DE1904878A1 - Process for the continuous polymerization of ethylene - Google Patents
Process for the continuous polymerization of ethyleneInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren zur Polymerisation von Äthylen bei hohen Drücken. The invention relates to a process for the polymerization of ethylene at high pressures.
Bei der Polymerisation von Äthylen bei hohen Drucken mit freie Raditcale erzeugenden Initiatoren ist es bekannt, daß ein Produkt, welches in verschiedener Hinsicht verbesserte Eigenschaften aufweist, hergestellt werden kann, wenn man die Polymerisation in zwei oder mehr Zonen in einem kontinuierlichen Reaktor ausführt» Bei derartigen Verfahren wurde die Polymerisation in der ersten Zone bei einer ausreichendWhen polymerizing ethylene at high pressures with Free Raditcale-producing initiators are known to be a product which improved in several respects Has properties, can be produced if the polymerization is carried out in two or more zones in a continuous reactor »In such processes, the Polymerization in the first zone with a sufficient
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niedrigen. Temperatur ausgeführt, um ein Polyäthylen st eilen, das eine größers Molekular linear! tat aufweist., als es für- Hochdruckpolyäthylens typisch ist., vjor&uf dann das . Beakt'Lonsgemisch in eine zweite gone oder in Kweifce gonen eingebracht wurde und einer weiteren Polymerisation in Gegen= warfc eines weiteren Initiators oder von weiterer» Initiatoren und bei einer höheren Temperatur oder bei höheren Temperature^» unterworfen wurde, Die für die Initiierung dar- Polyntrisation in einer jeden Zone verwendeten Initiatoren waren solcher Arts daß sie eine maximale Wirksamkeit in dem Teaipsratupbereieh zeigten, bei dem der Betrieb in der jeweiligst! 2one durehgeführt wurde. Auf diese Weise wurden Polyäthylene hergestellt s die im gewissen Ausmaß die erwünschten charakteristischen Eigenschaften von Polyäthylenen niedriger Dioiite untl die er~ wünschten charakteristischen Eigenschaften von Polyäthylenen höherer Dichte gemeinsam aufwiesen,. So kann beispielsweise eine Ausgewogenheit zwischen den gähigkeitseigenschaften von Polyäthylenen niedriger Dichte und den guten r-heologisehen Eigenschaften von Polyäthylen höherer Dichte srzielt werden«low. Temperature carried out to make a polyethylene that has a greater molecular linear! than it is typical for high pressure polyethylene., then before that. Beakt'lon mixture was introduced into a second course or in Kweifce gonen and was subjected to a further polymerization in the presence of a further initiator or by further initiators and at a higher temperature or at a higher temperature in each zone initiators used this kind s were that they showed a maximum efficiency in the Teaipsratupbereieh, in which the operation jeweiligst in! 2one was carried out. In this way, polyethylenes were prepared s untl the lower to some extent the desired characteristic properties of polyethylenes Dioiite he had ~ desired characteristics of higher density polyethylenes together ,. For example, a balance can be achieved between the viscosity properties of low-density polyethylene and the good rheological properties of higher-density polyethylene "
Es ist bereits bekannt, 1f-Allylübergangsnietallverbindungen als Initiatoren für die Polymerisation und Oligomerisation von äthylenisch ungesättigten Monomeren einschließlich Äthylen zu verwenden» Die für diese Verfahren bekannten Bedingungen waren ganz allgemein Bedingungen, die für die be« kannten Niederdruckverfahren zur Polymerisation von . Olefinen typisch sind, aber in der deutschen PatentanmeldungIt is already known 1f-allyl transition metal compounds as initiators for the polymerization and oligomerization of ethylenically unsaturated monomers including To use ethylene »The known conditions for these processes were in general conditions that were known low-pressure processes for the polymerization of. Olefins are typical, however, in the German patent application
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OS?,O v-uFGö-sin Verfahren Eur Fo?./asri.satioL· von .BQh ungfesät-tlgfc-en monomeren. Verbindungen., insfoe somit ere Äthylen*- vor-geeelilsgen. bei dem das Monome':- oder· die Moi^oiBeren mit ein «ro ir-aHyllsehen Initiator- bei DrfJUilcen oberhalb 3,00 at. vorzugsweise oberhalb 1000 at^, kontaktiert wird bzw.. werden,OS?, O v-uFGö-sin process Eur Fo? ./ asri.satioL · from .BQh ungfesät-tlgfc-en monomers . Connections., Insfoe thus ere ethylene * - before-geeelilsgen. in which the monome ': - or · the Moi ^ oiBeren with a «ro ir-aHyll see initiator- at DrfJUilcen above 3.00 at., preferably above 1000 at ^, is or are contacted,
