 557/348
3 4
Die Ausgangsmischung für das Polymerisations- ist. Solche Unterlagen bestehen z. B. aus Aluminiumverfahren
besteht im wesentlichen aus einem mono- oxyd in Tafelform, Silikatschmelzen, Siliciumcarbid,
olefinischen Kohlenwasserstoff mit 2 bis 4 Kohlen- Diatomeenerden, verschiedenen Metallen mit einem
Stoffatomen im Molekül, Mischungen solcher Koh- dünnen Oberflächenüberzug des entsprechenden
lenwasserstoffe oder Mischungen aus diesen Kohlen- 5 Metalloxyds, z. B. Eisen oder Stahl, mit einem leichwasserstoffen
und anderen im Anspruch 1 gekenn- ten Eisenoxydüberzug oder Aluminium mit einem zeichneten Monomeren. Die gewöhnlich gasförmigen Überzug von Aluminiumoxyd. Man kann auch ver-Monoolefine
bestehen aus Äthylen, Propylen und hältnismäßig großflächige, relativ nicht poröse Unterden
Butylenen. Die anderen Monomeren bestehen lagen oder Träger für die Metalloxydes., aus der
aus polymerisierbaren Stoffen, wie z.B. tert.-Butyl- io GruppeVa oder VIa verwenden, wie z.B. Kaolin,
äthylen, konjugierten Diolefinkohlenwasserstoffen, Zirkoniumdioxyd, Eisenoxydpigmente oder Ruß.
wie Butadien oder Isopren, aus Styrol oder Aralkyl- Das relative Anteilsverhältnis von Träger zum styrolen. Wenn andere Monomere zusammen mit Metalloxydkatalysator ist nicht wesentlich und kann dem Hauptausgangsmaterial verwendet werden, kann innerhalb eines verhältnismäßig weiten Bereichs ihr Anteil, bezogen auf das Gewicht des Hauptaus- 15 schwanken. Vorzugsweise wird dafür gesorgt, daß gangsbestandteils, z. B. Äthylen, z. B. etwa 1 bis jeder Bestandteil in Mengen von mindestens an-20 Gewichtsprozent ausmachen. nähernd 1 Gewichtsprozent zugegen ist. Die üblichen
wie Butadien oder Isopren, aus Styrol oder Aralkyl- Das relative Anteilsverhältnis von Träger zum styrolen. Wenn andere Monomere zusammen mit Metalloxydkatalysator ist nicht wesentlich und kann dem Hauptausgangsmaterial verwendet werden, kann innerhalb eines verhältnismäßig weiten Bereichs ihr Anteil, bezogen auf das Gewicht des Hauptaus- 15 schwanken. Vorzugsweise wird dafür gesorgt, daß gangsbestandteils, z. B. Äthylen, z. B. etwa 1 bis jeder Bestandteil in Mengen von mindestens an-20 Gewichtsprozent ausmachen. nähernd 1 Gewichtsprozent zugegen ist. Die üblichen
Die Oxydkatalysatoren, die bei dem Verfahren Verhältnisse von Metalloxyd zum Träger liegen im
nach der Erfindung verwendet werden, können als Bereich von etwa 1:20 bis 1:1 oder annähernd
Pentoxyde vorliegen, doch werden sie vorzugsweise 20 1:10. Man kann Metalloxydkatalysatoren verwen-
zumindest teilweise zu weniger als fünfwertigen den, die sich aus einem Trägermaterial und einer
Metalloxyden vor der Verwendung und vorzugsweise Auflage aus etwa 1 bis 80%, vorzugsweise etwa 5
vor dem Kontakt mit dem A1R3-Hilfskatalysator vor- bis 35%, oder annähernd 10% Vanadium- oder
reduziert. Der Katalysator oder die Katalysatoren Molybdänoxyd oder einem anderen katalytischen
aus der Gruppe Va, die nach der vorliegenden Erfin- 25 Metalloxyd der Gruppen Va oder VTa zusammen-
dung zu verwenden sind, können z. B. V2O5, VO2, setzen.
V2O3, VO, Nb2O5, NbO2, NbO, Ta2O5 oder TaO2 Das Metalloxyd aus der Gruppe V a oder VIa
sein. Als Katalysatoren aus der Gruppe V a werden kann dem Katalysatorträger in jeder bekannten Weise
vorzugsweise die Oxyde des Vanadiums verwendet. einverleibt werden, z. B. durch Imprägnieren, durch
Die Oxyde aus der Gruppe VIa, die auf geeignete 30 gemeinsame Ausfällung oder Gelierung und/oder
Unterlagen ausgebreitet sind, werden vor der Ver- durch Absorptionsmethoden, die in der Katalysatorwendung
und vor Zugabe des A1R3-Hilfskatalysators herstellung bekannt sind. Es kann erwünscht sein,
vorzugsweise mindestens teilweise zu weniger als das Metalloxyd fast vollständig auf einen Obersechswertigen
Metalloxyden vorreduziert. Gemischte flächenfilm auf dem Träger zu beschränken gegen-Oxyde
oder Sauerstoffverbindungen von Metallen 35 über der Erzielung einer Tiefimprägnierung auf dem
der Gruppen Va oder VIa mit anderen Schwer- Träger mittels des Metalloxyds, um den mechanimetalloxyden
können gleichfalls bei dem vorliegen- sehen Zerfall des Katalysators durch festes PoIyden
Verfahren verwendet werden. So können die merisat zu verkleinern. Eine kurze Darstellung der
Katalysatoren z. B. außer dem Metalloxyd aus der Methoden zur Herstellung von Vanadiumoxydkata-GruppeVa
oder VIa auch Oxyde des Kupfers, 40 lysatoren auf Trägern findet sich in »Catalysis«, her-Zinns,Zinks,
Nickels, Kobalts, Titans oder des Zir- ausgegeben von Dr. Paul H. Emmett (veröffentlicht
koniums enthalten. Gemischte Metalloxydkatalysa- durch Reinhold Publishing Corp., N. Y. [1954], Bd. 1,
toren lassen sich leicht durch Calcinieren von Salzen S. 328 bis 329). Man kann ähnliche präparative Mevon
Sauerstoffsäuren der gewünschten Metalle der thoden anwenden für die Herstellung von Katalysa-GruppenVa
oder VIa herstellen, in denen das 45 toren aus Oxyden des Niobiums, Tantals, Chroms,
Metall aus der Gruppe V a oder VIa im Anion er- Molybdäns, Wolframs und Urans oder von Katalysascheint,
z. B. Salze der Metavanadinsäure oder der toren, die mehr als ein Oxyd eines Metalls der
Molybdänsäure. Beispielsweise liefert die Calcinie- Gruppe Va oder der Gruppe VIa enthalten,
rung von Kobaltmetavanadat Katalysatoren, die Um die katalytische Wirksamkeit zu vergrößern Kobaltoxyd und ein Oxyd des Vanadiums enthalten. 50 und die benötigte Menge an AlR3- Hilfskatalysator
