DE1520750C - Process for the polymerization of olefin oxides - Google Patents
Process for the polymerization of olefin oxidesInfo
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Description
Was die für die Polymerisation von Olefinoxiden zu verwendenden Katalysatoren betrifft, wurden bisher Friedel-Crafts-Verbindungen wie Bortrifluorid, Zinntetrachlorid und Zinkchlorid sowie Säuren, Alkalien und Erdalkalicarbonate verwendet. Kürzlich ist von Metallhalogeniden, wie Ferrichkmd, Metallalkoxiden und Metallalkylverbindungen berichtet worden.As for the catalysts to be used for the polymerization of olefin oxides, there have been hitherto Friedel-Crafts compounds such as boron trifluoride, tin tetrachloride and zinc chloride as well as acids and alkalis and alkaline earth carbonates are used. Recently, metal halides, such as ferric, metal alkoxides and metal alkyl compounds have been reported.
Unter diesen Katalysatoren weisen diejenigen, welche dafür bekannt sind, Olefinoxidpolymere hervorragender Eigenschaften ergeben zu können und welche gegenwärtig gewerbsmäßig verwendet werden, verschiedene Nachteile auf, welche unter anderem darin bestehen, daß ihre Bereitung kompliziert ist, daß sie schwierig zu handhaben sind und daß sie eine höhere Reinheit des Monomeren und anderer Reaktionsteilnehmer erfordern.Among these catalysts, those known to be more excellent in olefin oxide polymers Properties and which are currently in commercial use, various Disadvantages, which include the fact that their preparation is complicated that they are difficult to handle and that they have a higher purity of the monomer and other reactants require.
Aus der britischen Patentschrift 646 292 ist die Verwendung von Alkaliphosphaten als Katalysatoren für die Olefinoxidpolymerisation bekannt.From British Patent 646 292 is the use of alkali metal phosphates as catalysts for the olefin oxide polymerization is known.
Alkaliphosphate besitzen aber nur eine geringe katalytische Wirksamkeit. In ihrer Gegenwart verläuft die Polymerisation nicht nur recht langsam, sondern es entstehen auch lediglich verhältnismäßig niedermolekulare Polymere, die zudem ein recht unterschiedliches Molekulargewicht besitzen. Der Polymerisationsverlauf ist also nicht reproduzierbar, weshalb man auch auf größere Schwierigkeiten stößt, wenn Polymerenprodukte gleichbleibender Eigenschaften hergestellt werden sollen.However, alkali phosphates have only a low catalytic effectiveness. Runs in her presence the polymerization is not only very slow, but also only relatively low molecular weight Polymers that also have very different molecular weights. The course of the polymerization is therefore not reproducible, which is why one encounters greater difficulties when Polymer products with constant properties are to be produced.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Polymerisation von Olefinoxiden läßt sich unter Verwendung eines Katalysators ausführen, welcher leicht herzustellen und zu handhaben ist und im Vergleich mit den herkömmlichen Katalysatoren eine nicht so sorgfältige Reinigung des Monomeren und anderer Reaktionsteilnehmer erfordert. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich kontinuierlich ausführen. Die physikalischen Eigenschaften des Polymerenprodukts lassen sich weitgehend durch Veränderung der Herstellungsbedingungen der anwesenden Katalysatoren steuern.The process of the invention for the polymerization of olefin oxides can be used run a catalyst which is easy to manufacture and handle and compared to the conventional catalysts do not so carefully purify the monomer and others Respondent required. The process according to the invention can be carried out continuously. the Physical properties of the polymer product can be largely determined by changing the manufacturing conditions of the catalysts present.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Polymerisation von Olefinoxiden ist dadurch gekennzeichnet, daß man Äthylenoxid, Propylenoxid, Epichlorhydrin, Stvroloxid oder andere Olefinoxide mit bis zu 9 Kohlenstoffatomen im Molekül mit einem Katalysator in Berührung bringt, welcher aus einem Metallsalz von Oxisäuren des Phosphors der allgemeinen Zusammensetzungsformel HwMxPOj, zusammengesetzt ist, worin M von den Metallen der Gruppe IV bis VIII des Periodischen Systems und deren Metalloxidgruppierungen (sauerstoffhaltige Metallradikale) ausgewählt ist, w eine Zahl niedriger als 3, χ eine Zahl höher als 0, jedoch nicht höher als 3, und y -eine Zahl nicht niedriger als 2,0, jedoch nicht höher als 4 ist.The process according to the invention for the polymerization of olefin oxides is characterized in that ethylene oxide, propylene oxide, epichlorohydrin, styrene oxide or other olefin oxides having up to 9 carbon atoms in the molecule are brought into contact with a catalyst which is composed of a metal salt of oxyacids of phosphorus of the general composition formula H w M x POj, is composed, where M is selected from the metals of Group IV to VIII of the Periodic Table and their metal oxide groupings (oxygen-containing metal radicals), w is a number lower than 3, χ a number higher than 0, but not higher than 3, and y -a number not lower than 2.0 but not higher than 4.
