JPH01135809A - エチレン‐コポリマーの製法 - Google Patents

エチレン‐コポリマーの製法

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JPH01135809A
JPH01135809A JP63263036A JP26303688A JPH01135809A JP H01135809 A JPH01135809 A JP H01135809A JP 63263036 A JP63263036 A JP 63263036A JP 26303688 A JP26303688 A JP 26303688A JP H01135809 A JPH01135809 A JP H01135809A
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mol
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ethylene
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JP63263036A
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Gerhard Luft
ゲルハルト・ルフト
Maximilian Dorn
マクシミリアン・ドルン
Norbert Fischer
ノルベルト・フイツシヤー
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United Initiators GmbH and Co KG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F210/00Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F210/02Ethene

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  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はC−C−不安定な重合開始剤としてジフェニル
エタン誘導体を使用してエチレン−コポリマーを製造す
る方法に関する。
従来の技術 エチレン系不飽和モノマーを、高めた圧力及び高めた温
度で重合する方法に関しては、一連の変法が公知である
。この場合重合反応を開始させるために遊離基供与物質
例えば有機過酸化物、酸素又は他の遊離基形成剤を使用
する。これらのコモノマーは高められた温度で分解する
危険性を有することから、エチレンとコモノマーとの共
重合は常に、ホモ重合で使用されるよりも低い50〜1
00℃の温度で実施しなければならない、この事実は、
一般に重合反応にあっては温度を上げた場合ポリマーの
収率が増し、同時に必要な反応時間も短縮されることか
ら好ましくない。
米国特許第3.896,099号明細書には、重合を遊
離基によって開始させる、エチレン系不飽和モノマーの
重合法が記載されており、この場合開始剤としては1.
1,2.2−テトラカルボアルコキシルジアリールエタ
ンが使用されている。この化合物は反応体に対して0.
01〜5%の量で使用する必要がある。この方法では反
応温度は40〜200℃であり、その50%が反応する
時−は約30分である。この方法の欠点は多量の開始剤
を使用しなければならないことまた大工業的規模で製造
するのに要する反応時間が長すぎることである。
西ドイツ国特許出願公閉第2444252号明細書には
、遊離基によって開始される化学反応を実施する方法が
記載されており、この場合遊離基開始剤としては1.2
−ジアリール−1,2−ジシアノ−1,2−ジハロゲン
エタン化合物が使用されている。この方法の場合反応温
度は40〜200℃であり、遊離基開始剤は反応化合物
の0.01〜3重量%、従って比較的多量に加える必要
がある。同時にこの方法にあっても反応時間は極めて長
く、使用した開始剤との関連において50%反応させる
には4〜6時間が必要とされる。
更に遊離基重合を開始させるために有機過酸化物を利用
することが公知である。これらの有機過酸化物は各過酸
化物に特有の温度で発熱的に遊離基を分解生成し、この
遊離基が重合を開始させる。しかしこの発熱分解はほと
んど爆発的に起こる可能性がある。特に例えば金属屑又
はさびのような不純物によってこの種の発熱分解は著し
く促進される。ffr撃、衝突又は摩擦によっても有機
過酸化物は爆発する可能性がある、爆発の危険があるこ
とから、この種の有機過酸化物は高めた濃度の場合単独
の開始剤としては適していない。従って有機過酸化物に
はその危険性を減少させる物質が加えられる。これらの
物質は安定剤と称される。
西ドイツ国特許出願公開第2757442号明細書には
有機過酸化物の安定化法が記載されており、この場合有
機過酸化物は遊離基重合開始剤として置換ジフェニルエ
タン1〜99重量%及び有機過酸化物99〜1重量%か
らなる混合物の形で使用される。しかしこの方法は2工
