DE19545497A1 - Verbesserte Propylenhomopolymerisate - Google Patents
Verbesserte PropylenhomopolymerisateInfo
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Propylenhomopolymerisate er
hältlich durch Polymerisation von Propylen in Gegenwart eines
Ziegler-Natta-Katalysatorsystems aus einer titanhaltigen Fest
stoffkomponente a), die eine Verbindung des Magnesiums, ein Halo
gen, Kieselgel als Träger und einen Carbonsäureester als
Elektronendonorverbindung aufweist, sowie als Cokatalysatoren
eine Aluminiumverbindung b) und eine weitere Elektronendonor
verbindung c) enthält, wobei man bei Temperaturen im Bereich von
50 bis 100°C, Drücken im Bereich von 15 bis 40 bar und mittleren
Verweilzeiten von 0,5 bis 5 Stunden Propylen polymerisiert und
ein Kieselgel als Träger der titanhaltigen Feststoffkomponente
verwendet, welches einen mittleren Teilchendurchmesser von
5 bis 200 µm, einen mittleren Teilchendurchmesser der Primärparti
kel von 1 bis 10 µm und Hohlräume bzw. Kanäle mit einem mittleren
Durchmesser von 1 bis 10 µm aufweist, deren makroskopischer
Volumenanteil am Gesamtpartikel im Bereich von 5 bis 20% liegt.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung solcher Propylenhomopolymerisate sowie deren
Verwendung als Folien, Fasern und Formkörper.
Katalysatorsysteme vom Typ der Ziegler-Natta-Katalysatoren sind
u. a. aus der EP-B 014523, der EP-A 023425, der EP-A 045975 und
der EP-A 195497 bekannt. Diese Systeme werden insbesondere zur
Polymerisation von C₂-C₁₀-Alk-1-enen verwendet und enthalten u. a.
Verbindungen des mehrwertigen Titans, Aluminiumhalogenide und/oder
-alkyle, sowie Elektronendonorverbindungen, insbesondere Si
liciumverbindungen, Ether, Carbonsäureester, Ketone und Lactone,
die einerseits in Verbindung mit der Titankomponente und anderer
seits als Cokatalysator verwendet werden.
Die Herstellung der Ziegler-Natta Katalysatoren geschieht übli
cherweise in zwei Schritten. Zuerst wird die titanhaltige Fest
stoffkomponente hergestellt. Anschließend wird diese mit dem
Cokatalysator umgesetzt. Mit Hilfe der so erhaltenen Katalysa
toren wird anschließend die Polymerisation durchgeführt.
Weiterhin werden in der US-A 48 57 613 und der US-A 52 88 824
Katalysatorsysteme vom Typ der Ziegler-Natta-Katalysatoren be
schrieben, die neben einer titanhaltigen Feststoffkomponente und
einer Aluminiumverbindung noch organische Silanverbindungen als
externe Elektronendonorverbindungen aufweisen. Die dabei
erhaltenen Katalysatorsysteme zeichnen sich u. a. durch eine gute
Produktivität aus und liefern Polymerisate des Propylens mit
einer hohen Stereospezifität, d. h. einer hohen Isotaktizität,
einem geringen Chloranteil und einer guten Morphologie, d. h.
einem geringen Anteil an Feinstkorn.
Für einige Anwendungsbereiche von Polymerisaten des Propylens ist
es erforderlich, daß diese sich u. a. durch eine hohe Steifigkeit
und nur geringe Anteile an xylollöslichen Polymerisatpartikeln
auszeichnen. Dies gilt beispielsweise für Lebensmittelfolien, die
aus derartigen Polymerisaten des Propylens hergestellt werden,
oder für die Herstellung dünnwandiger Behälter. Die aus der
US-A 4 857 613 und der US-A 5 288 824 bekannten Polymerisate des
Propylens erfüllen diese Anforderungen nicht in ausreichendem
Maße.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ausge
hend von den aus der US-A 4 857 613 und der US-A 5 288 824 be
schriebenen Polymerisaten des Propylens nochmals verbesserte Po
lymerisate des Propylens zu entwickeln, welche die obengenannten
Nachteile nicht aufweisen.
Demgemäß wurden die eingangs definierten Propylenhomopolymerisate
gefunden.
