DE1420732A1 - Verfahren zur Herstellung von Polyolefinen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Polyolefinen

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DE1420732A1
DE1420732A1 DE19591420732 DE1420732A DE1420732A1 DE 1420732 A1 DE1420732 A1 DE 1420732A1 DE 19591420732 DE19591420732 DE 19591420732 DE 1420732 A DE1420732 A DE 1420732A DE 1420732 A1 DE1420732 A1 DE 1420732A1
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polyolefins
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Ruhrchemie AG
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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
    • C08F110/00Homopolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Polyolefinen Das Ziegler-Verfahren zur Polymerisation von niedrigniolekul-jren Olefinen zu hochmolekularen Kunststoffen verwendet als Katalysatorkomponenten vorzugsweise Verbindungen der 1. bis 3. Gruppe des periodischen Systems, insbesondere aluminiumorganische Verbindungen in Kombination mit Verbindungen der 4. bis 60 Nebengruppe des periodischen Systems, z.B. solchen des Titans, insbesondere in Porm der Halogenide . Mit Hilfe dieser Katalysatoren erhält nan schon bei Normaldruck, aber auch bei erhöhten Drucken, beispielsweise Polyathylene, welche einen Schmelzpunkt bis zu 137° besitzen, weitgehend linear aufgebaut sind, d.h. verhältnismäßig wenig Verzweigungen enthalten und eine hohe Kristallinität aufweisen.
  • Es wurde nun gefunden, das man verbesserte Ergebnisse bei dem Verfahren zur Herstellung von Polyolefinen, insbesondere von Polyäthylenen, nach Ziegler dann erhält, wenn man dem Katalysatorgemisch vor oder während der Polymerisation siliciumorganische Verbindungen und/oder Siliciumtetrachlorid zusetzt. Diese Siliciumverbindungen werden im Verlauf der Polymerisation in das sich bildende Polyolefin-Molekül eingebaut, bewirken eine Vernetzung der hochmolekularen Polyolefine, wodurch sich verbesserte Pestigkeiten ergeben, erhöhen die Sauer9toff-Beständigkeit derartiger Polymerisate und besitzen darüber hinaus noch weitere Vorzüge, die sich auf den Verlauf der Polymerisation und das mechanische Verhalten der entstehenden Polymerisate günstig auswirken.
  • Für die erfindungsgemäße Arbeitsweise werden Gemische der bekannten sogenannten Ziegler-Natta-Katalysatoren verwendet @ Vorteilhaft sind beispielsweise alwniniumorganische Verbindungen, z03. Aluminiumalkyle und/oder Halogenalkyle, Aluminiumalkylate usw., in Kombination mit Titan-, Vanadium- und Zirkonverbindungen,- inabesondere Titanhalogenverbindungen. Von den aluminiumorganischen Verbindungen lassen sich vor allem bei der Herstellung niedrigmolekularer Polyolefine, insbesondere Polyäthylene, Aluminiumdihalogenmonoalkylverbindungen vorteithaft verwenden.
  • Man mischt zweckmäßig sämtliche für die Polymerisation erforderlichten Katalysatorkomponenten einschlielich der vorgesehenen Menge an Siliciumverbindung. vor Einführen in den Reaktor in einem besonderen Gefäß und Läßt gegebenenfalls eine gewisse Zeit, zweckmäßig 15 bis 60 Minuten, miteinander reagieren. Es ist je-Joch auch möglich, das Zugeben der Verbindungen unmittelbar in den Reaktor entweder gemeinsam oder nacheinander vorzunehmen, jedoch sind im allgemeinen in solchen Fällen die Ausbeuten und Umsatszahlen etwas geringer. ei der Herstellung des Katalysatorgemisches ist das Verhältnis der Al-Verbindungen zu den Ti-Verbindungen wichtig. Bezeichnet man beispielsweise den moleran Anteil an aluminiumorganischen.
  • Verbindungen mit 1, so ist es zweckmäßig, daß die molare Menge an Verbindungen niedriger Wertigkeitsstufen, insbesondere der Schwermetalle Titan, Vanadium und Zirkon, z.B. TiOl3, insbesondere der braunen amorphen Modifikation, die man beispielsweise durch Umsatz von TiC14 mit Aluminiumtrialkylen herstellen kann, zwischen 0,2 und 5, vorteilhaft zwischen 0,5 bis 3 beträgt. Sehr häufig werden auch größere Mengen ler höheren Wertigkeitsstufen der obigen Elemente vorhanden sein, z.B. vierwertige Titanverbindungen, insbesondere Titanhal ogenverbindungen, beispielsweise TiCl4.
