DE4126093A1

DE4126093A1 - Verfahren zur herstellung von ethylen(co)polymeren

Info

Publication number: DE4126093A1
Application number: DE4126093A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr Heinrich; Ludwig Dr Boehm; Hans-Albrecht Scholz
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1991-08-07
Filing date: 1991-08-07
Publication date: 1993-02-11
Also published as: KR930004339A; ES2099773T3; BR9203047A; DE59208047D1; AU654867B2; EP0526891B1; EP0526891A1; ZA925891B; US5292837A; AU2084692A; SG52625A1; JPH05194647A; KR100231668B1; CA2075429A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur (Co)-polymerisation von Ethylen zu grobkörnigen Polymerpartikeln mit enger Korngrößenverteilung und hoher Schütt dichte durch Einsatz von Katalysatorteilchen, die durch Nachbehandlung Ti(III)-haltiger Ziegler-Natta-Katalysatoren, deren Trägerkomponente ein Magnesiumalkoholat ist, mit Metallhalogeniden, insbesondere TiCl₄, erhalten werden.

Bekannt sind Verfahren zur Herstellung von Ti(III)-haltigen Ziegler-Natta-Katalysatoren, die als Trägerkomponente ein suspendiertes, ein gelöstes oder ein lösliches Magne siumalkoholat oder eine Gel-Dispersion eines Magnesiumalkoholats vorsehen (vgl. EP 3 02 242, EP 3 98 167, DE 33 25 221, DE 40 17 661). Diese Katalysatoren liefern bei der (Co-)polymerisation von Ethylen in der Regel Ethylen(co-)polymere mit enger Molmassenverteilung.

Die Aufgabe bestand darin, ein einfaches Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren zu finden, welche Polymere mit großem mittleren und einheitlichen Partikeldurch messer und mit hoher Schüttdichte herzustellen gestatten. Weiterhin sollten diese Polymere eine mittlere bis breite Molmassenverteilung (MFR 21,6/5 größer oder gleich 11) besitzen.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man ein Magnesiumalkoholat mit einer Übergangsmetall-, insbesondere Titanverbindung, und danach mit einer Aluminiumverbindung reagieren läßt, das Übergangsmetall zu einer niedrigeren Wertigkeitsstufe reduziert und das Reaktionsprodukt mit einem Metall halogenid nachbehandelt.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung eines Ethylenpolymers mit einheitlicher grober Partikelform und hoher Schüttdichte durch Polymerisation von Ethylen oder von Ethylen mit bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Monomeren, eines 1-Olefins der Formel R⁶-CH=CH₂, worin R⁶ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet, in Suspension, in Lö sung oder in der Gasphase, bei einer Temperatur von 20 bis 120°C und einem Druck von 2 bis 60 bar, in Gegenwart eines Katalysators bestehend aus dem Reak tionsprodukt eines Magnesiumalkoholats mit einer vierwertigen Titanverbindung und einer aluminiumorganischen Verbindung, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Polymerisation durchgeführt wird in Gegenwart eines Katalysators, welcher aus

a) dem Gesamtprodukt aus der Reaktion
- a1) eines in einem inerten Lösemittel gelösten, suspendierten oder als Gel dispergierten Magnesiumalkoholats der Formel I Mg(OR¹)(OR²) (I)worin R¹ und R² gleich sind und einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen oder einen Rest (CH₂)nOR³ bedeuten, wobei R³ ein Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen und n eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist, mi
- a2) einer vierwertigen Übergangsmetallverbindung der Formel II M¹X_m(OR⁴)_4-m (II)worin M¹ Titan, Zirkon oder Hafnium, R⁴ einen Alkylrest mit 1 bis 9 C-Atomen und X ein Halogentom bedeuten und m eine ganze Zahl von Null bis 4 ist, und
- a3) einer aluminiumorganischen Verbindung der Formel III AlR⁵_pX_3-p (III)worin R⁵ einen Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, X ein Halogenatom bedeuten und p eine Zahl von Null bis 3 ist, im Verhältnis Mg : M¹ : Al wie 1 zu 0,005 bis 10 zu 0,01 bis 4,
  Waschen des Feststoffes mit einem inerten Lösemittel, und Umsetzung mit
- a4) einem Metallhalogenid der Formel IV M²Cl₄ (IV)worin M² Titan, Silicium oder Zinn bedeutet oder BCl₃, im Verhältnis M¹ zu M² wie 1 zu 0,5 bis 100 und Waschen des Feststoffes mit einem inerten Lösemittel, und
b) einem Aluminiumtrialkyl mit 1 bis 6 C-Atomen in den Alkylresten oder dem Umsetzungsprodukt eines Aluminumtrialkyls oder Aluminiumdialkyl hydrids mit Isopren besteht.

