DE1520171B2 - Process for the production of silicon-containing propylene polymers - Google Patents

Process for the production of silicon-containing propylene polymers

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DE1520171B2 DE19621520171 DE1520171A DE1520171B2 DE 1520171 B2 DE1520171 B2 DE 1520171B2 DE 19621520171 DE19621520171 DE 19621520171 DE 1520171 A DE1520171 A DE 1520171A DE 1520171 B2 DE1520171 B2 DE 1520171B2
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Description

R'R '

R"—SiH
R'"
R "- SiH
R '"

3535

4040

R'R '

SiH,SiH,

RSiH
in denen R Alkyl- oder Alkoxyradikale und η 3
RSiH
in which R is alkyl or alkoxy radicals and η 3

eine ganze Zahl größer als 2 bedeutet, unteran integer greater than 2 means under

atmosphärischem oder erhöhtem Druck, da- 45 in denen R, R', R" und R'"Alkyl, Aryl-oder Alkoxy-atmospheric or elevated pressure, in which R, R ', R "and R'" are alkyl, aryl or alkoxy

durch gekennzeichnet, daß man als radikale oder Halogenatome bedeuten, oder einescharacterized in that as radical or halogen atoms mean, or one

Aluminiumverbindung eine aluminiumorganische cyclischen oder linearen PolyorganohydrosiloxansAluminum compound an organoaluminum cyclic or linear polyorganohydrosiloxane

Verbindung verwendet. folgender allgemeiner FormelnConnection used. the following general formulas

Es ist bekannt, daß man Propylen oder andere alpha-Olefine mit Hilfe von Ziegler-Natta-Katalysatoren zu stereoregulären polymeren Produkten polymerisieren kann; von besonderem Interesse ist das isotaktische Polypropylen in Form von Kunstfasern. Dieses Produkt hat jedoch nicht nur zahlreiche Vorzüge, sondern als Faser auch viele Nachteile hinsichtlich deren Empfindlichkeit gegen Wärme und ultravioletten Strahlen und deren schwieriger Färbbarkeit; es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, diesen Mängeln abzuhelfen.It is known that propylene or other alpha-olefins can be converted with the aid of Ziegler-Natta catalysts can polymerize to stereoregular polymeric products; is of particular interest isotactic polypropylene in the form of synthetic fibers. However, this product doesn't just have numerous Advantages, but also, as a fiber, many disadvantages in terms of its sensitivity to heat and ultraviolet rays and their difficult colorability; there has therefore not been a lack of attempts to remedy these shortcomings.

Beispielsweise konnte die Wärmebeständigkeit dadurch verbessert werden, daß man die restlichen Katalysator-Komponenten vollkommen aus dem Produkt extrahierte. Ferner hat man zur Verhinde-R,Si—O- For example, heat resistance could be improved by using the remaining Catalyst components completely extracted from the product. Furthermore one has to prevent-R, Si-O-

-Si-O-Si-O

R
-Si-O
R.
-Si-O

-SiR,-SiR,

in denen R Alkyl- oder Alkoxyradikale und η eine ganze Zahl größer als 2 bedeutet, unter atmosphärischem oder erhöhtem Druck, das dadurch gekenn-in which R is alkyl or alkoxy radicals and η is an integer greater than 2, under atmospheric or elevated pressure, which is thereby marked

zeichnet ist, daß man als Aluminiumverbindung eine aluminiumorganische Verbindung verwendet.It is shown that an organoaluminum compound is used as the aluminum compound.

Die genannten Siliziumverbindungen mit der Silizium-Wasserstoff-Bindung sind im vorliegenden Fall in der Lage, als Zusatzstoff zu Ziegler-Katalysatoren die Polymerisationsgeschwindigkeit zu beschleunigen und darüber hinaus eine Siliziumkomponente in das erzeugte Polymere einzuführen. Das erfindungsgemäße Verfahren führt somit zu einem Copolymerisation Propylen und den verwendeten Siliziumverbindungen, also zu einem neuen Polymerisattyp des Propylens, dem »Silicopolypropylen«.The mentioned silicon compounds with the silicon-hydrogen bond are in the present case capable of being used as an additive to Ziegler catalysts to accelerate the rate of polymerization and, in addition, a silicon component in introduce the polymer produced. The inventive Process thus leads to a copolymerization of propylene and the silicon compounds used, in other words, to a new type of propylene polymer, the »silicopolypropylene«.

Die genannten organischen Monosilane werden in der Regel durch die Hydrogenolyse-Reaktion von Halogenosilan oder Alkoxysilan mit Metallhydrid gewonnen oder aus dem Nebenprodukt von Methylchlorsilanen unter Anwendung des sogenannten direkten Syntheseverfahrens, nach dem metallisches Silizium mit Methylchlorid umgesetzt wird.The organic monosilanes mentioned are usually by the hydrogenolysis reaction of Halogenosilane or alkoxysilane obtained with metal hydride or from the by-product of methylchlorosilanes using the so-called direct synthesis process, based on metallic silicon is reacted with methyl chloride.

