DE1570997A1 - Neuartige Polymerisationskatalysatoren und ihre Verwendung bei der Polymerisation von Olefinen - Google Patents

Neuartige Polymerisationskatalysatoren und ihre Verwendung bei der Polymerisation von Olefinen

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Domenico Deluca
Umberto Giannini
Ennio Pellino
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Montedison SpA
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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
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond

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  • Polymers & Plastics (AREA)
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  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Description

  • Neuartige Polymerisationskatalysatoren und ihre Verwendung bei der Polymerisation von Olefinen Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Klasse von Katalysatoren für die Polymerisation von Xthylen und a-Olefinen allein oder in Mischung miteinander und/oder mit anderen ungesättigten Monomeren, die zwei oder mehr Doppelbindungen enthalten. Für die Polymerisation dieser Monomeren werden bekanntlich Katalysatoren verwendet, die durch Umsetzung von Übergangsmetallverbindungen und metallorganischen Verbindungen, insbesondere aluminiumorganischen Verbindungen, beispielsweise Aluminiumalkylen hergestellt werden.
  • Die Polymerisation der höheren a-Olefine, wie Propylen, Buten-l, und höherer Homologer verläuft bekanntlich mit niedrigen Ausbeuten. Ferner führt die Polymerisation zu Polymeren mit niedrigem isotaktischen Index, wenn Aluminiumalkyle verwendet werden, di tur eine Al-C-Bindung pro Aluminiumatom enthalten.
  • Gemaß der Erfindung wurde nun gefunden, daß es möglich ist, Homopolymere von Propylen und Buten-l mit hohem isotaktischem Index (Rtlckstand nach Heptanextraktion), d. h. mithohem Anteil an MakromolekUlen von isotaktischer Struktur zu erhalten, wenn eine bestimmte Klasse von aluminiumorganischen Verbindungen verwendet wird, in denen nur ein Alkylrest an jedes Aluminiumatom gebunden ist.
  • Die auf diese Weise erhaltenen Katalysatoren sind ebenfalls fähig, die Polymerisation von Xthylen allein oder in Mischung mit a-Olefinen und/oder Olefinmonomeren mit zwei oder mehr Doppelbindungen, beispielsweise linearen konjugierten und nicht konjugierten Polyenen, cyclischen Polyenen oder Alkenylcycloolefinen @der die Polymerisation von Gemischen von zwei oder @@hreren a-Olefinen zu katalysieren.
  • Die erfindungsgemäßen Katalysatoren bestehen aus dem Produkt der Reaktion von a) Verbindungen von Ubergangsmetallen der IV., V. oder VI. Gruppe des periodischen Systems und b) aluminiumorganlschen Verbindungen, nämlich 1) Verbindungen der Farmel worin X für cl, Br oder J steht, R und R Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylreste sind und Y für 0, S, N-R" oder P-R" steht, worin R" ein aromatischer Rest ist, oder 2) Verbindungen der Formel worin X für Cl, Br oder J, Y für N oder P, R1 und R2 für Wasserstoff oder Alkyl, Cycloalkyl oder Aryl und R3 für Alkyl, Aryl oder Cycloalkyl stehen.
  • Die Verbindungen der Gruppe a) umfassen beispielsweise Halogenide, Acetylacetonate und Alkoholate von Metallen, wie Titan, Zirkon, Vanadin, Chrom und Molybdän. In diesen Verbindungen kann das Ubergangsmetall in seiner maximalen Wertigkeitsstufe oder in einer Wertigkeitsstufe unterhalb des Maximums vorliegen. Beispiele solcher Verbindungen sind Titantetrachlorid, Titantrichlorid, Titandichlorid, Vanadintetrachlorid, Vanadyltrichlorid, Vanadintetrabromid, Vanadintrichlorid, Zirkontetrachlorid, Tetrabutyltitanat, Vanadinacetylacetonat und Vanadylacetylacetonat.
  • Besonders vorteilhafte Ergebnisse hinsichtlich des isotaktischen Indexes werden erhalten, wenn Verbindungen, --in denen das Metall in einer Wertigkeitsstufe unterhalb des Maximums vorliegt, wie insbesondere im TiCl3, für die Herstellung des Katalysators verwendet werden.
  • Die Gruppe b) umfaßt beispielsweise Verbindungen der Formel hergestellt beispielsweise durch Umsetzung von Al(C2H5)2Cl mit Anilin in einem Molverhältnis von 2 : 1 Polymer Science, Teil C, N.4, 387 (1964) oder hergestellt aus Al(C2H5)2Cl und H20 im Molverhältnis von 2 : 1 und in Benzollösung oder Im Vergleich zu den als Katalysatorkomponenten verwendeten bekannten aluminiumorganischen Verbindungen haben diese Verbindungen sowie alle zur vorstehend genannten Gruppe b) gehörenden Verbindungen den großen Vorteil, daß sie nicht entflammbar sind und daher gefahrlos gelagert und gehandhabt werden können.
  • Die Bedingungen, die für die anderen Katalysatoren angewendet werden, die aus bereits bekannten Übergangsmetallen erhalten werden, eignen sich auch PUr den Einsatz der erfindungsgemäßen Katalysatoren, d.h. die Polymerisation wird in der FlUssigphase und gegebenenfalls in Gegenwart eines Fremdlösungsmittels oder in der Gasphase bei Temperaturen zwischen -80° und +125°C durchgeführt. Sie kann bei ISormaldruck oder Überdruck vorgenommen werden.
  • Das Molverhältnis zwischen den Komponenten des Katalysators ist nicht entscheidend wichtig und kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden. Beispielsweise können Molverhältnisse der aluminiumorganischen Verbindung zum Ubergangsmetall zwischen 1 und 20 angewendet werden.
  • Beispiel 1 0,33 g TiC13, hergestellt durch Reduktion von TiC14 mit Al, eine Lösung von 2,5 g der Verbindung in.300 ml n-Heptan und Propylen bis zu einem Druck von 5 atm. werden unter Stickstoff in einen auf 750C erhitzten Schüttelautoklav eingeführt. Der Propylendruck sowie die Temperatur von 750C werden 5 Stunden konstant gehalten. Die Polymerisation wird dann durch Zusatz von Methanol abgebrochen. Als Produkt werden 85 g eines pulverförmigen weißen Polymeren erhalten, das zu 95,6 % in siedendem n-Heptan unlöslich ist und eine Grenzviskosität von 4,3 hat, gemessen in Tetrahydronaphthalin bei 135°C.
  • Beispiel 2 Bei einem Versuch, der unter den in Beispiel 1 genannten Bedingungen unter Verwendung von Benzol als Lösungsmittel und. von 0,33 g TiCl3 mit einer Menge der aluminiumorganischen Verbindung entsprechend der Hälfte der in Beispiel 1 verwendeten Menge durchgeführt wurde, wurden 112 g eines Polymeren erhalten, das eine Grenzviskosität von 5,8, gemessen in Tetraydronaphthalin bei 1350C, und nach der Heptanextraktion einen Rückstand von 85 % hatte.
  • Beispiel 3 Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde unter Verwendung von 0"33 g Titantrichlorid, hergestellt durch Reduktion von TiCl4 mit Wasserstoff, und 1,5 g der Verbindung wiederholt. Hierbei wurden 65 g eines Polymeren erhalten, das eine Grenzviskosität von 4,1 und nach der Heptanextraktion einen Rückstand von 95 % hatte.
  • Beispiel 4 0,33 g TiCln, hergestellt durch Reduktion von TiCl4 mit Al, 1 ml der Verbindung und 300 ml n°Heptan werden unter Stickstoff in einen 1100 ml-Schüttelautoklav eingeführt, der auf 75°C erhitzt wird. Dann wird Propylen bis zu einem Druck von 5 Atm. eingeführt. Die Temperatur und der Druck werden 5 Stunden konstant gehalten. Der Katalysator wird in Ublicher Weise zersetzt, wobei sich 9,5 g eines festen, weißen, pulverförmigen Polymeren abscheiden, das eine Grenzviskosität von 4,3 hat.
  • Beispiel 5 Bei einem Versuch, der unter den gleichen Bedingungen wie der in Beispiel 4 beschriebene Versuch, Jedoch unter Verwendung von Titantrichlorid, hergestellt durch Reduktion von TiCl2 mit Wasserstoff, durchgeführt wurde, wurden 13 g eines Polymeren erhalten, daß eine Grenzviskosität von 4,4 und nach der heptanextraktion einen Rückstand von 81 % hatte Beispiel 6 0>5 g TiCl3, hergestellt durch Reduktion von TiCl4 mit Aluminium, eine Lösung von 1,8 g der Verbindung in 180 inl n-Heptan und 6o g Propylen werden unter Stickstoff in einen auf 750C erhitzten 1100 ml-SchUttelautoklav eingeführt. Die Temperatur wird 16 Stunden konstant gehalten, worauf der Katalysator mit Methanol und Chlorwasserstoffsäure versetzt wird. Als Produkt werden 5,5 g eines weißen, festen, pulverförmigen Polymeren erhalten, das nach der Heptanextraktion einen Rückstand von 91,5 % hat.
  • Beispiel 7 Bei einem Versuch, der unter den in Beispiel 7 beschriebenen Bedingungen, jedoch unter Verwendung von Ethylen bis zu einem Druck von 25 Arm. (40 g) durchgeführt wurde, fällt dieser Druck innerhalb von 60 Minuten auf Null.
  • Als Produkt werden 40 g eines im wesentlichen kristallinen Polyäthylens erhalten.

