WO2013120984A1 - Method for producing high-molecular-weight polyisobutylene - Google Patents

Method for producing high-molecular-weight polyisobutylene Download PDF

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WO2013120984A1
WO2013120984A1 PCT/EP2013/053042 EP2013053042W WO2013120984A1 WO 2013120984 A1 WO2013120984 A1 WO 2013120984A1 EP 2013053042 W EP2013053042 W EP 2013053042W WO 2013120984 A1 WO2013120984 A1 WO 2013120984A1
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polymerization
isobutene
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temperatures
molecular weight
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PCT/EP2013/053042
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Inventor
Thomas Wettling
Stefan Hirsch
Markus Brym
Markus Weis
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Basf Se
Basf Schweiz Ag
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Classifications

    • 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
    • C08F10/04Monomers containing three or four carbon atoms
    • C08F10/08Butenes
    • C08F10/10Isobutene

Definitions

  • the present invention relates to an improved process for preparing isobutene homopolymers having a weight-average molecular weight of from 75,000 to 10,000,000 by polymerization of isobutene in the liquid phase in an inert solvent in the presence of a Lewis acid-based polymerization catalyst. Efficient and specification-specific production processes of higher molecular weight polyisobutenes usually require very low polymerization temperatures.
  • a common process for the preparation of higher molecular weight polyisobutenes is the so-called "BASF belt process", in which liquid isobutene with boron trifluoride as a polymerization catalyst and a high excess of liquid ethene on an endless steel strip of 50 to 60 cm wide leads, which is designed trough-shaped by a suitable guide and is located in a gas-tight, cylindrical housing.
  • a temperature of -104 ° C is established.
  • the heat of polymerization is thereby completely dissipated.
  • the vaporized ethene is collected, purified and recycled.
  • the resulting polyisobutenes are freed from adhering ethene and residual monomers by degassing.
  • the type of polymerization leads to a virtually complete isobutene conversion.
  • the polymerization temperature may be due to the boiling-cooling, i. be controlled simply and safely by forming large vapor passages.
  • it is a disadvantage of the BASF strip process that due to the lack of movement of the reaction mixture on the strip, there is no adequate mixing of the reaction mixture and thus no product surface renewal, which may adversely affect the product properties.
  • Boiling of the reaction mixture come when overheated areas and ethenreiche cold areas contact each other, which then leads to contamination of the reactor wall by entrainment of polymerizing reaction mixture.
  • Another disadvantage is that the inhomogeneous temperature distribution causes an undesirable broadening of the molecular weight distribution of the polymer, which is associated with unfavorable product properties.
  • Another disadvantage of the BASF belt process is that the steel strip is subject to wear and thus causes high maintenance costs.
  • Another common method for the preparation of higher molecular weight polyisobutenes is the "Oxy-slurry process" in which the polymerization is carried out at -80 to -85 ° C. in a cooling jacket provided with cooling jacket which is charged with liquid ethene
  • anhydrous aluminum chloride in methylene chloride is used, and as a result of very vigorous stirring, the polymer precipitates as a slurry consisting of small droplets, which flows via an intermediate vessel into a degassing vessel, where the slurry is steamed and treated with hot water so that the volatiles (substantially unreacted isobutene and methyl chloride) can be removed and subjected to reprocessing
  • the remaining aqueous slurry of polymer particles is worked up by removing catalyst residues, solvent residues and isobutene residues.
  • the object of the present invention was to provide an easy to carry out, efficient and economical process for the preparation of high molecular weight isobutene homopolymers, which allows a safe control of the polymerization with regard to the product parameters to be adjusted such as molecular weight, polydispersity and residual monomer content and an easily aufreininigendes and easy to handle, before In particular, a non-adhesive product before work-up supplies.
  • the polymerization should be carried out in a conventional closed reactor and in the disperse phase in a non-miscible fluid or homogeneously mixed in a miscible fluid, i. in a suitable solvent or diluent.
  • Aluminum trichloride has the disadvantage that, as a non-volatile catalyst, it hinders the subsequent purification of the polyisobutene. Reaction accelerators or chain length regulators are not used.
  • the object of the present invention has been achieved by a process for producing isobutene homopolymers having a weight-average molecular weight of from 75,000 to 10,000,000 by polymerizing isobutene in the liquid phase in an inert solvent in the presence of a Lewis acid-based polymerization catalyst is characterized in that in a polymerization reactor simultaneously
  • the polymerization is carried out at temperatures of -80 ° C to -190 ° C, (b) as inert solvent one or more d- to Cs-hydrocarbons or one or more halogenated d- to Cs-hydrocarbons or a mixture thereof used and
  • an ethylenically saturated hydrocarbon compound containing at least one oxygen atom and no abstractable proton and / or (e) carrying out the polymerization in the presence of at least one chain length regulator containing at least one tertiary olefinic carbon atom.
  • isobutene homopolymers are understood to mean those polymers which, based on the polymer, are composed of at least 98 mol%, preferably at least 99 mol%, of isobutene.
  • the isobutene source is in particular pure isobutene, which generally contains at most 0.5% by volume of residual impurities such as 1-butene, 2 Butenes, water and / or C 1 to C 4 alkanols.
  • isobutene-containing technical C4 hydrocarbon streams for example C4 raffinates, C4 cuts from isobutane dehydrogenation, C4 cuts from steam crackers and FCC crackers (fluid catalysed cracking), insofar as they are largely derived from 1, 3-butadiene contained therein are liberated.
  • Suitable technical C4 hydrocarbon streams generally contain less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm, butadiene.
  • the isobutene from such technical C4 hydrocarbon streams polymerized here largely selectively to the desired isobutene homopolymer without significant amounts of other C4 monomers are incorporated into the polymer chain.
  • the isobutene concentration in said C4 hydrocarbon commercial streams is in the range of 40 to 60 weight percent.
  • the process according to the invention can also be operated with isobutene-containing C 4 hydrocarbon streams which contain less isobutene, for example only 10 to 20% by weight.
  • the isobutene-containing monomer mixture may contain small amounts of contaminants such as water, carboxylic acids or mineral acids, without resulting in critical yield or selectivity losses. It is expedient to avoid an accumulation of these impurities by removing such pollutants from the isobutene-containing monomer mixture, for example by adsorption on solid adsorbents such as activated carbon, molecular sieves or ion exchangers.
  • the according to measure (c) to be used as a polymerization catalyst Lewis acid complexes based on iron halides, aluminum trihalides or aluminum alkylalkylhalogeniden and used as a polymerization catalyst Lewis acids in combination with organic sulfonic acids as initiators are described in detail in WO 2012/072643 A2 , which is hereby incorporated by reference.
  • the said iron halide, aluminum trihalide and aluminum alkyl halide complexes contain, in addition to the Lewis acid, a donor in the form of an organic compound having at least one ether function or one carboxylic ester function.
  • the said combination of Lewis acids, in particular boron trifluoride, iron halides, aluminum trihalides or Aluminiumalkylhalogeniden, with organic sulfonic acids as initiators contain at least one organic sulfonic acid of the general formula Z-SO3H, in which Z is a Ci-C2o-alkyl radical, Ci-C2o Haloalkyl, Cs-Cs-cycloalkyl, C6-C20-aryl or C7-C20-aralkyl; a typical such organic sulfonic acid is methanesulfonic acid.
  • a complex of boron trifluoride and a proton source is preferably used as the polymerization catalyst.
  • proton sources which the function of an activator or moderator in the catalyst complex are suitable, especially ethers, in particular C 1 to C 4 dialkyl ethers such as diethyl ether, and alcohols, in particular low molecular weight monohydric aliphatic alcohols.
  • the polymerization catalyst used is a complex of boron trifluoride and a C 1 to C 3 alkanol, for example. Methanol, ethanol, n-propanol or isopropanol. It can be used as proton source and mixtures of said ethers and / or alcohols.
  • the boron trifluoride and the proton source can be premixed and already added as an action ready complex in the polymerization reactor.
  • the boron trifluoride gaseous, liquid or dissolved in an inert solvent or diluent, for example in an inert solvent according to measure (b)] and the proton source may also be supplied separately to the polymerization medium.
  • the amount of polymerization catalyst to be used depends essentially on the type of catalyst and on the reaction conditions, in particular the reaction temperature and the desired molecular weight of the polymer. It can be determined by means of fewer random tests for the respective reaction system.
  • the polymerization catalyst in amounts of 0.0001 to 1 wt .-%, in particular 0.0005 to 0.5 wt .-%, especially 0.001 to 0.1 wt .-%, each based on the Lewis acid Component or boron trifluoride portion in the catalyst complex and on isobutene used.
  • the proton source can be used in substoichiometric, stoichiometric or superstoichiometric amounts in relation to boron trifluoride.
  • Typical molar ratios of proton source to boron trifluoride are in the range of 0.3: 1 to 3: 1, in particular 0.5: 1 to 2: 1, especially 0.7: 1 to 1, 3: 1 (in each case based on 1 Proton equivalent of the proton source).
  • the amount of proton source according to measure (c) can also influence the adjustment of the molecular weight of the isobutene homopolymer to be achieved and with the targeted adjustment of its molecular weight serve.
  • the isobutene homopolymers prepared by the process according to the invention preferably have a weight-average molecular weight (M w ) of from 150,000 to 8,000,000, in particular from 250,000 to 6,000,000, especially from 400,000 to 5,000,000.
  • M w weight-average molecular weight
  • M n number average molecular weight (determined by gel permeation chromatography) of from 25,000 to 2,000,000, particularly preferably from 45,000 to 1,500,000, in particular from 55,000 to 1,000,000, especially from 65,000 to 750,000.
  • the polymerization process according to the invention is carried out in the liquid polymerization medium at temperatures of -80.degree. C. to -190.degree.
  • temperatures near the lower limit of the above temperature range and at -130 ° C to -190 ° C, especially at less than -160 ° C to -185 ° C, especially at - 165 ° C to -180 ° C, in a typical procedure at -168 ° C to -173 ° C.
  • the process is carried out at temperatures of -100 ° C to -150 ° C, preferably at -105 ° C to -147 ° C, especially at -1 10 ° C to -140 ° C, in particular at -1 15 ° C to -135 ° C, in a typical procedure at -120 ° C to -130 ° C, by.
  • the controlled low polymerization temperatures have an advantageous effect on the product properties.
  • the temperature setting during the precooling of the starting materials used, in particular the isobutene may also influence the course of the polymerization and the results obtained;
  • the isobutene to be used is usually cooled to temperatures of from -70.degree. C. to -140.degree. C., in particular to -70.degree. C. to -100.degree.
  • the cooling of the reaction medium to the above-mentioned temperatures is advantageously carried out by external cooling.
  • the polymerization medium is brought to the required cryogenic temperature by means of a separate cooling circuit and kept there during the polymerization.
  • the separated cooling circuit which is structurally usually implemented as an outer cooling jacket to the polymerization, is usually operated with liquid nitrogen or liquefied air as a coolant.
  • the polymerization is generally carried out at a pressure of 500 mbar to 5 bar, in particular at a pressure of 800 mbar to 2 bar.
  • the polymerization reactor is operated at or near the ambient pressure (normal pressure).
  • a slight overpressure may provide benefits for some of the possible inert solvents.
  • a procedure of polymerization with overpressure is possible in principle, bring higher pressures, especially those above 5 bar, in general, no additional advantages.
  • certain inert solvents or mixtures of such inert solvents are used in the liquid polymerization medium.
  • inert solvents are understood to mean not only fluids in which isobutene dissolves homogeneously in the liquid phase, but also fluids with which isobutene is immiscible and is present in dispersed form.
  • Suitable inert solvents are suitable for a C 1 to C 8 hydrocarbons, preferably C 1 to C 8 hydrocarbons, in particular C 2 to C 4 hydrocarbons, which are usually saturated or simply ethylenically unsaturated and are generally linear or slightly branched structure.
  • C 1 to C 8 hydrocarbons preferably C 1 to C 8 hydrocarbons, in particular C 2 to C 4 hydrocarbons, which are usually saturated or simply ethylenically unsaturated and are generally linear or slightly branched structure.
  • they must not polymerize themselves under the reaction conditions of the present invention; they usually have only primary and / or secondary olefinic carbon atoms.
  • C to Cs-hydrocarbons are methane, ethane, ethene, propane, propene, n-butane, isobutane, n-pentane, 2-methylbutane, 2,3-dimethylbutane, 2-methylpentane, 3-methylpene tan, 3-ethylpentane, 2,2-dimethylpentane, 2,3-dimethylpentane, 2,4-dimethylpentane, 2-methyl-hexane, 3-methylhexane, 3-ethyl-2-methylpentane, 2,2-dimethylhexane, 2,3-dimethylhexane, 3,3-dimethylhexane, 4-methylheptane, 2,2,3-trimethylpentane and 3-methylheptane.
