DE2352980A1 - Verfahren zur herstellung von kristallinen propen-aethen-buten-l-terpolymeren - Google Patents
Verfahren zur herstellung von kristallinen propen-aethen-buten-l-terpolymerenInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von kristallinen Propen-Äthen-Buten-1-Tarpolymeren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kristallinen
Propen-Äthen-Buten-1-Terpolymeren mit bis zu Io
Gewichtsprozent Athen und bis zu 5 Gewichtsprozent Buten-1 nach dem Niederdruckverfahren mit Hilfe von Mischkatalysatoren
aus kristallinem TiCl3 bzw. TiCl^ .η AlCl3 (n = ο,2 bis 0,6}
einerseits mit chlorhaltigen aluminiumorganischen Verbindungen andererseits, gewünschtenfalls in Gegenwart von Wasserstoff.
Nach einem nicht zum Stande der Technik gehörenden Verfahren (DT-Patentanmeldung P 23 38 478·. 3) wird ein isotaktisches Polypropylen
bzw. dessen kristallinesCopolymere mit bis zu Io %
Buten-1 durch Polymerisation von Propen in Buten-2 oder einem Buten-2-haltigen C1-Schnitt, der bis zu 5 % Buten-1 enthalten
kann, erhalten. Die Polymerisation im Buten-2 oder einem Buten-2-haltigen
C„-Schnitt hat den Vorteil, daß man Propylen auch bei mittleren Drucken unter Anwendung der Verdampfungskühlung
polymerisieren und das erhaltene Polypropylen in einfacher Weise aufarbeiten kann.
55/73
509817/1012
BAD ORiOIMAL
ρ Ο.Z. 27*5
18.Ιο.1973
Die nach diesem Verfahren erhaltenen Polymeren haben eine hohe Isotaxie und dementsprechend hohe 3treckspannungswerte bei
vergleichbar guten Kerbschlagzähigkeitswerten. Für verschiedene
Einsatzgebiete ist es erwünscht, die Kerbschlagzähigkeitswerte dieser Polymeren noch zu steigern.
Es ist bekannt, durch Copolymerisation, von Propen mit Athen
die Zähigkeit zu verbessern. Dies geschieht im allgemeinen durch eine stufenweise Polymerisation. Hiernach wird zunächst
das eine Monomere, z.B. das Propen, polymerisiert. Nach der Polymerisation dieses Monomeren, z.B. des Propen, wird das
nicht umgesetzte Propen entspannt, ggf. anschließend noch mit einem inerten Gas gespült, und erst dann das zweite Monomere,
vorzugsweise Athen, zugegeben und polymerisiert. Diese stufenweise
Polymerisation von Propen und Athen kann zur Herstellung von Block-Copolymeren ggf. mehrmals wiederholt werden. Durch
diese Polymerisation in mehreren Stufen wird verhindert, daß sich bei der Polymerisation amorphe Propen-Äthen-Copolymere
bilden, die die Aufarbeitung behindern und die Festigkeitswerte erniedrigen. Sie hat aber den großen Kachteil, daß sie
durch die jeweilige Entfernung des zuvor polymerisierten Monomeren sehr aufwendig ist. Außerdem werden bei diesem Verfahren
größere Äthenmengen zur Verbesserung der Kerbschlagzahigkeit
benötigt, bis etwa 3o %, bezogen auf Propen.
Es besteht daher ein Interesse an einem Verfahren, das es erlaubt,
in einfacher Weise sowohl bei der Polymerisation als auch bei der Aufarbeitung ein Polypropylen mit verbesserter
Zähigkeit herzustellen. ,
509617/1012
O.Z. 2745 18.1ο.1973 '
Diese Aufgabe wurde nun überraschend gelöst, indem man die Polymerisation von Propen in Buten-2 oder einem Buten-2-haItigeη
C.-Schnitt, der o,l bis 2,5 % Buten-1 enthält, unter Zusatz von
bis zu Io % Athen, bezogen auf die eingesetzte Propen-Menge,
durchführt. . ·
Das Buten-2 sollte nach zahlreichen Veröffentlichungen als Verdünnungsmittel völlig ungeeignet sein, da es nach den, mei- '*
sten Literaturangaben unter dem "Einfluß von Ziegler-Natta-Kontakten
zura Buten-1 isomerisiert und in Gegenwart der Kontakte
zu Polybuten polymerisiert (US-PS 2 956 989, DT-OS 1 545 o42,
FR-P3 1 415 239, R.O. Symcox (J. Polymer Sei., Part B,2(1S64)
Nr. lo, 3. 947 - 949), T. Otsu u.a. (J. Polymer Sei., A 4 (1966)
Nr. 6, 3. 1579 - 1593) u.a.). Es war nicht vorherzusehen, daß Propen entgegen diesen Angaben sehr gut mit Ziegler-Natta-Kontakten
in Buten-2 zu einem kristallinen Polymeren polymerisiert werden kann. Überraschenderweise ist es sogar möglich, in Buten-2,
das geringe Mengen Buten-1 enthält, nach Zusatz von Xthen kristalline Propen-Xthen-Buten-1-Terpolymere zu erhalten.
