BESTIMMUNG DER POLYMERISATIONSAKTIVITAT VON METALLOCENKATALYSATOREN MIT DER UV/VIS-SPEKTROSKOPIEDETERMINATION OF THE POLYMERIZATION ACTIVITY OF METALLOCENE CATALYSTS BY UV / VIS SPECTROSCOPY
5 Beschreibung5 Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Aktivität von Metallocenkatalysatoren bei der Polymerisation von Alk-1-enen oder vinylaromatischen Verbindungen, eine Vorrich-The present invention relates to a method for determining the activity of metallocene catalysts in the polymerization of alk-1-enes or vinylaromatic compounds.
10 tung zur Messung der UV-/VIS-Spektren von trägerfixierten Metallocenkatalysatoren, die Verwendung der UV/VIS-Spektroskopie zur Bestimmung der Aktivität von tr gerfixierten Metallocenkatalysatoren bei der Polymerisation von Alk-1-enen oder vinylaromatischen Verbindungen sowie die Verwendung einer Vorrichtung10 device for measuring the UV / VIS spectra of support-fixed metallocene catalysts, the use of UV / VIS spectroscopy to determine the activity of support-fixed metallocene catalysts in the polymerization of alk-1-enes or vinylaromatic compounds and the use of a device
15 nach Anspruch 6 zur Bestimmung der Aktivität von tr gerfixierten Metallocenkatalysatoren bei der Polymerisation von Alk-1-enen oder vinylaromatischen Verbindungen.15 according to claim 6 for the determination of the activity of carrier-fixed metallocene catalysts in the polymerization of alk-1-enes or vinylaromatic compounds.
Metallocenkatalysatoren zur Polymerisation von Alk-1-enen oder 20 vinylaromatischen Verbindungen sind bekannt, gleichwohl von großem industriellen Interesse. Die Katalysatoren entstehen, wenn man Metallocenkoplexe zum Beispiel mit Aluminoxanen reagieren lässt.Metallocene catalysts for the polymerization of alk-1-enes or 20 vinylaromatic compounds are known, but are of great industrial interest. The catalysts are formed when metallocene complexes are allowed to react with, for example, aluminoxanes.
25 Zur Aufklärung der Entstehung bestimmter polymerisationsaktiver Metallocenkatalysatoren wurde auch die UV/VIS-Spektroskopie verwendet (Makromol. Chem. Phys. 199, Seiten 1451 bis 1457 und 1459 bis 1464 (1998) . Bei diesen Untersuchungen an gelösten, nicht trägerfixierten, Metallocenkatalysatoren wurde erkannt, daß25 UV / VIS spectroscopy was also used to clarify the formation of certain polymerization-active metallocene catalysts (Makromol. Chem. Phys. 199, pages 1451 to 1457 and 1459 to 1464 (1998). These investigations on dissolved, unsupported, metallocene catalysts were recognized that
30 die Polymerisationsaktivität der Metallocenkatalysatoren mit der Lage (Wellenlänge) der Metallocen-Absorptionsbande korreliert.30 the polymerization activity of the metallocene catalysts correlated with the position (wavelength) of the metallocene absorption band.
In der Dissertation von S. J. Obert "Kovalente Trägerfixierung von ansa-Metallocenen" (Universität Konstanz 1999) wird auf 35 Seite 95 erwähnt, daß UV/VIS-Spektren auch für trägerfixierte Metallocenkatalysatoren herangezogen werden könne, um herausfinden, ob diese prinzipiell aktiv sind.The dissertation by S. J. Obert "Covalent support fixation of ansa-metallocenes" (University of Konstanz 1999) mentions on page 35 that UV / VIS spectra can also be used for support-fixed metallocene catalysts in order to find out whether they are active in principle.
Im Stand der Technik wird kein UV/VIS-Verfahren offenbart, mit 40 welchem die Polymerisationsaktivität von Metallocenkatalysatoren quantitativ bestimmt werden kann.No UV / VIS method is disclosed in the prior art with which the polymerization activity of metallocene catalysts can be determined quantitatively.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde ein schnelles, einfach durchzuführendes spektroskopischen Verfahren 45 zu entwickeln mit welchem die Polymerisationsaktivität von vielen Metallocenkatalysatorproben quantitativ bestimmt werden kann,
ohne daß man jede Katalysatorprobe individuell in aufwendigen Polymerisationstests auf ihre Aktivität untersuchen muß.The object of the present invention was therefore to develop a fast, easy-to-carry out spectroscopic method 45 with which the polymerization activity of many metallocene catalyst samples can be determined quantitatively, without having to individually examine each catalyst sample for its activity in complex polymerization tests.
Demgemäß wurde ein Verfahren zur Bestimmung der Aktivität von Metallocenkatalysatoren bei der Polymerisation von Alk-1-enen oder vinylaromatischen Verbindungen mit UV/VIS-Spektroskopie durchAccordingly, a method for determining the activity of metallocene catalysts in the polymerization of alk-1-enes or vinylaromatic compounds by UV / VIS spectroscopy was carried out
a) Bestimmen der charakteristischen UV/VIS-Extinktionswerte von bestimmten Metallocenkatalysator-Proben, b) Bestimmung der Polymerisationsaktivitäten dieser Metallocen- katalysatorproben, c) Erstellen einer Eichkurve aus den jeweiligen Werte-Paaren aus a) und b) , d) Bestimmung der Polymerisationsaktivität eines beliebigen Me- tallocenkatalysators, durch Messen seiner UV/VIS-Extinktion und Ablesen der dazugehörigen Polymerisationsaktivität aus der Eichkurve c) ,a) Determination of the characteristic UV / VIS extinction values of certain metallocene catalyst samples, b) Determination of the polymerization activities of these metallocene catalyst samples, c) Creation of a calibration curve from the respective value pairs from a) and b), d) Determination of the polymerization activity of a any metallocene catalyst, by measuring its UV / VIS absorbance and reading the associated polymerization activity from the calibration curve c),
dadurch gekennzeichnet, daß es sich in a) bis d) um trägerfixierte Metallocenkatalysatoren handelt, eine Vorrichtung zur Messung der UV/VIS-Spektren von trägerfixierten Metallocenkatalysatoren auscharacterized in that a) to d) are supported metallocene catalysts, a device for measuring the UV / VIS spectra of supported metallocene catalysts
A) einem Vorlagegefäß für den tr gerfixierten Metallocen- katalysator,A) a storage vessel for the supported metallocene catalyst,
B) einer UV/VIS-Tauchsonde, welche in das Vorlagegefäß A) eintaucht,B) a UV / VIS immersion probe, which is immersed in the receptacle A),
C) ein in dem Vorlagegefäß ,A) befindlichen auf einer Kegelspitze vertikal gelagerten, magnetisch angetriebenen Spiralrührer,C) a magnetically driven spiral stirrer which is vertically mounted on a cone tip in the receptacle, A),
die Verwendung der UV/VIS-Spektroskopie zur Bestimmung der Aktivität von trägerfixierten Metallocenkatalysatoren bei der Polymerisation von Alk-1-enen oder vinylaromatischen Verbindungen und die Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 6 zur Bestimmung der Aktivität von trägerfixierten Metallocenkatalysatoren bei der Polymerisation von Alk-1-enen oder vinylaromatischen Verbindungenthe use of UV / VIS spectroscopy to determine the activity of supported metallocene catalysts in the polymerization of alk-1-enes or vinylaromatic compounds and the use of an apparatus according to claim 6 for determining the activity of supported metallocene catalysts in the polymerization of alk-1 or vinyl aromatic compounds
gefunden.found.
Die erfindungsgemäßen Alk-1-en-Polymerisate sind Homo- oder Copolymere von a) C2- bis Cιo~Alk-l-enen, bevorzugt Propylen, 1-Buten, 1-Hexen, 1-Okten, oder von b) vinylaromatischen Verbindungen, vorzugsweise C8-C2o_Vinylaromaten, beispielsweise Styrol, p-Methylstyrol, p-Methoxystyrol .