  • halogenated C 1 to C 5 hydrocarbons preferably halogenated C 1 to C 8 hydrocarbons, in particular fluorinated and / or chlorinated C 1 to C 8 or C 1 -hydrocarbons, such as methyl chloride, methyl fluoride, difluoromethane, dichloromethane , Fluoroethane, 1-fluoropropane, 1, 1, 1, 2,3,3,3-
  • Hydrocarbons or mixtures of one or more d- to Cs or d- to Cs- hydrocarbons and one or more halogenated C to d or Cs or Cs hydrocarbons are used.
  • the measure used as measure (b) as the inert solvent is ethane, ethene, propane, propene, n-butane, isobutane or a mixture thereof.
  • the measure used as measure (b) as the inert solvent is 1,1,1,3,3,3,3-heptafluoropropane, octafluoropropane or a mixture thereof.
  • the weight ratio of isobutene to the inert solvents according to measure (b) in the polymerization reactor is generally 1: 0.1 to 1:50, preferably 1: 0.1 to 1:40, especially 0.1: 1 to 1: 20, in particular 1: 0.5 to 1: 10.
  • the polymerization is carried out in the presence of one or more reaction accelerators.
  • a reaction accelerator is a compound which, under the chosen polymerization conditions, influences and thus controls the catalytic activity of the boron trifluoride in the desired manner.
  • Such reaction accelerators are saturated hydrocarbon compounds which contain at least one oxygen atom, preferably as an ether oxygen atom or as part of a carbonyl function.
  • the polymerization is carried out as measure (d) in the presence of at least one reaction accelerator selected from ketones, aldehydes, ethers, acetals and hemiacetals.
  • reaction accelerators are low molecular weight compounds having 1 to 40, in particular 1 to 16, especially 1 to 8 carbon atoms; their structure can be open-chain or cyclic; they may be aliphatic, aromatic or heteroaromatic in nature.
  • Typical representatives of such reaction accelerators are ketones such as acetone, butanone, cyclohexanone, acetophenone or benzophenone, aldehydes such as formaldehyde, trioxane, paraformaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, benzaldehyde, cyclohexylaldehyde or glyoxal, dialkyl ethers such as dimethyl ether, diethyl ether or di-n butyl ethers, cyclic ethers such as tetrahydrofuran or dioxane, as well as acetals and hemiacetals, which are prepared by reacting the abovementioned ketones and aldehydes with alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol. nol, n-butanol, isobutanol, sec-butan
  • reaction accelerators may most advantageously be used together with one or more medium-molecular weight alcohols, in particular monohydric aliphatic, cycloaliphatic or araliphatic alcohols, especially C 4 -C 10 -alcohols, eg. n-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert. Butanol, n-pentanol, n-hexanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, n-decanol, 2-propylheptanol, cyclohexanol or benzyl alcohol.
  • medium-molecular weight alcohols in particular monohydric aliphatic, cycloaliphatic or araliphatic alcohols, especially C 4 -C 10 -alcohols, eg. n-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert. Butanol,
  • such medium molecular weight alcohols act similarly to the low molecular weight alcohols used as proton source according to measures (c) as activators or moderators in the catalyst complex, but usually with a weaker activating effect; on the other hand, they act as solvents for the reaction accelerators.
  • aldehydes or ketones are used as reaction accelerators, the abovementioned medium molecular weight alcohols as well as some of the low molecular weight alcohols mentioned can form with these acetals or hemiacetals or ketals (ketone acetals) which likewise act as reaction accelerators.
  • formaldehyde as a reaction accelerator, a corresponding alcoholic solution, for.
  • the reaction accelerator itself is normally used in amounts of from 0.0001 to 1% by weight, preferably from 0.0003 to 0.75% by weight, in particular from 0.0005 to 0.5% by weight, in particular from 0.001 to 0, 1 wt .-%, each based on isobutene used.
  • the polymerization is carried out in the presence of at least one chain length regulator which normally represents an ethylenically unsaturated system and contains one or more tertiary olefinic carbon atoms, optionally in addition to one or more primary and / or secondary olefinic carbon atoms.
  • chain length regulators are mono- or polyethylenically unsaturated hydrocarbons having 5 to 30, in particular 5 to 20, especially 5 to 16 carbon atoms; their structure can be open-chain or cyclic.
  • Typical representatives of such chain length regulators are isoprene (2-methyl-1,3-butadiene), 2-methyl-2-butene, diisobutene, triisobutene, tetraisobutene and 1-methylcyclohexene.
  • the polymerization is carried out as measure (e) in the presence of isoprene and / or diisobutene as chain length regulators.
  • Diisobutene (isooctene) is usually understood to mean the mixture of isomers of 2,4,4-trimethyl-1-pentene and 2,4,4-trimethyl-2-pentene; Of course, the individually used isomers 2,4,4-trimethyl-1-pentene and 2,4,4-trimethyl-2-pentene also act as chain length regulators according to measure (e).
  • the amount of chain length regulators used according to the invention allows the molecular weight of the isobutene homopolymers produced to be adjusted in a simple manner: the higher the amount of chain length regulators, the lower the molecular weight generally becomes.
  • the chain length regulator controls Usually, the molecular weight is replaced by the fact that sooner or later it will be incorporated into the polymer chain, leading to chain termination at this point.
  • the chain length regulator is normally used in amounts of from 0.0001 to 2% by weight, in particular from 0.0005 to 1% by weight, in particular from 0.001 to 0.5% by weight, based in each case on isobutene used.
  • the process according to the invention for the preparation of isobutene homopolymers can be carried out batchwise or continuously.
  • the polymerization conditions for the process according to the invention are chosen such that the isobutene used in the polymerization onsreaktor with a conversion of at least 90%, in particular of at least 95%, especially of at least 99%, to isobutene homopolymers having a weight average molecular weight of 75,000 to 10,000,000 is implemented.
  • an advantageous embodiment of the inventive method is that in a separate vessel, the starting material isobutene or an isobutene-containing hydrocarbon mixture together with the proton source, in particular a C 1 to C 3 alkanol, and together with one or more reaction accelerators, in particular selected from Ketonen, aldehydes, ethers, acetals and hemiacetals, and / or one or more chain length regulators, in particular selected from isoprene and diisobutene, premixed and in the polymerization reactor to the cooled to the polymerization temperature inert solvent containing the boron trifluoride. It is also particularly advantageous to cool this mixture before it is added to the polymerization reactor.
  • the proton source in particular a C 1 to C 3 alkanol
  • reaction accelerators in particular selected from Ketonen, aldehydes, ethers, acetals and hemiacetals
  • chain length regulators in particular selected from isoprene and diisobut
  • This isobutene-containing mixture is added to the polymerization reactor so that the desired polymerization temperature can be kept constant by the external cooling.
  • a rapid and complete mixing of the isobutene in the continuous phase is crucial for an effective temperature control and thus for the success of the process.
  • Evaporating nitrogen from the external cooling can then either be re-liquefied in a closed circuit or - without having to carry out a cleaning - be conducted into the environment. With renewed liquefaction of the recirculated nitrogen stream, the low temperature of the vaporized nitrogen can be used advantageously and thus recovered.
  • Dispensing with the feedback the cold energy of the gaseous nitrogen for other cooling purposes, for. B. for the cooling of the degassed end product can be used.
  • liquid nitrogen or liquefied air when working in the range of a polymerization temperature of -100 ° C to -150 ° C, other external coolants can also be used, for example based on halogenated hydrocarbons.
  • the workup of the isobutene homopolymers produced in the process according to the invention with a weight-average molecular weight of 75,000 to 10,000,000 is usually carried out by discharging the product from the polymerization reactor and - optionally after a suitable pretreatment - by thermal purification of the product.
  • the discharge takes place advantageously at the lowest possible temperatures.
  • the discharge from the reactor can be carried out, for example, by means of a mechanical discharge device such as a discharge screw.
  • the isobutene homopolymers produced in the polymerization reactor are discharged from the polymerization reactor at temperatures of less than -80 ° C.
  • the thermal cleaning after discharge of the product from the polymerization reactor is advantageously carried out in the industrial scale of the inventive method by using one or more extruders.
  • the isobutene homopolymers are heated to temperatures of more than 80 ° C., in particular more than 100 ° C.
  • the inner surface is renewed again and again for better degassing of the volatile constituents in the product, such as residual monomers and solvents.
  • the degassing and the purification of the product can be facilitated by applying a vacuum, in particular one works for this purpose at a pressure of less than 700 mbar, in particular less than 200 mbar, especially less than 100 mbar.
  • the waves can work in the same direction or in opposite directions.
  • the waves in single and multiple-shaft extruders are normally occupied by kneading and / or conveying elements. These appliances are usually self-cleaning.
  • the speeds of rotation of the waves are generally in the range of 10 to 500, in particular 15 to 350 revolutions per minute.
  • the waves may be formed as worm shafts, whose gears are engaged with each other and whose inner shaft diameter preferably via the entire length is constant.
  • Preferred building materials for the described extruders are steels or stainless steels.
  • an inert gas for example nitrogen, is introduced into one or more segments of the extruder in order to promote the degassing process.
  • the process according to the invention has the advantage that the isobutene homopolymers produced have only a low solubility in the solvents used (hydrocarbons and / or halogenated hydrocarbons) - and this applies to a greater extent at low temperatures - and thus largely precipitates as a solid.
  • This precipitated solid has no tendency to stick at the low temperatures used, so that the crude product can be easily discharged and further processed, since in the region of collection of the product from the reactor in the workup at any point temperatures above the glass transition temperature of the polymer.
  • the following examples are intended to illustrate the present invention without limiting it.
  • a 1 liter 3-necked flask with mechanical stirrer, dry nitrogen gaseous inert gas inlet tube, a temperature control thermocouple, and a coolable dropping funnel was placed after inerting with the aid of liquid nitrogen (in a half-shell dewar flask placed around the flask). 100 ° C pre-cooled. Subsequently, 300 ml of liquid propane were placed in the flask under nitrogen atmosphere and 0.1 g of gaseous boron trifluoride was introduced.
  • the desired polymerization temperature T could be easily adjusted.
  • 94.0 g (1.68 mol) of liquid isobutene were added to the dropping funnel cooled with dry ice (about -78 ° C.) or liquid nitrogen (about -130 ° C.).
  • the respectively below indicated amounts of methanol, isobutanol, formaldehyde (which had been freshly produced from paraformaldehyde and was present dissolved in the methanol / isobutanol mixture) and diisobutene were metered in and mixed with the isobutene in the dropping funnel.
  • the desired reaction temperature T was kept constant during the entire dripping time by raising or lowering the dewar vessel by means of a lifting platform and adding liquid nitrogen. After the entire dropping funnel contents had dripped in, the contents of the flask were allowed to thaw, the solvent propane (boiling point: -42 ° C) evaporating. The crude product which had become tacky at room temperature was then removed and freed from the remaining solvent by heating in a drying oven (temperature: 160 ° C. at 30 mbar, duration: 2 h). Thereafter, the analytical data of the obtained isobutene homopolymer could be determined.
  • Amount of methanol 0.15 ml 0.15 ml 0.15 ml 0.15 ml 0.15 ml 0.15 ml 0.15 ml amount isobutanol 0.05 ml 0.05 ml 0.50 ml 0.50 ml 0.05 ml 0, 05 ml amount of formaldehyde 0.05 g 0.05 g 0.05 g 0.50 g 0.50 g amount of diisobutene 0.01 ml 0.01 ml 0.01 ml 0.01 ml 0.01

Abstract

The invention relates to the production of isobutylene homopolymers having a weight-average molecular weight of 75,000 to 10,000,000 by means of the polymerization of isobutylene by (a) performing the polymerization at -80°C to -190°C, (b) using optionally halogenated C1 to C5 hydrocarbons as an inert solvent, (c) using a Lewis acid complex as a polymerization catalyst, and (d) performing the polymerization in the presence of at least one reaction accelerator in the form of an ethylenically saturated hydrocarbon compound, which contains an oxygen atom and no proton that can be emitted, and performing the polymerization in the presence of at least one chain length regulator, which contains a tertiary olefinic carbon atom.

