KR102578777B1 - Polyethylene and its chlorinated polyethylene - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 폴리에틸렌은, 분자 구조내 높은 중고분자 영역을 구현하여, 염화 가공 시 탈산, 탈수 및 건조 공정을 용이하게 하고, 염화 온도 상향을 가능하게 함으로써 염화 생산성을 높일 수 있으며, 이를 클로린과 반응시켜 염소화 생산성 및 열안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있다. Polyethylene according to the present invention realizes a high middle molecular region in the molecular structure, facilitates deoxidation, dehydration, and drying processes during chlorination processing, and increases chlorination productivity by enabling an increase in chlorination temperature, which reacts with chlorine. By doing this, chlorinated polyethylene with excellent chlorination productivity and thermal stability can be produced.

Description

폴리에틸렌 및 이의 염소화 폴리에틸렌 {POLYETHYLENE AND ITS CHLORINATED POLYETHYLENE}Polyethylene and its chlorinated polyethylene {POLYETHYLENE AND ITS CHLORINATED POLYETHYLENE}

본 발명은 분자 구조내 높은 중고분자 영역을 구현하여, 염화 가공 시 탈산, 탈수 및 건조 공정을 용이하게 하고, 염화 온도 상향을 가능하게 함으로써 염화 생산성을 높일 수 있는 폴리에틸렌 및 이의 염소화 폴리에틸렌에 관한 것이다. The present invention relates to polyethylene and its chlorinated polyethylene, which can increase chlorination productivity by implementing a high middle molecular region in the molecular structure, facilitating deoxidation, dehydration, and drying processes during chlorination processing, and enabling an increase in chlorination temperature.

폴리에틸렌과 클로린을 반응시켜 제조되는 염소화 폴리에틸렌(CPE, Chlorinated Polyethylene)은, 폴리에틸렌에 비하여 물리적 및 기계적 특성이 보다 개선되는 것으로 알려져 있으며, 특히 가혹한 외부 환경에서도 견딜 수 있기 때문에, 각종 용기, 섬유, 파이프 등 패킹 재료와 전열 재료로 사용된다. Chlorinated polyethylene (CPE, Chlorinated Polyethylene), manufactured by reacting polyethylene and chlorine, is known to have improved physical and mechanical properties compared to polyethylene, and can withstand particularly harsh external environments, making it suitable for use in various containers, fibers, pipes, etc. It is used as a packing material and electric heating material.

염소화 폴리에틸렌은 일반적으로 폴리에틸렌을 현탁액 상태로 만든 다음 클로린과 반응시켜 제조하거나, 폴리에틸렌을 HCl 수용액에 넣고 클로린과 반응시켜 폴리에틸렌의 수소를 염소로 치환하여 제조한다. 이렇게 폴리에틸렌을 염소화(chlorination)하는 과정을 통해 CPE는 고무와 같은 성질을 띠게 된다. Chlorinated polyethylene is generally manufactured by putting polyethylene in a suspension and reacting it with chlorine, or by placing polyethylene in an aqueous HCl solution and reacting it with chlorine to replace the hydrogen in polyethylene with chlorine. Through this process of chlorination of polyethylene, CPE acquires rubber-like properties.

염소화 폴리에틸렌의 특성을 충분히 발현하기 위해서는 폴리에틸렌에 균일하게 염소가 치환되어야 하는데, 이는 클로린과 반응하는 폴리에틸렌의 특성에 영향을 받는다. 특히, CPE(Chlorinated Polyethylene) 등의 염소화 폴리에틸렌은 무기물 첨가제 및 가교제와 컴파운딩을 통해 전선 및 케이블 등의 용도로 많이 사용되는데, 염소화 폴리에틸렌의 물성에 따라 컴파운드의 강도 등이 달라진다.In order to fully express the properties of chlorinated polyethylene, chlorine must be uniformly substituted in polyethylene, which is affected by the properties of polyethylene that reacts with chlorine. In particular, chlorinated polyethylene such as CPE (Chlorinated Polyethylene) is widely used for wires and cables through compounding with inorganic additives and crosslinking agents, and the strength of the compound varies depending on the physical properties of chlorinated polyethylene.

또한, 염소화 폴리에틸렌은 일반적으로 폴리에틸렌을 현탁액 상태에서 클로린과 반응시켜 제조하거나, 폴리에틸렌을 HCl 수용액에서 클로린과 반응시켜 제조할 수 있다. 구체적으로, CPE 생산시 염화, 탈산, 탈수, 건조의 과정을 거치게 되는데, 폴리에틸렌의 결정 구조가 안정적으로 유지되지 못할 경우 고온의 염화 반응을 거치면서 결정 구조가 무너지고 폴리에틸렌 입자의 공극(pore)이 막힐 수 있다. 탈산 이후 과정에서는 폴리에틸렌 입자 내 잔류 HCl을 제거하기 위해 물을 이용한 세척이 필요한데 공극(pore)이 막혀있을 경우 탈산 시간 지연에 따른 전체 생산 시간이 지연되어 염화 생산성이 저하된다. 특히, 염화 공정 내에서 승온에 따라 폴리에틸렌 사슬이 용융 되는 현상이 심해질 수록 입자들이 서로 녹아 붙어 한 덩어리가 되는 블록킹(blocking)이 발생하고, 스웰링(swelling)되면서 내부에 물이 갇혀 염화 후 건조 시간이 오래 걸리게 된다. 이러한 현상에 의해 CPE 업체의 CPE의 생산성은 염화 단계에서 수세 및 건조 시간과 효율이 좋을수록 우수한 것으로 알려져 있다.Additionally, chlorinated polyethylene can generally be manufactured by reacting polyethylene with chlorine in a suspension state, or by reacting polyethylene with chlorine in an aqueous HCl solution. Specifically, when producing CPE, it goes through the processes of chlorination, deoxidation, dehydration, and drying. If the crystal structure of polyethylene is not maintained stably, the crystal structure collapses through a high-temperature chlorination reaction and the pores of the polyethylene particles form. It can get clogged. In the process after deoxidation, washing with water is required to remove residual HCl in the polyethylene particles, but if the pores are clogged, the overall production time is delayed due to the delay in deoxidation time, which reduces chlorination productivity. In particular, as the melting of the polyethylene chain becomes more severe as the temperature rises within the chlorination process, blocking occurs where the particles melt together and form a lump, and as swelling occurs, water is trapped inside, which increases the drying time after chlorination. This will take a long time. Due to this phenomenon, it is known that the productivity of a CPE company's CPE is superior as the washing and drying time and efficiency in the chlorination stage are improved.

이에 따라, 전선 및 케이블 등의 용도로 컴파운딩시 우수한 강도 및 압출시 가공성 향상을 위하여 염소화 폴리에틸렌의 최적화된 물성 확보가 필요하고, 이와 함께 염소화 공정에서 생산성 향상을 위하여 중고분자 영역이 많은 분자 구조를 가지는 폴리에틸렌을 제조할 수 있는 기술의 개발이 계속적으로 요구되고 있다. Accordingly, it is necessary to secure optimized physical properties of chlorinated polyethylene in order to improve its excellent strength when compounding for wires and cables and to improve processability when extruding. In addition, to improve productivity in the chlorination process, it is necessary to develop a molecular structure with many middle molecular regions. There is a continued need for the development of technology to produce polyethylene.

본 발명은 분자 구조내 높은 중고분자 영역을 구현하여, 우수한 강도 및 압출시 가공성을 향상시킨 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있는 폴리에틸렌 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 한다. The present invention seeks to provide polyethylene and a method for producing the same, which can produce chlorinated polyethylene with excellent strength and improved processability during extrusion by realizing a high middle molecular region in the molecular structure.

또한, 본 발명은 상기 폴리에틸렌과 클로린을 반응시켜 제조되는 염소화 폴리에틸렌 및 이를 포함하는 PVC 조성물을 제공하고자 한다.In addition, the present invention seeks to provide chlorinated polyethylene prepared by reacting the polyethylene with chlorine and a PVC composition containing the same.

발명의 일 구현예에 따르면, 용융 지수 MI5(190 oC, 5 kg 하중에서 측정)가 0.55 g/10min 이하이고, 용융 지수 MI21.6(190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정)가 6 g/10min 이하이고, 주파수(frequency, ω) 0.05 rad/s에서 측정한 복소 점도(η*(ω0.05), complex viscosity)가 68000 Paㆍs 이상이고, 주파수(frequency, ω) 500 rad/s에서 측정한 복소 점도(η*(ω500), complex viscosity)가 900 Paㆍs 내지 1600 Paㆍs인 폴리에틸렌이 제공된다. According to one embodiment of the invention, the melt index MI 5 (measured at 190 o C, at a load of 5 kg) is less than or equal to 0.55 g/10 min, and the melt index MI 21.6 (measured at 190 o C, at a load of 21.6 kg) is less than or equal to 6 g/10 min. It is 10min or less, and the complex viscosity (η*(ω0.05), complex viscosity) measured at a frequency (ω) of 0.05 rad/s is more than 68000 Pa·s, and at a frequency (ω) of 500 rad/s. Polyethylene having a measured complex viscosity (η*(ω500), complex viscosity) of 900 Pa·s to 1600 Pa·s is provided.

또한, 본 발명은 상기 폴리에틸렌을 제조하는 방법을 제공한다. Additionally, the present invention provides a method for producing the polyethylene.

또한, 본 발명은 상기 폴리에틸렌과 클로린을 반응시켜 제조되는 염소화 폴리에틸렌을 제공한다. Additionally, the present invention provides chlorinated polyethylene produced by reacting the polyethylene with chlorine.

또한, 본 발명은 상기 염소화 폴리에틸렌 및 염화비닐 중합체(PVC)를 포함하는, PVC 조성물을 제공한다. Additionally, the present invention provides a PVC composition comprising the chlorinated polyethylene and vinyl chloride polymer (PVC).

본 발명에 따른 폴리에틸렌은, 분자 구조내 높은 중고분자 영역을 구현하여, 이를 클로린과 반응시켜 염소화 생산성 및 열안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있다.The polyethylene according to the present invention has a high middle molecular region in the molecular structure, and can be reacted with chlorine to produce chlorinated polyethylene with excellent chlorination productivity and thermal stability.

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

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.Additionally, the terminology used herein is only used to describe exemplary embodiments and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise,” “comprise,” or “have” are intended to designate the presence of implemented features, numbers, steps, components, or a combination thereof, and are intended to indicate the presence of one or more other features or It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, components, or combinations thereof.

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 be subject to various changes and can take various forms, specific embodiments will be illustrated and described in detail below. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

발명의 일 구현예에 따르면, 중고분자 영역이 높은 분자 구조를 구현하여, 우수한 강도와 함께 압출시 가공성을 향상시킨 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있는 폴리에틸렌이 제공된다. According to one embodiment of the invention, polyethylene is provided that can produce chlorinated polyethylene with excellent strength and improved processability during extrusion by implementing a molecular structure with a high middle molecular region.

상기 폴리에틸렌은, 용융 지수 MI5(190 oC, 5 kg 하중에서 측정)가 0.55 g/10min 이하이고, 용융 지수 MI21.6(190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정)가 6 g/10min 이하이고, 주파수(frequency, ω) 0.05 rad/s에서 측정한 복소 점도(η*(ω0.05), complex viscosity)가 68000 Paㆍs 이상이고, 주파수(frequency, ω) 500 rad/s에서 측정한 복소 점도(η*(ω500), complex viscosity)가 900 Paㆍs 내지 1600 Paㆍs인 것을 특징으로 한다. The polyethylene has a melt index MI 5 (measured at 190 o C, 5 kg load) of 0.55 g/10 min or less, and a melt index MI 21.6 (measured at 190 o C, 21.6 kg load) of 6 g/10 min or less, Complex viscosity (η*(ω0.05), complex viscosity) measured at frequency (ω) 0.05 rad/s is more than 68000 Pa·s, and complex viscosity measured at frequency (ω) 500 rad/s (η*(ω500), complex viscosity) is characterized in that it is 900 Pa·s to 1600 Pa·s.

일반적으로 염소화 폴리에틸렌은, 폴리에틸렌과 클로린을 반응시켜 제조되는 것으로, 폴리에틸렌의 수소 일부가 염소로 치환된 것을 의미한다. 폴리에틸렌의 수소가 염소로 치환되면, 수소와 염소의 원자 체적이 다르기 때문에 폴리에틸렌의 특성이 변하게 되는데, 예를 들어, 염소화 생산성 및 열안정성이 보다 증가하게 된다. 특히, 염소화 폴리에틸렌 입자의 전체 크기가 작고 균일할수록 염소가 폴리에틸렌 입자의 중심까지 침투하기 쉽기 때문에 입자 내 염소 치환도가 균일하여 우수한 물성을 나타낼 수 있으며, 이를 위하여 본 발명에 따른 폴리에틸렌은 분자 구조내 중고분자 영역이 높아 우수한 강도와 함께 압출시 가공성을 향상시킨 염소화 폴리에틸렌을 제공할 수 있다. In general, chlorinated polyethylene is manufactured by reacting polyethylene with chlorine, meaning that some of the hydrogen in polyethylene is replaced with chlorine. When hydrogen in polyethylene is replaced with chlorine, the properties of polyethylene change because the atomic volumes of hydrogen and chlorine are different. For example, chlorination productivity and thermal stability increase. In particular, the smaller and more uniform the overall size of the chlorinated polyethylene particles are, the easier it is for chlorine to penetrate into the center of the polyethylene particles, so the degree of chlorine substitution within the particles is uniform and can exhibit excellent physical properties. To this end, the polyethylene according to the present invention has a high and medium concentration in the molecular structure. It is possible to provide chlorinated polyethylene with excellent strength and improved processability during extrusion due to its high molecular area.

본 발명의 폴리에틸렌은 분자 구조내 중고분자 영역이 높아, 용융 지수 MI5(190 oC, 5 kg 하중에서 측정) 및 MI21.6(190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정)를 최적화함과 동시에, 저주파 영역에서 복소 점도는 최대화하고, 고주파 영역에서 복소 점도는 최적 범위를 유지하는 것이 특징이다. 이로써, 폴리에틸렌의 중고분자 함량이 증가하며 염소화 생산성 및 열안정성, 기계적 물성이 모두 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있다. The polyethylene of the present invention has a high middle molecular region in the molecular structure, optimizing the melt index MI 5 (measured at 190 o C, 5 kg load) and MI 21.6 (measured at 190 o C, 21.6 kg load), and at the same time, low frequency It is characterized by maximizing the complex viscosity in this region and maintaining the optimal range of complex viscosity in the high frequency region. As a result, the heavy molecular content of polyethylene increases, and chlorinated polyethylene with excellent chlorination productivity, thermal stability, and mechanical properties can be manufactured.

본 발명에 따른 폴리에틸렌은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)일 수 있으며, 예컨대, 에틸렌 호모 중합체일 수 있다. The polyethylene according to the present invention may be high-density polyethylene (HDPE), for example, an ethylene homopolymer.

상기 폴리에틸렌은, 상술한 바와 같이 ASTM D 1238의 방법으로 온도 190 oC 및 하중 5 kg의 조건 하에서 측정된 용융 지수 MI5가 약 0.55 g/10min 이하 또는 약 0.1 g/10min 내지 약 0.55 g/10min일 수 있으며, 혹은 약 0.4 g/10min 이하 또는 약 0.1 g/10min 내지 약 0.4 g/10min, 혹은 약 0.35 g/10min 이하 또는 약 0.21 g/10min 내지 약 0.35 g/10min일 수 있다. 또한, 상기 5 kg의 조건 하에서 측정된 용융 지수 MI5와 함께, 21.6 kg의 조건 하에서 측정된 고하중 용융 지수 MI21.6가 약 6 g/10min 이하 또는 약 2.2 g/10min 내지 약 6 g/10min일 수 있으며, 혹은 약 5.8 g/10min 이하 또는 약 2.5 g/10min 내지 약 5.8 g/10min, 혹은 약 5.5 g/10min 이하 또는 약 2.8 g/10min 내지 약 5.5 g/10min일 수 있다. 이러한 용융 지수 MI5 및 MI21.6 중 어느 하나라도 너무 높을 경우에 저분자 함량이 많아져 염화 공정 시 저분자가 고온에서 녹아 덩어리가 형성되는 등 입자의 형태 변화가 많아져 열안정성이 떨어지게 된다. 이에, 상기 용융 지수 MI5 및 MI21.6은 우수한 열안정성을 구현하는 측면에서 각각 약 0.55 g/10min 이하 및 약 6 g/10min 이하가 되어야 한다. 다만, 상기 용융 지수 MI5 및 MI21.6은 낮을수록 점도가 높아져 염소화 폴리에틸렌 제조시 무늬 점도 등의 물성이 최적 범위를 벗어나게 되고, 그럴 경우 무기물 분산이 잘 안되는 문제가 발생할 수도 있다. 이에, 상기 용융 지수 MI5 및 MI21.6은 제품 가공시 압출 가공 부하를 줄이고 우수한 외관 물성 확보 측면에서 각각 약 0.1 g/10min 이상 및 약 2.2 g/10min 이상이 될 수 있다. As described above, the polyethylene has a melt index MI 5 of about 0.55 g/10min or less, or about 0.1 g/10min to about 0.55 g/10min, as measured by the method of ASTM D 1238 under the conditions of a temperature of 190 o C and a load of 5 kg. It may be about 0.4 g/10min or less, or about 0.1 g/10min to about 0.4 g/10min, or about 0.35 g/10min or less, or about 0.21 g/10min to about 0.35 g/10min. In addition, the high load melt index MI 21.6 measured under the condition of 21.6 kg, together with the melt index MI 5 measured under the condition of 5 kg, is about 6 g/10min or less or about 2.2 g/10min to about 6 g/10min. It may be about 5.8 g/10min or less, or about 2.5 g/10min to about 5.8 g/10min, or about 5.5 g/10min or less, or about 2.8 g/10min to about 5.5 g/10min. If either of these melt indices MI 5 and MI 21.6 is too high, the content of low molecules increases and the shape of the particles increases, such as low molecules melting at high temperatures and forming lumps during the chlorination process, resulting in poor thermal stability. Accordingly, the melt indices MI 5 and MI 21.6 should be about 0.55 g/10min or less and about 6 g/10min or less, respectively, in terms of realizing excellent thermal stability. However, the lower the melt index MI 5 and MI 21.6 , the higher the viscosity, so that when manufacturing chlorinated polyethylene, physical properties such as pattern viscosity fall outside the optimal range, and in this case, problems with poor dispersion of inorganic substances may occur. Accordingly, the melt indices MI 5 and MI 21.6 can be about 0.1 g/10min or more and about 2.2 g/10min or more, respectively, in terms of reducing the extrusion processing load during product processing and securing excellent external physical properties.

또한, 본 발명의 폴리에틸렌은, 전술한 바와 같이 용융 지수 MI5 및 MI21.6를 최적화함과 동시에, 용융 흐름 지수(MFRR21.6/5, ASTM D 1238의 방법으로 190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정한 용융 지수를 190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수로 나눈 값)를 최적화하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 폴리에틸렌의 용융 흐름 지수(MFRR21.6/5, ASTM D 1238의 방법으로 190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정한 용융 지수를 190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수로 나눈 값)는 약 10 내지 약 18일 수 있다. 구체적으로, 상기 용융 흐름 지수는 약 10 내지 약 16, 또는 약 12 내지 약 15.5, 또는 약 13.1 내지 약 15.2일 수 있다. 상기 용융 흐름 지수는 압출 시 가공성 측면에서 약 10 이상일 수 있고, CPE의 무늬점도(MV, Mooney viscosity)를 증가시켜 우수한 기계적 물성을 확보하는 측면에서 약 18 이하일 수 있다. In addition, the polyethylene of the present invention optimizes the melt index MI 5 and MI 21.6 as described above, and at the same time has a melt flow rate (MFRR 21.6/5 , measured at 190 o C and 21.6 kg load by the method of ASTM D 1238). It is desirable to optimize the melt index (melt index divided by the melt index measured at 190 o C and 5 kg load). At this time, the melt flow index of the polyethylene (MFRR 21.6/5 , the melt index measured at 190 o C and 21.6 kg load by the method of ASTM D 1238 divided by the melt index measured at 190 o C and 5 kg load) may be from about 10 to about 18. Specifically, the melt flow index may be from about 10 to about 16, or from about 12 to about 15.5, or from about 13.1 to about 15.2. The melt flow index may be about 10 or more in terms of processability during extrusion, and may be about 18 or less in terms of securing excellent mechanical properties by increasing the Mooney viscosity (MV) of CPE.

특히, 상기 폴리에틸렌은, 후술되는 바와 같이 특정의 메탈로센 촉매와 공정 조건으로 수소 투입 조건을 최적화하여 제조함으로써, 상술한 용융지수와 함께 특정의 주파수에 따른 복소 점도를 최적화하여, 분자 구조내 중고분자 영역이 많게 하여 염화 가공 시 탈산, 탈수 및 건조 공정을 용이하게 하고, 염화 온도 상향을 가능하게 함으로써 염화 생산성을 높일 수 있으며, 이로써 최종 제품인 CPE 컴파운드(CPE compound)의 강도를 향상시킬 수 있다. In particular, the polyethylene is manufactured by optimizing hydrogen input conditions using a specific metallocene catalyst and process conditions, as will be described later, and optimizing the complex viscosity according to a specific frequency along with the melt index described above. By increasing the molecular area, deoxidation, dehydration, and drying processes can be facilitated during chlorination processing, and chlorination productivity can be increased by enabling an increase in chlorination temperature, thereby improving the strength of the final product, CPE compound.

