KR101412118B1 - Method for preparing supported hybrid metallocene catalyst, and supported hybrid metallocene catalyst using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 담지촉매 활성화에 주로 사용되는 고가의 알루미녹산 조촉매 대신 트리알킬알루미늄을 제1 조촉매로 사용하고 보레이트 화합물을 제2 조촉매로 사용하며, 그 담지순서를 특정화함으로써, 올레핀 중합시 촉매 활성을 극대화할 수 있을 뿐 아니라, 알루미녹산보다 상대적으로 저렴한 트리알킬알루미늄을 활성종으로 사용하여 비용절감효과를 나타내는 혼성 담지 메탈로센 촉매의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 혼성 담지 메탈로센 촉매과 이를 이용한 폴리올레핀의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is characterized in that trialkyl aluminum is used as the first catalyst in place of the expensive aluminoxane cocatalyst used mainly for the supported catalyst activation, and the borate compound is used as the second catalyst, A method of preparing a hybrid supported metallocene catalyst which shows a cost reduction effect by using trialkyl aluminum as an active species which is relatively less expensive than aluminoxane, and a hybrid supported metallocene catalyst And a method for producing polyolefins using the same.
Description
본 발명은 폴리올레핀의 제조에 사용될 수 있는 혼성 담지 메탈로센 촉매의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 혼성 담지 메탈로센 촉매와 상기 혼성 담지 메탈로센 촉매를 이용한 폴리올레핀의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing a hybrid supported metallocene catalyst which can be used in the production of polyolefins, and to a process for producing a polyolefin using the hybrid supported metallocene catalyst and the hybrid supported metallocene catalyst prepared using the same.
기존의 상업 프로세스에 널리 적용되는 지글러-나타 촉매는 다활성점 촉매이기 때문에 생성 고분자의 분자량 분포가 넓은 것이 특징이며 공단량체의 조성 분포가 균일하지 않아 원하는 물성 확보에 한계가 있다.Ziegler-Natta catalyst widely applied to existing commercial processes is characterized by a wide molecular weight distribution of the produced polymer because it is a multi-site catalyst and the composition distribution of the comonomer is not uniform.
반면, 메탈로센 촉매는 하나의 종류의 활성점을 가진 단일 활성점 촉매로 생성되는 중합체의 분자량 분포가 좁고 촉매와 리간드의 구조에 따라 분자량, 입체 규칙도, 결정화도, 특히 공단량체의 반응성을 대폭 조절할 수 있는 장점이 있다.On the other hand, the metallocene catalyst has a narrow molecular weight distribution of a polymer produced by a single active site catalyst having one kind of active site, and the molecular weight, stereoregularity, crystallinity, especially reactivity of the comonomer, There are advantages that can be adjusted.
상기 메탈로센 촉매계는 4족 금속을 중심으로 한 전이금속 화합물이 주성분인 주촉매와, 알루미늄 등 13족 금속이 주성분인 유기 금속 화합물로 되는 조촉매의 조합으로 이루어진다. 이와 같은 촉매의 단일 활성점 특성에 따라 분자량 분포가 좁은 폴리올레핀 등 고분자가 제조될 수 있다.The metallocene catalyst system is composed of a combination of a main catalyst mainly composed of a transition metal compound centered on a Group 4 metal and a cocatalyst comprising an organometallic compound mainly composed of a Group 13 metal such as aluminum. Polymers such as polyolefins having a narrow molecular weight distribution can be prepared according to the single active site characteristics of the catalyst.
폴리올레핀의 분자량 및 분자량 분포는 고분자의 물리적 특성, 고분자의 가공성에 영향을 미치는 유동 및 기계적 특성을 결정하는데 중요한 인자가 된다. 다양한 폴리올레핀 제품을 만들기 위해서는 분자량 분포 조절을 통하여 용융 가공성을 향상시키는 것이 중요한 인자이다. 특히, 폴리에틸렌의 경우에 있어서는 질김성, 강도, 내환경 응력 저항특성 등이 매우 중요하게 적용된다. 따라서, 이정 또는 넓은 분자량 분포를 가지는 폴리올레핀을 제조함으로써 고분자량의 수지에서 가지는 기계적인 물성과 저분자량 부분에서의 가공성을 향상시키는 방법도 제시되고 있다.The molecular weight and molecular weight distribution of polyolefins are important factors in determining the physical properties of the polymer and the flow and mechanical properties affecting the processability of the polymer. In order to produce various polyolefin products, it is important to improve the melt processability by controlling the molecular weight distribution. Particularly, in the case of polyethylene, quality, resistance and resistance to environmental stress are very important. Accordingly, a method of improving the mechanical properties of a high molecular weight resin and the processability in a low molecular weight portion by producing a polyolefin having such a high molecular weight distribution is also proposed.
한편, 슬러리 공정을 통해 담지 촉매로 폴리올레핀을 생산하는 경우, 담지 촉매의 일반적인 담체로는 실리카가 이용되며, 상기 담체에 조촉매인 메틸알루미녹산(MAO)과 1종 이상의 유기금속 촉매(예를 들면, 메탈로센 촉매)를 담지하여 제조된 담지 촉매를 사용하게 된다. 그런데 상기 담지 촉매의 활성화에 사용되는 MAO와 같은 알루미녹산은 과량이 요구되며, 고가이기 때문에 상업적인 용도로 사용하였을 때, 원가절감의 측면에서 큰 장애물이 되고 있다. 또한 사용된 모든 MAO가 활성종을 만들지 않고, 촉매에 붙어서 불활성종을 만들기도 한다. 따라서, 상기 일반적으로 사용되는 MAO와 같은 알루미녹산의 사용량을 절감하거나 다른 조촉매로 대체하려는 노력이 진행되고 있다.On the other hand, when the polyolefin is produced through the slurry process, silica is used as a general carrier of the supported catalyst, and methylaluminoxane (MAO) and one or more organometallic catalysts (for example, , A metallocene catalyst) is supported on the supported catalyst. However, since alumoxane such as MAO used for activating the supported catalyst is excessively expensive, it is a big obstacle in terms of cost reduction when it is used for commercial purposes. In addition, all MAOs used do not produce active species, but they also form inert species on the catalyst. Therefore, efforts have been made to reduce the amount of aluminoxane such as MAO, which is generally used, or to replace it with another cocatalyst.
하지만, 대부분의 종래 기술에서는 담지 촉매 활성화에 사용되는 MAO를 다른 촉매로 변경하여 사용했을 경우, 그 촉매 활성이 매우 저조한 결과를 보여 새로운 촉매 활성종의 개발이 필요하다.However, in most of the prior arts, when the MAO used for the supported catalyst activation is changed to another catalyst, its catalytic activity is very poor, and it is necessary to develop new catalytic active species.
이에, 본 발명은 일반적으로 촉매 활성종으로 사용되는 MAO를 대체하여 높은 촉매 활성을 유지하여 벌크 밀도가 큰 폴리올레핀을 제조할 수 있고, 고가이고 과량인 MAO를 사용하지 않아 비용절감을 실현할 수 있는 고활성 혼성 담지 메탈로센 촉매의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 혼성 담지 메탈로센 촉매를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention relates to a process for producing a polyolefin having a high bulk density by maintaining high catalytic activity in place of MAO used as a catalytically active species, and capable of realizing cost reduction without using an expensive and excessive MAO A method for preparing an active hybrid supported metallocene catalyst and a hybrid supported metallocene catalyst prepared using the same.
본 발명은 상기 혼성 담지 메탈로센 촉매를 이용한 폴리올레핀의 제조방법을 제공하는 것이다.
The present invention provides a process for producing a polyolefin using the mixed supported metallocene catalyst.
본 발명은 담체에 제1 메탈로센 화합물을 담지시키는 단계;The present invention provides a method for producing a metallocene compound, comprising: supporting a first metallocene compound on a support;
상기 담체에 직쇄 또는 측쇄의 탄소수 1 내지 10의 알킬기를 갖는 트리알킬알루미늄 화합물을 포함하는 제1 조촉매를 담지시키는 단계;Supporting a first co-catalyst comprising a trialkylaluminum compound having a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms on the carrier;
상기 담체에 제2 메탈로센 화합물을 담지시키는 단계; 및Supporting the second metallocene compound on the carrier; And
상기 담체에 보레이트 화합물을 포함하는 제2 조촉매를 담지시키는 단계Supporting a second co-catalyst containing a borate compound on the carrier
를 포함하는 혼성 담지 메탈로센 촉매의 제조방법을 제공한다.Wherein the metallocene catalyst is supported on the catalyst support.
또한 본 발명은 상기 방법으로 제조되며, 담체에 제1 메탈로센 화합물; 직쇄 또는 측쇄의 탄소수 1 내지 10의 알킬기를 갖는 트리알킬알루미늄 화합물인 제1 조촉매; 제2 메탈로센 화합물; 및 보레이트 화합물인 제2 조촉매를 순차적으로 포함하는 혼성 담지 메탈로센 촉매를 제공한다.The present invention also relates to a process for preparing a metallocene compound, A first co-catalyst which is a trialkyl aluminum compound having a straight or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms; A second metallocene compound; And a second co-catalyst, which is a borate compound, in this order.
또한 본 발명은 상기 혼성 담지 메탈로센 촉매 존재 하에, 적어도 1종 이상의 올레핀 단량체를 중합시키는 단계를 포함하는 폴리올레핀의 제조방법을 제공한다.
The present invention also provides a process for producing a polyolefin comprising polymerizing at least one or more olefin monomers in the presence of the mixed supported metallocene catalyst.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 혼성 담지 메탈로센 촉매의 제조 방법 및 혼성 담지 메탈로센 촉매 등에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for preparing a mixed supported metallocene catalyst and a mixed supported metallocene catalyst according to a specific embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 담체에 제1 메탈로센 화합물을 담지시키는 단계; 상기 담체에 트리알킬알루미늄 화합물을 포함하는 제1 조촉매를 담지시키는 단계; 상기 담체에 제2 메탈로센 화합물을 담지시키는 단계; 및 상기 담체에 보레이트 화합물을 포함하는 제2 조촉매를 담지시키는 단계를 포함하는 혼성 담지 메탈로센 촉매의 제조방법이 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for preparing a metallocene compound, comprising: supporting a first metallocene compound on a carrier; Supporting a first co-catalyst comprising a trialkyl aluminum compound on the carrier; Supporting the second metallocene compound on the carrier; And carrying a second co-catalyst containing a borate compound on the carrier.
이러한 본 발명의 방법은, 기존 일반적으로 사용되는 메틸알루미녹산(MAO) 대신 트리알킬알루미늄 화합물을 촉매의 활성종을 만드는 제1 조촉매로 사용함으로써 매우 높은 촉매 활성을 유지할 수 있는 효과가 있다.The method of the present invention has an effect of maintaining a very high catalytic activity by using a trialkylaluminum compound instead of methylaluminoxane (MAO) which is generally used as a first catalyst for making active species of the catalyst.
