DE2422377A1 - METHOD FOR MANUFACTURING FIBERAL POLY-ALPHA-OLEFINE GELS - Google Patents
METHOD FOR MANUFACTURING FIBERAL POLY-ALPHA-OLEFINE GELSInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von faserartigen Poly-o(, -olef in-GelenProcess for the production of fibrous poly-o (, -olefin gels
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von faserartigen oder faserigen Poly-oC-olefin-Gelen.The invention relates to a method for producing fiber-like or fibrous poly-oC-olefin gels.
Es ist bekannt, daß die mikrofaserigen Gele das Polymerisationslösungsmittel zurückhalten und durch mechanisches Vermählen in dem Polymerisationslösungsmittel und durch Abtrennen des Lösungsmittels durch Behandeln der Masse mit Dampf oder extrahierenden Flüssigkeiten in Fasern oder Fäserchen umgewandelt werden können, die die für die Herstellung von synthetischem Papier gewünschten Abmessungen besitzen.It is known that the microfiber gels are the polymerization solvent hold back and by mechanical grinding in the polymerization solvent and by separating the solvent by treating the mass with steam or extracting Liquids can be converted into fibers or fibrils that are desired for the manufacture of synthetic paper Own dimensions.
Es ist ferner bekannt, daß durch lineare Polyolefine gebildete faserartige Gele unter Verwendung von Katalysatoren, die unter den üblicherweise als schnell bezeichneten ausgewählt sind und mit Hilfe bemerkenswerter Scherkräfte hergestellt werden können«It is also known that fibrous gels formed by linear polyolefins using catalysts that are under those usually referred to as fast are selected and can be produced with the help of remarkable shear forces «
409848/101 4409848/101 4
Gegenstand der Erfindung ist nunmehr ein Verfahren, mit dem faserartige Gele aus Poly-q( -olefinen ohne die Einwirkung von Scherkräften durch einfaches Polymerisieren des als Ausgangsmaterial eingesetzten Monomeren in Gegenwart von Katalysatoren hergestellt werden können, die im allgemeinen nicht zu den schnellen Katalysatoren zu zählen sind.The invention now relates to a method with which fiber-like gels made from poly-q (olefins without the action of Shear forces by simply polymerizing the monomer used as starting material in the presence of catalysts can be prepared, which are generally not to be counted among the fast catalysts.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von faserartigen oder faserigen Poly- o( *;olefin-Gelen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das GC -Olefin in Gegenwart eines Katalysatorsystems polymerisiert wird, dad aus einer Aluminium-Verbindung der allgemeinen Formel AlR X~_ , in der R eine Alkyl-Gruppe, eine Aryl-Gruppe oder eine Cycloalkyl-Gruppe, The invention therefore relates to a process for the production of fibrous or fibrous poly o (*; olefin gels, which thereby is characterized in that the GC olefin in the presence of a Catalyst system is polymerized, dad from an aluminum compound of the general formula AlR X ~ _, in the R is an alkyl group, an aryl group or a cycloalkyl group,
X ein Halogenatom und
1-^x^2 bedeuten und als zweitem BestandteilX is a halogen atom and
1- ^ x ^ 2 mean and as a second component
a) einer Vanadium-Verbindung der allgemeinen Formel V(NR3). odera) a vanadium compound of the general formula V (NR 3 ). or
b) einer Kombination aus einem Vanadium- oder Vanadyl-Halogenderivat und einem Aluminiumtriamid der allgemeinen Formel Al(NR2).,, in denen R die oben angegebenen Bedeutungen besitzt,b) a combination of a vanadium or vanadyl halogen derivative and an aluminum triamide of the general formula Al (NR 2 ). ,, in which R has the meanings given above,
besteht.consists.
Das Mol-Verhältnis zwischen der Aluminium-Verbindung und der Vanadium-Verbindung erstreckt sich im Fall a) zwischen 2:1 und 40:1, während im Fall b) die Bestandteile des Katalysatorsystems in einem Mol-Verhältnis der Verbindung der allgemeinen Formel Al(NR2)O zu derVanadium-Verbindung von mehr als 0,1 und gleichzeitig einem Mol-Verhältnis der Aluminiumhalogen-Verbindung zu der Vanadium-Verbindung von mehr als 0,5 angewandt werden.The molar ratio between the aluminum compound and the vanadium compound extends in case a) between 2: 1 and 40: 1, while in case b) the components of the catalyst system in a molar ratio of the compound of the general formula Al ( NR 2 ) O to the vanadium compound of more than 0.1 and at the same time a molar ratio of the aluminum halogen compound to the vanadium compound of more than 0.5 can be applied.