Diese Terpoiymeren enthalten nur so viel Buten-1, wie es dem Buten-1-Gehalt des Buten-2 .entspricht.
Für das Verfahren eignet sich ein Buten-2 bzw. ein Buten-2-haltiger
C^-Schnitt mit einem Buten-1-Anteil von o,l - 2,5 %, vorzugsweise
von o,1 - 1,5 %. Der Iso-Buten-Anteil sollte möglichst
o,5 % nicht überschreiten. Ein bevorzugtes Buten-2-Butan-Buten-l-Gemisch
sind die Sumpfprodukte der Buten-1-Aufkonzentrierung aus
Cy,-Schnitten, für die es bisher noch kein Einsatzgebiet gibt.
Überraschenderweise ist die Polymerisationsgeschwindigkeit des Propens im Eutan-2 bzw. in Buten-2-reichen C,-3chnitten wie in
Buten-2-Dutan-Gemischen wesentlich größer als in reinem Butan.
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BAD ORIGINAL
a
O.Z. 271-5
18. lo. IS
Die Polymerisation erfolgt mit Hilfe von Ziegler-Natta-Kontakten
bei Temperaturen bis etwa loo °CS vorzugsweise bei 3o - Co°C,
insbesondere bei 4o - 6o C, und Drucken bis etwa 2 5 atü, bevorzugt-bis
2o atu, insbesondere bei 4 - 15 atü. Bei tieferen Polymerisationstemperaturen werden Polymere mit einem höhe-.ren
kristallinen Anteil erhalten. Tiefere Polymerisationstenperaturen sind insbesondere bei Einsatz höherer Buten-1 und
Athen-Mengen von Interesse, beispielsweise Buten-1 >1 %,Athen
>2 %« Die Polymerisation kann kontinuierlich und diskontinuierlich
durchgeführt werden.
Geeignete Ziegler-Natta-Kontakte sind Mischkontakte aus Titan-Ill-chloriden
und chlorhaltigen metallorganischen Verbindungen des Aluminiums. Geeignete Titantrichloriäe sind vorzugsweise
Titan-Aluminiumchloride der Zusammensetzung Ti-I3 · η AlCl-(η
= ο, 2 bis 0,6), insbesondere in der j/s. und S -Modifikation,
wie sie durch Reduktion von Titantetrachloricl mit Aluminiummetall
oder aluminiumorganischen Verbindungen und ggf. Aktivierung, z.B. durch Mahlen, entstehen. Die durch Reduktion mit aluminiumorganischen
Verbindungen erhaltenen Titan-Aluminium-Chloride werden vorzugsweise nach der Reduktion bei Temperaturen von
7o - 15o C 'getempert. Bei der Reduktion mit aluminiumorganischen Verbindungen kann das erhaltene Titantrichlorid durch
Dekantieren oder Filtrieren von der Hauptmenge der aluminiumorganischen Verbindung abgetrennt werden. Es kann aber auch
nicht isoliert mit der aluminiumorganischen Verbindung, im wesentlichen Alkylaluminiumdichlorid, eingesetzt werden.
Geeignete chlorhaltige aluminiumorganische Verbindungen sind vorzugsweise die Dialkylaluminiumchloride, insbesondere das
Diäthylaluminiumchlorxd. Setzt man das nicht isolierte Titan-
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18.1ο.1973
trichlorid mit Alkylaluminiumdichloxid elnff so wird dieses durch
Umsetzung mit Aluminiumtrialkyl, insbesondere Alurainiumtriätliyl^
in das Dialkylaliminiumchlorid,, insbesondere das Diäthylaluminiumchlorid
überführt. Weitere geeignete chlorhaltige aluminiumorgan ische Verbindungen sind die Alkylaluminiumsesquichloride
und die Älkylaluminiumdiehloridaff diese allerdings vorzugsweise
in Kombination mit Blektronendonatoren.
Das Titantrichlorid bzw. das Titan-Äluminiuntchlori d wird in
Mengen von o,l bis" 3 m Mol/l eingesetzt. Das Molverhältnis Al : Ti beträgt vorzugsweise 1,1 : 1 bis 3„© s 1„ insbesondere
1,3 : 1 bis 2,o : 1.
Die zugesetzte Athen-Menge beträgt bis zu Io %g vorzugsweise
1 bis 4 %ff insbesondere 1 bis 3 %ρ bezogen auf das eingesetzte
Propen. Die zugesetzte Athen-Menge ist abhängig von dexii Buten-1-Gehalt
des eingesetzten Buten-2 bzw. des Buten~2-haltigen
C^-Schnittes. Bei einem Buten-1-Gehalt des Verdünnungsmittels von ca. o„3 % beträgt sie vorzugsweise 2 bis 4 %0 bei einem
Buten-1-Gehalt von ca. O26 % vorzugsweise 2 bis 3 %„ bei einem
Buten-1-Gehalt von ca. l,o % vorzugsweise 1 bis 2 %. Diese angegebenen
Äthenmengen sind insbesondere dann günstig, wenn die
Äthen-Zugabe erst bei einem Umsatz von 6o bis 7o %s bezogen
auf den Gesamtumsatz„ erfolgt.,Erfolgt die Äthen-Zugabe später,
können auch größere Athen-Mengen bis Io %a bezogen auf . eingesetztes
Propen,, günäig sein. Bei frühzeitiger Äthen-Zugabe
bzw. bei kontinuierlicher Äthen-Zugabe während der gesamten Polymerisationszeit sind geringere Athen-Mengen günstiger.
