KR20080066273A - Process for producing olefin using prepolymerized olefin polymerization catalyst - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 외부 전자 공여체를 사용하여 전중합된 올레핀 중합용 촉매를 이용한 올레핀 중합방법에 관한 것이다.The present invention relates to an olefin polymerization method using a catalyst for olefin polymerization prepolymerized using an external electron donor.
프로필렌 중합체는 성형성과 기계적 강도가 뛰어나고, 또한 저가이므로 광범위한 용도로 사용되고 있는 범용성 플라스틱이다. 그러나, 용도 분야에 따라 프로필렌 중합체가 본래 갖고 있는 여러 특성을 손상시키지 않으면서 강성, 투명성 및 사출 성형에 있어서의 높은 사이클성(high cycle injection moldability)등의 특성을 개량시키고자 하고 있다. 상기 특성들은 프로필렌 중합체의 결정화 속도를 상승시킴으로서 개량될 수 있는 것으로 알려져 있다.Propylene polymers are versatile plastics that are used for a wide range of applications because of their excellent formability and mechanical strength and their low cost. However, it is intended to improve the properties such as stiffness, transparency, and high cycle injection moldability in injection molding without impairing various properties inherent in the propylene polymer according to the field of use. It is known that these properties can be improved by increasing the crystallization rate of the propylene polymer.
프로필렌 중합체의 결정화 속도를 상승시키기 위한 첨가제에는 이미 많은 물질 등이 알려져 있는데, 시판되고 있는 것으로는 방향족 카르복실산의 알루미늄염, 디벤질리덴솔비톨, 치환 디벤질리덴솔비톨 등이 있다. 이들 첨가제(이하 핵제라 함)를 첨가하면 핵제에 의해 폴리프로필렌이 용융 상태에서 냉각을 거쳐 고체 상태로 굳어지는 과정에서 결정화도가 증가하여 강성을 향상시키는 구정크기, 즉 고분 자가 핵주변에 구형태로 결정을 형성할 때 핵제에 의해 빨리 결정이 생기기 때문에 결정의 크기를 미세화한다. 이로 인해 광산란을 억제하여 프로필렌 중합체의 투명성, 광택의 향상 및 성형사이클 단축의 성능 향상을 얻을 수 있다. 그러나 이들 핵제는 모두 저분자량 물질이며 핵제로서 사용되는 경우 향기가 있어서 식품 용도에는 사용될 수 없으며, 성형시에 분해 또는 승화하여 가스 발생이나 금형 오염이 있거나, 프로필렌 중합체에의 분산성이 좋지 않아서 경우에 따라서는 분산성을 향상시키기 위해 2축 혼련기가 필요해지는 등의 결점이 있다.Many substances and the like are already known as additives for increasing the crystallization rate of propylene polymers. Commercially available products include aluminum salts of aromatic carboxylic acids, dibenzylidene sorbitol, substituted dibenzylidene sorbitol, and the like. The addition of these additives (hereinafter referred to as nucleating agent) increases the crystallinity in the process of polypropylene being cooled from the molten state to the solid state by the nucleating agent, thereby increasing the crystallinity and improving the stiffness. When crystals are formed, they are quickly formed by the nucleating agent, thereby miniaturizing the size of the crystals. As a result, light scattering can be suppressed, thereby improving performance of transparency, glossiness, and shortening of the molding cycle of the propylene polymer. However, these nucleating agents are all low molecular weight materials, and when used as nucleating agents, they are fragrant and cannot be used in food applications.In the case of disintegration or sublimation during molding, there is gas generation, mold contamination, or dispersibility in propylene polymer. Therefore, there exists a fault that a biaxial kneader is needed in order to improve dispersibility.
한편, 이러한 현행 핵제가 지닌 결점을 개량한 방법으로서, 융점이 높은 고분자 화합물을 핵제로 사용하는 다수의 방법이 제안되어 있다. On the other hand, as a method of improving the defects of the current nucleating agent, a number of methods using a high melting point polymer compound as a nucleating agent have been proposed.
예를 들어, 3-메틸부텐-1의 중합체의 융점은 310℃ 정도로 일반적인 폴리프로필렌의 융점(순수한 아이소택틱 폴리프로필렌에서는 융점 176℃)보다 매우 높아 핵제 역할을 할 수 있으므로 이에 대한 연구가 많이 진행되어 왔다.For example, the melting point of the polymer of 3-methylbutene-1 is much higher than that of general polypropylene (melting point of 176 ° C in pure isotactic polypropylene), which is about 310 ° C. Has been.
일본 특공소 45-32430호에는 3-메틸부텐-1 중합체를 프로필렌 중합체에 배합하여 프로필렌 중합체의 투명성, 강성을 개량하는 방법이 기재되어 있다. 동 공보에 의하면 삼염화티탄과 디에틸알루미늄 클로라이드를 조합시켜서 만든 촉매계를 사용하여, 공급 단량체를 순차적으로 변환시키는 단계적 중합법으로 수득한 3-메틸부텐-1 중합체를 함유하는 폴리프로필렌과 탄소수 4 내지 18의 다른 알파 올레핀의 공중합체의 투명도가 개량되는 것으로 기재되어 있다. 그러나 투명성 개량효과는 불충분하며, 프로필렌 단독 중합체에 대해서는 개량 효과가 없었다. 이는 저활성 촉매를 사용하기 때문에 티탄 촉매 성분 1g 당 3-메틸부텐-1의 중합량과 분자량이 작아지고, 촉매의 입체 규칙도 제어 능력도 낮아져서 고결정성의 3-메틸부텐-1 중합체를 얻을 수 없어 투명성 개량 효과가 적어지는 것이다. 또한 생산성도 원하는 3-메틸부텐-1 중합체를 얻는 데에 수십 시간을 요하므로 프로필렌 중합체의 생산성이 매우 낮아진다.JP-45-32430 discloses a method of blending a 3-methylbutene-1 polymer with a propylene polymer to improve the transparency and rigidity of the propylene polymer. According to the publication, a polypropylene containing 3-methylbutene-1 polymer and 4 to 18 carbon atoms obtained by a stepwise polymerization method in which a feed monomer is sequentially converted using a catalyst system made by combining titanium trichloride and diethylaluminum chloride. The transparency of copolymers of other alpha olefins is described as being improved. However, the effect of improving transparency is insufficient, and there is no improvement effect on the propylene homopolymer. Since a low activity catalyst is used, the polymerization amount and molecular weight of 3-methylbutene-1 per 1 g of the titanium catalyst component are reduced, and the stereoregularity and control ability of the catalyst are lowered, thereby obtaining a highly crystalline 3-methylbutene-1 polymer. There is no transparency improvement effect. Productivity also requires dozens of hours to obtain the desired 3-methylbutene-1 polymer, resulting in very low productivity of the propylene polymer.
