KR102518938B1 - Metallocene supported catalyst and method for preparing polypropylene using the same - Google Patents

Metallocene supported catalyst and method for preparing polypropylene using the same Download PDF

Info

Publication number
KR102518938B1
KR102518938B1 KR1020180154715A KR20180154715A KR102518938B1 KR 102518938 B1 KR102518938 B1 KR 102518938B1 KR 1020180154715 A KR1020180154715 A KR 1020180154715A KR 20180154715 A KR20180154715 A KR 20180154715A KR 102518938 B1 KR102518938 B1 KR 102518938B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
formula
silica
supported
catalyst
compound
Prior art date
Application number
KR1020180154715A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200067644A (en
Inventor
정재엽
권헌용
홍대식
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020180154715A priority Critical patent/KR102518938B1/en
Publication of KR20200067644A publication Critical patent/KR20200067644A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102518938B1 publication Critical patent/KR102518938B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F110/00Homopolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F110/04Monomers containing three or four carbon atoms
    • C08F110/06Propene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F10/04Monomers containing three or four carbon atoms
    • C08F10/06Propene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/02Carriers therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/52Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides selected from boron, aluminium, gallium, indium, thallium or rare earths
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/62Refractory metals or compounds thereof
    • C08F4/64Titanium, zirconium, hafnium or compounds thereof
    • C08F4/659Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond
    • C08F4/65912Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond in combination with an organoaluminium compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/62Refractory metals or compounds thereof
    • C08F4/64Titanium, zirconium, hafnium or compounds thereof
    • C08F4/659Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond
    • C08F4/65916Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond supported on a carrier, e.g. silica, MgCl2, polymer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/42Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/62Refractory metals or compounds thereof
    • C08F4/64Titanium, zirconium, hafnium or compounds thereof
    • C08F4/659Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond
    • C08F4/6592Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond containing at least one cyclopentadienyl ring, condensed or not, e.g. an indenyl or a fluorenyl ring
    • C08F4/65922Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond containing at least one cyclopentadienyl ring, condensed or not, e.g. an indenyl or a fluorenyl ring containing at least two cyclopentadienyl rings, fused or not
    • C08F4/65927Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond containing at least one cyclopentadienyl ring, condensed or not, e.g. an indenyl or a fluorenyl ring containing at least two cyclopentadienyl rings, fused or not two cyclopentadienyl rings being mutually bridged
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2500/00Characteristics or properties of obtained polyolefins; Use thereof
    • C08F2500/18Bulk density
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

본 발명은 메탈로센 담지 촉매 및 이를 이용하는 폴리프로필렌의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 단일 메탈로센 화합물을 포함하는 담지 촉매를 이용하면, 높은 벌크 밀도 값을 갖는 폴리프로필렌을 우수한 활성으로 제조할 수 있다.The present invention relates to a supported metallocene catalyst and a method for producing polypropylene using the same. By using the supported catalyst comprising a single metallocene compound of the present invention, polypropylene having a high bulk density value can be prepared with excellent activity.

Description

메탈로센 담지 촉매 및 이를 이용한 폴리프로필렌의 제조 방법{METALLOCENE SUPPORTED CATALYST AND METHOD FOR PREPARING POLYPROPYLENE USING THE SAME}Supported metallocene catalyst and method for producing polypropylene using the same {METALLOCENE SUPPORTED CATALYST AND METHOD FOR PREPARING POLYPROPYLENE USING THE SAME}

본 발명은 메탈로센 담지 촉매 및 이를 이용하는 폴리프로필렌의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 단일 메탈로센 화합물을 포함하는 담지 촉매를 이용하면, 높은 벌크 밀도 값을 갖는 폴리프로필렌을 우수한 활성으로 제조할 수 있다.The present invention relates to a supported metallocene catalyst and a method for producing polypropylene using the same. According to the present invention, polypropylene having a high bulk density value can be prepared with excellent activity by using a supported catalyst containing a single metallocene compound.

올레핀 중합 촉매계는 지글러 나타 및 메탈로센 촉매계로 분류할 수 있으며, 이 두 가지의 고활성 촉매계는 각각의 특징에 맞게 발전되어 왔다. 지글러 나타 촉매는 50년대 발명된 이래 기존의 상업 프로세스에 널리 적용되어 왔으나, Olefin polymerization catalyst systems can be classified into Ziegler-Natta and metallocene catalyst systems, and these two highly active catalyst systems have been developed according to their respective characteristics. Ziegler-Natta catalysts have been widely applied in existing commercial processes since their invention in the 1950s.

활성점이 여러 개 혼재하는 다활성점 촉매(multi-site catalyst)이기 때문에, 중합체의 분자량 분포가 넓은 것이 특징이며, 공단량체의 조성 분포가 균일하지 않아 원하는 물성 확보에 한계가 있다는 문제점이 있다. Since it is a multi-site catalyst in which several active sites are mixed, it is characterized by a wide molecular weight distribution of the polymer, and there is a problem that there is a limit to securing desired physical properties because the composition distribution of the comonomer is not uniform.

한편, 메탈로센 촉매는 전이금속 화합물이 주성분인 주촉매와 알루미늄이 주성분인 유기 금속 화합물인 조촉매의 조합으로 이루어지며, 이와 같은 촉매는 균일계 착체 촉매로 단일 활성점 촉매(single site catalyst)이며, 단일 활성점 특성에 따라 분자량 분포가 좁으며, 공단량체의 조성 분포가 균일한 고분자가 얻어지며, 촉매의 리간드 구조 변형 및 중합 조건의 변경에 따라 고분자의 입체 규칙도, 공중합 특성, 분자량, 결정화도 등을 변화시킬 수 있는 특성을 가지고 있다.On the other hand, the metallocene catalyst is composed of a combination of a main catalyst mainly composed of a transition metal compound and a cocatalyst composed of an organometallic compound mainly composed of aluminum. Such a catalyst is a single site catalyst as a homogeneous complex catalyst. A polymer with a narrow molecular weight distribution and a uniform comonomer composition distribution is obtained according to the characteristics of a single active point, and the tacticity of the polymer, copolymerization characteristics, molecular weight, It has properties that can change crystallinity, etc.

미국 특허 제5,032,562호에는 두 개의 상이한 전이금속 촉매를 한 개의 담지 촉매 상에 지지시켜 중합 촉매를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 이는 고분자량을 생성하는 티타늄(Ti) 계열의 지글러-나타 촉매와 저분자량을 생성하는 지르코늄(Zr) 계열의 메탈로센 촉매를 하나의 지지체에 담지시켜 이정 분산(bimodal distribution) 고분자를 생성하는 방법으로써, 담지 과정이 복잡하고, 조촉매로 인해 중합체의 형상(morphology)이 나빠지는 단점이 있다.US Patent No. 5,032,562 describes a method for preparing a polymerization catalyst by supporting two different transition metal catalysts on one supported catalyst. This is a method of producing a bimodal distribution polymer by supporting a titanium (Ti)-based Ziegler-Natta catalyst that produces a high molecular weight and a zirconium (Zr)-based metallocene catalyst that produces a low molecular weight on one support. As a result, the supporting process is complicated, and the morphology of the polymer is deteriorated due to the cocatalyst.

미국 특허 제5,525,678호에는 메탈로센 화합물과 비메탈로센 화합물을 담체 위에 동시에 담지시켜 고분자량의 중합체와 저분자량의 중합체가 동시에 중합될 수 있는 올레핀 중합용 촉매계를 사용하는 방법을 기재하고 있다. 이는 메탈로센 화합물과 비메탈로센 화합물들을 각각 따로 담지시켜야 하고, 담지 반응을 위해 담체를 여러 가지 화합물로 전처리해야 하는 단점이 있다.US Patent No. 5,525,678 describes a method of using a catalyst system for olefin polymerization in which a high molecular weight polymer and a low molecular weight polymer can be simultaneously polymerized by simultaneously supporting a metallocene compound and a non-metallocene compound on a carrier. This has disadvantages in that the metallocene compound and the non-metallocene compound must be separately supported, and the carrier must be pretreated with various compounds for the loading reaction.

미국 특허 제5,914,289호에는 각각의 담체에 담지된 메탈로센 촉매를 이용하여 고분자의 분자량 및 분자량 분포를 제어하는 방법이 기재되어 있으나, 담지촉매 제조시 사용된 용매의 양 및 제조시간이 많이 소요되고, 사용되는 메탈로센 촉매를 담체에 각각 담지시켜야 하는 번거로움이 따랐다.U.S. Patent No. 5,914,289 describes a method for controlling the molecular weight and molecular weight distribution of a polymer using a metallocene catalyst supported on each carrier, but the amount of solvent used and preparation time are required when preparing the supported catalyst. However, it was cumbersome to support each of the metallocene catalysts used on the carrier.

이와 같이, 우수한 물성을 나타내는 폴리올레핀을 높은 활성으로 제조할 수 있는 메탈로센 촉매를 제조하고자 하는 여러 시도가 진행되고 있으나, 그 정도가 아직 미흡한 실정이다.As described above, various attempts have been made to prepare a metallocene catalyst capable of producing polyolefin exhibiting excellent physical properties with high activity, but the extent is still insufficient.

본 발명은 높은 벌크 밀도 값을 갖는 폴리프로필렌을 현저히 향상된 활성으로 제조할 수 있는 메탈로센 담지 촉매를 제공하고자 한다. The present invention is to provide a metallocene-supported catalyst capable of producing polypropylene having a high bulk density value with significantly improved activity.

또한, 본 발명은 상기 메탈로센 담지 촉매를 이용하여 폴리프로필렌을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a method for producing polypropylene using the supported metallocene catalyst.

발명의 일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 메탈로센 화합물; 및According to one embodiment of the invention, a metallocene compound represented by Formula 1 below; and

평균 입경이 20 ㎛ 내지 30 ㎛이고, 수분 함량이 1.0% 미만인 실리카 담체를 포함하는, 메탈로센 담지 촉매가 제공된다:A supported metallocene catalyst comprising a silica carrier having an average particle diameter of 20 μm to 30 μm and a water content of less than 1.0% is provided:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018121512207-pat00001
Figure 112018121512207-pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A는 탄소, 실리콘, 또는 게르마늄이고,A is carbon, silicon, or germanium;

X는 각각 독립적으로, 할로겐 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고,X is each independently a halogen or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,

R1 내지 R5는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.R 1 to R 5 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.

또한, 발명의 다른 구현예에 따르면, 상술한 메탈로센 담지 촉매의 존재 하에, 프로필렌을 중합시켜 폴리프로필렌을 제조하는 단계를 포함하는, 폴리프로필렌의 제조 방법이 제공된다. In addition, according to another embodiment of the invention, in the presence of the above-described supported metallocene catalyst, there is provided a method for producing polypropylene, comprising the step of preparing polypropylene by polymerizing propylene.

본 발명의 메탈로센 담지 촉매는, 높은 벌크 밀도 값을 갖는 폴리프로필렌을 우수한 활성으로 제조할 수 있다. The supported metallocene catalyst of the present invention can produce polypropylene having a high bulk density value with excellent activity.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In the present invention, terms such as first and second are used to describe various components, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In addition, terms used in this specification are only used to describe exemplary embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise", "comprise" or "having" are intended to indicate that there is an embodied feature, number, step, component, or combination thereof, but one or more other features or It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, components, or combinations thereof is not precluded.

또한 본 발명에 있어서, 각 층 또는 요소가 각 층들 또는 요소들의 "상에" 또는 "위에" 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층 또는 요소가 직접 각 층들 또는 요소들의 위에 형성되는 것을 의미하거나, 다른 층 또는 요소가 각 층 사이, 대상체, 기재 상에 추가적으로 형성될 수 있음을 의미한다.Also, in the present invention, when each layer or element is referred to as being formed “on” or “above” each layer or element, it means that each layer or element is directly formed on each layer or element, or other This means that layers or elements may be additionally formed between each layer or on the object or substrate.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 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.Since the present invention can have various changes and various forms, specific embodiments will be exemplified and described in detail below. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, and includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

메탈로센metallocene 담지 촉매 supported catalyst

발명의 일 구현예에 따르면 하기 화학식 1로 표시되는 메탈로센 화합물; 및 평균 입경이 20 ㎛ 내지 30 ㎛이고, 수분 함량이 1.0% 미만인 실리카 담체;를 포함하는, 메탈로센 담지 촉매가 제공된다:According to one embodiment of the invention, a metallocene compound represented by Formula 1; And a silica carrier having an average particle diameter of 20 μm to 30 μm and a water content of less than 1.0%; a supported metallocene catalyst is provided, including:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018121512207-pat00002
Figure 112018121512207-pat00002

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A는 탄소(C), 실리콘(Si), 또는 게르마늄(Ge)이고,A is carbon (C), silicon (Si), or germanium (Ge);

X는 각각 독립적으로, 할로겐 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고,X is each independently a halogen or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,

R1 내지 R5는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.R 1 to R 5 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.