rung von Kobaltmetavanadat Katalysatoren, die Um die katalytische Wirksamkeit zu vergrößern Kobaltoxyd und ein Oxyd des Vanadiums enthalten. 50 und die benötigte Menge an AlR3- Hilfskatalysator
Das Metalloxyd aus der Gruppe VI a ist auf ge- zu vermindern, ist es vorzuziehen, eine partielle Reeigneten
Unterlagen ausgebreitet (z. B. auf einem duktion von Katalysatoren, die ein Pentoxyd eines
Flächenbereich zwischen etwa 1 und 1500 m2/g), bei- Metalls der Gruppe V a oder ein sechswertiges
spielsweise auf aktivierter Kohle und auf schwer Metalloxyd der Gruppe VI a enthalten, vor der Verreduzierbaren
Metalloxyden, wie Aluminiumoxyd, 55 Wendung im Polymerisationsverfahren durchzufüh-Magnesiumoxyd,
Titanoxyd, Zirkonoxyd, Kieselsäure ren. Die Teilreduktion und die Behandlung der festen
oder ihren Verbindungen, z. B. synthetischen Alu- Metalloxydkatalysatoren für ihre Verwendung wird
miniumsilikaten oder Tonen. Die katalytische Wirk- vorzugsweise mit Wasserstoff ausgeführt, obgleich
samkeit von Katalysatoren aus Metalloxyden der andere Reduktionsmittel, wie Kohlenmonoxyd, Mi-Gruppe
V a wird aufs höchste gesteigert, wenn sie 60 schungen von Wasserstoff mit Kohlenmonoxyd (Wasauf
einer größtmöglichen Fläche der Reaktions- sergas, Synthesegas), Schv/efeldioxyd, Schwefelmischung
dargeboten werden und hierzu ebenfalls wasserstoff und dehydrierbare Kohlenwasserstoffe,
auf geeigneten großflächigen Unterlagen (z. B. zwi- angewendet werden können. Den Wasserstoff kann
sehen etwa 100 und 500 m2/g) ausgebreitet sind. In man als Reduktionsmittel bei Temperaturen zwischen
einigen Fällen kann erwünscht sein, eine Unterlage 65 etwa 350 und etwa 850° C anwenden, obgleich er
mit verhältnismäßig Meiner Oberfläche für die öfter bei Temperaturen im Bereich von 450 bis
Metalloxyde aus den Gruppen Va oder VIa zu ver- 6500C angewendet wird. Der Wasserstoffpartialwenden,
für welche eine Menge von Arten bekannt druck für die Reduktion oder Vorbehandlung kann
5 6
von Unterdrücken, ζ. B. 0,007 kg/cm2 (absolut), bis wenden. So lassen sich z. B. Schwerbenzine und
zu verhältnismäßig hohen Drücken, wie bis zu Paraffinöle, die Alkane und Cycloalkane enthalten,
210 kg/cm2 oder noch mehr schwanken. Die ein- verwenden. Insbesondere lassen sich flüssige oder
fachste reduzierende Verfahrensweise läßt sich mit verflüssigte Alkane, wie n-Pentan, η-Hexan, 2,3-Di-
Wasserstoft bei etwa gewöhnlichem Druck aus- 5 methylbutan, n-Octan, Isooctan, (2,2,4,Trimethyl-
führen. pentan), n-Decan, n-Dodecan, sowie Cyclohexan,
Man kann auch reduzierende Gase, wie Kohlen- Methylcyclohexan, Dimethylcyclopentan, Äthylcyclo-
monoxyd und Schwefeldioxyd, unter im wesentlichen hexan, Dekahydronaphthalin, Methyl- und Dimethyl-
denselben Bedingungen wie Wasserstoff anwenden. dekahydronaphthaline verwenden.
Dehydrierbare Kohlenwasserstoffe wendet man ge- ίο Das flüssige Kohlenwasserstoffmedium ist vor Ver-
wöhnlich bei Temperaturen von mindestens etwa Wendung durch Säurebehandlung, z. B. mit wasser-
450° C und nicht oberhalb 850° C an. freier p-Toluolsulfonsäure oder Schwefelsäure oder
Der Anteil an Katalysator aus Metalloxyden der durch gleichwertige Behandlungen, z. B. mit Alu-Gruppen
V a oder VI a (einschließlich Träger) kann, miniumhalogeniden oder anderen Friedel-Craftsbezogen
auf das Gewicht der monoolefinischen Aus- 15 Katalysatoren, mit Maleinsäureanhydrid, Calcium,
gangsmischung, etwa 0,001 bis 20 Gewichtsprozent Calciumhydrid, Natrium oder anderen Alkalimetal-
oder noch mehr betragen. Bei Durchführung der len, Alkalihydriden, Lithiumaluminiumhydrid, Was-Polymerisation
im festen Katalysatorbett kann der serstoff und Hydrierungskatalysatoren, Filtrieren
Katalysatoranteil in bezug auf das Olefin sehr viel durch eine Kolonne von Körnern aus Kupfer oder
höher sein. Die Wirksamkeit der Metalloxydkatalysa- 20 Metallen der achten Gruppe oder durch kombinierte
toren aus der Gruppe V a oder VIa auf Trägern ist Anwendung solcher Behandlungsweisen von Katalyaußerordentlich
hoch in Gegenwart von AlRx-HiIfs- satorgiften zu befreien, wofür jedoch kein Schutz
katalysatoren, so daß man diese Metalloxypdkataly- begehrt wird.
satoren in sehr kleinen Mengen verwenden kann, Die Temperaturregelung während der Dauer des
bezogen auf das Gewicht des Ausgangsmaterials, 25 Polymerisationsverfahrens ist in Gegenwart einer
z. B. zu etwa 0,01 bis etwa 10 Gewichtsprozent großen Flüssigkeitsmasse in der Reaktionszone, die
unter Auirechterhaltung einer hohen Umwandlungs- eine verhältnismäßig hohe Wärmekapazität besitzt,
geschwindigkeit. Weiterhin ist es im Hinblick auf die leicht durchzuführen. Das flüssige Kohlenwasserstoffhohe Wirksamkeit der Katalysatorzusammenstellun- medium kann durch Wärmeaustausch im Innern oder
gen, die bei dem vorliegenden Verfahren verwendet 30 außerhalb der Reaktionszone gekühlt werden,
werden, möglich, praktisch mit einer verhältnismäßig Es ist erwünscht, die Berührung des Katalysators kleinen Fläche an Metalloxydkatalysatoren der oder des Hilfskatalysators mit Wasser, Sauerstoff, GruppeVa zu arbeiten, z.B. mit geschmolzenen Kohlendioxyd, Acetylen oder Schwefelverbindungen Vanadiumoxydkatalysatoren oder Vanadiumoxyd- auf ein Mindestmaß herabzusetzen oder zu vermei-Kieselsäure-Schmelzen, die z. B. in sehr zweck- 35 den. Jedes bekannte Mittel läßt sich anwenden, um mäßiger Weise auf den Wänden des Reaktions- die olefinischen Ausgangsmischungen von diesen gefäßes oder auf ähnliche Weise gelagert sein Stoffen vor ihrer Einbringung in das Polymerisationskönnen, gefäß zu reinigen.
