DE2352154B2 - Process for the low pressure polymerization of ethylene - Google Patents
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Description
oderor
MgO-Al2O31SiO2-Al2O3 MgO-Al 2 O 31 SiO 2 -Al 2 O 3
1010
1515th
2525th
3030th
MgO · SiO2 · Al2O3 MgO • SiO 2 • Al 2 O 3
als Träger, dessen innere Porosität oberhalb von 03 cm3/g und dessen spezifische Oberfläche oberhalb von 100 mVg liegt, der gegebenenfalls halogeniert sein kann und auf dem eine Magnesiumverbindung fixiert ist, erhalten wurde as a carrier whose internal porosity is above 03 cm 3 / g and whose specific surface area is above 100 mVg, which can optionally be halogenated and on which a magnesium compound is fixed
sowie in Anwesenheit von Wasserstoff als Molekulargewichtsregler,as well as in the presence of hydrogen as a molecular weight regulator,
dadurch gekennzeichnet, daß in Gegenwart von Katalysatoren polymerisiert wird, bei deren Herstellung als Magnesiumverbindung ein MagnesiuRihalogenid, ein hydratisiertes Magnesiumchlorid oder ein Magnesiumphenoxid bzw. -alkoxid, dessen organische Reste 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisen, in einer solchen Menge verwendet wurde, daß die Menge der auf dem porösen Träger abgelagerten Magnesiumverbindung zwischen 1 · ΙΟ-3 und 5 ■ ΙΟ-3 mg-Atomen Magnesium pro m2 der spezifischen Oberfläche des porösen Trägers beträgt.characterized in that polymerization is carried out in the presence of catalysts, in the production of which a MagnesiuRihalogenid, a hydrated magnesium chloride or a magnesium phenoxide or alkoxide, the organic radicals of which have 1 to 6 carbon atoms, was used in such an amount as the magnesium compound that the amount of deposited on the porous support of magnesium compound is between 1 · ΙΟ- 3 and 5 ■ ΙΟ- 3 mg-atoms of magnesium per m 2 of the specific surface area is of the porous support.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnesiumverbindung auf dem porösen Träger in Form eines Gemisches mit einer sauerstoffhaltigen, organischen Titanverbindung der allgemeinen Formel2. The method according to claim 1, characterized in that the magnesium compound on the porous carrier in the form of a mixture with an oxygen-containing, organic titanium compound of general formula
[TiO„(OR),]ra,[TiO "(OR),] ra ,
worin R ein organischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, χ und /beliebige Zahlen von x>0 und y>0 sind, die die Wertigkeit des Titans berücksichtigen, und m eine ganze Zahl ist, abgelagert worden ist.where R is an organic radical having 1 to 20 carbon atoms, χ and / are any numbers of x> 0 and y> 0 that take the valency of titanium into account, and m is an integer.
6060
Es ist bereits bekannt, zur Niederdruckpolymerisation von Olefinen Katalysatoren zu verwenden, die eine Übergangsmetallverbindung und eine metallorganische Verbindung enthalten.It is already known to use catalysts for the low pressure polymerization of olefins, the one Contain transition metal compound and an organometallic compound.
Ebenfalls ist es bekannt, die Übergangsmetallverbindung auf Oxidträgern mit großem Porenvolumen, wie Aluminiumoxiden (vgl. ausgelegte Unterlagen des belgischen Patents 7 68271) und halogenierten Aluminiumoxiden (vgL ausgelegte Unterlagen des belgischen Patents 7 73 227) zu binden.The transition metal compound is also known on oxide supports with a large pore volume, such as aluminum oxides (cf. laid out documents of the Belgian patent 7 68271) and halogenated aluminum oxides (see documents laid out in Belgian patent 7 73 227).
Die auf diese Weise erhaltenen Katalysatoren sind sehr aktiv, wenn man sie mit denjenigen vergleicht, bei denen die Übergangsmetallverbindung als solche eingesetzt wird. Sie führen zu Polymerisaten, welche sich durch eine breite Molekulargewichtsverteilung auszeichnen und die frei von langkettigen Verzweigungen sind, wodurch sie insbesondere zu einer Weiterverarbeitung durch Blasspritzen geeignet werden.The catalysts obtained in this way are very active when compared with those at which the transition metal compound is used as such. They lead to polymers, which are characterized by a broad molecular weight distribution and are free from long-chain branches which makes them particularly suitable for further processing by blow molding.
Jedoch weisen diese vorbekannten Katalysatoren einen wesentlichen Nachteil auf. Sie werden nämlich meistens bei Polymerisationsverfahren von Olefinen angewandt, die in Anwesenheit eines Molekulargewichtsreglers, der beinahe ausschließlich Wasserstoff ist, durchgeführt werden. Ferner wurde festgestellt, daß diese Systeme die Hydrierung von Olefinen katalysierea Ein nicht vernachlässigbarer Teil des zu polymerisierenden Olefins wird daher in den entsprechenden, gesättigten Kohlenwasserstoff umgewandelt, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gefährdet wird. Andererseits erzeugen diese Katalysatoren Polymerisate mit sehr hohem mittleren Molekulargewicht Zur Herabsetzung dieses mittleren Molekulargewichtes ist man daher gezwungen, die Wasserstoffkonzentration in dem Polymerisationsmedium zu erhöhen und/oder die Polymerisation bei höherer Temperatur durchzuführen. Diese beiden Maßnahmen haben jedoch die schädliche Folge, daß der Hydrierungsgrad des zu polymerisierenden Olefins noch erhöht wird.However, these previously known catalysts have a significant disadvantage. You will namely mostly used in polymerization processes of olefins which, in the presence of a molecular weight regulator, which is almost exclusively hydrogen. It was also found that these systems catalyze the hydrogenation of olefins a non-negligible part of that to be polymerized Olefins are therefore converted into the corresponding, saturated hydrocarbon, whereby the economic viability of the process is jeopardized. On the other hand, these catalysts produce polymers with a very high average molecular weight To reduce this average molecular weight one therefore forced to increase the hydrogen concentration in the polymerization medium and / or the Carry out polymerization at a higher temperature. However, these two measures have the harmful one The result is that the degree of hydrogenation of the olefin to be polymerized is further increased.
Bei dem Verfahren der DE-OS 2109 273 wird Äthylen in Gegenwart von Wasserstoff und Katalysatoren aus aluminiumorganischen Verbindungen und einer Katalysatorkomponente polymerisiert, die aus porösem Aluminiumoxid, auf dem Äthylmagnesiumchlorid fixiert wurde, und Titantetrachlorid hergestellt worden ist Man erhält Polymerisate rr.it enger MoJekulargcwichtsverteilung und relativ niedrigem mittlerem Molekulargewicht Bei dem Verfahren der DE-AS 17 70 726 erhält man bei der Äthylenpolymerisation in Gegenwart von Wasserstoff und Katalysatoren aus einer aluminiumorganischen Verbindung sowie einer festen Katalysatorkomponente auf der Basis von Aluminiumoxid Mg(OH)2 und TiCU ebenfalls Polymerisate mit sehr schmaler Molekulargewichtsverteilung, die zur Spritzgußverarbeitung geeignet sind. Wird die Polymerisation von wasserstoffhaltigen Äthylengemischen gemäß der DE-OS 21 37 872 in Gegenwart von Katalysatoren aus aluminiumorganischen Verbindungen und einer Katalysatorkomponente aus einem Magnesiumchlorid-Aluminiumoxid-Gemisch und 3 TiCi3 · AlCl3 durchgeführt, entstehen ebenfalls Polymerisate mit relativ niedrigem, für die Spritzgußverarbeitung geeignetem Molekulargewicht. In the process of DE-OS 2109 273, ethylene is polymerized in the presence of hydrogen and catalysts from organoaluminum compounds and a catalyst component which has been produced from porous aluminum oxide, on which ethylmagnesium chloride has been fixed, and titanium tetrachloride relatively low average molecular weight In the process of DE-AS 17 70 726, ethylene polymerization in the presence of hydrogen and catalysts made from an organoaluminum compound and a solid catalyst component based on aluminum oxide Mg (OH) 2 and TiCU also have very narrow polymers Molecular weight distribution suitable for injection molding processing. If the polymerization of hydrogen-containing ethylene mixtures according to DE-OS 21 37 872 is carried out in the presence of catalysts composed of organoaluminum compounds and a catalyst component composed of a magnesium chloride-aluminum oxide mixture and 3 TiCi 3 · AlCl 3 , polymers with a relatively low level for injection molding are also formed suitable molecular weight.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Niederdruckpolymerisation von Äthylen oder zur Niederdruckcopolymerisation von Äthylen und «-Olefinen mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen in Anwesenheit von Katalysatoren ausThe invention now relates to a process for the low-pressure polymerization of ethylene or for Low pressure copolymerization of ethylene and olefins with 3 to 6 carbon atoms in the presence of Catalysts off
a) einem Aluminiumtrialkyl, Aluminiumhydrid oder Alkylaluminiumhalogenid, deren Alkylreste geradkettig oder verzweigt sind und 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten, oder einem Umsetzungsprodukt der genannten Aluminiumtrialkyle oder Alkylaluminiumhydride mit Isopren unda) an aluminum trialkyl, aluminum hydride or alkylaluminum halide, the alkyl radicals of which are straight-chain or are branched and contain 1 to 20 carbon atoms, or a reaction product of said aluminum trialkyls or alkylaluminum hydrides with isoprene and
b) einem festen Katalysatorkomplex, der durch Reaktion eines Halogenids, Oxyhalogenids oderb) a solid catalyst complex, which by reaction of a halide, oxyhalide or
Alkoxyhalogenids eines der Metalle Titan, Vanadium, Zirkonium oder Chrom mit einem porösen Aluminiumoxid oder einem porösen komplexen Oxid der Formel >Alkoxyhalide one of the metals titanium, vanadium, zirconium or chromium with a porous Aluminum oxide or a porous complex oxide of the formula>
oderor
MgO · Al2O^SiO2 · Ai2O3
MgO - SiO2 · Al2O3 MgO · Al 2 O ^ SiO 2 · Ai 2 O 3
MgO - SiO 2 · Al 2 O 3
als Träger, dessen innere Porosität oberhalb von 03 cmVg'und dessen spezifische Oberfläche oberhalb von 100 mVg liegt, der gegebenenfalls halogeniert sein kann und auf dem eine Magnesiumverbindung fixiert ist, erhalten wurde sowie in Anwesenheit von Wasserstoff als Molekulargewichtsregler,as a carrier whose internal porosity is above 03 cmVg 'and whose specific surface area is above 100 mVg, which may be may be halogenated and on which a magnesium compound is fixed, was obtained as well as in the presence of hydrogen as a molecular weight regulator,
bei dem die Nachteile der vorstehend genannten bekannten Verfahren vermieden werden un<?Polymere mit einer breiten Moiekulargewichtsverteilung und mit einem relativ hohen mittleren Molekulargewicht erhalten werden, die zum Strangpressen und Blasspritzen geeignet sind, wenn man in Gegenwart von Katalysatoren polymerisiert, bei deren Herstellung als Magnesiumverbindung ein Magnesiumhalogenide ein hydratisiertes Magnesiumchlorid oder ein Magnesiumphenoxid bzw. -alkoxid, dessen organische Reste 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisen, in einer solchen Menge verwendet wurde, daß die Menge der auf dem porösen Träger abgelagerten Magnesiumverbindung zwischen 1 · ΙΟ-3 und 5 · IO-3 mg-Atomen Magnesium pro m2 der spezifischen Oberfläche des porösen Trägers beträgtin which the disadvantages of the above-mentioned known processes are avoided and polymers with a broad molecular weight distribution and with a relatively high average molecular weight are obtained, which are suitable for extrusion and blow molding when polymerized in the presence of catalysts, when they are produced as a magnesium compound a magnesium halides, a hydrated magnesium chloride or a magnesium phenoxide or alkoxide, whose organic radicals having from 1 to 6 carbon atoms, was used in an amount such that the amount of the deposited on the porous support of magnesium compound is between 1 · ΙΟ- 3 and 5 x IO 3 mg atoms of magnesium per m 2 of the specific surface area of the porous support
Die innere Porosität der zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren eingesetzten Träger-Oxide, gemessen nach der unter der Bezeichnung BET-Verfahren bekannten Arbeitsweise — siehe S. Br u η au er, P. Em me tt und E. Tel ler in J. Am. Chem. Soc, Bd. 60 (1938), S. 309-319 - liegt oberhalb von 03 cmVg und vorzugsweise oberhalb von 0,7 cm3/g. Ausgezeichnete Ergebnisse werden mit porösen Oxiden erhalten, deren innere Porosität oberhalb von 1 cmVg liegt.The internal porosity of the support oxides used to produce the catalysts used according to the invention, measured by the procedure known under the designation BET method - see S. Bru η auer, P. Em me tt and E. Tel ler in J. Am . Chem. Soc, Vol. 60 (1938), pp. 309-319 - is above 03 cmVg and preferably above 0.7 cm 3 / g. Excellent results are obtained with porous oxides whose internal porosity is above 1 cmVg.
Die verwendeten porösen Oxide besitzen eine spezifische Oberfläche oberhalb von 100 mVg, häufiger in der Größenordnung von 200 bis 40OmVg. Diese spezifischen Oberflächen werden nach der oben beschriebenen BET-Methode gemessen, wobei die in British Standards BS 4359, Teil 1 (1969), beschriebene standardisierte Methode angewandt wird.The porous oxides used have a specific surface area above 100 mVg, more often in the order of 200 to 40OmVg. These specific surfaces are according to the above BET method described measured, the one described in British Standards BS 4359, Part 1 (1969) standardized method is applied.
Die Korngröße der verwendeten porösen Oxide beeinflußt die Produktivität des Katalysators nicht. Aus Gründen der einfacheren Handhabung wird jedoch die Verwendung von Teilchen bevorzugt, deren mittlerer Durchmesser zwischen 1 und 500 Mikron und vorzugsweise zwischen 40 und 200 Mikron liegt. Die Morphologie des Polymeren und seine Fließfähigkeit werden jedoch verbessert, wenn man poröse Oxide mit regelmäßiger Teilchenform und schmaler Korngrößenverteilung einsetzt. Ausgezeichnete Ergebnisse werden mit porösen Oxiden erhalten, deren mittlerer Durchmesser der Teilchen in der Nähe von 100 Mikron liegt und deren Durchmesserverteilung eng ist.The grain size of the porous oxides used does not affect the productivity of the catalyst. the end For reasons of easier handling, however, the use of particles is preferred, their medium Diameter is between 1 and 500 microns and preferably between 40 and 200 microns. the The morphology of the polymer and its flowability are, however, improved when using porous oxides regular particle shape and narrow grain size distribution. Excellent results will be obtained with porous oxides, the mean diameter of the particles of which is close to 100 microns and whose diameter distribution is narrow.