Der Katalysator kann vorgebildet sein oder in Gegenwart des Monomeren bereitet werden. Die Polymerisation wird in einem aromatischen, aliphatischen oder cycioaliphatischen Kohlenwasserstoff als Reaktionsmedium und bei einem Druck durchgeführt, der sich von Atmosphärendruck bis zu einem Druck von 150 kg/cm erstreckt, der die Summe der Partialdrücke von Äthylen und Wasserstoff darstellt, welcher gegebenenfalls als Molekulargewicht steuerndes Mittel zugeführt wird. Die angewandte Reaktionstemperatur er-The catalyst can be preformed or in the presence of the monomer be prepared. The polymerization takes place in an aromatic, aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbon carried out as a reaction medium and at a pressure ranging from atmospheric pressure to a pressure of 150 kg / cm, which represents the sum of the partial pressures of ethylene and hydrogen, which is optionally supplied as a molecular weight controlling agent. The applied reaction temperature
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streckt sich von -3O°C bis +12O0C. extends from -3O ° C to + 12O 0 C.
Nach Ablauf der Reaktion wird das Polymerisat in Form eines mikrofaserigen Gels abgetrennt, das dann durch mechanisches Vermählen mit Hilfe von in der Papierindustrie zum Verarbeiten von Cellulose angewandten bekannten Vorrichtungen in Fasern oder Fibrillen überführt wird. After the reaction has ended, the polymer is separated off in the form of a microfiber gel, which is then converted into fibers or fibrils by mechanical grinding with the aid of known devices used in the paper industry for processing cellulose.
Die so erhaltenen Fasern oder Fibrillen besitzen durch entsprechende Beeinflussung der Reaktionsbed;Lngungen (zum Beispiel der Partialdruck des als Molekulargewicht steuerndes Mittel eingeführten Wasserstoffs) und der Betriebsvariation der Mahleinrichtung die gewünschten Größenabmessungen und Molekulargewichte.The fibers or fibrils obtained in this way have corresponding Influence of the reaction conditions (for example the partial pressure of the agent introduced as a molecular weight controlling agent Hydrogen) and the operational variation of the grinder, the desired size dimensions and molecular weights.
Die folgenden Beispiele dienen der v/eiteren Erläuterung der Erfindung. The following examples serve to further illustrate the invention.
Man beschickt einen 51-Autoklaven, der mit einem Rührer, einer Temperaturmeßeinrichtung und Ventilen zum Einführen des gasförmigen Monomeren und der Katalysatoren ausgerüstet ist, mit 3,8 1 wasserfreiem n-Heptan, aus dem sämtliche Spuren von Sauerstoff und Feuchtigkeit entfernt worden sind. Dann thermostatisiert man den Autoklaven auf 50°C und sättigt das Reaktionsmedium unter Rühren bei einem Druck von 5 kg/cm mit Äthylen. Anschließend führt man mit Hilfe einer Dosierpumpe 5,7 mMol in geeigneter Weise mit wasserfreiem n-Heptan verdünntes Al(C2H5)Cl2 und anschließend 0,285 mMol V^"N(CH3)2 Ja mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,0462 mMol/min ein.A 51 autoclave, which is equipped with a stirrer, a temperature measuring device and valves for introducing the gaseous monomer and the catalysts, is charged with 3.8 l of anhydrous n-heptane from which all traces of oxygen and moisture have been removed. The autoclave is then thermostated to 50 ° C. and the reaction medium is saturated with ethylene while stirring at a pressure of 5 kg / cm. Then, with the aid of a metering pump, 5.7 mmol of Al (C 2 H 5 ) Cl 2 diluted in a suitable manner with anhydrous n-heptane and then 0.285 mmol of V ^ "N (CH 3 ) 2 Ja are introduced at a flow rate of 0.0462 mmol / min.
Dann führt man die Reaktion während 30 Minuten durch, wobei man zur Konstanthaltung des Druckes des Systems kontinuierlich Äthylen zuführt.The reaction is then carried out for 30 minutes, continuously keeping the pressure of the system constant Feeds ethylene.