그런데, 촉매 제조시 상기 트리알킬알루미늄 화합물을 단독으로 사용할 경우 메탈로센 촉매를 활성화시키지 못하여 활성을 나타내지 못한다. 따라서, 본 발명은 상기 트리알킬알루미늄 화합물을 제1 조촉매로 하고 보레이트 화합물을 제2 조촉매를 사용함으로써 그 활성을 극대화하는 특징이 있다.However, when the trialkylaluminum compound is used alone in the preparation of the catalyst, the metallocene catalyst can not be activated, and thus the catalyst does not exhibit activity. Accordingly, the present invention is characterized in that the trialkyl aluminum compound is used as the first promoter and the borate compound is used as the second promoter to maximize its activity.
특히, 본 발명은 혼성 담지 메탈로센 촉매를 제조시 그 담지순서가 종래와 같이 담체를 MAO 조촉매로 활성화한 후 제1, 2 메탈로센 화합물을 접촉반응시켜 촉매를 제조하는 것이 아니라, 특정하게 담체에 제1 메탈로센 화합물, 제1 조촉매, 제2 메탈로센 화합물 및 제2 조촉매의 순서로 순차적으로 담지하는 특징이 있다. 이러한 담지순서에 따라, 본 발명은 제1 조촉매가 제1 메탈로센 화합물 및 제2 메탈로센 화합물의 C1-기를 알킬화(alkylation)시키는 과정에서 촉매를 활성화시키며, 마지막으로 제2 조촉매를 가장 표면에 담지함으로써 혼성 담지 메탈로센 촉매의 활성을 증대시키는 효과를 부여할 수 있다.In particular, the present invention is not directed to the preparation of a catalyst by the catalytic reaction of the first and second metallocene compounds after activating the support with the MAO promoter as in the prior art, The first metallocene compound, the first co-catalyst, the second metallocene compound and the second co-catalyst are successively carried on the carrier in this order. According to this support sequence, the present invention is characterized in that the first co-catalyst activates the catalyst during the alkylation of the C1-group of the first metallocene compound and the second metallocene compound, and finally the second co- It is possible to impart the effect of increasing the activity of the hybrid supported metallocene catalyst by being carried on the surface most.
따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 발명은, 트리알킬알루미늄 화합물-보레이트 화합물과 같이 조촉매 2종을 사용하고, 그 담지순서를 특정하여 혼성 담지 메탈로센 촉매를 제조함으로써, 활성에 대한 시너지 효과를 나타낼 뿐 아니라, 담지 촉매의 새로운 활성종으로 MAO-free의 효과를 나타내어 고가이면서 과량이 요구되는 MAO의 사용없이도 우수한 활성을 나타내는 촉매를 제공할 수 있다.Therefore, the invention according to an embodiment of the present invention is to provide a method for preparing a mixed supported metallocene catalyst by using two kinds of co-catalysts such as a trialkyl aluminum compound-borate compound, But also a MAO-free effect as a new active species of the supported catalyst, thereby providing a catalyst exhibiting excellent activity without the use of expensive and excessive MAO.
그리고, 본 발명에서, 제1 조촉매 및 제2 조촉매의 중량비는 100:1 내지 10: 1로 될 수 있으며, 바람직하게는 50:1 내지 20:1로 될 수 있다. 1차 및 2차로 담지되는 조촉매의 중량비가 이러한 범위를 충족하는 경우, 최종적 제조된 혼성 담지 메탈로센 촉매의 활성이 보다 뛰어날 뿐만 아니라, 상기 혼성 담지 메탈로센 촉매를 이용하여 제조된 폴리올레핀의 벌크 밀도(bulk density)도 보다 높은 수준으로 유지될 수 있다.In the present invention, the weight ratio of the first co-catalyst and the second co-catalyst may be 100: 1 to 10: 1, and preferably 50: 1 to 20: 1. When the weight ratio of the first and second supported catalysts satisfies the above range, not only the activity of the finally produced hybrid supported metallocene catalyst is better, but also the performance of the polyolefin prepared using the hybrid supported metallocene catalyst The bulk density can also be maintained at a higher level.
또한, 상기 제조 방법에서, 상기 제1 조촉매의 담지량은 담체 1g을 기준으로 3 ~ 10mmol 인 것이 바람직하고, 제2 조촉매의 담지량은 담체 1g을 기준으로 0.01 ~ 0.5 mmol인 것이 바람직하다. 이때, 제1 조촉매의 담지량이 3mmol 미만이면 혼성 담지 메탈로센 촉매의 활성종을 형성하는 개수가 줄어들어 촉매 자체의 활성이 낮어지는 문제가 있고, 10 mmol을 초과하면 활성은 높아질 수도 있지만 과량처방을 한다고 해도 활성이 지속적으로 높아지지도 않을 뿐더러 담디되지 않은 과량의 조촉매를 제거할 때 위함할 수 있으며 촉매가격의 상승을 유발하는 문제가 있다. 또한, 제2 조촉매의 담지량이 0.01mmol 미만이면 제1 조촉매와 마찬가지로 담지 촉매의 활성이 낮아지는 문제가 있고, 0.5 mmol을 초과하면 촉매 가격의 급격한 상승을 초래하며 벌크밀도(bulk density)가 과도하게 낮아져서 공장의 생산성 저하를 일으기는 문제가 있다.In the above production process, the amount of the first cocatalyst to be supported is preferably 3 to 10 mmol based on 1 g of the carrier, and the amount of the second cocatalyst to be supported is preferably 0.01 to 0.5 mmol based on 1 g of the carrier. If the supported amount of the first co-catalyst is less than 3 mmol, there is a problem that the number of active species of the mixed supported metallocene catalyst is reduced and the activity of the catalyst itself is lowered. If the amount exceeds 10 mmol, the activity may be increased, The activity is not continuously increased, and it is possible to remove excess co-catalyst which is not intermittent, and there is a problem that the catalyst price is increased. If the loading amount of the second co-catalyst is less than 0.01 mmol, there is a problem in that the activity of the supported catalyst is lowered in the same manner as the first co-catalyst. If the loading amount exceeds 0.5 mmol, the catalyst price increases sharply and the bulk density There is a problem that the productivity of the plant is deteriorated.
상기 제 1 메탈로센 화합물 및 제 2 메탈로센 화합물의 담지량은 각각 담체 1g을 기준으로 0.02 ~ 1mmol인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The loading amount of the first metallocene compound and the second metallocene compound is preferably 0.02 to 1 mmol based on 1 g of the carrier, but is not limited thereto.
그리고, 상기 제1 메탈로센 화합물, 트리알킬알루미늄을 포함하는 제1 조촉매, 제 2 메탈로센 화합물 및 보레이트 화합물을 포함하는 제2 조촉매의 순서로 담지시키기 위한 담체와의 접촉 반응에는 용매가 사용될 수 있으며, 용매 없이 반응시킬 수도 있다. 사용될 수 있는 용매로는 헥산 또는 펜탄과 같은 지방족 탄화 수소 용매, 톨루엔 또는 벤젠과 같은 방향족 탄화 수소 용매, 디클로로메탄과 같은 염소 원자로 치환된 탄화수소 용매, 디에틸에테르 또는 THF와 같은 에테르계 용매, 아세톤, 에틸아세테이트 등의 대부분 유기 용매를 들 수 있고, 헥산, 헵탄, 톨루엔, 또는 디클로로메탄이 바람직하다.The contact reaction of the first metallocene compound, the trialkyl aluminum-containing first cocatalyst, the second metallocene compound, and the second cocatalyst comprising the borate compound in this order with the carrier for carrying is carried out in a solvent May be used, or may be reacted without a solvent. Examples of the solvent that can be used include aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane or pentane, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene or benzene, hydrocarbon solvents substituted with chlorine atoms such as dichloromethane, ether solvents such as diethyl ether or THF, Ethyl acetate and the like, and hexane, heptane, toluene, or dichloromethane is preferred.
또한, 본 발명에서 담체에 제1 메탈로센 화합물, 트리알킬알루미늄을 포함하는 제1 조촉매, 제2 메탈로센 화합물 및 보레이트 화합물을 포함하는 제2 조촉매를 순차적으로 담지할 때, 그 담지 조건은 특별히 한정되지 않고 이 분야의 당업자들에게 잘 알려진 범위에서 수행할 수 있다. 예를 들면, 고온 담지 및 저온담지를 적절히 이용하여 진행할 수 있고, 구체적으로 제1 조촉매 및 제2 조촉매를 담체에 담지할 때 온도 조건은 25 내지 100℃에서 진행할 수 있다. 이 때, 제1 조촉매의 담지 시간과 제2 조촉매의 담지 시간은 담지하고자 하는 조촉매의 양에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 또한 제 1 및 제 2 메탈로센 화합물과 담체와의 반응 온도는 -30℃ ~ 150℃까지 가능하고, 바람직하게는 상온 ~ 100℃, 더욱 바람직하게는 30 ~ 80℃ 이다. 반응시킨 담지 촉매는 반응 용매를 여과하거나 감압 증류시켜 제거하여 그대로 사용할 수 있고, 필요하면 톨루엔과 같은 방향족 탄화수소로 속실렛 필터하여 사용할 수 있다.Further, in the present invention, when a second co-catalyst containing a first metallocene compound, a first co-catalyst containing trialkyl aluminum, a second metallocene compound and a borate compound is sequentially carried on a carrier, The conditions are not particularly limited and can be performed within a range well known to those skilled in the art. For example, it can be carried out by appropriately using high-temperature loading and low-temperature loading. Specifically, when the first co-catalyst and the second co-catalyst are supported on the carrier, the temperature condition can be carried out at 25 to 100 ° C. At this time, the holding time of the first co-catalyst and the holding time of the second co-catalyst may be appropriately adjusted according to the amount of the co-catalyst to be supported. The reaction temperature of the first and second metallocene compounds and the carrier may be from -30 ° C to 150 ° C, preferably from room temperature to 100 ° C, and more preferably from 30 ° C to 80 ° C. The supported catalyst can be used as it is by filtration of the reaction solvent or by distillation under reduced pressure, and if necessary, it can be used by a Soxhlet filter with aromatic hydrocarbons such as toluene.
이러한 본 발명의 제조방법에서 상기 제1 조촉매는 직쇄 또는 측쇄의 탄소수 1 내지 10의 알킬기를 갖는 트리알킬알루미늄 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 이것은 담체에 담지된 제1 메탈로센 화합물의 활성화에 기여하는데, 즉 메탈로센 촉매를 알킬화시켜 에틸렌과 같은 반응물이 고분자를 형성시키는 배위 중합으 공간을 마련해주는 역할을 하게 된다.In the production method of the present invention, the first co-catalyst is preferably a trialkylaluminum compound having a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. This is because the activation of the first metallocene compound supported on the carrier Which catalyzes the metallocene catalyst to provide space for coordination polymerization in which reactants such as ethylene form a polymer.