"3s wurde nunmehr gefunden., daß die 1ί~.£ llylübsrgangsmetaX!Verbindungen mit Torfes!1 als Initiatoren.für die erst© Zone in eineai Hooh.örucltver£Mvren zur Polymerisation von Äthylen mit sättel oder mehr Polyjaerisationsaonen. «?ie -ss beschri efosn 'jsurde^ verwendet warder·, keimen-<, - -' ----- " "It has now been found that the llyl transition metaX! Compounds with peat! 1 as initiators. For the first zone in a high-temperature solution for the polymerization of ethylene with saddles or more polymerization Beschri efosn 'jsurde ^ used warder ·, germinate- <, - -' ----- ""
So wird gemäß der Erfindung ein Verfahren sur kontlrtuieriicfeeri Polymerisation von febylen in zwei oder mehr Zonen eines . . kontinuierlichen Reak£&rs vorgeschlagen, welches dacurcb, gekennzeichnet isfca öaS man das Äthylen durch.eine erste PoIygi-^-r isat ionssone mife einem Druck von-nicht weniger als ΙβΟΟ at uaö. .mit einer Temperatur nieht. weniges·3 als 1'23°C hrluiurehfUhrt, sine 'B' - Allyltibergaogsmatallverbindung in die genannte Zone zur iZwn r-kung der- Initlierung der Polymerisation-einführt Λ das., R-?Hkki Gasgemisch aus Polymer und nicht-umgesetzt en Äthylen., mit oder ohxie zusätzlichem Äthylen, dursh eine zweite Polymer!- siitions2:one mit &inem Druck von mindestens lÖOQ at und mit einer höheren temperatur in Gegenwart -eines" freie Radikale erzeugen«· -3en Polymerisationslnltifitors hindurchführt,,, wobei die kombinierten .Bedingungen: der Temperatur und des Drucks Io einer ,jeden Zone derart sind* daß das Monofflsr/Polymer-Reaktionsgeißisc*.Thus, according to the invention, a method for controlled polymerization of febylene in two or more zones is one. . continuous reac £ & rs suggested which dacurcb, characterized isfca öaS one the ethylene durch.eine first PoIygi - ^ - r isat ionssone mife a pressure of -not less than ΙβΟΟ at uaö. .with a temperature not working. · little as 3 1'23 ° C hrluiurehfUhrt, sine 'B'.? - Allyltibergaogsmatallverbindung in said zone to iZwn r-kung DER Initlierung polymerization-introducing the Λ, R- Hkki gas mixture of polymer and unreacted ethylene s ., with or ohxie additional ethylene, dursh a second polymer - siitions2: one with INEM and pressure of at least lÖOQ at a higher temperature and in the presence -one "free radicals produce" · -3en Polymerisationslnltifitors passes ,,, the combined. conditions: the temperature and the pressure of Io, each zone are such that the Monofflsr * / polymer Reaktionsgeißisc *.
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als einzige fließfällige Phase existiert und aas Realr&Ions- ■ gemisch als einzige fließfähige Phase verbleibt, bis es aus. der genannten Zone austritt„" ■-:■-".■-the only flowing phase exists and aas Realr & Ions- ■ mixture remains as the only flowable phase until it is out. the named zone exits "" ■ -: ■ - ". ■ -
Zwar wird der Zusatz einer Inerten Flüssigkeit als EeakfeIons=« medium und als "Suspsnöierniedium .oder: Lösungsmittel für das.: -„ Produkt bei deis, erfindungsgerßäßen Verfahren vorzugsweise vermieden- aber kleinere Mengen einer-.inerten-Flüssigkeit"- oder von inerten Flüssigkeiten können na ο Ii Bedarf e Inge«" führt werden, die als Träger für die Einführung der IaIMatoren oder irgendi^eiciier beim Verfahren■-verwendeter PoIy^ -. : merisatiönsmodlfizieraiiOtel in die Reaktion, dienen.»- ·It is true that the addition of an inert liquid is used as an inert liquid and as a susceptibility medium can be carried out according to requirements, which serve as carriers for the introduction of the IaIMators or any other poly used in the process .: merisatiönsmodlfizieraiiOtel in the reaction. »- ·
Die Feststellung ob das Monoraer/Polymer-Reaktionsgeraisöh als einzige fließfähige Phase vorliegt., kann leicht durch einen -'.· Fachmann auf diesem Gebiet- der Technik -festgestellt oder aus den Daten ermittelt werden,, die .in "Fluid Phase Equilibria ■ in.the System Polyethylene = Ethylene", I und.II, Re.e. TräVi ' Chi«!-. "84_, 261 (1965) (von Svjelheim, de Swaan Ärons-■ -und Diöpen) mid "8^4. 504 ~ 516 (1966}(von. Koningsveld.'.."Die-pen und Gher-min) angegeben sindc Der minimale Druck und die minimale Temperatur, bei der die Reaktion in einer .einzigen-" "fließfähigen Phase stattfindet^ sind voneinander abhängig. So ist bei einer : Temperatur von. 125°C ein Hruek obe>halbffl;600 at erforderlich.The determination of whether the monomer / polymer reaction unit is present as the only flowable phase can easily be established by a person skilled in the art or determined from the data in "Fluid Phase Equilibria" in .the system Polyethylene = Ethylene ", I und.II, Re.e. TräVi 'Chi "! -. "84_, 261 (1965) (from Svjelheim, de Swaan Arons- ■ -und Diöpen) mid" 8 ^ 4 . 504-516 (1966} (from. Koningsveld. '.. "Die-pen and Gher-min) are given. The minimum pressure and the minimum temperature at which the reaction takes place in a" single "" flowable phase "are of one another For example, at a: temperature of 125 ° C, a pressure of>half-fl; 600 at is required.
