KR19990000189A - Catalysts for styrene polymerisation and the process of preparation thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 폴리머-촉매(polymer-catalysts)는 스티렌(styrene)과 아크릴로니릴(acrylronitrile)의 불규칙 공중합체 SAN[poly(styrene-co-acrylronitrile]의 시아나이드 기(cyanide group)에 주기율표 IVa, Va, VIa, VIIa 또는 VIIIa족의 화합물이 반응하여 착물(complex)를 형성한 구조를 가진다. 상기 폴리머-촉매에는 중성의 폴리머-촉매, 양이온성의 폴리머-촉매 화합물이 포함된다. 본 발명의 폴리머-촉매는 SAN을 유기 용매에 녹이고, 그 용액에 주기율표 IVa, Va, VIa, VIIa 또는 VIIIa족의 전이금속 화합물을 반응시키고, 그 반응액을 고체층과 액체층으로 분리하고, 분리된 고체층을 유기용매로 세척하고, 그리고 세척된 촉매를 진공건조함으로써 제조된다.The polymer-catalysts of the present invention are used in the cyanide group of an irregular copolymer SAN (poly (styrene-co-acrylronitrile) of styrene and acrylronitrile). The polymer-catalyst includes a neutral polymer-catalyst and a cationic polymer-catalyst compound by reacting a compound of Group VIa, VIIa or VIIIa to form a complex. Dissolves the SAN in an organic solvent, reacts the solution with a transition metal compound of group IVa, Va, VIa, VIIa or VIIIa of the periodic table, separates the reaction solution into a solid layer and a liquid layer, and separates the separated solid layer into an organic solvent. And the washed catalyst is vacuum dried.
Description
[발명의 명칭][Name of invention]
스티렌 중합용 촉매 및 그 제조방법Styrene polymerization catalyst and preparation method thereof
[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention
[발명의 분야][Field of Invention]
본 발명은 올레핀을 중합하기 위한 스트렌(styrene)과 아크릴로니트릴(acrylronitrile)의 불규칙 공중합체인 SAN[poly(styrene-co-acrylronitrile]과 주기율표 IVa, Va, VIa, VIIa 또는 VIIIa족의 화합물과의 반응으로부터 제조된 폴리머-촉매(polymer-catalysts)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 신디오탁틱 폴리스티렌(syndiotactic polystyrene)을 제조하기 위한 스티렌(styrene)과 아크릴로니트릴(acrylronitrile)의 불규칙 공중합체인 SAN[poly(styrene-co-acrylronitrile]과 주기율표 IVa, Va, VIa, VIIa 또는 VIIIa족의 화합물과의 반응에서 만들어진 폴리머-촉매(polymer-catalysts)의 제조방법과 그를 이용한 스티렌의 중합에 관한 것이다.The present invention relates to a compound of group IIIa, Va, VIa, VIIa or VIIIa of the periodic table with SAN (poly (styrene-co-acrylronitrile)), an irregular copolymer of styrene and acrylronitrile, for the polymerization of olefins. The present invention relates to polymer-catalysts prepared from the reaction More specifically, the present invention relates to an irregular copolymer of styrene and acrylronitrile for preparing syndiotactic polystyrene. The present invention relates to a process for preparing polymer-catalysts made from a reaction of a polystyrene-co-acrylronitrile (SAN) with a compound of group IVa, Va, VIa, VIIa or VIIIa of the periodic table and polymerization of styrene using the same.