Die erfindungsgemäßen Propylenhomopolymerisate sind erhältlich
durch Polymerisation in Gegenwart eines Ziegler-Natta-Katalysa
torsystems aus einer titanhaltigen Feststoffkomponente a), die
eine Verbindung des Magnesiums, ein Halogen, Kieselgel als Träger
und einen Carbonsäureester als Elektronendonorverbindung auf
weist, sowie als Cokatalysatoren über eine Aluminiumverbindung b)
und eine weitere Elektronendonorverbindung c) verfügt.
Zur Herstellung der titanhaltigen Feststoffkomponente a) werden
als Titanverbindungen im allgemeinen Halogenide oder Alkoholate
des drei- oder vierwertigen Titans verwendet, wobei die Chloride
des Titans, insbesondere Titantetrachlorid, bevorzugt sind. Die
titanhaltige Feststoffkomponente enthält ferner Kieselgel als
Träger.
Weiter werden bei der Herstellung der titanhaltigen Feststoff
komponente u. a. Verbindungen des Magnesiums eingesetzt. Als
solche kommen insbesondere Magnesiumhalogenide, Magnesiumalkyle
und Magnesiumaryle, sowie Magnesiumalkoxy- und Magnesiumaryloxy
verbindungen in Betracht, wobei bevorzugt Magnesiumdichlorid,
Magnesiumdibromid und Magnesiumdi-(C₁-C₁₀-alkyl)-Verbindungen ver
wendet werden. Daneben kann die titanhaltige Feststoffkomponente
noch Halogen, bevorzugt Chlor oder Brom, enthalten.
Ferner enthält die titanhaltige Feststoffkomponente a) noch Elek
tronendonorverbindungen, beispielsweise mono- oder polyfunk
tionelle Carbonsäuren, Carbonsäureanhydride und Carbonsäureester,
ferner Ketone, Ether, Alkohole, Lactone, sowie phosphor- und
siliciumorganische Verbindungen. Bevorzugt werden als Elektronen
donorverbindungen innerhalb der titanhaltigen Feststoffkomponente
Phthalsäurederivate der allgemeinen Formel (II)
verwendet, wobei X und Y jeweils für ein Chloratom oder einen
C₁- bis C₁₀-Alkoxyrest oder gemeinsam für Sauerstoff stehen. Be
sonders bevorzugte Elektronendonorverbindungen sind Phthalsäure
ester, wobei X und Y einen C₁-C₈-Alkoxyrest, beispielsweise einen
Methoxy-, Ethoxy-, Propyloxy- oder einen Butyloxyrest bedeuten.
Weiter bevorzugte Elektronendonorverbindungen innerhalb der ti
tanhaltigen Feststoffkomponente sind u. a. Diester von 3- oder
4-gliedrigen, gegebenenfalls substituierten Cycloalkyl-1,2-dicar
bonsäuren, sowie Monoester von gegebenenfalls substituierten Ben
zophenon-2-carbonsäuren. Als Hydroxyverbindungen werden bei
diesen Estern die bei Veresterungsreaktionen üblichen Alkohole
verwendet, u. a. C₁- bis -C₁₅-Alkanole, C₅- bis -C₇-Cycloalkanole, die
ihrerseits C₁- bis C₁₀-Alkylgruppen tragen können, ferner
C₆- bis -C₁₀-Phenole.
Die titanhaltige Feststoffkomponente kann nach an sich bekannten
Methoden hergestellt werden. Beispiele dafür sind u. a. in der
EP-A 45 975, der EP-A 45 977, der EP-A 86 473, der EP-A 171 200,
der GB-A 2 111 066, der US-A 48 57 613 und der US-A 52 88 824 be
schrieben.
Bei der Herstellung der titanhaltigen Feststoffkomponente a) wird
bevorzugt folgendes zweistufige Verfahren angewandt:
In der ersten Stufe versetzt man zunächst als feinteiligen Träger
Kieselgel (SiO₂), welches in der Regel einen mittleren Teilchen
durchmesser von 5 bis 200 µm, insbesondere von 20 bis 70 µm, ein
Porenvolumen von 0,1 bis 10 cm³/g, insbesondere von 1,0 bis
4,0 cm³/g, und eine spezifische Oberfläche von 10 bis 1000 m²/g,
insbesondere von 100 bis 500 m²/g, aufweist, mit einer Lösung der
magnesiumhaltigen Verbindung in einem flüssigen Alkan, wonach man
dieses Gemisch 0,5 bis 5 Stunden lang bei einer Temperatur
zwischen 10 und 120°C rührt. Vorzugsweise setzt man pro Mol des
Trägers 0,1 bis 1 mol der Magnesiumverbindung ein. Anschließend
fügt man unter ständigem Rühren ein Halogen oder einen Halogen
wasserstoff, insbesondere Chlor oder Chlorwasserstoff im wenig
stens zweifachen, bevorzugt im wenigstens fünffachen molaren
Überschuß, bezogen auf die magnesiumhaltige Verbindung, hinzu.