Zur Herstellung der erfingungsgemäß einzusetzenden Mischkatalysatorkomponente wird ein Magnesiumalkoholat der Formel (I)

Mg(OR¹)(OR²) (I)

verwendet. In dieser Formel sind R¹ und R² gleich oder verschieden und bedeuten einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen, vorzugs weise 2 bis 10 C-Atomen, oder einen Rest -(CH₂)nOR⁶, wobei R⁶ ein C₁ bis C₄-, vor zugsweise C₁ bis C₂-Alkylrest und n einen ganze Zahl von 2 bis 6 ist.

Beispiele für derartige Magnesiumalkoholate sind

Magnesiumbis-methyloxid,
Magnesiumbis-ethyloxid,
Magnesiumbis-i-propyloxid,
Magnesiumbis-n-propyloxid,
Magnesiumbis-n-butyloxid,
Magnesium-(methoxy)-ethyloxid,
Magnesium-(ethoxy)-n-propyloxid,
Magnesiumbis-(2-methyl-1-pentyloxid),
Magnesiumbis-(2-methyl-1-hexyloxid),
Magnesiumbis-(2-methyl-1-heptyloxid),
Magnesiumbis-(2-ethyl-1-pentyloxid),
Magnesiumbis-(2-ethyl-1-hexyloxid),
Magnesiumbis-(2-ethyl-1-heptyloxid),
Magnesiumis-(2-propyl-1-heptyloxid),
Magnesiumbis-(2-methoxy-1-ethoxid),
Magnesiumbis-(3-methoxy-1-propyloxid),
Magnesiumbis-(4-methoxy-1-butyloxid),
Magnesiumbis-(6-methoxy-1-hexyloxid),
Magnesiumbis-(2-ethoxy-1-ethoxid),
Magnesiumbis-(3-ethoxy-1-propyloxid),
Magnesiumbis-(4-ethoxy-1-butyloxid),
Magnesiumbis-(6-ethoxy-1-hexyloxid),
Magnesiumbis-pentyloxid,
Magnesiumbis-hexyloxid.

Bevorzugt verwendet werden die einfachen Magnesiumalkoholate wie Magnesium diethylat, Magnesium-di-n-propylat und Magnesium-di-i-butylat.

Brauchbare Magnesiumalkoholate sind auch die Umsetzungsprodukte von Magne siummetall, Magnesiumalkylen oder Magnesiumalkoholaten mit Alkoholaten R¹OH (R¹ wie vorstehend). Bevorzugt von diesen Produkten ist das Umsetzungsprodukt ei nes Magnesiumalkoholats mit einem Alkohol R¹OH in Gegenwart von 0,02-0,2 mol-% Triethylaluminium (als Viskositätserniedriger) bei 100 bis 140°C.

Der Magnesiumalkoholat wird als Suspension, Lösung oder als Gel-Dispersion eingesetzt.

Das Magnesiumalkoholat wird zunächst mit einer vierwertigen Übergangsmetallver bindung der Formel II

M¹X_m(OR³)_4-m (II)

worin M¹ Titan, Zirkon oder Hafnium, vorzugsweise Titan oder Zirkon, R₃ einen Alkylrest mit 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 4 C-Atomen, und X ein Halogenatom, vor zugsweise Chlor, bedeutet, und m Null bis 4, vorzugsweise 2 bis 4 ist, umgesetzt. Die vierwertige Übergangsmetallverbindung der Formel II oder ein Addukt dersel ben mit einem Elektronendonator, beispielsweise Ester, Ether, Keton oder ähnli chem ist in Kohlenwasserstoffen löslich.