während bei einem Druck: von 1600 et ^ine^ ^mperatur oberhalb icfr'fst^ «nT-efoe^inphasehre©. - ■■■..-■■■■■ aufrecht-- .PhasengleiehgewlJcht wird auch1 durch diel; - : while at a pressure: from 1600 et ^ ine ^ ^ mperatur above icfr'fst ^ «nT-efoe ^ inphasehre ©. - ■■■ ..- ■■■■■ upright--. Phase balance is also balanced 1 by the ; - :
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Umwandlung von Monomer zu Polymer, durch das Molekulargewicht des Produkts und in geringerem Ausmaß durch den Grad der Linearität des Produkts beeinflußteConversion of monomer to polymer, affected by the molecular weight of the product and, to a lesser extent, the degree of linearity of the product
Es wurde gefunden, daß die Verwendung von Drücken und Temperaturen unterhalb denjenigen, bei denen die Monomer/ Polymer-' ■ Reaktionsgemische in einer einzigen fließfähigen Phase vorliegen.» eine unerwünschte ungleichmäßigkeit des Produkts ergibt und daß die Aufrechterhaltung einer einzigen fließfähigen Phase stark das Risiko des Auftretens von explosiven Zersetzungen verringerte Eine Trennung in zwei Phasen kann das Ausbringen des Produkts aus der Reaktionssone verzögern* wodurch eine Vernetzung oder ein Abbau des Produkts eintreten kann<> und kann auch eine ungleichförmige Reaktion.verursachenΛ die zu explosiven Sersetzungen ftihrt „It has been found that the use of pressures and temperatures below those at which the monomer / polymer '■ reaction mixtures are present in a single flowable phase. » results in an undesirable non-uniformity of the product and that the maintenance of a single flowable phase greatly reduced the risk of explosive decomposition occurring and can also cause a non-uniform reaction Λ which leads to explosive decomposition
Die Polymerisation in der ersten Zone wird-vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen ungefähr 1^5 und 220 oder 260°0 ausgeführte Temperaturen in der Größenordnung von ΙβΟ bis l80°C werden im allgemeinen bevorzugt, da sie ausreichend hoch sind, daß eine wirtschaftliche Reaktionsgeschwindigkeit entsteht s und da sie niedrig genug sind, daß die erwünschte. Balance der Polymerisation In den be idea ,Zonen erhalten x^irdo Es wird bevorzugt, bei diesen Temperaturen unter einem Druck von mindestens 17ΟΟ at au arbeiten« um sicherzustellen* daß die Reaktion in einer einzigen fließfähigen Phase,verläuft. Die Betriebstemperatur in dsr zweiten Zone und in gegebenenfallsThe polymerization in the first zone - preferably carried out at a temperature between approximately 1 ^ 5 and 220 or 260 ° 0, temperatures in the order of magnitude of βΟ to 180 ° C. are generally preferred, since they are sufficiently high that an economical reaction rate results s and since they are low enough that the desired. Balance of the polymerization In the two idea, zones get x ^ irdo It is preferred to work at these temperatures under a pressure of at least 17ΟΟ at au «to ensure * that the reaction proceeds in a single flowable phase. The operating temperature in the second zone and in optionally
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vorliegenden-weiteren Zonen liegt vorzugsweise höher- als inpresent-further zones is preferably higher- than in
der ersten Zone, aber die bevorzugte Temperatur überschreitet im allgemeinen. ;3OO°C nicht-the first zone, but exceeds the preferred temperature in general. ; 3OO ° C not-
Mit dem Ausdruck "1T=ÄllyiülJergangsmetallvepbliiäung" ist sine organotnetallisefee Verbindung eines Metalls der Gruppen IVA"bis VIII, -vorzugsweise IVA bis VIA1, des periodischen Systems gemeint,, die mindestens eine ally3.is.che Gruppe der allgemeinen FormelThe expression "1T = allyiülJergangsmetallvepbliiung" is an organotallized compound of a metal of groups IVA "to VIII, preferably IVA to VIA 1 , of the periodic table, the at least one ally3.che group of the general formula
■ ■■ '■■■■: -■- ,--. R5 ■ "::;;; ".■■ ■■ '■■■■: - ■ -, -. R 5 ■ "::;;;". ■
■■■.»■ - 1■■■. »■ - 1
R1R2C -C- CR11B5 = aufweists die an das Metall gebunden IstoR 1 R 2 C -C- CR 11 = B 5 having the s bound to the metal Isto
In der Formel I stellen R, bis R1-*--welche gleich oder verschieden sein können, Wasserstoffatome oder einwertige Substi-tuenten dar5 wie s„B* Kohlenwasserstoffgruppen wie Alkyl, Aryl, Aralkylj, Älkaryl oder Alkenyl (worin auch Cycloalkyl eingeschlossen ist), oder ein subsituiertes Derivat davon oder -N023 »CN oder =>QR~Gruppen, worin R eine Kohlenwasserstoff^-" gruppe ist. Alternativ können zwei oder mehr der freien durch B. bis R,- abgesättigten Valenzen durch ein zweiwertiges organisches Radikal mit einander verbunden sein, wie z.B., eine Polymethylene oder Alkylidengruppe,In the formula I R set to R 1 - * - may be the or different, which are the same, are hydrogen atoms or monovalent Substi-tuenten represents 5 as s "B * hydrocarbon groups such as alkyl, aryl, Aralkylj, Älkaryl or alkenyl (wherein also cycloalkyl enclosed is), or a substituted derivative thereof or -N0 2 3 »CN or => QR ~ groups, in which R is a hydrocarbon ^ -" group. Alternatively, two or more of the free valences saturated by B. to R, - can be replaced by a divalent organic radicals linked to one another, such as a polymethylene or alkylidene group,
Das periodische System, auf das hier Besug genommen wirds ist das iangperiodische System der Elemente, das innen- auf·dem--rück« wärtigen Umschlag in "General and Inorganic Chemistry" vonThe Periodic Table to which this is taken Besug s is the iangperiodische Table of the Elements, the domestic on · the - back "wärtigen envelope in" General and Inorganic Chemistry "by