Nach etwa 30 bis 120 Minuten fügt man diesem Reaktionsprodukt bei
einer Temperatur zwischen 10 und 150°C ein C₁- bis C₈-Alkanol,
insbesondere Ethanol, ein Halogenid oder ein Alkoholat des
drei- oder vierwertigen Titans, insbesondere Titantetrachlorid,
sowie eine Elektronendonorverbindung hinzu. Dabei setzt man pro
Mol Magnesium des aus der ersten Stufe erhaltenen Feststoffs 1
bis 5 mol des drei- oder vierwertigen Titans und 0,01 bis 1 mol,
insbesondere 0,2 bis 0,6 mol, der Elektronendonorverbindung ein.
Dieses Gemisch wird wenigstens 30 Minuten lang bei einer Tempera
tur zwischen 10 und 150°C gerührt, der so erhaltene feste Stoff
anschließend abfiltriert und mit einem C₇- bis C₁₀-Alkylbenzol,
bevorzugt mit Ethylbenzol, gewaschen.
In der zweiten Stufe extrahiert man den aus der ersten Stufe er
haltenen Feststoff wenigstens eine Stunde lang bei Temperaturen
zwischen 100 und 150°C mit überschüssigem Titantetrachlorid oder
einer im Überschuß vorliegenden Lösung von Titantetrachlorid in
einem inerten Lösungsmittel, vorzugsweise einem Alkylbenzol, wo
bei das Lösungsmittel wenigstens 5 Gew.-% Titantetrachlorid ent
hält. Danach wäscht man das Produkt solange mit einem flüssigen
Alkan, bis der Gehalt der Waschflüssigkeit an Titantetrachlorid
weniger als 2 Gew.-% beträgt.
Die auf diese Weise erhältliche titanhaltige Feststoffkomponente
wird mit einem Cokatalysator als Ziegler-Natta-Katalysatorsystem
5 verwendet. Als Cokatalysator kommt dabei u. a. eine Aluminium
verbindung b) in Frage.
Als Cokatalysatoren geeignete Aluminiumverbindungen b) sind neben
Trialkylaluminium auch solche Verbindungen, bei denen eine Alkyl
gruppe durch eine Alkoxygruppe oder durch ein Halogenatom, bei
spielsweise durch Chlor oder Brom, ersetzt ist. Bevorzugt werden
Trialkylaluminiumverbindungen verwendet, deren Alkylgruppen je
weils 1 bis 8 C-Atome aufweisen, beispielsweise Trimethyl-,
Triethyl- oder Methyldiethylaluminium.
Bevorzugt verwendet man neben der Aluminiumverbindung b) noch als
weiteren Cokatalysator Elektronendonorverbindungen c) wie bei
spielsweise mono- oder polyfunktionelle Carbonsäuren, Carbonsäu
reanhydride und Carbonsäureester, ferner Ketone, Ether, Alkohole,
Lactone, sowie phosphor- und siliciumorganische Verbindungen. Be
vorzugte Elektronendonorverbindungen sind dabei silicium
organische Verbindungen der allgemeinen Formel (I)
R¹nSi(OR²)4-n (I)
wobei
R¹ gleich oder verschieden ist und eine C₁- bis C₂₀-Alkylgruppe, eine 5- bis 7-gliedrige Cycloalkylgruppe, die ihrerseits eine C₁- bis C₁₀-Alkylgruppe tragen kann, oder eine C₆- bis C₂₀-Aryl- oder Arylalkylgruppe bedeutet, R² gleich oder verschie den ist und eine C₁- bis C₂₀-Alkylgruppe bedeutet und n für die Zahlen l, 2 oder 3 steht. Besonders bevorzugt werden dabei solche Verbindungen, in denen R¹ eine C₁- bis C₈-Alkylgruppe oder eine 5- bis 7-gliedrige Cycloalkylgruppe, sowie R² eine C₁- bis C₄-Al kylgruppe bedeutet und n für die Zahlen 1 oder 2 steht.