Die genaue chemische Struktur und die Herstellungsweise der verwendeten porösen Oxide sind nicht kritisch, vorausgesetzt, daß sie den vorstehend genannten Angaben entsprechen.The exact chemical structure and the method of manufacture of the porous oxides used are not critical provided that they conform to the above.
Die Aluminiumoxide können nach allen bekannten Methoden hergestellt werden, Beispiele sind:The aluminum oxides can be produced by all known methods, examples are:
— durch Pyrolyse von Aluminiumoxidhydraten, Aluminiumhydroxiden oder Aluminiumsalzen bei erhöhter Temperatur;- by pyrolysis of aluminum oxide hydrates, aluminum hydroxides or aluminum salts at increased Temperature;
— durch Ausfällung von in Wasser gelösten, löslichen Aiüminiumsalzen wie dem Nitrat und dem Chlorid in Anwesenheit einer alkalischen Verbindung wie Ammoniak sowie Pyrolyse des so erhaltenen Gels.- by precipitation of soluble, dissolved in water Aluminum salts such as nitrate and chloride in the presence of an alkaline compound such as Ammonia and pyrolysis of the gel obtained in this way.
Besonders geeignete Aluminiumoxide sind die aktivierten Aluminiumoxide, die durch Pyrolyse von Aluminiumoxidhydraten bei erhöhter Temperatur hergestellt wurden (siehe ausgelegte Unterlagen des belgischen Patents 7 68 271). Ausgezeichnete Ergebnisse werden mit aktivierten Aluminiumoxiden erhalten, die eine innere Porosität oberhalb von 1 cmVg aufweisen und aus dem a-Monohydrat durch Erwärmen auf 700-80O0C während 4 bis 24 Stunden hergestellt wurden.Particularly suitable aluminum oxides are the activated aluminum oxides which have been produced by pyrolysis of aluminum oxide hydrates at elevated temperature (see the laid-out documents of Belgian patent 7 68 271). Excellent results are obtained with activated aluminum oxides which have an internal porosity above 1 cmVg and were produced from the α-monohydrate by heating to 700-80O 0 C for 4 to 24 hours.
Als komplexe Oxide sind u. a. Sillimanit Al2O3 ■ SiO2 und Spinell MgO - AI2Q3 geeignetSuitable complex oxides include sillimanite Al 2 O 3 ■ SiO 2 and spinel MgO - Al2Q3
Die synthetischen komplexen Oxide können nach bekannten Methoden hergestellt werden. Beispielsweise ergibt die als Mischfällung bezeichnete Arbeitstechnik immer zufriedenstellende Ergebnisse. Sie besteht darin, die löslichen Salze von Aluminium und den anderen Metallen in Lösung in Wasser in den Mengen aufzulösen, daß das gewünschte Verhältnis für das komplexe Oxid in der Lösung erreicht wird. Als lösliche Salze verwendet man für gewöhnlich die Nitrate, Chloride und Acetate. Anschließend gibt man zu der Lösung fortschreitend eine alkalische Substanz wie Ammoniak oder Natriumbicarbonat in wäßriger Lösung hinzu. Auf diese Weise wird die Ausbildung eines festen Niederschlages hervorgerufen, welcher nach der Pyrolyse schließlich die erfindungsgemäß verwendbaren komplexen Oxide ergibtThe synthetic complex oxides can be produced by known methods. For example, the working technique called mixed precipitation always gives satisfactory results. she consists therein, the soluble salts of aluminum and the other metals in solution in water in the quantities to resolve that the desired ratio for that complex oxide is achieved in the solution. As soluble Salts are usually the nitrates, chlorides and acetates. Then you give to the Dissolving progressively an alkaline substance such as ammonia or sodium bicarbonate in aqueous solution added. In this way, the formation of a solid precipitate is brought about, which after the pyrolysis finally becomes usable according to the invention complex oxides
Ausgezeichnete Ergebnisse werden mit komplexen Oxiden von Aluminium und Magnesium mit einer inneren Porosität oberhalb von 1 cm3/g erhalten, die der allgemeinen Formel MgO · AI2O3 entsprechen.Excellent results are obtained with complex oxides of aluminum and magnesium with an internal porosity above 1 cm 3 / g, which correspond to the general formula MgO · Al2O3.
Alle zuvor beschriebenen, porösen Oxide können vorteilhafterweise eine Halogenierungsbehandlung vor der Ablagerung der Magnesiumhalogenverbindung unter den einzelnen in den ausgelegten Unterlagen des belgischen Patents 7 73 227 beschriebenen Bedingungen erfahren. Diese Halogenierungsbehandlung verbessert die Produktivität der aus den porösen Oxiden hergestellten Katalysatoren. Sie besteht darin, die porösen Aluminiumoxide der Einwirkung eines Halogenierungsmittels zu unterwerfen. Dieses letztere ist vorzugsweise ein fluorierendes Mittel. Vorzugsweise wählt man es aus festen und ohne Rückstand ;n flüchtige Produkte zersetzbaren Verbindungen aus, wie z. B. Ammoniumfluorid. Diese Behandlung kann so durchgeführt werden, daß die erhaltenen, halogenierten Aluminiumoxide oder Aluminiumoxidkomplexe ein Atomverhältnis Halogen/Aluminium zwischen 0,01 und 1 aufweisen. Die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn dieses Verhältnis zwischen 0,06 und 0,30 und insbesondere zwischen 0,10 und 0,15 liegt.All of the above-described porous oxides can advantageously be subjected to a halogenation treatment prior to the deposition of the magnesium halogen compound under the particular conditions described in the laid-out documents of Belgian patent 7 73 227. This halogenation treatment improves the productivity of the catalysts made from the porous oxides. It consists in subjecting the porous aluminum oxides to the action of a halogenating agent. The latter is preferably a fluorinating agent. Preferably one chooses it from solid and without residue ; n volatile products from decomposable compounds, such as B. ammonium fluoride. This treatment can be carried out so that the halogenated aluminum oxides or aluminum oxide complexes obtained have a halogen / aluminum atomic ratio between 0.01 and 1. The best results are obtained when this ratio is between 0.06 and 0.30 and in particular between 0.10 and 0.15.
Die porösen Aluminiumoxide können vor ihrem Inberührungbringen mit der Magnesiumverbindung vorteiiiiafterweise einer thermischen Behandlung unterzogen werden, insbesondere wenn ihre Herstellung nicht durch eine Pyrolyse abgeschlossen worden ist. Eine solche Behandlung wird bei einer Temperatur zwischen 100 und 1000° C, vorzugsweise zwischen 300 und 800°C durchgeführt. Im Falle von porösen Oxiden,The porous aluminum oxides can prior to being brought into contact with the magnesium compound are advantageously subjected to a thermal treatment, especially when their manufacture has not been completed by pyrolysis. Such treatment is carried out at a temperature carried out between 100 and 1000 ° C, preferably between 300 and 800 ° C. In the case of porous oxides,
welche einer Halogenierungsbehandlung unterworfen wurden, kann eine solche thermische Behandlung mit der Halogenierungsbehandlung kombiniert werden oder hierauf folgen. Sie wird daher unter solchen Bedingungen durchgeführt, daß man poröse Oxide erhält, weiche das zuvor angegebene Atomverhältnis Halogen/Aluminium aufweisen. Der Druck, unter dem eine solche Behandlung durchgeführt wird und die Atmosphäre, in welcher man arbeitet, sind nicht kritisch. Aus Gründen der Einfachheit wird es jedoch bevorzugt, unter atmosphärischem Druck und in einer Inertatmosphäre zu arbeiten. Die Dauer der thermischen Behandlung ist ebenfalls nicht kritisch und liegt im allgemeinen zwischen 1 und 24 Stunden.which are subjected to halogenation treatment such a thermal treatment can be combined with the halogenation treatment or follow it. It is therefore carried out under such conditions that porous oxides are obtained obtained, which have the previously specified halogen / aluminum atomic ratio. The pressure under which such treatment is carried out and the atmosphere in which one works are not critical. However, for the sake of simplicity, it is preferred to operate under atmospheric pressure and in an inert atmosphere. The duration of the thermal Treatment is also not critical and is generally between 1 and 24 hours.
Die zuvor beschriebenen porösen Aluminiumoxide müssen mit der Magnesiumverbindung derart behandelt werden, daß eine Ablagerung dieser Verbindung auf der Oberfläche des porösen Oxides hergestellt wird.The above-described porous aluminas must be treated with the magnesium compound in this way that a deposit of this compound is produced on the surface of the porous oxide.
Als Magnesiumalkoxide sind z. B. das Methylat, das Äthylat, und das Isopropylat brauchbar.As magnesium alkoxides, for. B. the methylate, the Ethylate, and the isopropylate usable.
Unter den Magnesiumhalogeniden können genannt werden:Among the magnesium halides can be mentioned will:
— handelsübliche Magnesiumhalogenide, welche üblicherweise als »wasserfrei« bezeichnet werden, welche jedoch tatsächlich hydratisierte Dihalogenide sind, welche ein Mol oder weniger Wasser pro Molekül des Dihalogenids enthalten; »wasserfreie, handelsübliche« Magnesiumdichloride sind ein typisches Beispiel solcher Verbindungen;- Commercially available magnesium halides, which commonly referred to as "anhydrous" but which are actually hydrated dihalides containing one mole or less of water per Contain molecule of dihalide; »Anhydrous, commercially available« magnesium dichlorides are a typical example of such compounds;
— hydratisierte Magnesiumdihalogenide, welche mehr als ein Molekül Wasser pro Molekül des Dihalogenids enthalten, wie z. B.- hydrated magnesium dihalides, which one more contain as one molecule of water per molecule of the dihalide, e.g. B.
Hiervon sind die Dihalogenide bevorzugt, wobei die besten Ergebnisse mit den hydratisierten Magnesiumdichloriden erhalten werden. Die Verwendung von zwei oder mehreren unterschiedlichen Verbindungen aus den oben angegebenen Verbindungen Hegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung.Of these, the dihalides are preferred, the best results can be obtained with the hydrated magnesium dichlorides. The use of two or several different compounds from the compounds given above is also in the Scope of the invention.
Die Menge an Magnesiumverbindung, die auf dem porösen Aluminiumoxid abzulagern ist, ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung. Ausgedrückt in Gewicht des Magnesiums, bezogen auf die Oberfläche des porösen Oxides, muß sie zwischen 1 · 10-3und5 · 10~3 mg-Atom dieses Metalls pro m2 spezifischer Oberfläche (BET) des porösen Oxids betragen.The amount of magnesium compound to be deposited on the porous alumina is an essential feature of the invention. Expressed in the weight of the magnesium, based on the surface of the porous oxide, it must be between 1 · 10 -3 and 5 · 10 -3 mg-atom of this metal per m 2 specific surface (BET) of the porous oxide.
Die Ergebnisse sind innerhalb der oben angegebenen Grenzwerte optimal. Jedoch wurde beobachtet, daß die optimale Menge der Magnesiumverbindung schwach in Abhängigkeit von der Art der Verbindung variiertThe results are within those given above Limit values optimal. However, it was observed that the optimum amount of the magnesium compound varies slightly depending on the kind of the compound
Die besten Ergebnisse werden mit porösen Oxiden erhalten, die eine spezifische Oberfläche zwischen 200 und 400m2/g besitzen und auf denen abgelagert wurden:The best results are obtained with porous oxides, which have a specific surface area between 200 and 400m 2 / g and on which have been deposited:
— 1 · !Ο-3 bis £5 - 10-3 mg-Atome Mg/m2 der spezifischen Oberfläche eines Magneshimphenoxids oder -alkoxids- 1 x Ο- £ 3 to 5 - 10- 3 mg-atoms Mg / m 2 of the specific surface of a Magneshimphenoxids or alkoxide
— 2 - ΙΟ-3 bis 4 - ΙΟ-3 mg-Atome Mg/m2 an spezifischer Oberfläche eines Magnesiumhalogenids.- 2 - ΙΟ- 3 to 4 - ΙΟ- 3 mg atoms Mg / m 2 on the specific surface of a magnesium halide.
Die Ablagerung der Magnesiumverbindung auf der Oberfläche des porösen Aluminiumoxids kann nach einer beliebigen bekannten Methode durchgeführt werden. Insbesondere kann die erforderliche Menge anThe deposition of the magnesium compound on the surface of the porous alumina can occur after any known method. In particular, the required amount of
Magnesiumverbindung auf dem porösen Oxid abgelagert werden:Magnesium compound deposited on the porous oxide:
— in Form von Feststoffen, z. B. in Suspension in einem inerten Verdünnungsmittel;- in the form of solids, e.g. B. in suspension in an inert diluent;
— in Form von Dampf oder Gas;- in the form of steam or gas;
— in flüssigem Medium, sei es in Form einer Lösung in Wasser oder in einem organischen Lösungsmittel, das zur Auflösung der Magnesiumverbindung in der Lage ist, sei es in Anwesenheit einer sauerstoffhaltigen, organischen Verbindung (M), wie sie im folgenden noch näher definiert wird.- in a liquid medium, be it in the form of a solution in water or in an organic solvent, which is able to dissolve the magnesium compound, be it in the presence of an oxygen-containing organic compound (M), as in the the following is defined in more detail.
