DE2403516C2 - Verfahren zur Herstellung von Homo-, Co- und Terpolymerisaten sowie Polymerlegierungen des Äthylens - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Homo-, Co- und Terpolymerisaten sowie Polymerlegierungen des ÄthylensInfo
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Description
25
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Homo-, Co- und Terpolyraerisaten des Äthylens
sowie von Polymerlegierungen aus Homo-, Co- und bzw. oder Terpolymerisaten des Äthylens in einem
Mehrzonenrohrreaktorsystem.
Es ist bekannt, Polyäthylen und Copolymerisate des
Äthylens in Mehrzonennjaktore^ unter Hochdruck
herzustellen.
Ferner ist bekannt, Pfropfmischpolymerisate mit
verschiedenen vorteilhaften Eigenschaften im Hochdruckreaktor herzustellen, die Möglichkeiten des
Einbaus einer Pfropfkomponente in ein Polymerisat sind aus verfahrenstechnischen Gründen sehr beschränkt. Es entstehen Gemische von Misch- und
Pfropfpolymeren der gleichen Monomerbausteine.
Es ist auch bekannt, Äthylenpolymerisate mit einer
breiten Molekulargewichtsverteilung dadurch herzustellen, daß in einem ersten Reaktor das oder die
Monomeren polymerisiert werden und dieses Reaktionsgemisch danach zwischen die beiden Enden eines
unter Reaktionsbedingungen arbeitenden Reaktors zugegeben wird, wobei ein niedermolekulares Polymerisat entsteht Dieses Verfahren ist geeignet, Polymere
der gleichen Zusammensetzung mit unterschiedlichem Molekulargewicht durch eine Art Lösungsmischen sehr
homogen ineinander zu verteilen. Die Anwendung dieser Verfahrensweise auf das Rohrreaktorverfahren
wird nicht beschrieben. Sie wäre auch unökonomisch, da sie zu einer Senkung des Umsatzes führen würde.
Ferner ist es bekannt, Copolymerisate des Äthylens mit Vinylestern in einem Zweizonenreaktor herzustellen, wobei in der ersten Reaktionszone Produkte mit
einem geringeren Anteil Vinylester erzeugt werden als in der zweiten Zone. Es ist weiterhin bekannt, daß
Polymerlegierungen durch Compoundieren der entsprechenden Polymerisate in einem der Polymerisation
nachgeschalteten Arbeitsgang hergestellt werden. Diese Compounds weisen neben hervorragenden Eigenschaften oft Mangel in der Homogenität auf. Nachteilig
ist ferner, daß durch die nachträgliche Compoundierung der fertigen Polymerisate zusätzliche Kosten für das
Mischen, Aufschmelzen und Homogenisieren entstehen.
Ein weiterer Nachteil ist, daß die Polymerisate einer
zusätzlichen thermischen Belastung ausgesetzt werden müssen, was sich nachteilig auf bestimmte Produkteigenschaften auswirkt.
Zweck der Erfindung ist, die Herstellung von Homo-,
Co- und Terpolymerisaten des Äthylens sowie von Polymerlegierungen von Homo-, Co- und bzw. oder
Terpolymerisaten des Äthylens in technisch-ökonomisch vorteilhafter Weise zu entwickeln.
Es bestand somit die Aufgabe, ein Verfahren zu
entwickeln, das es erlaubt, Homo-, Co- und Terpolymerisate sowie Polymerlegierungen von Homo-, Co- und
bzw. oder Terpolymerisaten des Äthylens in einem Rohrreaktorsystem herzustellen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Herstellung von Homo-, Co- und Terpolymerisaten
sowie Polymerlegierungen des Äthylens in einem Mehrzonenreaktorsystem bei Drücken oberhalb 500 at
und Temperaturen von 100 bis 4000C in Gegenwart von
Radikalinitiatoren und gegebenenfalls Kettenreglern und/oder Telegenen erfindungsgemäß so durchgeführt
wird, daß Äthylen oder Äthylen und Vinylacetat allein
oder mit einer weiteren polymerisierbaren Verbindung in einer ersten Reaktionszone die aus mehreren parallel
angeordneten Rohrreaktoren besteht, (»polymerisiert werden, daß das Reaktionsgemisch anschließend in
einer zweiten Reaktionszone weiterpoiymerisiert wird,
wobei der zweiten Reaktionszone eine Mischstrecke vor- oder nachgeschaltet ist, und daß das Reaktionsgemisch nach der zweiten Reaktionszone entspannt,
gegebenenfalls, im Falle der nachgeschalteten Mischstrecke, vermischt und dem Abscheider zugeführt wird.