Bei der Äthen-Zugabe in bestimmten Zeitintervalle!^ z.B. stündlich,, werden vorzugsweise größere Athen-Mengen zugegeben
als bei der kontinuierlichen Äthen-Zugabe während der gesamten Polymarisationszeit. - "
0-2° 2745
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Bei diesen Polymerisationen von Propen in Buten-2 mit geringen Msngen Bufcen-1 unter 2usats von geringen Mengen an Athen
polymerisiert das -Propen z.B, zu 9o bis loo %„ das Athen etwa
zu 2o bis loo %B das Buten=»! zu etwa 3© bis 9o % und das Buten-2
übe rhaupt η ic lit „
Die nach diesem Verfahren erhaltenen Propen-Xthen-Buten-1-Terpolymeren
haben überraschenderweise eine wesentlich bessere Zähigkeit als die bekannten Propen-Äthen-Copoiyraeren bei
gleichseitig höheren Reißfestigkeits- und Reißdehungswerten»
Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist es, daß diese wesentlich günstigeren -Eigenscliaftswerte bei erheblich niedrigeren
Zusätzen an Co- bzw. Terraonomeren erhalten werden. Die Zugabe des Äthylens kann diskontinuierlich oder kontinuierlich
über die gesamte Polymerisationszeit oder auch nur während eines bestimmten Zeitraumes der Polymerisation erfolgen» Sie
kann weiterhin su einem bestimmten Zeitpunkt bzw. in bestimmten
Zeitintervallen erfolgen. Wird bei der kontinuierlichen Polymerisation von Propen in hintereinandergeschaiteten Kesseln
das Athen in den zweiten oder erst in den dritten Polymerisationskessel
zugegeben5 so werden bei höheren Festigkeitswerten - und niedrigeren heptanlöslichen Anteilen Polymere
mit verbesserter Zähigkeit erhalten. Das gleiche gilt für die Xthanzugabe bei der diskontinuierlichen Polymerisation.
Sie erfolgt vorzugsweise bei einem Umsatz von mehr als . 5o %, bezogen auf den Gesamtumsatz, insbesondere bei einem
Umsatz von mehr als 7 5 %. Gegenüber den bekannten Polymerisationsverfahren
der stufenweisen Polymerisation ist es bei diesem Verfahren jedoch nicht erforderlich, vor der Zugabe
des nächsten Monomeren das vorher eingesetzte zu entfernen.
l 1
— 7 ™
O.Z. 2745 18.Ιο.1973
Infolge der hohen Streckspannungswerte und der niedrigen heptanlösübhen
Anteile ist es bei den nach diesem Verfahren her= gestellten Polymeren nicht erforderliche die im Lösungsmittel
gelösten Anteile während der Aufarbeitung abzutrennen« Der Ein-=
satz von Buten-2 als Verdünnungsmittel ist für eine Verdüsung
der erhaltenen PropenȀthen~Buten-l-=Terpolymeren-Suspension
besonders günstig. Die Einsparung der Abtrennung der amorphen
gelösten Anteile macht die Aufarbeitung bei diesem Verfahren besonders einfach und wirtschaftlich.
Die Molekulargewichtsregelung erfolgt gegebenenfalls durch Zusatz
von Wasserstoff, bevorzugt von o,ooo5 bis ö,ο5 Gewichtsprozent,
bezogen auf eingesetztes Propen, insbesondere von ο,οοΐ bis o,öl .Gewichtsprozent bzw. von etwa o,o2 bis 2 Nl
Wasserstoff/1 flüssiges Propen.
Die in den Beispielen angegebenen Eigenschafswerte wurden an
Preßplatten, die aus dem Polyolefinpulver hergestellt waren,
ermittelt. Die aus Preßplatten, welche aus Granulat hergestellt sind, ermittelten Werte liegen im Durchschnitt Io %
höher. .