Die Temperatur, bei der die Ablagerung der Magnesiumverbindung auf dem porösen AluminiumThe temperature at which the magnesium compound is deposited on the porous aluminum oxid durchgeführt wird, ist nicht kritisch. Bevorzugt wird bei einer Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur der Magnesiumverbindung gearbeitet. Im Fall des Einsatzes der Magnesiumverbindung in Form einer Lösung arbeitet man meistens in der Nähe deroxide is carried out is not critical. Preferred is carried out at a temperature below the decomposition temperature of the magnesium compound. in the If the magnesium compound is used in the form of a solution, one usually works in the vicinity of the Temperatur, welche der maximalen Löslichkeit der Magnesiumverbindung entspricht. Der Druck ist ebenfalls nicht wesentlich; im allgemeinen arbeitet man in der Nähe von atmosphärischem Druck. Es wird bevorzugt, die Magnesiumverbindung inTemperature which corresponds to the maximum solubility of the magnesium compound. The pressure is also not essential; generally one works in close to atmospheric pressure. It is preferred to use the magnesium compound in flüssigem Medium einzusetzen. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß bei der Ablagerung der Magnesiumverbindung auf dem porösen Oxid nach dieser Methode immer ein Teil dieser Verbindung chemisch in irreversibler Weise auf dem porösenuse liquid medium. It has surprisingly been found that when the Magnesium compound on the porous oxide after this method always part of this compound chemically in an irreversible manner on the porous Aluminiumoxid gebunden bleibt Diese Bindung ist praktisch quantitativ, falls die eingesetzte Menge an Magnesiumverbindung, ausgedrückt in Gewicht dieses Metalls, unterhalb von 5 - 10-3 mg-Atom Mg/m2 an spezifischer Oberfläche des porösen Oxides, liegtAlumina remains bound This binding is practically quantitative, if the amount used of the magnesium compound, expressed by weight of this metal, less than 5 - 10- 3 mg-atom of Mg / m 2 of specific surface area of the porous oxide is,
Der Einsatz der Magnesiumverbindung in flüssigem Medium kann nach mehreren Methoden erfolgen, wobei weitere Einzelheiten im folgenden noch beschrieben sind. Eine erste Arbeitsweise besteht darin, die MagnesiThe magnesium compound can be used in a liquid medium by several methods, further details are described below. A first way of working is to use the Magnesi umverbindung in Form der Lösung in einem Lösungs mittel einzusetzen, das Wasser oder ein zur Auflösung der Magnesiumverbindung fähiges organisches Verdünnungsmittel ist Alle üblicherweise in der organischen Chemie angewandten Verdünnungsmittel können angereconnection in the form of a solution in a solution To use agent, the water or an organic diluent capable of dissolving the magnesium compound is all common in the organic Chemistry applied diluents can be wandt werden. Bevorzugt werden jedoch die Alkane und Cycloalkane verwendet deren Molekül 4 bis 20 Kohlenstoffatome enthält, z.B. Isobutan, n-Pentan, Pentamethylpentan, η-Hexan, n-Heptan, Cyclohexan, Methylcyclohexan und die Dodekane. Ebenfalls kannbe turned. However, the alkanes are preferred and cycloalkanes whose molecule contains 4 to 20 carbon atoms, e.g. isobutane, n-pentane, Pentamethylpentane, η-hexane, n-heptane, cyclohexane, methylcyclohexane and the dodecanes. Also can
so man Alkohole verwenden, deren Molekül 1 bis 12 Kohlenstoffatome pro Hydroxylrest aufweist wie Methanol, Äthanol, Butanol, Dekanol und Cyclohexanol, ebenso Gemische der zuvor genannten Alkohole, Alkane und Cycloalkane.so you use alcohols whose molecule has 1 to 12 carbon atoms per hydroxyl radical such as Methanol, ethanol, butanol, decanol and cyclohexanol, likewise mixtures of the aforementioned alcohols, alkanes and cycloalkanes.
Ebenfalls kann man Lösungsmittel verwenden, welche ein starkes Komplexbildungsvermögen besitzen, wie z. B. Tetrahydrofuran. Der Einsatz in Form von wäßriger Lösung wird bei den Magnesiumdihalogeniden bevorzugtIt is also possible to use solvents which have a strong ability to form complexes, such as B. tetrahydrofuran. Use in the form of an aqueous solution is preferred for the magnesium dihalides
Eine besonders einfache Weise zur Herbeiführung der Ablagerung der Magnesiumverbindung auf dem porösen Aluminiumoxid entsprechend dieser Arbeitsweise besteht darin, das Oxid mit Hilfe eines Volumens der Lösung zu behandeln, so daß das Gemisch dieA particularly simple way of causing the deposition of the magnesium compound on the porous alumina according to this procedure consists in the oxide with the help of a volume the solution to treat so that the mixture the Eigenschaften eines Pulvers beibehält wobei dieses Volumen eine Menge an Magnesiumverbindung enthält die wenigstens der Menge gleich ist, die chemisch auf dem Oxid fixiert oder gebunden werden kann, daß derProperties of a powder retains this Volume contains an amount of magnesium compound which is at least equal to the amount that is chemically based on the oxide can be fixed or bound that the
Kontakt vorzugsweise bei Umgebungstemperatur und unter Inbewegunghalten während einer Zeitspanne aufrechterhalten wird, welche im allgemeinen zwischen etwa 1 Minute und 1 Stunde variiert. Der gegebenenfalls vorliegende Überschuß kann mit Hilfe eines Lösungsmittels für die Magnesiumverbiniiung entfernt werden. Als ein solches. Lösungsmittel wird vorzugsweise ein Lösungsmittel ausgewählt, das demjenigen zur Durchführung der !imprägnierung bzw. des Tränkens des porösen Aluminiumoxides verwendeten Lösungsmittel identisch ist.Contact preferably at ambient temperature and with stirring for a period of time which generally varies between about 1 minute and 1 hour. The possibly Any excess present can be removed with the aid of a solvent for the magnesium compound. As such. Solvent, a solvent is preferably selected that corresponds to that for carrying out the impregnation or soaking of the porous alumina solvent used is identical.
Nach der Ablagerung der Magnesiumverbindung auf dem porösen Aluminiumoxid nach dieser Arbeitsweise wird der so erhaltene Feststoff im allgemeinen einer Aktivierungsbeihandlung unterworfen, wodurch die Entfernung des Lösungsmittels leicht möglich ist. Eine solche Aktivierungsbehandlung ist im allgemeinen unerläßlich, falls das verwendete Lösungsmittel Wasser war.After the magnesium compound has been deposited on the porous alumina by this procedure the solid thus obtained is generally subjected to an activation treatment, whereby the Removal of the solvent is easily possible. Such activation treatment is general essential if the solvent used was water.
Vorzugsweise wird sie bei einsr Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur der Magnesiumverbindung durchgeführt, diese Bedingung ist jedoch keinesfalls wesentlich, und eine Zersetzung der Magnesiumverbindung ist für die Katalysatoreigenschaften unschädlich, solange der Magnesiumgehalt des porösen Oxides innerhalb der oben angegebenen Grenzwerte bleibt Die anderen Betriebsbedingungen der Aktivierungsbehandlungen werden in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Lösungsmittels ausgewählt, und sie sind im allgemeinen dieselben, bei denen man die oben beschriebene, thermische Behandlung durchführt.It is preferably carried out at a temperature below the decomposition temperature of the magnesium compound, but this condition is by no means essential, and decomposition of the magnesium compound is harmless to the properties of the catalyst as long as the magnesium content of the porous Oxides remains within the limits given above. The other operating conditions of the activation treatments will depend on the Type of solvent used, and they are generally the same as those used Performs thermal treatment described above.
Für bestimmte in Wasser oder einem der oben genannten, organischen Verdünnungsmittel unlösliche Magnesiumverbindungen ist es ferner möglich, sie in flüssigem Medium entsprechend einer zweiten Arbeitsweise einzusetzen, wobei sie mit einer sauerstoffhaltigen, organischen Verbindung (M) eines Metalls der Gruppen Ia, Hb, IHb, IVa, IVb, Va, Via, VIIa und VIII des Periodensystems, gegebenenfalls in Anwesenheit eines Verdünnungsmittels, gemischt werden. Unter dieser Definition einer sauerstoffhaltigen, organischen Verbindung (M) sind alle Verbindungen zu verstehen, in denen ein organischer Rest an das Metall über Sauerstoff gebunden ist Verbindungen, die außerdem Bindungen Metall-Sauerstoff enthalten sowie kondensierte Verbindungen, welche Bindungsfolgen Metall-Sauerstoff-Metall aufweisen, können ebenfalls angewandt werden, sofern sie außerdem wenigstens eine Bindungsfolge Metall-Sauerstoff-organischer Rest pro Molekül aufweiseaFor certain insoluble in water or one of the above-mentioned organic diluents Magnesium compounds, it is also possible to use them in a liquid medium in accordance with a second mode of operation, in which they are mixed with an oxygen-containing, organic compound (M) of a metal Groups Ia, Hb, IHb, IVa, IVb, Va, Via, VIIa and VIII des Periodic table, optionally in the presence of a diluent, are mixed. Under this Definition of an oxygen-containing, organic compound (M) are to be understood as meaning all compounds in which an organic residue bound to the metal via oxygen is compounds that also binds Contain metal-oxygen as well as condensed compounds, which have bond sequences metal-oxygen-metal, can also be used, provided they also have at least one metal-oxygen-organic residue bond sequence per molecule a
Die an das Metall über den Sauerstoff gebundenen organischen Reste können beliebige Reste sein. Vorzugsweise werden sie unter denselben Resten ausgewählt, welche bei der Zusammensetzung der sauerstoffhaltigen, organischen Magnesiumverbindungen möglich sind, und vorzugsweise aus Kohlenwasserstoffresten und besonders bevorzugt aus geradketügen oder verzweigten Alkylresten, Cydoalkylresten, Arylalkylresten, Arylresten und Alkylarylresten.The organic radicals bonded to the metal via the oxygen can be any radicals. They are preferably selected from the same radicals that were used in the composition of the oxygen-containing, organic magnesium compounds are possible, and preferably from hydrocarbon residues and particularly preferably from straight lines or branched alkyl radicals, cycloalkyl radicals, arylalkyl radicals, aryl radicals and alkylaryl radicals.
Ak Metalle der zuvor genannten Gruppen können z. B. genannt werden: Lithium, Natrium, Kalium, Zink, Bor, Aluminium, Silizium, Zinn, Titan, Zirkonium, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt und Nickel, jedoch wird die Verwendung von sauerstoffhaltigen, organischen Verbindungen des Aluminiums, Siliciums, Titans, Zirkoniums, Vanadiums und Chroms bevorzugt Die besten Ergebnisse werden mit sauerstoffhaltigen, organischenTititnverbindungen erhalten.Ak metals of the groups mentioned above can z. B. are mentioned: lithium, sodium, potassium, zinc, Boron, aluminum, silicon, tin, titanium, zirconium, Vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt and nickel, however, the use of oxygen-containing organic compounds of aluminum, silicon, Titanium, Zirconium, Vanadium and Chromium preferred The best results are obtained with oxygenated, obtained organic titanium compounds.
Diese sauerstoffhaltigen, organischen Verbindungen (M) können durch die allgemeine FormelThese oxygen-containing organic compounds (M) can be represented by the general formula
[MeOi(OR)Jn,[MeOi (OR) J n ,
wiedergegeben werden, worin (Me) ein Metall der obengenannten Gruppen, R ein organischer Rest, wie weiter oben definiert, χ und /beliebige Zahlen von x>0 und y>0, weiche mit der Wertigkeit des Metalls (Me) verträglich sind, und m eine ganze Zahl sind. Dieare reproduced, in which (Me) is a metal from the above-mentioned groups, R is an organic radical as defined above, χ and / any numbers of x> 0 and y> 0, which are compatible with the valence of the metal (Me), and m are an integer. the
ίο Verwendung von sauerstoffhaltigen, organischen Verbindungen (M), in denen χ 0 < χ < 1 und m 1 < m < 6 sind, ist bevorzugt. Als sauerstoffhaltige, organische Verbindungen (M), welche zum Inkontaktbringen mit der Magnesiumverbindung bestimmt sind, könnenίο Use of oxygen-containing, organic compounds (M), in which χ 0 < χ < 1 and m 1 < m <6, is preferred. As oxygen-containing organic compounds (M), which are intended to be brought into contact with the magnesium compound, can genannt werden:to be named:
— Alkoxide wie Li(OiC3H7), Al(OiC3Hr)3, B(OiC3H7)S, Si(OC2Hs)4, Ti(OiC3H7)4, Ti(OiC4Hs)4, V(OiC3Hr)4 und ZrfOiQH^;- Alkoxides such as Li (OiC 3 H 7 ), Al (OiC 3 Hr) 3 , B (OiC 3 H 7 ) S, Si (OC 2 Hs) 4 , Ti (OiC 3 H 7 ) 4, Ti (OiC 4 Hs ) 4 , V (OiC 3 Hr) 4 and ZrfOiQH ^;
— Phenoxide wie Ti(OC6Hs)4;- phenoxides such as Ti (OC 6 Hs) 4 ;
— Oxyalkoxide wie VO(OiC3H7J3;- Oxyalkoxides such as VO (OiC 3 H 7 J 3 ;
— kondensierte Alkoxide wie Ti2O(OiC3H7)O;- condensed alkoxides such as Ti 2 O (OiC 3 H 7 ) O;
— Enolate wie Titanacetylacetonat- enolates such as titanium acetylacetonate
Die Verwendung von sauerstoffhaltigen, organischen Verbindungen (M), die mehrere verschiedene organische Reste enthalten, ist ebenfalls möglich. Dasselbe gilt für die Verwendung von mehreren verschiedenen, sauerstoffhaltigen, organischen Verbindungen ein undThe use of oxygen-containing, organic compounds (M) which contain several different organic radicals is also possible. The same is true for the use of several different, oxygen-containing, organic compounds one and desselben Metalls und die Verwendung von mehreren sauerstoffhaltigen, organischen Verbindungen unterschiedlicher Metalle.of the same metal and the use of several oxygen-containing, organic compounds of different metals.
Die Arbeitsbedingungen für das Gemisch der Magnesiumverbindung mit der sauerstoffhaltigen, orgaThe working conditions for the mixture of the magnesium compound with the oxygen-containing, orga nischen Verbindung (M) müssen in Abhängigkeit von dem physikalischen Zustand einer jeden dieser Verbindungen derart ausgewählt werden, daß ein flüssiges Gemisch oder eine Lösung gebildet wird, dessen/deren Magnesiumkonzentration ausreicht, um die gewünschteniche connection (M) must depend on the physical state of each of these compounds can be selected such that a liquid Mixture or solution is formed, the / whose magnesium concentration is sufficient to achieve the desired Magnesiummenge auf der Oberfläche des porösen Aluminiumoxids abzulagern. Beim Arbeiten in Abwesenheit eines Verdünnungsmittels werden die Temperatur- und Druckbedingungen derart ausgewählt daß wenigstens eine der Verbindungen und vorzugsweiseAmount of magnesium to deposit on the surface of the porous alumina. When working in the absence of a diluent, the temperature and pressure conditions are chosen so that at least one of the compounds and preferably die sauerstoffhaltige, organische Verbindung (M) flüssig ist Häufig kann eine solche Verbindung, welche im flüssigen Zustand gehalten wird, die Magnesiumverbindung auflösen. Ebenfalls kann man eine zweite sauerstoffhaltige, organische Verbindung (M) verwenthe oxygen-containing organic compound (M) is liquid Often such a compound, which is kept in the liquid state, can dissolve the magnesium compound. You can also use a second Use oxygen-containing organic compound (M) den, welche flüssig ist und die Magnesiumverbindung aufzulösen vermag.the one which is liquid and the magnesium compound able to dissolve.