[발명의 배경][Background of invention]
물성이 향상된 폴리올레핀 또는 입체규칙성을 갖는 폴리스티렌을 제조하기 위하여 메탈로센 촉매가 개발되었다. 메탈로센계 촉매는 주기율표 IVb족의 전이금속[예: 티탄(Titanium), 지르코늄(Zirconium), 하프늄(Hafnium)]으로 이루어진 금속화 합물과 1 개 또는 2 개의 시클로알칸디에닐기(cycloalkanedienyl groups) [예: 시클로펜타디에닐기(cyclopentadienyls), 인데닐기(indenyls), 플로오레닐기(fluorenyls)]로 이루어진 리간드가 샌드위치 형태로 결합된 구조를 갖는다. 이러한 형태의 메탈로센계 촉매는 조촉매와 함께 사용된다. 사용되는 조촉매로는 종래의 지글러-나타 촉매(Ziegler-Natta catalysts)에서 사용되는 종류 이외에 달리 물과 알킬알루미늄 화합물과의 반응 생성물인 알킬알루미늄옥산(예: 메틸알루니늄옥산)이 있다. 이러한 메탈로센 촉매를 이용하여 현재까지 제조가 불가능했던 입체규칙성 폴리스티렌(예: 신디오탁틱 폴리스티렌 또는 아이소탁틱 폴리스티렌) 및 폴리프로필렌(아이소탁틱 폴리스티렌)의 제조가 가능하게 되었을 뿐만 아니라 분자량 분포가 매우 좁고 물성이 향상된 폴리에틸렌도 제조가 가능하게 되었다. 특히 산디오탁틱 폴리스티렌은 고분자 주쇄중의 벤젠고리가 교대로 위치하는 구조로써 종전의 무정형 범용 아탁틱 폴리스티렌과는 달리 결정성 구조를 가지며, 녹는점이 270℃ 정도로 내열성 및 기계적 성질이 우수한 고분자로 관심의 대상이 되어 왔다.Metallocene catalysts have been developed to prepare polyolefins having improved physical properties or polystyrenes having stereoregularity. Metallocene-based catalysts are metallized compounds consisting of transition metals of the Group IVb of the periodic table (eg titanium, zirconium, hafnium) and one or two cycloalkanedienyl groups [example : Cyclopentadienyl group (cyclopentadienyls), indenyl (indenyls), fluorenyl (fluorenyls)] ligand consisting of a sandwich structure. This type of metallocene catalyst is used in conjunction with a promoter. Cocatalysts used are, in addition to those used in conventional Ziegler-Natta catalysts, alkylaluminum oxane (eg, methylaluminum oxane), which is a reaction product of water and an alkylaluminum compound. The use of such metallocene catalysts has made it possible to produce stereoregular polystyrenes (e.g., syndiotactic polystyrenes or isotactic polystyrenes) and polypropylenes (isotactic polystyrenes), which have been impossible to date, and have very high molecular weight distribution. Narrow and improved properties of polyethylene can also be produced. In particular, Sandiotactic polystyrene is a structure in which the benzene rings in the polymer main chain are alternately positioned, unlike the conventional amorphous general purpose atactic polystyrene, and has a melting point of 270 ° C, which is excellent in heat resistance and mechanical properties. It has been a target.
유럽 특허 공개번호 제210615호(1986)와 제224096호(1986), 미국 특허 공개번호 제5066741호(1991), 제5237069호(1993), 및 제5206167호(1993), 그리고 PCT 특히 공개번호 제88/10275호와 제93/03067호에는 입체규칙성을 갖는 신디오탁틱 폴리스티렌을 개시하고 있으며, 이를 제조하기 위한 시클로펜타디에닐 삼염화티탄과 알킬 치환된 시클로펜타디에닐 삼염화티탄, 즉 펜타메틸시클로펜타디에닐 삼염화티탄(pentamethylcyclopentadienyltrichlorotitanium)을 개시하고 있다.European Patent Publication Nos. 210615 (1986) and 224096 (1986), US Patent Publication Nos. 5066741 (1991), 5237069 (1993), and 5206167 (1993), and PCT in particular Publication No. 88/10275 and 93/03067 disclose syndiotactic polystyrenes having stereoregularity, and cyclopentadienyl titanium trichloride and alkyl-substituted cyclopentadienyl titanium trichloride, i.e., pentamethylcyclo Pentadienyl titanium trichloride (pentamethylcyclopentadienyltrichlorotitanium) is disclosed.
그러나 현용 메탈로센 촉매는 여러단체를 거쳐 촉매를 제조하기 때문에 촉매제조가 매우 힘들뿐 아니라 많은 공정장치가 필요한 이유로 인해 촉매 가격이 상당히 높으며, 대부분의 촉매가 공기 및 수분에 민감해 다루기 힘들다는 단점을 지니고 있다.However, current metallocene catalysts are not only very difficult to manufacture catalysts because they are manufactured through various organizations, but they are also expensive due to the need for many process equipment, and most catalysts are sensitive to air and moisture, making them difficult to handle. It has
상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 본 발명자는 스티렌을 중합할 수 있는 특히 신디오탁틱 폴리스티렌을 제조할 수 있는 신규의 폴리머-촉매를 개발하기에 이르렀다.In order to overcome the above problems, the present inventors have developed a novel polymer-catalyst capable of preparing styrene, particularly syndiotactic polystyrene.
[발명의 목적][Purpose of invention]
본 발명의 목적은 촉매활성이 양호한 스티렌 중합용 촉매를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a catalyst for styrene polymerization having good catalytic activity.
본 발명의 다른 목적은 신디오탁틱 폴리스티렌을 제조할 수 있는 신규의 폴리머-촉매를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a novel polymer-catalyst capable of producing syndiotactic polystyrene.