본 명세서에서 사용되는 용어, '실리카의 평균 입경'은 실리카 2차 입자(secondary particle)의 평균 입경, 즉 실리카 1차 입자(primary particle)들의 응집체(agglomerates)의 평균 입경을 의미하는 것으로, 실리카 입자들끼리 뭉쳐지지 않은 상태에서 측정된 실리카 1차 입자의 입경과는 구분된다.As used herein, the term 'average particle diameter of silica' refers to the average particle diameter of silica secondary particles, that is, the average particle diameter of agglomerates of silica primary particles. It is different from the particle diameter of the silica primary particles measured in a state where the particles are not agglomerated.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어, '수분 함량'은 실리카 제조 시 남아있거나 혹은 실리카 보관 중에 실리카 내로 혼입되는 수분의 함량로 이해될 수 있다. In addition, the term 'moisture content' used herein may be understood as the amount of moisture remaining during silica production or mixed into silica during silica storage.

종래 N-테더(tether)기를 포함하지 않는 메탈로센 화합물이 실리카 담체에 담지된 구조를 갖는 메탈로센 담지 촉매의 경우, 메탈로센 화합물과 실리카 담체간의 결합력이 좋지 못하여 균일하게 메탈로센 화합물의 담지량이 작거나 또는 메탈로센 화합물이 균일하게 담지되지 못하여, 촉매 활성이 저하되는 문제가 있어 왔다.In the case of a metallocene-supported catalyst having a structure in which a conventional metallocene compound not containing an N-tether group is supported on a silica carrier, the bonding strength between the metallocene compound and the silica carrier is not good, so that the metallocene compound is uniformly There has been a problem in that the supported amount of the metallocene compound is small or the metallocene compound is not uniformly supported, so that the catalytic activity is lowered.

이에 본 발명의 발명자들은, N-테더(tether)기를 갖는 메탈로센 화합물을 촉매로 하여 특정 사이즈의 평균 입경을 가지면서 수분 함량이 낮은 실리카 담체에 담지시키는 경우, 메탈로센 화합물과 실리카의 결합력을 증가시켜, 메탈로센 화합물의 담지량을 증가시킴으로써 담지 촉매의 활성을 높일 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다. Therefore, the inventors of the present invention, when a metallocene compound having an N-tether group is used as a catalyst and supported on a silica carrier having an average particle diameter of a specific size and having a low moisture content, the bonding strength of the metallocene compound and silica The present invention was completed by confirming that the activity of the supported catalyst could be increased by increasing the supported amount of the metallocene compound.

구체적으로, 상기 메탈로센 화합물 내의 N-테더기는 O-테더기 등의 다른 테더기에 비하여 친핵성이 강하기 때문에 실리카와 강하게 결합할 수 있다. 이에 따라, 상기 N-테더기를 갖는 메탈로센 화합물은 O-테더기를 갖는 메탈로센 화합물에 비하여 실리카에 대한 담지량이 증가됨과 동시에 균일한 형태로 담지될 수 있다. 또한, 상기 메탈로센 화합물이 특정 사이즈의 입경을 갖는 실리카에 담지되는 경우 다른 테더기를 갖는 메탈로센 화합물이 상술한 입경을 갖는 실리카에 동량으로 담지되는 경우에 비하여 좋은 활성을 나타낼 수 있다. Specifically, since the N-tether group in the metallocene compound has stronger nucleophilicity than other tether groups such as O-tether group, it can strongly bond with silica. Accordingly, compared to the metallocene compound having an O-tether group, the metallocene compound having an N-tether group can be supported in a uniform form while increasing the loading amount of silica. In addition, when the metallocene compound is supported on silica having a particle diameter of a specific size, better activity can be exhibited than when the metallocene compound having a different tether group is supported on silica having the above-described particle diameter in the same amount.

이에 따라, 일 구현예에 따른 메탈로센 담지 촉매는 N-테더기를 갖지 않는 메탈로센 화합물을 사용한 실리카 담지 촉매 및 N-테더기를 갖는 메탈로센 화합물을 상술한 범위의 평균 입경을 갖지 않는 실리카 담체에 담지한 담지 촉매에 비하여 현저히 향상된 촉매 활성을 나타낼 수 있다. 아울러, 상기 메탈로센 담지 촉매를 사용하여 제조된 폴리프로필렌은 벌크밀도(Bulk density; BD)가 높아 상업적으로 생산성 향상을 기대할 수 있다.Accordingly, the metallocene-supported catalyst according to one embodiment does not have an average particle diameter in the above-described range of a silica-supported catalyst using a metallocene compound having no N-tether group and a metallocene compound having an N-tether group. It can exhibit significantly improved catalytic activity compared to a supported catalyst supported on a silica carrier without In addition, polypropylene prepared using the supported metallocene catalyst has a high bulk density (BD), so commercial productivity can be expected.

이하, 일 구현예의 메탈로센 담지 촉매에 대하여 구성 별로 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the metallocene-supported catalyst of one embodiment will be described in more detail for each configuration.

일 구현예에 따른 메탈로센 화합물은 상기 화학식 1로 표시된다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 N-테더기를 가질 뿐 아니라, N-테더기와 페닐렌 링커간 전자의 비편재화가 이루어져 실리카 담체와의 결합이 더욱 강해질 수 있고, 이에 따라 담지 촉매의 활성이 높아질 수 있다. A metallocene compound according to an embodiment is represented by Chemical Formula 1 above. The compound represented by Formula 1 not only has an N-tether group, but also the delocalization of electrons between the N-tether group and the phenylene linker can make the bond with the silica carrier stronger, and thus the activity of the supported catalyst can rise

또한, 이러한 촉매 활성 증가로 인하여, 본 발명의 일 측면에 따른 메탈로센 담지 촉매는, 별도의 조촉매가 투입되지 않아도, 프로필렌 중합 반응에서 높은 촉매 효율을 발휘할 수 있게 된다.In addition, due to this increase in catalytic activity, the supported metallocene catalyst according to one aspect of the present invention can exhibit high catalytic efficiency in the propylene polymerization reaction even without a separate cocatalyst.

구체적으로, 상기 화학식 1에서, A는 실리콘이고, X는 각각 독립적으로 할로겐이고, R1 내지 R5는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 5의 알킬기일 수 있다.Specifically, in Chemical Formula 1, A is silicon, X is independently halogen, and R 1 to R 5 may each independently be an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.

보다 구체적으로, 상기 화학식 1에서, A는 실리콘이고, X는 할로겐이고, R1 내지 R5는 각각 독립적으로, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸 또는 tert-부틸일 수 있다.More specifically, in Formula 1, A is silicon, X is halogen, R 1 to R 5 are each independently methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl or tert-butyl can be

이때, 상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 서로 동일하고, R4 및 R5는 서로 동일할 수 있다.In this case, in Formula 1, R 1 and R 2 may be the same as each other, and R 4 and R 5 may be the same as each other.

예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 메탈로센 화합물은 하기로 표시될 수 있다:For example, the metallocene compound represented by Chemical Formula 1 may be represented by:

Figure 112018121512207-pat00003
Figure 112018121512207-pat00003

이러한 화학식 1로 표시되는 메탈로센 화합물은 인덴 유도체를 브릿지 화합물로 연결하여 리간드 화합물로 제조한 다음, 금속 전구체 화합물을 투입하여 메탈레이션(metallation)을 수행함으로써 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The metallocene compound represented by Chemical Formula 1 may be prepared by preparing a ligand compound by connecting an indene derivative with a bridge compound, and then adding a metal precursor compound to perform metallation, but is not limited thereto. .

보다 구체적으로 예를 들어, 인덴 유도체를 n-BuLi와 같은 유기 리튬 화합물과 반응시켜 리튬염을 제조하고, 브릿지 화합물의 할로겐화 화합물을 혼합한 후, 이들 혼합물을 반응시켜 리간드 화합물을 제조한다. 상기 리간드 화합물 또는 이의 리튬염과 금속 전구체 화합물을 혼합하고 반응이 완결될 때까지 약 12시간 내지 약 24시간 전후로 반응시킨 후 반응물을 여과 및 감압 하에서 건조함으로써 상기 화학식 1로 표시되는 메탈로센 화합물을 수득할 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 메탈로센 화합물을 제조하는 방법은 후술하는 실시예에 구체화하여 설명한다.More specifically, for example, a lithium salt is prepared by reacting an indene derivative with an organolithium compound such as n-BuLi, a halogenated compound of a bridging compound is mixed, and the mixture is reacted to prepare a ligand compound. After mixing the ligand compound or its lithium salt and the metal precursor compound and reacting for about 12 hours to about 24 hours until the reaction is completed, the reaction product is filtered and dried under reduced pressure to obtain the metallocene compound represented by Formula 1. can be obtained A method for preparing the metallocene compound represented by Chemical Formula 1 will be described in detail in Examples to be described later.

한편, 일 구현예에 따른 메탈로센 담지 촉매에서 담체로는 평균 입경이 20 ㎛ 내지 30 ㎛이고, 수분 함량이 1.0% 미만인 실리카 담체를 포함한다.On the other hand, in the metallocene-supported catalyst according to one embodiment, the carrier includes a silica carrier having an average particle diameter of 20 μm to 30 μm and a moisture content of less than 1.0%.

상기 실리카 담체의 입자의 평균 입경이 20 ㎛ 미만인 경우 충분한 담지가 될 정도의 공간이 부족하여 촉매 활성 및 벌크밀도 증대 효과가 없을 수 있고, 30 ㎛를 초과하는 경우 담지 공간이 매우 풍족하여 N-테더기와 다른 테더기간의 담지 특성 차이를 발현하기 힘들 수 있다. 이러한 실리카 2차 입자의 평균 입경은 입자측정기기인 Capillary Hydrodynamic Fractionation(CHDF, MATEC APPLIED SCIENCE 사 제조, Model 1100)을 이용하여 측정 가능하다.When the average particle diameter of the particles of the silica carrier is less than 20 μm, there may be insufficient space for sufficient support, so there may be no effect of increasing catalytic activity and bulk density, and when it exceeds 30 μm, the support space is very sufficient, It may be difficult to express the difference in bearing characteristics between the duggi and other tethers. The average particle diameter of these silica secondary particles can be measured using a particle measuring instrument, Capillary Hydrodynamic Fractionation (CHDF, manufactured by MATEC APPLIED SCIENCE, Model 1100).

또한, 상기 실리카 담체의 수분 함량이 1.0% 이상인 경우 남은 수분이 촉매의 활성을 낮출 수 있어, 수분 함량이 낮을수록 바람직하다. 따라서, 상기 실리카 담체의 수분 함량의 그 하한에 제한은 없으나, 일례로 1.0% 미만, 0.95% 미만, 또는 0.91% 미만일 수 있다. 이러한 실리카 담체 내 수분 함량은 열중량분석기(Thermo-Gravimetric-Analyzer, TA instrument 사 제조)를 이용하여 측정 가능하다. In addition, when the moisture content of the silica carrier is 1.0% or more, the remaining moisture can lower the activity of the catalyst, so the lower the moisture content, the better. Accordingly, the lower limit of the moisture content of the silica carrier is not limited, but may be, for example, less than 1.0%, less than 0.95%, or less than 0.91%. The moisture content in the silica carrier can be measured using a thermogravimetric analyzer (Thermo-Gravimetric-Analyzer, manufactured by TA instrument).

상기 실리카 담체로는 다공성 비정질 실리카, 예를 들어 다공성 실리카 겔이 사용될 수 있다. 즉, 상기 실리카 담체는 내부에 다수의 기공을 가져, 상술한 메탈로센 화합물뿐 아니라, 후술하는 조촉매 화합물이 이러한 내부 기공에 흡착되어 실리카와 물리적 또는 화학적 결합을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 실리카 담체에 담지된 메탈로센 화합물은 폴리프로필렌 합성에 대해 높은 촉매 활성을 나타낼 수 있다.Porous amorphous silica, for example porous silica gel, may be used as the silica carrier. That is, the silica carrier has a plurality of pores therein, and the above-described metallocene compound as well as a cocatalyst compound described later may be adsorbed into the internal pores to form a physical or chemical bond with the silica. Accordingly, the metallocene compound supported on the silica carrier may exhibit high catalytic activity for polypropylene synthesis.