Unter Metallocenkatalysatoren sollen alle Katalysatorsysteme verstanden werden, die mindesten eine Metallocenverbindung enthalten. Metallocene sind hierbei alle Komplexverbindungen aus Metallen von Nebengruppen des Periodensystems mit organischen Li- ganden, die zusammen mit metalloceniumionenbildenden Verbindungen wirksame Katalysatorsysteme ergeben.The alk-1-ene polymers according to the invention are homo- or copolymers of a) C 2 - to Cιo ~ alk-l-enes, preferably propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene, or of b) vinyl aromatic compounds C, preferably 8 -C 2 o _ vinylaromatics, for example styrene, p-methylstyrene, p-methoxystyrene. Metallocene catalysts are understood to mean all catalyst systems which contain at least one metallocene compound. Metallocenes are all complex compounds of metals from subgroups of the periodic table with organic ligands, which together with compounds forming metallocenium ions result in effective catalyst systems.
Erfindungsgemäß geeignete Metallocenkatalysatoren enthalten als aktive Bestandteile in der RegelMetallocene catalysts suitable according to the invention generally contain as active constituents
A) mindestens einen Metallocenkomplex der allgemeinen Formel (I)A) at least one metallocene complex of the general formula (I)
in der die Substituenten und Indizes folgende Bedeutung haben:in which the substituents and indices have the following meaning:
M Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob oderM titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium or
Tantal, sowie Elemente der III. Nebengruppe des Periodensystems und der Lanthanoiden,Tantalum, as well as elements of the III. Subgroup of the periodic table and the lanthanoids,
X Fluor, Chlor, Brom, Iod, Wasserstoff, Cι-Cιo-Alkyl, C6-C15-Aryl, Alkylaryl mit 1 bisX fluorine, chlorine, bromine, iodine, hydrogen, -CC-alkyl, C 6 -C 15 aryl, alkylaryl with 1 to
10 C-Atomen im Alkylrest und 6 bis 20 C-Atomen im Arylrest, -OR6 oder -NR6R7,10 carbon atoms in the alkyl radical and 6 to 20 carbon atoms in the aryl radical, -OR 6 or -NR 6 R 7 ,
n 1, 2 oder 3, wobei n der Wertigkeit von M minus der Zahl 2 entspricht, wobein 1, 2 or 3, where n corresponds to the valency of M minus the number 2, where
R6 und R7 Cι-Cιo-Alkyl, C6-C15-Aryl, Alkylaryl, Arylalkyl,R 6 and R 7 -CC-alkyl, C 6 -C 15 aryl, alkylaryl, arylalkyl,
Fluoralkyl oder Fluoraryl mit jeweils 1 bis 10 C- Atomen im Alkylrest und 6 bis 20 C-Atomen im Arylrest bedeuten undFluoroalkyl or fluoroaryl each having 1 to 10 carbon atoms in the alkyl radical and 6 to 20 carbon atoms in the aryl radical and
die Reste X gleich oder verschieden sind,the radicals X are the same or different,
R1 bis R5 Wasserstoff, Cι-C10-Alkyl, 5- bis 7-gliedrigesR 1 to R 5 are hydrogen, -CC 10 alkyl, 5- to 7-membered
Cycloalkyl, das seinerseits durch Cι-Cιo~Alkyl substituiert sein kann, Cg-Cis-Aryl oder Aryl-
alkyl, wobei auch zwei benachbarte Reste gemeinsam für 4 bis 15 C-Atome aufweisende gesättigte oder ungesättigte cyclische Gruppen stehen können, oder Si(R8)3 mitCycloalkyl, which in turn can be substituted by Cι-~ alkyl, Cg-Cis-aryl or aryl alkyl, where two adjacent radicals together can represent saturated or unsaturated cyclic groups having 4 to 15 carbon atoms, or Si (R 8 ) 3 with
R8 Cι-Cιo-Alkyl, C3-C10-Cycloalkyl oder C6-Cι5-Aryl sein kann undR 8 can be C 1 -C 8 alkyl, C 3 -C 10 cycloalkyl or C 6 -C 5 aryl and
wobei die Restebeing the leftovers
R9 bis R13 Wasserstoff, Ci-Cio-Alk l, 5- bis 7-gliedrigesR 9 to R 13 are hydrogen, Ci-Cio-Alk l, 5- to 7-membered
Cycloalkyl, das seinerseits durch Cι-Cιo-Alkyl substituiert sein kann, Cδ-Cis-Aryl oder Arylalkyl bedeuten und wobei auch zwei benachbarte Reste gemeinsam für 4 bis 15 C-Atome aufweisende gesättigte oder ungesättigte cyclische Gruppen stehen können, oder Si(Rα )3 mitCycloalkyl, which in turn can be substituted by -CC-alkyl, mean C δ -cis-aryl or arylalkyl and where two adjacent radicals together can also represent saturated or unsaturated cyclic groups having 4 to 15 C atoms, or Si (R α ) 3 with
R14 Cι-Cιo-Alkyl, C3-Cι0-Cycloalkyl oder Cδ-C15-Aryl bedeuten,R 14 Cι-Cιo-alkyl, C 3 -Cι 0 cycloalkyl or C δ -C 15 aryl,
oder wobei die Reste R4 und Z gemeinsam eine Gruppierung -R15-A- bilden, in deror wherein the radicals R 4 and Z together form a group -R 15 -A- in which
= BRiδ, = AIR", -Ge-, -Sn-, -O-, -S-, = SO, = S02,= BR iδ , = AIR ", -Ge-, -Sn-, -O-, -S-, = SO, = S0 2 ,
R16 R16 R16 R16R16 R16 R16 R16
15 Ml , Ml Ml , Ml CR218 ^ I I I I ' 15 ml, ml ml, ml CR218 ^ IIII '
R17 R17 R17 R17R17 R17 R17 R17
R16 R16 R16 R16 I I I IR16 R16 R16 R16 I I I I
C > 0 Ml , C C 'C> 0 ml, C C '
R17 R17 R17 R17 = NRiδ, = co, = PRα6 oder = P(0)R16 ist, wobei
R16, R17 und R18 gleich oder verschieden sind und jeweils einR17 R17 R17 R17 = NR i δ, = co, = PR α6 or = P (0) R 16 , where R 16 , R 17 and R 18 are the same or different and are each one
Wasserstoffato , ein Halogenatom, eine Cχ-Cιo-Alkylgruppe, eine Cχ-Cιo-Fluoralkylgruppe, eine C6-Cιo-Pluorarylgruppe, eine C6-Cι0-Aryl- gruppe, eine Cι-Cιo-Alkoxygruppe, eineHydrogen atom, a halogen atom, a Cχ-Cιo-alkyl group, a Cχ-Cιo-fluoroalkyl group, a C 6 -Cιo-pluoraryl group, a C 6 -Cι 0 aryl group, a Cι-Cιo alkoxy group, a
C2 _Cιo-Alkenylgruppe, eine C7-C40-Arylalkylgruppe, eine C8~C4o-Arylalkenylgruppe oder eine C7-C4o-Alkylarylgruppe bedeuten oder wobei zwei benachbarte Reste jeweils mit den sie verbinden- den Atomen einen 4 bis 15 C-Atome aufweisenden gesättigten oder ungesättigten Ring bilden, undC 2 _ Cιo-alkenyl group, a C7-C 40 arylalkyl group, a C 8 ~ C 4 o-arylalkenyl group or a C 7 -C 4 o-alkylaryl group or where two adjacent radicals each have a 4th with the atoms connecting them form up to 15 carbon atoms having saturated or unsaturated ring, and
M1 Silicium, Germanium oder Zinn ist,M 1 is silicon, germanium or tin,
\ \ ^^N 19 ^PR19\ \ ^^ N 19 ^ PR19
A 0 S oder bedeuten, mitA 0 S or mean with
R19 Cχ-Cαo-Alkyl, C6-Ci5-Aryl, C3-Cιo-Cycloalkyl,R 19 is Cχ-Cαo-alkyl, C 6 -Ci 5 aryl, C 3 -Cιo-cycloalkyl,
C7-Cι8-Alkylaryl oder Si(R20)3,C 7 -C 8 alkylaryl or Si (R 20 ) 3 ,
R20 Wasserstoff, Ci-Cio-Alkyl, Cß-Cis-Aryl, das seinerseits mit Cι-C4~Alkylgruppen substituiert sein kann oder C3-Cιo-Cyclo~a1kylR 20 is hydrogen, Ci-Cio-alkyl, C ß- Cis-aryl, which in turn can be substituted with -C-C 4 ~ alkyl groups or C 3 -Cιo-cyclo ~ a1kyl
oder wobei die Reste R4 und R12 gemeinsam eine Gruppierung -R15- bilden.or wherein the radicals R 4 and R 12 together form a group -R 15 -.