werden, möglich, praktisch mit einer verhältnismäßig Es ist erwünscht, die Berührung des Katalysators kleinen Fläche an Metalloxydkatalysatoren der oder des Hilfskatalysators mit Wasser, Sauerstoff, GruppeVa zu arbeiten, z.B. mit geschmolzenen Kohlendioxyd, Acetylen oder Schwefelverbindungen Vanadiumoxydkatalysatoren oder Vanadiumoxyd- auf ein Mindestmaß herabzusetzen oder zu vermei-Kieselsäure-Schmelzen, die z. B. in sehr zweck- 35 den. Jedes bekannte Mittel läßt sich anwenden, um mäßiger Weise auf den Wänden des Reaktions- die olefinischen Ausgangsmischungen von diesen gefäßes oder auf ähnliche Weise gelagert sein Stoffen vor ihrer Einbringung in das Polymerisationskönnen, gefäß zu reinigen.
Die A1RS-Verbindungen, die man bei der Ausfüh- Die Kontaktzeit oder die Verweilgeschwindigkeit,
rung der vorliegenden Erfindung verwenden kann, 40 die man bei dem Polymerisationsverfahren anwendet,
bestehen z. B. aus Verbindungen, die der allgemeinen richtet sich nach den anderen variablen Größen des
Formel AlR1R2R3 entsprechen, worin R1, R2 und R3 Verfahrens, den Katalysatoren, der gewünschten bedieselben
oder verschiedene einwertige Reste, nämlich sonderen Art des Produktes und nach dem geWasserstoff
oder einwertige Kohlenwasserstoffreste wünschten Ausmaß der Olefinumsetzung. Im allgebedeuten.
Es sei auf die deutsche Patentschrift 45 meinen ist eine solche variable Größe leicht einstell-878
560 verwiesen. bar, um die gewünschten Ergebnisse zu erhalten. Bei
Das olefinische Ausgangsmaterial kann in der Gas- Betriebsweisen, bei welchen das olefinische Ausphase
polymerisiert werden, doch ist es sehr zweck- gangsmaterial kontinuierlich zu und aus der Kontaktmäßig, die Polymerisation in Gegenwart eines inerten zone mit dem festen Katalysator abfließen soll, beflüssigen
Reaktionsmediums auszuführen, das als 50 tragen die stündlichen Verweilgeschwindigkeiten der
Lösungsmittel für das Monomere dient, den AlR3- Flüssigkeit gewöhnlich zwischen etwa 0,1 und etwa
Hilfskatalysator lösen kann und auch als flüssiges 10 Volumina, vorzugsweise etwa 0,5 bis 5 oder etwa
Transportmittel dient, um feste Polymerisationspro- 2 Volumina der Olefinlösung in einem flüssigen
dukte in Form einer Dispersion in diesem Medium Reaktionsmedium, auf das Volumen des Katalysators
aus dem Polymerisationsgefäß zu entfernen, um so- 55 bezogen. Die Menge Olefin in solchen Lösungen
mit eine wirkungsvolle und kontinuierliche Polymeri- kann etwa 2 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise
sationsbetriebsweise zu gestatten. etwa 2 bis 10 oder 15 Gewichtsprozent oder z. B.
Besonders geeignete flüssige Reaktionsmedien sind etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent betragen,
verschiedene Arten von Kohlenwasserstoffen oder Die folgenden Beispiele dienen zur Veranschauliihre Gemische, die unter den Polymerisationsbedin- 60 chung der Erfindung. Das bei den Polymerisationsgungen des vorliegenden Verfahrens inert sind. So reaktionen verwendete Äthylen war ein technisches lassen sich z. B. verschiedene gesättigte Kohlen- Produkt, das Sauerstoff in einer Menge von etwa 15 Wasserstoffe (Alkane und Cycloalkane), die unter den bis 50 Teilen pro Million enthielt. Das in einigen der Bedingungen der Polymerisationsreaktion flüssig sind Beispiele angewendete Benzol war ein technisches und unter denselben nicht merklich gespalten wer- 65 Produkt analytischer Reinheit, frei von Thiophen, den, verwenden. Man kann auch reine Alkane oder das vor der Verwendung durch Behandlung mit Cycloalkane oder im Handel erhältliche technische Natriumhydrid getrocknet worden war. Der Alu-Gemische, die von Katalysatorgiften befreit sind, ver- miniumtrimethylbeschleuniger wurde durch Umset-
verschiedene Arten von Kohlenwasserstoffen oder Die folgenden Beispiele dienen zur Veranschauliihre Gemische, die unter den Polymerisationsbedin- 60 chung der Erfindung. Das bei den Polymerisationsgungen des vorliegenden Verfahrens inert sind. So reaktionen verwendete Äthylen war ein technisches lassen sich z. B. verschiedene gesättigte Kohlen- Produkt, das Sauerstoff in einer Menge von etwa 15 Wasserstoffe (Alkane und Cycloalkane), die unter den bis 50 Teilen pro Million enthielt. Das in einigen der Bedingungen der Polymerisationsreaktion flüssig sind Beispiele angewendete Benzol war ein technisches und unter denselben nicht merklich gespalten wer- 65 Produkt analytischer Reinheit, frei von Thiophen, den, verwenden. Man kann auch reine Alkane oder das vor der Verwendung durch Behandlung mit Cycloalkane oder im Handel erhältliche technische Natriumhydrid getrocknet worden war. Der Alu-Gemische, die von Katalysatorgiften befreit sind, ver- miniumtrimethylbeschleuniger wurde durch Umset-
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zung von Aluminium mit Methyljodid (Journal of tern oder anderen Verpackungsmitteln oder Kunst-
the American Chemical Society, 68, S. 2204 [1946]), Stoffrohrleitungen.
hergestellt und wurde unter vermindertem Druck mit Keine Umsetzung von Äthylen zu einem festen
einem Rücklaufverhältnis von 100:1 vor der Ver- Polymerisat bewirken z. B. Vanadiumkatalysatoren
Wendung (Siedebereich 65 bis 67° C bei 84 mm Hg) 5 allein unter den obigen Verfahrensbedingungen oder
fraktioniert. Das Aluminiumtriäthyl wurde durch richtiger innerhalb eines breiten Bereichs von VerUmsetzung
von Quecksilberdiäthyl mit Aluminium fahrensbedingungen. Ebenso ist Aluminiumtrimethyl
hergestellt. allein für die Umsetzung von Äthylen zu einem nor-
Vor der Verwendung zur Polymerisation wurden malerweise festen Polymerisat unter den obigen Ver-
die Katalysatoren aus der Gruppe VI a bei Tempe- io fahrensbedingungen unwirksam. Die Kombination
raturen von etwa 430 bis 570° C und bei gewöhn- beider Stoffe bringt dagegen überraschende und un-
lichem Druck etwa 12 bis etwa 20 Stunden lang erwartete Ergebnisse hervor, d.h. hohe Umwand-
calciniert. lungsgeschwindigkeiten und feste Polymerisate.
