DD298935A5 - Katalysatorkomponente zur polymerisation von olefinen - Google Patents

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DD298935A5
DD298935A5 DD90340236A DD34023690A DD298935A5 DD 298935 A5 DD298935 A5 DD 298935A5 DD 90340236 A DD90340236 A DD 90340236A DD 34023690 A DD34023690 A DD 34023690A DD 298935 A5 DD298935 A5 DD 298935A5
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Mario Saccetti
Gabriele Govoni
Antonio Ciarrocchi
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Katalysatorkomponente zur Polymerisation von Olefinen. Sphaerische Katalysatorkomponenten fuer die Polymerisation von Olefinen, die eine Titaniumverbindung und wahlweise einen Elektronendonator auf wasserfreien Magnesiumchlorid als Traeger umfassen, gekennzeichnet durch eine Oberflaeche zwischen 20 und 250 m2/g, eine Porositaet zwischen 0,25 und 0,5 cm3/g und ein Roentgenspektrum, in dem die Magnesiumchloridreflexionen bei 2 n von 35 und 14,95 vorhanden sind oder in dem die Reflexion bei 35 durch einen Halo ersetzt ist, dessen Intensitaetsmaximum zwischen 33,5 und 35 liegt, und die Reflexion von 2 n bei 14,95 nicht vorhanden ist.{Olefine; Olefinpolymerisation; Katalysatoren; Titaniumkatalysatoren; Magnesiumchloridtraeger; Ethylenpolymerisation; Ethylen-Propylen-Polymerisation}

Description

Die Erfindung betrifft Katalysatorkomponenten für die Polymerisation von Olefinen, die aus ihnen gewonnenen Katalysatoren f
und deren Verwendung bei dor Polymerisation von Olefinen wio Ethylen, Propylen und ihren Gemischen.
Katalysatoren für die Polymerisation von Olofinon, die ein Titaniumhalogonid auf wasserfroion Magnesiumhalogeniden in |
aktiver Form aid Trägoimatorial umfassen, sind In der Patentliteratur ausführlich beuchrioben. I
Seitdem die Verwendung von Magnosiumhalogeniden in aktiver Form als Trägermaterial für Ziogler-Natta- Katalysatorkomponenten zum ersten Mal in den USA-Patenten Nr.4 298718 und 4495338 beschrieben wurde, hat der Umfang
der einschlägigen Patentliteratur beträchtlich zugenommon.
Die aktivsten Formen der Magnesiumhalogenide sind durch Röntgonspoktren gekennzeichnet, in denen die im Spoktrum der
nichtaktiven Halogenide erscheinende Reflexion dos Intensitätsmaximums nicht mehr vorhanden, sondern durch einon Haloersetzt ist, wobei das Intensitätsmaximum in bezug auf dasjonigo dor Rofloxion dos Intensitätsmaximums in dem nichtaktiven
Halogenid in Richtung auf die kleineren Winkel verschobon ist. Bei don weniger aktiven Formen des Magnesiumchlorids ist die Rofloxion des Intonsitätsmaximums, die bei 2.56Ä erscheint
12 = 9 35°) nicht mehr vorhanden, sondorn durch oinon Halo ersoüt, dessen Intonsitätsmaximum zwischen don Winkeln 29 von33,5° und 35° liegt; eino Roflexion bei 29 von 14,95° ist stets vorhanden.
Die Einführung von Katalysatoren auf Magnesiumchloridträgormatorial in die industrielle Praxis ermöglichte es, die Prozesse
der Polyolefinproduktion wesentlich zu vereinfachen. Das gilt insbesondere für die Möglichkeit, Katalysatoren in Formsphärischer Partikel zu gewinnen, die in der Lage sind, Polymore zu produzieren, die die Form des Katalysators annehmen,bafriedigende morphologische Merkmale aufweisen (Fließvormögen und Schüttdichte) und keino Granulatoron orfordorn, diebekanntlich sehr energieintensiv ist.
Beispiele von Katalysatoren mit kontrollierter Teilchengröße sind in der US-PS 3953414 beschrieben. Das Polymer (Polyethylen), das mit den Katalysatoren gewonnen v/erden kann, hat gute morphologische Merkmale; die Polvmerproduktivität dieser Katalysatoren ist jedoch nicht sehr hoch (im allgemeinen zwischen 2000 und 15000g/g Katalysator). Wenn die Polymerausboute Werte von 20000 g/g Katalysator überschreitet, sind die Teilchen des gebildeten Polymers
zerbrechlich, und die scheinbare Dichte ist sehr gering.
Die in dem erwähnten US-Patent beschriebenen Katalysatorkomponenten werden aus einem MgCI2 · 6HjO-Addukt gewonnen,
das in einer Kühltrommol in die Form von Sphärolithen gebrach*, i'nd danach mit TiCI4 umgesetzt wurde.
In der US-PS 4399054 werdon Kaolysatorkomponenten für die Polymerisation von Olefinen beschrieben, die in der Lage sind, Polymer (Polypropylen) mit gutem Fließvormögen und guter Schüttdichte zu produzieren. Dio Polymerproduktivität des Katalysators ist nicht sehr hoch (zwischen 3000 und 9000g/g Katalysator; die Polymerisation erfolgt in Hoptan bei 700C im Verlaufe von 4 Stunden bei einem Propylenpartialdruck von 7 at). Die Katalysatorkomponenten werden aus MgCI2-Addukten mit Alkoholen in Form sphärischer Teilchen, die im allgemeinen
3 Mol Alkohol enthalten, gewonnen.
Vor der Umsetzung mit TiCI4 wird der Alkoholgehalt auf 2,5-2 Mol gesenkt, damit die Katalysatoren für die Gewinnung nicht
zerbrechlicher sphärischer Polymore geeignet sind. Der Alkoholgehalt wird nie unter die 2-Mol-Grenzo abgesenkt (dadurchnimmt die Aktivität dos Katalysators schlagartig ab).