본 발명의 또 다른 목적은 신규의 폴리머-촉매를 제조하는 방법과 이를 이용하여 스티렌을 중합하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing a novel polymer-catalyst and a method for polymerizing styrene using the same.
상기 목적 및 기타의 목적들이 하기 상세하게 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.These and other objects can be achieved by the present invention described in detail below.
[발명의 요약][Summary of invention]
본 발명의 폴리머-촉매(polymer-catalysts)는 스티렌(styrene)과 아크릴로니릴(acrylronitrile)의 불규칙 공중합체 SAN[poly(styrene-co-acrylronitrile]의 시아나이드 기(cyanide group)에 주기율표 IVa, Va, VIa, VIIa 또는 VIIIa족의 화합물이 반응하여 착물(complex)를 형성한 구조를 가진다. 상기 폴리머-촉매에는 중성의 폴리머-촉매, 양이온성의 폴리머-촉매 화합물이 포함된다.The polymer-catalysts of the present invention are used in the cyanide group of an irregular copolymer SAN (poly (styrene-co-acrylronitrile) of styrene and acrylronitrile). , VIa, VIIa, or VIIIa compounds react to form a complex The polymer-catalyst includes a neutral polymer-cationic, cationic polymer-catalyst compound.
본 발명의 폴리머-촉매는 SAN을 유기 용매에 녹이고, 그 용액에 주기율표 IVa, Va, VIa, VIIa 또는 VIIIa족의 전이금속 화합물을 반응시키고, 그 반응액을 고체층과 액체층으로 분리하고, 분리된 고체층을 유기용매로 세척하고, 그리고 세척된 촉매를 진공건조함으로써 제조된다.The polymer-catalyst of the present invention dissolves SAN in an organic solvent, reacts the solution with a transition metal compound of group IVa, Va, VIa, VIIa or VIIIa of the periodic table, and separates the reaction solution into a solid layer and a liquid layer, and The solid layer is prepared by washing with an organic solvent and vacuum drying the washed catalyst.
[발명의 구체예에 대한 상세한 설명]Detailed Description of the Invention
본 발명의 폴리머-촉매 SAN[poly(styrene-co-acrylronitrile]의 시아나이드 기(cyanide group)에 주기율표 IVa, Va, VIa, VIIa 또는 VIIIa족의 전이금속 화합물이 반응하여 하기 구조식( I ) 또는 (II)와 같은 착물(complex) 구조를 갖는다:The transition metal compound of group IVa, Va, VIa, VIIa or VIIIa of the periodic table reacts with the cyanide group of the polymer-catalyst SAN [poly (styrene-co-acrylronitrile)] of the present invention. II) has a complex structure such as:
상기 식에서 M은 주기율표 IVa,(Ti, Zr, Hf), Va(V, Nb, Ta), VIa(Cr, Mo, W), VIIa(Mn Tc, Re) 또는 VIIIa(Fe, Ru, Os, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt)족의 전이금속이며, X는 수소, 알킬, 아릴, 실릴, 알콕시, 아릴옥시, 실록시, 할로겐 또는 이들의 조합으로 형성된 기이고, m은 1~4의 정수이고, n은 2~4의 정수이고, p와 q는 스티렌과 아크릴로니트릴 단량체의 상대적 반응성에 따른 통계적 분포를 나타내는 정수이고, Z는 비배위(non-coordinating) 음이온으로 시아나이드기(cyanide group)에 포함된 금속 양이온 부분에 배위되지 않거나 또는 매우 약하게 배위하여 다른 루이스 염기(Lewis base)가 양이온의 시아나이드기(cyanide group)를 포함하는 금속부분과 작용하는 것을 방해하는 음이온이며, 바람직하게는 [BQ1Q2Q3Q4]-로 표시된다. 여기에서 B는 원자가가 3가 상태인 붕소이고, Q1, Q2, Q3, 및 Q4는 서로 독립적으로 수소음이온(hydride), 디알킬아미도, 알콕사이드, 아릴옥사이드, 히드로카르보닐로 이루어진 군으로부터 선택된 라디칼이다.Where M is the periodic table IVa, (Ti, Zr, Hf), Va (V, Nb, Ta), VIa (Cr, Mo, W), VIIa (Mn Tc, Re) or VIIIa (Fe, Ru, Os, Rh , Ir, Ni, Pd, Pt), a transition metal, X is a group formed of hydrogen, alkyl, aryl, silyl, alkoxy, aryloxy, siloxy, halogen, or a combination thereof, m is an integer of 1 to 4 , N is an integer of 2 to 4, p and q are integers representing the statistical distribution according to the relative reactivity of the styrene and acrylonitrile monomers, Z is a non-coordinating anion, cyanide group Is an anion that is not coordinating or very weakly coordinating to the metal cation moiety included in the c), and thus preventing other Lewis bases from interacting with the metal part comprising the cyanide group of the cation. It is represented by - [BQ 1 Q 2 Q 3 Q 4]. Wherein B is boron in the valence trivalent state, and Q1, Q2, Q3, and Q4 are independently of each other a radical selected from the group consisting of hydrides, dialkylamido, alkoxides, aryloxides, hydrocarbonyls to be.
