DE2363696C3 - Verfahren zum Herstellen von Homopolymerisaten des Äthylens oder Copolymerisate/! des Äthylens mit a -Monoolefinen - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von Homopolymerisaten des Äthylens oder Copolymerisate/! des Äthylens mit a -MonoolefinenInfo
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Description
(1) einer Titan enthaltenden Verbindung und
(2) einer Metallverbindung der allgemeinen Formel
worin stehen
Me für das Metall Aluminium, A für einen Q- bis QrAlkylrest,
X für Chlor, Brom, Jod bzw. Wasserstoff, m für die Zahl der Wertigkeit des Metalls Me
und
π für eine Zahl von 0 bis m—\,
π für eine Zahl von 0 bis m—\,
worin stehen
R
Y
P
Y
P
für einen C2- bis Ce-Alkylrest,
für Chlor bzw. V/asserstoff und für eine Zahl im Bereich von 1 bis 3
bei einer Temperatur von —30 bis +120° C über eine
Zeitspanne von 5 bis 300 Minuten sowie mit der Maßgabe, daß das Molverhältnis Magnesiumverbindung
(l.l.l)zuAluminiumverbindung(1.1.2)im Bereich von 1:0,4 bis 1 :20 liegt, in Suspension aufeinander einwirken
ließ unter Bildung eines festphasigen Umsetzungsproduktes (U-I), und
(1-2) dann
(1.2.1) das gemäß (1.1) erhaltene festphasige Umsetzungsprodukt (U-I) und
(1.2.2) ein Reaktionsprodukt der Summenformel
TiZ9(OQ)4-,,
welches erhältlich ist durch einfaches Zusammenbringen von
(1.2.2.1) einem Titanhalogenid der allgemeinen Formel TiZ4 und
(1.2.2.2) einem Titansäureester der allgemeinen Formel
Ti(OQ)4 im Molverhältnis Titanhalogenid (1.2.2.1) zu Titansäureester (1.2.2.2)
von q:(4—q), und wobei in den Formeln
jeweils stehen
mit den Maßgaben, daß das Atomverhältnis Titan aus der Katalysatorkomponente (1) zu Metall (Me) aus
der Katalysatorkomponente (2) im Bereich von 1 :0,1 bis 1 :500 liegt und daß die Titan enthaltende Katalysatorkomponente
(1) das festphasige Umsetzungsprodukt (U-II) ist, das erhalten worden ist, indem man
(1.1) zunächst
(1.1.1) eine organische Magnesiumverbindung und
(1.1.2) eine Aluminiumverbindung der allgemeinen Formel
Z für Chlor,
Q für einen nicht mehr als 10 C-Atome
aufweisenden Kohlenwasserstoffrest
aus der Alkyl-, Phenyl-, Alkylphenyl-
bzw. Phenylalkylraihe und
aufweisenden Kohlenwasserstoffrest
aus der Alkyl-, Phenyl-, Alkylphenyl-
bzw. Phenylalkylraihe und
q für eine Zahl im Bereich von 2,5 bis 3,8,
bei einer Temperatur von 20 bis 200° C über eine Zeitspanne von 10 bis 300 Minuten sowie mit der
Maßgabe, daß das Atomverhältnis Magnesium aus der Komponente (1.1.1) zu Titan aus der Komponente
(1.2.2) im Bereich von 1:5 bis 1 :50 liegt, in
Suspension aufeinander einwirken ließ unter Bildung eines festphasigen Umsetzungsproduktes (U-II),
dadurch gekennzeichnet, daß als organische Magnesiumverbindung (1.1.1) ein Metallsalz
einer CH-aziden organischen Verbindung der allgemeinen Formel
eCH
R1
R2
worin stehen
M für das Metall Magnesium,
R1 für Wasserstoff, einen Cyanrest, eine Gruppe
CO-R3 bzw. eine Gruppe COO-R",
R2 für eine Gruppe CO-R3, eine Gruppe
R2 für eine Gruppe CO-R3, eine Gruppe
COO—R4 bzw. einen Phenylrest,
R3 für einen Ci- bis Ct-Alkylrest, einen Phenylrest bzw. einen Alkylphenylrest mit bis zu 2
R3 für einen Ci- bis Ct-Alkylrest, einen Phenylrest bzw. einen Alkylphenylrest mit bis zu 2
C-Atomen in der Alkylgruppe und
R4 für einen Ci- bis C4-Alkylrest,
R4 für einen Ci- bis C4-Alkylrest,
verwendet worden ist.
2. Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Trockenphasen-Polymerisationsverfahren
durchgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Homopojymerisaten des Äthylens oder
Copolymerisaten des Äthylens mit bis zu 25 Gewichtsprozent (bezogen auf das Äthylen) an C3- bis
Cio-oc-Monoolefinen durch Polymerisation des bzw. der
Monomeren bei Temperaturen von 30 bis 200° C und Drücken von 0,1 bis 200 at mittels eines Ziegler-Katalysatorsystems
aus
(1) einer Titan enthaltenden Verbindung und
(2) einer Metallverbindung der allgemeinen Formel
worin stehen
Me für das Metall Aluminium,
A für einen Ci- bis Ci2-Alkylrest,
X für Chlor, Brom, Jod bzw. Wasserstoff,
m für die Zahl der Wertigkeit des Metalls Me
und
η für eine Zahl von 0 bis m— 1,
η für eine Zahl von 0 bis m— 1,
mit den Maßgaben, daß das Atomverhältnis Titan aus
der Katalysaiorkomponente (1) zu Metall (me) aus der
Katalysatorkomponente (2) im Bereich von 1:0,1 bis
1:500 liegt und daß die Titan enthaltende Katalysatorkomponente
(1) das festphasige Umsetzungsprodukt (U-II) ist, das erhalten worden ist, indem man
(1.1) zunächst
(1.1.1) eine organische Magnesiumverbindung und
(1.1.2) eine Aluminiumverbindung der allgemeinen Formel
(1.2.2.1)
(1 2.2.2)
(1 2.2.2)
dann
das gemäß (1.1) erhaltene festphasige Umsetzungsprodukt (U-I) und
ein Reaktionsprodukt der Summenformel
ein Reaktionsprodukt der Summenformel
(a) Katalysatorsysteme, die eine erhöhte Ausbeute
Polymerisat zu liefern vermögen, nämlich
Polymerisat zu liefern vermögen, nämlich
an
worin stehen
R für einen C2- bis Cs-Alkylrest,
Y für Chlor bzw. Wasserstoff und
ρ für eine Zahl im Bereich von 1 bis 3
bei einer Temperatur von —30 bis +1200C über eine
Zeitspanne von 5 bis 300 Minuten sowie mit der Maßgabe, daß das Molverhältnis Magnesiumverbindung
(1.1.1) zu Aluminiumverbindung (1.13) im Bereich von 1 :0,4 bis 1 :20 liegt, in Suspension aufeinander einwirken
ließ unter Bildung eines festphasigen Umsetzungsproduktes (U-I), und
30
welches erhältlich ist durch einfaches Zusammenbringen von
einem Titanhalogenid der allgemeinen Formel TiZ4 und
einem Titansäureester der allgemeinen Formel Ti(OQ)4 im Molverhältnis Titanhalogenid
(1.23.1) zu Titansäureester (1.2.2.2) von ς:(4— q), und wobei in den Formeln jeweils
stehen
Z für Chlor,
Q für einen nicht mehr als 10 C-Atome aufweisenden Kohlenwasserstoffrest aus der
Alkyl-, Phenyl-, Alkylphenyl bzw. Phenylalkylreihe und
q für eine Zahl im Bereich von 2,5 bis 3,8,
bei einer Temperatur von 20 bis 2000C über eine Zeitspanne
von 10 bis 300 Minuten sowie mit der Maßgabe, daß das Atomverhältnis Magnesium aus der Komponente
(1.1.1) zu Titan aus der Komponente (1.2.2) im Bereich von 1 :5 bis 1 :50 liegt, in Suspension aufeinander
einwirken ließ unter Bildung eines festphasigen Umsetzungsproduktes (U-II).
Ein Verfahren dieser Gattung ist beispielsweise aus der DE-OS 21 23 356 bekannt. Es hat — wie eine Vielzahl
anderer Varianten der Homo- und Copolymerisation von Äthylen mittels Ziegler-Katalysatorsystemen
— als einen Kernpunkt die spezielle Ausgestaltung der Titan enthaltenden Verbindung (1).
Bei Ziegler-Katalysatorsystemen werden die speziellen Ausgestaltungen der Titan enthaltenden Verbindung
(1) bekanntlich vorgenommen, um bestimmte Ziele zu erreichen, z. B. die folgenden:
(ai) Katalysatorsysteme mit einer erhöhten Produktivität,
d. h. Systeme, bei denen die Menge an gebildetem Polymerisat pro Gewichtseinheit
Titan enthaltender Verbindung (1) erhöht ist bzw.
(a2) Katalysatorsysteme mit einer erhöhten Aktivität,
d. h. Systeme, bei denen die Menge an gebildetem Polymerisat pro Gewichtseinheit
Titan enthaltender Verbindung (1) und pro Zeiteinheit erhöht ist
(b) Katalysatorsysteme, durch die weniger bzw. kein Halogen in das Polymerisat eingebracht wird;
— was zu erreichen ist, indem
(bi) die Ausbeute gemäß (a) gesteigert wird und/ oder
(b2) Titan enthaltende Verbindungen (1) eingesetzt
werden, die möglichst wenig bzw. kein Halogen enthalten.
(c) Katalysatorsysteme, die ihre positiven Wirkungen auch bei relativ niederen Temperaturen entfalten;
— was z.B. für Trockenphasenpolymerisationen von Bedeutung sein kann.
(d) Katalysatorsysteme, durch welche die morphologischen Eigenschaften der Polymerisate in bestimmter
Weise beeinflußt werden, etwa im Sinne einer einheitlichen Korngröße und/oder eines
hohen Schüttgewichtes; — was z. B. für die Technologische Beherrschung der Polymerisationssysteme, die Aufarbeitung der Polymerisate und/
oder die Verarbeitbarkeit der Polymerisate von Bedeutung sein kann.
(e) Katalysatorsysteme, die einfach und sicher herzustellen und gut handzuhaben sind; — z. B. solche,
die sich in (inerten) Kohlenwasserstoff-Hilfsmedien zubereiten lassen.
(f) Katalysatorsysteme, die es ermöglichen, bei Polymerisationen unter Einwirkung von Molekulargewichtsreglern,
wie Wasserstoff, mit relativ geringen Mengen an Regler auszukommen; — was z.B. für die Thermodynamik der Verfahrensführung
von Bedeutung sein kann.
(g) Katalysatorsysteme, die auf spezielle Polymerisationsverfahren
zugeschnitten sind; — etwa solche, die z. B. entweder auf die spezifischen Besonderheiten
der Suspensionspolymerisation oder auf die spezifischen Besonderheiten der Trockenphasenpolymerisation
abgestimmt sind.
Nach den bisherigen Erfahrungen gibt es unter den mannigfachen Zielen etliche Ziele, die man durch Modifikationen
in der Art der Titan enthaltenden Verbindungen (1) nur dann erreichen kann, wenn man
andere Ziele zurücksetzt.
Unter diesen Gegebenheiten ist man im allgemeinen bestrebt, solche Modifikationen zu finden, mit denen
man nicht nur die gestreckten Ziele erreicht, sondern auch andere erwünschte Ziele möglichst wenig zurücksetzen
muß.
In diesem Rahmen liegt auch die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung: Eine neue Art von Titan
enthaltenden Verbindungen (1) aufzuzeigen, mit denen man gegenüber bekannten Titan enthaltenden Verbindungen
(1) — unter vergleichbarer Zielsetzung — bessere Ergebnisse erreichen kann. — Dies gilt auch im
Hinblick auf das aus der oben zitierten DE-OS 21 23 356 bekannt gewordene Verfahren (vgl. dazu Beispiel 4 mit
V t.-gleichsversuch).