Nach Beendigung der Reaktion zieht man das nicht umgesetzte Äthylen schnell ab, gibt 30 cm Methylalkohol zu, um das Katalysatorsystem zu inaktivieren und trennt das Polyäthylen in FormAfter the reaction has ended, the unreacted ethylene is quickly drawn off, and 30 cm of methyl alcohol is added to the catalyst system to inactivate and separate the polyethylene into shape
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eines mikrofaserigen Gels ab.a microfiber gel.
Man erhält 14 g des Polymerisats mit einem Wert von /~^?_/ - 22,8.14 g of the polymer are obtained with a value of / ~ ^? _ / - 22.8.
Bei der einfachen Filtration hält das mikrofaserige Gel etwa 15 Gewichtsteile des Poylmerisationslösungsmittels pro Gewichtsteil des trockenen Polymerisats zurück. Das mikrofaserige Gel kann mit Hilfe von in der Cellulosetechnologie bekannten Verfahrensmaßnahmen, durch einfaches mechanisches Vermählen in dem Polymerisationslösungsmittel in Fasern oder Fibrillen überführt werden, die zur Herstellung von synthetischem Papier geeignet sind, worauf man das Lösungsmittel durch Behandeln der Masse mit Dampf oder mit Extraktionsflüssigkeiten wie Aceton, Isopropylalkohol und ähnlichen Materialien, entfernen kann.In the case of simple filtration, the microfiber gel retains about 15 parts by weight of the polymerization solvent per part by weight of the dry polymer. The microfiber gel can with the help of process measures known in cellulose technology, converted into fibers or fibrils by simple mechanical grinding in the polymerization solvent are suitable for the production of synthetic paper, whereupon the solvent by treating the mass with Steam or with extraction liquids such as acetone, isopropyl alcohol and similar materials.
Man behandelt 1 g des in Gelform vorliegenden Polymerisats in 100 ml Heptan' in einem geeigneten Behälter während 2 Minuten mit einem Flügelrührer, der mit 10 000 Umdrehungen pro Minute betrieben wird.1 g of the polymer present in gel form is treated in 100 ml of heptane in a suitable container for 2 minutes a paddle stirrer which is operated at 10,000 revolutions per minute.
Die so behandelte Masse wird abfiltriert und in einen Glaskolben, der Wasser mit einer Temperatur von 70°C enthält, überführt und heftig gerührt. Nach einer gewissen Zeit, die- sich in Abhängigkeit von der Rührintensität zwischen 5 und 15 Minuten erstreckt, ist das Heptan vollständig von dem Polymerisat abgetrennt, das dann in Form von getrennten Fibrillen vorliegt, die in Wasser suspendiert sind.The mass treated in this way is filtered off and transferred to a glass flask containing water at a temperature of 70 ° C violently stirred. After a certain time, which - depending on the stirring intensity, extends between 5 and 15 minutes, the heptane is completely separated from the polymer, which is then in the form of separate fibrils, which are in water are suspended.
Die Länge der Fibrillen oder Fasern erstreckt sich von 2 bis 5 mm, wobei diese Fasern einen Durchmesser von 35 bis 180 yu aufweisen.The length of the fibrils or fibers ranges from 2 to 5 mm, these fibers being 35 to 180 microns in diameter.
Unter Anwendung der in dem vorhergehenden Beispiel beschriebenen Vorrichtung sättigt man 3,8 1 n-Heptan unter Rühren bei einer Temperatur von 500C und bei einem Druck von 5 kg/cm mit Äthylen.Using the device described in the preceding example, 3.8 liters of n-heptane are saturated with ethylene while stirring at a temperature of 50 ° C. and at a pressure of 5 kg / cm.
Dann führt man zur Steuerung des Molekulargewichts Viasserstoff inThen, to control the molecular weight, one introduces hydrogen in
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einer derartigen Menge ein, daß sich der Gesamtdruck des Systemssuch an amount that the total pressure of the system
2
auf 5,5 kg/cm erhöht.2
increased to 5.5 kg / cm.
Dann werden 5,7 mMol mit wenig Lösungsmittel verdünntes" Al(C2H5)Cl zugesetzt, wonach 0,285 mMol V/T N(CKU)2^4 in einer Menge von 0,017 mMol/min zugeführt werden.Then 5.7 mmol of "Al (C 2 H 5 ) Cl diluted with a little solvent are added, after which 0.285 mmol V / T N (CKU) 2 ^ 4 are added at a rate of 0.017 mmol / min.
