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DE1104699B - Process for the production of solid polyethylenes - Google Patents

Process for the production of solid polyethylenes

Info

Publication number
DE1104699B
DE1104699B DEF28677A DEF0028677A DE1104699B DE 1104699 B DE1104699 B DE 1104699B DE F28677 A DEF28677 A DE F28677A DE F0028677 A DEF0028677 A DE F0028677A DE 1104699 B DE1104699 B DE 1104699B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
titanium
polymer
catalyst
aluminum
production
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEF28677A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr Gustav Pieper
Dr Hans-Ferdinand Rickert
Dr Eberhard Stein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DEF14922A external-priority patent/DE1080303B/en
Application filed by Bayer AG filed Critical Bayer AG
Priority to DEF28677A priority Critical patent/DE1104699B/en
Publication of DE1104699B publication Critical patent/DE1104699B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F110/00Homopolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F110/02Ethene

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

Gegenstand der Hauptpatentanmeldung bildet ein Verfahren zur Herstellung von festen Polyäthylenen durch Polymerisation von Äthylen in einem wasserfreien flüssigen Suspensionsmittel in Gegenwart von katalytisch wirkenden Titanchloriden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Äthylen bei erhöhtem Druck und gegebenenfalls erhöhter Temperatur in Gegenwart von Titandichlorid oder eines dieses enthaltenden Reaktionsgemisches, das durch Reduktion von Titantetrachlorid zur Titandichloridstufe mittels Aluminium oder Titan in der Hitze in an sich bekannter Weise erhältlich ist, polymerisiert wird. Die hierbei verwendeten Katalysatoren werden außerhalb des Polymerisationsraumes durch Erhitzen der genannten Komponenten auf Temperaturen zwischen 200 und 300° C dargestellt. Nach der Polymerisation muß dann der Katalysator durch Behandeln mit Lösungsmitteln vom Polymerisat getrennt werden, da das Endprodukt sonst stark gefärbt ist und Anlaß zu Korrosionserscheinungen an den Verarbeitungsmaschinen gibt. The subject of the main patent application is a process for the production of solid polyethylenes by polymerization of ethylene in an anhydrous liquid suspending medium in the presence of catalytically active titanium chlorides, which is characterized in that ethylene at increased pressure and optionally elevated temperature in the presence of titanium dichloride or one containing it Reaction mixture produced by reducing titanium tetrachloride to the titanium dichloride stage using aluminum or titanium is polymerized in the heat in a manner known per se. The one here The catalysts used are outside the polymerization room by heating the said Components shown at temperatures between 200 and 300 ° C. After the polymerization must then the catalyst can be separated from the polymer by treatment with solvents, since the Otherwise the end product is strongly colored and gives rise to signs of corrosion on the processing machines.

Es wurde nun gefunden, daß man ein fast katalysatorfreies Polyäthylen direkt und ohne besondere Aufarbeitungsmaßnahmen erhalten kann, wenn man Äthylen in einem wasserfreien flüssigen Suspensionsmittel bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur in Gegenwart eines Katalysators, der durch Reduktion von Titantetrachlorid zur Titandichloridstufe mittels Aluminium oder Titan in der Hitze in bekannter Weise erhältlich ist, wobei man einen Katalysator verwendet, der durch Reduktion von Titantetrachlorid an fest angeordnetem Aluminium oder Titan im Reaktionsraum erhalten worden ist und das entstandene Polymerisat nach Auflösung in dem Suspensionsmittel bei erhöhter Temperatur aus dem Reaktionsraum entfernt. Es werden also Katalysatoren verwendet, die, zweckmäßig in einem druckfesten Strömungsrohr, direkt an Ort und Stelle durch Erhitzen von metallischem Titan oder Aluminium mit Titantetrachlorid auf Temperaturen z. B. von 200 bis 300° C hergestellt wurden. Das katalytisch wirksame Titandichlorid bildet dann eine auf dem metallischen Träger verhältnismäßig fest haftende Schicht, an deren Oberfläche die Polymerisation des Äthylens erfolgt. Man wählt die Polymerisationstemperatur so hoch, daß das entstandene Polyäthylen gelöst wird, und zieht die entstandene Polymerisatlösung kontinuierlich oder diskontinuierlich ab. Aus der erkalteten Lösung kann das abgeschiedene Polymerisat durch Filtrieren, Dekantieren, Zentrifugieren oder ähnliche einfache Maßnahmen abgetrennt werden, wobei das wiedergewonnene Lösungsmittel sofort nach einer Destillation zur Abtrennung von Nebenprodukten in den Prozeß zurückgeführt werden kann.It has now been found that you can get an almost catalyst-free polyethylene directly and without special Work-up measures can be obtained if you put ethylene in an anhydrous liquid suspending agent at elevated pressure and temperature in the presence of a catalyst, which by reduction from titanium tetrachloride to titanium dichloride stage by means of aluminum or titanium in the heat in known Way is obtainable using a catalyst obtained by reducing titanium tetrachloride has been obtained on fixed aluminum or titanium in the reaction space and that resulting polymer after dissolution in the suspension medium at elevated temperature from the Reaction space removed. So there are catalysts used that, expediently in a pressure-resistant Flow tube, directly on the spot by heating metallic titanium or aluminum with titanium tetrachloride to temperatures z. B. from 200 to 300 ° C were produced. The catalytically effective one Titanium dichloride then forms a layer that adheres relatively firmly to the metallic support, on the surface of which the ethylene polymerizes. The polymerization temperature is chosen as follows high that the resulting polyethylene is dissolved, and pulls the resulting polymer solution continuously or discontinuously. The deposited polymer can pass through from the cooled solution Filtration, decanting, centrifuging or similar simple measures can be separated, whereby the recovered solvents immediately after a distillation to separate by-products in the process can be traced back.