상기 폴리에틸렌은, 주파수(frequency, ω) 0.05 rad/s에서 측정한 복소 점도(η*(ω0.05), complex viscosity)가 약 68000 Paㆍs 이상 또는 약 68000 Paㆍs 내지 약 180000 Paㆍs으로 높게 나타난다. 구체적으로, 상기 주파수(frequency, ω) 0.05 rad/s에서 측정한 복소 점도(η*(ω0.05), complex viscosity)는 약 70000 Paㆍs 이상 또는 약 70000 Paㆍs 내지 약 160000 Paㆍs, 혹은 약 75000 Paㆍs 이상 또는 약 75000 Paㆍs 내지 약 150000 Paㆍs, 혹은 약 79000 Paㆍs 이상 또는 약 79000 Paㆍs 내지 약 115000 Paㆍs 일 수 있다. 또한, 주파수(frequency, ω) 500 rad/s에서 측정한 복소 점도(η*(ω500), complex viscosity)가 약 900 Paㆍs 내지 약 1600 Paㆍs으로 최적 범위를 나타낸다. 구체적으로, 주파수(frequency, ω) 500 rad/s에서 측정한 복소 점도(η*(ω500), complex viscosity)는 약 580 Paㆍs 내지 약 1000 Paㆍs 내지 약 1500 Paㆍs, 혹은 약 1050 Paㆍs 내지 약 1480 Paㆍs 일 수 있다. 여기서, 상기 주파수(frequency, ω) 0.05 rad/s에서 측정한 복소 점도(η*(ω0.05), complex viscosity)은 폴리에틸렌의 염화 생산성을 향상시키는 측면에서 약 68000 Paㆍs 이상이어야 한다. 또한, 상기 주파수(frequency, ω) 500 rad/s에서 측정한 복소 점도(η*(ω500), complex viscosity)는 폴리에틸렌이 염소화 공정 후 컴파운드 제품 가공을 위한 압출시 가공 부하가 적절히 유지되도록 하는 측면에서 상술한 바와 같은 범위가 유지되어야 한다. The polyethylene has a complex viscosity (η*(ω0.05), complex viscosity) measured at a frequency (ω) of 0.05 rad/s of about 68,000 Pa·s or more or about 68,000 Pa·s to about 180,000 Pa·s. appears high. Specifically, the complex viscosity (η*(ω0.05), complex viscosity) measured at the frequency (ω) 0.05 rad/s is about 70000 Pa·s or more or about 70000 Pa·s to about 160000 Pa·s. , or about 75,000 Pa·s or more, or about 75,000 Pa·s to about 150,000 Pa·s, or about 79,000 Pa·s or more, or about 79,000 Pa·s to about 115,000 Pa·s. In addition, the complex viscosity (η*(ω500), complex viscosity) measured at a frequency (ω) of 500 rad/s shows an optimal range of about 900 Pa·s to about 1600 Pa·s. Specifically, the complex viscosity (η*(ω500), complex viscosity) measured at a frequency (ω) of 500 rad/s is about 580 Pa·s to about 1000 Pa·s to about 1500 Pa·s, or about 1050 Pa·s. It may be Pa·s to about 1480 Pa·s. Here, the complex viscosity (η*(ω0.05), complex viscosity) measured at the frequency (ω) of 0.05 rad/s should be about 68000 Pa·s or more in terms of improving the chlorination productivity of polyethylene. In addition, the complex viscosity (η*(ω500), complex viscosity) measured at the frequency (ω) of 500 rad/s is in terms of ensuring that the processing load is appropriately maintained when polyethylene is extruded for processing compound products after the chlorination process. The range as described above must be maintained.

구체적으로, 상기 복소점도는 회전형 레오미터를 이용하여 측정할 수 있으며, 예컨대, TA instruments의 회전형 레오미터ARES(Advanced Rheometric Expansion System, ARES G2)를 사용하여 측정할 수 있다. 폴리에틸렌 샘플을 190 oC에서 직경 25.0 mm의 parallel plates를 이용하여 gap이 2.0 mm가 되도록 하였다. 측정은 dynamic strain frequency sweep 모드로 strain은 5%, 주파수(frequency)는 0.05 rad/s에서 500 rad/s까지, 각 decade에 10 point씩 총 41 point를 측정할 수 있다. Specifically, the complex viscosity can be measured using a rotational rheometer, for example, TA instruments' rotational rheometer ARES (Advanced Rheometric Expansion System, ARES G2). Polyethylene samples were placed at 190 o C using parallel plates with a diameter of 25.0 mm so that the gap was 2.0 mm. The measurement is in dynamic strain frequency sweep mode, and a total of 41 points can be measured, with a strain of 5% and a frequency of 0.05 rad/s to 500 rad/s, 10 points for each decade.

일반적으로, 완전한 탄성의 물질은 탄성 전단 응력(elastic shear stress)에 비례하여 변형이 발생하며, 이를 후크의 법칙이라고 한다. 또한, 순수한 점섬의 액체의 경우 점성 전단 응력(viscous shear stress)에 비례하여 변형이 발생하며, 이를 뉴튼 법칙이라고 한다. 완전한 탄성의 물질은 탄성 에너지가 축적되어 탄성 전단 응력이 제거되면 변형이 다시 회복될 수 있고, 완전한 점성의 물질은 에너지가 변형으로 모두 소멸되기 때문에, 점성 전단 응력이 제거되더라도 변형이 회복되지 않는다. 또한, 물질 자체의 점성이 변하지 않는다.In general, completely elastic materials deform in proportion to elastic shear stress, which is called Hooke's law. Additionally, in the case of a pure viscous liquid, deformation occurs in proportion to the viscous shear stress, which is called Newton's law. In a completely elastic material, the deformation can be recovered when elastic energy is accumulated and the elastic shear stress is removed, but in a completely viscous material, the deformation is not recovered even if the viscous shear stress is removed because all the energy is dissipated through deformation. Additionally, the viscosity of the material itself does not change.

그러나, 고분자는 용융 상태에서 완전한 탄성의 물질과 점성의 액체의 중간 정도의 성질을 가지는데, 이를 점탄성(viscoelasticity)이라고 한다. 즉, 고분자는 용융 상태에서 전단 응력을 받으면 변형이 전단 응력에 비례하지 않으며, 또한 전단 응력에 따라 점성이 변하는 특성이 있으며, 이를 비뉴튼 유체라고도 한다. 이러한 특성은, 고분자가 거대한 분자 크기와 복잡한 분자간 구조를 가져 전단 응력에 따른 변형의 복잡성에 기인한다. However, polymers have properties intermediate between fully elastic substances and viscous liquids in the molten state, which is called viscoelasticity. In other words, when a polymer undergoes shear stress in a molten state, its deformation is not proportional to the shear stress, and it also has the characteristic of changing viscosity depending on the shear stress, which is also called a non-Newtonian fluid. These characteristics are due to the complexity of deformation due to shear stress due to the polymer's large molecular size and complex intermolecular structure.

특히, 고분자를 이용하여 성형품을 제조할 경우에, 비뉴튼 유체가 가지는 특성 중에서도 전단 유동화 현상(shear thinning)이 중요하게 고려된다. 전단 유동화 현상이란, 전단 속도(shear rate)가 증가함에 따라 고분자의 점성이 감소하는 현상을 의미하는데, 이러한 전단 유동화 특성에 따라 고분자의 성형 방법이 결정된다. 특히, 본 발명과 같이 대구경 파이프나 복합관과 같이 큰 성형품이나 높은 속도의 고분자 압출이 필요한 성형품 제조시, 상당한 압력이 용융 고분자에 가해져야 하므로 전단 유동화 특성을 나타내지 않는다면 이러한 성형품의 제조가 어려운바, 전단 유동화 특성이 중요하게 고려된다. In particular, when manufacturing molded products using polymers, shear thinning is an important consideration among the characteristics of non-Newtonian fluids. The shear fluidization phenomenon refers to a phenomenon in which the viscosity of a polymer decreases as the shear rate increases. The molding method of the polymer is determined according to these shear fluidization characteristics. In particular, when manufacturing large molded products such as large-diameter pipes or composite pipes or molded products that require high-speed polymer extrusion, as in the present invention, significant pressure must be applied to the molten polymer, so it is difficult to manufacture such molded products if they do not exhibit shear fluidization characteristics. Fluidization characteristics are important considerations.

이에 본 발명에서는 주파수(frequency, ω[rad/s])에 따른 복소 점도(complex viscosity, η*[Pa.s])를 통하여 전단 유동화 특성을 측정한다. 특히, 주파수(frequency, ω) 0.05 rad/s 및 500 rad/s에서 복소 점도를 최적화하여 염화 생산성이 우수하고 컴파운드의 물성이 우수한 특성을 구현할 수 있다. 이와 함께, 주파수(frequency, ω) 500 rad/s에서 복소 점도를 통해 염소화 폴리에틸렌의 무늬점도(MV) 등의 물성 범위를 예측할 수 있다.Accordingly, in the present invention, shear fluidization characteristics are measured through complex viscosity (η*[Pa.s]) according to frequency (ω[rad/s]). In particular, by optimizing the complex viscosity at frequencies (ω) of 0.05 rad/s and 500 rad/s, excellent chlorination productivity and excellent physical properties of the compound can be realized. In addition, the range of physical properties such as pattern viscosity (MV) of chlorinated polyethylene can be predicted through complex viscosity at a frequency (ω) of 500 rad/s.

특히, 본 발명에 따라 용융지수와 함께 특정의 주파수에 따른 복소 점도에 의해서 최적화된 분자구조로 만들어진 폴리에틸렌은, 고온으로 승온시키는 염화 가공 시 고온에 의한 입자 변화를 최소화할 수 있어, 열안정성을 향상시키며 뭉치고 덩어리지는 현상 방지할 수 있고, 입자 변화가 최소화되면서 염소의 분포도 고르게 치환되어 이로써 컴파운드의 인장강도를 향상시킬 수 있다. In particular, polyethylene, which is made with a molecular structure optimized by complex viscosity according to a specific frequency along with melt index according to the present invention, can minimize particle changes due to high temperature during chlorination processing at high temperature, improving thermal stability. This prevents clumping and clumping, and as particle changes are minimized, chlorine is distributed evenly, thereby improving the tensile strength of the compound.

한편, 상기 폴리에틸렌은, 밀도가 약 0.947 g/cm3 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에틸렌의 밀도는 약 0.947 g/cm3 이상 또는 약 0.947 g/cm3 내지 약 0.954 g/cm3, 혹은 약 0.948 g/cm3 이상 또는 약 0.948 g/cm3 내지 약 0.953 g/cm3, 혹은 약 0.950 g/cm3 이상 또는 약 0.950 g/cm3 내지 약 0.951 g/cm3일 수 있다. 이는 폴리에틸렌의 폴리머 구조 중 결정 영역(crystalline part)의 함량이 높고 치밀하다는 것을 의미하며, 이로부터 염소화 공정 중 결정 구조의 변화가 일어나기 어려운 특징을 갖는다. 특히, 상기 폴리에틸렌의 밀도가 약 0.947 g/cm3 미만인 경우, 입자의 결정성을 떨어뜨려 열안정성을 떨어지게 만들며 염화 공정시 입자의 형태 변화가 많아져 덩어리가 형성되는 등 염화 생산성이 떨어질 수 있다. Meanwhile, the polyethylene may have a density of about 0.947 g/cm 3 or more. Specifically, the density of the polyethylene is about 0.947 g/cm 3 or more, or about 0.947 g/cm 3 to about 0.954 g/cm 3 , or about 0.948 g/cm 3 or more, or about 0.948 g/cm 3 to about 0.953 g/ cm 3 , or about 0.950 g/cm 3 or more, or about 0.950 g/cm 3 to about 0.951 g/cm 3 . This means that the content of the crystalline part in the polymer structure of polyethylene is high and dense, which makes it difficult for changes in the crystal structure to occur during the chlorination process. In particular, when the density of the polyethylene is less than about 0.947 g/cm 3 , the crystallinity of the particles decreases, which reduces thermal stability, and the shape of the particles increases during the chlorination process, resulting in the formation of lumps, which may reduce chlorination productivity.

상기 폴리에틸렌은, 중량 평균 분자량이 약 150000 g/mol 내지 약 250000 g/mol 이며, 혹은 약 170000 g/mol 내지 약 220000 g/mol, 혹은 약 180000 g/mol 내지 약 210000 g/mol일 수 있다. 이는 폴리에틸렌의 분자량이 높고 고분자량 성분의 함량이 높다는 것을 의미하며, 이로써 상술한 바와 같이 염화 공정에서 저분자로 인한 열안정 저하를 방지할 수 있다. The polyethylene may have a weight average molecular weight of about 150,000 g/mol to about 250,000 g/mol, or about 170,000 g/mol to about 220,000 g/mol, or about 180,000 g/mol to about 210,000 g/mol. This means that the molecular weight of polyethylene is high and the content of high molecular weight components is high, and as described above, it is possible to prevent a decrease in thermal stability due to low molecules in the chlorination process.

또한, 상기 폴리에틸렌의 분자량 분포는 약 2 내지 약 10, 혹은 약 3 내지 약 8, 혹은 약 4 내지 약 6일 수 있다. 이는 폴리에틸렌의 분자량 분포가 좁다는 것을 의미한다. 분자량 분포가 넓으면 폴리에틸렌 간의 분자량 차이가 크기 때문에, 염소화 반응 후 폴리에틸렌 간의 염소 함유량이 달라질 수 있어 염소의 균일한 분포가 어렵다. 또한, 저분자량 성분이 용융되면 유동성이 높기 때문에 폴리에틸렌 입자의 기공을 막아 염소화 생산성을 저하시킬 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 상기와 같은 분자량 분포를 가지기 때문에, 염소화 반응 후 폴리에틸렌 간의 분자량 차이가 크지 않아 염소가 균일하게 치환될 수 있다. Additionally, the molecular weight distribution of the polyethylene may be from about 2 to about 10, or from about 3 to about 8, or from about 4 to about 6. This means that the molecular weight distribution of polyethylene is narrow. If the molecular weight distribution is wide, the difference in molecular weight between polyethylenes is large, so the chlorine content between polyethylenes may vary after the chlorination reaction, making uniform distribution of chlorine difficult. In addition, when low molecular weight components are melted, they have high fluidity and can block the pores of polyethylene particles, reducing chlorination productivity. However, in the present invention, since the molecular weight distribution is as described above, the difference in molecular weight between polyethylene after the chlorination reaction is not large, so chlorine can be substituted uniformly.

일 예로, 상기 분자량 분포(MWD, polydispersity index)는 겔 투과 크로마토그래피(GPC, gel permeation chromatography, Water사 제조)를 이용하여 폴리에틸렌의 중량평균 분자량(Mw)과 수평균 분자량(Mn)을 측정하고, 중량평균 분자량을 수평균 분자량으로 나누어 산측할 수 있다. 여기서, 상기 중량평균 분자량 및 수평균 분자량은 폴리스티렌 환산법을 이용하여 측정할 수 있다. As an example, the molecular weight distribution (MWD, polydispersity index) is measured by measuring the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of polyethylene using gel permeation chromatography (GPC, manufactured by Water), It can be calculated by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight. Here, the weight average molecular weight and number average molecular weight can be measured using a polystyrene conversion method.

구체적으로, 겔투과 크로마토그래피(GPC) 장치로는 Waters PL-GPC220 기기를 이용하고, Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300 mm 길이 칼럼을 사용할 수 있다. 이때 측정 온도는 160 oC이며, 1,2,4-트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)을 용매로서 사용할 수 있으며, 유속은 1 mL/min로 적용할 수 있다. 상기 폴리에틸렌 시료는 각각 GPC 분석 기기 (PL-GP220)을 이용하여 BHT 0.0125% 포함된 트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)에서 160 oC, 10 시간 동안 녹여 전처리하고, 10 mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 200 μL의 양으로 공급할 수 있다. 폴리스티렌 표준 시편을 이용하여 형성된 검정 곡선을 이용하여 Mw 및 Mn의 값을 유도할 수 있다. 폴리스티렌 표준 시편의 중량평균 분자량은 2000 g/mol, 10000 g/mol, 30000 g/mol, 70000 g/mol, 200000 g/mol, 700000 g/mol, 2000000 g/mol, 4000000 g/mol, 10000000 g/mol의 9종을 사용할 수 있다.Specifically, as a gel permeation chromatography (GPC) device, a Waters PL-GPC220 instrument can be used, and a Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300 mm long column can be used. At this time, the measurement temperature is 160 o C, 1,2,4-trichlorobenzene can be used as a solvent, and the flow rate can be applied at 1 mL/min. The polyethylene samples were pretreated by dissolving them in 1,2,4-Trichlorobenzene (1,2,4-Trichlorobenzene) containing 0.0125% BHT at 160 o C for 10 hours using a GPC analysis device (PL-GP220), and then dissolved in 10 mg/10mL of 10 mg/10mL. After adjusting to the concentration, it can be supplied in an amount of 200 μL. The values of Mw and Mn can be derived using a calibration curve formed using a polystyrene standard specimen. The weight average molecular weight of polystyrene standard specimens is 2000 g/mol, 10000 g/mol, 30000 g/mol, 70000 g/mol, 200000 g/mol, 700000 g/mol, 2000000 g/mol, 4000000 g/mol, 10000000 g. Nine types of /mol can be used.

한편, 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 바와 같은 폴리에틸렌을 제조하는 방법이 제공된다. Meanwhile, according to another embodiment of the invention, a method for producing polyethylene as described above is provided.

본 발명에 따른 폴리에틸렌의 제조 방법은, 하기 화학식 1로 표시되는 제1 메탈로센 화합물 1종 이상; 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 제2 메탈로센 화합물 1종 이상의 존재 하에, 에틸렌을 중합하는 단계를 포함하고, 상기 제1 메탈로센 화합물 및 상기 제2 메탈로센 화합물의 몰비는 2.5:10 내지 7:10이다. The method for producing polyethylene according to the present invention includes at least one first metallocene compound represented by the following formula (1); and polymerizing ethylene in the presence of at least one second metallocene compound selected from the compounds represented by the following formula (2), wherein the molar ratio of the first metallocene compound and the second metallocene compound is: It is 2.5:10 to 7:10.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020105625588-pat00001
Figure 112020105625588-pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

R1 내지 R8 중 어느 하나 이상은 -(CH2)n-OR이고, 여기서, R은 C1-6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬이고, n은 2 내지 4의 정수이고, Any one or more of R 1 to R 8 is -(CH 2 ) n -OR, where R is straight or branched chain alkyl of C 1-6 , n is an integer of 2 to 4,

R1 내지 R8 중 나머지는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알킬, C2-20 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, 또는 C7-40 아릴알킬이거나, 또는 상기 R1 내지 R4 중 서로 인접하는 2개 이상 또는 상기 R5 내지 R8 중 서로 인접하는 2개 이상이 서로 연결되어 C1-10의 하이드로카빌기로 치환 또는 비치환된 C6-20의 지방족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고,The remainder of R 1 to R 8 are the same or different from each other, and are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 straight or branched alkyl, C 2-20 straight or branched alkenyl, C 6-20 aryl. , C 7-40 alkylaryl, or C 7-40 arylalkyl, or two or more adjacent R 1 to R 4 or two or more adjacent R 5 to R 8 are connected to each other to form C It may form a substituted or unsubstituted C 6-20 aliphatic or aromatic ring with a 1-10 hydrocarbyl group,

Q1 및 Q2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알킬, C2-20 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐, C2-20 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시알킬, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, 또는 C7-40 아릴알킬이고;Q 1 and Q 2 are the same or different from each other, and are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 straight or branched alkyl, C 2-20 straight or branched alkenyl, C 2-20 straight or branched chain. alkoxyalkyl, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, or C 7-40 arylalkyl;

A1은 탄소(C), 실리콘(Si), 또는 게르마늄(Ge)이고;A 1 is carbon (C), silicon (Si), or germanium (Ge);

M1은 4족 전이금속이며;M 1 is a Group 4 transition metal;

X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알킬, C2-20 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐, C6-20 아릴, 니트로기, 아미도기, C1-20 알킬실릴, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시, 또는 C1-20 설포네이트기이고; X 1 and _ _ group, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 straight or branched alkoxy, or C 1-20 sulfonate group;

m은 0 또는 1의 정수이고,m is an integer of 0 or 1,

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112020105625588-pat00002
Figure 112020105625588-pat00002

상기 화학식 2에서,In Formula 2,

A2은 C4-20 알킬렌(akylene), C4-20 알케닐렌(akenylene), C6-20 아릴렌(arylene), C4-20 시클로알킬렌(cycloakylene), C7-22 아릴(aryl)알킬렌(akylene), 또는 C5-22 시클로알킬 알킬렌이고,A 2 is C 4-20 alkylene, C 4-20 alkenylene, C 6-20 arylene, C 4-20 cycloalkylene, C 7-22 aryl ( aryl) alkylene (akylene), or C 5-22 cycloalkyl alkylene,

R9, R10, R15, 및 R16는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알킬, C2-20 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐, C1-20 알킬실릴, C1-20 실릴알킬, C1-20 알콕시실릴, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, 또는 C7-40 아릴알킬이며, R 9 , R 10 , R 15 , and R 16 are the same or different from each other, and are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 straight or branched alkyl, C 2-20 straight or branched alkenyl, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 silylalkyl, C 1-20 alkoxysilyl, C 1-20 straight or branched alkoxy, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, or C 7-40 It is arylalkyl,

R11 내지 R14, 및 R17 내지 R20는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알킬, C2-20 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐, C1-20 알킬실릴, C1-20 실릴알킬, C1-20 알콕시실릴, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, 또는 C7-40 아릴알킬이거나, 또는 상기 R11 내지 R14 중 서로 인접하는 2개 이상 또는 상기 R17 내지 R20 중 서로 인접하는 2개 이상이 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6-20의 지방족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고,R 11 to R 14 and R 17 to R 20 are the same as or different from each other, and are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 straight or branched alkyl, C 2-20 straight or branched alkenyl, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 silylalkyl, C 1-20 alkoxysilyl, C 1-20 straight or branched alkoxy, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, or C 7-40 It is arylalkyl, or two or more adjacent R 11 to R 14 or two or more adjacent R 17 to R 20 are connected to each other to form a substituted or unsubstituted C 6-20 aliphatic or aromatic ring. can form,

M2는 4족 전이금속이며,M 2 is a group 4 transition metal,

X3 및 X4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C6-20 아릴, 니트로기, 아미도기, C1-20 알킬실릴, C1-20 알콕시, 또는 C1-20 설포네이트기이다. X 3 and _ _ _ 1-20 alkoxy, or C 1-20 sulfonate group.