Mit Hilfe eines Mischkontaktes aus o,ol4 Gewichtsteilen eines TiCl_-Kontaktes der Zusammensetzung TiCl- . o,33 AlCl- (überwiegend
(-j -Modifikation, handelsübliches aluminiumreduziertes
Titantrichlorid) und o,o2o Gewichtsteilen Diäthylaluminiumchlorid werden 2o Gewichtsteile Propen (99%ig) in 5o Gewichtsteile
eines Buten-2-Buten-l-Butan-Gemisches, das zu 39,2 % aus
trans-Buten-2, 19,8 % aus cis-Buten-2, 39,8 % η-Butan, l,o %
Buten-1 und o,2 % iso-Buten besteht, bei 5o C nach Zusatz von
o,ooo2 Gewichtsteilen Wasserstoff unter einem Druck von 9 bis
5 atü polymerisiert. Nach einer Polymerisationszeit von 5 Stunden
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ρ Ο.Z. 2745
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werden ο,4 Gewichtsteile Athen aufgedrückt. Nach einer weiteren
Polymerisationszeit von 5 Stunden wird die Polymerisation durch Zugabe von o, 1 Gewichtsteilen Wasserdampf gestoppt. Durch Verdüsen
der Suspension erhält man ein rieselfähiges Pulver eines Propen-Xthen-Buten-1-Terpolymeran mit folgenden Eigenschaftswerten:
RSV | 3,7 | dl/g |
MFI 19ο/5 | 2,1 | g/lo min. |
Schüttgewicht | 3o6 | g/i |
Heptanextrakt | 8,ο | % |
Streckspannung | 281 | kp/cm |
Reißfestigkeit | 454 | kp/cm |
Re ißdehnung | >8oo | % |
Kerbschlagsähigkeit | 2o | ° 12,9 * |
O | ° 4,7 It | |
-2o | ° 3.2 T< |
Nach der IR-Analyse enthält das Terpolymere 1,7 % Buten-1 und
o, 8 % Athen.
Werden nach den Angaben des Beispiels 1 statt o,ooo2 Gewichts teile Wasserstoff nur o,oool5 Gewichtsteile Wasserstoff zugesetzt,
so erhält man ein Polymeres mit folgenden Eigenschafts werten:
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— Q _
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RSV | dl/g | 4,5 |
MPI lSo/5 | g/lo min. | 2, ο |
Schüttgewicht | g/i | 34o |
Heptanextrakt | O/ /o |
6,1 |
Streckspannung | kp/cm | 281 |
Reißfestigkeit | kp/cra | 415 |
Reißdehnung | 684 | |
Kerhschlagzähigkeit | ||
2o ° | kp cra/cm | 16,ο |
ο ° | kp cm/cm | 5,8 |
2o ° | kp cm/cm | 3,7 |
Nach der IR-Analyse enthält das Terpolymere 1,6 % Buten-1 und
o,7 % Athen.
Werden nach den Angaben des Beispiels 1 o, 2 Gewichtsteile
Athen zugesetzt, so wird ein Polymeres mit folgenden Eigenschaft
sv/erten erhalten:
RSV | dl/g | 3,4 |
MPI 19ο/5 | g/lo min. | 3,1 |
Schüttgewicht | g/i | 318 |
Heptanextrakt | % | 7,1 |
Streckspannung | kp/cm | 3o6 |
Reißfestigkeit | kp/cm | 4o5 |
Reißdehnung | >738 | |
Kerbschlagzähigkei t | ||
2o ° | kp cm/cm | 8,o |
kp cm/cm | 2,7 | |
2o ° | kp cm/cm | 2,2 |
IR-Analyse G2 | o,4 | |
C-, | 1,4 |
mindestens 1 Prüfkörper beträgt die Reißdehung>8oo % (Meßgrenze)
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- Io -
0.Z. 2745 18.Ιο.1973
Wird nach den Angaben des Beispieles 1 gearbeitet, aber wird kein
Athen zugesetzt, so erhält man ein Polymeres mit folgenden Sigenschaftswerten:
RSV | dl/g | 4,2 |
MFI 19ο/5 | g/lo min. | 1,5 |
Schüttgewicht | g/i | 324 |
Heptanextralct | % | 6,7 |
Streckspannung | kp/cm | 3 Io |
Reißfestigkeit | kp/cm | 362 |
Reißdehung | % | 6o3 |
Ke rbschlagz ähigke it | ||
2o ° | kp cm/cm | 6,5 |
O ° | kp cm/cm | 2,2 |
2o ° | kp cm/cm | 2,ο |
Bei mindestens einem Prüfkörper beträgt die Reißdehnung >Coo %
(Meßgrenze)
IR-Analyse
/3
1,1
Trotz höherem Molekulargewicht sind die Kerbschlagzähigkeitswerte
des Vergleichsversuches schlechter.
