KR20010082913A - Preparation of polyisobutene by bis(arylamido)group 4 catalyst compounds - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for preparing polyisobutene is provided, to obtain polyisobutene in higher temperature without using a pollutant halogenated solvent. CONSTITUTION: Polyisobutene is prepared by polymerizing an isobutene monomer in non-halogenated polymerization solvent in the presence of a catalyst system comprising an amido-based IV group metal complex of the formula 1, a boron compound of the formula 2 and methyl aluminoxane of the formula 3. In the formula 1, M is Ti, Zr or Hf; Q1 and Q2 are independent each other and are a phenyl group unsubstituted or substituted with an alkyl group of C1-C30; Y is a functional group connecting M and two amido ligands for allowing them to form 5-7 polygon, and is a substituted or unsubstituted hydrocarbon; and X1 and X2 are independent each other and are a substituted or unsubstituted alkyl group of C1-C30, an alkoxide group, an aryloxide group, an amide group or a halide. In the formula 3, n is an integer of 3-40. Preferably the method comprises the steps of dissolving the isobutene monomer and the methyl aluminoxane in the polymerization solvent, and adding the complex of the amido-based IV group metal complex and the boron compound to the mixture to react them at -78 to -20 deg.C for 30-360 min; adding methanol to the reaction mixture dropwise to terminate the reaction; and washing the product with methanol several times, filtering and drying it.

Description

아미도계 IV족 금속 착화합물을 이용한 폴리이소부텐의 제조방법{Preparation of polyisobutene by bis(arylamido)group 4 catalyst compounds}Preparation method of polyisobutene using amido-based Group IV metal complexes {Preparation of polyisobutene by bis (arylamido) group 4 catalyst compounds}

본 발명은 아미도계 IV족 금속 착화합물을 이용한 폴리이소부텐의 제조방법에 관한 것으로서, 이소부텐을 단량체로 하고, 중합개시제로서 아미도계 IV족 금속 착화합물을 사용하고, 보조 중합개시제로 비배위 음이온(non-coordinating anion)을, 그리고 메틸알루미녹산(MAO)을 첨가제로 사용하여 폴리이소부텐을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing polyisobutene using an amido group IV metal complex compound, wherein isobutene is used as a monomer, an amido group IV group metal complex compound is used as a polymerization initiator, and a non-coordinating anion (non -coordinating anion and methylaluminoxane (MAO) as additives to produce polyisobutenes.

양이온 중합법으로 중합되는 폴리이소부텐의 중합은, 중합 활성종인 탄소 양이온(carbocation)이 상당히 불안정하여 -80℃ 이하의 매우 낮은 온도에서만 고분자량의 중합물이 생성되는 것으로 알려져 있다. 그리고, 촉매로는 주로 루이스산을 이용하는데, 이와같은 방법은 선행기술에 다양하게 기재되어 있다. 그 예로서, 미국 특허 제2,243,658호 및 미국 특허 제2,356,128호에는 알루미늄(III)클로라이드를 이용하여 메틸클로라이드 하에서 이소부텐 단일중합체 및 공중합체를 제조하는방법이 개시되어 있다. 그러나, 이런 중합 방법들은 극저온에서 중합이 이루어지기 때문에 중합에 따른 공정상의 비용이 많이 들고, 촉매를 과량으로 사용하기 때문에 촉매 제거에 따른 어려움이 수반되며, 중합 용매로 염소를 함유한 용매를 사용하므로 환경에 유해한 문제점도 있다.Polymerization of polyisobutene polymerized by the cationic polymerization method is known to produce a high molecular weight polymer only at a very low temperature of -80 ° C or less because the carbon cation, which is a polymerization active species, is considerably unstable. In addition, a Lewis acid is mainly used as a catalyst, which is variously described in the prior art. As an example, US Pat. No. 2,243,658 and US Pat. No. 2,356,128 disclose methods for preparing isobutene homopolymers and copolymers under methylchloride using aluminum (III) chloride. However, since these polymerization methods are polymerized at cryogenic temperatures, the process cost is high due to the polymerization, the catalyst is used in excess, and thus the difficulty of removing the catalyst is involved. As a polymerization solvent, a solvent containing chlorine is used. There is also a problem that is harmful to the environment.