程重合の場合(第1工程ではより低い温度範囲で実施し
、第2工程で初めて有機過酸化物にとって危険な温度範
囲で実施する必要がある)には満足するとかできない。
発明が解決しようとする課題 従って本発明は、公知技術水準の上記の諸欠点を回避し
、公知方法に比べて収率を高めまた開始剤の消費量を減
少させ、更に重合のために使用される高めた温度でのモ
ノマーの分解を阻止する、エチレンと他の重合可能のモ
ノマーとの共重合法を提供することを根本課題とする。
課題を解決するための手段 この課題は本発明によれば、重合開始剤として一般式: [式中R1〜R6はH1直鎖又は分枝鎖アルキル、アリ
ール、アルアルキル、アルキルアリール、置換アルキル
、置換アリール、−CN、−C00H、エステル、酸ニ
トリル、アルコキシ、炭素原子数1〜4のアルキルシリ
ルオキシ、アリールシリルオキシ又はハロゲンを表し、
その際各アルキルは炭素原子を1〜10個含んで゛いて
もよい]で示される化合物40モルまでを、重合可能の
モノマー1,000,000モルに対して使用し、この
場合重合可能のモノマーはエチレン及び少なくとも1種
のコモノマーであり、これを60,000〜350,0
00kPa及び130〜350℃で重合することによっ
て特徴づけられる、C−C−不安定な重合開始剤として
ジフェニルエタン−誘導体を使用してエチレン−コポリ
マーを製造する方法によって解決される。
この方法によって、反応器内における反応混合物の滞留
時間が極めて短く、開始剤の僅かな消費量でまたエチレ
ン又はコモノマーを分解することなくエチレン−コポリ
マーを特に高い収率で得ることが可能となる。
本発明方法では基R1〜R6としての直鎖又は分枝鎖の
、置換又は非置換アルキル基並びに、アルアルキル基、
アルキルアリール基又はアルコキシ基中に存在するアル
キル基はそれぞれ炭素原子を1〜10個を含む。基R1
〜R6の1個又は数個がエステルを表す場合このエステ
ルは、式■の化合物の基本骨格に存在するカルボキシル
基又はOH−基から誘導され、この場合有利にはアルキ
ル鎖中に炭素原子1〜8個を有するアルキルエステルが
使用される。
更に本発明による方法ではアリールを表す基R1〜R6
として特にフェニル又はナフチルが使用される。基R1
〜R6の1個又は数個が表す置換アルキル又はアリール
は有利にはハロゲン、−OH、アルコキシ又は/及びエ
ステルで1箇所又は数箇所置換されている。置換アリー
ルに関しては更に置換分としてフルオレンが挙げられる
本発明の優れた実施態様では、重合可能のモノマーt 
、ooo、oooモルに対して式■の重合開始剤3〜7
モルを用いて重合させる。
他の優れた実施態様では一般式Iの化合物に対して付加
的に他の重合開始剤、すなわち有機過酸化物、酸素又は
アゾ化合物40モルまでを使用する。本発明のこの優れ
た実施態様によって、350℃までの高温範囲でも重合
開始剤として有機過酸化物を使用して重合を実施するこ
とができ、その結果−層高い温度によるポリマーの高収
率が達成される。この場合式■の化合物及び有機過酸化
物は混合物の形で加える必要はなく、むしろ2工程法で
、第1工程での重合を与えられた温度範囲の下方温度で
TII過酸化物のみを用いて実施し、第2工程で初めて
重合を続けるため、与えられた温度範囲の上方での温度
で式IのC−C−不安定化合物を加えることもできる。
更に本発明の優れた実施態様は一般式■の化合物の他に
更に、付加的な重合開始剤として酸素又はアゾ化合物を
用いて処理することもできる。
双方の開始剤の必要な濃度は本発明方法では極めて低く
、その全開始剤消費量は製造されたポリマー1kg当た
り開始剤0.1〜2gである。
本発明方法の他の利点は、掻く短い反応時間でエチレン
−コポリマーの比較的高い収率、すなわち15〜30%
が達成されることである。短い反応時間により連続作業
法で高い処理量を達成することができる。
一般式Iの化合物としては本発明方法では特に、基R1
〜R6の1個又は数個がフェニル又はナフチルを表す化
合物を使用するか又は、基R1〜R6の1個又は数個が
置換アルキル又はアリールを表す場合には置換骨が炭□
素原子数1〜8のエステル基、ハロゲン又は炭素原子数
1〜8のアルコキシ基である化合物を使用することがで
きる。基Rとしての置換アリールに関しては更に置換骨
としてフルオレン及びアルキルが挙げられる。
本発明方法で使用するための一般式Iの化合物の例とし
ては次のものが挙げられる:2.3−ジメチル−2,3
−ジフェニルブタン、2.3−ジプロピル−2,3−ジ
フェニルオタン、2.3−ジブチル−2,3−ジフェニ
ルブタン、2.3−ジヘキシルー2,3−ジフェニルブ
タン、2−メチル−3−エチル−2,3−ジフェニルブ
タン、 2−メチル−2,3−ジフェニルブタン、2.3−ジメ
チル−2,3−ジ(p−メトキシフェニル)−ブタン、 2.3−ジメチル−2,3−ジ(p−メチルフェニル)
−ブタン、 2.3−ジメチル−2−メチルフェニル−3−(P−2
″、3°−ジメチル−3”−メチルフェニル−ブチル)
−フェニル−ブタン、 3.4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、3.