Verfahren zur Herstellung
von festen Polyäthylenen
Method of manufacture
of solid polyethylenes

Zusatz zur Patentanmeldung F 14922 IVb/39 c
(Auslegeschrift 1 080 303)
Addition to patent application F 14922 IVb / 39 c
(Interpretation document 1 080 303)

Anmelder:Applicant:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft, Leverkusen-BayerwerkPaint factories Bayer Aktiengesellschaft, Leverkusen-Bayerwerk

Dr. Gustav Pieper, Dr. Hans-Ferdinand Rickert,Dr. Gustav Pieper, Dr. Hans-Ferdinand Rickert,

Köln-Stammheim,Cologne-Stammheim,

und Dr. Eberhard Stein, Leverkusen,
sind als Erfinder genannt worden
and Dr. Eberhard Stein, Leverkusen,
have been named as inventors

Die Polymerisation wird besonders bei Drücken über 50 atü und Temperaturen zwischen 150 und 300° C durchgeführt. Als Lösungsmittel können aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, also z. B. Waschbenzin, Cyclohexan oder Xylol, verwendet werden. Das Lösungsmittel soll absolut trocken und möglichst luftfrei sein, da sonst der Katalysator geschädigt wird. Die in den Beispielen beschriebene halbkontinuierliche Betriebsweise hat gegenüber der vollkontinuierlichen den Vorzug, daß durch die Druckschwankungen beim Ablassen die viskose Polymerisatlösung auch aus denThe polymerization is particularly at pressures above 50 atmospheres and temperatures between 150 and 300 ° C carried out. Aliphatic, cycloaliphatic and aromatic hydrocarbons, e.g. B. petroleum ether, cyclohexane or xylene can be used. The solvent should be absolutely dry and as free of air as possible because otherwise the catalytic converter will be damaged. The semi-continuous mode of operation described in the examples has the advantage over the fully continuous that due to the pressure fluctuations when draining the viscous polymer solution also from the

4.0 Poren des Katalysators herausgepreßt wird, so daß beim Füllen des Rohres immer wieder frisches Äthylen und Lösungsmittel mit der ganzen Katalysatoroberfläche in Berührung kommt.4.0 pores of the catalyst is pressed out so that when filling the tube again and again fresh ethylene and solvent with the whole catalyst surface comes into contact.

Das beim Erkalten der abgelassenen Lösung ausfallende Polymerisat enthält meistens nur noch so geringe Mengen Katalysator, daß es für viele Verwendungszwecke ohne weiteres eingesetzt werden kann. Man kann jedoch durch Behandlung mit Alkoholen oder verdünnten Säuren oder auch durch FiI-trieren der heißen Polymerisatlösung ein fast farbloses, katalysatorfreies Produkt erhalten.The polymer which precipitates out when the drained solution cools down usually only contains so little Amounts of catalyst that it can easily be used for many purposes can. However, treatment with alcohols or dilute acids or else filtration can be used the hot polymer solution obtained an almost colorless, catalyst-free product.

Das nach diesem Verfahren hergestellte Polyäthylen zeichnet sich durch einen hohen- Fließpunkt (NST-Wert) und hohe Zerreißfestigkeit aus. Es kann z. B.The polyethylene produced by this process is characterized by a high pour point (NST value) and high tensile strength. It can e.g. B.