Silicochloroform kann als Katalysator-Komponente benutzt werden, ist jedoch weniger gut geeignet, weil es 3 Chloratome in einem Molekül enthält und deshalb den Ziegler-Katalysator durch unerwünschtes kationisches Verhalten beeinträchtigt. Es können auch sehr gefährliche explosive Stoffe entstehen, wenn die beiden Komponenten des Ziegler-Katalysators im Silicochloroform vermischt werden. Es ist deshalb günstiger, Trialkoxysilan HSi(OR)3 zu verwenden, das durch Alkoholyse von Silicochloroform mit verschiedenen Alkoholen hergestellt wird.Silicochloroform can be used as a catalyst component, but is less suitable because it contains 3 chlorine atoms in one molecule and therefore affects the Ziegler catalyst through undesirable cationic behavior. Very dangerous explosive substances can also arise if the two components of the Ziegler catalyst are mixed in the silicochloroform. It is therefore more favorable to use trialkoxysilane HSi (OR) 3 , which is produced by alcoholysis of silicochloroform with various alcohols.

Die Alkylsilane der Formeln R2SiH2 und R3SiH, in denen R Alkyl ist, werden in guter Ausbeute erhalten, wenn Siliziumoxyhydrid, das Hydrolyseprodukt von Silicochloroform, mit verschiedenen Aluminiumalkylen umgesetzt wird (USA.-Patentschrift 3 004053 und britische Patentschrift 876 708).The alkylsilanes of the formulas R 2 SiH 2 and R 3 SiH, in which R is alkyl, are obtained in good yield when silicon oxyhydride, the hydrolysis product of silicochloroform, is reacted with various aluminum alkyls (U.S. Patent 3,004053 and British Patent 876,708 ).

Die cyclischen und linearen Polyorganohydrosiloxane werden entweder durch partielle Hydrolyse von Trialkoxysilan oder durch vollständige Hydrolyse von Methyldichlorsilan CH3SiHCl2 oder durch Mischhydrolyse von Dimethyldichlorsilan und Methyldichlorsilan oder durch Mischhydrolyse von Methyldichlorsilan und Trimethylchlorsilan hergestellt. The cyclic and linear polyorganohydrosiloxanes are produced either by partial hydrolysis of trialkoxysilane or by complete hydrolysis of methyldichlorosilane CH 3 SiHCl 2 or by mixed hydrolysis of dimethyldichlorosilane and methyldichlorosilane or by mixed hydrolysis of methyldichlorosilane and trimethylchlorosilane.

Gewöhnlich werden Triäthylaluminium und Titantetrachlorid als Ziegler-Katalysator-Komponenten benutzt, jedoch können auch andere Alkylaluminiumhalogenide der FormelTriethylaluminum and titanium tetrachloride are commonly used as the Ziegler catalyst components used, but other alkyl aluminum halides of the formula

RnAl2X6.,,R n Al 2 X 6. ,,

in der X Halogen und η ganze Zahlen von 1 bis 5 bedeutet, wirksam sein, besonders wenn sie zusammen mit solchen Organo-Silizium-Verbindungen verwendet werden, die Siloxan- oder Alkoxygruppen enthalten; diese üben eine mäßigende Wirkung auf die kationische Natur des Katalysators aus, indem sie Halogenatome zwischen Aluminium- und Siliziumatomen austauschen.in which X denotes halogen and η denotes integers from 1 to 5, are effective, especially when they are used together with those organosilicon compounds which contain siloxane or alkoxy groups; these have a moderating effect on the cationic nature of the catalyst by exchanging halogen atoms between aluminum and silicon atoms.

Die Art der Vermischung und die Anteile der drei Komponenten können etwas variiert werden, jedoch werden im allgemeinen die drei Komponenten gleichzeitig in die Polymerisationsphase eingebracht. Ein zu langer Zeitraum zwischen dem Vermischen der Siliziumverbindung mit dem Titantetrachlorid verringert die Aktivität des Katalysators, weil leicht eine Spaltung der Silizium-Wasserstoff-Bindung stattfindet. The type of mixing and the proportions of the three components can be varied somewhat, however the three components are generally introduced into the polymerization phase at the same time. A too long time between mixing the silicon compound with the titanium tetrachloride is reduced the activity of the catalyst, because the silicon-hydrogen bond is easily cleaved.