상기 치환기들을 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.The substituents are described in more detail as follows.

상기 할로겐(halogen)은 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 또는 요오드(I)일 수 있다.The halogen may be fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), or iodine (I).

상기 C1-20 알킬로는, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬을 포함하고, 구체적으로 C1-20 알킬은 C1-20 의 직쇄 알킬; C1-15의 직쇄 알킬; C1-5의 직쇄 알킬; C3-20의 분지쇄 또는 고리형 알킬; C4-20의 분지쇄 또는 고리형 알킬; C4-15의 분지쇄 또는 고리형 알킬; 또는 C4-10 의 분지쇄 또는 고리형 알킬일 수 있다. 일예로, 상기 C1-20 알킬은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, tert-부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C 1-20 alkyl includes straight-chain, branched-chain, or cyclic alkyl. Specifically, C 1-20 alkyl includes C 1-20 straight-chain alkyl; C 1-15 straight chain alkyl; C 1-5 straight chain alkyl; C 3-20 branched or cyclic alkyl; C 4-20 branched or cyclic alkyl; C 4-15 branched or cyclic alkyl; Or it may be C 4-10 branched chain or cyclic alkyl. For example, the C 1-20 alkyl is methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, Cyclooctyl, etc. may be mentioned, but it is not limited thereto.

상기 C2-20 알케닐로는, 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐을 포함하고, 구체적으로 알릴, 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C 2-20 alkenyl includes straight-chain or branched-chain alkenyl, and specifically includes allyl, ethenyl, propenyl, butenyl, pentenyl, and hexenyl, but is not limited thereto. no.

상기 C6-20 아릴로는, 단환 또는 축합환의 아릴을 포함하고, 구체적으로 페닐, 비페닐, 나프틸, 페난트레닐, 플루오레닐 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C 6-20 aryl includes monocyclic or condensed aryl, and specifically includes phenyl, biphenyl, naphthyl, phenanthrenyl, fluorenyl, etc., but is not limited thereto.

상기 C5-20 헤테로아릴로는, 단환 또는 축합환의 헤테로아릴을 포함하고, 카바졸릴, 피리딜, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 티오페닐, 퓨라닐, 이미다졸, 옥사졸릴, 티아졸릴, 트리아진, 테트라하이드로피라닐, 테트라하이드로퓨라닐 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C 5-20 heteroaryl includes monocyclic or condensed heteroaryl, carbazolyl, pyridyl, quinoline, isoquinoline, thiophenyl, furanyl, imidazole, oxazolyl, thiazolyl, triazine, tetra Hydropyranyl, tetrahydrofuranyl, etc. may be mentioned, but it is not limited thereto.

상기 C1-20 알콕시로는, 메톡시, 에톡시, 페닐옥시, 시클로헥실옥시 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Examples of the C 1-20 alkoxy include methoxy, ethoxy, phenyloxy, and cyclohexyloxy, but are not limited thereto.

상기 C1-20의 알킬실릴 또는 C1-20의 알콕시실릴은 -SiH3의 1 내지 3개의 수소가 1 내지 3개의 상술한 바와 같은 알킬 또는 알콕시로 치환된 작용기이며, 구체적으로 메틸실릴, 디메틸실릴, 트리메틸실릴, 디메틸에틸실릴, 디에틸메틸실릴기 또는 디메틸프로필실릴 등의 알킬실릴; 메톡시실릴, 디메톡시실릴, 트리메톡시실릴 또는 디메톡시에톡시실릴 등의 알콕시실릴; 메톡시디메틸실릴, 디에톡시메틸실릴 또는 디메톡시프로필실릴 등의 알콕시알킬실릴을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C 1-20 alkylsilyl or C 1-20 alkoxysilyl is a functional group in which 1 to 3 hydrogens of -SiH 3 are replaced with 1 to 3 alkyl or alkoxy as described above, specifically methylsilyl, dimethyl. Alkylsilyl such as silyl, trimethylsilyl, dimethylethylsilyl, diethylmethylsilyl, or dimethylpropylsilyl; Alkoxysilyl such as methoxysilyl, dimethoxysilyl, trimethoxysilyl, or dimethoxyethoxysilyl; Alkoxyalkylsilyl such as methoxydimethylsilyl, diethoxymethylsilyl, or dimethoxypropylsilyl may be included, but is not limited thereto.

상기 C1-20의 실릴알킬은 상술한 바와 같은 알킬의 1 이상의 수소가 실릴 또는 알킬실릴 또는 알콕시실릴로 치환된 작용기이며, 구체적으로 -CH2-SiH3, 메틸실릴메틸, 트리메틸실릴메틸, 또는 디메틸에톡시실릴프로필 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The silylalkyl of C 1-20 is a functional group in which one or more hydrogens of the alkyl described above are substituted with silyl, alkylsilyl, or alkoxysilyl, specifically -CH 2 -SiH 3 , methylsilylmethyl, trimethylsilylmethyl, or Dimethylethoxysilylpropyl, etc. may be mentioned, but it is not limited thereto.

상기 C1-20의 알킬렌으로는 2가 치환기라는 것을 제외하고는 상술한 알킬과 동일한 것으로, 구체적으로 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 시클로프로필렌, 시클로부틸렌, 시클로펜틸렌, 시클로헥실렌, 시클로헵틸렌, 시클로옥틸렌 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The alkylene of C 1-20 is the same as the alkyl described above except that it is a divalent substituent, and specifically includes methylene, ethylene, propylene, butylene, pentylene, hexylene, heptylene, octylene, and cyclopropylene. , cyclobutylene, cyclopentylene, cyclohexylene, cycloheptylene, cyclooctylene, etc., but is not limited thereto.

상기 C2-20 알케닐렌으로는 2가 치환기라는 것을 제외하고는 상술한 알케닐과 동일한 것으로, 구체적으로 알릴렌, 에테닐렌, 프로페닐렌, 부테닐렌, 펜테닐렌 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C 2-20 alkenylene is the same as the alkenyl described above except that it is a divalent substituent, and specifically includes allylene, ethenylene, propenylene, butenylene, and pentenylene. It is not limited.

상기 C6-20의 아릴렌은 2가 치환기라는 것을 제외하고는 상술한 아릴과 동일한 것으로, 구체적으로 페닐렌, 비페닐렌, 나프틸렌, 안트라세닐렌, 페난트레닐렌, 플루오레닐렌 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C 6-20 arylene is the same as the aryl described above except that it is a divalent substituent, and specifically includes phenylene, biphenylene, naphthylene, anthracenylene, phenanthrenylene, fluorenylene, etc. However, it is not limited to this.

상기 4족 전이금속으로는 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf) 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The Group 4 transition metals include titanium (Ti), zirconium (Zr), and hafnium (Hf), but are not limited thereto.

구체적으로, 상기 화학식 1에서 Q1 및 Q2는 각각 C1-3 알킬일 수 있으며, 바람직하게는 Q1 및 Q2는 서로 동일하고, Q1 및 Q2 모두 메틸일 수 있다. Specifically, in Formula 1, Q 1 and Q 2 may each be C 1-3 alkyl, preferably Q 1 and Q 2 are the same, and both Q 1 and Q 2 may be methyl.

구체적으로, 상기 화학식 1에서 X1 및 X2는 각각 할로겐일 수 있고, 바람직하게는 클로로일 수 있다.Specifically, in Formula 1, X 1 and X 2 may each be halogen, and preferably chloro.

구체적으로, 상기 화학식 1에서 A1은 실리콘(Si)일 수 있다. Specifically, in Formula 1, A 1 may be silicon (Si).

구체적으로, 상기 화학식 1에서 M1은 지르코늄(Zr) 또는 하프늄(Hf)일 수 있으며, 바람직하게는 지르코늄(Zr)일 수 있다. Specifically, in Formula 1, M 1 may be zirconium (Zr) or hafnium (Hf), and preferably may be zirconium (Zr).

구체적으로, 상기 화학식 1에서 R3 및 R6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 치환되지 않은 C1-6 알킬, 또는 C1-6 알콕시가 치환된 C2-6 알킬일 수 있으며, 바람직하게는 R3 및 R6은 중 적어도 하나 이상은 C1-6 알콕시가 치환된 C2-6 알킬일 수 있다. 예컨대, R3 및 R6은 각각 메틸, n-부틸, n-펜틸, 또는 tert-부톡시 헥실일 수 있다. Specifically, in Formula 1, R 3 and R 6 are the same or different from each other, and may each be unsubstituted C 1-6 alkyl or C 2-6 alkyl with C 1-6 alkoxy substituted, preferably At least one of R 3 and R 6 may be C 2-6 alkyl substituted with C 1-6 alkoxy. For example, R 3 and R 6 may each be methyl, n-butyl, n-pentyl, or tert-butoxy hexyl.

또, 상기 화학식 1에서 R1, R2, R4, R5, R7, 및 R8 은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 수소 또는 C1-3 알킬일 수 있으며, 바람직하게는 수소 또는 메틸일 수 있다. Additionally, in Formula 1, R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 7 , and R 8 are the same or different from each other and may each be hydrogen or C 1-3 alkyl, preferably hydrogen or methylyl. You can.

한편, 상기 제1 메탈로센 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-6 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다. Meanwhile, the first metallocene compound may be represented by any one of the following formulas 1-1 to 1-6.

[화학식 1-1] [Formula 1-1]

Figure 112020105625588-pat00003
Figure 112020105625588-pat00003

[화학식 1-2][Formula 1-2]

Figure 112020105625588-pat00004
Figure 112020105625588-pat00004

[화학식 1-3][Formula 1-3]

Figure 112020105625588-pat00005
Figure 112020105625588-pat00005

[화학식 1-4][Formula 1-4]

Figure 112020105625588-pat00006
Figure 112020105625588-pat00006

[화학식 1-5][Formula 1-5]

Figure 112020105625588-pat00007
Figure 112020105625588-pat00007

[화학식 1-6][Formula 1-6]

Figure 112020105625588-pat00008
Figure 112020105625588-pat00008

상기 화학식 1-1 내지 1-6에서, Q1, Q2, A1, M1, X1, X2, 및 R1 내지 R8은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R' 및 R"는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로, C1-10의 하이드로카빌기이다. In Formulas 1-1 to 1-6, Q 1 , Q 2 , A 1 , M 1 , X 1 , X 2 , and R 1 to R 8 are as defined in Formula 1, and R' and R" are They are the same as or different from each other, and each independently is a C 1-10 hydrocarbyl group.

구체적으로, 상기 화학식 1-1 내지 1-6에서, R' 및 R"는 수소, 또는 C1-6 알킬일 수 있으며, 바람직하게는 수소일 수 있다. Specifically, in Formulas 1-1 to 1-6, R' and R" may be hydrogen or C 1-6 alkyl, and preferably may be hydrogen.

한편, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물로는 예를 들어 하기 구조식들 중 하나로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the compound represented by Formula 1 may be, for example, a compound represented by one of the following structural formulas, but is not limited thereto.

Figure 112020105625588-pat00009
Figure 112020105625588-pat00009

Figure 112020105625588-pat00010
Figure 112020105625588-pat00010

Figure 112020105625588-pat00011
.
Figure 112020105625588-pat00011
.

상술한 바와 같은 화학식 1, 또는 화학식 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 또는 1-6으로 표시되는 제1 메탈로센 화합물은 공지의 반응들을 응용하여 합성될 수 있으며, 보다 상세한 합성 방법은 실시예를 참고할 수 있다.The first metallocene compound represented by Chemical Formula 1 or Chemical Formula 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, or 1-6 as described above is synthesized by applying known reactions. It may be possible, and for more detailed synthesis methods, refer to the examples.

한편, 본 발명에 따른 폴리에틸렌의 제조 방법은, 상술한 바와 같은 화학식 1, 또는 화학식 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 또는 1-6으로 표시되는 제1 메탈로센 화합물 1종 이상을, 후술되는 제2 메탈로센 화합물 1종 이상과 함께 사용함으로써, 폴리에틸렌의 용융지수 및 밀도를 최적화함과 동시에 저주파 영역에서 복소 점도는 최대화하고, 고주파 영역에서 복소 점도는 최적 범위를 유지하여 후술되는 CPE 공정에서 높은 생산성과 압출시 우수한 가공성을 확보할 수 있다.On the other hand, the method for producing polyethylene according to the present invention is the first method represented by Formula 1 as described above or Formula 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, or 1-6. By using one or more metallocene compounds together with one or more second metallocene compounds described later, the melt index and density of polyethylene are optimized, while the complex viscosity is maximized in the low frequency region and the complex viscosity is increased in the high frequency region. By maintaining the optimal range, high productivity in the CPE process described later and excellent processability during extrusion can be secured.

특히, 본 발명에서 상기 화학식 2로 표시되는 제2 메탈로센 화합물은, 폴리에틸렌 분자 구조 내 중고분자 영역이 많게 하여 분자 엉킴을 증가시켜 열에 대한 안정성을 향상시키는 특징이 있다. 특히, 상기 제2 메탈로센 화합물은 2개의 인덴(indene) 유도체 사이에 전이 금속이 배위 결합을 하면서 특정 구조의 A2가 상기 2개의 인덴(indene) 유도체들을 연결하는 구조를 갖는다. 이처럼 상기 제2 메탈로센 화합물은, 상대적으로 입체 장애가 작은 인덴 유도체가 상술한 특정 구조의 A2를 매개로 연결된 구조를 가짐에 따라, 에틸렌 등의 단량체가 상기 전이 금속 화합물의 중심 금속에 접근하기 용이하여 보다 높은 중합 활성을 구현할 수 있으며, 낮은 수소 반응성을 나타내어 수소를 투입하여 용융지수(MI) 및 용융흐름지수(MFRR) 등을 조정하는 경우에도 반응 활성의 저하 없이 중분자량의 올레핀 중합체를 생성할 수 있다.In particular, the second metallocene compound represented by Formula 2 in the present invention has the characteristic of improving stability against heat by increasing molecular entanglement by increasing the middle molecular region in the polyethylene molecular structure. In particular, the second metallocene compound has a structure in which a transition metal coordinates between two indene derivatives and A 2 of a specific structure connects the two indene derivatives. In this way, the second metallocene compound has a structure in which an indene derivative with relatively small steric hindrance is connected through A 2 of the specific structure described above, so that a monomer such as ethylene can approach the central metal of the transition metal compound. It is easy to achieve higher polymerization activity, and has low hydrogen reactivity, so even when melt index (MI) and melt flow rate (MFRR) are adjusted by adding hydrogen, medium molecular weight olefin polymer is produced without deterioration in reaction activity. can do.

구체적으로, 상기 화학식 2에서 A2는 C6-20 아릴렌(arylene) 또는 C6-12 아릴렌(arylene)이거나, 또는 C8-22 아릴 디알킬렌 또는 C8-14 아릴 디알킬렌일 수 있으며, 예컨대, 페닐렌, 또는 나프틸렌이거나, 페닐 디메틸렌 또는 나프틸 디메틸렌이거나, 페닐 디에틸렌 또는 나프틸 디에틸렌일 수 있으며, 바람직하게는 페닐렌 또는 나프틸 디메틸렌일 수 있다.Specifically, in Formula 2, A 2 may be C 6-20 arylene or C 6-12 arylene, or C 8-22 aryl dialkylene or C 8-14 aryl dialkylene. For example, it may be phenylene or naphthylene, phenyl dimethylene or naphthyl dimethylene, phenyl diethylene or naphthyl diethylene, and preferably phenylene or naphthyl dimethylene.

구체적으로, 상기 화학식 2에서 X3 및 X4는 각각 할로겐일 수 있고, 보다 구체적으로는 클로로일 수 있다. Specifically, in Formula 2, X 3 and X 4 may each be halogen, and more specifically, may be chloro.

구체적으로, 상기 화학식 2에서 M2는 지르코늄(Zr) 또는 하프늄(Hf)일 수 있으며, 바람직하게는 지르코늄(Zr)일 수 있다.Specifically, in Formula 2, M 2 may be zirconium (Zr) or hafnium (Hf), and preferably may be zirconium (Zr).

구체적으로, 상기 화학식 2에서 R9 및 R15는 각각 수소, 할로겐, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알킬이거나, 또는 각각 수소, 또는 C1-6 직쇄 또는 분지쇄의 알킬일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 R9 및 R15는 서로 동일하고, 바람직하게는 수소일 수 있다.Specifically, in Formula 2, R 9 and R 15 may each be hydrogen, halogen, C 1-20 straight-chain or branched alkyl, or each may be hydrogen, or C 1-6 straight-chain or branched alkyl. More specifically, R 9 and R 15 may be the same as each other, and may preferably be hydrogen.

구체적으로, 상기 R10 내지 R16는 각각 C1-20 알킬실릴, 또는 C1-20 실릴알킬이거나, 또는 각각 C1-6 알킬실릴, 또는 C1-6 실릴알킬일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 R10 내지 R16는 서로 동일하고, 바람직하게는 트리메틸실릴메틸일 수 있다. Specifically, R 10 to R 16 may each be C 1-20 alkylsilyl, or C 1-20 silylalkyl, or each may be C 1-6 alkylsilyl, or C 1-6 silylalkyl. More specifically, R 10 to R 16 are the same as each other, and are preferably trimethylsilylmethyl.

구체적으로, 상기 화학식 2에서 R11 내지 R14, 및 R17 내지 R20는 각각 수소, 할로겐, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알킬이거나, 또는 각각 수소, 할로겐, C1-12 또는 C1-6의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬일 수 있다. 또는, 상기 R11 내지 R14 중 서로 인접하는 2개 이상 또는 상기 R17 내지 R20 중 서로 인접하는 2개 이상이 서로 연결되어 C6-20의 지방족 또는 방향족 고리를 형성하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 R11 내지 R14, 및 R17 내지 R20는 서로 동일하고, 바람직하게는 수소일 수 있다. Specifically, in Formula 2, R 11 to R 14 and R 17 to R 20 are each hydrogen, halogen, C 1-20 straight-chain or branched alkyl, or each is hydrogen, halogen, C 1-12 or C 1 It may be -6 linear or branched alkyl. Alternatively, two or more adjacent R 11 to R 14 or two or more adjacent R 17 to R 20 may be connected to form a C 6-20 aliphatic or aromatic ring. More specifically, R 11 to R 14 and R 17 to R 20 are the same as each other, and preferably are hydrogen.

한편, 상기 제2 메탈로센 화합물은 하기 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 것일 수 있다. Meanwhile, the second metallocene compound may be represented by the following formula 2-1 or 2-2.

[화학식 2-1][Formula 2-1]

Figure 112020105625588-pat00012
Figure 112020105625588-pat00012

[화학식 2-2][Formula 2-2]

Figure 112020105625588-pat00013
Figure 112020105625588-pat00013

상기 화학식 2-1 및 2-2에서, In Formulas 2-1 and 2-2,

M2, X3, X4, R10, 및 R16는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같고,M 2 , X 3 , X 4 , R 10 , and R 16 are as defined in Formula 2 above,

Ar은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6-20 아릴렌(arylene)이고, Ar are the same or different from each other, and are each independently C 6-20 arylene,

L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로, C1-4 알킬렌(akylene)이다. L 1 and L 2 are the same as or different from each other, and are each independently C 1-4 alkylene.

구체적으로, 상기 화학식 2-1 및 2-2에서 Ar는 각각 C6-12 아릴렌(arylene)일 수 있고, 보다 구체적으로는 페닐렌 또는 나프틸렌일 수 있다. Specifically, in Formulas 2-1 and 2-2, Ar may each be C 6-12 arylene, and more specifically, may be phenylene or naphthylene.

구체적으로, 상기 화학식 2-1 및 2-2에서 L1 및 L2는 각각 C1-2 알킬렌(akylene)일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 L1 및 L2는 서로 동일하고, 메틸렌 또는 에틸렌일 수 있으며, 바람직하게는 메틸렌일 수 있다. Specifically, in Formulas 2-1 and 2-2, L 1 and L 2 may each be C 1-2 alkylene. More specifically, L 1 and L 2 are the same as each other and may be methylene or ethylene, preferably methylene.

한편, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물로는 예를 들어 하기 구조식으로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the compound represented by Formula 2 may be, for example, a compound represented by the following structural formula, but is not limited thereto.

Figure 112020105625588-pat00014
Figure 112020105625588-pat00014

상술한 바와 같은 화학식 2, 또는 화학식 2-1, 또는 2-2로 표시되는 제2 메탈로센 화합물은 공지의 반응들을 응용하여 합성될 수 있으며, 보다 상세한 합성 방법은 실시예를 참고할 수 있다.The second metallocene compound represented by Chemical Formula 2, Chemical Formula 2-1, or 2-2 as described above can be synthesized by applying known reactions, and the Examples can be referred to for more detailed synthesis methods.

한편, 본 명세서에서 당량(eq.)는 몰 당량을 의미한다. Meanwhile, in this specification, equivalent weight (eq.) means molar equivalent.

본 발명에 따른 폴리에틸렌은, 상기 화학식 1로 표시되는 제1 메탈로센 화합물 1종 이상; 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 제2 메탈로센 화합물 1종 이상의 존재 하에, 에틸렌을 중합하여 제조한다. Polyethylene according to the present invention includes at least one first metallocene compound represented by the above formula (1); It is prepared by polymerizing ethylene in the presence of at least one second metallocene compound selected from the compounds represented by Formula 2 above.