Der im erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendende, im wesentlichen aus einem Metallphosphat oder einem Metallphosphit zusammengesetzte Katalysator kann irgendeines der Metallsalze der Oxisäuren des Phosphors, z. B. der Metallsalze der Ortho-, Meta-, Hypo-, Pyro-, Polymeta- und anderer Phosphate und Phosphite sein. M kann ein Metall oder eine der Metalloxidgruppierungen, wie Vanadyl-(VO), Chromyl-(CrO2), Neptunyl-(NpO,)· Plutonyl-(PuO2), Titanyl-(TiO), Zirkonyl - (ZrO) oder Hafnyl - (HfO) sein.The catalyst to be used in the process of the invention, composed essentially of a metal phosphate or a metal phosphite, can be any of the metal salts of the oxyacids of phosphorus, e.g. B. the metal salts of ortho-, meta-, hypo-, pyro-, polymeta- and other phosphates and phosphites. M can be a metal or one of the metal oxide groups such as vanadyl (VO), chromyl (CrO 2 ), neptunyl (NpO,) · plutonyl (PuO 2 ), titanyl (TiO), zirconyl (ZrO) or hafnyl - (HfO) be.
Neben den Phosphaten und Phosphiten, deren chemische Zusammensetzung bekannt ist, können andere durch Reaktion von Phosphorsäure, phosphoriger Säure, einem Phosphat oder einem Phosphit mit eiaermetallischen Verbindung (wie Halogenid, Oxihalogenid, Oxid, Nitrat oder Sulfat) hergestellte Verbindungen verwendet werden, sogar wenn ihre chemische Zusammensetzung oder kristalline Struktur nicht offensichtlich bekannt ist. Solche Phosphate besitzen oftmals w-, x- und y-Werte, welche in der oben definierten allgemeinen Zusammensetzungsformel nicht genau ganzzahlig sind.In addition to the phosphates and phosphites, the chemical composition of which is known, other compounds produced by the reaction of phosphoric acid, phosphorous acid, a phosphate or a phosphite with a metallic compound (such as halide, oxyhalide, oxide, nitrate or sulfate) can be used, even if their chemical composition or crystalline structure is not obviously known. Such phosphates often have w, x and y values which are not exactly integers in the general composition formula defined above.
Beispielsweise wird eine gebildete Verbindung so, wie sie durch Reaktion des Halogenids oder Oxihalogenids eines Metalls der Gruppe IV bis VIII mit einem wasserlöslichen Phosphat- oder Phosphitsalz in einem wäßrigen Medium ausfällt, abgetrennt, gut mit Wasser gewaschen, getrocknet, wenn gewünscht gebrannt und im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet. Zu typischen Beispielen solcher Verbindungen zählen das Phosphat'des Titans (Zusammensetzung und Struktur nicht klar) oder Zirkonpyrophosphat (ZrP2O7). Oder man verwendet eine Verbindung, welche durch Reaktion eines Metalloxids mit Phosphorsäure gebildet wird, wobei Vanadylorthophosphat (VO · PO4), Zirkonylpyrophosphat ((ZrO)2P2O7), Chrommetaphosphat (CrPO3) typische Beispiele sind. Beispiele für Verbindungen, welche durch Reaktion eines Metallnitrats mit Phosphorsäure oder einem Phosphat gebildet werden, sind Phosphate des Mangans (Mn2P2O7), Thoriums (ThP2O7) und Urans ((UO2)2P2Ö7). Ein Beispiel für Verbindungen, welche durch Reaktion eines Metallsulfats mit einem Phosphat gebildet werden, ist Chromphosphat (Cr(PO3)3). In den in der Erfindung verwendeten Metallphosphaten und -phosphiten kann M in der Formel ein einziges oder mehr als eine Art der Metalle und Metalloxidgruppierungen sein.For example, a compound formed as it is precipitated by the reaction of the halide or oxyhalide of a metal from Group IV to VIII with a water-soluble phosphate or phosphite salt in an aqueous medium, separated off, washed well with water, dried, if desired, calcined and in the invention Method used. Typical examples of such compounds include the phosphate of titanium (composition and structure not clear) or zirconium pyrophosphate (ZrP 2 O 7 ). Or a compound is used which is formed by the reaction of a metal oxide with phosphoric acid, vanadyl orthophosphate (VO · PO 4 ), zirconyl pyrophosphate ((ZrO) 2 P 2 O 7 ), chromium metaphosphate (CrPO 3 ) being typical examples. Examples of compounds that are formed by the reaction of a metal nitrate with phosphoric acid or a phosphate are phosphates of manganese (Mn 2 P 2 O 7 ), thorium (ThP 2 O 7 ) and uranium ((UO 2 ) 2 P 2 Ö 7 ) . An example of compounds which are formed by the reaction of a metal sulfate with a phosphate is chromium phosphate (Cr (PO 3 ) 3 ). In the metal phosphates and phosphites used in the invention, M in the formula may be one or more than one kind of the metals and metal oxide moieties.