Die gleiche Reaktion tritt ein, wenn die Katalysatormischung erwärmt wird, so daß eine äußere Erwärmung nicht notwendigerweise erforderlich ist, weil beim Vermischen der drei Komponenten des Katalysators bereits Wärme entwickelt wird.The same reaction occurs when the catalyst mixture is heated so that external heating is not necessarily required, because when the three components of the catalyst are mixed, heat is already generated.

Bezüglich des Mengenverhältnisses der drei Komponenten wurde durch kinetische Untersuchung dieser Polymerisationsreaktion festgestellt, daß ein optimaler Bereich besteht (veröffentlicht in J. Polymer Science Vol. 57, pp. 837 bis 854 [1962], Collective colume of the Symposium International Macromolecular Chemistry).With regard to the quantitative ratio of the three components, kinetic investigation of these Polymerization reaction found that there was an optimum range (published in J. Polymer Science Vol. 57, pp. 837 to 854 [1962], Collective column of the Symposium International Macromolecular Chemistry).

Der Mechanismus, nach dem Silizium in das gebildete Polymere eingeführt wird, kann nach folgender Gleichung formuliert werden:The mechanism by which silicon is introduced into the polymer formed may be as follows Equation can be formulated:

CH,CH,

I (+)
Si-—O
I (+)
Si - O

(+) <)
M CH2-CH- Polymerrest
(+) <)
M CH 2 -CH- polymer residue

CH3 CH 3

M<+> H(-> CH3SiCH2-CH - Polymerrest CH3 M <+> H (-> CH 3 SiCH 2 -CH - polymer residue CH 3

Das Metallhydrid M(+) H( ' kann, solange es besteht und monomeres Propylen addiert, im Kreislauf zurückgeleitet werden, jedoch wird die Silizium-Wasserstoff-Bindung als Endeinheit der polymeren Kette nach und nach verbraucht. Die Ausbeute an Polymerisat wird erhöht, solange die angewandte Menge an Siliziumverbindung bis zur Höhe des gleichen Molverhältnisses der Komponente zum Titantetrachlond vermehrt wird, jedoch kann ein zu großer Überschuß der Siliziumverbindung eine zu frühe Beendigung des Wachsvorganges bewirken und das Molek: · gewicht des Polymeren verringern. Wenn Siliziumveroindungen mit Siloxan- und AIkoxyradikalen eingesetzt werden, wird die zugesetzte aluminiumorganische Verbindung in ihrer Reaktivität durch Komplexbildung mit der Siloxybindung ge-The metal hydride M (+) H ( 'can, as long as it exists and adds monomeric propylene, be recycled, but the silicon-hydrogen bond as the end unit of the polymer chain is gradually consumed. The yield of polymer is increased for as long the amount of silicon compound used is increased up to the same molar ratio of the component to the titanium tetrachloride, but too large an excess of the silicon compound can cause the waxing process to end too early and reduce the molecular weight of the polymer are used, the added organoaluminum compound is reduced in its reactivity by complex formation with the siloxy bond.

schwächt. .weakens. .

Es ist deshalb ein optimaler Bereich für die eingesetzten Mengen gegeben, und im Falle des PoIymethylhydrosiloxan beispielsweise wird, das Molverhältnis der Siloxyeinheit zum Titantetrachlorid zweckmäßigerweise 1:1 gewählt. Auch das größere Verhältnis von Triäthylaluminium zum Titantetrachlorid hat in diesem Dreiphasenkatalysator system einen optimalen Wert. Er liegt nach den experimentellen Ergebnissen der kinetischen Untersuchungen zwisehen 10:1 und 10:3:3 für einen angemessenen Bereich. ; : There is therefore an optimal range for the amounts used, and in the case of polymethylhydrosiloxane, for example, the molar ratio of the siloxy unit to the titanium tetrachloride is expediently chosen to be 1: 1. The higher ratio of triethylaluminum to titanium tetrachloride also has an optimal value in this three-phase catalyst system. According to the experimental results of the kinetic investigations, it is between 10: 1 and 10: 3: 3 for an appropriate range. ; :

Es ist im allgemeinen wünschenswert, sowohl die Katalysatorbildungsreaktion als auch die nachfolgende Polymerisationsreaktion in einem inerten Ver- dünnungsmittel, z. B. einen gesättigten Kohlenwas-; serstoff, wie Hexan oder Heptan, und unter Einleiten. eines Stromes von gasförmigem Propylen . in die Reaktionsphase unter atmosphärischem Druck durch-It is generally desirable to carry out both the catalyst formation reaction and the subsequent polymerization reaction in an inert thinners, e.g. B. a saturated hydrocarbon; hydrogen, such as hexane or heptane, and with introduction. a stream of gaseous propylene. into the reaction phase under atmospheric pressure