일본 특개소 60-139731호에도 3-메틸부텐-1 중합체를 함유하는 프로필렌 중합체 조성물에 관한 기재가 있으나 3-메틸부텐-1의 핵제 효과는 작으며 3-메틸부텐-1 중합체를 함유하지 않는 프로필렌 중합체의 결정화 온도에 비해 3-메틸부텐-1 중합체를 함유하는 프로필렌 중합체의 결정화 온도의 향상은 4℃ 정도로 핵형성 능력이 불충분하였다. 일본국 특개소 62-275111호에는 특정의 Mg계 담체에 담지된 티탄 함유 촉매계를 사용하는 방법에 대해 기재되어 있으나 프로필렌 중합체의 결정화 온도에 비해 3-메틸부텐-1 중합체를 함유하는 프로필렌 중합체 조성물의 결정화 온도의 향상은 10℃ 미만으로 큰 향상을 보이지 않았다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-139731 also describes a propylene polymer composition containing a 3-methylbutene-1 polymer, but 3-methylbutene-1 has a small nucleating effect and does not contain a 3-methylbutene-1 polymer. The improvement in the crystallization temperature of the propylene polymer containing the 3-methylbutene-1 polymer relative to the crystallization temperature of the polymer was insufficient at about 4 ° C. Japanese Patent Laid-Open No. 62-275111 describes a method of using a titanium-containing catalyst system supported on a specific Mg-based carrier, but includes a propylene polymer composition containing 3-methylbutene-1 polymer relative to the crystallization temperature of the propylene polymer. The improvement of crystallization temperature did not show a big improvement below 10 degreeC.
대한민국 출원번호 특1989-015383는 특정의 촉매계를 사용하여 3-메틸부텐-1의 함량을 10g을 초과하는 양으로 전중합한 뒤, 프로필렌과 중합하는 2단계 중합법에 의해 높은 결정화 온도를 지닌 3-메틸부텐-1 중합체를 함유한 프로필렌 중합체를 얻었으며 투명성이 더욱 향상되었음을 밝혀내었다. 여기에서는 3-메틸부텐-1은 프로필렌 등의 직쇄 알파 올레핀에 비해 중합에 있어 성장 속도가 낮아 분자량이 적어지므로 티탄 촉매 성분 1g당 3-메틸부텐-1의 중합량이 10g 미만일 때 핵형성 능력이 저하되기 때문에, 3-메틸부텐-1 중합체의 핵제로서의 성능이 충분하기 위해서는 티탄 촉매 성분 1g당 3-메틸부텐-1의 중합량이 10g을 초과하는 것이 필요하다 고 설명하고 있다. 그러나 3-메틸부텐-1의 끓는점은 20℃ 정도로 고온에서 반응시키기 위해서는 고압 반응기가 필요하며, 티탄 촉매 성분 1g당 3-메틸부텐-1의 중합량을 증가시키기 위해서는 과량의 3-메틸부텐-1을 사용해야 하므로 비용면에서 매우 큰 불리함을 초래할 수 있다. Korean Patent Application No. 1989-015383 discloses a method having a high crystallization temperature by a two-step polymerization method in which a 3-methylbutene-1 content is polymerized in an amount exceeding 10 g using a specific catalyst system and then polymerized with propylene. A propylene polymer containing -methylbutene-1 polymer was obtained and found to further improve transparency. Here, 3-methylbutene-1 has a lower molecular weight due to a lower growth rate in polymerization compared to linear alpha olefins such as propylene, so that the nucleation capacity is lowered when the polymerization amount of 3-methylbutene-1 per 1g titanium catalyst component is less than 10g. Therefore, it is explained that in order for the performance of the 3-methylbutene-1 polymer as a nucleating agent to be sufficient, the amount of polymerization of 3-methylbutene-1 per 1 g of titanium catalyst component needs to exceed 10 g. However, the boiling point of 3-methylbutene-1 requires a high pressure reactor to react at a high temperature of about 20 ° C, and an excess of 3-methylbutene-1 is required to increase the polymerization amount of 3-methylbutene-1 per 1g of titanium catalyst component. This can lead to very disadvantageous costs.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 외부 전자 공여체의 존재하에 지글러-나타계 촉매와 프로필렌을 혼합하여 1차 전중합한 후, 3-메틸부텐-1을 혼합하여 2차 전중합시킨 다음, 올레핀을 투입하여 올레핀을 중합시킴으로써, 전중합시 올레핀을 중합하는 과정이 단순하고, 촉매 활성이 우수한 올레핀 중합 방법을 제공하는 것에 목적이 있다. In order to solve the above problems, the present invention is first prepolymerized by mixing Ziegler-Natta catalyst and propylene in the presence of an external electron donor, followed by secondary prepolymerization by mixing 3-methylbutene-1, and then olefin. It is an object of the present invention to provide an olefin polymerization method which is simple in the process of polymerization of olefins during prepolymerization and excellent in catalytic activity by adding and polymerizing olefins.
본 발명은 The present invention
a) 외부 전자 공여체의 존재하에 지글러-나타계 촉매와 프로필렌을 혼합하여 지글러-나타계 촉매를 1차 전중합시키는 단계;a) first prepolymerization of the Ziegler-Natta catalyst by mixing propylene with Ziegler-Natta catalyst in the presence of an external electron donor;
b) 상기 a)단계에서 얻은 전중합된 지글러-나타계 촉매에 3-메틸부텐-1을 혼합하여 2차 전중합시켜 전중합된 지글러-나타계 촉매를 제조하는 단계; 및b) preparing a prepolymerized Ziegler-Natta catalyst by secondary prepolymerization by mixing 3-methylbutene-1 with the prepolymerized Ziegler-Natta catalyst obtained in step a); And
c) 상기 b)단계의 전중합된 지글러-나타계 촉매를 이용하여 올레핀을 중합시키는 단계를 포함하는 것인 올레핀 중합방법을 제공한다. c) providing an olefin polymerization method comprising the step of polymerizing olefin using the prepolymerized Ziegler-Natta catalyst of step b).
본 발명은 외부 전자 공여체의 존재하에 지글러-나타계 촉매와 함께 프로필렌을 먼저 혼합하여 지글러-나타계 촉매를 1차 전중합시킨 후, 3-메틸부텐-1을 혼 합하여 상기 1차 전중합된 지글러-나타계 촉매를 2차 전중합을 시킨 다음, 여기에 올레핀을 투입하여 상기 2차 전중합된 지글러-나타계 촉매를 이용하여 올레핀을 중합시키는 것을 특징으로 한다. In the present invention, propylene is first mixed with Ziegler-Natta catalyst in the presence of an external electron donor to first prepolymerize the Ziegler-Natta catalyst and then 3-methylbutene-1 is mixed to the first prepolymerized Ziegler. After the second prepolymerization of the nata-based catalyst, olefins are added thereto to polymerize the olefin using the second prepolymerized Ziegler-Natta catalyst.
본 발명에 따른 올레핀 중합방법은 전중합시 외부 전자 공여체를 프로필렌과 먼저 중합시킴으로서, 중합시간이 단축되고 올레핀을 중합하는 과정을 단순화시킬 수 있으며, 촉매 활성을 높게 할 수 있다.In the olefin polymerization method according to the present invention, since the external electron donor is first polymerized with propylene during prepolymerization, the polymerization time can be shortened, the process of polymerizing the olefin can be simplified, and the catalytic activity can be increased.
또한, 상기 올레핀 중합방법은 촉매 활성을 기존보다 20~30 wt% 정도 높일 수 있다. In addition, the olefin polymerization method can increase the catalytic activity by about 20 ~ 30 wt% than conventional.