109 540/441109 540/441

zur Herstellung von Spritzgußartikeln, Rohren, Platten und Folien oder in der Elektroindustrie als Isoliermaterial verwendet werden.for the production of injection molded articles, pipes, plates and foils or in the electrical industry as insulating material be used.

Beispiel 1example 1

Ein senkrecht stehendes, druckfestes Stahlrohr von 2 cm lichter Weite und 55 cm Länge wurde mit Aluminiumdrehspänen lose gefüllt. Das Rohr wurde elektrisch geheizt und die Temperatur durch ein Thermoelement an der Außenwand gemessen. In dieses Rohr wurde eine Mischung von 50 ecm Titantetrachlorid und 100 ecm Paraffinöl eingebracht, worauf das Rohr 2 Stunden auf 200° C geheizt wurde. Hierbei wurde auf den Aluminiumspänen ein Belag von Titandichlorid erzeugt, der als Katalysator bei der nachfolgenden Polymerisation von Äthylen diente.A vertical, pressure-resistant steel tube with a clear width of 2 cm and a length of 55 cm was filled with aluminum turnings loosely filled. The tube was heated electrically and the temperature through a Thermocouple measured on the outside wall. A mixture of 50 ecm of titanium tetrachloride was poured into this tube and 100 ecm of paraffin oil were introduced, whereupon the tube was heated to 200 ° C. for 2 hours. Here, a coating of titanium dichloride was produced on the aluminum chips, which acts as a catalyst was used for the subsequent polymerization of ethylene.

Hierzu wurde am oberen Ende des Rohres Äthylen mit einem Druck von 70 at über ein Druckausgleichsgefäß zugeführt und gleichzeitig Xylol als Lösungsmittel für das entstehende Polymerisat eingepumpt. Man kann dann eine 1- bis 2%ige Lösung von Polyäthylen in etwa V4Stündlichen Abständen am unteren Ende des Rohres durch einen Hahn ablassen. Das beim Erkalten ausfallende Polymerisat wurde abgesaugt und fällt nach dem Auskochen mit Alkohol (zur Entfernung mitgerissener Katalysatorreste) als farblose, faserige Masse an. Das Lösungsmittel wurde durch Destillation in einem Vakuumverdampfer gereinigt und im Kreislauf wiederverwendet. Die nachfolgende Tabelle I gibt Aufschluß über die eingesetzten Mengen und erzielten Ausbeuten. Am Ende jedes Versuchsabschnitts wurden die Aluminiumspäne durch Behandlung mit der immer wieder benutzbaren Mischung aus Titantetrachlorid und Paraffinöl (2 Stunden bei 300° C) regeneriert. Am Ende der Versuchsreihe waren die Aluminiumspäne noch nicht verbraucht, so daß eine Fortsetzung der Polymerisation auch weiterhin möglich gewesen wäre.For this purpose, ethylene was injected at the upper end of the tube at a pressure of 70 atm via a pressure equalization vessel fed and at the same time pumped in xylene as a solvent for the resulting polymer. You can then use a 1 to 2% solution of polyethylene at approximately every hourly intervals Drain through a tap at the lower end of the pipe. The polymer precipitated on cooling was sucked off and falls after boiling with alcohol (to remove entrained catalyst residues) as a colorless, fibrous mass. The solvent was removed by distillation in a vacuum evaporator cleaned and reused in the cycle. Table I below provides information on the amounts used and the yields achieved. At the end of each test section the aluminum chips by treatment with the reusable mixture of titanium tetrachloride and paraffin oil (2 hours at 300 ° C) regenerated. At the end of the series of tests, there were aluminum chips not yet consumed, so that a continuation of the polymerization is still possible would have been.

Technische Daten s. Tabelle III.Technical data see table III.

Tabelle ITable I.

PartieLot Temperaturtemperature Stundenhours XyloldurchsatzXylene throughput Liter
je Stunde
liter
per hour
Ausbeuteyield Cjramm
je Stunde
Cjramm
per hour
0C 0 C Literliter 0,4000.400 GrammGram 2,02.0 aa 250250 7,57.5 3,03.0 0,460.46 1515th 3,853.85 bb 220220 1313th 6,06.0 0,5330.533 5050 2,32.3 CC. 220 bis 230220 to 230 1515th 8,08.0 0,380.38 3535 2,02.0 dd 250250 2020th 7,67.6 4040