Es wurde gefunden, daß die gestellte Aufgabe gelöst werden kann, wenn bei dem eingangs definierten Ver-
fahren als Titan enthaltende Katalysatorkomponente (1) eine solche eingesetzt wird, bei deren Herstellung
bestimmte Metallsalze CH-azider organischer Verbindungen als Magnesiumverbindungen (1.1.1) verwendet
worden sind.
Es wurde ferner gefunden, daß das erfindungsgemäße Verfahren seine vorteilhaften Eigenschaften in besonders
ausgeprägter Weise entfaltet, wenn es als Trockenphasen-Polymerisationsverfahren durchgeführi
wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dement- (1.1) sprechend ein Verfahren der eingangs genannten Art, (1.1.1)
das dadurch gekennzeichnet ist, daß als organische Magnesiumverbindung (1.1.1) ein Metallsalz einer
CH-aziden organischen Verbindung der allgemeinen 15 (1.1.2) Formel
lysatorkomponenten (1) und (2) in Form von Partikeln einzusetzen, die mit einer Umhüllung aus Wachs versehen
sind; eine Arbeitsweise, die beim Trockenphasen-Polymerisationsverfahren von Vorteil sein kann.
Zur neuen Titan enthaltenden Katalysatorkomponente (1) selbst ist das Folgende zu sagen:
Ihre Hersteilung erfolgt in zwei Stufen, die oben
sowie nachstehend mit (i.l) und (1.2) bezeichnet sind.
In dieser ersten Stufe läßt man
ein Metallsalz einer CH-aziden organischen Verbindung mit der oben definierten allgemeinen Formel und
ein Metallsalz einer CH-aziden organischen Verbindung mit der oben definierten allgemeinen Formel und
eine Aluminiumverbindung mit der oben definierten allgemeinen Formel
Rr
9CH
R2
worin stehen
M für das Metall Magnesium,
R1 für Wasserstoff, einen Cyanrest, eine Gruppe
CO-R3 bzw. eine Gruppe COO-R4,
R2 für eine Gruppe CO-R3, eine Gruppe COO-R4
R2 für eine Gruppe CO-R3, eine Gruppe COO-R4
bzw. einen Phenylrest,
R3 für einen Cr bis Gt-AIkylrest, einen Phenylrest bzw. einen Alkylphenylrest mit bis zu 2 C-Atomen
R3 für einen Cr bis Gt-AIkylrest, einen Phenylrest bzw. einen Alkylphenylrest mit bis zu 2 C-Atomen
in der Alkylgruppe und
R4 für einen Ci- bis C^Alkylrest,
R4 für einen Ci- bis C^Alkylrest,
verwendet worden ist.
Eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß es als
Trockenphasen-Polymerisationsverfahren durchgeführt wird.
Zu dem erfindungsgemäßen Verfahren ist im übrigen zu bemerken, daß seine Besonderheit im eigentlichen in
der eingesetzten neuen Titan enthaltenden Katalysatorkomponente (1) liegt.
Unter Beachtung dieser Besonderheit kann das Verfahren ansonsten in praktisch allen einschlägig üblichen
technologischen Ausgestaltungen durchgeführt werden, etwa als diskontinuierliches, taktweises oder kontinuierliches
Verfahren, sei es z. B. als Suspensions-Polymerisationsverfahren, Lösungs-Polymerisationsverfahren
oder Trockenphasen-Polymerisationsverfahren; — wobei es allerdings im letztgenannten Fall die größten
Vorteile bringt. Die erwähnten technologischen Ausgestaltungen — mit anderen Worten: die technologischen
Varianten der Polymerisation von Olefinen nach Ziegler — sind aus der Literatur und Praxis wohlbekannt, so
daß sich nähere Ausführungen zu ihnen erübrigen. Zu bemerken ist allenfalls noch, daß die neue Titan enthaltende
Katalysatorkomponente (1) — wie entsprechende bekannte Ka*a'vsatorkomponenten — z. B.
außerhalb oder inn.-, halb des Polymerisationsgefäßes
mit der Katalysatorkomponente (2) zusammengebracht werden kann; im letztgenannten Fall etwa durch räumlich
getrennten Eintrag der Komponenten, die im übrigen in Form einer Suspension (Katalysatorkomponente
(I)) bzw. Lösung (Katalysatorkomponente (2)) gehandhabt werden könnefi. Auch ist es z.B. möglich, die
Katalysatorkomponente (1) oder die vereinigten Kataunter bestimmten, oben definierten Bedingungen in
Suspension aufeinander einwirken, wobei sich ein festphasiges ümsetzungsprodukt (U-I) bildet
Im einzelnen kann man dabei zweckmäßigerweise wie folgt verfahren:
Man bereitet zunächst in getrennten Ansätzen eine 5-bis
40gewichtsprozentige Suspension des Metallsalzes (1.1.1) sowie eine 10- bis 80gewichtsprozentige Lösung
der Aluminiumverbindung (1.1.2), wobei als Suspensions- bzw. Lösungsmittel insbesondere Kohlenwasserstoffe,
vor allem relativ leichtsiedende Alkan-Kohlen-Wasserstoffe,
wie Heptane, in Betracht kommen. Danach vereinigt man die Suspension und die Lösung in
solchen Mengenverhältnissen, daß das gewünschte Molverhältnis erreicht wird. Zur Vereinigung wird man
im allgemeinen die Lösung in die Suspension unter Rühren einbringen, denn diese Verfahrensweise ist
praktischer als die — ebenfalls mögliche — umgekehrte. Bei der Vereinigung sollte man ferner berücksichtigen,
daß hierbei eine mehr oder minder stark exotherme Reaktion einsetzt Damit empfiehlt sich, die
Vereinigung portionsweise und unter Kühlung vorzunehmen, insbesondere dann, wenn die Suspension sowie
die Lösung relativ konzentriert sind. Bei relativ niederen Konzentrationen kann indessen das Suspensionsbzw. Lösungsmittel wegen seiner relativ großen Menge
auch ohne weiteres ausreichen, um die Reaktionswärme ohne unerwünscht starke Temperatursteigerung aufzunehmen.