본 발명에 따른 공정에서, '중합'이란 올레핀의 호모 중합만을 의미하는 것이 아니라, 2종 이상의 올레핀, 예컨대 에틸렌, 1-부텐, 1-헥센과 같은 α-올레핀과 프로필렌을 함께 공중합시켜 공중합체를 제조하는 공중합 공정을 포함한다.In the process according to the invention, 'polymerization' does not only mean homopolymerization of olefins, but also copolymerizes two or more olefins such as olefins such as ethylene, 1-butene, 1-hexene and propylene to copolymerize the copolymer. Copolymerization process to prepare.
이와 같은 전중합 공정의 모노머 주입 순서는 프로필렌과 3-메틸부텐-1을 순차적으로 주입하는 것이 바람직하다. 그 이유는 3-메틸부텐-1만으로 전중합한 촉매를 프로필렌 중합에 사용하면 프로필렌 입자의 일부가 깨지면서 파우더가 형성되고 부피 밀도도 낮아지는 경향이 있기 때문이다. 또한 외부 전자 공여체를 1차 전중합 단계에 주입하면 프로필렌과 3-메틸부텐-1에 동시에 작용하여 보다 입체 규칙적으로 전중합할 수 있게 된다.In the monomer injection order of the prepolymerization step, it is preferable to sequentially inject propylene and 3-methylbutene-1. The reason for this is that when a catalyst prepolymerized with only 3-methylbutene-1 is used for propylene polymerization, some of the propylene particles are broken and powder is formed and the bulk density tends to be low. In addition, when the external electron donor is injected into the first prepolymerization step, the propylene and 3-methylbutene-1 may be simultaneously acted on, thus allowing more pre-regular prepolymerization.
상기 지글러-나타계 촉매는 전중합 공정에서 균일한 입자로 분해된 후, 중합단계에서의 올레핀이 상기 지글러-나타계 촉매 표면에 흡착한다. 이와 같은 지글러-나타계 촉매로는 일반적으로 올레핀 중합용에 사용되는 것이라면 특별한 제한 없 이 사용될 수 있으나, 주기율표의 4족, 5족 또는 6족 원소를 포함하는 전이 금속 화합물; 및 주기율표의 13족 원소를 포함하는 유기 금속 화합물을 포함한다.After the Ziegler-Natta catalyst is decomposed into uniform particles in the prepolymerization process, the olefins in the polymerization step are adsorbed onto the Ziegler-Natta catalyst surface. Such Ziegler-Natta catalysts may be used without particular limitation as long as they are generally used for olefin polymerization, but include transition metal compounds containing Group 4, Group 5 or Group 6 elements of the periodic table; And organometallic compounds comprising a Group 13 element of the periodic table.
상기 전이 금속 화합물은 지글러-나타계 촉매에서 주촉매로서, 마그네슘, 티타늄, 할로겐원소 및 내부 전자 공여체를 함유하는 고체 티타늄 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 내부 전자 공여체는 예를 들어 디에테르계 화합물, 프탈레이트계 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 디이소부틸프탈레이트 등을 사용할 수 있다.The transition metal compound is preferably a solid titanium catalyst containing magnesium, titanium, a halogen element and an internal electron donor as the main catalyst in the Ziegler-Natta catalyst. Herein, the internal electron donor may be, for example, a diether compound, a phthalate compound, or a mixture thereof. Specifically, diisobutyl phthalate may be used.
상기 유기 금속 화합물은 지글러-나타계 촉매에서 조촉매로서, 유기 알루미늄 화합물이 바람직하고, 예를 들어 트리알킬 알루미늄, 디알킬 알루미늄 할라이드, 알킬 알루미늄 디할라이드, 알루미늄 디알킬 하이드라이드, 알킬 알루미늄 세스퀴할라이드 등이 있으며, 이들 중에서 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. The organometallic compound is a co-catalyst in a Ziegler-Natta catalyst, and an organoaluminum compound is preferable, for example trialkyl aluminum, dialkyl aluminum halide, alkyl aluminum dihalide, aluminum dialkyl hydride, alkyl aluminum sesquihalide And the like, and among these, one kind or a mixture of two or more kinds can be used.
구체적으로는, 상기 유기금속 화합물은 Al(C2H5)3, Al(C2H5)2H, Al(C3H7)3, Al(C3H7)2H, Al(i-C4H9)2H, Al(C8H17)3, Al(C12H25)3, Al(C2H5)(C12H25)2, Al(i-C4H9)(C12H25)2, Al(i-C4H9)2H, Al(i-C4H9)3, (C2H5)2AlCl, (i-C3H9)2AlCl, (C2H5)3Al2Cl3 등을 포함한다. Specifically, the organometallic compound may be Al (C 2 H 5 ) 3 , Al (C 2 H 5 ) 2 H, Al (C 3 H 7 ) 3 , Al (C 3 H 7 ) 2 H, Al (iC 4 H 9 ) 2 H, Al (C 8 H 17 ) 3 , Al (C 12 H 25 ) 3 , Al (C 2 H 5 ) (C 12 H 25 ) 2 , Al (iC 4 H 9 ) (C 12 H 25 ) 2 , Al (iC 4 H 9 ) 2 H, Al (iC 4 H 9 ) 3 , (C 2 H 5 ) 2 AlCl, (iC 3 H 9 ) 2 AlCl, (C 2 H 5 ) 3 Al 2 Cl 3 and the like.
또한, 상기 유기금속 화합물은 유기 알루미늄 화합물의 혼합물도 사용할 수 있다. 이때 상기 혼합물로는 주기율표에서 13족에 속하는 유기금속 화합물을 사용할 수 있고, 상이한 유기 알루미늄 화합물의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 유기 알루미늄 화합물의 혼합물로는 Al(C2H5)3 및 Al(i-C4H9)3의 혼합물; Al(C2H5)3, Al(C2H5)3 및 Al(C8H17)3의 혼합물; Al(C4H9)2H 및 Al(C8H17)3의 혼합물; Al(i-C4H9)3 및 Al(C8H17)3의 혼합물; Al(C2H5)3 및 Al(C12H25)3의 혼합물; Al(i-C4H9)3 및 Al(C12H25)3의 혼합물; Al(C2H5)3 및 Al(C16H33)3의 혼합물; Al(C3H7)3 및 Al(C18H37)2(i-C4H9)의 혼합물 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The organometallic compound may also be a mixture of organoaluminum compounds. At this time, the organometallic compound belonging to group 13 in the periodic table can be used as the mixture, it is preferable to use a mixture of different organoaluminum compounds. For example, the mixture of the organoaluminum compounds may be a mixture of Al (C 2 H 5 ) 3 and Al (iC 4 H 9 ) 3 ; A mixture of Al (C 2 H 5 ) 3 , Al (C 2 H 5 ) 3 and Al (C 8 H 17 ) 3 ; A mixture of Al (C 4 H 9 ) 2 H and Al (C 8 H 17 ) 3 ; A mixture of Al (iC 4 H 9 ) 3 and Al (C 8 H 17 ) 3 ; A mixture of Al (C 2 H 5 ) 3 and Al (C 12 H 25 ) 3 ; A mixture of Al (iC 4 H 9 ) 3 and Al (C 12 H 25 ) 3 ; A mixture of Al (C 2 H 5 ) 3 and Al (C 16 H 33 ) 3 ; A mixture of Al (C 3 H 7 ) 3 and Al (C 18 H 37 ) 2 (iC 4 H 9 ), and the like, but is not limited thereto.