상기 제1 조촉매의 바람직한 일례를 들면, 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리헥실알루미늄, 트리옥틸알루미늄, 이소프레닐알루미늄 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferable examples of the first co-catalyst include, but are not limited to, trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisobutyl aluminum, trihexyl aluminum, trioctyl aluminum, isoprenyl aluminum and the like.
또한 상기 제2 조촉매는 상기 제1 조촉매와 반응하여 양이온 착물을 형성할 수 있는 이온 화합물을 의미하며, 통상의 비-배위 음이온과 양이온이 조합된 이온 화합물을 포함한다.Also, the second co-catalyst means an ionic compound capable of reacting with the first co-catalyst to form a cation complex, and includes an ionic compound in combination with a conventional non-coordinating anion and a cation.
예를 들면 제2 조촉매는 하기 화학식 1-1 또는 1-2로 표시되는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.For example, the second catalyst may preferably contain a compound represented by the following general formula (1-1) or (1-2).
[화학식 1-1][Formula 1-1]
[L-H]+[Z(A)4]- [LH] + [Z (A) 4 ] -
[화학식 1-2][Formula 1-2]
[L]+[Z(A)4]- [L] + [Z (A) 4 ] -
상기 화학식에서, 각각 L 은 중성 또는 양이온성 루이스 산이고, 각각의 H는 수소 원자이며, 각각의 Z가 13족 원소이고, 각각의 A는 각각 독립적으로 1 이상의 수소가 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌기, 알콕시기, 페녹시기, 질소, 인, 황 또는 산소원자로 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴 또는 알킬기이다.Wherein each L is a neutral or cationic Lewis acid, each H is a hydrogen atom, each Z is a Group 13 element, each A is independently selected from the group consisting of halogen, An alkoxy group, a phenoxy group, an aryl or alkyl group having 6 to 20 carbon atoms substituted with nitrogen, phosphorus, sulfur or an oxygen atom.
상기 화학식 1-1 또는 화학식 1-2에서, Z는 알루미늄 또는 보론인 것이 바람직하다.In Formula 1-1 or Formula 1-2, Z is preferably aluminum or boron.
상기 제2 조촉매의 사용에 따라, 제1 조촉매의 활성을 더욱 증진시킬 수 있으며, 이에 따라 벌크밀도가 높은 폴리올레핀을 제조할 수 있는 혼성 담지 메탈로센 촉매를 제조할 수 있도록 한다. 또한 제2 조촉매는 디알킬기를 가진느 촉매와 펜타플루오로페닐보레이트 음이온간의 배위결합을 형성시켜, 고분자 중합의 활성종을 형성시키는 효과를 나타낼 수 있다.According to the use of the second co-catalyst, the activity of the first co-catalyst can be further enhanced, and thus a mixed supported metallocene catalyst capable of producing a polyolefin having a high bulk density can be produced. In addition, the second co-catalyst can form coordination bonds between the catalyst having a dialkyl group and an anion of pentafluorophenyl borate to form an active species of polymer polymerization.
상기 제2 조촉매의 바람직한 일례를 들면, 트리틸테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, N,N-디메틸아닐리늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리메틸암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리에틸암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트 또는 트리프로필암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferable examples of the second cocatalyst include trityl tetrakis (pentafluorophenyl) borate, N, N-dimethylanilinium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, trimethylammonium tetrakis (pentafluorophenyl) Borate, triethylammonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, or tripropylammonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate may be used, but the present invention is not limited thereto.
그리고, 상기 일 구현예의 혼성 담지 메탈로센 촉매의 제조방법에 있어서, 상기 담체는 표면에 하이드록시기를 함유할 수 있다. 즉 상기 담체 표면의 히드록시기(-OH)의 양은 가능하면 적을수록 좋으나 모든 히드록시기를 제거하는 것은 현실적으로 어렵다. 따라서 상기 히드록시기의 양은 담체의 제조방법 및 조건 또는 건조 조건(온도, 시간, 건조 방법 등) 등에 의해 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 담체 표면의 하이드록시기 양은 0.1 ~ 10 mmol/g로 됨이 바람직하고, 0.5 ~ 1 mmol/g로 됨이 더욱 바람직하다. 상기 하이드록시기의 양이 0.1 mmol/g 미만이면 조촉매와의 반응 자리가 감소하고, 10 mmol/g을 초과하면 담체 표면에 존재하는 하이드록시기 이외에 수분에서 기인한 것일 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다.In the method for producing a hybrid supported metallocene catalyst of one embodiment, the support may contain a hydroxy group on its surface. That is, the amount of the hydroxyl group (-OH) on the surface of the support is preferably as small as possible, but it is practically difficult to remove all of the hydroxyl groups. Therefore, the amount of the hydroxy group can be controlled by the preparation method and condition of the carrier or the drying condition (temperature, time, drying method, etc.). For example, the amount of hydroxyl groups on the surface of the support is preferably 0.1 to 10 mmol / g, more preferably 0.5 to 1 mmol / g. If the amount of the hydroxyl group is less than 0.1 mmol / g, the site of reaction with the co-catalyst decreases. If the amount of the hydroxyl group exceeds 10 mmol / g, the hydroxyl group may be present in excess of the hydroxyl group present on the surface of the support. not.
이때 건조 후에 잔존하는 약간의 히드록시기에 의한 부반응을 줄이기 위해 담지에 참여하는 반응성이 큰 실록산기는 보존하면서 이 히드록시기를 화학적으로 제거한 담체를 이용할 수도 있다.At this time, in order to reduce side reactions caused by some hydroxy groups remaining after drying, it is possible to use a carrier chemically removing the hydroxyl group while preserving siloxane groups having high reactivity to participate in the support.
이러한 경우, 상기 담체는 표면에 반응성이 큰 하이드록시기 및 실록산기를 함께 가짐이 바람직하다. 이러한 담체의 예로는 고온에서 건조된 실리카, 실리카-알루미나, 또는 실리카-마그네시아 등을 들 수 있으며, 이들은 통상적으로 Na2O, K2CO3, BaSO4, 또는 Mg(NO3)2 등의 산화물, 탄산염, 황산염 또는 질산염 성분을 함유할 수 있다.In this case, it is preferable that the carrier has both a hydroxyl group and a siloxane group having high reactivity on the surface. Examples of such carriers are the dried silica in a high-temperature, silica-alumina, or silica-may be made of magnesia and the like, which typically Na 2 O, K 2 CO 3, BaSO 4, or Mg (NO 3) an oxide of a second, etc. , Carbonate, sulphate or nitrate components.
상기 담체는 조촉매 등이 담지되기 전에 충분히 건조된 상태로 사용하는 것이 좋다. 이때, 담체의 건조 온도는 200 ~ 800℃가 바람직하고, 300 ~ 600℃가 더욱 바람직하며, 400 ~ 600℃가 가장 바람직하다. 상기 담체의 건조 온도가 200℃ 미만인 경우 수분이 너무 많아서 표면의 수분과 조촉매가 반응하게 되고, 800℃를 초과하는 경우에는 담체 표면의 기공들이 합쳐지면서 표면적이 줄어들며, 또한 표면에 하이드록시기가 많이 없어지고 실록산기만 남게 되어 조촉매와의 반응자리가 감소하기 때문에 바람직하지 않다.It is preferable that the carrier is used in a sufficiently dried state before the co-catalyst or the like is carried. At this time, the drying temperature of the carrier is preferably 200 to 800 ° C, more preferably 300 to 600 ° C, and most preferably 400 to 600 ° C. If the drying temperature of the carrier is less than 200 ° C, moisture is excessively large and the surface moisture reacts with the cocatalyst. When the temperature exceeds 800 ° C, the pores on the surface of the carrier are combined to reduce the surface area. And only the siloxane group is left, and the reaction site with the co-catalyst is reduced, which is not preferable.
또한 상술한 혼성 담지 메탈로센 촉매의 제조방법에 있어서, 제 1 메탈로센 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하고, 제 2 메탈로센 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다:Also, in the above-mentioned method of producing a hybrid supported metallocene catalyst, the first metallocene compound includes a compound represented by the following formula (2), and the second metallocene compound includes a compound represented by the following formula Preferably:
[화학식 2](2)
(Ra)p(Rb)M'Q3 -p (R a) p (R b ) M'Q 3 -p
상기 화학식 2에서,In Formula 2,
p는 0 또는 1의 정수이고;p is an integer of 0 or 1;
M'은 4족 전이금속이고;M 'is a Group 4 transition metal;
Ra 및 Rb는 서로 같거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 2 내지 20의 알콕시알킬, 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬, 탄소수 6 내지 40의 아릴, 탄소수 2 내지 20의 알케닐, 탄소수 7 내지 40의 알킬아릴, 탄소수 7 내지 40의 아릴알킬, 탄소수 8 내지 40의 아릴알케닐 및 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌 중에서 선택된 하나 이상으로 치환된 시클로펜타디에닐 리간드이고;R a and R b may be the same or different from each other and each independently represents hydrogen, alkyl of 1 to 20 carbon atoms, alkoxyalkyl of 2 to 20 carbon atoms, cycloalkyl of 3 to 20 carbon atoms, aryl of 6 to 40 carbon atoms, A cyclopentadienyl ligand substituted with at least one member selected from the group consisting of alkenyl having 1 to 20 carbon atoms, alkylaryl having 7 to 40 carbon atoms, arylalkyl having 7 to 40 carbon atoms, arylalkenyl having 8 to 40 carbon atoms, and hydrocarbyl having 1 to 20 carbon atoms ego;
Q는 할로겐 라디칼이고,Q is a halogen radical,
[화학식 3](3)
상기 화학식 3에서,In Formula 3,
M은 주기율표 4족 전이금속이고;M is a Group 4 transition metal of the periodic table;
R1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C1 ~20의 알킬 라디칼, C2 ~20의 알케닐 라디칼, C3 ~30의 시클로알킬 라디칼, C6 ~30의 아릴 라디칼, C7 ~30의 알킬아릴 라디칼, C7 ~30의 아릴알킬 라디칼, 또는 C8 ~30의 아릴알케닐 라디칼이고;R 1 is the same or different and each independently represents an aryl radical of C 1 ~ 20 alkyl radicals, C 2 ~ 20 alkenyl radicals, C 3 ~ 30 cycloalkyl radicals, C 6 ~ 30 of each other, C 7 ~ 30 alkyl aryl radicals, C 7 ~ 30 aryl-alkyl radical, or a C 8 ~ 30 arylalkyl radical;
Q 및 Q'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐 라디칼, C1 ~20의 알킬 라디칼, C2 ~20의 알케닐 라디칼, C6 ~30의 아릴 라디칼, C7 ~30의 알킬아릴 라디칼, 또는 C7 ~30의 아릴알킬 라디칼이고, Q 및 Q'은 함께 C1 ~20의 탄화수소 고리를 형성할 수 있으며;Q and Q 'are the same or different and are each independently a halogen radical, a C 1 ~ 20 alkyl radical, an alkylaryl radical of C 2 ~ 20 alkenyl radicals, C 6 ~ 30 aryl radicals, C 7 ~ 30 of the Or an arylalkyl radical of C 7 to 30 , and Q and Q 'together may form a C 1 to C 20 hydrocarbon ring;
B는 C1~4의 알킬렌 라디칼, 디알킬실리콘, 게르마늄, 알킬 포스핀, 또는 아민이고, 두 개의 시클로펜타디에닐 계열 리간드, 또는 시클로펜타디에닐 계열 리간드와 JR2 z-y를 공유 결합에 의해 묶어주는 다리이며;B is a C 1-4 alkylene radical, a dialkyl silicone, a germanium, an alkylphosphine, or an amine, and two cyclopentadienyl ligands, or cyclopentadienyl ligands and JR 2 zy , It is a bridging bridge;
R2는 수소 라디칼, C1 ~20의 알킬 라디칼, C2 ~20의 알케닐 라디칼, C6 ~30의 아릴 라디칼, C7 ~30의 알킬아릴 라디칼, 또는 C7 ~30의 아릴알킬 라디칼이고;R 2 is a hydrogen radical, an aryl radical of C 1 ~ 20 alkyl radicals, C 2 ~ 20 alkenyl radicals, C 6 ~ 30 aryl radicals, C 7 ~ 30 alkylaryl radicals or C 7 ~ 30 of the of the a ;
J는 주기율표 15족 원소 또는 16족 원소이며;J is a Group 15 element or a Group 16 element of the periodic table;
z는 J 원소의 산화수이고;z is the oxidation number of the element J;
y는 J 원소의 결합수이며;y is the combined number of J elements;
n 및 n'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 이상의 양의 정수를 나타내고;n and n 'are the same as or different from each other, and each independently represents a positive integer of 0 or more;
r은 0 ~ 2의 정수이고;r is an integer from 0 to 2;
Y는 O, S, N 또는 P의 헤테로 원자를 나타내며;Y represents a heteroatom of O, S, N or P;
A는 수소 또는 C1 ~10의 알킬 라디칼을 나타내고;A denotes a hydrogen or alkyl radical of C 1 ~ 10;
m은 1 내지 2의 정수이다.m is an integer of 1 to 2;
또한 상기 제1 메탈로센 화합물의 일례인, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물에서, M'은 티타늄, 지르코늄 및 하프늄으로 이루어진 군에서 선택되고, Q는 F, Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.In the compound represented by Formula 2, which is an example of the first metallocene compound, M 'is selected from the group consisting of titanium, zirconium and hafnium, and Q is selected from the group consisting of F, Cl, Br and I .