Beispiel 2Example 2

In der gleichen Apparatur wie im Beispiel 1 wurden 140 g Titanschwamm (Körnung 5 mm) 3 Stunden bei 300° C mit der Titantetrachlorid-Paraffinöl-Mischung behandelt und dann die Polymerisation des Äthylens in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt (vgl. Tabelle II). Die Regenerierung des Kontaktes war in diesem Falle erst nach 62 Betriebsstunden erforderlich und führte fast zur Erzielung der anfänglichen Ausbeuten. Am Ende der Versuchsreihe war der Titanschwamm kaum verändert, so daß seine Weiterverwendung unter gelegentlicher Regenerierung ohne weiteres möglich ist.
Technische Daten s. Tabelle III.
In the same apparatus as in Example 1, 140 g of titanium sponge (grain size 5 mm) were treated with the titanium tetrachloride-paraffin oil mixture at 300 ° C. for 3 hours and then the ethylene was polymerized in the same way as in Example 1 (see Table II). In this case, the regeneration of the contact was only necessary after 62 operating hours and almost led to the initial yields being achieved. At the end of the test series, the titanium sponge was hardly changed, so that it can easily be reused with occasional regeneration.
Technical data see table III.

Tabelle IITable II

PartieLot Temperatur
0C
temperature
0 C
Stundenhours Xyloldu
Liter
Xylene u
liter
rchsatz
Liter
je Stunde
sentence
liter
per hour
Aust
Gramm
Aust
Gram
>eute
Gramm
je Stunde
> today
Gram
per hour
aa 255 bis 260255 to 260 1717th 5,865.86 0,3450.345 9191 5,355.35 bb 250 bis 270250 to 270 10,510.5 4,524.52 0,4300.430 3535 3,323.32 CC. 250 bis 280250 to 280 2424 8,508.50 0,3520.352 5555 2,302.30 dd 260 bis 280260 to 280 2121 5,675.67 0,2700.270 3838 1,801.80 ee 250 bis 270250 to 270 2121 8,418.41 0,4000.400 7575 3,583.58 ff 280 bis 290280 to 290 2323 4,824.82 0,2100.210 8585 3,703.70

Die Viskosität wurde im Kugelfallviskosimeter bei 125° C in lVoiger Xylollösung bestimmt. Für die übrigen Werte wurden Standardmethoden verwendet. The viscosity was determined in a falling ball viscometer at 125 ° C. in 1Voiger xylene solution. For standard methods were used for the remaining values.

Tabelle III
Technische Daten zu den Beispielen 1 und 2
Table III
Technical data for examples 1 and 2

Beispielexample Viskositätviscosity Zerreiß
festigkeit
Tear
strength
Bruch
dehnung
fracture
strain
FließpunktPour point
??rel?? rel kg/cm2 kg / cm 2 %% NST-WertNST value IbIb 2,472.47 271271 4545 151151 2a2a 3,543.54 279279 640640 137137 2b2 B 4,204.20 287287 373373 150150 2c2c 3,333.33 263263 100100 147147 2d2d 3,283.28 268268 250250 150150 2e2e 3,853.85 272272 8787 144144 2f2f 3,743.74 263263 7070 145145

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von festen Polyäthylenen durch Polymerisation von Äthylen in einem wasserfreien flüssigen Suspensionsmittel bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur in Gegenwart eines Katalysators, der durch Reduktion von Titantetrachlorid zur Titandichloridstufe mittels Aluminium oder Titan in der Hitze in bekannter Weise erhältlich ist, nach Patentanmeldung F 14922 IVb/39c (deutsche Auslegeschrift 1 080 303), dadurch gekennzeichnet, daß man1. Process for the production of solid polyethylenes by polymerizing ethylene in an anhydrous liquid suspending agent at elevated pressure and temperature in Presence of a catalyst produced by the reduction of titanium tetrachloride to the titanium dichloride stage by means of aluminum or titanium in the heat in a known manner, according to patent application F 14922 IVb / 39c (German Auslegeschrift 1 080 303), characterized in that one einen Katalysator verwendet, der durch Reduktion von Titantetrachlorid an fest angeordnetem Aluminium oder Titan im Reaktionsraum erhalten worden ist, und das entstandene Polymerisat nach Auflösung in dem Suspensionsmittel bei erhöhter Temperatur aus dem Reaktionsraum entfernt.a catalyst is used that is produced by the reduction of titanium tetrachloride on fixed aluminum or titanium has been obtained in the reaction space, and the resulting polymer after Dissolution in the suspension medium removed from the reaction space at an elevated temperature. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das verwendete Suspensionsmittel nach Verlassen des Polymerisatraumes vom Polymerisat abtrennt und in den Polymerisationsraum zurückführt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the suspension medium used separated from the polymer after leaving the polymer chamber and returned to the polymer chamber. © 10» 540/441 4.61© 10 »540/441 4.61
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