Im Falle von Magnesiumchlorid, zumindest in den weniger aktiven Formen (diejenigen, bei denen im Spektrum zwei Halos mit Intensitätsmaxima zwischen den 2-9-Winkoln von 30,45° bis 31° bzw. von 33,5° bis 35° vorhanden sind), ist die Reflexion, die in
dem Spektrum des nichtaktiven Magnesiumchlorids bei 2 θ von 14,95° erscheint, noch vorhanden.
Ε» wurdejetzt festgestellt, daß Katalysatorkomponenton für die Polymerisation von CHi-CHR-Olefinen, In denon R Wasserstoff oder ein Alkyl- oder Arylradlkal mit 1-8 Kohlenstoffatomen Ist, zur Gewinnung von Katalysatoren geeignet sind, die in der Logo sind, Polymere In Form sphärischer Teilchen mit optimalen morphologischen Merkmalen '.Fließvermögen und hohe Schüttdichte) zu produzieren. Darüber hinaus weisen cllo Katalysatoren eine boträchtlicho katalytlsche Aktivität und Storeospozifitätauf.
Die orfindungsgemäßen Katalyeatorkomponenten habon dlo Form sphärischer Teilchen mit einem mittleren Durchmesser zwischen 10 und 350μηι und umfassen eine Titanlumvorblndung, die mindestens oine Tl-Halogon-Blndung onthölt sowio wahlwelso eine Elektronen abgebende Vorbindung auf elnom Magnoslumchlorld-Trägor. Sie sind durch eine Oberfläche zwischon 20 und 25OmVg, eine Porosität von über 0,2 cmVg und zwlschon 0,2 und 0,5cmVg sowio ein Röntgonspoktrum (CuKa) charakterisiert, boi dem
a) Reflexionen boi 2Θ von 35° und 14,95" (für Magnesiumchlorid charakteristisch) vorhandon sind oder
b) boi dem dio Reflexion bei 20 von 35' durch oinon Halo orsotzt Ist, desson Intonsitötsmaximum zwischon don 2-d-Winkoln von 33,5° und 35" liegt und dlo Rofloxlon bei 28 von 14,95" nicht vorhandon ist.
Hinsichtlich dor Definition des Röntgenspektrums von Magnesiumchlorid wird auf don Standard ASTM D-3854 Bozug
gonommon. Das Spektrum wird mittels oinor kupfornon Antikathode und K α-Strahlung au'"f"oichnot.
Das Spoktrum mit dom Merkmal a) Ist für katalytischo Komponenten mit oiner Oborflächo von wonigor als 70-8OmVg und oinor Porosität über 0,4cmVg typisch. Dos Spektrum mit dom Morkmol b) wird boi Komponenten boobachtot, dio oino Fläche von
mohr als 6OmVg und oino Porosität zwischon 0,25 und 0,4cmVg nufwoison.
Dio Porenvolt'monvorteilung ist so, daß mehr als 50% dor Poron einen Radius von übor 100Ä aufweisen. Bei Komponenten,
dnron Fläche kleiner als 10OmVg Ist, weisen übor 70% der Poron einon Radius von übor 100A auf.
Wie bereits festgestellt wurde, liefern die orfindungsgomäßon Ketalysatorkompononton Katalysatoren, dio für die Produktion
von OlefJn-(Co)polymeron in Form sphärischer Toilchon mit guten morphologischen Merkmalen (hoho Worte für Schüttdichte,
Fließvermögen und mechanische Fostigkoit) geeignet sind. Dor mittloro Durchmesser dor Polymortoilchon boträgt zwischen 50
υΓκ15000μηι.
Im besonderen worden Katalysatoren, dio aus Komponenten mit oinor Oborflächo von wonigor als 10OmVg und einer Porosität
von mohr als 0,4cmVg gewonnon wurden, zur Herstellung von Ethylonpolymeron (HDPE - Polyethylen hohor Dichte - und
LLDPE - Polyethylen niodrigor Dichte) gonutzt. Die Katalysatoren woison eine sohr hoho Aktivität auf. und dos gewonnene
sphärischo Polymer hat ansprechende morphologische Morkmolo (sohr hoho Schüttdichte, Fließvormögon, mechanische
Festigkeit). Die auf der Basis von Komponenten mit oinor Ohorflächon von mohr als 60-7OmVg und oinor Porosität von weniger als 0,4 cm Vg
gewonnenen Katalysatoren worden bevorzugt bei dor Herstellung kristalliner Propylonhomo- und -copolymoro, donsogenannten schlagfesten Copolynteron, dio durch Soquenzpolymorisotion von 1) Propylon und 2) Ethylen-Propylon-
Gemischen gewonnen werden, oingoioüt Sie werden ebenfalls vorteilhaftorwoise bei der Herstellung von Ethylen-Propylen-Kautschuk (EP-Kautschuk) oder Ethylen- Propylon-Dien-KautschuMEPDM-Kautschuk) sowie von Propylenpolymorzusammonsetzungen, die dioso Kautschuko inthalten,
eingesetzt. Überraschend ist, daß mit den orfindungsgomäßon Katalyatoron diese in sphärischen Teilchen vorliegenden
Kautschuko mit gutem Fließvermögen und guten Schüttdichtmerkmalen gewonnen werden können, weil es bisher wegen der
unlösbaron Probleme aufgrund dor Verschmutzung des Reaktionsapparatos und/odnr dos Zusammenbackens der Teilchennicht möglich war, gummielastische Polymere des genannten Typs in fließfähigen gekörnten Teilchen herzustellen.