zuführen. Es ist jedoch günstiger, unter Druck in einem Autoklav zu arbeiten, wodurch die Polymerisationsgeschwindigkeit stärkt erhöht wird. Selbst bei Einleiten des Gases unter atmosphärischem Druck kann dieses ternäre Katalysatorsystem unter Zusatz der Siliziumverbindung die Polymerisationsgeschwindigkeit gegenüber Ziegler-Katalysatoren verdoppeln. Arbeitet man jedoch unter Druck, so kann man die Propylenkonzentration erheblich steigern und sogar eine Massenpolymerisation als äußersten Fall einer lösungsmittelfreien Phase durchführen, weil die flüssige Phase des monomeren Propylens als Suspensionsmedium für den Katalysator und den Polymerisatniederschlag wirken. Man wird also eine Flüssigkeit A, die durch Vermischung der Siliziumkomponente mit dem Titantetrachlorid in flüssigem Monomeren hergestellt wurde, und eine Flüssigkeit B, die eine Lösung der aluminiumorganischen Verbindung in flüssigem Monomeren oder einem organischen Lösungsmittel ist, kontinuierlich in vorgegebenem Volumenverhältnis der beiden Flüssigkeiten durch zwei verschiedene Beschickungsleitungen in das zylindrische, mit einem Rührer ausgestattete Reaktionsgefäß einleiten. Dann findet die Polymerisierungsreaktion ohne Verzögerung an der Stelle statt, an der die beiden Flüssigkeiten in dem Gefäß aufeinandertreffen, und wenn ein Extruder als Entnahmevorrichtung für dieses Reaktionssystem benutzt wird, wird Silicopolypropylen durch diese Anlage kontinuierlich erzeugt. Die optimale Temperatur bei diesen Verfahren liegt etwa in dem Bereich zwischen 40 und 70° C. Es ist deshalb erforderlich, die Reaktionszone wirksam zu kühlen und die Temperatur gleichförmig zu halten, weil die bei der schnellen Reaktion erzeugte Polymerisationswärme groß sein kann.respectively. However, it is more convenient to work under pressure in an autoclave, which reduces the rate of polymerization strengthens is increased. Even if the gas is introduced under atmospheric pressure this ternary catalyst system can increase the rate of polymerization with the addition of the silicon compound double that of Ziegler catalysts. But if you work under pressure, you can Significantly increase propylene concentration and even mass polymerization as an extreme case of one Carry out solvent-free phase because the liquid phase of the monomeric propylene as the suspension medium act for the catalyst and the polymer precipitate. So you become a liquid A, made by mixing the silicon component with the titanium tetrachloride in liquid monomers and a liquid B, which is a solution of the organoaluminum compound is in liquid monomer or an organic solvent, continuously in a predetermined Volume ratio of the two liquids through two different feed lines into the cylindrical, Introduce a reaction vessel equipped with a stirrer. Then the polymerization reaction takes place takes place without delay at the point where the two liquids meet in the vessel, and when an extruder is used as a discharge device for this reaction system, Silicopolypropylene is continuously produced by this plant. The optimal temperature at these The process is roughly in the range between 40 and 70 ° C. It is therefore necessary to open the reaction zone effective to cool and keep the temperature uniform because of the rapid reaction generated Heat of polymerization can be great.

Der in dem entstehenden Polymeren verbleibende Katalysator besitzt noch eine gewisse Aktivität, wenn sie auch — verglichen mit der ursprünglichen — schwach ist. Wenn diesem aktiven Polymergemisch weiteres Monomeres zugeleitet wird, tritt oft weitere Polymerisation ein; das aktive Polymergemisch aus einem Reaktionsansatz kann deshalb als Katalysatormaterial in einem anderen Reaktionsgefäß verwendet werden. Auf diese Weise ist eine größtmögliche Ausnutzung der Katalysatoraktivität möglich.The catalyst remaining in the resulting polymer still has a certain activity if it is also weak compared to the original one. When this active polymer blend further monomer is fed in, further polymerization often occurs; the active polymer mixture One reaction mixture can therefore be used as a catalyst material in another reaction vessel will. In this way, the greatest possible utilization of the catalyst activity is possible.