본 발명에서 사용될 수 있는 SAN은 그 고분자 주쇄의 분자량이 1,000~1,000,000의 범위이며, 바람직하게는 10,000~300,000의 범위이다. 또는 SAN은 아크릴로니트릴의 함량이 1~99중량%의 범위이고, 바람직하게는 5~50중량%의 범위이다.SAN which can be used in the present invention has a molecular weight of the polymer backbone range of 1,000 to 1,000,000, preferably 10,000 to 300,000. Or SAN is in the range of 1 to 99% by weight of acrylonitrile, preferably 5 to 50% by weight.
본 발명의 폴리머-촉매는 다음과 같은 방법에 의하여 제조된다.The polymer-catalyst of the present invention is prepared by the following method.
본 발명의 폴리머-촉매는 SAN을 유기용매에 녹이고, 그 용액에 주기율표 IVa, Va, VIa, VIIa 또는 VIIIa족의 전이금속 화합물을 반응시키고, 그 반응액을 고체층과 액체층으로 분리하고, 분리된 고체층을 유기용매로 세척하고, 그리고 세척된 촉매를 진공건조함으로써 제조된다.The polymer-catalyst of the present invention dissolves SAN in an organic solvent, reacts the solution with a transition metal compound of group IVa, Va, VIa, VIIa or VIIIa of the periodic table, and separates the reaction solution into a solid layer and a liquid layer, and The solid layer is prepared by washing with an organic solvent and vacuum drying the washed catalyst.
유기 용매에 용해된 SAN과 전이 금속 화합물이 반응하는 반응식은 하기(III)와 같이 표시된다:The reaction scheme wherein the SAN dissolved in the organic solvent reacts with the transition metal compound is represented by the following (III):
상기 식에서, M, X, m, n, p 및 q는 상기 정의한 바와 같다.Wherein M, X, m, n, p and q are as defined above.
전이금속이 IVa족인 경우의 전이금속 화합물의 예로는 티탄, 지르코늄 또는 하프늄에 염소 또는 플루오르가 결합된 사염화티탄(TiCl4), 사염화지르코늄(ZrCl4), 사염화하프늄(HfCl4), 사플루오르티탄(TiF4), 사플루오르지르코늄(ZrF4), 사플루오르하프늄(HfF4) 등이 있다.Examples of transition metal compounds when the transition metal is Group IVa include titanium tetrachloride (TiCl 4 ), zirconium tetrachloride (ZrCl 4 ), hafnium tetrachloride (HfCl 4 ), and tetrafluorotitanium (chlorine or fluorine bonded to titanium, zirconium or hafnium). TiF 4 ), tetrafluorozirconium (ZrF 4 ), tetrafluorohafnium (HfF 4 ), and the like.
상기 반응식(III)에서 생성된 생성물은 상기 구조식( I )의 촉매이며, 상기 구조식( I )의 화합물에 비배위 음이온Z가 결합되어 상기 구조식(II)의 촉매를 제조한다.The product produced in the reaction formula (III) is the catalyst of the formula (I), a non-coordinating anion Z is bonded to the compound of the formula (I) to prepare a catalyst of the formula (II).
SAN을 유기용매에 용해시킬 때, 사용될 수 있는 유기용매의 대표적인 예로는 톨루엔과 디클로로메탄이 있다. SAN을 전이금속화합물과 반응시키면 고체층과 액체층이 형성되는데, 이 때 액체층을 분리하고, 고체층을 다시 유기용매로써 세척한다. 이 때 사용될 수 있는 대표적인 유기용매로는 헥산과 톨루엔이 있다. 유기용매로써 세척된 용매는 진공건조함으로써 본 발명에 따른 폴리머-촉매가 얻어진다.When dissolving SAN in an organic solvent, representative examples of organic solvents that can be used are toluene and dichloromethane. When the SAN is reacted with the transition metal compound, a solid layer and a liquid layer are formed, at which time the liquid layer is separated and the solid layer is washed again with an organic solvent. Representative organic solvents that can be used at this time are hexane and toluene. The solvent washed with the organic solvent is vacuum dried to obtain a polymer-catalyst according to the present invention.
