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Die
vorliegende Erfindung betrifft neue Propylenpolymerzusammensetzungen
mit verbesserter Schlagzähigkeit
und hervorragenden optischen Eigenschaften.
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Isotaktisches
Polypropylen ist bekanntlich mit einer außergewöhnlichen Kombination hervorragender Eigenschaften
ausgestattet und eignet sich daher für eine sehr große Zahl
von Verwendungszwecken, besitzt aber nachteiligerweise eine unzureichende
Schlagzähigkeit.
Es wurden Versuche angestellt, diesen Nachteil zu beseitigen, entweder
durch sachgemäße Abänderung
des Syntheseverfahrens oder durch Mischen mit Kautschuken.
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Die
Abänderungen
des Syntheseverfahrens bestehen im wesentlichen in der Einführung eines
oder mehrerer Copolymerisationsschritte in das Verfahren der stereoregulären Propylenhomopolymerisation.
Insbesondere ist es bekanntlich für bestimmte Anwendungen nützlich,
die Kristallinität
des Propylenhomopolymers durch Copolymerisation des Propylens mit
kleinen Mengen von Ethylen und/oder α-Olefinen, wie 1-Buten, 1-Penten
und 1-Hexen, herabzusetzen. So erhält man die sogenannten statistischen
kristallinen Propylencopolymere, die im Vergleich zum Homopolymer
im wesentlichen durch bessere Flexibilität und Transparenz gekennzeichnet
sind.
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Diese
Materialien können
auf zahlreichen Anwendungsgebieten Anwendung finden, wie beispielsweise
für Bewässerungsrohre,
Rohre zum Transportieren von Trinkwasser und anderen flüssigen Lebensmitteln, Heizeinrichtungen,
Einschichtflaschen (für
Wasch- und Reinigungsmittel), Mehrschichtflaschen (für Getränke und
Parfüms),
Ein- oder Mehrschichtfolie für verschiedene
Verpackungen und steife Lebensmittelbehälter.
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Statistische
Propylencopolymere haben zwar eine gute Transparenz, bieten aber
insbesondere in der Kälte
keine in ausreichendem Maße
bessere Schlagzähigkeit
als das Homopolymer, das für
die oben aufgeführten
Anwendungen zufriedenstellend verwendet werden kann.
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Es
ist schon seit langem bekannt, daß die Schlagzähigkeit
von Polypropylen durch Zusatz einer ausreichenden Menge von elastomerem
Propylen-Ethylen-Copolymer zu den Homopolymeren durch mechanisches
Vermischen oder sequentielle Polymerisation verbessert werden kann.
Diese Verbesserung geht jedoch auf Kosten der Transparenz des Materials.
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Zur
Vermeidung dieses Nachteils wird in der
US-PS 4,634,740 vorgeschlagen,
das Polypropylen in schmelzflüssigem
Zustand mit Propylen-Ethylen-Copolymeren, die mit speziellen Katalysatoren
erhalten werden und einen Ethylengehalt im Bereich von 70 bis 85
Gew.-% aufweisen, zu vermischen. Diese Zusammensetzungen besitzen
jedoch Transparenzwerte (Trübung,
Haze), die weitgehend mit denen des Propylenhomopolymers vergleichbar
sind. Die genannte Patentschrift lehrt daher nicht, wie Zusammensetzungen
mit guter Transparenz zu erhalten sind.
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Zur Überwindung
der obigen Nachteile hat die Anmelderin zuvor kälteschlagzähe transparente Polypropylenzusammensetzungen
hergestellt, die direkt bei der Polymerisation hergestellt werden
können
(sequentielle Copolymerisation). Diese Zusammensetzungen, die den
Gegenstand der veröffentlichten
Patentanmeldung EP-A-373660 bilden, enthalten sowohl ein kristallines
statistisches Propylencopolymer als auch ein elastomeres Copolymer
von Ethylen mit Propylen und/oder C4-C8-α-Olefinen
mit 20 bis 70 Gew. -% Ethylen.
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Gemäß jener
Patentanmeldung haben die obigen Zusammensetzungen eine gute Ausgewogenheit mechanischer
und chemisch-physikalischer Eigenschaften, da der Wert des Ethylengehalts
des elastomeren Copolymers multipliziert mit dem Wert des Verhältnisses
zwischen der intrinsischen Viskosität (I.V.) des bei Umgebungstemperatur
in Xylol löslichen
elastomeren Copolymers und derjenigen des statistischen Propylencopolymers
in einem vorgegebenen Bereich liegt.
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In
der veröffentlichten
europäischen
Patentanmeldung EP-A-0557953 im Namen der Anmelderin werden Polyolefinzusammensetzungen
beschrieben, bei denen man eine gute Ausgewogenheit von Transparenz, Steifigkeit
und Schlagzähigkeit
auch in der Kälte
erhält,
indem man ein kristallines statistisches Propylencopolymer mit den
richtigen Mengen einer mechanischen Mischung, die ein elastomeres
Copolymer und ein oder mehrere, unter LLDPE, LDPE und HDPE ausgewählte Polymere
enthält,
modifiziert.
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In
der US-PS 5,994,482 werden Polypropylenlegierungen für Fasern
beschrieben, die zwei verschiedene Propylen/Ethylen-Copolymere enthalten.
