DE2846185A1 - Verfahren zum herstellen einer titan enthaltenden katalysatorkomponente fuer ziegler-katalysatorsysteme - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer titan enthaltenden katalysatorkomponente fuer ziegler-katalysatorsysteme

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond

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Description

  • verfahren zum Herstellen einer Titan enthaltenden Kata-
  • lysatorkomponente für Ziegler-Katalysatorsysteme Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Titan enthaltenden Katalysatorkomponente für Ziegler-Katalysatorsysteme zur Polymerisation von i-Monoolefinen.
  • Solche Katalysatorsysteme werden bekanntlich eingesetzt im Rahmen von Verfahren zum Herstellen von Homo- und Copolymerisaten von C2- bis C6- -Monoolefinen durch Polymerisation des bzw. der Monomeren bei Temperaturen von 30 bis 2000C und Drücken von 0,1 bis 200 bar mittels des Ziegler-Katalysatorsystems, das seinerseits zusammengesetzt ist aus (1) einer Titan enthaltenden Katalysatorkomponente und (2) einer Metallverbindung der allgemeinen Formel Me Amn Xn' worin stehen Me für die Metalle Aluminium, Magnesium bzw. Zink, vorzugsweise Aluminium, A für einen C1- bis C12-Kohlenwasserstoffrest, insbesondere einen C1- bis C12-Alkylrest, und vor-L zugsweise einen C2 - bis C8-Alkylrest, X für Chlor, Brom, Jod bzw. Wasserstoff, vorzugsweise Chlor bzw. Wasserstoff, m für die Zahl der Wertigkeit des Metalls Me und n für eine Zahl von 0 bis m-l, insbesondere eine Zahl von 0 bis 1, und vorzugsweise die Zahl 0, mit der Maßgabe, daß das Atomverhältnis Titan aus der Katalysatorkomponente (1) : Metall (Me) aus der Katalysatorkomponente (2) im Bereich von 1 : 0,1 bis 1 : 500, vorzugsweise 1 : 0,2 bis 1 : 200, liegt.
  • Polymerisationsverfahren dieser Art haben sich in der Technik gut bewährt, lassen jedoch noch eine Reihe kleinerer oder größerer Wünsche offen. So ist es z B. die einzusetzende Titan enthaltende Katalysatorkomponente (1), die noch Unzulänglichkeiten mit sich bringt. Dies gilt auch für solche Titan enthaltenden Katalysatorkomponenten, die von einem feinteiligen Trägerstoff ausgehend hergestellt werden. Diese sogenannten "Trägerkatalysatoren" sind in der technischen Praxis anderen Titan enthaltenden Katalysatorkomponenten bekanntlich im allgemeinen vorzuziehen, da sie sowohl einen guten Betrieb als auch ein gutes Betriebsergebnis ermöglichen. Dieser Vorteil muß jedoch mit dem Nachteil erkauft werden, daß die üblichen "Trägerkatalysatoren" des hier in Rede stehenden Typs nicht nur in ihrer Handhabung relativ gefährlich und in relativ hohem Maße unweltbelastend sind, sondern auch nur relativ umständlich erhältich und relativ wenig produktiv sind.
  • Die Aufgabenstellung zur vorliegenden Erfindung richtete sich demzufolge auf Titan enthaltende Katalysatorkomponenten (1), die ausgehend von einem feinteiligen Trägerstoff hergestellt werden, aber mit den vorerwähnten Nachteilen nicht oder in erheblich geringerem Maße verbunden sind L und zudem bei der Polymerisation im Betrieb sowie im Betriebsergebnis vorteilhafte Wirkungen entfalten können; - im Betrieb z.B. das Polymerisat nicht nur in einer hohen, sonderen auch über die Zeit konstanten spezifischen Ausbeute erhältich machen und als Betriebsergebnis z.B.
  • ein Polymerisat zu liefern vermögen, das besonders günstige morphologische Eigenschaften hat, wie hohes Schtttgewicht und geringer Feinkornanteil.
