KR102179648B1 - Manufacturing method of polyketone using solid acids - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 폴리케톤의 제조방법은 제10족 전이금속 화합물; 제15족 원소를 가지는 리간드; 및 고체산을 포함하는 촉매 존재 하에서 일산화탄소, 에틸렌성 불포화 화합물 및 하나 또는 그 이상의 올레핀성 불포화 탄화수소 화합물을 공중합하는 단계를 포함하며, 상기 고체산은 지지체인 고체 산화물 입자; 페닐기를 말단에 포함하고, 알콕시 또는 아민기를 포함하는 앵커기(anchor group); 및 산기(acid group)를 포함할 수 있다.The method for producing a polyketone according to the present invention comprises a Group 10 transition metal compound; A ligand having an element of Group 15; And copolymerizing carbon monoxide, an ethylenically unsaturated compound, and one or more olefinically unsaturated hydrocarbon compounds in the presence of a catalyst including a solid acid, wherein the solid acid is a support; solid oxide particles; An anchor group including a phenyl group at the terminal and an alkoxy or amine group; And an acid group.

Description

고체산을 이용한 폴리케톤의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF POLYKETONE USING SOLID ACIDS}Manufacturing method of polyketone using solid acid {MANUFACTURING METHOD OF POLYKETONE USING SOLID ACIDS}

본 발명은 고체산을 이용한 폴리케톤의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polyketone using a solid acid.

폴리케톤(polyketone, PK)은 폴리아미드, 폴리에스터 및 폴리카보네이트 등의 일반 엔지니어링 플라스틱 소재에 비해 원료 및 중합 공정비가 저렴한 소재 이면서 내열성 내화학성, 내충격성 및 내연료투과성 등이 우수하다.Polyketone (PK) is a material with lower raw material and polymerization process costs compared to general engineering plastic materials such as polyamide, polyester and polycarbonate, and has excellent heat resistance, chemical resistance, impact resistance, and fuel permeability.

이러한 특성을 지닌 폴리케톤은 범용 고성능 플라스틱에 포함되며 종래 엔지니어링 플라스틱과 대등한 수준의 강도를 가지고 고무와의 친화성이 좋다는 장점을 가진다. 이와 같은 폴리케톤의 특성으로 인하여 종래 파라핀계 아라미드 섬유가 독점적으로 사용되는 타이어 코드(tire cord)나 고무 자재용 등으로 폴리케톤이 사용될 수 있다. Polyketones with these characteristics are included in general-purpose high-performance plastics, have strengths comparable to those of conventional engineering plastics, and have good affinity with rubber. Due to the characteristics of such polyketones, polyketones may be used for tire cords or rubber materials in which conventional paraffin-based aramid fibers are exclusively used.

한편, 폴리케톤의 중합 방법으로는 일반적으로, 액상 슬러리 중합 방법을 사용한다. 이때, 액상 용매로는 알코올, 초산 등이 사용가능하며, 각 용매들은 전이금속 촉매의 개시제 및 연쇄 이동 메커니즘(Chain Transfer Mechanism)에 관여하여 중합반응을 진행시키는 역할을 하며, 일산화탄소 및 에틸렌성 불포화 화합물인 단량체의 용해를 통해 촉매와 단량체의 용이한 반응성을 확보해 준다.On the other hand, as a polymerization method of polyketone, a liquid slurry polymerization method is generally used. At this time, alcohol, acetic acid, etc. can be used as the liquid solvent, and each solvent is involved in the initiator of the transition metal catalyst and the chain transfer mechanism to proceed the polymerization reaction, and carbon monoxide and ethylenically unsaturated compounds It ensures easy reactivity between the catalyst and the monomer through the dissolution of the phosphorus monomer.

그러나, 상기 중합이 진행될 때 촉매와 용매가 호모지니어스(Homogeneous)로 존재하여, 교반 시 중합기 내 어디에든 존재할 수 있다. 이때 형성된 폴리케톤 중합물 중 일부가 반응기 벽면, 반응기 상부, 교반기, 이송 라인 등에 파울링(fouling)을 형성하여 중합 물성 및 공정에 문제를 일으키게 된다. 이를 해결하기 위해 지금까지 개발된 헤테로지니어스(Heterogeneous) 촉매를 폴리케톤 중합에 적용하면 활성이 기존 호모지니어스(Homogeneous) 촉매 적용분 대비 1/10수준으로 떨어지는 문제점이 있다.However, when the polymerization proceeds, the catalyst and the solvent exist in a homogeneous form, and thus may exist anywhere in the polymerization reactor during stirring. Some of the polyketone polymers formed at this time form fouling on the wall of the reactor, the top of the reactor, the stirrer, and the transfer line, causing problems in polymerization properties and processes. In order to solve this problem, when the heterogeneous catalyst developed so far is applied to polyketone polymerization, there is a problem that the activity falls to 1/10 level compared to the application of the existing homogeneous catalyst.

따라서, 폴리케톤의 중합 활성에 영향을 미치지 않으면서 파울링을 저감시킬 수 있는 헤테로지니어스 촉매 및 이를 이용하여 폴리케톤을 제조하는 방법에 대한 기술이 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for a heterogeneous catalyst capable of reducing fouling without affecting the polymerization activity of the polyketone and a method for producing a polyketone using the same.

본 발명은 헤테로지니어스(Heterogeneous)계 고체산을 이용하여 폴리케을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method for producing a polyke using a heterogeneous solid acid.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리케톤의 제조방법은 제10족 전이금속 화합물; 제15족 원소를 가지는 리간드; 및 고체산을 포함하는 촉매 존재 하에서 일산화탄소, 에틸렌성 불포화 화합물 및 하나 또는 그 이상의 올레핀성 불포화 탄화수소 화합물을 공중합하는 단계를 포함하며, 상기 고체산은 지지체인 구형(sphere)의 고체 산화물 입자; 산기(acid group); 및 상기 고체 산화물 입자와 상기 산기를 연결하는 말단에 페닐기를 포함하는 화합물의 앵커기(anchor group)를 포함하여 3중으로 구성된 것일 수 있다.A method for producing a polyketone according to an embodiment of the present invention includes a group 10 transition metal compound; A ligand having an element of Group 15; And copolymerizing carbon monoxide, an ethylenically unsaturated compound, and one or more olefinically unsaturated hydrocarbon compounds in the presence of a catalyst including a solid acid, wherein the solid acid comprises a spherical solid oxide particle as a support; Acid group; And an anchor group of a compound including a phenyl group at a terminal connecting the solid oxide particle and the acid group to be tripled.

이때, 상기 고체산의 함량은 상기 폴리케톤 전체 중량 대비 0.03 내지 0.30 중량%일 수 있다.In this case, the content of the solid acid may be 0.03 to 0.30% by weight based on the total weight of the polyketone.

또한, 상기 고체 산화물 입자는 SiO2, TiO2, ZrO2, Al2O3, CeO2 및 Y2O3로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In addition, the solid oxide particles may be at least one selected from the group consisting of SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , CeO 2 and Y 2 O 3 .

상기 말단에 페닐기를 포함하는 화합물은 알콕시 또는 아민기를 포함하며, 트리에톡시페닐실란, 트리메톡시페닐실란, 페닐 비닐 에테르, 디페닐아민 및 페닐-(1-페닐에틸리덴)아민으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.The compound containing a phenyl group at the terminal includes an alkoxy or amine group, and the group consisting of triethoxyphenylsilane, trimethoxyphenylsilane, phenyl vinyl ether, diphenylamine, and phenyl-(1-phenylethylidene)amine It may be one or more selected from.

상기 산은 황산, 발열황산, 삼산화황, 트리플루오로아세트산(TFA), 트리플루오로메탄설폰산(TfOH), 트리플루오로아세트산, 파라톨루엔설폰산(p-TsOH), 아세트산, 벤조산 및 클로로설포닉산로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.The acids are sulfuric acid, pyrogenic sulfuric acid, sulfur trioxide, trifluoroacetic acid (TFA), trifluoromethanesulfonic acid (TfOH), trifluoroacetic acid, paratoluenesulfonic acid (p-TsOH), acetic acid, benzoic acid and chlorosulphonic acid. It may be one or more selected from the group consisting of.

아울러, 상기 폴리케톤의 촉매활성이 15~22kg/g-Pd·hr일 수 있다.In addition, the catalytic activity of the polyketone may be 15 to 22 kg/g-Pd·hr.

본 발명의 실시 예에 따르면, 구조적으로 안정한 헤테로지니어스(heterogeneous)계 고체산을 이용하여 폴리케톤을 제조함으로써, 고체산은 중합 시 헤테로지니어스 상태로 존재하여 중합이 용액 상이 아닌 고체산에서만 일어날 수 있고, 고체산의 투입량에 따라 pH 조절이 가능하여 폴리케톤의 분자량 및 입도를 조절할 수 있는 이점이 있다.According to an embodiment of the present invention, by preparing a polyketone using a structurally stable heterogeneous solid acid, the solid acid exists in a heterogeneous state during polymerization, so polymerization can occur only in a solid acid, not in a solution phase, There is an advantage of controlling the molecular weight and particle size of the polyketone because the pH can be adjusted according to the amount of solid acid added.

또한, 전술한 바와 같이 고체산이 헤테로지니어스 상태로 존재하여 중합사이트가 한정됨에 따라, 폴리케톤 중합 시 발생할 수 있는 파울링(fouling) 현상을 줄일 수 있다.In addition, as described above, since the solid acid exists in a heterogeneous state and the polymerization site is limited, fouling that may occur during polyketone polymerization can be reduced.