Beispielsweise seien genannt:
TiCl₄, TiCl₃(OC₂H₅), TiCl(OC₂H₅)₂, TiCl(OC₂H₅)₃, Ti(OC₂H₅)₄, TiCl₃(OC₃H₇), TiCl₂(OC₃H₇)₂, TiCl(OC₃H₇)₃, Ti(OC₃H₇)₄, Ti(OC₃H₇)₉, TiCl₂(OC₄H₉)₂, TiCl(OC₄H₉)₃, Ti(OC₄H₉)4, TiCl₃(OC₆H₁₃), TiCl₂(OC₆H₁₃)₂, TiCl(OC₆H₁₃)₃, Ti(OC₆H₁₃)₄, Ti(OC₉H₁₉)₄, TiBr₄, TiBr₃(OR³), TiBr₂(OR³)₂, TiBr(OR³)₃, TiJ₄, TiJ₃(OR³), TiJ₂(OR³)₂, TiJ(OR³)₃, ZrCl₄, ZrBr₄, ZrJ₄, Zr(OC₂H₅)₄, Zr(OC₃H₇)₄, Zr(OC₄H₉)₄, ZrCl₂(OC₃H₇)₂, vorzugsweise werden TiCl₄, ZrCl₄, Ti(OC₂H₅)₄, Ti(OC₃H₇)₄, Zr(OC₃H₇)₄, Ti(OC₄H₉)₄ und Zr(OC₄H₉)₄ verwendet. Be sonders bevorzugt ist TiCl₄.

Der dritte Reaktionspartner zur Herstellung der Katalysatorkomponente a ist eine alumuniumorganische Verbindung der Formel III

AlR⁴_pX_3-p (III)

worin R⁴ einen Alkylrest mit 1 bis 6, vorzugsweise 1 bis 4 C-Atomen, X ein Halo genatom, vorzugsweise Chlor, und p eine Zahl von Null bis 3, vorzugsweise 1 bis 2, oder das Umsetzungsprodukt von Aluminiumtrialkylen oder Aluminiumdialkylhydri den mit Dienen, vorzugsweise Isopren.

Geeignete aluminiumorganische Verbindungen sind:
Al(C₂H₅)₃, Al(C₂H₅)₂Cl, Al₂(C₂H₅)₃Cl₃, Al(C₂H₅)Cl₂, AlCl₃, Al(C₃H₇)₃, Al(C₃H₇)₂Cl, Al₂(C₃H₇)₃Cl₃, Al(C₃H₇)Cl₂, Al(C₄H₉)₃, Al(C₄H₉)₂Cl, Al₂(C₄H₉)₃Cl₃, Al(C₄H₉)Cl₂ sowie Mono- und Dihalogenide verschiedener Zusammensetzung. Vorzugsweise werden aus dieser Gruppe Al₂(C₂H₅)₃Cl₃ und Al(C₂H₅)₃ verwendet.

Die Bildung der Katalysatorkomponente a erfolgt auf folgenden möglichen Wegen, wobei jeder Reaktionspartner auch als Mehrzahl gleichartiger Verbindungen einge setzt werden kann.

2i) Zu einer Lösung, Dispersion oder Suspension des Magnesiumalkoholats wird die Lösung der Übergangsmetallverbindung gegeben und der entste hende Feststoff sodann mit einer aluminiumorganischen Verbindung der Formel III umgesetzt.
ii) Die Lösung oder Dispersion eines Magnesiumalkoholats und die Lösung der Übergangsmetallverbindung werden gleichzeitig in vorgeleg tes Lösemittel gegeben und die entstehende Suspension mit einer alumini umorganischen Verbindung der Formel III umgesetzt.
iii) Die Lösung oder Dispersion eines Magnesiumalkoholats, die Lösung der Übergangsmetallverbindung und eine aluminiumorganische Verbindung der Formel III werden gleichzeitig in vorgelegtem Dispergiermittel miteinander umgesetzt.
iv) Zu einer Lösung, Dispersion oder Suspension des Magnesiumalkoholats wird die Lösung der Übergangsmetallverbindung gegeben und der entste hende Feststoff gewaschen und sodann mit einer aluminiumorganischen Verbindung der Formel III umgesetzt.
v) Die Lösung oder Dispersion eines Magnesiumalkoholats und die Lösung der Übergangsmetallverbindung werden gleichzeitig in vorgelegtes Lösemittel gegeben und der entstehende Feststoff gewaschen und sodann mit einer aluminiumorganischen Verbindung der Formel III umgesetzt.

Weiterhin ist die Herstellung durch eine Kombination der Wege i) bis v) möglich.