Description

Verfahren zur Herstellung von höhermolekularem Polyisobutylen  Process for the preparation of higher molecular weight polyisobutylene
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Isobutenhomopolymeren mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 75.000 bis 10.000.000 durch Polymerisation von Isobuten in flüssiger Phase in einem inerten Lösungsmittel in Gegenwart eines Polymerisationskatalysators auf Basis von Lewis-Säuren. Effiziente und spezifikationsgerechte Herstellverfahren von höhermolekularen Polyisobutenen erfordern in der Regel sehr tiefe Polymerisationstemperaturen. Ein übliches Verfahren zur Herstellung von höhermolekularen Polyisobutenen ist das sogenannte "BASF-Bandverfahren" ("BASF belt process"), bei dem man flüssiges Isobuten mit Bortrifluorid als Polymerisationskatalysator und einem hohen Überschuß an flüssigem Ethen auf ein endloses Stahlband von 50 bis 60 cm Breite leitet, welches durch eine geeignete Führung muldenförmig gestaltet ist und sich in einem gasdichten, zylindrischen Gehäuse befindet. Durch stetiges Verdampfen des Ethens bei Normaldruck stellt sich eine Temperatur von -104°C ein. Die Polymerisationswärme wird hierdurch vollständig abgeführt. Das verdampfte Ethen wird gesammelt, gereinigt und zurückgeführt. Die erhaltenen Polyisobutene werden von noch anhaftendem Ethen und Restmonomeren durch Entgasen befreit. Die so geartete Polymerisation führt zu einem praktisch vollständigen Isobuten-Umsatz. The present invention relates to an improved process for preparing isobutene homopolymers having a weight-average molecular weight of from 75,000 to 10,000,000 by polymerization of isobutene in the liquid phase in an inert solvent in the presence of a Lewis acid-based polymerization catalyst. Efficient and specification-specific production processes of higher molecular weight polyisobutenes usually require very low polymerization temperatures. A common process for the preparation of higher molecular weight polyisobutenes is the so-called "BASF belt process", in which liquid isobutene with boron trifluoride as a polymerization catalyst and a high excess of liquid ethene on an endless steel strip of 50 to 60 cm wide leads, which is designed trough-shaped by a suitable guide and is located in a gas-tight, cylindrical housing. By continuous evaporation of ethene at atmospheric pressure, a temperature of -104 ° C is established. The heat of polymerization is thereby completely dissipated. The vaporized ethene is collected, purified and recycled. The resulting polyisobutenes are freed from adhering ethene and residual monomers by degassing. The type of polymerization leads to a virtually complete isobutene conversion.
Beim BASF-Bandverfahren kann die Polymerisationstemperatur aufgrund der Siedekühlung, d.h. durch Bildung von großen Brüdenpassagen, einfach und sicher kontrolliert werden. Nach- teilig am BASF-Bandverfahren ist jedoch, dass aufgrund fehlender Bewegung des Reaktionsgutes auf dem Band keine ausreichende Durchmischung des Reaktionsgutes und damit keine Produktoberflächenerneuerung stattfindet, was sich nachteilig auf die Produkteigenschaften auswirken kann. Dies führt beispielsweise zu einer inhomogenen Verteilung des zur Siedekühlung eingesetzten Ethens und, damit verbunden, zu einer lokalen Überhitzung des Reaktions- gemisches, sobald das Ethen verdampft ist. Außerdem kann es zu einem explosionsartigenIn the BASF strip process, the polymerization temperature may be due to the boiling-cooling, i. be controlled simply and safely by forming large vapor passages. However, it is a disadvantage of the BASF strip process that due to the lack of movement of the reaction mixture on the strip, there is no adequate mixing of the reaction mixture and thus no product surface renewal, which may adversely affect the product properties. This leads, for example, to an inhomogeneous distribution of the ethene used for the boiling cooling and, associated therewith, to a local overheating of the reaction mixture as soon as the ethene has evaporated. It can also become an explosive
Sieden des Reaktionsgemisches kommen, wenn überhitzte Bereiche und ethenreiche kalte Bereiche miteinander in Kontakt treten, was dann zu einer Verschmutzung der Reaktorwand durch Mitreißen von polymerisierendem Reaktionsgemisch führt. Nachteilig ist auch, dass die inhomogene Temperaturverteilung eine unerwünschte Verbreiterung der Molekulargewichtsvertei- lung des Polymeren verursacht, was mit ungünstigen Produkteigenschaften verbunden ist. Ein weiterer Nachteil des BASF-Bandverfahrens ist, dass das Stahlband Verschleiss unterworfen ist und somit hohe Instandhaltungskosten verursacht. Weiterhin ist beim BASF-Bandverfahren nachteilig, dass die Reaktorwände und der Produkteinzug in den nachgeschalteten Aufarbeitungsteil (meist ein Extruder) nicht gekühlt sind; da Polyisobutylen oberhalb seiner Glastempe- ratur stark klebrig ist, führt dies zu einer deutlichen Verklebung der Reaktorwände mit Polymeren, was einen erhöhten Reinigungsaufwand notwendig macht. Weiterhin nachteilig beim BASF-Bandverfahren ist, dass im rückgeführten Ethenstrom enthaltenes Bortrifluorid bei höhe- ren Temperaturen stark korrosiv wirkt, was einen hohen Instandhaltungsaufwand des Ethen- aufarbeitungskreislaufes verursacht. Boiling of the reaction mixture come when overheated areas and ethenreiche cold areas contact each other, which then leads to contamination of the reactor wall by entrainment of polymerizing reaction mixture. Another disadvantage is that the inhomogeneous temperature distribution causes an undesirable broadening of the molecular weight distribution of the polymer, which is associated with unfavorable product properties. Another disadvantage of the BASF belt process is that the steel strip is subject to wear and thus causes high maintenance costs. Furthermore, it is disadvantageous in the BASF strip process that the reactor walls and the product feed are not cooled in the downstream working part (usually an extruder); Since polyisobutylene is highly tacky above its glass temperature, this leads to a marked adhesion of the reactor walls with polymers, which necessitates an increased cleaning effort. A further disadvantage of the BASF strip process is that boron trifluoride contained in the recirculated ethene stream at elevated temperatures. temperatures has a highly corrosive effect, which causes a high maintenance expense of the ethene processing cycle.
Ein weiteres übliches Verfahren zur Herstellung von höhermolekularen Polyisobutenen ist das Έχχοη-Breiverfahren" ("Exxon slurry process"), bei dem die Polymerisation in einem mit Kühlmantel, welcher mit flüssigem Ethen beschickt ist, versehenen Rührkessel bei -80 bis -85°C durchgeführt wird. Als Katalysatorsystem wird wasserfreies Aluminiumchlorid in Methylchlorid verwendet. Infolge des sehr kräftigen Rührens fällt das Polymerisat als ein aus kleinen Tröpfchen bestehender Brei ("slurry") an, der über ein Zwischengefäß in ein Entgasungsgefäß über- fließt. Hier wird der Brei mit Dampf und heißem Wasser behandelt, so dass die flüchtigen Bestandteile (im Wesentlichen nicht umgesetztes Isobuten und Methylchlorid) entfernt und einer Wiederaufarbeitung zugeführt werden können. Die verbleibende wässrige Aufschlämmung der Polymerisatteilchen wird durch Entfernen von Katalysatorresten, Lösungsmittelresten und Isobutenresten aufgearbeitet. Another common method for the preparation of higher molecular weight polyisobutenes is the "Oxy-slurry process" in which the polymerization is carried out at -80 to -85 ° C. in a cooling jacket provided with cooling jacket which is charged with liquid ethene As a catalyst system, anhydrous aluminum chloride in methylene chloride is used, and as a result of very vigorous stirring, the polymer precipitates as a slurry consisting of small droplets, which flows via an intermediate vessel into a degassing vessel, where the slurry is steamed and treated with hot water so that the volatiles (substantially unreacted isobutene and methyl chloride) can be removed and subjected to reprocessing The remaining aqueous slurry of polymer particles is worked up by removing catalyst residues, solvent residues and isobutene residues.
Beim Exxon-Breiverfahren findet zwar eine intensive Durchmischung und Produktoberflächenerneuerung statt, dafür ist jedoch die Polymerisationstemperatur allein durch die Mantelkühlung schwer kontrollierbar. Da das Ankleben des Polymerisates an den Reaktor- und Apparatewandungen nicht ganz verhindert werden kann, müssen Reaktor und Apparate von Zeit zu Zeit gereinigt werden. Although intensive mixing and product surface renewal take place in the Exxon Breeding process, the polymerization temperature is difficult to control solely by jacket cooling. Since the adhesion of the polymer to the reactor and apparatus walls can not be completely prevented, the reactor and apparatus must be cleaned from time to time.
Das BASF-Bandverfahren und das Exxon-Breiverfahren sind näher in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A21 , Seite 555-561 , unter dem Stichwort "Polyisobuty- lene" beschrieben. The BASF strip process and the Exxon Breeding process are described in more detail in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A21, pages 555-561, under the heading "polyisobutylenes".
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein einfach durchzuführendes, effizientes und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von höhermolekularen Isobutenhomo-polymeren bereitzustellen, welches hinsichtlich der einzustellenden Produktparameter wie Molekulargewicht, Polydispersität und Restmonomerengehalt eine sichere Kontrolle der Polymerisation erlaubt und ein leicht aufzureinigendes und gut handhabbares, vor allem ein vor der Aufarbeitung nicht klebendes Produkt liefert. Wegen der intensiveren Durchmischung des Reaktionsgutes sollte die Polymerisation in einem üblichen geschlossenen Reaktor und in der dispersen Phase in einem nichtmischbaren Fluid oder homogen vermischt in einem mischbaren Fluid, d.h. in einem geeigneten Lösungs- oder Verdünnungsmittel, durchgeführt werden. The object of the present invention was to provide an easy to carry out, efficient and economical process for the preparation of high molecular weight isobutene homopolymers, which allows a safe control of the polymerization with regard to the product parameters to be adjusted such as molecular weight, polydispersity and residual monomer content and an easily aufreininigendes and easy to handle, before In particular, a non-adhesive product before work-up supplies. Because of the more thorough mixing of the reaction product, the polymerization should be carried out in a conventional closed reactor and in the disperse phase in a non-miscible fluid or homogeneously mixed in a miscible fluid, i. in a suitable solvent or diluent.
Die Polymerisation von Isobuten zu höhermolekularen Isobutenhomopolymeren in üblichen geschlossenen Reaktoren in Lösungs- oder Verdünnungsmitteln ist neben dem beschriebenen Exxon-Breiverfahren auch aus anderen Dokumenten bekannt. So offenbart die DE-OS 2 061 289 ein Isobuten-Polymerisationsverfahren, bei dem Isobuten zwischen 0°C und -160°C in ei- nem inerten Verdünnungsmittel wie Ethylen, Methan, Ethan oder Propan mittels Bortrifluorid als Katalysator in Gegenwart einer Lösung von Formaldehyd in einem Alkohol wie Isobutanol als Molekulargewichtsregler in einem Reaktionskolben zu höhermolekularem Polyisobuten polyme- risiert wird. In der Monographie "Polymerization and Polycondensation Processes, Advances in Chemistry Series 34" (1961 ) beschreiben J. P. Kennedy und R. M. Thomas in ihrem Artikel "Cationic Polymerization at Ultralow Temperatures" auf Seite 1 1 1 -1 19 die Polymerisation von Isobuten in einer Propan-Isopentan-Mischung in einem gekühlten Reaktor bei -30°C bis -190°C mittels eines Aluminiumtrichlord-Katalysators zu höhermolekularem Polyisobuten. Aluminiumtrichlorid hat den Nachteil, dass es als nicht-flüchtiger Katalysator die anschließende Reinigung des Poly- isobutens erschwert. Reaktionsbeschleuniger oder Kettenlängenregulatoren werden nicht mitverwendet. The polymerization of isobutene to higher molecular weight isobutene homopolymers in conventional closed reactors in solvents or diluents is also known from other documents in addition to the described Exxon-Breiverfahren. For example, DE-OS 2 061 289 discloses an isobutene polymerization process in which isobutene is heated between 0 ° C. and -160 ° C. in an inert diluent such as ethylene, methane, ethane or propane using boron trifluoride as catalyst in the presence of a solution of formaldehyde in an alcohol such as isobutanol as a molecular weight regulator in a reaction flask polymerized to higher molecular weight polyisobutene. In the monograph "Polymerization and Polycondensation Processes, Advances in Chemistry Series 34" (1961) JP Kennedy and RM Thomas describe in their article "Cationic Polymerization at Ultralow Temperatures" on page 1 1 1 -1 19 the polymerization of isobutene in a propane. Isopentane mixture in a cooled reactor at -30 ° C to -190 ° C by means of an aluminum trichloride catalyst to higher molecular weight polyisobutene. Aluminum trichloride has the disadvantage that, as a non-volatile catalyst, it hinders the subsequent purification of the polyisobutene. Reaction accelerators or chain length regulators are not used.
Aus dem Literaturartikel "Fundamental Studies on Cationic Polymerization IV - Homo- and Co- polymerizations with Various Catalysts" von J. P. Kennedy und R. G. Squires in Polymer 6, Seite 579-587, 1965 ist bekannt, dass sich Isobuten Bortrifluorid-katalysiert in Alkylchlorid- Lösungsmitteln bei -30°C bis -146°C in Gegenwart von Isopren zu höhermolekularem Poly- isobuten polymerisieren lassen. Reaktionsbeschleuniger werden nicht mitverwendet. It is known from the literature article "Fundamental Studies on Cationic Polymerization IV - Homo- and Combinations with Various Catalysts" by JP Kennedy and RG Squires in Polymer 6, pages 579-587, 1965, that isobutene catalyses boron trifluoride in alkyl chloride solvents polymerize at -30 ° C to -146 ° C in the presence of isoprene to higher molecular weight poly isobutene. Reaction accelerators are not included.