Bevorzugt sind die Reste X in der allgemeinen Formel (I) gleich.The radicals X in the general formula (I) are preferably the same.
Von den Metall der allgemeinen Formel (I) sindOf the metal of general formula (I) are
bevorzugt.prefers.
Von den Verbindungen der Formel (la) sind insbesondere diejenigen bevorzugt, in denenOf the compounds of the formula (Ia), those are particularly preferred in which
M Titan, Zirkonium oder Hafnium,M titanium, zirconium or hafnium,
X Chlor, Cι~C4-Alkyl oder Phenyl,
n die Zahl 2 undX is chlorine, C 1 -C 4 -alkyl or phenyl, n is the number 2 and
R1 bis R5 Wasserstoff oder Cχ-C4-Alkyl bedeuten.R 1 to R 5 are hydrogen or Cχ-C 4 alkyl.
Von den Verbindungen der Formel (Ib) sind als bevorzugt diejenigen zu nennen, bei denenPreferred compounds of the formula (Ib) are those in which
M für Titan, Zirkonium oder Hafnium steht,M stands for titanium, zirconium or hafnium,
X Chlor, Cι-C-Alkyl oder Phenyl,X chlorine, -CC alkyl or phenyl,
n die Zahl 2,n is the number 2,
R1 bis R5 Wasserstoff, Cχ-C4~Alkyl oder Si(R8)3 undR 1 to R 5 are hydrogen, Cχ-C 4 ~ alkyl or Si (R 8 ) 3 and
R9 bis R13 Wasserstoff, Cι~C4-Alkyl oder Si(R1 )3 bedeuten.R 9 to R 13 are hydrogen, C 1 -C 4 -alkyl or Si (R 1 ) 3 .
Insbesondere sind die Verbindungen der Formel (Ib) geeignet, in denen die Cyclopentadienylreste gleich sind.The compounds of the formula (Ib) in which the cyclopentadienyl radicals are identical are particularly suitable.
Beispiele für besonders geeignete Verbindungen sind u.a. : Bis (cyclopentadienyl) zirkoniumdichlorid, Bis (pentamethylcyclopentadienyl) zirkoniumdichlorid, Bis-(methylcyclopentadienyl) zirkoniumdichlorid, • Bis (ethylcyclopentadienyl) zirkoniumdichlorid,Examples of particularly suitable compounds include : Bis (cyclopentadienyl) zirconium dichloride, bis (pentamethylcyclopentadienyl) zirconium dichloride, bis (methylcyclopentadienyl) zirconium dichloride, • bis (ethylcyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Bis (n-butylcyclopentadienyl) zirkoniumdichlorid und Bis (tri ethylsilylcyclopentadienyl) zirkoniumdichlorid sowie die entsprechenden Dimethylzirkoniumverbindungen.Bis (n-butylcyclopentadienyl) zirconium dichloride and bis (tri ethylsilylcyclopentadienyl) zirconium dichloride as well as the corresponding dimethyl zirconium compounds.
Von den Verbindungen der Formel (Ic) sind diejenigen besonders geeignet, in denenOf the compounds of the formula (Ic), those in which
R1 und R9 gleich sind und für Wasserstoff oder Ci-CiQ-Alkyl ■ gruppen stehen,R 1 and R 9 are the same groups and hydrogen or Ci-CIQ alkyl ■ stand,
R5 und R13 gleich sind und für Wasserstoff, eine Methyl-,R 5 and R 13 are the same and for hydrogen, a methyl,
Ethyl-, iso-Propyl- oder tert . -Butylgruppe stehen,Ethyl, iso-propyl or tert. -Butyl group,
R3 und R11 Cι-C -Alkyl undR 3 and R 11 -C-alkyl and
R2 und R10 Wasserstoff bedeutenR 2 and R 10 are hydrogen
oder
zwei benachbarte Reste R2 und R3 sowie R10 und R11 gemeinsam für 4 bis 12 C-Atome aufweisende gesättigte oder ungesättigte cyclische Gruppen stehen,or two adjacent radicals R 2 and R 3 and R 10 and R 11 together represent saturated or unsaturated cyclic groups having 4 to 12 carbon atoms,
R16 R16 R16 R1 6 R16 R16
R15 für Ml oder c c steht,R15 for Ml or cc ste h t,
17 Ri7 R1717 Ri7 R17
M für Titan, Zirkonium oder Hafnium undM for titanium, zirconium or hafnium and
X für Chlor, Cχ-C4-Alkyl oder Phenyl stehen.X represents chlorine, Cχ-C 4 alkyl or phenyl.
Beispiele für besonders geeignete Komplexverbindungen (Ic) sind u.a. Dimethylsilandiylbis (cyclopentadienyl) zirkoniumdichlorid,Examples of particularly suitable complex compounds (Ic) include Dimethylsilanediylbis (cyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilandiylbis (indenyl) zirkoniumdichlorid,Dimethylsilanediylbis (indenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilandiylbis (tetrahydroindenyl) zirkoniumdichlorid,Dimethylsilanediylbis (tetrahydroindenyl) zirconium dichloride,
Ethylenbis (cyclopentadienyl) zirkoniumdichlorid, Ethylenbis (indenyl) zirkoniumdichlorid, Ethylenbis (tetrahydroindenyl) zirkoniumdichlorid,Ethylene bis (cyclopentadienyl) zirconium dichloride, ethylene bis (indenyl) zirconium dichloride, ethylene bis (tetrahydroindenyl) zirconium dichloride,
Tetramethylethylen-9-fluorenylcyclopentadienylzirkoniu diChlorid,Tetramethylethylene-9-fluorenylcyclopentadienylzirkoniu diChlorid,
Dimethylsilandiylbis (3-tert .butyl-5-methylcyclopentadienyl) - zirkoniumdichlorid,Dimethylsilanediylbis (3-tert-butyl-5-methylcyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilandiylbis (3-tert.butyl-5-ethylcyclopen adienyl) - zirkoniumdichlorid,Dimethylsilanediylbis (3-tert.butyl-5-ethylcyclopen adienyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilandiylbis (2-methylindenyl) zirkoniumdichlorid,Dimethylsilanediylbis (2-methylindenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilandiylbis (2-isopropylindenyl) zirkoniumdichlorid,Dimethylsilanediylbis (2-isopropylindenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilandiylbis (2-tert .butylindenyl) zirkoniumdichlorid,Dimethylsilanediylbis (2-tert. Butylindenyl) zirconium dichloride,
Diethylsilandiylbis (2-methylindenyl) zirkoniumdibromid, Dimethylsilandiylbis (3-methyl-5-methylcyclopentadienyl) - zirkoniumdichlorid,Diethylsilanediylbis (2-methylindenyl) zirconium dibromide, dimethylsilanediylbis (3-methyl-5-methylcyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilandiylbis (3-ethyl-5-isopropylcyclopentadienyl) - zirkoniumdichlorid,Dimethylsilanediylbis (3-ethyl-5-isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilandiylbis (2-ethylindenyl) zirkoniumdichlorid, Dimethylsilandiylbis (2-methyl-4 , 5-benzindenyl) zirkoniumdichloridDimethylsilanediylbis (2-ethylindenyl) zirconium dichloride, dimethylsilanediylbis (2-methyl-4,5-benzindenyl) zirconium dichloride
Dimethylsilandiylbis (2-ethyl-4, 5-benzindenyl) zirkoniumdichloridDimethylsilanediylbis (2-ethyl-4,5-benzindenyl) zirconium dichloride
Methylphenylsilandiylbis (2-methyl-4 , 5-benzindenyl) - zirkoniumdichlorid,Methylphenylsilanediylbis (2-methyl-4,5-benzindenyl) zirconium dichloride,
Methylphenylsilandiylbis (2-ethyl-4 , 5-benzindenyl) - zirkoniumdichlorid,Methylphenylsilanediylbis (2-ethyl-4,5-benzindenyl) zirconium dichloride,
Diphenylsilandiylbis (2-methyl-4 , 5-benzindenyl) zirkoniumdichlorid,Diphenylsilanediylbis (2-methyl-4,5-benzindenyl) zirconium dichloride,
Diphenylsilandiylbis (2-ethyl-4, 5-benzindenyl) zirkoniumdichlorid
und Diphenylsilandiylbis (2-methylindenyl)hafniumdiChlorid sowie die entsprechenden Dimethylzirkoniumverbindungen.Diphenylsilanediylbis (2-ethyl-4,5-benzindenyl) zirconium dichloride and diphenylsilanediylbis (2-methylindenyl) hafnium dichloride and the corresponding dimethylzirconium compounds.