예를 들면, 상기 제1 메탈로센 화합물은 하기 화학식 2-1 또는 화학식 2-2의 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the first metallocene compound may be a compound of the following formula (2-1) or (2-2), but is not limited thereto.
[화학식 2-1][Formula 2-1]
[화학식 2-2][Formula 2-2]
또한 상기 제2 메탈로센 화합물은 하기 화학식 3-1의 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The second metallocene compound may be a compound of the following formula (3-1), but is not limited thereto.
[화학식 3-1][Formula 3-1]
한편, 상술한 일 구현예의 혼성 담지 메탈로센 촉매의 제조방법에 있어서, 상기 혼성 담지 메탈로센 촉매는 [제1 조촉매의 알루미늄 금속]/[제 1 및 제 2 메탈로센 화합물의 전이금속]을 1 ~ 10,000의 몰비로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 1 ~ 1,000의 몰비로 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 10 ~ 100의 몰비로 포함할 수 있다. 상기 몰비가 1 미만이면 제1 조촉매의 알루미늄 금속 함량이 너무 적어서 촉매 활성종이 잘 만들어지지 않아 활성이 낮아질 수 있고, 상기 몰비가 10,000을 초과하면 알루미늄 금속이 오히려 촉매 독으로 작용할 우려가 있다.On the other hand, in the above-mentioned method for producing a hybrid supported metallocene catalyst according to one embodiment, the hybrid supported metallocene catalyst comprises [the aluminum metal of the first catalyst] / [the transition metal of the first and second metallocene compounds May be contained in a molar ratio of 1 to 10,000, preferably 1 to 1,000, and more preferably 10 to 100. If the molar ratio is less than 1, the aluminum metal content of the first cocatalyst is too small to produce a catalytically active species and the activity may be lowered. If the molar ratio exceeds 10,000, aluminum metal may act as a catalyst poison.
이와 같은 본 발명의 제조 방법에 따르면, 비교적 적은 조촉매량으로도 우수한 활성을 나타낼 뿐 아니라, 벌크 밀도가 높은 폴리올레핀의 제조를 가능케 하는 혼성 담지 메탈로센 촉매가 제조될 수 있다. 특히, 본 발명은 일반적으로 메탈로센 담지촉매의 활성화를 위해 사용되어야 하는 고가이면서 과량이 요구되는 메틸알루미녹산(MAO)과 같은 알루미녹산 화합물을 사용하지 않고도 높은 촉매 활성을 가지는 촉매를 제조할 수 있다.According to the production method of the present invention, a mixed supported metallocene catalyst which can exhibit excellent activity even at a relatively small amount of the catalyst and enables production of a polyolefin having a high bulk density can be produced. In particular, the present invention can produce a catalyst having high catalytic activity without using an aluminoxane compound such as methyl aluminoxane (MAO), which is generally required to be used for the activation of the metallocene supported catalyst, have.
따라서, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 방법으로 제조된 혼성 담지 메탈로센 촉매를 제공할 수 있다.Therefore, according to another embodiment of the present invention, it is possible to provide a hybrid supported metallocene catalyst prepared by the above method.
바람직하게, 상기 혼성 담지 메탈로센 촉매는 담체에 제1 메탈로센 화합물; 직쇄 또는 측쇄의 탄소수 1 내지 10의 알킬기를 갖는 트리알킬알루미늄 화합물인 제1 조촉매; 제2 메탈로센 화합물; 및 보레이트 화합물인 제2 조촉매를 순차적으로 포함할 수 있다. 이러한 본 발명의 혼성 담지 메탈로센 촉매는 촉매 활성이 10 내지 30일 수 있다.
Preferably, the hybrid supported metallocene catalyst comprises a first metallocene compound in the support; A first co-catalyst which is a trialkyl aluminum compound having a straight or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms; A second metallocene compound; And a second co-catalyst which is a borate compound. The hybrid supported metallocene catalyst of the present invention may have a catalytic activity of 10 to 30.
또한 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 혼성 담지 메탈로센 촉매 존재 하에, 적어도 1종 이상의 올레핀 단량체를 중합시키는 단계를 포함하는 폴리올레핀의 제조방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a process for producing a polyolefin comprising polymerizing at least one olefin monomer in the presence of the hybrid supported metallocene catalyst.
이러한 폴리올레핀의 제조 방법에서는, 상술한 일 구현예에 따라 혼성 담지 메탈로센 촉매를 제조하는 단계; 및 상기 혼성 담지 메탈로센 촉매 하에서, 올레핀계 단량체를 중합시키는 단계를 포함하는 방법으로 큰 벌크 밀도를 갖는 폴리올레핀을 제조할 수 있다.In this method for producing a polyolefin, there is provided a process for producing a polyolefin comprising the steps of: preparing a mixed supported metallocene catalyst according to one embodiment; And polymerizing the olefin-based monomer under the mixed supported metallocene catalyst to produce a polyolefin having a large bulk density.
또한 본 발명의 혼성 담지 메탈로센 촉매는 그 자체로 올레핀 중합에 사용될 수도 있고, 또는 상기 메탈로센 촉매를 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐 등과 같은 올레핀계 단량체와 접촉시켜 예비 중합(prepolymerization)된 촉매로 제조하여 사용할 수도 있다.The hybrid supported metallocene catalysts of the present invention may be used in olefin polymerization by itself or the metallocene catalyst may be contacted with olefinic monomers such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, To prepare a prepolymerized catalyst.
본 발명의 혼성 담지 메탈로센 촉매를 이용하여 중합 가능한 올레핀계 단량체는 에틸렌, 프로필렌, 알파 올레핀, 사이클릭 올레핀 등이 있으며, 이중 결합을 2 개 이상 가지고 있는 디엔 올레핀계 단량체 또는 트리엔 올레핀계 단량체 등도 중합이 가능하다. 보다 구체적으로, 상기 올레핀계 단량체의 예로서, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-아이토센, 노보넨, 노보나디엔, 에틸리덴노보넨, 페닐노보넨, 비닐노보넨, 디사이클로펜타디엔, 1,4-부타디엔, 1,5-펜타디엔, 1,6-헥사디엔, 스티렌, 알파-메틸스티렌, 디비닐벤젠 또는 3-클로로메틸스티렌 등을 들 수 있으며, 이들 단량체를 2종 이상 혼합하여 공중합할 수도 있다.The polymerizable olefinic monomer using the hybrid supported metallocene catalyst of the present invention is ethylene, propylene, alpha olefin, cyclic olefin, etc., and a diene olefin monomer or triene olefin monomer having two or more double bonds Etc. can also be polymerized. More specifically, examples of the olefinic monomer include ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, Dodecene, 1-hexadecene, 1-octadecene, norbornene, norbornene, ethylidene norbornene, phenyl norbornene, vinyl norbornene, dicyclopentadiene, 4-butadiene, 1,5-pentadiene, 1,6-hexadiene, styrene, alpha-methylstyrene, divinylbenzene or 3-chloromethylstyrene. These two or more monomers may be copolymerized It is possible.
또한, 본 발명의 메탈로센 촉매는 예비중합을 거치지 않고 사용될 경우, 올레핀 중합 공정에 적합한 탄소수 5 내지 12의 지방족 탄화수소 용매, 예를 들면 아이소부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄, 노난, 데칸 및 이들의 이성질체와 톨루엔, 벤젠과 같은 방향족 탄화수소 용매, 디클로로메탄, 클로로벤젠과 같은 염소 원자로 치환된 탄화수소 용매 등에 슬러리 형태로 희석하여 주입할 수도 있다. 여기에 사용되는 용매는 소량의 알루미늄 처리를 하여 촉매독으로 작용하는 소량의 물, 공기 등을 제거하고 사용하는 것이 바람직하다.When the metallocene catalyst of the present invention is used without being subjected to the prepolymerization, an aliphatic hydrocarbon solvent having 5 to 12 carbon atoms suitable for the olefin polymerization process, such as isobutane, pentane, hexane, heptane, An isomer and an aromatic hydrocarbon solvent such as toluene or benzene, or a hydrocarbon solvent substituted with a chlorine atom such as dichloromethane or chlorobenzene. The solvent used here is preferably treated with a small amount of aluminum to remove a small amount of water, air, etc. acting as a catalyst poison.
상기 중합 반응은 하나의 연속식 슬러리 중합 반응기, 루프 슬러리 반응기, 기상 반응기 또는 용액 반응기를 이용하여 하나의 올레핀 단량체로 호모중합하거나 또는 2종 이상의 단량체를 이용하로 공중합을 진행할 수 있다.The polymerization may be carried out homopolymerization using one continuous slurry polymerization reactor, loop slurry reactor, gas phase reactor or solution reactor as one olefin monomer, or copolymerization using two or more monomers.