Innerhalb der Zeitspanne von 5 bis 300 Minuten, insbesondere 15 bis 120 Minuten, endet die exotherme
Reaktion der Bildung des festphasigen Umsetzungsproduktes (U-I). Dieses kann zwar ohne weiteres für die
zweite Stufe (1.2) der Umsetzung verwendet werden, jedoch ist es im allgemeinen zweckmäßig, das Ümsetzungsprodukt
(U-I) vorher zu reinigen. Hierfür bieten sich unter anderen zwei Wege an: Man trennt
das Umsetzungsprodukt (U-I) von der flüssigen Phase mittels Filtration und wäscht es mit reiner Flüssigkeit
(etwa der Art, die man auch als Suspensions- bzw. Lösungsmittel verwendet hatte), worauf man es — sofern
gewünscht — trocknet, etwa im Vakuum. Oder man digeriert, d. h. dekantiert mehrmals, wobei man als
Flüssigkeit z. B. das für die zweite Stufe (1.2) der Umsetzung vorgesehene Suspensionsmittel verwenden
kann.
(1.2) In dieser zweiten Stufe der Umsetzung läßt
man
(1.2.1) das gemäß (1.1) erhaltene festphasige Umsetzungsprodukt (U-I) und
...lit
(1.2.2) ein Reaktionsprodukt mit der oben definierten Summenformel
TiZ5(OQ)4-,
unter bestimmten, oben definierten Bedingungen in Suspension aufeinander einwirken, wobei sich ein festphasiges
Umsetzungsprodukt (U-II) bildet
Im einzelnen kann man dabei in sinngemäßer Analogie zur ersten Stufe (1.1) der Umsetzung verfahren,
derart, daß man das Umsetzungsprodukt (U-I) in Suspension und den anderen Reaktionspartner in Lösung
oder Substanz einsetzt. Zu beachten ist allerdings, daß die Reaktion in der zweiten Stufe (1.2) im allgemeinen
nicht exotherm oder nur schwach exotherm verläuft, womit eine portionsweise Vereinigung der
Reaktionspartner sowie eine Kühlung meist unnötig sein werden. Statt letzterer empfiehlt es sich in fast
allen Fällen, die gewünschte Temperatur durch Wärmezufuhr von außen einzustellen, wobei ein Arbeiten mit
siedendem Suspensions- bzw. Lösungsmittel unter Rückflußbedingungen besonders bequem ist. — Die Isolierung
und eine zweckmäßigerweise damit verbundene Reinigung des Umsetzungsproduktes (U-II) wiederum
kann sinngemäß so erfolgen, wie im Falle des Umsetzungsproduktes (U-I), d. h. man kann — je nach
Wunsch — das Umsetzungsprodukt (U-II) in trockener fester Form oder in Suspension gewinnen, wobei letztere
aus praktischen Gründen als Suspensionsmittel das für den katalytischen Einsatz des Umsetzungsproduktes
(U-II) vorgesehene enthalten sollte.
In der eben geschilderten Stufe (1.2) der Herstellung
der Titan enthaltenden Katalysatorkomponente (1) dienen — wie schon gesagt — als Ausgangsstoffe
(1.2.1) das gemäß (1.1) erhaltene festphasige Umsetzungsprodukt
(U-I) und
(1.2.2) ein Reaktionsprodukt mit der oben definierten Summenformei
TiZ9(OQ)4-,,
Letzteres ist erhältlich durch einfaches Zusammenbringen von
(1.22.1) eines entsprechenden Titanhalogenids und
(1.222) eines entsprechenden Titansäureesters.
(1.222) eines entsprechenden Titansäureesters.
Hierzu ist im einzelnen zu bemerken, daß beim Zusammenbringen des Titanhalogenids (IiZl) und des
Titansäureejters (1.222) spontan eine Reaktion abläuft,
die — ohne merkliche Bildung von Nebenprodukten — zu dem Reaktionsprodukt (1.22) führt Daß letzteres
tatsächlich das Ergebnis einer chemischen Reaktion ist — und nicht etwa ein einfaches Gemisch aus Titanhalogenid
(1.221) und Titansäureester (1.222) — ergibt sich
daraus, daß beim Zusammentreffen der Komponenten ein beachtlicher Energiebetrag in Form von Wärme frei
wird. Dies wiederum sollte beim Herstellen des Reaktionsproduktes (1.22) aus praktischen Gründen berücksichtigt
werden: Obwohl die Bedingungen des Zusammenbringens des Titanhalogenids (1.22.1) und des
Titansäureesters (1.222) weitgehend unkritisch sind,
empfiehlt es sich zur einfachen Handhabung doch, die Reaktion in einem Lösungsmittel durchzuführen. Dabei
haben sich z. B. die folgenden Arbeitsweisen bewährt: Man stellt jeweils 30- bis 80gewichtsprozentige Lösungen
der Reaktionspartner her, etwa in Kohlenwasserstoffen, vor allem relativ leichtsiedenden Alkan-Kohlenwasserstoffen,
wie Heptanen, und vereinigt die Lösungen: — die vor ihrem Zusammenbringen zweckmäßigerweise
Temperaturen von jeweils O bis 200C haben
sollten. Ober man stellt eine 10- bis 50gewichtsprozentige
Lösung des einen Reaktionspartners her und gibt zu dieser Lösung — empfehlenswerterweise in
Portionen — den anderen Reaktionspartner in Substanz zu; — wobei die Temperaturbedingungen wie
vorstehend sein können. Auch ist es möglich, die Lösung des einen Reaktionspartners zu dem in Substanz
vorliegenden anderen Reaktionspartner zu geben. In diesem Zusammenhang versteht es sich von selbst,
ίο daß man die Mengen der Reaktionspartner in allen
Fällen jeweils so wählt, daß sich das gewünschte Molverhältnis der Komponenten ergibt. — Die geschilderten
Arbeitsweisen haben unter anderem den Vorzug, daß man das Reaktionsprodukt (1.2.2) in Form einer ιοί 5 sung erhalten kann, die unmittelbar zum Einsatz in der
Stufe (1.2) für das Herstellen des Umsetzungsproduktes (U-II) geeeignet ist
Die erfindungsgemäßen neuen Titan enthaltenden Katalysatorkomponenten (1), d.h. die festphasigen
Umsetzungsprodukte (U-II), lassen sich im Rahmen des eingangs definierten Verfahrens zum Herstellen der
dort genannten Polymerisate so einsetzen, wie man üblicherweise die Titan enthaltenden Verbindungen bei
der Polymerisation von Olefinen nach Ziegler einsetzt.