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In
der
US-PS 5,658,628 werden
Blasflaschen aus einem Polyolefinharz beschrieben, wobei das Harz durch
Mischen eines statistischen Propylencopolymers mit einem Kristallschmelzpunkt
von 110°C
bis 145°C und
3 bis 10 Gew.-% Ethylen-Einheiten mit verschiedenen Arten von Polyethylenen
hergestellt wird.
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Es
wurden nun neue Polypropylenzusammensetzungen gefunden, die sich
durch eine optimale Ausgewogenheit von Transparenz, Steifigkeit
und Schlagzähigkeit
auch in der Kälte
auszeichnen.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung sind somit Propylenpolymerzusammensetzungen,
enthaltend (in Gewichtsprozent):
- A) 70 bis
90% und vorzugsweise 75 bis 85% eines statistischen Copolymers von
Propylen mit Ethylen mit einem Ethylengehalt von 1 bis 6% und vorzugsweise
1,5 bis 4% und einer in Xylol bei Raumtemperatur (etwa 23°C) unlöslichen
Fraktion von mindestens 93% und vorzugsweise mindestens 94% und
- B) 10 bis 30% und vorzugsweise 15 bis 25% eines Copolymers von
Propylen mit Ethylen mit einem Ethylengehalt von 8 bis 18% und vorzugsweise
von 10 bis 18%,
worin das Verhältnis (B)/C2 B des Gewichtsprozentsatzes von (B), bezogen
auf das Gesamtgewicht von (A) und (B), zum Gewichtsprozentsatz von
Ethylen in (B), bezogen auf das Gesamtgewicht von (B), der in der
obigen Formel durch C2 B wiedergegeben
wird, 2,5 oder weniger und vorzugsweise 2 oder weniger beträgt. Die
Untergrenze des Verhältnisses
liegt vorzugsweise bei 0,5.
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Der
Begriff „Copolymer" schließt Polymere
mit mehr als einer Art von Comonomer ein. Insbesondere können neben
Ethylen auch noch ein oder mehrere C4-C10-α-Olefine
vorhanden sein, vorausgesetzt, daß die Komponenten A) und B)
mischbar bleiben. Ein bevorzugtes Merkmal der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
ist nämlich,
daß durch
mikroskopische Analyse nur eine Polymerphase (weitgehend ohne andere
nicht mischbare Polymerphasen) nachweisbar ist.
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Andere
bevorzugte Merkmale für
die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
sind:
- – ein
MFR-L-Wert (Schmelzflußrate
gemäß ASTM 1238,
Condition L, d.h. 230°C
und 2,16 kg Auflagegewicht) von 0,5 bis 50 g/10 min und insbesondere
0,5 bis 10 g/10 min; besonders bevorzugt, insbesondere für die Herstellung
von Flaschen und Behältern
(Extrusionsblasformen), 0,5 bis 2,5 g/10 min, ganz besonders bevorzugt
1 bis 2,5 g/10 min, zum Beispiel 1 bis 2 g/10 min;
- – Polydispersitätsindex
(PI): 5 oder weniger, vorzugsweise 4 oder weniger;
- – intrinsische
Viskosität
[η] der
bei Raumtemperatur in Xylol unlöslichen
Fraktion (der gesamten Zusammensetzung): 1,5 bis 3 dl/g, besonders
bevorzugt 2 bis 2,5 dl/g;
- – intrinsische
Viskosität
[η] der
bei Raumtemperatur in Xylol löslichen
Fraktion (der gesamten Zusammensetzung): 1 bis 4,5 dl/g, besonders
bevorzugt 1,5 bis 4 dl/g.
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Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
weisen mindestens einen mittels DSC (Differentialkalorimetrie) bestimmten
Schmelzpeak bei einer Temperatur von mehr als 140–145°C auf.
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Außerdem haben
die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
vorzugsweise:
- – einen Biegemodul von 600
MPa oder mehr;
- – Trübung (bestimmt
an Proben mit 2000 ppm DBS, d.h. Dibenzylidensorbitol): 12% oder
weniger an 1-mm-Scheiben;
10% oder weniger an 50-μm-Folien;
- – Glanz
(an Folien): 45% oder mehr;
- – in
Hexan extrahierbare Fraktion (FDA 177, 1520): weniger als 5 Gew.-%
und besonders bevorzugt weniger als 3 Gew.-%;
- – bei
Raumtemperatur in Xylol lösliche
Fraktion: weniger als 25% und besonders bevorzugt weniger als 20%.
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Die
C4-C10-α-Olefine,
die in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
als Comonomere vorhanden sein können,
werden durch die Formel CH2=CHR wiedergegeben,
wobei R für
einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen
oder einen Arylrest (insbesondere Phenyl) steht.
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Beispiele
für die
C4-C10-α-Olefine
sind 1-Buten, 1-Penten,
1-Hexen, 4-Methyl-1-penten und 1-Octen. Besonders bevorzugt ist
1-Buten.