Weitere Beispiele für geeignete Komplexverbindungen sind u.a. Dimethylsilandiylbis (2-methyl-4-phenylindenyl) zirkoniumdichlorid, Dimethylsilandiylbis (2-methyl-4-naphthylindenyl) zirkoniumdichlorid,Other examples of suitable complex compounds include Dimethylsilanediylbis (2-methyl-4-phenylindenyl) zirconium dichloride, dimethylsilanediylbis (2-methyl-4-naphthylindenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilandiylbis (2-methyl-4-isopropylindenyl) zirkoniumdichlorid, Dimethylsilandiylbis (2-methyl-4, 6-diisopropylindenyl) zirkoniumdichlorid,Dimethylsilanediylbis (2-methyl-4-isopropylindenyl) zirconium dichloride, dimethylsilanediylbis (2-methyl-4, 6-diisopropylindenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilandiylbis (2-methyl-4 [4' -tert.butylphenyl] indenyl) - zirkoniumdichlorid, Dimethylsilandiylbis (2-ethyl-4 [4 '-tert.butylphenyl] indenyl) - zirkoniumdichlorid,Dimethylsilanediylbis (2-methyl-4 [4'-tert.butylphenyl] indenyl) zirconium dichloride, dimethylsilanediylbis (2-ethyl-4 [4'-tert.butylphenyl] indenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilandiylbis (2-propyl-4 [4 ' -tert.butylphenyl] indenyl) - zirkoniumdichlorid undDimethylsilanediylbis (2-propyl-4 [4'-tert.butylphenyl] indenyl) zirconium dichloride and
Dimethylsilandiyl (2-isopropyl-4 [4' -tert .butylphenyl] indenyl) - (2-methyl-4 [4' -tert.butylphenyl] indenyl) zirkoniumdichlorid sowie die entsprechenden Dimethylzirkoniumverbindungen.Dimethylsilanediyl (2-isopropyl-4 [4 't-butylphenyl] indenyl) - (2-methyl-4 [4' t-butylphenyl] indenyl) zirconium dichloride and the corresponding dimethyl zirconium compounds.
Bei den Verbindungen der allgemeinen Formel (id) sind als besonders geeignet diejenigen zu nennen, in denenIn the case of the compounds of the general formula (id), those in which
M für Titan oder Zirkonium,M for titanium or zirconium,
X für Chlor, Cχ-C4-Alkyl oder Phenyl stehen.X represents chlorine, Cχ-C 4 alkyl or phenyl.
R16 R16 R16R16 R16 R16
R15 für Ml oder c c steht,R15 stands for Ml or cc ,
17 R17 R17 17 R17 R17
undand
für NR19for NR19
R1 bis R3 und R5 für Wasserstoff , Cχ-Cιo-Alkyl , C3-Cι0-Cycloalkyl ,R 1 to R 3 and R 5 are hydrogen, Cχ-Cιo-alkyl, C 3 -Cι 0 -cycloalkyl,
C6-Ci5-Aryl oder Si (R8) 3 stehen, oder wobei zwei benachbarte Reste für 4 bis 12 C-Atome aufwei sende cyclische Gruppen stehen .
Die Synthese derartiger Komplexverbindungen kann nach an sich bekannten Methoden erfolgen, wobei die Umsetzung der entsprechend substituierten, cyclischen Kohlenwasserstoffanionen mit Halogeniden von Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob oder Tantal, bevorzugt ist.C 6 -Ci 5 aryl or Si (R 8 ) 3 , or where two adjacent radicals stand for 4 to 12 C atoms-containing cyclic groups. Such complex compounds can be synthesized by methods known per se, the reaction of the appropriately substituted cyclic hydrocarbon anions with halides of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium or tantalum being preferred.
Beispiele für entsprechende Herstellungsverfahren sind u.a. im Journal of Organometallic Chemistry, 369 (1989), 359-370 beschrieben.Examples of corresponding manufacturing processes include in the Journal of Organometallic Chemistry, 369 (1989), 359-370.
Als Komponente A) können auch Mischungen verschiedener Metall - ocenkomplexe eingesetzt werden.Mixtures of different metal ocene complexes can also be used as component A).
Weiterhin enthalten die Metallocenkatalysatoren als Komponente B) mindestens eine metalloceniumionenbildende Verbindung.Furthermore, the metallocene catalysts contain as component B) at least one compound which forms metallocenium ions.
Geeignete metalloceniumionenbildende Verbindungen B) sind beispielsweise starke, neutrale Lewissäuren, ionische Verbindungen mit lewissauren Kationen oder ionische Verbindungen mit Brönsted-Säuren als Kationen.Suitable metallocenium ion-forming compounds B) are, for example, strong, neutral Lewis acids, ionic compounds with Lewis acid cations or ionic compounds with Bronsted acids as cations.
Als starke, neutrale Lewissäuren sind Verbindungen der allgemeinen Formel (II)Compounds of the general formula (II) are strong, neutral Lewis acids
M2X1X2X3 (IIM 2 X 1 X 2 X 3 (II
bevorzugt, in derpreferred in the
M2 ein Element der III. Hauptgruppe des Periodensy- stems bedeutet, insbesondere B, AI oder Ga, vorzugsweise B,M 2 is an element of III. Main group of the periodic system means, in particular B, Al or Ga, preferably B,
X1, X2 und X3 für Wasserstoff, Cχ-Cιo-Alkyl, Cß-Cis-Aryl, Alkylaryl, Arylalkyl, Halogenalkyl oder Halogenaryl mit jeweils 1 bis 10 C-Atomen im Alkylrest undX 1 , X 2 and X 3 for hydrogen, Cχ-Cιo-alkyl, C ß- Cis-aryl, alkylaryl, arylalkyl, haloalkyl or haloaryl, each with 1 to 10 carbon atoms in the alkyl radical and
6 bis 20 C-Atome im Arylrest oder Fluor, Chlor, Brom oder Jod stehen, insbesondere für Halogen- aryle, vorzugsweise für Pentafluorphenyl .6 to 20 carbon atoms in the aryl radical or fluorine, chlorine, bromine or iodine are, in particular halogen aryls, preferably pentafluorophenyl.
Besonders bevorzugt sind Verbindungen der allgemeinen FormelCompounds of the general formula are particularly preferred
(II), in der X1, X2 und X3 gleich sind, vorzugsweise Tris(penta- fluorphenyl) boran.(II) in which X 1 , X 2 and X 3 are the same, preferably tris (pentafluorophenyl) borane.