4−ジエチル−3,4−ジフェニルヘキサン、3.4−
ジプロピル−3,4−ジフェニルヘキサン4.5−ジプ
ロピル−4,5−ジフェニルオクタン2.3−ジイソブ
チル−2,3−ジフェニルブタン3.4−ジイソブチル
−3,4−ジフェニルヘキサン。
2.3−ジメチル−2,3−ジーp(t−ブチル)−フ
ェニル−ブタン、 5.6−シメチルー5.6−ジフェニルデカン、6.7
−シメチルー6.7−ジフェニルドデカン、7.8−ジ
メチルージ(メトキシフェニル)−テトラデカン、 アセトフェノンピナコール、 ベンズピナコール、 1.2−ジクロルテトラフェニルエタン、テトラフェニ
ルコハク酸ジニトリル、 1.2−ジシアノ−1,2−ジフェニルコハク酸ジニト
リル、 1.2−ジシアノ−1,2−ジフェニルコハク酸エステ
ル、 ベンズピナコールアルキルエーテル及びベンズピナコー
ルシリルエーテル。
本発明方法で使用することのできる有機過酸化物を例示
する: a) アセチルシクロへキシルスルホニルペルオキシド
、 b)ペルオキシジカーボネート、例えばジシクロへキシ
ル−ペルオキシジカーボネート、 ジー2−エチルへキシル−ペルオキシジカーボネート、 ジ−n−ブチル−ペルオキシジカーボネート、 ジ−イソプロピル−ペルオキシジカーボネート、 C)過酸エステル、例えば 第三アミルペルビバレート、 第三ブチルペルビバレート、 第三ブチル−ベルー2−エチルヘキサノエート、 第三ブチルベルネオデカノエート、 第三ブチルペルベンゾエート、 d) ジアシルペルオキシド、例えば ビス−(3,3,5−)リメチルヘキサノニル)−ペル
オキシド、 ジ−ラウロイルペルオキシド、 ジ−デカノイルペルオキシド、 ジ−プロピオニルペルオキシド、 ビス−(2,4−ジクロルベンゾイル)−ペルオキシド
、 ジベンゾイルペルオキシド、 e) ジアルキルペルオキシド、例えばジクミルペルオ
キシド、 ジアルキルペルオキシド、 ジアルキルペルオキシド、 第三ブチルクミルペルオキシド、 ビス−(第三ブチルペルオキシ−イソプロピル〉ペンゾ
ール、 f)ベルケタール、例えば 1.1−ビス−(第三ブチルペルオキシ)−トリメチル
−シクロヘキサン、 1.1−ビス−(第三ブチルペルオキシ)−シクロヘキ
サン、 2.2−ビス−(第三ブチルペルオキシ)−ブタン、 g) アルキルヒドロペルオキシド、例えばクミルヒド
ロペルオキシド、 第三ブチルヒドロペルオキシド、 h)ケトンペルオキシド、例えば シクロヘキサノンペルオキシド、 メチル−エチル−ケトンペルオキシド、メチル−イソブ
チル−ケトンペルオキシド本発明の優れた実施態様では
、重合可能のモノマーt、ooo、oooモルに対して
重合開始剤3〜7モル及び有機過酸化物1〜5モルを用
いて重合する。他の優れた実施態様では、重合可能のモ
ノマーt、ooo、oooモルに対して重合開始剤3〜
7モル及び酸素15〜25モルを用いて重合子る。本発
明方法においてコモノマーとしては、エチレンと共重合
可能のすべての七ツマ−が適している。次のリストはこ
の種の重合可能のモノマーに対する若干の例を示すもの
である。
A)アクリル−及びメタクリル化合物、例えばアクリル
酸及びメタクリル酸、 アクリル酸−及びメタクリル酸アルキルエステル(アク
リル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル
、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、ア
クリル酸第三−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル
、アクリル酸ステアリル並びに相応するメタクリル酸ヒ
ドロキシアルキルエステル、アクリル酸−及びメタクリ
ル酸エステル)、 2−ヒドロキシエチルアクリレート、 2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシ
ブチルアクリレート及び相応するメチルアクリル酸エス
