DE2208080B2 - Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffpolymeren - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von KohlenwasserstoffpolymerenInfo
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Description
Polymeren ein konjugiertes Diolefin, Styrol, «-Me-ίο Polymerisation von C4- bis ^,-Monoolefinen wie
thylstyroL ein Gemisch von Cumaron und Inden z. B. Isobuten, konjugierten Diole. .n wie ι B.
oder ein Gemisch konjugierter und anderer, im Butadien, Isopren oder Piperylen, ^ ,ioL«-Methyl-Bereich
von -10 bis +800C siedender Olefine styrol oder Gemischen aus Cumaron und Inden.
bei einer Temperatur in dem Bereich von -100 Auch Mischungen aus konjugierten und anderen
bis +2000C an einem Katalysator polymerisiert, 15 Olefinen können verwendet werden, wie sie zweckdessen
bei Reaktionstemperatur flüssiges Benzol mäßigin einem Q-Stromenthajten sind, der aus einem
durch wenigstens eine sekundäre oder tertiäre mit Wasserdampf gecrackten Petroleum durch Desfcl-Alkylgruppe
oder eine Cycloalkylgruppe, die bis lation und Kochen, z. B. im Bereich von -10 bis
zu 12 C-Atome enthalten kann, Substituiert ist +8O0C, insbesondere +10 bis +80 C gewonnen
und noch durch eine weitere AlkyJgruppe mit 20 wird. Ein solcher Strom kann Cyclopentadien,
1 bis 10 C-Atomen substituiert sein kann. Isopren, Pipcrylen und Monoolefine wie Cyclopenten,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Penten-1 und Methylbutene enthalten.
zeichnet, daß das durch eine sekundäre oder Die sekundäre oder tertiäre Alkylgruppe oder die
tertiäre Alkylgruppe substituierte Benzol, Cumol, Cycloalkylgruppe, durch die das im Katolysatortert-ButylbenzoL
p-CymoL p-Isobutyltoluol oder as komplex enthaltene Benzol substituiert ist, kann bis
p-Äthyl-tert.-amylbeiizol ist zu 12 Kohlenstoffatome, vorzugsweise bis zu 6 Kohlen-
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch stoffatome, enthalten. Der weitere in diesem Benzol
gekennzeichnet, daß man einen aus Petroleum enthaltene Substituent ist eine Alkylgruppe mit 1 bis
durch Crackung mit Wasserdampf und Destillation 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 5 Kohlenerhaltenen
Q-Strom polymerisiert. 30 Stoffatomen. Vorzugsweise hegt ein derartiger Substituent
— wenn vorhanden — in der para-Stellung zur
sekundären oder tertiären Alkylgruppen bzw. zu der Cycloalkylgruppe. Als Benzole kommen bevorzugt
Cumen, terL-Butylbeezol, p-Cymol, p-Isobutyltoluol
35 und p-.\thyl-terL-amylbenzol in Frage.
Die Katalysatoren werden im allgemeinen für das
Verfahren in Form von bereits bestehenden Komplexen mit dem substituierten Benzol und einem
Halogenwasserstoff verwendet. Hierzu wird ein an-40 organisches Halogenid in Suspension im substituierten
Benzol mit dem wasserfreien Halogenwasserstoff bei
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Raumtemperatur behandelt, wodurch der Komplex
Herstellung von Kohlenwasserstoffpolymeren durch gebildet wird. Der Komplex scheidet als öl aus einem
Polymerisation von Olefinmischungen unter Verwen- Überschuß am substituierten Benzol aus. Beispielsweise
dung eines Katalysators aus Aluminiumchlorid/Chlor- 45 kann eine Suspension von Aluminiumchlcrid oder
wasserstoff und einem Alkylbenzol. -bromid im substituierten Benzol so lange mit Chlor-
Es ist bekannt, daß man mit Friedel-Craftsschen wasserstoff bzw. Bromwasserstoff behandelt werden,
Katalysatoren die Polymerisation von olefinischen bis kein Halogenwasserstoff mehr aufgenommen wird.