Nach den Angaben des Beispiels 1 wird in einem C^-Schnitt, der
aus 39,4 % trans-Buten-2, 19,9 )Ό cis-Buten-2, 4o,o % Butan,
o,6 % Buten-1 und o, 1 % iso-Butsn besteht, polymerisiert. Nach
Zusatz der angegebenen Äthenmengen werden Propen-polymere mit folgenden Eigenschaftswerten erhalten:
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0.2. 2745 18.1ο.1973
RSV | dl/g - ■ _ | 5,1 | 5,2 | 5,3 | |
MFI 19o/5 | g/lo min. | o,4 | o, 6 | o,8 | |
Äthenzusatz Gew.Tl. | Schüttgewicht | g/l ■ . | 3,6 | 3,1 | 3,ο |
Heptanextrakt | % | 2, ο | 4,4 | 6,5 . | |
Streckspannung · | kp/cm | 328 | 316 | 3o7 | |
Reißfestigkeit | kp/cm | 6,7 | 7,5 | 9,8 | |
Reißdehnung | % | 297 | 277 | 272 | |
Kerbschlagzähigkeit 2o | ο , /2 kp cm/cm |
391 | 335 | 422 | |
O | ο , /2 kp cm/cm |
>746 | ^666 | 685 | |
-2o | O1 /2 kp cm/cm |
lo,3 | Io, 2 | lo,8 · | |
IR-Analyse C2 | % | 3,4 | 3,7 | 5,5 | |
C4 | % | 2, 6 | 2,9 | 3,5 | |
o,9 | 1,1 | 1,5 | |||
o,7 | 1,1 | O, 8 |
Mit Hilfe eines Kontaktes aus o,o3 Gewichtsteilen des in Beispiel
1 eingesetzten TiCl- . o,33 AlCl„ und o,o4 Gewichtsteilen Diäthylaluminiummonochlorid
v;erden 18 Gewichtsteile Propen (99>oig) in
4o Gewichtsteilen eines Buten-2-reichen GA-3chnittes, der zu 38 %
aus trans-Buten-2, 31 % cis-Buten-2, 3o,5 % Butan und o,5 % Buten-1
besteht, bei 5o C nach Zusatz von a) o,ooo3 Gewichtsteilen und b) 0,0006 Gewichtsteilen Wasserstoff bei einem Druck von 9
bis 5 atü polymerisiert. Während der gesamten Polymerisationszeit von 5 Stunden werden o,36 Gewichtsteile Athen gleichmäßig
zudosiert. Anschließend wird die Polymerisation durch Zugabe von o,2 Gewichtsteilen Wasser gestoppt. Nach dem Entspannen
erhält man ein Propen-Äthen-Buten-1-Terpolymeres mit folgenden
Eigenschaftswerten: ·
509817/1012
RSV
MFI 19ο/5 Schüttgewicht Heptanextrakt
Streckspannung Reißfestigkeit Reißdehnung Kerbschlagsähigkeit
-2o
IR-Analyse
a) | 2352980 | |
3,3 | O.Z. 2745 | |
3,4 | 18.1ο.1973 | |
367 | la) | |
dl/g | 8,3 | 2,1 |
g/lo min. | 263 | 23,9 |
g/i | 446 | 4o9 |
% | W 94 | 6,7 |
2 kp/cra |
12,8 | 284 |
kp/cra | 3,9 | 373 |
O/
/o |
2,8 | 7-77Ο |
kp cm/cm | 4,1 | 7,9 |
ρ kp cm/cm |
o, 6 | 2,9 |
kp cm/cm | 2,4 | |
% | 3,2 | |
% | o, 6 | |
Wird nach den Angaben des Beispiels 6 a in einem Buten-2-reichen C^-Schnitt, der 1,5 % Buten-1 enthält, polymerisiert, so
erhält man ein Polypropen mit folgenden Eigenschaftswerten:
RSV
MFI 19o/5 Schüttgewicht Heptanextrakt Streckspannung Reißfestigkeit
Reißdehnung Kerbschlagzähigkeit
IR-Analyse C,
-2o
dl/g | 2,8 |
g/lo min | 6,9 |
g/i | 345 |
% | 12,7 |
kp/cm | 257 |
kp/cm | 365 |
% | 741 |
2 kp cm/cm |
11,5 |
kp cm/cm | 4,2 |
kp cm/cm | 2,7 |
% | 3,4 |
% | 4,3 |
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O.Z. 2745 IS.Ιο.1973
Mit Hilfe des im Beispiel 6 eingesetzten Kontaktes werden 18 Gewichtsteile Propen in 5o Gewichtsteilen Hexan bei 5o °C
nach Zusatz von o,ooo3 -Gewichtsteilen Wasserstoff bei einem
Druck von B bis 3 atü polymerisiert. Nach einer Polymerisationszeit
von 5 Stunden wird das nicht umgesetzte Propen entspannt. Anschließend werden 4,5 Gewichtsteile Athen und o,ooo3
Gewichtsta ile Wasserstoff aufgedrückt und eine Stunde bei 5o C
polymerisiert. Dia Polymerisation wird durch Zugabe von o,2 Gewichtsteilen
Wasser gestoppt, das Polymere auf einer Trennvorrichtung abgetrennt und getrocknet. Das erhaltene Produkt
hat folgende Eigenschaftswerte:
RSV
MFI 19ο/5 Heptaneictrakt
Schutt gewicht Streckspannung Reißfestigkeit Reißdehung
Kerbschlagzähigkeit 2o
-2o °
Nach der IR-Analyse enthält das Block-copolymere 18 % Äthylenanteile.
Trots der. wesentlich aufwendigeren Polymerisation und Aufarbeitung sind die Werte der Kerbschlagzähigkeit sowie die
Reißfestigkeits- und Reißdehungswerte wesentlich ungünstiger,
sogar im Vergleich mit dem Polymeren nach Beispiel 6 b, das ein erheblich niedrigeres Molekulargewicht hat.
dl/g | 3,o |
g/lo min. | 4,5 |
% | 4,3 |
g/i | 3o2 |
kp/cm | 326 |
kp/cm | 294 |
% | 6o3 |
/ 2 kp cm/cm |
6,ο |
kp cm/cm | 2,3 |
kp cm/cm | 1,9 |
5098 t7/1012
O.Z. 2745 18.Ιο.1973
Mit Hilfe eine? Kontaktes aus o,ol4 Gewichtsteilen des in Beispiel
1 eingesetzten TiCl- . o,33 AlCl3 und o,o22 Gewichtsteilen
Diäthylaluminiuinchlorid werden 2o Gewichts teile Propen
(99%ig) in 60 Gewichtsteilen eines Buten-2-reichen C^-Schnittes,
der o,4 % Buten-1 enthält, bei 7o C nach Zusatz von o,oool5 Gewichtsteilen
Wasserstoff bei einem Druck von 14 bis 9_atü polymerisiert. Nach einer Polymerisationszeit von 6 Stunden wird l,o
Gewichtsteil Athen aufgedrückt und noch 4 Stunden weiterpolymerisiert.