따라서, 최근에는 알킬알루미늄 촉매 및 염화메틸 용매를 사용하지 않고 폴리이소부텐을 제조하는 방법이 시도되고 있다. 그 한 예로, 미국 특허 제5,448,001호에서는 메탈로센계 촉매와 함께, 비배위 음이온을 발생시킬 수 있는 체적이 큰 트리스펜타플로로페닐보론(tris(pentafluorophenyl) boron)을 보조 중합개시제로 사용하고 -20℃에서 톨루엔을 중합용매로 사용하여 중량평균분자량이 수만 정도인 폴리이소부텐을 제조하는 방법이 보고되어 있다. 같은 저자에 의하여 발표된 논문("Macromolecules",31, 8439(1998))에 의하면, 이 중합반응은 메탈로센계 촉매를 사용함에도 불구하고 양이온 중합 반응으로 진행되어, 메탈로센계 촉매에 의한 일반적인 올레핀의 배위중합과 그 반응기작에 있어서 차이점을 보이고 있다. 즉 이소부텐은 다른 올레핀들의 중합과 달리 메탈로센계의 촉매를 사용하여도 양이온 중합으로 진행됨을 보이고 있다.Therefore, recently, a method for producing polyisobutene has been attempted without using an alkylaluminum catalyst and a methyl chloride solvent. For example, US Pat. No. 5,448,001 uses tris (pentafluorophenyl) boron having a large volume capable of generating a non-coordinating anion together with a metallocene catalyst as an auxiliary polymerization initiator. A method for producing polyisobutene having a weight average molecular weight of several tens of thousands using toluene as a polymerization solvent has been reported. According to a paper published by the same author ("Macromolecules", 31 , 8439 (1998)), this polymerization proceeds as a cationic polymerization reaction despite the use of a metallocene catalyst, and thus a common olefin by a metallocene catalyst. Shows differences in the coordination polymerization of and the reactor. That is, isobutene is shown to proceed with cationic polymerization using a metallocene catalyst, unlike polymerization of other olefins.

그리고, WO 제95/29940호에는 비배위 음이온인 붕소화합물을 보조 중합개시제로 이용한 이소부텐의 중합에 대한 다양한 실험이 보고되어 있다. 특히, 여기에서는 시클로펜타디엔(cyclopentadiene)을 리간드로 하는 여러 종류의 메탈로센 화합물을 중합개시제로 사용하였는데, 사용한 메탈로센 화합물의 종류에 따라서 수득률이나 중합물의 분자량의 차이가 큰 것으로 보고되어 있다. 이 특허의 내용은 문헌("Journal of Polymer Science:PartA:Polymer Chemistry",35, 329-344 (1997))으로도 발표되어, 메탈로센 화합물을 중합개시제로 이용한 중합계의 중합 결과 및 중합체의 분석 자료가 보고되어 있다. 그러나, 이러한 제조 방법들에 의해서도 수평균 분자량 1,000,000 이상에 이르는 고분자량의 폴리이소부텐을 얻기 위해서는 -80℃에 이르는 저온 조건을 필요로 한다.In WO 95/29940, various experiments have been reported for the polymerization of isobutene using a boron compound as a coordinating anion as an auxiliary polymerization initiator. In particular, various types of metallocene compounds containing cyclopentadiene as ligands are used as polymerization initiators, and it is reported that the difference in yield or molecular weight of the polymer is large depending on the type of metallocene compound used. . The contents of this patent are also published in "Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry", 35 , 329-344 (1997), and the results of polymerization and polymerization of a polymer system using a metallocene compound as a polymerization initiator Analytical data is reported. However, even by such production methods, low-temperature conditions of -80 ° C are required to obtain high molecular weight polyisobutenes having a number average molecular weight of 1,000,000 or more.

아직까지는 시클로펜타디엔 리간드를 갖는 메탈로센 화합물을 이소부텐의 중합개시제로 이용하여 배위중합 반응에 의하여 폴리이소부텐을 제조한 예는 보고된 바가 없다.There has been no report on the preparation of polyisobutene by the coordination polymerization reaction using a metallocene compound having a cyclopentadiene ligand as a polymerization initiator of isobutene.