テル、 アクリル−及び/又はメタクリル酸アリルエステル、 メチレンビスアクリルアミド、 アクリル−及びメタクリル酸ビニルエステル、 アクリルニトリル及びメタクリルニトリルアクリルアミ
ド及びメタクリルアミド、B)重合可能のビニル−及び
ビニリデン化合物例えば、 スチロール、 核塩素化及びアルキル化又はアルケニル化スチロール(
ビニルドルオール、ジビニルペンゾール、α−メチルス
チロール、第三ブチルスチロール、クロルスチロール)
、炭素原子数2〜6のカルボン酸及びビニルエステル(
酢酸ビニル)、 ビニルエーテル〈ビニルプロピルエーテル、ビニルイソ
ブチルエーテル)、 無水マレイン酸、 アルコール成分中の炭素原子数1〜4のマレイン酸半エ
ステル、 マレイン酸ジエステル、 マレイン酸半イミド、 マレイン酸ジイミド又は環状イミド(N−メチルマレイ
ンイミド、N−シクロへキシルマレインイミド)、 アリル化合物、 アリルペンゾール、 アリルエステル(酢酸アリル、フタル酸ジアリルエステ
ル、イソフタル酸ジアリルエステル、マレイン酸−及び
フマル酸ジアリルエステル、アリルカーボネート、ジア
リルカーボネート、ジアリルフェニルカーボネート、ト
リアリルホスフェート、トリアリルシアヌレート及び−
イソシアヌレート)、 エチレングリコールジアリルエーテル、ビニルピロリド
ン、 塩化ビニル、 塩化ビニリデン、 C) エチレン、 D) 共役ジエン、例えば ブタジェン、 イソプレン。
クロロプレン。
本発明方法ではコモノマーとして酢酸ビニル又は/及び
アクリル酸ニトリルエステルを使用するのが有利である
他の優れた実施態様では重合を300〜350℃で実施
する0本発明方法での優れた圧力範囲は150.000
−200.000kPaである。
本発明方法では更に反応混合物に別の望ましい添加剤特
に分子量調整剤を加えることも可能である。本発明方法
を実施するには高めた圧力及び高めた温度でエチレンを
重合させるのに通“常備用される装置及び方法を用いる
ことが適しているが、これは例えば「ウルマンズ・エン
チクロペディエ・デア・テヒニツシェン・ヒエミー」(
旧1manns Enzyklop;1die der
 technischenChemie) 、第19巻
、第4版、第167〜226頁、Verlag Che
mie社、同第3巻、第4版、第321〜326頁又は
「ヒエミー・インシェニール・テヒニクJ  (Che
w、 −Ing、 −Techn、 ) 、第51巻(
1969年)、第960〜969頁に記載されてる。
本発明の優れた実施態様では、連続的高圧重合処理で常
用の攪拌オートクレーブ又は管状反応器中で重合を実施
するが、この場合生じるエチレンの温度は熱交換器を介
して調整する。攪拌オートクレーブは有利には長さ対内
径の比が2=1の反応室を有する。
反応器内における反応混合物の滞留時間は有利には10
〜120秒、特に有利には20〜60秒である。反応器
内のこの短い滞留時間は本発明方法の大きな利点である
。これは相応する大きさの装置において、装置の利用度
を改良し、従って与えられた装置の大きさで生成率を高
める。得られたポリマー及び未反応のエチレンの分離は
本発明の優れた実施態様では反応器後方での放圧によっ
て行う。本発明方法により製造されたエチレン−コポリ
マーはこの種コポリマーのあらゆる使用目的に対して使
用することができる、本発明方法の特に優れた利点はポ
リマーの高収率及び開始剤の1かな消費量と共に、得ら
れた生成物の低いメルトインデックスにある。
実施例 次の実施例により本発明を詳述する。
例  1 反応器に連続して毎時エチレン850,000重量部、
毎時酢酸ビニル(VA)  150.000重量部及び
毎時3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン(
CCDFH) 42.7重量部(エチレン及び酢酸ビニ
ルt、ooo、oooモルに対して5モルに相当)から
なる、170,000kPaに圧縮された混合物を供給