Verbindungen, insbesondere Dienen, wiez. B. Butadien, Der katalytisch wirksame Komplex kann dann
Isopren und Piperylen, und Aralkenen, wie z. B. 50 isoliert und für die Polymerisationsreaktion verwendet
Styrol und a-Methylstyrol, katalysieren kann. Bevor- werden. Vorzugsweise liegt das Verhältnis vom substizugte
Friedel-Craftssche Katalysatoren für derartige tuierten Benzol zum Aluminiumhalogenid im Komplex
Polymerisationen sind anorganische Halogenide, ins- in dem Bereich von 2,5 bis 10 zu 1.
besondere Aluminiumchlorid. Das anorganische Halo- Das eriindungsgemäße Verfahren kann ohne zu-
besondere Aluminiumchlorid. Das anorganische Halo- Das eriindungsgemäße Verfahren kann ohne zu-
genid wird oft als Komplex mit einer Halogenwasser- 55 sätzliche Lösungsmittel durchgeführt werden, wenn
stoffsäure in einem flüssigen Träger, meistens Toluol, genügend nicht umgesetzte Kohlenwasserstoffe vorverwendet
Erfahrungsgemäß führt die Verwendung handen sind, um das erhaltene Polymer in Lösung zu
von Toluol häufig zu sehr dunklen Polymeren. halten, wie bei der Herstellung von Petroleumharzen
Aufgabe der Erfindung ist daher die Herstellung der Fall ist. Bei anderen Monomeren, z. B. a-Methylvon
Kohlenwasserstoffpolymeren mit einem Katalysa- 60 styrol, kann ein inertes Lösungs- oder Verdünnungstor, der zu Produkten mit einer helleren, verbesserten mittel verwendet werden. Als Lösungsmittel kommen
Farbe führt. Paraffine und Cycloparaffine mit 5 bis 15 Kohlenstoff-
Das erfindungsgeioäße Verfahren ist dadurch ge- atomen, z. B. Hexan und Cyclohexan, und Aromaten
kennzeichnet, daß man zur Herstellung eines hellerfar- wie z. B. Benzol, Toluol, Xylole oder ein Überschuß
bigen Polymeren ein konjugiertes Diolefin, Styrol, 65 des als Katalysatorkomponente verwendeten substi-
«-Methylstyrol, ein Gemisch von Cumaron und tuierten Benzols in Frage.
Inden oder ein Gemisch konjugierter und anderer, Das Verfahren nach der Erfindung wird bei einer
im Bereich von —10 bis +8O0C siedender Olefine bei Temperatur zwischen —100 und +2000C, iasbcson-
dere zwischen —100 und +1000C, durchgeführt Die
Katalysatorkonzentration (bezogen auf den Friedel-Craftsschen
Katalysator) liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Vorzugsweise
beträgt die Reaktionszeit 1 bis 5 Stunden.
In diesem Beispiel wurde ein Katalysator hergestellt und für die Herstellung eines Petroleumharzes eingesetzt
KatalysatorhersteUung
Körniges, wasserfreies Aluminiumchlorid (0,8 Mol) in Cumol oder Toluol (6,2MoI) wurde bei Raumtemperatur
gerührt, wobei wasserfreier Chlorwasserstoff durch die flüssige Phase geblasen wurde, bis
kein Chlorwasserstoff mehr aufgenommen wurde (90 Minuten). Aus dem überschüssigen Kohlenwasserstoff
schied sich ein dunkelfarbiger öiiger Komplex als untere Schicht aus.