그러나, 폴리올레핀의 제조분야에 있어서는 메탈로센 계열 화합물 뿐만 아니라, 시클로펜타디엔 리간드를 갖지 않는 비메탈로센 화합물에 대한 합성 및 중합 특성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 같은 연구의 일환으로 McConville 등에 의해 발표된 문헌["Macromolecules,29, 5241 (1996)]에서는 아미도계 금속 착화합물의 합성 및 α-olefin에 대한 중합 특성이 보고되어 있다. 그리고, 이 메탈로센 화합물은 Shaffer 등에 의해 WO제98/37109호에서 이소부텐 공중합에 대한 배위중합 촉매로도 사용되었다.However, in the field of producing polyolefins, studies on the synthesis and polymerization properties of not only metallocene compounds but also non-metallocene compounds having no cyclopentadiene ligands are actively conducted. As part of this study, McConville et al., "Macromolecules, 29 , 5241 (1996), report on the synthesis of amido-based metal complexes and the polymerization properties of α-olefins. Silver Shaffer et al. Also used as coordination polymerization catalysts for isobutene copolymerization in WO 98/37109.

앞에서 기술한 바와 같이 폴리이소부텐의 제조방법에 대해서는 오랜기간 동안 많은 연구가 되어왔지만, 극저온의 중합조건을 극복하여 고분자량의 폴리이소부텐을 제조하기 위해서는 아직도 새로운 촉매계의 개발을 필요로 하고 있다.As described above, a lot of research has been conducted on the method of preparing polyisobutene for a long time, but it is still necessary to develop a new catalyst system in order to overcome the cryogenic polymerization conditions and produce high molecular weight polyisobutene.

한편, 메탈로센 화합물을 활성화시키는 체적이 큰 비배위 음이온으로서는 상기의 붕소화합물 외에도 MAO가 널리 사용되고 있는데, MAO는 알킬알루미늄을 소량의 물과 반응시켜 생성되는 고분자 물질로서 메탈로센 촉매의 공촉매로 사용되어 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌의 제조에 아주 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 그러나, MAO는 가격이 비싸면서도 주촉매인 메탈로센 화합물에 대해 수백에서 수천배에 이르는 과량을 사용해야 한다는 문제점이 있다. 그리고, 붕소화합물이 양이온 중합에서 널리 이용되는 데에 비해서, MAO가 양이온 중합에 이용된 예는 아직까지 보고된 바가 없다.On the other hand, MAO is widely used as the non-coordinated anion that activates the metallocene compound in addition to the boron compound, and MAO is a polymer material produced by reacting alkyl aluminum with a small amount of water, and is a cocatalyst of a metallocene catalyst. It is known to play a very important role in the production of polyethylene or polypropylene. However, MAO has a problem that it is necessary to use an excess amount of hundreds to thousands of times for the metallocene compound which is expensive and the main catalyst. In addition, while boron compounds are widely used in cationic polymerization, examples of MAO used in cationic polymerization have not been reported.

본 발명은 양이온 중합개시제로서는 아직까지 사용되지 않았던 아미도계 IV족 금속 착화합물을 이용하여 금속 주변에 단량체가 결합할 수 있는 공간을 최대한 크게 하여 중합 개시 효율을 높여주고, 보조 중합개시제로 비배위 음이온인 붕소화합물을 사용하여 중합 활성종인 탄소 양이온을 안정화시키며, 이와 함께 소량의 MAO를 사용하여 중합계 내의 수분과 불순물을 제거함과 아울러 탄소 양이온의 안정화에 기여함으로써 중합물의 수율과 분자량을 증가시켜 종래 공정조건보다 30∼50℃ 높은 중합 온도에서, 극성 용매인 디클로로메탄 대신에 톨루엔과 같은 일반 유기용매를 사용하여 고분자량의 폴리이소부텐을 제조하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention uses an amido group IV metal complex compound, which has not yet been used as a cationic polymerization initiator, to maximize the space for the monomer to bond around the metal as much as possible to increase the polymerization initiation efficiency, which is a non-coordinated anion as an auxiliary polymerization initiator. A boron compound is used to stabilize the carbon cation, which is a polymerization active species, and a small amount of MAO is used to remove water and impurities in the polymerization system and to contribute to the stabilization of the carbon cation, thereby increasing the yield and molecular weight of the polymer. It is an object to provide a method for producing high molecular weight polyisobutene using a general organic solvent such as toluene instead of dichloromethane, which is a polar solvent, at a polymerization temperature higher than 30 to 50 ° C.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리이소부텐의 제조방법은 다음 화학식 1로 표시되는 아미도계 금속 착화합물, 다음 화학식 2로 표시되는 비배위 음이온인 붕소화합물, 및 다음 화학식 3으로 표시되는 메틸알루미녹산으로 구성되는 촉매계를 사용함을 그 특징으로 한다.Method for producing a polyisobutene of the present invention for achieving the above object is an amido-based metal complex represented by the following formula (1), a boron compound which is a non-coordinating anion represented by the following formula (2), and methyl alumina represented by the following formula (3) It is characterized by the use of a catalyst system composed of lactic acid.