Die für die vorliegende Erfindung vorgegebene Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Isobutenhomopolymeren mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 75.000 bis 10.000.000 durch Polymerisation von Isobuten in flüssiger Phase in einem inerten Lösungsmittel in Gegenwart eines Polymerisationskatalysators auf Basis von Lewis-Säuren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man in einem Polymerisationsreaktor gleichzeitig The object of the present invention has been achieved by a process for producing isobutene homopolymers having a weight-average molecular weight of from 75,000 to 10,000,000 by polymerizing isobutene in the liquid phase in an inert solvent in the presence of a Lewis acid-based polymerization catalyst is characterized in that in a polymerization reactor simultaneously
(a) die Polymerisation bei Temperaturen von -80°C bis -190°C durchführt, (b) als inertes Lösungsmittel einen oder mehrere d- bis Cs-Kohlenwasserstoffe oder einen oder mehrere halogenierte d- bis Cs-Kohlenwasserstoffe oder eine Mischung hieraus verwendet und (A) the polymerization is carried out at temperatures of -80 ° C to -190 ° C, (b) as inert solvent one or more d- to Cs-hydrocarbons or one or more halogenated d- to Cs-hydrocarbons or a mixture thereof used and
(c) als Polymerisationskatalysator einen Lewis-Säure-Komplex auf Basis von Bortrifluorid, von Eisenhalogeniden, von Aluminiumtrihalogeniden oder von Aluminiumalkylhalogeniden oder eine Lewis-Säure in Kombination mit organischen Sulfonsäuren als Initiatoren einsetzt, und dabei weiterhin (C) as a polymerization catalyst using a Lewis acid complex based on boron trifluoride, iron halides, aluminum trihalides or aluminum alkyl halides or a Lewis acid in combination with organic sulfonic acids as initiators, and further
(d) die Polymerisation in Gegenwart mindestens eines Reaktionsbeschleunigers in Form (d) the polymerization in the presence of at least one reaction accelerator in the form
einer ethylenisch gesättigten Kohlenwasserstoff-Verbindung, welche mindestens ein Sauerstoffatom und kein abstrahierbares Proton enthält, durchführt und/oder (e) die Polymerisation in Gegenwart mindestens eines Kettenlängenregulators, welcher min destens ein tertiäres olefinischen Kohlenstoffatom enthält, durchführt.  an ethylenically saturated hydrocarbon compound containing at least one oxygen atom and no abstractable proton, and / or (e) carrying out the polymerization in the presence of at least one chain length regulator containing at least one tertiary olefinic carbon atom.
In einer bevorzugten Ausführungsform führt man die Maßnahmen (d) und (e) gleichzeitig durch. Unter Isobutenhomopolymeren versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche Polymere, die bezogen auf das Polymer zu wenigstens 98 Mol-%, vorzugsweise zu wenigstens 99 Mol-% aus Isobuten aufgebaut sind. In a preferred embodiment, the measures (d) and (e) are carried out simultaneously. In the context of the present invention, isobutene homopolymers are understood to mean those polymers which, based on the polymer, are composed of at least 98 mol%, preferably at least 99 mol%, of isobutene.
Für den Einsatz des Isobutens oder des Isobuten-haltigen Monomerengemisches als zu poly- merisierendem Monomer eignet sich als Isobuten-Quelle inbesondere Rein-Isobuten, welches in der Regel höchstens 0,5 Vol.-% an Rest-Verunreinigungen wie 1 -Buten, 2-Butenen, Butan, Wasser und/oder d- bis C4-Alkanolen, enthält. Es können im Prinzip aber auch Isobuten- haltige technische C4-Kohlenwasserstoffströme verwendet werden, beispielsweise C4-Raffinate, C4-Schnitte aus der Isobutan-Dehydrierung, C4-Schnitte aus Steamcrackern und aus FCC- Crackern (fluid catalysed cracking), sofern sie weitgehend von darin enthaltenem 1 ,3-Butadien befreit sind. Geeignete technische C4-Kohlenwasserstoffströme enthalten in der Regel weniger als 500 ppm, vorzugsweise weniger als 200 ppm, Butadien. Das Isobuten aus solchen techni- sehen C4-Kohlenwasserstoffströmen polymerisiert hierbei weitgehend selektiv zum gewünschten Isobutenhomopolymer, ohne dass nennenswerte Mengen anderer C4-Monomerer in die Polymerkette eingebaut werden. Typischerweise liegt die Isobutenkonzentration in den genannten technischen C4-Kohlenwasserstoffströmen im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%. Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Prinzip jedoch auch mit isobuten-haltigen C4-Kohlenwasser- stoffströmen betrieben werden, die weniger Isobuten enthalten, beispielsweise nur 10 bis 20 Gew.-%. Das Isobuten-haltige Monomerengemisch kann geringe Mengen an Kontaminanten wie Wasser, Carbonsäuren oder Mineralsäuren enthalten, ohne dass es zu kritischen Ausbeute- oder Selektivitätseinbußen kommt. Es ist zweckdienlich, eine Anreicherung dieser Verunreinigungen zu vermeiden, indem man solche Schadstoffe beispielsweise durch Adsorption an feste Adsorbentien wie Aktivkohle, Molekularsiebe oder Ionenaustauscher, aus dem Isobuten- haltigen Monomerengemisch entfernt. For the use of the isobutene or of the isobutene-containing monomer mixture as the monomer to be polymerized, the isobutene source is in particular pure isobutene, which generally contains at most 0.5% by volume of residual impurities such as 1-butene, 2 Butenes, water and / or C 1 to C 4 alkanols. In principle, however, it is also possible to use isobutene-containing technical C4 hydrocarbon streams, for example C4 raffinates, C4 cuts from isobutane dehydrogenation, C4 cuts from steam crackers and FCC crackers (fluid catalysed cracking), insofar as they are largely derived from 1, 3-butadiene contained therein are liberated. Suitable technical C4 hydrocarbon streams generally contain less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm, butadiene. The isobutene from such technical C4 hydrocarbon streams polymerized here largely selectively to the desired isobutene homopolymer without significant amounts of other C4 monomers are incorporated into the polymer chain. Typically, the isobutene concentration in said C4 hydrocarbon commercial streams is in the range of 40 to 60 weight percent. However, in principle the process according to the invention can also be operated with isobutene-containing C 4 hydrocarbon streams which contain less isobutene, for example only 10 to 20% by weight. The isobutene-containing monomer mixture may contain small amounts of contaminants such as water, carboxylic acids or mineral acids, without resulting in critical yield or selectivity losses. It is expedient to avoid an accumulation of these impurities by removing such pollutants from the isobutene-containing monomer mixture, for example by adsorption on solid adsorbents such as activated carbon, molecular sieves or ion exchangers.
Die gemäß Maßnahme (c) als Polymerisationskatalysator einzusetzenden Lewis-Säure- Komplexe auf Basis von Eisenhalogeniden, von Aluminiumtrihalogeniden oder von Alumini- umalkylhalogeniden und als Polymerisationskatalysator einzusetzenden Lewis-Säuren in Kombination mit organischen Sulfonsäuren als Initiatoren sind ausführlich in der WO 2012/072643 A2 beschrieben, worauf hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Die genannten Eisenhalo- genid-, Aluminiumtrihalogenid- und Aluminiumalkylhalogenid-Komplexe enthalten neben der Lewis-Säure einen Donor in Form einer organischen Verbindung mit mindestens einer Ether- Funktion oder einer Carbonsäureester-Funktion. Die genannten Kombination von Lewis- Säuren, insbesondere von Bortrifluorid, Eisenhalogeniden, Aluminiumtrihalogeniden oder Alu- miniumalkylhalogeniden, mit organischen Sulfonsäuren als Initiatoren enthalten mindestens eine organische Sulfonsäure der allgemeinen Formel Z-SO3H, in der Z einen Ci-C2o-Alkylrest, Ci-C2o-Halogenalkylrest, Cs-Cs-Cycloalkylrest, C6-C2o-Arylrest oder einen C7-C2o-Aralkylrest bezeichnet; eine typische derartige organische Sulfonsäure ist Methansulfonsäure. The according to measure (c) to be used as a polymerization catalyst Lewis acid complexes based on iron halides, aluminum trihalides or aluminum alkylalkylhalogeniden and used as a polymerization catalyst Lewis acids in combination with organic sulfonic acids as initiators are described in detail in WO 2012/072643 A2 , which is hereby incorporated by reference. The said iron halide, aluminum trihalide and aluminum alkyl halide complexes contain, in addition to the Lewis acid, a donor in the form of an organic compound having at least one ether function or one carboxylic ester function. The said combination of Lewis acids, in particular boron trifluoride, iron halides, aluminum trihalides or Aluminiumalkylhalogeniden, with organic sulfonic acids as initiators contain at least one organic sulfonic acid of the general formula Z-SO3H, in which Z is a Ci-C2o-alkyl radical, Ci-C2o Haloalkyl, Cs-Cs-cycloalkyl, C6-C20-aryl or C7-C20-aralkyl; a typical such organic sulfonic acid is methanesulfonic acid.
Gemäß Maßnahme (c) setzt man als Polymerisationskatalysator jedoch vorzugsweise einen Komplex aus Bortrifluorid und einer Protonenquelle ein. Als derartige Protonenquellen, denen die Funktion eines Aktivators oder Moderators im Katalysatorkomplex zukommt, eignen sich vor allem Ether, insbesondere d- bis C4-Dialkylether wie Diethylether, und Alkohole, insbesondere niedermolekulare einwertige aliphatische Alkohole. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform setzt man als Polymerisationskatalysator einen Komplex aus Bortrifluorid und einem Cr bis C3-Alkanol, z .B. Methanol, Ethanol, n-Propanol oder Isopropanol, ein. Es können als Protonenquelle auch Mischungen der genannten Ether und/oder Alkohole eingesetzt werden. However, according to measure (c), a complex of boron trifluoride and a proton source is preferably used as the polymerization catalyst. As such proton sources, which the function of an activator or moderator in the catalyst complex are suitable, especially ethers, in particular C 1 to C 4 dialkyl ethers such as diethyl ether, and alcohols, in particular low molecular weight monohydric aliphatic alcohols. In a particularly preferred embodiment, the polymerization catalyst used is a complex of boron trifluoride and a C 1 to C 3 alkanol, for example. Methanol, ethanol, n-propanol or isopropanol. It can be used as proton source and mixtures of said ethers and / or alcohols.
Das Bortrifluorid und die Protonenquelle können vorgemischt werden und bereits als aktionsbereiter Komplex in den Polymerisationsreaktor gegeben werden. Alternativ können jedoch das Bortrifluorid [gasförmig, flüssig oder in einem inerten Lösungs- oder Verdünnungsmittel, beispielsweise in einem inerten Lösungsmittel gemäß Maßnahme (b) gelöst] und die Protonenquelle auch separat dem Polymerisationsmedium zugeführt werden. The boron trifluoride and the proton source can be premixed and already added as an action ready complex in the polymerization reactor. Alternatively, however, the boron trifluoride [gaseous, liquid or dissolved in an inert solvent or diluent, for example in an inert solvent according to measure (b)] and the proton source may also be supplied separately to the polymerization medium.
Die zu verwendende Menge an Polymerisationskatalysator richtet sich im Wesentlichen nach der Art des Katalysators und nach den Reaktionsbedingungen, insbesondere der Reaktionstemperatur und dem angestrebten Molekulargewicht des Polymeren. Sie kann anhand weniger Stichversuche für das jeweilige Reaktionssystem ermittelt werden. Im Allgemeinen wird der Polymerisationskatalysator in Mengen von 0,0001 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,0005 bis 0,5 Gew.-%, vor allem 0,001 bis 0,1 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Lewis-Säure-Anteil bzw. Bor- trifluorid-Anteil im Katalysatorkomplex und auf eingesetztes Isobuten, verwendet. The amount of polymerization catalyst to be used depends essentially on the type of catalyst and on the reaction conditions, in particular the reaction temperature and the desired molecular weight of the polymer. It can be determined by means of fewer random tests for the respective reaction system. In general, the polymerization catalyst in amounts of 0.0001 to 1 wt .-%, in particular 0.0005 to 0.5 wt .-%, especially 0.001 to 0.1 wt .-%, each based on the Lewis acid Component or boron trifluoride portion in the catalyst complex and on isobutene used.
Die Protonenquelle kann in unterstöchiometrischer, stöchiometrischer oder überstöchiometri- scher Menge in Relation zum Bortrifluorid eingesetzt werden. Typische molare Relationen von Protonenquelle zu Bortrifluorid liegen im Bereich von 0,3 : 1 bis 3 : 1 , insbesondere 0,5 : 1 bis 2 : 1 , vor allem 0,7 : 1 bis 1 ,3 : 1 (jeweils bezogen auf 1 Protonen-Äquivalent der Protonenquelle). Ebenso wie die Menge an Reaktionsbeschleuniger gemäß Maßnahme (d) und an Ketten- längenregulator gemäß Maßnahme (e) kann auch die Menge an Protonenquelle gemäß Maßnahme (c) Einfluss auf die Einstellung des zu erzielenden Molekulargewichtes des Isobutenhomopolymeren haben und mit zur gezielten Einstellung seines Molekulargewichtes dienen. The proton source can be used in substoichiometric, stoichiometric or superstoichiometric amounts in relation to boron trifluoride. Typical molar ratios of proton source to boron trifluoride are in the range of 0.3: 1 to 3: 1, in particular 0.5: 1 to 2: 1, especially 0.7: 1 to 1, 3: 1 (in each case based on 1 Proton equivalent of the proton source). Like the amount of reaction accelerator according to measure (d) and chain length regulator according to measure (e), the amount of proton source according to measure (c) can also influence the adjustment of the molecular weight of the isobutene homopolymer to be achieved and with the targeted adjustment of its molecular weight serve.