Beispiel 1 Außerdem besitzen die Polymerisate eine fast unver-
15 zweigte Struktur, hohe Kristallisationsfähigkeit und
Der Metalloxydkatalysator enthielt 17 Gewichts- hohes Molekulargewicht.
prozent V2O5 auf einem Träger aus aktiviertem Alu- Da das Polymerisationsverfahren nach der vor-
miniumoxyd. Er wurde wie folgt hergestellt: 100 cm3 liegenden Erfindung der spezifischen Einwirkung der
siedendes destilliertes Wasser wurden mit 33,2 Oxal- genannten Katalysatorbestandteile auf die olefini-
säure und 15,6 g V2O- versetzt. Das V2O5 wurde im 20 sehen Ausgangsstoffe zuzuschreiben ist, ist aus dem
Verlauf etwa einer Stunde zugesetzt und ergab einen folgenden Vergleichsversuch ersichtlich, bei welchem
wasserlöslichen grünen Komplex. Die Lösung wurde Aluminiumtrimethyl zusammen mit aktiviertem AIu-
dann heiß filtriert und auf 76,5 kg aktiviertes miniumoxyd in einem Versuch, Äthylen zu polymeri-
(Gamma-)Aluminiumoxyd in Gestalt von 0,32 cm sieren, verwendet wurde:
großen Pillen gegossen. Hierauf wurde das Gemisch 25 Ein 500 cm3 fassendes Reaktionsgefäß wurde mit
unter Rühren zur Trockne gedampft und dieses hier- 10 g aktiviertem Aluminiumoxyd, das in einem Muf-
auf bei etwa 5100C und gewöhnlichem Druck felofen bei 510° C und gewöhnlichem Druck 12 Stun-
12 Stunden lang calciniert. Für die Herstellung der den calciniert worden war, beschickt. Dem Reak-
Katalysatoren wird kein Schutz begehrt. tionsgefäß wurden dann weiterhin 40 g Benzol zuge-
Ein stählerner Schüttelautoklav mit 300 cm3 Fas- 30 geben, worauf eine Phiole mit 2,7 g Aluminiumtrisungsvermögen
wurde mit 20 g des Metalloxyd-Alu- methyl als Hilfskatalysator unter der Oberfläche des
miniumoxyd-Katalysators beschickt. Ferner wurde Benzols zerbrochen wurde. Das Reaktionsgefäß
das Gefäß mit 105g Benzol und.49 g Äthylen be- wurde dann geschlossen und mit 60g Äthylen beschickt.
Der Aluminiumtrimethyl-Hilfskatalysator schickt. Der Gefäßinhalt wurde hierauf innerhalb des
(2,0 g) wurde in das Reaktionsgefäß in einer ver- 35 Bereichs von 20 bis 115° C unter Äthylendrücken
schlossenen Glasphiole eingeführt, die unterhalb der zwischen 35 und 63 kg/cm2 3 Stunden lang erhitzt.
Oberfläche des Benzols, das als Lösungsmittel diente, Unter keiner der experimentellen Bedingungen wurde
zerbrochen wurde. Darauf wurde die Polymerisation ein Äthylendruckabfall bemerkt. Gefunden wurde,
bei Temperaturen, welche während der Verfahrens- daß bei dieser Verfahrensweise kein Äthylen polydauer
zwischen 25 und 104° C schwankten, und 40 merisiert worden war.
Äthylendrücken, die zwischen 21 und 70 kg/cm2 . .
schwankten, durchgeführt. Die gesamte Kontaktzeit Beispiel 2
betrug 4 Stunden. Obgleich keine merkliche Vermin- Der Metalloxydkatalysator enthielt 17 Gewichtsderung der katalytischen Aktivität nach 4 Stunden prozent V2O5 auf aktiviertem Aluminiumoxyd, herstattgefunden hatte, war es notwendig geworden, das 45 gestellt nach der im Beispiel 1 beschriebenen Reaktionsgefäß stillzulegen, weil es durch festes Methode. Das Reaktionsgefäß wurde mit 0,05 g des Äthylenpolymerisat verstopft war und es schwierig feingepulverten Metalloxydkatalysators und 102 g wurde, Äthylen selbst bei 70 kg/cm2 Druck zuzu- Benzol beschickt, worauf 1,5 g Aluminiumtrimethyl führen. Dementsprechend wurde die Äthylenzufuhr in das Reaktionsgefäß nach der Verfahrensweise des unterbrochen, das Reaktionsgefäß auf Raumtempe- 5° Beispiels 1 eingebracht wurden. Das Reaktionsgefäß ratur abgekühlt und aus ihm Gase bis zur Errei- wurde dann geschlossen, mit Äthylen beschickt und chung des normalen Druckes abgelassen. Es wurde der Inhalt unter 70 kg/cm2 Äthylendruck auf 104° C gefunden, daß das Reaktionsgefäß mit 34 g eines gebracht. Die Gesamtmenge des zugesetzten Äthylens zähen, weißen, festen Äthylenpolymerisats gefüllt betrug 50 g, und die gesamte Kontaktzeit betrug war, das eine Schmelzviskosität von 1,4 · 108 Poise, 55 20 Stunden. Die Produkte wurden wie im Beispiel 1 bestimmt bei 1450C (nach der Methode von Dienes aufgearbeitet, wobei eine Ausbeute von 10 g eines und Klemm, J. Appl. Phys., 17, S. 458 bis 478 festen Äthylenpolymerisats mit einer Schmelzvis-[1946]) und eine Dichte (24/24° C) von 0,9756 kosität von 4,1 · 1010 Poise, bestimmt bei 145° C, besaß. Die Analyse der Reaktionsmischung zeigte, erhalten wurde. Bemerkenswert ist, daß eine wesentdaß kein Äthylen zu gasförmigen oder flüssigen Pro- 60 liehe Äthylenumwandlung unter Bildung eines PoIydukten umgewandelt worden war. merisats von sehr hohem Molekulargewicht erzielt
Äthylendrücken, die zwischen 21 und 70 kg/cm2 . .