Das bei der Polymerisation anfallende Gemisch wird dann mit Wasser, Säure oder Säure-Alkohol-Mischung zersetzt, wie dies bei der Zersetzung von Ziegler-Katalysatoren üblich ist. Es ist wesentlich leichter, Titan- und Aluminium-Katalysatorteile aus Silicopolypropylen zu entfernen als aus dem gewöhnlichen Polypropylen. Insbesondere haften Titanreste in dem bekannten, durch Ziegler- oder Natta-Katalysatoren hergestellten Polypropylen fest an dem Polymerisat, und es ist sehr schwierig, sie vollständig zu entfernen. Sie verursachen die Empfindlichkeit gegen Sonnenlicht und die schlechte Wärmebeständigkeit. Der Weißegrad des Silicopolypropylens ist hervorragend, und seine Beständigkeit gegen ultraviolette Strahlen ist auch der des gewöhnlichen Polypropylens überlegen. Ferner widersteht es lange Zeit Temperaturen in der Nähe seines Schmelzpunktes ohne Zersetzung und fast ohne Verfärbung.The mixture obtained during the polymerization is then mixed with water, acid or an acid-alcohol mixture decomposed, as is usual with the decomposition of Ziegler catalysts. It is essential easier to remove titanium and aluminum catalyst parts from silicopolypropylene than from the ordinary Polypropylene. In particular, titanium residues adhere in the known, from Ziegler or Natta catalysts produced polypropylene sticks to the polymer, and it is very difficult to completely remove. They cause sensitivity to sunlight and poor heat resistance. The whiteness of the silicopolypropylene is excellent, and its resistance to ultraviolet Radiation is also superior to that of ordinary polypropylene. Furthermore, it withstands temperatures for a long time near its melting point with no decomposition and almost no discoloration.

Der Anteil der Siliziumkomponenten im Silicopolypropylen kann zwischen 0,1 und 17,0 Gewichtsprozent (berechnet als Siliziumgehalt) betragen.The proportion of silicon components in the silicone polypropylene can be between 0.1 and 17.0 percent by weight (calculated as silicon content).

Aus den Infrarotspektren und der chemischen Analyse der extrahierten Fraktion der Produkte nach Auswaschen der Katalysatorreste und Extraktion mit Lösungsmitteln, wie Diäthyläther, n-Hexan und Isooctan, ist zu schließen, daß das Silicopolypropylen eine Art Pfropfpolymerisat darstellt. Zwei IR-Spektren von Lösungsmittelextraktion-Fraktionen der repräsentativen Produkte von Beispiel 1, Versuch 1 und 4, sind in den F i g. 1 und 2 wiedergegeben.From the infrared spectra and the chemical analysis of the extracted fraction of the products Washing out the catalyst residues and extraction with solvents such as diethyl ether, n-hexane and Isooctane, it can be concluded that the silicone polypropylene is a type of graft polymer. Two IR spectra of solvent extraction fractions of the representative products of Example 1, Run 1 and 4, are shown in FIGS. 1 and 2 reproduced.

Von diesen entspricht das Spektrum der Fig. 2 weitgehend dem von isotaktischem Polypropylen, abgesehen von den Banden des Siloxans und der Methyl-Silizium-Bindung, obwohl das Produkt 1,6 Gewichtsprozent Silizium enthält. Dies ist ein Beweis, daß das Silizium in dem Polymerisat aufgepfropft enthalten und nicht im Polymer-Grundgerüst eingebaut ist.Of these, the spectrum in FIG. 2 largely corresponds to that of isotactic polypropylene, apart from the bands of the siloxane and the methyl-silicon bond, although the product Contains 1.6 percent by weight silicon. This is evidence that the silicon was grafted into the polymer and is not built into the polymer backbone.

Das Silicopolypropylen hat einen etwas niedrigeren Schmelzbereich als ein vergleichbar hergestelltes Polypropylen, wie in Tabelle II gezeigt ist. Dies kann auf die Abnahme des Polymerisationsgrades und auf die Störung der Stereoregelmäßigkeit in den aufgepfropften Ketten des Polypropylens zurückzuführen sein. Das Silicopolypropylen zeigt gegenüber (I dem bekannten Polypropylen keinen deutlichen "' Schmelzpunkt. So schwankten die Schmelzindizes (ASTM D 1238-57 T) bei der Untersuchung der restlichen Probe des Lösungsmittelextraktes von Beispiel 1, Versuch 4, zwischen 5 und 1,3. Das übliche Polypropylen dagegen liefert .gleichförmige Werte. Dies deutet auf eine gewisse Brückenbildung zwischen den Molekülketten sowie auf eine Abnahme des Silanol-Gruppengehaltes beim Erwärmen hin. Die in dem frisch hergestellten Silicopolypropylen vorhandenen Silanolgruppen besitzen die Fähigkeit zur Kondensation.The silicopolypropylene has a slightly lower melting range than a comparably manufactured one Polypropylene as shown in Table II. This can be due to the decrease in the degree of polymerization and due to the disturbance of the stereo regularity in the grafted chains of the polypropylene be. The silicopolypropylene shows compared to (I the known polypropylene no clear "' Melting point. The melt indices (ASTM D 1238-57 T) fluctuated when the others were examined Sample of the solvent extract from Example 1, Experiment 4, between 5 and 1.3. The usual Polypropylene, on the other hand, delivers uniform values. This indicates some bridging between the molecular chains and a decrease in the silanol group content when heated. The silanol groups present in the freshly prepared silicopolypropylene have the ability for condensation.