상기 식에서, M은 티타늄, 지르코늄 또는 하프늄이고,Wherein M is titanium, zirconium or hafnium,

Q1과 Q2는 탄소원자수 1∼30의 알킬기로 치환되거나 치환되지 않은 페닐기이고,Q 1 and Q 2 are phenyl groups substituted or unsubstituted with an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms,

Y는 전이금속 M과 두 개의 아미도 리간드가 5∼7각형을 이루도록 연결해주는 기능단으로써, 치환되거나 치환되지 않은 탄화수소이며,Y is a functional group connecting the transition metal M and two amido ligands to form a 5 to 7 hexagon, and is a substituted or unsubstituted hydrocarbon,

X1과 X2는 서로 같거나 다른 것으로서, 치환되거나 치환되지 않은 탄소원자수 1∼30의 알킬기, 알콕사이드, 아릴옥사이드(aryloxide), 아미드(amide) 또는 할라이드(halide)이다.X 1 and X 2 are the same as or different from each other and are substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms, alkoxides, aryloxides, amides or halides.

상기 식에서 n은 3∼40의 정수이다.Wherein n is an integer of 3 to 40.

본 발명에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 아미도계 금속 착화합물에 상기 화학식 2로 표시되는 비배위 음이온인 붕소화합물을 첨가한 후 일정 시간 활성화시켜 착물을 만들고, 이를 단량체인 이소부텐과 상기 화학식 3으로 표시되는 MAO가 녹아 있는 중합용매인 톨루엔에 가하여 -78∼-20℃에서 30∼360분 동안 반응시키는 중합 공정; 메탄올 용액을 상기 반응 용액에 적하하여 반응을 종결하는 공정; 및 침전된 중합체를 메탄올로 수회 세척한 다음 여과, 건조하여 최종 중합체를 얻는 공정을 통해 폴리이소부텐을 제조한다.According to the present invention, after adding a boron compound which is a non-coordinating anion represented by Formula 2 to the amido-based metal complex represented by Formula 1 and activating for a predetermined time to make a complex, and the monomer isobutene and the formula (3) A polymerization step of reacting for 30 to 360 minutes at -78 to -20 deg. Adding a methanol solution to the reaction solution to terminate the reaction; And polyisobutene is prepared by washing the precipitated polymer several times with methanol, followed by filtration and drying to obtain a final polymer.

본 발명은 아미도계 IV족 금속 착화합물과 비배위 음이온인 붕소화합물, 그리고 MAO를 사용하여 기존의 공업적 생산공정보다 고온에서 고분자량의 폴리이소부텐을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 아미도계 IV족 금속 착화합물을 사용함으로써 금속 주변에 단량체가 결합할 수 있는 공간이 큰 장점을 이용하여 중합 개시 효율을 높여주고, 보조 중합개시제로 비배위 음이온인 붕소화합물을 사용하여 중합활성종인 탄소 양이온을 안정화시키며, 이와 함께 소량의 MAO를 사용하여 중합계 내의 수분과 불순물을 제거하면서 동시에 탄소 양이온을 안정화 시켜 중합물의 수율이나 분자량을 증가시켜 효과를 가져올 수 있다.The present invention relates to a method for producing a high molecular weight polyisobutene at a higher temperature than an existing industrial production process by using an amido group IV metal complex, a non-coordinating boron compound, and MAO. The use of complex compounds improves polymerization initiation efficiency by taking advantage of the large space where monomers can bond around metals, and stabilizes carbon cations, which are polymerized active species, by using boron compounds, which are non-coordinated anions, as auxiliary polymerization initiators. Together, a small amount of MAO is used to remove water and impurities in the polymerization system and at the same time stabilize the carbon cations to increase the yield or molecular weight of the polymer.

본 발명에 따른 폴리이소부텐의 제조방법을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the manufacturing method of the polyisobutene according to the present invention in more detail as follows.