schwankten, durchgeführt. Die gesamte Kontaktzeit Beispiel 2
betrug 4 Stunden. Obgleich keine merkliche Vermin- Der Metalloxydkatalysator enthielt 17 Gewichtsderung der katalytischen Aktivität nach 4 Stunden prozent V2O5 auf aktiviertem Aluminiumoxyd, herstattgefunden hatte, war es notwendig geworden, das 45 gestellt nach der im Beispiel 1 beschriebenen Reaktionsgefäß stillzulegen, weil es durch festes Methode. Das Reaktionsgefäß wurde mit 0,05 g des Äthylenpolymerisat verstopft war und es schwierig feingepulverten Metalloxydkatalysators und 102 g wurde, Äthylen selbst bei 70 kg/cm2 Druck zuzu- Benzol beschickt, worauf 1,5 g Aluminiumtrimethyl führen. Dementsprechend wurde die Äthylenzufuhr in das Reaktionsgefäß nach der Verfahrensweise des unterbrochen, das Reaktionsgefäß auf Raumtempe- 5° Beispiels 1 eingebracht wurden. Das Reaktionsgefäß ratur abgekühlt und aus ihm Gase bis zur Errei- wurde dann geschlossen, mit Äthylen beschickt und chung des normalen Druckes abgelassen. Es wurde der Inhalt unter 70 kg/cm2 Äthylendruck auf 104° C gefunden, daß das Reaktionsgefäß mit 34 g eines gebracht. Die Gesamtmenge des zugesetzten Äthylens zähen, weißen, festen Äthylenpolymerisats gefüllt betrug 50 g, und die gesamte Kontaktzeit betrug war, das eine Schmelzviskosität von 1,4 · 108 Poise, 55 20 Stunden. Die Produkte wurden wie im Beispiel 1 bestimmt bei 1450C (nach der Methode von Dienes aufgearbeitet, wobei eine Ausbeute von 10 g eines und Klemm, J. Appl. Phys., 17, S. 458 bis 478 festen Äthylenpolymerisats mit einer Schmelzvis-[1946]) und eine Dichte (24/24° C) von 0,9756 kosität von 4,1 · 1010 Poise, bestimmt bei 145° C, besaß. Die Analyse der Reaktionsmischung zeigte, erhalten wurde. Bemerkenswert ist, daß eine wesentdaß kein Äthylen zu gasförmigen oder flüssigen Pro- 60 liehe Äthylenumwandlung unter Bildung eines PoIydukten umgewandelt worden war. merisats von sehr hohem Molekulargewicht erzielt
Die Polyäthylene von hohem Molekulargewicht wurde trotz der Verwendung von nur 0,017 Gewichtsund
relativ außerordentlich hoher Dichte besitzen prozent V2O5, bezogen auf das Gesamtgewicht des
hohe Bruchfestigkeit und Schlagfestigkeit sowie eine zugeführten Äthylens. Das Äthylen wurde nicht zu
verringerte Fähigkeit, Gerüche und verschiedene 65 gasförmigen oder flüssigen Polymerisaten umgesetzt.
Lösungsmittel zu absorbieren. Sie eröffnen der Ver- Diese Daten zeigen die enorme Wirksamkeit des
Wendung von Polyäthylenen ein neues Feld in vielen dabei angewendeten besonderen Katalysator-Hilfs-Anwendungsarten,
z. B. zur Herstellung von Behäl- katalysator-Systems.
9 10
Be"sniel 3 Arbeitsweise des Beispiels 1 hergestellt und vor der
P Verwendung in einem Muffelofen bei 570° C unter
Der Schüttelautoklav wurde mit 9 g gepulvertem gewöhnlichem Druck 12 Stunden lang calciniert
technischem V2O5 ohne irgendwelches Trägermate- worden war, beschickt. Außerdem wurde das Gefäß
rial beschickt. Das V2O5 war bei 600° C und gewöhn- 5 mit 79 g n-Heptan, 2,7 g Aluminiumtrimethyl und
lichem Druck vor der Verwendung 12 Stunden lang insgesamt 53 g Äthylen gefüllt. Sein Inhalt wurde
calciniert worden. Die weitere Beschickung bestand unter Schütteln unter einem maximalen Äthylendruck
aus 102 g Benzol, 2,9 g Aluminiumtrimethyl und 46 g · von 70 kg/cm2 in einer gesamten Kontaktzeit von
Äthylen. Der Gefäßinhalt wurde bei 70 kg/cm2 3 Stunden auf 116° C erhitzt. Die Reaktionsmischung
Äthylendruck innerhalb einer Kontaktzeit von 3 Stun- ίο wurde wie im Beispiel 1 aufgearbeitet. Die Umsetden
auf 115° C erhitzt. Die Reaktionsprodukte zung ergab eine Ausbeute von 41 g eines zähen, festen
wurden wie im Beispiel 1 aufgearbeitet. Die Umset- Polymerisats des Äthylens, jedoch keine flüssigen
zung ergab 38 g eines festen Äthylenpolymerisats. Es oder gasförmigen Produkte,
wurden keine gasförmigen oder flüssigen Produkte . .
wurden keine gasförmigen oder flüssigen Produkte . .
erhalten. x5 Beispiele
Beisüiel 4 ^as vorliegende Beispiel ähnelt dem Beispiel 5,
p doch ist es durch die Verwendung eines wesentlich
Ein Katalysator wurde durch Überziehen von geringeren Anteils an Aluminiumtrimethyl-Hilfsmetallischem
Aluminium mit V2O5 auf einer Ober- katalysators gekennzeichnet. Der Autoklav wurde mit
flächenschicht aus Aluminiumoxyd hergestellt. Tech- 20 10 g desselben Vanadiumoxyd-Aluminiumoxyd-Katanische
Aluminiumdrehspäne wurden bei 535 bis lysators wie im Beispiel 5 beschickt, der in einem
540° C 1 Stunde calciniert, um einen geeigneten Muffelofen bei 570° C unter gewöhnlichem Druck
Al2O3-Überzug auf der Oberfläche des Aluminium- 14 Stunden calciniert worden war. Weiterhin wurden
metalls herzustellen. Darauf wurde eine Lösung her- 77 g n-Heptan, 0,46 g Aluminiumtrimethyl und 44 g
gestellt, indem zu 60 cm3 siedendem destilliertem 25 Äthylen zugesetzt. Der Gefäßinhalt wurde unter
Wasser 1,1 g Oxalsäure und danach 0,4 g V2O5 züge- Schütteln von gewöhnlicher Temperatur auf 107° C
setzt wurden. Die erhaltene Lösung wurde auf 32,2 g und von einem anfänglichen Äthylenpartialdruck von
der oberflächlich oxydierten Aluminiumdrehspäne 21 kg/cm2 auf einen maximalen Äthylenpartialdruck
gegossen, worauf die Mischung gerührt und zur von 70 kg/cm2 erhitzt. Die gesamte Kontaktzeit des
Trockne gedampft wurde. Das erhaltene Produkt 30 Äthylens mit den Katalysatoren betrug 3,5 Stunden,
wurde bei 535 bis 540° C 12 Stunden calciniert. Das Beim Aufarbeiten der Reaktionsprodukte, wie oben
Reaktionsgefäß wurde dann mit dem erhaltenen beschrieben, wurde gefunden, daß das Reaktions-Katalysator,
102 g Benzol, 2,1 g Aluminiumtrimethyl produkt aus 8 g eines weißen, zähen, festen PoIy-
und 52 g Äthylen beschickt, worauf sein Inhalt unter merisats des Äthylens bestand. Weder gasförmige
Schütteln unter einem maximalen Äthylendruck von 35 noch flüssige Produkte wurden gebildet. Das vor-70
kg/cm2 während einer Gesamtkontaktzeit von liegende Beispiel zeigt die erfolgreiche Verwendung
5 Stunden auf 138° C erhitzt wurde. Die Produkte von verhältnismäßig kleinen Mengen sowohl des
wurden wie im Beispiel 1 aufgearbeitet, wobei sich Katalysators als auch des Hilfskatalysators.