Insoweit sind also beim erfindungsgemäßen Verfahren keine Besonderheiten gegeben, und es kann auf die aus
Literatur und Praxis wohlbekannten Einsatzweisen verwiesen werden. — Es ist lediglich noch zu sagen, daß
das Verfahren sich vornehmlich zum Herstellen von Homopolymerisaten des Äthylens eignet und daß im
Falle des Herstellens von Copolymerisaten des Äthylens mit a-Monoolefinen vor allem Propen, Buten-1,
4-Methylpenten-l, Hexen-1 und Okten-1 als «-
Monoolefine in Betracht kommen. Die Regelung der Molekulargewichte der Polymerisate kann in einschlägig
üblicher Weise erfolgen, insbesondere mittels Wasserstoff als Regulans.
Was die stoffliche Seite der neuen Titan enthaltenden Katalysatorkomponenten (1) betrifft, ist im einzelnen
noch das Folgende zu sagen:
(1.1.1) Bevorzugte Metallsalze einer CH-aziden organischen Verbindung der oben definierten
allgemeinen Formel sind z. B. das Magnesiumsalz des Acetessigsäureäthylesters, das Ma
gnesiumsalz des Acetylacetons, das Magnesiumsalz des Malonsäurediäthylesters, das
Magnesiumsalz des Acetophenons, das Magnesiumsalz des p-Methylacetophenons, das
Magnesiumsalz des Dibenzoylmethans und
das Magnesiumsalz des Benzylcyanids.
Wie sich gezeigt hat, werden die besten Ergebnisse
erhalten mit dem Magnesiumsalz des Acetessigsäureäthylesters und dem Magnesiumsalz des Acetylacetons.
(1.1.2) Bevorzugte Aluminiumverbindungen der oben definierten allgemeinen Formel sind z. B.
Al(C2Hs)3, Al(C2Hj)2H,
Al(C2Hs)2Cl, Al(C2Hs)13Cl13,
Al(C2H5)Cl2, AI(i-C4H9)2H und
Al(I-C4Hs)2CL
Al(C2Hs)2Cl, Al(C2Hs)13Cl13,
Al(C2H5)Cl2, AI(i-C4H9)2H und
Al(I-C4Hs)2CL
Wie sich gezeigt hat, werden die besten Ergebnisse erhalten mit
Al(C2Hs)2Q und Al(C2Hs)13Cl13.
Al(C2Hs)2Q und Al(C2Hs)13Cl13.
(1.221) Das Titanhalogenid der oben definierten allgemeinen
Formel ist Titantetrachlorid.
(1.2.2.2) Bevorzugte Titansäureester der oben definierten allgemeinen Formel sind solche, in deren
Formel steht Q für einen C2- bis C4-Alkylrest.
Hierzu gehören als Individuen z. B.
Tetraäthyltitanat,
Tetraisopropyltitanat,
Tetra-n-propyltitanat,
Tetraisobutyltitanat und
Tetra-n-butyltitanat.
Tetraäthyltitanat,
Tetraisopropyltitanat,
Tetra-n-propyltitanat,
Tetraisobutyltitanat und
Tetra-n-butyltitanat.
Wie sich gezeigt hat, werden die besten Ergebnisse erhalten mit
Tetraisopropyltitanat,
Tetraisobutyltitanat und
Tetra-n-butyltitanat.
Die Katalysatorkomponente (2) betreffend sind als geeignete Individuen z. B. zu nennen
Al(C2Hs)3, Al(C2Hs)2CI,
AI(C2Hs)2H, Al(I-C4Hg)3,
Al(n-C4H9)3 und AI(C8H17J3.
Abschließend ist noch zu bemerken, daß die erfindungsgemäßen Titan enthaltenden Katalysatorkomponenten
(1), d.h. die Umsetzungsprodukte (U-II), sowie deren genannte Vor- und Zwischenprodukte
empfindlich gegen hydrolytische sowie oxydative Einflüsse sind. Insoweit sollte man beim Umgang mit diesen
Substanzen also die für Ziegler-Katalysatoren einschlägig üblichen Vorsichtsmaßnahmen treffen (z.B.
Feuchtigkeitsausschluß, Inertgasatmosphäre).
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich insbesondere durch die zur Herstellung der Titan enthaltenden
Verbindung (1) zu verwendenden organischen Magnesiumverbindungen von dem aus der DE-OS
21 23 356 bekannt gewordenen Verfahren. Vom letztgenannten Verfahren führt auch kein Weg über die
Lehre der DE-OS 22 34 040 zum erfindungsgemäßen Verfahren, denn bei diesem muß die Titanverbindung
mit einem Reaktionsprodukt aus der Aluminiumverbindung und der Magnesiumverbindung umgesetzt
werden, während, umgekehrt, gemäß letztgenannter DE-OS nur dann erfolgreich zu arbeiten ist, wenn ein
Reaktionsprodukt aus der Titanverbindung und der Magnesiumverbindung mit der Aluminiumverbindung
umgesetzt wird.
I) Herstellen der Titan enthaltenden Katalysatorkomponente (1)
(1.1)
(1.1.1)
(1.1.1)
Erste Stufe der Herstellung
Es wird ausgegangen von
10 Gewichtsteilen des Magnesiumsalzes des Acetessigsäureäthylesters, die in 110 Gewichtsteilen Heptan suspendiert sind, und
15 Gewichtsteilen Al(C2H5J2Cl, die in 20 Gewichtsteilen Heptan gelöst sind.
Es wird ausgegangen von
10 Gewichtsteilen des Magnesiumsalzes des Acetessigsäureäthylesters, die in 110 Gewichtsteilen Heptan suspendiert sind, und
15 Gewichtsteilen Al(C2H5J2Cl, die in 20 Gewichtsteilen Heptan gelöst sind.
(Diese Mengen entsprechen einem Molverhältnis Magnesiumverbindung (1.1.1) zu Aluminiumverbindung
(1.1.2) von 1:3,5).