Als ionische Verbindungen mit lewissauren Kationen sind Verbindungen der allgemeinen Formel (III)
[Ya+) QιQ2 . . . Q2] d+ (III )As ionic compounds with Lewis acid cations, compounds of the general formula (III) [Ya +) QιQ 2 . , , Q 2 ] d + (III)
geeignet, in denensuitable in which
Y ein Element der I. bis VI. Hauptgruppe oder derY is an element of I. to VI. Main group or the
I. bis VIII. Nebengruppe des Periodensystems be- deutet,I. to VIII. Subgroup of the periodic table means,
Qi bis 0.2 für einfach negativ geladene Reste wieQi to 0. 2 for simply negatively charged residues such as
C1-c28-Alkyl, C6-C15-Aryl, Alkylaryl, Arylalkyl, Halogenalkyl, Halogenaryl mit jeweils 6 bis 20 C- Atomen im Aryl- und 1 bis 28 C-Atome im Alkylrest, C3-Cιo-Cycloalkyl, welches gegebenenfalls mit Cι-Cιo~Alkylgruppen substituiert sein kann, Halogen, Cι-C28-Alkoxy, Cε-Cis-Aryloxy, Silyl- oder MercaptylgruppenC 1 -C 28 alkyl, C 6 -C 15 aryl, alkylaryl, arylalkyl, haloalkyl, haloaryl each having 6 to 20 C atoms in the aryl and 1 to 28 C atoms in the alkyl radical, C 3 -Cιo-cycloalkyl , which can optionally be substituted with Cι-~ alkyl groups, halogen, -C-C 28 alkoxy, Cε-Cis-aryloxy, silyl or mercaptyl groups
a für ganze Zahlen von 1 bis 6 unda for integers from 1 to 6 and
z für ganze Zahlen von 0 bis 5 steht,z represents integers from 0 to 5,
d der Differenz a-z entspricht, wobei d jedoch größer oder gleich 1 ist.d corresponds to the difference a-z, but d is greater than or equal to 1.
Besonders geeignet sind Carboniumkationen, Oxoniumkationen und Sulfoniumkationen sowie kationische Übergangsmetallkomplexe. Ins- besondere sind das Triphenylmethylkation, das Silberkation und das 1, 1' -Dimethylferrocenylkation zu nennen. Bevorzugt besitzen sie nicht koordinierende Gegenionen, insbesondere Borverbindungen, wie sie auch in der WO 91/09882 genannt werden, bevorzugt Tetrakis (pentafluorophenyl)borat.Carbonium cations, oxonium cations and sulfonium cations as well as cationic transition metal complexes are particularly suitable. The triphenylmethyl cation, the silver cation and the 1, 1 '-dimethylferrocenyl cation should be mentioned in particular. They preferably have non-coordinating counterions, in particular boron compounds, as they are also mentioned in WO 91/09882, preferably tetrakis (pentafluorophenyl) borate.
Ionische Verbindungen mit Brönsted-Säuren als Kationen und vorzugsweise ebenfalls nicht koordinierende Gegenionen sind in der WO 91/09882 genannt, bevorzugtes Kation ist das N,N-Dimethy- lanilinium.Ionic compounds with Bronsted acids as cations and preferably also non-coordinating counterions are mentioned in WO 91/09882; the preferred cation is N, N-dimethylanilinium.
Die Menge an starken, neutralen Lewissäuren, ionischen Verbindungen mit lewissauren Kationen oder ionischen Verbindungen mit Brönsted-Säuren als Kationen beträgt bevorzugt 0,1 bis 10 Äquivalente, bezogen auf den Metallocenkomplex A) .
Besonders geeignet als metalloceniumionenbildende Verbindung B) sind offenkettige oder cyclische Alumoxanverbindungen der allgemeinen Formeln (IV) oder (V)The amount of strong, neutral Lewis acids, ionic compounds with Lewis acid cations or ionic compounds with Bronsted acids as cations is preferably 0.1 to 10 equivalents, based on the metallocene complex A). Open-chain or cyclic alumoxane compounds of the general formulas (IV) or (V) are particularly suitable as compound B) forming metallocenium ions.
R21\R21 \
,A1~T"0 AI-!m 'R21 (IV), A1 ~ T " 0 AI-! M ' R21 (IV)
R21R21
R21R21
R21R21
wobei R21 eine Cι~C4-Alkylgruppe bedeutet, bevorzugt eine Methyl- oder Ethylgruppe und m für eine ganze Zahl von 5 bis 30, bevorzugt 10 bis 25 steht.where R 21 is a C 1 -C 4 alkyl group, preferably a methyl or ethyl group and m is an integer from 5 to 30, preferably 10 to 25.
Die Herstellung dieser oligomeren Alumoxanverbindungen erfolgt üblicherweise durch Umsetzung einer Lösung von Trialkylaluminium mit Wasser und ist u.a. in der EP-A 284 708 und der US-A 4 794 096 beschrieben.These oligomeric alumoxane compounds are usually prepared by reacting a solution of trialkylaluminum with water and include in EP-A 284 708 and US-A 4 794 096.
In der Regel liegen die dabei erhaltenen oligomeren Alumoxanverbindungen als Gemische unterschiedlich langer, sowohl linearer als auch cyclischer Kettenmoleküle vor, so daß m als Mittelwert anzusehen ist. Die Alumoxanverbindungen können auch im Gemisch mit anderen Metallalkylen, bevorzugt mit Aluminiumalkylen vorliegen.As a rule, the oligomeric alumoxane compounds obtained in this way are present as mixtures of both linear and cyclic chain molecules of different lengths, so that m is to be regarded as the mean. The alumoxane compounds can also be present in a mixture with other metal alkyls, preferably with aluminum alkyls.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Metallocenkomplexe A) und die oligomeren Alumoxanverbindungen der allgemeinen For- mein (IV) oder (V) in solchen Mengen zu verwenden, daß das atomare Verhältnis zwischen Aluminium aus den oligomeren Alumoxanverbindungen und dem Übergangsmetall aus den Metallocenkomplexen im Bereich von 10:1 bis 106:1, insbesondere im Bereich von 10:1 bis 10 :1, liegt.It has proven advantageous to use the metallocene complexes A) and the oligomeric alumoxane compounds of the general formula (IV) or (V) in amounts such that the atomic ratio between aluminum from the oligomeric alumoxane compounds and the transition metal from the metallocene complexes in Range from 10: 1 to 10 6 : 1, in particular in the range from 10: 1 to 10: 1.
Weiterhin können als Komponente B) anstelle der Alumoxanverbindungen der allgemeinen Formeln (IV) oder (V) Aryloxyalumo- xane, wie in der US-A 5 391 793 beschrieben, Aminoaluminoxane, wie in der US-A 5 371 260 beschrieben, Aminoaluminoxanhydrochlo- ride, wie in der EP-A 633 264 beschrieben, Siloxyaluminoxane, wie
in der EP-A 621 279 beschrieben, oder Mischungen daraus eingesetzt werden.Furthermore, as component B), instead of the alumoxane compounds of the general formulas (IV) or (V) aryloxyalumoxanes, as described in US Pat. No. 5,391,793, aminoaluminoxanes, as described in US Pat. No. 5,371,260, aminoaluminoxane hydrochlorides , as described in EP-A 633 264, siloxyaluminoxanes, such as described in EP-A 621 279, or mixtures thereof are used.
Geeignete metalloceniumionenbildende Verbindungen B) sind auch die in der WO 99/06414 offenbarten Bor-Aluminium-Verbindungen wie beispielsweise Di- [bis (pentafluorphenylboroxy) ]methylalan. Die Bor-Aluminium-Verbindungen können auch abgeschiedenen auf einen organischen oder anorganischen Träger eingesetzt werden.Suitable compounds B) forming metallocenium ions are also the boron-aluminum compounds disclosed in WO 99/06414, such as, for example, di- [bis (pentafluorophenylboroxy)] methylalane. The boron-aluminum compounds can also be used deposited on an organic or inorganic carrier.
Vorzugsweise werden sowohl die Metallocenkomplexe A) als auch die metalloceniumionenbildende Verbindungen B) in Lösung eingesetzt, wobei aromatische Kohlenwasserstoffe mit 6 bis 20 C-Atomen, insbesondere Xylole und Toluol, besonders bevorzugt sind.Both the metallocene complexes A) and the metallocenium ion-forming compounds B) are preferably used in solution, aromatic hydrocarbons having 6 to 20 C atoms, in particular xylenes and toluene, being particularly preferred.