eine Ausbeute von 34 g eines festen Äthylenpoly- . .
eine Ausbeute von 34 g eines festen Äthylenpoly- . .
merisats mit hohem Molekulargewicht und hoher 40 Beispiel 7
Dichte ergab. Die Analyse zeigte, daß kein Äthylen Der Schüttelautoklav aus Stahl wurde mit 21 g
in gasförmige oder flüssige Produkte umgewandelt eines Vanadiumoxyd-Aluminiumoxyd-Katalysators
worden war. derselben Zusammensetzung wie der des Katalysators
Wenn im wesentlichen dieselbe Verfahrensweise des Beispiels 1 beschickt, der vor der Verwendung
der Polymerisation angewendet wurde, jedoch die 45 in einem Muffelofen bei gewöhnlichem Druck und
Aluminiumdrehspäne nicht unter Bildung eines 600° C 16 Stunden lang calciniert worden war.
schützenden Aluminiumoxydüberzugs voroxydiert Weiterhin wurden dem Gefäß 1,61 g Aluminiumtriwaren,
wurde gefunden, daß bei einem Ansatz von methyl, 63 g n-Heptan und 68 g Propylen zugesetzt.
42 g Äthylen, die Ausbeute an festem Äthylenpoly- Der Inhalt wurde nun unter Schütteln bei Drücken
merisat nur 1,1g betrug. (Bedingungen: 113° C, 50 von 4,2 kg/cm2 bis zu einem Maximum von 28 kg/cm2
77 kg/cm2 Äthylendruck, 4 Stunden, Verwendung in einer Gesamtkontaktzeit von 20 Stunden auf 99° C
von 40 g V2O5-Al-Katalysator und 2,5 g Aluminium- erwärmt. Die Reaktionsprodukte wurden, wie oben
trimethyl-Hilfskatalysator.) beschrieben, aufgearbeitet, wobei sich 1,2 g eines
Aus den obigen Angaben ergibt sich, daß der flüssigen Produktes und 6,0 g eines festen Polymeri-V2O5-Al2O3-Al-Katalysator
durch außerordentliche 55 sats des Propylens mit einem spezifischen Gewicht Polymerisationswirksamkeit gekennzeichnet ist. Be- (24/24°) von 0,9507 und einer Schmelzviskosität von
merkenswert ist, daß die Menge des V2O5, bezogen 1,6 · 1010 Poise, bestimmt bei 145° C, ergaben. Das
auf das Äthylen, nur 0,77 Gewichtsprozent im feste Produkt war nicht genügend löslich in sieden-V2O5-Al2O3-Al-Katalysator
betrug. dem Xylol, um eine Bestimmung seiner spezifischen
60 Viskosität nach der Staudinger-Methode zu gestatten.
BeisPiel 5 Beispiel 8
Das vorliegende Beispiel ähnelt dem Beispiel 1, Der Schüttelautoklav wurde mit 20 g Katalysator
doch wurde die Menge des Metalloxydkatalysators derselben Zusammensetzung wie der Katalysator des
vermindert und das als Lösungsmittel dienende Ben- 65 Beispiels 1 beschickt, der vor der Verwendung in
zol durch n-Heptan ersetzt. Der Autoklav wurde mit einem Muffelofen bei gewöhnlichem Druck und
einem Katalysator aus 10 g Aluminiumoxyd, das 570° C 20 Stunden calciniert worden war. Weiter
17 Gewichtsprozent V2O5 enthielt, der nach der wurden 1,21 g Aluminiumtrimethyl, 24 g Äthylen,
11 12
61 g Propylen und 58 g n-Heptan zugesetzt. Der den, daß 61 g eines zähen, festen, Polyäthylens mit
Gefäßinhalt wurde unter Rühren bei Drücken von außerordentlich hohem Molekulargewicht entstanden
4,2 kg/cm2 bis zu einem Maximum von 56 kg/cm2 waren, das im wesentlichen in siedendem Xylol
innerhalb einer Gesamtkontaktzeit von 20 Stunden unlöslich war. Kein Äthylen war zu gasförmigen oder
auf 99° C erhitzt. Die Reaktionsprodukte wurden wie 5 flüssigen Produkten umgesetzt worden,
oben aufgearbeitet, und es wurde gefunden, daß keine . .
flüssigen Produkte gebildet worden waren. Die Um- Beispiel 14
Setzung lieferte 27 g fester Produkte mit einem spezi- . Dieses Beispiel betrifft die Polymerisation von
fischen Gewicht (24/24° C) von 0,9476 und einer Propylen zu einem festen Polymerisat von außer-
Schmelzviskosität von 2,3 · 107 Poise, bestimmt bei io ordentlich hohem Molekulargewicht. Als Reaktions-
145° C. Das feste Produkt war für die Bestimmung gefäß wurde ein Schüttelautoklav aus Stahl mit
der spezifiischen Viskosität nach Staudinger in 300cm3 Inhalt verwendet. Dieser wurde mit 44g
siedendem Xylol nicht löslich genug. eines Kobaltmolybdat-Aluminiumoxyd-Katalysators
. . (0,7 bis 1,2 mm Maschendurchmesser im Sieb) be-
B ei spiel 9 15 schickt. Der Katalysator bestand vor der reduzieren-
Die Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde wieder- den Behandlung aus Gewichtsprozent CoO, 9 Geholt,
doch wurde das Aluminiumtrimethyl durch 2 g wichtsprozent MoO3 und im übrigen aus aktiviertem
Aluminiumtriphenyl ersetzt. Die Reaktionsprodukte Aluminiumoxyd. Der Katalysator wurde bei 455° C
wurden, wie geschildert, aufgearbeitet, wobei ein unter einem Druck von 1 mm Hg 1,5 Stunden calciweißes,
zähes, festes Polymerisat des Äthylens erhal- 20 niert und dann im Reaktionsgefäß in einem Wasserten
wurde. stoffstrom bei 455° C und einem Druck von 42 kg/cm2
Beispiel 10 innerhalb einer Stunde reduziert. Dem Reaktionsgefäß wurden dann 87 g Benzol, 3 g Triäthylalu-
Die Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde wieder- minium und 77 g Propylen zugesetzt. Der Gefäßholt,
doch bestand der Metalloxydkatalysator aus 25 inhalt wurde unter Rühren 24 Stunden auf 104° C
10 Gewichtsprozent Nb2O5 auf einem Träger aus erhitzt, wobei der Maximaldruck 31 kg/cm2 betrug,
aktiviertem Aluminiumoxyd. Die Produkte wurden, Die Umsetzung ergab 10 g flüssige Polymerisate des
wie geschildert, aufgearbeitet und bestanden aus Propylens und 15 g eines festen Propylenpolymerisate
einem zähen, festen, weißen Äthylenpolymerisat. mit einer spezifischen Viskosität = 16400 · 10~5.