이때, 상기 전이 금속 화합물에 대한 유기 금속 화합물의 몰비는 5 내지 50이 바람직하다. In this case, the molar ratio of the organometallic compound to the transition metal compound is preferably 5 to 50.
상기 외부 전자 공여체로서는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알킬기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기 중에서 적어도 하나 이상의 관능기를 포함하고, 적어도 하나 이상의 산소 원자를 포함하는 유기 실란 화합물을 포함하는 것을 특징이다.As the external electron donor, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 5 to 30 carbon atoms and a substituted or unsubstituted carbon atom 1 It is characterized by including the organosilane compound which contains at least 1 or more functional group among the alkoxy groups of 20, and contains at least 1 or more oxygen atoms.
구체적으로, 상기 외부 전자 공여체로서는 디페닐디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐에틸디메톡시실란, 페닐메틸디메톡시실란 등을 포함하는 방향족 유기 실란 화합물; 트리메틸메톡시실란, 이소부틸트리메톡시실란, 디이소부틸디메톡시실란, 디이소프로필디메톡시실란, 디-t-부틸디메톡시실란, 디시클로펜틸디메톡시실란, 시클로헥실메틸디메톡시실란, 디시클로헥실디메톡시실란 등을 포함하는 지방족 유기 실란 화합물; 또는 이들의 혼합물을 포함한다. Specifically, examples of the external electron donor include aromatic organic silane compounds including diphenyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenylethyldimethoxysilane, phenylmethyldimethoxysilane, and the like; Trimethylmethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, diisobutyldimethoxysilane, diisopropyldimethoxysilane, di-t-butyldimethoxysilane, dicyclopentyldimethoxysilane, cyclohexylmethyldimethoxysilane, dicy Aliphatic organic silane compounds including clohexyldimethoxysilane and the like; Or mixtures thereof.
이때, 상기 전이 금속 화합물에 대한 외부 전자 공여체의 몰비는 1 내지 10인 것이 바람직하다.At this time, the molar ratio of the external electron donor to the transition metal compound is preferably 1 to 10.
상기 올레핀은 에틸렌, 프로필렌, 3-메틸부텐-1, 4-메틸펜텐-1, 1-헥센 등과 같은 알파 올레핀을 사용하는 것이 바람직하다. The olefin is preferably an alpha olefin such as ethylene, propylene, 3-methylbutene-1, 4-methylpentene-1, 1-hexene and the like.
상기 a) 및 b)단계의 프로필렌 및 3-메틸부텐-1의 공급량은 0.02 내지 10g 올레핀/g 지글러-나타계 촉매/시간의 속도로 투입할 수 있으며, 바람직하게는 0.02 내지 6g 올레핀/g 지글러-나타계 촉매/시간의 속도로 투입할 수 있다. The feed amount of propylene and 3-methylbutene-1 in steps a) and b) may be added at a rate of 0.02 to 10 g olefins / g Ziegler-Natta catalyst / hour, preferably 0.02 to 6 g olefins / g Ziegler -Can be added at a rate of Nata catalyst / hour.
본 발명의 올레핀 중합방법에서, a) 및 b)단계인 전중합 단계에 사용하기 바람직한 비극성 용매로는 헥산, 노르말 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸 등과 같은 알칸 화합물, 시클로 알칸 화합물 등이 있으나, 이들 중에서 헥산이 가장 바람직하다. 이들은 촉매 활성에 영향을 주지 않도록 사용 전에 정제하여 사용하는 것이 바람직하다.In the olefin polymerization method of the present invention, preferred non-polar solvents for use in the prepolymerization step of a) and b) include alkane compounds such as hexane, normal heptane, octane, nonane, decane, cycloalkane compounds, and the like. Hexane is most preferred. These are preferably used after purification before use so as not to affect the catalytic activity.
이와 같은 전중합 공정의 반응 온도는 -10℃ 내지 50℃의 범위를 적용할 수 있으며, 바람직하게는 0℃ 내지 40℃의 온도에서 상기 전중합 공정을 수행할 수 있다.상기 전중합 공정의 반응온도가 -10℃ 미만이면 충분한 양의 전중합 반응이 일어나기 어려워 본 발명이 목적하는 효과를 얻기가 곤란하며, 50℃를 초과하는 경우 초과하는 온도로 인한 경제적 효과가 미비하다는 문제가 있어 바람직하지 않다. The reaction temperature of the prepolymerization process may be applied in the range of -10 ° C to 50 ° C, and preferably, the prepolymerization process may be performed at a temperature of 0 ° C to 40 ° C. If the temperature is less than -10 ℃ it is difficult to achieve a sufficient amount of the prepolymerization reaction, the present invention is difficult to achieve the desired effect, if it exceeds 50 ℃ there is a problem that the economic effect due to the excess temperature is not preferable because .
또한, 상기 전중합 공정은 0.1 내지 10시간의 반응 시간 동안 수행할 수 있으며 0.5 내지 5시간의 반응 시간이 보다 바람직하다.In addition, the prepolymerization process may be carried out for a reaction time of 0.1 to 10 hours, the reaction time of 0.5 to 5 hours is more preferred.
상기와 같은 전중합 단계를 통해 상기 지글러-나타계 촉매에 올레핀이 결합 하게 된 후, 이를 이용하여 올레핀 중합 단계를 수행하게 되는 바, 본 발명의 촉매 존재 하에서의 올레핀의 중합 반응은 통상의 지글러-나타계 촉매를 사용하는 올레핀의 중합법에서와 동일하게 진행할 수 있다. 그러나, 본 발명의 올레핀 중합 반응은 실질적으로는 산소와 물의 부재 하에서 수행되는 것이 바람직하다. 이때, 올레핀의 중합 온도는 바람직하게 약 20 내지 200℃, 더욱 바람직하게는 약 50 내지 180℃의 온도에서 1 내지 100기압의 압력, 바람직하게는 약 2 내지 50기압의 압력 하에서 수행할 수 있다.After the olefin is bonded to the Ziegler-Natta-based catalyst through the prepolymerization step as described above, the olefin polymerization step is performed using the olefin polymerization. The polymerization reaction of the olefin in the presence of the catalyst of the present invention is conventional Ziegler-Natta. It can proceed similarly to the polymerization method of an olefin using a system catalyst. However, the olefin polymerization reaction of the present invention is preferably carried out substantially in the absence of oxygen and water. At this time, the polymerization temperature of the olefin may be carried out under a pressure of 1 to 100 atm, preferably about 2 to 50 atm, at a temperature of about 20 to 200 ℃, more preferably about 50 to 180 ℃.
이하, 본 발명의 실시예를 통해 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인하여 한정되어서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments of the present invention. However, embodiments of the present invention may be modified in various forms, the scope of the present invention should not be limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.
하기 실시예에서 합성된 중합체의 특성들은 아래의 실험 방법을 통하여 측정하였다.Properties of the polymer synthesized in the following Examples were measured through the following experimental method.
(1) 활성(1) active
촉매의 중합 활성(㎏ PP/g 촉매)은 사용한 촉매량(g 촉매)당 생성된 중합체의 무게(㎏)비로 계산하였다.The polymerization activity (kg PP / g catalyst) of the catalyst was calculated as the weight (kg) ratio of the resulting polymer per amount of catalyst used (g catalyst).