Insbesondere bei Polypropylen ist es unter Vorw»ndung stereospezilischor Katalysatoren, die aus Komponenten mit einer Oberfläche von etwa 60-7OmVg, einer Porosität von weniger als 0,4cmVg und einem Röntgenspektrum vom Typ b) gewonnen
wurden, möglich, kristalline, geringere Propylenhomopolymoro und Propylen-Ethylon-Copolymero zu erhalten, dio durch sehrhohe Porositätswerte gekennzeichnet sind, wodurch sie für dio Herstellung von Grundmischungen mit Pigmenten und/oder
Zusatzstoffen besonders geeignet sind. Überraschend ist ferner, daß die erfindungsgemäßen Katalysatoren hochaktiv sind, obwohl das in ihnen enthaltene Magnesiumchlorid Röntgonspektra ergibt, die für die geringe Aktivität aufwoisonden Formon des Magnesiumchloride
charaktoribtischsind.
Schließlich ist es überraschend und völlig unerwartet, daß das Magnesiumchlorid in kristallinor Form vorliegt und ein Röntgenspektrum wie unter b) beschrieben aufweist, Die Herstellung der Katalysatorkorr.pononten erfolgt auf verschiedenen Wegen. Dio bevorzugte Methode geht von Magnosiumchlorid/Alkohol-Addukten aus, die so viele Alkoholmolo onthalten, daß das Addukt bei Raumtemperatur fost, boi Temperaturen zwischon 100 und 130°C jedoch geschmolzen ist. Die Anzahl der Alkoholmolo hängt von ilen verschiedonon Alkoholarten ab. Die zur Verwendung goeigneion Alkohole haben die Formel ROH, in der R ein Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylradikal
mit 1-12 Kohlenstoffatomen ist. Gemische dieser Alkohole könnon ebenfalls verwendet werden. Beispiele dieser Alkohole sind
Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, 2-Ethylhexanol und Gemischo von ihnen. Bei Alkoholen wie Ethanol, Propanol und Butanol beträgt die Molzahl pro MgCI2-MuI etwa 3. Der Alkohol und das Magnesiumchlorid werden in einem inerten flüssigen Kohlenwasserstoff, dor mit c'ern Addukt nicht mischbar ist, gemischt und
auf die Schmelztemperatur des Addukte gebracht. Das Gemisch wird kräftig gerührt (z.B. mit Hilfe eines ULTRA TURRAX
T-45N-Gerätes mit 20O0-50O0U/min (Jonke & Kunkel K.G. IKG Werke)). Die gewonnene Emulsion wird sehr schnell abgekühlt. Dadurch erstarrt das Addukt in Form sphärischer Teilchen, dio die
gewünschten Abmessungen aufweisen. Die Teilchen worden gotrocknet, danach wird ihnon durch Erhitzen auf Temperaturenzwischen 50°C und 1300C ein Teil des Alkohols entzogon (partial doalcoholation).
Jas teilweise vom Alkohol befreite Addukt liegt in Form sphärischer Teilchen mit oinom mittleren Durchmesser zwischon 50 und
350Mm, einer Oberfläche zwischen 10 und 50m1 und einer Porosität von 0,6 bis 2cmVg (mittels Quecksilbor-Porosimotorbestimmt) vor.
Je mehr Alkohol entfernt wird, desto größer ist die Porosität. Die Porenvolumonvorteilung ist so, daß übor 50% dor Poron einen Radius von übor 10000Ä aufweisen. Alkohol wird entfernt, bis der Alkoholgehalt nicht mehr als 2 Mol pro MgCIj-MoI, vorzugsweise zwischen 0,1 B und 1,5 Mol, am
boston zwlschon 0,3 und 1,6 Mol, beträgt.
Wenn der Alkoholgehalt unter 0,2 Mol Alkohol pro Mol MgCI1 sinkt, Ist die katalytlscho Aktivität stark vermindert. Das toilwoiso
vom Alkohol bufrelto Addukt wird danach in kaltem TiCI4 bei einer Konzentration von ΊΟ-BOg/l suspondiort, danach auf olno
Temperatur zwischen 80 und 1350C erwärmt und0,5 bis 2 Stunden long bei diosor Temperatur gehalten. Das überschüssigoTiCI4
wird heiß durch Filtration odor Sedimentation abgetrennt. Die Oohandlung mit TiCI4 wird einmal odor mehrmals wiodorholt,wonn dor gowünschto Alkoholgehalt sohr gering soln sollte (im allgomoinon wenigor als 0,5Ma.-%).
Während dor Morstolluno olnor katalytischen Komponente, dio olno Eloktronondonntorvorbindung onthält, wird lotztoro dom TiCI4 in Mongen zugegeben, dio oinem Molvorhältnls von TiCI4 zu MgCI) von 1:6 bis 1:16 entsprechen. Nach der Oohandlung mit TiCI4 wird der Feststoff mit olnom Kohlenwasserstoff (z. O. Hoxon odor Hopton) gowaschon und danach
getrocknet.
Gemäß einor andorne Methode wird das goschmolzone Addukt, wenn os In olnom inorton Kohlenwasserstoff emulgiort Ist, im Wirbelstrom durch ein Rohr entsprechender Länge goleitot und In oinom inerten Kohlenwasserstoff, dor bei nlodrlgor Temperatur gehalten wird, gesammolt. Dioso Methode Ist in der US-PS 4399054 boschriobon, auf doron Ooschroibung Bezug
genommon wird. In diosom Fall worden ouch die Adduktpartlkol teilweise von Alkohol bofroit un d mit TiCI4 umgosotzt,
Als Variante zu don beschriebenen Methoden wird die Titnniumverbindung, bosondors wenn sie bei Raumtomporatur fost ist,
wie z. B. TiCI3. in dem geschmolzenen Addukt aufgelöst, das danach, wie beschrieben, von Alkohol bofroit und mit oinem
Halogoniorungsmittel, z. B. SiCI4, umgosutzt wird, des In dor Lage Ist, mit den Hydroxylgruppen zu reagioron und sie abzutrennen. In dom geschmolzenen Ausgangsaddukt können nobon der Titaniumvorbindung und wahlwoiso andoron Üborgangsmotallon
auch weitere Trägorstoffo wie AICI3, AIBr3, ZnCI2 enthalten soin.