특히, 상기 제1 메탈로센 화합물 및 상기 제2 메탈로센 화합물의 몰비(제1 메탈로센 화합물: 제2 메탈로센 화합물)는 약 2.5:10 내지 약 7:10이고, 구체적으로는 약 3:10 내지 약 6:10, 또는 약 4:10 내지 약 5:10일 수 있다. 상기 촉매 전구체의 몰비는, 염소화 생산성 및 열안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있도록, 중고분자의 함량을 증가시키고 저분자량을 최소화하는 측면에서 상술한 바와 같은 범위가 될 수 있다. 특히, 상기 제1 메탈로센 화합물 및 상기 제2 메탈로센 화합물의 몰비를 상술한 범위로 적용시, 중합 공정에서 수소 투입량이 에틸렌 대비 약 35 ppm 내지 약 200 ppm으로 적용할 수 있어, 왁스(Wax) 함량이 10% 이하로 낮게 유지할 수 있다. 상기 왁스 함량은 중합 생성물을 원심 분리 장치를 이용하여 분리한 후, 남은 헥산(Hexane) 용매를 100 mL 샘플링하여 2 시간 세틀링(settling)하여 왁스(wax)가 차지하는 부피 비로 측정할 수 있다.In particular, the molar ratio of the first metallocene compound and the second metallocene compound (first metallocene compound: second metallocene compound) is about 2.5:10 to about 7:10, specifically about It may be 3:10 to about 6:10, or about 4:10 to about 5:10. The molar ratio of the catalyst precursor may be in the range described above in terms of increasing the content of middle molecules and minimizing low molecular weight so as to produce chlorinated polyethylene with excellent chlorination productivity and thermal stability. In particular, when the molar ratio of the first metallocene compound and the second metallocene compound is applied in the above-described range, the amount of hydrogen input in the polymerization process can be applied at about 35 ppm to about 200 ppm compared to ethylene, wax ( Wax) content can be kept as low as 10% or less. The wax content can be measured by the volume ratio occupied by wax by separating the polymerization product using a centrifugal separation device, sampling 100 mL of the remaining hexane solvent, and settling for 2 hours.

한편, 본 발명에서 폴리에틸렌 제조시 사용되는 메탈로센 촉매는, 상술한 제1 메탈로센 화합물 및 상기 제2 메탈로센 화합물을 담체에 담지한 것일 수 있으며, 경우에 따라 조촉매 화합물과 함께 담체에 담지한 것일 수 있다.Meanwhile, the metallocene catalyst used in the production of polyethylene in the present invention may be one in which the above-described first metallocene compound and the second metallocene compound are supported on a carrier, and in some cases, the carrier together with a co-catalyst compound. It may be contained in .

본 발명에 따른 담지 메탈로센 촉매에 있어서, 상기 메탈로센 화합물을 활성화하기 위하여 담체에 함께 담지되는 조촉매로는 13족 금속을 포함하는 유기 금속 화합물로서, 일반적인 메탈로센 촉매 하에 올레핀을 중합할 때 사용될 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.In the supported metallocene catalyst according to the present invention, the cocatalyst supported on the carrier to activate the metallocene compound is an organometallic compound containing a Group 13 metal, which polymerizes olefins under a general metallocene catalyst. There is no particular limitation as long as it can be used when doing so.

상기 조촉매로는 13족 금속을 포함하는 유기 금속 화합물로서, 일반적인 메탈로센 촉매 하에 에틸렌을 중합할 때 사용될 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. The cocatalyst is an organometallic compound containing a Group 13 metal, and is not particularly limited as long as it can be used when polymerizing ethylene under a general metallocene catalyst.

구체적으로, 상기 조촉매는 하기 화학식 3 내지 5으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다:Specifically, the cocatalyst may be one or more selected from the group consisting of compounds represented by the following formulas 3 to 5:

[화학식 3][Formula 3]

-[Al(R31)-O]c--[Al(R 31 )-O] c -

상기 화학식 3에서, In Formula 3 above,

R31은 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 알킬 또는 C1-20 할로알킬이고, R 31 is each independently halogen, C 1-20 alkyl, or C 1-20 haloalkyl,

c는 2 이상의 정수이며,c is an integer greater than or equal to 2,

[화학식 4][Formula 4]

D(R41)3 D(R 41 ) 3

상기 화학식 4에서,In Formula 4 above,

D는 알루미늄 또는 보론이고, D is aluminum or boron,

R41는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, C1-20 하이드로카빌 또는 할로겐으로 치환된 C1-20 하이드로카빌이고,R 41 is each independently hydrogen, halogen, C 1-20 hydrocarbyl, or C 1-20 hydrocarbyl substituted with halogen,

[화학식 5][Formula 5]

[L-H]+[Q(E)4]- 또는 [L]+[Q(E)4]- [LH] + [Q(E) 4 ] - or [L] + [Q(E) 4 ] -

상기 화학식 5에서,In Formula 5 above,

L은 중성 또는 양이온성 루이스 염기이고, L is a neutral or cationic Lewis base,

[L-H]+는 브론스테드 산이며, [LH] + is Bronsted acid,

Q는 Br3+ 또는 Al3+이고, Q is Br 3+ or Al 3+ ,

E는 각각 독립적으로 C6-20 아릴 또는 C1-20 알킬이고, 여기서 상기 C6-20 아릴 또는 C1-20 알킬은 비치환되거나 또는 할로겐, C1-20 알킬, C1-20 알콕시 및 페녹시로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된다.E is each independently C 6-20 aryl or C 1-20 alkyl, wherein the C 6-20 aryl or C 1-20 alkyl is unsubstituted or selected from halogen, C 1-20 alkyl, C 1-20 alkoxy and It is substituted with one or more substituents selected from the group consisting of phenoxy.

상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은, 예를 들어 개질메틸알루미녹산(MMAO), 메틸알루미녹산(MAO), 에틸알루미녹산, 이소부틸알루미녹산, 부틸알루미녹산 등과 같은 알킬알루미녹산일 수 있다.The compound represented by Formula 3 may be, for example, an alkyl aluminoxane such as modified methylaluminoxane (MMAO), methylaluminoxane (MAO), ethyl aluminoxane, isobutyl aluminoxane, butyl aluminoxane, etc.

상기 화학식 4로 표시되는 알킬 금속 화합물은, 예를 들어 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리프로필알루미늄, 트리부틸알루미늄, 디메틸클로로알루미늄, 디메틸이소부틸알루미늄, 디메틸에틸알루미늄, 디에틸클로로알루미늄, 트리이소프로필알루미늄, 트리-s-부틸알루미늄, 트리씨클로펜틸알루미늄, 트리펜틸알루미늄, 트리이소펜틸알루미늄, 트리헥실알루미늄, 에틸디메틸알루미늄, 메틸디에틸알루미늄, 트리페닐알루미늄, 트리-p-톨릴알루미늄, 디메틸알루미늄메톡시드, 디메틸알루미늄에톡시드, 트리메틸보론, 트리에틸보론, 트리이소부틸보론, 트리프로필보론, 트리부틸보론 등일 수 있다.The alkyl metal compound represented by the formula 4 is, for example, trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisobutyl aluminum, tripropyl aluminum, tributyl aluminum, dimethyl chloroaluminum, dimethyl isobutyl aluminum, dimethyl ethyl aluminum, diethyl chloro. Aluminum, triisopropyl aluminum, tri-s-butyl aluminum, tricyclopentyl aluminum, tripentyl aluminum, triisopentyl aluminum, trihexyl aluminum, ethyldimethyl aluminum, methyldiethyl aluminum, triphenyl aluminum, tri-p-tolyl It may be aluminum, dimethyl aluminum methoxide, dimethyl aluminum ethoxide, trimethyl boron, triethyl boron, triisobutyl boron, tripropyl boron, tributyl boron, etc.

상기 화학식 5로 표시되는 화합물은, 예를 들어 트리에틸암모니움테트라페닐보론, 트리부틸암모니움테트라페닐보론, 트리메틸암모니움테트라페닐보론, 트리프로필암모니움테트라페닐보론, 트리메틸암모니움테트라(p-톨릴)보론, 트리프로필암모니움테트라(p-톨릴)보론, 트리에틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)보론, 트리메틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)보론, 트리메틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라펜타플루오로페닐보론, N,N-디메틸아닐리니움테트라페닐 보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라펜타플루오로페닐보론, 디에틸암모니움테트라펜타플루오로페닐보론, 트리페닐포스포늄테트라페닐보론, 트리메틸포스포늄테트라페닐보론, 트리에틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리부틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리메틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리프로필암모니움테트라페닐알루미늄, 트리메틸암모니움테트라(p-톨릴)알루미늄, 트리프로필암모니움테트라(p-톨릴)알루미늄, 트리에틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)알루미늄, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)알루미늄, 트리메틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)알루미늄,트리부틸암모니움테트라펜타플루오로페닐알루미늄, N,N-디메틸아닐리니움테트라페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라펜타플로로페닐알루미늄, 디에틸암모니움테트라펜타플루오로페닐알루미늄, 트리페닐포스포늄테트라페닐알루미늄, 트리메틸포스포늄테트라페닐알루미늄, 트리페닐카보니움테트라페닐보론, 트리페닐카보니움테트라페닐알루미늄, 트리페닐카보니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리페닐카보니움테트라펜타플루오로페닐보론 등일 수 있다.Compounds represented by Formula 5 include, for example, triethylammonium tetraphenylboron, tributylammonium tetraphenylboron, trimethylammonium tetraphenylboron, tripropylammonium tetraphenylboron, and trimethylammonium tetra (p- Tolyl) boron, tripropylammonium tetra(p-tolyl) boron, triethylammonium tetra(o,p-dimethylphenyl)boron, trimethylammonium tetra(o,p-dimethylphenyl)boron, tributylammonium tetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, trimethylammonium tetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, tributylammonium tetrapentafluorophenyl boron, N, N-dimethylanilinium tetraphenyl boron, N, N -Diethylanilinium tetraphenylboron, N,N-diethylanilinium tetrapentafluorophenylboron, diethylammonium tetrapentafluorophenylboron, triphenylphosphonium tetraphenylboron, trimethylphosphonium tetraphenyl Boron, triethylammonium tetraphenylaluminum, tributylammonium tetraphenylaluminum, trimethylammonium tetraphenylaluminum, tripropylammonium tetraphenylaluminum, 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 Tetrapentafluorophenyl Aluminum, N,N-Dimethylanilinium Tetraphenyl Aluminum, N,N-Diethylanilinium Tetraphenyl Aluminum, N,N-Diethylanilinium Tetrapentafluorophenyl Aluminum, diethylammonium tetrapentafluorophenyl aluminum, triphenylphosphonium tetraphenylaluminum, trimethylphosphonium tetraphenylaluminum, triphenylcarboniumtetraphenylboron, triphenylcarboniumtetraphenylaluminum, triphenylcarbonium It may be umtetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, triphenylcarbonium tetrapentafluorophenyl boron, etc.

이러한 조촉매의 담지량은 담체 1 g을 기준으로 약 5 mmol 내지 약 20 mmol일 수 있다.The amount of this co-catalyst supported may be about 5 mmol to about 20 mmol based on 1 g of carrier.

본 발명에 따른 담지 메탈로센 촉매에 있어서, 상기 담체로는 표면에 하이드록시기를 함유하는 담체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 건조되어 표면에 수분이 제거된, 반응성이 큰 하이드록시기와 실록산기를 가지고 있는 담체를 사용할 수 있다.In the supported metallocene catalyst according to the present invention, a carrier containing a hydroxy group on the surface can be used as the carrier, and preferably has a highly reactive hydroxy group and a siloxane group that has been dried to remove moisture from the surface. Any carrier can be used.

예컨대, 고온에서 건조된 실리카, 실리카-알루미나, 및 실리카-마그네시아 등이 사용될 수 있고, 이들은 통상적으로 Na2O, K2CO3, BaSO4, 및 Mg(NO3)2 등의 산화물, 탄산염, 황산염, 및 질산염 성분을 함유할 수 있다.For example, silica, silica-alumina, and silica-magnesia dried at high temperatures can be used, and they are usually oxides such as Na 2 O, K 2 CO 3 , BaSO 4 , and Mg(NO 3 ) 2 , carbonates, etc. May contain sulfate and nitrate components.

상기 담체의 건조 온도는 약 200 oC 내지 약 800 oC가 바람직하고, 약 300 oC 내지 약 600 oC가 더욱 바람직하며, 약 300 oC 내지 약 400 oC가 가장 바람직하다. 상기 담체의 건조 온도가 약 200 oC 미만인 경우 수분이 너무 많아서 표면의 수분과 조촉매가 반응하게 되고, 약 800 oC를 초과하는 경우에는 담체 표면의 기공들이 합쳐지면서 표면적이 줄어들며, 또한 표면에 하이드록시기가 많이 없어지고 실록산기만 남게 되어 조촉매와의 반응자리가 감소하기 때문에 바람직하지 않다.The drying temperature of the carrier is preferably about 200 o C to about 800 o C, more preferably about 300 o C to about 600 o C, and most preferably about 300 o C to about 400 o C. If the drying temperature of the carrier is less than about 200 o C, there is too much moisture, so the moisture on the surface reacts with the cocatalyst, and if it exceeds about 800 o C, the pores on the surface of the carrier merge, reducing the surface area, and also causing This is undesirable because many of the hydroxy groups are removed and only siloxane groups remain, thereby reducing the number of reaction sites with the cocatalyst.

상기 담체 표면의 하이드록시기 양은 약 0.1 mmol/g 내지 약 10 mmol/g이 바람직하며, 약 0.5 mmol/g 내지 약 5 mmol/g일 때 더욱 바람직하다. 상기 담체 표면에 있는 하이드록시기의 양은 담체의 제조방법 및 조건 또는 건조 조건, 예컨대 온도, 시간, 진공 또는 스프레이 건조 등에 의해 조절할 수 있다.The amount of hydroxyl groups on the surface of the carrier is preferably about 0.1 mmol/g to about 10 mmol/g, and more preferably about 0.5 mmol/g to about 5 mmol/g. The amount of hydroxy groups on the surface of the carrier can be adjusted by the preparation method and conditions of the carrier or drying conditions such as temperature, time, vacuum or spray drying.

상기 하이드록시기의 양이 약 0.1 mmol/g 미만이면 조촉매와의 반응자리가 적고, 약 10 mmol/g을 초과하면 담체 입자 표면에 존재하는 하이드록시기 이외에 수분에서 기인한 것일 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다.If the amount of the hydroxy group is less than about 0.1 mmol/g, there are few reaction sites with the cocatalyst, and if it exceeds about 10 mmol/g, it may be caused by moisture other than the hydroxy group present on the surface of the carrier particle. Not desirable.

본 발명에 따른 담지 메탈로센 촉매에 있어서, 메탈로센 촉매에 포함되는 전체 전이금속 대 담체의 질량비는 1 : 10 내지 1 : 1000일 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 : 100일 수 있다. In the supported metallocene catalyst according to the present invention, the mass ratio of the total transition metal contained in the metallocene catalyst to the carrier may be 1:10 to 1:1000. When the carrier and metallocene compound are included in the above mass ratio, the optimal shape can be exhibited. Additionally, the mass ratio of co-catalyst compound to carrier may be 1:1 to 1:100.

상기 에틸렌 중합 반응은 하나의 연속식 슬러리 중합 반응기, 루프 슬러리 반응기, 기상 반응기 또는 용액 반응기를 이용하여 진행할 수 있다.The ethylene polymerization reaction can be performed using a continuous slurry polymerization reactor, a loop slurry reactor, a gas phase reactor, or a solution reactor.

특히, 본 발명에 따른 폴리에틸렌은, 상기 화학식 1로 표시되는 제1 메탈로센 화합물 1종 이상; 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 제2 메탈로센 화합물 1종 이상의 존재 하에, 에틸렌을 호모 중합하여 제조할 수 있다. In particular, the polyethylene according to the present invention includes at least one first metallocene compound represented by the above formula (1); It can be prepared by homopolymerizing ethylene in the presence of at least one second metallocene compound selected from the compounds represented by Formula 2 above.

구체적으로, 상기 중합 온도는 약 25 oC 내지 약 500 oC, 바람직하게는 약 60 oC 내지 약 200 oC, 좀더 바람직하게는 약 70 oC 내지 약 100 oC 일 수 있다. 또한, 중합 압력은 약 1 kgf/cm2 내지 약 100 kgf/cm2, 바람직하게는 약 3 kgf/cm2 내지 약 50 kgf/cm2, 좀더 바람직하게는 약 5 kgf/cm2 내지 약 20 kgf/cm2일 수 있다.Specifically, the polymerization temperature may be about 25 o C to about 500 o C, preferably about 60 o C to about 200 o C, and more preferably about 70 o C to about 100 o C. Additionally, the polymerization pressure is from about 1 kgf/cm 2 to about 100 kgf/cm 2 , preferably from about 3 kgf/cm 2 to about 50 kgf/cm 2 , and more preferably from about 5 kgf/cm 2 to about 20 kgf. It can be / cm2 .

또, 상기 중합 반응은 수소 기체의 투입 조건 하에서 수행할 수 있다.Additionally, the polymerization reaction can be performed under conditions where hydrogen gas is supplied.

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 용융 지수와 밀도, 복소점도 범위를 갖는 폴리에틸렌이 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, by controlling the amount of hydrogen gas used during the polymerization process, polyethylene having a desired level of melt index, density, and complex viscosity range can be effectively obtained.

상기 수소 기체는 에틸렌의 총 중량에 대하여, 약 35 ppm 내지 약 200 ppm, 또는 약 40 ppm 내지 약 180 ppm, 또는 약 50 ppm 내지 약 150 ppm의 양으로 투입될 수 있다. 상기 범위 내로 수소 기체의 사용량을 조절하여, 충분한 촉매 활성을 나타내면서도 제조되는 폴리에틸렌의 용융 지수 및 밀도, 복소점도를 원하는 범위 내로 조절할 수 있으며, 이에 따라 용도에 따라 적절한 물성을 갖는 폴리에틸렌을 제조할 수 있다. 보다 구체적으로, 상술한 바와 같은 특정의 제1 및 제2 메탈로센 화합물을 사용하는 촉매계에서, 수소 투입량이 에틸렌 대비 약 35 ppm 미만으로 적게 투입되는 경우에는, 폴리에틸렌의 용융 지수 MI가 낮아지고 복소점도가 높아지며, 이에 따라 염소화 공정후 무늬 점도(MV)가 높아져, 후속 컴파운드 가공시 가공 부하기 많이 걸리고 표면이 매끄럽지 않은 현상이 나타날 수 있다. 반면에, 수소 투입량이 에틸렌 대비 약 200 ppm를 초과하여 과량으로 투입되는 경우에는, 저분자량이 많이 생성되어 폴리에틸렌의 복소점도가 저하되며, 염화 가공 시 입자 형태 변화가 많아져 생산성이 저하되고, 가교도가 떨어져 인장강도가 저하될 수 있다. The hydrogen gas may be added in an amount of about 35 ppm to about 200 ppm, or about 40 ppm to about 180 ppm, or about 50 ppm to about 150 ppm, based on the total weight of ethylene. By adjusting the amount of hydrogen gas used within the above range, the melt index, density, and complex viscosity of the polyethylene produced can be adjusted within the desired range while exhibiting sufficient catalytic activity. Accordingly, polyethylene with appropriate physical properties depending on the application can be manufactured. there is. More specifically, in the catalyst system using the specific first and second metallocene compounds as described above, when the amount of hydrogen input is less than about 35 ppm compared to ethylene, the melt index MI of polyethylene is lowered and the complex The viscosity increases, and as a result, the pattern viscosity (MV) increases after the chlorination process, which may result in increased processing load during subsequent compound processing and an uneven surface. On the other hand, if the amount of hydrogen input exceeds about 200 ppm compared to ethylene, the complex viscosity of polyethylene decreases because a large amount of low molecular weight is generated, and the change in particle shape increases during chlorination processing, which reduces productivity and crosslinking degree. The tensile strength may decrease.

한편, 상기 중합 반응에서, 상기 메탈로센 촉매는 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 주입할 수 있다. 여기에 사용되는 용매는 소량의 알킬 알루미늄 처리함으로써 촉매 독으로 작용하는 소량의 물 또는 공기 등을 제거하여 사용하는 것이 바람직하며, 조촉매를 더 사용하여 실시하는 것도 가능하다.Meanwhile, in the polymerization reaction, the metallocene catalyst is an aliphatic hydrocarbon solvent having 5 to 12 carbon atoms, such as pentane, hexane, heptane, nonane, decane, and isomers thereof, and an aromatic hydrocarbon solvent such as toluene and benzene, dichloro It can be dissolved or diluted in a hydrocarbon solvent substituted with a chlorine atom, such as methane or chlorobenzene, and then injected. The solvent used here is preferably treated with a small amount of alkyl aluminum to remove a small amount of water or air, which acts as a catalyst poison, and it is also possible to use a cocatalyst.

한편, 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 바와 같은 폴리에틸렌을 이용한 염소화 폴리에틸렌(CPE)가 제공된다. Meanwhile, according to another embodiment of the invention, chlorinated polyethylene (CPE) using polyethylene as described above is provided.

본 발명에 따른 염소화 폴리에틸렌은, 상술한 담지 메탈로센 촉매의 존재 하에서 에틸렌을 중합한 다음, 이를 클로린과 반응시켜 제조할 수 있다. Chlorinated polyethylene according to the present invention can be produced by polymerizing ethylene in the presence of the above-described supported metallocene catalyst and then reacting this with chlorine.

상기 클로린과의 반응은, 상기 제조한 폴리에틸렌을 물, 유화제 및 분산제로 분산시킨 후, 촉매와 클로린을 투입하여 반응시킬 수 있다. The reaction with chlorine can be performed by dispersing the prepared polyethylene with water, an emulsifier and a dispersant, and then adding a catalyst and chlorine.

상기 유화제로는 폴리에테르 또는 폴리알킬렌옥사이드를 사용할 수 있다. 상기 분산제로는 중합체 염 또는 유기산 중합체 염을 사용할 수 있으며, 상기 유기산으로는 메타크릴산 또는 아크릴산을 사용할 수 있다. Polyether or polyalkylene oxide can be used as the emulsifier. The dispersant may be a polymer salt or an organic acid polymer salt, and the organic acid may be methacrylic acid or acrylic acid.

상기 촉매는 당업계에 사용되는 염소화 촉매를 사용할 수 있으며, 일례로 벤조일 퍼옥사이드를 사용할 수 있다. 상기 클로린은 단독으로도 사용할 수 있으나, 비활성 가스와 혼합하여 사용할 수 있다.The catalyst may be a chlorination catalyst used in the industry, and for example, benzoyl peroxide may be used. The chlorine can be used alone or mixed with an inert gas.