Volumen ties gebildeten Komplexes
(ml)
(ml)
Aluminiumchloridgehalt des Komplexes (g/ml)
Molarverhältnis vom
absorbierten HCI
Ha zu AlCl8
absorbierten HCI
Ha zu AlCl8
Farbe
Kohlenwasserstoff komponente des Komplexes
Cumol (a)
400
0,294
0,294
1:1,02 braun
Toluol (b)
398 0,303
ί : 1,02 grünschwarz
Polymerisation
Ein aus einem mit Wasserdampf gecrackten Petroleum gewonnener C5-Strom enthielt Cyclopentadien,
Isopren, Piperylen, n-Pentan, Isopentan, Penten-1,
Penten-2, 2-Methylbuten, Cyclopenten und Cyc'opentan.
Dieses Gemisch wurde auf 12O0C erhitzt, um das Cyclopentadien zu dimerisieren.
Das von monomerem Cyclopentadien freie Gemisch wurde in einen Kolben mit einer Kühleinrichtung
eingefüllt, worauf der in der oben angegebenen Weise hergestellte Komplex langsam innerhalb 3 Stunden
zugegeben wurde, wobei die Temperatur auf Raumtemperatur gehalten wurde. Nach einer weiteren
Stunde war die Polymerisation beendet Der Katalysatorkomplex wurde in einer solchen Menge zugegeben,
daß der Aluminiumchloridgehalt der Mischung 1,25 Gewichtsprozent, bezogen auf das zu polymerisierende
Kohlenwasserstoffgemisch, betrug. Nach Beendigung der Polymerisation wurde der Katalysator
durch Zugabe einer wäßrigen ammoniakalischen Isopropanollösung neutralisiert und der feste Niederschlag
wurde abgefiltert. Das Filtrat wurde zur Entfernung der niedrigsiedenden Anteile destilliert
und dann zur Entfernung der schweren öle mit Dampf bei 1600C destilliert
Die Eigenschaften der so erhaltenen Harze sind wie folgt:
Eisenschaften
des Harzes
Polymerausbeute(%)
Erweichungspunkt
Erweichungspunkt
(Q)
Farbe**)
Farbe**)
des Komplexes
Cumol (a) | Toluol (b)
96
1,4 Y+ 0,6 R
1,4 Y+ 0,6 R
42
97
4,3 Y+ 1,2 R
4,3 Y+ 1,2 R
*) Nach der Kugelmethode.
**) Gemessen an einer 2%igen Lösung in Toluol in einem Lovibond-Farbmesser (Tintometer— 2-ZolI-Zelle).
Ein Katalysatorkomplex wurde analog Beispiel 1 aus Aluminiumchlorid, Cumol und Chlorwasserstoff
hergestellt.
Dieser Komplex wurde dann innerhalb 2 Stunden portionsweise mit Zeitabständen von jeweils 5 Minuten
zu einem Gemisch aus 300 g a-Methylstyrol und 150 g Toluol mit einer Temperatur von —10 bis +50C
zugegeben. Die zugegebene Komplexmenge betrug 0,5 Gewichtsprozent berechnet als Aluminiumchlorid.
Nach erfolgter Zugabe wurde der Katalysator mit einer ammoniakalischen Isopropanollösung gefällt und der
Niederschlag wurde von der Lösung des Polymers in Toluol abgefiltert. Das Polymer wurde anschließend aus
der Toluollösung gefällt Der abgefilterte Feststoff wurde von Toluol und Methanol befreit indem er
9 Stunden unter einem Druck von 3 Torr auf 500C
erhitzt wurde.
Die Ausbeute an Harz, bezogen auf das monomere α-Methylstyrol, betrug 98%. Das Produkt hatte
einen Erweichungspunkt von 98° C, ein Molekulargewicht von 939 bis 960, einen Aschengehalt von Null
und eine weiße Farbe (100°/oige Lösung = 1 Gardner).