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Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
können
durch sequentielle Polymerisation in mindestens zwei Polymerisationsschritten
hergestellt wrden. Eine derartige Polymerisation wird in Gegenwart
von stereospezifischen Ziegler-Natta-Katalysatoren durchgeführt. Eine
wesentliche Komponente dieser Katalysatoren ist eine feste Katalysatorkomponente,
die eine Titanverbindung mit mindestens einer Titan-Halogen-Bindung
und eine Elektronendonatorverbindung auf einem Magnesiumhalogenid
in aktiver Form geträgert
enthält. Eine
weitere wesentliche Komponente (Cokatalysator) ist eine Organoaluminiumverbindung,
wie eine Aluminiumalkylverbindung.
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Gegebenenfalls
wird ein externer Donator zugegeben.
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Die
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
im allgemeinen verwendeten Katalysatoren sind in der Lage, Polypropylen
mit einem Isotaktizitätsindex
von mehr als 90% und vorzugsweise mehr als 95% zu produzieren.
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Außerdem müssen diese
Katalysatoren eine so hohe Empfindlichkeit gegenüber Molekulargewichtsreglern
(insbesondere Wasserstoff) besitzen, daß Polypropylen mit MFR-Werten
von weniger als 1 g/10 min bis 100 g/10 min oder mehr produziert
werden kann.
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Katalysatoren
mit den obigen Kennzeichen sind in der Patentliteratur gut bekannt;
besonders vorteilhaft sind die Katalysatoren gemäß der
US-PS 4,399,054 und der europäischen Patentschrift
45977. Weitere Beispiele sind der
US-PS 4,472,524 zu entnehmen.
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Die
in den Katalysatoren verwendeten festen Katalysatorkomponenten enthalten
als Elektronendonatoren (interne Donatoren) Verbindungen aus der
Gruppe bestehend aus Ethern, Ketonen, Lactonen, Verbindungen mit
N-, P- und/oder S-Atomen und Estern von Mono- oder Dicarbonsäuren.
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Besonders
gut geeignete Elektronendonatorverbindungen sind 1,3-Diether der
Formel:
worin R
I und
R
II gleich oder verschieden sind und für C
1-C
18-Alkyl-, C
3-C
18-Cycloalkyl- oder C
7-C
18-Arylreste stehen; R
III und
R
IV gleich oder verschieden sind und für C
1-C
4-Alkylreste stehen;
oder 1,3-Diether, in denen das Kohlenstoffatom in der 2-Position
zu einer cyclischen oder polycyclischen Struktur mit 5, 6 oder 7
Kohlenstoffatomen oder 5-n bzw. 6-n' Kohlenstoffatomen und n Stickstoffatomen
bzw. n' Heteroatomen
aus der Gruppe bestehend aus N, O, S und Si, wobei n für 1 oder
2 steht und n' für 1, 2 oder
3 steht, gehört,
wobei die Struktur zwei oder drei Ungesättigtheiten (Cyclopolyen-Struktur) enthält und gegebenenfalls
mit anderen cyclischen Strukturen kondensiert oder mit einem oder
mehreren Substituenten aus der Gruppe bestehend aus linearen und
verzweigten Alkylresten; Cycloalkyl-, Aryl-, Aralkyl- und Alkarylresten
und Halogenen substituiert ist oder mit anderen cyclischen Strukturen
kondensiert und mit einem oder mehreren der obigen Substituenten,
die auch an die kondensierten cyclischen Strukturen gebunden sein
können,
substituiert ist; wobei einer oder mehrere der obigen Alkyl-, Cycloalkyl-,
Aryl-, Aralkyl- und Alkarylreste und die kondensierten cyclischen
Strukturen gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome als Ersatz
für Kohlenstoff- und/oder Wasserstoffatome
enthalten.
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Ether
dieser Art werden in den veröffentlichten
europäischen
Patentanmeldungen 361493 und 728769 beschrieben.
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Repräsentative
Beispiele für
die Diether sind 2-Methyl-2-isopropyl-1,3-dimethoxypropan,
2,2-Diisobutyl-1,3-dimethoxypropan, 2-Isopropyl-2-cyclopentyl-1,3-dimethoxypropan,
2-Isopropyl-2-isoamyl-1,3-dimethoxypropan und 9,9-Bis(methoxymethyl)fluoren.
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Durch
Verwendung dieser Diether werden die obengenannten bevorzuten P.I.-Werte
direkt bei der Polymerisation erhalten.
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Weitere
geeignete Elektronendonatorverbindungen sind Phthalsäureester,
wie Diisobutyl-, Dioctyl-, Diphenyl- und Benzylbutylphthalat.
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Die
Herstellung der obigen Katalysatorkomponenten wird nach verschiedenen
Verfahren durchgeführt.
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So
setzt man beispielsweise ein MgCl2·nROH-Addukt
(insbesondere in Form von kugelförmigen
Teilchen), worin n im allgemeinen für 1 bis 3 steht und ROH für Ethanol,
Butanol oder Isobutanol steht, mit einem Überschuß an die Elektronendonatorverbindung
enthaltendem TiCl4 um. Die Reaktionstemperatur
beträgt
im allgemeinen 80 bis 120°C.
Dann wird der Feststoff isoliert und in An- oder Abwesenheit der
Elektronendonatorverbindung erneut mit TiCl4 umgesetzt,
danach abgetrennt und mit Aliquots eines Kohlenwasserstoffs chloridionenfrei
gewaschen.