(2) 용융 흐름 지수(MFR)(2) melt flow index (MFR)
용융 흐름 지수는 ASTM D1238에 따라 230℃의 온도에서 2.16㎏의 추를 이용하여 측정하며, 10분 동안 용융되어 나온 중합체의 무게(g)로 나타낸다.(g/10분)The melt flow index is measured using a weight of 2.16 kg at a temperature of 230 ° C. in accordance with ASTM D1238, expressed as weight in g of polymer melted out for 10 minutes (g / 10 min).
(3) 입체 규칙도(3) three-dimensional rule diagram
중합체의 입체 규칙도(%)는 1시간 동안 끓는 o-자일렌에 추출되지 않는 중합체의 무게 비이다(단위: %). 중합체의 입체 규칙도 측정에 대하여 자세히 서술하면 다음과 같다.The stereoregularity (%) of the polymer is the weight ratio of the polymer that is not extracted in boiling o -xylene for 1 hour (unit:%). Detailed description of the stereoregularity measurement of the polymer is as follows.
먼저 플라스크에 200 ㎖ o-자일렌을 준비한 후 200㎜ No.4 추출 종이로 필터링 한다. 알루미늄 팬을 30분 동안, 150℃ 오븐에서 건조 한 후 데시케이터(desicator)에서 냉각시키고, 질량을 측정하였다. 다음으로 여과된 o-자일렌 100㎖를 피펫으로 채취하여 알루미늄 팬에 옮기고, 145 내지 150℃로 가열하여 o-자일렌을 모두 증발시켰다. 이후 알루미늄 팬을 100 ± 5℃의 온도 및 13.3kPa의 압력 하에서 1시간 동안 진공 건조시켰다. 이후 알루미늄팬을 데시케이터에서 냉각 후 상기 과정을 2번 반복함으로써, 무게오차 0.0002g 이내로 o-자일렌만의 공 측정(Blank test)을 마쳤다. First, 200 ml o -xylene is prepared in a flask and then filtered with a 200 mm No. 4 extraction paper. The aluminum pan was dried in an oven at 150 ° C. for 30 minutes, then cooled in a desiccator and weighed. Next, 100 ml of filtered o -xylene was collected by a pipette, transferred to an aluminum pan, and heated to 145 to 150 ° C to evaporate all o -xylene. The aluminum pan was then vacuum dried for 1 hour at a temperature of 100 ± 5 ° C. and a pressure of 13.3 kPa. After the aluminum pan was cooled in a desiccator, the above procedure was repeated twice, and the o -xylene-only blank test was completed within a weight error of 0.0002 g.
다음으로, 실시예 1에서 얻어진 중합체를 건조 (70℃, 13.3kPa, 60분, 진공 건조)한 후, 데시케이터에서 냉각시킨 중합체 샘플 2g±0.0001g을 500㎖의 플라스크에 넣고 여기에 200 ㎖ o-자일렌을 투입하였다. 이 플라스크에는 질소와 냉각수를 연결하였으며 1시간 동안 플라스크를 가열하여 o-자일렌을 계속 환류시켰다. 이후 플라스크를 5분간 공기 중에 두어 100℃ 이하로 냉각시킨 후, 플라스크를 흔들고 항온조(25±0.5℃)에 30분간 넣어 불용물을 침전시켰다. 침전이 형성된 결과액은 200㎜ No.4 추출 종이로 깨끗해질 때까지 반복하여 여과하였다. 150℃에서 30분간 건조한 후 데시케이터에서 냉각 후 미리 무게를 측정해 둔 알루미늄 팬에 깨끗 이 여과된 결과액 100㎖를 가하고, 145 ~ 150℃로 알루미늄 팬을 가열하여 o-자일렌을 증발시켰다. 증발이 끝난 알루미늄 팬은 70±5℃의 온도 및 13.3kP의 압력 하에서 1 시간 동안 진공 건조시키고, 데시케이터에서 냉각시키는 과정을 2번 반복하여 오차가 0.0002g이내로 무게를 측정하였다.Next, after drying the polymer obtained in Example 1 (70 DEG C, 13.3 kPa, 60 minutes, vacuum drying), 2 g ± 0.0001 g of the cooled polymer sample in a desiccator was placed in a 500 ml flask, and 200 ml was placed therein. o -xylene was added. The flask was connected to nitrogen and cooling water and the flask was heated to reflux o -xylene for 1 hour. Thereafter, the flask was placed in air for 5 minutes, cooled to 100 ° C. or lower, and the flask was shaken and placed in a thermostat (25 ± 0.5 ° C.) for 30 minutes to precipitate insoluble matters. The resultant solution in which the precipitate was formed was filtered repeatedly until it was cleared with 200 mm No. 4 extraction paper. After drying at 150 ° C. for 30 minutes, 100 ml of the filtered solution was added to a pre-weighed aluminum pan after cooling in a desiccator, and the aluminum pan was heated to 145 to 150 ° C. to evaporate o -xylene. . The evaporated aluminum pan was vacuum dried for 1 hour at a temperature of 70 ± 5 ° C. and a pressure of 13.3 kP, and repeated two times of cooling in a desiccator, and weighed to an error within 0.0002 g.
하기의 수학식에 의하여 중합체중 o-자일렌에 녹은 부분의 중량%(XS)를 구하고, 이로부터 o-자일렌에 추출되지 않은 중합체의 무게 비(XI=100-XS)를 구한 뒤, 이를 입체 규칙도로 하였다.The weight ratio (XS) of the part dissolved in o -xylene in the polymer was calculated by the following equation, and the weight ratio (XI = 100-XS) of the polymer not extracted in o -xylene was obtained therefrom. It was a stereogram.
[수학식][Equation]
상기 수학식에서,In the above equation,
XS = 중합체중 o-자일렌에 녹은 부분, 중량%XS = o -xylene dissolved in polymer, wt%
Vbo = 초기 o-자일렌의 부피, ㎖ (=200㎖)Vbo = volume of initial o -xylene, ml (= 200 ml)
Vb1 = o-자일렌에 녹은 중합체중 채취한 부피, ㎖ (=100㎖)Vb1 = o -volume taken from the polymer dissolved in xylene, ml (= 100 ml)
Vb2 = 공 테스트시 사용한 채취한 o-자일렌의 부피, ㎖ (=100㎖)Vb2 = volume of o -xylene taken during the blank test, ml (= 100 ml)
W2 = 알루미늄팬과 o-자일렌을 증발 시킨 후 알루미늄팬에 남은 중합체 무게의 합, g W2 = sum of the weight of polymer remaining in the aluminum pan after evaporating the aluminum pan and o -xylene, g
W1 = 알루미늄팬의 무게, g W1 = weight of aluminum pan, g
Wo = 초기 중합체의 무게, g (=2g)Wo = weight of initial polymer, g (= 2 g)
B = 공 테스트시 알루미늄팬에 남은 잔분의 평균값, g B = average value of the balance remaining in the aluminum pan during the ball test, g
XI(입체 규칙도) = 100 - XS (o-자일렌에 추출되지 않는 중합체의 무게 비)XI (stereogram) = 100-XS (weight ratio of polymer not extracted in o -xylene)
(4) 결정화 온도(4) crystallization temperature
파킨엘마사제 DSC-1형 시차 주사 열량계로 온도상승 하강속도 10℃/분에서 측정하였다.It was measured at 10 ° C / min in temperature rise rate with a DSC-1 differential scanning calorimeter manufactured by Parkin Elma.