  • Es wurde gefunden, daß die gestellte Aufgabe gelöst werden kann mittels einer Titan enthaltenden Katalysatorkomponente (1), die man erhält, indem man in einer ersten Stufe (1.1.1) eine Suspension (I), wie sie sich ergibt aus einem flüssigen Kohlenwasserstoff und einem bestimmten feinteiligen siliziumoxidischen Trägerstoff, mit (1.1.2) einer bestimmten Lösung (II), wie sie sich ergibt aus einem bestimmten Alkohol, einem Titantrihalogenid und einer Magnesiumverbindung, miteinander in Berührung bringt, und die dabei resultierende Dispersion (III) in einer zweiten Stufe unter Bildung einer Suspension solange der azeotropen Destillation unterwirft, bis im Destillat kein Alkohol mehr übergeht; - wobei der dabei als Suspendiertes resultierende festphasige Stoff die neue Titan enthaltende Katalysatorkomponente (1) ist.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zum Herstellen einer Titan enthaltenden Katalysatorkomponente für Ziegler-Katalysatorsysteme.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man (1.1) in einer ersten Stufe zunächst (1.1.1) eine Suspension (I), wie sie sich ergibt beim Zusammenbringen von (Ia) 100 Gewichtsteilen eines unter Normalbedingungen flüssigen, gegenüber Ziegler-Katalysatorsystemen inerten Kohlenwasserstoffs und (Ib) 0,1 bis 100, vorzugsweise 1 bis 50 Gewichtsteilen eines feinteiligen, porösen, anorganisch-oxidischen Stoffs, der einen Teilchendurchmesser von 1 bis 1000, vorzugsweise 1 bis 400,um, ein Porenvolumen von 0,3 bis 3, vorzugsweise 1 bis 2,5 cm3/g sowie eine Oberfläche von 100 bis 1 000, vorzugsweise 200 bis 400 m2/g besitzt und die Formel Si02.aA1203 - worin a steht für eine Zahl im Bereich von 0 bis 2, insbesondere 0 bis 0,5 - hat, und (1.1.2) eine Lösung (II), wie sie sich ergibt beim Zusammenbringen von (IIa) 100 Gewichtsteilen eines unter Normalbedingungen flüssigen, in dem Kohlenwasserstoff (Ia) zu weniger als 10, insbesondere weniger als 5 Volumenprozent löslichen Alkohols der allgemeinen Formel Z-OH, worin Z steht für einen gesättigten C1- bis C8-Kohlenwasserstoffrest, insbesondere einen gesättigten C1- bis C6-Kohlenwasserstoffrest, und vorzugsweise einen C1- bis C4-Alkylrest, (IIb) 0,01 bis 6, vorzugsweise 0,04 bis 3,5 Gewichtsteilen (gerechnet als Titan) eines Titantrihalogenias, wobei das Halogen Chlor und/oder Brom sein kann, vorzugsweise eines Titantrichlorids, sowie (IIc) 0,01 bis 4, vorzugsweise 0,04 bis 2,5 Gewichtsteilen (gerechnet als Magnesium) einer in dem Alkohol (IIa) löslichen Magnesiumverbindung, insbesondere einer solchen, die Halogen und/oder Kohlenstoff, und vorzugsweise einer solchen, die Chlor sowie Kohlenstoff gebunden enthält, unter Bildung einer Dispersion (III) miteinander in Berührung bringt, mit der Maßgabe, daß das Gewichtsverhältnis anorganisch-oxidischer Stoff (Ib) : Titan in dem Titantrihalogenid (leib) im Bereich von 1 : 0,01 bis 1 : 0,2, vorzugsweise von 1 : 0,03 bis 1 : 0,15 und das Gewichtsverhältnis anorganisch-oxidischer Stoff (Ib) Magnesium in der Magnesiumverbindung (IIc) im Bereich von 1 : 0,01 bis 1 : 0,25, vorzugsweise von 1 : 0,03 bis 1 : 0,15 liegt; und (1.2) in einer zweiten Stufe dann die aus Stufe (1.1) erhaltene Dispersion (III) - gegebenenfalls unter Ergänzung des Kohlenwasserstoffs (Ia) -bei einer Temperatur zwischen 10 und 140, vorzugsweise zwischen 30 und 130 0C, unter Bildung einer Suspension solange der azeotropen Destillation unterwirft, bis im Destillat kein Alkohol mehr übergeht.
  • Eine besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß man (1.3) in einer zusätzlichen dritten Stufe die aus Stufe (1.2) erhaltene Suspension mit einer Metallverbindung (1V) der allgemeinen Formel Mt Gs-t Et worin stehen Mt für die Metalle Aluminium bzw. Silicium, vorzugsweise Aluminium, G für einen C1 bis C12-Kohlenwasserstoffrest, insbesondere einen C1- bis C12-Alkylrest, und vorzugsweise einen C2- bis C8-Alkylrest, E für Chlor, Brom, Jod, Wasserstoff bzw. einen Rest -OD, vorzugsweise Chlor bzw. Wasserstoff, D für einen C1- bis C12-Kohlenwasserstoffrest, insbesondere einen C1- bis C12-Alkylrest, und vorzugsweise einen C2- bis C8-Alkylrest, s für die Zahl der Wertigkeit des Metalls Mt, und t für eine Zahl von (a) 0 bis s-l, vorzugsweise eine Zahl von 1 bis 2, wenn Mt Aluminium ist, bzw. (b) 0 bis 4, vorzugsweise 1 bis 4, wenn Mt Silicium ist, unter Erhaltung des Zustandes einer Suspension und unter Entweichen eines Gases solange versetzt, bis kein Gas mehr entweicht.