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In
der festen Katalysatorkomponente liegt die Titanverbindung, ausgedrückt als
Ti, im allgemeinen in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-% vor. Die
Menge an Elektronendonatorverbindung, die an der festen Katalysatorkomponente
fixiert bleibt, beträgt
im allgemeinen 5 bis 20 Mol-%, bezogen auf das Magnesiumdihalogenid.
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Als
Titanverbindungen für
die Herstellung der festen Katalysatorkomponente kann man die Halogenide
und die Halogenidalkoholate des Titans verwenden. Bevorzugt ist
Titantetrachlorid.
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Die
oben beschriebenen Umsetzungen führen
zur Bildung eines Magnesiumhalogenids in aktiver Form. In der Literatur
sind andere Umsetzungen bekannt, die ausgehend von anderen Magnesiumverbindungen
als Halogeniden, wie z.B. Magnesiumcarboxylaten, zur Bildung von
Magnesiumhalogenid in aktiver Form führen.
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Die
aktive Form von Magnesiumhalogenid in der festen Katalysatorkomponente
ist dadurch zu erkennen, daß im
Röntgenspektrum
der Katalysatorkomponente der im Spektrum des nicht aktivierten
Magnesiumhalogenids (mit einer Oberfläche von weniger als 3 m2/g) erscheinende intensivste Reflex nicht
mehr vorhanden ist, aber stattdessen ein Halo aufweist, dessen maximale
Intensität
gegenüber
dem intensivsten Reflex des nicht aktivierten Magnesiumdihalogenids
verschoben ist, oder dadurch, daß der intensivste Reflex eine
um mindestens 30% größere Halbwertsbreite
als der intensivste Reflex, der im Spektrum des nicht aktivierten
Magnesiumhalogenids erscheint, aufweist. Am aktivsten sind diejenigen
Formen, bei denen im Röntgenspektrum der
festen Katalysatorkomponente das oben erwähnte Halo erscheint.
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Unter
den Magnesiumhalogeniden ist Magnesiumchlorid bevorzugt. Im Fall
der aktivsten Formen von Magnesiumchlorid zeigt das Röntgenspektrum
der festen Katalysatorkomponente ein Halo anstelle des Reflexes, der
im Spektrum des nicht aktivierten Magnesiumchlorids bei 2,56 Å erscheint.
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Zu
den als Cokatalysatoren verwendeten Aluminiumalkylverbindungen gehören die
Aluminiumtrialkyle, wie Aluminiumtriethyl, Aluminiumtriisobutyl,
Aluminium-tri-n-butyl,
und lineare und cyclische Aluminiumalkylverbindungen mit zwei oder
mehr Al-Atomen, die über
N- oder O-Atome
oder SO4– oder SO3-Gruppen
aneinander gebunden sind.
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Die
Aluminiumalkylverbindung wird im allgemeinen in einer solchen Menge
verwendet, daß das Al/Ti-Verhältnis 1
bis 1000 beträgt.
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Zu
den Elektronendonatorverbindungen, die als externe Donatoren verwendet
werden können,
gehören
Ester aromatischer Säuren,
wie Benzoesäurealkylester,
und insbesondere Siliciumverbindungen mit mindestens einer Si-OR-Bindung,
wobei R für
einen Kohlenwasserstoffrest steht.
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Beispiele
für Siliciumverbindungen
sind (tert-Butyl) 2Si (OCH3) 2, (Cyclohexyl) (methyl) Si (OCH3) 2, (Phenyl) 2Si (OCH3) 2 und (Cyclopentyl) 2Si (OCH3) 2. 1,3-Diether
der oben beschriebenen Formeln können ebenfalls
mit Vorteil verwendet werden. Wenn es sich bei dem internen Donator
um einen dieser Diether handelt, kann man die externen Donatoren
weglassen.
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Wie
bereits gesagt, kann das Polymerisationsverfahren in mindestens
zwei sequentiellen Schritten durchgeführt werden, wobei man die Komponenten
A) und B) in separaten aufeinanderfolgenden Schritten herstellt,
wobei man in jedem Schritt außer
dem ersten Schritt in Gegenwart des im vorhergehenden Schritt gebildeten
Polymers und des im vorhergehenden Schritt verwendeten Katalysators
arbeitet. Der Katalysator wird im allgemeinen nur im ersten Schritt
zugegeben, hat jedoch eine so hohe Aktivität, daß er für alle nachfolgenden Schritte
noch aktiv ist.
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Vorzugsweise
wird die Komponente A) vor der Komponente B) hergestellt.
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Die
Regulierung des Molekulargewichts erfolgt mit bekannten Reglern,
insbesondere Wasserstoff.
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Durch
richtige Bemessung der Konzentration des Molekulargewichtsreglers
in den relevanten Schritten erhält
man die oben beschriebenen MFR- und [η]-Werte.