Nach dem Verdüsen in Gegenwart von o,1 Gewichtsteilen
Wasserdampf erhält man ein Propen-Äthen-Buten-1-Terpolymeres
mit folgenden Eigenschaftswerten:
RSV | IR-Analyse | dl/g | 4,3 | 24,o |
MFI 19o/5 | g/lo min. | of9 | 6,4 | |
Heptanextrakt | % | 9,7 | 3,5 | |
Schüttgewicht | g/i | 37 3 | 3,6 | |
Streckspannung | kp/cm | 267 | o,9 | |
Reißfestigkeit | kp/cm | 477 | ||
Reißdehnung | % | 765 | ||
Kerbschlagzähigkeit | 20 °C | kp cm/cm | ||
P °C | 2 kp cm/cm |
|||
i | -2o 0C | kp cm/cm | ||
C2 % | ||||
C4 % | ||||
Wird nach den Angaben *s Beispiels 9 in einem Buten-2-reichen
C^-Schnitt, der l,o % Buten-1 enthält, bei 5o statt
7o 0C polymerisiert und nach einer Polymerisationszeit von
509817/1012
O.Z. 2745 18.Ιο.1973
6 Stunden statt 1 Gewichtsteil Athen ο,5 Gewichtsteile Athen
zugesetzt, so erhält man "ein Polypropen mit vergleichbaren
Eigenschaftswerten:
Eigenschaftswerten:
RSV | °c | dl/g | ■4,6 |
MFI l?o/5 | °c | g/lo min. | 2, ο |
Heptanextrakt | °c | •' % | 7,6 |
Schüttgewicht . | g/i | 326 | |
St reck s pannung | 2 kp/cm |
27o | |
Reißfestigkeit | 2 kp/cm |
46o | |
Re ißdehnung | O/ /a |
759 | |
Kerbschlagzähigkeit 2o | 2 kp cm/cm |
23,1 | |
O | kp cm/cm | 8,7 | |
-2o | kp cm/cm | 3,6 | |
IR-Analyse C- | % | 2,4 | |
C11 | % | 1,7 | |
Mit Hilfe des im Beispiel 9 eingesetzten Kontaktes werden 2o
Gewichtsteile Propen (9976ig) in 6o Gewicht steilen Hexan bei
7o C nach Zusatz von o,oool5 Gewichtsteilen Wasserstoff bei einem Druck von Io bis 4 atü polymerisiert. Nach einer PoIymerisationszeit von Io Stunden wird das nicht umgesetzte Propen entspannt. Anschließend werden 5 Gewichtsteile Athen und o,oool5 GewichtätBÜe Wasserstoff aufgedrückt und 2 Stunden bei 7o °C polymerisiert. Nach der Aufarbeitung entsprechend Vergfeichsbeispiel 3 erhält man ein Polypropylen mit folgenden*Eigenschaf tswerteη:
7o C nach Zusatz von o,oool5 Gewichtsteilen Wasserstoff bei einem Druck von Io bis 4 atü polymerisiert. Nach einer PoIymerisationszeit von Io Stunden wird das nicht umgesetzte Propen entspannt. Anschließend werden 5 Gewichtsteile Athen und o,oool5 GewichtätBÜe Wasserstoff aufgedrückt und 2 Stunden bei 7o °C polymerisiert. Nach der Aufarbeitung entsprechend Vergfeichsbeispiel 3 erhält man ein Polypropylen mit folgenden*Eigenschaf tswerteη:
5 0 9 817/1012
RSV
MFI
MFI
Heptanextrakt
Schüttgewicht
Streckspannung Reißfestigkeit Reißdehnung
Schüttgewicht
Streckspannung Reißfestigkeit Reißdehnung
Kerbschlagsähxgkeit 2o
ο -2o
4,o | 2352980 | |
2,1 | O.Z. 2745 | |
4,2 | ΐε.1ο.1973 | |
dl/g . | 296 | |
g/lo min. | 27o | |
3o2 | ||
g/i | 58o | |
kp/cm | 8,5 | |
kp/cm | 2,9 | |
2,5 | 1 | |
kp cm/cm | ||
kp cm/cm | ||
ο kp cm/cm |
||
Nach der IR-Analyse enthält das Propen-Äthen-blockcopolymer
% Polyäthenanteile.