R¹ gleich oder verschieden ist und eine C₁- bis C₂₀-Alkylgruppe, eine 5- bis 7-gliedrige Cycloalkylgruppe, die ihrerseits eine C₁- bis C₁₀-Alkylgruppe tragen kann, oder eine C₆- bis C₂₀-Aryl- oder Arylalkylgruppe bedeutet, R² gleich oder verschie den ist und eine C₁- bis C₂₀-Alkylgruppe bedeutet und n für die Zahlen l, 2 oder 3 steht. Besonders bevorzugt werden dabei solche Verbindungen, in denen R¹ eine C₁- bis C₈-Alkylgruppe oder eine 5- bis 7-gliedrige Cycloalkylgruppe, sowie R² eine C₁- bis C₄-Al kylgruppe bedeutet und n für die Zahlen 1 oder 2 steht.
Unter diesen Verbindungen sind insbesondere Dimethoxydiisopropyl
silan, Dimethoxyisobutylisopropylsilan, Dimethoxydiisobutylsilan,
Dimethoxydicyclopentylsilan, Dimethoxyisobutylsec.butylsilan, Di
methoxyisopropylsec.butylsilan, Diethoxydicyclopentylsilan und
Diethoxyisobutylisopropylsilan hervorzuheben.
Die einzelnen Verbindungen b) sowie gegebenenfalls c) können in
beliebiger Reihenfolge einzeln oder als Gemisch zweier Komponen
ten als Cokatalysator verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird in der titanhaltigen Feststoffkomponente a)
ein solches feinteiliges Kieselgel verwendet, welches einen
mittleren Teilchendurchmesser von 5 bis 200 µm, insbesondere von
20 bis 70 µm und einen mittleren Teilchendurchmesser der
Primärpartikel von 1 bis 10 µm, insbesondere von 1 bis 5 µm auf
weist. Bei den sogenannten Primärpartikeln handelt es sich dabei
um poröse, granuläre Kieselgelpartikel, welche durch Mahlung, ge
gebenenfalls nach entsprechender Siebung, aus einem SiO₂-Hydrogel
erhalten werden.
Weiterhin ist das erfindungsgemäß zu verwendende feinteilige
Kieselgel u. a. auch noch dadurch charakterisiert, daß es Hohl
räume bzw. Kanäle mit einem mittleren Durchmesser von 1 bis 10 µm,
insbesondere von 1 bis 5 µm aufweist, deren makroskopischer
Volumenanteil am Gesamtpartikel im Bereich von 5 bis 20%, ins
besondere im Bereich von 5 bis 15% liegt. Das feinteilige
Kieselgel weist ferner insbesondere ein Porenvolumen von
0,1 bis 10 cm³/g, bevorzugt von 1,0 bis 4,0 cm³/g und eine spezi
fische Oberfläche von 10 bis 1000 m²/g, bevorzugt von
100 bis 500 m²/g auf.
Aufgrund der in dem feinteiligen Kieselgel vorhandenen Hohlräume
bzw. Kanäle liegt im Trägermaterial eine deutlich verbesserte
Verteilung der Katalysatoraktivkomponenten vor. Darüber hinaus
wirkt sich ein derart mit Hohlräumen und Kanälen durchzogenes Ma
terial positiv auf die diffusionskontrollierte Versorgung mit
Monomeren und Cokatalysatoren und damit auch auf die Polymerisa
tionskinetik aus. Ein solches feinteiliges Kieselgel ist u. a. er
hältlich durch Sprühtrocknen von vermahlenem, entsprechend ge
siebten SiO₂-Hydrogel, welches hierzu mit Wasser oder einem ali
phatischen Alkohol vermaischt wird. Ein solches feinteiliges
Kieselgel ist aber auch im Handel erhältlich.
Das Kieselgel liegt dabei innerhalb der titanhaltigen Feststoff
komponente a) bevorzugt in solchen Mengen vor, daß auf 1 Mol des
Kieselgels 0,1 bis 1,0 Mol, insbesondere 0,2 bis 0,5 Mol der Ver
bindung des Magnesiums treffen.
Die als Cokatalysatoren wirkenden Verbindungen b) und c) kann man
sowohl nacheinander als auch zusammen auf die titanhaltige Fest
stoffkomponente a) einwirken lassen. Üblicherweise geschieht dies
bei Temperaturen von 0 bis 150°C, insbesondere von 20 bis 90°C und
Drücken von 1 bis 100 bar, insbesondere von 1 bis 40 bar.