Die erste Reaktionszone besteht zweckmäßigerweise aus zwei oder drei parallelen Rohrreaktoren. Die
Weiterpolymerisation in der zweiten Reaktionszone erfolgt entweder in einem Rohrreaktorsystem, das aus
mehreren parallelen Rohrreaktoren besteht, dem die Mischstrecke nachgeschaltet ist, oder in einem einzigen
Rohrreaktor, dem die Mischstrecke vorgeschaltet ist.
Die Polymerisation wird vortefijiafterweise in der
ersten Reaktionszone bei Drücken von 1200 bis 3500 at und Temperaturen von 150 bis 40CC und in der zweiten
Reaktionszone bei Drücken von 1150 bis 3450 at und Temperaturen von 200 bis 40O0C durchgeführt
Führt man die Weiterpolymerisation in der zweiten Reaktionszone in mehreren parallelen Rohrreaktoren
durch, dann wird das Reaktionsgemisch jedes Rohrreaktors zweckmäßigerweise getrennt auf 150 bis 350 at
entspannt, vereinig' und über eine Mischstrecke dem Hochdruckabscheider zugeführt. Dieses Verfahren ist
besonders geeignet für die Homo-, Co- und Terpolymerisation des Äthylens, wenn die Ausgangsmonomeren,
-monomererkonzentrationen und die Reaktionsbedingungen in den durchgehenden parallelen Rohrreaktoren
der beiden Reaktionszonen gleich sind. Auf diese Weise werden Homo-, Co- und Terpolymerisate des Äthylens
ökonomisch vorteilhaft erhalten, z. B. Polyäthylen oder Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisate.
Zur Herstellung von Polymerlegierungen aus Copolymerisaten und/oder Terpolymerisaten des Äthylens
und gegebenenfalls Polyäthylen werden die Reaktionsgemische bereits nach der ersten Reaktionszone
vereinigt und über die Mischstrecke der zweiten Reaktionszone, die in diesem Falle aus nur einem
Rohrreaktor besteht, zugeleitet und gegebenenfalls unter erneuter Zufuhr von weiteren polymerisierbaren
Verbindungen weiterpoiymerisiert.
Herstellung von Pcäy^erlegierungen geeignet sind,
werden Verbindungen eingesetzt, die mit Äthylen alternierend polymerisieren, z, B, Maleinsäureanhydrid,
oder Verbindungen, die wesntlich schneller als Äthylen polymerisieren, insbesondere solche mit einem Verhältnis
der r-Werte von
'"polyrn.Verbindung
< 0,004,
n-Butyl-acrylat, Vinylidenchlorid,
n-Butylmethacrylat.N-Isopropylacrylamid,
Die Konzentration dieser Monomeren im Reaktionsgemisch soll dabei unmittelbar nach dem Zusatz 0,05 bis
5 MoI.-% der Gesamtmonomerenmenge betragen.
Ferner werden als weitere polymerisierbare Verbindungen mehr als bifunktionelle Verbindungen, z. B.
solche mit konjugierten Doppelbindungen mit zur Doppelbindung «-ständigen CO-Gruppen und Allylverbindungen eingesetzt Vorzugsweise werden
verwendet Bei der Co- und Terpolymerisation von
Äthylen betragen die Konzentrationen der mehr als bifunktionellen Verbindungen zweckmäßigerweise
0,005 bis 5 Gew.-% der Gesamtmonomermenge.
Werden Äthylen und Vinylacetat als Komponenten bei der Co- und Terpolymerisation eingesetzt, so ist das
erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Polymeren geeignet, in die Äthylen und Vinylacetat im
Verhältnis 99 :1 bis 50 :50 Gewichtsteile einpolymerisiert sind.
Zur Steuerung der Kettenlänge können zusätzlich
Regler, z. B. Propan, Butan, Alkohole, Ketone, Aldehyde oder Wasserstoff eingesetzt werden.
Besondere Bedeutung kommt dem Einsatz von Wasserstoff und/oder Telogenen zu, wodurch Produkte
mit niederen Molekulargewichten hergestellt werden, die z. B. in Form von Wachscompounds oder Schmelzklebern Verwendung finden.
Als Initiatoren finden die bei der radikalischen Copolymerisation des Äthylens üblichen Initiatoren in
Konzentrationen von 0,005 bis 1 Gew.-% Verwendung, z. B. Peroxide, Azoverbindungen, wie Azobisisobutyronitril oder Sauerstoff.