Auch dieses Propen-Äthen-blockcopolymere hat wesentlich schlechtere
Kerbschlagsähigkeiten sowie niedrigere Reißfestigkeitsund
Reißdehnungswerte als die erfindungsgemäßen Propen-Äthen-Buten-1-Terpolymeren.
a) Herstellung eines TiCl3 . o,5 AlCl--Kontaktes
1 Mol Titantetrachlorid wird unter Rühren innerhalb von 8 Stunden zu einer auf -5 °C abgekühlten 2o;6igen Lösung
von 1,4 Mol Äthylaluminiumsesquichlorid (Molgewicht 123,7)
in Hexan, getropft. Nach einer Nachreaktionsseit von 12
Stunden bei -5o °C bis +Io °C wird die Kontaktsuspension 6 Stunden bei 13o C getempert. Anschließend wird der
Kontaktniederschlag abdekantiert und zweimal mit Butan gewaschen. Man erhält in praktisch quantitativer Ausbeute
1 Mol eines Titantrichlorid-Kontaktes der Zusammensetzung TiCl3 . o, 51-AlCl .
509817/1012
- 17 -
O.7.. 2745
18.Ιο.1973
b) Polymerisation
Mit Hilfe eines Mischkontaktes aus o,ol5 Gewichtsteilen dieses TiCl«-Kontaktes und o,o24 Gewichtsteilen Diäthylaluminiummonochlorid
werden 2o Gewichtsteile Propen (99;£ig) in 5o Gewichtstailen eines Buten-2-reichen C^-Schnittes, der
l,o >S Euten-1 enthält, bei 5o C nach Zusatz von o#ooo3 Gewichtsteilen
Wasserstoff und einem Druck von Io bis 5 atü polymerisiert. iTach einer Polymerisationszeit von 4 Stunden
werden o,6 Gewichtsteile Athen aufgedrückt und weiter 2 Stunden polymerisiert. Anschließend wird die erhaltene
Polymersuspension nach Zugabe von o,2 Gewichtsteilen Viasserdampf
in einem zweiten Behälter verdüst. Das erhaltene Propen-Äthen-Buten-1-terpolymerisat hat folgende Eigenschaftswerte:
MFI 19ο/5
Heptanextrakt
Schüttgewicht
St reckspannung
Reißfestigkeit
Reißdehnung ·
Kerbschlagzähigkeit 2o
dl/g | 3,1 | |
g/lo min. ** | 3,6 | |
% | 7,7 | |
g/i | 4o8 | |
kp/cm | 294 | |
kp/cm | 428 | |
% | 79o | |
2O °C | kp cm/cm | 22,4 |
O °C | 2 kp cm/cm |
6,7 |
-20 °c | kp cm/cm | 3,7 |
IR-Analyse C~ % l,o
CA % 1,8
Vergleichsweise wurde Propen mit dem im Beispiel 12 eingesetzten
Kontakt nach den Angaben'des Vergleichsbeispiels 8 polymerisiert:
509817/1012
RSV
MFI 19ο/5
Heptanextrakt
Schüttgewicht
Streckspannung Re i ß f es t igke it Reißdehnung
Heptanextrakt
Schüttgewicht
Streckspannung Re i ß f es t igke it Reißdehnung
Kerbschlagzähigkeit 2o
ο -2o
3,ο | 2352980 | |
4,2 | O.Z. 2745 | |
4,1 | 18.lo.lS73 | |
dl/g | 3 Io | |
g/lo min. | 3o6 | |
% | 278 | |
g/i | 583 | |
kp/cm | 6,2 | |
kp/cm | 2,7 | - |
% | 2,2 | |
kp cm/cm | ||
kp cm/cm | ||
kp cm/cm | ||
IR-Analyse C,
18, ο
Das Vergleichsbeispiel zeigt, daß das erhaltene Propen-Äthen-Blockcopolymere
bei zwar sehr guten Streckspannungswerten trotz des wesentlich höheren Polyäthylenanteiles erheblich niedrigere
Kerbschlagzähigkeiten, Reißfestigkeitswerte und Reißdehnungswerte hat als z.B. das in der itolekulargewichtssinstellungvergleichbare
Terpolymere nach Beispiel 5.3.
Mit Hilfe eines MisehkontaÜ es aus o,o23 Gewichtsteilen des
im Beispiel 12 a hergestellten Titantrichlorids und o,o33 Gewichtsteilen Diäthylaluminiummonochlorid werden 15 Gewichtsteile Propen (99?£ig) in 6o Gewichtsteilen eines Buten-2-reichen C.-Schnittes, der o,5 % Buten-1 enthält, bei 5o 0C nach Zusatz von o,ooo4 Gewichtsteilen Wasserstoff und einem Druck von 9 bis 5 atü polymerisiert. Nach jeder Stunde werden o,o9 Gewichtsteile Athen aufgedrückt, insgesamt 5 mal. Nach 6 Stunden
im Beispiel 12 a hergestellten Titantrichlorids und o,o33 Gewichtsteilen Diäthylaluminiummonochlorid werden 15 Gewichtsteile Propen (99?£ig) in 6o Gewichtsteilen eines Buten-2-reichen C.-Schnittes, der o,5 % Buten-1 enthält, bei 5o 0C nach Zusatz von o,ooo4 Gewichtsteilen Wasserstoff und einem Druck von 9 bis 5 atü polymerisiert. Nach jeder Stunde werden o,o9 Gewichtsteile Athen aufgedrückt, insgesamt 5 mal. Nach 6 Stunden
-ίο Ο. Ζ. 2745
18.Ιο.1973
wird die Polymerisation durch Zugabe von 1 Gewichtsteil Methanol
gestoppt. Die erhaltene Polymersuspension wird in einem zweiten Behälter verdüst. Das .erhaltene Polymere hat folgende Eigenschaftswerte:
RSV
MFI 19o/5 Heptanextrakt Schüt t ge wich t
Streckspannung Reißfestigkeit Reißdehnung
Kerbschlagzähigkeit 2o
-2o °
IR-Analyse C~
C4
Beispiel 15 .