또한, 이러한 실리카 담체는 수분 함량 및 실리카 표면에 존재하는 실란올기의 함량을 낮추기 위하여 소성된 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 실리카 담체는 500℃ 내지 800℃의 온도에서 10 내지 15 시간 동안 소성된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 실리카 담체는 500℃ 이상, 550℃ 이상, 또는 600℃ 이상이면서, 800℃ 이하, 750℃ 이하, 또는 700℃ 이하에서 상술한 시간 동안 소성된 것일 수 있다.In addition, such a silica carrier may be calcined to lower the moisture content and the content of silanol groups present on the surface of the silica. For example, the silica carrier may be calcined at a temperature of 500 °C to 800 °C for 10 to 15 hours. For example, the silica carrier may be calcined at 500 °C or higher, 550 °C or higher, or 600 °C or higher, and at 800 °C or lower, 750 °C or lower, or 700 °C or lower for the above-mentioned time.

일반적으로 표면 처리되지 않은 실리카의 표면에 다수의 실란올기(-Si-OH group)가 존재하게 되는데, 이러한 실란올기의 양이 너무 많이 존재하는 경우 메탈로센 화합물 및/또는 후술하는 조촉매와 부반응을 일으킬 수 있다. 따라서, 고온 소성을 통해 이웃하는 실란올기에서의 탈수(dehydration) 반응을 유도하여, 실리카 표면의 실란올기의 일부를 실록산기(-Si-O-Si- group)의 형태로 변화시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 실리카 담체를 상기 온도 범위에서 소성하여 수분 함량을 1% 미만으로 낮출 수 있다.In general, a large number of silanol groups (-Si-OH groups) exist on the surface of untreated silica. When the amount of these silanol groups is too large, side reactions with metallocene compounds and/or cocatalysts described later are present. can cause Therefore, it is preferable to induce a dehydration reaction in neighboring silanol groups through high-temperature firing, thereby changing some of the silanol groups on the silica surface to form siloxane groups (-Si-O-Si- groups). In addition, the silica carrier may be calcined in the above temperature range to lower the water content to less than 1%.

구체적으로, 상기 실리카가 지나치게 낮은 온도에서 소성되는 경우, 실리카 담체 표면에 수분량이 높아 촉매전구체인 상기 메탈로센 화합물 및 조촉매와 반응이 일어나거나, 수분 함량이 높아 촉매 활성 및 담지율을 낮춤에 따라 중합된 폴리프로필렌의 벌크밀도가 낮을 수 있다. 그리고, 상기 실리카가 지나치게 높은 온도에서 소성되는 경우, 실리카 담체의 표면에 실란올기의 대부분이 실록산기의 형태로 존재하게 되어 촉매전구체 및 조촉매와의 반응사이트가 감소할 수 있다. 따라서, 상술한 온도 범위에서 소성된 실리카 담체를 사용하여, 촉매 활성 및 담지율 증대에 따라 높은 벌크밀도를 갖는 폴리프로필렌의 제조가 가능하다. Specifically, when the silica is calcined at an excessively low temperature, the high moisture content on the surface of the silica carrier causes a reaction with the catalyst precursor, the metallocene compound and the cocatalyst, or the high moisture content lowers the catalyst activity and loading rate. Accordingly, the bulk density of the polymerized polypropylene may be low. In addition, when the silica is calcined at an excessively high temperature, most of the silanol groups on the surface of the silica carrier are present in the form of siloxane groups, and the reaction sites between the catalyst precursor and the cocatalyst may decrease. Therefore, by using the silica carrier calcined in the above-described temperature range, it is possible to manufacture polypropylene having a high bulk density according to the increase in catalyst activity and support rate.

보다 구체적으로, 상술한 온도 범위에서 소성된 실리카 담체 표면의 실란올기, 즉 히드록시기(-OH)의 양은, 0.1 내지 10 mmol/g이고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1 mmol/g이고, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.5 mmol/g이다. More specifically, the amount of silanol groups, that is, hydroxyl groups (-OH), on the surface of the silica carrier calcined in the above-described temperature range is 0.1 to 10 mmol/g, more preferably 0.1 to 1 mmol/g, still more preferably is 0.1 to 0.5 mmol/g.

또한, 상기 실리카 담체, 구체적으로 상술한 온도에서 소성된 실리카 담체는 기공 부피가 1.3 내지 1.7 ml/g이고, 비표면적이 270 내지 320 m2/g일 수 있다. 상술한 범위의 기공 부피 및 비표면적을 갖는 실리카 담체를 사용하는 경우, 상기 메탈로센 화합물이 효과적으로 담지되어 높은 촉매 활성으로 높은 벌크밀도를 갖는 폴리프로필렌의 제조가 가능하다. In addition, the silica carrier, specifically, the silica carrier calcined at the above-mentioned temperature may have a pore volume of 1.3 to 1.7 ml/g and a specific surface area of 270 to 320 m 2 /g. When using a silica carrier having a pore volume and a specific surface area within the above ranges, the metallocene compound is effectively supported, and polypropylene having a high bulk density with high catalytic activity can be prepared.

이때, 상기 실리카 담체의 기공 부피는 Micrometrics 사의 ASAP 2010 기기를 이용하여 부분압(0.11<p/po<1)에 따른 질소의 흡/탈착량으로 측정할 수 있다. 또한, 상기 실리카 담체의 비표면적(specific surface area)은 하기 BET(Brunauer-Emmett-Teller) 식 1을 이용하여 계산된 값으로, 상기 값은 입자 전체의 단위질량 당 표면적을 의미하며, 다공성 입자에 해당되어 기공뿐만 아니라 기공이 없는 부분의 표면까지도 모두 고려된 수치로, 예를 들어, BEL Japan사의 BELSORP-mino II를 이용하여 액체 질소 온도 하(77K)에서의 질소가스 흡착량으로부터 산출될 수 있다:At this time, the pore volume of the silica carrier can be measured by the absorption / desorption amount of nitrogen according to the partial pressure (0.11 <p / po <1) using an ASAP 2010 device from Micrometrics. In addition, the specific surface area of the silica carrier is a value calculated using the following BET (Brunauer-Emmett-Teller) Equation 1, and the value means the surface area per unit mass of the entire particle, and the porous particle It is a value that considers not only the pores but also the surface of the non-porous part. For example, it can be calculated from the amount of nitrogen gas adsorption under liquid nitrogen temperature (77K) using BELSORP-mino II from BEL Japan. :

[식 1][Equation 1]

Figure 112018121512207-pat00004
Figure 112018121512207-pat00004

S: 비표면적 (m2/g)S: specific surface area (m 2 /g)

Xm: 단분자층 용량Xm: monolayer capacity

N: 아보가드로 수 (6.02×1023)N: Avogadro's number (6.02×10 23 )

Am: 피흡착분자의 겉보기 단면적Am: apparent cross-sectional area of the adsorbed molecule

그리고, 일 구현예에 따른 상기 메탈로센 담지 촉매에서 상기 메탈로센 화합물의 담지량은 상기 실리카 담체 1 g에 대하여 0.05 내지 0.09 mmol일 수 있다. 상술한 범위로 메탈로센 화합물이 실리카 담체에 담지되었을 때, 높은 촉매 활성을 나타낼 수 있다. And, in the metallocene-supported catalyst according to an embodiment, the supported amount of the metallocene compound may be 0.05 to 0.09 mmol based on 1 g of the silica carrier. When the metallocene compound is supported on the silica carrier within the above range, high catalytic activity may be exhibited.

한편, 상기 메탈로센 담지 촉매에서, 상기 실리카 담체에 하기 화학식 2, 화학식 3, 또는 화학식 4로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 조촉매로 추가 담지시킬 수도 있다. Meanwhile, in the metallocene-supported catalyst, one or more of the compounds represented by Formula 2, Formula 3, or Formula 4 may be additionally supported as a cocatalyst on the silica carrier.

[화학식 2][Formula 2]

-[Al(R6)-O]m--[Al(R 6 )-O] m -

상기 화학식 2에서,In Formula 2,

R6은 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 할로겐; 탄소수 1 내지 20의 탄화수소; 또는 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 20의 탄화수소이고;R 6 may be the same as or different from each other, and each independently halogen; hydrocarbons of 1 to 20 carbon atoms; or a halogen-substituted hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms;

m은 2 이상의 정수이며;m is an integer of 2 or greater;

[화학식 3][Formula 3]

J(R7)3 J(R 7 ) 3

상기 화학식 3에서,In Formula 3,

R7은 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 할로겐; 탄소수 1 내지 20의 탄화수소; 또는 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 20의 탄화수소이고;R 7 may be the same as or different from each other, and each independently halogen; hydrocarbons of 1 to 20 carbon atoms; or a halogen-substituted hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms;

J는 알루미늄 또는 보론이며;J is aluminum or boron;

[화학식 4][Formula 4]

[E-H]+[ZA'4]- 또는 [E]+[ZA'4]- [EH] + [ZA' 4 ] - or [E] + [ZA' 4 ] -

상기 화학식 4에서,In Formula 4,

E는 중성 또는 양이온성 루이스 산이고;E is a neutral or cationic Lewis acid;

H는 수소 원자이며;H is a hydrogen atom;

Z는 13족 원소이고;Z is a Group 13 element;

A'는 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 1 이상의 수소 원자가 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 탄화수소, 알콕시 또는 페녹시로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.A' may be the same as or different from each other, and each independently represents an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms in which one or more hydrogen atoms are unsubstituted or substituted with halogen, hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy or phenoxy. am.

상기 화학식 2로 표시되는 조촉매의 비제한적인 예로는 메틸알루미녹산, 에틸알루미녹산, 이소부틸알루미녹산 또는 tert-부틸알루미녹산 등을 들 수 있으며, 더욱 바람직한 화합물은 메틸알루미녹산을 들 수 있다. Non-limiting examples of the cocatalyst represented by Formula 2 include methyl aluminoxane, ethyl aluminoxane, isobutyl aluminoxane, or tert-butyl aluminoxane, and a more preferred compound is methyl aluminoxane.

상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 예로는 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리프로필알루미늄, 트리부틸알루미늄, 디메틸클로로알루미늄, 트리이소프로필알루미늄, 트리-s-부틸알루미늄, 트리사이클로펜틸알루미늄, 트리펜틸알루미늄, 트리이소펜틸알루미늄, 트리헥실알루미늄, 트리옥틸알루미늄, 에틸디메틸알루미늄, 메틸디에틸알루미늄, 트리페닐알루미늄, 트리-p-톨릴알루미늄, 디메틸알루미늄메톡시드, 디메틸알루미늄에톡시드, 트리메틸보론, 트리에틸보론, 트리이소부틸보론, 트리프로필보론, 트리부틸보론 등이 포함되며, 더욱 바람직한 화합물은 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄 중에서 선택된다.Examples of the compound represented by Formula 3 include trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisobutyl aluminum, tripropyl aluminum, tributyl aluminum, dimethylchloro aluminum, triisopropyl aluminum, tri- s -butyl aluminum, tricyclopentyl aluminum , tripentyl aluminum, triisopentyl aluminum, trihexyl aluminum, trioctyl aluminum, ethyl dimethyl aluminum, methyl diethyl aluminum, triphenyl aluminum, tri-p-tolyl aluminum, dimethyl aluminum methoxide, dimethyl aluminum ethoxide, trimethyl Boron, triethylboron, triisobutylboron, tripropylboron, tributylboron, etc. are included, and a more preferable compound is selected from trimethylaluminum, triethylaluminum, and triisobutylaluminum.