BeispiellFor example

Die benötigten Mengen an Triäthylaluminium und Titantetrachlorid werden zunächst in je 5 ml n-Hexan gelöst, und die beiden Lösungen werden in zwei Glasampullen eingeschmolzen. Diese beiden Ampullen werden vorsichtig in einen 2-1-Autoklav gebracht, und Polymethylhydrosiloxan sowie 200 ml n-Hexan als Lösungsmittel werden direkt in den Autoklav eingeführt. Nachdem der Deckel des Autoklavs aufgebracht und dicht verschlossen worden ist, werden 110 ml flüssiges Propylen durch ein Einlaßrohr eingeleitet. Nachdem das Reaktionsgemisch auf die gewünschte Temperatur eingestellt worden ist, wird der Rührer gedreht, um die Glasampullen zu zerbrechen und die Reaktion in Gang zu setzen. Ein plötzlicher Temperaturanstieg und Druckabfall zeigt den Beginn der Reaktion an. Das anfallende Polymere wird in einer Mischung von Salzsäure und Methanol gekocht und wiederholt mit Methanol gewaschen. Für die Lösungsmittelextraktion des Rohproduktes wird ein Soxhlet-Extraktionsapparat benutzt. Die durch Veränderung der Mengen an Polymethylhydrosiloxan, Triäthylaluminium und Titantetrachlorid erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle I und die Eigenschaften der Polymerisate in Tabelle II wiedergegeben. The required amounts of triethylaluminum and titanium tetrachloride are first in 5 ml of n-hexane dissolved, and the two solutions are melted in two glass ampoules. These two ampoules are carefully placed in a 2-1 autoclave, and polymethylhydrosiloxane and 200 ml of n-hexane as solvents are introduced directly into the autoclave. After the lid of the autoclave is applied and sealed, 110 ml of liquid propylene is introduced through an inlet tube. After the reaction mixture has been adjusted to the desired temperature, is turned the stirrer to break the glass ampoules and start the reaction. A sudden rise in temperature and fall in pressure indicate the beginning of the reaction. The resulting polymer is boiled in a mixture of hydrochloric acid and methanol and washed repeatedly with methanol. A Soxhlet extraction apparatus is used for the solvent extraction of the crude product. the by changing the amounts of polymethylhydrosiloxane, triethylaluminum and titanium tetrachloride The results obtained are shown in Table I and the properties of the polymers in Table II.

F i g. 1 zeigt ein Infrarotspektrum des Isooctan-Extraktes des nach Beispiel 1, Versuch 1, erhaltenen Polymerisats;F i g. 1 shows an infrared spectrum of the isooctane extract obtained according to Example 1, Experiment 1 Polymer;

F i g. 2 zeigt ein Infrarotspektrum des Lösungsmittelextraktionsrückstandes des nach Beispiel 1, Versuch 4, hergestellten Polymerisats.F i g. Figure 2 shows an infrared spectrum of the solvent extraction residue of the polymer prepared according to Example 1, Experiment 4.

7 87 8

Tabelle I Propylen-Polymerisation mit dem Dreikomponenten-KatalysatorsystemTable I Propylene Polymerization with the Three Component Catalyst System

AlAt3 AlAt 3 Katalysatorcatalyst Silizium-
komponente
Silicon-
component
Reaktionszeitreaction time Temperaturtemperature PropylenPropylene festes
Polymeres
solid
Polymer
anfänglicher
Druckabfall
initial
Pressure drop
Versuchattempt (ml)(ml) TiCl4 TiCl 4 (ml)(ml) (h)(H) (0C)( 0 C) flüssigfluid (g)(G) (kg/cm2/h)(kg / cm 2 / h) 55 (ml)(ml) 55 2,52.5 6565 (ml)(ml) 10,610.6 2,72.7 11 55 22 55 2,52.5 6969 110110 18,818.8 4,34.3 22 55 2,52.5 00 3,53.5 6060 110110 8,78.7 3,53.5 33 55 2,52.5 11 5,05.0 5353 110110 50,050.0 4,44.4 44th 55 11 55 3,13.1 5151 110110 11,011.0 6,96.9 .· 5. · 5 55 11 0,50.5 3,53.5 5555 110110 50,750.7 5,65.6 66th 55 11 00 5,95.9 5555 110110 49,649.6 3,23.2 77th 11 110110

Anmerkung Titantetrachlorid wurde durch pulverisiertes Aluminium (0,5 g) in Xylol bei 130 bis 1500C reduziert.Note Titanium tetrachloride was reduced by powdered aluminum (0.5 g) in xylene at 130 to 150 ° C.