먼저, 반응기에 가해진 톨루엔 중합용매에 이소부텐을 주입한 후, 상기 화학식 3으로 표시되는 MAO를 가한다. 그리고 나서, 상기 화학식 1로 표시되는 아미도계 금속 착화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 붕소화합물을 소량의 디클로로메탄 용매에 녹인 후 혼합하여 5분 정도 숙성시킨 후 저온으로 냉각시켜 중합 용매에 가한다. 이 혼합물을 -100∼0℃에서 30∼360분 동안 반응시켜 폴리이소부텐을 제조한다. 바람직한 중합온도는 -78∼-20℃이다.First, isobutene is injected into the toluene polymerization solvent added to the reactor, and then MAO represented by Chemical Formula 3 is added. Then, the amido-based metal complex represented by Chemical Formula 1 and the boron compound represented by Chemical Formula 2 are dissolved in a small amount of dichloromethane solvent, mixed, aged for about 5 minutes, cooled to low temperature, and added to a polymerization solvent. The mixture is reacted at -100 to 0 DEG C for 30 to 360 minutes to produce polyisobutene. Preferred polymerization temperatures are from -78 to -20 deg.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 구체적인 예로는 프로필비스디메틸페닐아미도티타늄디메틸, 프로필비스디이소프로필페닐아미도티타늄디메틸 및 프로필비스디에틸페닐아미도티타늄디메틸 등을 들 수 있다. 이중 바람직하기로는 프로필비스디메틸페닐아미도티타늄디메틸이다.Specific examples of the compound represented by Chemical Formula 1 include propylbisdimethylphenylamidotitaniumdimethyl, propylbisdiisopropylphenylamidotitaniumdimethyl and propylbisdiethylphenylamidotitaniumdimethyl. Preferred of these is propylbisdimethylphenylamidotitaniumdimethyl.

상기 화학식 1로 표시되는 IV족 금속의 아미도계 착화합물은 시클로펜타디엔 리간드를 가지고 있는 메탈로센 화합물보다 금속 주변의 공간이 넓어 단량체와 쉽게 결합하여 개시효과가 높다.Amido-based complex compounds of the Group IV metal represented by the formula (1) has a wider space around the metal than the metallocene compound having a cyclopentadiene ligand, and easily binds to the monomer, thereby increasing the initiation effect.

그리고, 상기 화학식 2로 표시되는 비배위 음이온인 붕소화합물의 구체적인 예는,트리틸테트라키스펜타플로로페닐보레이트(trityltetrakis(pentafluorophenyl)borate) 또는 트리스펜타플로로페닐보론(tris(pentafluorophenyl) boron)이다.In addition, specific examples of the boron compound that is a non-coordinating anion represented by Chemical Formula 2 include trityltetrakis (pentafluorophenyl) borate or trispentafluorophenyl boron. .

상기 화학식 2로 표시되는 비배위 음이온인 붕소화합물은 탄소 양이온을 최대한 안정시켜 중합물의 분자량을 증가시켜주는 역할을 한다.The boron compound, which is a non-coordinating anion represented by Formula 2, serves to stabilize the carbon cation as much as possible to increase the molecular weight of the polymer.

그리고, MAO는 중합용매 내의 소량의 수분이나 불순물을 제거시킴과 동시에 탄소 양이온도 안정화시켜 중합수율이나 중합물의 분자량을 증가시킨다.In addition, MAO removes a small amount of water or impurities in the polymerization solvent and stabilizes carbon cations to increase the polymerization yield or the molecular weight of the polymer.

지금까지는 중합계 내에 존재하는 불순물을 제거하는 역할을 하는 화합물로 아민계열의 화합물들이 보고되어 흔히 사용되고 있지만, 아민계열의 화합물들을 사용할 경우 분자량은 증가하나 중합수율은 크게 감소하는 문제가 있었다. 이에 반하여, MAO는 중합체의 분자량 뿐만 아니라 중합수율도 함께 증가시킨다는 점에서 아민계열의 화합물보다 효과가 뛰어나다고 할 수 있다. 또한, MAO는 반복되는 중합 실험에서 계속적으로 재연성있는 중합결과가 나올 수 있도록 도와주는 역할을 하는데, 이는 소량의 불순물에도 민감하게 반응하는 양이온 중합을 보다 손쉽게 재연할 수 있다.Until now, amine-based compounds have been reported and commonly used as compounds that remove impurities present in the polymerization system. However, when the amine-based compounds are used, the molecular weight is increased but the polymerization yield is greatly reduced. On the contrary, it can be said that MAO is more effective than an amine compound in that not only the molecular weight of the polymer but also the polymerization yield are increased. In addition, MAO plays a role in continuously repeatable polymerization results in repeated polymerization experiments, which can more easily reproduce cationic polymerization that reacts sensitively to small amounts of impurities.