Bevorzugt werden die Cokatalysatoren b) sowie c) in einer solchen
Menge eingesetzt, daß das Atomverhältnis zwischen Aluminium aus
der Aluminiumverbindung und Titan aus der titanhaltigen Fest
stoffkomponente a) 10 : 1 bis 800 : 1, insbesondere 20 : 1 bis 200 : 1,
und das Molverhältnis zwischen der Aluminiumverbindung und der
als Cokatalysator eingesetzten Elektronendonorverbindung c) 1 : 1
bis 250 : 1, insbesondere 10 : 1 bis 80 : 1 beträgt.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Propylenhomopolymerisate
kann in den üblichen, für die Polymerisation von C₂-C₁₀-Alk-1-enen
verwendeten Reaktoren entweder absatzweise oder bevorzugt konti
nuierlich u. a. als Suspensionspolymerisation oder bevorzugt als
Gasphasenpolymerisation durchgeführt werden. Geeignete Reaktoren
sind u. a. kontinuierlich betriebene Rührreaktoren, die ein Fest
bett aus feinteiligem Polymerisat enthalten, welches üblicher
weise durch geeignete Rührvorrichtungen in Bewegung gehalten
wird. Selbstverständlich kann die Reaktion auch in einer Reihe
von mehreren, hintereinander geschalteten Reaktoren durchgeführt
werden.
Das zu den erfindungsgemäßen Propylenhomopolymerisaten führende
ebenfalls erfindungsgemäße Verfahren wird in der Weise durchge
führt, daß man Propylen bei Temperaturen im Bereich von 50 bis
100°C, Drücken im Bereich von 15 bis 40 bar und mittleren Verweil
zeiten von 0,5 bis 5 Stunden polymerisiert. Bevorzugt sind dabei
Temperaturen von 60 bis 90°C, Drücke von 20 bis 35 bar und mitt
lere Verweilzeiten von 0,5 bis 3 Stunden.
Die Molmasse des erfindungsgemäßen Propylenhomopolymerisats
kann durch Zugabe von in der Polymerisationstechnik ge
bräuchlichen Reglern, beispielsweise von Wasserstoff, kontrol
liert und über einen weiten Bereich eingestellt werden. Weiterhin
ist es möglich, inerte Lösungsmittel wie beispielsweise Toluol
oder Hexan, Inertgas wie Stickstoff oder Argon und kleinere
Mengen Polypropylenpulver mitzuverwenden. Die erfindungsgemäßen
Propylenhomopolymerisate weisen vorzugsweise Molmassen (Gewichts
mittel) zwischen 20 000 und 500 000 auf. Ihre Schmelzflußindizes,
bei 230°C und unter einem Gewicht von 2,16 kg, nach DIN 53 735
liegen im Bereich von 0,1 bis 100 g/10 min, insbesondere im Be
reich von 0,5 bis 50 g/10 min.
Die erfindungsgemäßen Propylenhomopolymerisate zeichnen sich ge
genüber den bisher bekannten Propylenhomopolymerisaten ins
besondere durch abgesetzte xyllösliche Anteile, d. h. eine verbes
serte Stereospezifität und eine höhere Steifigkeit aus. Darüber
hinaus weisen sie auch reduzierte Gehalte an Chlor auf. Die Pro
duktivität des zur Herstellung dieser Propylenhomopolymerisate
verwendeten Verfahrens ist gegenüber den bekannten Verfahren
deutlich erhöht.
Aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaften eignen sich die
mit dem erfindungsgemäßen Propylenhomopolymerisate vor allem für
die Herstellung von Folien, Fasern und Formkörpern.