  • Zweckmäßig wird der Amteil zwischen 0,1 und 5, besonders günstig zwischen 0,25 bis 2,5 Mole betragen.
  • Wiederum bezoen auf die molare Aluminiumkomponente = 1, kann der Anteil an siliciumorganischen Verbindungen, vorteilhaft Siliciumbeiogen-Verbindungen, 0,1 bis über 100 betragen.
  • Zur Erzielung eines deutlichen Effektes ist es zweckmäßig, den Anteil an Silioiumverbindungen nicht zu niedrig zu wählen, beispielsweise nicht unter 0,5, während im allgemeinen die maximale Menge bei etwa 50 liegen soll. a die erfindungsgemaße Arbeitsweise vorteilhaft unter Anwendung einer Suspensionsflüssigkeit durchgeführt wird, soll die molekalare genzentrat ion der Aluminiumverbindungen, zweckmäßig nicht zu hoch gewählt werden und beispielsweise weniger als 0,05 Mol/Liter, vorteilhaft jedoch weniger als 0,01 Mol/Liter, betragen. Be niedrigste Konzentration an Aluminiumverbindungen dürfte etwa 0,00025, zweckmäßig 0,001 Mol/Liter betragen.
  • @ie Durchführung der Polymeris@tion geschieht in bekannter Weise, vorteilhaft unter Anwendung einer Suspensionsflüssigkeit, die entsprechend den Angaben der literatur von sauerstoffhaltigen Verbindungen jeglicher Art befreit wird. Zweckmäßig verwendet man aliphatische, naphtenische oder aromatische Kohlenwasserstoffe einer C-Zahl zwischen etwa 5 und 15. Die Reaktionstemperaturen entsprechen dem Stand. der Technik, beispielsweise zwischen etwa 40° und 100°. Die anzuwendenden Drucke liegen zwischen etwa 1 und 100 ata. Die Polymerisation selbst kann kontinuierlich oder absatzweise durchgeführt werden.
  • Ein günstiger E;fekt, bedingt durch den Zusatz von Siliciumverbindungen, auf den Verlauf der Polymerisation und das Verhalten des entstehenden nolyäthylens wird erreicht, wenn man, bezogen auf Aluminium = 1, mindestens 1 Mol Siliciumverbindungen, beispielsweise SiCl4, verwendet. -Bei hohen Umsatzzahlen, beispielsweise beim Umsatz von Äthylen zu Polyäthylen, -wird die Masse nach einer gewissen Zeit. steif und fest, wel von dem gebildeten Polyäthylen eine mehr oder weniger große Menge Suspensionsflüssigkeit durch Quellung gebunden wirdO Es hat sich gezeigt, daß bei Zusatz von SiCl4 in den oben angegebenen Mengen diese Quellung in erhebilchem Umfang verringert wird, was zur Folge hat, daß die Masse während eines viol längeren Zeitraumes rührfähig bleibt.
  • Hierdurch kann ein höherer Umsatz an monomeren Olefinen, z.B.
  • Äthylen, über einen verlängerten Zeitraum, im Vergleich zu Versuchen ohne Zusatz von Silieiumverbindungen, erzielt werd@ Die Erhöhung.des Umsatzes bedingt wiederum, iß die Leistung des Katalysators betrichtlich ansteigt und die Raumzeitausbeu@@ ebenfalls erheblich zunimmt.
  • Die Aufarbeitung der angefollenen Polyolefine, insbesondere des Polyäthylens, geschieht in bekannter -eise, z.B. unter Anwendung von Alkoholen, gegebenenfalls in Gemischen mit Kohlenwasserstoff@@ und/oder Zusetz von Säuren, beispielsweise Salzsäure oder Es@i@ saures Überraschenderweise ír-l durch diese Behandlung die S@ ciumkomponente aus dem Poly@thylen nicht herausgelöst. In za reichen Fällen bewährte sich die Anwendung eines wasserhaltigen aliphatischen Alkohols mit einer C-Zahl zwischen 1 und 10, vor zugsweise zwischen 2 und 5. Der Wassergehalt soll in diesen Fillen zwischen etwa 10 und 50 Vol.-% liegen. In manchen Fällen ist die Anwendung von zwei- oder dreiwertigen Alkoholen z.B.