(5) 중합 결과(5) polymerization result
중합 결과는 중합체의 겉보기 밀도(g/㎖), 용융 지수(g/10분), 입체 규칙도(o-자일렌에 추출되지 않은 중합체의 무게비(중량%)), 결정화 온도(Tc)와 함께 하기 표 1에 정리하였다.The result of the polymerization is accompanied by the apparent density of the polymer (g / ml), the melt index (g / 10 min), the stereoregularity (weight ratio of the polymer not extracted in o -xylene (% by weight)), and the crystallization temperature (Tc). It is summarized in Table 1 below.
<제조예> 촉매의 제조Preparation Example Preparation of Catalyst
[촉매 1]: 전이 금속 화합물의 제조[Catalyst 1]: Preparation of Transition Metal Compound
0℃, 질소분위기 하에서 500㎖ 유리반응기에 마그네슘 화합물(Mg(Cl2·77C2H5OH) 25.25g과 무수헵탄 150㎖를 가하고 교반한뒤 프탈레이트 화합물인 디이소부틸프탈레이트 21.6㎖ 적가하고 10분간 교반하였다. 다음으로 0℃ TiCl4 100 ㎖를 가하여 상온에서 1시간 반응시킨뒤 추가로 TiCl4 150 ㎖를 적하하고 100℃로 승온시켜 2시간 동안 반응시켰다. 그 후 상등액을 분리하고 TiCl4 200 ㎖를 적가하고 120℃에서 2시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝나면 TiCl4 를 제거하고 80℃에서 헵탄으로 6회 세척하여 40℃에서 진공 건조하여 보관하였다 25.25 g of magnesium compound (Mg (Cl 2 · 77C 2 H 5 OH)) and 150 ml of anhydrous heptane were added to a 500 ml glass reactor at 0 ° C. in a nitrogen atmosphere, followed by stirring. Next, 100 ml of 0 ° C TiCl 4 was added thereto, and the mixture was reacted at room temperature for 1 hour, and then 150 ml of TiCl 4 was added dropwise, and the reaction mixture was heated to 100 ° C for 2 hours, after which the supernatant was separated, and 200 ml of TiCl 4 was added. Was added dropwise and reacted for 2 hours at 120 ° C. After the reaction was completed, TiCl 4 was removed, washed 6 times with heptane at 80 ° C., and dried under vacuum at 40 ° C.
[촉매 2]: 전이 금속 화합물의 제조[Catalyst 2]: Preparation of Transition Metal Compound
0℃, 질소분위기 하에서 500㎖ 유리반응기에 마그네슘 화합물(Mg(Cl2·77C2H5OH) 25.25g과 무수헵탄 150㎖를 가하고 교반한뒤 디에테르계 화합물인 2,2-디이소부틸-1,3-디메톡시프로판 21.6㎖를 적가하고 10분간 교반하였다. 다음으로 0℃ TiCl4 100 ㎖를 가하여 상온에서 1시간 반응시킨 후 추가로 TiCl4 150 ㎖를 적하하고 100℃로 승온시켜 2시간 동안 반응시켰다. 그 후 상등액을 분리하고 TiCl4 200 ㎖를 적가하고 120℃에서 2시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝나면 TiCl4 를 제거하고 80℃에서 헵탄으로 6회 세척하여 40℃에서 진공 건조하여 보관하였다 25.25 g of magnesium compound (Mg (Cl 2 · 77C 2 H 5 OH)) and 150 ml of anhydrous heptane were added to a 500 ml glass reactor under a nitrogen atmosphere at 0 ° C. and stirred, followed by a 2,2-diisobutyl-diether compound. 21.6 ml of 1,3-dimethoxypropane was added dropwise and stirred for 10 minutes, then 100 ml of 0 ° C TiCl 4 was added and reacted at room temperature for 1 hour, and then 150 ml of TiCl 4 was added dropwise and heated to 100 ° C for 2 hours. After that, the supernatant was separated and 200 ml of TiCl 4 was added dropwise and reacted for 2 hours at 120 ° C. After the reaction, the TiCl 4 was removed, washed six times with heptane at 80 ° C., and dried under vacuum at 40 ° C. Was
[혼합 촉매]: [촉매 1]과 [촉매 2]의 혼합촉매 제조[Mixed catalyst]: Preparation of a mixed catalyst of [catalyst 1] and [catalyst 2]
상기 제조한 [촉매 1]과 [촉매 2]를 1:1 부피비로 혼합한 후, 진공 건조하여 보관하였다. 고체 티타늄 촉매에는 티타늄 원자가 2.1 중량% 함유되어 있었다. The prepared [catalyst 1] and [catalyst 2] were mixed at a volume ratio of 1: 1, and then stored in a vacuum. The solid titanium catalyst contained 2.1% by weight of titanium atoms.
실시예 1Example 1
a 단계: 전중합Step a: prepolymerization
용량 0.5ℓ의 고압 반응기를 고온에서 아르곤으로 퍼지한 다음, 상기에서 제조예 1의 혼합 촉매 2g, 헥산 200mℓ, 트리에틸알루미늄 8.75mmol, 트리메틸메톡시실란 8.75mmol을 넣고 프로필렌을 18cc/min으로 맞춰 20℃에서 1시간 동안 전중합을 실시하였다. 이후 3-메틸부텐-1 10g을 주입한 뒤 2시간 동안 전중합을 실시하였다. 그 뒤 헥산으로 3번 세척한 뒤 헥산 슬러리를 중합에 사용하였으며 나머지는 상온에서 진공 건조를 2시간 동안 하였다. 이렇게 하여 얻어진 전중합 촉매에 있어 서, 촉매 주위에 중합된 고분자량 단량체의 양은 촉매 1g당 3 내지 4g 이 되도록 하였다.After purging the high-pressure reactor having a capacity of 0.5 l with argon at high temperature, 2 g of the mixed catalyst of Preparation Example 1, 200 ml of hexane, 8.75 mmol of triethylaluminum, 8.75 mmol of trimethylmethoxysilane were added, and propylene was adjusted to 18 cc / min. Prepolymerization was carried out for 1 hour at ℃. Thereafter, 10 g of 3-methylbutene-1 was injected, followed by prepolymerization for 2 hours. After washing three times with hexane, the hexane slurry was used for polymerization, and the remainder was vacuum dried at room temperature for 2 hours. In the prepolymerization catalyst thus obtained, the amount of the high molecular weight monomer polymerized around the catalyst was 3 to 4 g per 1 g of the catalyst.