Geeignete Metallocenkatalysatoren können als weitere Komponente C) zusätzlich noch eine Metallverbindung der allgemeinen Formel (VI)Suitable metallocene catalysts can additionally contain a metal compound of the general formula (VI) as further component C)
M3(R22)r(R23)s(R24)t (VI) M 3 ( R 22) r ( R 23) s ( R 24) t (VI)
in derin the
M3 ein Alkali-, ein Erdalkalimetall oder ein Metall de-r-l-Il-. Hauptgruppe des Periodensystems, d.h. Bor, Aluminium, Gallium, Indium oder Thallium bedeutet,M 3 is an alkali, an alkaline earth metal or a metal de-rl-Il-. Main group of the periodic table, ie boron, aluminum, gallium, indium or thallium,
R22 Wasserstoff, Cι-Cι0-Alkyl, Cg-Cis-Aryl, Alkylaryl oder Arylalkyl mit jeweils 1 bis 10 C-Atom im Alkylrest und 6 bis 20 C-Atomen im Arylrest,R 22 is hydrogen, -CC- 0 alkyl, Cg-cis-aryl, alkylaryl or arylalkyl, each having 1 to 10 carbon atoms in the alkyl radical and 6 to 20 carbon atoms in the aryl radical,
R23 und R24 Wasserstoff, Halogen, Cι-Cι0-Alkyl, Ce-Cι5-Aryl,R 23 and R 24 is hydrogen, halogen, Cι-Cι 0 alkyl, C 5 e -Cι aryl,
Alkylaryl, Arylalkyl oder Alkoxy mit jeweils 1 bis 10 C-Atomen im Alkylrest und 6 bis 20 C- Atomen im Arylrest,Alkylaryl, arylalkyl or alkoxy each having 1 to 10 C atoms in the alkyl radical and 6 to 20 C atoms in the aryl radical,
r eine ganze Zahl von 1 bis 3r is an integer from 1 to 3
undand
s und t ganze Zahlen von 0 bis 2 bedeuten, wobei dies and t are integers from 0 to 2, the
Summe r+s+t der Wertigkeit von M3 entspricht,Sum r + s + t corresponds to the valence of M 3 ,
enthalten.
Von den Metallverbindungen der allgemeinen Formel (VI) sind diejenigen bevorzugt, in denencontain. Of the metal compounds of the general formula (VI), those are preferred in which
M3 Lithium, Magnesium oder Aluminium bedeutet undM 3 means lithium, magnesium or aluminum and
R23 und R24 für Cι-Cι0-Alkyl stehen.R 23 and R 24 for Cι-Cι are 0 alkyl.
Besonders bevorzugte Metallverbindungen der Formel (VI) sind n- Butyl-Lithium, n-Butyl-n-octyl-Magnesium, n-Butyl-n-heptyl-Magne- siu , Tri-n-hexyl-aluminium, Tri-iso-butyl-aluminium, Triethyl- aluminium und Trimethylaluminium.Particularly preferred metal compounds of the formula (VI) are n-butyl-lithium, n-butyl-n-octyl-magnesium, n-butyl-n-heptyl-magnesium, tri-n-hexyl aluminum, tri-iso-butyl -aluminium, triethylaluminium and trimethylaluminium.
Wenn eine Metallverbindung C) eingesetzt wird, ist sie bevorzugt in einer solchen Menge im Katalysatorsystem enthalten, daß das molare Verhältnis von M3 aus Formel (VI) zu Übergangsmetall M aus Formel (I) von 800:1 bis 1:1, insbesondere 500:1 bis 50:1, beträgt.If a metal compound C) is used, it is preferably present in the catalyst system in an amount such that the molar ratio of M 3 from formula (VI) to transition metal M from formula (I) is from 800: 1 to 1: 1, in particular 500 : 1 to 50: 1.
Neben Metallocenekomplexen A) können auch andere Polymerisations - katalysatoren wie z.B. die in WO 96/23010 beschriebenen Nickel- und Palladium-Komplexe, die in WO 98/27124, WO 98/30612, WO 99/12981 und WO 00/50470 beschriebenen Eisen- und Cobalt-Ko - plexe, die in WO 00/58370 und WO 01/12641 beschriebenen Chrom- Komplexe aber auch andere- Übergangsmetallkomplexe wie die in An- gewandte Chemie 1999, 111, S.448, Chem Rev. 2000, 100, 1169, Coord. Chem. Rew. 2000, 203, 325 beschriebenen können verwendet werden.In addition to metallocene complexes A), other polymerization catalysts such as e.g. the nickel and palladium complexes described in WO 96/23010, the iron and cobalt complexes described in WO 98/27124, WO 98/30612, WO 99/12981 and WO 00/50470, the complexes described in WO 00 / 58370 and WO 01/12641 described chromium complexes but also other transition metal complexes such as that in Angewandte Chemie 1999, 111, p.448, Chem Rev. 2000, 100, 1169, Coord. Chem. Rew. 2000, 203, 325 can be used.
Die Metallocenkomplexe werden in der Regel auf einem Träger- material eingesetzt.The metallocene complexes are generally used on a carrier material.
Als Trägermaterialien werden vorzugsweise feinteilige, poröse Träger eingesetzt, die im allgemeinen einen Teilchendurchmesser im Bereich von 1 bis 300 um aufweisen, insbesondere von 20 bis 90 um. Geeignete Trägermaterialien sind beispielsweise anorgani- sehe, Oxide des Siliciums, des Aluminiums, des Titans oder eines der Metalle der I. oder II. Hauptgruppe des Periodensystems oder Mischungen dieser Oxide, von denen außer Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid oder einem Schichtsilikat insbesondere Kieselgel bevorzugt ist.The carrier materials used are preferably fine-particle, porous carriers which generally have a particle diameter in the range from 1 to 300 μm, in particular from 20 to 90 μm. Suitable carrier materials are, for example, inorganic oxides of silicon, aluminum, titanium or one of the metals of main group I or II of the periodic table or mixtures of these oxides, of which, in addition to aluminum oxide or magnesium oxide or a layered silicate, silica gel is particularly preferred.
UV/viS-Untersuchungen an luft- und/oder feuchtigkeitsunempfindlichen Metallocenkatalysatoren können in jeder handelsüblichen UV/ VIS-Apparatur durchgeführt werden.UV / viS tests on air and / or moisture-insensitive metallocene catalysts can be carried out in any commercially available UV / VIS apparatus.
UV/VIS-spektroskopische Messungen an luft- und/oder feuchtigkeitsempfindlichen Metallocenkatalysatoren werden vorzugsweise in einer Spezial-Apparatur durchgeführt. Diese setzt sich zusammen
aus einer handelsüblichen UV/VIS-Tauchsonde mit Lichtleitertechnik, einem Schlenkgefäß und einem Rührer. Diese Apparatur ermöglicht ein Arbeiten unter Vakuum und/oder Schutzgas.UV / VIS spectroscopic measurements on air and / or moisture sensitive metallocene catalysts are preferably carried out in a special apparatus. This is composed from a commercially available UV / VIS immersion probe with light guide technology, a Schlenk vessel and a stirrer. This apparatus enables working under vacuum and / or protective gas.
Besonders bevorzugt werden die UV/VIS-Spektren unter Rühren an einem Carry 50 UV/VIS-Spektrometer der Firma Varian aufgenommen, als Backround wird beispielsweise das Spektrum eines mit Alumi- niumalkyl vorbehandelten Kieselgels gewählt. Starkes Rauschen kann durch Spektrenkumulation und einer mathematischen Glättungs- funktion vermindert werden.The UV / VIS spectra are particularly preferably recorded with stirring on a Carry 50 UV / VIS spectrometer from Varian, for example the spectrum of a silica gel pretreated with aluminum alkyl is selected as the backround. Strong noise can be reduced by spectrum accumulation and a mathematical smoothing function.