Die zur Herstellung der Katalysatorkomponenton gooignoton Titaniumvorbindungon schließon neben TiCI4, ' iCI3 und ähnlichen Halogeniden auch andere Vorbindungen mit mindestens einer Ti-Halogen-Bindung ein, z. B. Halogenalkoholato wie Trichlorphenoxytitanium und Trichlorbutoxytitanium. Schließlich kann die Titanlumverbindung in Gemischen mit andoron Üborgangsmotallvorbindungon, wie z. B. V, Zr und Hf- Halogonidon und Halogenalkoholaton, /orwondot weruon. Wie beroits festgostollt wurde, kann die Katalysatorkompononte auch olno Elektronon abgobondo Vorbindung enthalten (interner Donator). Das ist notwendig, wenn dio Katalysatorkompononte bei dor storooroyulierten Polymerisation von Olofinon wie Propylen, 1-Butenund4-Mothyl-1-ponton eingesetzt wird. Die Elektronen abgebenden Verbindungen können aus Verbindungen ausgewählt wordon, zu donen Ethor, Ester, Amine und Ketone zählen. Bovorzugte Verbindungen sind dio Alkylostor, Cycloalkyle und Arylo dor Polycarbonsäuren, z. B. Phthal- und Maleinsäuren, und Ether der Formol
CH2-OR111
CH2-ORIV
wo R1, R", dio gleich oder unterschiedlich sein können, Alkyl·, Cycloalkyl- odoi' Arylradikalo mit 1-18 Kohlenstoffatomen sind; R"1und R", die gleich oder unterschiedlich f.oin können, Alkylradikalo mit 1-4 Kohlenstoffatomen sind.
Ether dieses Typs sind in der US-Patentanmoldung, Anmoldoaktonzoichon 359234, eingereicht am 31.5.1989, beschrieben,
deren Offenbarung hier durch Bezugnahme einbezogen ist.
Beispiele für solche Verbindungen sind n-Butylphthalat, Diisobutylohthalat, Di-n-octylphthala·; 2-Methyl-2-isopropyl-1,3-
dimethoxypropan, 2-Methyl-2-isobutyl-1,3-dimethoxypropan, 2,2-UUSObUIyI-1,3-dimethoxypropan, 2-lsopropyl-2-lsopentyl·1,3-dimethoxypropan.
Derinterno Donatoristim allgemeinen in Molverhältnissen zu Mg von 1:8 bis 1:14anwosond. Die als Ti bozeichnoto Titaniumverbindung ist in einem prozentualen Anteil zwischen 0,5 und 10Ma.-% onthalton. Al-alkylvorbindungen, die im besonderen unter Al-trialkylen wie z.B. Al-triolhyl, Al-triisobutyl und Al-tri-n-butyl ausgewählt
wurden werden ebenfalls als Cokatalysatoren genutzt. Das Verhältnis von Al zu Ti ist größer als 1 und bewegt sich imallgemeinen zwischen 20 und 800.
Bei dr.r stereorogulierten Polymerisation vo.i Alphaolofinon, wie z.B. Propylon und 1-Buten, wird nobon dor Al-alkylvorbindung
ρ jwöhnlich auch eino Elektronendonatorverbindung (externer Dondtor) eingesetzt. Diost Vorbindung kann dieselbe oder cnetndere sein eis die Elektronen abgebende Verbindung, die eis interner Donator genutzt wird.
Wenn der interne Donator oin Ester einer Polycarbonsäure, im besonderen ein Phthalat, ist, wird der extorno Donator
vorzugsweise unter den Siliciumverbindungen der Formol RiRiSi(OR)2 ausgewählt, wo R1 und R2 Alkyl-, Cycloalkyl- oder
Arylradikalo mit 1--18 Kohlenstoffatomen sind und R ein Alkylradikal nii 1-4 Kohlonstoffatomen ist. Boispiele für diese Silane
sind Methylcyclohexyldimethoxysilan, Diphenyldimothoxysilan, Methyl-t. butyldimothoxysilan.
1,3-Diothor mit der vorstehend gegebenen Formel können ebenfalls vorteilhaft genutzt werden.
Wenn es sich bei dem internen Donator um einen dieser Diether handelt, braucht kein externer Donator verwei ι Jot zu werden, da
die Stereospozifität des Katalysators bereits ausreichend hoch ist.
Katalysatoren, die oinen internen Donator enthalten, werden zur Herstellung von LLDPE mit eingeschränkter Verteilung dor Molekülmasso genutzt. Wie bereits festgestellt wurdo, werden die Katalysatoren bei der Polymerisation von CH^CHR-Olefinen
eingesetzt, wo P. Wasserstoff oder ein A kyl- oder Arylradikal mit 1-8 Kohlenstoffatomen und Gemische diesor Olefine mit oderohne Dien bedeutet.
Die Polymerisation erfolgt nach bekannten Mothoden In der flüssigen Phase in Anwesenheit oder Abwesonhoit elnos inorton Kohlonwasserstoffvordünnungsmlttols oder in der gasförmigen Phase. Dio Polymorisationstemporaturen betragen im allgemeinen iwischon 20 und 150"C, vorzugsweise zwischon CO und 900C. Dor Vorgang findol bei atmosphärischem odor orhöhtem Druck statt. Die in den Boispiolon enthaltenen Angaben und dor Text, der sich auf die folgondon Eigenschaften bozleht, wurden mit don
nachfolgend angogobonon Methoden bostimmt.