b 단계: 중합step b: polymerization
용량 2ℓ의 오토 클레이브 반응기를 1시간 동안 진공 건조 시킨 뒤 질소로 충분히 퍼지하고, 실온에서 트리에틸알루미늄 4mmol, 디시클로펜틸디메톡시실란 0.4 mmol, 상기 수득한 전중합된 촉매 중 티탄이 5.0ppm 함량이 되도록 부피를 잰 다음 반응기에 주입하였다. 이후 수소 3300ppm을 투입하고 이어서 액상 프로필렌 1.2ℓ를 투입한 후 반응기를 교반하면서 온도를 70℃로 상승시켜 1시간 동안 중합반응을 수행하였다. 중합반응이 완료된 후 미반응 가스를 배출하고, 온도를 상온으로 냉각한 후 반응을 종결하였다. 생성된 중합체는 분리 수집하여 70℃의 진공 오븐에서 1시간 이상 건조하여 백색의 중합체를 얻었다. 중합 결과는 하기 표 1에 정리하였다.The autoclave reactor with a capacity of 2 L was vacuum dried for 1 hour and then purged sufficiently with nitrogen, and 4 mmol of triethylaluminum, 0.4 mmol of dicyclopentyldimethoxysilane at room temperature, and 5.0 ppm of titanium in the prepolymerized catalyst obtained above. The volume was as low as possible and then injected into the reactor. Thereafter, 3300 ppm of hydrogen was added, followed by 1.2 L of liquid propylene, and then the temperature was raised to 70 ° C. while stirring the reactor to carry out polymerization for 1 hour. After the polymerization reaction was completed, the unreacted gas was discharged, and the reaction was terminated after cooling the temperature to room temperature. The resulting polymer was collected separately and dried in a vacuum oven at 70 ° C. for at least 1 hour to obtain a white polymer. The polymerization results are summarized in Table 1 below.
실시예 2Example 2
실시예 1의 전중합 촉매를 중합에 사용하였으며, 중합 시작 단계에서 온도가 60℃되었을때, 에틸렌 200cc/min을 주입하여, 중합시 프로필렌 공중합체 중의 에틸렌 함유량이 약 2.0wt% 이도록 균일하게 오토클레이브에 압입 공급하는 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 중합하여 백색의 중합체를 얻었다. 중합 실험 결과는 하기 표 1에 정리하였다.The prepolymerization catalyst of Example 1 was used for the polymerization, and when the temperature was 60 ° C. at the start of the polymerization, 200 cc / min of ethylene was injected to uniformly autoclave the ethylene copolymer in the propylene copolymer at about 2.0 wt%. Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the polymer was pressed in and supplied to a white polymer. The polymerization experiment results are summarized in Table 1 below.
비교예 1Comparative Example 1
전중합 단계 없이, 중합시 전중합을 하지 않은 촉매 10mg을 이용하고 외부 전자 공여체로 디시클로펜틸디메톡시실란을 사용하여 실시예 1의 중합방법으로 중합하였다. 중합 실험 결과는 표 1에 정리하였다.Without the prepolymerization step, the polymerization was carried out by the polymerization method of Example 1 using 10 mg of the catalyst not subjected to prepolymerization during polymerization and dicyclopentyldimethoxysilane as an external electron donor. The polymerization experiment results are summarized in Table 1.
비교예 2Comparative Example 2
실시예 1의 전중합 조건에서 프로필렌을 주입하지 않은 것 이외에는 동일한 조건에서 전중합을 실시하였다. 중합시 실시예 1과 동일한 방법으로 중합하여 백색의 중합체를 얻었다. 중합 실험 결과는 하기 표 1에 정리하였다.Prepolymerization was performed under the same conditions except that propylene was not injected under the prepolymerization condition of Example 1. The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a white polymer. The polymerization experiment results are summarized in Table 1 below.
비교예 3Comparative Example 3
실시예 1의 전중합 조건에서 3-메틸부텐-1 10g을 주입한 뒤 20℃에서 2시간 동안 전중합을 실시하고 이후 프로필렌을 18cc/min으로 맞춰 1시간 동안 다시 전중합을 실시한 것을 제외하고는 동일한 조건에서 전중합을 실시하였다. 중합시 실시예 1과 동일한 방법으로 중합하여 백색의 중합체를 얻었다. 중합 실험 결과는 하기 표 1에 정리하였다.Except that 10g of 3-methylbutene-1 was injected under the prepolymerization conditions of Example 1, followed by prepolymerization at 20 ° C. for 2 hours, and then prepolymerization was carried out for 1 hour at 18 cc / min. Prepolymerization was carried out under the same conditions. The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a white polymer. The polymerization experiment results are summarized in Table 1 below.
비교예 4Comparative Example 4
실시예 1의 전중합 조건에서 3-메틸부텐-1과 프로필렌을 동시에 주입한 것 이외에는 동일한 조건에서 전중합을 실시하였다. 중합시 실시예 1과 동일한 방법으로 중합하여 백색의 중합체를 얻었다. 중합 실험 결과는 하기 표 1에 정리하였다.Prepolymerization was carried out under the same conditions except that 3-methylbutene-1 and propylene were simultaneously injected under the prepolymerization conditions of Example 1. The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a white polymer. The polymerization experiment results are summarized in Table 1 below.
비교예 5Comparative Example 5
실시예 1의 전중합 조건에서 트리메틸메톡시실란에 3-메틸부텐-1을 먼저 주입한 후, 프로필렌을 주입하는 것을 제외하고는 동일한 조건에서 전중합을 실시하였다. 중합시 실시예 1과 동일한 방법으로 중합하여 백색의 중합체를 얻었다. 중합 실험 결과는 하기 표 1에 정리하였다.Under prepolymerization conditions of Example 1, 3-methylbutene-1 was first injected into trimethylmethoxysilane, and then prepolymerization was carried out under the same conditions except that propylene was injected. The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a white polymer. The polymerization experiment results are summarized in Table 1 below.
비교예 6Comparative Example 6
전중합 단계 없이, 중합 시작 단계에서 온도가 60℃되었을때, 에틸렌 150cc/min을 주입하여, 중합시 전중합을 하지 않은 촉매 10mg을 이용하고 프로필렌 공중합체 중의 에틸렌 함유량이 약 2.0wt% 이도록 균일하게 오토클레이브에 압입 공급하는 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 중합하여 백색의 중합체를 얻었다. 중합 실험 결과는 하기 표 1에 정리하였다.Without the prepolymerization step, when the temperature was 60 ° C at the start of the polymerization, 150 cc / min of ethylene was injected to uniformly use the 10 mg of the catalyst which was not prepolymerized during the polymerization and have an ethylene content of about 2.0 wt% in the propylene copolymer. A white polymer was obtained by polymerization in the same manner as in Example 1 except that the autoclave was press-fitted. The polymerization experiment results are summarized in Table 1 below.
비교예 7Comparative Example 7
비교예 3의 전중합 촉매를 중합에 사용하였으며, 중합 시작 단계에서 온도가 60℃되었을때, 에틸렌 150cc/min을 주입하여, 중합시 프로필렌 공중합체 중의 에틸렌 함유량이 약 2.0wt% 이도록 균일하게 오토클레이브에 압입 공급하는 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 중합하여 백색의 중합체를 얻었다. 중합 실험 결과는 하기 표 1에 정리하였다.The prepolymerization catalyst of Comparative Example 3 was used for polymerization, and when the temperature was 60 ° C. at the start of polymerization, 150 cc / min of ethylene was injected to uniformly autoclave the ethylene content of the propylene copolymer at about 2.0 wt%. Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the polymer was pressed in and supplied to a white polymer. The polymerization experiment results are summarized in Table 1 below.