본 발명에 따라 제조된 상기 구조식( I )의 폴리머-촉매는 통상 지지체에 담지시켜 올레핀을 중합하기 위한 촉매로 사용된다. 다시 말해서, 상기 구조식( I )의 화합물을 탈수된 지지체에 직접 담지시켜 촉매를 제조한다. 지지체의 예로는 실리카, 알루미나, MgR2[여기서 R은 알킬(alkyl), 알릴(arly), 알콕시(alkoxy) 또는 할로겐(halogen)] MgRX [여기서 R은 알킬(alkyl), 아릴(arly) 또는 X=할로겐(halogen)], 제올라이트, 인산알루미늄, 지르코니아 등이 있다.The polymer-catalyst of the above formula (I) prepared according to the present invention is usually used as a catalyst for polymerizing olefins on a support. In other words, the catalyst is prepared by directly supporting the compound of formula (I) on a dehydrated support. Examples of supports include silica, alumina, MgR 2 , where R is alkyl, allyl, alkoxy, or halogen. MgRX [where R is alkyl, aryl or X Halogen, zeolite, aluminum phosphate, zirconia, and the like.
상기 구조식( I )의 촉매를 담지시키는 방법으로는 상기 구조식( I )의 촉매를 지지체에 직접 담지시키는 방법과 지지체를 알루미늄이나 비알루미늄 조촉매 또는 유기 금속 화합물로 담지체의 표면을 처리 후 상기 구조식( I )의 촉매를 담지시키는 방법이 있다. 여기서 사용되는 비알루미늄 조촉매로는 [R7R8R9C]+[BQ1Q2Q3Q4]-또는 [HNR10R11R12C]+[BQ1Q2Q3Q4]-가 있으며, R7~R12는 수소, 알킬, 아릴, 알콕시, 실릴 또는 실록시이며, B와 Q1~Q4는 앞에서 정의한 바와 같다.As a method of supporting the catalyst of the structural formula (I), the method of directly supporting the catalyst of the structural formula (I) and the surface of the carrier with aluminum, non-aluminum cocatalyst, or organometallic compound There is a method of supporting the catalyst of (I). In a non-aluminum co-catalyst used herein is [R 7 R 8 R 9 C ] + [BQ 1 Q 2 Q 3 Q 4] - or [HNR 10 R 11 R 12 C ] + [BQ 1 Q 2 Q 3 Q 4 - and a, R 7 ~ R 12 is hydrogen, alkyl, aryl, alkoxy, silyl or siloxy, as defined earlier, B and Q 1 ~ Q 4.
본 발명에 의한 폴리머-촉매는 조촉매로서 유기금속화합물과 함께 사용될 수 있다. 여기서 사용될 수 있는 유기금속 화합물로는 알킬알루민옥산 또는 유기알루미늄 화합물이 있다. 상기 알킬알루민옥산의 대표적인 예로는 메틸알루민옥산(MAO) 및 개질된 메틸알루민옥산(MMAO)이 있으며, 상기 유기알루미늄 화합물로는 AlRnX3-n(여기서 R은 C1-10의 알킬이나 아릴이고, X는 할로겐이고, n은 1, 2 또는 3의 정수임)이다.The polymer-catalyst according to the present invention can be used together with an organometallic compound as a cocatalyst. Organometallic compounds that can be used here include alkylaluminoxanes or organoaluminum compounds. Representative examples of the alkylaluminoxane include methylaluminoxane (MAO) and modified methylaluminoxane (MMAO), and the organoaluminum compound is AlR n X 3-n (where R is C 1-10) . Alkyl or aryl, X is halogen, n is an integer of 1, 2 or 3).