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Das
gesamte Polymerisationsverfahren, das kontinuierlich oder diskontinuierlich
sein kann, wird nach bekannten Techniken und in der Flüssigphase,
gegebenenfalls in Gegenwart von inertem Verdünnungsmittel, oder in der Gasphase
oder nach Flüssigkeit/Gas-Mischtechniken durchgeführt. Vorzugsweise
führt man
den Propylencopolymerisationsschritt bzw. die Propylencopolymerisationsschritte
zur Herstellung der Komponente A) in flüssigem Propylen als Verdünnungsmittel
und die anderen Polymerisationsschritte in der Gasphase durch. Dabei
sind abgesehen vom Abgasen nicht umgesetzter Monomere im allgemeinen
keine Zwischenschritte erforderlich.
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Die
Reaktionszeit, der Reaktionsdruck und die Reaktionstemperatur der
beiden Schritte sind nicht kritisch, jedoch beträgt die Temperatur am besten
20 bis 100°C.
Man kann bei Normaldruck oder Überdruck
arbeiten.
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Die
Katalysatoren können
mit kleinen Olefinmengen vorkontaktiert werden (Vorpolymerisation).
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Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
sind auch durch separate Herstellung der Komponenten A) und B) mit
den gleichen Katalysatoren und weitgehend unter den gleichen Polymerisationsbedingungen wie
oben erläutert
(außer
daß man
kein gänzlich
sequentielles Polymerisationsverfahren durchführt, sondern die Komponenten
und Fraktionen in separaten Polymerisationsschritten herstellt)
und anschließendes
mechanisches Vermischen der Komponenten und Fraktionen in schmelzflüssigem oder
erweichtem Zustand erhältlich.
Hierfür
können
herkömmliche
Mischapparaturen, wie Schneckenextruder, insbesondere Doppelschneckenextruder,
verwendet werden.
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Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
können
außerdem
in der Technik gemeinhin eingesetzte Additive enthalten, wie Antioxidantien,
Lichtschutzmittel, Wärmestabilisatoren,
Nukleierungsmittel, Farbmittel und Füllstoffe.
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Insbesondere
erbringt der Zusatz von Nukleierungsmitteln eine beträchtliche
Verbesserung wichtiger physikalisch-chemischer Eigenschaften, wie
Biegemodul, Wärmeformbeständigkeit
(HDT, Heat Distortion Temperature), Streckspannung und Transparenz.
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Typische
Beispiele für
Nukleierungsmittel sind Benzoesäure-tert-butylester
und die 1,3- und 2,4-Dibenzylidensorbitole.
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Die
Nukleierungsmittel werden den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorzugsweise
in Mengen im Bereich von 0,05 bis 2 Gew.-% und besonders bevorzugt
0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, zugegeben.
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Die
Zugabe anorganischer Füllstoffe,
wie Talk, Calciumcarbonat und Mineralfasern, erbringt ebenfalls eine
Verbesserung einiger mechanischer Eigenschaften, wie Biegemodul
und HDT. Talk kann auch nukleierend wirken.
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Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
eignen sich besonders gut für
die Herstellung von Flaschen und Behältern mit verbesserter Schlagzähigkeit
und hervorragenden optischen Eigenschaften. Derartige Flaschen und
Behälter
können
ein- oder mehrschichtig sein und gegebenenfalls Schichten aus anderen thermoplastischen
oder elastomeren Polymeren enthalten.
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Ein
bevorzugtes Verfahren zur Herstellung dieser Flaschen und Behälter ist
das Extrusionsblasformen.
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Bei
diesem Verfahren, das in der einschlägigen Technik gut bekannt ist,
wird ein Vorformling extrudiert, welcher dann mit Gas (Luft) so
weit ausgeblasen wird, daß er
auf der Innenfläche
einer Form haftet, wodurch man die Flasche oder den Behälter erhält.
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Einzelheiten
sind in den folgenden Beispielen angeführt, die die vorliegende Erfindung
erläutern
sollen, ohne sie einzuschränken.
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FESTE KATALYSATORKOMPONENTE
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Bei
der bei der Polymerisation verwendeten festen Katalysatorkomponente
handelt es sich um eine auf Magnesiumchlorid geträgerte hoch
stereospezifische Ziegler-Natta-Katalysator-Komponente, die folgendermaßen hergestellt
wird.
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In
einen mit Stickstoff gespülten
500-ml-Vierhalskolben wurden bei 0°C 250 mL TiCl
4 eingetragen.
Unter Rühren
wurden 10,0 g mikrokugelförmiges
MgCl
2*2,8C
2H
5OH (hergestellt nach dem Verfahren gemäß Bsp. 2
der
US-PS 4,399,054 ,
aber bei 3000 U/min anstelle von 10000 U/min) und 7,4 mmol 9,9-Bis(methoxymethyl)fluoren
zugegeben. Die Temperatur wurde auf 100°C erhöht und 120 min beibehalten.
Dann wurde der Rührer
abgestellt, das feste Produkt absetzen gelassen und die überstehende
Flüssigkeit
abgehebert. Nach Zugabe von 250 mL frischem TiCl
4 wurde
die Mischung 60 min bei 120°C
umgesetzt, wonach die überstehende
Flüssigkeit abgehebert
wurde. Der Feststoff wurde sechsmal (6 × 100 mL) bei 60°C mit wasserfreiem
Hexan gewaschen. Schließlich
wurde der Feststoff unter Vakuum getrocknet und analysiert. Die
erhaltene feste Katalysatorkomponente enthielt 3,5 Gew.-% Ti und
18,1 Gew.-% 9,9-Bis-(methoxymethyl)fluoren.