Claims (3)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1) Polymerisationskatalysator, dadurch gekennzeichnet, daß er aus dem Reaktionsprodukt von a) Verbindungen von Übergangsmetallen der IV.,V. oder VI. Gruppe des Periode@ Systems und b) aluminiumorganischen Verbindungen, näml i cli 1. Verbindungen der Formel worin X für Cl, Br opder J steht, R und R' Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylreste sind und Y für O, S, N-R" oder P-R" ist, wrin R" ein ar@matischer Rest ist, oder 2. Verbindungen der Formel worin X für Cl, Br oder J, Y fur N oder P, R1 und R2 für Wasserstoff oder Alkyl, Cycloalkyl pd,er Aryl und R3 für Alkyl, Aryl oder Cycloalkyl stehen, besteht 2) Polymerisationskatalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus dem Reaktionsprodukt der genannten Übergangsmetallverbindungen, insbesondere Titantrichlorid mit einer der folgenden aluminiumerganischen Verbindungen besteht.
  2. 3) Verwendung von Katalysatoren nach Anspruch 1 oder 2 zur Polymerisation von Äthylen und α-Olefinen allein oder in Mischung miteinander und/oder mit anderen ungesättigten Monomeren, die zwei oder mehr Doppelbindungen enthalten, in flüssiger oder Gasphase bei Temperaturen im Bereich zwischen -80° und +125°C.
DE19651570997 1964-09-23 1965-09-14 Neuartige Polymerisationskatalysatoren und ihre Verwendung bei der Polymerisation von Olefinen Pending DE1570997A1 (de)

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AU3589578A (en) * 1977-05-25 1979-11-15 Nat Petro Chem Supported heat activated chromium containing catalyst containing polymeric h/c aluminate
IT1185506B (it) * 1985-01-30 1987-11-12 Montedison Spa Procedimento per la preparazione di poliacetilene

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