Beispiel 11 3° Beispiel 15
Die Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde wieder- Die Verfahrensweise des Beispiels 12 wurde wieholt,
doch wurden an Stelle der gleichen Anteile des derholt, nur wurde das Triäthylaluminium durch die
Vanadiumoxyd-Aluminiumoxyd-Katalysators 10 Ge- äquivalente Menge Triphenylaluminium ersetzt. Das
wichtsprozent Ta2O5 auf einem Träger aus aktivier- 35 Erzeugnis aus Polyäthylen wurde wie im Beispiel 12
tem Aluminiumoxyd verwendet. Die Reaktions- aufgearbeitet.
mischung wurde wie im Beispiel 1 aufgearbeitet, Die folgenden Beispiele 16 bis 18 erläutern die
wobei feste Polyäthylene erhalten wurden. Mischpolymerisation eines Diolefins mit MonoT
~ . -110 olefinen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen nach dem er-
ßeispiei yi 4Q ßndungsgemäßen Verfahren.
Ein Stahlautoklav mit 300 cm3 Inhalt wurde mit . .
19g eines Katalysators aus 8,5Gewichtsprozent Beispiel 16
MoO3 auf aktiviertem Aluminiumoxyd, 105 g Benzol Ein Rührautoklav aus rostfreiem Stahl von 250 cm3 und 3,4 g Triäthylaluminium, welches unterhalb der Fassungsraum wurde mit 50 cm3 n-Heptan und 5 g Oberfläche des Benzols eingebracht wurde, beschickt. 45 eines 8% Chromoxyd auf Silicagel tragenden Kataly-Außerdem wurden insgesamt 77 g Äthylen züge- sators beschickt. Unter einem indifferenten Gas geben. Der Autoklavinhalt wurde gerührt und inner- wurde dann Aluminiumtriisobutyl im molaren Verhalb einer Stunde von Raumtemperatur auf 121° C hältnis 2:1 in bezug auf das Chromoxyd zugegeben, erhitzt und darauf 3 Stunden bei dieser Temperatur Darauf wurden 24,2 g Äthylen und 6,7 g 1,3-Butadien gehalten. Der Anfangsdruck bei Raumtemperatur 50 eingeführt, und das Ganze bei 90° C 5 Stunden lang betrug 42 kg/cm2, der Maximaldruck 70 kg/cm2. Die unter einem Druck zwischen 31 und 38,7 at gerührt. Analyse der Reaktionsprodukte ergab, daß 67 g des Es wurde ein Mischpolymerisat aus 5,7 g Butadien Äthylens in ein Polymerisat von außerordentlich und 18,8 Äthylen erhalten, das zwischen 137 und hohem Molekulargewicht umgewandelt waren, das in 140° C schmolz,
siedendem Xylol im wesentlichen unlöslich war. Fer- 55 Beisüiell7
ner wurde gefunden, daß kein Äthylen in gasförmige
19g eines Katalysators aus 8,5Gewichtsprozent Beispiel 16
MoO3 auf aktiviertem Aluminiumoxyd, 105 g Benzol Ein Rührautoklav aus rostfreiem Stahl von 250 cm3 und 3,4 g Triäthylaluminium, welches unterhalb der Fassungsraum wurde mit 50 cm3 n-Heptan und 5 g Oberfläche des Benzols eingebracht wurde, beschickt. 45 eines 8% Chromoxyd auf Silicagel tragenden Kataly-Außerdem wurden insgesamt 77 g Äthylen züge- sators beschickt. Unter einem indifferenten Gas geben. Der Autoklavinhalt wurde gerührt und inner- wurde dann Aluminiumtriisobutyl im molaren Verhalb einer Stunde von Raumtemperatur auf 121° C hältnis 2:1 in bezug auf das Chromoxyd zugegeben, erhitzt und darauf 3 Stunden bei dieser Temperatur Darauf wurden 24,2 g Äthylen und 6,7 g 1,3-Butadien gehalten. Der Anfangsdruck bei Raumtemperatur 50 eingeführt, und das Ganze bei 90° C 5 Stunden lang betrug 42 kg/cm2, der Maximaldruck 70 kg/cm2. Die unter einem Druck zwischen 31 und 38,7 at gerührt. Analyse der Reaktionsprodukte ergab, daß 67 g des Es wurde ein Mischpolymerisat aus 5,7 g Butadien Äthylens in ein Polymerisat von außerordentlich und 18,8 Äthylen erhalten, das zwischen 137 und hohem Molekulargewicht umgewandelt waren, das in 140° C schmolz,
siedendem Xylol im wesentlichen unlöslich war. Fer- 55 Beisüiell7
ner wurde gefunden, daß kein Äthylen in gasförmige
oder flüssige Produkte umgewandelt worden war. Ein 250 cm3 fassender Rührautoklav aus rost-
. -I1O freiem Stahl wurde mit 50 cm3 n-Heptan und 5 g eines
Beispiel 13 mit llo/o y2og beladenen Silicagel beschickt. Unter
In den Autoklav wurden 20 g eines Katalysators 60 einem indifferenten Gas wurde dann Aluminiumtri-
aus 20 Gewichtsprozent Cr2O3 auf aktiviertem Alu- isobutyl in einem molaren Verhältnis von 2:1 in
miniumoxyd, 105 g Benzol und 3,2 g Triäthylalumi- bezug auf V2O5 eingeführt, worauf der Autoklav mit
nium eingebracht. Das Reaktionsgefäß wurde darauf- 43,3 g Propylen und 4,7 g 1,3-Butadien beschickt
hin mit 72 g Äthylen beschickt, worauf unter Rühren wurde. Das Ganze wurde danach bei 115° C 6 Stuninnerhalb
von 3 Stunden von Raumtemperatur auf 65 den lang unter einem Druck von 20 bis 26,7 at ge-
121° C erhitzt wurde. Der Anfangsdruck betrug rührt. 22 g der Monomeren wurden in Polymere um-
42 kg/cm2, der Maximaldruck 70 kg/cm2. Nach dem gewandelt. Der Schmelzpunkt des Mischpolymerisats
Aufarbeiten der Reaktionsprodrukte wurde gefun- lag zwischen 159 und 168° C.