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KATALYSATORSYSTEM
UND VORPOLYMERISATIONSBEHANDLUNG
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Vor
dem Eintragen in die Polymerisationsreaktoren wird die oben beschriebene
feste Katalysatorkomponente bei 15°C über einen Zeitraum von 30 Minuten
mit Aluminiumtriethyl (TEAL) in einer solchen Menge, daß das TEAL/Ti-Molverhältnis gleich
300 ist, kontaktiert.
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Das
Katalysatorsystem wird dann einer Vorpolymerisation unterworfen,
indem man es etwa 9 Minuten bei 20°C in flüssigem Propylen suspendiert
hält, bevor
es in den ersten Polymerisationsreaktor eingetragen wird.
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BEISPIELE 1-2
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Angewandte Analysenmethoden.
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Die
in der folgenden Tabelle aufgeführten
Werte werden mit Hilfe der folgenden Testmethoden erhalten.
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Schmelzflußrate MFR
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Bestimmt
gemäß ASTM D
1238, Condition L.
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Ethylengehalt der Polymere
(C2-Gehalt)
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Bestimmt
mittels IR-Spektroskopie.
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Molverhältnisse
der Einsatzgase
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Bestimmt
mittels Gaschromatographie.
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Biegemodul
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Bestimmt
gemäß ISO 178.
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Duktil-Spröd-Übergangstemperatur
(D/S)
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Bestimmt
gemäß der internen
Methode MA 17324, die auf Anfrage erhältlich ist.
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Gemäß dieser
Methode wird die biaxiale Schlagzähigkeit durch Schlag mit einem
automatischen, computergestützten
Schlaghammer bestimmt.
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Die
kreisrunden Prüfkörper werden
durch Ausschneiden mit einem kreisrunden Handstanzer (Durchmesser
38 mm) erhalten. Sie werden über
einen Zeitraum von mindestens 48 Stunden bei 23°C und 50 RF konditioniert und
dann 1 Stunde in ein Temperaturbad bei der Prüftemperatur gelegt.
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Die
Kraft-Zeit-Kurve wird bei Schlag mit einem Schlaghammer (5,3 kg,
halbkreisförmiger
Aufschlag mit ½ Zoll
Durchmesser) auf einen auf einem Ringträger aufliegenden kreisrunden
Prüfkörper ermittelt.
Man verwendet eine Maschine der Bauart CEAST 6758/000 Modell Nr.
2.
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Die
D/S-Übergangstemperatur
ist diejenige Temperatur, bei der 50% der Proben bei Schlag mit
einem aus einer vorgegebenen Höhe
fallenden Fallhammer mit vorgegebenem Gewicht fragilen Bruch erfahren.
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Herstellung der Prüfscheiben
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Scheiben
für die
D/S-Bestimmung mit den Abmessungen 127 × 127 × 1,5 mm werden gemäß der internen
Methode MA 17283 hergestellt; Scheiben für die Trübungsmessung mit einer Dicke
von 1 mm werden durch Spritzgießen
gemäß der internen
Methode MA 17335 mit einer Spritzgußzeit von 1 Sekunde, einer
Temperatur von 230°C
und einer Formtemperatur von 40°C
hergestellt; alle diese Methoden sind auf Anfrage erhältlich.
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Methode MA 17283
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Die
Spritzgießmaschine
ist vom Typ Negri Bossi (NB 90) mit einer Schließkraft von 90 Tonnen. Die Form
ist eine rechteckige Scheibe (127 × 127 × 1,5 mm). Die Hauptverfahrensparameter
sind nachstehend aufgeführt:
Gegendruck
(bar): | 20 |
Einspritzzeit
(s): | 3 |
Maximaler
Einspritzdruck (MPa): | 14 |
Hydraulischer
Einspritzdruck (MPa): | 6-3 |
Erster
hydraulischer Haltedruck (MPa): | 4±2 |
Erste
Haltezeit (s): | 3 |
Zweiter
hydraulischer Haltedruck (MPa): | 3±2 |
Zweite
Haltezeit (s) : | 7 |
Abkühlzeit (s): | 20 |
Formtemperatur
(°C): | 60 |
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Die
Schmelzetemperatur liegt zwischen 220 und 280°C.
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Methode MA 17335
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Die
Spritzgießmaschine
ist vom Typ Battenfeld BA 500CD mit einer Schließkraft von 50 Tonnen. Die Einpreßform führt zur
Ausformung von zwei Scheiben (jeweils 55 × 60 × 1 mm).
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Trübung an
Scheibe
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Bestimmt
gemäß der internen
Methode MA 17270, die auf Anfrage erhältlich ist.
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Die
Scheiben werden 24 Stunden bei RF 50±5% und 23+1°C konditioniert.
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Als
Apparatur dient ein Farbmeßgerät D25P-9
von Hunter. Das Meß-
und Auswertungsprinzip sind in der Norm ASTM-D1003 angegeben.
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Die
Apparatur wird ohne Prüfkörper kalibriert,
wonach die Kalibrierung mit einem Trübungsstandard überprüft wird.