본 발명의 폴리머-촉매는 스티렌의 단독 중합, 공중합 또는 삼량체 중합의 촉매로 사용할 수 있다. 여기서 스티렌의 단독중합은 스티렌 또는 스티렌 유도체의 단량체를 단독으로 사용하여 중합하는 것을 의미한다. 스티렌 유도체의 예로는 α-메틸스티렌, 파라-메틸스티렌, α-클로로스티렌, 파라-클로로스티렌 등이 있다. 스티렌의 공중합은 스티렌, 스티렌 유도체, α-올레핀계 단량체, 및 극성 단량체 중에서 2 종류의 단량체를 선택하여 중합하는 것을 의미한다. α-올레핀계 단량체의 예로는 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 부타디엔, 폴리부타디엔, 헥센, 옥텐 등이 있고, 극성 단량체로는 메틸메타크릴레이트(MMA), 아세토니트릴(AN), 비닐아세테이트(VA), 비닐클로라이드모노머(VCM) 등이 있다. 삼량체 중합은 스티렌, 스티렌 유도체, α-올레핀계 단량체, 및 극성 단량체 중에서 3 종류의 단량체를 선택하여 중합한다.The polymer-catalyst of the present invention can be used as a catalyst for homopolymerization, copolymerization or trimer polymerization of styrene. Here, homopolymerization of styrene means polymerization by using monomers of styrene or styrene derivatives alone. Examples of styrene derivatives include α-methylstyrene, para-methylstyrene, α-chlorostyrene, para-chlorostyrene and the like. Copolymerization of styrene means the polymerization of two kinds of monomers selected from styrene, styrene derivatives, α-olefin monomers, and polar monomers. Examples of the α-olefin monomers include ethylene, propylene, butene, butadiene, polybutadiene, hexene and octene, and polar monomers include methyl methacrylate (MMA), acetonitrile (AN), vinyl acetate (VA), Vinyl chloride monomer (VCM) and the like. Trimer polymerization selects and polymerizes 3 types of monomer from a styrene, a styrene derivative, an alpha-olefin type monomer, and a polar monomer.
중합 촉매의 양은 용매 1ℓ당 10-7~10-2몰이 바람직하며, 10-5~10-4몰이 더 바람직하다. 스티렌 중합온도는 0~100 ℃이고, 바람직하게는 30~80 ℃이다.The amount of the polymerization catalyst is preferably 10 -7 to 10 -2 moles per liter of solvent, more preferably 10 -5 to 10 -4 moles. Styrene polymerization temperature is 0-100 degreeC, Preferably it is 30-80 degreeC.
본 발명의 폴리머-촉매는 하기의 실시예에 의하여 보다 명확히 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적에 불과하며 발명의 영역을 제한하고자 하는 것은 아니다.The polymer-catalyst of the present invention can be more clearly understood by the following examples, which are only illustrative purposes of the present invention and are not intended to limit the scope of the invention.
[실시예]EXAMPLE
하기의 실시예 1은 본 발명에 따른 실시예이며, 하기의 비교 실시예 1-3은 본 발명의 실시예와 비교하기 위한 실시예이다.Example 1 below is an example according to the present invention, and Comparative Examples 1-3 below are examples for comparison with Examples of the present invention.
실시예 1Example 1
본 발명에 따른 폴리머-촉매중 대표적인 것을 예를 들어, 그 합성 방법은 하기와 같이 설명하고자 한다.Representative of the polymer-catalysts according to the invention, for example, will be described as follows.
(1) SAN-TiCl4촉매의 합성(1) Synthesis of SAN-TiCl 4 Catalyst
약 23%의 아크릴로니트릴(acrylonitrile)를 함유하고 있는 SANSAN containing about 23% acrylonitrile
[poly(styrene-co-acrylronitrile] 화합물(2g, 4.335 mmol/g)을 유기용매(톨루엔;200 ㎖)에 녹이고, 낮은 온도하에서 사염화티탄(TiCl4)[16.5 mmol] 화합물을 약 10 시간 반응시키고, 액체상과 고체상을 분리시키고, 고체상만을 취하고, 유기용매[톨루엔(100 ㎖×2)과 헥산(100 ㎖×3)로 씻어주고, 진공건조하여 SAN-TiCl4촉매를 제조하였다.[Poly (styrene-co-acrylronitrile] compound (2 g, 4.335 mmol / g) was dissolved in an organic solvent (toluene; 200 mL), and the titanium tetrachloride (TiCl 4 ) [16.5 mmol] compound was reacted at low temperature for about 10 hours. The liquid and solid phases were separated, and only the solid phase was taken up, washed with an organic solvent [toluene (100 mL × 2) and hexane (100 mL × 3), and vacuum dried to prepare a SAN-TiCl 4 catalyst.
(2) 스티렌의 단독중합, 공중합 및 삼량체중합(2) Homopolymerization, copolymerization and trimer polymerization of styrene
스티렌 중합은 외부온도 조절장치, 자기교반기 및 단량체와 질소를 공급할 수 있는 밸브가 있는 유리 반응기에서 행하였다. 질소치환된 유리반응기에 스티렌을 첨가한 후, 조촉매인 MMAO를 필요량 투입하고, 그 다음 필요량의 촉매를 주입하여 중합을 실시하였다. 일정시간 후 약간의 메탄올을 넣어 중합을 종결시켰다. 얻은 혼합물을 염산이 첨가된 다량의 메탄올에 부어 중합체를 얻과 물과 메탄올로 세척한 다음 진공 건조하였다.Styrene polymerization was carried out in a glass reactor with an external thermostat, a magnetic stirrer and a valve capable of supplying monomers and nitrogen. After adding styrene to the nitrogen-substituted glass reactor, the required amount of cocatalyst MMAO was added, and then the required amount of catalyst was injected to carry out polymerization. After some time, a little methanol was added to terminate the polymerization. The resulting mixture was poured into a large amount of methanol added with hydrochloric acid to obtain a polymer, washed with water and methanol and dried in vacuo.