Dennoch kann es vorkommen, daß die sauerstoffhaltige, organische Verbindung (M) sich durch Erwärmen zersetzt, daß das Gemisch dieser Verbindung und derHowever, it can happen that the oxygen-containing, organic compound (M) is heated up decomposed that the mixture of this compound and the Magnesiumverbindung durch Abkühlen fest wird oder auch daß man keine dieser Verbindungen im flüssigen Zustand einsetzen kann. In diesem Falle kann man jedoch die Ablagerung der Magnesiumverbindung auf dem porösen Oxid in flüssigem Medium unterMagnesium compound becomes solid by cooling or that none of these compounds are in the liquid State can set. In this case you can however, the deposition of the magnesium compound on the porous oxide in liquid medium takes place Verwendung eines Verdünnungsmittels bewerkstelligen, welches vorzugsweise unter den zuvor genannten, organischen Verdünnungsmitteln ausgewählt wird und zur wenigstens teflweisen Auflösung der sauerstoffhaltigen, organischen Verbindung (M) oder des ProduktesUse a diluent to accomplish, which is preferably from the aforementioned, organic diluents is selected and for at least partial dissolution of the oxygen-containing organic compound (M) or the product seiner Mischung mit der Magnesiumverbindung in der Lage istis capable of mixing with the magnesium compound
Die Verwendung eines solchen Verdünnungsmittels zu diesem Zweck stellt die bevorzugte AusführungsformThe use of such a diluent for this purpose is the preferred embodiment
des Einsetzens der Magnesiumverbindung gemäß dieser zweiten Arbeitsweise dar. Es sei darauf hingewiesen, daß diese zweite Arbeitsweise und insbesondere die oben beschriebene Variante ganz allgemein auf die Mehrzahl der in Wasser löslichen Magnesiumverbindungen und insbesondere auf die Dihalogenide dieses Metalls anwendbar ist. Sie weist den wesentlichen Vorteil auf, daß in diesem Falle die Stufe der bei der Beschreibung der ersten Arbeitsweise erwähnten Aktivierung unterdrückt wird. Bei der Herstellung der Ablagerung der Magnesiumverbindung auf der Oberfläche des porösen Aluminiumoxids nach dieser zweiten Ausführungsform bzw. Arbeitsweise muß die Menge an sauerstoffhaltiger, organischer Verbindung (M), die flüssig oder in dem Verdünnungsmittel aufgelöst ist, zur Sicherstellung wenigstens der Auflösung der erforderlichen Menge an Magnesiumverbindung ausreichen. Im allgemeinen sind die einzusetzenden, jeweiligen Mengen dieser Verbindungen derart, daß das Atomverhältnis zwischen dem Metall (Me) der sauerstoffhaltigen, organischen Verbindung und des Magnesiums zwischen 0,5 und 100 at-g/at-g und vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 at-g/at-g variiert Bei der Anwendung der Variante dieser zweiten Arbeitsweise, die in der Zugabe eines Verdünnungsmittels zu der sauerstoffhaltigen, organischen Verbindung (M) oder zu dem Gemisch dieser Verbindung mit der Magnesiumverbindung besteht, wird es bevorzugt, wenn die Gesamtkonzentration der aufgelösten Verbindung oder der aufgelösten Verbindungen oberhalb 5 Gew.-% und vorzugsweise oberhalb von 20 Gew.-%, bezogen auf das Verdünnungsmittel, beträgt Die anderen Bedingungen der Herstellung der Lösung oder des flüssigen Gemisches sind nicht kritisch. Aus Gründen der Einfachheit wird das Arbeiten zwischen 20 und 3000C und vorzugsweise zwischen 50 und 2000C und bei etwa atmosphärischem Druck bevorzugt Das flüssige Gemisch oder die Lösung können durch Rühren homogenisiert werden.the use of the magnesium compound according to this second procedure. It should be pointed out that this second procedure, and in particular the variant described above, can be applied quite generally to the majority of the water-soluble magnesium compounds and in particular to the dihalides of this metal. It has the essential advantage that in this case the level of activation mentioned in the description of the first mode of operation is suppressed. In preparing the deposit of the magnesium compound on the surface of the porous alumina according to this second embodiment or procedure, the amount of oxygen-containing organic compound (M), which is liquid or dissolved in the diluent, must at least ensure the dissolution of the required amount Magnesium compound is sufficient. In general, the respective amounts of these compounds to be used are such that the atomic ratio between the metal (Me) of the oxygen-containing organic compound and the magnesium is between 0.5 and 100 at-g / at-g and preferably between 0.5 and 2 at-g / at-g varies When using the variant of this second procedure, which consists in adding a diluent to the oxygen-containing organic compound (M) or to the mixture of this compound with the magnesium compound, it is preferred if the total concentration of the dissolved compound or the dissolved compounds is above 5% by weight and preferably above 20% by weight, based on the diluent. The other conditions for preparing the solution or the liquid mixture are not critical. For reasons of simplicity, working between 20 and 300 ° C. and preferably between 50 and 200 ° C. and at approximately atmospheric pressure is preferred. The liquid mixture or the solution can be homogenized by stirring.
Eine sehr einfache Weise zu dem Niederschlag der Magnesiumverbindung auf dem porösen Aluminiumoxid gemäß dieser zweiten Ausführungsform zu gelangen, besteht darin, zunächst eine Lösung des Gemisches von Magnesiumverbindung und sauerstoffhaltiger, organischer Verbindung (M) in dem Verdünnungsmittel herzustellen und das poröse Oxid mit einem festgelegten Volumen dieser Lösung nach der bei der Beschreibung der ersten Ausführungsform erwähnten Methode zu behandeln. Ebenfalls kann man das poröse Oxid in dieser Lösung in Suspension überführen, den Kontakt zwischen dem Oxid und der Lösung unter den obenerwähnten Bedingungen aufrechterhalten, den Überschuß der Lösung z.B. durch Filtration oder Dekantieren entfernen und den so erhaltenen Feststoff gewinnen, der dann als solcher bei der Fortsetzung der Herstellung der Katalysatorkomplexe (b) verwendet wird.A very simple way of depositing the magnesium compound on the porous alumina to arrive according to this second embodiment is to first find a solution to the Mixture of magnesium compound and oxygen-containing organic compound (M) in the diluent to produce and the porous oxide with a fixed volume of this solution after the Description of the first embodiment mentioned method to deal with. You can also use the porous The oxide is suspended in this solution, the contact between the oxide and the solution under the Maintaining the above-mentioned conditions, the excess of the solution e.g. by filtration or Remove decanting and recover the solid obtained in this way, which then as such in the continuation of the Preparation of the catalyst complexes (b) is used.
Da eines der wesentlichen Merkmale der porösen Aluminiumoxide, welche zur Herstellung der Katalysatorkomplexe (b) verwendet werden, in ihrem Oberflächengenalt an Magnesium liegt, müssen die chemischen Reaktionen, deren Mechanismus im übrigen noch nicht bekannt ist, nicht beachtet werden, welche zwischen der Magnesiumverbindung und der sauerstoffhaltigen, organischenVerbindung (M) bei der Herstellung des geschmolzenen Gemisches oder der Lösung, unter deren Zuhilfenahme die Ablagerung der Magnesiumverbindung auf dem porösen Oxid erfolgt, auftreten können.As one of the essential characteristics of the porous aluminum oxides, which are used for the production of the catalyst complexes (b) If their surface content is magnesium, the chemical must be used Reactions, the mechanism of which is not yet known, are not taken into account, which between the Magnesium compound and the oxygen-containing organic compound (M) in the preparation of the molten mixture or the solution, with the aid of which the deposition of the magnesium compound occurs on the porous oxide.
Die letzte Stufe der Herstellung der festen Katalysatorkomplexe (b) besteht darin, das poröse Aluminiumoxid, auf welchem die Magnesiumverbindung abgelagert ist — welche im folgenden als »Feststoff« bezeichnet wird —, mit einer der genannten Verbindungen des Titans, Zirkoniums, Vanadiums oder Chroms umzusetzen. Wenn der Feststoff unter Mitwirkung einer sauerstoffhaltigen, organischen Verbindung (M) hergestellt wurde, deren Metall (Me) eines dieser Metalle ist,The last step in the preparation of the solid catalyst complexes (b) consists in the porous alumina, on which the magnesium compound is deposited - which is hereinafter referred to as "solid" is referred to -, with one of the mentioned compounds of titanium, zirconium, vanadium or chromium to implement. When the solid is produced with the help of an oxygen-containing organic compound (M) whose metal (Me) is one of these metals,
ίο wird vorzugsweise eine Übergangsmetallverbindung
ausgewählt, deren Metall mit dem Metall (Me) identisch ist. Die besten Ergebnisse werden mit Titanverbindungen
erhalten.
Beim Einsatz von halogenierten Verbindungen ,wird die Verwendung von bromierten und chlorierten
Verbindungen wieίο a transition metal compound is preferably selected, the metal of which is identical to the metal (Me). The best results are obtained with titanium compounds.
When using halogenated compounds, the use of brominated and chlorinated compounds is like
TiCl4, TiBr4, VCl4, VOCl3, VOBr3,
CrO2Cl2, Ti(OC2Hs)3Cl, Ti(OiC3H7J3Cl,
Ti(OC2Hs)2Cl2, Ti(OiC3H7)Cl3 und ZrOCl2 TiCl 4 , TiBr 4 , VCl 4 , VOCl 3 , VOBr 3 ,
CrO 2 Cl 2 , Ti (OC 2 Hs) 3 Cl, Ti (OiC 3 H 7 J 3 Cl,
Ti (OC 2 Hs) 2 Cl 2 , Ti (OiC 3 H 7 ) Cl 3 and ZrOCl 2
bevorzugt Beim Einsatz von Alkoxidreste enthaltenden Verbindungen wählt man diese vorzugsweise unter solchen Verbindungen aus, deren geradkettige oder verzweigte Alkoxidreste jeweils 1 bis 20 Kohlenstoffatome und besonders bevorzugt jeweils 1 bis 10 Kohlenstoff atome aufweisen, wie Ti(OiC3H7)3CLWhen using compounds containing alkoxide radicals, these are preferably selected from compounds whose straight-chain or branched alkoxide radicals each have 1 to 20 carbon atoms and particularly preferably 1 to 10 carbon atoms each, such as Ti (OiC 3 H 7 ) 3 CL
Die Verwendung von mehreren verschiedenen Übergangsmetallverbindungen ist ebenfalls möglich.
Vorzugsweise wird die Übergangsmetallverbindung derart ausgewählt, daß sie in Form von Dampf oder
Gas, gegebenenfalls verdünnt mit einem Inertgas, in flüssiger Form oder in Form einer Lösung eingesetzt
wird. Als Lösungsmittel verwendet man im allgemeinen die üblicherweise bei der Niederdruckpolymerisation
von Olefinen eingesetzten Verdünnungsmittel. Es wird jedoch bevorzugt, den Feststoff direkt mit einer großen
Menge der reinen, in flüssigem Zustand gehaltenen Übergangsmetallverbindung in Kontakt zu bringen,
z.B. durch einfache Überführung in Suspension.The use of several different transition metal compounds is also possible.
The transition metal compound is preferably selected such that it is used in the form of vapor or gas, optionally diluted with an inert gas, in liquid form or in the form of a solution. The solvents used are generally the diluents customarily used in the low-pressure polymerization of olefins. However, it is preferred to bring the solid directly into contact with a large amount of the pure transition metal compound kept in a liquid state, for example by simply putting it in suspension.
Ebenfalls kann man die Reaktion herbeiführen, indem man den Feststoff mit der Übergangsmetallverbindung, falls diese bei den Reaktionsbedingungen flüssig ist, wäscht, oder auch indem der Feststoff mit aufeinanderfolgenden, frischen Chargen der Übergangsmetallverbindung in einer kontinuierlich arbeitenden Extraktionsapparatur vom Soxhlet- oejer Kumayawa-Ty? in Kontakt gebracht wird. Diese letztgenannte Arbeitstechnik wird insbesondere empfohlen, wenn der Feststoff nach der bevorzugten Variante der zuvorThe reaction can also be brought about by mixing the solid with the transition metal compound, if this is liquid under the reaction conditions, it washes, or by washing the solid with successive, fresh batches of the transition metal compound in a continuously operating extraction apparatus from Soxhlet-oejer Kumayawa-Ty? in Contact is brought. This latter working technique is particularly recommended when the Solid according to the preferred variant of the above
so beschriebenen, zweiten Ausführungsform bzw. Arbeitsweise hergestellt worden istso described, second embodiment or mode of operation has been made
Die Temperatur, bei der die Reaktion durchgeführt wird, ist nicht kritisch. Im allgemeinen arbeitet man
zwischen 0 und 30O0C Beim Arbeiten bei atmosphärischem
Druck wird die Temperatur zwischen der Umgebungstemperatur und der normalen Siedetemperatur
der Übergangsmetall Verbindung ausgewählt Daher arbeitet man bevorzugt zwischen 20 und 140° C.
Der Kontakt mit der Übergangsmetallverbindung wird während einer ausreichenden Zeitspanne aufrechterhalten,
damit eine chemische Bindung bzw. Fixierung der Übergangsmetallverbindung auf dem
Feststoff erfolgt Im allgemeinen wird eine solche Bindung bzw. Fixierung nach 30 Minuten bis 1 Stunde
erreichtThe temperature at which the reaction is carried out is not critical. In general, work is carried out between 0 and 30O 0 C. When working at atmospheric pressure, the temperature is selected between the ambient temperature and the normal boiling temperature of the transition metal compound. Therefore, work is preferably carried out between 20 and 140 ° C.
Contact with the transition metal compound is maintained for a sufficient period of time for the transition metal compound to be chemically bonded or fixed to the solid. In general, such a bond or fixation is achieved after 30 minutes to 1 hour
Nach der Reaktion kann der erhaltene Katalysatorkomplex (b) mit derselben Übergangsmetallverbindung gewaschen werden, die zu der Reaktion eingesetztAfter the reaction, the catalyst complex obtained can (b) Washed with the same transition metal compound that was used for the reaction
wurde. Im allgemeinen wird er anschließend mit Hilfe eines inerten Kohlenwasserstofflösungsmittels gewaschen, wie z. B. Isobutan, n-Pentan, η-Hexan, Cyclohexan und den Dodekanen, um den chemisch nicht auf dem Träger fixierten Überschuß an Übergangsmetallverbindung zu entfernen. Bei der Durchführung der Elementaranalyse des so behandelten Katalysatorkomplexes (b) wird ein Übergangsmetallgehalt gemessen, der im allgemeinen oberhalb von 10 g/kg und sehr häufig oberhalb von 15 g/kg liegt sowie ein Magnesiumgehalt, der gleich dem oder leicht unterhalb des Magnesiumgehaltes des Feststoffes liegt, der zur Herstellung des Katalysatorkomplexes (b) verwendet wurde.became. In general, it is then washed with the aid of an inert hydrocarbon solvent, such as B. isobutane, n-pentane, η-hexane, cyclohexane and the dodecanes, to the chemically not on the Remove carrier-fixed excess of transition metal compound. When performing the elemental analysis of the catalyst complex (b) treated in this way, a transition metal content is measured which is in the is generally above 10 g / kg and very often above 15 g / kg and has a magnesium content, which is equal to or slightly below the magnesium content of the solid that was used to prepare the catalyst complex (b).
Die erfindungsgemäßen katalytischen Systeme umfassen ferner eine metallorganische Verbindung eines Metalls der Gruppen Ia, Ha, Hb, IHb und IVb des Periodensystems wie metallorganische Verbindungen von Lithium, Magnesium, Zink, Aluminium oder Zinn. Die besten Ergebnisse werden mit aluminiumorganischen Verbindungen erhalten.The catalytic systems according to the invention further comprise an organometallic compound Metal of groups Ia, Ha, Hb, IHb and IVb des Periodic table such as organometallic compounds of lithium, magnesium, zinc, aluminum or tin. The best results are obtained with organoaluminum compounds.
Als Aluminiumtrialkyle, deren Alkylketten 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten und geradkettig oder verzweigt sind, können Trimethylaluminium, Triäthylaluminium, Triisobutylaluminium, Tri-n-butylaluminium und Tri-n-decylaluminium verwendet werden. Die Verwendung von Trialkylaluminiumverbindungen, deren Alkylketten 1 bis 10 Kohlenstoff a tome enthalten und geradkettig oder verzweigt sind, ist bevorzugtAs aluminum trialkyls whose alkyl chains contain 1 to 20 carbon atoms and are straight-chain or are branched, trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisobutyl aluminum, tri-n-butyl aluminum and tri-n-decylaluminum can be used. The use of trialkylaluminum compounds, their Alkyl chains contain 1 to 10 carbon atoms and are straight-chain or branched is preferred
Ebenfalls kann man Alkylaluminiumhydride verwenden, deren Alkylreste ebenfalls 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten, wie Diisobutylaluminiumhydrid. Ebenfalls geeignet sind Aluminiumalkylhalogenide, in denen die Alkylreste ebenfalls 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten, wie Äthylaluminiumsesquichlorid, Diäthylaluminiumchlorid und Diisobutylaluminiumchlorid.It is also possible to use alkylaluminum hydrides whose alkyl radicals also have 1 to 20 carbon atoms such as diisobutyl aluminum hydride. Also suitable are aluminum alkyl halides in which the Alkyl radicals also contain 1 to 20 carbon atoms, such as ethyl aluminum sesquichloride, diethyl aluminum chloride and diisobutyl aluminum chloride.
Schließlich kann man auch aluminiumorganische Verbindungen verwenden, die dadurch erhalten wurden, daß Trialkylaluminiumverbindungen oder Dialkylaluminiumhydride, deren Reste 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten, mit Isopren reagieren gelassen wurden (»Isoprenylaluminiumverbindungen«).Finally, one can also use organoaluminum compounds obtained by that trialkylaluminum compounds or dialkylaluminum hydrides whose radicals have 1 to 20 carbon atoms have been allowed to react with isoprene ("isoprenylaluminum compounds").
Als Comonomere sind Propylen, Buten-(l), 4-Methylpenten-(l) und Hexen-(l) brauchbar.As comonomers are propylene, butene- (l), 4-methylpentene- (l) and witch- (l) useful.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere gut zur Herstellung von Äthylenhomopolymerisaten und -copolymerisaten, die wenigstens 90 Mol-% und vorzugsweise 95 Mol-% Äthylen enthalten, geeignetThe process according to the invention is particularly good for the production of ethylene homopolymers and copolymers which contain at least 90 mol% and preferably 95 mol% ethylene are suitable
Die Polymerisation kann nach einer beliebigen bekannten Verfahrensweise in Lösung oder in Suspension in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel oder -verdünnungsmittel oder auch in der Gasphase durchgeführt werden. Bei den Verfahrensweisen in Lösung oder in Suspension verwendet man Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel, welche den zum Waschen des Katalysatorkomplexes (b) verwendeten analog sind: dies sind bevorzugt Alkane oder Cycloalkane wie Butan, Pentan, Hexan, Heptan, Cyclohexan, Methylcyclohexan oder deren Gemische. Ebenfalls kann man die Polymerisation in dem Monomeren oder einem der Monomeren, das im flüssigen Zustand gehalten wird, durchführen.The polymerization can be carried out in solution or in suspension by any known technique carried out in a hydrocarbon solvent or diluent or in the gas phase will. Solvents or solvents are used in the solution or in suspension procedures Diluents analogous to those used to wash the catalyst complex (b): these are preferably alkanes or cycloalkanes such as butane, pentane, hexane, heptane, cyclohexane, methylcyclohexane or their mixtures. You can also use the Polymerization in the monomer or one of the Monomers that are kept in the liquid state, carry out.
Der Polymerisationsdruck liegt im allgemeinen zwischen atmosphärischem Druck und 100 kg/cm2, vorzugsweise 50 kg/cm2. Die Temperatur wird im allgemeinen zwischen 20 und 200° C und vorzugsweise zwischen 60 und 120° C ausgewählt Die Polymerisation kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden.The polymerization pressure is generally between atmospheric pressure and 100 kg / cm 2 , preferably 50 kg / cm 2 . The temperature is generally chosen between 20 and 200 ° C. and preferably between 60 and 120 ° C. The polymerization can be carried out continuously or batchwise.
Die aluminiumorganische Verbindung (a) und der Katalysatorkomplex (b) können getrennt zu dem Polymerisationsmedium hinzugegeben werden. Ebenfalls kann man sie bei einer Temperatur zwischen —40 und 80° C vor ihrem Einführen in das Polymerisationsreaktionsgefäß während einer Zeitspanne in Kontakt bringen, welche bis zu 2 Stunden reicht Ferner kann man sie in mehreren Stufen miteinander in Kontakt bringen oder auch einen Teil der aluminiumorganischenThe organoaluminum compound (a) and the catalyst complex (b) can separately to the Polymerization medium are added. They can also be kept at a temperature between -40 and 80 ° C before introducing them into the polymerization reaction vessel Furthermore, bring in contact for a period of time which can range up to 2 hours they can be brought into contact with one another in several stages, or part of the organoaluminum
ίο Verbindung (a) vor der Reaktion hinzufügen oder auch mehrere verschiedene, aluminiumorganische Verbindungen (a) hinzusetzen.ίο Add compound (a) before the reaction or else add several different organoaluminum compounds (a).
Die Gesamtmenge der eingesetzten aluminiumorganischen Verbindung (a) ist nicht kritisch. Sie liegt im allgemeinen zwischen 0,02 und 50mMol/dm3 an Lösungsmittel, Verdünnungsmittel oder Volumen des Reaktionsgefäßes, und vorzugsweise zwischen 0,2 und 5 mMol/dm3. Die eingesetzte Menge des Katalysatorkomplexes (b) wird in Abhängigkeit von dem Übergangsmetallgehalt des Komplexes festgelegt Im allgemeinen wird sie derart ausgewählt, daß die Konzentration zwischen 0,001 und 2,5 und vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,25 mat-g des Metalls pro dm3 des Lösungsmittels, Verdünnungsmittels oder des Volumens des Reaktionsgefäßes liegtThe total amount of the organoaluminum compound (a) used is not critical. It is generally between 0.02 and 50 mmol / dm 3 of solvent, diluent or volume of the reaction vessel, and preferably between 0.2 and 5 mmol / dm 3 . The amount of catalyst complex (b) used is determined as a function of the transition metal content of the complex. In general, it is selected such that the concentration is between 0.001 and 2.5 and preferably between 0.01 and 0.25 mat-g of the metal per dm 3 of the solvent, diluent or the volume of the reaction vessel
Das Verhältnis der Mengen an aluminiumorganischer Verbindung (a) und Katalysatorkomplex (b) ist ebenfalls nicht kritisch. Im allgemeinen wird es so ausgewählt daß das Verhältnis von aluminiumorganischer Verbindung/The ratio of the amounts of organoaluminum compound (a) and catalyst complex (b) is also not critical. In general, it is selected so that the ratio of organoaluminum compound /
Übergangsmetall, ausgedrückt in Mol/g-Atom, oberhalb von 1 und vorzugsweise oberhalb von 10 liegtTransition metal, expressed in moles / g-atom, above of 1 and preferably above 10
Das mittlere Molekulargewicht und insbesondere der Schmelzindex der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polymerisate wird durch Zugabe von Wasserstoff sowie ggf. einem oder mehreren anderen Molekulargewichtsreglern, wie Zink- oder Cadmiumdiäthyl, Alkoholen oder Kohlendioxid, zu dem Polymerisationsmedium geregeltThe average molecular weight and in particular the melt index of the process according to the invention Polymers produced is by adding hydrogen and optionally one or more other molecular weight regulators, such as zinc or cadmium diethyl, alcohols or carbon dioxide, to the Polymerization medium regulated
Das spezifische Gewicht der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Homopolymerisate kann ebenfalls durch Zugabe eines Alkoxids eines Metalls der Gruppen IVa und Va des Periodensystems zu dem Polymerisationsmedium geregelt werdea Auf diese Weise kann man Polyäthylene mit spezifischen Gewichten herstellen, die zwischen denjenigen der nach einem Hochruckverfahren hergestellten Polyäthylene und denjenigen von klassischen Polyäthylenen hoher Dichte liegen.The specific weight of the according to the invention Process produced homopolymers can also by adding an alkoxide Metal of groups IVa and Va of the periodic table to the polymerization medium are regulated in this way it is possible to produce polyethylene with specific weights between those of the after a high-pressure process produced polyethylenes and those of classic polyethylenes higher Density lie.
Unter den für eine solche Regelung besondersAmong those especially for such a scheme
so geeigneten Alkoxiden sind diejenigen des Titans und Vanadiums, deren Reste jeweils 1 bis 20 Kohlenstoff atome enthalten, besonders wirksam. Hierunter seien genannt:Suitable alkoxides are those of titanium and vanadium, each of which has 1 to 20 carbon atoms contain, particularly effective. These include:
Ti(OCH3K Ti(OC2Hs)4, Ti[OCH2CH(CH3)2]4,
TXOCHVdTXOC)Ti (OCH 3 K Ti (OC 2 Hs) 4 , Ti [OCH2CH (CH3) 2] 4,
TXOCHVdTXOC)
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von Äthylenpolymerisaten mit Produktivitäten, welche denjenigen vergleichbar oder auch sehr häufig überlegen sind, die mit vorbekannten Katalysatoren erreicht wurden, in denen die Übergangsmetallverbindung auf einem aktivierten Aluminiumoxid oder halogenieren Aluminiumoxid fixiert ist So übersteigt die Produktivität, ausgedrückt in g Polyäthylen pro g des Katalysatorkomplexes (b), bei der Homopolymerisation von Äthylen regelmäßig 1000 und sie kann sogar 2000 im Fall von Katalysatorkomplexen übersteigen, die aus porösen Oxiden hergestellt wurden, die eineThe inventive method enables the production of ethylene polymers with productivities which are comparable or also very often superior to those with previously known catalysts were achieved in which the transition metal compound is based on an activated alumina or halogenate alumina is fixed so exceeds the productivity, expressed in grams of polyethylene per gram of the catalyst complex (b), during homopolymerization of ethylene regularly 1000 and it can even exceed 2000 in the case of catalyst complexes that made of porous oxides that have a
vorherige Fhiorierungsbehacdlung erhalten haben. Da ferner der Obergangsmr.tallgehalt der Katalysatorkomplexe (b) sehr ger'ag ist, ist die Konzentration an störenden Katalysator-Rückständen bei dem Einsatz der Polymerisate vernachlässigbar. Daher müssen die Polymerisate nicht weiter gereinigt werden. Auf diese Weise wird der am schwierigsten durchzuführende und kostspieligste Arbeitsvorgang für die Endzubereitung der Polymerisate vermieden.have received prior upgrading treatment. There also the transition metal content of the catalyst complexes (b) is very tight, the concentration is on disruptive catalyst residues when using the polymers are negligible. Therefore, the Polymers cannot be further purified. This way it becomes the most difficult to perform and most costly work process for the final preparation of the polymers avoided.
Darüber hinaus weisen die gemäß der Erfindung verwendeten Katalysatorkomplexe (b) eine Reihe von vollkommen überraschenden Eigenschaften auf:In addition, the catalyst complexes (b) used according to the invention have a number of completely surprising properties on:
Zunächst ermöglichen sie die Herstellung von Polymerisaten mit Schmelzindizes, gemessen unter normaler Belastung nach der Norm ASTM D1238-57 T, bei — im Vergleich zum Stand der Technik — viel weniger hohen Konzentrationen an Wasserstoff als Regler bzw. Modifikationsmittel, was besonders vorteilhaft ist, da so die Hydrierung des bzw. der zu polymerisierenden Monomeren vermindert wird, was die Ausbeute des Verfahrens verbessertFirst of all, they enable the production of polymers with melt indices, measured below normal load according to the ASTM D1238-57 T standard, with - compared to the state of the art - a lot less high concentrations of hydrogen as a regulator or modifier, which is particularly advantageous is, since so the hydrogenation of the monomer or monomers to be polymerized is reduced, what the yield of the process is improved
Ferner ermöglichen sie die Herstellung von Polymerisaten mit einem Faktor Um der sehr viel höher als derjenige von Polymerisaten ist, die in Anwesenheit von vorbekannten Katalysatoren erhalten wurden.Furthermore, they enable the production of polymers with a factor U m which is very much higher than that of polymers obtained in the presence of known catalysts.
Der Faktor Uw wird nach folgender Formel berechnet: The factor U w is calculated using the following formula:
3030th
— Mw das mittlere Molekulargewicht in Gewicht, definiert durch das Verhältnis- M w is the weight average molecular weight, defined by the ratio
3535
ΣΝ,Μ,ΣΝ, Μ,
ist, worin M die Anzahl der Moleküle mit einem Molekulargewicht M/darstellt;is where M is the number of molecules with one Molecular weight M / represents;
Afζ das mittlere Molekulargewicht »z« ist, definiert durch das Verhältnis Afζ is the mean molecular weight "z" defined by the ratio
M1 = M 1 =
Σ N1 JW?Σ N 1 JW?
worin M und M,- die oben gegebene Bedeutung besitzen.where M and M, - the meaning given above own.
Das Verhältnis MxZMw wird aus den Werten der Fraktionierung durch Gelpermeationschromatografie einer Lösung von 1 g/kg des Polymerisates in 1,2,4-Trichlorbenzol bei 1300C bestimmtThe ratio of M x ZMW is by gel permeation chromatography of a solution of 1 g / kg of the values of the fractionation of the polymer in 1,2,4-trichlorobenzene at 130 0 C determined
Ein hoher Faktor Uw ist für eine breite Molekulargewichtsverteilung in der Zone sehr hoher Molekulargewichte repräsentativ.A high factor U w is representative of a broad molecular weight distribution in the zone of very high molecular weights.
Daher ist es mit den erfindungsgemäßen Katalysatoren möglich, unter besonders vorteilhaften Polymerisationsbedingungen Polymerisate mit sehr niedrigen Schmelzindizes und einem sehr hohen Faktor Um wie er zuvor definiert wurde, herzustellen. Die Kombination dieser Eigenschaften ermöglicht die Herstellung von Polymerisaten, deren Einsatz bei formgebenden Verarbeitungsweisen durch Extrusion oder Blasspritzen besonders einfach ist Insbesondere besitzen die verformten Gegenstände keine Oberflächenfehler und die Erscheinung des Verformungsreißens, üblicherweise als »Schmelzreißen« bezeichnet, tritt selbst bei sehr hohen Extrusionsgeschwindigkeiten nicht auf.It is therefore possible with the catalysts of the invention, under particularly advantageous polymerization conditions, to prepare polymers with very low melt indices and a very high factor U m as defined above. The combination of these properties enables the production of polymers which are particularly easy to use in shaping processing methods by extrusion or blow molding.In particular, the deformed objects have no surface defects and the phenomenon of deformation cracking, usually referred to as "melt cracking", does not occur even at very high extrusion speeds .
Beispiele 1 bis 8
und Vergleichsversuch AExamples 1 to 8
and comparative experiment A
A — Herstellung der KatalysatorkomplexeA - Preparation of the catalyst complexes
Unter einer Stickstoffatmosphäre hält man während 5 Stunden bei 700" C ein Aluminiumoxidmonohydrat vom α-Typ (Boehmit). Man erhält ein aktiviertes Aluminiumoxid, dessen Porenvolumen 1,1 cm3/g und dessen spezifische Oberfläche 360 mVg betragen.An alumina monohydrate of the α-type (boehmite) is kept under a nitrogen atmosphere for 5 hours at 700 ° C. An activated alumina is obtained whose pore volume is 1.1 cm 3 / g and whose specific surface area is 360 mVg.
Festgelegte Mengen dieses aktivierten Aluminiumoxides werden bei Umgebungstemperatur (25° C) mit festgelegten Volumina von wäßrigen Lösungen wachsender Konzentration an hydratisiertem Magnesiumchlorid behandelt Das verwendete, hydratisierte Magnesiumchlorid ist ein handelsübliches Produkt, das der Formel MgCb · 4 H2O entspricht Die Behandlung wird so durchgeführt, daß das Reaktionsgemisch seine pulverförmigen Eigenschaften beibehält. Die erhaltenen Feststoffe werden anschließend 16 Stunden bei 2500C unter einer Stickstoflutmosphäre gehalten. Anschließend werden 5 g eines jeden der erhaltenen Feststoffe in Suspension in 25 cm3 TiCU überführt, und das Gemisch wird unter starkem Rühren während 30 Minuten auf 120°C gebracht Man trennt das feste Reaktionsprodukt ab und wäscht es mit Hexan bis zum Verschwinden von Chlorionen in der Waschflüssigkeit Anschließend wird es unter einem trockenen Stickstoffstrom getrocknet Die besonderen Bedingungen jeder dieser Herste lung, die Analysen eines jeden Katalysatorkomplexes und die Magnesiumgehalte jedes Feststoffes sind in der Tabelle I zusammengestellt Beim Vergleichsversuch A wurde aktiviertes Aluminiumoxid, das keiner MgCb-Behandlung unterworfen worden war, eingesetzt.Fixed amounts of this activated alumina are treated at ambient temperature (25 ° C) with fixed volumes of aqueous solutions of increasing concentrations of hydrated magnesium chloride.The hydrated magnesium chloride used is a commercially available product that corresponds to the formula MgCb · 4H 2 O. The treatment is carried out in this way that the reaction mixture retains its powdery properties. The solids obtained are then kept under a nitrogen atmosphere at 250 ° C. for 16 hours. Then 5 g of each of the solids obtained are suspended in 25 cm 3 of TiCU, and the mixture is brought to 120 ° C. for 30 minutes with vigorous stirring. The solid reaction product is separated off and washed with hexane until the chlorine ions disappear in The washing liquid is then dried under a stream of dry nitrogen. The special conditions of each of these preparations, the analyzes of each catalyst complex and the magnesium content of each solid are summarized in Table I. used.
Beispiel 1example 1
Eingesetzte Menge an aktiviertem
Aluminiumoxid (g)Used amount of activated
Aluminum oxide (g)
Angewandtes Volumen der Lösung vonApplied volume of the solution of
MgCl2 -4 H2O (ml)MgCl 2 -4 H 2 O (ml)
Konzentration der MgCl2 · 4H2O-Lösung (g/l)Concentration of the MgCl 2 4H 2 O solution (g / l)
Eingesetzte MagnesiummengeAmount of magnesium used
(g/kg an Aluminiumoxid)(g / kg of aluminum oxide)
Mg-Gehalt des erhaltenen Feststoffes
(mg Atome/m2)*)Mg content of the solid obtained
(mg atoms / m 2 ) *)
Fortsetzungcontinuation
Ti-Gehalt des Katalysatorkomplexes (mg/g) 18 18 18 19 18Ti content of the catalyst complex (mg / g) 18 18 18 19 18
a-Gehiilt des Katalysatorkomplexes (mg/g) 80 89 96 101 111a-Content of the catalyst complex (mg / g) 80 89 96 101 111
Mg-Gehalt des Katalysatorkomplexes (mg/g) 8,7 14 17 25 28Mg content of the catalyst complex (mg / g) 8.7 14 17 25 28
Tabelle I (Fortsetzung)Table I (continued)
Beispiel 6 Vergleichsversuch A Example 6 Comparative Experiment A
Eingesetzte Menge an aktiviertem 20 Aluminiumoxid (g)Amount of activated aluminum oxide used (g)
Angewandtes Volumen der Lösung 40 von MgCl2-4H2O (ml)Applied volume of solution 40 of MgCl 2 -4H 2 O (ml)
Konzentration der MgCl2 · 4 H2O-Lösung (g/l) 126Concentration of the MgCl 2 · 4 H 2 O solution (g / l) 126
Eingesetzte Magnesiummenge 35 (g/kg an Aluminiumoxid)Amount of magnesium used 35 (g / kg of aluminum oxide)
Mg-Gehalt des erhaltenen Feststoffes 3,3 ·Mg content of the solid obtained 3.3
(mg-Atome/m2)*)(mg atoms / m 2 ) *)
Ti-Gehalt des Katalysatorkomplexes (mg/g) 22Ti content of the catalyst complex (mg / g) 22
Cl-Gehalt des Katalysatorkomplexes (mg/g) 123Cl content of the catalyst complex (mg / g) 123
Mg-Gehalt des Katalysatorkomplexes (mg/g) 28Mg content of the catalyst complex (mg / g) 28
20 4020th 40
144
40144
40
3,5 · 103.5 · 10
2222nd
130130
3030th
-3-3
25
5025th
50
180
50180
50
4,4 104.4 10
149149
1-31-3
17
7817th
78
*) Gehalt, ausgedrückt pro m2 der spezifischen Oberfläche des Aluminiumoxids vor der Behandlung bei 2500C.*) Content, expressed per m 2 of the specific surface of the aluminum oxide before the treatment at 250 ° C.
Interessanterweise ist die Fixierung bzw. Bindung des Magnesiums auf der Oberfläche des Aluminiumoxids unter Berücksichtigung der eingesetzten Magnesium- 35 menge praktisch quantitativ.Interestingly, it is the fixation or binding of the magnesium on the surface of the aluminum oxide practically quantitative, taking into account the amount of magnesium used.
B — PolymerisationsversucheB - Polymerization experiments
Es wurden zwei Reihen von Polymerisationsversu- 40 chen mit den oben beschriebenen Katalysatorkomplexen unter folgenden gemeinsamen Bedingungen durchgeführt: Two series of polymerization experiments were carried out with the catalyst complexes described above carried out under the following common conditions:
Es wurde eine bestimmte Menge (siehe Tabellen II und III) des Katalysatorkomplexes in 500 ml Hexan in 45 einem Autoklav von 1500 ml aus rostfreiem Stahl, der mit einem Schaufelrührer ausgerüstet war, in Suspension überführt. Hierzu wurden 100 mg Triisobutylaluminium hinzugegeben. Die Temperatur wurde auf 85° C gebracht und Äthylen und Wasserstoff unter den im 50 folgenden angegebenen Partialdrücken eingeführt. DieA certain amount (see Tables II and III) of the catalyst complex in 500 ml of hexane in 45 a 1500 ml stainless steel autoclave equipped with a paddle stirrer in suspension convicted. 100 mg of triisobutylaluminum were added to this. The temperature rose to 85 ° C brought and introduced ethylene and hydrogen under the partial pressures given below. the
Polymerisation wurde während 1 Stunde unter Aufrechterhaltung eines konstanten Äthylendruckes durch kontinuierliche Zugabe von Äthylen durchgeführt. Nach dem Abblasen des Autoklav wurden die in den Tabellen II und III angegebenen Polyäthylenmengen gewonnen.The polymerization was carried out for 1 hour while maintaining a constant ethylene pressure continuous addition of ethylene carried out. After blowing off the autoclave, the values in the tables II and III specified amounts of polyethylene obtained.
Die erste Reihe der Polymerisationsversuche (Beispiele 1 bis 8 und Vergleichsversuch A) wurde unter identischen Partialdrücken von Äthylen und Wasserstoff durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der Tabelle II zusammengestellt.The first series of polymerization experiments (Examples 1 to 8 and Comparative Experiment A) was carried out under identical partial pressures of ethylene and hydrogen carried out. The results of these trials are compiled in Table II.
Die zweite Reihe von Polymerisationsversuchen (Beispiele 9-16 und Vergleichsversuch B) wurde mit derselben Reihe an Katalysatorkomplexen unter unterschiedlichen Partialdrücken von Äthylen und Wasserstoff durchgeführt, wobei das Verhältnis dieser Partialdrücke in den Grenzen ausgewählt wurde, daß man ein Polymerisat erhielt, dessen Schmelzindex zwischen etwa 0,15 und etwa 0,20 lag. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der Tabelle III zusammengestellt.The second series of polymerization experiments (Examples 9-16 and Comparative Experiment B) was carried out with same series of catalyst complexes under different partial pressures of ethylene and hydrogen carried out, the ratio of these partial pressures was selected within the limits that one Polymer obtained whose melt index was between about 0.15 and about 0.20. The results of this Experiments are listed in Table III.
Katalysatorkomplex, hergestellt in Beispiel
12 3 4 5 6Catalyst complex prepared in example
12 3 4 5 6
Vergleichsversuch A Comparative experiment A
Gewicht des eingesetzten
Komplexes (mg)Weight of the used
Complex (mg)
Gewicht an gewonnenem
Polyäthylen (PÄ), (g)Weight gained
Polyethylene (PÄ), (g)
Katalytische Produktivität
(g PA/g Katalysatorkomplex)Catalytic productivity
(g PA / g catalyst complex)
Spezifische AktivitätSpecific activity
(g PÄ/hXgTiXkg/cm2 C2H4)(g PÄ / hXgTiXkg / cm 2 C 2 H 4 )
Schmelzindex (MI)
(g/10 min)***)Melt index (MI)
(g / 10 min) ***)
150 125 125 100 75 50 41 37 75150 125 125 100 75 50 41 37 75
78 89 89 97 63 70 70 78 5178 89 89 97 63 70 70 78 51
500 700 700 950 850 1400 1700 2100 680500 700 700 950 850 1400 1700 2100 680
2900 3900 3900 5100 4600 6400 7700 10 GOO 39902900 3900 3900 5100 4600 6400 7700 10 GOO 3990
*♦) **) **) Q04 Oj06 0)26 o,28 0,53 **)* ♦) **) **) Q 04 Oj06 0) 26 o, 28 0.53 **)
Katalysatorkomplex, hergestellt in Beispiel 1 2 3 4Catalyst complex prepared in Example 1 2 3 4
Verglelchsversucn ACOMPARISON A
*) Partialdrücke von Äthylen (10 kg/cm2) und Wasserstoff (4 kg/cm2), die bei allen Versuchen gleich waren. **) Nicht meßbar.*) Partial pressures of ethylene (10 kg / cm 2 ) and hydrogen (4 kg / cm 2 ), which were the same in all tests. **) Not measurable.
***) Gemessen unter normaler Belastung, 2,16kg entsprechend derNorm ASTM 1238-57T. ****) Gemessen unter starker Belastung, 21,6 kg nach Norm ASTM 1238-57 T.***) Measured under normal load, 2.16kg according to the ASTM 1238-57T standard. ****) Measured under heavy load, 21.6 kg according to ASTM 1238-57 T.
0,650.65
Die Tabelle II zeigt deutlich, daß die spezifische Aktivität und die katalytische Produktivität der erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren unter identischen Polymerisationsbedingungen besser sind als diejenigen von Katalysatoren des Standes der Technik auf Basis von aktiviertem Aluminiumoxid (der Vergleichsversuch A wurde mit einem Katalysatorkomplex durchgeführt, der in derselben Weise wie die Katalysatorkomplexe der Beispiele 1 bis 8 hergestellt wordenTable II clearly shows that the specific Activity and the catalytic productivity of the catalysts used according to the invention below identical polymerization conditions are better than those of catalysts of the prior art based on activated aluminum oxide (comparative experiment A was carried out with a catalyst complex carried out, which was prepared in the same manner as the catalyst complexes of Examples 1-8
Tabelle ΙΠTable ΙΠ
war, ohne jedoch das aktivierte Aluminiumoxid mit Magnesiumchlorid zu behandeln), sobald der Magnesiumgehalt des Feststoffes 2 · 10~3 mg-Atom/m2 an spezifischer Oberfläche übersteigt Ferner wurde festgestellt, daß der Schmelzindex der erhaltenen Polymerisate unter Konstanthaltung aller sonstigen Polymerisationsbedingungen proportional zu dem Magnesiumgehalt der Katalysatorkomplexe anwuchs.was, however, without treating the activated aluminum oxide with magnesium chloride) as soon as the magnesium content of the solid exceeds 2 · 10 -3 mg atom / m 2 on specific surface the magnesium content of the catalyst complexes increased.
Die in der Tabelle III zusammengestellten Versuche zeigen, daß erfindungsgemäß die Herstellung von Polyäthylen möglich ist Schmelzindizes, die in der gleichen Größenordnung liegen wie die Schmelzindizes von mit Hilfe von Katalysatoren des Standes der Technik hergestellten Polyäthylenen, wobei jedoch viel weniger Molekulargewichtsregler (Wasserstoff) eingesetzt wird und wobei dennoch die katalytische Produktivität erhöht wird.The experiments compiled in Table III show that, according to the invention, the production of Polyethylene is possible melt indices, which are in the same order of magnitude as the melt indices of polyethylenes produced with the aid of catalysts of the prior art, but with a lot less molecular weight regulator (hydrogen) is used and the catalytic Productivity is increased.
Die F i g. 1 der Zeichnung zeigt, daß die Katalysatorkomplexe, die aus Feststoffen erhalten wurden, deren Magnesiumgehalt von etwa 1 · 10~3 bis 5 · ΙΟ-3 mg/Atomen/m2 an spezifischer Oberfläche variiert, die Absenkung des Verhältnisses der Partialdrücke von Wasserstoff und Äthylen um etwa den Faktor 10 ermöglichen, wobei Polyäthylene mit vergleichbaren Schmclzindizes erhalten werden. Ferner zeigen dieThe F i g. 1 of the drawing shows that the catalyst complexes obtained from solids, the magnesium content of which varies from about 1 · 10 -3 to 5 · ΙΟ -3 mg / atoms / m 2 on specific surface, the lowering of the ratio of the partial pressures of hydrogen and Enable ethylene by a factor of about 10, with polyethylenes with comparable melting indices being obtained. Also show the Beispiele 9 bis 16 und die F i g. 2 der Zeichnung, daß bei derselben Veränderung des Magnesiumgehaltes der Faktor Uw der erhaltenen Polyäthylene immer höher ist als der Faktor Uw von Polyäthylen, welches in Anwesenheit des Katalysatorkomplexes gemäß Vergleichsversuch A erhalten wurde, und daß ein Optimum für den Magnesiumgehalt der Feststoffe vorhanden ist, das einem Maximum der Werte für den Faktor Un, entspricht.Examples 9 to 16 and FIGS. 2 of the drawing that with the same change in the magnesium content, the U w factor of the polyethylene obtained is always higher than the U w factor of polyethylene, which was obtained in the presence of the catalyst complex according to Comparative Experiment A, and that an optimum for the magnesium content of the solids is present , which corresponds to a maximum of the values for the factor U n.
Beispiele 17 und 18 und Vergleichsversuch CExamples 17 and 18 and comparative experiment C
Man vermischt Aluminiumoxidmonohydrat vom «-Typ (Boehmit) mit etwa 4 Gew.-% NH4F, bringt das Gemisch auf eine Temperatur von 700°C und hält dieseMix aluminum oxide monohydrate of the -type (boehmite) with about 4% by weight of NH4F Mixture to a temperature of 700 ° C and maintains this
Temperatur während 1 Stunde aufrecht Das so .erhaltene fluorierte Aluminiumoxid wird einer thermischen Behandlung unterzogen, die bei 7000C während 5 Stunden unter einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt wird. Seine spezifische Oberfläche beträgt 250 mVg und seinPorenvolumen 1 cm3/g.Temperature for 1 hour The upright so .erhaltene fluorinated alumina is subjected to a thermal treatment which is carried out at 700 0 C for 5 hours under a nitrogen atmosphere. Its specific surface is 250 mVg and its pore volume is 1 cm 3 / g.
Festgelegte Mengen dieses fluorierten Aluminiumoxids werden mit wäßrigen Lösungen von MgCI2 · 4 H2O in derselben Weise wie zur Herstellung der Katalysatorkomplexe der Seispiele 1 bis 8 behandelt Die erhaltenen Feststoffe werden anschließend 16 Stunden bei 250° C unter einer Stickstoff atmosphäre gehalten. Schließlich werden sie mit TiCU in derselben Weise wie in den Beispielen 1 bis 8 behandelt, wobei die Behandlungstemperatur jedoch 1300C ist und das Reaktionsprodukt fünf Extraktionen mit siedendem TiCU unterworfen wird.Fixed amounts of this fluorinated alumina are treated with aqueous solutions of MgCl 2 · 4 H2O in the same way as for the preparation of the catalyst complexes of Examples 1 to 8. The solids obtained are then kept for 16 hours at 250 ° C under a nitrogen atmosphere. Finally, they are treated with TiCl in the same manner as in Examples 1 to 8 except that the treatment temperature is 130 0 C and the reaction product is subjected to five extractions with boiling TiCl.
B — Polymerisationsversuche
Die gewaschenen und getrockneten Produkte werden als Katalysatorkomplexe bei Polymerisationsversuchen
eingesetzt, die unter denselben Bedingungen durchgeführt wurden, die im Absatz B der Beispiele 1 bis 8 im
einzelnen aufgeführt sind. Die besonderen Bedingungen der Herstellung dieser Katalysatorkomplexe, die Ergebnisse ihrer Analyse, die besonderen Bedingungen und
Ergebnisse der Polymerisation sowie die Eigenschaften der erhaltenen Polyäthylene sind in der Tabelle IV
zusammengestellt, in der ebenfalls die Ergebnisse aufgeführt sind, weiche mit einem Vergleichskomplex
erhalten wurden, der in derselben Weise wie die zuvor beschriebenen Katalysatorkomplexe, jedoch unter Auslassen
der Behandlungsstufe des fluorierten Aluminiumoxides' mit Magnesiumchlorid, hergestellt worden war
(Vergleichsversuch C).B - Polymerization experiments
The washed and dried products are used as catalyst complexes in polymerization experiments which were carried out under the same conditions that are detailed in paragraph B of Examples 1 to 8. The particular conditions for the preparation of these catalyst complexes, the results of their analysis, the particular conditions and results of the polymerization and the properties of the polyethylenes obtained are summarized in Table IV, which also shows the results obtained with a comparative complex which is described in in the same way as the catalyst complexes described above, but omitting the treatment step of the fluorinated aluminum oxide with magnesium chloride (Comparative Experiment C).
Vergleichsversuch CComparative experiment C
Menge an eingesetztem Magnesium (g Mg/kg fluoriertes Aluminiumoxid) Mg-Gehalt (mg-Atome des erhaltenen Feststoffes/m2) (vor der Behandlung bei 250°QAmount of magnesium used (g Mg / kg fluorinated aluminum oxide) Mg content (mg atoms of the solid obtained / m 2 ) (before the treatment at 250 ° C.
Ti-Gehalt des Katalysatorkomplexes (mg/g) F-Gehalt des Katalysatorkomplexes (mg/g) Cl-Gehalt des Katalysatorkomplexes (mg/g) Mg-Gehalt des Katalysatorkomplexes (mg/g) Gewicht des eingesetzten Katalysatorkomplexes (mg) Menge an eingesetzten Triisobutylaluminium (mg) Partialdrack von Äthylen (1) (kg/cm2) Partialdruck von Wasserstoff (2) (kg/cm2) Verhältnis (2)/(l)Ti content of the catalyst complex (mg / g) F content of the catalyst complex (mg / g) Cl content of the catalyst complex (mg / g) Mg content of the catalyst complex (mg / g) Weight of the catalyst complex used (mg) Amount of used Triisobutylaluminum (mg) partial pressure of ethylene (1) (kg / cm 2 ) partial pressure of hydrogen (2) (kg / cm 2 ) ratio (2) / (l)
Gewicht des gewonnenen Polyäthylens (PÄ) (g) Katalytische Produktivität (g PÄ/g Katalysatorkomplex) Schmelzindex (g/10 min) (3)Weight of polyethylene recovered (PÄ) (g) Catalytic productivity (g PÄ / g catalyst complex) Melt index (g / 10 min) (3)
Schmelzindex unter starker Belastung (g/10 min) (4) Verhältnis (4)/(3)Melt index under heavy load (g / 10 min) (4) Ratio (4) / (3)
Faktor Uw Factor U w
Aus der Tabelle IV ergibt sich wiederum, daß es ein Optimum für den Magnesiumgehalt der Feststoffe gibt, mit deren Hilfe die Katalysatorkomplexe gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellt werden, der einem Maximum der katalytischen Produktivität entspricht und die Herstellung eines Polyäthylens bei ebem viel niedrigeren Verhältnis der Partialdrücke von Wasserstoff und Äthylen ermöglicht, welches einen vergleichbaren Schmelzindex und einen höheren Faktor Uw gegenüber Polyäthylen besitzt, das in Anwesenheit des katalytischen Vergleichskomplexes gemäß Vergleichsversuch C erhalten wurde. From Table IV it can again be seen that there is an optimum for the magnesium content of the solids with the aid of which the catalyst complexes are prepared according to the process of the invention, which corresponds to a maximum of the catalytic productivity and the production of a polyethylene at a much lower ratio of Partial pressures of hydrogen and ethylene made possible, which has a comparable melt index and a higher factor U w compared to polyethylene, which was obtained in the presence of the comparative catalytic complex according to comparative experiment C.
Ein komplexes Oxid der allgemeinen Formel MgO ■ AI2O3 (Spinell) wurde einer unter einem Strom von trockenem Stickstoff bei 9000C während 5 Stunden durchgeführten thermischen Behandlung unterworfen. Es wurde ein komplexes Oxid erhalten, das sich durch eine spezifische Oberfläche von 290 m2/g und eine innere Porosität von I,5cm3/g auszeichnete. DiesesA complex oxide of the general formula MgO ■ Al2O3 (spinel) was subjected to a study carried out under a stream of dry nitrogen at 900 0 C for 5 hours thermal treatment. A complex oxide was obtained which was distinguished by a specific surface area of 290 m 2 / g and an internal porosity of 1.5 cm 3 / g. This
komplexe Oxid wurde mit einer wäßrigen Lösung von MgCb · 4 H2O unter der gleichen Weise wie in dencomplex oxide was made with an aqueous solution of MgCb · 4 H2O in the same manner as in the Beispielen 1 bis 8 behandelt, wobei die eingesetzte Magnesiummenge 15 g Magnesium/kg komplexes Oxid gleich war. Der Magnesiumgehalt des erhaltenen Feststoffes, welcher lediglich einer Fixierung des Magnesiumchlorides zuzuschreiben ist, betmg daherExamples 1 to 8 treated, the amount of magnesium used being 15 g of magnesium / kg of complex oxide was the same. The magnesium content of the solid obtained, which is only a fixation of the Magnesium chloride is, therefore, betmg 4,6· ΙΟ-3 mg-Atome Mg/m2 an spezifischer Oberfläche. Nach einer bei 250° C während 16 Stunden durchgeführten Aktivierungsbehandlung und nach der Reaktion mit TiCU, welche wie in den Beispielen 2 bis 8 angegeben durchgeführt wurde, enthält der erhaltene Katalysator4.6 · ΙΟ- 3 mg atoms Mg / m 2 on a specific surface. After an activation treatment carried out at 250 ° C. for 16 hours and after the reaction with TiCU, which was carried out as indicated in Examples 2 to 8, the catalyst obtained contains komplex pro g 19 mg Titan und 111 mg Chlor. Ein mit 41 mg dieses Komplexes unter denselben, im Absatz B der Beispiele 1 bis 8 im einzelnen angegebenen Bedingungen und unter Partialdrücken von Äthylen und Wasserstoff von 10 bzw. 2 kg/cm2 durchgeführtercomplex per g 19 mg titanium and 111 mg chlorine. One carried out with 41 mg of this complex under the same conditions specified in paragraph B of Examples 1 to 8 and under partial pressures of ethylene and hydrogen of 10 and 2 kg / cm 2, respectively Polymerisationsversuch ergab 68 g Polyäthylen, dessen Schmelzindex 0,16 g/10 min und dessen Schmelzindex unter starker Belastung 8,07 g/10 min betrug. Die katalytische Produktivität betrug 1650 g PÄ/g Katalyse-The polymerization test yielded 68 g of polyethylene, its melt index 0.16 g / 10 min and its melt index under heavy load was 8.07 g / 10 min. The catalytic productivity was 1650 g PA / g catalytic
torkomplex, und die spezifische Aktivität 8700 g PÄ/h χ g Ti χ kg/cm2 C2IU- Der Faktor Uwdes Polyäthylens belief sich auf 6.torkomplex, and the specific activity 8700 g PA / h g Ti χ kg / cm 2 C 2 IU- The factor U w of the polyethylene was 6.
Zum Vergleich sei angegeben, daß ein unter den im Beispiel 19 angegebenen Bedingungen mit 60 mg eines Katalysatorkomplexes, der in derselben Weise, jedoch ohne Behandlung des komplexen Oxides mit einer Magnesiumhalogen verbindung (Τι-Gehalt = 13 mg/g), ι ο hergestellt worden war, durchgeführter Polymerisationsversuch die Gewinnung von 25 g Polyäthylen mit einem nicht meßbaren Schmelzindex und einem Schmelzindex unter starker Belastung von 0,61 g/10 min ermöglichte. Die kataiytische Aktivität und die spezifisehe Aktivität beHefen sich auf 420 g PÄ/g Katalysatorkomplex bzw. 3200 g PÄ/h χ g Ti χ kg/cm2 C2H4.For comparison, it should be stated that under the conditions given in Example 19 with 60 mg of a catalyst complex, which was prepared in the same way, but without treatment of the complex oxide with a magnesium halogen compound (Τι content = 13 mg / g), ι ο was, the polymerization test carried out made it possible to obtain 25 g of polyethylene with an immeasurable melt index and a melt index under heavy load of 0.61 g / 10 min. The catalytic activity and the specific activity are 420 g PA / g catalyst complex and 3200 g PA / h χ g Ti kg / cm 2 C 2 H 4 .