Daher kann die Zusammensetzung des im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Katalysators .gemäß der Art und des Typs des Phosphats und gemäß der Herstellungsbedingungen, wie auch gemäß der Mengenverhältnisse der Reaktionsteilnehmer variieren. Außerdem können die Kristalleigenschaften gemäß den Brennbedingungen variieren. Demzufolge sind die Polymerisationsgeschwindigkeit wie auch die Eigenschaften des polymeren Produkts in Abhängig-Therefore, the composition of the catalyst used in the process according to the invention .according to the kind and type of phosphate and according to the manufacturing conditions, as well as according to the proportions of the reactants vary. In addition, the crystal properties vary according to the firing conditions. Accordingly, the rate of polymerization is as well as the Properties of the polymer product depending on
keit von der Variation des verwendeten Katalysators unterschiedlich.depending on the variation of the catalyst used.
Der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Metallphosphat- und phosphitkatalysator befindet sich vorzugsweise in trockenem Zustand. Wenn gewünscht, wird der Katalysator bei einer Temperatur von 100 bis 15000C, vorzugsweise 100 bis 10000C gebrannt. Die Temperatur, bei welcher der Katalysator gebrannt wird, scheint mit dem Polymerisationsgrad des Produkts in Beziehung zu stehen. Beispiels- weise ergibt eine höhere Brenntemperatur einen höheren Polymerisationsgrad von Polyäthylenoxid, wenn Äthylenoxid unter Verwendung eines Zirkonphosphats polymerisiert wird. Auf diese Weise können PoIyolefinoxide in verschiedenem Zustand von flüssigem, fettigem, wachsartigem, hornartigem bis zu harzartigem nur durch die Auswahl der Brenntemperatur erzeugt werden. Diese Tatsache ist ein bemerkenswerter Vorteil bzw. ein bedeutendes Merkmal der Erfindung im Vergleich zum herkömmlichen Katalysator, z. B. Strontiumcarbonat, bei welchem der zulässige Brenntemperaturbereich sehr eng und die Lenkung der Eigenschaften des Produkts durch den Katalysator schwierig ist.The metal phosphate and phosphite catalyst used in the process according to the invention is preferably in the dry state. If desired, the catalyst is burned at a temperature of 100 to 1500 ° C., preferably 100 to 1000 ° C. The temperature at which the catalyst is fired appears to be related to the degree of polymerization of the product. For example, a higher firing temperature results in a higher degree of polymerization of polyethylene oxide when ethylene oxide is polymerized using a zirconium phosphate. In this way, polyolefin oxides in various states from liquid, fatty, waxy, horny to resinous can be produced only by selecting the firing temperature. This fact is a remarkable advantage or feature of the invention compared to the conventional catalyst, e.g. B. strontium carbonate, in which the permissible firing temperature range is very narrow and the control of the properties of the product by the catalyst is difficult.
Wenn gewünscht, kann der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Katalysator auf einem Träger wie Kieselerde, Aluminiumoxid, Kieselerde-Aluminiumoxid und verschiedenen Tonsorten bereitet werden. If desired, the catalyst used in the process of the invention can be supported such as silica, alumina, silica-alumina, and various kinds of clay.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Katalysatoren besitzen vergleichsweise eine längere Wirksamkeitsdauer, weil sie die Polymerisationsreaktion infolge der orientierenden Adsorption des Monomeren auf der festen Oberfläche katalysieren. Darüber hinaus können, wenn gewünscht, die Katalysatoren durch bloßes Abtrennen vom Produkt und Brennen regeneriert und wiederverwendet werden. Auch diese Tatsachen sind Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung.The catalysts used in the process according to the invention are comparatively longer Effective time because it initiates the polymerization reaction as a result of the orienting adsorption of the monomer catalyze on the solid surface. In addition, if desired, the catalysts can be regenerated and reused simply by separating from the product and firing. These too Facts are advantages and features of the present invention.
Zu Olefinoxiden, welche erfindungsgemäß polymerisiert werden, zählen Äthylenoxid, Propylenoxid, Epichlorhydrin, Styroloxid und andere mit bis zu 9 C-Atomen im Molekül. Von diesen zeigen Äthylenoxid und Propylenoxid die bemerkenswertesten Eigenschäften der Erfindung und ergeben vorzügliche Resultäte. Olefin oxides which are polymerized according to the invention include ethylene oxide, propylene oxide, Epichlorohydrin, styrene oxide and others with up to 9 carbon atoms in the molecule. Of these, show ethylene oxide and propylene oxide have the most remarkable properties of the invention and give excellent results.
Die erfindungsgemäße Polymerisation kann vorteilhaft ohne Lösungsmittel als Blockpolymerisation ausgeführt werden. Jedoch kann die Polymerisation auch in Lösung, Suspension oder Dispersion ausgeführt werden. Bei letztgenanntem Verfahren kann irgendein Lösungsmittel oder flüssiges Medium verwendet werden,. soweit es der Reaktion gegenüber inert ist. Beispiele hierfür sind flüssige Kohlenwasserstoffe und Halogenkohlenwasserstoffe, Äther, Ketone oder Ester. Auswahl der Art und Menge an Lösungsmittel bzw. flüssigem Medium dienen zur Variierung der Eigenschaften des Polymerprodukts.The polymerization according to the invention can advantageously be carried out as a block polymerization without a solvent are executed. However, the polymerization can also be carried out in solution, suspension or dispersion will. Any solvent or liquid medium can be used in the latter method will,. as far as it is inert to the reaction. Examples of this are liquid hydrocarbons and halogenated hydrocarbons, ethers, ketones or esters. Selection of the type and amount of solvent or liquid medium are used to vary the properties of the polymer product.