상기 염소화 반응은 약 60 oC 내지 약 150 oC, 또는 약 70 oC 내지 약 145 oC, 또는 약 80 oC 내지 약 140 oC에서 수행하는 것이 바람직하며, 반응 시간은 약 10 분 내지 약 10 시간, 또는 약 1 시간 내지 약 9 시간, 또는 약 2 시간 내지 약 8 시간이 바람직하다. The chlorination reaction is preferably performed at about 60 o C to about 150 o C, or about 70 o C to about 145 o C, or about 80 o C to about 140 o C, and the reaction time is about 10 minutes to about Preferred is 10 hours, or about 1 hour to about 9 hours, or about 2 hours to about 8 hours.

상기 반응으로 제조되는 염소화 폴리에틸렌은, 중화 공정, 세정 공정 및/또는 건조 공정을 추가로 적용할 수 있으며, 이에 따라 분말 상의 형태로 수득할 수 있다. Chlorinated polyethylene produced by the above reaction can be additionally subjected to a neutralization process, a washing process, and/or a drying process, and thus can be obtained in powder form.

상기 염소화 폴리에틸렌은, 상기 폴리에틸렌이 분자 구조 내 중고분자 영역의 함량을 증가시키고 저분자 영역의 함량을 최소화하여 염화 가공시 열에 대한 안정성이 향상되며, 예컨대 슬러리(물 혹은 HCl 수용액) 상태로 약 60 oC 내지 약 150 oC 조건 하에서 클로린을 반응시켜 제조한 후에, 121 oC 조건 하에서 측정한 무늬 점도(MV, Mooney viscosity)가 70 내지 120까지, 또는 80 내지 110까지, 또는 90 내지 100까지일 수 있다. 여기서, 무늬 점도 단위는 무늬 유닛(MU, Mooney unit)으로 통상적으로 별도의 단위를 표기하고 있지 않으나, 환산이 필요한 경우 1 무늬 유닛(MU, Mooney unit)은 0.083 Nm라고 할 수 있다. The chlorinated polyethylene increases the content of the high-molecular region in the molecular structure and minimizes the content of the low-molecular region, improving heat stability during chlorination processing, for example, in a slurry (water or HCl aqueous solution) at about 60 o C. After being prepared by reacting chlorine under conditions of about 150 o C, the mooney viscosity (MV, Mooney viscosity) measured under conditions of 121 o C may be from 70 to 120, or from 80 to 110, or from 90 to 100. . Here, the unit of pattern viscosity is a pattern unit (MU, Mooney unit), which is usually not indicated as a separate unit, but if conversion is necessary, 1 pattern unit (MU, Mooney unit) can be said to be 0.083 Nm.

한편, 상기 염소화 폴리에틸렌의 무늬 점도가 약 60 미만일 경우에는, 이러한 염소화 폴리에틸렌의 컴파운드로 제조된 전선 및 케이블의 인장강도가 저하되는 문제가 나타날 수 있다. 또한, 상기 염소화 폴리에틸렌의 무늬 점도가 약 85를 초과하는 경우에는 후술되는 바와 같이 무기물 첨가제 및 가교제와 컴파운딩을 통해 전선 및 케이블 등의 용도의 CPE 컴파운드(Compound) 가공 시, 표면이 매끄럽지 못하고 거칠고, 광택이 떨어져 외관상 좋지 못한 문제가 나타날 수 있다. On the other hand, if the pattern viscosity of the chlorinated polyethylene is less than about 60, the tensile strength of wires and cables made from the chlorinated polyethylene compound may decrease. In addition, when the pattern viscosity of the chlorinated polyethylene exceeds about 85, as will be described later, when processing CPE compounds for wires and cables through compounding with inorganic additives and crosslinking agents, the surface is not smooth and rough, It may lose its luster and cause problems with its appearance.

구체적으로, 상기 무늬 점도(MV, Mooney viscosity)는, 폴리에틸렌 약 500 kg 내지 약 600 kg을 슬러리(물 혹은 HCl 수용액) 상태로 약 75 oC 내지 약 85 oC 에서부터 약 120 oC 내지 약 140 oC의 최종 온도까지 약 15 oC /hr 내지 약 18.5 oC /hr 속도로 승온한 후에, 약 120 oC 내지 약 140 oC의 최종 온도에서 약 2 시간 내지 약 5 시간 동안 기체상의 클로린으로 염소화 반응을 수행하여 얻어진 염소화 폴리에틸렌에 대해 측정한 값일 수 있다. 이 때, 상기 염소화 반응은 승온과 동시에 반응기 내 압력을 약 0.2 MPa 내지 약 0.4 MPa으로 유지하면서 기체상의 클로린을 주입하며, 상기 클로린의 총투입량은 약 650 kg 내지 약 750 kg이 되도록 하여 수행할 수 있다. Specifically, the Mooney viscosity (MV) ranges from about 75 o C to about 85 o C to about 120 o C to about 140 o C when about 500 kg to about 600 kg of polyethylene is used as a slurry ( water or HCl aqueous solution). After increasing the temperature at a rate of about 15 o C/hr to about 18.5 o C/hr to a final temperature of about 120 o C to about 140 o C, chlorination with gaseous chlorine for about 2 hours to about 5 hours at a final temperature of about 120 o C to about 140 o C. It may be a value measured for chlorinated polyethylene obtained by performing the reaction. At this time, the chlorination reaction can be performed by injecting gaseous chlorine while raising the temperature and maintaining the pressure in the reactor at about 0.2 MPa to about 0.4 MPa, and the total amount of chlorine added is about 650 kg to about 750 kg. there is.

또한, 상기 염소화 폴리에틸렌의 무늬 점도(MV, Mooney viscosity) 및 인장강도(Tensile strength), 인장신도(Tensile elongation)를 측정하는 방법은 후술되는 시험예 2에 기재된 바와 같으며, 구체적인 측정 방법은 생략한다.In addition, the method for measuring the Mooney viscosity (MV), tensile strength, and tensile elongation of the chlorinated polyethylene is as described in Test Example 2, which will be described later, and the specific measurement method is omitted. .

상기 염소화 폴리에틸렌은 일례로 염소 함량이 약 20 중량% 내지 약 50 중량%, 약 31 중량% 내지 약 45 중량%, 혹은 약 35 중량% 내지 약 40 중량%일 수 있다. 여기서, 상기 염소화 폴리에틸렌의 염소 함량은 연소 이온크로마토그래피(Combustion IC, Ion Chromatography) 분석법을 이용하여 측정할 수 있다. 일예로, 상기 연소 이온크로마토그래피 분석법은 IonPac AS18 (4 x 250 mm) 컬럼이 장착된 연소 IC (ICS-5000/AQF-2100H) 장치를 사용하여, 내부 장치 온도(Inlet temperature) 900 oC, 외부 장치 온도(Outlet temperature) 1000 oC의 연소 온도에서 용리액(eluent)로서 KOH (30.5 mM)를 사용하여 1 mL/min의 유량 조건 하에서 측정할 수 있다. 이외에 상기 염소 함량을 측정하는 장치 조건 및 측정 조건은 후술되는 시험예 2에 기재된 바와 같으며, 구체적인 설명은 생략한다.For example, the chlorinated polyethylene may have a chlorine content of about 20% by weight to about 50% by weight, about 31% by weight to about 45% by weight, or about 35% by weight to about 40% by weight. Here, the chlorine content of the chlorinated polyethylene can be measured using combustion ion chromatography (Combustion IC, Ion Chromatography) analysis. As an example, the combustion ion chromatography analysis method uses a combustion IC (ICS-5000/AQF-2100H) device equipped with an IonPac AS18 (4 x 250 mm) column, with an internal device temperature (Inlet temperature) of 900 o C and an external It can be measured under a flow rate of 1 mL/min using KOH (30.5 mM) as an eluent at a combustion temperature of 1000 o C. In addition, the device conditions and measurement conditions for measuring the chlorine content are the same as those described in Test Example 2, which will be described later, and detailed descriptions will be omitted.

구체적으로, 본 발명에 따른 염소화 폴리에틸렌은, 염소 함량이 35 중량% 내지 40 중량%인 조건 하에서 상술한 바와 같은 무늬 점도(MV, Mooney viscosity)가 약 90 내지 약 100일 수 있다. Specifically, the chlorinated polyethylene according to the present invention may have a Mooney viscosity (MV) of about 90 to about 100 as described above under the condition that the chlorine content is 35% by weight to 40% by weight.

상기 염소화 폴리에틸렌은 일례로 랜덤 염소화 폴리에틸렌일 수 있다.For example, the chlorinated polyethylene may be random chlorinated polyethylene.

본 발명에 따라 제조된 염소화 폴리에틸렌은, 내화학성, 내후성, 난연성, 가공성 및 충격강도 보강효과 등이 우수하여 PVC 파이프 및 윈도우 프로파일(Window Profile)의 충격보강제 등으로 많이 사용된다.Chlorinated polyethylene manufactured according to the present invention has excellent chemical resistance, weather resistance, flame retardancy, processability, and impact strength reinforcing effect, and is widely used as an impact reinforcing agent for PVC pipes and window profiles.

한편, 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 바와 같은 염소화 폴리에틸렌 및 염화비닐 중합체(PVC)를 포함하는 PVC 조성물이 제공된다. Meanwhile, according to another embodiment of the invention, a PVC composition containing chlorinated polyethylene and vinyl chloride polymer (PVC) as described above is provided.

상기 PVC 조성물은 일례로, 상술한 바와 같은 염소화 폴리에틸렌 약 5 중량% 내지 약 20 중량% 및 염화비닐 중합체(PVC, Polyvinyl Chloride) 약 50 중량% 내지 약 95 중량%를 포함하여 이루어질 수 있다.For example, the PVC composition may include about 5% to about 20% by weight of chlorinated polyethylene and about 50% to about 95% by weight of polyvinyl chloride (PVC) as described above.

상기 염소화 폴리에틸렌은 일례로 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 혹은 약 5 중량% 내지 약 10 중량%일 수 있다.For example, the chlorinated polyethylene may be about 5% by weight to about 20% by weight, or about 5% by weight to about 10% by weight.

상기 염화비닐 중합체(PVC)는 일례로 약 50 중량% 내지 약 95 중량%, 혹은 약 60 중량% 내지 약 90 중량%일 수 있다.For example, the vinyl chloride polymer (PVC) may be about 50% by weight to about 95% by weight, or about 60% by weight to about 90% by weight.

일 예로, 상기 PVC 조성물은 상술한 바와 같은 염소화 폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, TiO2, CaCO3, 복합 스테아레이트(Ca, Zn-stearate) 등의 무기 첨가제 액 5 중량부 내지 약 600 중량부, 또는 약 10 중량부 내지 약 200 중량부를 추가로 포함할 수 있다. As an example, the PVC composition contains 5 to about 600 parts by weight of an inorganic additive solution such as TiO 2 , CaCO 3 , complex stearate (Ca, Zn-stearate), or about 600 parts by weight based on 100 parts by weight of chlorinated polyethylene as described above. It may additionally include about 10 parts by weight to about 200 parts by weight.

구체적일 일 예로, 상기 PVC 조성물은 상술한 바와 같은 염소화 폴리에틸렌 약 5 중량% 내지 약 20 중량%, 염화비닐 중합체(PVC) 약 60 중량% 내지 약 90 중량%, TiO2 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, CaCO3 약 1 중량% 내지 약 10 중량% 및 복합 스테아레이트(Ca, Zn-stearate) 약 1 중량% 내지 약 10 중량%를 포함하여 이루어질 수 있다.As a specific example, the PVC composition includes about 5% to about 20% by weight of chlorinated polyethylene, about 60% to about 90% by weight of vinyl chloride polymer (PVC), and about 1% to about 10% by weight of TiO 2 as described above. Weight%, it may include about 1% by weight to about 10% by weight of CaCO 3 and about 1% by weight to about 10% by weight of complex stearate (Ca, Zn-stearate).

상기 PVC 조성물은 일례로 가소화 시간이 약 170 초 이하, 약 150 초 이하, 또는 약 150 초 내지 약 100 초일 수 있다. 또한, 상기 PVC 조성물은, 예컨대 160 oC 내지 190 oC 조건 하에서 염화비닐 중합체(PVC)와 배합하였을 때, ASTM E 23 방법으로 상온 조건 하에서 측정한 샤르피(Charpy) 충격강도가 24 kJ/㎡ 이상일 수 있다. 이 범위 내에서 물성 밸런스 및 생산성이 우수한 효과가 있다. 상기 PVC 조성물의 샤르피(Charpy) 충격강도를 측정하는 방법은 후술되는 시험예 3에 기재된 바와 같으며, 구체적인 측정 방법은 생략한다.For example, the PVC composition may have a plasticization time of about 170 seconds or less, about 150 seconds or less, or about 150 seconds to about 100 seconds. In addition, when the PVC composition is mixed with vinyl chloride polymer (PVC) under conditions of, for example, 160 o C to 190 o C, the Charpy impact strength measured under room temperature conditions using the ASTM E 23 method is 24 kJ/㎡ or more. You can. Within this range, excellent physical property balance and productivity are achieved. The method for measuring the Charpy impact strength of the PVC composition is as described in Test Example 3 described later, and the specific measurement method is omitted.

또한, 본 발명에 따른 염소화 폴리에틸렌으로 성형품을 제조하는 방법은, 당업계의 통상적인 방법을 적용할 수 있다. 일례로, 상기 염소화 폴리에틸렌을 롤-밀 컴파운딩하고 이를 압출 가공하여 성형품을 제조할 수 있다. In addition, the method of manufacturing a molded article from chlorinated polyethylene according to the present invention can be a conventional method in the art. For example, a molded product can be manufactured by roll-mill compounding the chlorinated polyethylene and extruding it.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Below, preferred embodiments are presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are provided only to make the present invention easier to understand, and the content of the present invention is not limited thereto.

[촉매 전구체의 제조][Manufacture of catalyst precursor]

합성예 1: 제1 메탈로센 화합물 제조Synthesis Example 1: Preparation of the first metallocene compound

Figure 112020105625588-pat00015
Figure 112020105625588-pat00015

1-1 리간드 화합물의 제조1-1 Preparation of ligand compounds

건조된 250 mL 쉬링크 플라스크(schlenk flask)에 10.8 g (100 mmol)의 클로로부탄올(chlorobutanol)을 넣은 후 10 g의 몰리큘라 시브(molecular sieve)와 100 mL의 메틸 터셔리-부틸 에테르(menthyl tert-butyl ether, MTBE)를 가한 다음 20 g의 황산을 30분에 걸쳐 천천히 가하였다. 반응 혼합물은 시간이 지나며 천천히 분홍색으로 변하며, 16 시간 이후 얼음으로 차갑게 식힌 포화 탄산수소나트륨(sodium bicarbonate) 용액에 부었다. 이 혼합물에 디에틸에테르(Ether, 100 mL x 4)를 가해 여러 번 추출해내고, 모인 유기층은 MgSO4로 건조하고 여과를 거친 다음 진공 감압 하에서 용매를 제거하여 노란색의 액체 형태의 1-(터서리-부톡시)-4-클로로부탄 [1-(tert butoxy)-4-chlorobutane] 10 g (60% 수율)을 얻었다.Add 10.8 g (100 mmol) of chlorobutanol to a dried 250 mL Schlenk flask, then add 10 g of molecular sieve and 100 mL of methyl tert-butyl ether. -butyl ether, MTBE) was added, and then 20 g of sulfuric acid was slowly added over 30 minutes. The reaction mixture slowly turned pink over time, and after 16 hours, it was poured into an ice-cold saturated sodium bicarbonate solution. Diethyl ether (Ether, 100 mL -Butoxy)-4-chlorobutane [1-(tert butoxy)-4-chlorobutane] 10 g (60% yield) was obtained.

1 H NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 1.16 (9H, s), 1.67 - 1.76 (2H, m), 1.86 - 1.90 (2H, m), 1.94 (1H, m), 3.36 (2H, m), 3.44 (1H, m), 3.57 (3H, m). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , ppm): δ 1.16 (9H, s), 1.67 - 1.76 (2H, m), 1.86 - 1.90 (2H, m), 1.94 (1H, m), 3.36 (2H, m), 3.44 (1H, m), 3.57 (3H, m).

건조된 250 mL 쉬링크 플라스크에 4.5 g (25 mmol)의 상기에서 합성한 1-(터서리-부톡시)-4-클로로부탄을 넣고 40 mL의 테트라하이드로퓨란(THF)에 녹였다. 여기에 20 mL의 소듐 시클로펜타디에닐라이드 (sodium cyclopentadienylide) THF 용액을 천천히 가한 후 하룻동안 교반시켰다. 이 반응 혼합물에 50 mL의 물을 가해 퀀칭(quenching)시키고, 디에틸에테르(Ether)로 추출(50 mL x 3)한 다음 모인 유기층을 브라인(brine)으로 충분히 씻어주었다. MgSO4로 남은 수분을 건조하고 여과한 다음, 진공 감압 하에 용매를 제거함으로써 어두운 갈색의 점성이 있는 형태의 생성물인 2-(4-(tert-butoxy)butyl) cyclopenta-1,3-diene을 정량 수율로 수득하였다.4.5 g (25 mmol) of 1-(tertiary-butoxy)-4-chlorobutane synthesized above was added to a dried 250 mL Shrink flask and dissolved in 40 mL of tetrahydrofuran (THF). 20 mL of sodium cyclopentadienylide THF solution was slowly added thereto and stirred for one day. This reaction mixture was quenched by adding 50 mL of water, extracted with diethyl ether (50 mL x 3), and the collected organic layer was thoroughly washed with brine. The remaining moisture was dried with MgSO 4 and filtered, and the solvent was removed under reduced pressure to quantify the dark brown, viscous product, 2-(4-(tert-butoxy)butyl) cyclopenta-1,3-diene. It was obtained in good yield.

1 H NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 1.16 (9H, s), 1.54 - 1.60 (4H, m), 1.65 (1H, m), 1.82 (1H, m), 2.37 - 2.42 (2H, m), 2.87, 2.92 (2H, s), 3.36 (2H, m), 5.99 (0.5H, s), 6.17 (0.5H, s), 6.25 (0.5H, s), 6.34 (0.5H, s), 6.42 (1H, s). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , ppm): δ 1.16 (9H, s), 1.54 - 1.60 (4H, m), 1.65 (1H, m), 1.82 (1H, m), 2.37 - 2.42 (2H, m), 2.87, 2.92 (2H, s), 3.36 (2H, m), 5.99 (0.5H, s), 6.17 (0.5H, s), 6.25 (0.5H, s), 6.34 (0.5H, s) , 6.42 (1H, s).

Figure 112020105625588-pat00016
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1-2 전이금속 화합물의 제조1-2 Preparation of transition metal compounds

건조된 250 mL 쉬링크 플라스크에 1-1에서 합성한 리간드 화합물 4.3 g (23 mmol)을 넣고 60 mL의 테트라하이드로퓨란(THF)에 녹였다. 여기에 11 mL의 n-부틸리튬(n-BuLi, 2.0 M hexane solution, 28 mmol)을 가하고 하룻동안 교반시킨 다음, 이 용액을 ZrCl4(THF)2 3.83 g(10.3 mmol)을 50 mL의 디에틸에테르(Ether)에 분산시킨 플라스크에 -78 oC (Celsius degree)에서 천천히 가하였다. 4.3 g (23 mmol) of the ligand compound synthesized in 1-1 was added to a dried 250 mL Shrink flask and dissolved in 60 mL of tetrahydrofuran (THF). 11 mL of n-butyllithium (n-BuLi, 2.0 M hexane solution, 28 mmol) was added thereto and stirred for one day. Then, 3.83 g (10.3 mmol) of ZrCl 4 (THF) 2 was added to this solution in 50 mL of diluted solution. It was slowly added to the flask dispersed in ethyl ether at -78 o C (Celsius degree).

이 반응 혼합물은 상온(rt, 25 oC)까지 올리면 옅은 갈색의 서스펜션에서 탁한 노란색이 서스펜션 형태로 변하였다. 하룻동안 교반시킨 후 반응 혼합물의 용매를 모두 건조시키고 200 mL의 헥산을 넣어 소니케이션(sonication)을 하여 가라앉힌 다음, 위층에 뜬 헥산 용액을 캔률라(cannula)로 디켄테이션(decantation)하여 모았다. 이 과정을 2회 반복하여 얻은 헥산 용액을 진공 감압하에서 건조하여 옅은 노란색 고체 형태의 화합물인 비스(3-(4-(터셔리-부톡시)부틸-2,4-디에닐) 지르코늄(IV) 클로라이드 [bis(3-(4-(tert-butoxy)butyl-2,4-dien-yl) zirconium(IV) chloride]가 생성되었음을 확인하였다. When this reaction mixture was raised to room temperature (rt, 25 o C), it changed from a light brown suspension to a cloudy yellow suspension. After stirring for a day, all solvents in the reaction mixture were dried, 200 mL of hexane was added and sonication was used to settle the mixture, and the hexane solution floating on the upper layer was collected by decantation using a cannula. The hexane solution obtained by repeating this process twice was dried under reduced pressure in vacuum to produce bis(3-(4-(tertiary-butoxy)butyl-2,4-dienyl)zirconium(IV), a compound in the form of a pale yellow solid. It was confirmed that chloride [bis(3-(4-(tert-butoxy)butyl-2,4-dien-yl) zirconium(IV) chloride] was produced.

1 H NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 0.84 (6H, m), 1.14 (18H, s), 1.55 - 1.61 (8H, m), 2.61 (4H, m), 3.38 (4H, m), 6.22 (3H, s), 6.28 (3H, s). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , ppm): δ 0.84 (6H, m), 1.14 (18H, s), 1.55 - 1.61 (8H, m), 2.61 (4H, m), 3.38 (4H, m) , 6.22 (3H, s), 6.28 (3H, s).