Die Initiatoren werden in Lösung getrennt von den Monomeren oder gemeinsam mit dem oder den
Monomeren dem Reaktor zugeführt Ihre Zugabe kann, außer am Anfang der ersten Zone, an weiteren Stellen
entlang des Reaktors, besonders, falls die Vereinigung der Reaktionsgemische nach der ersten Reaktionszonc
erfolgt, an der Mischstrecke erfolgen. Es können aber auch Gemische eingesetzt werden, die infolge der
unterschiedlichen InitiatofanspHngtemperaturen der
Bestandteile geeignet sind, die Polymerisation über den gesamten Bereich des Reaktors in Gang zu halten,
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen
sich u. a. darin, daß sich der Aufwand für die Aufarbeitung des Reaktionsrestgases bei der Herstellung von Homo-, Co- und Terpolymerisalen in dem aus
mehreren parallelen Rohrreaktoren bestehendem Reaktionssystem durch die zusammengefaßte Aufarbei-
tung wesentlich verringert
Ferner können Polymerlegiemngen hergestellt werden,
ohne daß nachträgliche Aufwendungen für die Compound;erung notwendig sind. Dabei ist es ohne
Bedeutung, in welcher der Rohrreaktoren die Einzelkomponenten
der Polymerlegierungen polymerisiert werden.
Nach diesem Verfahren können sowohl Compounds, die sich aus Komponenten mit vergleichbarem Molekulargewicht zusammensetzen, als auch solche, die aus
Komponenten mit sehr unterschiedlichen Molekulargewichten bestehen, hergestellt werden. Letztere erhält
man besonders leicht, wenn z. B. in einem Rohrreaktor
eine mehr als bifunktionelle Verbindung einpolymerisiert wird, während in dem oder den anderen
Rohrreaktoren ein nicht vernetzendes Comonomeres z. B. Methylmethacrylat oder n-Butylacrylat eingesetzt
wird.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Möglichkeit Compounds von Copolymeren des Äthylens mit
Vinylacetat dnterschiedlichen Vinylacetatgehaltes herzustellen, indem das dem Reaktionssintern zugeführte
Frischäthylen und -vinylacetat unterschiedlich auf die einzelnen Rohrreaktoren — im Extremfall das gesamte
Äthylen in den einen Rohrreaktor und das gesamte Vinylacetat in den anderen Rohrreaktor — verteilt
werden, die z. B. als Basis für Schmelzkleber geeignet
sind.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn man bei der
Vereinigung der Reaktionsgasströme der verschiedenen Reaktoren nach der ersten Reaktionszone Frischäthylen oder Gemische von Äthylen mit anderen
Monomeren zugibt Dadurch läßt sich eine bedeutende Erhöhung des Umsatzes erreichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der Zeichnungen (F i g. 1 und F i g. 2) näher erläutert:
Die Zuführung des Reaktionsgases erfolgt zweckmäßigerweise so, daß das Äthylen durch den Enddruckkompressor (F), (Fig. 1) auf Reaktionsdruck gebracht
und über eine Mengenverhältnisregelung aui die einzelnen Rohrreaktoren Au Ai, A3 ... der ersten
Reaktionszone verteilt wird, denen über die Zuführungen d\,a2, a3... weitere polymerisierbare Verbindungen
und gegebenenfalls Initiatoren zugegeben werden.
Die Zuführung der Monomeren, insbesondere des Frischäthylens, zu den einzelnen Rohrreaktoren kann
aber auch vor dem Enddruckkompressor (b) erfolgen, wenn der Gasstrom vorher aufgespalten wird, die
Kompression auf Reaktionsdruck in mehreren Linien des Enddruckkompressors oder mit mehreren Enddruckkompressoren vorgenommen wird und das Monomergemisch den einzelnen Rohrreaktoren der ersten
Zone des Reaktors zugeführt wird.
Die in den einzelnen Rohrreaktoren der ersten Reaktijnäzone gebildeten Reaktionsgemische werden
in einer Mischstrecke (B) vereinigt und innigst vermischt Natürlich kann in diese Mischst: ecke (B)
sowie entlang der zweiten Reaktionszone (C) weiteres Monomeres oder Monomergemisch bzw. Initiatoren für
die Zuführung a* zugegeben werden.
Anschließend an die Mischstrecke (B) gelangt das Gemisch in die zweite Reaktionszone (C). Dieser
kommt neben der Erhöhung des Umsatzes besonders deshalb Bedeutung zu, weil hier die Polymerisation
eventuell noch vorhandener Monomerer, die nicht ins Restgas grhngen sollen, abgeschlossen wird.
Man kann die Reaktion aber auch in den einzelnen Reaktoren der ersten Zone so steuern, daß in den
einzelnen Reaktoren A\. A2. As ... die Polymerisation
no,-h nicht abgeschlosssen ist und erst in der Reaktionszone C unter Bildung eines Mischpolymeren
der Komponenten, die in den einzelnen Rohrreaktoren zugesetzt werden, diese Monomeren wegpolymerisiert
werden.