  • Glykol oder Glyzerin möglich.
  • Beispiele 1@) ) 0,34 g Aluminiumtriisobutyl, 0,27 g eines durch Umsatz von Titantetrachlorid mit t Aluminiumtriisobutyl im Molverhältnis von etwa 1 : i hergestellten und sorgfältig mit sauerstofffreien Kohlenwasserstoffen ausgewaschenen TiCl3 sowie 0,3 g Siliciumtetrachlorid wurden in 100 cm3 eines durch sorgfältige Hydrierung und Trocknung von sauerstoffhaltigen Verbindungen, Sauerstoff und 8. Wasser befreiten Dieselöls der Fischer-Tropsch-Synthese zusammengegeben und 15 Minuten stehen gelessen.
  • In ein etwa 5 Liter fast endes Reaktionsgefäß aus Glas, welches einen hochwirksamen ; Rührer, einen Eintritts- und Austrittsstutzen zum Einleiten des Olefins sowie ein Temperaturneßrohr enthielt, wurden 1800 cm3 des gleichen Dieselöls hineingegeben, anschließend wurde auf 700 aufgeheizt, 1er obige Katalysatoransatz hinzugegeben und sofort nit dem Einleiten von Äthylen begonnen. Nach einer Versuchszeit von 5 Stunden war ein Gesamtumsatz von 500 Litern Äthylen erreicht, Der Katalysator war zu diesem Zeitpunkt jedoch noch nicht erschöpft.
  • Der Versuch wurde danach abgebrochen und das gebildete Polyäthylen durch wiederholtes Behandeln mit ethanol teilweise von Aluminium und Titan befreit. Das viskosimetrisch bei 135° in Dekalin bestimmte Molgewicht betrug 900 000. Wurde anstelle der obigen SiCl4-Menge die doppelte Menge verwendet, trat ein geringfügiger Rückgang des Umsatzes ein.
  • Bei Anwendung der zehnfachen Menge SiOl4 sank der innerhalb von 5 Stunden festzustellende Umsatz auf etwa die Hälfte.
  • Eine Untersuchung der physikalischen und mechanischen Zigenschaften ergab eine Reißfestigkeit, bestimmt bei 1200, von 270 für das Produkt der geringsten Menge SiCl4, die beim zweiten Versuch auf 300 und beim dritten Versuch auf über 360 anstieg. Die Bruchdehnung nahm von etwa 750 % des ersten Produktes auf etwa 550 ß des letzten Produktes abO 2.) Ein Katalysatoransatz, bestehend aus 0,21 g Aluminiummonochlordiäthyl, 0,27 g eines wie voranstehend beschriebenen hergestellten TiCl3, 0,66 g TiCl4 sowie 0,30 g SiCl4 wurden während einer Zeit von t5 Minuten bei Zimmertemperatur miteinander reagieren gelassen In ein Reaktionsgefäß, wie in Beispiel t beschrieben, wurden t800 cm3 eines hydrierten Trimerpropylens, welches einen ppm-Wert von 5, bestimmt gegen Isopropylkalium, hatte, eingefüllt und der Obige Katalysatoransatz hinzugegeben. Unter schwachem Einleiten von Äthylen wurde möglichet schnell auf eine Temperatur von 700 aufgeheizt, der mit zunehmender Temperatur steigende Äthylenumsatz durch vers tJrktes Einleiten ausgeglichen.
  • Nach einer Reaktionszeit von 6 Stunden war ein Umsatz von 660 Litern Äthylen erreicht, ohne daß der E-talysator zu diesem Zeitpunkt Erschöpft war. Der Versuch wurde danach abgebrochen und die Masse der entfernung des Trimerpropylens zunächst filtriert und anschließend mehrfach mit Isopropanol behandelt, wodurch ein Teil des Katalysators entfernt werden konnte, Ein weiterer Versuch wurde, wie voranstehend beschrieben, durch gef@hrt, bei dem mit Ausnahme der TiCl4-Menge der Anteil der übrigen3 Komponenten unverändert blieb. Die TiCl4-Menge wurde von 0,66 auf 0, g verringert. r>ach einer Reaktionszeit von 6 Stunden konnte ein Umsetz von 400 Litern Äthylen erreicht werden, die wie obrn angegeben aufgearbeitet wurden.