합성예 2: 제1 메탈로센 화합물 제조Synthesis Example 2: Preparation of the first metallocene compound

Figure 112020105625588-pat00017
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2-1 리간드 화합물의 제조2-1 Preparation of ligand compounds

건조된 250 mL 쉬링크 플라스크에 테트라메틸시클로펜타디엔(TMCP) 6.0 mL (40 mmol)을 THF(60 mL)에 녹인 후, -78℃로 냉각하였다. n-BuLi 2.5 M hexane solution 17 mL (42 mmol)을 천천히 적가하고 상온에서 하룻밤동안 교반하였다. 별도의 250 mL 쉬링크 플라스크에 디클로로메틸실란 (dichlorodimethylsilane) 4.8 mL, 40 mmol을 n-hexane에 녹이고, -78 ℃로 냉각한 후, 앞서 반응한 TMCP-lithiation 용액을 천천히 주입하였다. 이를 상온에서 하룻밤 동안 교반하고, 감압 하에 용매를 제거하였다. 반응후 얻어진 생성물을 톨루엔에 용해하고 filtration하여 남아있는 LiCl을 제거하여 노란색 액상(yellow liquid) 형태로 클로로메틸(테트라메틸시클로펜타디에닐)실란(CDMTS) 7.0 g (33 mmol)을 얻었다(yield 83%). 6.0 mL (40 mmol) of tetramethylcyclopentadiene (TMCP) was dissolved in THF (60 mL) in a dried 250 mL Shrink flask, and then cooled to -78°C. 17 mL (42 mmol) of n-BuLi 2.5 M hexane solution was slowly added dropwise and stirred at room temperature overnight. In a separate 250 mL Shrink flask, 4.8 mL (40 mmol) of dichlorodimethylsilane was dissolved in n-hexane, cooled to -78°C, and the previously reacted TMCP-lithiation solution was slowly injected. This was stirred at room temperature overnight, and the solvent was removed under reduced pressure. After the reaction, the product obtained was dissolved in toluene and filtered to remove the remaining LiCl to obtain 7.0 g (33 mmol) of chloromethyl (tetramethylcyclopentadienyl) silane (CDMTS) in the form of a yellow liquid (yield 83). %).

1H NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 0.24 (6H, s), 1.82 (6H, s), 1.98 (6H, s), 3.08 (1H, s). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , ppm): δ 0.24 (6H, s), 1.82 (6H, s), 1.98 (6H, s), 3.08 (1H, s).

건조된 250 mL 쉬링크 플라스크에 3-(6-(터셔리-부톡시)헥실)-1H-인덴 (3-(6-(tert-butoxy)hexyl)-1H-indene, T-Ind) 2.72 g (10 mmol)을 THF 50 mL에 녹인 후, n-BuLi 2.5 M hexane solution 8.2 mL (20.4 mmol)을 드라이아이스/아세톤 배쓰(dryice/acetone bath)에서 천천히 적가하였다. 상온에서 밤새(overnight) 반응 후 붉은색 용액(red solution)을 얻었다. 별도의 250 mL 쉬링크 플라스크에 앞서 합성한 클로로메틸(테트라메틸시클로펜타디에닐)실란 (CDMTS) 2.15 g (10 mmol)을 THF에 녹인 후, 여기에 앞서 준비한 (T-Ind)-lithiation 용액 (T-Ind-Li solution)을 드라이아이스/아세톤 배쓰에서 적가(dropwise feeding)하였다. 상온에서 밤새(overnight) 반응후 다크 브라운 슬러리(dark brown slurry)를 확인하였다. 물로 퀀칭(quenching)하고 디에틸에테르로 추출하여 4.18 g (9.27 mmol)을 얻었다(yield 92.7%).2.72 g of 3-(6-(tert-butoxy)hexyl)-1H-indene, T-Ind) in a dried 250 mL Shrink flask. (10 mmol) was dissolved in 50 mL of THF, and then 8.2 mL (20.4 mmol) of n-BuLi 2.5 M hexane solution was slowly added dropwise in a dry ice/acetone bath. After reaction overnight at room temperature, a red solution was obtained. In a separate 250 mL Shrink flask, 2.15 g (10 mmol) of chloromethyl(tetramethylcyclopentadienyl)silane (CDMTS) synthesized previously was dissolved in THF, and then the previously prepared (T-Ind)-lithiation solution ( T-Ind-Li solution) was added dropwise in a dry ice/acetone bath. After reaction overnight at room temperature, a dark brown slurry was observed. Quenched with water and extracted with diethyl ether to obtain 4.18 g (9.27 mmol) (yield 92.7%).

1H NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 0.43 (3H, s), -0.15 (3H, s), 1.21 (9H, s), 1.42-2.08 (22H, m), 2.61 (1H, s), 3.35-3.38 (2H, m), 3.52 (1H, s), 6.21 (1H, s), 7.17-7.43 (4H, m). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , ppm): δ 0.43 (3H, s), -0.15 (3H, s), 1.21 (9H, s), 1.42-2.08 (22H, m), 2.61 (1H, s) ), 3.35-3.38 (2H, m), 3.52 (1H, s), 6.21 (1H, s), 7.17-7.43 (4H, m).

2-2 메탈로센 화합물의 제조2-2 Preparation of metallocene compounds

상기 2-1에서 합성한 리간드 화합물 4.18 g (9.27 mmol)을 톨루엔 100 mL에 녹이고, MTBE 4.4 mL(4 당량)을 추가로 주입한 용액에 n-BuLi 2.5M hexane solution 8.2 mL, 20.4 mmol을 dryice/acetone bath에 적가하였다. 상온에서 밤새(overnight) 반응 후 붉은빛 도는 슬러리(reddish slurry)를 얻었다. 글러브 박스에서 ZrCl4(THF)2 3.50 g (9.27 mmol)을 준비하여 톨루엔 50 mL 용액을 만들고 여기에 리간드-lithiation 용액(ligand-Li solution)을 드라이아이스/아세톤 배쓰에서 적가하였다. 상온에서 밤새(overnight) 반응 후 붉은빛 도는 슬러리(reddish slurry)를 확인하였다. 반응 생성물을 필터링하여 LiCl을 제거한 후, 톨루엔을 90% 정도 진공 건조하여 제거한 후, 헥산으로 재결정하였다. 슬러리를 필터링하여 노란색의 여과된 케이크(yellow filter cake) 2.5 g (4.1 mmol)을 얻었다(yield 44.1%).Dissolve 4.18 g (9.27 mmol) of the ligand compound synthesized in 2-1 above in 100 mL of toluene, add 4.4 mL (4 equivalents) of MTBE, and add 8.2 mL of n-BuLi 2.5M hexane solution and 20.4 mmol on dry ice. /It was added dropwise to an acetone bath. After reaction overnight at room temperature, a reddish slurry was obtained. In a glove box, 3.50 g (9.27 mmol) of ZrCl 4 (THF) 2 was prepared to make a 50 mL toluene solution, and the ligand-lithiation solution (ligand-Li solution) was added dropwise in a dry ice/acetone bath. After reaction overnight at room temperature, a reddish slurry was observed. The reaction product was filtered to remove LiCl, then about 90% of toluene was removed by vacuum drying, and then recrystallized from hexane. The slurry was filtered to obtain 2.5 g (4.1 mmol) of yellow filter cake (yield 44.1%).

1H NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 0.93 (3H, s), 1.17 (12H, s), 1.37-1.63 (8H, m), 2.81-2.87 (1H, m), 2.93-2.97 (1H, m), 3.29-3.31 (2H, t), 5.55 (1H, s), 7.02-7.57 (4H, m). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , ppm): δ 0.93 (3H, s), 1.17 (12H, s), 1.37-1.63 (8H, m), 2.81-2.87 (1H, m), 2.93-2.97 ( 1H, m), 3.29-3.31 (2H, t), 5.55 (1H, s), 7.02-7.57 (4H, m).

비교합성예 1: 제1 메탈로센 화합물 제조Comparative Synthesis Example 1: Preparation of the first metallocene compound

Figure 112020105625588-pat00018
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6-클로로헥산올을 사용하여 문헌(Tetrahedron Lett. 2951(1988))에 기재된 방벙으로 t-butyl-O-(CH2)6-Cl을 제조하고, 여기에 시클로펜타디에닐나트륨(NaCp)를 반응시켜 t-butyl-O-(CH2)6-C5H5를 얻었다(수율 60%, b.p. 80 oC/0.1 mmHg).t-butyl-O-(CH 2 ) 6 -Cl was prepared using 6- chlorohexanol by the method described in Tetrahedron Lett. 2951 (1988), and cyclopentadienyl sodium (NaCp) was added to it. By reaction, t-butyl-O-(CH 2 ) 6 -C 5 H 5 was obtained (yield 60%, bp 80 o C/0.1 mmHg).

또한, -78 oC에서 t-butyl-O-(CH2)6-C5H5를 THF에 녹이고 n-BuLi을 천천히 가한 후, 실온으로 승온시킨 후, 8 시간 동안 반응시켰다. 상기 용액을 다시 -78 oC에서 ZrCl4(THF)2 (170 g, 4.50 mmol)/THF(30 mL)의 서스펜젼 용액에 상기 합성된 리튬염 용액을 천천히 가하고 실온에서 6 시간 동안 더 반응시켰다. 모든 휘발성 물질을 진공 건조하여 제거하고, 얻어진 오일성 액체 물질에 헥산을 가하여 필터하였다. 필터 용액을 진공 건조한 후, 헥산을 가하여 저온(-20 oC)에서 침전물을 유도하였다. 얻어진 침전물을 저온에서 걸러내어 흰색 고체 형태의 [tBu-O-(CH2)6-C5H4]2ZrCl2]을 얻었다(수율 92%).Additionally, t-butyl-O-(CH 2 ) 6 -C 5 H 5 was dissolved in THF at -78 o C, n-BuLi was slowly added, the temperature was raised to room temperature, and reaction was performed for 8 hours. The synthesized lithium salt solution was slowly added to the suspension solution of ZrCl 4 (THF) 2 (170 g, 4.50 mmol)/THF (30 mL) at -78 o C and reacted at room temperature for another 6 hours. I ordered it. All volatile substances were removed by vacuum drying, and hexane was added to the obtained oily liquid material and filtered. After vacuum drying the filter solution, hexane was added to induce precipitate at low temperature (-20 o C). The obtained precipitate was filtered at low temperature to obtain [tBu-O-(CH 2 ) 6 -C 5 H 4 ] 2 ZrCl 2 ] in the form of a white solid (92% yield).

1H-NMR (300 MHz, CDCl3, ppm): δ 6.28 (t, J=2.6 Hz, 2H), 6.19 (t, J=2.6 Hz, 2H), 3.31 (t, 6.6 Hz, 2H), 2.62 (t, J=8 Hz), 1.7-1.3 (m, 8H), 1.17 (s, 9H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , ppm): δ 6.28 (t, J=2.6 Hz, 2H), 6.19 (t, J=2.6 Hz, 2H), 3.31 (t, 6.6 Hz, 2H), 2.62 (t, J=8 Hz), 1.7-1.3 (m, 8H), 1.17 (s, 9H).

13C-NMR (300 MHz, CDCl3, ppm): δ 135.09, 116.66, 112.28, 72.42, 61.52, 30.66, 30.31, 30.14, 29.18, 27.58, 26.00. 13 C-NMR (300 MHz, CDCl 3 , ppm): δ 135.09, 116.66, 112.28, 72.42, 61.52, 30.66, 30.31, 30.14, 29.18, 27.58, 26.00.

합성예 3: 제2 메탈로센 화합물 제조Synthesis Example 3: Preparation of second metallocene compound

Figure 112020105625588-pat00019
Figure 112020105625588-pat00019

1,8-비스(브로모메틸)나프탈렌 [1,8-bis(bromomethyl)naphthalene 6.3g (20 mmol)과 메틸 TMS-인덴 리튬염(methyl TMS-Indene Lithium salt) 8.3 g (40 mmol)을 각각 THF 80 mL에 녹인 후, 드라이아이스/아세톤 배쓰에서 적가하여 상온에서 밤새 교반하였다. 상기 교반 완료 후, 반응 결과물은 디에틸에테르/물 (ether/water)로 추출(extraction)하여 유기층의 잔류 수분을 MgSO4로 제거 후, 진공 감압 조건에서 용매(solvent)를 제거하여 액상의 리간드 화합물 11.1 g (20 mmol, Mw 556.93)을 얻었다.1,8-bis(bromomethyl)naphthalene [6.3 g (20 mmol) of 1,8-bis(bromomethyl)naphthalene and 8.3 g (40 mmol) of methyl TMS-Indene Lithium salt, respectively. After dissolving in 80 mL of THF, it was added dropwise in a dry ice/acetone bath and stirred at room temperature overnight. After completion of the stirring, the reaction product was extracted with diethyl ether/water, the residual moisture in the organic layer was removed with MgSO 4 , and the solvent was removed under vacuum and reduced pressure conditions to obtain a liquid ligand compound. 11.1 g (20 mmol, Mw 556.93) was obtained.

상기 얻어진 리간드 화합물 11g을 톨루엔 80 mL 및 메틸 터셔리-부틸 에테르(menthyl tert-butyl ether, MTBE) 5 mL의 혼합 용매에 녹이고, 2.5 M의 n-부틸 리튬의 헥산 용액 16.7 mL (41.6 mmol)을 적가하여 상온에서 교반하였다. 그리고, 7.5 g (19.8 mmol)의 ZrCl4(THF)2를 톨루엔 80 mL에 넣어 슬러리로 준비한 후 드라이아이스/아세톤 배쓰에서 트랜스퍼(transfer)하고 상온에서 밤새 교반하였다. 11 g of the obtained ligand compound was dissolved in a mixed solvent of 80 mL of toluene and 5 mL of methyl tert-butyl ether (MTBE), and 16.7 mL (41.6 mmol) of a 2.5 M hexane solution of n-butyl lithium was added. It was added dropwise and stirred at room temperature. Then, 7.5 g (19.8 mmol) of ZrCl 4 (THF) 2 was added to 80 mL of toluene to prepare a slurry, then transferred in a dry ice/acetone bath and stirred at room temperature overnight.

상기 교반 완료 이후, 상기 슬러리를 필터링하여 LiCl을 제거하고, 여과액(filtrate)의 톨루엔을 진공 건조하여 제거한 후 헥산 100 mL을 넣고 1 시간 동안 sonication하였다. 이후 상기 슬러리를 필터하여 여과된 고체(filtered solid)인 메탈로센 화합물 4.5 g (yield 62.3 mol%, 노란색 고체)을 얻었다.After the stirring was completed, the slurry was filtered to remove LiCl, and toluene in the filtrate was removed by vacuum drying, then 100 mL of hexane was added and sonication was performed for 1 hour. Afterwards, the slurry was filtered to obtain 4.5 g of a metallocene compound (yield 62.3 mol%, yellow solid) as a filtered solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3, ppm): δ 8.16-6.95 (14H, m), 5.99 (2H, d), 3.99 (2H, m), 3.83 (2H, m), 3.39 (2H, m), 0.15 (18H, d). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , ppm): δ 8.16-6.95 (14H, m), 5.99 (2H, d), 3.99 (2H, m), 3.83 (2H, m), 3.39 (2H, m) , 0.15 (18H, d).

비교합성예 2: 제2 메탈로센 화합물 제조Comparative Synthesis Example 2: Preparation of a second metallocene compound

tBu-O-(CHtBu-O-(CH 22 )) 66 )(CH)(CH 33 )Si(C)Si(C 55 (CH(CH 33 )) 44 )(tBu-N)TiCl)(tBu-N)TiCl 22 의 제조 manufacture of

상온에서 50 g의 Mg(s)를 10 L 반응기에 가한 후, THF 300 mL을 가하였다. I2 0.5 g 정도를 가한 후, 반응기 온도를 50 oC로 유지하였다. 반응기 온도가 안정화된 후 250 g의 6-t-부톡시헥실 클로라이드(6-t-buthoxyhexyl chloride)를 피딩펌프(feeding pump)를 이용하여 5 mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. 6-t-부톡시헥실 클로라이드를 가함에 따라 반응기 온도가 4 oC 내지 5 oC 정도 상승하는 것을 관찰하였다. 계속적으로 6-t-부톡시헥실 클로라이드을 가하면서 12 시간 교반하였다. 반응 12 시간 후 검은색의 반응용액을 얻었다. 생성된 검은색의 용액 2 mL 취한 뒤 물을 가하여 유기층을 얻어 1H-NMR을 통해 6-t-부톡시헥산(6-t-buthoxyhexane)을 확인하였다. 상기 6-t-부톡시헥산으로부터 그리냐르(Grignard) 반응이 잘 진행되었음을 알 수 있었다. 그리하여 6-t-부톡시헥실 마그네슘 클로라이드(6-t-buthoxyhexyl magnesium chloride)를 합성하였다.After adding 50 g of Mg(s) to a 10 L reactor at room temperature, 300 mL of THF was added. After adding about 0.5 g of I 2 , the reactor temperature was maintained at 50 o C. After the reactor temperature was stabilized, 250 g of 6-t-butoxyhexyl chloride was added to the reactor at a rate of 5 mL/min using a feeding pump. It was observed that the reactor temperature increased by about 4 o C to 5 o C as 6-t-butoxyhexyl chloride was added. The mixture was stirred for 12 hours while continuously adding 6-t-butoxyhexyl chloride. After 12 hours of reaction, a black reaction solution was obtained. After taking 2 mL of the resulting black solution, water was added to obtain an organic layer, and 6-t-butoxyhexane was confirmed through 1 H-NMR. It was confirmed from the 6-t-butoxyhexane that the Grignard reaction proceeded well. Thus, 6-t-butoxyhexyl magnesium chloride was synthesized.

트리클로로메틸실란(MeSiCl3) 500 g과 1 L의 THF를 반응기에 가한 후 반응기 온도를 -20 oC까지 냉각하였다. 합성한 6-t-부톡시헥실 마그네슘 클로라이드 중 560 g을 피딩펌프를 이용하여 5 mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. 그리냐드 시약(Grignard reagent)의 피딩(feeding)이 끝난 후 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12 시간 교반하였다. 반응 12 시간 후 흰색의 MgCl2염이 생성되는 것을 확인하였다. 헥산 4 L을 가하여 랩도리(labdori)을 통해 염을 제거하여 필터 용액을 얻었다. 얻은 필터 용액을 반응기에 가한 후 70 oC에서 헥산을 제거하여 엷은 노란색의 액체를 얻었다. 얻은 액체를 1H-NMR을 통해 원하는 메틸(6-t-부톡시 헥실)디클로로실란{Methyl(6-t-buthoxy hexyl)dichlorosilane} 화합물임을 확인하였다.After adding 500 g of trichloromethylsilane (MeSiCl 3 ) and 1 L of THF to the reactor, the temperature of the reactor was cooled to -20 o C. 560 g of the synthesized 6-t-butoxyhexyl magnesium chloride was added to the reactor at a rate of 5 mL/min using a feeding pump. After the feeding of the Grignard reagent was completed, the reactor temperature was slowly raised to room temperature and stirred for 12 hours. It was confirmed that white MgCl 2 salt was produced after 12 hours of reaction. 4 L of hexane was added and the salt was removed through labdori to obtain a filter solution. The obtained filter solution was added to the reactor and hexane was removed at 70 o C to obtain a pale yellow liquid. The obtained liquid was confirmed to be the desired methyl(6-t-butoxy hexyl)dichlorosilane {Methyl(6-t-butoxy hexyl)dichlorosilane} compound through 1H-NMR.

1H-NMR (CDCl3, ppm): δ 3.3 (t, 2H), 1.5 (m, 3H), 1.3 (m, 5H), 1.2 (s, 9H), 1.1 (m, 2H), 0.7 (s, 3H). 1 H-NMR (CDCl 3 , ppm): δ 3.3 (t, 2H), 1.5 (m, 3H), 1.3 (m, 5H), 1.2 (s, 9H), 1.1 (m, 2H), 0.7 (s) , 3H).