상기 폴리올레핀의 중합은 25 내지 500℃의 온도 및 1 내지 100 kgf/cm2에서 1 내지 24시간 동안 반응시켜 수행하는 것이 바람직하다. 상기 중합 온도는 25 내지 200℃가 더욱 바람직하고, 50 내지 100℃가 가장 바람직하다. 또한, 반응 압력은 1 내지 50 kgf/cm2가 더욱 바람직하고, 5 내지 40 kgf/cm2가 가장 바람직하다.The polymerization of the polyolefin is preferably carried out by reacting at a temperature of 25 to 500 ° C and 1 to 100 kgf / cm 2 for 1 to 24 hours. The polymerization temperature is more preferably 25 to 200 占 폚, most preferably 50 to 100 占 폚. The reaction pressure is more preferably 1 to 50 kgf / cm 2, and most preferably 5 to 40 kgf / cm 2.
이러한 방법으로 제조된 상기 폴리올레핀은 중량평균분자량이 100 내지 1,000,000일 수 있고, 수평균분자량 범위가 100 내지 20,000일 수 있다. 따라서, 상기 폴리올레핀의 분자량 분포(Mw/Mn)가 1 내지 50일 수 있다.
The polyolefin produced by this method may have a weight average molecular weight of 100 to 1,000,000 and a number average molecular weight range of 100 to 20,000. Therefore, the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polyolefin may be 1 to 50. [
본 발명은 혼성 메탈로센 담지 촉매를 제조시 제1 조촉매로 트리알킬알루미늄을 이용하고 제2 조촉매로 보레이트 화합물을 이용함으로써, 시너지 효과를 극대화할 수 있어서 공중합체에 대한 선택성과 활성을 향상시킬 수 있는 MAO-free의 신규 고활성 담지 촉매 및 그 제조방법을 제공하는 효과가 있다. 따라서, 본 발명은 상기 혼성 메탈로센 담지 촉매를 이용하여 폴리올레핀 제조시 다른 균일계 촉매의 장점을 그대로 가지면서 공중합체에 대한 높은 활성과 선택성을 나타내어 원하는 물성을 가지는 생산성이 뛰어난 고품질의 폴리올레핀을 생산할 수 있다.
The present invention can maximize the synergistic effect by using the trialkylaluminum as the first catalyst and the borate compound as the second catalyst in the preparation of the mixed metallocene supported catalyst, thereby improving the selectivity and activity for the copolymer Free MAO-free supported catalyst and a process for producing the same. Accordingly, the present invention can provide a high-quality polyolefin having excellent properties and desired physical properties by exhibiting high activity and selectivity for a copolymer while retaining the advantages of other homogeneous catalysts in the production of polyolefins using the mixed metallocene supported catalyst .
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상세히 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
Best Mode for Carrying Out the Invention Hereinafter, the function and effect of the present invention will be described in more detail through a specific embodiment of the present invention. It is to be understood, however, that these embodiments are merely illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of the invention.
촉매 제조 및 중합에 필요한 유기 시약과 용매는 알드리치(Aldrich)사 제품을 표준 방법에 의해 정제하여 사용하였으며, 에틸렌은 어플라이드 가스 테크놀로지(Applied Gas Technology)사의 고순도 제품을 수분 및 산소 여과 장치를 통과시켜 사용하였다. 촉매 합성, 담지 및 올레핀 중합의 모든 단계에서 공기와 수분의 접촉을 차단하여 실험의 재현성을 높였다.Organic reagents and solvents required for catalyst preparation and polymerization were purified by standard methods from Aldrich. Ethylene was passed through Applied Gas Technology's high purity product through water and oxygen filtration equipment Respectively. In all stages of catalyst synthesis, supported and olefin polymerization, the contact between air and water was blocked to improve the reproducibility of the experiment.
촉매의 구조를 입증하기 위해서 300 MHz NMR(Bruker)을 이용하여 스펙트럼을 얻었다. 겉보기 밀도는 겉보기 시험기(APT Institute fr Prftechnik 제조 Apparent Density Tester 1132)를 이용하여 DIN 53466과 ISO R 60에 정한 방법으로 측정하였다.
Spectra were obtained using 300 MHz NMR (Bruker) to demonstrate the structure of the catalyst. The apparent density was measured by a method specified in DIN 53466 and ISO R 60 using an apparent tester (Apparent Density Tester 1132, manufactured by APT Institute fr Prftechnik).
<< 제조예Manufacturing example 1> 1>
(제1 메탈로센 화합물의 제조: K1)(Preparation of first metallocene compound: K1)
6-클로로헥사놀(6-chlorohexanol)을 사용하여 문헌(Tetrahedron Lett. 2951 (1988))에 제시된 방법으로 t-Butyl-O-(CH2)6-Cl을 제조하고, 여기에 NaCp를 반응시켜 t-Butyl-O-(CH2)6-C5H5를 얻었다(수율 60%, b.p. 80℃ / 0.1 mmHg).(CH 2 ) 6 -Cl was prepared by the method described in Tetrahedron Lett. 2951 (1988) using 6-chlorohexanol, which was reacted with NaCp t-Butyl-O- (CH 2 ) 6 -C 5 H 5 (yield 60%, bp 80 ° C / 0.1 mmHg).
또한, -78℃에서 t-Butyl-O-(CH2)6-C5H5를 THF에 녹이고, 노르말 부틸리튬(n-BuLi)을 천천히 가한 후, 실온으로 승온시킨 후, 8시간 반응시켰다. 그 용액을 다시 -78℃에서 ZrCl4(THF)2(1.70g, 4.50mmol)/THF(30㎖)의 서스펜젼(suspension) 용액에 기 합성된 리튬염(lithium salt) 용액을 천천히 가하고 실온에서 6시간 동안 더 반응시켰다.Further, t-Butyl-O- (CH 2 ) 6 -C 5 H 5 was dissolved in THF at -78 ° C, and then normal butyl lithium (n-BuLi) was slowly added thereto. . The solution was again slowly added at -78 ° C to a suspension solution of ZrCl 4 (THF) 2 (1.70 g, 4.50 mmol) / THF (30 mL) in a lithium salt solution slowly, Lt; / RTI > for 6 hours.
모든 휘발성 물질을 진공 건조하고, 얻어진 오일성 액체 물질에 헥산(hexane) 용매를 가하여 걸러내었다. 걸러낸 용액을 진공 건조한 후, 헥산을 가해 저온(-20℃)에서 침전물을 유도하였다. 얻어진 침전물을 저온에서 걸러내어 흰색 고체 형태의 [tBu-O-(CH2)6-C5H4]2ZrCl2 화합물을 얻었다(수율 92%).All volatile materials were vacuum dried, and hexane solvent was added to the obtained oily liquid substance to be filtered. The filtered solution was vacuum dried, and hexane was added thereto to induce a precipitate at a low temperature (-20 ° C). The white solid precipitate was filtered out at a low temperature [t Bu-O- (CH 2 ) 6 -C 5 H 4] 2 ZrCl 2 (Yield: 92%).
1H NMR (300 MHz, CDCl3): 6.28 (t, J = 2.6 Hz, 2 H), 6.19 (t, J = 2.6 Hz, 2 H), 3.31 (t, 6.6 Hz, 2 H), 2.62 (t, J = 8 Hz), 1.7 - 1.3 (m, 8 H), 1.17 (s, 9 H). 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3): 6.28 (t, J = 2.6 Hz, 2 H), 6.19 (t, J = 2.6 Hz, 2 H), 3.31 (t, 6.6 Hz, 2 H), 2.62 ( t, J = 8 Hz), 1.7-1.3 (m, 8 H), 1.17 (s, 9 H).
13C NMR (CDCl3): 135.09, 116.66, 112.28, 72.42, 61.52, 30.66, 30.61, 30.14, 29.18, 27.58, 26.00.
13 C NMR (CDCl 3): 135.09, 116.66, 112.28, 72.42, 61.52, 30.66, 30.61, 30.14, 29.18, 27.58, 26.00.
<< 제조예Manufacturing example 2> 2>
(제2 메탈로센 화합물의 제조: K2)(Preparation of second metallocene compound: K2)
상온에서 50g의 Mg(s)를 10L-반응기에 가한 후, THF 300 mL을 가하였다. I2 0.5 g 정도를 가한 후, 반응기 온도를 50℃로 유지하였다. 반응기 온도가 안정화된 후 250g의 6-t-부톡시헥실 클로라이드(6-t-butoxyhexyl chloride)를 공급 펌프(feeding pump)를 이용하여 5 mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. 6-t-부톡시헥실 클로라이드를 가함에 따라 반응기 온도가 4~5℃ 정도 상승하는 것을 관찰하였다. 계속적으로 6-t-부톡시헥실 클로라이드를 가하면서 12시간 교반하였따. 반응 12시간 후 검은색의 반응용액을 얻을 수 있었다. 생성된 검은색의 용액 2mL를 취한 뒤 물을 가하여 유기층을 얻어 1H-NMR을 통해 6-t-부톡시헥산을 확인할 수 이었으며, 6-t-부톡시헥산으로부터 그리냐드 반응이 잘 진행되었음을 알 수 있었다. 그리하여 6-t-부톡시헥실 마그네슘 클로라이드를 합성하였따. MeSiCl3 500 g과 1L의 THF를 반응기에 가한 후 반응기 온도를 -20℃까지 냉각하였다. 합성한 6-t-부톡시헥실 마그네슘 클로라이드 중 560g을 공급 펌프를 이용하여 5mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. 그리냐드 시약(Grignard reagent)의 공급이 끝난 후 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12시간 교반하였다. 반응 12시간 후 흰색의 MgCl2염이 생성되는 것을 확인하였다. 헥산 4L를 가하여 labdori를 통해 염을 제거하여 필터용액을 얻을 수 있었다. 상기 필터용액을 반응기에 가한 후 70℃에서 헥산을 제거하여 엷은 노란색의 액체를 얻을 수 있었다. 얻은 액체를 1H-NMR을 통해 원하는 메틸(6-t-부톡시헥실)디클로로실란(methyl(6-t-butoxy hexyl)dichlorosilane) 화합물임을 확인할 수 있었다.At room temperature, 50 g of Mg (s) was added to the 10 L reactor and THF 300 mL was added. About 0.5 g of I 2 was added, and the reactor temperature was maintained at 50 ° C. After the reactor temperature stabilized, 250 g of 6-t-butoxyhexyl chloride was added to the reactor at a rate of 5 mL / min using a feeding pump. The addition of 6-t-butoxyhexyl chloride increased the reactor temperature by 4 ~ 5 ℃. The mixture was stirred for 12 hours while continuously adding 6-t-butoxyhexyl chloride. After 12 hours of reaction, a black reaction solution was obtained. 2 mL of the resulting black solution was added and water was added to obtain an organic layer. 6-t-butoxyhexane was confirmed by 1 H-NMR, and 6-t-butoxyhexane was confirmed to be a well- I could. Thus, 6-t-butoxyhexylmagnesium chloride was synthesized. 500 g of MeSiCl 3 and 1 L of THF were added to the reactor and the reactor temperature was cooled to -20 ° C. 560 g of synthesized 6-t-butoxyhexylmagnesium chloride was added to the reactor at a rate of 5 mL / min using a feed pump. After the supply of the Grignard reagent was completed, the temperature of the reactor was slowly elevated to room temperature and stirred for 12 hours. After 12 hours of reaction, it was confirmed that MgCl 2 salt of white was formed. 4L of hexane was added to remove the salt through labdori to obtain a filter solution. The filter solution was added to the reactor, and hexane was removed at 70 ° C to obtain a pale yellow liquid. The obtained liquid was confirmed to be the desired methyl (6-t-butoxy hexyl) dichlorosilane compound by 1 H-NMR.