Vorzugsweise besitzen die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Isobutenhomopolymere ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht (Mw) von 150.000 bis 8.000.000, insbesondere von 250.000 bis 6.000.000, vor allem von 400.000 bis 5.000.000. Alternativ besitzen sie vorzugsweise ein (durch Gelpermeationschromatographie bestimmtes) zahlenmittleres Moleku- largewicht (Mn) von 25.000 bis 2.000.000, besonders bevorzugt von 45.000 bis 1.500.000, insbesondere von 55.000 bis 1.000.000, vor allem von 65.000 bis 750.000. The isobutene homopolymers prepared by the process according to the invention preferably have a weight-average molecular weight (M w ) of from 150,000 to 8,000,000, in particular from 250,000 to 6,000,000, especially from 400,000 to 5,000,000. Alternatively, they preferably have a number average molecular weight (M n ) (determined by gel permeation chromatography) of from 25,000 to 2,000,000, particularly preferably from 45,000 to 1,500,000, in particular from 55,000 to 1,000,000, especially from 65,000 to 750,000.
In der Regel weisen die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Isobutenhomopolymere eine Polydispersität (PDI = Mw/Mn) von 2 bis 20, insbesondere von 3 bis 15, vor allem von 5 bis 10 auf. In general, the isobutene homopolymers produced by the process according to the invention have a polydispersity (PDI = M w / M n ) of from 2 to 20, in particular from 3 to 15, especially from 5 to 10.
Gemäß Maßnahme (a) wird das erfindungsgemäße Polymerisationsverfahren im flüssigen Polymerisationsmedium bei Temperaturen von -80°C bis -190°C durchgeführt. In einer bevorzug- ten Ausführungsform führt man es bei Temperaturen in der Nähe der unteren Grenze des oben genannten Temperaturbereiches durch, und zwar bei -130°C bis -190°C, vor allem bei weniger als -160°C bis -185°C, insbesondere bei -165°C bis -180°C, in einer typischen Verfahrensweise bei -168°C bis -173°C. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform führt man das Ver- fahren bei Temperaturen von -100°C bis -150°C, vorzugsweise bei -105°C bis -147°C, vor allem bei -1 10°C bis -140°C, insbesondere bei -1 15°C bis -135°C, in einer typischen Verfahrensweise bei -120°C bis -130°C, durch. Die kontrollierten tiefen Polymerisationstemperaturen wirken sich vorteilhaft auf die Produkteigenschaften aus. Die Temperatureinstellung bei der Vorkühlung der eingesetzten Ausgangsmaterialien, insbesondere des Isobutens, kann unter Umständen eben- falls Einfluss auf den Polymerisationsverlauf und die erzielten Ergebnisse nehmen; man kühlt das einzusetzende Isobuten üblicherweise auf Temperaturen von -70°C bis -140°C, insbesondere auf -70°C bis -100°C, vor. In accordance with measure (a), the polymerization process according to the invention is carried out in the liquid polymerization medium at temperatures of -80.degree. C. to -190.degree. In a preferred Embodiment is carried out at temperatures near the lower limit of the above temperature range, and at -130 ° C to -190 ° C, especially at less than -160 ° C to -185 ° C, especially at - 165 ° C to -180 ° C, in a typical procedure at -168 ° C to -173 ° C. In an alternative preferred embodiment, the process is carried out at temperatures of -100 ° C to -150 ° C, preferably at -105 ° C to -147 ° C, especially at -1 10 ° C to -140 ° C, in particular at -1 15 ° C to -135 ° C, in a typical procedure at -120 ° C to -130 ° C, by. The controlled low polymerization temperatures have an advantageous effect on the product properties. The temperature setting during the precooling of the starting materials used, in particular the isobutene, may also influence the course of the polymerization and the results obtained; The isobutene to be used is usually cooled to temperatures of from -70.degree. C. to -140.degree. C., in particular to -70.degree. C. to -100.degree.
Die Kühlung des Reaktionsmediums auf die oben genannten Temperaturen erfolgt vorteilhaf- terweise durch externe Kühlung. In einer bevorzugten Ausführungsform bringt man deshalb zur Ausführung von Maßnahme (a) das Polymerisationsmedium mittels eines abgetrennten Kühlkreises auf die erforderliche Tieftemperatur und hält es während der Polymerisation dort. Der abgetrennte Kühlkreislauf, welcher bautechnisch meist als äußerer Kühlmantel um den Polymerisationsreaktor realisiert ist, wird in der Regel mit flüssigem Stickstoff oder verflüssigter Luft als Kühlmittel betrieben. The cooling of the reaction medium to the above-mentioned temperatures is advantageously carried out by external cooling. In a preferred embodiment, therefore, to carry out measure (a), the polymerization medium is brought to the required cryogenic temperature by means of a separate cooling circuit and kept there during the polymerization. The separated cooling circuit, which is structurally usually implemented as an outer cooling jacket to the polymerization, is usually operated with liquid nitrogen or liquefied air as a coolant.
Die Polymerisation wird in der Regel bei einem Druck von 500 mbar bis 5 bar, insbesondere bei einem Druck von 800 mbar bis 2 bar, durchgeführt. Am vorteilhaftesten und auch am wirtschaftlichsten wird der Polymerisationsreaktor bei oder in der Nähe des Umgebungsdruckes (Normal- druckes) betrieben. Ein leichter Überdruck kann bei einigen der möglichen inerten Lösungsmittel Vorteile bringen. Obwohl eine Fahrweise der Polymerisation mit Überdruck prinzipiell möglich ist, bringen höhere Drücke, insbesondere solche über 5 bar, im Allgemeinen keine zusätzlichen Vorteile. Gemäß Maßnahme (b) werden bestimmte inerte Lösungsmittel oder Gemische solcher inerten Lösungsmittel im flüssigen Polymerisationsmedium eingesetzt. Dabei sind hier unter inerten Lösungsmitteln nicht nur Fluide zu verstehen, in denen sich Isobuten in flüssiger Phase homogen löst, sondern auch Fluide, mit denen Isobuten nicht mischbar ist und in dispergierter Form vorliegt. Als derartige inerte Lösungsmittel sind zum einem d- bis Cs-Kohlenwasserstoffe, vor- zugsweise d- bis Cs-Kohlenwasser-stoffe, insbesondere C2- bis C4-Kohlenwasserstoffe, geeignet, die üblicherweise gesättigt oder einfach ethylenisch ungesättigt sind und in der Regel eine lineare oder leicht verzweigte Struktur aufweisen. Wenn sie ethylenisch ungesättigt sind, dürfen sie natürlich unter den Umsetzungsbedingungen der vorliegenden Erfindung selbst nicht poly- merisieren; sie weisen normalerweise nur primäre und/oder sekundäre olefinische Kohlenstoff- atome auf. Typische Beispiele für solche C bis Cs-Kohlenwasserstoffe sind Methan, Ethan, Ethen, Propan, Propen, n-Butan, iso-Butan, n-Pentan, 2-Methylbutan, 2,3-Dimethylbutan, 2- Methylpentan, 3-Methylpen-tan, 3-Ethylpentan, 2,2-Dimethylpentan, 2,3-Dimethylpentan, 2,4- Dimethylpentan, 2-Methyl-hexan, 3-Methylhexan, 3-Ethyl-2-methylpentan, 2,2-Dimethylhexan, 2,3-Dimethylhexan, 3,3-Dimethylhexan, 4-Methylheptan, 2,2,3-Trimethylpentan und 3- Methylheptan. Als derartige inerte Lösungsmittel sind zum anderen halogenierte d- bis Cs- Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise halogenierte d- bis Cs-Kohlenwasserstoffe, insbesondere fluorierte und/oder chlorierte d- bis Cs- oder d- bis Cs-Kohlenwasserstoffe wie Methylchlorid, Methylfluorid, Difluormethan, Dichlormethan, Fluorethan, 1 -Fluorpropan, 1 ,1 ,1 ,2,3,3,3-The polymerization is generally carried out at a pressure of 500 mbar to 5 bar, in particular at a pressure of 800 mbar to 2 bar. Most advantageously and most economically, the polymerization reactor is operated at or near the ambient pressure (normal pressure). A slight overpressure may provide benefits for some of the possible inert solvents. Although a procedure of polymerization with overpressure is possible in principle, bring higher pressures, especially those above 5 bar, in general, no additional advantages. According to measure (b), certain inert solvents or mixtures of such inert solvents are used in the liquid polymerization medium. In this case, inert solvents are understood to mean not only fluids in which isobutene dissolves homogeneously in the liquid phase, but also fluids with which isobutene is immiscible and is present in dispersed form. Suitable inert solvents are suitable for a C 1 to C 8 hydrocarbons, preferably C 1 to C 8 hydrocarbons, in particular C 2 to C 4 hydrocarbons, which are usually saturated or simply ethylenically unsaturated and are generally linear or slightly branched structure. Of course, if they are ethylenically unsaturated, they must not polymerize themselves under the reaction conditions of the present invention; they usually have only primary and / or secondary olefinic carbon atoms. Typical examples of such C to Cs-hydrocarbons are methane, ethane, ethene, propane, propene, n-butane, isobutane, n-pentane, 2-methylbutane, 2,3-dimethylbutane, 2-methylpentane, 3-methylpene tan, 3-ethylpentane, 2,2-dimethylpentane, 2,3-dimethylpentane, 2,4-dimethylpentane, 2-methyl-hexane, 3-methylhexane, 3-ethyl-2-methylpentane, 2,2-dimethylhexane, 2,3-dimethylhexane, 3,3-dimethylhexane, 4-methylheptane, 2,2,3-trimethylpentane and 3-methylheptane. As such inert solvents, on the other hand, halogenated C 1 to C 5 hydrocarbons, preferably halogenated C 1 to C 8 hydrocarbons, in particular fluorinated and / or chlorinated C 1 to C 8 or C 1 -hydrocarbons, such as methyl chloride, methyl fluoride, difluoromethane, dichloromethane , Fluoroethane, 1-fluoropropane, 1, 1, 1, 2,3,3,3-
Heptafluorpropan, Octafluorpropan oder 1 -Fluorbutan, geeignet; insbesondere kommen hier perfluorierte d- bis Cs- oder d- bis Cs-Kohlenwasserstoffe oder solche d- bis Cs- oder d- bis Cs-Kohlenwasserstoffe, bei denen mindestens die Hälfte der Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt sind, in Betracht. Es können auch Mischungen aus d- bis Cs- oder d- bis Cs- Kohlenwasserstoffen, Mischungen aus halogenierten d- bis Cs- oder d- bis Cs-Heptafluoropropane, octafluoropropane or 1-fluorobutane, suitable; in particular perfluorinated d- to Cs- or d- to Cs-hydrocarbons or such d- to Cs- or d- to Cs-hydrocarbons, in which at least half of the hydrogen atoms are replaced by fluorine atoms, come into consideration here. It is also possible to use mixtures of C.sub.1 to C.sub.s or C.sub.1 to C.sub.5 hydrocarbons, or mixtures of halogenated C.sub.1 to C.sub.s or C.sub.1 to C.sub.s
Kohlenwasserstoffen oder Mischungen aus einem oder mehreren d- bis Cs- oder d- bis Cs- Kohlenwasserstoffen und einem oder mehreren halogenierten d- bis Cs- oder d- bis Cs- Kohlenwasserstoffen eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet man als Maßnahme (b) als inertes Lösungsmittel Ethan, Ethen, Propan, Propen, n-Butan, iso-Butan oder eine Mischung hieraus. Hydrocarbons or mixtures of one or more d- to Cs or d- to Cs- hydrocarbons and one or more halogenated C to d or Cs or Cs hydrocarbons are used. In a preferred embodiment, the measure used as measure (b) as the inert solvent is ethane, ethene, propane, propene, n-butane, isobutane or a mixture thereof.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform verwendet man als Maßnahme (b) als inertes Lösungsmittel 1 ,1 ,1 ,2,3,3,3-Heptafluorpropan, Octafluorpropan oder eine Mischung hieraus. In an alternative preferred embodiment, the measure used as measure (b) as the inert solvent is 1,1,1,3,3,3,3-heptafluoropropane, octafluoropropane or a mixture thereof.