Eigenschaft Mothodo
-MIL Schmolzflußindex ASTMD1238
-MIESchmelzflußindox ASTMD1238
- MIF Schmelzflußindox ASTM-D1238
- in Xylon löslicho Fraktion (sioho Bestimmung vor Boispiolon)
- Isotaktiz'uätslndex (I. I.) Ma.-%des bei 250C In Xylon unlöslichon Polymers. Entspricht im Prinzip Mo.-% Polymer,
das in siodendem n-Hoptan unlöslich ist.
- Oberfläd'o BET-MothodelverwondotosGorätiSORPTOMATICieoO-C.Erba).
- Porosität Wonn nicht η rulers angogobon, wird die Porosität nach dor BET-Mothodo (sioho obon)
bestimmt. SIo wird aus dor intogralen Poronvortoilungskurvo als Funktion dor Poren berechnet.
- Porosität (Quecksilber) Bestimmung durch Eintauchen einer bekannton Menge dor Probe in eine bokannte
Monge Quecksilber in oinom Dilatometer und allmähliche Erhöhung des Quecksilberdruckes auf hydraulischem Wege. Dor bolm Eindringen dos Quocksilbors in dio Poren horrschondo Druck ist oino Funktion dos Porondurchmossers. Die Mossung erfolgt mit einem Poroslmotor „Porosimotor 2000 Seriös" (C. Erbn). Die Gesamtporosität wird au ι der Verringerung des Quecksilborvolumons und don Worten des anliogondon Druckoserrechnot
-Schüttdichte DIN-53194
- Flioßvermögen Die Zeit, die orfordorlich ist, bis 100 g Polymor oinon Trichter passlort habon, dosson
untere öffnung oinon Durchmesser von 1,25 cm aufwoist und dosson Soiton oino Noigung von 2CzUr Senkrochton aufweisen. -Morphologie ASTMD1921-63.
Bestimmung des In Xylen lösllchon Anteils
2g Polymor worden unter Rühron in 2SOmI Xylon boi 1350C aufgelöst. Nach 20 Minuten läßt man dio Lösung untor weitorom
Ruhron bis auf 250C abkühlen. Nach 30 Minuten wird das ausgefällte Material durch Filterpapier filtriert; dio Lösung wird im Stickstoffstrom eingedampft und
der Rückstand im Vakuum boi 80°C bit. zur Massokonstunz getrocknet.
Auf dios6 Woise wird der Anteil von in Xylen bei Raumtemperatur löslichem Polymer berechnet. Ausführungsbeispiele Herstellung von MgClj/Alkohol-Addukten Die MgCI]/ \lkohol-Addukte In Form sphärischer Teilchon worden nach der in Beispiel 2 in der US-PS 4399054 boschriebonen Methodo h rgestellt, wobei jodoch boi 3000U/min anstatt boi 10000U/min goarboitot wird. Das Addukt wurde durch Wärmo teilweise von Alkohol befreit, indem die Temperatur beim Arboiton im Stickstoffstrom von 30°C
auf 180X erhöht wurde.
Herstellung der festen Katalysatorkomponente In einen 1 Liter fassenden Kolben, der mit einem Kühler ι nd einem mechanischen Rührwork verschon war, wurden - unter Stickstoffstrom - 625ml TiCI4 gogeben. Bei O0C wurde·-, untor Rühren 25g des teilweise von Alkohol befreiten Adduktes
zugegeben. Danach wurde die Temperatur innerhalb einor Stunde auf 1OC0C erhöht. Als die Temperatur 40°C erreicht hatto,wurde Diisobutylphthalat (DIBF) im Molverhältnis Mg/DI8F = 8 zugogoben.
Die Temperatur wurde 2 Stunden lang bei 100°C gohalten. Nach dem Dekantieren wurde dio heiße Flüssigkeit abgehebort.
500ml TiCI4 wurden zugegeben, und es wurdo 1 Stunde lang auf 12O0C erhitzt. Nach dem Absitzonlasson wurdo die Flüssigkeit inheißem Zustand abgehebert; der zurückbleibende Feststoff wurde 6mal bei 600C und 3mal bei Raumtemperatur mit einemaliquoten Teil von 200ml wassorfreien Hexans gewaschen. Der Feststoff wurde im Vakuum getrocknet.
Polymerisation von Propylen In einen mit Rührwerk und einem Thermostatsystem versehenen 4 Liter fassenden Autoklaven aus rostfreiem Stahl, der
1 Stunde lang bei 700C mit Stickrtoff und danach mit Propylon entgast worden war, wurde boi 3O0C ohne Rühren, jedoch unterschwachem Propylenstrom, das Kttalysatnrsystom gegeben. r*as aus einor Suspension dor beschriebenen festen
Katalysatorkomponente in 80ml Hexan, 0,76g Al-triethyl unu 8,1 ml Diphenyldimothoxysilan (DPMS) bestand. Die Suspension
wurde unmittelbar vor dem Vo> juch hergestellt.
Dor Autoklav wurde danach verschlossen, und 1NIH2 wurde zugeführt. Untor Rühren wurdo 1,2 kg flüssiges Propylon eingeleitet,
und die Temperatur wurde innerhalb von 5 Minuten auf 7O0C erhöht, danach wurde sie 2 Stundon lang konstant gehalten.
Bei Abschluß des Versuchs wurdo das Rührwerk gestoppt und das nicht umgesetzte Propylen abgeleitet. Nachdom der Autoklav
auf Rbumtemperatur abgekühlt war, wurde das Polymor rückgoführt, unter Stickstoffstrom in einem Labortrockenschrank3 Stunden lang boi 700C getrocknet und danach analysiert.