1H NMR (300 MHz, CDCl3): 3.3 (t, 2H), 1.5 (m, 3H), 1.3 (m, 5H), 1.2 (s, 9H), 1.1 (m, 2H), 0.7 (s, 3H) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3): 3.3 (t, 2H), 1.5 (m, 3H), 1.3 (m, 5H), 1.2 (s, 9H), 1.1 (m, 2H), 0.7 (s, 3H)
테트라메틸사이클로펜타디엔(tetramethylcyclopentadiene) 1.2 mole(150g)과 2.4L의 THF를 반응기에 가한 후 반응기 온도를 -20℃로 냉각하였다. n-BuLi 480 mL를 공급 펌프를 이용하여 5 mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. n-BuLi을 가한 후 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12시간 교반하였다. 반응 12시간 후, 당량의 메틸(6-t-부톡시헥실)디클로로실란 (326g, 350 mL)을 빠르게 반응기에 가하였다. 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12시간 교반한 후 다시 반응기 온도를 0℃로 냉각시킨 후 2당량의 t-BuNH2를 가하였다. 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12시간 교반하였다. 반응 12시간 후 THF를 제거하고 4L의 헥산을 가하여 labdori를 통해 염을 제거한 필터용액을 얻을 수 있었다. 필터용액을 다시 반응기에 가한후, 헥산을 70℃에서 제거하여 노란색의 용액을 얻을 수 있었다. 상기 노란색의 용액을 1H-NMR을 통해 메틸(6-t-부톡시헥실)(테트라메틸CpH)t-부틸아미노실란 (methyl(6-t-butoxyhexyl)(tetramethylCpH)t-butylaminosilane) 화합물임을 확인할 수 있었다.After 1.2 mole (150 g) of tetramethylcyclopentadiene and 2.4 L of THF were added to the reactor, the reactor temperature was cooled to -20 占 폚. 480 mL of n-BuLi was added to the reactor at a rate of 5 mL / min using a feed pump. After the addition of n-BuLi, the reactor temperature was slowly raised to room temperature and stirred for 12 hours. After 12 hours of reaction, an equivalent amount of methyl (6-t-butoxyhexyl) dichlorosilane (326 g, 350 mL) was rapidly added to the reactor. After the reactor temperature was slowly raised to room temperature, the mixture was stirred for 12 hours. After the reactor was cooled to 0 ° C, 2 equivalents of t-BuNH 2 were added. The reactor temperature was slowly raised to room temperature and stirred for 12 hours. After 12 hours of reaction, THF was removed and 4 L of hexane was added to obtain a filter solution from which salt was removed through labdori. The filter solution was added to the reactor again, and hexane was removed at 70 ° C to obtain a yellow solution. The yellow solution was confirmed to be methyl (6-t-butoxyhexyl) (tetramethylCpH) t-butylaminosilane) compound by 1 H-NMR I could.
n-BuLi과 리간드인 메틸(6-t-부톡시헥실)(테트라메틸CpH)t-부틸아미노실란 (methyl(6-t-butoxyhexyl)(tetramethylCpH)t-butylaminosilane)으로부터 THF 용액에서 합성한 -78℃의 리간드의 디리튬염에 TiCl3(THF)3(10mmol)을 빠르게 가하였다. 반응용액을 천천히 -78℃에서 상온으로 올리면서 12시간 교반하였다. 12시간 교반 후, 상온에서 당량의 PbCl2(10mmol)를 반응용액에 가한 후 12시간 교반하였다. 12시간 교반 후, 푸른색을 띠는 짙은 검은색의 용액을 얻을 수 있었다. 생성된 반응용액에서 THF를 제거한 후 헥산을 가하여 생성물을 필터하였다. 상기 필터용액에서 헥산을 제거한 후, 1H-NMR로부터 원하는 [메틸(6-t-부톡시헥실)실릴(η5-테트라메틸Cp)(t-부틸아미노))TiCl2 화합물임을 확인하였다.Synthesis of -78 (t-butyloxycarbonyl) t-butylamine synthesized from n-BuLi and methyl (6-t-butoxyhexyl) (tetramethyl CpH) t-butylaminosilane TiCl 3 (THF) 3 (10 mmol) was added rapidly to the dilithium salt of the ligand. The reaction solution was agitated for 12 hours while slowly raising the temperature to -78 ° C. After stirring for 12 hours, an equivalent amount of PbCl 2 (10 mmol) was added to the reaction solution at room temperature, followed by stirring for 12 hours. After stirring for 12 hours, a dark black solution with a blue color was obtained. THF was removed from the resulting reaction solution, and hexane was added to filter the product. After removing the hexane from the filter solution, it was confirmed from the 1 H-NMR that the desired compound [methyl (6-t-butoxyhexyl) silyl (eta 5-tetramethyl Cp) (t-butylamino)) TiCl 2 was obtained.
1H NMR (300 MHz, CDCl3): 3.3 (s, 4 H), 2.2 (s, 6H), 2.1 (s, 6H), 1.8~0.8 (m), 1.4 (s, 9H), 1.2 (s, 9H), 0.7 (s, 3H)
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3): 3.3 (s, 4 H), 2.2 (s, 6H), 2.1 (s, 6H), 1.8 ~ 0.8 (m), 1.4 (s, 9H), 1.2 (s , ≪ / RTI > 9H), 0.7 (s, 3H)
<< 비교예Comparative Example 1> 1>
(담체 건조)(Carrier drying)
실리카(Grace Davison사 제조 SYLOPOL 948)를 600℃의 온도에서 12 시간 동안 진공을 가한 상태에서 탈수하였다.Silica (SYLOPOL 948, Grace Davison) was dehydrated under vacuum at a temperature of 600 캜 for 12 hours.
(촉매 제조)(Catalyst preparation)
유리 반응기에 톨루엔 용액 100㎖를 넣고 준비된 실리카 10g을 투입한 후, 반응기 온도를 40℃로 올리면서 교반하였다. 실리카를 충분히 분산시킨 후, 촉매전구체 K1 0.116 mmol을 톨루엔 50㎖에 녹여 용액상태로 반응기에 투입하였다. 200rpm으로 2시간 교반하면서 반응시켰다. 이후, 교반을 중지하고 촉매를 가라앉힌 후, 여액을 제거하여 담지되지 않은 불순물을 제거하였다. 10 wt% 메틸알루미녹산(MAO)/톨루엔 용액을 75.8 ㎖를 투입하고, 80℃로 온도를 올리면서 200 rpm으로 16시간 교반하였다. 온도를 다시 40℃로 낮춘 후, 충분한 양의 톨루엔으로 세척하여 반응하지 않은 알루미늄 화합물을 제거하였다. 다시 50㎖의 톨루엔을 채워 넣고 촉매전구체 K2 0.059 mmol을 톨루엔 50㎖에 녹여 용액상태로 만들고, 반응기에 투입한 후 2시간 동안 교반시켰다. 이후에 촉매를 가라앉히고 톨루엔층을 분리하여 제거한 후 미리 용해시킨 K2를 투입하였다. 이어서, 1시간 정도 40℃에서 감압하여 남아있는 톨루엔을 제거하여, 올레핀 제조용 담지 촉매를 제조하였다.
100 ml of toluene solution was added to the glass reactor, 10 g of the prepared silica was added, and the reactor was stirred while raising the temperature of the reactor to 40 캜. After the silica was sufficiently dispersed, 0.116 mmol of the catalyst precursor K1 was dissolved in 50 ml of toluene, and the solution was charged into the reactor. The reaction was carried out with stirring at 200 rpm for 2 hours. Thereafter, stirring was stopped, the catalyst was settled, and the filtrate was removed to remove impurities that were not supported. 75.8 ml of a 10 wt% methylaluminoxane (MAO) / toluene solution was added, and the mixture was stirred at 200 rpm for 16 hours while raising the temperature to 80 ° C. The temperature was again lowered to 40 ° C and then washed with a sufficient amount of toluene to remove unreacted aluminum compound. Then, 50 ml of toluene was again charged, and 0.059 mmol of the catalyst precursor K2 was dissolved in 50 ml of toluene to prepare a solution, which was then introduced into the reactor and stirred for 2 hours. Then, the catalyst was allowed to settle, and the toluene layer was separated and removed, and then K2 dissolved in advance was added. Subsequently, the remaining toluene was removed by reducing the pressure at 40 캜 for about 1 hour to prepare a supported catalyst for olefin production.
<< 비교예Comparative Example 2> 2>
MAO의 함량만 37.9㎖로 절반으로 줄여 투입한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 담지 촉매를 제조하였다.
A supported catalyst was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that the amount of MAO was reduced to 37.9 ml in half.
<< 비교예Comparative Example 3> 3>
마지막 단계에서 보레이트처리하는 과정이 추가된 것을 제외하고는, 비교예 2와 동일한 방법으로 담지 촉매를 제조하였다.A supported catalyst was prepared in the same manner as in Comparative Example 2 except that a borate treatment process was added at the final stage.
즉, 비교예 2의 마지막 단계에서 촉매를 가라앉히고 톨루엔층을 분리하여 제거한 후, 톨루엔 50 ㎖에 N,N-디메틸아닐리늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트(이하, AB라 명함) 0.174 mmol(1.40g)을 녹인 후 담지촉매를 포함하는 반응기에 투입하였다. 추가로, 톨루엔 50㎖ 정도 더 반응기에 투입하여 전체 용액양을 150 ㎖ 정도로 맞춘 후, 80 ℃에서 1시간 동안 200 rpm으로 교반시켰다. 이후에 촉매를 가라앉히고 톨루엔층을 분리하여 제거한 후 40 ℃에서 감압하여 남아있는 톨루엔을 제거하여, 올레핀 제조용 담지촉매를 제조하였다.