  • Eine weitere besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß man '(1.4) in einer weiteren zusätzlichen vierten Stufe die aus Stufe (1.3) resultierende Suspension mit einer Metallverbindung (V) der allgemeinen Formel Mt G2-t Et worin stehen Mt für die Metalle Aluminium bzw. Silicium, vorzugsweise Aluminium,, G für einen C1 bis C12-Kohlenwasserstoffrest, insbesondere einen C1- bis C12-Alkylrest, und vorzugsweise einen C2- bis C8-Alkylrest, E für Chlor, Brom, Jod, Wasserstoff bzw. einen Rest -OD, vorzugsweise Chlor bzw. Wasserstoff, D für einen C 1- bis C12-Kohlenwasserstoffrest, insbesondere einen C1- bis C12-Alkylrest, und vorzugsweise einen C2- bis C8-Alkylrest, s für die Zahl der Wertigkeit des Metalls Mt, und t für eine Zahl von (a) 0 bis s-l, vorzugsweise eine Zahl von 1 bis 2, wenn Mt Aluminium ist, bzw. (b) 0 bis 4, vorzugsweise 1 bis 4, wenn Mt Silicium ist, unter Erhaltung des Zustandes einer Suspension solange versetzt, bis das Atomverhältnis Titan in dem Titantrihalogenid (IIb) : Metall-in der Metallverbindung (V) im Bereich von 1 : 0,1 bis 1 : 500, vorzugsweise von 1 : 0,2 bis 1 : 200, liegt.
  • Gegenüber vergleichbaren bekannten Verfahren zeichnet sich das erfindungsgemäße z.B. dadurch aus, daß es mit technisch-wirtschaftlichen Verbesserungen verbunden ist: So ist die Herstellung der Katalysatorkomponente (1) L J relativ einfach; da hierbei zudem nicht - wie sonst erforderlich - mit einem Überschuß an der Titanverbindung gearbeitet zu werden braucht, ergibt sich auch hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit sowie der Umweltbelastung ein deutlicher Fortschritt. Es kommt hinzu, daß die erfindungsgemäße Katalysatorkomponente (1) bei der Polymerisation auch eine konstante 'Fahrweise" gestattet, da die entsprechenden Katalysatorsysteme in ihren spezifischen Ausbeuten sowohl über die Chargen als auch über die Zeit eine bemerkenswerte Konstanz aufweisen.
  • Des weiteren läßt sich bei der Polymerisation von Olefinen unter Verwendung der neuen Katalysatorkomponente (1) ein erheblicher Vorteil noch dadurch erreichen, daß diese Katalysatorsysteme ergibt, die eine relativ hohe Produktivität (gerechnet als Gewichtsmenge Polymerisat pro Gewichtseinheit Titan) sowie einen geringen Halogengehalt haben. Die an sich unerwünschten Katalysatorbestandteile im Polymerisat (Titan und Halogen) sind dann so gering, daß sie dort nicht mehr stören und ihre Entfernung - wozu ein eigener Arbeitsgang erforderlich wäre - entfallen kann. Die unter Verwendung der neuen Katalysatorkomponente (1) erhältlichen Polymerisate weisen darüber hinaus weitere fortschrittliche Eigenschaften auf; z.B. erfüllt ihre Morphologie eine wichtige Reihe von Forderungen: Der Gehalt an staubförmigen Polymerisat-Partikeln ist sehr gering, womit-die Gefahr von Staubexplosionen stark vermindert wird; zudem ist die Form der Partikel so, daß sich nicht nur eine gute Rührbarkeit (von Wichtigkeit bei der Polymerisatherstellung) ergibt, sondern auch ein hohen Schdttgewicht, - was für die Handhabung der Polymerisate von Vorteil ist.
  • Zu der neuen Titan enthaltenden Katalysatorkomponente (1) ist weiterhin das Folgende zu sagen: L J Ihre Herstellung erfolgt in zwei oder - gegebenenfalls -auch drei bzw. vier Stufen, die oben sowie nachstehend mit (1.1), (1.2), (1.3) oder (1.4) bezeichnet sind.
  • In der ersten Stufe (1.1) bringt man miteinander in Berührung (1.1.1) eine Suspension (I) der oben definierten Art und (1.1.2) eine Lösung (II) der oben definierten Art, wobei sich eine Dispersion (III) bildet.
  • In der zweiten Stufe (1.2) wird die aus Stufe (1.1) erhaltene Dispersion solange der azeotropen Destillation unterworfen, bis im Destillat kein Alkohol mehr übergeht; hierbei bildet sich eine Suspension, deren suspendierter festphasiger Stoff die neue Titan enthaltende Katalysatorkomponente (1) ist.
  • In der - potentiellen - dritten Stufe (1.3) kann die Katalysatorkomponente (1) modifiziert werden, indem die aus Stufe (1.2) erhaltene Suspension mit einer bestimmten Metallverbindung (IV) solange versetzt wird, bis kein Gas mehr entweicht; hierbei bleibt der Zustand einer Suspension erhalten. - Die Durchführung von Stufe (1.3) empfiehlt sich insbesondere dann, wenn man gesteigerten Wert legt auf ein Polymerisat mit herabgesetztem Feinkornanteil.