Außerdem ist es aber auch möglich, vor der
Mischstrecke erneut Monomeres oder Monomergemische zuzugeben und die Mischpolymerisation in der
zweiten Reaktionszone (C) fortzuführen. Anschließend an die zweite Reaktionszone (C) wird das Reaktionsgemisch
über ein Entspannungsventil (C) auf etwa 200 bis 350 at in einen Hochdruckseparator (D) entspannt, wo
sich das Polymere, das bei (C) in bekannter Weise über einen Granulator ausgetragen wird, vom Restgas, das
über eine Gasreinigungsvorrichtung (E) dem Entdruckkompressor erneut zugeführt wird, trennt.
Durch die Entspannungsleitung (d) lassen sich der Inertgasspiegel und der Druck des Kreislaufgases
regulieren. Die Polymerisation kann aber auch, wie in Fig. 2 gezeigt wird, so durchgeführt werden, daß
unterschiedliche oder gleiche Monomere in gleicher Weise, wie in F i g. I beschrieben, in den Rohrreaktoren
A\, A2, Ai ... polymerisiert und in den anschließenden
Rohrreaktoren G, C2, Cj
gegebenenfalls unter
Zusatz weiterer Monomerer. weiterpolymerisiert, das Reaktionsgemisch durch die Entspannungsventile Ct.
Gi, G> ... getrennt auf ca. 250 at entspannt, in einer
Mischstrecke B vereinigt und dem HD-Separator zugeführt werden.
Zur Durchführung der Arbeiten dient folgende Polymerisationseinheit.
Das Rohrreaktorsystem besteht aus 3240 m langen Rohrreaktoren, deren 1. Zonen jeweils 120 m lang sind
mit einem inneren Durchmesser von 10 mm und deren 2. Zonen ebenfalls 120 m lang sind und einen inneren
Durchmesser von 15 mm haben. Die Rohrreaktoren werden von für beide Reaktionszonen getrennten
Heißwassermänteln umgeben. Die 3 Rohrreaktoren haben je ein Entspannungsventil, von wo das Reaktions- κ
gemisch über eine gemeinsame Mischstrecke dem Hochdruckseparator zugeführt wird. Die 3 Rohrreaktoren
sind so angeordnet, daß sowohl die Möglichkeit besteht. 2 oder 3 Rohrreaktoren mit der 1. und 2.
Reaktionszone zu betreiben, als auch, nach dem Einbau
von Paßstücken und einer Mischstrecke von 3,50 m Länge und 32 mm Durchmesser. 2 Rohrreaktoren mit
der 1. Zone zu betreiben, das Reaktionsgemisch der 1. Zonen in der Mischstrecke zu vereinigen und durch eine
gemeinsame 2. Zone über das Entspannungsventil dem Hochdnickseparator zuzuführen.
Die Erfindung wiH an folgenden Beispielen erläutert:
Zur Polymerisation wird ein Rohrreaktorsystem verwendet, das aus 3 Rohrreaktoren mit 1. und 2.
Reaktionszone besteht. In die 1. Zonen der 3 Rohrreaktoren werden am Eingang jeweils 3!6 kg/h
und in die 2. Zonen jeweils 337 kg/h Äthylen und je Zone und Reaktor 2,15 bis 2.4 l/h einer O,2gew.-o/oigen ho
tert-Butylperbenzoatlösung in Paraffinöl eingespeist.
Die Reaktionsbedingungen werden in allen 3 Reaktoren gleich eingestellt Die Polymerisation wird bei 2950 at
und Maximaltemperaturen von 2510C in den 1. Reaktionszonen und 245° C in den 2. Reaktionszonen ^
durchgeführt Der Heizmantel des Reaktors wird durchflossen von Heißwasser mit in den 1. Reaktionszonen
202°C und in den 2. Reaktionszonen 2000C. Zur
Regelung der Kettenlänge des entstehenden Polyäthylens werden dem Äthylen 4,9 Vol.-% Propan /.ugesetzt.
Es entstehen stündlich 270 kg Polyüthylen mit einem .Schmelzindex von 1,5 g/10 min bei 190T und einer
Dichte von 0,929 g/cm1. Das Polymere ist geeignet zur
Herstellung von Folien und zur Schmelzexlrusion.