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Part-iiigi-.-&■... r.vbr-i-Uisg-3ge-Ksn von M&cniiXi&iiu" Auflage,, angePart-iiigi -.- & ■ ... r.vbr-i-Uisg-3ge-Ksn by M & cniiXi & iiu "edition ,, ange
geben 'istgive 'is
Geeignete Metslxe sinei ScB.- Titan,. Zirkon. Hafnium, Vanadium und Chrom , "".'."'Suitable Metslxe sinei ScB.- Titan ,. Zircon. Hafnium, vanadium and chrome, "". '. "'
Die gemäß «er Abfindung brauchbaren Initiatoren feonnen jiiur 'il'-Ally'üig'fZriden aufwelseru Es*1 können .aber* auch andere Ligenden eber.i:£ils anwesend sela- sofern dies erwünscht ist- ifi können s;r-^riise--h-sr; fcatIonischer oder^ neutraler· Matur sela einen mono-- oder poiyaälanigen Ghara'cte^/ aufweisenc Sie k:ör·.)^3«. betspielKweise-aus den folgende?; Liganden ausgewählt sein ι Mass erst c ff-. Eohlönwassaerstoff ^ Halogen-. CarboJt^latj Älko^·= pb.enolat, ftioifosiolafc, GM°% organtscL'-s Fhospivlne^" CO5 - N0> Olefine ;sc: Ltganden» aie sieh von organischen.. B"DxtiarfoonyI-■'-••erblndtirigeri. ableit-ensWie. ?.3» Ace^ylac-eton* jS-C'yanoucetylacefcoiis Ester von s^K'etoea^horxsäuren -so Ester von Malonsäure ο d er Gy a noma 1 ons Bvcre 6 Pursuant he "severance useful initiators feonnen jiiur 'il'-Ally'üig'fZriden aufwelseru It * 1 * .but can also eber.i other Lige ends: £ ils present sela- this if desired actual ifi can s; r ^ riise - h-sr; fcational or neutral Matur sela have a mono- or poiya-alanic Ghara'cte ^ / you k: ör ·.) ^ 3 «. BetspielKweise-from the following ?; Ligands be selected ι Mass only c ff-. Hydrogen hydrogen ^ halogen. CarboJt ^ latj Älko ^ · = pb.enolat, ftioifosiolafc, GM °% organtscL'-s Fhospivlne ^ "CO 5 - N0>olefins; sc: Ltganden» aie see of organic .. B "DxtiarfoonyI- ■ '- •• erblndtirigeri . derivate-ensHow. ? .3 »Ace ^ ylac-eton * jS-C'yanoucetylacefcoiis esters of s ^ K'etoea ^ horxsäuren -so esters of malonic acid ο d er Gy a noma 1 ons Bvcre 6
Die_ yf-alIylisuhsn Verbindungen können durch die vei' sten Verfahren hergestellt Weyden^. die In dei1 Literatur beschrieben sind.. Beispielsweise können sie dadurch herg^stelli; Die_ yf-alIylisuhsn compounds can be prepared by the most diverse methods Weyden ^. which are described in the 1 literature. For example, they can thereby be produced;
daß man eia.-Metallhalog.enia" oder ein kompiexietft^s Metalihalogenid mit einem ..'Aliyl-orignard·= Reagens umsetzt, unc! zwar gewöhnlich ic .Ktherlösung-bei niedrigen Teaiperaturefei.-that one eia.-Metallhalog.enia "or a kompiexietft ^ s Metal halide with a .. 'Aliyl-orignard · = reagent converts, unc! although usually ic.
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8 -.■ '--■■ ■8 -. ■ '- ■■ ■
Es Hirdl"liervorgeh-ol3en;-äaß ein einzige^ Verfahren zwange-. Läufig nicht, für dier Hörstellung des ganzen Bereions von If-allyli-aahen Verbindungen dienen- kann, -Jedoch können die . meisten f^ali^lischen Verbindungen 4urcfe eines...ßer-veröff ent licht en Verfahren oöer .duroh ■ Abwand 1-ungen. derselben hergestellt wenden» . . ■ . :■ " _ : It Hird l "liervorgeh-ol3en; not -äaß zwange- a single ^ method in heat, can be used for commanding the whole Hörstellung Bereions If-allyli-aahen connections dienen-, -Jedoch can most f ^ ali ^ intermetallic compounds 4urcfe.. one ... ßer-published process oöer .duroh ■ wall 1-ungen. same turn produced ».. ■.: ■" _ :
Me Produkte- aus eier.-genannten Reaktionen können, isoliert. werden, abeö es ist oftmals, aweckmäßig, die Aufbereitungen unmittelbar vor-.deai.-ßebraueh,:iieE2USt©lXeh und öle Lösung, di zu verwenden..: - ■■■■--■■ . - .- ■■"..-Me products from eggs-mentioned reactions can be isolated. are abeö it is often aweckmäßig that preparations immediately prior-.deai.-ßebraueh: iieE2USt © lXeh and oils solution, di using ..: - ■■■■ - ■■. - .- ■■ "..-
Es muß zu allen Zeiten darauf geachtet werden/ , einen Kontakt -mit Luft und Feuchtigkeit su vermeiden., um einen.Verlust- an katalytischer Aktivität zu verhindern„ Viele der gemäß der Erfindung brauchbaren ΙΓ-allylischen Verbindungen werden vorzugsweise feel Temperaturen unterhalb O0C gelagerteCare must be taken at all times it / avoid contact -with air and moisture shown below. "In order to prevent einen.Verlust- of catalytic activity Many of the ΙΓ-allylic compounds of the invention are preferably useful feel temperatures below 0 ° C. stored
Wie in den herkömmlichen Hoöhdjcuckäthylenpolymerisat-ionsver-·=".". fahren werden die Temperaturen und. die- Brücke* die in dejg ve.rschiedenen Zonen ver-viendet.--werden s gemäß der Erfahrung oder durch Experiment bestimmt, so daß ein Produkt-mit der ge- , wünschten Balance von Eigenschaften entsteht „ Der'Realctions-■■-druck wird auf ©Inen vorbestimmten Wert gehalten., und die Einspritzgeschwindigkeit der Initiatoren wird so gesteuert*;' daß die Reaktion-in einer jeden Zone auf die vqrbestiramte Temperatur gehalten"wird» .-.".As in the conventional Hoöhdjcuckäthylenpolymerisat-ionsver- · = ".". will drive the temperatures and. DIE bridge * the ver-viendet in dejg ve.rschiedenen zones .-- s are determined according to the experience or experiment, so that a product with the overall, wished balance of properties arises "Der'Realctions- ■■ - pressure is kept at a predetermined value, and the injection speed of the initiators is controlled in this way *; ' that the reaction in each zone is kept at the specified temperature "-.".