본 발명에 따르면, 아미도계 금속 착화합물의 농도는 이소부텐 단량체에 대해 1/1000∼1/10000 몰비이고, 아미도계 금속 착화합물의 농도에 대하여 붕소화합물의 농도는 몰(mol)비로 0.5∼1.5이며, MAO의 농도는 몰비로 0.5∼10이 바람직하다.According to the present invention, the concentration of the amido-based metal complex is 1/1000 to 1/10000 molar ratio with respect to the isobutene monomer, and the concentration of the boron compound is 0.5 to 1.5 in a molar ratio with respect to the concentration of the amido-based metal complex. The concentration of MAO is preferably 0.5 to 10 in molar ratio.

더욱 바람직하게는, 아미도계 금속 착화합물의 농도는 이소부텐 단량체에 대해 1/2000∼1/5000이고, 아미도계 금속 착화합물의 농도에 대하여 붕소화합물의 농도는 몰비로 0.9∼1.1이며, MAO의 농도는 몰비로 0.5∼5이다.More preferably, the concentration of the amido-based metal complex is 1/2000 to 1/5000 relative to the isobutene monomer, the concentration of the boron compound is 0.9 to 1.1 in molar ratio relative to the concentration of the amido-based metal complex, and the concentration of MAO is It is 0.5-5 in molar ratios.

그리고, 중합용매로는 톨루엔, 시클로헥산, 헥산 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.As the polymerization solvent, toluene, cyclohexane, hexane or a mixture thereof may be used.

이소부텐 중합반응의 종결은 차가운 메탄올 용액을 상기 반응 용액에 적하하여 잔존 촉매를 제거하는 과정으로 이루어진다.Termination of the isobutene polymerization reaction consists of adding a cold methanol solution to the reaction solution to remove the remaining catalyst.

이와같이 아미도계 금속 착화합물, 비배위 음이온인 붕소화합물, 그리고 MAO로 이루어진 촉매 시스템을 사용하여 50∼95%의 고수율로 폴리이소부텐을 제조할 수 있다.Thus, polyisobutene can be produced in a high yield of 50-95% using a catalyst system consisting of an amido-based metal complex, a boron compound that is a non-coordinating anion, and MAO.

이때 얻어지는 폴리이소부텐의 수평균 분자량은 200,000∼1,500,000이며, 바람직하게는 400,000∼1,200,000이다.The number average molecular weight of the polyisobutene obtained at this time is 200,000-1,500,000, Preferably it is 400,000-1,200,000.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the Examples.

실시예 1Example 1

실험에 사용되는 모든 시약들은 정제 후 질소 분위기 하에서 보관하였다. 100㎖의 반응기 내부를 2시간 감압 처리한 후 아르곤 가스로 충분히 치환시켰다. 여기에 정제된 톨루엔 20㎖와 알루미나 컬럼을 통과한 이소부텐 5.64g(100mmol)을 주입하고, MAO 0.02㎖(0.06mmol)를 가한 후, 온도를 -78℃로 낮춘다. 프로필비스디메틸페닐아미도티타늄디메틸(propyl bis(dimethylphenylamido) titanium dimethyl) 10.8mg(0.03mmol)과 트리틸테트라키스펜타플로로페닐보레이트(trityl tetrakis(pentafluorophenyl) borate) 10.9mg(0.03mmol)을 소량의 디클로로메탄에 각각 녹여 섞은 후, 저온으로 냉각시켜 반응기에 투입하고 -78℃에서 120분 동안반응시켰다. 반응 종결은 메탄올 용액을 반응용액에 적하하여 수행하였고, 이때 미반응물은 반응용액을 대기하에서 교반시켜 제거하였다. 침전된 중합체는 메탄올로 수회 세척한 다음 여과하여 건조하였다. All reagents used in the experiments were stored under nitrogen atmosphere after purification. 100 mL of the reactor was subjected to reduced pressure for 2 hours, and then sufficiently substituted with argon gas. 20 ml of purified toluene and 5.64 g (100 mmol) of isobutene passed through the alumina column were added thereto, and then 0.02 ml (0.06 mmol) of MAO was added, followed by lowering the temperature to -78 ° C. 10.8 mg (0.03 mmol) of propyl bis (dimethylphenylamido) titanium dimethyl and 10.9 mg (0.03 mmol) of trityl tetrakis (pentafluorophenyl) borate The mixture was dissolved in dichloromethane, mixed, cooled to low temperature, charged into a reactor, and reacted at -78 ° C for 120 minutes. The reaction was terminated by dropwise adding a methanol solution to the reaction solution, wherein unreacted material was removed by stirring the reaction solution under air. The precipitated polymer was washed several times with methanol and then filtered and dried.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이소부텐 중합을 실시하되, 다만 -50℃ 에서 중합을 실시하였다.Isobutene polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the polymerization was carried out at -50 ° C.