Das Gewichts-Verhältnis von Isobuten zu den inerten Lösungsmitteln gemäß Maßnahme (b) im Polymerisationsreaktor beträgt in der Regel 1 : 0,1 bis 1 : 50, vorzugsweise 1 : 0,1 bis 1 : 40, vor allem 0,1 : 1 bis 1 : 20, insbesondere 1 : 0,5 bis 1 : 10. Gemäß Maßnahme (d) führt man die Polymerisation in Gegenwart eines oder mehrerer Reaktionsbeschleuniger durch. Ein solcher Reaktionsbeschleuniger ist eine Verbindung, die unter den gewählten Polymerisationsbedingungen die katalytische Aktivität des Bortrifluorids in der gewünschten Weise beeinflusst und damit steuert. Derartige Reaktionsbeschleuniger stellen gesättigte Kohlenwasserstoff-Verbindungen dar, welche mindestens ein Sauerstoffatom, vorzugs- weise als Ether-Sauerstoffatom oder als Bestandteil einer Carbonylfunktion, enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform führt man als Maßnahme (d) die Polymerisation in Gegenwart mindestens eines Reaktionsbeschleunigers ausgewählt aus Ketonen, Aldehyden, Ethern, Ace- talen und Halbacetalen durch. Üblicherweise handelt es sich bei solchen Reaktionsbeschleunigern um niedermolekulare Verbindungen mit 1 bis 40, insbesondere mit 1 bis 16, vor allem mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen; ihre Struktur kann offenkettig oder cyclisch sein; sie können aliphatischer, aromatischer oder heteroaromatischer Natur sein. The weight ratio of isobutene to the inert solvents according to measure (b) in the polymerization reactor is generally 1: 0.1 to 1:50, preferably 1: 0.1 to 1:40, especially 0.1: 1 to 1: 20, in particular 1: 0.5 to 1: 10. According to measure (d), the polymerization is carried out in the presence of one or more reaction accelerators. Such a reaction accelerator is a compound which, under the chosen polymerization conditions, influences and thus controls the catalytic activity of the boron trifluoride in the desired manner. Such reaction accelerators are saturated hydrocarbon compounds which contain at least one oxygen atom, preferably as an ether oxygen atom or as part of a carbonyl function. In a preferred embodiment, the polymerization is carried out as measure (d) in the presence of at least one reaction accelerator selected from ketones, aldehydes, ethers, acetals and hemiacetals. Usually, such reaction accelerators are low molecular weight compounds having 1 to 40, in particular 1 to 16, especially 1 to 8 carbon atoms; their structure can be open-chain or cyclic; they may be aliphatic, aromatic or heteroaromatic in nature.
Typische Vertreter derartiger Reaktionsbeschleuniger sind Ketone wie Aceton, Butanon, Cyclo- hexanon, Acetophenon oder Benzophenon, Aldehyde wie Formaldehyd, Trioxan, Paraformal- dehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd, Benzaldehyd, Cyclohexylaldehyd oder Glyoxal, Dialkylether wie Dimethylether, Diethylether oder Di-n-butylether, cyclische Ether wie Tetrahydrofuran oder Dioxan, sowie Acetale und Halbacetale, die durch Umsetzung der oben genannten Ketone und Aldehyde mit Alkoholen wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropa- nol, n-Butanol, Isobutanol, sec.-Butanol oder teil. -Butanol erhältlich sind. Ganz besondere bevorzugt wird Formaldehyd als derartiger Reaktionsbeschleuniger. Typical representatives of such reaction accelerators are ketones such as acetone, butanone, cyclohexanone, acetophenone or benzophenone, aldehydes such as formaldehyde, trioxane, paraformaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, benzaldehyde, cyclohexylaldehyde or glyoxal, dialkyl ethers such as dimethyl ether, diethyl ether or di-n butyl ethers, cyclic ethers such as tetrahydrofuran or dioxane, as well as acetals and hemiacetals, which are prepared by reacting the abovementioned ketones and aldehydes with alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol. nol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol or part. Butanol are available. Very particular preference is given to formaldehyde as such a reaction accelerator.
Die genannten Reaktionsbeschleuniger können meist in vorteilhafter Weise zusammen mit ei- nem oder mehreren mittelmolekularen Alkoholen, insbesondere einwertigen aliphatischen, cyc- loaliphatischen oder araliphatischen Alkoholen, vor allem C4- bis Cio-Alkoholen, z .B. n-Butanol, Isobutanol, sec.-Butanol, tert. -Butanol, n-Pentanol, n-Hexanol, n-Octanol, 2-Ethylhexanol, n- Decanol, 2-Propylheptanol, Cyclohexanol oder Benzylalkohol, eingesetzt werden. Zum einen wirken derartige mittelmolekulare Alkohole - ähnlich wie die als Protonenquelle gemäß Maß- nähme (c) eingesetzten niedermolekularen Alkohole - als Aktivatoren oder Moderatoren im Katalysatorkomplex, allerdings meist mit schwächerer aktivierender Wirkung, zum anderen fungieren sie als Lösungsmittel für die Reaktionsbeschleuniger. Verwendet man Aldehyde oder Keto- ne als Reaktionsbeschleuniger, können die oben genannten mittelmolekularen Alkohole wie auch teilweise die genannten niedermolekularen Alkohole mit diesen Acetale oder Halbacetale bzw. Ketale (Ketonacetale) bilden, die ja ebenfalls als Reaktionsbeschleuniger wirken. Verwendet man Formaldehyd als Reaktionsbeschleuniger, kann eine entsprechende alkoholische Lösung, z. B. Formaldehyd in Isobutanol, eingesetzt werden. Werden derartige mittelmolekulare Alkohole mitverwendet, beträgt ihr Gew.-Verhältnis zum Reaktionsbeschleuniger in der Regel 0,05 : 1 bis 15 : 1 , vorzugsweise jedoch 0,1 : 1 bis 5 : 1 , insbesondere 0,5 : 1 bis 2,5 : 1 , vor allem 0,75 : 1 bis 1 ,5 : 1. The abovementioned reaction accelerators may most advantageously be used together with one or more medium-molecular weight alcohols, in particular monohydric aliphatic, cycloaliphatic or araliphatic alcohols, especially C 4 -C 10 -alcohols, eg. n-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert. Butanol, n-pentanol, n-hexanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, n-decanol, 2-propylheptanol, cyclohexanol or benzyl alcohol. On the one hand, such medium molecular weight alcohols act similarly to the low molecular weight alcohols used as proton source according to measures (c) as activators or moderators in the catalyst complex, but usually with a weaker activating effect; on the other hand, they act as solvents for the reaction accelerators. If aldehydes or ketones are used as reaction accelerators, the abovementioned medium molecular weight alcohols as well as some of the low molecular weight alcohols mentioned can form with these acetals or hemiacetals or ketals (ketone acetals) which likewise act as reaction accelerators. If one uses formaldehyde as a reaction accelerator, a corresponding alcoholic solution, for. As formaldehyde in isobutanol, are used. If such medium molecular weight alcohols are used, their weight ratio to the reaction accelerator is generally 0.05: 1 to 15: 1, but preferably 0.1: 1 to 5: 1, in particular 0.5: 1 to 2.5: 1, especially 0.75: 1 to 1, 5: 1.
Der Reaktionsbeschleuniger selbst wird normalerweise in Mengen von 0,0001 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,0003 bis 0,75 Gew.-%, insbesondere 0,0005 bis 0,5 Gew.-%, vor allem 0,001 bis 0,1 Gew.-%, jeweils bezogen auf eingesetztes Isobuten, verwendet. The reaction accelerator itself is normally used in amounts of from 0.0001 to 1% by weight, preferably from 0.0003 to 0.75% by weight, in particular from 0.0005 to 0.5% by weight, in particular from 0.001 to 0, 1 wt .-%, each based on isobutene used.
Gemäß Maßnahme (e) führt man die Polymerisation in Gegenwart mindestens eines Kettenlän- genregulators durch, der normalerweise ein ethylenisch ungesättigtes System darstellt und ein oder mehrere tertiäre olefinische Kohlenstoffatome - gegebenenfalls neben ein oder mehreren primären und/oder sekundären olefinischen Kohlenstoffatomen - enthält. Meist handelt es sich bei solchen Kettenlängenregulatoren um einfach oder mehrfach ethylenisch ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 30, insbesondere mit 5 bis 20, vor allem mit 5 bis 16 Kohlenstoffatomen; ihre Struktur kann offenkettig oder cyclisch sein. Typische Vertreter derartiger Kettenlängenregulatoren sind Isopren (2-Methyl-1 ,3-butadien), 2-Methyl-2-buten, Diisobuten, Triisobuten, Tetraisobuten und 1 -Methylcyclohexen. In einer bevorzugten Ausführungsform führt man als Maßnahme (e) die Polymerisation in Gegenwart von Isopren und/oder Diisobuten als Kettenlängenregulatoren durch. Unter Diisobuten (Isoocten) wird üblicherweise das Isomerengemisch aus 2,4,4-Trimethyl-1 -penten und 2,4,4-Trimethyl-2-penten verstanden; auch die einzeln eingesetzten Isomere 2,4,4-Trimethyl-1 -penten und 2,4,4-Trimethyl-2-penten wirken natürlich gleichfalls als Kettenlängenregulatoren gemäß Maßnahme (e). Durch die Menge der erfindungsge- mäß eingesetzten Kettenlängenregulatoren lässt sich in einfacher Weise das Molekulargewicht der erzeugten Isobutenhomopolymeren einstellen: je höher die Menge an Kettenlängenregulatoren, desto niedriger wird in der Regel das Molekulargewicht. Der Kettenlängenregulator steu- ert üblicherweise das Molekulargewicht dadurch, dass er früher oder später in die Polymerkette eingebaut wird und so zum Kettenabbruch an dieser Stelle führt. In accordance with measure (e), the polymerization is carried out in the presence of at least one chain length regulator which normally represents an ethylenically unsaturated system and contains one or more tertiary olefinic carbon atoms, optionally in addition to one or more primary and / or secondary olefinic carbon atoms. Most such chain length regulators are mono- or polyethylenically unsaturated hydrocarbons having 5 to 30, in particular 5 to 20, especially 5 to 16 carbon atoms; their structure can be open-chain or cyclic. Typical representatives of such chain length regulators are isoprene (2-methyl-1,3-butadiene), 2-methyl-2-butene, diisobutene, triisobutene, tetraisobutene and 1-methylcyclohexene. In a preferred embodiment, the polymerization is carried out as measure (e) in the presence of isoprene and / or diisobutene as chain length regulators. Diisobutene (isooctene) is usually understood to mean the mixture of isomers of 2,4,4-trimethyl-1-pentene and 2,4,4-trimethyl-2-pentene; Of course, the individually used isomers 2,4,4-trimethyl-1-pentene and 2,4,4-trimethyl-2-pentene also act as chain length regulators according to measure (e). The amount of chain length regulators used according to the invention allows the molecular weight of the isobutene homopolymers produced to be adjusted in a simple manner: the higher the amount of chain length regulators, the lower the molecular weight generally becomes. The chain length regulator controls Usually, the molecular weight is replaced by the fact that sooner or later it will be incorporated into the polymer chain, leading to chain termination at this point.
Der Kettenlängenregulator wird normalerweise in Mengen von 0,0001 bis 2 Gew.-%, insbeson- dere 0,0005 bis 1 Gew.-%, vor allem 0,001 bis 0,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf eingesetztes Isobuten, eingesetzt. The chain length regulator is normally used in amounts of from 0.0001 to 2% by weight, in particular from 0.0005 to 1% by weight, in particular from 0.001 to 0.5% by weight, based in each case on isobutene used.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Isobutenhomopolymeren - einschließlich der sich anschließenden Aufarbeitungsschritte - kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden. The process according to the invention for the preparation of isobutene homopolymers, including the subsequent work-up steps, can be carried out batchwise or continuously.
Als Polymerisationsreaktor für das erfindungsgemäße Verfahren können im Prinzip alle für derartige Flüssigphasen-Polymerisationen geeigneten diskontinuierlich oder kontinuierlich betriebenen Reaktortypen verwendet werden, beispielsweise Rührkessel, Rührkesselkaskaden, Kne- ter, Extruder, Rohrreaktoren oder Schlaufenreaktoren. In principle, all batchwise or continuously operated reactor types suitable for such liquid-phase polymerizations, for example, stirred tanks, stirred tank cascades, kneaders, extruders, tube reactors or loop reactors, may be used as the polymerization reactor for the process according to the invention.