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Es wird foevorsugt, daß die verwendeteii'-allyXisehe Verbindung eine solche ist, daß mindestens 3000 Mol Äthylen je Mol zugesetzter Initiator bei der Temperatur und bei dem Drucks die für die Polymerisation in der ersten Zon© ausgewählt woreden sind, innei"*haib einer Yerweilaeit von nicht raahr als 6 min, vorzugsweise nicht mehr als 2 min und insbesondere nicht mehr als 30 see, in Polymer umgewandelt werden, Bei solchen Initiatorleistungen kann der restliche Initiator im Polymer, das aus der ersten Reaktionszone herauskommt., in wirksamer Weise ohne abträgliche Modifizierung des Polymers zerstört werden, während die gewöhnlichen Prozesse für den letzteren Teil der Polymerisation und füx· die Abtrennung des Polymers und eine Überführung in eine brauchbare Form> beispielsweise in die Form von Granalien für das Verpressen^ ausgeführt werden,Provision is made that the compound used is such that at least 3000 moles of ethylene per mole of added initiator at the temperature and pressure selected for the polymerization in the first zone will be present of not raahr than 6 minutes, preferably not more than 2 min and in particular not see more than 30, are converted to polymer in such an initiator services of the remaining initiator in the polymer coming out from the first reaction zone can., effectively without adverse modification of the polymer are destroyed, while the usual processes for the latter part of the polymerization and for the separation of the polymer and conversion into a usable form, e.g. in the form of granules for compression, are carried out,
Beim Autociavenverfahren wurde gefunden., daß die bevorzugten 'if-aliylisohen Initiatoren solcher Art sind-, daß die "Reaktionsgeschwindigkeit rasch mit der Zeit abnimmt t wenn das Einspritzen des Initiators gestoppt wird» FUr eine Stabilität der Kontrolle werden solche Initiatoren, bevorzugt* die es gestatten* daß ein Temperaturanstieg innerhalb höchstens 30 see gestoppt werden kann, wenn das Einspritzen-, des-". Initiators.-nach einem Temperaturanstieg um 1O0C Über der beabsichtigten Tempera türj bei der die Reaktion stattgefunden hat, abgebrochen wird« Initiatoren, die diese Eigenschaften aufweisen, eigenen «loh auch für die Verwendunisf in^ rojtirförmlgen RealctordnoWhen Autociavenverfahren was found. That the preferred 'Video- if-aliylisohen initiators of such a nature that the "reaction rate decreases rapidly with time t when the injection of the initiator is stopped" for a stability of control are those initiators preferred * it allow * that a temperature rise can be stopped within a maximum of 30 seconds if the injection-, des- ". Initiators.-after temperature rise to 1O 0 C over the intended temperature türj at which the reaction took place, will be canceled, "initiators that have these properties own" loh for the Verwendunisf in ^ rojtirförmlgen Realctordno
Von den leichter zugänglichen ^»allylischen. Verbinduiigen werden die Tris-Cil^allyl)- und Tr>is-C'ff^2-methallyl)-vsrbiadungen von Chrom und die l'etra-^-allyl)- und Tetra-i5J*'-2«me-thallyl) »verbindungen von Zirkon oder die Monohalogenderivate dieser Verbindungen«, wie ZrB. Zirkon-tiPis-C^allyD^brOffi-idsauo Gründen dar- Wirksamkeit als Polymerisationsinitiatoren und ihres kleinen Einflusses auf die chemische Natur des Produktes bevorzugt«, Die Zirkonverbindungen 9 insbesondere die Zi^konallyle9 .besitzen gegenwärtig dar»: Vorteil geringerer Kosten» Ausserd@m ist Zirkon leichter im Produkt zu tolerieren. Die i7r'-ailylischen Verbindungen können alleine oder gegebenenfalls mit Aktivatoren 9. wie S15B3 organischen Halogeniden s wis EcBo AllyIbromid oder Propargylbromids vsr-v/endet werden.Of the more accessible ^ »allylic. Compounds are the Tris-Cil ^ allyl) and Tr > is-C'ff ^ 2-methallyl) charges of chromium and the tetra- ^ - allyl) - and tetra-i5J * '- 2 "methallyl ) "Compounds of zirconium or the monohalogen derivatives of these compounds", such as ZrB. Zirconium-tiPis-C ^ allyD ^ brOffi-idsauo reasons dar- effectiveness as polymerization initiators and their small influence on the chemical nature of the product preferred ", The zirconium compounds 9 in particular the Zi ^ konallyle 9. Possess presently": Advantage of lower costs "Except @m Zircon is easier to tolerate in the product. The i 7r'-ailylic compounds can be used alone or optionally with activators 9 . like S 15 B 3 organic halides s wis EcBo allyIbromid or propargyl bromide s vsr-v / ends.