  • Bei einem weiteren Versuch wurde Die ursprüngliche TiCl4-Menge wieder vervrentiet, jedoch die SiCl4-Menge von vorher 0,3 auf jetzt 0,6 heraufgesetzt. Nach einer Reaktionszeit von 6 Stunden konnte ein Umsatz von 940 litern Athylen festgestellt werden.
  • Bemerkenswert war, daß die Masse im Gegensatz zu den beiden vorherigen Versuchen sich in einem noch sehr rührfähigen und beweglichen Zustand befand. Be Aufarbeitung erfolgte wie vorher beschrieben, Bei einem weiteren Versuch wurde TiCl4 auf 0,33 g herabgesetzt, während die SiCl4-Menge bei 0,6 g belassen wurde. Nach 6 Stunden konnte ein Umsatz von 450 Litern Äthylen festgestellt werden. Der Versuch wurde anschließend während weiterer 15 Minuten @@@@@ schwachem Rühren bei Raumtemperatur fortgesetzt, wodurch zusätzlich 230 Liter Äthylen umgesetzt werden konnten. Die Aufarbeitung des Produktes erfolgte in der bereits geschilderten Weise.
  • Wurde in einem letzten Versuch eine Mischung von 0,21 g Aluminiummonochlordiäthyl, 0,27 g TiCl3, 0,66 g TiCl4 sowie 3,5 g SiCl4 zur Reaktion gebracht, so wurde inn erhalb von 6 stunden ein Umsatz von 650 Litern Äthylen festgestellt. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Versuch abgebrochen, obwohl der Katalysator noch nicht erschöpft und die Masse noch sehr gut rührfähig @ wur@ Die Aufarbeitung war die gleiche, wie bei den vorherigen Versuchen. die viskosimetrisch in Dekalin bei 1350 bestin@ten Molgewichte in der Reihenfolge der obigen Versuche wuren folgende: 76 000 108 000 80 000 122 000 95 000 Die Bestimmung der Reißfestigkeit erfolgte bei 120°. Folgende Werte, in der Reihenfolge wie voranstehend, wurden gefunden: (In der Klammer sind jeweils Werte von vergleichbaren Versuchen ohne Siliciumtetrachloridzusatz aufgeführt) 44 (40) 50 (47) 47 (403 62 (55) 60 (45) 3.) Die in Beispiel 2 angeführten Versuche 3, 4 und 5 wurden wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, daß anstelle von SiCl4 etwa die äquivalente Menge angewendet wurde. Die nach jeweils 6 Reaktionsstunden erhaltenen Umsatzzahlen betrugen: 890 Liter 420 Liter 600 Liter ie wie voranstehenl bestimmten Molgewichte lagen bei 70 000 105 000 90 000 Bei der Bestimmung er Reißfestigkeit wurden folgende Werte erreicht: 45 57 59

Claims (1)

  1. Patent ansprüche @.) erfahren zur Herstellung von Polyolefinen, insbesondere Polyäthylenen, nach Ziegler, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Satalysatorgemisch-vor oder während der Polymerisation siliciumorganische Verbindungen und/oder Siliciumtetrachlorid zusetzt, 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man auf 1 Mol der Aluminiumkomponente des Katalysatorgemisches 0,1 bis 100 Mole, vorteilhaft 0,5 bis 50 Mole an siliciumorganischen Verbindungen und/oder Siliciuntetrachlorid zusetzt0
DE19591420732 1959-03-09 1959-03-09 Verfahren zur Herstellung von Polyolefinen Pending DE1420732B2 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0012302A1 (de) * 1978-12-07 1980-06-25 BASF Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen von Homo- und Copolymerisaten von alpha-Monoolefinen mittels eines Ziegler-Katalysatorsystems

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0012302A1 (de) * 1978-12-07 1980-06-25 BASF Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen von Homo- und Copolymerisaten von alpha-Monoolefinen mittels eines Ziegler-Katalysatorsystems

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