Die Umsetzung des Magnesiumalkoholats mit der vierwertigen Übergangsmetall verbindung erfolgt bei einer Temperatur von -50 bis 150°C, vorzugsweise bei -20 bis 120°C, innerhalb von 0,1 bis 12 Stunden, vorzugsweise 0,13 bis 6 Stunden.

Die Umsetzung mit der aluminiumorganischen Verbindung erfolgt bei einer Tempe ratur von -50 bis 150°C, vorzugsweise bei -20 bis 130°C, besonders bevorzugt 20 bis 120°C, innerhalb von 0,1 bis 10 Stunden, vorzugsweise 0,25 bis 4 Stunden.

Als inerte Lösemittel für die vorgenannten Umsetzungen eignen sich aliphatische und cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe wie Butan, Pentan, Hexan, Heptan, Cyclohexan, Isooctan, sowie aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol und Xylol. Auch Benzin und hydrierte Dieselölfraktionen, die sorgfältig von Sauerstoff, Schwe felverbindungen und Feuchtigkeit befreit worden sind, können eingesetzt werden.

Magnesiumalkoholat, vierwertige Übergangsmetallverbindung (M¹) und aluminium organische Verbindung der Formel III werden im Verhältnis Mg : M¹ : Al wie 1 zu 0,05 bis 10 zu 0,01 bis 4, vorzugsweise 1 zu 0,08 bis 4 zu 0,02 bis 3 umgesetzt.

Im Anschluß an die Umsetzung wird die Suspension des Feststoffes 0 bis 48 Stunden, vorzugsweise 0,5 bis 16 Stunden, bei 80 bis 150°C, vorzugsweise 100 bis 120°C gerührt und danach solange gewaschen, bis die überstehende Mutterlauge Cl- und Ti (Zr, Hf)-Frei ist.

Der Feststoff wird anschließend mit einer chlorierenden Verbindung der Formel IV

M²Cl₄ (IV)

in welcher M² Ti, Si oder Sn ist oder BCl₃ im Verhältnis M¹ zu M² (bzw. B) wie 1 zu 0,2 bis 100, vorzugsweise 1 zu 1 bis 50, insbesondere 1 zu 1,5 bis 20, versetzt und 0,1 bis 100, vorzugsweise 0 bis 48, insbesondere 1 bis 30 Stunden bei einer Tem peratur von 50 bis 150°C gerührt. Danach wird die so gewonnene Katalysatorkom ponente a zur Entfernung löslicher Verbindungen mehrfach gewaschen.

Als Katalysatorkomponente b wird ein Aluminumtrialkyl mit 1 bis 6 C-Atomen in den Alkylresten, wie z. B. Triethylaluminium, Triisobutylaluminium, Triisohexylaluminium oder das als Aluminiumisoprenyl bekannte Umsetzungsprodukt eines Aluminium trialkyls oder -dialkylhydrids mit Isopren verwendet. Bevorzugt sind Triethylalumini um und Aluminiumisoprenyl.

Es ist möglich, die Katalysatorkomponenten a mit einem Aluminiumtrialkyl vorzuakti vieren. Dadurch wird die Lagerfähigkeit der Komponente bis zur Polymerisation verbessert und die Polymerisationsaktivität gesteigert. Zum Beginn der Polymerisa tion findet dann die eigentliche Aktivierung mit der Komponente b statt.

Die Polymerisation wird ein- oder zweistufig, vorzugsweise als Suspensionspoly merisation, in einem inerten Dispergiermittel durchgeführt. Als Dispergiermittel sind die gleichen organischen Lösemittel geeignet, wie sie zur Herstellung der Katalysa torkomponente a beschrieben wurden. Die Polymerisation in der Gasphase ist je doch auch möglich.

Die Polymerisationstemperatur beträgt 20 bis 120, bevorzugt 70 bis 90°C; der Druck liegt im Bereich von 2 bis 60, vorzugsweise 4 bis 20 bar.

Für den Fall, daß die Reaktion zweistufig durchgeführt wird, liegt das Mengenver hältnis der in den Stufen 1 und 2 jeweils gebildeten Polyolefine im Bereich von 30 zu 70 bis 70 zu 30.