Das Inberührungbringen eines Olefinoxids mit dem Katalysator gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann diskontinuierlich, halbkontinuierlich oder kontinuierlich geleitet werden. Im letzteren Fall kann der Katalysator in feststehender, sich bewegender oder verflüssigter Bettung festgelegt sein. Die Reaktionsbedingungen können innerhalb eines breiten Bereiches gewählt werden. Die Polymerisationstemperatur kann innerhalb des Bereiches von 0 bis 1700C, vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 20 bis 1000C, gewählt werden. Da niedere Olefinoxide niedrigere Siedepunkte besitzen, wird ihre Polymerisation vorzugsweise in einem Druckgefäß bzw. einer Druckzone geleitet.The bringing into contact of an olefin oxide with the catalyst according to the process of the invention can be carried out batchwise, semicontinuously or continuously. In the latter case, the catalyst can be fixed in a fixed, moving or liquefied bed. The reaction conditions can be chosen within a wide range. The polymerization temperature may be within the range from 0 to 170 0 C, preferably, selected within the range of 20 to 100 0 C. Since lower olefin oxides have lower boiling points, their polymerization is preferably conducted in a pressure vessel or a pressure zone.
Das Reaktionsprodukt kann in geeigneter Weise aus dem Gemisch gewonnen werden. Beispielsweise wird das Produkt vom festen Katalysator durch Zentrifugieren oder Filtrieren getrennt, indem man, wenn erforderlich, ein geeignetes Lösungsmittel für das Produkt (wie Chloroform) verwendet oder indem man in geschmolzenem Zustand zentrifugiert oder filtriert. Die vom festen Katalysator abgetrennte Lösung des Produkts wird zur Bildung des Produktniederschlags in ein Lösungsmittel gegossen, welches das Produkt nicht auflösen kann.The reaction product can be appropriately recovered from the mixture. For example the product is separated from the solid catalyst by centrifugation or filtration by, if required using a suitable solvent for the product (such as chloroform) or by using centrifuged or filtered in the molten state. The solution of the separated from the solid catalyst Product is poured into a solvent to form the product precipitate, which the product cannot dissolve.
Die hergestellten Polyolefinoxide besitzen unterschiedliches Molekulargewicht, beispielsweise 200 bis
1 000000. Je nach dem Molekulargewicht ist der Zustand des Produkts flüssig, fettig, wachsartig, hornartig
oder harzartig. Einige der Produkte mit höherem Molekulargewicht sind kristallin und ergeben streckbare
Filme. . . , .
Beispiel 1The polyolefin oxides produced have different molecular weights, for example 200 to 1,000,000. Depending on the molecular weight, the state of the product is liquid, fatty, waxy, horny or resinous. Some of the higher molecular weight products are crystalline and make stretchable films. . . ,.
example 1
Eine Lösung von Titantetrachlorid in verdünnter Salzsäure wird mit einer äquimolaren Menge wäßriger Phosphorsäurelösung gemischt- Der entstehende Niederschlag wird nach Stehenlassen über Nacht filtriert und gut mit Wasser gewaschen und dann 3 Tage bei 100° C getrocknet.A solution of titanium tetrachloride in dilute hydrochloric acid becomes aqueous with an equimolar amount Phosphoric acid solution mixed- The resulting precipitate is filtered after standing overnight and washed well with water and then for 3 days 100 ° C dried.
In einen Autoklav aus rostfreiem Stahl mit einem Innenvolumen von 100 cm3, welcher mit einem elektromagnetisch angetriebenen, sich auf- und abwärts bewegenden Rührer ausgestattet ist, werden 0,67 g des wie oben erwähnt hergestellten Katalysators gebracht und die Luft im Autoklav durch Stickstoff ersetzt; Unter Kühlen des Autoklavs werden 19 g gereinigtes Äthylenoxid unter Stickstoff eingeführt. Man läßt die Reaktion 5 Stunden unter Rühren und Erhitzen auf 8O0C fortschreiten; danach wird der Autoklav gekühlt, der Inhalt entnommen und bei unteratmosphärischem Druck getrocknet. Das Produkt wird in Chloroform gelöst, zur Abtrennung vom Katalysator zentrifugiert und in Äthyläther gegossen,, wodurch das Polymerprodukt ausgefällt wird. Das abgetrennte Produkt ist fettig und wiegt 2,5 g.In a stainless steel autoclave with an internal volume of 100 cm 3 , which is equipped with an electromagnetically driven stirrer moving up and down, 0.67 g of the catalyst prepared as mentioned above are placed and the air in the autoclave is replaced by nitrogen ; While cooling the autoclave, 19 g of purified ethylene oxide are introduced under nitrogen. The reaction was allowed for 5 hours under stirring and heating at 8O 0 C to proceed; then the autoclave is cooled, the contents removed and dried under subatmospheric pressure. The product is dissolved in chloroform, centrifuged to separate from the catalyst and poured into ethyl ether, whereby the polymer product is precipitated. The separated product is fatty and weighs 2.5 g.