Die Tf-AlIylübergangsinetiallverbxndung kann in einem geeigneten Lösungsmittel direkt in die erste Zone das Reaktors eingespritzt werden, und zwar auf die gleiche Weise wie ein freie Radikale erzeugender Initiator in dis herkömmlichen Hoehdruckäthylenpolvmerisatiohsprozes3e eingeführt werden kann. Beispiel© für geeignete Lösungsmittel sind weisser Sprits Kohlenwasser-stofföla9 -Pentan, Hexans Heptan und Toluol» Dia Initiatorlösung wird von Wasser und Luft f eingehalten und vorzugsweisa unter einer Stickstoff decke aufbewahrt a bevor sie eingeführt wird» Das Äthylen für die erfrte Zone sollte auch weitgeheiiilifj?ei »von Wasser und Sauere -stoff «ein. ",..-' : ;. .. _; :,.·.. : \ . ■ : :,-;-/-The Tf-alkyl transition metal compound can be injected directly into the first zone of the reactor in a suitable solvent in the same manner as a free radical initiator can be introduced in conventional high pressure ethylene polymerisation processes. Examples of suitable solvents are white fuel s hydrocarbon oil 9 - pentane, hexane s heptane and toluene »The initiator solution is kept by water and air and preferably stored under a nitrogen blanket a before it is introduced» the ethylene for the frozen zone should also include largely secret "water and oxygen". . .. _;;: "..- '· ..: \ ■:.:., - - / -
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JJs wird gewöhnlich bevorzugt9 den freie Radikals erzeugenden Xn5 tiator- f ür· dip. ^eJ t* Re akt ions sane direkt in die aweite λ one des Reaktor sdr-iswf-ührsn.. Geeignet© fr® ie Radikale er* de Initiatoren''sind a.B,! oi'ganisehß Peroxide und. Perests>? A:;onitr-ile wis ^m1Qy lpe r'O?:yd-;. M~t™b«'tylp®ros£yäs"" Di^lauroyl·= peroxyd «, Di« C 3 a y g fi-» Tr-ime thyllieitaiioy 1) »peroxyd.f Capr-yIyipe-fOKyö... 1>»Butylperb€mzoc.t ? t-Du-tylpcsüpaoetsits teButyl"*pej?""t3?iaiethylac©tat und Diraethylasociiiirobutyronitrilo Biese Initiatoren zeigen- ihre maximal® Iriitier-uniuswirkung innerhalb verschiedener .Temperatur«= bereiche, und dHr jeiceilige Initiator kann so ausgewählt v/erdens daß er der Bat?iebf/»i;e-uiperatui:» innerhalb einer bestimmten Heaktionszone gemäß dep normalen Pr-aicis entspricht«JJ's is usually preferred 9 the free radical generating Xn5 tiator- f or · dip. ^ eJ t * Reaction sane directly into the aweit λ one of the reactor sdr-iswf-ührsn .. Suitable © fr® ie radicals he * de initiators''are aB ,! oi'ganisehß peroxides and. Perests>? A:; onitr-ile wis ^ m 1 Qy lpe r'O?: Yd- ; . M ~ t ™ b «'tylp®ros £ yä s ""Di ^ lauroyl · = peroxide«, Di «C 3 a y g fi» Tr-ime thyllieitaiioy 1) »peroxide. f Capr-yIyipe-fOKyö ... 1> »Butylperb € mzoc.t ? t-Du-tylpcsüpaoetsits t e butyl "* pej?""t3? iaiethylac © did and Diraethylasociiiirobutyronitrilo piping initiators zeigen- their maximal® Iriitier-uniuswirkung within different .Temperature" = areas, and dHr jeiceilige initiator can be selected v / s ground that he corresponds to the Bat? iebf / "i;e-uiperatui:" within a certain heaktionszone according to dep normal Pr-aicis "
Kattenübes'tir'agun.gsiaittel können gegebenenfalls in der Reaktion verwendet wer>deas und swap ebenfalls gemäß der üblichen Praxis, und sie sind genöhrilieh zumindest in der» ©rste'n Zone e^forder=· lieh B um das Molekulargewicht und damit den -Scliisielaflußindeae des Py.*odukts herabsudrücken« In Abwesenheit von Kettenübertrcagungs=- mitteln ergeben4T^--»AlIy!initiatoren Polymere'mit ©inesi solch hohen Molekulargewicht und einem solch niedrigen Schmeläflußindeass, daß sie sehr .schwierig au handhaben sind» Ein Kettenübe^tragungsmittel9 das sich, für die Verwendung gemeinsam mit den Ti^AlXyl» initiatoren eignet.$, ist S9Bi, Wasserstoff« Keiitenubertragungaioittol. die gemeinsam mit deii freie Radikale erzeugen den Initiatoren viendet werden könnens sind SoB* liäsaeretoff s Propan» Prop.flejci9 Kattenübes'tir'agun.gsiaittel can optionally be used in the reaction who> dea s and swap likewise in accordance with the usual practice, and they are sufficient at least in the "first zone e ^ requirements = lent B around the molecular weight and thus the -Scliisielaflußindeae of Py * odukts herabsudrücken. "In the absence of Kettenübertrcagungs = - forward yield 4 T ^ -» aliy initiators Polymere'mit © Inesi such high molecular weight and such a low Schmeläflußindeass that they are very .schwierig handle co »! A chain transfer means 9 which is suitable for use together with the Ti ^ AlXyl initiators. $ , is S 9 Bi, hydrogen "transferring aioittol. which together with the free radicals generate the initiators can be used s are SoB * liäsaeretoff s propane »Prop.flejci 9
»♦-Methylpenten«=!,, Cyclohexan und Isobutan o Propylen ist an» scheinend ein verh<nieaässig echwaCh«s Kettenübertragungsmittel in der durch if-Allyl initiierten Reaktion. Die Kettenübertragungsmittel werden demgemäß so ausgewählt„ daß der gewünschte Grad von Kettenübertragung in einer jeden Zone erzielt, wird. Sie können5> je nach Zweckroässigkeit, gemeinsam in den HaUptstrom des zur ersten Zone zugeführten Äthylens oder getrennt in den beiden Zonen eingeführt werden."♦ -Methylpenten" =! ,, cyclohexane and isobutane o Propylene is to "shining a married & ltnieaässig echwa C h 's chain transfer agent in the initiated by if-allyl reaction. Accordingly, the chain transfer agents are selected so that the desired degree of chain transfer is achieved in each zone. Depending on their purpose, they can be introduced together into the main stream of the ethylene supplied to the first zone or separately in the two zones.