する0反応源度310℃の場合−DIN53479で測
定して密度0.9225g/−及びDIN 53735
で125℃で0.325kPaで測定してメルトインデ
ックス10.7g/10分のエチレン/酢酸ビニルコポ
リマー246,000重量部/時が得られる。
例  2 反応器に連続して毎時エチレン850,000重量部、
毎時酢酸ビニル(VA)  150,000重量部及び
毎時1,2−ビス(トリメチルシリルオキシ)−1,1
,2,2−テトラフェニルエタン(OCTMS ) 2
46重量部(エチレン及び酢酸ビニル1、ooo、oo
oモルに対して15モルに相当)からなる、  170
,000kPaに圧縮された混合物を供給する、Fi応
湿温度280℃場合、密度0.9285g/ twQ及
び125℃で0.325 kPで測定してメルトインデ
ックス2.4g /10分のエチレン/酢酸ビニルコポ
リマー153,000重量部/時が得られる。
例  3 反応器に連続して毎時エチレン900.000重量部、
毎時アクリル酸メチルエステル04A)  100、0
00重量部及び毎時3.4−ジメチル−3,4−ジフェ
ニルヘキサン(CCDFH)44.3重量部(エチレン
及びアクリル酸メチルエステル1,000,000モル
に対して5モルに相当)からなる、170゜000 k
Paに圧縮された混合物を供給する0反応器度310℃
の場合、密度0.9220g/ mQ及び125℃で0
.325 kPで測定してメルトインデックス12.6
g/ 10分のエチレン/アクリル酸メチルエステルー
コボマー238,000重量部/時が得られる。
比較例 IA 反応器に連続して毎時エチレン900 、000重量部
、毎時酢酸ビニル(VA)  100,000重量部及
び毎時第三ブチル−ペルー2−エチルヘキサノエート(
TBPEH) 578重量部(エチレン及び酢酸ビニル
t、ooo、oooモルに対して75モルに相当)から
なる、190,000kPaに圧縮された混合物を供給
する0重合温度240℃の場合、DIN 53479で
測定して密度0.9230g/ mQ及びDIN 53
735で測定してメルトインデックス53g/10分の
ポリエチレン−コポリマー140.000重量部/時が
得られる。得られたポリエチレン1kg当たり開始剤4
.1gを使用した。
比較例 2人 比較例IAにおけると同様に処理するが、毎時エチレン
980,000重量部、毎時アクリル酸メチルエステル
(14A) 20.000重量部及び毎時第三ブチル−
ペルー2−エチルヘキサノエート(TBPEH) 57
8重量部(エチレン及びアクリル酸メチルエステルt、
ooo、oooモルに対して75モルに相当)からなる
混合物を供給する点で相違する。重合温度234℃の場
合、密度0.9310g/rIt1及びメルトインデッ
クス6.5g/10分のポリエチレン−コポリマー13
9,000重量部/時が得られる。得られたポリエチレ
ン−コポリマー1kg当たり開始剤4.2gを使用した
第1表 開始剤       CCDFHCCTMS  CCD
FH供給部における開始剤 濃度(モルppm)     5   15   5:
F−T−/7−VA    VA   MA供給部にお
けるコモン マー濃度(重量%>    15   15  10圧
力(kPa )     170.000170.00
0170.θ00反応器温変器’C)    310 
 280  310反応器ジャケット温度 (’C)    220  220  220滞留時間
(秒)      30   30   30コポリマ
ー収率(%)  24.6  15.3  23.8開
始剤消費量 (g I/kg PE )    Q、18  1.7
8  0.20メルトインデツクス (g/10分)”      10.7  2.4  
 12.6密度(g/d )     0.9225 
0.9285 0.9220” 125℃、0.325
 kPで測定。
第2表 LA    2A 開始剤         TBPEHTBPEH供給部