Ein in ähnlicher Weise wie im Beispiel 1 hergestelltes Titanphosphat wird in Gegenwart von Luft in einem elektrischen Ofen 5 Stunden bei 500° C gebrannt. Unter Verwendung von 0,67 g Katalysator werden nach demselben Arbeitsgang wie im Beispiel 1 15 g Äthylenoxid 3 Stunden bei 8O0C polymerisiert. Das Reinigen des Produkts durch Ausfällung ergibt 2,3 g eines weichwachsartigen Polyäthylenoxids.A titanium phosphate prepared in a manner similar to Example 1 is fired in an electric furnace at 500 ° C. for 5 hours in the presence of air. Using 0.67 g of catalyst according to the same procedure as in Example 1, 15 g of ethylene oxide polymerised for 3 hours at 8O 0 C. Purification of the product by precipitation gives 2.3 g of a soft waxy polyethylene oxide.
Ebenso werden 48 g Äthylenoxid durch Verwendung von 0,1 g des gleichen Katalysators in einem abgedichteten Glasrohr bei Raumtemperatur 1 Monat polymerisiert. In ähnlicher Weise werden 1,0 g eines wachsartigen Polymeren erhalten.Likewise, 48 g of ethylene oxide are sealed by using 0.1 g of the same catalyst in one Polymerized glass tube at room temperature for 1 month. Similarly, 1.0 g becomes one obtained waxy polymers.
Handelsübliches Eisen(II)-phosphat wird 5 Stunden bei 5000C gebrannt. Unter Verwendung von 0,1 g des gebrannten Katalysators werden 6,0 g Äthylenoxid in einem geschlossenen Glasrohr bei Raumtemperatur 1 Monat polymerisiert. Es werden 1,1 g eines harten, wachsartigen Polymeren erhalten.Commercially available iron (II) phosphate is burned at 500 ° C. for 5 hours. Using 0.1 g of the calcined catalyst, 6.0 g of ethylene oxide are polymerized in a closed glass tube at room temperature for 1 month. 1.1 g of a hard, waxy polymer are obtained.
Fällungen, welche durch Reaktion einer wäßrigen Zirkonoxichloridlösung mit einer wäßrigen Phosphatlösung (wie NaH2PO4 oder (NHJ2HPO4) gebildet wurden, werden 3 Tage bei 100° C getrocknet. Das Produkt wird 5 Stunden bei verschiedenen'Temperaturen, und zwar bei 300, 500, 700, 900 und 1000° C, gebrannt. Unter Verwendung von jeweils 1,17 g des Katalysators wird Äthylenoxid ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Verfahren 3 Stunden bei 80° C in einem Autoklav polymerisiert.Precipitations formed by the reaction of an aqueous zirconium oxychloride solution with an aqueous phosphate solution (such as NaH 2 PO 4 or (NHI 2 HPO 4 ) are dried for 3 days at 100 ° C. The product is dried for 5 hours at various temperatures, namely at 300, 500, 700, 900 and 1000 ° C. Using in each case 1.17 g of the catalyst, ethylene oxide is polymerized in an autoclave at 80 ° C. for 3 hours, similar to the method described above.
Die Ergebnisse sind nachstehend angegeben:The results are given below:
0CFiring temperature
0 C
beschickung
gMonomeric
feed
G
gyield
G
η Intrinsic viscosity
η
0CSoftening point
0 C
(Die Eigenviskosität η in diesem und den folgenden Beispielen wurden unter Anwendung eines Viskosimeters von Ubbelohde in Wasser bei 35°C bestimmt.) . . .(The inherent viscosity η in this and the following examples were determined using an Ubbelohde viscometer in water at 35 ° C.). . .
Gemäß Beispiel 4 hergestelltes Zirkonphosphat wird 5 Stunden lang bei 500° C gebrannt. Unter Verwendung von 0,1 g 3es gebrannten Katalysators werden 4,5 g Äthylenoxid in einem abgedichteten Glasrohr bei Raumtemperatur polymerisiert. Nach 7 Tagen werden 0,8 g reines Polyäthylenoxid erhalten, wovon ein Teil harzartig und filmbildend ist. Seine Infrarotanalyse zeigt, daß er ein Polyäther hohen Kristallinitätsgrades ist.Zirconium phosphate produced according to Example 4 is fired at 500 ° C. for 5 hours. Under use 0.1 g of 3es burned catalyst are 4.5 g of ethylene oxide in a sealed glass tube polymerized at room temperature. After 7 days, 0.8 g of pure polyethylene oxide are obtained, of which a part is resinous and film-forming. Its infrared analysis shows that it is a polyether with a high degree of crystallinity is.