That is, in the last step of Comparative Example 2, the catalyst was allowed to settle and the toluene layer was separated and removed. To the 50 ml of toluene was added 0.174 mmol of N, N-dimethylanilinium tetrakis (pentafluorophenyl) borate (1.40 g) was melted and charged into a reactor containing a supported catalyst. Further, about 50 ml of toluene was added to the reactor to adjust the total amount of the solution to about 150 ml, and the mixture was stirred at 80 rpm for 1 hour at 200 rpm. Thereafter, the catalyst was allowed to settle, the toluene layer was separated and removed, and the remaining toluene was removed at 40 ° C under reduced pressure to prepare a supported catalyst for olefin production.
<< 비교예Comparative Example 4> 4>
MAO 대신 2M 트리메틸알루미늄(TMA)의 헥산 용액을 50 ㎖ 투입한 것을 제외하고는, 비교예 2와 동일한 방법으로 담지 촉매를 제조하였다.
A supported catalyst was prepared in the same manner as in Comparative Example 2, except that 50 ml of a hexane solution of 2M trimethyl aluminum (TMA) was added instead of MAO.
<< 비교예Comparative Example 5> 5>
MAO 투입단계만 조건이 다른 것을 제외하고는, 비교예 3과 동일한 방법으로 담지 촉매를 제조하였다. 즉, MAO를 투입하지 않은 상태로 온도만 80℃로 올리면서 200 rpm으로 16시간 교반을 하였다.
The supported catalyst was prepared in the same manner as in Comparative Example 3, except that the conditions of the MAO addition step were different. That is, the mixture was stirred at 200 rpm for 16 hours while the temperature was raised to 80 ° C without MAO being added.
<< 실시예Example 1> 1>
MAO 대신 2M 트리메틸알루미늄(TMA)의 헥산 용액을 50 ㎖ 투입한 것을 제외하고는, 비교예 3과 동일한 방법으로 담지 촉매를 제조하였다.
A supported catalyst was prepared in the same manner as in Comparative Example 3, except that 50 ml of a hexane solution of 2M trimethyl aluminum (TMA) was added instead of MAO.
<< 실시예Example 2> 2>
MAO 대신 2M 트리에틸알루미늄(TEA)의 헥산 용액을 50 ㎖ 투입한 것을 제외하고는, 비교예 3과 동일한 방법으로 담지 촉매를 제조하였다.
A supported catalyst was prepared in the same manner as in Comparative Example 3, except that 50 ml of a hexane solution of 2M triethyl aluminum (TEA) was added instead of MAO.
<< 실시예Example 3> 3>
MAO 대신 2M 트리이소부틸알루미늄(TIBA)의 헥산 용액을 50 ㎖ 투입한 것을 제외하고는, 비교예 3과 동일한 방법으로 담지 촉매를 제조하였다.
A supported catalyst was prepared in the same manner as in Comparative Example 3, except that 50 ml of a hexane solution of 2M triisobutylaluminum (TIBA) was added instead of MAO.
<< 실시예Example 4> 4>
MAO 대신 2M 제1 메탈로센 화합물(K1) 0.087 mmol 및 제2 메탈로센 화합물 (K2) 0.044 mmol로 함량을 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 담지 촉매를 제조하였다.
A supported catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.087 mmol of the 2M first metallocene compound (K1) and 0.044 mmol of the second metallocene compound (K2) were used instead of MAO.
<< 실시예Example 5> 5>
MAO 대신 2M 제1 메탈로센 화합물(K1) 0.058 mmol 및 제2 메탈로센 화합물 (K2) 0.029 mmol로 함량을 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 담지 촉매를 제조하였다.
A supported catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.058 mmol of the 2M first metallocene compound (K1) and 0.029 mmol of the second metallocene compound (K2) were used instead of MAO.
<< 실시예Example 6> 6>
마지막에 투입하는 제2 조촉매(AB)의 함량을 0.116 mmol(0.93g)으로 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 담지 촉매를 제조하였다.
A supported catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.116 mmol (0.93 g) of the second co-catalyst (AB) was added at the end.
<< 실시예Example 7> 7>
마지막에 투입하는 제2 조촉매(AB)의 함량을 0.232 mmol(1.86g)으로 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 담지 촉매를 제조하였다.
A supported catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.232 mmol (1.86 g) of the second co-catalyst (AB) was added at the end.
담지방법
Method of carrying
(wt%/g SiO2)K1
(wt% / g SiO 2)
(mmol/g SiO2)Catalyst 1
(mmol / g SiO 2)
(wt%/g SiO2)K2
(wt% / g SiO 2)
(mmol/g SiO2)Catalyst 2
(mmol / g SiO 2)
<< 실험예Experimental Example >>
상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5에서 제조한 혼성 담지 메탈로센 촉매 20㎎을 드라이박스에서 정량하여 50㎖의 유리병에 각각 담은 후 고무 격막으로 밀봉하여 드라이 박스에서 꺼내어 주입할 촉매를 준비하였다. 중합은 기계식 교반기가 장착된, 온도 조절이 가능하고 고압에서 이용되는 2ℓ 금속 합금 반응기에서 수행하였다. 20 mg of the hybrid supported metallocene catalysts prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 were quantitatively measured in a dry box and packed in a 50 ml glass bottle, sealed with a rubber septum, taken out from a dry box, Were prepared. The polymerization was carried out in a 2 liter metal alloy reactor equipped with a mechanical stirrer, temperature controllable and used at high pressure.
이 반응기에 0.5mmol 트리에틸알루미늄(triethylaluminum)이 들어 있는 헥산 1ℓ와 1-헥센(20㎖)을 주입하고, 상기 준비한 각각의 담지 촉매를 반응기에 공기 접촉 없이 투입한 후, 80℃ 에서 기체 에틸렌 단량체를 40 Kgf/㎠ 의 압력으로 계속적으로 가하면서 1시간 동안 중합하였다. 중합의 종결은 먼저 교반을 멈춘 후 에틸렌을 배기시켜 제거함으로써 완료시켰다. 이로부터 얻어진 중합체는 중합 용매를 여과시켜 대부분을 제거한 후 70℃ 오븐에서 4시간 동안 건조시켰다.1 liter of hexane containing 0.5 mmol of triethylaluminum and 20 ml of 1-hexene were charged into the reactor. The prepared supported catalysts were introduced into the reactor without air contact, and then the gaseous ethylene monomer Was continuously polymerized at a pressure of 40 Kgf / cm < 2 > for 1 hour. The termination of the polymerization was completed by first stopping the stirring and then removing ethylene by evacuation. The resulting polymer was filtered to remove most of the polymerization solvent, and then dried in an oven at 70 ° C for 4 hours.
이후 얻어진 각 중합체에 대하여 활성 및 벌크밀도(Bulk Density), 분자량을 측정하였고, 그 결과는 다음 표 2와 같다.The activity, bulk density and molecular weight of each polymer thus obtained were measured, and the results are shown in Table 2 below.
(kgPE/gCat)activation
(kgPE / gCat)
(g/ml)BD
(g / ml)
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1과 같이 제1 조촉매로 MAO 대신 트리메틸알루미늄을 사용하고, 그 담지순서를 특정화할 경우 비교예 1 내지 5에 비해 활성이 우수하면서도 벌크밀도가 큰 폴리올레핀의 제조가 가능함을 확인하였다.Referring to Table 2 above, when trimethylaluminum was used instead of MAO as the first co-catalyst and the order of carrying was specified, the production of a polyolefin having an excellent activity and a high bulk density as compared with Comparative Examples 1 to 5 .
또한, 비교예 2에서와 같이, 기존 공정(비교예 1)에서 가장 큰 비용을 차지하고 있는 제1 조촉매인 MAO의 함량을 줄여보고자 실험을 진행하였으나, 그 활성이 현저하게 감소하는 것을 확인하였다. 비교예 4에서와 같이 심지어 MAO 대신 다른 제1 조촉매를 사용하였을 경우에는 활성이 전혀 나타나지 않았다.In addition, as in Comparative Example 2, the experiment was conducted to reduce the content of MAO, which is the largest catalyst in the conventional process (Comparative Example 1), but the activity was markedly decreased. As in Comparative Example 4, no activity was observed at all when using a different first cocatalyst instead of MAO.
또한 비교예 3에서 MAO의 함량을 절반으로 줄이면서 제2 조촉매를 추가로 도입하여 활성을 높이긴 하였지만, 사용하는 제1 조촉매와 제2 조촉매를 함께 사용하였기 때문에 촉매비용은 배로 증가하여, 비용적 측면에서 장점이 없었다. 따라서, 공장 적용시 수급상의 문제점이 있고 상용화하기에는 한계가 있다.Further, in Comparative Example 3, the activity of the second catalyst was further increased by halving the content of MAO. However, since the first catalyst to be used and the second catalyst were used together, the catalyst cost doubled , There was no advantage in terms of cost. Therefore, there is a problem in supply and demand when applying the factory, and there is a limit to commercialization.
이에, 실시예 1과 마찬가지로 제1 조촉매를 트리메틸알루미늄으로 사용하였을 경우에도 제2 조촉매인 보레이트 화합물을 함께 사용해야 높은 활성을 나타내며, 벌크밀도 또한 안정적으로 나타남을 확인할 수 있었다. 실시예 2, 3과 같이 알킬알루미늄에서 탄소의수가 늘어날수록 활성 증대 효과는 크지 않았으나, 비용 및 안정성 측면에서는 장점이 있어 개선의 가능성이 있다고 할 수 있다.Thus, when the first co-catalyst was used as the trimethylaluminum in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the borate compound as the second co-catalyst had to be used together to exhibit high activity and to exhibit a stable bulk density. As in Examples 2 and 3, the activity increase effect was not so great as the number of carbons in the alkyl aluminum was increased, but the improvement in cost and stability is considered to be possible.
또한 실시예 4 내지 7의 경우 기존 MAO를 사용하는 것과 비교하여 동등 수준 이상의 효과를 나타내어 보다 경제적임을 알 수 있다.In addition, in Examples 4 to 7, it is more economical than that using existing MAO because it exhibits an effect equal to or higher than that of the conventional MAO.
Claims (16)
상기 담체에 직쇄 또는 측쇄의 탄소수 1 내지 10의 알킬기를 갖는 트리알킬알루미늄 화합물을 포함하는 제1 조촉매를 담지시키는 단계;
상기 담체에 제2 메탈로센 화합물을 담지시키는 단계; 및
상기 담체에 보레이트 화합물을 포함하는 제2 조촉매를 담지시키는 단계;를 포함하며,
상기 제1 조촉매는 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리헥실알루미늄, 트리옥틸알루미늄 또는 이소프레닐알루미늄을 포함하는 혼성 담지 메탈로센 촉매의 제조방법.Supporting the first metallocene compound on the carrier;
Supporting a first co-catalyst comprising a trialkylaluminum compound having a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms on the carrier;
Supporting the second metallocene compound on the carrier; And
Supporting a second co-catalyst containing a borate compound on the carrier,
Wherein the first co-catalyst comprises trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisobutyl aluminum, trihexyl aluminum, trioctyl aluminum or isoprenyl aluminum.