In einer ersten Stufe wurde feinteiliges Kieselgel (SiO₂), das
einen Teilchendurchmesser von 20 bis 45 µm, ein Porenvolumen
von 1,5 cm³/g und eine spezifische Oberfläche von 260 m²/g
aufwies, mit einer Lösung von n-Butyloctylmagnesium in n-Hep
tan versetzt, wobei pro Mol SiO₂ 0,3 Mol der Magnesiumverbin
dung eingesetzt wurden. Das feinteilige Kieselgel war zusätz
lich durch eine mittlere Teilchengröße der Primärpartikel
von 3-5 µm und durch Hohlräume und Kanäle mit einem Durch
messer von 3-5 µm charakterisiert, wobei der makroskopische
Volumenanteil der Hohlräume und Kanäle am Gesamtpartikel bei
etwa 15% lag. Die Lösung wurde 45 Minuten bei 95°C gerührt,
danach auf 20°C abgekühlt, wonach die 10-fache molare Menge,
bezogen auf die magnesiumorganische Verbindung, an Chlorwas
serstoff eingeleitet wurde. Nach 60 Minuten wurde das Reakti
onsprodukt unter ständigem Rühren mit 3 Mol Ethanol pro Mol
Magnesium versetzt. Dieses Gemisch wurde 0,5 Stunden bei 80°C
gerührt und anschließend mit 7,2 Mol Titantetrachlorid und
0,5 Mol Di-n-butylphthalat, jeweils bezogen auf 1 Mol Magne
sium, versetzt. Anschließend wurde 1 Stunde bei 100°C ge
rührt, der so erhaltene feste Stoff abfiltriert und mehrmals
mit Ethylbenzol gewaschen.
Das daraus erhaltene Festprodukt extrahierte man 3 Stunden
lang bei 125°C mit einer 10 vol.-%igen Lösung von Titan
tetrachlorid in Ethylbenzol. Danach wurde das Festprodukt
durch Filtration vom Extraktionsmittel getrennt und solange
mit n-Heptan gewaschen, bis das Extraktionsmittel nur noch
0,3 Gew.-% Titantetrachlorid aufwies.
Die titanhaltige Feststoffkomponente enthielt
3,5 Gew.-% Ti
7,4 Gew.-% Mg
28,2 Gew.-% Cl.
7,4 Gew.-% Mg
28,2 Gew.-% Cl.
Die Bestimmung des Teilchendurchmessers erfolgte durch Coulter-
Counter-Analyse (Korngrößenverteilung der Kieselgelpartikel), die
des Porenvolumens und der spezifischen Oberfläche durch Stick
stoff-Adsorption nach DIN 66131 oder durch Quecksilber-Porosime
trie nach DIN 66133. Die Bestimmung der mittleren Teilchengröße
der Primärpartikel, des Durchmessers der Hohlräume und Kanäle so
wie deren makroskopischer Volumenanteil geschah mit der Hilfe der
Scanning Electron Mikroscopy (Rasterelektronenmikroskopie) bzw.
der Electron Probe Micro Analysis (Elektronenstrahl-Mikrobereichsanalyse)
jeweils an Kornoberflächen und an Kornquerschnitten des
Kieselgels.
Die Polymerisation wurde in einem vertikal gerührten Gaspha
senreaktor mit einem Nutzvolumen von 800 l in Anwesenheit von
Wasserstoff als Molekulargewichtsregler durchgeführt. Der
Reaktor enthielt ein bewegtes Festbett aus feinteiligem Poly
merisat.
In den Gasphasenreaktor wurde bei einem Druck von 32 bar und
bei einer Temperatur von 80°C gasförmiges Propylen eingelei
tet. Bei einer mittleren Verweilzeit von 1,5 Stunden wurde
mit Hilfe der in Beispiel 1a beschriebenen titanhaltigen
Feststoffkomponente a) kontinuierlich polymerisiert, wobei
pro Stunde 7,4 g der titanhaltigen Feststoffkomponente a)
5450 mMol Triethylaluminium und 45 mmol Dimethoxyisobutyliso
propylsilan als Cokatalysator verwendet wurden.
Nach Beendigung der Gasphasenpolymerisation erhielt man ein
Propylenhomopolymerisat mit einem Schmelzflußindex von
11,9 g/10 min., bei 230°C und 2,16 kg (nach DIN 53 735).
Es wurde analog zum erfindungsgemäßen Beispiel 1 Propylen mit dem
gleichen Katalysatorsystem und unter den gleichen Bedingungen
polymerisiert, wobei aber eine solche titanhaltige Feststoff
komponente a) verwendet wurde, die ein granuläres Kieselgel mit
folgenden Eigenschaften aufwies:
Teilchendurchmesser: 20 bis 45 µm
Porenvolumen: 1,8 cm³/g
spezifische Oberfläche: 325 m²/g
Anteil der Hohlräume und Kanäle am Gesamtpartikel: < 1,0%
Porenvolumen: 1,8 cm³/g
spezifische Oberfläche: 325 m²/g
Anteil der Hohlräume und Kanäle am Gesamtpartikel: < 1,0%
Nach Beendigung der Gasphasenpolymerisation erhielt man ein
Propylenhomopolymerisat mit einem Schmelzflußindex von
12,4 g/10 min., bei 230°C und 2,16 kg (nach DIN 53 735).