상기 화학식 4로 표시되는 화합물의 예로는 트리에틸암모니움테트라페닐보론, 트리부틸암모니움테트라페닐보론, 트리메틸암모니움테트라페닐보론, 트리프로필암모니움테트라페닐보론, 트리메틸암모니움테트라(p-톨릴)보론, 트리메틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리메틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라키스펜타플로로페닐보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐보론, N,N-디메틸아닐리니움테트라키스펜타플로로페닐보론, 디에틸암모니움테트라키스펜타플로로페닐보론, 트리페닐포스포늄테트라페닐보론, 트리메틸포스포늄테트라페닐보론, 트리에틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리부틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리메틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리프로필암모니움테트라페닐알루미늄, 트리메틸암모니움테트라(p-톨릴)알루미늄, 트리프로필암모니움테트라(p-톨릴)알루미늄, 트리에틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)알루미늄, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)알루미늄, 트리메틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)알루미늄, 트리부틸암모니움테트라키스펜타플로로페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라키스펜타플로로페닐알루미늄, 디에틸암모니움테트라키스펜타테트라페닐알루미늄, 트리페닐포스포늄테트라페닐알루미늄, 트리메틸포스포늄테트라페닐알루미늄, 트리프로필암모니움테트라(p-톨릴)보론, 트리에틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리페닐카보니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리페닐카보니움테트라키스펜타플로로페닐보론 등이 있다.Examples of the compound represented by Formula 4 include triethylammonium tetraphenylboron, tributylammonium tetraphenylboron, trimethylammonium tetraphenylboron, tripropylammonium tetraphenylboron, trimethylammonium tetra( p -tolyl) Boron, trimethylammonium tetra( o,p -dimethylphenyl) boron, tributylammonium tetra( p -trifluoromethylphenyl) boron, trimethylammonium tetra( p -trifluoromethylphenyl)boron, tributylammonium tetra Kispentafluorophenylboron, N,N -diethylanilinium tetraphenylboron, N,N -dimethylaniliniumtetrakispentafluorophenylboron, diethylammonium tetrakispentafluorophenylboron, triphenyl Phosphonium tetraphenylboron, trimethylphosphonium tetraphenylboron, triethylammonium tetraphenyl aluminum, tributylammonium tetraphenyl aluminum, trimethylammonium tetraphenyl aluminum, tripropylammonium tetraphenyl aluminum, trimethylammonium tetra ( p -Tolyl) aluminum, tripropylammonium tetra( p -tolyl) aluminum, triethylammonium tetra( o,p -dimethylphenyl)aluminum, tributylammonium tetra( p -trifluoromethylphenyl)aluminum, trimethylammonium Tetra( p -trifluoromethylphenyl)aluminum, tributylammonium tetrakispentafluorophenylaluminum, N,N -diethylanilinium tetraphenylaluminum, N,N -diethylanilinium tetrakispentafluoro Phenyl aluminum, diethylammonium tetrakispentatetraphenyl aluminum, triphenylphosphonium tetraphenyl aluminum, trimethylphosphonium tetraphenyl aluminum, tripropylammonium tetra( p -tolyl) boron, triethylammonium tetra( o,p -Dimethylphenyl) boron, tributylammonium tetra( p -trifluoromethylphenyl)boron, triphenylcarboniumtetra( p -trifluoromethylphenyl)boron, triphenylcarboniumtetrakispentafluorophenylboron, etc. there is

이러한 조촉매로는 바람직하게는 알루미녹산을 사용할 수 있으며, 더 바람직하게는 알킬알루미녹산인 메틸알루미녹산(MAO)을 사용할 수 있다. 또한, 상기 조촉매는 촉매 전구체인 메탈로센 화합물의 활성화가 충분히 진행될 수 있도록 적절한 함량으로 사용될 수 있다.As such a cocatalyst, aluminoxane can be preferably used, and methyl aluminoxane (MAO), which is an alkyl aluminoxane, can be used more preferably. In addition, the cocatalyst may be used in an appropriate amount so that the activation of the metallocene compound, which is a catalyst precursor, can sufficiently proceed.

또한, 상기 메탈로센 화합물 대 상기 조촉매 화합물의 몰비는 1:10 내지 1:130, 또는 1:50 내지 1:130, 또는 1:100 내지 1:130일 수 있다. 상술한 범위로 조촉매가 상기 실리카 담체에 담지되었을 때 상기 메탈로센 화합물 내 전이금속의 활성이 높아져, 메탈로센 담지 촉매의 활성이 향상될 수 있다.In addition, the molar ratio of the metallocene compound to the cocatalyst compound may be 1:10 to 1:130, 1:50 to 1:130, or 1:100 to 1:130. When the cocatalyst is supported on the silica carrier in the above range, the activity of the transition metal in the metallocene compound is increased, and thus the activity of the metallocene supported catalyst may be improved.

상기 메탈로센 담지 촉매는 상술한 성분 이외에 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 채용하는 첨가제 및 보조제 등을 추가로 포함할 수 있다. The supported metallocene catalyst may further include additives and adjuvants commonly used in the art to which the present invention pertains, in addition to the above components.

한편, 일 구현예에 따른 메탈로센 담지 촉매는, 상술한 실리카 담체에 조촉매 화합물을 담지시키는 단계; 및 상기 조촉매 화합물이 담지된 실리카 담체에 상술한 메탈로센 화합물을 담지시키는 단계를 포함하여 제조할 수 있다. On the other hand, the metallocene-supported catalyst according to an embodiment includes the steps of supporting a cocatalyst compound on the above-described silica carrier; and supporting the above-described metallocene compound on a silica carrier supported with the cocatalyst compound.

이때, 상기 실리카 담체 100 중량부에 대하여 상기 메탈로센 화합물은 약 0.01 내지 약 100 중량부, 조촉매는 약 1 내지 약 1,000 중량부로 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 실리카 담체 100 중량부에 대해, 상기 메탈로센 화합물은 약 0.1 내지 약 50 중량부, 조촉매는 약 10 내지 약 500 중량부로 사용될 수 있으며, 가장 바람직하게는 상기 실리카 담체 100 중량부에 대해, 상기 메탈로센 화합물은 약 0.5 내지 약 20 중량부, 조촉매는 약 40 내지 약 150 중량부로 포함될 수 있다.In this case, the metallocene compound may be used in an amount of about 0.01 to about 100 parts by weight and the cocatalyst in an amount of about 1 to about 1,000 parts by weight, based on 100 parts by weight of the silica carrier. Preferably, the metallocene compound may be used in an amount of about 0.1 to about 50 parts by weight and the cocatalyst in an amount of about 10 to about 500 parts by weight, based on 100 parts by weight of the silica carrier, most preferably 100 parts by weight of the silica carrier. , the metallocene compound may be included in about 0.5 to about 20 parts by weight and the cocatalyst in about 40 to about 150 parts by weight.

또한, 상기 메탈로센 화합물에 포함되는 전체 전이금속 대 담체의 질량비는 1:10 내지 1:1,000 일 수 있다. 상기 질량비로 담체 및 메탈로센 화합물을 포함할 때, 최적의 형상을 나타낼 수 있다. 또한, 조촉매 화합물 대 담체의 질량비는 1:1 내지 1:100 일 수 있다. 상기 질량비로 조촉매 및 메탈로센 화합물을 포함할 때, 활성 및 폴리머 미세구조를 최적화할 수 있다. In addition, the mass ratio of all transition metals to the carrier included in the metallocene compound may be 1:10 to 1:1,000. When the carrier and the metallocene compound are included in the above mass ratio, an optimal shape can be exhibited. In addition, the mass ratio of the cocatalyst compound to the carrier may be 1:1 to 1:100. When the cocatalyst and the metallocene compound are included in the above mass ratio, activity and polymer microstructure can be optimized.

그리고, 상기 메탈로센 담지 촉매의 제조시에 반응 용매로서 펜탄, 헥산, 헵탄 등과 같은 탄화수소계 용매, 또는 벤젠, 톨루엔 등과 같은 방향족계 용매가 사용될 수 있다.In addition, a hydrocarbon solvent such as pentane, hexane, heptane, or the like, or an aromatic solvent such as benzene or toluene may be used as a reaction solvent during the preparation of the supported metallocene catalyst.

폴리프로필렌의 제조Manufacture of polypropylene

한편, 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 메탈로센 담지 촉매의 존재 하에서, 프로필렌을 중합시켜 폴리프로필렌을 제조하는 단계를 포함하는, 폴리프로필렌의 제조 방법을 제공한다. On the other hand, according to another embodiment of the invention, in the presence of the supported metallocene catalyst, it provides a method for producing polypropylene, comprising the step of preparing polypropylene by polymerizing propylene.

상술한 바와 같이, 상기 메탈로센 담지 촉매는 N-테더 치환기 및 인덴 구조의 리간드를 동시에 포함하는 화학식 1의 메탈로센 화합물을 특정한 입자 크기를 갖는 실리카 담체에 담지시킴으로써, 높은 촉매 활성으로 증가된 벌크밀도를 가지는 폴리프로필렌을 제공할 수 있다. As described above, the metallocene-supported catalyst has increased catalytic activity by supporting the metallocene compound of Formula 1 including an N-tether substituent and an indene structure ligand at the same time on a silica carrier having a specific particle size. A polypropylene having a bulk density can be provided.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리프로필렌의 제조 방법에서. 상기 화학식 1의 메탈로센 화합물을 포함하는 담지 촉매는 기존의 지글러-나타 촉매 또는 메탈로센 촉매보다 향상된 촉매 활성을 가지며, 메탈로센 화합물의 담지 조건, 즉, 반응 온도, 반응 시간, 실리카 종류, 메탈로센 화합물의 담지량이 변경되더라도, 향상된 활성으로 폴리프로필렌을 제조할 수 있다. In the method for producing polypropylene according to an embodiment of the present invention. The supported catalyst including the metallocene compound of Chemical Formula 1 has improved catalytic activity than conventional Ziegler-Natta catalysts or metallocene catalysts, and the supporting conditions of the metallocene compound, that is, reaction temperature, reaction time, type of silica , Even if the supported amount of the metallocene compound is changed, polypropylene can be produced with improved activity.

여기서, 상기 프로필렌의 중합은 약 25 내지 약 500℃의 온도 및 약 1 내지 약 100 kgf/cm2의 압력 하에서 약 1 내지 약 24시간 동안 반응시켜 수행될 수 있다. 이때, 상기 중합 반응 온도는 약 25 내지 약 200℃가 바람직하고, 약 50 내지 약 100℃가 보다 바람직하다. 또한, 상기 중합 반응 압력은 약 1 내지 약 70kgf/cm2가 바람직하고, 약 5 내지 약 50kgf/cm2가 보다 바람직하다. 상기 중합 반응 시간은 약 1 내지 약 5시간이 바람직하다. Here, the polymerization of propylene may be performed by reacting for about 1 to about 24 hours at a temperature of about 25 to about 500 °C and a pressure of about 1 to about 100 kgf/cm 2 . At this time, the polymerization reaction temperature is preferably about 25 to about 200 ℃, more preferably about 50 to about 100 ℃. In addition, the polymerization reaction pressure is preferably about 1 to about 70 kgf/cm 2 , and more preferably about 5 to about 50 kgf/cm 2 . The polymerization reaction time is preferably about 1 to about 5 hours.

본 발명의 폴리프로필렌의 제조 방법은 상기 화학식 1로 표시되는 메탈로센 화합물을 포함하는 촉매와, 프로필렌을 접촉시키는 것에 의하여 수행될 수 있다. The method for producing polypropylene of the present invention may be performed by contacting propylene with a catalyst including the metallocene compound represented by Chemical Formula 1.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프로필렌의 중합은 수소 기체 하에서 수행될 수 있다. Also, according to an embodiment of the present invention, the polymerization of propylene may be carried out under hydrogen gas.

이때, 상기 수소 기체는 메탈로센 촉매의 비활성 사이트를 활성화시키고 체인 이동 반응(chain transfer reaction)을 일으켜 분자량을 조절하는 역할을 한다. 본 발명의 메탈로센 화합물은 수소 반응성이 우수하며, 따라서, 중합 공정시 상기 수소 기체 사용량의 조절에 의해, 원하는 수준의 분자량과 용융 지수를 갖는 폴리프로필렌이 효과적으로 얻어질 수 있다. At this time, the hydrogen gas activates the inactive site of the metallocene catalyst and causes a chain transfer reaction to control the molecular weight. The metallocene compound of the present invention has excellent hydrogen reactivity, and therefore, polypropylene having a desired level of molecular weight and melt index can be effectively obtained by controlling the amount of hydrogen gas used during the polymerization process.