Bei einer (durch Kühlung von außen eingestellten) Temperatur von -200C sowie unter Rührung trägt
man im Verlauf von 30 Minuten die vorgenannte Lösung in die vorgenannte Suspension ein, worauf man
unter weiterer Rührung das Ganze im Verlauf von 15 Minuten auf Raumtemperatur bringt
Die derart gewonnene Suspension des festphasigen Umsetzungsproduktes (U-I) wird dreifach mit je 100
Gewichtsteilen Heptan digeriert. Man erhält so eine Suspension des gereinigten Umsetzungsproduktes
(U-I); sie wird in der zweiten Stufe (1.2) eingesetzt.
(1.2)
(1.2.1)
(1.2.1)
(1.2.2)
Zweite Stufe der Herstellung
Es wird ausgegangen von
dem gemäß (1.1) erhaltenen Umsetzungsproduktes (U-I), das in Suspension vorliegt, und
dem Reaktionsprodukt der Summenformel
Es wird ausgegangen von
dem gemäß (1.1) erhaltenen Umsetzungsproduktes (U-I), das in Suspension vorliegt, und
dem Reaktionsprodukt der Summenformel
das wie unten beschrieben erhalten worden ist und in Lösung vorliegt.
(Die Mengen entsprechen einem Atomverhältnis Magnesium aus der Komponente (1.1.1) zu Titan aus der
Komponente (1.2.2) von 1 :5,16).
Man vereinigt die vorgenannten Komponenten und hält die resultierende Suspension 90 Minuten unter
Rühren auf einer (durch Erwärmen von außen eingestellten) Temperatur von etwa 970C (Rückflußbedingungen).
Die derart gewonnene Suspension des festphasigen Umsetzungsproduktes (U-II) wird filtriert, worauf
dreifach mit 80 Gewichtsteilen Heptan gewaschen und anschließend im Vakuum getrocknet wird. Die Analyse
des erhaltenen Umsetzungsproduktes (U-II) — d. h. der Titan enthaltenden Katalysatorkomponente (1) — ergibt
einen Gehalt an Titan von 23,6 Gewichtsprozent.
II) Herstellen des Reaktionsproduktes (1.2.2)
der Summenformel TiQ11(OQ)4-,
der Summenformel TiQ11(OQ)4-,
Es wird ausgegangen von
(1.2.2.1) 26,8 Gewichtsteilen Titantetrachlorid, die in
55 Gewichtsteilen Heptan gelöst sind, und
(1.2.2.2) 11,8 Gewichtsteilen des Titansäuretetraisopropylesters,
die in 55 Gewichtsteilen Heptan gelöst sind.
(Diese Werte entsprechen einem Wert von ς=3,08).
Man bringt die beiden vorgenannten Komponenten zusammen (durch einfaches Zusammengießen der Lösungen)
und erhält so eine Lösung des Reaktionsproduktes (1.2.2), die unmittelbar in der Stufe (1.2) eingesetzt
wird.
III) Polymerisation
so 0,010 Gewichtsteile der Titan enthaltenden Katalysatorkomponente
(1) werden in 10 Gewichtsteilen Heptan suspendiert und mit 0,315 Gewichtsteilen Al(i-C4H9)3 (2) versetzt (diese Mengen entsprechen
einem Atomverhältnis Titan aus der Katalysatorkomponente (1) zu Metall (Me=Aluminium) aus der
Katalysatorkomponente (2) von 1:32,2).
Das so erhaltene Ziegler-Katalysatorsystem wird in einen Rührautoklaven gegeben, der mit 80 Gewichtsteilen (entsprechend etwa 18% seines Fassungsvermö-
gens) an feinteiligem Polyäthylen beschickt ist Sodann wird unter Rühren und bei den — jeweils durch Regelung
konstant gehaltenen — Parametern: Äthylen-Druck =30 at Wasserstoff-Druck=5 at, Temperatur
= 1000C, über eine Zeitspanne von 2 Stunden polymerisiert,
wonach die Polymerisation durch Entspannen des Autoklaven abgebrochen wird.
Auf diese Weise werden 315 Gewichtsteile Polyäthylen erhalten, was einer Produktivität von 31 500
Gewichtsteilen Polyäthylen pro Gewichtsteil Titan enthaltender Verbindung (1) entspricht. Der Chlorgehalt
des Polymerisates beträgt 12,5 TpM, sein Mi-Wert (Schmelzindex) (MFI 190/2,16 nach ASTM 1238-65 T)
ist 1,0 g/10 Min. und das Schüttgewicht 0,48 g/ml.
I) Herstellen der Titan enthaltenden
Katalysatorkomponente (1)
Katalysatorkomponente (1)
(1.1) Erste Stufe der Herstellung
Es wird ausgegangen von
Es wird ausgegangen von
(1.1.1) 10 Gewichtsteilen des Magnesiumsalzes des Acetessigsäureäthylesters, die in 110 Gewichtsteilen
Heptan suspendiert sind, und
(1.1.2) 11,5 Gewichtsteilen Al(C2Hs)2Cl, die in 20 Gewichtsteilen
Heptan gelöst sind.
(Diese Mengen entsprechen einem Molverhältnis Magnesiumverbindung (1.1.1) zu Aluminiurnverbindung
(1.1.2) von 1:2,7).
Bei einer (durch Kühlung von außen eingestellten) Temperatur von — 100C sowie unter Rührung trägt
man im Verlauf von 30 Minuten die vorgenannte Lösung in die vorgenannte Suspension ein, worauf man
unter weiterer Rührung das Ganze im Verlauf von 20 Minuten auf Raumtemperatur bringt.
Die derart gewonnene Suspension des festphasigen Umsetzungsproduktes (U-I) wird dreifach mit je 100
Gewichtsteilen Heptan digeriert Man erhält so eine Suspension des gereinigten Umsetzungsproduktes
(U-I); sie wird in der zweiten Stufe (1.2) eingesetzt.