비교예 8Comparative Example 8
비교예 5의 전중합 촉매를 중합에 사용하였으며, 중합 시작 단계에서 온도가 60℃되었을때, 에틸렌 150cc/min을 주입하여, 중합시 프로필렌 공중합체 중의 에틸렌 함유량이 약 2.0wt% 이도록 균일하게 오토클레이브에 압입 공급하는 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 중합하여 백색의 중합체를 얻었다. 중합 실험 결과는 하기 표 1에 정리하였다.The prepolymerization catalyst of Comparative Example 5 was used for the polymerization, and when the temperature was 60 ° C. at the start of the polymerization, 150 cc / min of ethylene was injected to uniformly autoclave the ethylene content of the propylene copolymer at about 2.0 wt%. Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the polymer was pressed in and supplied to a white polymer. The polymerization experiment results are summarized in Table 1 below.
상기 비교예 1과 2를 비교하면, 전중합을 실시하지 않은 비교예 1에 비해 3-메틸부텐-1로 전중합한 비교예 2의 경우 결정화 온도가 14℃ 정도로 두드러지게 향상되었음을 알 수 있다. 이는 전중합한 3-메틸부텐-1의 중합체의 융점이 일반적인 프로필렌의 융점보다 매우 높아 핵제 역할을 하기 때문이다. 그러나 전중합한 촉매를 사용한 비교예 2의 경우 일반 촉매를 사용한 비교예 1보다 활성이 낮아지는 단점이 있다.Comparing Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that in Comparative Example 2 prepolymerized with 3-methylbutene-1 compared to Comparative Example 1 without prepolymerization, the crystallization temperature was markedly improved to about 14 ° C. This is because the melting point of the prepolymerized 3-methylbutene-1 polymer is much higher than the melting point of general propylene and thus serves as nucleating agent. However, Comparative Example 2 using a prepolymerized catalyst has a disadvantage in that activity is lower than that of Comparative Example 1 using a general catalyst.
상기 실시예 1과 같이, 외부 전자 공여체 존재 하에 프로필렌을 먼저 전중합한 뒤 이어서 3-메틸부텐-1을 순차적으로 전중합하면, 3-메틸부텐-1 단독으로 전중합한 비교예 2의 경우와 비교했을 때 결정화 온도가 비슷하게 높은 수준을 유지하면서 활성이 향상되었다.As in Example 1, if propylene is first prepolymerized in the presence of an external electron donor and then sequentially prepolymerized with 3-methylbutene-1, it is compared with the case of Comparative Example 2 prepolymerized with 3-methylbutene-1 alone. When the crystallization temperature was maintained at a similarly high level, the activity was improved.
실시예 1과 전중합시 모노머 주입 순서를 바꾼 비교예 3을 비교하면 결정화 온도는 비교예 3의 경우 소폭 상승했으나 입체 규칙도가 현저히 낮아졌다. 이는 3-메틸부텐-1으로 먼저 전중합한 뒤 프로필렌으로 다시 전중합할 때 프로필렌 중합체의 일부가 깨지면서 미분이 발생하였기 때문으로 추정된다. Comparing Example 1 with Comparative Example 3 which changed the monomer injection order during prepolymerization, the crystallization temperature slightly increased in Comparative Example 3, but the stereoregularity was significantly lowered. This is presumably due to the fact that some of the propylene polymer was broken when prepolymerized with 3-methylbutene-1 and then prepolymerized with propylene.
비교예 4와 같이 프로필렌과 3-메틸부텐-1을 동시에 전중합한 경우 입체 규칙도는 비교예 3 보다 향상되었지만 2단계 전중합한 실시예 1, 비교예 3과 비교시 결정화 온도가 현저히 낮아졌다. 이는 동시에 전중합한 경우 3-메틸부텐-1이 프로필렌보다 반응성이 낮기 때문에 대부분 프로필렌으로 전중합되어 전중합 촉매가 핵제 역할을 하지 못하였기 때문이다.When propylene and 3-methylbutene-1 were simultaneously prepolymerized as in Comparative Example 4, the stereoregularity was improved than that of Comparative Example 3, but the crystallization temperature was significantly lowered when compared with Example 1 and Comparative Example 3, which were two-stage prepolymerized. This is because in the prepolymerization at the same time, since 3-methylbutene-1 is less reactive than propylene, most of the prepolymerization is propylene and thus the prepolymerization catalyst does not act as a nucleating agent.
또한 실시예 1과 비교예 5의 경우처럼 외부 전자 공여체를 도입하는 순서가 다를 경우 입체 규칙도와 결정화 온도는 큰 차이가 없으나 활성에서 큰 차이를 나타냈으므로 프로필렌 전중합 단계에 외부 전자 공여체를 도입할 때 생산성이 증가할 수 있음을 알 수 있다.Also, as in the case of Example 1 and Comparative Example 5, when the external electron donor is introduced in different order, the stereoregularity and the crystallization temperature are not significantly different, but the difference in activity is significant. Therefore, the external electron donor may be introduced in the propylene prepolymerization step. It can be seen that productivity can increase when.
랜덤 공중합체인 실시예 2의 경우에도 외부 전자 공여체 존재 하에 프로필렌을 전중합한 뒤 3-메틸부텐-1을 순차적으로 전중합하면 전중합을 하지 않은 비교예 6의 경우와 비교할 때 결정화 온도가 크게 상승하였으므로, 호모뿐만 아니라 공중합체의 경우에도 상기 전중합방법이 결정성 향상에 기여하는 것을 알 수 있다.In the case of Example 2, which is a random copolymer, prepolymerization of propylene in the presence of an external electron donor and then prepolymerization of 3-methylbutene-1 increased the crystallization temperature in comparison with that of Comparative Example 6 without prepolymerization. It can be seen that the prepolymerization method contributes to the improvement of crystallinity in the case of the copolymer as well as the homo.
또한 호모 중합과 마찬가지로, 실시예 2와 비교예 8의 경우처럼 외부 전자 공여체를 도입하는 순서에 따라 입체 규칙도와 결정화 온도는 큰 차이가 없으나 활성에서 큰 차이를 나타냈으므로 프로필렌 전중합 단계에 외부 전자 공여체를 도입할 때 생산성이 증가할 수 있음을 알 수 있다.In addition, as in the case of homopolymerization, the stereoregularity and the crystallization temperature were not significantly different according to the order of introducing the external electron donors as in the case of Example 2 and Comparative Example 8. It can be seen that productivity can be increased when introducing a donor.
그러므로 프로필렌과 3-메틸부텐-1을 상기에서 언급한 바와 같이 전중합하면 높은 활성과 입체 규칙도를 유지하면서 결정화 온도가 높은 고결정성 폴리프로필렌을 중합할 수 있다. Therefore, prepolymerization of propylene and 3-methylbutene-1 as mentioned above allows the polymerization of highly crystalline polypropylene with high crystallization temperature while maintaining high activity and stereoregularity.
본 발명에 따른 올레핀 중합방법은 전중합시간이 단축되고, 전중합하는 과정을 단순화시킬 수 있으며, 촉매 활성이 높게 할 수 있다.The olefin polymerization method according to the present invention can shorten the prepolymerization time, simplify the prepolymerization process, and increase the catalytic activity.
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