기타 중합은 [Al]/[Ti]= 1000, 60℃, 2hrs 조건하에서 실시하였으며, 단독 중합의 경우 스티렌을 50 ㎖, 공중합의 경우 스티렌을 50 ㎖, para-메틸스티렌은 스티렌의 6.6 wt%, 삼량체중합의 경우 스티렌을 50 ㎖, para-메틸스티렌은 스티렌의 6.6 wtmℓ 그리고 폴리부타디엔은 스티렌의 2 wt% 하에서 중합을 실시하였다.Other polymerizations were carried out under [Al] / [Ti] = 1000, 60 ° C., 2hrs, 50 mL of styrene for homopolymerization, 50 mL of styrene for copolymerization, 6.6 wt% of styrene in para-methylstyrene, In the case of trimer polymerization, 50 mL of styrene was polymerized, para-methylstyrene was 6.6 wtmℓ of styrene, and polybutadiene was polymerized under 2 wt% of styrene.
실시예 1에 의하여 제조된 촉매의 단독중합의 경우 촉매활성 및 폴리스티렌 입체규칙성, 용융온도, 분자량 및 분자량 분포를 표 1에 나타내었으며, 공중합 및 삼량체중합의 경우는 촉매활성 및 용융온도, 분자량 분자량 분포를 표 2 및 표 3에 나타내었다.In the case of homopolymerization of the catalyst prepared according to Example 1, the catalytic activity and polystyrene stereoregularity, melting temperature, molecular weight and molecular weight distribution are shown in Table 1, and in case of copolymerization and trimer polymerization, catalytic activity and melting temperature, molecular weight molecular weight The distributions are shown in Tables 2 and 3.
비교실시예 1Comparative Example 1
스티렌 중합용 촉매로 펜타메틸시클로펜타디에닐티타늄트리클로라이드(CpTiCl3)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건하에서 중합을 실시하였다.The polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that pentamethylcyclopentadienyltitanium trichloride (CpTiCl 3 ) was used as the styrene polymerization catalyst.
비교실시예 1에 의한 스티렌 단독중합의 경우 촉매활성 및 폴리스티렌 입체규칙성, 용융온도, 분자량 및 분자량 분포를 표 1에 나타내었으며, 공중합 및 삼량체 중합의 경우는 촉매활성 및 용융온도, 분자량 및 분자량 분포를 표 2 및 표 3에 나타내었다.In the case of styrene homopolymerization according to Comparative Example 1, catalytic activity and polystyrene stereoregularity, melting temperature, molecular weight and molecular weight distribution are shown in Table 1, and in case of copolymerization and trimer polymerization, catalytic activity and melting temperature, molecular weight and molecular weight The distributions are shown in Tables 2 and 3.
비교실시예 2Comparative Example 2
스티렌 중합용 촉매로 인데닐티타늄트리클로라이드(IndTiCl3)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건하에서 중합을 실시하였다.The polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1, except that indenyl titanium trichloride (IndTiCl 3 ) was used as the styrene polymerization catalyst.
비교실시예 3에 의한 스티렌 단독중합의 경우 촉매활성 및 폴리스티렌 입체규칙성, 용융온도, 분자량 및 분자량 분포를 표 1에 나타내었으며, 공중합 및 삼량체 중합의 경우 촉매활성 및 용융온도, 분자량 및 분자량 분포를 표 2 및 표 3에 나타내었다.In the case of styrene homopolymerization according to Comparative Example 3, catalytic activity and polystyrene stereoregularity, melting temperature, molecular weight and molecular weight distribution are shown in Table 1, and in the case of copolymerization and trimer polymerization, catalytic activity and melting temperature, molecular weight and molecular weight distribution Are shown in Table 2 and Table 3.
비교실시예 3Comparative Example 3
스티렌 중합용 촉매로 펜타메틸시클로펜타디에닐티타늄트리클로라이드(Cp*TiCl3)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건하에서 중합을 실시하였다.The polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that pentamethylcyclopentadienyltitanium trichloride (Cp * TiCl 3 ) was used as the styrene polymerization catalyst.