Das erfindungsgemäße Beispiel 1 wurde analog wiederholt. Im ver
tikal gerührten 800-l-Gasphasenreaktor wurde bei einer mittleren
Verweilzeit von 1,5 Stunden Propylen eingeleitet. Es wurde bei
einer mittleren Verweilzeit von 1,5 Stunden kontinuierlich
polymerisiert, wobei pro Stunde 6,6 g der beschriebenen titan
haltigen Feststoffkomponente, 450 mMol der Aluminiumkomponente
und 15 mMol Dimethoxyisobutylisopropylsilan als Katalysator
bestandteile verwendet wurden.
Nach Beendigung der Gasphasenpolymerisation erhielt man ein
Propylenhomopolymerisat mit einem Schmelzflußindex von
12,3 g/10 min, bei 230°C und 2,16 kg (nach DIN 53 735).
Es wurde analog zum erfindungsgemäßen Beispiel 2 Propylen mit dem
gleichen Katalysatorsystem und unter den gleichen Bedingungen
polymerisiert, wobei aber eine solche titanhaltige Feststoff
komponente a) verwendet wurde, die ein granuläres Kieselgel mit
folgenden Eigenschaften aufwies:
Teilchendurchmesser: 20 bis 45 µm
Porenvolumen: 1,8 cm³/g
spezifische Oberfläche: 325 m²/g
Anteil der Hohlräume und Kanäle am Gesamtpartikel: < 1,0%
Porenvolumen: 1,8 cm³/g
spezifische Oberfläche: 325 m²/g
Anteil der Hohlräume und Kanäle am Gesamtpartikel: < 1,0%
Nach Beendigung der Gasphasenpolymerisation erhielt man ein
Propylenhomopolymerisat mit einem Schmelzflußindex von
13,0 g/10 min., bei 230°C und 2,16 kg (nach DIN 53 735).
Das erfindungsgemäße Beispiel 1 wurde analog wiederholt. Im ver
tikal gerührten 800-l-Gasphasenreaktor wurde bei einer mittleren
Verweilzeit von 1,5 Stunden Propylen eingeleitet. Es wurde bei
einer mittleren Verweilzeit von 1,5 Stunden kontinuierlich
polymerisiert, wobei pro Stunde 5,9 g der beschriebenen titan
haltigen Feststoffkomponente, 450 mMol der Aluminiumkomponente
und 9 mMol Dimethoxyisobutylisopropylsilan als Katalysator
bestandteile verwendet wurden.
Nach Beendigung der Gasphasenpolymerisation erhielt man ein
Propylenhomopolymerisat mit einem Schmelzflußindex von
12,8 g/10 min, bei 230°C und 2,16 kg (nach DIN 53 735).
Es wurde analog zum erfindungsgemäßen Beispiel 3 Propylen mit dem
gleichen Katalysatorsystem und unter den gleichen Bedingungen
polymerisiert, wobei aber eine solche titanhaltige Feststoff
komponente a) verwendet wurde, die ein granuläres Kieselgel mit
folgenden Eigenschaften aufwies:
Teilchendurchmesser: 20 bis 45 µm
Porenvolumen: 1,8 cm³/g
spezifische Oberfläche: 325 m²/g
Anteil der Hohlräume und Kanäle am Gesamtpartikel: < 1,0%
Porenvolumen: 1,8 cm³/g
spezifische Oberfläche: 325 m²/g
Anteil der Hohlräume und Kanäle am Gesamtpartikel: < 1,0%
Nach Beendigung der Gasphasenpolymerisation erhielt man ein
Propylenhomopolymerisat mit einem Schmelzflußindex von
12,1 g/10 min., bei 230°C und 2,16 kg (nach DIN 53 735).
In der nachfolgenden Tabelle sind sowohl für die erfindungs
gemäßen Beispiele 1 bis 3 als auch für die Vergleichsbeispiele A
bis C die Produktivität des eingesetzten Katalysatorsystems als
auch die folgenden Eigenschaften der jeweils erhaltenen Propylen
homopolymerisate aufgeführt: xylollöslicher Anteil (Maß für die
Stereospezifität des Polymerisats), Chlorgehalt und Steifigkeit
(G-Modul).