상기 수소 기체는 프로필렌의 중량에 대하여, 약 30 내지 약 2,000ppm, 또는 약 50 내지 약 1,500ppm, 또는 약 50 내지 약 500ppm 이 되도록 투입될 수 있다. 상기 수소 기체의 사용량을 조절하여, 충분한 촉매 활성을 나타내면서도 제조되는 폴리프로필렌의 분자량 분포 및 용융 지수(melt index, MI)를 원하는 범위 내로 조절할 수 있으며, 이에 따라 용도에 따라 적절한 물성을 갖는 폴리프로필렌을 제조할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 메탈로센 촉매는 매우 우수한 수소 반응성을 갖고 있어 수소 기체의 사용량을 증가시킴에 따라 체인 이동 반응이 활성화되며, 이에 따라 분자량이 감소되고 용융 지수가 높은 폴리프로필렌을 수득할 수 있다. The hydrogen gas may be introduced in an amount of about 30 to about 2,000 ppm, or about 50 to about 1,500 ppm, or about 50 to about 500 ppm, based on the weight of propylene. By adjusting the amount of hydrogen gas used, it is possible to control the molecular weight distribution and melt index (MI) of the polypropylene produced while exhibiting sufficient catalytic activity within a desired range, and thus polypropylene having appropriate physical properties depending on the use. can be manufactured. More specifically, the metallocene catalyst of the present invention has very good hydrogen reactivity, so that the chain transfer reaction is activated as the amount of hydrogen gas is increased, thereby obtaining polypropylene having a reduced molecular weight and a high melt index. can

상기 폴리프로필렌의 제조 방법은 하나의 연속식 슬러리 중합 반응기, 루프 슬러리 반응기, 기상 반응기 또는 용액 반응기 등을 이용하여, 용액 중합 공정, 슬러리 공정 또는 기상 공정에 의해 수행될 수 있다.The polypropylene production method may be performed by a solution polymerization process, a slurry process, or a gas phase process using one continuous slurry polymerization reactor, a loop slurry reactor, a gas phase reactor, or a solution reactor.

본 발명에 따른 폴리프로필렌의 제조 방법에 있어서, 상기 촉매는 올레핀계 단량체의 중합 공정에 적합한 탄소수 5 내지 12의 지방족 탄화수소 용매, 예를 들면 펜탄, 헥산, 헵탄, 노난, 데칸, 및 이들의 이성질체와 톨루엔, 벤젠과 같은 방향족 탄화수소 용매, 디클로로메탄, 클로로벤젠과 같은 염소원자로 치환된 탄화수소 용매 등에 용해하거나 희석하여 주입 가능하다. 여기에 사용되는 용매는 소량의 알킬알루미늄 처리함으로써 촉매 독으로 작용하는 소량의 물 또는 공기 등을 제거하여 사용하는 것이 바람직하다. In the polypropylene production method according to the present invention, the catalyst is an aliphatic hydrocarbon solvent having 5 to 12 carbon atoms suitable for polymerization of olefinic monomers, such as pentane, hexane, heptane, nonane, decane, and isomers thereof It can be injected by dissolving or diluting in aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and benzene, hydrocarbon solvents substituted with chlorine atoms such as dichloromethane and chlorobenzene. It is preferable to use the solvent used by removing a small amount of water or air that acts as a catalyst poison by treating a small amount of alkylaluminum.

상기 폴리프로필렌의 제조 방법은 상술한 단계 외에 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 채용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. The method for producing polypropylene may further include steps commonly employed in the technical field to which the present invention pertains, in addition to the steps described above.

한편, 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 제조 방법에 의해 수득되는 폴리프로필렌을 제공한다. Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, polypropylene obtained by the above-described manufacturing method is provided.

전술한 바 대로, 본 발명에 따르면 상기 신규한 메탈로센 화합물을 포함하는 촉매를 사용함으로써, 기존의 메탈로센 화합물을 사용하였을 경우에 비해 증가된 벌크밀도를 갖는 폴리프로필렌을 수득할 수 있다. As described above, according to the present invention, by using a catalyst containing the novel metallocene compound, it is possible to obtain polypropylene having an increased bulk density compared to the case of using a conventional metallocene compound.

또한, 상기 폴리프로필렌은 가공 온도가 낮고 투명성 및 유동성이 우수하여 이러한 특성이 요구되는 포장용기, 필름, 시트, 사출 성형품, 섬유 제품 등으로 이용될 수 있다.Also, the above Polypropylene has a low processing temperature and excellent transparency and fluidity, so it can be used for packaging containers, films, sheets, injection molded products, textile products, etc. that require these properties.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메탈로센 화합물을 포함하는 촉매를 사용하여 프로필렌의 중합 공정을 수행하였을 때, 생성된 폴리프로필렌의 중량 평균 분자량(Mw)은, 중합 공정시 투입하는 수소 사용량에 따라 달라질 수 있으나, 약 50,000 내지 약 1,000,000 g/mol, 또는 약 80,000 내지 약 500,000 g/mol, 바람직하게는 약 100,000 내지 약 300,000 g/mol로 될 수 있다. 이러한 중량 평균 분자량(Mw)은 Agilent 1200 series를 이용하여 PS Standard를 이용한 겔크로마토그래피(GPC)로 측정 가능하다.According to an embodiment of the present invention, when the propylene polymerization process is performed using the catalyst containing the metallocene compound, the weight average molecular weight (Mw) of the polypropylene produced is the amount of hydrogen introduced during the polymerization process It may vary depending on, but may be from about 50,000 to about 1,000,000 g / mol, or from about 80,000 to about 500,000 g / mol, preferably from about 100,000 to about 300,000 g / mol. This weight average molecular weight (Mw) can be measured by gel chromatography (GPC) using PS Standard using an Agilent 1200 series.

또한, 상술한 메탈로센 담지 촉매에 의해 제조된 폴리프로필렌은 벌크 밀도가 0.40 g/cm3 내지 0.60 g/cm3일 수 있다. 이때 벌크밀도란 일정 부피 내에 들어있는 화합물 사이의 공간을 차지하는 기체나 액체의 부피까지 포함하여 계산된 밀도로, 공간의 부피를 제외하고 화합물만의 밀도로 계산되는 진밀도(net density)와는 구별된다. 특히, 화합물이 입자 형태를 가져 정확한 진밀도의 측정이 용이하지 않은 경우에 상기 벌크 밀도가 유용하게 사용된다. 이러한 벌크밀도는 일정 부피를 갖는 용기에 채워지는 폴리프로필렌의 무게를 측정한 후, 상기 측정한 무게를 용기 부피 값으로 나누어 측정할 수 있다. In addition, the polypropylene prepared by the metallocene-supported catalyst described above has a bulk density of 0.40 g / cm 3 to 0.60 g/cm 3 . At this time, the bulk density is the density calculated including the volume of gas or liquid that occupies the space between the compounds in a certain volume, and is distinguished from the net density calculated by the density of the compound alone excluding the volume of the space. . In particular, the bulk density is usefully used when the compound has a particle form and it is not easy to accurately measure the true density. This bulk density can be measured by measuring the weight of the polypropylene filled in a container having a certain volume and then dividing the measured weight by the container volume value.

구체적으로, 제조된 폴리프로필렌은 0.40 g/cm3 이상, 0.41 g/cm3 이상, 0.43 g/cm3 이상, 또는 0.44 g/cm3 이상이거나, 0.60 g/cm3 이하, 0.58 g/cm3 이하, 0.55 g/cm3 이하, 또는 0.50 g/cm3 이하의 벌크밀도 값을 가질 수 있다. 상기 폴리프로필렌의 벌크밀도가 지나치게 낮은 경우 생산성 저하 및 미분 생성에 따른 정전기 발생이 문제될 수 있고, 지나치게 높은 경우 생산 부하 상승 및 라인 이송 막힘 현상이 문제될 수 있다. 따라서, 일 구현예에 따른 메탈로센 담지 촉매를 사용하여 상술한 범위의 벌크 밀도 값을 갖는 폴리프로필렌을 제조하여 생산성 향상을 나타낼 수 있다. Specifically, the prepared polypropylene is 0.40 g/cm 3 or more, 0.41 g/cm 3 or more, 0.43 g/cm 3 or more, or 0.44 g/cm 3 or more, or 0.60 g/cm 3 or less, 0.58 g/cm 3 Or less, 0.55 g/cm 3 or less, or 0.50 g/cm 3 or less may have a bulk density value. If the bulk density of the polypropylene is too low, productivity decline and generation of static electricity due to the generation of fine powder may be a problem, and if the bulk density is too high, a production load increase and line transfer clogging may be a problem. Therefore, by using the metallocene-supported catalyst according to one embodiment, polypropylene having a bulk density value in the above-described range may be prepared to improve productivity.

또한, 제조된 폴리프로필렌은, 상기와 같은 특성으로 인하여, ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16 kg 하중으로 측정하였을 때 약 1 내지 약 10 g/10min, 바람직하게는 약 5 내지 약 9 g/10min의 용융 지수(MI)를 가질 수 있다.In addition, the prepared polypropylene, due to the above characteristics, when measured with a load of 2.16 kg at 230 ℃ according to ASTM D1238, from about 1 to about 10 g / 10 min, preferably from about 5 to about 9 g / 10 min melt index (MI).

이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.Hereinafter, the action and effect of the invention will be described in more detail through specific examples of the invention. However, these embodiments are only presented as examples of the invention, and the scope of the invention is not determined thereby.

<< 제조예manufacturing example >>

제조예manufacturing example 1: One: 메탈로센metallocene 화합물 1의 제조 Preparation of compound 1

Figure 112018121512207-pat00005
Figure 112018121512207-pat00005

1-1 단계: 4-(Step 1-1: 4-( dichloro(methyl)silyldichloro(methyl)silyl )-)- N,NN,N -- dimethylanilinedimethylaniline 합성 synthesis

4-Bromo-N,N-dimethylaniline(5.00 g, 25 mmol), Mg(1.22 g, 50.2 mmol)을 THF (25 mL)에 넣고 70℃에서 4시간 교반하였다. 다른 플라스크에 MeSiCl3(7.47 g, 50.0 mmol)을 THF(75 mL)에 녹인 후에 0℃에서 위 혼합물을 dropwise로 1시간 동안 천천히 첨가하였다. 이후에 혼합물을 상온에서 밤새 교반한 후 sat. NaHCO3를 첨가하였다. 무수 MgSO4로 수분을 제거하고 얻어진 용액을 감압 농축한 후 4-(dichloro(methyl)silyl)-N,N-dimethylaniline(4.80 g, 82%)을 흰색 고체로 얻었다. 4-Bromo-N,N-dimethylaniline (5.00 g, 25 mmol) and Mg (1.22 g, 50.2 mmol) were added to THF (25 mL) and stirred at 70 °C for 4 hours. After dissolving MeSiCl 3 (7.47 g, 50.0 mmol) in THF (75 mL) in another flask, the above mixture was slowly added dropwise at 0 °C for 1 hour. After stirring the mixture at room temperature overnight, sat. NaHCO 3 was added. After removing moisture with anhydrous MgSO 4 and concentrating the resulting solution under reduced pressure, 4-(dichloro(methyl)silyl)-N,N-dimethylaniline (4.80 g, 82%) was obtained as a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3, 7.24 ppm): 0.99 (3H, s), 3.01 (6H, s), 6.75 (2H,d), 7.57 (2H, d) 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , 7.24 ppm): 0.99 (3H, s), 3.01 (6H, s), 6.75 (2H,d), 7.57 (2H, d)

1-2 단계: 4-(Steps 1-2: 4-( bis(4-(4-(tert-butyl)bis(4-(4-(tert-butyl) phenyl)-2-methyl-1H-phenyl)-2-methyl-1H- indeninden -1-yl)(methyl)silyl)-N,N-dimethylaniline 합성Synthesis of -1-yl)(methyl)silyl)-N,N-dimethylaniline