Die Trübungsmessung
wird an fünf
Scheiben durchgeführt.
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Trübung an
Folie
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Bestimmt
an 50 μm
dicken Folien aus der Testzusammensetzung, hergestellt wie nachstehend
beschrieben. Die Messung wird an einem aus dem Mittenbereich der
Folie ausgeschnittenen 50 × 50
mm großen Stück vorgenommen.
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Als
Instrument für
die Prüfung
dient ein Gardner-Photometer
mit Trübungsmesser
UX-10 mit G.E.-1209-Lampe
und Filter C. Zur Kalibrierung des Instruments wird eine Messung
ohne Probe (0% Trübung) und
eine Messung mit unterbrochenem Lichtstrahl (100% Trübung) durchgeführt.
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Herstellung der Folien-Prüfkörper
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Durch
Extrusion jeder Testzusammensetzung in einem Collin-Einscheckenextruder
(Länge/Durchmesser-Verhältnis der
Schnecke: 25) bei einer Folienziehgeschwindigkeit von 7 m/min und
einer Schmelzetemperatur von 210–250°C wurden einige Folien mit einer
Dicke von 50 μm
hergestellt. Jede erhaltene Folie wird auf eine 1000 μm dicke Folie
aus einem Propylenhomopolymer mit einem Isotaktizitätsindex
von 97 und einem MFR-L-Wert von 2 g/10 min gelegt. Die übereinandergelegten
Folien werden in einer Carver-Presse bei 200°C unter einer Last von 9000
kg, die 5 Minuten aufrechterhalten wird, miteinander verbunden.
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Die
erhaltenen Laminate werden mit einem Folienverstreckungsgerät TM Long
bei 150°C
längs und quer,
d.h. biaxial, um den Faktor 6 verstreckt, was eine 20 μm dicke Folie
(18 μm Homopolymer
+ 2 μm Testzusammensetzung)
ergab.
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Aus
den Folien werden 2 × 5
cm große
Prüfkörper ausgeschnitten.
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Glanz an Folie
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Bestimmt
an den gleichen Prüfkörpern wie
für die
Trübung.
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Als
Instrument für
die Prüfung
dient ein Zehntner-Photometer
Modell 1020 für
Einfallsmessungen. Zur Kalibrierung wird eine Messung bei einem
Einfallswinkel von 60° an
Schwarzglas mit einem Standardglanz von 96,2% und eine Messung bei
einem Einfallswinkel von 45°C
an Schwarzglas mit einem Standardglanz von 55,4 vorgenommen.
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Eigenschaften
der Flaschen
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- Gewicht: 35 g;
- Höhe:
240 mm;
- Bodendurchmesser: 38 mm;
- Öffnungsdurchmesser:
33 mm.
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Derartige
Flaschen werden durch Extrusionsblasformen hergestellt.
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Bruchhöhe bei +4°C
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Normprüfmethode
für Fallschlagzähigkeit
von blasgeformten thermoplastischen Behältern. ASTM D 2463-95.
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Verfahrensweise
B.
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Zur
Bestimmung der mittleren Versagenshöhe der Prüfkörper dient die sogenannte „Up-and-Down"- oder „Bruceton-Staircase"-Methode. Dabei läßt man einen
Satz Prüfkörper aus
verschiedenen Höhen
fallen, wobei die Fallhöhe
je nach dem mit dem zuletzt getesteten Prüfkörper erhaltenen Ergebnis vergrößert oder verkleinert
wird; d.h. bei Versagen des vorhergehenden Prüfkörpers wird die Fallhöhe verkleinert,
und bei Nichtversagen des vorhergehenden Prüfkörpers wird die Fallhöhe vergrößert.
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Berechnung/Verfahrensweise
B.
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Mittlere
Fallhöhe:
- h = h0 + d ( (A/N) +/-½)
- h = mittlere Fallhöhe
- d = Höhen-
oder Fallinkrement
- N = Zahl von Versagens- bzw. Nichtversagensfällen; es wird immer die kleinere
Zahl genommen
- h0 = kleinste Höhe,
bei der ein N eintritt, und
- A = Σi–k I=0 ini, worin h0,
h1, h2, h3 usw. für
die Höhen
in progressiver Größenreihenfolge
im Bereich von Höhen, bei
denen N eintritt, stehen, i für
den tiefgestellten Index von h steht und n für die auf dem Niveau von i
relevante Zahl von Versagens- bzw.
Nichtversagensfällen
steht. Das Minuszeichen wird in der Klammer zur Berechnung von h
verwendet, wenn N sich auf Versagensfälle bezieht, und das Pluszeichen
wird verwendet, wenn N sich auf Nichtversagensfälle bezieht.
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Höchstlast
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Hierbei
handelt es sich um die maximale Druckkraft, bevor die Wände der
Flaschen kollabieren (sich einbeulen).
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Trübung an
Flaschen
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Bestimmt
gemäß ASTM-Norm
1003.
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Fischaugenzahl
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Bestimmt
gemäß der internen
Methode MA 17108, die auf Anfrage erhältlich ist.
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Auf
einem Collin-Einschneckenlaborextruder 30×25 D wird eine 50-μm-Probegießfolie erhalten.