Mit dem erfindungsgemäß verwendeten Katalysatorsystem wird Ethylen oder Ethy len mit bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmonomermenge, eines 1-Olefins der Formel R⁷-CH=CH₂, worin R⁷ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 10 C-Atomen, bedeutet, polymerisiert. Beispiele sind Propylen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Octen, 4-Methylpenten-1. Vorzugswei se werden Propylen, 1-Buten und 1-Hexen eingesetzt. Dabei wird das Comonome re vorzugsweise in der ersten Stufe, in welcher ein Polymerisat mit der höheren Molmasse entsteht, eingeführt.

Das Gesamtpolymerisat aus der zweiten Stufe wird in bekannter Weise vom Disper giermittel abgetrennt und getrocknet.

Kennzeichnend für die Katalysatorkomponente a ist ein gegenüber dem Stand der Technik erhöhtes Cl/Übergangsmetall-Verhältnis und im Falle der Umsetzung mit TiCl₄ ein erhöhter Titangehalt, wobei der Gehalt an Ti³⁺ (Zr³⁺, Hf³⁺) nicht reduziert wird. Dadurch ist eine Steigerung der mmol-Aktivität des Katalysators verbunden. Die zusätzliche Fixierung von Titan(IV)verbindungen bedingt eine Steigerung der Gramm-Aktivität (kg PE/g Komponente a), dadurch eine Erhöhung des mittleren Korndurchmessers und eine Verbreiterung der Molmassenverteilung.

Die Korngrößenverteilung des Polymeren ist in hohem Maße einheitlich.

Die Molmasse der Polyolefine wird effizient durch Wasserstoff geregelt.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern.

Es bedeuten:

KZA_red
Reduzierte Katalysator-Zeit-Aktivität
MFI 190/5	Schmelzindex nach DIN 53 735, gemessen bei 190°C und einer Belastung von 5 kg
MFI 190/15	gemessen bei 190°C bei einer
MFI 190/21,6	Belastung von 15 bzw. 21,6 kg
MFR 15/5	MFI 190/15/MFI 190/5
MFR 21,6/5	MFI 190/21,6/MFI 190/5
d₅₀	mittlere Teilchengröße, erhalten durch Siebfraktionierung
SD	Schüttdichte, gemessen nach DIN 53 468
Cl_korr.	Cl-2 Mg
VZ	Viskositätszahl nach ISO/r 1191

Vergleichsbeispiel A Herstellung der Katalysatorkomponente a₀

In einem 2-dm³-Reaktor mit Rührer, Thermometer und Tropftrichter wurden 114,4 g Mg(OC₂H₅)₂ und 1 dm³ Dieselöl vorgelegt. In 6 h wurden bei 90°C 500 cm³ TiCl₄ zudosiert. Anschließend wurde das weiße Produkt mehrmals gewaschen, bis der Ti-Gehalt der Suspension kleiner als 5 mmol/dm³ war. Die Suspension wurde an schließend mit 80 cm³ einer 1-molaren Lösung von Triethylaluminium in Dieselöl versetzt und 12 h bei 120°C gerührt. Der braunschwarze Feststoff wurde abge trennt und viermal mit 0,5 dm³ Dieselöl gewaschen.
Analyse: Mg : Ti : Cl = 1 : 0,065 : 2,102; Ti³⁺/Ti⁴⁺ = 0,98; Cl_korr./Ti = 1,57.

Vergleichsbeispiel B Polymerisation von Ethylen

Ein Teil der Suspension von Vergleichsbeispiel A wurde mit dem Dieselöl auf eine Ti-Konzentration von 0,01 mol/dm³ verdünnt. In einem 1,5-dm³-Stahlautoklaven, der mit 750 cm³ Dieselöl beschickt wurde, wurden bei 85°C unter N₂-Überlagerung 3 cm³ einer 1-molaren Triethylaluminium-Lösung und 1 cm³ der verdünnten Suspen sion gegeben. Danach wurde der Autoklav zweimal mit Wasserstoff gespült und 2,15 bar Wasserstoff sowie 4,85 bar Ethylen aufgedrückt. Der Gesamtdruck von 7 bar wurde über 2 h gehalten, indem das verbrauchte Ethylen nachdosiert wurde. Die Polymerisation wurde durch Entspannen der Gase abgebrochen und das Poly mer durch Filtration und Trocknung vom Dispergiermittel abgetrennt. Es wurden 208 g Polyethylen mit einem MFI 190/5 von 1,1 g/10 min und einem MFR 21,6/5 von 10,2 gebildet. Dies entspricht einer KZA_red von 2144 g/mmol Ti · bar · h bzw. einer KA von 12,6 kg PE/g Komponente a. Das Pulver hatte eine Schüttdichte von 360 g/dm³ und einen Feinkornanteil<100 µm von 8 Gew.-%. Die mittlere Korn größe d₅₀ betrug 197 µm.