Zur Polymerisation wird ein Reaktorsystem, das aus 2 Rohrreaktoren besteht, verwendet. In den I Rohrreaktor
werden in die 1. Reaktionszone 311 kg/h Äthylen und 144 kg/h Vinylacetat und in die 2. Reaktorzone
343 kg/h Äthylen und 160 kg/h Vinylacetat eingespeist. Der andere Rohrreaktor wird in die I. Zone mit
308 kg/h Äthylen und 143 kg/h Vinylacetat und in die 2.
Zone mit 335 kg/h Äthylen und 155 kg/h Vinylacetat beschickt. Als Initiatoren werden in jede Reaktionszone
der beiden Reaktoren 2.0 bis 2,2 l/h einer 1,8gew.-°/oigen
Lösung von Dilauroylperoxid in Paraffinöl zugesetzt, drren Mengen so bemessen werden, daß sich unter
Verwendung von Heißwasser von 138T in den I. Reaktionszonen und I39T in den 2. Reaktionszonen als
Heiz- und Kühlmedium des Reaktormantels bei einem Reaktionsdruck von 2700 at Maximaltemperaturen von
158°C in den 1. Zonen und 155°C in den 2. Zonen
einstellen. Unter diesen Bedingungen entstehen ca. 210 kg/h eines Äthylen Vinylacetat-Copolymeren mit
einem Schmelzindex von 78 g/min bei 190T und einer Dichte ion 0,956 g/cm3, das 31 Gew.-% Vinylacetat
enthält. Das Copolymerisat ist infolge seiner ausgezeichneten Klebcreigenschaften u. a. als Schmelzkleberkomponente
einsetzbar.
Verwendt wird ein Rohrreaktorsystem mit 2 zwei^onigen
Rohrreaktoren. Im 1. Reaktor wird ein Äthylenvinylacetat-Copolymeres
hergestellt, während im 2. Reaktor ein Terpolymers, bestehend aus Äthylen,
Vinylacetat und N-Isopropylacrylamid erzeugt wird.
Die Reaktionsprodukte werden nach den Entspannungsventilen über eine gemeinsame Mischstrecke
einem Abscheidersystem zugeleitet und über eine 30D-Austragsmaschine guter Homogenisierleistung
ausgetragen. In den I. Rohrreaktor werden in die 1. Reaktionszone 312 kg/h Äthylen und 38 kg/h Vinylacetat
und in die 2. Reaktionszone 340 kg/h Äthylen und 42 kg/h Vinylacetat eingespeist. Als Initiator werden je
Reaktionszone 1.8 bis 2 l/h einer l,8gew.-°/oigen Dilauroylperoxidlösung zugegeben, wobei die Menge so
beemessen wird, daß sich unter einem Reaktionsdruck von 2900 at und bei Heißwassertemperaturen von
I38T im Mantel der 1. Reaktionszone und 140°" im Mantel der 2. Reaktionszone Maximaltemperaturen von
173CC in der 1. Reaktionszone und 1720C in der 2.
Reaktionszone einstellen.
Die 1. Reaktionszone des 2. Rohrreaktors wird bei 312 kg/h Äthylen. 38 kg/h Vinylacetat und 2.25 kg/h
N-Isopropylacrylamid beschickt. In die zweite Reaktionszone
des 2. Rohrreaktors werden 346 kg/h Äthylen. 42,5 kg/h Vinylacetat und 2,6 kg/h N-lsopropylacrylamid
eingespeist. Als Initiator werden je Reaktionszone 2,0 bis 22 l/h einer l,8gew.-°/oigen Lösung von
Dilauroylperoxid in Paraffinöl verwendet Die Menge des Initiators wird so bemessen, daß sich bei einem
Reaktionsdruck von 2900 at und unter Verwendung von Heißwasser von in der I. Reaktionszone 160° C und in
der Z Reaktionszone 1610C Maximaitemperaturen von in der !.Zone 190°C und in derZZone 188°C einstellen.
Bei der Polymerisation entstehen ca. 170 kg/h einer Polymerlegierung mit einem Schmclzindex von 8.7 g/
10 min bei 19O0C und einer Dichte von 0.930 g/cm». Im
Polymeren sind 11 Gew.-% Vinylacetat und 2,8 Gew.-°/n
N-lsopropylacryla.Tiid nachweisbar.
Die nach diesem Verfahren hergestellten Polymeren können durch Blasen, Gießen, Strangpressen und
Spritzen verarbeitet werden. Die aus den Polymeren hergeri-:llten Fertigteile zeigen eine gegenüber reinem
Äthylen- Vinylacetat-Copolymeren verbesserte Zähig- \i
keit und Steifigkeit.