における開始剤 濃度(モルppm >      75    75コ
モノマー        VA     14A供給部
におけるコモン マー濃度(重量%)102 圧力(kPa )       190,000 19
0,000反応器温度(℃)      240   
234反応器ジャケット温度 (’C)      170   172滞留時間(秒
)40    40 コポリマー収率(%)    14   13.9開始
剤消費量 (g I/kg PE )      4.1   4
.2メルトインデツクス

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、C−C−不安定な重合開始剤としてジフェニルエタ
    ン−誘導体を使用してエチレン−コポリマーを製造する
    方法において、重合開始剤として一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) [式中R_1〜R_6はH、直鎖又は分枝鎖アルキル、
    アリール、アルアルキル、アルキルアリール、置換アル
    キル、置換アリール、−CN、−COOH、エステル、
    酸ニトリル、アルコキシ、炭素原子数1〜4のアルキル
    シリルオキシ、アリールシリル、オキシ又はハロゲンを
    表し、その際各アルキルは炭素原子を1〜10個含んで
    いてもよい]で示される化合物40モルまでを、重合可
    能のモノマー1,000,000モルに対して使用し、
    この場合重合可能のモノマーはエチレン及び少なくとも
    1種のコモノマーであり、これを60,000〜350
    ,000kPa及び130〜350℃で重合することを
    特徴とする、エチレン−コポリマーの製法。 2、アルキル又はアリールがハロゲン、−OH、アルコ
    キシ又は/及びエステルの1個又は数個で置換されてい
    る、請求項1記載の方法。 3、重合可能のモノマー1,000,000モルに対し
    て、一般式 I の重合開始剤3〜7モルを用いて重合す
    る、請求項1又は2記載の方法。 4、他の重合開始剤として付加的に有機過酸化物、酸素
    又はアゾ化合物40モルまでを使用する、請求項1から
    3までのいずれか1項記載の方法。 5、重合可能のモノマー1,000,000モルに対し
    て、式 I の重合開始剤3〜7モル及び有機過酸化物1
    〜5モルを用いて重合する、請求項4記載の方法。 6、重合可能のモノマー1,000,000モルに対し
    て、式 I の重合開始剤3〜7モル及び酸素15〜25
    モルを用いて重合する、請求項4記載の方法。 7、コモノマーとして酢酸ビニル又は/及びアクリル酸
    メチルエステルを使用する、請求項1から6までのいず
    れか1項記載の方法。 8、300〜350℃で重合する、請求項1から7まで
    のいずれか1項記載の方法。 9、150,000〜200,000kPaで重合する
    、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。 10、反応混合物に付加的に分子量調整剤を加える、請
    求項1から9までのいずれか1項記載の方法。 11、重合を攪拌オートクレーブ又は管状反応器中で実
    施し、その際生じるエチレンの温度を熱交換器を介して
    調整する、請求項1から10までのいずれか1項記載の
    方法。 12、反応器内における反応混合物の滞留時間が10〜
    120秒である、請求項11記載の方法。 13、反応器内における反応混合物の滞留時間が20〜
    60秒である、請求項12記載の方法。 14、ポリマーと未反応エチレンとの分離を反応器の後
    方で放圧することによって実施する、請求項1から13
    までのいずれか1項記載の方法。
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