Es ist vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren bei hohen Umsätzen, möglichst bei Vollumsatz oder annäherndem Vollumsatz, beispielsweise bei einem Umsatz des eingesetzten Isobutens zum gewünschten Produkt von 85% bis 100%, insbesondere von 90% bis 100%, durchzu- führen. Es ist aber auch möglich - insbesondere bei kontinuierlicher Fahrweise - das erfindungsgemäße Verfahren mit Teilumsatz, beispielsweise bei einem Umsatz des eingesetzten Isobutens zum gewünschten Produkt von 10% bis 85%, insbesondere von 30% bis 60%, durchzuführen. In einer bevorzugten Ausführungsform wählt man die Polymerisationsbedingungen für das erfindungsgemäße Verfahren so, dass das eingesetzte Isobuten im Polymerisati- onsreaktor mit einem Umsatz von mindestens 90%, insbesondere von mindestens 95%, vor allem von mindestens 99%, zu Isobutenhomopolymeren mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 75.000 bis 10.000.000 umgesetzt wird. It is advantageous to carry out the process according to the invention at high conversions, if possible at full conversion or near full conversion, for example at a conversion of the isobutene used to the desired product of 85% to 100%, in particular 90% to 100%. But it is also possible - especially in continuous driving - the inventive method with partial conversion, for example, at a conversion of the isobutene used to the desired product of 10% to 85%, in particular from 30% to 60% to perform. In a preferred embodiment, the polymerization conditions for the process according to the invention are chosen such that the isobutene used in the polymerization onsreaktor with a conversion of at least 90%, in particular of at least 95%, especially of at least 99%, to isobutene homopolymers having a weight average molecular weight of 75,000 to 10,000,000 is implemented.
Eine vorteilhafte Durchführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, dass man in einem separaten Gefäß den Einsatzstoff Isobuten oder eine Isobuten-haltige Kohlenwasserstoffmischung zusammen mit der Protonenquelle, insbesondere einem d- bis C3- Alkanol, und zusammen mit einem oder mehreren Reaktionsbeschleunigern, insbesondere ausgewählt aus Ketonen, Aldehyden, Ethern, Acetalen und Halbacetalen, und/oder einem oder mehreren Kettenlängenregulatoren, insbesondere ausgewählt aus Isopren und Diisobuten, vormischt und in den Polymerisationsreaktor zu dem auf die Polymerisationstemperatur abgekühlten inerten Lösungsmittel, das das Bortrifluorid enthält, gibt. Besonders vorteilhaft ist es auch, diese Mischung vor der Zugabe in den Polymerisationsreaktor abzukühlen. Diese Isobuten-haltige Mischung wird in den Polymerisationsreaktor so zugegeben, dass durch die außenliegende Kühlung die gewünschte Polymerisationstemperatur konstant gehalten werden kann. Ein schnelles und vollständiges Einmischen des Isobutens in die kontinuierliche Phase ist entscheidend für eine effektive Temperaturkontrolle und damit für den Erfolg des Verfahrens. Verdampfender Stickstoff der externen Kühlung kann dann entweder in einem geschlossenen Kreis wieder verflüssigt werden oder - ohne eine Reinigung vornehmen zu müssen - in die Umgebung geleitet werden. Bei erneuter Verflüssigung des rückgeführten Stickstoffstromes kann die tiefe Temperatur des verdampften Stickstoffes in vorteilhafter Weise genutzt und somit rückgewonnen werden. Verzichtet man auf die Rückführung, kann die Kälteenergie des gasförmigen Stickstoffes für anderweitige Kühlzwecke, z. B. für die Kühlung des entgasten Endproduktes, genutzt werden. An advantageous embodiment of the inventive method is that in a separate vessel, the starting material isobutene or an isobutene-containing hydrocarbon mixture together with the proton source, in particular a C 1 to C 3 alkanol, and together with one or more reaction accelerators, in particular selected from Ketonen, aldehydes, ethers, acetals and hemiacetals, and / or one or more chain length regulators, in particular selected from isoprene and diisobutene, premixed and in the polymerization reactor to the cooled to the polymerization temperature inert solvent containing the boron trifluoride. It is also particularly advantageous to cool this mixture before it is added to the polymerization reactor. This isobutene-containing mixture is added to the polymerization reactor so that the desired polymerization temperature can be kept constant by the external cooling. A rapid and complete mixing of the isobutene in the continuous phase is crucial for an effective temperature control and thus for the success of the process. Evaporating nitrogen from the external cooling can then either be re-liquefied in a closed circuit or - without having to carry out a cleaning - be conducted into the environment. With renewed liquefaction of the recirculated nitrogen stream, the low temperature of the vaporized nitrogen can be used advantageously and thus recovered. Dispensing with the feedback, the cold energy of the gaseous nitrogen for other cooling purposes, for. B. for the cooling of the degassed end product can be used.
Alternativ zu flüssigem Stickstoff oder verflüssigter Luft kann beim Arbeiten im Bereich einer Polymerisationstemperatur von -100°C bis -150°C auch mit anderen externen Kühlmitteln gearbeitet werden, beispielsweise auf Basis von halogenierten Kohlenwasserstoffen. As an alternative to liquid nitrogen or liquefied air when working in the range of a polymerization temperature of -100 ° C to -150 ° C, other external coolants can also be used, for example based on halogenated hydrocarbons.
Die Aufarbeitung der im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Isobutenhomopolymeren mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 75.000 bis 10.000.000 erfolgt üblicher- weise durch Austragung des Produktes aus dem Polymerisationsreaktor und - gegebenenfalls nach einer geeigneten Vorbehandlung - durch thermische Reinigung des Produktes. Die Austragung erfolgt dabei vorteilhafterweise bei möglichst tiefen Temperaturen. Die Austragung aus dem Reaktor kann beispielsweise mit Hilfe einer mechanischen Austrageeinrichtung wie einer Austragsschnecke vorgenommen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform, die insbe- sondere bei der großtechnischen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens von Bedeutung ist, trägt man die im Polymerisationsreaktor erzeugten Isobutenhomopolymeren bei Temperaturen von weniger als -80°C aus dem Polymerisationsreaktor aus und unterwirft sie einem thermischen Reinigungsverfahren bei Temperaturen von mehr als +80°C. Die thermische Reinigung nach der Austragung des Produktes aus dem Polymerisationsreaktor erfolgt vorteilhafterweise bei der großtechnischen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Verwendung von einem oder mehreren Extrudern. Hierbei werden die Isobutenhomopolymere auf Temperaturen von mehr als 80°C, insbesondere mehr als 100°C, erhitzt. Durch mechanische Einwirkung der Extruderwellen und gegebenenfalls von Einbauten im Extruder wird die innere Oberfläche zur besseren Entgasung der flüchtigen Bestandteile im Produkt wie Restmonomere und Lösungsmittel immer wieder erneuert. Die Entgasung und die Reinigung des Produktes kann durch Anlegen eines Vakuums erleichtert werden, insbesondere arbeitet man hierfür bei einem Druck von weniger als 700 mbar, insbesondere von weniger als 200 mbar, vor allem von weniger als 100 mbar. The workup of the isobutene homopolymers produced in the process according to the invention with a weight-average molecular weight of 75,000 to 10,000,000 is usually carried out by discharging the product from the polymerization reactor and - optionally after a suitable pretreatment - by thermal purification of the product. The discharge takes place advantageously at the lowest possible temperatures. The discharge from the reactor can be carried out, for example, by means of a mechanical discharge device such as a discharge screw. In a preferred embodiment, which is of particular importance in the case of the large-scale embodiment of the process according to the invention, the isobutene homopolymers produced in the polymerization reactor are discharged from the polymerization reactor at temperatures of less than -80 ° C. and subjected to a thermal purification process at temperatures of more as + 80 ° C. The thermal cleaning after discharge of the product from the polymerization reactor is advantageously carried out in the industrial scale of the inventive method by using one or more extruders. In this case, the isobutene homopolymers are heated to temperatures of more than 80 ° C., in particular more than 100 ° C. By mechanical action of the extruder shafts and, where appropriate, internals in the extruder, the inner surface is renewed again and again for better degassing of the volatile constituents in the product, such as residual monomers and solvents. The degassing and the purification of the product can be facilitated by applying a vacuum, in particular one works for this purpose at a pressure of less than 700 mbar, in particular less than 200 mbar, especially less than 100 mbar.
Es können im Prinzip alle üblichen einwelligen sowie zwei- und mehrwelligen Extruder für die thermische Reinigung der erzeugten Isobutenhomopolymere verwendet werden. Bei zwei- und mehrwelligen Extrudern können die Wellen gleichläufig oder gegenläufig arbeiten. Die Wellen in ein- und mehrwelligen Extrudern sind normalerweise mit Knet- und/oder Förderelementen be- setzt. Diese Apparaturen sind in der Regel selbstreinigend. Die Drehzahlen der Wellen liegen in der Regel im Bereich von 10 bis 500, insbesondere 15 bis 350 Umdrehungen pro Minute. In einer speziellen Bauform können die Wellen als Schneckenwellen ausgebildet sein, deren Gänge miteinander im Eingriff stehen und deren innerer Wellendurchmesser vorzugsweise über die gesamte Länge konstant ist. Bevorzugtes Baumaterial für die beschriebenen Extruder sind Stähle oder Edelstähle. Vorteilhafterweise wird auch ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, in ein oder in mehrere Segmente des Extruders eingeführt, um den Entgasungsvorgang zu begünstigen. In principle, all customary single-shaft and two-shaft and multi-shaft extruders can be used for the thermal purification of the isobutene homopolymers produced. In twin- and multi-shaft extruders, the waves can work in the same direction or in opposite directions. The waves in single and multiple-shaft extruders are normally occupied by kneading and / or conveying elements. These appliances are usually self-cleaning. The speeds of rotation of the waves are generally in the range of 10 to 500, in particular 15 to 350 revolutions per minute. In a special design, the waves may be formed as worm shafts, whose gears are engaged with each other and whose inner shaft diameter preferably via the entire length is constant. Preferred building materials for the described extruders are steels or stainless steels. Advantageously, an inert gas, for example nitrogen, is introduced into one or more segments of the extruder in order to promote the degassing process.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die erzeugten Isobutenhomopolymere in den verwendeten Lösungsmittel (Kohlenwasserstoffe und/oder halogenierte Kohlenwasserstoffe) nur eine geringe Löslichkeit besitzen - und dies gilt in verstärktem Maße bei tiefen Temperaturen - und damit weitgehend als Feststoff ausfällt. Dieser ausgefallene Feststoff hat bei den verwendeten tiefen Temperaturen keinerlei Neigung zum Verkleben, so dass das Rohprodukt problemlos ausgetragen und weiterverarbeitet werden kann, da im Bereich des Einzugs des Produktes aus dem Reaktor in den Aufarbeitungsteil an keiner Stelle Temperaturen oberhalb der Glastemperatur des Polymeren auftreten. Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung erläutern, ohne sie zu beschränken. The process according to the invention has the advantage that the isobutene homopolymers produced have only a low solubility in the solvents used (hydrocarbons and / or halogenated hydrocarbons) - and this applies to a greater extent at low temperatures - and thus largely precipitates as a solid. This precipitated solid has no tendency to stick at the low temperatures used, so that the crude product can be easily discharged and further processed, since in the region of collection of the product from the reactor in the workup at any point temperatures above the glass transition temperature of the polymer. The following examples are intended to illustrate the present invention without limiting it.
Beispiele 1 bis 12 Examples 1 to 12
Ein 1 Liter-Dreihalskolben mit mechanischem Rührer, Einleitungsrohr für trockenen, gasförmi- gen Stickstoff zur Inertisierung, einem Thermoelement zur Temperaturkontrolle und einem kühlbaren Tropftrichter wurde nach der Inertisierung mit Hilfe von flüssigem Stickstoff (in einem um den Kolben platzierten Halbschalen-Dewargefäß) auf -100°C vorgekühlt. Anschließend wurden unter Stickstoffatmosphäre 300 ml flüssiges Propan im Kolben vorgelegt und 0,1 g gasförmiges Bortrifluorid wurde eingeleitet. A 1 liter 3-necked flask with mechanical stirrer, dry nitrogen gaseous inert gas inlet tube, a temperature control thermocouple, and a coolable dropping funnel was placed after inerting with the aid of liquid nitrogen (in a half-shell dewar flask placed around the flask). 100 ° C pre-cooled. Subsequently, 300 ml of liquid propane were placed in the flask under nitrogen atmosphere and 0.1 g of gaseous boron trifluoride was introduced.
Das unter dem Kolben befindliche Dewargefäß stand auf einer höhenverstellbaren Laborbühne. Durch Variation des Füllstandes im Dewargefäß konnte die gewünschte Polymerisationsstem- peratur T problemlos eingestellt werden. In den mit Trockeneis (ca. -78°C) bzw. flüssigem Stickstoff (ca. -130°C) gekühlten Tropftrichter wurden 94,0 g (1 ,68 mol) flüssiges Isobuten gegeben. Anschließend wurden die jeweils unten angegebenen Mengen an Methanol, Isobutanol, Formaldehyd (welches aus Paraformaldehyd frisch erzeugt worden war und in der Methanol/Isobutanol-Mischung gelöst vorlag) und Diisobu- ten zudosiert und mit dem Isobuten im Tropftrichter vermischt. The dewar under the flask stood on a height-adjustable laboratory stage. By varying the fill level in the Dewar flask, the desired polymerization temperature T could be easily adjusted. 94.0 g (1.68 mol) of liquid isobutene were added to the dropping funnel cooled with dry ice (about -78 ° C.) or liquid nitrogen (about -130 ° C.). Subsequently, the respectively below indicated amounts of methanol, isobutanol, formaldehyde (which had been freshly produced from paraformaldehyde and was present dissolved in the methanol / isobutanol mixture) and diisobutene were metered in and mixed with the isobutene in the dropping funnel.