Der beim Betrieb des erfindungegeaäesen Verfahrens verwendete Reaktor kann ein gerührter kontinuierlicher Reaktor sein, oder er kann vollständig oder teilweise ein kontinuierlicher rohrförmiger Reaktor sein, der in bekannter Weise betrieben ttird«. Im gerührten Reaktor wird das Rühren vorzugsweise in der ersten Zone derart ausgeführt, daß eine maximale Rückmisehung auftritt, und zwar durch eine geeignete Ausbildung des Rührers· In der zweiten Zone und in gegebenenfalls anwesenden weiteren Zonen wird das Rühren vorzugsweise so ausgeführt, daß soweit wie mug*» lieh jegliche Rückrührung in die erste oder in die anderen vor" hergehenden Zonen vermieden wird. Die Zonen sind vorzugsweise durch Leitblech« getrennt, to daß ein· derartige Rüekmisehung verhindert wirdο 'The one used in the operation of the process according to the invention The reactor can be a stirred continuous reactor, or it can be wholly or partly a continuous tubular Be a reactor that is operated in a known manner '. In the stirred reactor, the stirring is preferably in the first Zone designed in such a way that maximum backmowing occurs, namely through a suitable design of the stirrer · In the second zone and in any other zones that may be present the stirring is preferably carried out in such a way that as far as borrowed any backward movement into the first or into the other " going zones is avoided. The zones are preferably separated by baffles, so that such a back-up is prevented
Wie bereits angedeutet, kenn das Äthylen vollständig in die erste Zone de· Reaktor« eingeführt werden oder zusätzlichesAs already indicated, the ethylene knows completely in the the first zone of the reactor or an additional one
909837/1402909837/1402
Äthylen kann in die zweite oder in di· nachfolgenden Zonen eingeführt werden ο Es wird im allgemeinen bevorzugt, da£> ein beträchtlicher Anteil des gesamten Äthylens duroh die erste Zone hindurch" geht, um eine beträchtliche Menge Polymer mit der gewünschten Molekularstruktur in dieser Zone zu bilden.Ethylene can be introduced into the second or into subsequent zones be ο It is generally preferred that £> a considerable proportion of the total ethylene through the first zone " going to get a substantial amount of polymer with the desired Molecular structure to form in this zone.
Das Polymer und das nicht-umgetetste Äthylen, die im ersten Reaktor erhalten werden, können in herkömmlicher Weise getrennt werden, und das nicht-uingesatzte Äthylen kann zur Polymerisationsreaktion zurückgeführt werden« Comonomare können mit dem Äthylen in jede Zone eingeführt werden, sofern dies erwünscht ist«The polymer and the unreacted ethylene obtained in the first reactor can be separated in a conventional manner and the unused ethylene can be used for the polymerization reaction «Comonomare can be returned with the ethylene be introduced into each zone if so desired «
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt nicht nur Herstellung von Polyäthylenen mit besonders erwünschten Fließ- und Schmalzelastizitätseigensehaften9 sondern schafft auch auf dem Gebiet der Hochdruekpolymsrisation von Äthylen eine zusätzliche Flexibilität der Auswahl dar Polymerisationsbedingungen, so daß die gewünschte Balance der Eigenschaften im Produkt erhalten wird». Die Verwendung der if-Allylinitiatoren ergibt die. Bildung einer Produktkomponente j die eine grössere !Linearität- zeigt, als sie normalerweise mit einer wirtschaftlichen Geschwindigkeit aus dem Hochdruckverfahren erhalten werden kann, wodurch der Bereich der Steifheit, der im Produkt, erzielt werden kann, vergrössert wird· Wegen der unerwarteten Wirksamkeit der m'-Allylkatalysätoreii beiThe inventive method not only allows the production of polyethylenes with particularly desired flow and narrow elasticity properties 9 but also creates additional flexibility in the selection of the polymerization conditions in the field of high pressure polymerization of ethylene, so that the desired balance of properties is obtained in the product ». The use of the if-allyl initiators results in the. Formation of a product component j which exhibits greater linearity than can normally be obtained at an economical rate from the high pressure process, thereby increasing the range of stiffness that can be achieved in the product because of the unexpected effectiveness of the m ' -Allylkatalysätoreii at
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den erhöhten Temperaturen und erhöhten Drücken, wie sie in dem Verfahren verwendet werdens und weil das Produkt mit einem durch freie Radikale initiierten Produkt verdünnt ist, sind Metallkatalysatorreste im Produkt nur in niedrigen Konzentrationenthe elevated temperatures and elevated pressures, such as are used in the method s, and because the product is diluted with a free radical-initiated product metal catalyst residues in the product only in low concentrations,