Ein 250 cm3 fassender Rührautoklav aus rostfreiem Stahl wurde mit 50 cm3 Lackbenzin und 3 g
eines mit 8% V2O5 beladenen Silicagels beschickt,
worauf unter einem indifferenten Gas Aluminiumtriisobutyl in einem molaren Verhältnis von 2:1 in
bezug auf V2O5 eingeführt wurde. Sodann erfolgte
die Einleitung von 5 g 1,3-Butadien, 38,7 g Propylen und 2,5 g Äthylen in den Autoklav. Die Autoklavbeschickung
wurde nun 20 Stunden lang unter Rühren auf 150° C erhitzt, wobei sich ein Druck zwischen
14 und 35 at einstellte. Das gesamte Butadien und Äthylen sowie 12 g des Propylene wurden in
Polymerisat umgewandelt.
Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Polymerisate von hohem Molekulargewicht und
hoher Dichte besitzen hohe Bruch- und Schlagfestigkeiten und eine minimale Absorptionsfähigkeit für
Gerüche und viele Lösungsmittel. Sie eröffnen ein neues Feld von Verwendungsmöglichkeiten für Polyäthylene
usw. in vielen anziehenden Anwendungsarten, z. B. für Ballonbehälter oder Verpackungsmittel
oder Kunststoffrdhrleitungen.
Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Polymerisate lassen sich jeder gewünschten Nachbehandlung
unterwerfen, um sie für besondere Zwecke geeignet zu machen oder um ihnen erwünschte
Eigenschaften zu verleihen. So können die Polymerisate z. B. ausgepreßt, mechanisch gemahlen,
zu Filmen verarbeitet oder vergossen, oder zu Schwämmen oder Latices umgewandelt werden.
Antioxydantien, Stabilisatoren, Füllstoffe, Streckmittel, Weichmacher, Pigmente, Insektizide oder
Fungizide können in die Polyäthylene eingearbeitet werden. Die so hergestellten Polyäthylene lassen sich
als Überzugsstoffe, als Mittel zur Erzeugung gasdichter Absperrungen sowie als Bindemittel in einem
noch weiteren Ausmaß verwenden als die nach bekannten Verfahren hergestellten Polyäthylene.
Die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Polymerisate, besonders die mit
hohen spezifischen Viskositäten, können mit Polyäthylenen von niedrigerem Molekulargewicht gemischt
werden, um ihnen Steifheit oder Biegsamkeit oder andere gesuchte Eigenschaften zu verleihen. Die
nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten festen harzartigen Produkte können in gleicher Weise
in jedem gewünschten Verhältnis mit Kohlenwasserstoffölen, Wachsen, z. B. Paraffin- oder Erdölwachsen,
mit Esterwachsen, mit Polybutylenen von hohem Molekulargewicht und mit anderen organischen Stoffen
vermischt werden. Kleine Mengen zwischen etwa 0,01 und l°/o der verschiedenen, nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellte Polymerisate können in Kohlenwasserstoffschmierölen gelöst oder
dispergiert werden, um den Viskositätsindex zu erhöhen und den Ölverbrauch zu vermindern, wenn die
Mischöle in Motoren verwendet werden. Die erfindungsgemäßen Polymerisationsprodukte mit Molekulargewichten
von 50 000 oder mehr können in klei-
nen Anteilen verwendet werden, um die Viskosität von flüssigen Kohlenwasserstoffölen zu steigern, oder
dienen als Gelierungsmittel für diese Öle.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von festen Polymerisaten oder Mischpolymerisaten olefinischer
Kohlenwasserstoffe durch Homopolymerisation monoolefinischer Kohlenwasserstoffe mit 2 bis
ίο 4 Kohlenstoffatomen im Molekül oder durch
Mischpolymerisation einer Mischung derselben unter sich, auch mit Diolefinen und höheren monoolefinischen
Kohlenwasserstoffen, vermittels Polymerisationskatalysatoren aus Verbindungen von
Metallen der IV. bis VI. Nebengruppe des Periodensystems und aluminiumorganischen Verbindungen,
dadurch gekennzeichnet, daß man als Polymerisationskatalysatoren calcinierte Oxyde von Metallen der V. Nebengruppe, die
ao auch auf einem Träger aufgebracht sein können, und/oder auf einem Träger aufgebrachte
calcinierte Oxyde von Metallen der VI. Nebengruppe des Periodensystems, die zusätzlich Oxyde
des Kupfers, Zinns, Zinks, Nickels, Kobalts,
as Titans oder des Zirkons enthalten können, zusammen
mit aluminiumorganischen Verbindungen der allgemeinen Formel AlR3 verwendet,
worin R Wasserstoff oder einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest bedeutet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Träger oberflächlich
oxydiertes Aluminium verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen auf die Innenfläche
des Reaktionsgefäßes aufgebrachten Film des Katalysators verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polymerisation in
einem Reaktionsgefäß durchführt, dessen Innenfläche im wesentlichen aus mit Aluminiumoxyd
überzogenem Aluminium besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator ein
Oxyd des Vanadiums, vorzugsweise V2O5, und
als Hilfskatalysator ein Trialkylaluminium verwendet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein vor
seiner Verwendung teilweise vorreduziertes, gegebenenfalls auf einen Träger aufgebrachtes, calciniertes
Oxyd eines Metalls der V. Nebengruppe und/oder ein vorreduziertes, auf einen Träger
aufgebrachtes calciniertes Oxyd eines Metalls der VI. Nebengruppe des Periodischen Systems verwendet.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 691 647, 2 702 288;
luxemburgische Patentschrift Nr. 33 201;
Zeitschrift für Angewandte Chemie, 67. Jahrgang, Nr. 19/20, S. 541 bis 547.
USA.-Patentschriften Nr. 2 691 647, 2 702 288;
luxemburgische Patentschrift Nr. 33 201;
Zeitschrift für Angewandte Chemie, 67. Jahrgang, Nr. 19/20, S. 541 bis 547.
Bei der Bekanntmachung der Anmeldung sind zwei Prioritätsbelege ausgelegt worden.
609 557/348 3.66 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US493073A US2912419A (en) | 1955-03-08 | 1955-03-08 | Hydrocarbon polymerization (group 5a metal oxide and air3 initiator) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1214001B true DE1214001B (de) | 1966-04-07 |
Family
ID=23958792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEST10946A Pending DE1214001B (de) | 1955-03-08 | 1956-03-08 | Verfahren zur Herstellung von festen Polymerisaten oder Mischpolymerisaten olefinischer Kohlenwasserstoffe |
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US (1) | US2912419A (de) |
DE (1) | DE1214001B (de) |
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GB (1) | GB786014A (de) |
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