Ein aus diesem Harz hergestellter Film zeigte keinen Abbau nach 12 Stunden bei 1200C. Die Farbe
einer Massenprobe verschlechterte sich von 1 auf nur 3 Gardner nach 12 Stunden bei 1200C.
so B e i s ρ i e 1 3
Ein Katalysator wurde analog Beispiel 1 aus Aluminiumchlorid, Cumol und Chlorwasserstoff hergestellt
Dieser Katalysator wurde langsam einem Gemisch aus 150 g «-Methylstyrol und 150 g Cumol oder
Heptan bei einer bestimmten Temperatur derart zugegeben, daß diese Temperatur innerhalb den
Grenzen ±TC konstant blieb. Durch Probenahme und Bestimmung des Feststoffgehalts stellte man den
Eintritt eines konstanten Feststoffgehalts fest. Zu diesem Zeitpunkt (nach etwa 2 Stunden) wurde die
Reaktion beendet. Nach erfolgter Polymerisation wurde das Polymer analog Beispiel 2 isoliert.
Die Eigenschaften der Polymere, die bei verschiedenen Reaktionstemperaturen, hergestellt wurden, sind
für die Verwendung der zwei verschiedenen Lösungsmittel der Tabelle 1 zu entnehmen.
LÖSUBgS-
mittel |
Reak-
tions- ratur CQ |
Kata-
lysator- konzen- tration (Ge wichts prozent AlCI1) |
Aus
beute (be zogen auf a-Me thyl styrol) |
Erwei
chungs punkt CQ |
MoL-
Gew. |
Farbe
(Gard- ner- Eni- heiten) |
Cumol.. Cumol.. Cumol.. Heptan Heptan Heptan |
0 -30 +20 0 -30 +20 |
0,5 0,5 0,5 1,5 1,5 1,5 |
98 98 97 98 98 96 |
80 98 Öl 80 98 Öl |
681 939 300 680 960 290 |
1 1 2 1 1 2 |
katalysatorkonzentration jeweils 1,25% Aluminiumchlorid
entspricht. Die Polymerisationszeit betrug jeweils 2 Stunden, und das Reaklionsprodukt wurde
analog Beispiel 2 aufgearbeitet Die Ergebnisse der Versuche sind der Tabelle 2 zu entnehmen.
Die Verwendung von Cumol an Stelle von Heptan ermöglicht, daß nur ein Drittel der Katalysatormenge
eingesetzt werden muß. Diese vorteilhafte Wirkung wird meistens erzielt, wenn Paraffinlösungsmittel
durch aromatische Lösungsmittel ersetzt werden.
Ein Katalysator wurde analog Beispiel 1 aus Aluminiumchlorid, Cumol und Chlorwasserstoff hergestellt
Der Katalysator (1,25% berechnet als AlCl3) wurde
langsam einem Gemisch aus «-Methylstyrol und Isobuten in einem Molarverhältnis von 1:1 (150 g)
gelöst in Toluol (150 g) mit einer solchen Geschwindigkeit zugegeben, daß die Temperatur des Gemisches
auf -15°C ± 5°C gehalten wird. Nach 2 Stunden wurde die Reaktion beendet, und das Polymer wurde
analog Beispiel 2 isoliert.
Die Polymerauibeute betrug 98 %, bezogen auf die
gesamten polymerisierbarec Stoffe. Das Polymer bestand aus einem dickflüssigen öl mit einem Molekulargewicht
von 552 bis 583, einer Bromzahl von 1,9 und einer Farbe von 1 Gardner-Einheit.
Es wurde wie bei Beispiel 4 gearbeitet, wobei eine 50°/oige Lösung von Isobutan in Toluol (150 g) bei
einer Reaktionstemperatur von 00C ± 50C verwendet
wurde.
Die Polymerausbeute betrug 97 %, bezogen auf das Isobuten. Das Polymer bestand aus einem öl mit
einem Molekulargewicht von 200 bis 210 und einer Farbe von 2 Gardner-Einheiten.
Ein Katalysator wurde analog Beispiel 1 aus Aluminiumchlorid, Cumol und Chlorwasserstoff hergestellt.