4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-indene(10.3 g, 39.3 mmol)과 CuCN(176 mg, 1.97 mmol)을 아르곤(Ar) 하에서 톨루엔(90 mL)과 THF (12 mL)에 녹였다. 이 용액을 -30℃로 냉각하고 n-BuLi(2.5 M in hexane, 16.5 mL)을 서서히 투입하였다. 이 온도에서 약 10 분간 교반한 후 상온으로 온도를 올린 후 2 시간 교반하였다. 이 용액에 상기 1-1 단계에서 제조한 4-(dichloro(methyl)silyl)-N,N-dimethylaniline(4.80 g, 20.5 mmol)을 Toluene(30 mL)에 투입하고 상온에서 밤새 교반하였다. 반응이 완결된 후 MTBE와 물을 투입하고 유기층을 분리하였다. 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 수분을 제거하고 농축 후 4-(bis(4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)(methyl)silyl)-N,N-dimethylaniline(13.8 g, 100%)을 흰색의 고체로 얻었다. 4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-indene (10.3 g, 39.3 mmol) and CuCN (176 mg, 1.97 mmol) were mixed with toluene (90 mL) and THF ( 12 mL). This solution was cooled to -30 °C and n-BuLi (2.5 M in hexane, 16.5 mL) was slowly added. After stirring at this temperature for about 10 minutes, the temperature was raised to room temperature, followed by stirring for 2 hours. To this solution, 4-(dichloro(methyl)silyl)-N,N-dimethylaniline (4.80 g, 20.5 mmol) prepared in step 1-1 was added to Toluene (30 mL) and stirred overnight at room temperature. After the reaction was completed, MTBE and water were added, and the organic layer was separated. The obtained organic layer was dried with anhydrous MgSO 4 , concentrated, and then 4-(bis(4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)(methyl)silyl)-N ,N-dimethylaniline (13.8 g, 100%) was obtained as a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3, 7.24 ppm): 0.00 - 0.07 (3H, m), 1.49 - 1.52 (18H, m), 2.46 - 2.49 (6H, m), 3.00 (3H, s), 3.02 (3H, s), 4.23 - 4.39 (2H, m), 6.50 - 7.52 (20H, m) 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , 7.24 ppm): 0.00 - 0.07 (3H, m), 1.49 - 1.52 (18H, m), 2.46 - 2.49 (6H, m), 3.00 (3H, s), 3.02 ( 3H, s), 4.23 - 4.39 (2H, m), 6.50 - 7.52 (20H, m)

1-3 단계: [4-(Steps 1-3: [4-( bis(4-(4-(tert-butyl)bis(4-(4-(tert-butyl) phenyl)-2-methyl-1H-phenyl)-2-methyl-1H- indeninden -1-yl)(methyl)silyl)-N,N-dimethylaniline] Zirconium dichloride 합성-1-yl)(methyl)silyl)-N,N-dimethylaniline] Zirconium dichloride synthesis

상기 1-2 단계에서 제조한 4-(bis(4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)(methyl)silyl)-N,N-dimethylaniline(6.74 g, 9.83 mmol)을 아르곤(Ar) 하에 50 mL 쉬링크 플라스크(Schlenk flask)에 넣고 diethyl ether(8.2 mL)를 주입하여 녹였다. 온도를 -78 ℃로 낮추고, n-BuLi(2.5 M in hexane, 8.1 mL)을 가한 후 상온에서 2 시간 동안 교반하였다. ZrCl4(2.29 g, 9.83 mmol) in Tol / diethyl ether(24.6 / 8.2 mL) slurry를 -78℃에서 천천히 Ligand 용액에 투입하고 온도를 실온으로 올려 밤새 교반하였다. 용매를 감압 증류하고 CH2Cl2에 녹여 여과를 진행하여 LiCl를 제거하였다. 여과액을 농축하고 CH2Cl2로 crude를 포화 시키고 그 volume의 두배만큼 Hexane을 투입한 후 -20℃에서 15시간동안 재결정을 진행하였다. 그 후 노란색 고체가 생성되면 여과 후 hexane으로 2회 씻어준 다음 표제 화합물 [4-(bis(4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)(methyl)silyl)-N,N-dimethylaniline] Zirconium dichloride (225 mg, 30%, r/m > 20/1)를 얻었다.4-(bis(4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)(methyl)silyl)-N,N-dimethylaniline(prepared in step 1-2 above) 6.74 g, 9.83 mmol) was put in a 50 mL Schlenk flask under argon (Ar) and dissolved by injecting diethyl ether (8.2 mL). After lowering the temperature to -78 °C and adding n-BuLi (2.5 M in hexane, 8.1 mL), the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. ZrCl 4 (2.29 g, 9.83 mmol) in Tol / diethyl ether (24.6 / 8.2 mL) slurry was slowly added to the Ligand solution at -78 ° C, and the mixture was heated to room temperature and stirred overnight. The solvent was distilled under reduced pressure, dissolved in CH 2 Cl 2 , and filtered to remove LiCl. After concentrating the filtrate, saturating the crude with CH 2 Cl 2 and adding hexane twice the volume, recrystallization was performed at -20 ° C for 15 hours. Afterwards, when a yellow solid is formed, it is filtered, washed twice with hexane, and then the title compound [4-(bis(4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)( methyl)silyl)-N,N-dimethylaniline] to obtain zirconium dichloride (225 mg, 30%, r/m > 20/1).

1H NMR (500 MHz, CDCl3, 7.24 ppm): 1.30 - 1.40 (21H, m), 2.00 (3H, s), 2.33 (3H, s), 3.10 (6H, s), 6.85 - 7.94 (18H, m) 1H NMR (500 MHz, CDCl 3 , 7.24 ppm): 1.30 - 1.40 (21H, m), 2.00 (3H, s), 2.33 (3H, s), 3.10 (6H, s), 6.85 - 7.94 (18H, m)

제조예manufacturing example 2: 2: 메탈로센metallocene 화합물 A의 제조 Preparation of Compound A

Figure 112018121512207-pat00006
Figure 112018121512207-pat00006

단계 2-1: Step 2-1: (6-(tert-butoxy)hexyl)bis(4-(4-(tert-butyl)(6-(tert-butoxy)hexyl)bis(4-(4-(tert-butyl) phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)(methyl)silane 합성Synthesis of phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)(methyl)silane

4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-indene(10.3g, 39.3mmol)과 CuCN (176mg, 1.97mmol)을 아르곤(Ar) 하에서 톨루엔(90mL)과 THF (12mL)에 녹였다. 이 용액을 -30℃로 냉각하고 n-BuLi(2.5 M in hexane, 16.5mL)를 서서히 투입하였다. 이 온도에서 약 10 분간 교반한 후 상온으로 온도를 올린 후 2시간 교반하였다. 이 용액에 위에서 얻어진 (6-(tert-butoxy)hexyl)dichloro(methyl)silane(5.56g, 20.5mmol)을 Toluene(30mL)에 투입하고 상온에서 밤새 교반하였다. 반응이 완결된 후 메틸 tert-부틸 에테르(MTBE)와 물을 투입하고 유기층을 분리하였다. 얻어진 유기층을 무수 MgSO4로 수분을 제거하고 농축 후 (6-(tert-butoxy)hexyl)bis(4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)(methyl)silane(14.8g, 100%)을 연한 노란색의 oil로 얻었다. 4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-indene (10.3 g, 39.3 mmol) and CuCN (176 mg, 1.97 mmol) were mixed with toluene (90 mL) and THF (12 mL) under argon. dissolved in This solution was cooled to -30 °C and n-BuLi (2.5 M in hexane, 16.5 mL) was slowly added. After stirring at this temperature for about 10 minutes, the temperature was raised to room temperature, followed by stirring for 2 hours. To this solution, (6-(tert-butoxy)hexyl)dichloro(methyl)silane (5.56g, 20.5mmol) obtained above was added to Toluene (30mL) and stirred overnight at room temperature. After the reaction was completed, methyl tert-butyl ether (MTBE) and water were added, and the organic layer was separated. The obtained organic layer was dried with anhydrous MgSO 4 , concentrated, and then (6-(tert-butoxy)hexyl)bis(4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl) (methyl)silane (14.8 g, 100%) was obtained as a pale yellow oil.

1H NMR (500MHz, CDCl3, 7.24ppm): -0.10 - 0.91 (3H, m), 1.25 - 1.40 (27H, m), 1.92 - 2.38 (6H, m), 4.11 - 4.52 (4H, m), 6.44 - 7.91 (20H, m) 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , 7.24 ppm): -0.10 - 0.91 (3H, m), 1.25 - 1.40 (27H, m), 1.92 - 2.38 (6H, m), 4.11 - 4.52 (4H, m), 6.44 - 7.91 (20H, m)

단계 2-2: [Step 2-2: [ (6-(tert-butoxy)hexyl)bis(4-(4-(tert-butyl)(6-(tert-butoxy)hexyl)bis(4-(4-(tert-butyl) phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)(methyl)silane] Zirconium dichloride 합성 Synthesis of phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)(methyl)silane] Zirconium dichloride

상기 단계 2-1에서 제조한 (6-(tert-butoxy)hexyl)bis(4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)(methyl)silane(1.0g, 1.37mmol)을 아르곤(Ar) 하에 50mL 쉬링크 플라스크(Schlenk flask)에 넣고 디에틸에테르(diethyl ether, 10mL)를 주입하여 녹였다. 온도를 -78℃로 낮추고, n-BuLi (2.5 M in hexane, 1.1mL)를 가한 후 상온에서 2시간 동안 교반하였다. 용매를 진공 감압 증류하고 ZrCl4(THF)2(517mg, 1.37mmol)를 글로브 박스(globe box)에서 넣고, 온도를 -78℃로 낮췄다. 이 혼합물에 톨루엔(10mL)을 가한 후 온도를 실온으로 올려 밤새 교반하였다. 용매를 감압 증류하고 헥산(hexane)으로 세척하여 노란색의 고체를 얻었다. 이 고체를 톨루엔에 녹여 실린지 필터(syringe filter) 후 여액을 감압 증류하고 고체를 헥산으로 세척하여 노란색의 [(6-(tert-butoxy)hexyl)bis(4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)(methyl)silane] Zirconium dichloride (225mg, 18%, r/m > 10/1)를 얻었다.(6-(tert-butoxy)hexyl)bis(4-(4-(tert-butyl)phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)(methyl)silane(prepared in step 2-1 above) 1.0g, 1.37mmol) was put into a 50mL Schlenk flask under argon (Ar) and dissolved by injecting diethyl ether (10mL). After lowering the temperature to -78°C, adding n-BuLi (2.5 M in hexane, 1.1mL), the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. The solvent was distilled under vacuum and ZrCl 4 (THF) 2 (517mg, 1.37mmol) was added in a glove box, and the temperature was lowered to -78°C. After adding toluene (10 mL) to the mixture, the temperature was raised to room temperature and the mixture was stirred overnight. The solvent was distilled off under reduced pressure and washed with hexane to obtain a yellow solid. Dissolve this solid in toluene, filter the syringe, distill the filtrate under reduced pressure, and wash the solid with hexane to obtain yellow [(6-(tert-butoxy)hexyl)bis(4-(4-(tert-butyl) phenyl)-2-methyl-1H-inden-1-yl)(methyl)silane] Zirconium dichloride (225 mg, 18%, r/m > 10/1) was obtained.

1H NMR (500MHz, CDCl3, 7.24ppm): 1.33 - 1.34 (21H, m), 1.37 (9H, s), 1.96 (3H, s), 2.33 (3H, s), 4.59 (2H, s), 6.86 (1H, t), 7.02 (1H, s), 7.06 (1H, s), 7.17 (2H, m), 7.33 (1H, d), 7.41 - 7.47 (5H, m), 7.55 - 7.62 (6H, m), 7.73 (1H, s), 8.06 (2H, d) 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , 7.24 ppm): 1.33 - 1.34 (21H, m), 1.37 (9H, s), 1.96 (3H, s), 2.33 (3H, s), 4.59 (2H, s), 6.86 (1H, t), 7.02 (1H, s), 7.06 (1H, s), 7.17 (2H, m), 7.33 (1H, d), 7.41 - 7.47 (5H, m), 7.55 - 7.62 (6H, m), 7.73 (1H, s), 8.06 (2H, d)

제조예manufacturing example 3: 실리카 3: Silica 담체의carrier 제조 manufacturing

실리카 1(상품명 952x, Grace 사 제조)을 Sieving을 통해 평균 입경 크기가 30 ㎛, 24.1 ㎛, 28.3 ㎛ 및 19.1 ㎛인 실리카로 분급하여 실리카 1a, 실리카 1b, 실리카 1c 및 실리카 1d를 준비하였다. 또한, 실리카 1과는 평균 입경을 달리하는 실리카 2(상품명 SYLOPOL 2408, Grace 사 제조) 및 실리카 3(상품명 P-10, Fuji 사 제조)을 추가로 준비하였다. 이렇게 준비한 실리카들을 각각 하기 표 1의 소성 온도 및 시간 조건으로 질소 퍼징 하에 소형 유리 소성 기기를 이용하여 소성시켜 실리카 담체로 제조하였다.Silica 1 (trade name 952x, manufactured by Grace) was classified into silica having an average particle size of 30 μm, 24.1 μm, 28.3 μm, and 19.1 μm through sieving to prepare silica 1a, silica 1b, silica 1c, and silica 1d. In addition, silica 2 (trade name SYLOPOL 2408, manufactured by Grace) and silica 3 (trade name P-10, manufactured by Fuji) having different average particle diameters from silica 1 were additionally prepared. The silica thus prepared was calcined using a small glass calcining device under nitrogen purge under the calcining temperature and time conditions shown in Table 1 below, respectively, to prepare a silica carrier.