2020th
Zur Herstellung des in diesem Versuch verwendeten Katalysatorkomplexes wurden 12,4 g Magnesiumäthylat Mg(OC2Hs)2 zu 17 g Titantetrabutylat Ti(OC4H9J4 hinzugegeben, und das Gemisch wurde unter Rühren 6 Stunden auf 1300C envärmt Es wurde eine fast vollständige Auflösung des Magnesiumäthylats beobachtet In dem Gemisch betrug das Atomverhältnis Ti/Mg O^at-g/at-g mit ±10% Fehler als Folge von Verunreinigungen, welche die eingesetzten Verbindungen enthielten. Zu dem so hergestellten und zuvor auf 900C abgekühlten Gemisch wurden 60 cm3 Hexan hinzugegeben, und das ganze wurde 1 Stunde bei dieser Temperatur gerührt Die so erhaltene Lösung wurde durch Zugabe von Hexan auf ein Volumen von 120 cm3 gebrachtFor the preparation of the catalyst complex used in this experiment 12.4 g of magnesium ethylate Mg were added (OC 2 Hs) 2 to 17 g of titanium tetrabutylate Ti (OC 4 H 9 J 4, and the mixture was stirred for 6 hours at 130 0 C envärmt was an almost complete dissolution of the Magnesiumäthylats observed in the mixture was the atomic ratio Ti / Mg O ^ at-g / at-g ± 10% error as a result of impurities, containing the compounds used. prepared to the thus and accommodating at 90 0 C. 60 cm 3 of hexane were added to the cooled mixture, and the whole was stirred at this temperature for 1 hour. The solution thus obtained was brought to a volume of 120 cm 3 by adding hexane
18,5 cm3 dieser Lösung, d. h. ein etwa 0,4 g Magnesium enthaltendes Volumen, wurden allmählich in 100 cm3 einer Suspension eingeführt, die 21 g eines entsprechend dem Absatz A der Beispiele 17 und 18 hergestellten, fluorierten Aluminiumoxids enthielt Das so gebildete Gemisch wurde 15 Minuten bei Umgebungstemperatur gerührt, dann wurde dekantieren gelassen und anschließend die überstehende Flüssigkeit entfernt Die Analyse ergab einen Gehalt von auf dem so erhaltenen Feststoff fixierten bzw. gebundenen Magnesium von 22 ■ ΙΟ-3 mat-g/m2 an spezifischer Oberfläche. Der so erhaltene Feststoff wurde zunächst in 140 cm3 TiCl4 unter Rühren während 2 Stunden bei Umgebungstemperatur in Suspension überführt, anschließend nach Entfernung der ersten TiCU-Charge in demselben Volumen TiCl4 während 30 Minuten bei 120°C Schließlich wurde der erhaltene Katalysatorkomplex abgetrennt, mit Hexan bis zum Verschwinden von Chlorionen in der Waschflüssigkeit gewaschen und unter einem Strom von trockenem Stickstoff getfocknet Er enthielt 18 g Titan. 21 g Fluor, 65 g Chlor und 14 g Magnesium pro kg. Ein unter denselben Bedingungen wie die erste Reihe der Polymerisationsversuche (Beispiele 1 bis 8) mit 55 mg des Katalysatorkomplexes durchgeführter Polymerisationsversuch ermöglichte die Herstellung von 117 g Polyäthylen, dessen Schmelzindex 0,14 g/10 min und dessen Schmelzindex unter starker Belastung 11,03 g/10 mm betragen. Ihr Verhältnis belief sich daher auf etwa 79, und der Faktor Uw des Polyäthylens betrag 11. Die kataiytische Produktivität betrag 2100 g PA/g Katalysatorkomplex und die spezifische Aktivität 11700 g PÄ/h χ g Ti χ kg/cm2 C2H4.18.5 cm 3 of this solution, ie a volume containing about 0.4 g of magnesium, was gradually introduced into 100 cm 3 of a suspension containing 21 g of a fluorinated alumina prepared according to paragraph A of Examples 17 and 18 that so formed mixture 15 minutes at ambient temperature overnight, then decanting the supernatant liquid was allowed and then removed the analysis showed a content of on the so obtained solid, fixed or bound magnesium of 22 ■ ΙΟ- 3 mat-g / m 2 of specific surface area. The solid obtained in this way was first transferred into suspension in 140 cm 3 of TiCl 4 with stirring for 2 hours at ambient temperature, then after removal of the first TiCU charge in the same volume of TiCl 4 for 30 minutes at 120 ° C. Finally, the catalyst complex obtained was separated off, washed with hexane until chlorine ions disappeared in the washing liquid and dried under a stream of dry nitrogen. It contained 18 g of titanium. 21 g fluorine, 65 g chlorine and 14 g magnesium per kg. A polymerization test carried out under the same conditions as the first series of polymerization tests (Examples 1 to 8) with 55 mg of the catalyst complex made it possible to produce 117 g of polyethylene, its melt index 0.14 g / 10 min and its melt index under heavy loads 11.03 g / 10 mm. Their ratio was therefore about 79, and the U w factor of the polyethylene was 11. The catalytic productivity was 2100 g PA / g catalyst complex and the specific activity 11700 g PA / h g Ti χ kg / cm 2 C 2 H 4 .
Wenn man die Ergebnisse dieses Versuches mit denjenigen des Vergleichsversuches C vergleicht, ergibt sich wiederum, daß es bei Anwesenheit der erfindungsgemäß verwendeten Katalysatorkomplexe möglich ist, ein Polyäthylen mit einem vergleichbaren Schmelzindex und einem höheren Faktor Uw bei einem viel niedrigeren Verhältnis der Partialdrücke von Wasserstoff und Äthylen zu erhalten.If one compares the results of this experiment with those of the comparative experiment C, it turns out again that it is possible in the presence of the catalyst complexes used according to the invention, a polyethylene with a comparable melt index and a higher factor U w at a much lower ratio of the partial pressures of hydrogen and To obtain ethylene.
Zur Herstellung des in diesem Versuch verwendeten Katalysatorkomplexes wurde zunächst das in den Beispielen 1 bis 8 verwendete, hydratisierte Magnesiumchlorid auf 185°C bis zur Gewinnung des Monohydrates erhitzt 15,5 g auf diese Weise erhaltenes Magnesiumchloridmonohydrat wurden zu 85 g Titantetrabutylat hinzugegeben, und das Gemisch wurde 6 Stunden unter Rühren auf 13O0C erhitzt. Es wurde eine fast vollständige Auflösung des Magnesiumchlorids festgestellt In dem Gemisch betrag das Atomverhältnis Ti/Mg 2at-g/at-g mit ±10% Fehler als Folge von Verunreinigungen, welche die eingesetzten Verbindungen enthielten. Zu dem abgekühlten Gemisch wurden 300 cm3 Hexan hinzugegeben, und das Ganze wurde unter Rühren auf 900C während 1 Stunde erwärmt Die lösliche Fraktion des abgekühlten Gemisches wurde gewonnen; die Analyse ergab, daß sie 6,5 g Mg/1 enthieltTo prepare the catalyst complex used in this experiment, the hydrated magnesium chloride used in Examples 1 to 8 was first heated to 185 ° C. until the monohydrate was obtained 6 hours heated with stirring to 13O 0 C. Almost complete dissolution of the magnesium chloride was found. The atomic ratio of Ti / Mg 2at-g / at-g in the mixture was ± 10% as a result of impurities contained in the compounds used. 300 cm 3 of hexane were added to the cooled mixture, and the whole was heated to 90 ° C. for 1 hour with stirring. The soluble fraction of the cooled mixture was recovered; it was analyzed to contain 6.5 g Mg / l
20 g eines entsprechend Absatz A der Beispiele 17 und 18 hergestellten, fluorierten Aluminiumoxides wurden in 100 cm3 Hexan in Suspension überführt und anschließend mit 56 cm3 der löslichen Fraktion des oben beschriebenen Gemisches behandelt Die Herstellungsfolge des Katalysatorkomplexes ist dieselbe, wie sie in dem Beispiel 21 beschrieben wurde. Der erhaltene Feststoff enthielt 2,5 · ΙΟ-3 mg-Atome Mg/m2 an spezifischer Oberfläche. Der Katalysatorkomplex enthielt 24 g Titan, 23 g Fluor und 73 g Chlor sowie 11 g Magnesium pro kg. Ein unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 21 mit 52 mg des Katalysatorkomplexes durchgeführter Polymerisationsversuch ermöglichte die Herstellung von 69 g Polyäthylen mit einem Schmelzindex (1) von 0,18 g/10 min, einem Schmelzindex unter starker Belastung (2) von 10,67 g/10 min und einem Faktor Uw von 19. Das Verhältnis (2)/(l) ist daher etwa gleich 59. Die kataiytische Produktivität beträgt 1350 g PÄ/g Katalysatorkomplex und die spezifische Aktivität beläuft sich auf 5600 g PÄ/h χ g Ti χ kg/cm2 C2H4.20 g of a fluorinated aluminum oxide prepared according to paragraph A of Examples 17 and 18 were suspended in 100 cm 3 of hexane and then treated with 56 cm 3 of the soluble fraction of the mixture described above 21 was described. The solid obtained contained 2.5 · 3 mg atoms of Mg / m 2 on a specific surface. The catalyst complex contained 24 g titanium, 23 g fluorine and 73 g chlorine as well as 11 g magnesium per kg. A polymerization experiment carried out under the same conditions as in Example 21 with 52 mg of the catalyst complex made it possible to produce 69 g of polyethylene with a melt index (1) of 0.18 g / 10 min and a melt index under heavy loads (2) of 10.67 g / 10 min and a factor U w of 19. The ratio (2) / (l) is therefore approximately equal to 59. The catalytic productivity is 1350 g PA / g catalyst complex and the specific activity is 5600 g PA / h χ g Ti χ kg / cm 2 C 2 H 4 .
12 g eines wie im Absatz A der Beispiele 1 bis 8 hergestellten, aktivierten Aluminiumoxids wurde mit 24 cm3 einer Lösung behandelt welche 18 g/l Magnesiummethylat Mg(OCHs)2, in Methanol enthielt Die Behandlung wurde derart durchgeführt, daß das Reaktionsgemisch seinen pulverförmigen Charakter beibehielt Der erhaltene Feststoff wurde in Vakuum bei 500C während 1 Stunde getrocknet Sein Magnesiumgehalt betrag 1,1 - ΙΟ-3 mat-g/m2 an spezifischer Oberfläche. Dieser Feststoff wurde anschließend mit TiCl4, wie es im Absatz A der Beispiele 1 bis 8 beschrieben ist, behandelt Der erhaltene Katalysatorkomplex enthielt entsprechend der Analyse 20 g Titan, 90 g Chlor und 9,7 g Magnesium pro kg.12 g of an activated aluminum oxide prepared as in paragraph A of Examples 1 to 8 was treated with 24 cm 3 of a solution which contained 18 g / l magnesium methylate Mg (OCHs) 2 in methanol. The treatment was carried out in such a way that the reaction mixture was powdery Typical retained The resulting solid was dried in vacuo at 50 0 C for 1 hour His magnesium content amount 1.1 - 3 ΙΟ- mat-g / m 2 of specific surface area. This solid was then treated with TiCl 4 , as described in paragraph A of Examples 1 to 8. The catalyst complex obtained contained, according to the analysis, 20 g of titanium, 90 g of chlorine and 9.7 g of magnesium per kg.
Ein unter den allgemeinen, im Absatz B der Beispiele 1 bis 8 erwähnten Bedingungen, jedoch mit 102 mg des Katalysatorkomplexes und unter Partialdrücken von Äthylen bzw. Wasserstoff von 10 kg/cm2 bzw. 6 kg/cm2 One under the general conditions mentioned in paragraph B of Examples 1 to 8, but with 102 mg of the catalyst complex and under partial pressures of ethylene and hydrogen of 10 kg / cm 2 and 6 kg / cm 2, respectively
durchgeführter Polymerisationsversuch ermöglichte die Gewinnung von 71 g Polyäthylen mit einem Schmelzindex (1) von 0,19 g/10 min, einem Schmelzindex unter starker Belastung (2) von 12,65 g/10 min und einem Faktor Uw von 16. Das Verhältnis (2)/(l) beträgt daher etwa 67. Die katalytische Produktivität beträgt 700 g PÄ/g Katalysatorkomplex und die spezifische Aktivität beläuft sich auf 3500 g PÄ/h χ g Ti χ kg/cm2 C2H4.A polymerization test carried out enabled the production of 71 g of polyethylene with a melt index (1) of 0.19 g / 10 min, a melt index under heavy load (2) of 12.65 g / 10 min and a factor U w of 16. The ratio (2) / (l) is therefore about 67. The catalytic productivity is 700 g PA / g catalyst complex and the specific activity is 3500 g PA / h g Ti χ kg / cm 2 C 2 H 4 .
Dieses Beispiel betrifft die Copolymerisation von Äthylen mit Propylen und Buten-(l).This example concerns the copolymerization of ethylene with propylene and butene- (l).
Es wurde ein Katalysatorkomplex nach der Arbeitsweise der Beispiele 1 bis 8A hergestellt, wobei jedoch als aktiviertes Aluminiumoxid ein fluoriertes Aluminiumoxid verwendet wurde, wie es in den Beispielen 17 und 18, beschrieben ist.A catalyst complex was prepared according to the procedure of Examples 1 to 8A, but using as activated alumina a fluorinated alumina was used, as in Examples 17 and 18, is described.
Der auf diese Weise erhaltene Katalysatorkomplex enthielt 17 g Titan, 81 g Chlor, 23 g Fluor und 20 g Magnesium pro kg. Der Gehalt des erhaltenen Feststoffes an Magnesium vor der Behandlung bei 250° C belief sich auf 3,5 χ 10 -3 mg-Atome/m2.The catalyst complex obtained in this way contained 17 g of titanium, 81 g of chlorine, 23 g of fluorine and 20 g of magnesium per kg. The content of the obtained solid of magnesium prior to the treatment at 250 ° C was 3.5 χ 10-3 mg atoms / m 2.
Es wurden zwei Versuche zur Copolymerisation von Äthylen mit Propylen einerseits und n-Buten-(l) andererseits unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: There were two attempts to copolymerize ethylene with propylene on the one hand and n-butene- (l) on the other hand carried out under the following conditions:
— 1,5 1 Autoklav aus rostfreiem Stahl,- 1.5 1 stainless steel autoclave,
— Verdünnungsmittel: 0,5 1 Hexan,- diluent: 0.5 1 hexane,
— Temperatur: E5°C,- temperature: E5 ° C,
— Dauer: 1 Stunde,- Duration: 1 hour,
— Aktivator: 100 mg Triisobutylaluminium,- Activator: 100 mg triisobutyl aluminum,
— Äthylenpartialdruck: 10 kg/cm2.- Ethylene partial pressure: 10 kg / cm 2 .
Die besonderen Bedingungen für diese Versuche und die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle V zusammengestellt:The particular conditions for these experiments and the results obtained are given in Table V. compiled:
ComonomeresComonomer
Propylen n-Buten-(l)Propylene n-butene- (l)
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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