Katalysatorproben wurden langsam zu verschiedenen Gemischen aus a-Methylstyrol und Dicyclopentadien
(150 g) bei 00C derart zugegeben, daß die Gesamt-
Tabelle | 2 | Farbe | |
Ausbeute |
(nach
Gardnet) |
||
10 Verhältnis von | bezogen auf | Erweichungs | |
a-Methylstyrol | gesamte | punkt | 12 |
zu Dicyclo-
pentadien |
polymerisier-
bare Stoffe |
des Harzes | 11 |
(%) | CQ | 11 | |
15 1:1 | 66 | 121 | 6 |
2:1 | 68 | 108 | |
3:1 | 78 | 110 | |
9:1 | 84 | 104 | |
Ein Katalysator wurde analog Beispiel 1 aus Aluminiumchlorid, Cumol und Chlorwasserstoff hergestellt
und für die Polymerisation einer durch Destillaas tion eines Petroleumgemisches erhaltenen C,-Fraktion
eingesetzt. Die Fraktion enthielt etwa 30 Gewichtsprozent Polymeriseierbares aus Styrol, a-Methylstyrol,
Vinyltoluolen, Inden, Dicyclopentadien zusammen mit Benzol, Toluol und Xylolen. Die Polymerisation wurde
wie bei den vorhergehenden Beispielen innerhalb
2 Stunden bei einer Temperatur von 25 bis 35° C und bei einer Katalysatorkonzentration entsprechend 1 Gewichtsprozent
Aluminiumchlorid, bezogen auf das Gewicht der Ce-Fraktion, durchgeführt.
Die Ausbeute an Harz mit einem Erweichungspunkt von 1080C betrug 30% (bezogen auf die gesamte
C9-Fraktion). Die Farbe des Harzes betrug 12 Gardner,
und dessen Bromzahl betrug 25.
Körniges, wasserfreies Aluminiumchlorid (18 g) in p-Cymol (125 g) wurde bei Raumtemperatur geröhrt,
während wasserfreier Chlorwasserstoff so lange durch die flüssige Phase geblasen wurde, bis kein Chlorwasserstoff
mehr aufgenommen wurde. Aus dem überschüssigen Kohlenwasserstoff schied sich ein
dunkelroter öliger Komplex als untere Schicht ab. Das Molarverhältnis von Aluminiumchlorid zu Chlorwasserstoff
zu p-Cymol im Komplex betrug 1:1: 2,5.
Dieser Katalysator wurde für die Herstellung eines Harzes aus 100 Teilen des in Beispiel 1 beschriebenen
Ce-Stroms und 7,5 Teilen Diisobuten eingesetzt. Der
Katalysator zeigte sich als sehr aktiv, da 1,25 Gewichtsprozent Katalysator (berechnet als Aluminiumchlorid)
zu einem Harz mit einem Erweichungspunkt von 950C in 42°/oiger Ausbeute (bezogen auf Gesamtpolymerisierbares)
nach einer Reaktionszeit von
3 Stunden führten.
Claims (1)
- ι 2einer Temperatur in dem Bereich von -100 bisPatentansorüche· +2000C an einem Katalysator polymerisiert, dessenratentansprucfie. bd Reaktionstemperatur flüssiges Benzol durch wemg-L Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasser- stens eine sekundäre oder tertiäre ^gruppe oderStoffpolymeren durch Polymerisation von Olefin- 5 eine Cycloalkylgruppe, die bis zu 12 C-Atome ent-mischungen unter Verwendung eines Katalysators halten kann, substituiert ist und nach durch erneaus Aluminiumchlorid/Chlorwasserstoff und einem weitere Alkylgruppe mit 1 bis 10 C-Atomen subsn-α iu..iu<x^™»i λ ~ λ ,. _ _ ν. »„!,.«»^»!^hnot tiiiprt sein kann.
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8380 | Miscellaneous part iii |
Free format text: IN SPALTE 2, ZEILE 35 IST DAS WORT "CUMEN" ZU BERICHTIGEN IN "CUMOL". |