Copolymerisation von Ethylen mit Buten-1 (LLDPE) Der beschriebene Autoklav wurde mit Propan anstatt mit Propylon entgast. Das aus 25cm1 Hoxan, 1,05g Al-trilsobutyl und der
beschriebenen Katalysatorkompononto bestehende Kotalysatorsystom wurdo bei Raumtomporatur und schwachom
Propanstrom in den Autoklaven gogobon, Mit H) wurdo der Druck auf 5,5at und danach mit Ethylon auf 2 at orhöht, woboi das Ethylen anpolymerisiort wurde, bis 15g Ethylon vorbraucht waren (45'C). Propan und Wasserstoff wurden ontfornt, und nach dom Waschen In H] wurdo dio gabförmigo Phaso mit 37,0g Ethylon, 31,9 g Buton-1 und 1,8at Hj (Gosamtdruck 15at) gebildet. Ein EthylonButen-1-Gemlsch wurde dann in elnom Massevorhältnls von 9:1 im Vorlaufe von 2 Stunden bei 70°C zugoführt. Schließlich wurdo der Autoklav entgast und schnell auf Raumtemporatur abgokühlt. Das gewonnene Copolymer wurdo in olnnm Labortrockonschrank bei 7U0C 4 Stunden lang untor Stickstoff gotrocknot. Polymerisation von Ethylen Ein 2,5t fassondor Autoklav aus rostfrelom Stahl mit Rührwerk und Thormostatsystom wurdo, wio für (lon Vorsuch mit Propylon
beschriobon, gespült, wobei jodoch Ethylon anstelle von Propylen vorwondot wurdo.
Boi einer Tomporatur von 450C wurden in einom Hi-Strom 900ml olner Lösung aus 0,5g/l Al-triisobutyl in wassorfroiom Hoxan
und unmittelbar danach die Kotalysatorkompononte, dio in 100ml dor oben boschriobonon Lösung suspendiert war, oingoloitot.
Dio Tomporatur wurde schnoll auf 700C erhöht, und H] wurdo zugeführt, bis dor Druck 3at orroichto. Danach wurdo Ethylon
eingsspoist, bis ein Druck von 10,5 at orrol"1»' ·* >r. Dleso Bodlngungon wurden 3 Stundon lang beibehalten, wobol verbrauchtos
Ethylon kontinuierlich ersotzt wurdo. Nach ouondlgung dor Polymorisotlonsronktion wurdo dor Autoklav schnoll bolüftot und boi Raumtomporatur abgekühlt. Dio Polymorsusponsion wurde filtriert, und dor fosto Rückstand wurdo 8 Stundon lang in Stickstoff
boi 600C gotrocknot.
Beispiel 1
Ein sphärisches MgCI] 3 EtOH-Addukt (das, wio in der ollgomoinon Mothodo boschriobon, gowonnon wurdo) wurdo von Alkohol bofroit, bis dos EtOH/MgClj-Molvorhältnls 1,7 botrug
vulo Merkmolo aufweisendes Produkt wurdo orhalton: Porosität (Quecksilber) = 0,904cmVg
- Oberfläche» 9,2 mVg
- Schüttdichto - 0,607g/cmJ
Aus dienern Addukt wurdo mittols der in dor ollgomoinon Mothodo boschriobonon Behandlung mit TiCI4 eino fosto Katalysatorkompononto in sphärischer Form gowonnon, dio folgondo Merkmale aufwies:
- Ti = 2,5Ma.-%
- DIBF = 8,2 Ma.-%
- Porosität = 0,405cmVg
- Oberfläche - 249m2/g
- Schüttdichte * 0,554g/cm1
Das Röntgonspoktrum dieser Komponente hatte boi 20 koino Reflexionen von 14,95°; oin Halo mit einem Intonsitätsmaximum
bei 20 von 34,72° war stattdessen vorhanden.
Diese Katalysatorkomponente wurde bei der Polymerisation von Propylen nach dor in dor allgomoinon Boschreibung
dargologton Methode eingesetzt. Untor Vorwondung von 0,01 g dor Komponente wurde 430g Polymor mit folgenden Morkmatongewonnen:
- in Xylon boi 250C lösliche Fraktion = 2,4%
- Schüttdichte = 0,48g/cm3
- Morphriogie' 100% sphärische Toilchon mit oinom Durchmossorzwischon 1000 und 5000pm
- Flioßvjrmögen: 10sec
Beispiel 2
Durch teilweise Entfernung des Alkohols (gomäß Boispiol 1) aus oinem sphärischen MgCI2 3EtOH-Addukt, das nach dor in Beispiel 1 boschriobonon Methode hergestellt worden war, wurdo ein Addukt mit einom EtOH/MgClj-Molvorhältnis von 1,5 gowonnon. Es wies folgende Morkmtilo auf:
- Porosität (Quecksilber) = 0,946cm3/g
- Oberfläche = 9,1 m?/g
- Schüttdichte = 0,5ß4g/cmJ
Mittols der beschriebenen Behandlung mit TiCI4 wurde aus diesem Addukt eine sphärische Katalysatorkomponento mit folgenden Merkmalen hergestellt:
- Ti = 2,5Ma.-%
- DIBF - 8,OMo.-%
- Porosität = 0,389cmVg
- Oberfläche = 221 mVg
- Schüttdichto = 0,555g/cm3
Das Röntgenspektrum der Komponente wies keine Rofloxionon bei 2 θ von 14,95° auf; es war nur oin Halo mit oinom Intonsitätsmaximum bei 2Θ von 2,5780° vorhanden.