Zur Polymerisation wird ein Rohrreaktorsystem entsprechend F i g. I verwendet, dessen 1. Reaktionszo- |-
ne aus 2 parallelen Rohrreaktoren besteht, an die sich eine Mischzone und eine gmeinsame 2. Reaktionszone
anschließen. Die beiden Rohrreaktoren der I. Reaktions/c me haben einen inneren Durchmesser von 10 mm
iinr) Hir J RpaliΙίηης7ηηρ hat pinrn innprpn Dilrrhmp*:- ™
ser von 15 mm. Die Reaktionszonen sind jeweils 120 m
lang.
Es wird ein Äthylen-Vinylacetat-Gemisch polymerisert.
Im 1. Reaktor der 1. Reaktionszone werden 324 kg/h Äthylen und 148 kg/h Vinylacetat untere
Verwendung von 1,7 bis 1,8 l/h einer l,25gew.-°/oigen Dilauroalperoxidlösung in Paraffinöl bei 2700 at polymerisiert.
Der Heizmantel des Reaktorrohres wird mit Heißwasser von 1400C beschickt. Die Peroxidmenge
wird so bemessen, daß sich in diesem Reaktionsrohr jn
eine Maximaltemperatur von 163°C einstellt.
Der 2. Reaktor der I. Reaktionszone wird mit 326 kg/h Äthylen. 168 kg/h Vinylacetat und 1,6 bis 1,8 l/h
einer l,25gew.-%igen Dilauroylperoxidlösung beschickt, j-,
Die Polymerisation wird unter Verwendung von heißwasser von I38°C im Heizmantel bei 2700 at und
einer Maximaltemperatur von 16PC durchgeführt. Das Reaktionsgemisch der beiden Reaktoren wird in einer
Mischstrecke vereinigt und die Polymerisation nach dem Zusatz von 98 kg/h Äthylen, 48 kg/h Vinylacetat
und 1,9 bis 2,2 l/h einer 2.5gew.-%igen Lösung von Dilauroylperoxid in Paraffinöl fortgesetzt. Dabei wird
unter Einsatz von Heißwasser von 140°C eine Maximaltemperatur von 1600C eingestellt. r,
Bei der Polymerisation entstehen 180 kg/h eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren mit einem Schmelzindex
von 72 g/10 min bei 190°C und einer Dichte von 0.956 g/cm3. Das Polymere enthält ca. 33 Gew.-%
Vinylacetat. Das Polymere ist geeignet zum Einsatz als >n
Schmelzkleberkomponente.
Die Polymerisation wird indem in Beispiel 4 beschriebenen Rohrreaktorsystem durchgeführt
Zur Polymerisation werden im 1. Rohrreaktor der 1. Reaktionszone Äthylen und n-Butylacrylat und im 2.
Rohrreaktor der 1. Reaktionszone ein Gemisch aus Äthylen und Methacrylsäure eingesetzt Nach der
Mischung der beiden Reaktionsgemische wird die ω Polymerisation unter Zusatz von Äthylen in der 2.
Reaktionszone fortgesetzt
Die Polymerisation wird bei 1600 at durchgeführt Als Initiator wird eine l,75gew.-°/oige Lösung von tert-Butylperbenzoat
in Paraffinö! verwendet
In den 1. Rohrreaktor der 1. Reaktionszone werden 298 kg/h Äthylen, 3,8 kg/h n-Butylacrylat und 2,15 bis
2,4 l/h Peroxidlösung gegeben. Die Menge der Peroxidlösung
wird so bernessen, daß unter Verwendung von Heißwasser von I85"C eine Maximaltemperatur von
219"C erreicht wird.
Im 2. Rohrreaktor der I. Reaktionszone werden bei einer Heißwassereingangstemperatur von 219°C und
Katalysatorcinspritzungcn von 2,2 bis 2,5 l/h bei Temperaturen mit einem Maximum von 258°C 306 kg/h
Äthylen und 0,83 kg/h Methacrylsäure copolymerisert. Nach der Vereinigung der Reaktionsgemische beider
Rohrreaktoren wird die Polymerisation unter Zusatz von 95 kg/h Äthylen und 2,4 bis 2,7 l/h Initiatorlösung in
der 2. Reaktionszone fortgeführt. Unter Verwendung von Heißwasser von 216C als Kühlmedium entsteht
eine Maximaltemperatur von 2160C. Es werden ca.
126 kg/h einer Polymerlegierung mit einem Schmelzindex von 1,5 g/10 min bei I9O°C und einer Dichte von
0.924 g/cm1 gebildet. Die Legierung enthält 3 Gew.-% n-Butylacrylat und 0,65 Gew.-% Methacrylsäure. Infolge
des Herstellungsverfahrens, das einem intensiven
eine sehr homogene Legierung vor, die zur Extrusionsverarbeitung verwendet werden kann. Besonders
geeignet ist sie zur Koextrusion von Folien und zur Herstellung flexibler Formkörper.