Dann wird die Fischaugendichte der Folie für jede Klasse (Größe) durch
Analyse einer repräsentativen
Folienmenge durch Projektion (Projektor Neo Solex 1000 mit 1000-W-Lampe
und Objektiv Neo Solex F 300 oder Äquivalent) auf eine standardmäßige weiße Plantafel,
die in einem festen Abstand vom Projektor aufgestellt ist und Standardableseziele
(die sogenannten „sizing
lines" oder „Gelklassen") angibt, oder alternativ
dazu mit Hilfe einer Sekundärtechnik,
wie einer automatischen optischen Abtastvorrichtung (auf CCD-Kamera-Basis),
die gegen die oben beschriebene primäre oder „Projektor"-Verfahrensweise zu kalbrieren und zu
validieren ist, bestimmt.
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Hexanlöslicher
Anteil an Folie
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Bestimmt
gemäß FDA 177,
1520, durch Suspendieren eines 100 μm dicken Folien-Prüfkörpers der
zu analysierenden Zusammensetzung in einem Überschuß von Hexan in einem Autoklaven
bei 50°C über einen Zeitraum
von 2 Stunden. Dann wird das Hexan abgedampft und der getrocknete
Rückstand
gewogen.
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Schmelzpunkt, Kristallisationstemperatur
und Schmelzenthalpie
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Bestimmt
durch DSC (Differentialkalorimetrie).
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In Xylol lösliche und
unlösliche
Fraktion
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Diese
Werte wurden folgendermaßen
bestimmt.
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In
einen Glaskolben mit Kühler
und Magnetrührer
werden 2,5 g Polymer und 250 cm3 Xylol eingetragen.
Die Temperatur wird innerhalb von 30 Minuten auf den Siedepunkt
des Lösungsmittels
erhöht.
Die so erhaltene klare Lösung
wird dann unter Rühren
noch 30 Minuten unter Rückfluß gehalten.
Dann wird der verschlossene Kolben 30 Minuten in einem Eis/Wasser-Bad
und 30 Minuten in einem auf 25°C temperierten
Wasserbad gehalten. Der so gebildete Feststoff wird auf Schnellfilterpapier
abfiltriert. 100 cm3 der filtrierten Flüssigkeit
werden in einen tarierten Aluminiumbehälter gegeben, der unter Stickstoffstrom
auf einer Heizplatte erhitzt wird, um das Lösungsmittel abzudampfen. Dann
wird der Behälter
in einem 80°C
heißen
Ofen unter Vakuum gehalten, bis Gewichtskonstanz erreicht ist. Dann
wird der Gewichtsprozentanteil des Polymers, der bei Raumtemperatur
in Xylol löslich
ist, berechnet. Der Gewichtsprozentanteil des Polymers, der bei
Raumtemperatur in Xylol unlöslich
ist, wird als der Isotaktizitätsindex
des Polymers erachtet. Dieser Wert stimmt weitgehend mit dem durch
Extraktion mit siedendem n-Heptan bestimmten Isotaktizitätsindex überein,
welcher definitionsgemäß den Isotaktizitätsindex
von Polypropylen darstellt.
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Intrinsische Viskosität (I.V.)
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Bestimmt
in Tetrahydronaphthalin bei 135°C.
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Die
Polymerisationsverfahrensbedingungen und die Eigenschaften der erfinungsgemäßen Produkte sind
in der Tabelle aufgeführt.
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POLYMERISATION
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Die
Polymerisationsläufe
wurden kontinuierlich in zwei hintereinandergeschalteten Reaktoren
mit Vorrichtungen zur Überführung des
Produkts aus einem Reaktor in den unmittelbar daneben liegenden
durchgeführt.
Der erste Reaktor ist ein Flüssigphasenreaktor
und der zweite ein Wirbelschicht-Gasphasenreaktor.
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Sofern
nicht anders vermerkt, wurden Temperatur und Druck über den
Reaktionsverlauf konstant gehalten. Als Molekulargewichtsregler
wurde Wasserstoff verwendet.
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Die
Gasphase (Propylen, Ethylen und Wasserstoff) wird kontinuierlich
mittels Gaschramotgraphie analysiert.
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Am
Ende des Laufs wurde das Pulver ausgetragen, nach bekannten Techniken
stabilisiert, unter einem Stickstoffstrom im Ofen bei 60°C getrocknet
und granuliert.
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Das
Produkt kann durch Zugabe von 2000 ppm DBS (Dibenzylidensorbitol)
vor dem Granulieren nukleiert werden. Eine derartige Zugabe wird
insbesondere bei den Trübungsmessungen
zu unterwerfenden Proben vorgenommen.
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Anmerkungen
zur Tabelle.
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FPR
= Flüssigphasenreaktor;
Split = Gewichtsanteil des im angegebenen Reaktor produzierten Polymers;
GPR = Gasphasenreaktor; C2-/(C2-+C3-) = Molverhältnis von zugeführtem Ethylen
zu zugeführtem Ethylen
plus zugeführtem
Propylen; I.V. = intrinsische Viskosität; XLA I.V. = intrinsische
Viskosität
der xylollöslichen
Fraktion; XUA I.V. = intrinsische Viskosität der xylolunlöslichen
Fraktion.