Die Entwicklung eines speziellen Rührers mit einer minimalen Auflagefläche der Rühreinheit auf dem Gefäßboden hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, da ein herkömmlicher Magnetrührstab bereits nach wenigen Minuten des Rührens zu einer mechanischen Zerkleinerung des Trägerkatalysators und zu einem damit verbundenen starken Intensitätsanstieg der Charge-Transfer-Bande führen kann. Dies führt im allgemeinen zu einer Verfälschung der Meß- ergebnisse. Der erfindungsgemäße Rührer ist in Figur 1 skizziert.The development of a special stirrer with a minimal contact area of the stirring unit on the bottom of the vessel has proven to be very advantageous, since a conventional magnetic stirring bar leads to a mechanical comminution of the supported catalyst after only a few minutes of stirring and to an associated strong increase in the intensity of the charge transfer band can lead. This generally leads to a falsification of the measurement results. The stirrer according to the invention is outlined in FIG. 1.
Für die UV/VIS-spektroskopische Ermittlung der Polymerisationsaktivität geträgerter Metallocen-Katalysatoren werden verschiedene Katalysatorproben sowohl UV/VIS-spektroskopisch als auch auf ihre Polymeri-sa-t-ionsak-t-i-vität -h-i-n- -n-tersueht. - Durch Auf-t-ragung des charakteristischen UV/VIS-Extinktionswertes der Charge-Transfer- Bande (z.B. bei 485 n für den Metallocenkatalysator Me2Si (2-Me-4 , 5-benzoindenyl) 2ZrCl2/Methylaluminoxan/Siθ2) der den Gehalt der katalytisch aktiven Spezies widerspiegelt, gegen die im Polymerisationstest (Bedingungen, z.B.: Propylenmonomer, Poly- merisationstemp. = 65 °C, Polymerisationsdruck = 28 bar) ermittelte Produktivität der einzelenen Katalysatorchargen wird die Eichgerade erstellt.For the UV / VIS spectroscopic determination of the polymerization activity of supported metallocene catalysts, various catalyst samples are examined both with UV / VIS spectroscopy and with regard to their polymerisation activity. - By applying the characteristic UV / VIS extinction value of the charge transfer band (e.g. at 485 n for the metallocene catalyst Me 2 Si (2-Me-4, 5-benzoindenyl) 2 ZrCl 2 / methylaluminoxane / Siθ 2 ) which reflects the content of the catalytically active species, against the productivity of the individual catalyst batches determined in the polymerization test (conditions, for example: propylene monomer, polymerization temperature = 65 ° C., polymerization pressure = 28 bar), the calibration curve is established.
Die oben genannten "charakteristischen UV/viS-Extinktionswerte" sind die, wie beschrieben bestimmten, Intensitäten der Absorptionsbanden an den jeweiligen Maxima der UV/VIS-SpektrenThe above-mentioned "characteristic UV / viS extinction values" are the intensities of the absorption bands, as described, at the respective maxima of the UV / VIS spectra
BeispieleExamples
1. UV/VIS-spektroskopische Messungen1. UV / VIS spectroscopic measurements
Probenpräparation:Sample preparation:
Das Schlenkgefäß und der Rührer wurden eine Stunde bei 100°C im Trockenschrank ausgeheizt und anschließend in eine Glove-Box ein- geschleust. Dort wurden 210 mg des Metallocen-Tragerkatalysators (Me2Si (2-Me-benzoindenyl)2ZrCl2/Methylaluminoxan/Siθ2) in das Schlenkgefäß eingewogen und der Rührer gemäß Figur 1 eingesetzt.
Die Tauchsonde, von der zuvor mit Hilfe eines Heißluf gebläses letzte Feuchtigkeitsspuren entfernt wurden, wurde im Argongegenstrom eingeführt. Die Apparatur wurde 5 Minuten lang evakuiert. Danach wurden 30 ml Toluol zugegeben.The Schlenk vessel and the stirrer were heated in the drying cabinet at 100 ° C for one hour and then introduced into a glove box. There, 210 mg of the supported metallocene catalyst (Me 2 Si (2-Me-benzoindenyl) 2 ZrCl 2 / methylaluminoxane / SiO 2) were weighed into the Schlenk vessel and the stirrer according to FIG. 1 was used. The immersion probe, from which the last traces of moisture were blown with the help of a hot air, was introduced in the counter-argon flow. The apparatus was evacuated for 5 minutes. 30 ml of toluene were then added.
Spektrenauf ahme:Spectra recording:
Die Lichtleiter der Tauschsonde wurden an das UV/VIS-Spektrometer (Cary 50 UV/VIS-Spektrometer der Firma Varian) angeschlossen. Das gespeicherte Hintergrundspektrum (MAO-vorbehandeltes Kieselgel mit 17 Gew% AI) wurde geladen. Der Magnetrührer wurde auf ca. 3/4 der Rührstärke gestellt. Es wurde 30 Sekunden gewartet, bis sich eine gleichbleibend gute Durchmischung der Katalysatorsuspension eingestellt hatte. Die Absorption bei 800 nm wurde kontrolliert und sofern sie nicht bei Null lag mit Hilfe einer Schraube an der Lichtleiter-Ein-/Auskoppelungseinheit auf Null eingestellt. Zehn Spektren wurden im Zyklusmodus mit der schnellsten Aufnahmegeschwindigkeit (0 Sekunden Wartezeit) direkt hintereinander aufgenommen.The light guides of the exchange probe were connected to the UV / VIS spectrometer (Cary 50 UV / VIS spectrometer from Varian). The stored background spectrum (MAO-pretreated silica gel with 17% by weight AI) was loaded. The magnetic stirrer was set to about 3/4 of the stirring strength. There was a wait of 30 seconds until the catalyst suspension had mixed thoroughly. The absorption at 800 nm was checked and, if it was not at zero, set to zero using a screw on the optical fiber coupling / decoupling unit. Ten spectra were recorded in succession in the cycle mode with the fastest recording speed (0 seconds waiting time).
Auswertung der Spektren:Evaluation of the spectra:
Die zehn Spektren wurden im ASCII-Format in ein speziell dafür geschriebenes Programm eingelesen und daraus das Durchschnitts - Spektrum gebildet. Dieses wurde im ASCII-Format in das Origin- Programmpake-t-e-ingelesen -und -dort -das- Grundrauschen mit einer Glättungsfunktion (Gleitender Durchschnitt, Filter 9) geglättet. Anschließend wurde der Extinktionswert bei 485 nm bestimmt.The ten spectra were read in ASCII format in a specially written program and the average spectrum was formed from them. This was smoothed in ASCII format into the Origin program package-t-e-in-read-and -das -das- the noise floor with a smoothing function (moving average, filter 9). The absorbance value was then determined at 485 nm.
2. Bestimmung der Polymerisationsaktivität im 10-1-Autoklaven2. Determination of the polymerization activity in a 10-1 autoclave
In einen trockenen mit Stickstoff gespülten lOL-Autoklaven wurden unter Rühren (100 U/min) 100 g Polymerpulver, 18 mmol Triiso- butylaluminium (9 ml einer 2M Lösung in Heptan) und 2 mmol Diiso- butylaluminiumhydrid (1 ml einer 2 M Lösung in Heptan) gegeben. Der Autoklav wurde dreimal mit je 5 bar Stickstoff gespült und anschließend im Stickstoffgegenstrom mit 150 mg - 500 mg Kataly- sator sowie 7 L Propylen befüllt. Der Autoklaveninhalt wurde 10 Minuten bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend wurde der Autoklav schrittweise auf eine Manteltemperatur von 70-75°C erwärmt. Nach Erreichen einer Innentemperatur von 55°C wurde die Rührer- drehzahl auf 250 U/min erhöht und nach Erreichen der Solltempera- tur von 65°C der Katalysator 90 Minuten bei bestmöglicher100 g of polymer powder, 18 mmol of triisobutylaluminum (9 ml of a 2M solution in heptane) and 2 mmol of diisobutylaluminum hydride (1 ml of a 2M solution in.) Were placed in a dry nitrogen-purged IOL autoclave with stirring (100 rpm) Heptane). The autoclave was flushed three times with 5 bar nitrogen each and then filled with 150 mg - 500 mg catalyst and 7 L propylene in counter nitrogen flow. The contents of the autoclave were stirred at room temperature for 10 minutes. The autoclave was then gradually heated to a jacket temperature of 70-75 ° C. After reaching an internal temperature of 55 ° C, the stirrer speed was increased to 250 rpm and, after reaching the target temperature of 65 ° C, the catalyst for 90 minutes at the best possible
Temperaturkonstanz polymerisiert. Die Polymerisation wurde durch Ablassen des Monomers beendet und das Produkt durch das Bodenablaßventil im Stickstoffström ausgetragen.