Die Polymerisation wird in der in Beispiel 4 beschriebenen Polymerisationseinheit vorgenommen.
Zur Polymerisation eingesetzt werden im 1. Rohrreaktor der I. Reaktionszone 326 kg/h Äthylen allein und
im 2. Rohrreaktor der 1. Reaktionszone 298 kg/h Äthylen im Gemisch mit 3.6 kg/h Methylmethacrylat.
Das die beiden Rohrreaktoren verlassende Reaktionsgemisch wird in der Mischstrecke vereinigt und
unter Zusatz eines Gemisches, bestehend aus 102 kg/h Äthylen und 2,7 kg/h Methacrylsäure, weiterpolymerisiert.
Die Polymerisation wird bei 2280 at durchgeführt. Als Initiator werden dem 1. Rohrreaktor 2,8 bis 3,1 l/h einer
0,5gew.-%igen Lösung von tert.-Butylperbenzoat in Paraffinöl, dem 2. Rohrreaktor der 1. Reaktionszone 2.4
bis 2,6 l/h der gleichen Lösung und in die 2. Reaktionszone 2,5 bis 2,8 I/h einer l,2gew.-%igen
t-Butylperbenzoatlösung zugesetzt. Zur Regelung des Molekulargewichtes des entstehenden Polymeren werden
dem Monomeren außerdem 3 Vol.-% Propan beigegeben.
Mittels der Initiatorlösungsmengen werden die einzelnen Rohrreaktoren so betrieben, daß sich unter
Verwendung von Heißwasser von im 1. Reaktor der 1. Zone215°C, im 2. Reaktor der l.Zone 185°Cund in der
2. Zone 219°C Maximaltemperaturen von im 1. Reaktor der 1. Zone 255° C, im 2. Reaktor der 1. Zone 219° C und
in der 2. Zone 258° C einstellen.
Es werden 206 kg/h einer Polymerlegierung mit einem Schmelzindex von 0,8 g/10 min bei 1900C und
einer Dichte von 0,925 g/cm3 erhalten, die 1,75 Gew.-% Methylmethacrylat und 1,2 Gew.-°/o Methacrylsäure
einpolymerisiert enthalten.
Das Polymere, das eine sehr gute homogene Verteilung der Legierungsbestandteile aufweist kann
z. B. zu Folien und zu Formkörpern nach dem Extrusionsverfahren verarbeitet werden. Die hergestellten
Folien und Formkörper weisen eine ausreichende Transparenz und eine gegenüber Polyäthylen verbesserte
Bedruck- und Beklebbarkeit auf.
Die Polymerisation wird in dem in Beispiel 4 beschriebenen Rohrreaktorsystem vorgenommen.
Zur Polymerisation eingesetzt werden im 1. Rohrreaktor der 1. Reaktionszone 330 kg/h Äthylen im
Gemisch mit 153 kg/h Vinylacetat und im 2. Rohrreaktor
der 1. ReaLionszone 311 kg/h Äthylen, 144 kg/h Vinylacetat und 1,5 kg/h Maleinsäureanhydrid. Nach
dem Verlassen der I. Reaktionszone werden die Reaktionsgemische in eine gemeinsame Mischstrecke
gegeben und danach unter Zusatz eines Gemisches von 110 kg/h Äthylen und 51 kg/h Vinylacetat in der 2.
Reaktionszone weiterpolymerisiert.
Die Polymerisation wird bei 2400 at durchgeführt. Als Initiator werden in die I. Reaktionszone in den 1.
Reaktor dem Reaktionsgemisch 2,5 bis 2,6 l/h und in den 2. Reaktor 2,7 bis 2,9 l/h einer l,8gew.-%igen Dilauroylperoxidlösung
in Paraffinöl sowie in die 2. Reaktionszone 2,4 bis 2,5T/h einer 4,lgew.-%igen Dilauroylperoxidlösung
in Paraffinöl dem Reaktionsgemisch zugegeben. Mittels der Initiatorlösungsmenge werden die einzelnen
Rohrreaktoren so betrieben, daß unter Verwendung von Heißwasser von im I. Reaktor der I.Zone 138° C. im
2. Rektor der 1. Zone 135°C und in der 2. Zone 1400C
Miximaltemperaturen von im 1. Reaktor der I. Zone IdO0C, im 2. Reaktor der 1. Zone 157"C und in der 2.