테트라메틸시클로펜타디엔(tetramethylcyclopentadiene) 1.2 mol (150 g)와 2.4 L의 THF를 반응기에 가한 후 반응기 온도를 -20 oC로 냉각하였다. n-BuLi 480 mL 피딩펌프를 이용하여 5 mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. n-BuLi을 가한 후 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12 시간 교반하였다. 반응 12 시간 후, 당량의 메틸(6-t-부톡시 헥실)디클로로실란(Methyl(6-t-buthoxy hexyl)dichlorosilane) (326 g, 350 mL)을 빠르게 반응기에 가하였다. 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12 시간 교반한 후 다시 반응기 온도를 0 oC로 냉각시킨 후 2당량의 t-BuNH2을 가하였다. 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12 시간 교반하였다. 반응 12 시간 후 THF을 제거하고 4 L의 헥산을 가하여 랩도리를 통해 염을 제거한 필터용액을 얻었다. 필터용액을 다시 반응기에 가한 후, 헥산을 70 oC에서 제거하여 노란색의 용액을 얻었다. 얻을 노란색의 용액을 1H-NMR을 통해 메틸(6-t-부톡시헥실)(테트라메틸시클로펜타디에닐)-t-부틸아미노실란 (Methyl(6-t-buthoxyhexyl)-(tetramethylCpH)t-Butylaminosilane) 화합물임을 확인하였다. 1.2 mol (150 g) of tetramethylcyclopentadiene and 2.4 L of THF were added to the reactor and the temperature of the reactor was cooled to -20 o C. n-BuLi 480 mL was added to the reactor at a rate of 5 mL/min using a feeding pump. After adding n-BuLi, the reactor temperature was slowly raised to room temperature and stirred for 12 hours. After 12 hours of reaction, an equivalent amount of methyl(6-t-butoxy hexyl)dichlorosilane (326 g, 350 mL) was quickly added to the reactor. The reactor temperature was slowly raised to room temperature and stirred for 12 hours, then the reactor temperature was cooled to 0 o C, and 2 equivalents of t-BuNH 2 was added. The reactor temperature was slowly raised to room temperature and stirred for 12 hours. After 12 hours of reaction, THF was removed, 4 L of hexane was added, and a filter solution from which salts were removed was obtained through labrador. After adding the filter solution back to the reactor, hexane was removed at 70 o C to obtain a yellow solution. The yellow solution obtained was methyl(6-t-butoxyhexyl)(tetramethylcyclopentadienyl)-t-butylaminosilane (Methyl(6-t-butoxyhexyl)-(tetramethylCpH)t- through 1 H-NMR. Butylaminosilane) compound was confirmed.

n-BuLi과 리간드 디메틸(테트라메틸CpH)t-부틸아민실란 (Dimethyl(tetramethylCpH)t-Butylaminosilane)로부터 THF용액에서 합성한 -78 oC의 리간드의 디리튬염에 TiCl3(THF)3(10 mmol)을 빠르게 가하였다. 반응용액을 천천히 섭씨 -78 oC에서 상온으로 올리면서 12 시간 교반하였다. 12 시간 교반 후, 상온에서 당량의 PbCl2 (10 mmol)를 반응용액에 가한 후 12 시간 교반하였다. 12 시간 교반 후, 푸른색을 띠는 짙은 검은색의 용액을 얻었다. 생성된 반응용액에서 THF를 제거한 후 헥산을 가하여 생성물을 필터하였다. 얻을 필터 용액에서 헥산을 제거한 후, 1H-NMR로부터 원하는 메틸(6-t-부톡시헥실)실릴(η5-테트라메틸시클로펜타디에닐)(t-부틸아미도)] 티타늄 디클로라이드 ([methyl(6-t-buthoxyhexyl)silyl(η5-tetramethylCp)(t-Butylamido)]TiCl2, (tBu-O-(CH2)6)(CH3)Si-(C5(CH3)4)(tBu-N)TiCl2 )임을 확인하였다. TiCl 3 (THF) 3 (10 mmol) was added rapidly. The reaction solution was slowly raised from -78 o C to room temperature and stirred for 12 hours. After stirring for 12 hours, an equivalent amount of PbCl 2 (10 mmol) was added to the reaction solution at room temperature and stirred for 12 hours. After stirring for 12 hours, a dark black solution with a blue tinge was obtained. After THF was removed from the resulting reaction solution, hexane was added and the product was filtered. After removing hexane from the resulting filter solution, the desired methyl (6-t-butoxyhexyl)silyl (η5-tetramethylcyclopentadienyl) (t-butylamido)] titanium dichloride ([methyl (6-t-buthoxyhexyl)silyl(η5-tetramethylCp)(t-Butylamido)]TiCl 2 , (tBu-O-(CH 2 ) 6 )(CH 3 )Si-(C 5 (CH 3 ) 4 )(tBu -N)TiCl 2 ) was confirmed.

1H-NMR (300 MHz, CDCl3, ppm): δ 3.3 (s, 4H), 2.2 (s, 6H), 2.1 (s, 6H), 1.8 - 0.8 (m), 1.4 (s, 9H), 1.2(s, 9H), 0.7 (s, 3H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , ppm): δ 3.3 (s, 4H), 2.2 (s, 6H), 2.1 (s, 6H), 1.8 - 0.8 (m), 1.4 (s, 9H), 1.2(s, 9H), 0.7 (s, 3H).

[담지 촉매의 제조][Manufacture of supported catalyst]

제조예 1: 담지 촉매의 제조Preparation Example 1: Preparation of supported catalyst

20 L 스테인레트스틸(sus) 고압 반응기에 톨루엔 용액 5.0 kg을 넣고 반응기 온도를 40 oC로 유지하였다. 600 oC의 온도에서 12 시간 동안 진공을 가해 탈수시킨 실리카(Grace Davison사 제조, SP948) 1 kg을 반응기에 투입하고 실리카를 충분히 분산시킨 후, 합성예 1의 메탈로센 화합물 109.75 g을 톨루엔에 녹여 투입하고 40 oC에서 200 rpm으로 2 시간 동안 교반하여 반응시켰다. 이후 교반을 중지하고 30 분 동안 세틀링하고 반응 용액을 디캔테이션하였다. 5.0 kg of toluene solution was added to a 20 L stainless steel (sus) high pressure reactor, and the reactor temperature was maintained at 40 o C. 1 kg of silica (SP948, manufactured by Grace Davison) dehydrated by applying vacuum for 12 hours at a temperature of 600 o C was added to the reactor and the silica was sufficiently dispersed, and then 109.75 g of the metallocene compound of Synthesis Example 1 was added to toluene. It was dissolved, added, and stirred at 40 o C at 200 rpm for 2 hours to react. Afterwards, stirring was stopped, settling was performed for 30 minutes, and the reaction solution was decantated.

반응기에 톨루엔 2.5 kg을 투입하고, 10 wt% 메틸알루미녹산(MAO)/톨루엔 용액 9.4 kg을 투입한 후, 40 oC에서 200 rpm으로 12 시간 동안 교반하였다. 반응 후, 교반을 중지하고 30 분 동안 세틀링하고 반응 용액을 디캔테이션하였다. 톨루엔 3.0 kg을 투입하고 10 분 동안 교반한 다음, 교반을 중지하고 30 분 동안 세틀링하고 톨루엔 용액을 디캔테이션하였다. 2.5 kg of toluene was added to the reactor, and 9.4 kg of 10 wt% methylaluminoxane (MAO)/toluene solution was added, and then stirred at 40 o C and 200 rpm for 12 hours. After the reaction, stirring was stopped, settling was performed for 30 minutes, and the reaction solution was decantated. 3.0 kg of toluene was added and stirred for 10 minutes, then stirring was stopped, settling was performed for 30 minutes, and the toluene solution was decantated.

반응기에 톨루엔 3.0 kg을 투입하고, 합성예 3의 메탈로센 화합물 358.58 g을 톨루엔 용액 1L에 녹여 반응기에 투입하고, 40 oC에서 200 rpm으로 2 시간 동안 교반하여 반응시켰다. 이 때, 상기 합성예 1의 메탈로센 화합물과 합성예 3의 메탈로센 화합물과의 비율은 몰비 기준 4:10가 되었다. 반응기 온도를 상온으로 낮춘 후, 교반을 중지하고 30 분 동안 세틀링하고 반응 용액을 디캔테이션하였다. 3.0 kg of toluene was added to the reactor, and 358.58 g of the metallocene compound of Synthesis Example 3 was dissolved in 1 L of toluene solution and added to the reactor, and stirred at 40 o C and 200 rpm for 2 hours to react. At this time, the ratio between the metallocene compound of Synthesis Example 1 and the metallocene compound of Synthesis Example 3 was 4:10 based on the molar ratio. After lowering the reactor temperature to room temperature, stirring was stopped, settling was performed for 30 minutes, and the reaction solution was decantated.

반응기에 톨루엔 2.0 kg을 투입하고 10 분 동안 교반한 후, 교반을 중지하고 30 분 동안 세틀링하고 반응 용액을 디캔테이션하였다. 2.0 kg of toluene was added to the reactor and stirred for 10 minutes, then stirring was stopped, settling was performed for 30 minutes, and the reaction solution was decantated.

반응기에 헥산 3.0 kg을 투입하고 헥산 슬러리를 필터 드라이로 이송하고 헥산 용액을 필터하였다. 40 oC에서 4 시간 동안 감압 하에 건조하여 910 g-SiO2 혼성 담지 촉매를 제조하였다. 3.0 kg of hexane was added to the reactor, the hexane slurry was transferred to a filter dryer, and the hexane solution was filtered. 910 g-SiO 2 hybrid supported catalyst was prepared by drying under reduced pressure at 40 o C for 4 hours.

제조예 2: 담지 촉매의 제조Preparation Example 2: Preparation of supported catalyst

상기 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 합성예 1의 메탈로센 화합물과 합성예 3의 메탈로센 화합물과의 비율을 몰비 기준으로 5:10으로 투입하여 혼성 담지 촉매를 제조하였다.A hybrid supported catalyst was prepared in the same manner as Preparation Example 1, except that the metallocene compound of Synthesis Example 1 and the metallocene compound of Synthesis Example 3 were added at a molar ratio of 5:10.

제조예 3: 담지 촉매의 제조Preparation Example 3: Preparation of supported catalyst

상기 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 합성예 2의 메탈로센 화합물과 합성예 3의 메탈로센 화합물과의 비율을 몰비 기준으로 5:10으로 투입하여 혼성 담지 촉매를 제조하였다.A hybrid supported catalyst was prepared in the same manner as Preparation Example 1, except that the metallocene compound of Synthesis Example 2 and the metallocene compound of Synthesis Example 3 were added at a molar ratio of 5:10.

비교 제조예 1: 담지 촉매의 제조Comparative Preparation Example 1: Preparation of supported catalyst

상기 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 합성예 1 및 2의 메탈로센 화합물 대신에 비교합성예 1 및 2의 메탈로센 화합물을 사용하여 비교합성예 1의 메탈로센 화합물과 비교합성예 2의 메탈로센 화합물과의 비율을 몰비 기준으로 3:10으로 달리하여 혼성 담지 촉매를 제조하였다. Prepared in the same manner as Preparation Example 1, but using the metallocene compounds of Comparative Synthesis Examples 1 and 2 instead of the metallocene compounds of Synthesis Examples 1 and 2, and the metallocene compound of Comparative Synthesis Example 1. A hybrid supported catalyst was prepared by varying the ratio of 2 with the metallocene compound to 3:10 based on the molar ratio.

비교 제조예 2: 담지 촉매의 제조Comparative Preparation Example 2: Preparation of supported catalyst

상기 비교 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 비교합성예 1의 메탈로센 화합물과 비교합성예 2의 메탈로센 화합물과의 비율을 몰비 기준으로 4:10으로 달리하여 혼성 담지 촉매를 제조하였다. A hybrid supported catalyst was prepared in the same manner as Comparative Preparation Example 1, except that the ratio between the metallocene compound of Comparative Synthesis Example 1 and the metallocene compound of Comparative Synthesis Example 2 was changed to 4:10 based on the molar ratio. .

비교 제조예 3: 담지 촉매의 제조Comparative Preparation Example 3: Preparation of supported catalyst

상기 비교 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 비교합성예 1의 메탈로센 화합물과 비교합성예 2의 메탈로센 화합물과의 비율을 몰비 기준으로 5:8로 달리하여 혼성 담지 촉매를 제조하였다.A hybrid supported catalyst was prepared in the same manner as Comparative Preparation Example 1, except that the ratio between the metallocene compound of Comparative Synthesis Example 1 and the metallocene compound of Comparative Synthesis Example 2 was changed to 5:8 based on the molar ratio. .

비교 제조예 4: 담지 촉매의 제조Comparative Preparation Example 4: Preparation of supported catalyst

상기 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 합성예 1의 메탈로센 화합물과 합성예 3의 메탈로센 화합물과의 비율을 몰비 기준으로 2:10으로 투입하여 혼성 담지 촉매를 제조하였다.A hybrid supported catalyst was prepared in the same manner as Preparation Example 1, except that the metallocene compound of Synthesis Example 1 and the metallocene compound of Synthesis Example 3 were added at a molar ratio of 2:10.

[폴리에틸렌의 제조][Manufacture of polyethylene]

실시예 1-1Example 1-1

상기 제조예 1에서 제조된 담지 촉매를 단일 슬러리 중합 공정에 투입하여, 에틸렌 호모중합체인 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다. The supported catalyst prepared in Preparation Example 1 was introduced into a single slurry polymerization process to produce high-density polyethylene, an ethylene homopolymer.

먼저, 100 m3 용량의 반응기에 헥산 25 ton/hr, 에틸렌 10 ton/hr, 수소 15 m3/hr, 트리에틸알루미늄(TEAL) 10 kg/hr의 유량으로 각각 주입되고, 또한 제조예 1에 따른 혼성 담지 메탈로센 촉매가 0.5 kg/hr으로 주입되었다. 여기서, 상기 수소 기체의 투입량은, 에틸렌 함량 기준으로52 ppm이었다. 이에, 상기 에틸렌은 반응기 온도 82 oC, 압력은 7.0 kg/cm2 내지 7.5 kg/cm2에서 헥산 슬러리 상태로 연속 반응시킨 다음, 용매 제거 및 드라이 공정을 거쳐 분말 형태의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, 호모PE)을 제조하였다.First, hexane 25 ton/hr, ethylene 10 ton/hr, hydrogen 15 m 3 /hr, and triethylaluminum (TEAL) 10 kg/hr were respectively injected into a reactor with a capacity of 100 m 3 , and also in Preparation Example 1. The hybrid supported metallocene catalyst was injected at 0.5 kg/hr. Here, the input amount of hydrogen gas was 52 ppm based on ethylene content. Accordingly, the ethylene was continuously reacted in the form of a hexane slurry at a reactor temperature of 82 o C and a pressure of 7.0 kg/cm 2 to 7.5 kg/cm 2 , and then went through a solvent removal and drying process to produce high-density polyethylene (HDPE, homopolymer) in powder form. PE) was prepared.

실시예 1-2Example 1-2

상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 제조하되, 제조예 1에서 제조된 담지 촉매 대신에 제조예 2에서 제조된 담지 촉매를 사용하며, 수소의 투입량을 97 ppm 으로 달리하여, 분말 형태의 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다.Prepared in the same manner as Example 1-1, but using the supported catalyst prepared in Preparation Example 2 instead of the supported catalyst prepared in Preparation Example 1, and varying the amount of hydrogen input to 97 ppm, high density polyethylene in powder form was prepared. was manufactured.

실시예 1-3Example 1-3

상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 제조하되, 제조예 1에서 제조된 담지 촉매 대신에 제조예 2에서 제조된 담지 촉매를 사용하며, 수소의 투입량을 144 ppm 으로 달리하여, 분말 형태의 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다.Prepared in the same manner as Example 1-1, but using the supported catalyst prepared in Preparation Example 2 instead of the supported catalyst prepared in Preparation Example 1, and varying the amount of hydrogen input to 144 ppm, high density polyethylene in powder form was prepared. was manufactured.

실시예 1-4Example 1-4

상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 제조하되, 제조예 1에서 제조된 담지 촉매 대신에 제조예 3에서 제조된 담지 촉매를 사용하며, 수소의 투입량을 85 ppm 으로 달리하여, 분말 형태의 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다.Prepared in the same manner as Example 1-1, but using the supported catalyst prepared in Preparation Example 3 instead of the supported catalyst prepared in Preparation Example 1, and varying the amount of hydrogen input to 85 ppm, high density polyethylene in powder form was prepared. was manufactured.

비교예 1-1Comparative Example 1-1

지글러나타 촉매(Z/N-1, Zeigier-Natta catalyst)를 사용하여 제조하고, 용융지수(MI5, 190 oC, 5 kg)가 0.46 g/10min인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 시판 제품(제품명 CE6040K, 제조사 LG Chem社)를 비교예 1-1로 준비하였다. A commercially available high-density polyethylene (HDPE) product manufactured using Zeigier-Natta catalyst (Z/N-1) and having a melt index (MI 5 , 190 o C, 5 kg) of 0.46 g/10 min (product name CE6040K) , manufactured by LG Chem) was prepared in Comparative Example 1-1.

비교예 1-2Comparative Example 1-2

지글러나타 촉매(Z/N-2, Zeigier-Natta catalyst)를 사용하여 제조하고, 용융지수(MI5, 190 oC, 5 kg)가 0.98 g/10min인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 시판 제품(제품명 CE6040X, 제조사 LG Chem社)를 비교예 1-2로 준비하였다. A commercially available high-density polyethylene (HDPE) product (product name CE6040X) manufactured using a Ziegier-Natta catalyst (Z/N-2) and having a melt index (MI 5 , 190 o C, 5 kg) of 0.98 g/10 min. , manufacturer LG Chem) was prepared in Comparative Example 1-2.

비교예 1-3Comparative Example 1-3

지글러나타 촉매(Z/N-3, Zeigier-Natta catalyst)를 사용하여 제조하고, 용융지수(MI5, 190 oC, 5 kg)가 1.28 g/10min인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 시판 제품(제품명 CE2080, 제조사 LG Chem社)를 비교예 1-3으로 준비하였다. A commercially available high-density polyethylene (HDPE) product (product name CE2080) manufactured using Zeigier-Natta catalyst (Z/N-3) and having a melt index (MI 5 , 190 o C, 5 kg) of 1.28 g/10 min. , manufactured by LG Chem) was prepared in Comparative Example 1-3.

비교예 1-4 및 1-5Comparative Examples 1-4 and 1-5

상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 제조하되, 제조예1에서 제조된 담지 촉매 대신에 각각 비교제조예 1 내지 2에서 제조된 담지 촉매를 사용하며, 수소의 투입량을 에틸렌 함량 기준으로 각각 3 ppm 및 18 ppm으로 달리하여, 분말 형태의 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다.Prepared in the same manner as Example 1-1, except that the supported catalysts prepared in Comparative Preparation Examples 1 and 2 were used instead of the supported catalysts prepared in Preparation Example 1, and the amount of hydrogen input was 3 ppm each based on the ethylene content. and 18 ppm, high density polyethylene in powder form was prepared.

비교예 1-6 및 1-7Comparative Examples 1-6 and 1-7

상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 제조하되, 제조예1에서 제조된 담지 촉매 대신에 비교제조예 3에서 제조된 담지 촉매를 사용하며, 수소의 투입량을 에틸렌 함량 기준으로 각각 18 ppm 및 3 ppm으로 달리하여, 분말 형태의 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다.Prepared in the same manner as Example 1-1, except that the supported catalyst prepared in Comparative Preparation Example 3 was used instead of the supported catalyst prepared in Preparation Example 1, and the amount of hydrogen input was 18 ppm and 3 ppm, respectively, based on ethylene content. In this way, high-density polyethylene in powder form was manufactured.

비교예 1-8Comparative Example 1-8

상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 제조하되, 제조예1에서 제조된 담지 촉매 대신에 비교제조예 4에서 제조된 담지 촉매를 사용하며, 수소의 투입량을 에틸렌 함량 기준으로 30 ppm으로 달리하여, 분말 형태의 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다.Prepared in the same manner as Example 1-1, except that the supported catalyst prepared in Comparative Preparation Example 4 was used instead of the supported catalyst prepared in Preparation Example 1, and the amount of hydrogen input was changed to 30 ppm based on the ethylene content, High-density polyethylene in powder form was manufactured.

시험예 1Test example 1

실시예 1-1 내지 1-4 및 비교예 1-1 내지 1-8에서 제조한 폴리에틸렌에 대해 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The physical properties of the polyethylene prepared in Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-8 were measured by the following method, and the results are shown in Table 1 below.

1) 용융지수(MI, g/10분)1) Melt index (MI, g/10 min)

ASTM D 1238의 방법으로 온도 190 oC에서 각각 하중 5 kg, 및 21.6 kg의 조건 하에서 용융지수(MI5, MI21.6)를 측정하였으며, 10분 동안 용융되어 나온 중합체의 무게(g)로 나타내었다.The melt index (MI 5 , MI 21.6 ) was measured at a temperature of 190 o C and load of 5 kg and 21.6 kg, respectively, using the method of ASTM D 1238, and was expressed as the weight (g) of the polymer melted for 10 minutes. .

2) 용융 흐름 지수(MFRR)2) Melt Flow Rate (MFRR)

ASTM D 1238의 방법으로 190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정한 용융 지수를, 190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수로 나눈 값으로 용융 흐름 지수(MFRR, MI21.6/5)를 산측하였다. The melt flow rate (MFRR, MI 21.6/5 ) was calculated by dividing the melt index measured at 190 o C and 21.6 kg load by the melt index measured at 190 o C and 5 kg load using the method of ASTM D 1238. .

3) 밀도3) Density

ASTM D 1505의 방법으로 폴리에틸렌의 밀도(g/cm3)를 측정하였다.The density (g/cm 3 ) of polyethylene was measured by the method of ASTM D 1505.

4) 주파수에 따른 복소 점도 측정4) Complex viscosity measurement according to frequency

회전형 레오미터를 이용하여 주파수(ω) 0.05 rad/s 및 주파수(ω) 500 rad/s에서 각각의 복소 점도를 측정하였다. Each complex viscosity was measured at a frequency (ω) of 0.05 rad/s and a frequency (ω) of 500 rad/s using a rotational rheometer.

구체적으로, 복소 점도는 TA instruments의 회전형 레오미터ARES(Advanced Rheometric Expansion System, ARES G2)으로 주파수에 따른 복소 점도 측정: η*(ω0.05) 및 η*(ω500)을 측정하였다. 샘플은 190 oC에서 직경 25.0 mm의 parallel plates를 이용하여 gap이 2.0 mm가 되도록 하였다. 측정은 dynamic strain frequency sweep 모드로 strain은 5%, 주파수(frequency)는 0.05 rad/s에서 500 rad/s까지, 각 decade에 10 point씩 총 41 point를 측정하였다. 이 중에서, 주파수 05 rad/s 및 주파수(ω) 500 rad/s에서 측정한 복소 점도를 하기 표 1에 나타내었다.Specifically, complex viscosity was measured according to frequency: η*(ω0.05) and η*(ω500) using a rotational rheometer ARES (Advanced Rheometric Expansion System, ARES G2) from TA instruments. Samples were prepared at 190 o C using parallel plates with a diameter of 25.0 mm, with a gap of 2.0 mm. Measurements were made in dynamic strain frequency sweep mode, with a strain of 5% and a frequency of 0.05 rad/s to 500 rad/s, measuring a total of 41 points, 10 points for each decade. Among these, the complex viscosity measured at a frequency of 05 rad/s and a frequency (ω) of 500 rad/s is shown in Table 1 below.