실시예 3Example 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이소부텐 중합을 실시하되, 다만 실시예 1의 아미도계 금속 착화합물과 붕소화합물을 각각 0.02mmol 사용하였다.Isobutene polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that 0.02 mmol of the amido metal complex and the boron compound of Example 1 were used.

실시예 4Example 4

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이소부텐 중합을 실시하되, 다만 실시예 1의 아미도계 금속 착화합물과 붕소화합물을 각각 0.05mmol 사용하였다.Isobutene polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that 0.05 mmol of the amido-based metal complex and the boron compound of Example 1 were used.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이소부텐 중합을 실시하되, 다만 MAO를 사용하지 않고 중합을 실시하였다.Isobutene polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the polymerization was carried out without using MAO.

얻어진 폴리이소부텐의 수율, 수평균분자량, 중량평균분자량 및 분자량분포는 다음 표 1에 나타낸 바와 같다.The yield, number average molecular weight, weight average molecular weight and molecular weight distribution of the obtained polyisobutene are as shown in Table 1 below.

수 율(%)Yield (%) 수평균분자량(Mn)Number average molecular weight (Mn) 중량평균분자량(Mw)Weight average molecular weight (Mw) 분자량분포(Mw/Mn)Molecular Weight Distribution (Mw / Mn) 실시예 1Example 1 80.780.7 1,121,0001,121,000 2,309,0002,309,000 2.062.06 실시예 2Example 2 80.380.3 592,000592,000 1,143,0001,143,000 1.931.93 실시예 3Example 3 60.160.1 855,000855,000 2,095,0002,095,000 2.452.45 실시예 4Example 4 55.855.8 683,000683,000 2,110,0002,110,000 3.093.09 비교예 1Comparative Example 1 71.871.8 1,000,0001,000,000 2,070,0002,070,000 2.072.07

상기 표 1의 결과로부터, 아미도계 IV족 금속 착화합물-비배위 음이온인 붕소화합물-MAO 중합계에서 아미도계 착화합물의 사용량은 단량체에 대해서 1/2000∼1/5000이 가장 효과적이며, 붕소화합물은 아미도계 착화합물과 동일한 양을 사용하며, MAO의 사용량은 아미도계 착화합물에 대해서 1/2∼5 정도가 적당함을 알 수 있다.From the results of Table 1, the amount of amido complex in the boron compound-MAO polymerization system, which is an amido group IV metal complex-non-coordinating anion, is 1/2000 to 1/2000 is most effective for the monomer, and the boron compound is It is understood that the same amount as the complexing compound is used, and the amount of MAO used is about 1/2 to about 5 for the amido complex.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서와 같이 아미도계IV족 금속 착화합물을 이용하여 금속 주변에 단량체가 결합할 수 있는 공간을 최대한 크게 하여 중합개시 효율을 높여주고, 보조 중합개시제로 비배위 음이온인 붕소화합물을 사용하여 중합 활성종인 탄소 양이온을 안정화시키며, 소량의 메틸알루미녹산을 사용하여 중합계 내의 수분과 불순물을 제거함과 아울러 탄소 양이온의 안정화에 기여하도록 한 촉매계를 사용함으로써 중합물의 수율과 분자량을 증가시켜 종래 공정조건 보다 높은 중합온도에서, 일반 유기용매를 사용하여 고분자량의 폴리이소부텐을 제조할 수 있다.As described in detail above, by using the amido group IV metal complex compound as in the present invention to increase the space that the monomer can be bonded around the metal as much as possible to increase the polymerization initiation efficiency, and as a co-polymerization initiator non A boron compound is used to stabilize the carbon cation, which is a polymerization active species, and a small amount of methylaluminoxane is used to remove water and impurities in the polymerization system and to contribute to the stabilization of the carbon cation. By increasing the polymerization temperature higher than the conventional process conditions, a high molecular weight polyisobutene can be prepared using a general organic solvent.