  • In der - potentiellen - vierten Stufe (1.4) kann die Katalysatorkomponente (1) weiter modifiziert werden, indem die aus Stufe (1.3) erhaltene Suspension mit einer bestimmten Menge einer bestimmten Metallverbindung (V) versetzt wird; auch hierbei bleibt der Zustand einer Suspension erhalten. - Die Durchführung von Stufe (1.4) empfiehlt sich insbesondere dann, wenn man gesteigerten Wert legt auf ein Polymerisat mit herabgesetztem Feinkornanteil, das zudem mit gesteigerter Produktivität anfallen soll.
  • 'Die praktische Durchführung der einzelnen Stufen ist einfach und bedarf für den Fachmann keiner näheren Erläuterung.
  • Zu erwähnen ist lediglich das Folgende: (a) Bei der azeotropen Destillation in Stufe (1.2) entweicht als Destillat naturgemäß ein Gemisch aus Kohlenwasserstoff (Ia) und Alkohol (IIa), so daß die Dispersion (III) insoweit an diesen beiden Stoffen verarmt. Da indes nur das Abtreiben des Alkohols gewollt wird, ist es oftmals angezeigt -besonders dann, wenn das Destillat relativ reich an Kohlenwasserstoff und relativ arm an Alkohol ist - der Dispersion wieder Kohlenwasserstoff zuzuführen. Dies kann am einfachsten erfolgen, indem man den im Destillat übergegangenen Kohlenwasserstoff nach Kondensation des Destillats und Phasentrennung wieder in die Dispersion zurückführt. (b) In der potentiellen Stufe (1.3) wird zweckmäßigerweise gearbeitet bei Temperaturen von 0 bis 90 und vorzugsweise 10 bis 800C; das Ende dieser Stufe ist gegeben, sobald beim Zusatz der Metallverbindung kein Gas mehr entweicht. Bei einem weiteren Zusatz von Metallverbindungen erfolgt der Übergang zur potentiellen Stufe (1.4), - was für die Praxis bedeutet, daß die potentiellen Stufen (1.3) und (1.4) in einem Zuge durchgerührt werden können.
  • Im allgemeinen ist es zweckmäßig, in Stufe (1.4) bei Temperaturen von O bis 90 und vorzugsweise 10 bis 80 0C sowie mit Reaktionszeiten von 30 bis 300 und vorzugsweise 30 bis 180 Minuten zu arbeiten.
  • Die neuen Titan enthaltenden Katalysatorkomponenten (1) lassen sich im Rahmen des eingangs definierten Polymerisationsverfahrens zum Herstellen der dort genannten Polymerisate so einsetzen, wie man üblicherweise die Titan enthaltenden Verbindungen bei der Polymerisation von Olefinen nach Ziegler einsetzt. Insoweit sind also keine Besonderheiten gegeben, und es kann auf die aus Literatur und Praxis wohlbekannten Einsatzweisen verwiesen werden. - Es ist hier lediglich noch zu sagen, daß die erfindungsgemäßen Katalysatorkomponenten (1) sich vornehmlich zum Herstellen von Homopolymerisaten des ethylens eignen, und daß im Falle des Herstellens von Copolymerisaten des Athylens mit höheren d-Monoolefinen oder des Herstellens von Homopolymerisaten von höheren i -Monoolefinen vor allem Propen, Buten-l, 4-Methylpenten-l und Hexen-l als i-Monoolefine in Betracht kommen. Die Regelung der Molekulargewichte der Polymerisate kann in einschlägig üblicher Weise erfolgen, insbesondere mittels Wasserstoff als Regulans.
  • Was die stoffliche Seite der neuen Titan enthaltenden Katalysatorkomponenten (1) betrifft, ist im einzelnen noch das Folgende zu sagen: Der in Stufe (1.1) einzusetzende Kohlenwasserstoff (Ia) kann ein üblicher flüssiger, gegenüber Ziegler-Katalysatorsystemen inerter sein, z.B. ein Kohlenwasserstoff aus der Reihe der Hexane, Heptane oder Oktane; - also der Alkane.
  • Der anorganisch-oxidische Stoff (Ib) wird im allgemeinen ein Alumosilikat oder - insbesondere - ein Siliciumdioxid sein; wichtig ist, daß der Stoff die geforderten Eigenschaften besitzt und möglichst trocken ist (nach 6 Stunden bei einer Temperatur von 160 0C und einem Druck von 20 Torr kein Gewichtsverlust mehr). Besonders gut geeignete anorganisch-oxidische Stoffe sind solche, die gemäß der ersten Stufe (1) des in der DE-OS 24 11 735 beschriebenen Verfahrens erhalten werden, insbesondere dann, wenn dabei von Hydrogelen ausgegangen wird, die nach dem in der DE-OS 21 03 243 beschriebenen Verfahren erhalten werden.
  • Die einzusetzenden Alkohole (IIa) können z.B. sein: Methanol, {Methanol, Propanole sowie Butanole. Als besonders gut geeignet haben sich erwiesen z.B. Methanol, Äthanol, Isopropanol sowie n-Butanol. Die Alkohole (IIa) können eingesetzt werden in Form von Einzelindividuen sowie Gemischen aus zwei oder mehr Einzelindividuen.
  • Das einzusetzende Titantrihalogenid (IIb) kann ein bei Ziegler-Katalysatorsystemen übliches sein, z.B. ein bei der Reduktion eines Titantetrahalogenids mittels Wasserstoff, Aluminium oder aluminiumorganischen Verbindungen erhaltenes Reaktionsprodukt. Als besonders gut geeignet haben stich erwiesen z.B. Trichloride der Formel TiCl3, wie sie bei der Reduktion von Titantetrachlorid mittels Wasserstoff anfallen sowie Trichloride der Formel TiC13.
  • AlCl3, wie sie bei der Reduktion von Titantetrachlorid mittels metallischem Aluminium anfallen. Die Titantrihalogenide können eingesetzt werden in Form von Einzelindividuen sowie Gemischen aus zwei oder mehr Einzelindividuen.
  • Die ebenfalls in Stufe (1.1) einzusetzende Magnesiumverbindung (IIc) kann zweckmäßigerweise eine Verbindung aus den folgenden Klassen von Magnesiumverbindungen sein: (A) Magnesiumverbindungen der allgemeinen Formel Mg(OR')2, worin steht R' für einen C1- bis C10-Kohlenwasserstoffrest, insbesondere für einen C1- bis C6-Alkylrest.
  • Beispiele für gut geeignete Individuen sind: Magnesiummethylat, -äthylat, -n-propylat, -i-propylat, -cyclohexylat sowie -phenolat.
  • Beispiele für gut geeignete Individuen sind: Magnesiummethylat, -äthylat, -n-propylat, -i-propylat, -cyclohexylat sowie -phenolat.
  • Besonders gut geeignet sind Magnesiumäthylat sowie -n-propylat.
  • (B) Komplexe Alkoxide des Magnesiums mit anderen Metallen, insbesondere mit Lithium, Bor, Aluminium sowie Titan.
  • Beispiele für gut geeignete Individuen sind die komplexen Alkoxide der Formel Mg[Al(OC2H5)4]2, Mg3[Al(OC2H5)6]2, Li2[Mg(OC3H7)4], Mg[(Ti(OC3H7)6] sowie Mg[B(OC2H5)4]2.
  • tc) Magnesiumhalogenide der allgemeinen Formel MgZ2, worin steht Z für Chlor, Brom oder Jod, insbesondere für Chlor oder Brom.
  • Beispiele für gut geeignete Individuen sind Magnesiumchlorid sowie -bromid.
  • (D) Komplexe der unter (C) aufgeführten Magnesiumhalogenide mit C1- bis C6-Alkoholen, insbesondere C1- bis C6-Alkanolen.
  • Hiervon sind besonders gut geeignet die Komplexe der Formeln MgCl2.6C2H5OH sowie MgCl2.4CH30H.
  • (E) Magnesiumhalogenidverbindungen der allgemeinen Formel MgZ(OR7), wobei für Z das unter (C) und für R' das unter (A) Gesagte gilt.
  • Ein besonders gut geeignetes Individuum hiervon L hat die Formel MgCl(OC2H5). J (F) Die Magnesium chemisch gebunden enthaltenden Trägermaterialien, die kennzeichnend für den Gegenstand der DE-OS 21 63 851 sind, insbesondere Manasseit (Formel: Mg6.Al2.(OH)16.CO3.4H2O), der durch Chlorierung bis zu einem Chlorgehalt von 40 bis 76, und insbesondere 50 bis 72 Gewichtsprozent gebracht worden ist.
  • Die Magnesiumverbindungen (IIc) können eingesetzt werden in Form von Einzelindividuen oder Gemischen aus zwei und mehr Einzelindividuen; es können selbstverständlich auch solche sein, die beim Herstellen der Lösung (ii) in situ entstehen.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu bevorzugende Magnesiumverbindungen sind solche der Klassen A, C, D und insbesondere F.
  • Die in der potentiellen Stufe (1.3) einzusetzende Metallverbindung (IV) kann zweckmäßigerweise eine Verbindung aus den folgenden beiden Verbindungsklassen sein: Aluminiumverbindungen wie sie repräsentiert werden durch die Formeln Al(C2H5)3, Al(C2H5)2Cl, Al(C2H5)2Br, Al(C2H5)1,5Cl1,5 , Al(C2H5)1,5Br1,5, Al(C2H5)Cl2, Al(C2H5)Br2, Al(C4Hg)3, Al(C4Hg)2Cl, Al(C4H9)Cl2, Al(C2H5)2Hß Al(C4H9)2H, Al(C3H7)2(OC3H7) und Al(C2H5)1,5(OC2H5)1,5.
  • Besonders gut geeignete Aluminiumverbindungen sind Al(C2H5)2Cl, Al(C2H5)1,5Cl1,5, Al(C2H5)C12 sowie Al(C2H5)2H.
  • rtiliciumverbindungen wie sie repräsentiert werden durch die Formeln SiCl4, SiBr4, Si(CH3)2Cl2, Si(CH3)3Cl, 3, Si(C2H5)3H, Si(OC2H5)4 und Si(OC6H5)4.
  • Besonders gut geeignete Siliciumverbindungen sind SiCl4, Si(CH3)3Cl, Si(C2H5)3Cl sowie Si(C2H5)3H.
  • Die Metallverbindungen (IV) können eingesetzt werden in Form von Einzelindividuen sowie Gemischen aus zwei oder mehr Einzelindividuen.
  • Für die in der potentiellen Stufe (1.4) einzusetzende Metallververbindung (V) gilt das Gleiche wie für die Metallverbindung (1V) aus Stufe (1.3). Die in Stufe (1.4) eingesetzte Metallverbindung kann die selbe oder eine andere sein wie die in Stufe (1.3) eingesetzte.
  • Abschließend ist noch zu bemerken, daß die erfindungsgemäusen Titan enthaltenden Katalysatorkomponenten (1) empfindlich gegen hydrolytische sowie oxidative Einflüsse sind. Insoweit sollte man beim Umgang mit diesen Substanzen also die für Ziegler-Katalysatoren einschlägig üblichen Vorsichtsmaßnahmen treffen (z.B. Feuchtigkeitsausschluß, Inertgasatmosphäre).
  • Beispiel 1 (a) Herstellung der neuen Katalysatorkomponente Erste Stufe Es wird ausgegangen von einer Suspension (I) aus 100 Gewichtsteilen n-Heptan (Ia) und 20 Gewichtsteilen eines feinteiligen porösen Siliciumdioxids (Ib), SiO2, Teilchendurchmesser: 40 bis 148/um, Porenvolumen: 2,1 cm3g, Oberfläche: 330 m2/g) sowie einer Lösung (II) aus 100 Gewichtsteilen Methanol (IIa), 4,1 Gewichtsteilen eines Stoffes der Formel TiCl3 . 1/3 AlCl3 - was 0,98 Gewichtsteilen Titan entspricht - (IIb) und 6,2 Gewichtsteilen Manasseit (Mg6.Al2.(0H)16.C03. 4H20), der durch Halogenierung auf einen Chlorgehalt von 72 Gew.% gebracht worden ist - was 0,90 Gewichtsteilen Magnesium entspricht - (IIc).
  • Die Suspension (I), 120 Gewichtsteile, wird mit einer solchen Menge der Lösung (II) vereinigt, daß das Gewichtsverhältnis Siliciumdioxid (Ib) : Titan in dem Titantrihalogenid (IIb) 1 : 0,04 und das Gewichtsverhältnis Siliciumdioxid (Ib) : Magnesium in der Magnesiumverbindung (IIc) 1 : 0,038 beträgt; es wird so eine Dispersion (III) erhalten.
  • Zweite Stufe Es wird gearbeitet mit einer für azeotrope Destillationen üblichen Vorrichtung, die versehen ist mit einem Rührer sowie einem Abscheider, der den Rückfluß des kondensierten n-Heptans und den Austrag des kondensierten Methanols bewirkt.
  • In dieser Vorrichtung wird die aus der ersten Stufe erhaltene Dispersion (III) bei einer Temperatur von etwa 80 0C unter Bildung einer Suspension solange der azeotropen Destillation unterworfen, bis im Destillat kein Alkohol mehr übergeht.
  • Die so erhaltene Suspension wird im weiteren verwendet in einer auf einen Feststoffgehalt von 15 Gew.X eingestellten Form; der Feststoff selbst hat einen Gehalt an Titan von 2,05 Ges.%.
  • (b) Polymerisation mittels der neuen Katalysatorkomponente In einem Rührautoklaven - der damit zur Hälfte seines Fassungsvermögens gefüllt ist - legt man 4 500 Gewichtsteile Isobutan vor und fügt 0,5 Gewichtsteile der neuen Katalysatorkomponente (in Form einer 15 Gew.% Feststoff enthaltenden Suspension in n-Heptan) sowie 2,5 Gewichtsteile Triäthylaluminium zu. Sodann wird unter Rühren und bei den - jeweils durch Regelung konstant gehaltenen - Parametern : Äthylendruck = 15 bar, Wasserstoffdruck (zur Molekulargewichtsregelung) = 5 bar, Temperatur 1000C, über eine Zeitspanne von 2 Stunden polymerisiert, wonach die Polymerisation durch Entspannen des Autoklaven abgebrochen wird.
  • Nähere Angaben zu dem erhaltenen Polymerisat finden sich in der unten stehenden Tabelle.
  • Beispiel 2 (a) Herstellung der neuen Katalysatorkomponente Erste Stufe Sie erfolgt wie in Beispiel 1.
  • Zweite Stufe Sie erfolgt ebenfalls wie in Beispiel 1.
  • Dritte Stufe In dieser zusätzlichen Stufe wird die aus der zweiten Stufe erhaltene Suspension bei einer Temperatur von 50 0C mit Diäthylaluminiumchlorid (Metallverbindung (IV), in Form einer 20 gewichtsprozentigen Lösung in n-Heptan) unter Erhaltung des Zustandes einer Suspension und unter Entweichen eines Gases solange versetzt, bis kein Gas mehr entweicht. Der Feststoff der resultierenden Suspension hat einen Gehalt an Titan von 1,7 Gew.%.
  • (b) Polymerisation mittels der neuen Katalysatorkomponente Sie erfolgt wie in Beispiel 1, jedoch werden die 0,5 Gewichtsteile der neuen Katalysatorkomponente eingesetzt in Form der aus der oben beschriebenen dritten Stufe erhaltenen Suspension.
  • Nähere Angaben zu dem dabei erhaltenen Polymerisat finden sich in der unten stehenden Tabelle.
  • Beispiel 3 (a) Herstellung der neuen Katalysatorkomponente Erste Stufe Sie erfolgt wie in Beispiel 1 Zweite Stufe Sie erfolgt wie in Beispiel 1.
  • Dritte Stufe Sie erfolgt wie in Beispiel 2.
  • Vierte Stufe In dieser weiteren zusätzlichen Stufe wird die aus der dritten Stufe resultierende Suspension bei einer Temperatur von 20°C und innerhalb von 30 Minuten mit Siliciumtetrachlorid (Metallverbindung (V)) unter Erhaltung des Zustandes einer Suspension solange versetzt, bis das Atomverhältnis Titan in dem Titantrihalogenid (iib) : Silicium in der Metallverbindung (V) 1 : 10,8 beträgt. Man hält anschließend noch 1 Stunde bei einer Temperatur von 750C (unter Rühren), reinigt dann die erhaltene Suspension mittels zweimaligem Dekantieren des flüssigen Anteils unter Resubstituieren durch n-Heptan und stellt schließlich mit n-Heptan auf einen Feststoffgehalt von 16 Gew.% ein. Der Feststoff der dabei resultierenden Suspension hat einen Gehalt an Titan von 0,82 Gew.%.
  • (b) Polymerisation mittels der neuen Katalysatorkomponente Sie erfolgt wie in Beispiel 1, jedoch werden die 0,5 Gewichtsteile der neuen Katalysatorkomponente eingesetzt in Form der aus der oben beschriebenen vierten Stufe erhaltenen Suspension.
  • Nähere Angaben zu dem dabei erhaltenen Polymerisat' finden sich in der unten stehenden Tabelle.
  • Beispiel 4 (a) Herstellung der neuen Katalysatorkomponente Erste Stufe Sie erfolgt wie in Beispiel 1.
  • Zweite Stufe Sie erfolgt ebenfalls wie in Beispiel 1.
  • Dritte und vierte Stufe Sie werden in einem Zug durchgerührt, derart, daß man die aus der zweiten Stufe erhaltene Suspension zunächst bei einer Temperatur von 50 0C und innerhalb von 30 Minuten mit Silicium tetrachlorid unter Erhalt des Zustandes einer Suspension und unter Entweichen eines Gases solange versetzt, bis kein Gas mehr entweicht (dritte Stufe) und dann die so resultierende Suspension bei einer Temperatur von 750C und innerhalb von 30 Minuten mit weiterem Siliciumtetrachlorid (wSiCl4) unter Erhaltung des Zustandes einer Suspension solange versetzt, bis das Atomverhältnis Titan in dem Titantrihalogenid (IIb) : Silicium in dem weiteren Siliciumtetrachlorid (wSiCl4) 1 : 5,4 beträgt. Man bringt anschließend auf Raumtemperatur, reinigt dann die erhaltene Suspension mittels zweimaligem Dekantieren des flüssigen Anteils unter Resubstitution durch n-Heptan und stellt schließlich mit n-Heptan auf einen Feststoffgehalt von 16 Gew.% ein (vierte Stufe). Der Feststoff der dabei resultierenden Suspension hat einen Gehalt an Titan von 1,95 Gew.%.
  • (b). Polymerisation mittels der neuen Katalysatorkomponente Sie erfolgt wie in Beispiel 1, mit dem Unterschied, daß nicht 0,5 sondern 0,22 Gewichtsteile der neuen Katalysatorkomponente - in Form der vorstehend beschriebenen Suspension - eingesetzt werden.
  • Nähere Angaben zu dem dabei erhaltenen Polymerisat finden sich in der unten stehenden Tabelle.
  • zn der Tabelle bedeuten: PE = Ausbeute an Polyäthylen in Gewichtsteilen PE/Kk = Produktivität in Gewichtsteilen Polyäthylen pro Gewichtsteil erfindungsgemäßer Katalysatorkomponente PE/Ti = Produktivität in Gewichtsteilen Polyäthylen pro Gewichtsteil Titan in der erfindungsgemäßen Katalysatorkomponente Sch = Schüttgewicht in g/l 190 MI = Schmelzindex Mm, 16 (g/10 Min) % <0ß1 = Anteil an Polyathylen-Partikeln in Gewichtsprozent bzw. mit einem Teilchendurchmesser von kleiner O,1 bzw.
  • %<0,5 = kleiner 0,5 mm (Feinkornanteile).
  • Beispiel PE PE/Kk PE/Ti Sch MI %<0,1 %<0,5 1 2 300 4 600 220 000 320 2,27 5,2 29 2 2 260 4 500 349 000 260 1,92 0,7 4,6 3 1 500 3 000 366 000 340 2,41 1,3 33 4 2 100 9 500 490 000 250 1,10 0,2 15

Claims (3)

  1. Tatentansprüche Verfahren zum Herstellen einer Titan enthaltenden Katalysatorkomponente für Ziegler-Katalysatorsysteme, dadurch gekennzeichnet, daß man (1.1) in einer ersten Stufe zunächst (1.1.1) eine Suspension (I), wie sie sich er£ibt beim Zusammenbringen von (Ia) 100 Gewichtsteilen eines unter Normalbedingungen flüssigen, gegenüber Ziegler-Katalysatorsystemen inerten zohlenwasserstoffs und (Ib) 0,1 bis 100 Gewichtsteilen eines feinteiligen, porösen, anorganisch-oxidischen Stoffs, der einen Teilchendurchmesser von 1 bis 1000 µm, ein Por volumen von 0,3 bis 3 cm3/g.sowie eine Oberfläche von 100 bis 1 000 m2/g besitzt und die Formel SiO2.aA1203 - worin a steht für eine Zahl im Bereich von 0 bis 2 - hat, und (1.1.2) eine Lösung (II), wie sie sich ergibt beim Zusammenbringen von (IIa) 100 Gewichtsteilen eines unter Normalbedingungen flüssigen, in dem Nohlenwasserstoff (Ia) zu weniger als 10 Volumenprozent löslichen Alkohols der allgemeinen Formel Z-OH, worin Z steht für einen gesättigten C1- ' bis C-Kohlenwasserstoffrest (IIb) 0,01 bis 6 Gewichtsteilen (gerechnet als Titan) eines Titantrihalogenids, wobei das Halogen Chlor und/oder Brom sein kann, sowie (IIc) 0,01 bis 4 Gewichtsteilen (gerechnet als Magnesium) einer in dem Alkohol (IIa) löslichen Magnesiumverbindung.
    unter Bildung einer Dispersion (III) miteinander in Berührung bringt, mit der Maßgabe, daß das Gewichtsverhältnis anorganisch-oxiaischer Stoff (Ib) : Titan in dem Titantrihalogenid (IIb) im Bereich von 1 : 0,01 bis 1 : 0,2, und das Gewichtsverhältnis anorganisch-oxidischer Stoff (Ib) : Magnesium in der Magnesiumverbindung (IIc) im Bereich von 1 0,01 bis 1 : 0,25 liegt, und (1.2) in einer zweiten Stufe dann die aus Stufe (1.1) erhaltene Dispersion (III) - gegebenenfalls unter Ergänzung des Kohlenwasserstoffs (Ia) - bei einer Temperatur zwischen 10 und 140°C unter Bildung einer Suspension solange der azeotropen Destillation unterwirft, bis im Destillat kein Alkohol mehr übergeht.
  2. 2. Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man (1.3) in einer zusätzlichen dritten Stufe die aus Stufe (1.2) erhaltene Suspension mit einer Metallverbindung (1V) der allgemeinen Formel Mt Gs-t Et worin stehen Mt für die Metalle Aluminium bzw. Silicium, G für einen C1 bis C12-Kohlenwasserstoffrest, E für Chlor, Brom, Jod, Wasserstoff bzw. einen Rest -OD, D für einen C1- bis C12-Kohlenwasserstoffrest, s für die Zahl der Wertigkeit des Metalls Mt, und t fur eine Zahl von (a) 0 bis s-1, wenn Mt Aluminium ist, bzw. (b) 0 bis 4, wenn Mt Silicium ist, unter Erhaltung des Zustandes einer Suspension und unter Entweichen eines Gases solange versetzt, bis kein Gas mehr entweicht.
  3. 3. Verfahren gemäß Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man (1.4) in einer weiteren zusätzlichen vierten Stufe die aus Stufe (1.3) resultierende Suspension mit einer Metallverbindung (V) der allgemeinen Formel Mt G2-t Et worin stehen Mt für die Metalle Aluminium bzw. Silicium, G für einen C1 bis C12-Kohlenwasserstoffrest, E für Chlor, Brom, Jod, Wasserstoff bzw.
    einen Rest -OD, D für einen C1- bis C12-Kohlenwasserstoffrest, s für die Zahl der Wertigkeit des Metalls Mt, und t für eine Zahl von (a) bis s-1, wenn Mt Aluminium ist, bzw. .(b) 0 bis 4, wenn Mt Silicium ist, unter Erhaltung des Zustandes einer Suspension solange versetzt, bis das Atomverhältnis Titan in dem Titantrihalogenid (leib) : Metall in der Metallverbindung (V) im Bereich von 1 : 0,1 bis 1 : 500 liegt.
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