촉매catalyst 수소 투입량
(ppm)
Hydrogen input amount
(ppm)
중합체polymer MI5
(5 kg, 190 oC, g/10분)
MI 5
(5 kg, 190 o C, g/10 min)
MI21.6 (21.6 kg, 190 oC, g/10분)MI 21.6 (21.6 kg, 190 o C, g/10 min) MFRR
(21.6/5)
MFRR
(21.6/5)
밀도
(g/cm3)
density
(g/ cm3 )
η*
(ω0.05, Paㆍ s)
η*
(ω0.05, Pa·s)
η*
(ω500, Paㆍ s)
η*
(ω500, Pa·s)
실시예
1-1
Example
1-1
제조예
1
Manufacturing example
One
5252 호모PEHomoPE 0.210.21 2.842.84 13.5213.52 0.9500.950 113620113620 14801480
실시예1-2Example 1-2 제조예
2
Manufacturing example
2
9797 호모PEHomoPE 0.270.27 3.543.54 13.1113.11 0.9510.951 9497094970 13901390
실시예1-3Example 1-3 제조예
2
Manufacturing example
2
144144 호모PEHomo PE 0.350.35 5.325.32 15.2015.20 0.9500.950 7992079920 10701070
실시예1-4Example 1-4 제조예
3
Manufacturing example
3
8585 호모PEHomo PE 0.280.28 3.903.90 13.9313.93 0.9510.951 9054090540 13601360
비교예1-1Comparative Example 1-1 Z/N-1Z/N-1 -- 호모PEHomo PE 0.460.46 4.744.74 10.3010.30 0.9510.951 6529065290 14101410 비교예 1-2Comparative Example 1-2 Z/N-2Z/N-2 -- 호모PEHomoPE 0.980.98 9.709.70 9.909.90 0.9530.953 5514055140 11201120 비교예 1-3Comparative Example 1-3 Z/N-3Z/N-3 -- 호모PEHomoPE 1.281.28 19.3319.33 15.1015.10 0.9580.958 3916039160 680680 비교예1-4Comparative Example 1-4 비교
제조예
1
comparison
Manufacturing example
One
33 호모PEHomoPE 0.630.63 6.686.68 10.6010.60 0.9510.951 6121061210 14101410
비교예 1-5Comparative Example 1-5 비교
제조예
2
comparison
Manufacturing example
2
1818 호모PEHomoPE 0.840.84 8.998.99 10.7010.70 0.9510.951 5789057890 13401340
비교예1-6Comparative Example 1-6 비교
제조예
3
comparison
Manufacturing example
3
1818 호모PEHomo PE 1.601.60 13.4413.44 8.408.40 0.9510.951 2870028700 10751075
비교예 1-7Comparative Example 1-7 비교
제조예
3
comparison
Manufacturing example
3
33 호모PEHomoPE 0.980.98 9.709.70 9.909.90 0.950.95 4098040980 13101310
비교예 1-8Comparative Example 1-8 비교
제조예
4
comparison
Manufacturing example
4
3030 호모PEHomoPE 0.180.18 2.142.14 11.8911.89 0.9510.951 134450134450 18001800

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 비교예와 대비하여 실시예들은 용융지수와 밀도가 최적화됨과 동시에 주파수(frequency) 0.05 rad/s및 500 rad/s에서 복소 점도가 모두 최적화 범위로 구현되는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, compared to the comparative examples, it can be confirmed that the melt index and density of the examples are optimized, and the complex viscosity is all implemented in the optimal range at frequencies of 0.05 rad/s and 500 rad/s. there was.

시험예 2Test example 2

실시예 1-1 내지 1-4 및 비교예 1-1 내지 1-8에서 제조한 폴리에틸렌을 사용하여, 하기 실시예 2-1 내지 2-4 및 비교예 2-1 내지 2-8의 염소화 폴리에틸렌을 제조하였다. Using the polyethylene prepared in Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-8, chlorinated polyethylene of Examples 2-1 to 2-4 and Comparative Examples 2-1 to 2-8 below was manufactured.

[염소화 폴리에틸렌의 제조][Manufacture of chlorinated polyethylene]

반응기에 물 5000 L와 실시예 1-1에서 제조된 고밀도 폴리에틸렌 550 kg을 투입한 다음, 분산제로 소듐 폴리메타크릴레이트, 유화제로 옥시프로필렌 및 옥시에틸렌 코폴리에테르, 촉매로 벤조일 퍼옥사이드를 넣고, 80 oC에서 132 oC까지 17.3 oC/hr 속도로 승온한 후에 최종 온도 132 oC에서 3 시간 동안 기체상의 클로린으로 염소화하였다. 이때, 상기 염소화 반응은 승온과 동시에 반응기 내 압력을 0.3 MPa로 기체상의 클로린을 주입하였으며, 상기 클로린의 총투입량은 700 kg이었다. 상기 염소화된 반응물을 NaOH에 투입하여 4 시간 동안 중화하고, 이를 다시 흐르는 물로 4 시간 동안 세정한 다음, 마지막으로 120 oC에서 건조시켜 분말 형태의 염소화 폴리에틸렌을 제조하였다. Add 5000 L of water and 550 kg of high-density polyethylene prepared in Example 1-1 to the reactor, then add sodium polymethacrylate as a dispersant, oxypropylene and oxyethylene copolyether as emulsifiers, and benzoyl peroxide as a catalyst. The temperature was increased from 80 o C to 132 o C at a rate of 17.3 o C/hr, and then chlorinated with gaseous chlorine at a final temperature of 132 o C for 3 hours. At this time, in the chlorination reaction, gaseous chlorine was injected at a temperature of 0.3 MPa at the same time as the temperature was raised, and the total amount of chlorine introduced was 700 kg. The chlorinated reactant was neutralized by adding NaOH for 4 hours, washed again with flowing water for 4 hours, and finally dried at 120 o C to prepare chlorinated polyethylene in powder form.

또한, 실시예 1-2 내지 1-4 및 비교예 1-1 내지 1-8에서 제조된 폴리에틸렌도, 상기와 동일한 방법으로 각각 분말 형태의 염소화 폴리에틸렌을 제조하였다. In addition, the polyethylene produced in Examples 1-2 to 1-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-8 were also produced in powder form by the same method as above.

상술한 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-4 및 비교예 1-1 내지 1-8에서 제조한 폴리에틸렌 사용하여 제조한, 실시예 2-1 내지 2-4 및 비교예 2-1 내지 2-8의 염소화 폴리에틸렌에 대해 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.As described above, Examples 2-1 to 2-4 and Comparative Examples 2-1 to 2 were prepared using the polyethylene prepared in Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-8. The physical properties of -8 chlorinated polyethylene were measured in the following manner, and the results are shown in Table 2 below.

1) CPE의 무늬점도(MV, Mooney viscosity)1) Mooney viscosity (MV) of CPE

무늬 점도계(Mooney viscometer) 내 Rotor를 CPE 샘플로 감싸고 Die를 닫는다. 121 oC로 1 min 동안 예열한 후, Rotor를 4 min 동안 회전시켜 MV(Mooney viscosity, 121 oC, ML1+4)을 측정하였다. 여기서, 무늬 점도의 단위는 무늬 유닛(MU, Mooney unit)으로 통상적으로 별도의 단위를 표기하고 있지 않으나, 필요한 경우 1 무늬 유닛(MU, Mooney unit)은 0.083 Nm으로 환산할 수 있다.Wrap the rotor in the Mooney viscometer with the CPE sample and close the die. After preheating to 121 o C for 1 min, the rotor was rotated for 4 min to measure MV (Mooney viscosity, 121 o C, ML1+4). Here, the unit of pattern viscosity is a pattern unit (MU, Mooney unit), which is usually not indicated as a separate unit, but if necessary, 1 pattern unit (MU, Mooney unit) can be converted to 0.083 Nm.

2) CPE의 건조 시간(min)2) Drying time of CPE (min)

슬러리(물 혹은 HCl 수용액) 상태로 약 60 oC 내지 약 150 oC 조건 하에서 클로린을 반응시켜 CPE를 제조한 후에, 생성된 CPE를 NaOH에 투입하여 4 시간 동안 중화하고, 이를 다시 흐르는 물로 4 시간 동안 세정한 다음, 마지막으로 120 oC에서 건조시켜 분말 형태의 염소화 폴리에틸렌 최종 제품을 제조하였다. 여기서, 최종 제품의 수분 함량이 0.4 wt% 이하가 될 때까지 건조를 진행하고, 이 때 걸리는 시간을 분 단위로 측정하여 건조 시간(min)으로 나타내었다.After preparing CPE by reacting chlorine in a slurry (water or HCl aqueous solution) under conditions of about 60 o C to about 150 o C, the produced CPE was added to NaOH to neutralize it for 4 hours, and then washed again with flowing water for 4 hours. After washing, it was finally dried at 120 o C to prepare the final chlorinated polyethylene product in powder form. Here, drying was carried out until the moisture content of the final product was 0.4 wt% or less, and the time taken was measured in minutes and expressed as drying time (min).

실시예Example 비교예Comparative example 2-12-1 2-22-2 2-32-3 2-42-4 2-12-1 2-22-2 2-32-3 2-42-4 2-52-5 2-62-6 2-72-7 2-82-8 CPE의 MV (121oC, ML1+4)MV of CPE (121 o C, ML1+4) 100100 9595 9090 9595 100100 9090 7070 100100 9595 9090 9595 125125 건조 시간 (min)Drying time (min) 115115 125125 155155 140140 200200 220220 270270 200200 205205 320320 250250 115115

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 비교예와 대비하여 실시예들은 염화 가공 시 탈산, 탈수 및 건조 공정을 용이하게 하고, 염화 공정에서 반응 온도 상향을 가능하게 함으로써 CPE 생산성이 우세하면서, 염소화 이후 무늬 점도 또한 최적 범위로 확보할 수 있음을 알 수 있다.As shown in Table 2, compared to the comparative example, the examples facilitate the deoxidation, dehydration, and drying processes during chlorination processing and enable an increase in the reaction temperature in the chlorination process, thereby leading to superior CPE productivity and pattern viscosity after chlorination. It can also be seen that the optimal range can be secured.

Claims (15)

용융 지수 MI5(190 oC, 5 kg 하중에서 측정)가 0.55 g/10min 이하이고,
용융 지수 MI21.6(190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정)가 6 g/10min 이하이고,
주파수(ω) 0.05 rad/s에서 측정한 복소 점도(η*(ω0.05), complex viscosity)가 68000 Paㆍs 이상이고,
주파수(ω) 500 rad/s에서 측정한 복소 점도(η*(ω500), complex viscosity)가 900 Paㆍs 내지 1600 Paㆍs 이고, 및
에틸렌 호모 중합체인,
폴리에틸렌.
The melt index MI 5 (measured at 190 o C and load of 5 kg) is less than or equal to 0.55 g/10 min,
The melt index MI 21.6 (measured at 190 o C and a load of 21.6 kg) is less than or equal to 6 g/10 min,
The complex viscosity (η*(ω0.05), complex viscosity) measured at a frequency (ω) of 0.05 rad/s is more than 68000 Pa·s,
Complex viscosity (η*(ω500), complex viscosity) measured at a frequency (ω) of 500 rad/s is 900 Pa·s to 1600 Pa·s, and
which is an ethylene homopolymer,
polyethylene.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌은, 용융 지수 MI5(190 oC, 5 kg 하중에서 측정)가 0.1 g/10min 내지 0.55 g/10min인,
폴리에틸렌.
According to paragraph 1,
The polyethylene has a melt index MI 5 (measured at 190 o C, 5 kg load) of 0.1 g/10min to 0.55 g/10min,
polyethylene.
제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌은, 용융 지수 MI21.6(190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정)가 2.2 g/10min 내지 6 g/10min인,
폴리에틸렌.
According to paragraph 1,
The polyethylene has a melt index MI 21.6 (measured at 190 o C, 21.6 kg load) of 2.2 g/10min to 6 g/10min,
polyethylene.
제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌은, 용융 흐름 지수(MFRR21.6/5, ASTM D 1238의 방법으로 190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정한 용융 지수를 190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수로 나눈 값)은 10 내지 18인,
폴리에틸렌.
According to paragraph 1,
The polyethylene has a melt flow index (MFRR 21.6/5 , the melt index measured at 190 o C and a load of 21.6 kg divided by the melt index measured at 190 o C and a load of 5 kg using the method of ASTM D 1238) of 10. to 18 people,
polyethylene.
제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌은, 주파수(ω) 0.05 rad/s에서 측정한 복소 점도(η*(ω0.05), complex viscosity)가 68000 Paㆍs 내지 180000 Paㆍs인,
폴리에틸렌.
According to paragraph 1,
The polyethylene has a complex viscosity (η*(ω0.05), complex viscosity) measured at a frequency (ω) of 0.05 rad/s of 68000 Pa·s to 180000 Pa·s,
polyethylene.
제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌은, 밀도가 0.947 g/cm3 이상인,
폴리에틸렌.
According to paragraph 1,
The polyethylene has a density of 0.947 g/cm 3 or more,
polyethylene.
하기 화학식 1로 표시되는 제1 메탈로센 화합물 1종 이상; 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 제2 메탈로센 화합물 1종 이상의 존재 하에, 에틸렌을 호모 중합하는 단계를 포함하고,
상기 제1 메탈로센 화합물 및 상기 제2 메탈로센 화합물의 몰비는 2.5:10 내지 7:10인,
제1항, 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 폴리에틸렌의 제조 방법:
[화학식 1]
Figure 112023040303571-pat00020

상기 화학식 1에서,
R1 내지 R8 중 어느 하나 이상은 -(CH2)n-OR이고, 여기서, R은 C1-6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬이고, n은 2 내지 4의 정수이고,
R1 내지 R8 중 나머지는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알킬, C2-20 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, 또는 C7-40 아릴알킬이거나, 또는 상기 R1 내지 R4 중 서로 인접하는 2개 이상 또는 상기 R5 내지 R8 중 서로 인접하는 2개 이상이 서로 연결되어 C1-10의 하이드로카빌기로 치환 또는 비치환된 C6-20의 지방족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고,
Q1 및 Q2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알킬, C2-20 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐, C2-20 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시알킬, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, 또는 C7-40 아릴알킬이고;
A1은 탄소(C), 실리콘(Si), 또는 게르마늄(Ge)이고;
M1은 4족 전이금속이며;
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알킬, C2-20 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐, C6-20 아릴, 니트로기, 아미도기, C1-20 알킬실릴, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시, 또는 C1-20 설포네이트기이고;
m은 0 또는 1의 정수이고,
[화학식 2]
Figure 112023040303571-pat00021

상기 화학식 2에서,
A2은 C4-20 알킬렌, C4-20 알케닐렌, C6-20 아릴렌, C4-20 시클로알킬렌, C7-22 아릴알킬렌, 또는 C5-22 시클로알킬알킬렌이고,
R9, R10, R15, 및 R16는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알킬, C2-20 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐, C1-20 알킬실릴, C1-20 실릴알킬, C1-20 알콕시실릴, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, 또는 C7-40 아릴알킬이며,
R11 내지 R14, 및 R17 내지 R20는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알킬, C2-20 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐, C1-20 알킬실릴, C1-20 실릴알킬, C1-20 알콕시실릴, C1-20 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, 또는 C7-40 아릴알킬이거나, 또는 상기 R11 내지 R14 중 서로 인접하는 2개 이상 또는 상기 R17 내지 R20 중 서로 인접하는 2개 이상이 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C6-20의 지방족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고,
M2는 4족 전이금속이며,
X3 및 X4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 직쇄 또는 분지쇄 알킬, C2-20 직쇄 또는 분지쇄 알케닐, C6-20 아릴, 니트로기, 아미도기, C1-20 알킬실릴, C1-20 직쇄 또는 분지쇄알콕시, 또는 C1-20 설포네이트기이다.
At least one first metallocene compound represented by the following formula (1); And homopolymerizing ethylene in the presence of at least one second metallocene compound selected from the compounds represented by the following formula (2),
The molar ratio of the first metallocene compound and the second metallocene compound is 2.5:10 to 7:10,
Method for producing polyethylene according to any one of claims 1 and 3 to 7:
[Formula 1]
Figure 112023040303571-pat00020

In Formula 1,
Any one or more of R 1 to R 8 is -(CH 2 ) n -OR, where R is straight or branched chain alkyl of C 1-6 , n is an integer of 2 to 4,
The remainder of R 1 to R 8 are the same or different from each other, and are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 straight or branched alkyl, C 2-20 straight or branched alkenyl, C 6-20 aryl. , C 7-40 alkylaryl, or C 7-40 arylalkyl, or two or more adjacent R 1 to R 4 or two or more adjacent R 5 to R 8 are connected to each other to form C It may form a substituted or unsubstituted C 6-20 aliphatic or aromatic ring with a 1-10 hydrocarbyl group,
Q 1 and Q 2 are the same or different from each other, and are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 straight or branched alkyl, C 2-20 straight or branched alkenyl, C 2-20 straight or branched chain. alkoxyalkyl, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, or C 7-40 arylalkyl;
A 1 is carbon (C), silicon (Si), or germanium (Ge);
M 1 is a Group 4 transition metal;
X 1 and _ _ group, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 straight or branched alkoxy, or C 1-20 sulfonate group;
m is an integer of 0 or 1,
[Formula 2]
Figure 112023040303571-pat00021

In Formula 2,
A 2 is C 4-20 alkylene, C 4-20 alkenylene, C 6-20 arylene, C 4-20 cycloalkylene, C 7-22 arylalkylene, or C 5-22 cycloalkylalkylene; ,
R 9 , R 10 , R 15 , and R 16 are the same or different from each other, and are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 straight or branched alkyl, C 2-20 straight or branched alkenyl, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 silylalkyl, C 1-20 alkoxysilyl, C 1-20 straight or branched alkoxy, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, or C 7-40 It is arylalkyl,
R 11 to R 14 and R 17 to R 20 are the same as or different from each other, and are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 straight or branched alkyl, C 2-20 straight or branched alkenyl, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 silylalkyl, C 1-20 alkoxysilyl, C 1-20 straight or branched alkoxy, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, or C 7-40 It is arylalkyl, or two or more adjacent R 11 to R 14 or two or more adjacent R 17 to R 20 are connected to each other to form a substituted or unsubstituted C 6-20 aliphatic or aromatic ring. can form,
M 2 is a group 4 transition metal,
X 3 and _ _ It is C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 straight or branched chain alkoxy, or C 1-20 sulfonate group.
제8항에 있어서,
상기 제1 메탈로센 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-6 중 어느 하나로 표시되는 것인,
폴리에틸렌의 제조 방법:
[화학식 1-1]
Figure 112020105625588-pat00022

[화학식 1-2]
Figure 112020105625588-pat00023

[화학식 1-3]
Figure 112020105625588-pat00024

[화학식 1-4]
Figure 112020105625588-pat00025

[화학식 1-5]
Figure 112020105625588-pat00026

[화학식 1-6]
Figure 112020105625588-pat00027

상기 화학식 1-1 내지 1-6에서,
Q1, Q2, A1, M1, X1, X2, 및 R1 내지 R8은 제8항에서 정의한 바와 같고,
R' 및 R"는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로, C1-10의 하이드로카빌기이다.
According to clause 8,
The first metallocene compound is represented by any one of the following formulas 1-1 to 1-6,
Method for producing polyethylene:
[Formula 1-1]
Figure 112020105625588-pat00022

[Formula 1-2]
Figure 112020105625588-pat00023

[Formula 1-3]
Figure 112020105625588-pat00024

[Formula 1-4]
Figure 112020105625588-pat00025

[Formula 1-5]
Figure 112020105625588-pat00026

[Formula 1-6]
Figure 112020105625588-pat00027

In Formulas 1-1 to 1-6,
Q 1 , Q 2 , A 1 , M 1 , X 1 , X 2 , and R 1 to R 8 are as defined in clause 8,
R' and R" are the same as or different from each other, and each independently represents a C 1-10 hydrocarbyl group.
제8항에 있어서,
상기 제2 메탈로센 화합물은 하기 화학식 2-1 또는 2-2로 표시되는 것인,
폴리에틸렌의 제조 방법:
[화학식 2-1]
Figure 112020105625588-pat00028

[화학식 2-2]
Figure 112020105625588-pat00029

상기 화학식 2-1 및 2-2에서,
M2, X3, X4, R10, 및 R16는 제8항에서 정의한 바와 같고,
Ar 는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6-20 아릴렌이고,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로, C1-4 알킬렌이다.
According to clause 8,
The second metallocene compound is represented by the following formula 2-1 or 2-2,
Method for producing polyethylene:
[Formula 2-1]
Figure 112020105625588-pat00028

[Formula 2-2]
Figure 112020105625588-pat00029

In Formulas 2-1 and 2-2,
M 2 , X 3 , X 4 , R 10 , and R 16 are as defined in clause 8,
Ar are the same or different from each other and are each independently C 6-20 arylene,
L 1 and L 2 are the same as or different from each other, and are each independently C 1-4 alkylene.
제8항에 있어서,
R10 및 R16는 각각 C1-20 알킬실릴, 또는 C1-20 실릴알킬인,
폴리에틸렌의 제조 방법.
According to clause 8,
R 10 and R 16 are each C 1-20 alkylsilyl, or C 1-20 silylalkyl,
Method for producing polyethylene.
제8항에 있어서,
상기 중합 단계는, 에틸렌 함량 기준으로 수소 기체 35 ppm 내지 200 ppm으로 투입하며 수행하는,
폴리에틸렌의 제조 방법.
According to clause 8,
The polymerization step is performed by adding 35 ppm to 200 ppm of hydrogen gas based on the ethylene content,
Method for producing polyethylene.
제1항, 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항의 폴리에틸렌과 클로린을 반응시켜 제조되는, 염소화 폴리에틸렌.
Chlorinated polyethylene, produced by reacting the polyethylene of any one of claims 1 and 3 to 7 with chlorine.
제13항에 있어서,
상기 염소화 폴리에틸렌은, 121 oC 조건 하에서 측정한 무늬 점도가 90 내지 100인,
염소화 폴리에틸렌.
According to clause 13,
The chlorinated polyethylene has a pattern viscosity of 90 to 100 measured under 121 o C conditions,
Chlorinated polyethylene.
제13항의 염소화 폴리에틸렌 및 염화비닐 중합체를 포함하는, PVC 조성물.A PVC composition comprising the chlorinated polyethylene of claim 13 and the vinyl chloride polymer.
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