Claims (6)

다음 화학식 1로 표시되는 아미도계 IV족 금속 착화합물, 다음 화학식 2로 표시되는 붕소화합물 및 다음 화학식 3으로 표시되는 메틸알루미녹산(MAO)으로 구성되는 촉매계를 사용하여 비할로겐 중합용매 내에서 이소부텐 단량체를 중합하여 폴리이소부텐을 제조하는 방법.Isobutene monomer in a non-halogen polymerization solvent using a catalyst system consisting of an amido group IV metal complex represented by the following formula (1), a boron compound represented by the following formula (2), and methylaluminoxane (MAO) represented by the following formula (3) To polymerize to produce polyisobutene. 화학식 1Formula 1 상기 식에서, M은 티타늄, 지르코늄 또는 하프늄이고,Wherein M is titanium, zirconium or hafnium, Q1과 Q2는 탄소원자수 1∼30의 알킬기로 치환되거나 치환되지 않은 페닐기이고,Q 1 and Q 2 are phenyl groups substituted or unsubstituted with an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, Y는 전이금속 M과 두 개의 아미도 리간드가 5∼7각형을 이루도록 연결해주는 기능단으로써, 치환되거나 치환되지 않은 탄화수소이며,Y is a functional group connecting the transition metal M and two amido ligands to form a 5 to 7 hexagon, and is a substituted or unsubstituted hydrocarbon, X1과 X2는 서로 같거나 다른 것으로서, 치환되거나 치환되지 않은 탄소원자수 1∼30의 알킬기, 알콕사이드, 아릴옥사이드(aryloxide), 아미드(amide) 또는 할라이드(halide)이다.X 1 and X 2 are the same as or different from each other and are substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms, alkoxides, aryloxides, amides or halides. 화학식 2Formula 2 화학식 3Formula 3 상기 식에서 n은 3∼40의 정수이다.Wherein n is an integer of 3 to 40. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 비할로겐 중합 용매에 단량체인 이소부텐과 상기 화학식 3으로 표시되는 메틸알루미녹산을 녹인 후, 여기에 상기 화학식 1로 표시되는 아미도계 IV족 금속 착화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 붕소화합물을 혼합하여 만든 착물을 가하여 -78∼-20℃에서 30∼360분 반응시키는 공정;After dissolving isobutene as a monomer and methylaluminoxane represented by Formula 3 in a non-halogen polymerization solvent, the amido group IV metal complex represented by Formula 1 is mixed with a boron compound represented by Formula 2 Adding a complex and reacting for 30 to 360 minutes at -78 to -20 캜; 메탄올 용액을 상기 반응 용액에 적하하여 반응을 종결하는 공정; 및Adding a methanol solution to the reaction solution to terminate the reaction; And 상기 침전된 중합체를 메탄올로 수회 세척한 다음 여과 건조하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 아미도계 IV족 금속 착화합물을 이용한 폴리이소부텐의 제조방법.Method for producing a polyisobutene using amido-based Group IV metal complexes, characterized in that the precipitated polymer is washed several times with methanol and then filtered and dried. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 비할로겐 중합 용매로는 시클로헥산, 헥산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 아미도계 IV족 금속 착화합물을 이용한 폴리이소부텐의 제조방법.A non-halogen polymerization solvent is selected from the group consisting of cyclohexane, hexane and mixtures thereof. A method for producing polyisobutene using an amido group IV metal complex compound. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 화학식 1로 표시되는 아미도계 IV족 금속 착화합물과 화학식 2로 표시되는 붕소화합물의 몰(mol)비가 0.9∼1.1임을 특징으로 하는 아미도계 IV족 금속 착화합물을 이용한 폴리이소부텐의 제조방법A method for preparing polyisobutene using an amido group IV metal complex compound, wherein the molar ratio of the amido group IV metal complex compound represented by Formula 1 to the boron compound represented by Formula 2 is 0.9 to 1.1. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 화학식 1로 표시되는 아미도계 IV족 금속 착화합물과 화학식 3으로 표시되는 메틸알루미녹산(MAO)의 몰(mol)비가 0.5∼5임을 특징으로 하는 아미도계 IV족 금속 착화합물을 이용한 폴리이소부텐의 제조방법.A method for producing polyisobutene using an amido group IV metal complex compound represented by Formula 1, wherein the molar ratio of the amido group IV metal complex compound represented by Formula 1 and methylaluminoxane (MAO) represented by Formula 3 is 0.5 to 5. . 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리이소부텐의 수평균 분자량이 400,000이상 1,200,000이하임을 특징으로 하는 아미도계 IV족 금속 착화합물을 이용한 폴리이소부텐의 제조방법.The method for producing polyisobutene according to any one of claims 1 to 5, wherein the number average molecular weight of the polyisobutene is 400,000 or more and 1,200,000 or less.
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