Diese Katalysatorkomponente wurde bei der Polymerisation von Propylen nach dom Verfahren von Boispiol 1 verwendet. Unter Verwendung von 0,015g Katalysatorkorr μοηοιΊο wurden 378g Polypropylen gewonnen, das folgende Merkmale aufwies:
- bei 250C in Xylen lösliche Fraktion = 2,6%
- MIL = 2,8g/10'
- Schüttdichte = 0,395g/cm3
- Morphologie = 100% sphärische Teilchen mit oinem Durchmesser zwischen 1000 und 5000pm
- Fließvermögen = 12sec
Beispiel 3
Durtli tuilwuisu EiUfornung dos Alkohol« (nxdi ΒυίβμΙο11) aus einem sphärischen MqCI] 3EtOH-AcJdUkI, das nach dor in don obigon Beispiolon beschriebenen Mothodo gowonnon worden war, wurde oin htOH/MgClj = 1 -Addukl gowonnon, das folgondo Morkmalonufwies:
- Porosität (Quecksilber) - 1,?08cmVg
- Oberfläche »11,5 mVg
- Schüttdichte " 0,535g/cm3
Nach dor in don vorstohondon Boispiolon boschrlobonon Mothodologlo wurdo aus diosom Addukt dutch Umsotzung mit TiCI4 oino sphärische Kotalysatorkompononto gowonnon, dio folgende Merkmale aulwlos:
- Ti«2,2Ma.-%
- DIOF-6,8Ma.·%
- Porosität«0,261 cmVg
- Oberfläche » 66,BmVg
- scheinbare Dichte = 0,440g/cmJ.
Das Rörtgonspoktrum dor Katalysatorkompononto wies olno Reflexion bei 20 von 14,95* sowio oine Reflexion bol 2Θ = 35° auf. Unter Vorwendung von 0,023g der Katalysatorkomponente bol dor P opylonpolymorlsation untor den in Boisplol 1 beschriebenen Bodingungon wurden 412g Polypropylen gowonnon. es wios folgondo Merkmale auf:
- bei Raumtemperatur in Xylon lösliche Fraktion « 3,0%
- MIL-3,2g/10'
-- Schüttdichte *· 0,35g/cmJ
- Morphologie ° 100% sphärische Toilchon mit oinom Durchmossor zwischon 500 und 5000μηι
- Flijßvormögon = 12soc
Gemäß der vorstehenden allgemeinen Beschreibung dos Vorfahrons zur Copolymerisation von Ethylon und Buton wurdon 0,0238g Katalysotorkompononto verwendet und 240g Copolymer gowonnon, das folgondo Morkmalo aufwios:
- vorkottotos Buton «» 8,3Mo.-%
- bei Raumtemperatur in Xylon löslicho Fraktion = 12,2%
- MIE "120/10*
- MIF =120/10'
- MIF/MIE « 30
- Morphologio ° 100% sphärischo Toilchon mit oinom Durchmossor zwischon 500 und δΟΟΟμιη.
Beispiel 4
Durch teilweise Entfernung des Alkohols (nach Beispiel 1) aus oinom sphärischen MgCI] 3EtOH-Addukt, des nach dor in don vorstehenden Beispielen beschriebenen Methode gewonnon worden war, wurde oin EtOH/Mg = 0,4-Addukt gowonnon, das folgonde Merkmalo aufwies:
- Porosität (Quocksilbor) - · 1,604cmVg
- Oberfläche = 38,3 m'/g
- schoinbaro Dichte = 0,410g/cm3
Durch Behandlung diosos Trägermaterials mit TiCI4 bei oiner Temperatur von 13511CbOiOInOr Konzentration von 50 g/l wurdo mit drei oinstündigen Behandlungen oino sphärische Katnlysatorkomponento gowonnon, die - nach dor Entfernung von überschüssigem TiCI4, dem Waschen und Trocknon folgondo Merkmolo aufwios:
- Ti = 2,6Ma.-%
- Porosität = 0,427cmVg
- Oberfläche = 66,5mVg
Das Röntgenspektrum diosor Kompononto wios oine Rofloxion boi 2 θ von 14,95° sowio oino Rofloxion boi 2 θ von 35° auf. Untor Vorwondung von 0,012g Katalysatorkompononto boi dor Polymerisation von Ethylon nach der in dor allgemeinen Darlogung beschriebenen Methode wurden 400g Polyethylen gowonnon, das folgendo Morkmalo aufwios:
- MIE = 0,144g/10'
- MIF = 8,87g/10'
- MIF/MIE =61,6
- Morphologie ·» 100% sphärischo Teilchen mit oinem Durchmesser zwischen 1000 und 5000μηι
- Fließvermögen= 12sec
- scheinbare Dichte = 0,38 g/cm3
Beispiel 5
Durch teilweise Entfernung dos Alkohols (nach Beispiel 1) aus einem sphärischen MgCI2 3EtOH-Addukt, des nach der in don obigon Beispielen beschriebenen Mothodo gewonnen wordon war, wurde oin Addukt mit dem EtOH/MgClj-Molverhältnis von 0,15 gewonnon, das folgonde Merkmale aufwies:
- Porosität (Quecksilber) = 1,613cmVg
- Oberfläche = 22,2mVg
Das Röntgenspektrum dieser Komponente wies eine Refloxion bei 20 von 14,95° sowie bei 20 von 35° auf.
Unter Verwendung von 0,03g dieser Komponente bei dor Polymerisation von Ethylen nach der Beschreibung in Beispiel 4 wurden 380g Polyethylen gewonnen, das folgonde Merkmalo aufwios:
- MIE = 0,205g/10'
- MIF=16,42g/10'
- MIF/MIE = 80,1
- Fließvermögen = 12 see
- Schüttdichte = 0,'10g/cmJ
Beispiel 6
Nach der in Beispiel 3 beschriebenen Methode wurclo oln MoCI1 · 1 ElOH-Acklukt hergestellt, wobei jodoch außordom oino 2 Mo. % entsprechende Menge Wassor vorwondot wurdo, die mit dom Alkohol vordünnt wurdo, dor zur Horatollung dor MqCI1 3biOH-Au8gangseut-stani vorwondot wurdo.