Ein Vergleich zwischen den erfindungsgemäßen Beispielen 1 bis 3
und den Vergleichsbeispielen A bis C macht deutlich, daß das
erfindungsgemäße Verfahren eine höhere Produktivität aufweist und
zu Polymerisaten des Propylens mit einer erhöhten Stereo
spezifität (geringere xylollösliche Anteile), einem verringerten
Chlorgehalt und einer erhöhten Steifigkeit (höherer G-Modul)
führt.
Claims (7)
1. Propylenhomopolymerisate, erhältlich durch Polymerisation von
Propylen in Gegenwart eines Ziegler-Natta-Katalysatorsystems
aus einer titanhaltigen Feststoffkomponente a), die eine Ver
bindung des Magnesiums, ein Halogen, Kieselgel als Träger und
einen Carbonsäureester als Elektronendonorverbindung auf
weist, sowie als Cokatalysatoren eine Aluminiumverbindung b)
und eine weitere Elektronendonorverbindung c) enthält, wobei
man bei Temperaturen im Bereich von 50 bis 100°C, Drücken im
Bereich von 15 bis 40 bar und mittleren Verweilzeiten von 0,5
bis 5 Stunden Propylen polymerisiert und ein Kieselgel als
Träger der titanhaltigen Feststoffkomponente verwendet, wel
ches einen mittleren Teilchendurchmesser von 5 bis 200 µm,
einen mittleren Teilchendurchmesser der Primärpartikel von
1 bis 10 µm und Hohlräume bzw. Kanäle mit einem mittleren
Durchmesser von 1 bis 10 µm aufweist, deren makroskopischer
Volumenanteil am Gesamtpartikel im Bereich von 5 bis 20%
liegt.
2. Propylenhomopolymerisate nach Anspruch 1, wobei das verwen
dete Kieselgel Hohlräume und Kanäle mit einem durchschnittli
chen Durchmesser von 1 bis 5 µm aufweist, deren makroskopis
cher Volumenanteil am Gesamtpartikel im Bereich von
5 bis 15% liegt.
3. Propylenhomopolymerisate nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
wobei das verwendete Kieselgel sprühgetrocknet ist.
4. Propylenhomopolymerisate nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei
als weitere Elektronendonorverbindung c) siliciumorganische
Verbindungen der allgemeinen Formel (I)
R¹nSi(OR²)4-n (I)verwendet werden, wobei R¹ gleich oder verschieden ist und
eine C₁- bis C₂₀-Alkylgruppe, eine 5- bis 7-gliedrige Cyclo
alkylgruppe, die ihrerseits eine C₁- bis C₁₀-Alkylgruppe
tragen kann, oder eine C₆- bis C₂₀-Aryl- oder Arylalkylgruppe,
R² gleich oder verschieden ist und eine C₁- bis C₂₀-Alkylgrup
pe bedeutet und n für die Zahlen 1, 2 oder 3 steht.
5. Verfahren zur Herstellung von Propylenhomopolymerisaten durch
Polymerisation von Propylen in Gegenwart eines Ziegler-Natta-
Katalysatorsystems aus einer titanhaltigen Feststoffkompo
nente a), die eine Verbindung des Magnesiums, ein Halogen,
Kieselgel als Träger und einen Carbonsäureester als
Elektronendonorverbindung aufweist, sowie als Cokatalysatoren
eine Aluminiumverbindung b) und eine weitere Elektronendonor
verbindung c) enthält, wobei man bei Temperaturen im Bereich
von 50 bis 100°C, Drücken im Bereich von 15 bis 40 bar und
mittleren Verweilzeiten von 0,5 bis 5 Stunden Propylen
polymerisiert, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Kieselgel
als Träger der titanhaltigen Feststoffkomponente verwendet,
welches einen mittleren Teilchendurchmesser von 5 bis 200 µm,
einen mittleren Teilchendurchmesser der Primärpartikel von 1
bis 10 µm und Hohlräume bzw. Kanäle mit einem mittleren
Durchmesser von 1 bis 10 µm aufweist, deren makroskopischer
Volumenanteil am Gesamtpartikel im Bereich von 5 bis 20%
liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man
die Polymerisation bei mittleren Verweilzeiten von 0,5 bis
3 Stunden durchführt.
7. Verwendung der Propylenhomopolymerisate gemäß den Ansprü
chen 1 bis 5 als Folien, Fasern und Formkörper.
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8130 | Withdrawal |