a) Herstellung einer TiCl3 . o,5 AlCl_-Kontaktsuspension
1 Mol Txtantetrachlorrd wird unter Rühren innerhalb von 8 Stunden zu einer auf -5 C abgekühlten 2o5oigen Lösung von
1,4 Mol Äthylaluminiumsesquichlorid (Molgewicht 123,7) in Butan getropft. Zur Nachreaktion rührt man die Suspension
15 Stunden bei - 5 C bis + Io °C und tempert den Kontakt anschließend bei 13o C
b) Polymerisation
In ehem druckfesten Rührkessel werden bei 60 °C kontinuierlich
stündlich 600 Gewichtsteile eines Buten-2-reichen C.-Schnittes, der o,5 % Buten-1 enthält, die nach den An-
509817/1012
dl/g | 2,5 |
g/lo min. | 9,4 |
% | 7,o |
g/i | 397 |
kp/cm | 267 |
kp/cm | 452 |
% | >8oo |
kp cm/cm | 8,5 |
2 kp cm/cm |
5,9 |
kp cm/cm | 3,o |
% | 1.1 |
% | 2,2 |
- 2ο -
O.Z. 271-5 18.Ιο.1973
gaben dieses Beispiels hergestellte Kontaktsuspension, 1 I4ol =
1,14 Gewichtsteile Aluminiumtriäthyl, o,oo3 Gewichtsteile Wasserstoff
und 25o Gewichtsteile Propen zugeben. Die Polymerisation erfolgt in drei hintereinandergeschalteten Kesseln bei
einem Druck im ersten Kessel von ca 11 atü, im zweiten Kessel von ca. £ atü und im dritten Kessel von ca. 7 atü. In den
dritten Kessel werden kontinuierlich, stündlich. Io G-owichtsteile
Athen zugegel-en. Die mittlere Verweilseit beträgt in jedem
Kessel ca. 5 Stunden. Aus dem dritten Kessel wird die entstandene Polymersuspension über ein vom Stand gesteuertes
Absperrorgan unter Zusatz von stündlich 5 Gewichtsteilen Wasserdampf
in einem vierten Behälter verdüst. Das erhaltene Propen-Äthen-Buton-1-Terpolyraere
hat folgende Eigenschaftswarte:
RSV
MFI 19o/5 Heptanextrakt Schüttgewicht Streckspannung
Reißfestigkeit Reißdehnung Kerbschlagsähigkeit 2o
IR-Analys*
-2o
dl/g | 4,6 |
g/lo min. | 1,1 |
% | 8,6 |
g/i | 296 |
kp/cm | 268 |
kp/cm | 452 |
7a | >εοο |
kp cm/cm | 2 5,8 |
, , 2 kp cm/cm |
12,7 |
kp cm/cm' | 3,7 |
% | 4,2 |
-/ /ö |
ο,4 |
509817/1012
BAU
Claims (1)
- οι - -0.2. 274518. lo. IS-73Patentansprüche1. Verfahren zur Herstellung von kristallinen Propen-Äthen-. Buten-1-Terpolymeren mit bis zu Io Gewichtsprozent Athen und bis,zu 5 Gewichtsprozent Buten-1 nach dom Niederdruckverfahren mit Hilfe von Mischkatalvsatoren aus TiCln bzw. TiCl_ .η AlCl3 (η = ο,2 bis ο,δ) einerseits und chlorhaltigen aluminiumorganischen Verbindungen andererseits, gewünschtenfalls in Gegenwart von Wasserstoff,dadurch gekennzeichnet, daßman die Polymerisation in Buten-2 oder einem Buten-2-haltigen C -Schnitt, der o,l bis 2,5 % Buten-1 enthält, unter Zusatz von bis su Io % Athen, bezogen auf die eingesetzte Propenmenge, durchführt.2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daßman das Athen während der gesanvten Polyiuerisationszeit kontinuierlich zugibt.3. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch . gekennzeichnet, daß die Äthenzugabe in bestimmten Zeitintervallen erfolgt.4. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daßdie Äthenzugabe zu einem bestimmten Zeitpunkt der Polymerisation, vorzugsweise bei einem Umsatz über 5o %, insbesondere bei einem Umsatz von mehr als 7 5 ;ό erfolgt,5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daßman die gelösten Polymeranteile bei der Aufarbeitung nicht abtrennt.fr509 81 77 1012RAD ORIGINAL
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