Nach dor toilwolson Entfernung von Alkohol enthielt des Addukt 3Ma.-% Wassor. Untor Vorwondung diosos Addukte wurdo nach der in Botspiel 1 beschriebenen Behandlung mit TiCI4 und DIBF oino sphärische Katalysntorkompononle gowonnon, dlo folgondo Massozusammonsoltung aufwies:
- Ti - 2,35%
- DIDF - 6,9%
Unter Verwendungv on 0,026g dieser Komponente bei der Polymerisation von Propylon nach Bolsplol 1 wurden 410g Polymor In Form sphärischer Teilchen gowonnon, das folgende Merkmale aufwies:
- bol 250C In Xylen lösllcho Fraktion - 3,1 %
- MIL -3,0 10"
- scheinbare Dichto «0,35g/cmJ
- Morphologie « 100% sphärische Teilchen mit oinom Durchmesser zwischen 100 und 5000μηι
- Fließvormögon«»13soc

Claims (15)

1. Katalysatorkomponente zur Polymerisation von Olefinen, dadurch gekennzeichnet, daß sie oino Titaniumvorbindung mit einem Gehalt von mindestens einor Ti-Halogon-Bindung auf einem wasserfreien Magnesiumchlorld-Trägormatorial umfaßt, wobei die Komponente die Form sphärischer Teilchen mit einem mittleren Durchmesser zwischen 10 und 350μηη, eine Oberfläche zwischen 20 und 26OmVg, eine Porosität von mehr als 0,2cm3/g und ein Röntgenspektrum aufweist, wo a) Reflexionen boi Winkel 2θ von 35° und 2 θ von 14,95° vorhanden sind, oder b) wo die Reflexion bei dem Winkel 2 θ von 35° nicht mehr vorhanden ist, sondern durch einen Halo nvt einem Intensitätsmaximum zwischen den Winkeln 2θ von 33,5° und 35° ersetzt ist, und die Reflexion bei Winkel 2 Θ von 14,95° nicht vorhandon ist.
2. Komponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie darüber hinaus eine Elektronondonatorverbindung in einem Molverhöltnis zu Magnesiumchlorid zwischen 1:4 und 1:20 umfaßt.
3. Komponente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche geringer als 100m2/g, die Porosität größer als 0,44cm3/g Ist und sie ein Röntgenspektrum vom Typ a) aufweist.
4. Komponente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche größer als 60 mVg ist, die ?oro· *'M zwischen 0,2 und 0,4cm3/g beträgt und sie ein Röntgenspektrum vom Typ b) aufweist.
5. Komponente nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Porenvolumenverteilung so ist, daß mindestens 50% der Poren einen Radius von über 100Ä aufweisen.
6. Komponente nach einem oder mehreren dor vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Titaniumverbindung TiCI4 ist.
7. Komponente nach einem odor mehreren dor Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronendonatorverbindung unter Alkyl-, Cycloalkyl- odor Arylestorn von Phthalsäure ausgewählt wird.
8. Komponente nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eloktronendonatorverbindung ausgewählt wird aus 1,3-Diethern der Formel
RII CH2-0RIV
in der R1, R", die gleich oder unterschiedlich sein können, Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylradikale mit 1-18 Kohlenstoffatomen sind und R1" und RIV, die gleich oder unterschiedlich sein können, Alkylradikale mit 1-4 Kohlenstoffatomen sind.
9. Komponente nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Titaniumverbindung in einer Menge zwischen 0,5 und 10Ma.-%, ausgedrückt als metallisches Ti, enthalten ist.
10. Katalysator zur Polymerisation von Olefinen, dadurch gekennzeichnet, daß er das Produkt der Reaktion zwischen einer Katalysatorkomponente nach Anspruch 1 und einer Al-trialkylverbindung umfaßt.
11. Katalysator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektronendonatorverbindung (externer Donator) bei der Herstellung des Katalysators genutzt wird.
12. Katalysator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Katalysatorkomponente einen Elektronendonator einschließt, der aus den Alkyl-, Cycloalkyl- und Arylestern der Phthalsäure ausgewählt wird, und der externe Donator unter Siliciumverbindungen der Formel R1R2S1 (OR>2 ausgewählt wird, wo Ri und R2, die gleich oder unter°chiedlich sein können, Alkyl-, Cycloalkyl oder Arylradikale mit 1-4 Kohlenstoffatomen sind und R ein Alkylradikal mit 1-4 Kohlenstoffatomen ist.
13. Katalysator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dor externe Donator aus 1,3-Diethoi η der Formel
CH2-OR111
CH2-0RIV
ausgewählt wird, wo R1, R" die gleich oaur unterschiedlich sein können, Alkyl-, Cycloalkyl- odor Arylradikale mit 1-18 Kohlenstoffatomen sind und R1" und RIV, die gleich oder unterschiedlich soin können, Alkyliadikale mit 1-4 Kohlenstoffatomen sind.
14. MgCI2/ROH-Alkoholaddukt, dadurch gekennzeichnet, daß R ein Alkyl-, Cycloalkyl- odor Alkylarylradikal mit 1-12 Kohlenstoffatomen ist, welches für die Herstellung der Katalysatorkomponente nach einem oder mehreren der Ansprücho 1 his 9 geeignet ist, das von 0,2 bis 2 Mol Alkohol pro Mol Mg Cl2 enthält und eine Oberfläche zwischen 10 und 50m2/g, eine Porosität (Quecksilber) von 0,6 bis 2,5cm3/g und eine solche Porenvolumenverteilung aufweist, daß mindestens 50% der Poren einon Radius von mohr als 10000 A aufweisen.
15. Olefinpolymer oder -copolymer in Form sphärischer Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen einen mittloren Durchmesser zwischen 50 und 5000 μηι aufweisen und mit Katalysatoren gewonnen werden, die in Anspruch 17 beschrieben werden.
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