[화학식 2]
(Ra)p(Rb)M'Q3-p
상기 화학식 2에서,
p는 0 또는 1의 정수이고;
M'은 4족 전이금속이고;
Ra 및 Rb는 서로 같거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 2 내지 20의 알콕시알킬, 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬, 탄소수 6 내지 40의 아릴, 탄소수 2 내지 20의 알케닐, 탄소수 7 내지 40의 알킬아릴, 탄소수 7 내지 40의 아릴알킬, 탄소수 8 내지 40의 아릴알케닐 및 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌 중에서 선택된 하나 이상으로 치환된 시클로펜타디에닐 리간드이고;
Q는 할로겐 라디칼이고,
[화학식 3]
상기 화학식 3에서,
M은 주기율표 4족 전이금속이고;
R1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C1~20의 알킬 라디칼, C2~20의 알케닐 라디칼, C3~30의 시클로알킬 라디칼, C6~30의 아릴 라디칼, C7~30의 알킬아릴 라디칼, C7~30의 아릴알킬 라디칼, 또는 C8~30의 아릴알케닐 라디칼이고;
Q 및 Q'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐 라디칼, C1~20의 알킬 라디칼, C2~20의 알케닐 라디칼, C6~30의 아릴 라디칼, C7~30의 알킬아릴 라디칼, 또는 C7~30의 아릴알킬 라디칼이고, Q 및 Q'은 함께 C1~20의 탄화수소 고리를 형성할 수 있으며;
B는 C1~4의 알킬렌 라디칼, 디알킬실리콘, 게르마늄, 알킬 포스핀, 또는 아민이고, 두 개의 시클로펜타디에닐 계열 리간드, 또는 시클로펜타디에닐 계열 리간드와 JR2 z-y를 공유 결합에 의해 묶어주는 다리이며;
R2는 수소 라디칼, C1~20의 알킬 라디칼, C2~20의 알케닐 라디칼, C6~30의 아릴 라디칼, C7~30의 알킬아릴 라디칼, 또는 C7~30의 아릴알킬 라디칼이고;
J는 주기율표 15족 원소 또는 16족 원소이며;
z는 J 원소의 산화수이고;
y는 J 원소의 결합수이며;
n 및 n'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 이상의 양의 정수를 나타내고;
r은 0 ~ 2의 정수이고;
Y는 O, S, N 또는 P의 헤테로 원자를 나타내며;
A는 수소 또는 C1~10의 알킬 라디칼을 나타내고;
m은 1 내지 2의 정수이다.The method of claim 1, wherein the first metallocene compound comprises a compound represented by Formula 2 and the second metallocene compound comprises a compound represented by Formula 3: Way:
(2)
(R a ) p (R b ) M'Q 3-p
In Formula 2,
p is an integer of 0 or 1;
M 'is a Group 4 transition metal;
R a and R b may be the same or different from each other and each independently represents hydrogen, alkyl of 1 to 20 carbon atoms, alkoxyalkyl of 2 to 20 carbon atoms, cycloalkyl of 3 to 20 carbon atoms, aryl of 6 to 40 carbon atoms, A cyclopentadienyl ligand substituted with at least one member selected from the group consisting of alkenyl having 1 to 20 carbon atoms, alkylaryl having 7 to 40 carbon atoms, arylalkyl having 7 to 40 carbon atoms, arylalkenyl having 8 to 40 carbon atoms, and hydrocarbyl having 1 to 20 carbon atoms ego;
Q is a halogen radical,
(3)
In Formula 3,
M is a Group 4 transition metal of the periodic table;
R 1 is the same or different and each independently represents an aryl radical of C 1 ~ 20 alkyl radicals, C 2 ~ 20 alkenyl radicals, C 3 ~ 30 cycloalkyl radicals, C 6 ~ 30 of each other, C 7 ~ 30 alkyl aryl radicals, C 7 ~ 30 aryl-alkyl radical, or a C 8 ~ 30 arylalkyl radical;
Q and Q 'are the same or different and are each independently a halogen radical, a C 1 ~ 20 alkyl radical, an alkylaryl radical of C 2 ~ 20 alkenyl radicals, C 6 ~ 30 aryl radicals, C 7 ~ 30 of the Or an arylalkyl radical of C 7 to 30 , and Q and Q 'together may form a C 1 to C 20 hydrocarbon ring;
B is a C 1-4 alkylene radical, a dialkyl silicone, a germanium, an alkylphosphine, or an amine, and two cyclopentadienyl ligands, or cyclopentadienyl ligands and JR 2 zy , It is a bridging bridge;
R 2 is a hydrogen radical, an aryl radical of C 1 ~ 20 alkyl radicals, C 2 ~ 20 alkenyl radicals, C 6 ~ 30 aryl radicals, C 7 ~ 30 alkylaryl radicals or C 7 ~ 30 of the of the a ;
J is a Group 15 element or a Group 16 element of the periodic table;
z is the oxidation number of the element J;
y is the combined number of J elements;
n and n 'are the same as or different from each other, and each independently represents a positive integer of 0 or more;
r is an integer from 0 to 2;
Y represents a heteroatom of O, S, N or P;
A denotes a hydrogen or alkyl radical of C 1 ~ 10;
m is an integer of 1 to 2;
[화학식 2-1]
[화학식 2-2]
The method for producing a hybrid supported metallocene catalyst according to claim 1, wherein the first metallocene compound comprises a compound represented by the following general formula (2-1) or (2-2).
[Formula 2-1]
[Formula 2-2]
담체에 제1 메탈로센 화합물; 직쇄 또는 측쇄의 탄소수 1 내지 10의 알킬기를 갖는 트리알킬알루미늄 화합물인 제1 조촉매; 제2 메탈로센 화합물; 및 보레이트 화합물인 제2 조촉매를 순차적으로 포함하는 혼성 담지 메탈로센 촉매.10. A process for the preparation of a compound according to any one of claims 1 to 9,
A first metallocene compound in the carrier; A first co-catalyst which is a trialkyl aluminum compound having a straight or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms; A second metallocene compound; And a second co-catalyst, which is a borate compound, in this order.
[화학식 2]
(Ra)p(Rb)M'Q3-p
상기 화학식 2에서,
p는 0 또는 1의 정수이고;
M'은 4족 전이금속이고;
Ra 및 Rb는 서로 같거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 2 내지 20의 알콕시알킬, 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬, 탄소수 6 내지 40의 아릴, 탄소수 2 내지 20의 알케닐, 탄소수 7 내지 40의 알킬아릴, 탄소수 7 내지 40의 아릴알킬, 탄소수 8 내지 40의 아릴알케닐 및 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌 중에서 선택된 하나 이상으로 치환된 시클로펜타디에닐 리간드이고;
Q는 할로겐 라디칼이고,
[화학식 3]
상기 화학식 3에서,
M은 주기율표 4족 전이금속이고;
R1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C1~20의 알킬 라디칼, C2~20의 알케닐 라디칼, C3~30의 시클로알킬 라디칼, C6~30의 아릴 라디칼, C7~30의 알킬아릴 라디칼, C7~30의 아릴알킬 라디칼, 또는 C8~30의 아릴알케닐 라디칼이고;
Q 및 Q'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐 라디칼, C1~20의 알킬 라디칼, C2~20의 알케닐 라디칼, C6~30의 아릴 라디칼, C7~30의 알킬아릴 라디칼, 또는 C7~30의 아릴알킬 라디칼이고, Q 및 Q'은 함께 C1~20의 탄화수소 고리를 형성할 수 있으며;
B는 C1~4의 알킬렌 라디칼, 디알킬실리콘, 게르마늄, 알킬 포스핀, 또는 아민이고, 두 개의 시클로펜타디에닐 계열 리간드, 또는 시클로펜타디에닐 계열 리간드와 JR2 z-y를 공유 결합에 의해 묶어주는 다리이며;
R2는 수소 라디칼, C1~20의 알킬 라디칼, C2~20의 알케닐 라디칼, C6~30의 아릴 라디칼, C7~30의 알킬아릴 라디칼, 또는 C7~30의 아릴알킬 라디칼이고;
J는 주기율표 15족 원소 또는 16족 원소이며;
z는 J 원소의 산화수이고;
y는 J 원소의 결합수이며;
n 및 n'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 이상의 양의 정수를 나타내고;
r은 0 ~ 2의 정수이고;
Y는 O, S, N 또는 P의 헤테로 원자를 나타내며;
A는 수소 또는 C1~10의 알킬 라디칼을 나타내고;
m은 1 내지 2의 정수이다.The hybrid metallocene catalyst according to claim 11, wherein the first metallocene compound comprises a compound represented by Formula 2 and the second metallocene compound comprises a compound represented by Formula 3:
(2)
(R a ) p (R b ) M'Q 3-p
In Formula 2,
p is an integer of 0 or 1;
M 'is a Group 4 transition metal;
R a and R b may be the same or different from each other and each independently represents hydrogen, alkyl of 1 to 20 carbon atoms, alkoxyalkyl of 2 to 20 carbon atoms, cycloalkyl of 3 to 20 carbon atoms, aryl of 6 to 40 carbon atoms, A cyclopentadienyl ligand substituted with at least one member selected from the group consisting of alkenyl having 1 to 20 carbon atoms, alkylaryl having 7 to 40 carbon atoms, arylalkyl having 7 to 40 carbon atoms, arylalkenyl having 8 to 40 carbon atoms, and hydrocarbyl having 1 to 20 carbon atoms ego;
Q is a halogen radical,
(3)
In Formula 3,
M is a Group 4 transition metal of the periodic table;
R 1 is the same or different and each independently represents an aryl radical of C 1 ~ 20 alkyl radicals, C 2 ~ 20 alkenyl radicals, C 3 ~ 30 cycloalkyl radicals, C 6 ~ 30 of each other, C 7 ~ 30 alkyl aryl radicals, C 7 ~ 30 aryl-alkyl radical, or a C 8 ~ 30 arylalkyl radical;
Q and Q 'are the same or different and are each independently a halogen radical, a C 1 ~ 20 alkyl radical, an alkylaryl radical of C 2 ~ 20 alkenyl radicals, C 6 ~ 30 aryl radicals, C 7 ~ 30 of the Or an arylalkyl radical of C 7 to 30 , and Q and Q 'together may form a C 1 to C 20 hydrocarbon ring;
B is a C 1-4 alkylene radical, a dialkyl silicone, a germanium, an alkylphosphine, or an amine, and two cyclopentadienyl ligands, or cyclopentadienyl ligands and JR 2 zy , It is a bridging bridge;
R 2 is a hydrogen radical, an aryl radical of C 1 ~ 20 alkyl radicals, C 2 ~ 20 alkenyl radicals, C 6 ~ 30 aryl radicals, C 7 ~ 30 alkylaryl radicals or C 7 ~ 30 of the of the a ;
J is a Group 15 element or a Group 16 element of the periodic table;
z is the oxidation number of the element J;
y is the combined number of J elements;
n and n 'are the same as or different from each other, and each independently represents a positive integer of 0 or more;
r is an integer from 0 to 2;
Y represents a heteroatom of O, S, N or P;
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m is an integer of 1 to 2;
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