비교실싱 1에 의한 스티렌 단독중합의 경우 촉매활성 및 폴리스티렌 입체규칙성, 용융온도, 분자량 및 분자량 분포를 표 1에 나타내었으며, 공중합 및 삼량체 중합의 경우는 촉매활성 및 용융온도, 분자량 및 분자량 분포를 표 2 및 표 3에 나타내었다.The catalytic activity and polystyrene stereoregularity, melting temperature, molecular weight, and molecular weight distribution for styrene homopolymerization by comparative chamber 1 are shown in Table 1, and catalytic activity and melting temperature, molecular weight and molecular weight distribution for copolymerization and trimer polymerization. Are shown in Table 2 and Table 3.
[표 1]TABLE 1
[표 2]TABLE 2
[표 3]TABLE 3
상기 표 1, 2, 3에서 나타낸 촉매의 구조는 수소 및 탄소핵자기 공명분석기(H-NMR 및 C-NMR)로 조사하였으며, 촉매성분과 조성은 유도프라즈마 분광분석기(ICP)로 분석하였다.The structures of the catalysts shown in Tables 1, 2, and 3 were examined by hydrogen and carbon nuclear magnetic resonance analyzers (H-NMR and C-NMR), and the catalyst components and compositions were analyzed by inductive plasma spectroscopy (ICP).
상기 표 1, 2, 3의 촉매활성은 중합에서 중합체의 무게를 측정하여 촉매 활성을 kg Polymer/(mol-Ti)·hr로 나타내었다.The catalytic activity of Tables 1, 2, and 3 was expressed by kg Polymer / (mol-Ti) · hr by measuring the weight of the polymer in the polymerization.
상기 표 1의 중합에서 얻어진 중합체의 입체규칙성은 얻어진 폴리스티렌의 신디오탁틱성(S.I.)을 측정하기 위하여 중합체를 메틸에틸케톤으로 추출하였고, 추출 후 남아있는 중합체의 무게를 구하여 백분율로 S.I.를 나타내었다.In order to measure the syndiotacticity (S.I.) of the obtained polystyrene, the stereoregularity of the polymers obtained in the polymerization of Table 1 was extracted with methyl ethyl ketone, and the weight of the polymer remaining after extraction was obtained to express S.I. as a percentage.
상기 표 1, 2, 3의 녹는점은 시차열분석기(DSC)로 측정하였으며, 시편을 200 ℃까지 승온시켜 5분간 방치한 후 냉각, 승온시키면서 측정하였고 승온 속도는 10℃/분이었다.The melting points of Tables 1, 2, and 3 were measured by differential thermal analyzer (DSC), and the specimen was heated to 200 ° C. for 5 minutes, cooled and warmed, and the temperature rising rate was 10 ° C./min.
상기 표 1, 2, 3에서 알 수 있듯이 본 발명의 폴리머-촉매를 사용하여 스티렌을 중합하는 경우에 전체적으로 그 중합활성이 CpTiCl3, Cp*TiCl3, IndTiCl3보다 낮은 결과를 보였으나, 입체규칙성(syndiotactic index S.I.)의 경우 CpTiCl3, Cp*TiCl3, IndTiCl3와 거의 동등한 결과를 나타내었다. 그리고 단독중합체의 용융온도는 약 270 ℃ 정도, 공중합체의 용융온도는 약 244 ℃ 정도, 삼량체중합의 경우는 약 227 ℃ 정도로 커다란 차이를 보이지 않았고, 분자량분포는 CpTiCl3, Cp*TiCl3, IndTiCl3의 모두보다 약 7~8정도 넓었으며, 분자량은 CpTiCl3보다는 크고 Cp*TiCl3IndTiCl3보다는 작은 중합체를 얻었다.As can be seen from Tables 1, 2, and 3, the polymerization activity of the styrene polymerized using the polymer-catalyst of the present invention was lower than that of CpTiCl 3 , Cp * TiCl 3 , IndTiCl 3 , but the steric rules Synthetic index SI showed almost the same results as CpTiCl 3 , Cp * TiCl 3 and IndTiCl 3 . The melting temperature of homopolymer was about 270 ℃, the melting temperature of copolymer was about 244 ℃, and in the case of trimer polymerization, it did not show a big difference such as CpTiCl 3 , Cp * TiCl 3 , IndTiCl It was about 7-8 wider than all of 3 , and a polymer having a molecular weight larger than CpTiCl 3 and smaller than Cp * TiCl 3 IndTiCl 3 was obtained.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications and variations of the present invention can be readily used by those skilled in the art, and all such variations or modifications can be considered to be included within the scope of the present invention.
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