Beispiel 1 Herstellung der Katalysatorkomponente a

153,8 cm³ (10 mmol Ti) der Suspension der Katalysatorkomponente a₀ von Ver gleichsbeispiel A wurde in einen 250-cm³-Reaktor überführt und bei 120°C mit 8,8 cm³ TiCl₄ versetzt. Die Mischung wurde bei dieser Temperatur 5 h gerührt und anschließend bei 70°C sechsmal mit 200 cm³ Dieselöl gewaschen (Ti in der Mutter lauge<1 mmol/dm³).
Analyse: Mg : Ti : Cl = 1 : 0,108: 2,253; Ti³⁺/Ti⁴⁺ = 0,57; Cl_korr./Ti = 2,34.

Die Polymerisation von Ethylen erfolgte entsprechend Vergleichsbeispiel B. Man erhielt 219 g Polyethylen mit einem MFI 190/5 von 0,92 g/10 min und einem MFR 21,6/5 von 13,4. Dies entspricht einer KZA_red von 2257 g/mmol Ti · bar · h bzw. einer KA von 20,7 kg PE/g Komponente a. Das Pulver hatte eine Schüttdichte von 360 g/ dm³ und einen Feinkornanteil von 4 Gew.-%. Die mittlere Korngröße d₅₀ betrug 237 µm.

Vergleichsbeispiel C

In einem 4-dm³-Reaktor wurden 228,8 g Mg(OEt)₂ von Nippon Soda und 1600 cm³ Dieselöl mit einem Hochgeschwindigkeitsrührer (Ultra-Turrax der Fa. IKA) in 24 h bei Raumtemperatur und unter Argonüberlagerung dispergiert. 180 cm³ der 1,11- molaren Suspension wurden in 4 h bei 85°C mit 200 cm³ einer 0,3-molaren TiCl₄- Lösung im Dieselöl und in 2 h bei 110°C mit 200 cm³ einer 0,8-molaren Al₂Et₃Cl₃- Lösung im Dieselöl umgesetzt. Anschließend wurde der Ansatz noch 1 h bei 110°C gerührt. Danach wurde die Suspension bei 110°C filtriert und viermal mit 400 cm³ heißem Dieselöl gewaschen. Das rotbraune Produkt wurde in 200 cm³ kaltem Dieselöl aufgenommen.

Die Analysenergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

Die Polymerisation von Ethylen erfolgte entsprechend Vergleichsbeispiel B, allerdings bei 2 bar H₂ und 5 bar C₂H₄. Die Polymerisationsergebnisse sowie die verwende ten Katalysator- und Co-Katalysatormengen sind in Tabelle 3 wiedergegeben.

Vergleichsbeispiel D

In einem 4-dm³-Reaktor wruden 228,8 g Mg(OEt)₂ und 1600 cm³ Dieselöl mit einem Hochgeschwindigkeitsrührer (Ultra-Turrax der Fa. IKA) in 20 h bei Raumtemperatur und unter Argonüberlagerung dispergiert. 180 cm³ der 1,11-molaren Suspension wurden in 4 h bei 85°C mit 220 cm³ einer 0,3-molaren TiCl₄-Lösung im Dieselöl und in 2 h bei 130°C mit 200 cm³ einer 0,8-molaren Al₂Et₃Cl₃-Lösung im Dieselöl umge setzt. Anschließend wurde der Ansatz noch 1 h bei 110°C gerührt. Danach wurde die Suspension bei 25°C fünfmal mit 400 cm³ Dieselöl gewaschen und das dunkelbraune Produkt in 200 cm³ Dieselöl aufgenommen. Die Analysenergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

Die Polymerisation von Ethylen erfolgte entsprechend Vergleichsbeispiel B, allerdings bei 2 bar H₂ und 5 bar C₂H₄. Die Polymerisationsergebnisse sowie die verwendeten Katalysator- und Co-Katalysatormengen sind in Tabelle 3 wiedergege ben.