도 1은 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 이용하여 본 발명의 실시예에 따라 제조된 폴리케톤의 화학적 결합 구조를 확인한 결과를 도시한 것이다.1 shows a result of confirming the chemical bond structure of a polyketone prepared according to an embodiment of the present invention using XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy).

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, various modifications may be made and various forms may be applied, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance the possibility of the presence or addition. Further, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the case where the other part is "directly above", but also the case where there is another part in the middle. Conversely, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "under" another part, this includes not only the case where the other part is "directly below", but also the case where there is another part in the middle. In addition, in the present application, the term "above" may include a case where it is disposed not only above but also below.

이하, 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail.

일 실시예에 따른 폴리케톤의 제조방법은 제10족 전이금속 화합물; 제15족 원소를 가지는 리간드; 및 고체산을 포함하는 촉매 존재 하에서 일산화탄소, 에틸렌성 불포화 화합물 및 하나 또는 그 이상의 올레핀성 불포화 탄화수소 화합물을 공중합하는 단계를 포함할 수 있다.A method for preparing a polyketone according to an embodiment includes a Group 10 transition metal compound; A ligand having an element of Group 15; And copolymerizing carbon monoxide, an ethylenically unsaturated compound, and one or more olefinically unsaturated hydrocarbon compounds in the presence of a catalyst including a solid acid.

먼저, 폴리케톤은 선상 교대 구조체로, 불포화 탄화 수소 1분자 마다 실질적으로 일산화탄소를 포함하고 있다. 폴리케톤 폴리머의 전구체로서 사용하는데 적당한 에틸렌계 불포화 탄화수소는 20개까지, 바람직한 것은 10개까지의 탄소 원자를 가진다. 또한, 에틸렌계 불포화 탄화수소는 에텐 및 α-올레핀, 예를 들면 프로펜(propene), 1-부텐(butene), 아이소부텐(iso-butene), 1-헥센(hexene), 1-옥텐(octene)과 같은 지방족이거나 또는 다른 지방족 분자상에 아릴(aryl) 치환기를 포함하고, 특히 에틸렌계 불포화 탄소 원자상에 아릴 치환기를 포함하고 있는 아릴 지방족이다. 에틸렌계 불포화 탄화 수소 중 아릴 지방족 탄화 수소의 예로서는 스틸렌(styrene), p-메틸스틸렌(methyl styrene), p-에틸스틸렌(ethyl styrene) 및 m-이소프로필 스틸렌(isopropyl styrene)을 들 수 있다. 본 발명에서 바람직하게 사용되는 폴리케톤 폴리머는 일산화탄소와 에텐(ethene)과의 코폴리머 또는 일산화탄소와 에텐과 적어도 3개의 탄소원자를 가지는 제2의 에틸렌계 불포화 탄화수소, 특히 프로펜(propene) 같은 α-올레핀과의 터폴리머(terpolymer)이다. First, the polyketone is a linear alternating structure, and substantially contains carbon monoxide per molecule of unsaturated hydrocarbon. Ethylenically unsaturated hydrocarbons suitable for use as precursors of polyketone polymers have up to 20 carbon atoms, preferably up to 10 carbon atoms. In addition, ethylenically unsaturated hydrocarbons include ethene and α-olefins, such as propene, 1-butene, iso-butene, 1-hexene, and 1-octene. ), or an aryl aliphatic containing an aryl substituent on another aliphatic molecule, and particularly an aryl substituent on an ethylenically unsaturated carbon atom. Examples of aryl aliphatic hydrocarbons among ethylenically unsaturated hydrocarbons include styrene, p-methyl styrene, p-ethyl styrene, and m-isopropyl styrene. The polyketone polymer preferably used in the present invention is a copolymer of carbon monoxide and ethene, or a second ethylenically unsaturated hydrocarbon having at least 3 carbon atoms with carbon monoxide and ethene, especially α-olefins such as propene. It is a terpolymer of the family.

상기 폴리케톤 터폴리머를 본 발명에 따른 조성물의 주요 폴리머 성분으로서 사용할 때에, 터폴리머 내의 제2의 탄화수소 부분을 포함하고 있는 각단위에 대하여, 에틸렌 부분을 포함하고 있는 단위가 적어도 2개 있다. 제2의 탄화수소 부분을 포함하고 있는 단위가 10~100개 있는 것이 바람직하다. When the polyketone terpolymer is used as the main polymer component of the composition according to the present invention, with respect to each unit containing the second hydrocarbon moiety in the terpolymer, there are at least two units containing an ethylene moiety. It is preferable that there are 10 to 100 units containing the second hydrocarbon moiety.

본 발명에서 바람직한 폴리케톤 폴리머의 폴리머 고리는 하기 구조식 1로 나타낼 수 있다.The polymer ring of the preferred polyketone polymer in the present invention can be represented by the following structural formula 1.

[구조식 1][Structural Formula 1]

-[CO-(-CH2-CH2-)-]x-[CO-(G)]y--[CO-(-CH2-CH2-)-]x-[CO-(G)]y-

상기 구조식 1 중, G는 에틸렌계 불포화 탄화수소로서, 특히 적어도 3개의 탄소 원자를 가지는 에틸렌계 불포화탄화수소로부터 얻어지는 부분이고, x:y는 적어도 1:0.01인 것이 바람직하다.In the above Structural Formula 1, G is an ethylenically unsaturated hydrocarbon, particularly a moiety obtained from an ethylenically unsaturated hydrocarbon having at least 3 carbon atoms, and x:y is preferably at least 1:0.01.

다른 구체예로, 상기 폴리케톤 폴리머는 일반식 (1)과 (2)로 표시되는 반복 단위로 이루어진 공중합체로서, y/x가 0.03~0.3 인 것이 바람직하다. 상기 y/x값의 수치가 0.03 미만인 경우, 용융성 및 가공성이 떨어지는 한계가 있고, 0.3을 초과하는 경우는 기계적 물성이 떨어진다. 또한, y/x는 더욱 바람직하게 0.03 내지 0.1이다.In another embodiment, the polyketone polymer is a copolymer composed of repeating units represented by general formulas (1) and (2), and y/x is preferably 0.03 to 0.3. When the value of the y/x value is less than 0.03, there is a limit to inferior meltability and workability, and when it exceeds 0.3, mechanical properties are inferior. Further, y/x is more preferably 0.03 to 0.1.

-[-CH2CH2-CO]x- (1)-[-CH2CH2-CO]x- (1)

-[-CH2-CH(CH3)-CO]y- (2)-[-CH2-CH(CH3)-CO]y- (2)

또한, 폴리케톤 폴리머의 에틸렌과 프로필렌의 비를 조절하여 폴리머의 융점을 조절할 수 있다. 일례로, 에틸렌 : 프로필렌 : 일산화탄소의 몰비를 46 : 4 : 50으로 조절하는 경우 융점은 약 220℃이나, 몰비를 47.3 : 2.7 : 50 으로 조절하는 경우의 융점은 235℃로 조절된다. In addition, the melting point of the polymer can be controlled by adjusting the ratio of ethylene and propylene in the polyketone polymer. For example, when the molar ratio of ethylene: propylene: carbon monoxide is adjusted to 46:4:50, the melting point is about 220℃, but when the molar ratio is adjusted to 47.3:2.7:50, the melting point is adjusted to 235℃.

겔 투과 크로마토그래피(chromatography)에 의하여 측정한 수평균 분자량이 100~200,000 특별히 20,000~90,000의 폴리케톤 폴리머가 특히 바람직하다. 폴리머의 물리적 특성은 분자량에 따라서, 폴리머가 코폴리머인, 또는 터폴리머인 것에 따라서, 또 터폴리머의 경우에는 존재하는 제2의 탄화 수소부분의 성질에 따라서 정해진다. 본 발명에서 사용하는 폴리머의 통산의 융점은 175℃~300℃이고, 또한 일반적으로는 210℃~270℃일 수 있으나, 본 발명에서는 융점이 210~235℃인 폴리케톤을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 표준 세관점도 측정장치를 사용하고 HFIP(Hexafluoroisopropylalcohol)로 60℃에 측정한 폴리머의 고유점도(I.V)는 0.5dl/g~10dl/g, 또한 바람직하게는 0.8dl/g~4dl/g이며, 더욱 바람직하게는, 1.1dl/g~2.5dl/g 이다. 이때, 극한 점도 수가 1.1dl/g 미만이면 기계적 물성이 떨어지고, 2.5dl/g을 초과하면 가공성이 떨어지는 문제점이 발생한다.Polyketone polymers having a number average molecular weight of 100 to 200,000, particularly 20,000 to 90,000 as measured by gel permeation chromatography, are particularly preferred. The physical properties of the polymer are determined according to the molecular weight, depending on the polymer being a copolymer or terpolymer, and in the case of a terpolymer, depending on the properties of the second hydrocarbon moiety present. The melting point of the polymer used in the present invention is 175°C to 300°C, and may be generally 210°C to 270°C, but in the present invention, it is preferable to use a polyketone having a melting point of 210 to 235°C. In addition, the intrinsic viscosity (IV) of the polymer measured at 60°C using a standard customs viscosity measuring device and HFIP (Hexafluoroisopropylalcohol) is 0.5 dl/g to 10 dl/g, and preferably 0.8 dl/g to 4 dl/g. , More preferably, it is 1.1 dl/g-2.5 dl/g. At this time, if the number of intrinsic viscosity is less than 1.1 dl/g, mechanical properties deteriorate, and if it exceeds 2.5 dl/g, processability deteriorates.