Nach 30 Minuten beendigt man die Reaktion durch Ausströmenlassen des Äthylens und trennt 35 g Polyäthylen in Form eines mikrofaserigen Gels mit einer grundmolaren Viskositätszahl von 8,2 ab.After 30 minutes, the reaction is terminated by letting the ethylene flow out and 35 g of polyethylene are separated in the form of a microfiber Gels with an intrinsic viscosity of 8.2.
Bei dem einfachen Filtrieren hält das mikrofaserige Gel 25 Gewichtsteile des Polymerisationslösungsmittels pro Gewichtsteil des trockenen Polymerisats zurück. Das mikrofaserige Gel kann in gleicher Weise wie in dem vorhergehenden Beispiel beschrieben in in Wasser suspendierte Fibrillen oder Fäserchen überführt werden.With simple filtration, the microfiber gel holds 25 parts by weight of the polymerization solvent per part by weight of the dry polymer. The microfiber gel can be used in in the same way as described in the previous example in fibrils or fibrils suspended in water.
Man erhält hierbei Fibrillen mit einer Länge von 1 bis 2 mm und einem Durchmesser von 7 bis 55 p.. This gives fibrils with a length of 1 to 2 mm and a diameter of 7 to 55 p ..
Man beschickt einen 31-Autoklaven, der mit einem Manometer, einem Rührer, einer Temperaturmeßeinrichtung und Ventilen zum Einführen des gasförmigen Monomeren und der Katalysatoren ausgerüstet ist, mit 1,6 1 wasserfreiem n-Heptan, das vollständig von Sauerstoff- und Feuchtigkeits-Spuren befreit ist. Dann wird der Autoklav auf eine Temperatur von 20°C thermostatisiert und das Reaktionsmedium unter Rühren mit Äthylen auf einen Druck von 5 kg/cm gesättigt. A 31 autoclave is charged with a manometer, a Stirrer, a temperature measuring device and valves for introducing the gaseous monomers and the catalysts are equipped, with 1.6 l of anhydrous n-heptane, which has been completely freed from traces of oxygen and moisture. Then the autoclave thermostated to a temperature of 20 ° C and the reaction medium is saturated with stirring with ethylene to a pressure of 5 kg / cm.
3 Dann führt man 4,2 mMol Al(CgH5)Cl2, das man mit 100 cm n-Heptan3 Then 4.2 mmol of Al (CgH 5 ) Cl 2 are introduced , which is mixed with 100 cm of n-heptane
verdünnt hat, mit Hilfe einer Dosierpumpe ein und gibt 300 cm einer Heptanlösung zu, die 6 x.10 mMol VCl^ und 0,012 mMol £" )2J73 enthält.has diluted, with the aid of a metering pump and adds 300 cm of a heptane solution which contains 6 x 10 mmol VCl ^ and 0.012 mmol £ ") 2 J7 3 .
Die Katalysatorlösung wird in einer Menge von 27 ml/min eingeführt. Bei diesen Betriebsbedingungen ist es möglich, die Polyraerisations-The catalyst solution is introduced at a rate of 27 ml / min. With these operating conditions it is possible to
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wärme abzuführen und die Temperatur der Reaktionsmischung konstant zu halten. Nach 15 Minuten unterbricht man die Polymerisation durch Zugabe von 30 cm Methylalkohol zu dem Katalysatorkomplex, worauf man das nicht umgesetzte Äthylen abzieht und das Polyäthylen in Form eines faserigen oder faserartigen Gels entnimmt.remove heat and keep the temperature of the reaction mixture constant to keep. After 15 minutes, the polymerization is interrupted by adding 30 cm of methyl alcohol to the catalyst complex, whereupon the unreacted ethylene is withdrawn and the polyethylene is removed in the form of a fibrous or fibrous gel.
Man erhält 30 g eines Polymerisats mit einer grundmolaren Viskositätszahl von 14,9. Bei der einfachen Filtration hält das faserartige Gel 20 Gewichtsteile n-Heptan pro Gewichtsteil des trockenen Polymerisats zurück und kann nach der in der vorhergehenden Beispielen beschriebenen Verfahrensweise ih in Wasser suspendierte Fibrillen oder Fäserchen überführt werden.30 g of a polymer with an intrinsic molar viscosity are obtained from 14.9. In the simple filtration, the fibrous gel holds 20 parts by weight of n-heptane per part by weight of dry Polymer back and can ih suspended in water according to the procedure described in the preceding examples Fibrils or fibrils are transferred.