3. KatalysatorpräparationTemperature constant polymerized. The polymerization was terminated by venting the monomer and the product discharged through the bottom drain valve in a stream of nitrogen. 3. Catalyst preparation
a.) MAO-vorbehandeltes Kieselgela.) MAO-pretreated silica gel
55 g sprühgetrocknetes Kieselgel (mittlerer Teilchendurchmesser: 70 ocm; Porenvolumen 1,5 ml/g; 8 h bei 180°C im Vakuum (1 mbar) ausgeheizt) wurden in 220 ml Toluol suspendiert und bei Raumtemperatur innerhalb von 60 Minuten mit 142 ml einer 4,75 molaren Methylaluminoxanlösung (in Toluol, Fa. Albemarle) versetzt. Die Suspension wurde über Nacht gerührt und anschließend filtriert. Der Filterkuchen wurde 2 x mit je 50 ml Toluol gewaschen, und die Trägervorstufe im Stickstoffström bis zur Rieselfähigkeit getrocknet. Al-Gehalt der bis zur Gewichtskonstanz getrockneten Vorstufe: 17,2 Gew%.55 g of spray-dried silica gel (average particle diameter: 70 ocm; pore volume 1.5 ml / g; heated for 8 hours at 180 ° C. in a vacuum (1 mbar)) were suspended in 220 ml of toluene and at room temperature within 60 minutes with 142 ml of one 4.75 molar methylaluminoxane solution (in toluene, from Albemarle) was added. The suspension was stirred overnight and then filtered. The filter cake was washed twice with 50 ml of toluene each time, and the carrier precursor was dried in a stream of nitrogen until it was free-flowing. Al content of the precursor dried to constant weight: 17.2% by weight.
b.) Metallocen-Trägerkatalysatorb.) Supported metallocene catalyst
18 kg sprühgetrocknetes Kieselgel (mittlerer Teilchendurchmesser: 70 ocm; Porenvolumen 1,5 ml/g; 8h bei 180°C im Vakuum (lmbar) aus- geheizt) wurden bei Raumtemperatur in einem Prozeßfilter (Nutz- volumen: 280 1) in 90 1 Toluol suspendiert und mit 18,9 1 = 17,5 kg einer 30 Gew% Lösung von Methylalu inoxan in Toluol (Firma Albemarle) versetzt (Tιnnen max. = 35°C) . Die Reaktionsmischung wurde eine Stunde bei Raum-tempera-t-ur gerüh-r-t- -und anschließend fi - triert. Der Filterkuchen wurde gut mit Stickstoff abgepresst. Parallel dazu wurden 519,1 g = 0,9 mol rac-Dimethylsilandiyl- bis (2-methyl-4, 5-benzoindenyl) zirkonium-dichlorid mit 3.4,9 1 = 32,2 kg einer 30 Gew% Lösung von Methylaluminoxan in Toluol (Firma Albemarle) und mit 74 1 Toluol versetzt und eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Die MAO/Metallocenlösung würde bei geschlossenem Ablaufhahn langsam zu der Trägervorstufe zulaufen gelassen. Es wurde mit 10 1 Toluol nachgespült. Im Anschluß daran wurde der Ablauf des Prozeßfilters periodisch geöffnet, so dass das Filtrat innerhalb von einer Stunde ablaufen konnte. Als keine Filtrate mehr kamen, wurde der Ablauf geschlossen, der Filterkuchen 15 Minuten aufgerührt und eine Stunde bei Raumtemperatur stehen gelassen. Anschließend wurde die Restlösung mit Stickstoff abgepresst, der Katalysator einmal mit 65 1 Isododekan und einmal mit 65 1 Heptan gewaschen und im Vakuum getrocknet.
Ergebnisse18 kg of spray-dried silica gel (average particle diameter: 70 ocm; pore volume 1.5 ml / g; baked for 8 hours at 180 ° C. in a vacuum (lmbar)) were at room temperature in a process filter (usable volume: 280 l) in 90 l Suspended toluene and mixed with 18.9 1 = 17.5 kg of a 30% by weight solution of methylalu inoxane in toluene (Albemarle company) (maximum t = 35 ° C.). The reaction mixture was stirred for one hour at room temperature and then filtered. The filter cake was squeezed well with nitrogen. In parallel, 519.1 g = 0.9 mol of rac-dimethylsilanediylbis (2-methyl-4,5-benzoindenyl) zirconium dichloride with 3 . 4.9 1 = 32.2 kg of a 30% by weight solution of methylaluminoxane in toluene (from Albemarle) and mixed with 74 l of toluene and stirred for one hour at room temperature. The MAO / metallocene solution would be slowly run to the carrier precursor with the drain tap closed. It was rinsed with 10 l of toluene. The process filter was then opened periodically so that the filtrate could run out within one hour. When no more filtrates came, the drain was closed, the filter cake was stirred for 15 minutes and left to stand for one hour at room temperature. The residual solution was then pressed off with nitrogen, the catalyst was washed once with 65 1 isododecane and once with 65 1 heptane and dried in vacuo. Results
Tabelle 1: Extinktionswerte in Abhängigkeit von der KatalysatoreinwaageTable 1: Absorbance values depending on the weight of the catalyst
Einwaage Katalysator E(485 nm)Weighing out catalyst E (485 nm)
60 mg 0.045 126 mg 0.092 195 mg 0.171 300 mg 0.24260 mg 0.045 126 mg 0.092 195 mg 0.171 300 mg 0.242
Tabelle 2: Untersuchte Katalysatorchargen: Die Katalysatorversuche Nr. 1 bis Nr. 5 wurden zur Erstellung einer Eichgeraden verwendet. Die Versuche Nr.6 bis Nr. 10 sind die erfindungsgemäs - sen VersucheTable 2: Examined catalyst batches: The catalyst tests No. 1 to No. 5 were used to create a calibration line. Experiments No. 6 to No. 10 are the experiments according to the invention
Katalysator Produktivität [g g] E (485 nm) E (433 nm)Catalyst productivity [g g] E (485 nm) E (433 nm)
Nr.1 4325 0.220 0,213 Nr.2 6570- 0:361" 0,427 Nr.3 8320 0.447 0,426 Nr.4 4545 0.211 0,214 Nr.5 1720 0.124 0,118 Nr.6 1900 0.160 0,227 Nr.7 5120 0.237 0,239 Nr.8 4135 0.209 0,201 Nr.9 2350 0.199 0,202 Nr.10 2980 0.163 0,188No.1 4325 0.220 0.213 No.2 6570-0: 361 "0.427 No.3 8320 0.447 0.426 No.4 4545 0.211 0.214 No.5 1720 0.124 0.118 No.6 1900 0.160 0.227 No.7 5120 0.237 0.239 No.8 4135 0.209 0.201 No. 9 2350 0.199 0.202 No. 10 2980 0.163 0.188
Tabelle 3: Zr-, AI- und Si-Gehalte der untersuchten Katalysator- ChargenTable 3: Zr, Al and Si contents of the catalyst batches examined
Katalysator Zr-Gehalt • Al-Gehalt Si-GehaltCatalyst Zr content • Al content Si content
Nr. 1 0,32 Gew% 17,4 Gew% 28,2 Gew%No. 1 0.32% by weight 17.4% by weight 28.2% by weight
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Nr. 4 0,27 Gew% 18,8 Gew% 26,0 Gew%
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Nr. 6 0,24 Gew% 18,5 Gew% 26,7 Gew%No. 6 0.24% by weight 18.5% by weight 26.7% by weight
Nr. 7 0,25 Gew% 18,5 Gew% 26,6 Gew%No. 7 0.25% by weight 18.5% by weight 26.6% by weight
Nr. 8 0,24 Gew% 17,9 Gew% 26,2 Gew%No. 8 0.24% by weight 17.9% by weight 26.2% by weight
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