Vergleichsbeispiel E

In einem 4-dm³-Reaktor wurden zu 800 cm³ Dieselöl innerhalb von 1 h bei 25°C gleichzeitig 800 cm³ einer 0,5-molaren Lösung von Magnesium-2-methylpentyloxid in Dieselöl, 400 cm³ einer 0,3-molaren Lösung von TiCl₄ in Dieselöl und 400 cm³ einer 0,8-molaren Lösung von Al₂Et₃Cl₃ in Dieselöl zudosiert. Anschließend wurde der Ansatz mit 400 cm³ Dieselöl verdünnt und auf 110 °C erhitzt und 2 h bei dieser Temperatur gerührt. Die Suspension wurde bei 100°C filtriert und das rotbraune Produkt zweimal mit 800 cm³ heißem Dieselöl gewaschen.

Die Analysenergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

Vergleichsbeispiel F

In einem 4-dm³-Reaktor wurden zu 1000 cm³ Dieselöl innerhalb von 1 h bei 25°C gleichzeitig 1500 cm³ einer 0,4-molaren Lösung von Magnesium-2-methylpentyloxid in Dieselöl, 500 cm³ einer 0,36-molaren Lösung von TiCl₄ in Dieselöl und 500 cm³ einer 0,06-molaren Lösung von Al₂Et₃Cl₃ in Dieselöl zudosiert. Anschließend wurde das Gemisch mit 300 cm³ Dieselöl verdünnt, auf 120°C erhitzt und 3 h bei dieser Temperatur gerührt. Die Suspension wurde bei 100°C filtriert, das rotbraune Pro dukt zweimal mit 1 dm³ heißem Dieselöl gewaschen und in 1,5 dm³ Dieselöl aufge nommen.

Die Analysenergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

Beispiele 2 bis 15 Herstellung der Komponente a

Die Herstellung der Komponente a erfolgte analog zu Beispiel 1. Die Art und Men ge der vorgelegten Komponente a₀, die Menge an TiCl₄ bzw. Halogenierungsmittel sowie die Zeit und die Temperatur, bei welcher die Umsetzung stattfand, sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Die Analysenergebnisse sind in Tabelle 2 und die Poly merisationsergebnisse sind in Tabelle 3 aufgelistet.

Tabelle 1

Tabelle 2

Analysenergebnisse der gewaschenen Komponenten a₀ bzw. a

Tabelle 3

Testpolymerisationen: 2 h, 85°C, 2 bar H₂, 5 bar C₂H₄

Tabelle 3 (Fortsetzung)

Testpolymerisationen: 2 h, 85°C, 5 bar H₂, 2 bar C₂H₄

Beispiel 16

100 dm³ Dieselöl wurden in einem 150 dm³ Reaktor vorgelegt und dieser viermal mit 2 bar Wasserstoff gespült. Danach wurden 50 mmol Isoprenylaluminium und 5,9 cm³ (0,5 mmol Ti) der Dispersion der Komponente b (Beispiel 9) eingefüllt und 0,75 bar Wasserstoff aufgedrückt. Bei einer Temperatur von 85°C wurde Ethylen mit einer Rate von 6 kg/h eingeleitet. Es wurde soviel Wasserstoff nachdosiert, daß während der gesamten Polymerisation der H₂-Gehalt im Gasraum 30 Vol.-% betrug. Nach 315 min und einem Enddruck von 8,2 bar wurde die Polymerisation durch Entspannen beendet. Die Suspension wurde filtriert und das Polyethylenpulver durch Überleiten von heißem Stickstoff getrocknet.

Es wurden 31,6 kg Polyethylen mit einer Dichte von 0,958 g/cm³ erhalten. Dies entspricht einer Kontaktaktivität von 151,7 kg Polyethylen/g Komponente a bzw. 1319 kg Polyethylen/g Ti. Das Polyethylenpulver hatte einen MFI 190/5 von 0,86, einen MFR 21,6/5 von 14,5, eine Schüttdichte von 340 g/dm³ und einen mittleren Korndurchmesser von 610 µm. Der Feinanteil<100 µm war kleiner 1%.

Beispiel 17

Die Herstellung erfolgte analog zu Beispiel 1 mit 10 mmol Ti enthaltender Suspension aus Vergleichsbeispiel C und 50 mmol TiCl₄ in 2 h bei einer Temperatur von 80°C.
Analyse: Mg : Ti : Cl = 1 : 0,565 : 3,485;
Ti³⁺/Ti⁴⁺ = 0,53; Cl_korr./Ti = 2,63.