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anwesend 5, die für die meisten normalen Verwendungen des Produkts nicht schädlich sind» Weiterhin sind die Rückstände der ^-AlIy1» katalysatoren, vorausgesetats daß die Anwesenheit von korrosiven Liganden vermieden wird, nicht solcher Art, daß eine Korrosion von Verarbeitungsanlagen in der nachfolgenden Verwendung des Produkts auftritt» Die Anwesenheit der durch freie Radikale initiierten Produktkomponente macht die Endprodukte leichter handhabbar und den Schmelzflußindex leichter kontrollierbar. Weiterhin macht die Verwendung eines freie Radikale erzeugenden Katalysators in einer zusätzlichen Stufe in der Polymerisationsreaktion es möglichs höhere UmwandlungBgeschwindigkaiten von Äthylenmonomer in Polyäthylen zu erzielens als sie mit dan/OrAlIyI-initiatoren alleine erhalten werden könnten»present 5, which for most normal uses of the product are not harmful "Furthermore, the catalysts of the residues of the ^ -AlIy1" vorausgesetat s that the presence is avoided corrosive ligands, not such a kind that corrosion of processing equipment in the following use of the product occurs »The presence of the product component initiated by free radicals makes the end products easier to handle and the melt flow index easier to control. Continues to make use of a free radical catalyst in an additional step in the polymerization reaction, it is possible s higher UmwandlungBgeschwindigkaiten of Äthylenmonomer in polyethylene to achieve s as if with dan / OrAlIyI-initiators alone could be obtained "
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert, , BEISPIELE · -. ...;,-,-- :Jf. .;...--. .. "--s.- ' ::vThe invention is illustrated by the following examples,, EXAMPLES · -. ...;, -, -: J f . .; ...--. .. "- s .- ': v
Initiator für die-Verwendung in der ersten Son« des tipasreaktors war eine Lösung von Zirkon-tet^akis-II^allylInitiator for the use in the first son «des tipasreaktors was a solution of zircon-tet ^ akis-II ^ allyl
9098 37/U029098 37 / U02
entweder Isooctan oder Tetralin (wie in der Tabelle angegeben)% sie wurde bis zur Einführung in die erste Zone des Reaktors auf eine Temperatur von 100C gehalten« Die Lösung enthielt auch entweder AllyIbromid oder Propargylbrömid (wie es in der Tabelle angegeben ist) 9 welches zur Aktivierung der Zirkon-H»allylver-' bindung vorlag und in einem ffolverhältnie von lsi mit der Zirkon-Ti^ally!verbindung anwesend war.either isooctane or tetralin (as indicated in the table)%, it was maintained until the introduction into the first zone of the reactor to a temperature of 10 0 C "The solution also contained either AllyIbromid or Propargylbrömid (as indicated in the table) 9 which was present for the activation of the zirconium-allyl compound and was present in a sequence ratio of lsi with the zirconium-Ti ^ allyl compound.
Äthylengas mit einem Gehalt von 1 bis 2 Mol-t Wasserstoff als Modifiziermittel wurde in einen gerührten Zweizonenreaktor ein« gepumpts der auf ©inen Druck von 2000 kg/cm und auf eine Temperatur (variierend bei jedem Beispiel)„ wie sie in der Tabelle angegeben ißt, gehalten wurde„ Das Volumen der ersten Zone war zweimal εο hoch als dasjenige der zweiten Zone* In der ersten Zone wurde eine Äthylenpolymerisation durch die Zirkon-Tf-al Iy !lösung bewirkt» und ein Gemisch aus Po3.ymer und nicht~ polymerieisrtein Äthylen wurde zur zweiten Zone geleitet, wo zusätzliches Äthylen dem Reaktor zugesetzt wurde, um das bereits polymerisierte zu ergänzen., In der zweiten Zone wurde die Äthylen= polymerisation durch Zusatz von tert,-Butylbenzoat initiiert» welches mit der Geschwindigkeit zugesetzt wurde, die nötig war9 die Temperatur der zweiten Zone auf die in der Tabelle angegebene Temperatur zu halten« Ethylene gas with a content of 1 to 2 mol-t hydrogen as a modifier was pumped into a stirred two-zone reactor is a "s of the as indicated on © inen pressure of 2000 kg / cm and a temperature (varying in each example)" in the table "The volume of the first zone was twice as high as that of the second zone * In the first zone an ethylene polymerization was brought about by the zirconium-Tf-allyl solution" and a mixture of polymer and non-polymeric stone Ethylene was passed to the second zone, where additional ethylene was added to the reactor to supplement that already polymerized. In the second zone, ethylene polymerization was initiated by the addition of tert-butyl benzoate, which was added at the rate necessary was 9 to keep the temperature of the second zone at the temperature given in the table «
90.9.8 37/U 0 2-90.9.8 37 / U 0 2-
Die Tabelle zeigt die in den verschiedenen Beispielen verwende· ten Bedingungen und auch die Dichten und die erreichten Katalysator le is tun gen. Die Katalysatorleistungen wurden in Mol polymerisiertes Äthylen je Mol verwendetes allyl gemessen.The table shows the conditions used in the various examples and also the densities and the catalysts achieved The catalyst performances were in moles of polymerized ethylene per mole of used allyl measured.
909837/14909837/14
g/cmö density
g / cm ö
• ', ok
•
■
1 ok
■
1
■ ■P.
■ ■
• τ . ι - 1
• τ.
iO = Isooctan T = Tetralin (Tetrahydronapiithalin)OK = isooctane T = tetralin (tetrahydronapiithalin)
A s Allylbroinid P = PropargylbroaddAs allyl broinide P = propargyl broadd
CD ÖCD Ö
CO -J' OQCO -J 'OQ
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