Tabelle II Eigenschaften der erhaltenen PolymerisateTable II Properties of the polymers obtained

Ätherether Lösungsmittel-Extrakt, %Solvent extract,% Oktanoctane NichNot (%)(%) extrahierbarer Bestandteilextractable component Si-GehaltSi content Versuchattempt 31,631.6 4,1°)4.1 °) 55,255.2 Schmelzpunkt
(°C)
Melting point
(° C)
16,116.1
11 36,036.0 8,88.8 51,751.7 11,111.1 22 14,714.7 3,93.9 78,578.5 147 bis 155147 to 155 - 33 41,341.3 17,417.4 27,827.8 - 1,61.6 44th - - - 147 bis 155147 to 155 16,6")16.6 ") 55 41,041.0 15,015.0 35,835.8 - 66th 28,328.3 11,011.0 52,752.7 153,5 bis 160153.5 to 160 77th 154 bis 162154 to 162 HexanHexane 9,1")9.1 ") 3,53.5 3,13.1 13,513.5 - 8,88.8 8,18.1

BemerkungenRemarks

") Diese extrahierten Polymerisate enthielten Silizium in einer Menge von 0,7% im n-Hexanextrakt und 3,5% im Isooktan-Extrakt. *) Das nicht extrahierte Polymerisat wurde benutzt.") These extracted polymers contained silicon in an amount of 0.7% in the n-hexane extract and 3.5% in the isooctane extract. *) The unextracted polymer was used.

Beispiel 2Example 2

Drei Glasampullen, die Lösungen von 5 ml (4,2 g) Triäthylaluminium, 1 ml (1,8 g) Titantetrachlorid undThree glass ampoules containing 5 ml (4.2 g) triethylaluminum, 1 ml (1.8 g) titanium tetrachloride and solutions

1 g Triäthoxysilan jeweils in 5 ml η-Hexan enthielten, wurden in einen 2-1-Autoklav eingebracht, der dem im Beispiel 1 benutzten ähnlich war. Ferner wurden unter Druck 200 ml η-Hexan als Lösungsmittel und dann 110 ml flüssiges Propylen eingeführt. Die Temperatur wurde auf 50 bis 55° C gehalten, die Ampullen wurden zerbrochen, und die Reaktion wurdeContaining 1 g of triethoxysilane in 5 ml of η-hexane were placed in a 2-1 autoclave, which is the used in Example 1 was similar. Furthermore, under pressure, 200 ml of η-hexane were used as a solvent and then introduced 110 ml of liquid propylene. The temperature was kept at 50 to 55 ° C, the ampoules were broken, and the reaction became

2 Stunden unter Rühren durchgeführt. Das Rohpolymerisat wurde in der Mischung von Salzsäure und Methanol gekocht, gespült und getrocknet. Man erhielt 51 g eines weißen Polymerisats. In den Lösungsmittelextrakt-Fraktionen des Produktes wurde eine Siliziumkomponente festgestellt, und diese Komponente kann selbst nach mehrstündigem Kochen in Ätzalkalilösung nicht entfernt werden. Auch die Infrarotspektren ergaben, daß die Siliziumkomponente auf" die Polypropylenkette aufgepfropft ist.Carried out for 2 hours with stirring. The crude polymer was in the mixture of hydrochloric acid and Methanol boiled, rinsed and dried. 51 g of a white polymer were obtained. In the solvent extract fractions A silicon component was found in the product, and this component can be found even after cooking for several hours cannot be removed in a caustic alkali solution. The infrared spectra also showed that the silicon component is grafted onto "the polypropylene chain.

B ei s piel 3Example 3

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch wurde 1 g Triäthylsilan als Siliziumverbindung zugesetzt. Die Temperatur wurde auf 50 bis 55° C gehalten, und die Reaktion wurde 2 Stunden unter Rühren durchgeführt. Nach gründlicher Zersetzung des Rohproduktes und Waschen mit Säure und Methanol wurden 48 g eines weißen Polymerisats erhalten. Das Infrarotabsorptions-Spektrum bestätigte, daß die Siliziumverbindung auf die Polypropylenkette aufgepfropft ist.The procedure of Example 2 was repeated, except that 1 g of triethylsilane was used as the silicon compound added. The temperature was kept at 50 to 55 ° C and the reaction was taking 2 hours Stirring carried out. After thorough decomposition of the crude product and washing with acid and Methanol, 48 g of a white polymer were obtained. The infrared absorption spectrum confirmed that the silicon compound is grafted onto the polypropylene chain.