10
15
Zweite Stufe der Herstellung
Es wird ausgegangen von
dem gemäß (1.1) erhaltenen Umsetzungsprodukt (U-I), das in Suspension vorliegt, und
dem Reaktionsprodukt der Summenformel
(1.2)
(12.1)
(1.2.2)
(12.1)
(1.2.2)
das wie unten beschrieben erhalten worden ist und in Lösung vorliegt
(Die Mengen entsprechen einem Atomverhältnis Magnesium aus der Komponente (1.1.1) zu Titan, aus der
Komponente (1.23) von 1 :193).
Man vereinigt die vorgenannten Komponenten und hält die resultierende Suspension 60 Minuten auf einer
(durch Erwärmen von außen eingestellten) Temperatur von etwa 1300C (Rückflußbedingungen).
Die derart gewonnene Suspension des festphasigen Umsetzungsproduktes (U-II) wird filtriert, worauf dreifach
ir.it je SO Gewichtstcüen Heptan gewaschen und
anschließend im Vakuum getrocknet wird. Die Analyse des erhaltenen Umsetzungsproduktes (U-II) — d. h. der
Titan enthaltenden Katalysatorkomponente (1) — ergibt einen Gehalt an Titan von 5,5 Gewichtsprozent
II) Herstellen des Reaktionsproduktes (122) der
Summenformel TiZ^OQ)4-,
Summenformel TiZ^OQ)4-,
Es wird ausgegangen von
(1.2.2.1) 86 Gewichtsteilen Titantetrachlorid, die in 130
Gewichtsteilen Heptan gelöst sind, und
(1222) 772 Gewichtsteilen des Titansäuretetran-butylesters,
die in 130 Gewichtsteilen Heptan gelöst sind.
(Diese Werte entsprechen einem Wert von q=2,S7).
Man bringt die beiden vorgenannten Komponenten zusammen (durch einfaches Zusammengießen der Lösungen)
und erhält so eine Lösung des Reaktionsproduktes (1.2.2), die unmittelbar in der Stufe (1.2) eingesetzt
wird.
III) Polymerisation
0,005 Gewichtsteile der Titan enthaltenden Katalysatorkomponente (1) werden in 10 Gewichtsteilen Heptan
suspendiert und mit 0,1575 Gewichtsteilen Al(I-C4Hg^
(2) versetzt (diese Mengen entsprechen einem Atomverhältnis Titan aus der Katalysatorkomponente (1) zu
Metall (Me=Aluminium) aus der Katalysatorkomponente (2) von 1 :149).
Mit dem so erhaltenen Ziegler-Katalysatorsystem wird des weiteren wie in Beispiel 1 polymerisiert.
Auf diese Weise werden 395 Gewichtsteile Polyäthylen erhalten, was einer Produktivität von 79 000
Gewichtsteilen Polyäthylen pro Gewichtsteil Titan enthaltender Verbindung (1) entspricht. Der Chlorgehalt
des Polymerisates beträgt 6,9 TpM, sein MI-Wert (MFI 190/2,16 nach ASTM 1238-65 T) ist 0,6 g/10 Min. und
das Schüttgewicht 0,42 g/ml.
B e i s ρ i e 1 3
I) Herstellen der Titan enthaltenden
Katalysatorkomponente (1)
Katalysatorkomponente (1)
(1.1) Erste Stufe der Herstellung
Es wird ausgegangen von
Es wird ausgegangen von
(1.1.1) 15 Gewichtsteilen des Magnesiumsalzes des Acetylacetons, die in 50 Gewichtsteilen Heptan
suspendiert sind, und
(1.1.2) 10 Gewichtsteilen Al(C2H5)wCli,s, die in 100
Gewichtsteilen Heptan gelöst sind.
(Die Mengen entsprechen einem Molverhältnis Magnesiumverbindung (1.1.1) zu Aluminiumverbindung
(1.1.2) von 1 :1,2).
Bei einer Temperatur von 300C sowie unter Rührung
trägt man im Verlauf von 30 Minuten die vorgenannte Lösung in die vorgenannte Suspension ein, worauf man
unter weiterer Rührung das Ganze im Verlauf von 20 Minuten auf Raumtemperatur bringt
Aus der so gewonnenen Suspension des festphasigen Umsetzungsproduktes (U-I) wird letzteres isoliert
durch Abfiltrieren, Waschen mit Heptan und Trocknen im Vakuum; es wird in der zweiten Stufe (1.2) eingesetzt
(1.2) Zweite Stufe der Herstellung
Es wird ausgegangen von
Es wird ausgegangen von
(12.1) 10 Gewichtsteilen des gemäß (1.1) erhaltenen Umsetzungsproduktes (U-I) und
(122) 175 Gewichtsteilen des Reaktionsproduktes der Summenformel TiCb^OCeHs)!),^, welches
erhalten worden ist durch Zusammenbringen von 2,5 Molteilen TiCl4 und 0,131 Molteilen
Ti(OC6Hs)4.
30
(Die Mengen entsprechen einem Atomverhältnis Magnesium aus der Komponente (1.1.1) zu Titan aus der
Komponente (122) von 1 :39).
Man vereinigt die vorgenannten Komponenten und hält die resultierende Suspension 60 Minuten auf einer
(durch Erwärmen von außen eingestellten) Temperatur von etwa 140° C (Rückflußbedingungen).
Die derart gewonnene Suspension des festphasigen Umsetzungsproduktes (U-II) wird filtriert, worauf fünf-
fach mit je 80 Gewichtsteilen Heptan gewaschen und anschließend im Vakuum getrocknet wird. Die Analyse
des erhaltenen Umsetzungsproduktes (U-II) — d. h. der Titan enthaltenden Katalysatorkomponente (1) — ergibt
einen Gehalt an Titan von 15,2 Gewichtsprozent
II) Polymerisation
0,03 Gewichtsteile der Titan enthaltenden Katalysatorkomponente (1) werden in 20 Gewichtsteilen Heptan
suspendiert und mit 6 Gewichtsteilen Al(C8Hi7)3 (2) versetzt
(diese Mengen entsprechen einem Atomverhältnis Titan aus der Katalysatorkomponente (1) zu Metall (Me
= Aluminium) aus der Katalysatorkomponente (2) von 1 :164).