Copolymerisation von Ethylen mit 1-Buten

100 dm³ Dieselöl wurden in einem 150 dm³ Reaktor vorgelegt und dieser viermal mit 2 bar Wasserstoff gespült. Danach wurden 50 ml Isoprenylaluminium und 7,2 cm³ (0,6 mmol Ti) der Dispersion der Komponente a eingefüllt und 0,75 bar Wasserstoff aufgedrückt. Bei einer Temperatur von 80°C wurden 100 cm³ 1-Buten eingefüllt und Ethylen mit einer Rate von 6 kg/h eingeleitet. Es wurde soviel Was serstoff nachdosiert, daß während der gesamten Polymerisation der H₂-Gehalt im Gasraum 30 Vol.-% betrug. Innerhalb von 2 h wurden zusätzliche 1100 cm³ Buten eingeleitet. Nach 165 min und einem Enddruck von 8,5 bar wurde die Polymerisa tion durch Entspannen beendet. Die Suspension wurde filtriert und das Polyethy lenpulver durch Überleiten von heißem Stickstoff getrocknet.

Es wurden 17,2 kg Polyethylen erhalten. Dies entspricht einer Kontaktaktivität von 598 kg Polyethylen/g Ti. Das Polyethylenpulver hatte einen MFI 190/5 von 3,28 dg/ min, einen MFR 21,6/5 von 11,0, eine Schüttdichte von 360 g/dm³ und einen mittleren Korndurchmesser von 430 µm. Der Feinanteil<100 µm war kleiner 2%. Die Dichte betrug 0,951 g/cm³.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Ethylenpolymers mit einheitlicher grober Partikelform und hoher Schüttdichte druch Polymerisation von Ethylen oder von Ethylen mit bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Mono meren, eines 1-Olefins der Formel R⁶-CH=CH₂, worin R⁶ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen bedeutet, in Suspension, in Lösung oder in der Gasphase, bei einer Temperatur von 20 bis 120°C und einem Druck von 2 bis 60 bar, in Gegenwart eines Katalysators beste hend aus dem Reaktionsprodukt eines Magnesiumalkoholats mit einer vier wertigen Übergangsmetallverbindung und einer aluminiumorganischen Ver bindung, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation durchgeführt wird in Gegenwart eines Katalysators, welcher aus
- a) dem Gesamtprodukt aus der Reaktion
  - a1) eines in einem inerten Lösemittel gelösten, suspendierten oder als Gel dis pergierten Magnesiumalkoholats der Formel I Mg(OR¹)(OR²) (I)worin R¹ und R² gleich sind und einen unverzweigten oder verzweigten Alkyl rest mit 1 bis 20 C-Atomen oder einen Rest(CH₂)nOR³ bedeuten, wobei R³ ein Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen und n eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist, mit
  - a2) einer vierwertigen Übergangsmetallverbindung der Formel II M¹X_m(OR⁴)_4-m (II)worin M¹ Titan, Zirkon oder Hafnium, R⁴ einen Alkylrest mit 1 bis 9 C-Atomen
    und X ein Halogenatom bedeuten und m eine ganze Zahl von Null bis 4 ist, und
  - a3) einer aluminiumorganischen Verbindung der Formel III AlR⁵_pX_3-p (III)worin R⁵ einen Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, X ein Halogenatom bedeuten und p eine Zahl von Null bis 3 ist, im Verhältnis Mg : M¹ : Al wie 1 zu 0,05 bis 10 zu 0,01 bis 4,
    Waschen des Feststoffes mit einem inerten Lösemittel, und Umsetzung mit
  - a4) einem Metallhalogenid der Formel IV M²Cl₄ (IV)worin M² Titan, Silicium oder Zinn ist, oder BCl₃ im Verhältnis M¹ zu M² bzw. B wie 1 zu 0,2 bis 100 und Waschen des Feststoffes mit einem inerten Löse mittel, und
- b) einem Aluminiumtrialkyl mit 1 bis 6 C-Atomen in den Alkylresten oder dem Umsetzungsprodukt eines Aluminiumtrialkyls oder Aluminiumdialkyl hydrids mit Isopren besteht.