Nach dem Erreichen der gewünschten Polymerisationstemperatur T im Kolben begann man unter Rühren mit dem Eintropfen des Tropftrichterinhaltes. Jeder Tropfen reagierte sofort ab und man erhielt in zunehmendem Maße einen feinkörnigen Feststoff. Die gewünschte Reaktionstemperatur T wurde während der gesamten Eintropfzeit durch Hoch- oder Herunternehmen des Dewargefäßes mittels Hebebühne und Nachfüllen von flüssigem Stickstoff konstant gehalten. Nachdem der gesamte Tropftrichterinhalt eingetropft war, ließ man den Inhalt des Kolbens auftauen, wobei das Lösungsmittel Propan (Siedepunkt: -42°C) verdampft. Anschließend entnahm man das bei Raumtemperatur klebrig gewordene Rohprodukt und befreite es durch Aufheizen in einem Trockenschrank (Temperatur: 160°C bei 30 mbar, Dauer: 2 h) vom restlichen Lösungs-mittel. Danach konnten die analytischen Daten des erhaltenen Isobutenhomopolymers bestimmt werden. After reaching the desired polymerization temperature T in the flask, stirring was started with the dropping in of the dropping funnel contents. Each drop reacted immediately and increasingly gave a fine-grained solid. The desired reaction temperature T was kept constant during the entire dripping time by raising or lowering the dewar vessel by means of a lifting platform and adding liquid nitrogen. After the entire dropping funnel contents had dripped in, the contents of the flask were allowed to thaw, the solvent propane (boiling point: -42 ° C) evaporating. The crude product which had become tacky at room temperature was then removed and freed from the remaining solvent by heating in a drying oven (temperature: 160 ° C. at 30 mbar, duration: 2 h). Thereafter, the analytical data of the obtained isobutene homopolymer could be determined.
Die nachfolgende Tabelle gibt die Temperaturen, die Einsatzmengen und die analytischen Daten der jeweils erhaltenen Produkte an. The following table indicates the temperatures, the amounts used and the analytical data of the products obtained in each case.
Beispiel Nr. 1 2 3 4 5 6 Example No. 1 2 3 4 5 6
Polymerisationstemp. T -170°C -170°C -170°C -170°C -170°C -170°C Vorkühlung Isobuten -78°C -78°C -78°C -130°C -130°C -130°C Polymerisationstemp. T -170 ° C -170 ° C -170 ° C -170 ° C -170 ° C -170 ° C Pre-cooling isobutene -78 ° C -78 ° C -78 ° C -130 ° C -130 ° C -130 ° C
Menge Methanol 0,15 ml 0,15 ml 0,15 ml 0,15 ml 0,15 ml 0,15 mlQuantity of methanol 0.15 ml 0.15 ml 0.15 ml 0.15 ml 0.15 ml 0.15 ml
Menge Isobutanol 0,05 ml 0,05 ml 0,05 ml 0,05 ml 0,05 ml 0,05 mlQuantity of isobutanol 0.05 ml 0.05 ml 0.05 ml 0.05 ml 0.05 ml 0.05 ml
Menge Formaldehyd 0,05 g 0,05 g 0,05 g 0,05 g 0,05 g 0,05 gAmount of formaldehyde 0.05g 0.05g 0.05g 0.05g 0.05g 0.05g
Menge Diisobuten 0,01 ml 0,02 ml 0,05 ml 0 ml 0,01 ml 0,05 ml Amount of diisobutene 0.01 ml 0.02 ml 0.05 ml 0 ml 0.01 ml 0.05 ml
Molekulargewicht Mw 824000 796000 483000 5157000 3831000 2055000Molecular weight M w 824000 796000 483000 5157000 3831000 2055000
Molekulargewicht Mn 123000 1 17000 68000 586000 421000 221000Molecular weight M n 123000 1 17000 68000 586000 421000 221000
Polydispersität D 6,7 6,8 7,1 8,8 9,1 9,3 Polydispersity D 6.7 6.8 7.1 8.8 9.1 9.3
Beispiel Nr. 7 8 9 10 1 1 12 Example No. 7 8 9 10 1 1 12
Polymerisationstemp. T -150°C -140°C -130°C -120°C -1 10°C -100°C Vorkühlung Isobuten -78°C -78°C -78°C -78°C -78°C -78°C Polymerisationstemp. T -150 ° C -140 ° C -130 ° C -120 ° C -1 10 ° C -100 ° C Pre-cooling isobutene -78 ° C -78 ° C -78 ° C -78 ° C -78 ° C -78 ° C
Menge Methanol 0,15 ml 0,15 ml 0,15 ml 0,15 ml 0,15 ml 0,15 ml Menge Isobutanol 0,05 ml 0,05 ml 0,50 ml 0,50 ml 0,05 ml 0,05 ml Menge Formaldehyd 0,05 g 0,05 g 0,05 g 0,50 g 0,50 g 0,50 g Menge Diisobuten 0,01 ml 0,01 ml 0,01 ml 0,01 ml 0,01 ml 0,01 ml Amount of methanol 0.15 ml 0.15 ml 0.15 ml 0.15 ml 0.15 ml 0.15 ml amount isobutanol 0.05 ml 0.05 ml 0.50 ml 0.50 ml 0.05 ml 0, 05 ml amount of formaldehyde 0.05 g 0.05 g 0.05 g 0.50 g 0.50 g 0.50 g amount of diisobutene 0.01 ml 0.01 ml 0.01 ml 0.01 ml 0.01 ml 0.01 ml
Molekulargewicht Mw 823000 81 1000 803000 803000 766000 715000 Molekulargewicht Mn 121000 121000 1 10000 103000 88000 73000 Polydispersität D 6,8 6,7 7,3 7,8 8,7 9,8 Molecular weight M w 823000 81 1000 803000 803000 766000 715000 Molecular weight M n 121000 121000 1 10000 103000 88000 73000 Polydispersity D 6.8 6.7 7.3 7.8 8.7 9.8

Claims

Patentansprüche  claims
1 . Verfahren zur Herstellung von Isobutenhomopolymeren mit einem gewichtsgemit- telten Molekulargewicht von 75.000 bis 10.000.000 durch Polymerisation von Isobuten in flüssiger Phase in einem inerten Lösungsmittel in Gegenwart eines Polymerisationskatalysators auf Basis von Lewis-Säuren, dadurch gekennzeichnet, dass man in einem Polymerisationsreaktor gleichzeitig die Polymerisation bei Temperaturen von -80°C bis -190°C durchführt, als inertes Lösungsmittel einen oder mehrere d- bis Cs-Kohlenwasserstof- fe oder einen oder mehrere halogenierte d- bis Cs-Kohlenwasserstoffe oder eine Mischung hieraus verwendet und als Polymerisationskatalysator einen Lewis-Säure-Komplex auf Basis von Bortrifluorid, von Eisenhalogeniden, von Aluminiumtrihalogeniden oder von Aluminiumalkylhalogeniden oder eine Lewis-Säure in Kombination mit organischen Sulfonsäuren als Initiatoren einsetzt, und dabei weiterhin die Polymerisation in Gegenwart mindestens eines Reaktionsbeschleunigers in Form einer ethylenisch gesättigten Kohlenwasserstoff-Verbindung, welche mindestens ein Sauerstoffatom und kein abstrahierbares Proton enthält, durchführt und/oder 1 . Process for the preparation of isobutene homopolymers having a weight-average molecular weight of 75,000 to 10,000,000 by polymerization of isobutene in the liquid phase in an inert solvent in the presence of a polymerization catalyst based on Lewis acids, characterized in that simultaneously polymerization is carried out in a polymerization reactor at temperatures of -80.degree. C. to -190.degree. C., the inert solvent used is one or more C.sub.1- to C.sub.-hydrocarbons or one or more halogenated C.sub.1- to C.sub.-hydrocarbons or a mixture thereof and, as the polymerization catalyst, a Lewis Acid complex based on boron trifluoride, iron halides, aluminum trihalides or Aluminiumalkylhalogeniden or a Lewis acid used in combination with organic sulfonic acids as initiators, and further the polymerization in the presence of at least one reaction accelerator in the form of an ethy lenisch saturated hydrocarbon compound containing at least one oxygen atom and no abstractable proton, performs and / or
(e) die Polymerisation in Gegenwart mindestens eines Kettenlängenregulators, welcher mindestens ein tertiäres olefinischen Kohlenstoffatom enthält, durchführt. (e) carrying out the polymerization in the presence of at least one chain length regulator which contains at least one tertiary olefinic carbon atom.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man die Maßnahmen (d) und (e) gleichzeitig durchführt. A method according to claim 1, characterized in that one carries out the measures (d) and (e) simultaneously.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Maßnahme (a) die Polymerisation bei Temperaturen von weniger als -160°C bis -185°C durchführt. Process according to Claim 1 or 2, characterized in that, as measure (a), the polymerization is carried out at temperatures of less than -160 ° C to -185 ° C.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Maßnahme (a) die Polymerisation bei Temperaturen von -1 10°C bis -140°C durchführt. A method according to claim 1 or 2, characterized in that one carries out the polymerization at temperatures of -1 10 ° C to -140 ° C as measure (a).
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Ausführung von Maßnahme (a) das Polymerisationsmedium mittels eines abgetrennten Kühlkreises auf die erforderliche Tieftemperatur bringt und es während der Polymerisation dort hält. Process according to Claims 1 to 4, characterized in that, to carry out measure (a), the polymerization medium is brought to the required low temperature by means of a separate cooling circuit and it is heated during the process Polymerization stops there.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Maßnahme (b) als inertes Lösungsmittel Ethan, Ethen, Propan, Propen, n-Butan, iso-Butan oder eine Mischung hieraus verwendet. 6. Process according to claims 1 to 5, characterized in that one uses as measure (b) as the inert solvent ethane, ethene, propane, propene, n-butane, isobutane or a mixture thereof.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Maßnahme (b) als inertes Lösungsmittel 1 ,1 ,1 ,2,3,3,3-Heptafluorpropan, Octafluor- propan oder eine Mischung hieraus verwendet. 7. Process according to claims 1 to 5, characterized in that one uses as measure (b) as the inert solvent 1, 1, 1, 2,3,3,3-heptafluoropropane, octafluoropropane or a mixture thereof.
8. Verfahren nach den Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man als Maßnahme (c) als Polymerisationskatalysator einen Komplex aus Bortrifluorid und einer Protonenquelle einsetzt. 9. Verfahren nach Anspr8, dadurch gekennzeichnet, dass man als Maßnahme (c) als Polymerisationskatalysator einen Komplex aus Bortrifluorid und einem d- bis C4- Alkanol einsetzt. 8. The method according to claims 1 to 7, characterized in that one uses as a measure (c) as a polymerization catalyst, a complex of boron trifluoride and a proton source. 9. The method according to Anspr8, characterized in that is used as measure (c) as the polymerization catalyst, a complex of boron trifluoride and a C 1 - to C 4 - alkanol.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man als Maßnahme (d) die Polymerisation in Gegenwart mindestens eines Reaktionsbeschleunigers ausgewählt aus Ketonen, Aldehyden, Ethern, Acetalen und Halbace- talen durchführt. 10. The method according to claims 1 to 9, characterized in that as a measure (d), the polymerization is carried out in the presence of at least one reaction accelerator selected from ketones, aldehydes, ethers, acetals and hemiacetals.
1 1 . Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man als Maßnahme (e) die Polymerisation in Gegenwart von Isopren und/oder Diisobuten als Kettenlängenregulatoren durchführt. 1 1. Process according to claims 1 to 10, characterized in that as a measure (e) the polymerization is carried out in the presence of isoprene and / or diisobutene as chain length regulators.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man die Polymerisationsbedingungen so wählt, dass das eingesetzte Isobuten im Polymeri- sationsreaktor mit einem Umsatz von mindestens 90% zu Isobutenhomopolymeren mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 75.000 bis 10.000.000 umgesetzt wird. 12. The method according to claims 1 to 1 1, characterized in that one selects the polymerization conditions so that the isobutene used in the polymerization sationsreaktor with a conversion of at least 90% to isobutene homopolymers having a weight average molecular weight of 75,000 to 10,000,000 is implemented ,
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man die im Polymerisationsreaktor erzeugten Isobutenhomopolymeren bei Temperaturen von weniger als -80°C aus dem Polymerisationsreaktor austrägt und einem thermischen Reinigungsverfahren bei Temperaturen von mehr als +80°C unterwirft. 13. The method according to claims 1 to 12, characterized in that discharges the isobutene homopolymers produced in the polymerization reactor at temperatures of less than -80 ° C from the polymerization reactor and subjected to a thermal cleaning process at temperatures of more than + 80 ° C.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Ausführung des thermischen Reinigungsverfahrens ein oder mehrere Extruder verwendet. 14. The method according to claim 13, characterized in that one or more extruders are used to carry out the thermal cleaning process.
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