Zone 178°C erhalten werden. Bei der Polymerisation entstehen 146 kg/h einer Polymerlegierung mit einem
Schmelzindex von 85 g/10 min bei 1900C und einer
Dichte von 0,953 g/cm3. Das Polymere enthält 31,5 Gew.-% Vinylacetat und i,i Gew.-°/o Maleinsäureanhydrid
einpolymerisiert. Die Bestandteile der Legierung sind sehr homogen verteilt. Das Polymere ist besonders
geeignet zur Verwendung als Schmelzkleberkomponente. Es besitzt gegenüber reinem Äthyien-Vinylacetat-Copolymeren
verbesserte Klebereigenschaften.
Beispiel 8
Für die Durchführung der Polymerisation wird die in Beispiel 4 beschriebene Polymerisationseinheit verwendet. Zur Polymerisation eingesetzt werden im I. Rohrreaktor der : Reaktionszone 298 kg/h Äthylen und 206 kg/h Vinylacetat und im 2. Rohrreaktor der 1.
Für die Durchführung der Polymerisation wird die in Beispiel 4 beschriebene Polymerisationseinheit verwendet. Zur Polymerisation eingesetzt werden im I. Rohrreaktor der : Reaktionszone 298 kg/h Äthylen und 206 kg/h Vinylacetat und im 2. Rohrreaktor der 1.
-, Reaktionszone 3Cb kg/h Äthylen und 210 kg/h Vinylacetat.
Das die beiden Rohrreaktoren verlassende Reaktionsgemisch wird in der Mischstrecke vereinigt und
unter Zusatz eines Gemisches, bestehend aus 64 kg/h Äthylen, 42 kg/h Vinylacetat und 1,05 kg/h Glykoldi-
Hi acrylat, in der 2. Reaktionszone weiterpolymerisiert. Die
Polymerisation wird bei 3200 at durchgeführt. Als Initiator wird in die Rohrreaktoren der 1. Reakionszone
je 2,1 bis 2,4 l/h einer 1.25gew.-°/oigen Dilauroylperoxidlösung in Paraffinöl und in die 2. Reaktionszone 2,3 bis
ii 2,4 l/h einer l,8gew.-%igen Dilauroylperoxidlösung in
Paraffinöl dem Reaktionsgemisch zugesetzt. Mittels'der Initiatorlösungsmenge werden die Rohrreaktoren so
betrieben, daß unter Verwendung von Heißwasser von im 1. Reaktor der 1. Reaktionszone 123°C, im 2. Reaktor
.Ό der 1. Reaktionszone 122°Cund in der 2. Reaktionszone
125°C als Heiz- bzw. Kühlmedium Maximaltemperaturen
von im 1. Reaktor der I. Zone 145°C, im 2. Reaktor der 1. Zone 146°C und in der 2. Zone 135°C erreicht
werden.
Bei der Polymerisation entstehen 123 kg/h eines Polymeren mit einem Schmelzindex von 146 g/10 min
bei 190°C und einer Dichte von 0,967 g/cm3. Das
Polymere hat eine Esterzahl von 260 mg KOH pro 1 g Polymeres.
κι Es besitzt außerordentlich gute Klebereigenschaften. Neben der Eignung als Schmelzkleberkomponente
kann durch peroxidische Vernetzung ein Polymeres hergestellt werden, das sich z. B. als Ausgangsstoff für
die Herstellung von PVC-schlagzäh eignet.
ü Die Bestimmung des Schmelzindex erfolgte nach TGL 20 996 »Plaste, Prüfverfahren, Bestimmung des
Schmelzindex von Polyäthylen und Polyäthylencompounds« und die Bestimmung der Dichten nach TGL
14 075 »Prüfung von Plasten, Bestimmung der Rohdich-
te«.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Homo-, Co- und Terpojymerisaten sowie Polymerlegierungen des Äthylens in einem Mehrzonenreaktorsystem bei Drücken oberhalb 500 at und Temperaturen von 100 bis 400° C in Gegenwart von Radikalinitiatoren und gegebenenfalls Kettenüberträgern und/oder JeIogenen, dadurch gekennzeichnet, daßÄthy- len oder Äthylen und Vinylacetat allein oder gemeinsam mit einer weiteren polymerisierbaren Verbindung in einer 1. Reaktionszone polymerisiert werden, die aus mehreren parallel angeordneten Rohrreaktoren besteht, daß das Reaktionsgemisch anschließend in einer 2. Reaktionszone weiterpolymerisiert wird, wobei der 2. Reaktionszone eine Mischstrecke vor- oder nachgeschaltet ist, und daß das Reaktionsgemisch nach der 2. Reaktionszone entspannt, gegebenenfalls, im Falle der nachgeschalteten Mischstrecke, anschließend vermischt und abgeschieden wird.
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