In dieser Weise erhält man Fibrillen mit einer Länge von 2 bis 3 mm und einem Durchmesser von 10 bis 70 /U.In this way, fibrils with a length of 2 to 3 mm and a diameter of 10 to 70 / rev are obtained.
Unter Anwendung der Vorrichtung und der Verfährensmaßnahmen des vorhergehenden Beispiels sättigt man 1,6 1 wasserfreies Heptan unter Rühren bei 50°C und einem Druck von 5 kg/cm mit Äthylen. Dann führt man 8,5 mMol verdünntes AI(C1Hr)CI., in 100 cm des Reaktionsmediums gelöst und anschließend 300 cm einer Kohlenwassers to ff lösung ein, die 6 χ 10 mMol VCL4 und 0,012 mMol Al/~N(CH3)2-73 enthält.Using the apparatus and procedures of the previous example, 1.6 l of anhydrous heptane is saturated with ethylene while stirring at 50 ° C. and a pressure of 5 kg / cm 2. Then 8.5 mmol of dilute AI (C 1 Hr) CI., Dissolved in 100 cm of the reaction medium, and then 300 cm of a hydrocarbon solution are introduced, which contains 6-10 mmol of VCL 4 and 0.012 mmol of Al / N (CH 3 ) contains 2-7 3 .
Die Polymerisation wird nach 30 Minuten durch Zugabe von 30 cm Methylalkohol unterbrochen. Das in Form eines faserartigen QeXs erhaltene Polyäthylen wird wie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben vermählen.The polymerization is interrupted after 30 minutes by adding 30 cm of methyl alcohol. The polyethylene obtained in the form of a fibrous QeX is ground as described in the previous examples.
Man erhält Fibrillen mit einem Trockengewicht von 20 g und einer grundmolaren Viskositätszahl von 13,Fibrils are obtained with a dry weight of 20 g and one intrinsic viscosity of 13,
Unter Anwendung der obigen Verfahrensweise sättigt man 1,6 1Using the above procedure, one saturates 1.6 liters
bei 50°C und beiat 50 ° C and at
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n-Heptan unter Rühren bei 50 C und bei einem Druck von 5 kg/cmn-heptane with stirring at 50 C and at a pressure of 5 kg / cm
mit Äthylen. Dann gibt man 8 mMol mit 100 cm n-Heptan verdünn-with ethylene. Then 8 mmol are diluted with 100 cm n-heptane.
3 tes Al(C2H5)Cl2 und schließlich 300 cm einer Lösung in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel zu» die 0,01 mMol VOCl3 und 0,016 mMol AlZ-N(CH3)2_73 enthält. Diese Lösung wird in einer Menge von 46 ml/min zugeführt.3 tes Al (C 2 H 5 ) Cl 2 and finally 300 cm of a solution in a hydrocarbon solvent containing 0.01 mmol of VOCl 3 and 0.016 mmol of AlZ - N (CH 3 ) 2 - 7 3 . This solution is supplied in an amount of 46 ml / min.
In dieser Weise läßt sich die Temperatur der Reaktionsmischung gut konstant halten. Nach 30 Minuten unterbricht man die Polymerisation dadurch, daß man den Katalysatorkomplex inaktiv werden läßt, worauf man das überschuss ige^ Äthylen abzieht und ein Polyäthylen-Gel mit mikrofaseriger ,Struktur erhält, das nach dem Trocknen ein Gewicht von 25 g besitzt.In this way, the temperature of the reaction mixture keep well constant. After 30 minutes, the polymerization is interrupted by making the catalyst complex inactive can be, whereupon the excess ^ ethylene is drawn off and a polyethylene gel with a microfiber structure that after drying has a weight of 25 g.
Dieses Gel hält bei der einfachen Filtration 18 Gewichtsteile n-Heptan pro Gewichtsteil des trockenen Heptans zurück und kann leicht nach den obigen Verfahrensweisen in in Wasser suspendierte Fibrillen überführt werden.This gel holds 18 parts by weight with simple filtration n-heptane per part by weight of dry heptane and can easily be suspended in water according to the above procedures Fibrils are transferred.
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