Das so erhaltene Ziegler-Katalysatorsystem wird in einen Rührautoklaven gegeben, der mit 70 Gewichtsteilen n-Buten-(l) sowie 5000 Gewichtsteilen Heptan
(entsprechend etwa 50% seines Fassungsvermögens) beschickt ist. Sodann wird unter Rühren und bei den
— jeweils durch Regelung konstant gehaltenen — Parametern: Äthylen-Druck = 25 bar, Wasserstoff-Druck
= 3 bar, Temperatur=95° C, über eine Zeitspanne von 2
Stunden polymerisiert, wonach die Polymerisation durch Entspannen des Autoklaven abgebrochen wird.
Es wenden 3500 Gewichtsteile eines Äthylen-n-Buten-Copolymerisates
erhalten; sein Schüttgewicht beträgt 430 g/L
I) Herstellen der Titan enthaltenden Katalysatorkomponente (1)
(1.1) Erste Stufe der Herstellung Es wird ausgegangen von
(1.1.1) 0,1 g-Mol des Magnesiumsalzes des Acetessigesters,
die in 70 Gramm Heptan suspendiert sind, und
(1.1.2) 0,1 g-Mol Al(C2Hs)2Cl, die in 10 Gramm Heptan
gelöst sind.
Bei einer Temperatur von 15° C sowie unter Rührung
trägt man im Verlauf von 20 Minuten die vorgenannte Lösung in die vorgenannte Suspension ein, worauf man
unter weiterer Rührung das Ganze noch weitere 20 Minuten auf einer Temperatur von 20° C hält
Aus der so gewonnenen Suspension des festphasigen Umsetzungsproduktes (U-I) wird letzteres — nach
zweimaligem Digerieren mit je 30 Gramm Heptan — durch Dekantieren isoliert; es wird in der zweiten Stufe
(1.2) eingesetzt
(1.2) Zweite Stufe der Herstellung Es wird ausgegangen von
0,1 g-Mol (gerechnet als Magnesium) des gemäß (1.1) erhaltenen Umsetzungsproduktes
(U-I) und
0,72 g-Mol des Reaktionsproduktes der Summenfolmei
(1.2.1)
(1.2.2)
welches erhalten worden ist durch Zusammenbringen einer Lösung aus 0,452 Molteilen
TiCl4 in 100 Gewichtsteilen Heptan und einer
Lösung aus 0,267 Molteilen Ti(On-C4Hg)4 in
100 Gewichtsteilen Heptan.
Man vereinigt die vorgenannten Komponenten und hält die resultierende Suspension unter Rührung 60 Minuten
auf einer (durch Erwärmen von außen eingestellten) Temperatur von 130° C.
Die derart gewonnene Suspension des festphasigen
Umsetzungsproduktes (U-II) wird filtriert, worauf dreifach
mit je 30 Gewichtsteilen Heptan gewaschen und anschließend im Vakuum getrocknet wird (25° C,
5 mm Hg, 3 Stunden).
II) Polymerisation
0,010 mg-Mol (gerechnet als Titan) der Titan enthaltenden Katalysatorkomponente (1) werden in 10 Gewichtsteilen
Heptan suspendiert und mit 1,6 mg-Mol Al(i-C4H9)3 (2) versetzt
Das so erhaltene Ziegler-Katalysatorsystem wird in einen Rührautoklaven gegeben, der mit 80 Gewichtsteilen
(entsprechend etwa 20% seines Fassungsvermögens) an feinteiligem Polyäthylen beschicht ist Sodann
wird unter Rühren und bei den — jeweils durch Regelung konstant gehaltenen — Parametern: Äthylen-Druck=27,5
bar, Wasserstoff-Druck=5 bar, Temperatur= 100° C, über eine Zeitspanne von 2 Stunden polymerisiert,
wonach die Polymerisation durch Entspannen des Autoklaven abgebrochen wird.
Auf diese Weise entstehen 400 g feinteiliges Polymerisat neu; es hat ein Schüttgewicht von 450 g/L Dieses relativ hohe Schüttgewicht ist von Vorteil, z. B. bei der Trockenphasenpolymerisation wegen der besseren Durchmischung des Rührbetts oder der Suspensionspolymerisation wegen der besseren Raum-Zeit-Ausbeute.
Auf diese Weise entstehen 400 g feinteiliges Polymerisat neu; es hat ein Schüttgewicht von 450 g/L Dieses relativ hohe Schüttgewicht ist von Vorteil, z. B. bei der Trockenphasenpolymerisation wegen der besseren Durchmischung des Rührbetts oder der Suspensionspolymerisation wegen der besseren Raum-Zeit-Ausbeute.
Vergleichsversuch
Es wird in Identität mit Beispiel 4 gearbeitet, mit der
einzigen Ausnahme, daß beim Herstellen der Titan enthaltenden Katalysatorkomponente (1) anstelle des Magnesiumsalzes
des Acetessigesters die gleiche molare menge mägiicsiüinäthyiäi verwendet »rird.
Auf diese Weise entstehen 360 g Polymerisat neu; es hat ein relativ niedriges Schüttgewicht von 370 g/L
Claims (1)
- Patentansprüche:l.VerfahrenzumHersteüenvonHomopotymerisaten des Äthylens oder Copolymerisaten des Äthylens mit bis zu 25 Gewichtsprozent (bezogen auf das Äthylen) an C3- bis Qo-Ä-Monoolefinen durch Polymerisation des bzw. der Monomeren bei Temperaturen von30bis200°Cund Drücken von 0,1 bis 200 at mittels eiaes Ziegler-Katalysatorsystems aus
Priority Applications (8)
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DE2363696A DE2363696C3 (de) | 1973-12-21 | 1973-12-21 | Verfahren zum Herstellen von Homopolymerisaten des Äthylens oder Copolymerisate/! des Äthylens mit a -Monoolefinen |
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- 1973-12-21 DE DE2363696A patent/DE2363696C3/de not_active Expired
-
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- 1974-12-17 IT IT30666/74A patent/IT1027758B/it active
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- 1974-12-19 JP JP49145098A patent/JPS5096685A/ja active Pending
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JPS5096685A (de) | 1975-07-31 |
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