한편, 폴리케톤의 분자량 분포는 1.5 내지 2.5인 것이 좋고, 보다 바람직하게는 1.8~2.2이 좋다. 1.5 미만은 중합수율이 떨어지며, 2.5 이상은 성형성이 떨어지는 문제점이 있었다. 상기 분자량 분포를 조절하기 위해서는 팔라듐 촉매의 양과 중합온도에 따라 비례하여 조절이 가능하다. 즉, 팔라듐 촉매의 양이 많아지거나, 중합온도가 100℃ 이상이면 분자량 분포가 커지는 양상을 보인다.On the other hand, the molecular weight distribution of the polyketone is preferably 1.5 to 2.5, more preferably 1.8 to 2.2. If it is less than 1.5, the polymerization yield is lowered, and if it is more than 2.5, there is a problem that the moldability is lowered. In order to control the molecular weight distribution, it can be adjusted in proportion to the amount of the palladium catalyst and the polymerization temperature. That is, when the amount of the palladium catalyst increases or the polymerization temperature is 100°C or higher, the molecular weight distribution increases.

이하, 상기 폴리케톤 폴리머의 중합 공정을 상세히 설명한다.Hereinafter, the polymerization process of the polyketone polymer will be described in detail.

일산화탄소, 에틸렌성 불포화 화합물 및 하나 또는 그 이상의 올레핀성 불포화 탄화수소 화합물, 삼 또는 그 이상의 공중합체, 특히 일산화탄소 유래의 반복단위 및 에틸렌성 불포화 화합물 유래의 반복단위와 프로필렌성 불포화 화합물 유래의 반복단위가 실질적으로 교대로 연결된 구조의 폴리케톤은 기계적 성질 및 열적 성질이 우수하고, 가공성이 뛰어나며 내마모성, 내약품성, 가스배리어성이 높아서, 여러 가지 용도에 유용한 재료이다. 이 삼원 또는 그 이상의 공중합 폴리케톤의 고분자량체는 더욱 높은 가공성 및 열적 성질을 가지고, 경제성이 우수한 엔지니어링 플라스틱재로서 유용하다고 여겨진다. 특히, 내마모성이 높아서 자동차의 기어 등의 부품, 내약품성이 높아서 화학수송 파이프의 라이닝재 등, 가스배리어성이 높아서 경량 가솔린 탱크 등에 이용 가능하다. 또한, 고유점도가 2 이상의 초고분자량 폴리케톤을 섬유에 이용한 경우, 고배율의 연신이 가능해지고, 연신방향으로 배향된 고강도 및 고탄성율을 가지는 섬유로서, 벨트, 고무호스의 보강재나 타이어 코드, 콘크리트 보강재등 건축재료나 산업자재 용도에 매우 적합한 재료가 된다.Carbon monoxide, ethylenically unsaturated compounds and one or more olefinically unsaturated hydrocarbon compounds, three or more copolymers, especially repeating units derived from carbon monoxide and ethylenically unsaturated compounds, and repeating units derived from propylene-based unsaturated compounds are substantially Polyketones of alternatingly connected structures have excellent mechanical and thermal properties, excellent processability, and high wear resistance, chemical resistance, and gas barrier properties, making them useful materials for various purposes. The high molecular weight substance of this ternary or higher copolymerized polyketone has higher processability and thermal properties, and is considered to be useful as an engineering plastic material having excellent economical efficiency. In particular, it can be used for parts such as gears of automobiles due to its high wear resistance, linings for chemical transport pipes, etc. due to its high chemical resistance, and lightweight gasoline tanks due to its high gas barrier properties. In addition, when an ultra-high molecular weight polyketone having an intrinsic viscosity of 2 or more is used for the fiber, it is possible to draw a high magnification, and as a fiber with high strength and high modulus of elasticity oriented in the drawing direction, it is a reinforcing material for belts, rubber hoses, tire cords, concrete reinforcing materials. It becomes a very suitable material for building materials or industrial materials.

폴리케톤의 제조방법은 (a) 제 10족 전이금속 화합물, (b) 제 15족의 원소를 가지는 리간드, (c) 고체산을 포함하는 촉매의 존재 하에, 액상 매체 중에서 일산화탄소와 에틸렌성 및 프로필렌성 불포화 화합물을 삼원 공중합시켜 폴리케톤을 제조하는 방법에 있어서, 상기 일산화탄소, 에틸렌 및 프로필렌은 알코올(예컨대, 메탄올)과 물의 혼합용매에서 액상 중합되어 선상 터폴리머를 생성하는데, 상기 혼합용매로는 메탄올 100 중량부 및 물 2~10 중량부의 혼합물을 사용할 수 있다. 혼합용매에서 물의 함량이 2 중량부 미만이면 케탈이 형성되어 공정 시 내열안정성이 저하될 수 있으며, 10 중량부를 초과하면 제품의 기계적 물성이 저하될 수 있다.The method for preparing polyketone is in the presence of (a) a group 10 transition metal compound, (b) a ligand having an element of group 15, and (c) a solid acid-containing catalyst, in a liquid medium containing carbon monoxide, ethylenic and propylene. In the method for producing polyketone by ternary copolymerization of a sexually unsaturated compound, the carbon monoxide, ethylene, and propylene are liquid-polymerized in a mixed solvent of alcohol (eg, methanol) and water to produce a linear terpolymer, and the mixed solvent is methanol A mixture of 100 parts by weight and 2 to 10 parts by weight of water may be used. If the content of water in the mixed solvent is less than 2 parts by weight, ketals are formed, the thermal stability may decrease during the process, and if it exceeds 10 parts by weight, the mechanical properties of the product may decrease.

여기서 촉매는, 주기율표(IUPAC 무기화학 명명법 개정판, 1989)의 (a) 제 9족, 제 10족 또는 제 11족 전이금속 화합물, (b) 제 15족의 원소를 가지는 리간드로 이루어지는 것이다.Here, the catalyst is composed of (a) a Group 9, Group 10, or Group 11 transition metal compound of the Periodic Table (IUPAC Nomenclature Revised Edition, 1989), and (b) a ligand having an element of Group 15.

제 10족 전이금속 화합물(a)의 예로서는, 니켈 또는 팔라듐의 착체, 카본산염, 인산염, 카바민산염, 술폰산염 등을 들 수 있고, 그 구체예로서는 초산 니켈, 니켈 아세틸아세테이트, 초산 팔라듐, 트리플루오로 초산 팔라듐, 팔라듐 아세틸아세테이트, 염화 팔라듐, 비스(N,N-디에틸카바메이트)비스(디에틸아민)팔라듐, 황산 팔라듐 등을 들 수 있다.Examples of the Group 10 transition metal compound (a) include complexes of nickel or palladium, carbonate, phosphate, carbamate, sulfonate, and the like, and specific examples thereof include nickel acetate, nickel acetylacetate, palladium acetate, and trifluoro. Examples include palladium acetate, palladium acetylacetate, palladium chloride, bis(N,N-diethylcarbamate)bis(diethylamine)palladium, palladium sulfate, and the like.

이들 중에서 값싸고 경제적으로 바람직한 전이금속 화합물(a)은 니켈 화합물이고, 폴리케톤의 수득량 및 분자량의 면에서 바람직한 전이금속 화합물(a)은 팔라듐 화합물이며, 촉매활성 및 고유점도 향상의 면에서 초산 팔라듐을 사용하는 것이 가장 바람직하다.Among them, the transition metal compound (a), which is inexpensive and economically preferable, is a nickel compound, and the transition metal compound (a), which is preferable in terms of the yield and molecular weight of the polyketone, is a palladium compound, and acetic acid in terms of improving catalytic activity and intrinsic viscosity. It is most preferred to use palladium.

제 15족의 원자를 가지는 리간드(b)의 예로서는, 2,2'-비피리딜, 4,4'-디메틸-2,2'-비피리딜, 2,2'-비-4-피콜린, 2,2'-비키놀린 등의 질소 리간드, 1,2-비스(디페닐포스피노)에탄, 1,3-비스(디페닐포스피노)프로판, 1,4-비스(디페닐포스피노)부탄, 1,3-비스[디(2-메틸)포스피노]프로판, 1,3-비스[디(2-이소프로필)포스피노]프로판, 1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, 1,3-비스[디(2-메톡시-4-술폰산나트륨-페닐)포스피노]프로판, 1,2-비스(디페닐포스피노)시클로헥산, 1,2-비스(디페닐포스피노)벤젠, 1,2-비스[(디페닐포스피노)메틸]벤젠, 1,2-비스[[디(2-메톡시페닐)포스피노]메틸]벤젠, 1,2-비스[[디(2-메톡시-4-술폰산나트륨-페닐)포스피노]메틸]벤젠, 1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센, 2-히드록시-1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, 2,2-디메틸-1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀) 등의 인 리간드, (사이클로헥세인-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀 등을 들 수 있다.Examples of the ligand (b) having an atom of Group 15 include 2,2'-bipyridyl, 4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridyl, 2,2'-bi-4-picoline , Nitrogen ligands such as 2,2'-bikinoline, 1,2-bis(diphenylphosphino)ethane, 1,3-bis(diphenylphosphino)propane, 1,4-bis(diphenylphosphino) Butane, 1,3-bis[di(2-methyl)phosphino]propane, 1,3-bis[di(2-isopropyl)phosphino]propane, 1,3-bis[di(2-methoxyphenyl) )Phosphino]propane, 1,3-bis[di(2-methoxy-4-sodium sulfonate-phenyl)phosphino]propane, 1,2-bis(diphenylphosphino)cyclohexane, 1,2-bis (Diphenylphosphino)benzene, 1,2-bis[(diphenylphosphino)methyl]benzene, 1,2-bis[[di(2-methoxyphenyl)phosphino]methyl]benzene, 1,2- Bis[[di(2-methoxy-4-sodium sulfonate-phenyl)phosphino]methyl]benzene, 1,1'-bis(diphenylphosphino)ferrocene, 2-hydroxy-1,3-bis[di (2-methoxyphenyl)phosphino]propane, 2,2-dimethyl-1,3-bis[di(2-methoxyphenyl)phosphino]propane, ((2,2-dimethyl-1,3-di Phosphorus ligands such as oxane-5,5-diyl)bis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine), (cyclohexane-1,1-diylbis(methylene))bis(bis( 2-methoxyphenyl)phosphine, and the like.

이들 중에서 바람직한 제 15족의 원소를 가지는 리간드(b)는, 제 15족의 원자를 가지는 인 리간드이고, 특히 폴리케톤의 수득량의 면에서 바람직한 인 리간드는 1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, 1,2-비스[[디(2-메톡시페닐)포스피노]메틸]벤젠이고, 폴리케톤의 분자량의 측면에서는 2-히드록시-1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, 2,2-디메틸-1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판이고, 유기용제를 필요로 하지 않고 안전하다는 면에서는 수용성의 1,3-비스[디(2-메톡시-4-술폰산나트륨-페닐)포스피노]프로판, 1,2-비스[[디(2-메톡시-4-술폰산나트륨-페닐)포스피노]메틸]벤젠이고, 합성이 용이하고 대량으로 입수가 가능하고 경제면에 있어서 바람직한 것은 1,3-비스(디페닐포스피노)프로판, 1,4-비스(디페닐포스피노)부탄이다. 바람직한 제 15족의 원자를 가지는 리간드(b)는 1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판 또는 1,3-비스(디페닐포스피노)프로판이고, 가장 바람직하게는 1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀) 또는 (사이클로헥세인-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀 이다.Among them, the preferred ligand (b) having an element of Group 15 is a phosphorus ligand having an atom of Group 15, and particularly preferred in terms of the yield of polyketone is 1,3-bis[di(2- Methoxyphenyl)phosphino]propane, 1,2-bis[[di(2-methoxyphenyl)phosphino]methyl]benzene, and in terms of the molecular weight of the polyketone, 2-hydroxy-1,3-bis[ It is di(2-methoxyphenyl)phosphino]propane, 2,2-dimethyl-1,3-bis[di(2-methoxyphenyl)phosphino]propane, and it does not require an organic solvent and is safe. Water-soluble 1,3-bis[di(2-methoxy-4-sodium sulfonate-phenyl)phosphino]propane, 1,2-bis[[di(2-methoxy-4-sodium sulfonate-phenyl)phosphino] ]Methyl]benzene, which is easy to synthesize, can be obtained in large quantities, and is preferably 1,3-bis(diphenylphosphino)propane and 1,4-bis(diphenylphosphino)butane in terms of economy. The preferred ligand (b) having an atom of Group 15 is 1,3-bis[di(2-methoxyphenyl)phosphino]propane or 1,3-bis(diphenylphosphino)propane, most preferably 1,3-bis[di(2-methoxyphenyl)phosphino]propane, ((2,2-dimethyl-1,3-dioxane-5,5-diyl)bis(methylene))bis(bis(2 -Methoxyphenyl)phosphine) or (cyclohexane-1,1-diylbis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019044298214-pat00001
Figure 112019044298214-pat00001

상기 화학식 1의 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)은 현재까지 소개된 폴리케톤 중합촉매 중 최고활성을 보이는 것으로 알려진 3,3-비스-[비스-(2-메톡시페닐)포스파닐메틸]-1,5-디옥사-스파이로[5,5]운데칸과 동등한 활성 발현을 보이되 그 구조는 더욱 단순하고 분자량 또한 더욱 낮은 물질이다. 그 결과, 본 발명은 당분야의 폴리케톤 중합촉매로서 최고활성을 확보하면서도 그 제조비용 및 원가는 더욱 절감된 신규한 폴리케톤 중합촉매를 제공할 수 있게 되었다. 폴리케톤 중합촉매용 리간드의 제조방법은은 다음과 같다. 비스(2-메톡시페닐)포스핀, 5,5-비스(브로모메틸)-2,2-디메틸-1,3-디옥산 및 수소화나트륨(NaH)을 사용하여 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)을 얻는 것을 특징으로 하는 폴리케톤 중합촉매용 리간드의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 폴리케톤 중합촉매용 리간드 제조방법은 종래 3,3-비스-[비스-(2-메톡시페닐)포스파닐메틸]-1,5-디옥사-스파이로[5,5]운데칸의 합성법과는 달리 리튬이 사용되지 않는 안전한 환경하에서 용이한 프로세스를 통해 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)을 상업적으로 대량합성할 수 있다. ((2,2-dimethyl-1,3-dioxane-5,5-diyl)bis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine) of Formula 1 is a polyketone introduced so far. Expression equivalent to 3,3-bis-[bis-(2-methoxyphenyl)phosphanylmethyl]-1,5-dioxa-spiro[5,5]undecane, which is known to exhibit the highest activity among polymerization catalysts It is a material with a simpler structure and a lower molecular weight. As a result, the present invention has been able to provide a novel polyketone polymerization catalyst having the highest activity as a polyketone polymerization catalyst in the art and further reducing its manufacturing cost and cost. The preparation method of the ligand for polyketone polymerization catalyst is as follows. Using bis(2-methoxyphenyl)phosphine, 5,5-bis(bromomethyl)-2,2-dimethyl-1,3-dioxane and sodium hydride (NaH) ((2,2-dimethyl -1,3-dioxane-5,5-diyl)bis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine) is obtained. A method for preparing a ligand for a polyketone polymerization catalyst is provided. . The method for preparing a ligand for a polyketone polymerization catalyst of the present invention is conventional 3,3-bis-[bis-(2-methoxyphenyl)phosphanylmethyl]-1,5-dioxa-spiro[5,5]undecane Unlike the synthesis method of ((2,2-dimethyl-1,3-dioxane-5,5-diyl)bis(methylene))bis(bis(2-) through an easy process in a safe environment where lithium is not used, Methoxyphenyl)phosphine) can be commercially synthesized in large quantities.

한편, 중합촉매에 사용되는 리간드로 (사이클로헥세인-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀을 사용하는것도 바람직하다. 상기 리간드를 합성하는 방법은 하기 반응식과 같다.On the other hand, it is also preferable to use (cyclohexane-1,1-diylbis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine as the ligand used in the polymerization catalyst. It is as the following scheme.

[반응식][Reaction Scheme]

Figure 112019044298214-pat00002
Figure 112019044298214-pat00002

상기 (사이클로헥세인-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀 리간드는 다음과 같은 4단계를 거쳐서 합성이 가능하다. 먼저 다이에틸말로네이트와 1,5-다이브로모펜테인을 소듐 에톡사이드와 에탄올 하에서 끓인 후, 리튬 알루미늄 하이드라이드와 테트라하이드로퓨란 하에서 환원을 시켜 1,1-사이클로헥세인다이메탄올을 합성한다. 그리고 토실 클로라이드와 피리딘하에서 반응시켜 이탈기를 갖도록 할 수 있다. 이를 2-메톡시페닐포스핀과 소듐 하이드라이드와 다이메틸 설폭시드 하에서 반응시키면 상기 리간드를 얻을 수 있다. 각 단계는 컬럼 크로마토그래피와 재결정과 같은 정제 단계를 거치며 각 단계의 순도는 핵자기공명 분석을 통해 확인이 가능하다.The (cyclohexane-1,1-diylbis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine ligand can be synthesized through the following four steps: First, diethylmalonate and 1, 5-dibromopentane is boiled under sodium ethoxide and ethanol, then reduced under lithium aluminum hydride and tetrahydrofuran to synthesize 1,1-cyclohexanedimethanol, and reacted under tosyl chloride and pyridine to obtain release By reacting this ligand with 2-methoxyphenylphosphine, sodium hydride and dimethyl sulfoxide, the ligand can be obtained, and each step undergoes purification steps such as column chromatography and recrystallization. The purity can be confirmed through nuclear magnetic resonance analysis.

바람직한 일 구체예에서, 본 발명의 폴리케톤 중합촉매용 리간드 제조방법은 질소 대기하에서 비스(2-메톡시페닐)포스핀 및 디메틸설폭시드(DMSO)를 반응용기에 투입하고 상온에서 수소화나트륨을 가한 뒤 교반하는 단계; 얻어진 혼합액에 5,5-비스(브로모메틸)-2,2-디메틸-1,3-디옥산 및 디메틸설폭시드를 가한 뒤 교반하여 반응시키는 단계; 반응 완료 후 메탄올을 투입하고 교반하는 단계; 톨루엔 및 물을 투입하고 층분리 후 유층을 물로 세척한 다음 무수황산나트륨으로 건조 후 감압 여과를 하고 감압 농축하는 단계; 및 잔류물을 메탄올 하에서 재결정하여 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)를 얻는 단계를 거쳐 수행될 수 있다. In a preferred embodiment, the method for preparing a ligand for a polyketone polymerization catalyst of the present invention comprises adding bis(2-methoxyphenyl)phosphine and dimethylsulfoxide (DMSO) to a reaction vessel under nitrogen atmosphere and adding sodium hydride at room temperature. Followed by stirring; Adding 5,5-bis(bromomethyl)-2,2-dimethyl-1,3-dioxane and dimethyl sulfoxide to the obtained mixture, followed by stirring to react; Adding methanol and stirring after completion of the reaction; Adding toluene and water, washing the oil layer with water after layer separation, drying with anhydrous sodium sulfate, filtering under reduced pressure, and concentrating under reduced pressure; And recrystallization of the residue under methanol to obtain ((2,2-dimethyl-1,3-dioxane-5,5-diyl)bis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine). It can be done through

제 10족 전이금속 화합물(a)의 사용량은, 선택되는 에틸렌성 및 프로필렌성 불포화 화합물의 종류나 다른 중합조건에 따라 그 적합한 값이 달라지기 때문에, 일률적으로 그 범위를 한정할 수는 없으나, 통상 반응대역의 용량 1리터당 0.01~100밀리몰, 바람직하게는 0.01~10밀리몰이다. 반응대역의 용량이라는 것은, 반응기의 액상의 용량을 말한다. 리간드(b)의 사용량도 특별히 제한되지는 않으나, 전이금속 화합물 (a) 1몰당, 통상 0.1~3몰, 바람직하게는 1~3몰이다.Since the appropriate value of the group 10 transition metal compound (a) varies depending on the type of ethylenic and propylene unsaturated compounds selected or other polymerization conditions, the range cannot be uniformly limited, but usually It is 0.01 to 100 millimoles, preferably 0.01 to 10 millimoles, per 1 liter of the capacity of the reaction band. The capacity of the reaction zone refers to the capacity of the liquid phase of the reactor. The amount of the ligand (b) to be used is not particularly limited, but is usually 0.1 to 3 moles, preferably 1 to 3 moles, per 1 mole of the transition metal compound (a).

한편, 본 발명의 촉매로 사용되는 고체산은 지지체인 고체 산화물 입자; 앵커기(anchor group); 및 산기(acid group)을 포함할 수 있다.On the other hand, the solid acid used as the catalyst of the present invention is a support solid oxide particles; Anchor group; And an acid group.

이때, 고체 산화물 입자는 SiO2, TiO2, ZrO2, Al2O3, CeO2 및 Y2O3로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 실리카일 수 있다.At this time, the solid oxide particles may be at least one selected from the group consisting of SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , CeO 2 and Y 2 O 3 , and preferably silica.

또한, 고체 산화물 입자는 5nm~500nm의 입자 직경을 갖는 구형 고체 산화물 입자 형태의 무기물인 것이 바람직하며, 10~500nm의 사이즈를 가지는 것으로 표면에 불순물이 없는 산화물 형태인 것이 더욱 바람직하다. 만약, 고체 산화물 입자의 입자 직경이 5nm 미만인 경우, 고체 산화물 입자의 자가응집(self-aggregation)이 일어나게 되고, 500nm를 초과할 경우에는 고체 산화물 입자의 전체 표면적이 작아져 고체산으로서의 역할을 하지 못하게 된다.In addition, the solid oxide particles are preferably inorganic in the form of spherical solid oxide particles having a particle diameter of 5 nm to 500 nm, and more preferably an oxide form having no impurities on the surface by having a size of 10 to 500 nm. If the particle diameter of the solid oxide particles is less than 5 nm, self-aggregation of the solid oxide particles occurs, and when it exceeds 500 nm, the total surface area of the solid oxide particles becomes small, preventing it from functioning as a solid acid. do.

한편, 말단에 페닐기를 포함하는 화합물은 앵커기(anchor group)으로써, 지지체인 고체 산화물 입자와 고체산 표면에 산(acid) 작용기가 화학적으로 안정적인 구조로 결합하기 위해 페닐기를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 앵커기 그룹은 말단에 페닐기가 있고, 고체 지지층 입자(particle)와 반응하기 쉬온 알콕시(alkoxy) 혹인 아민(amine) 그룹이 있는 화합물이 바람직하다. 말단에 페닐기를 포함하고, 알콕시 또는 아민기를 포함하는 화합물의 구체적인 예로는, 트리에톡시페닐실란(Triethoxyphenylsilane), 트리메톡시페닐실란(Trimethoxyphenylsilane), 페닐 비닐 에테르(Phenyl vinyl ether), 디페닐아민 및 페닐-(1-페닐에틸리덴)아민으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, the compound containing a phenyl group at the terminal is an anchor group, and it is preferable to contain a phenyl group in order to bond the solid oxide particles as a support and the acid functional group on the surface of the solid acid in a chemically stable structure. . Further, the anchor group group is preferably a compound having a phenyl group at the terminal and an alkoxy or amine group that reacts with the solid support layer particles. Specific examples of the compound containing a phenyl group at the terminal and containing an alkoxy or amine group include triethoxyphenylsilane, trimethoxyphenylsilane, phenyl vinyl ether, diphenylamine, and It may be one or more selected from the group consisting of phenyl-(1-phenylethylidene)amine, but is not limited thereto.

말단에 페닐기를 포함하는 화합물을 졸 상태로 제조하기 위해서는 말단에 페닐기를 포함하는 화합물이 알콕시 실란계 화합물인 것이 바람직하며, 트리에톡시페닐실란(TEPS)을 예로 들어 졸 상태로 제조하는 단계를 구체적으로 설명한다.In order to prepare a compound containing a phenyl group at the terminal in a sol state, it is preferable that the compound containing a phenyl group at the terminal is an alkoxy silane compound, and the step of preparing a sol state using triethoxyphenylsilane (TEPS) is specifically described. Explained as.

알콕시 실란계 졸은 TEPS와 같은 실란(silane)을 알코올 용매에 혼합하고, 일정량의 물과 산성 용액을 첨가하여 수화반응을 시켜 합성할 수 있다. 예컨대, TEPS와 같은 알콕시 실란을 메탄올과 같은 알코올 용매에 0.1∼5M의 농도가 되도록 혼합한 후, TEPS:H2O의 몰비가 1:0.1∼10정도가 되도록 물을 첨가하고, 산의 농도가 5Х10-4∼0.5M이 되게 염산이나 질산과 같은 산성 용액을 첨가하여 수화 반응을 일으키게 하여 실란계 졸을 합성할 수 있다.The alkoxy silane-based sol can be synthesized by mixing a silane such as TEPS in an alcohol solvent, and adding a certain amount of water and an acidic solution to perform a hydration reaction. For example, after mixing an alkoxy silane such as TEPS in an alcohol solvent such as methanol to a concentration of 0.1 to 5M, water is added so that the molar ratio of TEPS:H 2 O is about 1:0.1 to 10, and the concentration of acid is A silane-based sol can be synthesized by adding an acidic solution such as hydrochloric acid or nitric acid to a concentration of 5Х10 -4 ∼0.5M to cause a hydration reaction.

한편, 페닐기로 개질된 고체 산화물 입자와 산(acid)을 교반하여 반응시키는 단계에서, 페닐기로 개질된 고체 산화물 입자와 산은 중량비가 1:0.0001~1.0일 수 있으며, 바람직하게는 1:0.01~0.5일 수 있으며, 산의 농도가 너무 낮으면 가수분해 반응 속도가 너무 낮아 비현실적일 뿐만 아니라, 얻어진 고체산 중의 산의 농도도 낮아 촉매 활성이 낮고, 산의 농도가 너무 높으면 가수분해 및 축합 반응이 너무 격렬하여 얻어진 고체산의 화학적 및 열적 안정성이 낮은 측면을 고려하여, 보다 바람직하게는 1:0.05~0.5일 수 있다.On the other hand, in the step of stirring and reacting the solid oxide particles modified with a phenyl group and an acid (acid), the weight ratio of the solid oxide particles modified with the phenyl group and the acid may be 1:0.0001 to 1.0, preferably 1:0.01 to 0.5 If the concentration of the acid is too low, the hydrolysis reaction rate is too low to be unrealistic, and the catalytic activity is low because the concentration of the acid in the obtained solid acid is also low, and if the concentration of the acid is too high, the hydrolysis and condensation reactions are too high. In consideration of the low chemical and thermal stability of the violently obtained solid acid, it may be more preferably 1:0.05 to 0.5.

또한, 산의 비제한적인 예로는 황산, 발열황산, 삼산화황, 트리플루오로아세트산(TFA), 트리플루오로메탄설폰산(TfOH), 트리플루오로아세트산, 파라톨루엔설폰산(p-TsOH), 아세트산, 벤조산 및 클로로설포닉산로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 황산, TfOH, p-TsOH 등 설폰(sulfone)기를 포함하는 산인 것이 바람직하다. 이러한 산의 농도는 30 내지 70%인 것이 바람직하며, 농도가 30% 미만일 경우에는 산의 세기가 감소되어 산성을 나타내기 어렵고, 70%를 초과할 경우에는 입자가 갈변되어 색이 변하는 문제가 발생된다.In addition, non-limiting examples of acids include sulfuric acid, pyrogenic sulfuric acid, sulfur trioxide, trifluoroacetic acid (TFA), trifluoromethanesulfonic acid (TfOH), trifluoroacetic acid, paratoluenesulfonic acid (p-TsOH), acetic acid. , It may be one or more selected from the group consisting of benzoic acid and chlorosulfonic acid, and is preferably an acid containing a sulfone group such as sulfuric acid, TfOH, p-TsOH, and the like. It is preferable that the concentration of such an acid is 30 to 70%, and if the concentration is less than 30%, the strength of the acid decreases, making it difficult to show acidity, and if it exceeds 70%, the problem occurs in that the particles are browned and the color changes. do.

일 실시예에 따른 고체산의 제조방법은 고체 산화물 입자와 말단에 페닐기를 포함하는 화합물을 반응시켜 페닐기로 개질된 고체 산화물 입자를 제조하는 단계; 및 상기 페닐기로 개질된 고체 산화물 입자와 산(acid)을 반응시키는 단계를 포함할 수 있다.A method of preparing a solid acid according to an embodiment comprises the steps of reacting a solid oxide particle with a compound containing a phenyl group at the terminal to prepare a solid oxide particle modified with a phenyl group; And it may include the step of reacting the solid oxide particles modified with the phenyl group and an acid (acid).

보다 구체적으로, 페닐기로 개질된 고체 산화물 입자를 제조하는 단계 이전에, 고체 산화물 입자를 개시제 처리하는 단계; 및 말단에 페닐기를 포함하는 화합물을 졸 상태로 제조하는 단계를 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.More specifically, prior to the step of preparing the solid oxide particles modified with a phenyl group, treating the solid oxide particles with an initiator; And preparing a compound containing a phenyl group at the terminal in a sol state, but is not limited thereto.

한편, 교반은 0~200℃에서 5분 내지 24시간 동안, 바람직하게는 25~ 100℃에서 1시간 내지 12시간 동안 가열할 수 있으며, 반응속도를 증가시키기 위해 초음파 조사 또는 마이크로파 조사 등을 이용할 수 있다.On the other hand, the stirring can be heated at 0 to 200°C for 5 minutes to 24 hours, preferably at 25 to 100°C for 1 to 12 hours, and ultrasonic irradiation or microwave irradiation can be used to increase the reaction rate. have.

또한, 페닐기로 개질된 고체 산화물 입자와 산(acid)을 교반하여 반응시키는 단계에서 얻어진 고체산은 세척 및 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the solid acid obtained in the step of reacting by stirring the solid oxide particles modified with a phenyl group and an acid may further include washing and drying.

종래에 따른 고체산의 경우에는 제조 과정 중 소성 단계에서 200℃ 이상의 높은 온도가 필요하고, 생성된 촉매의 대부분이 극성용매에서 불안정한 특성을 보인다는 문제점이 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산의 제조방법은 제조 과정 중에 고온이 필요하지 않고, 이로 인하여 제조된 고체산은 극성용매에서도 안정한 특성을 보인다.In the case of the conventional solid acid, a high temperature of 200°C or higher is required in the firing step during the manufacturing process, and there is a problem that most of the produced catalysts exhibit unstable properties in a polar solvent, but the solid according to an embodiment of the present invention The manufacturing method of the acid does not require a high temperature during the manufacturing process, and thus the prepared solid acid exhibits stable properties even in a polar solvent.

또한, 전술한 바와 같이 제조된 고체산은 헤테로지니어스(heterogeneous)계 촉매에 적용이 가능하다. 구체적으로, 본 발명의 고체산은 유기 용매나 극성 용매에서도 안정한 성능을 유지하기 위해서 구형의 고체 산화물 입자(지지체), 페닐기를 말단에 포함하고 알콕시 또는 아민기를 포함하는 화합물(앵커기, anchor group), 산기(acid group, functional group)의 3가지 그룹으로 구성된 것이 특징이며, 이러한 고체산의 일 예를 하기 화학식 2에 도시하였다.In addition, the solid acid prepared as described above can be applied to a heterogeneous catalyst. Specifically, the solid acid of the present invention is a spherical solid oxide particle (support), a compound containing a phenyl group at the end and an alkoxy or amine group (anchor group, anchor group) in order to maintain stable performance even in an organic solvent or a polar solvent, It is characterized by consisting of three groups of acid groups (functional groups), and an example of such a solid acid is shown in Formula 2 below.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112019044298214-pat00003
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화학식 2와 같이, 지지체로 구형(sphere)의 고체 입자(solid particle)는 제조된 고체산이 극성 용매 혹은 어떤 유기용매에도 용해되지 않고 고체 형태를 유지하는 역할을 할 수 있다. As shown in Chemical Formula 2, spherical solid particles as a support may serve to maintain a solid form without dissolving the prepared solid acid in a polar solvent or any organic solvent.

또한, 앵커기(anchor group)로 페닐(phenyl)기를 함유한 알콕시실란(alkoxysilane)은 구형 지지체 입자 위에 화학적으로 설폰 산(sulfone acid) 작용기를 안정적으로 담지하기 위해 중간 역할을 하는 구조로 극성 용매 내에서도 화학적으로 설폰 작용기를 안정하게 담지하도록 하는 특징이 있다.In addition, alkoxysilane containing a phenyl group as an anchor group has a structure that plays an intermediate role to stably support a sulfone acid functional group on the spherical support particles, even in polar solvents. Chemically, it has a characteristic of stably supporting a sulfone functional group.

아울러, 이렇게 화학적으로 안정하게 설폰기를 담지한 구조를 가진 고체산은 유기용매나 극성용매 환경에서도 안정한 성능을 나타내고 헤테로지니어스(heterogeneous)계 촉매에서도 고체산으로 활용이 가능하다.In addition, such a solid acid having a structure containing a sulfone group in a chemically stable manner shows stable performance in an organic solvent or a polar solvent environment, and can be used as a solid acid in a heterogeneous catalyst.

결과적으로, 이러한 고체산은 용매인 메탄올에 녹지 않아 중합 시 헤테로지니어스(Heterogeneous) 상태로 존재하여 폴리케톤의 중합이 용액상이 아닌 고체산에서만 일어날 수 있다. 또한, 고체산의 투입량에 따라 pH 조절이 가능하여 분자량 및 입도를 조절할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 고체산이 헤테로지니어스 상태로 존재하여 중합사이트가 한정됨에 따라, 폴리케톤 중합 시 발생할 수 있는 파울링(fouling) 현상을 줄일 수 있다.As a result, such a solid acid is not dissolved in methanol, which is a solvent, and thus exists in a heterogeneous state during polymerization, so that polymerization of polyketone can occur only in a solid acid, not in a solution. In addition, there is an advantage that the molecular weight and particle size can be adjusted because the pH can be adjusted according to the input amount of the solid acid. In addition, as the solid acid exists in a heterogeneous state and the polymerization site is limited, fouling that may occur during polyketone polymerization can be reduced.

한편, 고체산의 투입량(함량)은 폴리케톤 전체 중량 대비 0.03 내지 0.30중량%인 것이 바람직하며, 0.03 내지 0.20중량%인 것이 더욱 바람직하다. 고체산의 투입량이 0.03중량% 미만일 경우에는 pH가 너무 높아 촉매 활성이 낮거나 폴리케톤의 물성에 이상이 발생할 수 있으며, 0.30중량%를 초과하는 경우에는 pH가 너무 낮아져 폴리케톤 파우더의 갈변 현상이 발생하게 된다.On the other hand, the input amount (content) of the solid acid is preferably 0.03 to 0.30% by weight, and more preferably 0.03 to 0.20% by weight, based on the total weight of the polyketone. If the input amount of the solid acid is less than 0.03% by weight, the pH is too high and the catalytic activity is low, or abnormalities in the physical properties of the polyketone may occur, and if it exceeds 0.30% by weight, the pH is too low to cause browning of the polyketone powder. Will occur.

일산화탄소와 공중합하는 에틸렌성 불포화 화합물의 예로서는, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 비닐시클로헥산 등의 α-올레핀; 스티렌, α-메틸스티렌 등의 알케닐 방향족 화합물; 시클로펜텐, 노르보르넨, 5-메틸노르보르넨, 5-페닐노르보르넨, 테트라시클로도데센, 트리시클로도데센, 트리시클로운데센, 펜타시클로펜타데센, 펜타시클로헥사데센, 8-에틸테트라시클로도데센 등의 환상 올레핀; 염화비닐 등의 할로겐화 비닐; 에틸아크릴레이트, 메틸아크릴레이트 등의 아크릴산 에스테르 등을 들 수 있다. 이들 중에서 바람직한 에틸렌성 불포화 화합물은 α-올레핀이고, 더욱 바람직하게는 탄소수가 2~4인 α-올레핀, 가장 바람직하게는 에틸렌이다.Examples of ethylenically unsaturated compounds copolymerized with carbon monoxide include ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1 -Α-olefins such as hexadecene and vinylcyclohexane; Alkenyl aromatic compounds such as styrene and α-methylstyrene; Cyclopentene, norbornene, 5-methylnorbornene, 5-phenylnorbornene, tetracyclododecene, tricyclododecene, tricycloundecene, pentacyclopentadecene, pentacyclohexadecene, 8-ethyltetra Cyclic olefins, such as cyclododecene; Vinyl halides such as vinyl chloride; Acrylic acid esters, such as ethyl acrylate and methyl acrylate, etc. are mentioned. Among these, preferred ethylenically unsaturated compounds are α-olefins, more preferably α-olefins having 2 to 4 carbon atoms, and most preferably ethylene.

일산화탄소와 상기 에틸렌성 불포화 화합물 및 프로필렌성 불포화 화합물 삼원 공중합은 상기 제 10족 전이금속 화합물(a), 제 15족의 원소를 가지는 리간드(b) 및 고체산을 포함하는 촉매에 의해 일어나는 것으로, 상기 촉매는 상기 2성분을 접촉시킴으로써 생성된다. 접촉시키는 방법으로서는 임의의 방법을 채용할 수 있다. 즉, 적당한 용매 중에서 2성분을 미리 혼합한 용액으로 만들어 사용해도 좋고, 중합계에 2성분을 각각 따로따로 공급하여 중합계 내에서 접촉시켜도 좋다.The three-way copolymerization of carbon monoxide with the ethylenically unsaturated compound and the propylene unsaturated compound is caused by a catalyst comprising the group 10 transition metal compound (a), a ligand having an element of group 15 (b), and a solid acid. The catalyst is produced by contacting the two components. Any method can be adopted as a method of contacting. That is, in a suitable solvent, the two components may be premixed and used, or the two components may be separately supplied to the polymerization system and brought into contact within the polymerization system.

중합법으로서는 액상 매체를 사용하는 용액중합법, 현탁중합법, 소량의 중합체에 고농도의 촉매 용액을 함침시키는 기상중합법 등이 사용된다. 중합은 배치식 또는 연속식 중 어느 것이어도 좋다. 중합에 사용하는 반응기는, 공지의 것을 그대로, 또는 가공하여 사용할 수 있다. 중합온도에 대해서는 특별히 제한은 없고, 일반적으로 40~180℃, 바람직하게는 50~120℃가 채용된다. 중합시의 압력에 대해서도 제한은 없으나, 일반적으로 상압~20MPa, 바람직하게는 4~15MPa이다.As the polymerization method, a solution polymerization method using a liquid medium, a suspension polymerization method, and a gas phase polymerization method in which a small amount of a polymer is impregnated with a high concentration catalyst solution are used. The polymerization may be a batch type or a continuous type. As the reactor used for polymerization, a known reactor can be used as it is or processed. The polymerization temperature is not particularly limited, and is generally 40 to 180°C, preferably 50 to 120°C. There is also no restriction on the pressure during polymerization, but it is generally normal pressure to 20 MPa, preferably 4 to 15 MPa.

상기와 같은 중합법에 의하여 선상 교대 폴리케톤이 형성되며, 폴리케톤의 촉매활성이 15~22kg/g-Pd·hr일 수 있다.Linearly alternating polyketones are formed by the polymerization method as described above, and the catalytic activity of the polyketone may be 15 to 22 kg/g-Pd·hr.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, the following examples are only illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

[제조예 1] [Production Example 1]

0.01M의 과황산칼륨(Potassium persulfate, K2S2O8) 용액에 1g 실리카 파우더(silica powder, 0.5㎛)를 투입 후, 80℃에서 2시간 동안 교반하여 실리카 표면에 하이드록시기(hydroxyl group)를 생성하였다. 이후, 개시제 처리된 실리카 입자는 기공크기 0.22㎛의 필터에서 필터링 한 후, 메탄올 용액으로 잔존하는 개시제 용액을 세정 후 80℃ 오븐에서 건조하여 표면 처리된 실리카 파우더 1g을 얻었다. 이후, Sol 제조에는 용매로 무수 에틸 알코올(Ethyl alcohol), 가수분해를 위해 물을 사용하였고, 촉매 역할로 1N 농도의 염산, 작용기로 페닐기를 함유한 Triethoxyphenylsilane(TEPS)을 사용하였다. EtOH/TEPS=4, H2O/TEPS=2, HCl/TEPS=0.01의 비율로 sol 100ml를 제조하였다.1g silica powder (0.5㎛) was added to 0.01M potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ) solution, and then stirred at 80°C for 2 hours to provide a hydroxyl group on the silica surface. ) Was created. Thereafter, the initiator-treated silica particles were filtered with a filter having a pore size of 0.22 μm, and the initiator solution remaining with a methanol solution was washed and dried in an oven at 80° C. to obtain 1 g of surface-treated silica powder. Thereafter, anhydrous ethyl alcohol (Ethyl alcohol) as a solvent and water for hydrolysis were used to prepare Sol, and as a catalyst, 1N hydrochloric acid and Triethoxyphenylsilane (TEPS) containing a phenyl group as a functional group were used. 100ml of sol was prepared in the ratio of EtOH/TEPS=4, H 2 O/TEPS=2, and HCl/TEPS=0.01.

상기에서 제조한 sol 용액 100ml에 상기 개시제 처리한 실리카 입자 1g을 반응기에 넣고 혼합 후 실릴화(Silylation) 반응을 40℃에서 2시간 동안 진행하였다. 개질된 실리카(Modified-silica) 입자는 기공크기 0.22㎛의 필터에서 필터링 한 후, 메탄올 용액으로 잔존하는 sol 용액을 세정한 후, 80℃ 오븐에서 건조하여 페닐기로 개질된 실리카 파우더(modified-silica powder) 1g을 얻었다. Into 100 ml of the sol solution prepared above, 1 g of silica particles treated with the initiator were put into a reactor, and after mixing, a silylation reaction was performed at 40° C. for 2 hours. Modified-silica particles are filtered with a filter with a pore size of 0.22㎛, washed with the sol solution remaining with a methanol solution, dried in an oven at 80℃, and modified with a phenyl group (modified-silica powder). ) 1g was obtained.

이후, 30% 황산 용액 100ml에 상기 페닐기로 개질된 실리카 입자 1g을 넣고, 60℃에서 12시간 이상 설폰화 반응을 진행하였다. 이후, 기공크기 0.22㎛의 필터에서 필터링 한 후, 메탄올 용액으로 잔존하는 황산 용액을 세정한 후 80℃ 오븐에서 건조하여 설폰화된 실리카 파우더(sulfonated-silica powder) 1g을 얻었다.Thereafter, 1 g of silica particles modified with the phenyl group were added to 100 ml of a 30% sulfuric acid solution, and a sulfonation reaction was performed at 60° C. for 12 hours or longer. Thereafter, after filtering with a filter having a pore size of 0.22 μm, the remaining sulfuric acid solution was washed with a methanol solution and then dried in an oven at 80° C. to obtain 1 g of sulfonated-silica powder.

[비교제조예 1][Comparative Preparation Example 1]

설폰화 반응 시, 30% 황산 용액 대신 15% 황산 용액을 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 과정을 통하여 설폰화된 실리카 파우더를 얻었다.During the sulfonation reaction, a sulfonated silica powder was obtained through the same procedure as in Preparation Example 1, except that a 15% sulfuric acid solution was used instead of a 30% sulfuric acid solution.

[비교제조예 2][Comparative Preparation Example 2]

입자 직경이 0.5㎛인 실리카 파우더 대신 1.0㎛인 실리카 파우더를 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 과정을 통하여 설폰화된 실리카 파우더를 얻었다.A sulfonated silica powder was obtained through the same procedure as in Preparation Example 1, except that silica powder having a particle diameter of 0.5 μm was used instead of silica powder having a particle diameter of 1.0 μm.

[실시예 1][Example 1]

(2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀) 0.0332g을 20mL 아세톤에 용해 후 초산팔라듐 0.0112g을 추가하여 용해하였다. 중합시작 시점에 제조예 1에서 제조된 고체산 0.342g을 첨가한 후, 교반하여 촉매용액을 제조하였다. 스테인레스 반응기에 메탄올 1,960mL, 물 32mL을 투입 후, 이 용액을 3.5bar 질소 퍼지를 3회 수행하여 공기를 제거하였다. 프로필렌 150g을 4L 반응기에 충진 후 반응기의 온도를 섭씨 82.5도로 상승시켰다. 교반기를 교반하면서 일산화탄소:에틸렌=1:1 비율로 56bar 까지 충진하였다. 상기에 제조된 촉매용액을 고압 펌프로 투입하면서 중합을 개시하였으며, 82.5도에서 2시간 동안 중합기의 압력을 일산화탄소:에틸렌=1:1 으로 보충하여 56bar를 유지 하였다. 이후, 25분간 모노머 공급 없이 유지하여 중합을 완료하였다. 중합 후 메탄올 슬러리를 여과하고 메탄올로 수 회 세정 후, 폴리케톤 파우더를 수득하였다. 0.0332 g of (2,2-dimethyl-1,3-dioxane-5,5-diyl) bis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine) was dissolved in 20 mL of acetone and palladium acetate 0.0112 g Was dissolved by adding. At the start of polymerization, 0.342 g of the solid acid prepared in Preparation Example 1 was added, followed by stirring to prepare a catalyst solution. After adding 1,960 mL of methanol and 32 mL of water to the stainless reactor, the solution was purged with 3.5 bar nitrogen three times to remove air. After filling 150 g of propylene into a 4 L reactor, the temperature of the reactor was increased to 82.5 degrees Celsius. While stirring the stirrer, it was charged up to 56 bar at a ratio of carbon monoxide:ethylene=1:1. Polymerization was initiated while introducing the catalyst solution prepared above with a high-pressure pump, and the pressure of the polymerization reactor was supplemented with carbon monoxide:ethylene=1:1 at 82.5°C for 2 hours to maintain 56 bar. Thereafter, polymerization was completed by holding for 25 minutes without supplying monomers. After polymerization, the methanol slurry was filtered and washed several times with methanol to obtain a polyketone powder.

XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 이용하여 폴리케톤 중합물의 화학적 결합 구조를 확인하였으며, 그 결과를 도 1에 도시하였다. XPS spectrum 분석 결과 BE 값 100.6에서 Si peak을 확인하였고, 이는 실리카 담지 고체산에 의해 중합이 진행 된 것으로 볼 수 있다.The chemical bond structure of the polyketone polymer was confirmed using X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), and the results are shown in FIG. 1. As a result of XPS spectrum analysis, a Si peak was confirmed at a BE value of 100.6, which can be seen as polymerization by a silica-supported solid acid.

[실시예 2 내지 3 및 비교예 1 내지 2][Examples 2 to 3 and Comparative Examples 1 to 2]

고체산의 함량을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 조절한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 통하여 각각 폴리케톤을 제조하였다.Each polyketone was prepared through the same procedure as in Example 1, except that the content of the solid acid was adjusted as described in Table 1 below.

[비교예 3 내지 5][Comparative Examples 3 to 5]

제조예 1에서 제조된 고체산 대신 하기 표 1에 기재된 고체산을 투입하고, 함량을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 조절한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 통하여 폴리케톤을 제조하였다.Polyketone was prepared through the same process as in Example 1, except that the solid acid shown in Table 1 was added instead of the solid acid prepared in Preparation Example 1, and the content was adjusted as shown in Table 1 below.

촉매 산Catalytic acid 고체산 투입량(g)Solid acid input amount (g) 촉매활성(kg/g-Pd·hr)Catalyst activity (kg/g-Pd·hr) IV(dl/g)IV(dl/g) 입도(Dv50, ㎛)Particle size (Dv50, ㎛) 파울링 유무Presence or absence of fouling 파우더 색상Powder color 실시예 1Example 1 제조예 1Manufacturing Example 1 0.3420.342 20.20120.201 1.0101.010 3131 radish 흰색White 실시예 2Example 2 제조예 1Manufacturing Example 1 0.2280.228 20.08020.080 0.9270.927 3232 radish 흰색White 실시예 3Example 3 제조예 1Manufacturing Example 1 0.1140.114 15.58315.583 0.7510.751 3333 radish 흰색White 비교예 1Comparative Example 1 제조예 1Manufacturing Example 1 0.4560.456 20.33020.330 1.0181.018 3030 radish 갈색Brown 비교예 2Comparative Example 2 제조예 1Manufacturing Example 1 0.0570.057 10.11510.115 0.5230.523 3131 radish 흰색White 비교예 3Comparative Example 3 비교제조예 1Comparative Production Example 1 0.1140.114 10.75110.751 0.5500.550 2222 radish 흰색White 비교예 4Comparative Example 4 비교제조예 2Comparative Production Example 2 0.1140.114 6.0916.091 0.4280.428 1919 radish 흰색White 비교예 5Comparative Example 5 TFATFA 0.0570.057 17.42017.420 1.1811.181 3838 U 흰색White

표 1을 살펴보면, 고체산 투입량이 0.114g 미만일 경우(비교예 2)에는 촉매활성이 낮은 것을 알 수 있으며, 고체산 투입량이 0.342g을 초과할 경우(비교예 1)에는 고체산 투입 시 촉매 활성이 급감하고, 폴리케톤 파우더의 갈변 현상이 일어나는 것을 확인할 수 있다. 아울러, 종래 트리플루오로아세트산(TFA)을 사용한 경우(비교예 5)에는 촉매와 용매인 메탄올이 호모지니어스(homogeneous)로 존재하여 파울링 현상이 많은 곳에 생기는 것을 알 수 있었다.Looking at Table 1, it can be seen that the catalytic activity is low when the solid acid input amount is less than 0.114 g (Comparative Example 2), and when the solid acid input amount exceeds 0.342 g (Comparative Example 1), the catalytic activity when solid acid is added. It can be confirmed that this sharp decrease occurs, and the browning phenomenon of the polyketone powder occurs. In addition, in the case of using trifluoroacetic acid (TFA) in the related art (Comparative Example 5), it was found that the catalyst and the solvent, methanol, were homogeneous, and fouling occurred in many places.

한편, 고체산 제조 시 황산 농도가 30% 미만인 경우(비교예 3)에는 산의 세기가 감소되어 실시예 3과 고체산의 투입량이 동일함에도 불구하고, 실시예 대비 촉매 활성이 현저히 낮은 것을 확인할 수 있다. 또한, 고체산 제조 시 입자 직경이 500nm를 초과하는 실리카를 사용한 경우(비교예 4)에는 고체 산화물 입자의 전체 표면적이 작아져 고체산으로서의 역할을 하지 못하게 됨에 따라, 실시예 3과 고체산의 투입량이 동일함에도 불구하고, 실시예 대비 촉매 활성이 현저히 낮은 것을 확인할 수 있다.On the other hand, when the concentration of sulfuric acid is less than 30% during the production of the solid acid (Comparative Example 3), the strength of the acid is reduced, and it can be confirmed that the catalytic activity is significantly lower than that of the Example, despite the same amount of input as Example 3 and the solid acid. have. In addition, in the case of using silica having a particle diameter of more than 500 nm when preparing the solid acid (Comparative Example 4), the total surface area of the solid oxide particles became small, so that it could not play a role as a solid acid. In spite of the same, it can be seen that the catalytic activity is remarkably low compared to the examples.

반면, 실시예와 같이 고체산을 이용하여 폴리케톤을 중합한 경우에는 15~22kg/g-Pd·hr의 활성을 나타내며, 이는 종래의 TFA(비교예 5)을 사용하여 중합할 경우 대비 유사 이상 수준인 것을 알 수 있다. 또한, 고체산 사용 시 폴리케톤의 고유점도가 0.7~1.1dl/g이며, 종래 TFA(비교예 5) 대비 증가되었으며, 입도(Dv50)는 31~33μm 수준으로 조절 가능하다. 이를 통해 고체산의 사용량을 조절함으로써 폴리케톤의 분자량 및 입도를 조절할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 고체산은 중합된 폴리케톤 파우더 대비 약 0.06중량%만 투입되었으며, 이는 폴리케톤의 물성에 영향을 주지 않으면서 파울링 저감, 분자량 및 입도 조절을 가능하게 하며, 촉매와 용매(메탄올)가 헤테로지니어스(heterogeneous)하여 중합 사이트가 한정되어 파울링 감소에 효과가 있다.On the other hand, when the polyketone is polymerized using a solid acid as in the example, it exhibits an activity of 15 to 22 kg/g-Pd·hr, which is similar or more than when polymerization is performed using the conventional TFA (Comparative Example 5). You can see that it is a level. In addition, when using a solid acid, the intrinsic viscosity of the polyketone is 0.7 to 1.1 dl/g, increased compared to the conventional TFA (Comparative Example 5), and the particle size (Dv50) can be adjusted to a level of 31 to 33 μm. Through this, it can be seen that the molecular weight and particle size of the polyketone can be controlled by controlling the amount of the solid acid. In addition, only about 0.06% by weight of the solid acid was added compared to the polymerized polyketone powder, which makes it possible to reduce fouling and control the molecular weight and particle size without affecting the physical properties of the polyketone, and the catalyst and solvent (methanol) are heterogeneous. Because it is heterogeneous, the polymerization site is limited, which is effective in reducing fouling.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those of ordinary skill in the art will not depart from the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later. It will be understood that various modifications and changes can be made to the present invention within the scope of the invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the content described in the detailed description of the specification, but should be determined by the claims.

Claims (5)

제10족 전이금속 화합물; 제15족 원소를 가지는 리간드; 및 고체산을 포함하는 촉매 존재 하에서 일산화탄소, 에틸렌성 불포화 화합물 및 하나 또는 그 이상의 올레핀성 불포화 탄화수소 화합물을 공중합하여 폴리케톤을 제조하는 단계를 포함하며,
상기 고체산은 지지체인 구형(sphere)의 고체 산화물 입자; 산기(acid group); 및 상기 고체 산화물 입자와 상기 산기를 연결하는 말단에 페닐기를 포함하는 화합물인 트리에톡시페닐실란의 앵커기(anchor group)를 포함하여 3중으로 구성되며,
상기 고체 산화물 입자는 SiO2이고, 상기 고체 산화물 입자의 입자 직경은 10~500nm이고, 상기 산기는 설폰기이며,
상기 고체산의 함량은 상기 폴리케톤 전체 중량 대비 0.03 내지 0.30중량%이며,
상기 폴리케톤의 촉매활성이 15~22kg/g-Pd·hr이며, 입도(Dv50)는 31~33㎛인 폴리케톤의 제조방법.

Group 10 transition metal compounds; A ligand having an element of Group 15; And preparing a polyketone by copolymerizing carbon monoxide, an ethylenically unsaturated compound, and one or more olefinically unsaturated hydrocarbon compounds in the presence of a catalyst comprising a solid acid,
The solid acid is a spherical solid oxide particles as a support; Acid group; And an anchor group of triethoxyphenylsilane, which is a compound containing a phenyl group at a terminal connecting the solid oxide particle and the acid group,
The solid oxide particle is SiO 2 , the particle diameter of the solid oxide particle is 10 to 500 nm, the acid group is a sulfone group,
The content of the solid acid is 0.03 to 0.30% by weight based on the total weight of the polyketone,
The polyketone has a catalytic activity of 15 to 22 kg/g-Pd·hr and a particle size (Dv50) of 31 to 33 μm.

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