3535
Handelsübliches Vanadinpentoxid wird mit Orthophosphorsäure gemischt und das Gemisch 5 Tage unter gelegentlichem Rühren stehengelassen.Commercially available vanadium pentoxide is mixed with orthophosphoric acid and the mixture for 5 days left to stand with occasional stirring.
Das ausgefällte Produkt wird zur Entfernung des Phosphorsäureüberschusses mit Methanol gewaschen und getrocknet, worauf ein 5stündiges Brennen in Luft bei 500° C folgt.The precipitated product is washed with methanol to remove the excess phosphoric acid and dried, followed by baking in air at 500 ° C for 5 hours.
Unter Verwendung von 1,42 g des gebrannten Katalysators werden 15 g Äthylenoxid 8 Stunden bei 70° C polymerisiert. Es werden 1,0 g eines fertigen Polymeren erhalten.Using 1.42 g of the calcined catalyst, 15 g of ethylene oxide are heated at 70 ° C. for 8 hours polymerized. 1.0 g of a finished polymer are obtained.
Gemäß Beispiel 5 hergestelltes Zirkonphosphat wird 5 Stunden bei 900° C gebrannt. Unter Verwendung von 1,17 g des Katalysators werden einige Äthylenoxidpolymerisationsansätze bei 100° C unter Veränderung der Reaktionszeit durchgeführt. Die Polymerisationen werden in einem 100-cm3-Autoklav geleitet, welcher mit· einem elektromagnetisch angetriebenen Rührer ausgerüstet ist. Die Monomerenmenge beträgt in jedem Ansatz 15 g. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle gezeigt:Zirconium phosphate produced according to Example 5 is fired at 900 ° C. for 5 hours. Using 1.17 g of the catalyst, some ethylene oxide polymerization batches are carried out at 100 ° C. with changing the reaction time. The polymerizations are conducted in a 100 cm 3 autoclave which is equipped with an electromagnetically driven stirrer. The amount of monomers in each batch is 15 g. The results are shown in the following table:
Unter Verwendung von wie in obigen Beispielen bereiteten Katalysatoren werden die Äthylenoxidpolymerisationsansätze in Glasrohren bei 100° C durchgeführt. Die Menge eines jeden Katalysators' beträgt 0,1 g und die zugeführten Monomerenmenge 1 g. Die Polymerisationen werden in einem Wasserbad geleitet, welches unteT drehender Bewegung auf konstanter Temperatur gehalten wird. Die Polymerisationszeit beträgt in jedem Fall 6 Stunden. Die Ergebnisse sind nachstehend angegeben:Using catalysts prepared as in the examples above, the ethylene oxide polymerization batches in glass tubes at 100 ° C accomplished. The amount of each catalyst is 0.1 g and the amount of monomer fed 1 g. The polymerizations are conducted in a water bath, which is kept under constant rotating motion Temperature is maintained. The polymerization time is 6 hours in each case. The results are given below:
6060
6565
Eine Lösung von Mangan(III)-nitrat in Salpetersäure wird heiß zu verdünnter Phosphorsäure zugeisetzt. Nach mehrstündigem Stehen unter Erwärmen werden die entstehenden Niederschläge abgetrennt, mit Wasser gewaschen und getrocknet, wobei Mangan(III)-phosphat erhalten wird, welches dann zur Umwandlung in Mangan(II)-phosphat 5 Stunden bei 500°C im Wasserstoffstrom gebrannt wird. Unter Verwendung von 0,25 g gebrannten Katalysators werden 15 g Äthylenoxid im 100-cm3-Autoklav 7 Stunden bei der Reaktionstemperatur von 80° C polymerisiert. Die Behandlung des Reaktionsgemisches gemäß den vorhergehenden Beispielen ergibt 1,3 g eines weichen, wachsartigen Polymeren.A solution of manganese (III) nitrate in nitric acid is added hot to dilute phosphoric acid. After standing for several hours with heating, the resulting precipitates are separated off, washed with water and dried, whereby manganese (III) phosphate is obtained, which is then burned for 5 hours at 500 ° C in a stream of hydrogen to convert it to manganese (II) phosphate. Using 0.25 g of calcined catalyst, 15 g of ethylene oxide are polymerized in a 100 cm 3 autoclave at the reaction temperature of 80 ° C. for 7 hours. Treatment of the reaction mixture according to the preceding examples gives 1.3 g of a soft, waxy polymer.
Ein gemäß Beispiel 5 hergestelltes Zirkonphosphat wird 5 Stunden bei 500° C gebrannt. In einen 100-cm3-Autoklav werden 15 g Propylenoxid und 1,0 g des gebrannten Katalysators gegeben, und man läßt bei der Reaktionstemperatur von 100°C 6 Stunden reagieren. Danach wird der Katalysator durch Zen-A zirconium phosphate produced according to Example 5 is fired at 500 ° C. for 5 hours. 15 g of propylene oxide and 1.0 g of the calcined catalyst are placed in a 100 cm 3 autoclave, and the mixture is allowed to react at the reaction temperature of 100 ° C. for 6 hours. The catalyst is then
trifugieren vom Reaktionsgemisch getrennt und das Monomere durch Abdampfen zurückgewonnen. Es werden 3,7 g eines viskosen, öligen Polymeren erhalten.centrifuge separated from the reaction mixture and the monomer recovered by evaporation. It 3.7 g of a viscous, oily polymer are obtained.