상기에서 제조된 실리카 담체의 평균 입경, 기공 부피, 비표면적 및 수분 함량을 각각 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The average particle diameter, pore volume, specific surface area and water content of the silica carrier prepared above were measured by the following methods, respectively, and the results are shown in Table 1 below.

(1) 평균 입경: 입자측정기 CHDF Model 1100(MATEC APPLIED SCIENCE 사 제조)을 이용하여 측정하였다.(1) Average particle diameter: measured using a particle measuring device CHDF Model 1100 (manufactured by MATEC APPLIED SCIENCE).

(2) 기공 부피: ASTM D4641에 의거하여 AUTOSORB iQ series(Quantachrome 사 제조)를 이용하여 측정하였다.(2) Pore volume: Measured using AUTOSORB iQ series (manufactured by Quantachrome) in accordance with ASTM D4641.

(3) 비표면적: 상술한 BET(Brunauer-Emmett-Teller) 식 1에 따라, BELSORP-mino II(BEL Japan사 제조)를 이용하여 액체 질소 온도 하(77K)에서의 질소가스 흡착량으로 측정하였다.(3) Specific surface area: According to the above-mentioned BET (Brunauer-Emmett-Teller) Equation 1, it was measured by nitrogen gas adsorption amount under liquid nitrogen temperature (77K) using BELSORP-mino II (manufactured by BEL Japan). .

(4) 수분 함량: 상온에서 30℃/분당 속도로 950℃까지 가열하는 조건으로 열중량분석기(기기명 TGA 550, TA instrument 사 제조]를 이용하여 질량 변화를 측정하였다.(4) Moisture content: Mass change was measured using a thermogravimetric analyzer (equipment name: TGA 550, manufactured by TA instrument) under conditions of heating from room temperature to 950 ° C at a rate of 30 ° C / min.

실리카 담체silica carrier 소성온도
(℃)
firing temperature
(℃)
소성시간
(hr)
firing time
(hr)
평균 입경
(㎛)
average particle diameter
(μm)
기공 부피
(ml/g)
pore volume
(ml/g)
비표면적
(m2/g)
specific surface area
(m 2 /g)
수분 함량
(%)
water content
(%)
실리카 1a-250 Silica 1a-250 250250 1212 3030 1.631.63 310310 2.62.6 실리카 1a-650 Silica 1a-650 650650 1212 3030 1.631.63 310310 0.70.7 실리카 1b-250 Silica 1b-250 250250 1212 24.124.1 1.321.32 299299 2.92.9 실리카 1b-650 Silica 1b-650 650650 1212 24.124.1 1.321.32 299299 0.90.9 실리카 1c-250 Silica 1c-250 250250 1212 28.328.3 1.581.58 302302 3.13.1 실리카 1c-650 Silica 1c-650 650650 1212 28.328.3 1.581.58 302302 0.60.6 실리카 2-250 Silica 2-250 250250 1212 3434 1.541.54 317317 3.33.3 실리카 2-650 Silica 2-650 650650 1212 3434 1.541.54 317317 0.90.9 실리카 3-250 Silica 3-250 250250 1212 40.940.9 1.411.41 314314 2.82.8 실리카 3-650 Silica 3-650 650650 1212 40.940.9 1.411.41 314314 0.60.6 실리카 1d-250 Silica 1d-250 250250 1212 19.119.1 1.691.69 283283 3.13.1 실리카 1d-650 Silica 1d-650 650650 1212 19.119.1 1.691.69 283283 0.80.8

<< 실시예Example : : 메탈로센metallocene 담지 촉매의 제조> Preparation of Supported Catalyst>

실시예Example 1 One

다음과 같은 방법으로 실리카에 메틸알루미녹산을 담지한 이후에 상기 제조예 1에서 수득된 메탈로센 화합물 1을 담지하여 담지 촉매를 제조하였다. A supported catalyst was prepared by supporting the metallocene compound 1 obtained in Preparation Example 1 after supporting methylaluminoxane on silica in the following manner.

먼저, 상기 제조예 3에서 제조한 실리카 담체 1a-650(3 g)을 아르곤 하에 250mL의 쉬링크 플라스크(Schlenk flask)에 넣고 메틸알루미녹산(MAO, 27 mmol)을 상온에서 천천히 주입하여 90℃에서 18시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후, 상온으로 식히고 15분 동안 방치한 후 상층부의 용매를 제거하였다. 톨루엔(25mL)를 넣고 3분 동안 교반하고 10분 동안 방치한 후 상층부의 용매를 제거하였다. 상기 제조예 1에서 수득된 메탈로센 화합물(210 μmol)을 톨루엔(20mL)에 녹인 후, 위 플라스크에 캐뉼라(cannula)를 이용하여 투입하고 톨루엔(5mL)으로 세척하였다. 50℃에서 5시간 동안 교반한 후, 상온으로 식히고 15분 동안 방치한 후 상층부의 용매를 제거하였다. 톨루엔 (25mL)을 넣고 3분 동안 교반하고 10분 동안 방치한 후 상층부의 용매를 제거하는 것을 2 회 진행하였다. 동일한 방법으로 헥산(25mL)을 넣고 1분 동안 교반하고 20분 동안 방치한 후 상층부의 용매를 제거하고 밤새 건조하였다. 추가적으로 45℃ 에서 4시간 동안 진공 건조하여, 메탈로센 담지 촉매를 제조하였다.First, the silica carrier 1a-650 (3 g) prepared in Preparation Example 3 was placed in a 250 mL Schlenk flask under argon, and methylaluminoxane (MAO, 27 mmol) was slowly injected at room temperature to 90 ° C. Stir for 18 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, allowed to stand for 15 minutes, and then the solvent in the upper layer was removed. After adding toluene (25mL), stirring for 3 minutes and leaving it for 10 minutes, the solvent in the upper layer was removed. After dissolving the metallocene compound (210 μmol) obtained in Preparation Example 1 in toluene (20mL), it was added to the flask using a cannula and washed with toluene (5mL). After stirring at 50° C. for 5 hours, cooling to room temperature and leaving it for 15 minutes, the solvent in the upper layer was removed. Toluene (25mL) was added, stirred for 3 minutes, allowed to stand for 10 minutes, and then the solvent in the upper layer was removed twice. In the same manner, hexane (25 mL) was added, stirred for 1 minute, left for 20 minutes, and then the solvent in the upper layer was removed and dried overnight. Additionally, vacuum drying was performed at 45° C. for 4 hours to prepare a supported metallocene catalyst.

실시예Example 2 및 3 2 and 3

상기 실시예 1에서 사용된 실리카 담체 1a-650 대신 각각 실리카 담체 1b-650 및 1c-650을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 메탈로센 담지 촉매를 제조하였다. A supported metallocene catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that silica carriers 1b-650 and 1c-650 were used instead of the silica carrier 1a-650 used in Example 1.

비교예comparative example 1 내지 15 1 to 15

상기 실시예 1의 메탈로센 화합물 및 실리카 담체 대신 각각 하기 표 2에 기재된 메탈로센 화합물 및 실리카 담체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 메탈로센 담지 촉매를 제조하였다.A supported metallocene catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that the metallocene compounds and silica carriers listed in Table 2 were used instead of the metallocene compound and silica carrier of Example 1, respectively. .

<< 실험예Experimental example >>

폴리프로필렌의 제조 Manufacture of polypropylene

2L 스테인레스 반응기를 65℃에서 진공건조한 후 냉각하고, 실온에서 트리에틸알루미늄 3.0mmol을 넣고, 수소를 프로필렌 대비 337ppm 넣고, 770g의 프로필렌을 순차적으로 투입하였다. A 2L stainless reactor was vacuum-dried at 65° C. and then cooled, 3.0 mmol of triethylaluminum was added at room temperature, hydrogen was added at an amount of 337 ppm compared to propylene, and 770 g of propylene was sequentially added.

이후 10분 동안 교반한 후, 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 각각의 메탈로센 담지 촉매 0.030g을 TMA 처방된 헥산 20mL에 녹여 질소 압력으로 반응기에 투입하였다. 이후 반응기 온도를 70℃까지 서서히 승온한 후 337ppm 수소 투입량 및 35kg/cm2 압력 조건 하에서 1시간 동안 중합하여, 폴리프로필렌을 제조하였다. 반응 종료후 미반응된 프로필렌은 벤트하였다.After stirring for 10 minutes, 0.030 g of each supported metallocene catalyst prepared in Examples and Comparative Examples was dissolved in 20 mL of TMA-prescribed hexane and introduced into the reactor under nitrogen pressure. Thereafter, the temperature of the reactor was gradually raised to 70° C., and polymerization was performed for 1 hour under conditions of 337 ppm hydrogen input and 35 kg/cm 2 pressure to prepare polypropylene. After completion of the reaction, unreacted propylene was vented.

폴리프로필렌의 물성 측정Measurement of physical properties of polypropylene

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 메탈로센 담지 촉매를 이용하여 제조한 폴리프로필렌의 벌크밀도 및 용융지수, 제조 공정에서의 촉매활성에 대하여, 각각 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The bulk density and melt index of the polypropylene prepared using the metallocene-supported catalyst prepared in the above Examples and Comparative Examples, and the catalytic activity in the manufacturing process were measured by the following methods, respectively, and the results are shown in the table below. 2.

(1) 촉매 활성: 단위 시간(h)을 기준으로 사용된 촉매 함량(촉매의 mmol 및 g)당 생성된 중합체의 무게(kg PP)의 비로 계산하였다.(1) Catalyst activity: calculated as the ratio of the weight of the polymer produced (kg PP) per catalyst content (mmol and g of catalyst) used per unit time (h).

(2) 벌크밀도: 1cm3의 부피로 파여진 컵을 저울에 올려, 0점을 맞추었다. 생성된 중합체를 50 ml 비커에 담은 후, 고루 섞어준 다음 1cm3 부피의 컵에 쏟아 붓고, 자로 컵 위를 한번 쓸어서 폴리프로필렌이 평평하게끔 해준 뒤, 무게를 측정하였다. 측정된 무게로 벌크 밀도를 측정하였다. (2) Bulk density: A cup dug with a volume of 1 cm 3 was placed on a scale and set to 0. After putting the resulting polymer in a 50 ml beaker, mixing it evenly, pouring it into a cup having a volume of 1 cm 3 , sweeping the cup once with a ruler to flatten the polypropylene, and then measuring the weight. The bulk density was measured by the measured weight.

(3) 용융지수(MFR, 2.16 kg): ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16 kg 하중으로 측정하였으며, 10분 동안 용융되어 나온 중합체의 무게(g)로 나타내었다. (3) Melt index (MFR, 2.16 kg): Measured under a load of 2.16 kg at 230° C. according to ASTM D1238, and expressed as the weight (g) of the polymer melted for 10 minutes.