Beispiel4Example4

Das Verfahren von Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch wurde 1 g Triphenylsilan als Siliziumverbindung zugesetzt. Die Temperatur wurde auf 65 bis 700C gehalten, und die Temperatur wurde unter Rühren 2 Stunden durchgeführt. Nach gründlicher Zersetzung des Rohproduktes und Waschen mit Säure und Methanol wurden 31 g eines weißen Polymerisats erhalten. Das Infrarotabsorptions-Spektrum zeigte die Existenz von Phenylsiliziumbindungen.The procedure of Example 2 was repeated, except that 1 g of triphenylsilane was added as a silicon compound. The temperature was kept at 65 to 70 ° C. and the temperature was carried out with stirring for 2 hours. After thorough decomposition of the crude product and washing with acid and methanol, 31 g of a white polymer were obtained. The infrared absorption spectrum showed the existence of phenyl silicon bonds.

Aus einem aus dem Extraktrückstand von Beispiel 1, Versuch 4, hergestellten Film wurde die Dichte des Materials zu 0,886 bestimmt, also etwas niedriger als die des gewöhnlichen Polypropylens.From a film produced from the extract residue from Example 1, Experiment 4, the The density of the material was determined to be 0.886, which is slightly lower than that of ordinary polypropylene.

Bestrahlung mit UV-Licht ergibt eine geringere Verfärbung und Festigkeitsabnahme als bei gewöhnlichem Polypropylen.Irradiation with UV light results in less discoloration and decrease in strength than ordinary Polypropylene.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

209 545/544209 545/544

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von siliziumhaltigen Propylenpolymerisaten durch Polymerisation des Propylens in Gegenwart von Titantetrachlorid, einer Aluminiumverbindung und wenigstens eines organischen Monosilans folgender allgemeiner FormelnProcess for the production of silicon-containing propylene polymers by polymerizing the Propylene in the presence of titanium tetrachloride, an aluminum compound and at least one organic monosilane of the following general formulas R'R ' R"—SiH
R"'
R
R "- SiH
R "'
R.
SiH,SiH, RSiH3 RSiH 3 in denen R, R', R" und R"' Alkyl-, Aryl- oder Alkoxyradikale oder Halogenatome bedeuten, oder eines cyclischen oder linearen Polyorganohydrosiloxans folgender allgemeiner Formelnin which R, R ', R "and R"' denote alkyl, aryl or alkoxy radicals or halogen atoms, or of a cyclic or linear polyorganohydrosiloxane of the following general formulas /R
Si-O
H
/ R
Si-O
H
R,Si—O-R, Si — O- R
-Si-O
R.
-Si-O
-SiR,-SiR, rung einer Zersetzung des Produktes während des Schmelzspinnvorganges Antioxydantien und andere stabilisierende Mittel zugesetzt. Um eine Beeinträchtigung durch ultraviolettes Licht zu verhindern und die Farbstoffaffinität zu verbessern, hat man die Fäden oder Fasern bzw. die daraus hergestellten Textilien mit UV-absorbierenden Substanzen umhüllt oder mit anderen Monomeren eine Mischpolymerisation unter energiereicher Strahlung durchgeführt. Trotz dieser Versuche ist es jedoch bisher nicht gelungen, die aufgeführten Mängel in befriedigender Weise zu beseitigen.tion of a decomposition of the product during the melt spinning process antioxidants and others stabilizing agents added. To prevent exposure to ultraviolet light and To improve the dye affinity, one has the threads or fibers or those made from them Textiles wrapped in UV-absorbing substances or mixed polymerisation with other monomers carried out under high-energy radiation. Despite these attempts, however, it has not yet been done succeeded in eliminating the listed deficiencies in a satisfactory manner. Es ist z. B. aus der österreichischen Patentschrift 206 646 bekannt, als Katalysator bei der Polymerisation von Äthylen und alpha-Olefinen das Umsetzungsprodukt von Wasserstoffpolysiloxanen mit Verbindungen der Metalle der IV. bis VI. Nebengruppe zu verwenden. Dies ergibt sehr aktive Polymerisationskatalysatoren, und das dabei erhaltene Polyäthylen ist frei von niedermolekularen Anteilen und hat nur sehr geringen Aschegehalt.It is Z. B. from Austrian Patent 206 646 known as a catalyst in the polymerization of ethylene and alpha-olefins are the reaction product of hydrogen polysiloxanes with compounds of the metals of IV. to VI. Subgroup to use. This gives very active polymerization catalysts, and what is obtained thereby Polyethylene is free from low molecular weight components and has only a very low ash content. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von siliziumhaltigen Propylenpolymerisaten durch Polymerisation des Propylens in Gegenwart von Titantetrachlorid, einer Aluminiumverbindung und wenigstens eines organischen Monosilans folgender allgemeiner FormelnThe invention relates to a process for the production of silicon-containing propylene polymers by polymerizing propylene in the presence of titanium tetrachloride, an aluminum compound and at least one organic monosilane of the following general formulas
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