Ein gemäß Beispiel 5 hergestelltes Zirkonphosphat wird 5 Stunden bei 10000C gebrannt. In einem Autoklav werden Polymerisationen durchgeführt, indem man je 1,0 g des gebrannten Katalysators, eine Menge Äthylenoxid und 50 cm3 eines Lösungsmittels 3 Stun- ίο den bei der Reaktionstemperatur von 80° C anwendet. Die Ergebnisse sind im folgenden aufgeführt:A zirconium phosphate prepared according to Example 5 is fired 5 hours at 1000 0 C. Polymerizations are carried out in an autoclave by using 1.0 g of the calcined catalyst, an amount of ethylene oxide and 50 cm 3 of a solvent for 3 hours at the reaction temperature of 80 ° C. The results are shown below:
meren-
menge
gmono-
mer-
crowd
G
meren
ausbeute
gPoly
meren
yield
G
Heptan
Benzol
MethylenchloridLake one
Heptane
benzene
Methylene chloride
21
17
2126th
21
17th
21
3,2
2,3
2,23.3
3.2
2.3
2.2
fest
wachsartig
wachsartigfixed
fixed
waxy
waxy
2020th
In Fällen, wo ein Lösungsmittel verwendet wird, wird der Katalysator nach der Reaktion vom Reaktionsgemisch leicht durch bloßes Zentrifugieren oder Filtrieren abgetrennt.In cases where a solvent is used, the catalyst becomes from the reaction mixture after the reaction easily separated by mere centrifugation or filtration.
VergleichsversuchComparative experiment
Die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus folgendem Versuch:The superiority of the method according to the invention results from the following experiment:
Es wurden Polymerisationsversuche mit Natriumphosphat, Titanphosphat und Zirkonphosphat durchgeführt. Die Reaktionszeit betrug jeweils 10 Stunden, die Reaktionstemperatur 8O0C. Als Reaktionsgefäß diente ein starkwandiges, aus Glas bestehendes Reagenzrohr, um jegliche Nebenwirkung durch Metall aus dem Reaktionsgefäß auszuschalten.Polymerization experiments were carried out with sodium phosphate, titanium phosphate and zirconium phosphate. The reaction time was 10 hours in each case, the reaction temperature 8O 0 C. The reaction vessel used was a thick-walled, consisting of glass test-tube to any side effect due to metal from the reaction vessel off.
Die verwendeten Reagenzien wurden wie folgt gewonnen:The reagents used were obtained as follows:
Natriumphosphat: Na3PO4 -12H2O wurde vor dem Gebrauch 8 Stunden bei 160° C getrocknet. Dabei trat ein Gewichtsverlust von .50,3% ein.Sodium phosphate: Na 3 PO 4 -12H 2 O was dried at 160 ° C. for 8 hours before use. There was a weight loss of 50.3%.
Titanphosphat: Die Herstellung erfolgte aus TiCl4 und H3PO4, wie im Beispiel 1 beschrieben, wobei das Produkt 5 Stunden bei 300° C an der Luft kalziniert wurde.Titanium phosphate: It was produced from TiCl 4 and H 3 PO 4 , as described in Example 1, the product being calcined in air at 300 ° C. for 5 hours.
Zirkonphosphat: Die Herstellung erfolgte gemäß Beispiel 5 aus ZrOCl2 und (NH4)2HPO4; anschließend wurde 5 Stunden bei 500° C an der Luft kalciniert.Zirconium phosphate: The production took place according to Example 5 from ZrOCl 2 and (NH 4 ) 2 HPO 4 ; it was then calcined in air at 500 ° C. for 5 hours.
Äthylenoxid: Das Produkt wurde aus einer Bombe durch eine mit granuliertem Ätzkali beschickte, 50 cm lange Kolonne destilliert.Ethylene oxide: The product was poured from a bomb through a charged with granulated caustic potash, 50 cm long column distilled.
Versuchsbedingungen:Test conditions:
tes Äthylenoxid in das Reaktionsgefäß destilliert. Anschließend wurde das Reaktionsgefäß mit Stickstoff ausgespült und 120 mm vom Ende entfernt abgeschmolzen. Die genaue Menge an zugegebenem Monomer wurde durch Wägen des Reaktionsgefäßes vor und nach der Beschickung mit dem Monomer bestimmt. Darauf wurde das Reaktionsgefäß in einen Eisenmantel (30 mm 0 χ 300 mm) gestreckt, in ein konstant auf 80° C gehaltenes Bad getaucht und alle 30 Minuten geschüttelt. Nach lOstündiger Reaktionsdauer wurde das Reaktionsgefäß herausgenommen und mit kaltem Wasser und dann mit einem Trockeneisgekühlten Methanolbad gekühlt. Dann wurde das Reaktionsgefäß geöffnet, der Inhalt abgezogen und das nicht umgesetzte Monomer verdampft. Zu dem verbleibenden Rückstand wurden 20 ml Benzol zugegeben und zwecks Auflösung des Produkts gut vermischt. Der unlösliche Katalysator wurde durch ein Glasfilter abfiltriert und das Filtrat eingedampft und gewogen. Die Eigenviskosität des Polymeren wurde in einem Ubbelohde-Viskosimeter in wäßriger Lösung bei 350C bestimmt.tes ethylene oxide distilled into the reaction vessel. The reaction vessel was then flushed out with nitrogen and melted away 120 mm from the end. The exact amount of monomer added was determined by weighing the reaction vessel before and after charging the monomer. The reaction vessel was then stretched into an iron jacket (30 mm 300 mm), immersed in a bath kept constant at 80 ° C. and shaken every 30 minutes. After 10 hours of reaction time, the reaction vessel was removed and cooled with cold water and then with a dry ice-cooled methanol bath. The reaction vessel was then opened, the contents withdrawn and the unreacted monomer evaporated. To the remaining residue, 20 ml of benzene was added and mixed well to dissolve the product. The insoluble catalyst was filtered off through a glass filter, and the filtrate was evaporated and weighed. The inherent viscosity of the polymer was determined in a Ubbelohde viscometer in aqueous solution at 35 0 C.
Die bei den Versuchen erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Mit einem Natrium- · phosphatkatalysator wurde, wie aus der JPabelle ersichtlich, lediglich eine geringe Menge einer viskosen Flüssigkeit erhalten (vgl. Versuch 1). Mit Titanphosphat als Katalysator wurde dagegen etwa die 15fache Menge eines weichen, wachsartigen Polymers erhalten (vgl. Versuch 2). Mit Zirkonphosphat als Katalysator wurde eine weitere, wesentliche Steigerung der Ausbeute erzielt (Versuch 3).The results obtained in the tests are shown in the table below. With a sodium As can be seen from the JP table, the phosphate catalyst only became a small amount of a viscous Get liquid (see Experiment 1). With titanium phosphate as a catalyst, however, it was about 15 times as high Amount of a soft, waxy polymer obtained (see Experiment 2). With zirconium phosphate as a catalyst a further, substantial increase in the yield was achieved (experiment 3).
5555
Ein aus einem Reagenzrohr bestehendes Reaktionsgefäß mit einem Innendurchmesser von 17 mm und einer Glasstärke von 2 mm wurde gut getrocknet, mit 1,0 g Katalysator beschickt und über eine mit dem Reaktionsgefäß verbundene Evakuierungsleitung zwecks Druckverminderung und Entfernung von Luft evakuiert. Nachdem der Druck unter 1 mm Hg gefallen war, wurde aas Reaktionsgefäß mit einem trokkeneisgekühlten Methanolbad gekühlt und dann aus einem getrennten, druckfesten Glastank 8 g gereinig-A reaction vessel consisting of a reagent tube with an inner diameter of 17 mm and a glass thickness of 2 mm was well dried, charged with 1.0 g of catalyst and over a with the Evacuation line connected to the reaction vessel for the purpose of pressure reduction and removal of air evacuated. After the pressure dropped below 1 mm Hg, the reaction vessel was cooled with a dry ice Cooled methanol bath and then cleaned 8 g from a separate, pressure-resistant glass tank.
mitfeed
With
goxide
G
gprey
G
Aus der obigen Tabelle ergibt sich eindeutig die Überlegenheit der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Katalysatoren Titanphosphat und Zirkonphosphat gegenüber dem bereits bekannten Natriumphosphat. The above table clearly shows the superiority of those in the process according to the invention catalysts used titanium phosphate and zirconium phosphate compared to the already known sodium phosphate.
Zumindest unter den oben beschriebenen Reaktionsbedingungen (80°C, 10 Stunden) entsteht bei Verwendung von Natriumphosphat als Katalysator lediglich ein niedermolekulares, flüssiges Polymer. Bei den im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Katalysatoren erhält man dagegen unter den gleichen Reaktionsbedingungen ein höhermolekulares Polymeres, was die bessere Eignung dieser Katalysatoren zur Herstellung wachsartiger Polymerer beweist.At least under the reaction conditions described above (80 ° C, 10 hours) is formed at Using sodium phosphate as a catalyst is only a low molecular weight, liquid polymer. In the case of the catalysts used in the process according to the invention, however, one obtains among the same ones Reaction conditions a higher molecular weight polymer, which makes the better suitability of these catalysts for the production of waxy polymers proves.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß sämtliche Katalysatoren bei dem vorliegenden Versuch eine geringere Aktivität als bei den vorangehenden Beispielen aufweisen, was auf Unterschiede in den Reaktionsbedingungen zurückzuführen ist.It should also be pointed out that all the catalysts in the present experiment were less Activity than in the previous examples, suggesting differences in the reaction conditions is due.
209 541/533209 541/533
Claims (1)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP272361 | 1961-01-28 | ||
| JP272361 | 1961-01-28 | ||
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Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1520750A1 DE1520750A1 (en) | 1970-02-12 |
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