실리카
담체
silica
carrier
(촉매)
메탈로센
화합물
(catalyst)
metallocene
compound
촉매량*1
(μmol)
Catalytic amount *1
(μmol)
조촉매량*1
(mmol)
Cocatalyst amount *1
(mmol)
촉매활성
(kg PP/g Cat.hr)
catalytic activity
(kg PP/g Cat.hr)
벌크밀도
(g/cm3)
bulk density
(g/cm 3 )
용융지수
(g/10min)
melt index
(g/10min)
실시예 1Example 1 실리카
1a-650
silica
1a-650
화합물 1compound 1 7070 99 12.112.1 0.470.47 5.15.1
실시예 2Example 2 실리카 1b-650 Silica 1b-650 화합물 1compound 1 7070 99 12.512.5 0.440.44 77 실시예 3Example 3 실리카 1c-650 Silica 1c-650 화합물 1compound 1 7070 99 11.911.9 0.470.47 8.88.8 비교예 1Comparative Example 1 실리카 1a-250 Silica 1a-250 화합물 1compound 1 7070 99 10.910.9 0.390.39 3.43.4 비교예 2Comparative Example 2 실리카 1b-250 Silica 1b-250 화합물 1compound 1 7070 99 10.210.2 0.390.39 5.15.1 비교예 3Comparative Example 3 실리카 1c-250 Silica 1c-250 화합물 1compound 1 7070 99 10.110.1 0.380.38 4.94.9 비교예 4Comparative Example 4 실리카 1a-250Silica 1a-250 화합물 Acompound A 7070 99 9.19.1 0.380.38 99 비교예 5Comparative Example 5 실리카 1a-650Silica 1a-650 화합물 Acompound A 7070 99 10.210.2 0.370.37 8.18.1 비교예 6Comparative Example 6 실리카 2-250 Silica 2-250 화합물 1compound 1 7070 99 77 0.370.37 1010 비교예 7Comparative Example 7 실리카 2-650 Silica 2-650 화합물 1compound 1 7070 99 9.99.9 0.380.38 77 비교예 8Comparative Example 8 실리카 2-250 Silica 2-250 화합물 Acompound A 7070 99 8.98.9 0.380.38 1212 비교예 9Comparative Example 9 실리카 2-650 Silica 2-650 화합물 Acompound A 7070 99 10.110.1 0.390.39 1414 비교예 10Comparative Example 10 실리카 3-250 Silica 3-250 화합물 1compound 1 7070 99 8.18.1 0.340.34 1717 비교예 11Comparative Example 11 실리카 3-650 Silica 3-650 화합물 1compound 1 7070 99 10.510.5 0.320.32 2020 비교예 12Comparative Example 12 실리카 3-250 Silica 3-250 화합물 Acompound A 7070 99 8.78.7 0.330.33 9.39.3 비교예 13Comparative Example 13 실리카 3-650 Silica 3-650 화합물 Acompound A 7070 99 10.910.9 0.340.34 8.18.1 비교예 14Comparative Example 14 실리카 1d-650 Silica 1d-650 화합물 1compound 1 7070 99 10.110.1 0.320.32 10.510.5 비교예 15Comparative Example 15 실리카 1d-250 Silica 1d-250 화합물 1compound 1 7070 99 9.99.9 0.310.31 12.112.1

*1) 상기 표 1에서의 촉매량 및 조촉매량의 함량은 실리카 담체 1 g에 대한 함량임*1) The amounts of catalysts and cocatalysts in Table 1 are based on 1 g of silica carrier.

상기 표 2를 참조하면, 실시예에 따른 메탈로센 담지 촉매를 사용하여 프로필렌을 중합하는 경우, 비교예에 따른 메탈로센 담지 촉매를 사용하여 프로필렌을 중합하는 경우에 비하여. 현저히 향상된 촉매 활성을 나타내면서 동시에 증가된 벌크밀도를 갖는 폴리프로필렌의 제조가 가능함을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, in the case of polymerizing propylene using the supported metallocene catalyst according to Examples, compared to the case of polymerizing propylene using the supported metallocene catalyst according to Comparative Example. It can be seen that it is possible to produce polypropylene having significantly improved catalytic activity and simultaneously increased bulk density.

Claims (11)

하기 화학식 1로 표시되는 메탈로센 화합물; 및
평균 입경이 20 ㎛ 내지 30 ㎛이고, 수분 함량이 1.0% 미만인 실리카 담체를 포함하는, 메탈로센 담지 촉매:
[화학식 1]
Figure 112018121512207-pat00007

상기 화학식 1에서,
A는 탄소, 실리콘, 또는 게르마늄이고,
X는 각각 독립적으로, 할로겐 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고,
R1 내지 R5는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.
A metallocene compound represented by Formula 1 below; and
A supported metallocene catalyst comprising a silica carrier having an average particle diameter of 20 μm to 30 μm and a water content of less than 1.0%:
[Formula 1]
Figure 112018121512207-pat00007

In Formula 1,
A is carbon, silicon, or germanium;
X is each independently a halogen or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
R 1 to R 5 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서,
A는 실리콘이고,
X는 할로겐이고,
R1 내지 R5는 각각 독립적으로, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸 또는 tert-부틸인, 메탈로센 담지 촉매.
According to claim 1,
In Formula 1,
A is silicon;
X is a halogen;
R 1 to R 5 are each independently methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl or tert-butyl, a supported metallocene catalyst.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 메탈로센 화합물은 하기로 표시되는, 메탈로센 담지 촉매:
Figure 112018121512207-pat00008
.
According to claim 1,
The metallocene compound represented by Formula 1 is a supported metallocene catalyst represented by:
Figure 112018121512207-pat00008
.
제1항에 있어서,
상기 실리카 담체는 500℃ 내지 800℃의 온도에서 소성된 것인, 메탈로센 담지 촉매.
According to claim 1,
The silica carrier is calcined at a temperature of 500 ℃ to 800 ℃, the supported metallocene catalyst.
제1항에 있어서,
상기 실리카 담체는 BET 비표면적이 270 내지 320 ㎡/g인, 메탈로센 담지 촉매.
According to claim 1,
The silica carrier has a BET specific surface area of 270 to 320 m 2 / g, a metallocene supported catalyst.
제1항에 있어서,
상기 메탈로센 화합물의 담지량은 상기 실리카 담체 1 g에 대하여 0.05 내지 0.09 mmol인, 메탈로센 담지 촉매.
According to claim 1,
The supported amount of the metallocene compound is 0.05 to 0.09 mmol based on 1 g of the silica carrier, the supported metallocene catalyst.
제1항에 있어서,
하기 화학식 2, 화학식 3, 또는 화학식 4으로 표시되는 화합물 중 1종 이상의 조촉매 화합물을 더 포함하는, 메탈로센 담지 촉매:
[화학식 2]
-[Al(R6)-O]m-
상기 화학식 2에서,
R6은 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 할로겐; 탄소수 1 내지 20의 탄화수소; 또는 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 20의 탄화수소이고;
m은 2 이상의 정수이며;
[화학식 3]
J(R7)3
상기 화학식 3에서,
R7은 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 할로겐; 탄소수 1 내지 20의 탄화수소; 또는 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 20의 탄화수소이고;
J는 알루미늄 또는 보론이며;
[화학식 4]
[E-H]+[ZA'4]- 또는 [E]+[ZA'4]-
상기 화학식 4에서,
E는 중성 또는 양이온성 루이스 산이고;
H는 수소 원자이며;
Z는 13족 원소이고;
A'는 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 1 이상의 수소 원자가 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 탄화수소, 알콕시 또는 페녹시로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.
According to claim 1,
A supported metallocene catalyst further comprising at least one cocatalyst compound among the compounds represented by Formula 2, Formula 3, or Formula 4:
[Formula 2]
-[Al(R 6 )-O] m -
In Formula 2,
R 6 may be the same as or different from each other, and each independently halogen; hydrocarbons of 1 to 20 carbon atoms; or a halogen-substituted hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms;
m is an integer of 2 or greater;
[Formula 3]
J(R 7 ) 3
In Formula 3,
R 7 may be the same as or different from each other, and each independently halogen; hydrocarbons of 1 to 20 carbon atoms; or a halogen-substituted hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms;
J is aluminum or boron;
[Formula 4]
[EH] + [ZA' 4 ] - or [E] + [ZA' 4 ] -
In Formula 4,
E is a neutral or cationic Lewis acid;
H is a hydrogen atom;
Z is a Group 13 element;
A' may be the same as or different from each other, and each independently represents an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms in which one or more hydrogen atoms are unsubstituted or substituted with halogen, hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy or phenoxy. am.
제7항에 있어서,
상기 메탈로센 화합물 대 상기 조촉매 화합물의 몰비는 1:10 내지 1:130인, 메탈로센 담지 촉매.
According to claim 7,
The molar ratio of the metallocene compound to the cocatalyst compound is 1:10 to 1:130, the supported metallocene catalyst.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 메탈로센 담지 촉매의 존재 하에, 프로필렌을 중합시켜 폴리프로필렌을 제조하는 단계를 포함하는, 폴리프로필렌의 제조 방법.
A method for producing polypropylene, comprising the step of preparing polypropylene by polymerizing propylene in the presence of the supported metallocene catalyst of any one of claims 1 to 8.
제9항에 있어서,
상기 프로필렌의 중합은 25 내지 500℃의 온도 및 1 내지 100 kgf/cm2의 압력 하에서 1 내지 24 시간 동안 반응시켜 수행하는, 폴리프로필렌의 제조 방법.
According to claim 9,
The polymerization of the propylene is carried out by reacting for 1 to 24 hours at a temperature of 25 to 500 ° C. and a pressure of 1 to 100 kgf / cm 2 A method for producing polypropylene.
제9항에 있어서,
상기 제조된 폴리프로필렌은 벌크 밀도(bulk density)가 0.40 g/cm3 내지 0.60 g/cm3인, 폴리프로필렌의 제조 방법.
According to claim 9,
The prepared polypropylene has a bulk density of 0.40 g/cm 3 to 0.60 g/cm 3 .
KR1020180154715A 2018-12-04 2018-12-04 Metallocene supported catalyst and method for preparing polypropylene using the same KR102518938B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180154715A KR102518938B1 (en) 2018-12-04 2018-12-04 Metallocene supported catalyst and method for preparing polypropylene using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180154715A KR102518938B1 (en) 2018-12-04 2018-12-04 Metallocene supported catalyst and method for preparing polypropylene using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200067644A KR20200067644A (en) 2020-06-12
KR102518938B1 true KR102518938B1 (en) 2023-04-05

Family

ID=71088464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180154715A KR102518938B1 (en) 2018-12-04 2018-12-04 Metallocene supported catalyst and method for preparing polypropylene using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102518938B1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101610879B1 (en) * 2013-06-18 2016-04-08 주식회사 엘지화학 A silica support and preparation method of metallocene catalyst using the same
KR101653356B1 (en) * 2014-10-17 2016-09-01 주식회사 엘지화학 Metallocene catalyst for preparing polyolefin with high molecular weight
KR101734427B1 (en) * 2014-12-08 2017-05-11 주식회사 엘지화학 Supported catalyst and method for preparing of olefin based polymer using the same
KR102225972B1 (en) * 2016-12-06 2021-03-09 주식회사 엘지화학 Process for preparing polypropylene

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200067644A (en) 2020-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102064411B1 (en) Metallocene supported catalyst and method for preparing polypropylene using the same
JP7226892B2 (en) TRANSITION METAL COMPOUND AND CATALYST COMPOSITION CONTAINING THE SAME
KR101768193B1 (en) Metallocene supported catalyst and method for preparing polyolefin using the same
JP6681462B2 (en) Hybrid supported catalyst system for ethylene slurry polymerization and method for producing ethylene polymer using the same
KR102073253B1 (en) Supported hybrid metallocene catalyst and method for preparing polyolefin using the same
KR101760494B1 (en) Metallocene supported catalyst and method for preparing polyolefin using the same
KR101737568B1 (en) Supported hybrid catalyst and method for preparing of olefin based polymer using the same
WO2016122017A1 (en) Metallocene compound, catalyst composition comprising same, and method for preparing olefin-based polymer using same
KR101725349B1 (en) Supported hybrid catalyst and method for preparing olefin polymer using the same
KR20180043680A (en) Ethylene/alpha-olefin copolymer having excellent environmental stress crack resistance
KR102060639B1 (en) Transition metal compound, catalyst composition comprising the same, and method for preparing polyolefin using the same
CN113316583B (en) Transition metal compound, catalyst composition, and method for preparing polypropylene using same
KR102431269B1 (en) Novel transition metal compound and method for preparing polypropylene with the same
KR102343937B1 (en) Metallocene supported catalyst and method for preparing polypropylene using the same
WO2018105852A1 (en) Hybrid support catalyst
KR101723488B1 (en) Method for preparing polypropylene and polypropylene prepared therefrom
KR102518938B1 (en) Metallocene supported catalyst and method for preparing polypropylene using the same
KR102412129B1 (en) Method for preparing homopolypropylene
KR102550083B1 (en) Supported hybrid catalyst and method for preparing polypropylene using the same
KR102022686B1 (en) Metallocene compounds, catalyst compositions comprising the same, and method for preparing olefin polymers using the same
KR102157787B1 (en) Metallocene supported catalyst and method for preparing polypropylene using the same
KR101365884B1 (en) Tandem catalyst system comprising transition metal compound for alpha-olefin synthesis, and preparation method for polyethylene using the system
KR102035310B1 (en) Catalyst system and process for preparing polyolefins
KR20190001918A (en) Novel ligand compound and transition metal compound comprising the same
KR102624685B1 (en) Transition metal compound, catalyst composition and method for preparing polypropylene using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant