KR20100023278A - Preparation method of a catalyst for polyolefin copolymerization and method for polymerizing polyolefin using a catalyst produced by the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A preparation method of a catalyst for polyolefin copolymerization is provided to increase the amount of the supported alkylaluminoxane and metallocene compounds, to protect the supported metallocene compounds from catalyst poison, and to maintain high activity. CONSTITUTION: A preparation method of a catalyst for polyolefin copolymerization comprises the steps of: (i) dissolving metallocene catalyst components in an alkylaluminoxane solution; (ii) supporting alkylaluminoxane and metallocene components by adding the solution in a carrier slurry and then stirring the mixture at 40~160 °C; (iii) separating supernatant after supporting reaction, washing the supported catalyst with an organic solvent at -10~0 °C, and then again washing the supported catalyst at a room temperature; and (iv) drying the washed solvent and then collecting the catalyst powder.

Description

폴리올레핀 중합용 촉매의 제조방법 및 그를 이용한 폴리올레핀 중합체 제조방법{PREPARATION METHOD OF A CATALYST FOR POLYOLEFIN COPOLYMERIZATION AND METHOD FOR POLYMERIZING POLYOLEFIN USING A CATALYST PRODUCED BY THE SAME}TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION A method for preparing a catalyst for polyolefin polymerization, and a method for preparing a polyolefin polymer using the same, and a method for preparing a polyolefin polymer using the same

본 발명은 다공성 무기 지지체에 메틸알루미녹산과 메탈로센 화합물을 담지시켜 제조하는 고활성 폴리올레핀 중합용 촉매의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 담지 반응의 세척단계에서 탈착되는 메탈로센 촉매 성분을 최소화하기 위한 저온처리 단계를 포함하므로써, 담지되는 메틸알루미녹산과 메탈로센 화합물의 담지량을 높여 중합 반응시 추가적인 메틸알루미녹산의 주입이 필요없으며, 담지된 메탈로센 화합물을 촉매독으로부터 충분히 보호하여 고활성을 유지할 수 있는 폴리올레핀 중합용 촉매의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a high active polyolefin polymerization catalyst prepared by supporting methylaluminoxane and a metallocene compound on a porous inorganic support, and more particularly, a metallocene catalyst component desorbed in a washing step of a supporting reaction. By including a low temperature treatment step to minimize the increase of the amount of the supported methyl aluminoxane and metallocene compound, it is not necessary to inject additional methyl aluminoxane during the polymerization reaction, and fully protect the supported metallocene compound from the catalyst poison The present invention relates to a method for producing a polyolefin polymerization catalyst capable of maintaining high activity.

메탈로센은 실험식 LnMQp로 표시될 수 있는데, 여기서 M은 IIIB족, IVB족, VB족 또는 VIB족의 금속이고; Q는 1~20개의 탄소 원자를 갖는 하이드로카르빌기 또는 할로겐이며; p는 M의 원자가-2이고, L은 금속 M과 결합한 리간드이다. 이 메탈로센 화합물을 조촉매인 메틸알루미녹산(MAO)과 병용하여 올레핀 중합체와 공중합 체를 제조한다. 메틸알루미녹산류(이하 호환적으로 "MAO"라 칭함)는 선형 및/또는 시클릭 알킬메틸알루미녹산 올리고머를 포함하며, 상기 메틸알루미녹산은, 선형 메틸알루미녹산 올리고머인 경우 화학식 R-(Al(R)-O)n-AlR2로 표시되고, 시클릭 메틸알루미녹산 올리고머인 경우에는 화학식 (-Al(R)-O-)m으로 표시되며, 여기서 R은 C1~C8알킬기, 바람직하게는 메틸이고, n은 1~40, 바람직하게는 10~20이고, m은 3~40, 바람직하게는 3~20이다. 메틸알루미녹산은 통상 트리메틸알루미늄을 물과 반응시키거나, 수화된 무기 염류, 예컨대 CuSO4·5H2O 또는 Al2(SO4)3·5H2O와 반응시킴으로써 제조된다. 또한 메틸알루미녹산은 중합 반응기에 트리메틸알루미늄과 물 또는 함수 무기 염류를 첨가함으로써 중합 반응기내 동일계상에서 생성시킬 수도 있다. 메틸알루미녹산은 분자량 분포가 매우 넓은 올리고머들의 혼합물이며, 통상 평균 분자량은 약 900~1200이다. 메틸알루미녹산은 대개 톨루엔중에서 용액으로 유지된다.Metallocenes can be represented by the empirical L n MQ p , where M is a metal of Group IIIB, IVB, VB or VIB; Q is a hydrocarbyl group or halogen having 1 to 20 carbon atoms; p is valence-2 of M, and L is a ligand bound to the metal M. This metallocene compound is used together with methyl aluminoxane (MAO) which is a promoter to prepare an olefin polymer and a copolymer. Methylaluminoxanes (hereinafter interchangeably referred to as "MAO") include linear and / or cyclic alkylmethylaluminoxane oligomers, wherein the methylaluminoxane is a compound of the formula R- (Al ( R) -O) n- AlR 2 , and in the case of cyclic methylaluminoxane oligomers, is represented by the formula (-Al (R) -O-) m , where R is a C 1 -C 8 alkyl group, preferably Is methyl, n is 1-40, Preferably it is 10-20, m is 3-40, Preferably it is 3-20. Methylaluminoxanes are usually prepared by reacting trimethylaluminum with water or with hydrated inorganic salts such as CuSO 4 .5H 2 O or Al 2 (SO 4 ) 3 .5H 2 O. Methylaluminoxane can also be produced in situ in the polymerization reactor by adding trimethylaluminum and water or hydrous inorganic salts to the polymerization reactor. Methylaluminoxane is a mixture of oligomers with a very wide molecular weight distribution, usually having an average molecular weight of about 900-1200. Methylaluminoxane is usually maintained in solution in toluene.

상기 메탈로센 촉매는 유동층 반응기 또는 슬러리 반응기에서 사용되기 위해서는 적절한 지지체 위에 담지되어야 하며, 또한 메탈로센이 담지된 개개의 촉매 입자는 충분한 활성을 나타내어야 촉매 지지체 잔사로 인한 문제를 일으키지 않는다. The metallocene catalyst must be supported on an appropriate support in order to be used in a fluidized bed reactor or slurry reactor, and the individual catalyst particles loaded with metallocene must exhibit sufficient activity so as not to cause problems due to catalyst support residues.

현재 개발되어 사용되고 있는 대표적인 메탈로센 담지 촉매의 제조 방법은, 메탈로센 촉매를 메틸알루미녹산과 함께 실리카에 담지시키는 방법인데, 이 방법은 실리카의 히드록시기와 메틸알루미녹산을 반응하게 하여 실리카 표면에 메틸알루미 녹산을 담지시키고, 메탈로센 촉매를 담지된 메틸알루미녹산에 담지되게 하는 방법이다. 메탈로센 촉매 성분은 메틸알루미녹산과 동시에 담지되거나, 메틸알루미녹산이 담지된 후에 추가적인 반응을 통하여 담지되기도 한다. 담지된 촉매의 활성은 담지된 메탈로센 성분의 양에 비례하며, 또한 메탈로센 촉매 성분의 담지를 도와주는 메틸알루미녹산의 담지량에도 비례한다. 메틸알루미녹산은 메탈로센 촉매의 담지를 도와줄 뿐만 아니라 메탈로센 촉매 성분을 촉매 독으로부터 보호하는 역할을 수행하게 된다. 따라서 메틸알루미녹산의 담지량은 촉매의 활성에 직접적으로 영향을 미치게 된다. Representative metallocene supported catalyst production method currently developed and used is a method in which a metallocene catalyst is supported on silica together with methylaluminoxane, which reacts the hydroxy group of the silica with methylaluminoxane to the surface of the silica. It is a method of supporting methyl aluminoxane and supporting the metallocene catalyst on the supported methyl aluminoxane. The metallocene catalyst component may be supported simultaneously with the methylaluminoxane or through additional reaction after the methylaluminoxane is supported. The activity of the supported catalyst is proportional to the amount of the metallocene component supported, and also to the amount of methylaluminoxane which assists the support of the metallocene catalyst component. Methylaluminoxane not only supports the metallocene catalyst but also serves to protect the metallocene catalyst component from the catalyst poison. Therefore, the supported amount of methylaluminoxane directly affects the activity of the catalyst.

이러한 메탈로센 담지 촉매의 제조방법으로는, 탈수되지 않은 실리카에 트리메틸알루미늄 또는 트리에틸알루미늄과 같은 알킬알루미늄의 혼합물을 첨가한 다음, 메탈로센을 도입하는 방법(미국특허 제 4,937,217호 참조), 탈수되지 않은 실리카에 트리메틸알루미늄을 첨가한 다음, 메탈로센을 도입하여 건조하여 담지시키는 방법(미국특허 제4,912,075호, 제4,937,301호 및 제4,935,397호 참조), 물이 첨가된 실리카에 트리메틸알루미늄을 첨가하여 담지체 기공 내에서 알루미녹산을 생성시킨 후 메탈로센을 담지하는 방법(미국특허 제5,008,228호, 제5,086,025호 및 제5,147,949호 참조), 비활성 담지체인 실리카를 소성한 후 메탈로센과 활성화물질을 담지하는 방법(미국특허 제4,808,561호, 제4,897,455호 및 제4,701,432호 참조) 등이 알려져 있다. 또한 메탈로센과 알킬알루미늄을 섞은 후에 탈수하지 않은 실리카를 넣어 담지하는 방법(미국특허 제5,238,892호), 먼저 메탈로센과 알루미녹산의 혼합용액을 만들고, 여기에 다공성 담체를 첨가하여 얻어진 슬러리로부터 용매를 제거함으로써 전중합(pre-polymerization)에 적합한 촉매전구체를 제조하는 방법(미국특허 제5,240,894호) 등이 발표되었다. As a method for preparing a metallocene supported catalyst, a method of adding a mixture of alkylaluminum such as trimethylaluminum or triethylaluminum to dehydrated silica and then introducing metallocene (see US Patent No. 4,937,217), Trimethylaluminum is added to silica that is not dehydrated, and then metallocene is introduced to dry and supported (see US Pat. Nos. 4,912,075, 4,937,301 and 4,935,397), and trimethylaluminum is added to silica to which water is added. To produce aluminoxane in the carrier pores and then to carry metallocene (see US Pat. Nos. 5,008,228, 5,086,025 and 5,147,949), after calcining the inert carrier silica, the metallocene and the activating material Supporting methods (see US Pat. Nos. 4,808,561, 4,897,455 and 4,701,432) and the like are known. In addition, a method of mixing metallocene and alkylaluminum and then adding dehydrated silica (US Pat. No. 5,238,892), first, preparing a mixed solution of metallocene and aluminoxane, and adding a porous carrier to the solvent, A method for preparing a catalyst precursor suitable for pre-polymerization by removing the same has been disclosed (US Pat. No. 5,240,894).

그러나, 이러한 방법들에 의하여 메탈로센 담지 촉매를 제조하면, 담지된 메탈로센 촉매의 담지 상태가 불안정하여. 촉매 제조과정의 세척단계에서 많은 부분이 소실되어 원하는 수준의 활성을 얻기 어렵거나, 용매 제거시 담지체 입자의 표면에 있던 촉매성분이 세척 과정에서 탈착되는 단점이 있다. 또한 여러 단계를 거쳐 담지 촉매를 제조하므로 촉매 제조시간이 길고, 제조된 촉매의 활성이 낮을 뿐만 아니라, 슬러리 중합 공정에 상기 방법에 의하여 제조된 담지 촉매들을 사용하면, 다공성 담지체로부터 용해성이 있는 촉매 성분이 용매 중으로 녹아 나오게 되고, 녹아 나온 촉매에 의해 미세한 크기의 중합체 입자가 생성되어, 반응기 내부에 축적되거나 반응기 벽면에 달라붙게 된다. 이와 같이 반응기 벽면에 달라붙은 미세한 중합체에서 중합반응이 계속 진행되면, 반응기의 파울링(fouling)과 막힘 현상(plugging)을 유발하게 되어, 연속중합이나 회분식 중합공정 모두 운전이 불가능하게 된다. However, when the metallocene supported catalyst is prepared by these methods, the supported state of the supported metallocene catalyst is unstable. It is difficult to obtain a desired level of activity due to the loss of a large portion in the washing step of the catalyst preparation process, or the catalyst component on the surface of the carrier particles is desorbed during the washing process. In addition, since the supported catalyst is prepared through several steps, the catalyst production time is long, the activity of the prepared catalyst is low, and when the supported catalysts prepared by the above method are used in the slurry polymerization process, the catalyst is soluble from the porous support. The component melts into the solvent, and the melted catalyst produces fine-sized polymer particles that accumulate inside the reactor or cling to the reactor walls. As the polymerization reaction proceeds in the fine polymer stuck to the reactor wall, it causes fouling and plugging of the reactor, and thus it is impossible to operate both the continuous polymerization and the batch polymerization process.

이러한 메탈로센 담지 촉매의 저활성 및 유출(leaching)의 문제는 메탈로센 자체가 지지체와 화학적 결합이 아닌 물리적 결합을 함으로써 담지량 자체가 적고, 지지체로 사용되는 실리카의 표면에 존재하는 히드록시기에 의해 메탈로센 촉매가 분해되어 활성을 잃어버리기 때문에 발생한다. 또한, 메탈로센이 고활성을 나타내기 위해서는 메틸알루미녹산을 과량으로 사용하여야 하는데, 메틸알루미녹산 용액을 메탈로센 화합물과 접촉시키기에 충분한 다량으로 기체상 반응기에 직접 공급할 경우에 메틸알루미녹산은 반응기 벽면에 액상 필름층을 형성하고, 메탈로센 촉매는 이 부분에 부착하여 중합 반응이 진행되어, 쉬트 및 덩어리를 형성하게 되는 문제를 야기시킨다. 이러한 담지체상의 촉매 성분이 담지 촉매 과정상의 세척단계와 중합 반응 중에 탈착되는 문제점을 해결하기 위해 또 다른 방법들이 사용되는데, 대표적인 방법은 실리카의 표면에 존재하는 히드록시기를 이용하여 메탈로센 촉매의 리간드와 화학적 결합을 형성하는 것이다(미국특허 제5,399,636호, 제5,466,766호, 제5,473,020호 및 미국특허 출원 제08/898,460호). 그러나, 이러한 방법은 불순물 제거 및 여러 분리 단계 등 다단계 제조 공정이 필요하여 촉매의 제조에 장시간이 소요되고, 촉매 제조 비용이 높을 뿐만 아니라, 담지되는 메탈로센 촉매의 함량이 매우 적고, 이로 인하여 담지 촉매 입자 하나당 활성이 매우 낮은 문제를 가지고 있으며, 중합 반응시 메틸알루미녹산을 추가적으로 사용해야하는 문제를 가지고 있다.The problem of low activity and leaching of the supported metallocene catalyst is that the metallocene itself is physically bonded to the support rather than a chemical bond, so that the amount of loading itself is small and due to the hydroxyl group present on the surface of the silica used as the support. This occurs because the metallocene catalyst decomposes and loses activity. In addition, in order for the metallocene to exhibit high activity, an excess amount of methylaluminoxane should be used. When the methylaluminoxane solution is directly supplied to the gas phase reactor in a large amount sufficient to contact the metallocene compound, A liquid film layer is formed on the wall of the reactor, and the metallocene catalyst adheres to this portion, causing a problem that the polymerization reaction proceeds to form sheets and lumps. In order to solve the problem that the catalyst component on the support is desorbed during the washing step and the polymerization reaction in the supported catalyst process, another method is used. A representative method is a ligand of a metallocene catalyst using a hydroxyl group present on the surface of silica. To form chemical bonds (US Pat. Nos. 5,399,636, 5,466,766, 5,473,020 and US Patent Application 08 / 898,460). However, such a method requires a multi-step manufacturing process such as impurity removal and various separation steps, and thus requires a long time to prepare the catalyst, a high catalyst manufacturing cost, and a very small content of the metallocene catalyst to be supported. The activity per catalyst particle has a very low problem, and there is a problem that additional methylaluminoxane should be used in the polymerization reaction.

메탈로센 촉매는 기존 지글러 나타계 촉매에 비해 고활성 및 높은 공중합 반응성으로 물성이 우수한 폴리올레핀을 생성하는 촉매계로 알려져 있다. 그러나 메탈로센 촉매는 균일계 촉매로, 기존의 입자상 촉매를 사용하여 동일 모양의 입자상 폴리머를 생산하는 공정에는 직접적으로 사용할 수 없는 단점을 가지고 있다. 따라서 메탈로센 촉매를 적절한 지지체에 담지하기 위한 개선된 방법이 요구된다.Metallocene catalysts are known as catalyst systems for producing polyolefins having excellent physical properties with high activity and high copolymerization reactivity compared to conventional Ziegler-Natta catalysts. However, the metallocene catalyst is a homogeneous catalyst, and has a disadvantage in that it cannot be directly used in the process of producing particulate polymer of the same shape using a conventional particulate catalyst. Accordingly, there is a need for an improved method for supporting metallocene catalysts on appropriate supports.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 담지된 알킬알루미녹산 및 메탈로센 촉매 성분의 세척단계에서의 탈착 및 반응 중 리칭(leaching)을 방지할 수 있는 폴리올레핀 중합용 촉매의 제조방법을 제공하는 것이다. The present invention has been made in order to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is to prevent desorption and leaching during the reaction of the supported alkylaluminoxane and metallocene catalyst components in the washing step. It is to provide a method for producing a polyolefin polymerization catalyst.

본 발명에 따른 폴리올레핀 중합용 촉매의 제조방법은 하기의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 한다:Method for producing a catalyst for polyolefin polymerization according to the invention is characterized in that it comprises the following steps:

(1) 메탈로센 촉매성분을 알킬알루미녹산의 용액에 용해시키는 단계, (1) dissolving the metallocene catalyst component in a solution of alkylaluminoxane,

(2) 상기 (1)단계의 용액을 담체 슬러리에 첨가하고, 40~160℃에서 교반시켜 알킬알루미녹산과 메탈로센 성분을 담지시키는 단계,(2) adding the solution of step (1) to the carrier slurry, stirring at 40-160 ° C. to support the alkylaluminoxane and the metallocene component,

(3) 상기 (2)단계에서의 담지 반응 후, 용액의 상등액을 따라낸 후, 얻어진 담지촉매를 -10~0℃에서 유기용매로 1차 세척한 후, 상온에서 유기용매로 2차 세척하는 단계,(3) After the supporting reaction in step (2), after decanting the supernatant of the solution, the obtained supported catalyst is first washed with an organic solvent at -10 ~ 0 ℃, and then secondly washed with an organic solvent at room temperature step,

(4) 상기 (3)단계의 세척된 촉매를 건조시킨 후 촉매 분말로서 회수하는 단계.(4) 단계 drying the washed catalyst of step (3) and recovering it as a catalyst powder.

본 발명에 따른 폴리올레핀 촉매의 제조방법에 있어서, 상기 (1)단계에서 사용되는 메탈로센 촉매 성분은, 그 종류에 특별히 제한은 없으나, 바람직한 예로서 하기 화학식(I)로 표시되는 구조를 갖는다.In the method for producing a polyolefin catalyst according to the present invention, the metallocene catalyst component used in step (1) is not particularly limited in kind, but has a structure represented by the following general formula (I) as a preferred example.

(THI)2R"MQp (I)(THI) 2 R "MQ p (I)

상기 화학식(I)에서, THI는 치환 또는 비치환된 테트라히드로인데닐 유도체이고, R"은 2개의 THI기의 사이에서 입체강성을 부여하는 구조적 가교이고; M은 IIIB족, IVB족, VB족 또는 VIB족으로부터 선택되는 전이금속이고; Q는 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 히드로카르빌기 또는 할로겐이며; p는 M의 원자가-2이다. In the above formula (I), THI is a substituted or unsubstituted tetrahydroindenyl derivative, and R ″ is a structural crosslink that imparts steric stiffness between two THI groups; M is Group IIIB, Group IVB, Group VB Or a transition metal selected from group VIB, Q is a hydrocarbyl group or halogen having 1 to 20 carbon atoms, and p is valence-2 of M.

상기 화학식(I)의 메탈로센 촉매에 있어서, 2개의 THI 리간드는 동일하거나 상이할 수 있으나, 동일한 것이 바람직하다.In the metallocene catalyst of formula (I), the two THI ligands may be the same or different, but the same is preferable.

본 발명에 사용되는 메탈로센 촉매상의 THI 리간드의 치환 패턴은 본 발명의 잇점을 제공한다. 본 발명의 촉매의 리간드의 치환 패턴 및 넘버링은 하기에서 상세하게 설명된다.Substitution patterns of THI ligands on metallocene catalysts used in the present invention provide the advantages of the present invention. Substitution patterns and numbering of the ligands of the catalyst of the invention are described in detail below.

THI가 치환되는 경우, 이는 THI상의 임의의 위치가 수소 원자 대신에 치환기를 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 각각의 치환된 THI 리간드는 5원환상에 치환기를 갖거나, 6원환상에 치환기를 갖거나 또는 5원환 및 6원환 모두에 치환기를 가질 수도 있다.When THI is substituted, this means that any position on THI may contain a substituent instead of a hydrogen atom. Thus, each substituted THI ligand may have a substituent on the 5-membered ring, a substituent on the 6-membered ring, or a substituent on both 5- and 6-membered rings.

본 발명의 명세서에서 상기 THI 리간드의 치환기 위치는 하기와 같은 표기 시스템에 의하여 1~7로 넘버링된다.Substituent positions of the THI ligands in the specification of the present invention are numbered 1 to 7 by the following notation system.

Figure 112008059652111-PAT00001
Figure 112008059652111-PAT00001

2개의 THI 리간드 중 제1의 THI 리간드와 제2의 THI 리간드에서의 치환을 구별하기 위하여, 제2의 THI 리간드는 상기와 동일한 시스템에 의하여 넘버링되지만, 1'∼7'로 넘버링된다. 이러한 유형의 촉매에서, 2개의 THI 리간드의 가교의 위치는 특별하게 한정되지는 않으며, 바람직하게는 1,1'-가교, 2,2'-가교 또는 1,2'-가교, 1,1'-가교가 가장 바람직하다.In order to distinguish the substitution in the first THI ligand and the second THI ligand of the two THI ligands, the second THI ligand is numbered by the same system as above, but is numbered 1'-7 '. In this type of catalyst, the position of the crosslinking of the two THI ligands is not particularly limited and is preferably 1,1'-crosslinked, 2,2'-crosslinked or 1,2'-crosslinked, 1,1 ' Crosslinking is most preferred.

2개의 THI 리간드상의 치환기(들)의 위치는 특별하게 한정되지 않으나, 적어도 하나의 THI 리간드는 2-위치 및/또는 4-위치(또는 2'-위치 및/또는 4'-위치)에서 치환되는 것이 바람직하다. The position of the substituent (s) on the two THI ligands is not particularly limited, but at least one THI ligand is substituted at the 2-position and / or 4-position (or 2'-position and / or 4'-position) It is preferable.

하나의 바람직한 구체예에서, 2개의 THI 리간드 모두는 치환될 수 있다. 이러한 경우, 2개의 THI 리간드 모두의 2-위치(2'-위치) 및/또는 4-위치(4'-위치)에서 치환기를 포함하는 것이 바람직하며, 2개의 THI 리간드 모두의 2-위치(2'-위치) 및 4-위치(4'-위치)에서 치환기를 포함하는 것이 가장 바람직하며, THI 고리에서의 기타의 위치는 치환되거나 비치환될 수 있다.In one preferred embodiment, both THI ligands can be substituted. In this case, it is preferred to include substituents at the 2-position (2'-position) and / or 4-position (4'-position) of both THI ligands, and to the 2-position (2) of both THI ligands. Most preferably, they include a substituent at the '-position) and the 4-position (4'-position), and other positions in the THI ring may be substituted or unsubstituted.

1,1'-가교를 갖는 특히 바람직한 메탈로센 촉매는 2; 4; 2,4; 2,2'; 4,4'; 2,4'; 2,4,2'; 2,4,4'; 및 2,4,2',4'의 치환 패턴을 지니며, 상기 표시된 위치만이 치환기를 포함한다. 여기에서, 2개의 THI 리간드의 기본적인 구조는 동일하기 때문에, 예를 들면 2,4' 및 4,2'의 치환 패턴은 동일한 THI 치환체 구조이다.Particularly preferred metallocene catalysts having 1,1'-crosslinking are 2; 4; 2,4; 2,2 '; 4,4 '; 2,4 '; 2,4,2 '; 2,4,4 '; And a substitution pattern of 2,4,2 ', 4', and only the positions indicated above include substituents. Here, since the basic structure of the two THI ligands is the same, for example, the substitution patterns of 2,4 'and 4,2' are the same THI substituent structure.

상기의 THI 리간드 상에 존재하는 치환기(들)의 종류는 특별히 한정되지는 않고, 상기 THI 리간드가 2 이상의 치환기를 포함하는 경우, 이러한 THI 리간드는 동일한 치환기 또는 상이한 치환기로 치환될 수 있다. The kind of substituent (s) present on the THI ligand is not particularly limited, and when the THI ligand includes two or more substituents, these THI ligands may be substituted with the same substituents or different substituents.

바람직하게는, 치환기는 독립적으로 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 히드로카르빌기, 알킬기, 알킬규소기, 알콕시기, 시클로알킬기, 아릴기 및 할로겐으로부터 선택된다. 이들의 예로는, 페닐(Ph), 벤질(Bz), 나프틸(Naph), 인데닐(Ind) 및 벤즈인데닐(BzInd), 메틸(Me), 에틸(Ethyl), n-프로필(n-Pr), i-프로필(i-Pr), n-부틸(n-Bu), t-부틸(t-Bu), 트리메틸규소기(Me3Si), 알콕시(바람직하게는 R-O, 여기서 R은 C1 ~20 알킬), 시클로알킬, 및 할로겐 등이 있다. THI의 2-위치에서의 가장 바람직한 치환기는 메틸기이다. THI의 4-위치에서의 가장 바람직한 치환기는 페닐, 나프틸 또는 벤즈인데닐이다.Preferably, the substituents are independently selected from hydrocarbyl groups, alkyl groups, alkylsilicon groups, alkoxy groups, cycloalkyl groups, aryl groups and halogens having 1 to 20 carbon atoms. Examples thereof include phenyl (Ph), benzyl (Bz), naphthyl (Naph), indenyl (Ind) and benzindenyl (BzInd), methyl (Me), ethyl (Ethyl), n-propyl (n- Pr), i-propyl (i-Pr), n-butyl (n-Bu), t-butyl (t-Bu), trimethylsilicon group (Me 3 Si), alkoxy (preferably RO, where R is C 1-20 alkyl), cycloalkyl and the like, and halogen. The most preferred substituent at the 2-position of THI is a methyl group. Most preferred substituents at the 4-position of THI are phenyl, naphthyl or benzindenyl.

바람직한 하나의 구체예에 있어서, THI 유도체 리간드의 예로는 2-Me,4-PhTHI; 2-Me,4-NaphTHI; 또는 2-Me,4,5-BzIndTHI 등이 있다. In one preferred embodiment, examples of THI derivative ligands include 2-Me, 4-PhTHI; 2-Me, 4-NaphTHI; Or 2-Me, 4,5-BzIndTHI.

상기 화학식(I)의 메탈로센 촉매 성분에서의 2개의 THI 고리 사이에 존재하는 가교인 R"의 유형은 특별하게 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는, 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 알킬리덴기, 알킬레닐기, 게르마늄기(예, 디알킬게르마늄기), 알킬규소기(예, 디알킬규소기), 실록산기(예, 디알킬실록산기), 알킬포스핀기 또는 아민기로부터 선택될 수 있으며, 에틸레닐 라디칼(-CH2CH2-) 또는 Me2Si인 것이 가장 바람직하다.The type of R ″, which is a crosslinking present between two THI rings in the metallocene catalyst component of formula (I), is not particularly limited, but is preferably an alkylidene group having 1 to 20 carbon atoms , Alkylenyl group, germanium group (eg dialkylgernium group), alkylsilicon group (eg dialkylsilicon group), siloxane group (eg dialkylsiloxane group), alkylphosphine group or amine group Most preferably, ethylenyl radical (-CH 2 CH 2- ) or Me 2 Si.

상기 화학식(I)의 메탈로센 촉매 중의 금속 M은 원소 주기율표의 IIIB족, IVB족, VB족 또는 VIB족으로부터 선택되는 전이금속으로, 바람직하게는 Ti, Zr, Hf 및 V으로부터 선택된다.The metal M in the metallocene catalyst of formula (I) is a transition metal selected from group IIIB, IVB, VB or VIB of the periodic table of the elements, preferably selected from Ti, Zr, Hf and V.

상기 화학식(I)의 메탈로센 촉매 중의 Q는 바람직하게는 할로겐, 특히 Cl이다. Q in the metallocene catalyst of formula (I) is preferably halogen, in particular Cl.

그리고, 통상적으로 상기 금속 M의 원자가는 4이므로, p는 2가 된다.And since the valence of the said metal M is four, p becomes 2 normally.

본 발명에 사용되는 가장 바람직한 메탈로센 촉매 성분은 다음과 같다:The most preferred metallocene catalyst components used in the present invention are as follows:

Et(THI)2ZrCl2,Et (THI) 2 ZrCl 2 ,

Me2Si(THI)2ZrCl2,Me 2 Si (THI) 2 ZrCl 2 ,

Me2Si(2-MeTHI)2ZrCl2,Me 2 Si (2-MeTHI) 2 ZrCl 2 ,

Et(2-MeTHI)2ZrCl2,Et (2-MeTHI) 2 ZrCl 2 ,

Me2Si(2-Me,4-PhTHI)2ZrCl2,Me 2 Si (2-Me, 4-PhTHI) 2 ZrCl 2 ,

Et(2-Me,4-PhTHI)2ZrCl2 Et (2-Me, 4-PhTHI) 2 ZrCl 2

Me2Si(2-Me,4-NaphTHI)2ZrCl2,Me 2 Si (2-Me, 4-NaphTHI) 2 ZrCl 2 ,

Et(2-Me,4-NaphTHI)2ZrCl2,Et (2-Me, 4-NaphTHI) 2 ZrCl 2 ,

Me2Si(2-Me,4,5-BzIndTHI)2ZrCl2,Me 2 Si (2-Me, 4,5-BzIndTHI) 2 ZrCl 2 ,

Et(2-Me,4,5-BzIndTHI)2ZrCl2.Et (2-Me, 4,5-BzIndTHI) 2 ZrCl 2 .

본 발명의 촉매계는 특별하게 한정되지는 않았지만, 전술한 바와 같은 메탈로센 촉매 성분을 1종 이상 포함할 수 있다. 또한, 추가의 촉매, 필요할 경우, 예컨대 본 발명에 의한 메탈로센 촉매 성분 이외에 기타 공지의 촉매 성분을 더 포함 할 수 있다.The catalyst system of the present invention is not particularly limited, but may include one or more metallocene catalyst components as described above. It may also further comprise other known catalyst components in addition to the additional catalyst, if desired, for example the metallocene catalyst component according to the invention.

본 발명에 사용되는 메탈로센 촉매 성분은  문헌 [W. Spalek ; A. Antberg, J. Rohrmann, A. Winter, B. Bachmann, P. Kiprof, J. Behm, 및 W. A. Hermann, Angew. Chem. Int. Eng. Ed. 1992, 31, 1347]의 방법에 의하여 생성되거나, mCAT GmBH(Geschuftfuhrer Dr Markus Ringwald Handelsregister Freiburgi HRB 381812)에서 상업적으로 판매되고 있는 것을 사용할 수 있다.Metallocene catalyst components used in the present invention are described in the literature. Spalek; A. Antberg, J. Rohrmann, A. Winter, B. Bachmann, P. Kiprof, J. Behm, and W. A. Hermann, Angew. Chem. Int. Eng. Ed. 1992, 31, 1347, or commercially available from mCAT GmBH (Geschuftfuhrer Dr Markus Ringwald Handelsregister Freiburgi HRB 381812).

상기 (1)단계에서 사용되는 알킬알루미녹산은 직쇄 및/또는 시클릭 알킬알루미녹산 올리고머를 포함하며, 상기 알킬알루미녹산이 직쇄 알킬알루미녹산 올리고머인 경우, 화학식 R-(Al(R)-O)n-AlR2로 표시되고, 시클릭 알킬알루미녹산 올리고머인 경우에는, 화학식 (-Al(R)-O-)m으로 표시되며, 여기에서 R은 C1~C8알킬기, 바람직하게는 메틸이고, n은 1~40, 바람직하게는 10~20이고, m은 3~40, 바람직하게는 3~20이다. 상기 알킬알루미녹산은 분자량 분포가 매우 넓은 올리고머들의 혼합물이며, 통상 평균 분자량은 약 800~1200이며, 주로 톨루엔 중에서 용액으로 유지되고, 그 구체예로서, Albemarle사에서 제조되는 10% 또는 30% 메틸알루미녹산 등이 있다.The alkylaluminoxane used in step (1) includes a straight chain and / or cyclic alkylaluminoxane oligomer, and when the alkylaluminoxane is a straight chain alkylaluminoxane oligomer, the formula R- (Al (R) -O) n- AlR 2 , and in the case of cyclic alkylaluminoxane oligomers, represented by the formula (-Al (R) -O-) m , where R is a C 1 -C 8 alkyl group, preferably methyl and n are 1-40, Preferably it is 10-20, m is 3-40, Preferably it is 3-20. The alkylaluminoxane is a mixture of oligomers having a very wide molecular weight distribution, usually having an average molecular weight of about 800 to 1200, mainly maintained in solution in toluene, and in particular, 10% or 30% methylaluminum produced by Albemarle. Noxic acid, and the like.

상기 (1)단계의 결과물인 용액에 있어서 알킬알루미녹산의 농도는 5~30중량%이고, 메탈로센 촉매성분의 농도는 금속 원소(M)로서 계산하여 0.001~0.1중량%인 것이 바람직한데, 각 성분의 농도가 상기 범위를 벗어나면 활성이 저하되어 바람직하지 않다.In the resulting solution of step (1), the concentration of the alkylaluminoxane is 5 to 30% by weight, and the concentration of the metallocene catalyst component is preferably 0.001 to 0.1% by weight, calculated as the metal element (M). If the concentration of each component is outside the above range, the activity is lowered, which is not preferable.

상기 용액은 용매로서 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소 또는 지방족 고리 탄화수소를 포함한다.The solution comprises an aromatic hydrocarbon, aliphatic hydrocarbon or aliphatic ring hydrocarbon as solvent.

본 발명에 따른 폴리올레핀 촉매의 제조방법에 있어서, 상기 (2)단계에서 사용되는 담체는, 고체 미립상의 다공성, 바람직하게는 무기물질, 예를 들면 실리콘 및/또는 알루미늄 옥사이드이고, 가장 바람직하게는 구형입자, 예를 들면 분무건조방법에 의해 얻어지는 입자의 형태로 존재하고, OH기 또는 활성 수소 원자를 함유하는 다른 작용기를 가진 실리카가 가장 바람직하다.In the method for preparing a polyolefin catalyst according to the present invention, the carrier used in step (2) is a solid particulate porous, preferably inorganic material, for example silicon and / or aluminum oxide, most preferably spherical Most preferred are silicas which exist in the form of particles, for example particles obtained by spray drying, and which have other functional groups containing OH groups or active hydrogen atoms.

상기 담체는 평균 입도가 10~250마이크론, 바람직하게는 평균 입도가 10~150마이크론이고, 평균 직경이 50~500Å인 미세기공을 가지고, 미세기공 부피는 0.1~10㎖/g이고, 바람직하게는 0.5~5㎖/g이고, 상기 담체의 표면적은 5~1000㎡/g, 바람직하게는 50~600㎡/g이다.The carrier has an average particle size of 10 to 250 microns, preferably an average particle size of 10 to 150 microns, an average diameter of 50 to 500 microns, and a micropore volume of 0.1 to 10 ml / g, preferably It is 0.5-5 ml / g, and the surface area of the said carrier is 5-1000 m <2> / g, Preferably it is 50-600 m <2> / g.

상기 담체로서 실리카가 사용되는 경우, 적어도 일부의 활성 히드록시[OH]기를 가져야 하는데, 히드록시기 농도는 상기 실리카 1g당 0.5~2.5mmole 이상인 것이 바람직하고, 0.7~1.6mmole/g인 것이 더욱 바람직한데, 0.5mmole 미만이면 알킬알루미녹산의 담지량이 감소하여 활성이 저하되어 바람직하지 않고, 2.5mmol을 초과하면 OH에 의하여 촉매성분이 비활성화되어 바람직하지 않다.When silica is used as the carrier, it should have at least a part of active hydroxy [OH] group, the hydroxy group concentration is preferably 0.5 to 2.5 mmol or more per 1 g of the silica, more preferably 0.7 to 1.6 mmol / g, If the amount is less than 0.5 mmol, the supported amount of alkylaluminoxane decreases and the activity is lowered. If it exceeds 2.5 mmol, the catalyst component is deactivated by OH, which is not preferable.

상기 실리카의 히드록시기는 IR 분광 분석에 의해 검출할 수 있고, 실리카상의 히드록시기 농도의 정량은 실리카 샘플을 메틸마그네슘브로마이드와 접촉시켜, 메탄 발포량을 측정(압력 측정에 의함)함으로써 이루어진다.The hydroxyl group of the silica can be detected by IR spectroscopy, and the hydroxy group concentration on the silica is determined by contacting the silica sample with methylmagnesium bromide and measuring the amount of methane foamed (by pressure measurement).

본 발명에 적합한 [OH]농도 및 물리적 특성을 가진 실리카로는, 표면적 300㎡ /g, 기공 부피 1.6㎖/g인, W.R. 그레이스 앤드 컴파니의 Davison 케미칼 디비젼에서 구입가능한 상품명 XPO-2402, XPO-2410, XPO-2411 및 XPO-2412 등을 사용할 수 있고, 또한 상품명 Davision 948, 952 및 955 등의 탈수 전 실리카를 구매하여 가열과정을 거쳐 원하는 [OH]농도로 조절하여 사용할 수 있다.Silicas having [OH] concentrations and physical properties suitable for the present invention include W.R. The brand names XPO-2402, XPO-2410, XPO-2411 and XPO-2412 available from Grace and Company's Davison Chemical Division may be used, and silicas such as Davision® 948, 952 and 955 may be purchased and heated. Through the process can be used to adjust the desired concentration of [OH].

상기 (2)단계에서 담지 과정은, 바람직하게는 알킬알루미녹산이 담체에 담지된 후, 메탈로센이 담지되는데, 상기 (2)단계에서 담체로서 실리카가 사용된 경우 실리카의 히드록시기는 산소가 없는 무수 조건하에서, 알킬알루미녹산과 반응하여 알킬알루미녹산을 담지시켜 메탈로센이 담지될 위치(site)를 제공함과 동시에 외부 촉매독에 매우 민감하게 반응하여 활성을 잃어버리기 쉬운 메탈로센을 보호하는 역할을 한다. 따라서, 알킬알루미녹산의 담지량이 높을수록 메탈로센의 담지량은 높아지고, 외부 촉매독에 피독되지 않는 확률이 높아져 활성이 높아질 수 있다.In the step (2), preferably, the alkyl aluminoxane is supported on the carrier, and then metallocene is supported. When silica is used as the carrier in step (2), the hydroxyl group of the silica is free of oxygen. Under anhydrous conditions, it reacts with alkylaluminoxanes to support the alkylaluminoxanes, providing a site on which the metallocenes will be supported, while being very sensitive to external catalyst poisons to protect metallocenes that tend to lose activity. Play a role. Therefore, the higher the supported amount of the alkylaluminoxane, the higher the supported amount of the metallocene, and the higher the probability of not being poisoned by the external catalyst poison, thereby increasing the activity.

상기 (2)단계에서 사용되는 담체 슬러리는 상기의 담체를 탄화수소 용매 또는 탄화수소 용매 혼합물에 담체를 현탁시켜 제조된다.The carrier slurry used in step (2) is prepared by suspending the carrier in a hydrocarbon solvent or a hydrocarbon solvent mixture.

상기 (2)단계의 담지과정의 온도는 40~160℃인 것이 바람직하고, 80~120℃인 것이 더욱 바람직한데, 상기 온도범위를 벗어나면 활성이 저하되고 반응기내에서 고분자 뭉침현상이 발생하여 바람직하지 않고, 담지 시간은 30분~4시간인 것이 바람직하고, 1~2시간이 더욱 바람직한데, 상기 시간 범위를 벗어나면 경제성이 떨어지거나 반응이 충분하지 않아서 촉매로서 기능이 충분하지 못하여 바람직하지 않다.The temperature of the supporting process of step (2) is preferably 40 ~ 160 ℃, more preferably 80 ~ 120 ℃, outside the temperature range, the activity is lowered and polymer aggregation occurs in the reactor is preferred It is preferable that the supporting time is 30 minutes to 4 hours, and more preferably 1 to 2 hours. If it is out of the above time range, the economical efficiency is low or the reaction is not sufficient, so that the function as a catalyst is not sufficient, which is not preferable. .

상기 (2)단계의 담지 과정이 완료된 담지 촉매 용액에는 미반응 알킬알루미 녹산과 미담지 메탈로센 촉매가 미량 존재하고, 이들은 건조과정 전에 제거될 필요가 있는데, 미반응 알킬알루미녹산이 제거되지 않을 경우, 담지 촉매들은 서로 달라붙게 되어 촉매를 건조된 형태로 중합 반응기로 주입시 주입불량문제를 일으키게 되며, 덩어리진 촉매의 주입은 반응기 내에서 국부적인 과반응이 진행되어 시트(sheet) 및 덩어리 형성의 문제를 일으키게 된다. 또한 미담지 메탈로센은 중합 반응시 담지체로부터 쉽게 분리되어 매우 미세한 입자의 중합체를 형성하여 반응기 파울링의 문제를 일으키게 된다. In the supported catalyst solution in which the supported process of step (2) is completed, trace amounts of unreacted alkylaluminic acid and unsupported metallocene catalyst are present, and they need to be removed before the drying process. In this case, the supported catalysts stick to each other and cause a poor injection problem when the catalyst is injected into the polymerization reactor in a dried form, and the injection of the agglomerated catalyst causes local overreaction in the reactor to form sheets and agglomerates. Will cause problems. In addition, the unsupported metallocene is easily separated from the carrier during the polymerization reaction to form a polymer of very fine particles, causing problems of reactor fouling.

이러한 미담지 물질의 제거를 목적으로, 상기 (3)단계에서는 담지 촉매를 방향족 탄화수소 용매 및 지방족 탄화수소 용매 등의 유기용매로 2차에 걸쳐 세척한다. 1차 세척 단계에서 미담지 메탈로센과 알킬알루미녹산을 제거하게 되는데, 이 단계에서 담지된 메탈로센의 탈착이 일어나게 되면 담지 촉매의 활성을 떨어뜨리는 요소로 작용하게 되므로, 본 발명에서는 이를 방지하기 위하여 -10~0℃의 저온에서 1차 세척 단계를 수행하여 담지된 메탈로센과 알킬알루미녹산 성분의 고착을 심화시킴으로써, 이후 진행되는 2차 세척과정에서 담지된 메탈로센 성분의 탈착을 방지하게 해준다. 상기 2차 세척의 온도는 특별히 제한이 없다.For the purpose of removing such unsupported substances, the supported catalyst is washed twice with an organic solvent such as an aromatic hydrocarbon solvent and an aliphatic hydrocarbon solvent in step (3). In the first washing step, unsupported metallocene and alkylaluminoxane are removed. When desorption of the supported metallocene occurs in this step, it acts as an element that lowers the activity of the supported catalyst. In order to deepen the fixation of the supported metallocene and alkylaluminoxane component by performing the first washing step at a low temperature of -10 ~ 0 ℃, to prevent the desorption of the supported metallocene component in the subsequent secondary washing process Do it. The temperature of the secondary wash is not particularly limited.

상기 (4)단계에서의 건조는 통상의 건조과정을 이용하여 수행될 수 있다. Drying in the step (4) can be carried out using a conventional drying process.

상기와 같은 본 발명의 방법에 따라 제조된 메탈로센 담지 촉매내의 Al함량은 20중량% 이상인 것이 바람직한데, Al함량이 20중량% 미만이면 활성이 저하되어 추가로 반응기에 알킬알루미녹산을 주입해야 하므로 바람직하지 않다.The Al content in the metallocene supported catalyst prepared according to the method of the present invention as described above is preferably 20% by weight or more. If the Al content is less than 20% by weight, the activity is lowered, and an additional alkylaluminoxane must be injected into the reactor. Therefore, it is not preferable.

본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 폴리올레핀 중합용 촉매를 이용한 폴리올레핀 중합방법은, 주촉매로서 상기한 바와 같이 제조된 메탈로센 담지 촉매의 존재 하에서, 수소, 올레핀, 필요에 따라 공단량체를 포함하여 이루어지는 기상중합용 조성물을 반응시켜 올레핀 중합체 또는 공중합체를 제조한다.The polyolefin polymerization method using the catalyst for polyolefin polymerization prepared by the production method according to the present invention includes hydrogen, olefin, and comonomer as necessary in the presence of a metallocene supported catalyst prepared as described above as a main catalyst. An olefin polymer or copolymer is prepared by reacting the gas phase polymerization composition.

상기 폴리올레핀은 α-올레핀 단독 중합체, α-올레핀과 α-올레핀의 공중합체 또는 α-올레핀과 디엔류의 공중합체 등이며, 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 호모 폴리프로필렌, 프로필렌 공중합체, 예로서 프로필렌 에틸렌 공중합체, 폴리 부타디엔 또는 부타디엔 에틸렌 공중합체 등이다.The polyolefin is an α-olefin homopolymer, a copolymer of α-olefin and α-olefin, a copolymer of α-olefin and diene, and the like, and preferably, high density polyethylene, linear low density polyethylene, ultra low density polyethylene, homo polypropylene, Propylene copolymers such as propylene ethylene copolymers, poly butadiene or butadiene ethylene copolymers and the like.

상기 α-올레핀은 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐으로 구성되는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하며, 상기 디엔류는 부타디엔, 헥사디엔 또는 옥타디엔인 것이 바람직하다.The α-olefin is preferably selected from the group consisting of ethylene, propylene, butene, hexene and octene, and the dienes are preferably butadiene, hexadiene or octadiene.

바람직하게는, 상기 α-올레핀으로는 에틸렌을 들 수 있고, 이 경우 상기 공단량체로는 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐 등과 같은 에틸렌 이외의 알파-올레핀이 바람직하며, 상기 공단량체와 상기 에틸렌의 함량비는 공단량체/에틸렌이 몰비로 0.005~0.02이고, 바람직하게는 0.008~0.015이다. 이 경우, 공단량체/에틸렌 몰비가 0.005 미만이거나 0.02를 초과하면, 목적하는 수준의 공중합체를 얻을 수 없다. Preferably, the α-olefin may be ethylene, and in this case, the comonomer is preferably an alpha-olefin other than ethylene such as propylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, or the like. The content ratio of the comonomer and ethylene is from 0.005 to 0.02 in molar ratio of comonomer / ethylene, preferably from 0.008 to 0.015. In this case, if the comonomer / ethylene molar ratio is less than 0.005 or more than 0.02, the desired level of copolymer cannot be obtained.

이러한 올레핀 (공)중합체 제조방법에 있어서, 메탈로센 촉매는 1종 이상의 활성화제와 배합되어 올레핀 중합 촉매 시스템을 형성한다. 이 때 사용되는 바람직한 활성화제에는 알킬알루미늄 화합물(예컨대, 디에틸알루미늄 클로라이드), 알킬 알루미녹산, 변형 알루미녹산, 중성 또는 이온성 이온화 활성화제, 비배위 음이온, 비배위 13족 금속 또는 메탈로이드 음이온, 보란, 붕산염 등이 있다. In such a method of preparing an olefin (co) polymer, the metallocene catalyst is combined with one or more activators to form an olefin polymerization catalyst system. Preferred activators used at this time include alkylaluminum compounds (e.g., diethylaluminum chloride), alkyl aluminoxanes, modified aluminoxanes, neutral or ionic ionizing activators, noncoordinating anions, noncoordinating group 13 metal or metalloid anions, Borane, borate, and the like.

상기 알킬알루미늄 화합물로는, 일반식 AlRnX(3-n)(여기에서, R은 탄소수 1~16의 알킬기이고, X는 할로겐 원소이며, 1≤n≤3이다)으로 표시되는 알킬알루미늄 화합물을 사용할 수 있다. 상기 알킬알루미늄 화합물의 구체적인 예로는, 바람직하게는, 트리에틸알루미늄, 트리메틸알루미늄, 트리노말프로필알루미늄, 트리노말부틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리노말헥실알루미늄, 트리노말옥틸알루미늄, 트리2-메틸펜틸알루미늄 등이 사용되며, 특히 바람직하게는, 트리이소부틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리노말헥실알루미늄 또는 트리노말옥틸알루미늄이 사용된다. With the alkyl aluminum compound has the general formula AlR n X (3-n) alkyl aluminum compounds represented by (wherein, R is an alkyl group of carbon number 1 ~ 16, X is a halogen element, and 1≤n≤3) Can be used. Specific examples of the alkyl aluminum compound are preferably triethyl aluminum, trimethyl aluminum, trinormal propyl aluminum, trinormal butyl aluminum, triisobutyl aluminum, trinormal hexyl aluminum, trinormal octyl aluminum, tri2-methylpentyl Aluminum etc. are used, Especially preferably, triisobutyl aluminum, triethyl aluminum, trinormal hexyl aluminum, or trinormal octyl aluminum is used.

상기 알킬알루미늄 화합물은, 원하는 고분자 특성에 따라서 다음과 같은 몰비로 기상 중합시에 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use the said alkylaluminum compound at the time of gas phase superposition | polymerization in the following molar ratio according to desired polymer property.

1≤알킬알루미늄 화합물/주촉매 중의 전이금속≤10001 ≦ transition metal in alkylaluminum compound / main catalyst ≦ 1000

보다 바람직하게는More preferably

10≤알킬알루미늄 화합물/주촉매 중의 전이금속≤30010 ≦ alkyl aluminum compound / transition metal in main catalyst ≦ 300

상기 알킬알루미늄 화합물/주촉매 중의 전이금속의 몰비가 1 미만이면 충분한 중합활성을 얻을 수 없고, 100을 초과하면 오히려 중합활성이 낮아지는 역효과가 나타난다. If the molar ratio of the transition metal in the alkylaluminum compound / main catalyst is less than 1 kPa, sufficient polymerization activity cannot be obtained, whereas if it exceeds 100, the adverse effect of lowering the polymerization activity appears.

상기와 같은 올레핀 (공)중합체 제조방법에 있어서, 중합반응은 탄화수소용매 의 부재하에서 바람직하게는 60~120℃, 더 바람직하게는 65~100℃, 가장 바람직하게는 70~80℃의 온도 및 바람직하게는 2~40기압, 더 바람직하게는 10~30기압의 압력에서 수행된다. In the above olefin (co) polymer production method, the polymerization reaction is preferably in the absence of a hydrocarbon solvent, preferably at a temperature of 60 to 120 ° C, more preferably at 65 to 100 ° C, and most preferably at 70 to 80 ° C. Preferably it is carried out at a pressure of 2 to 40 atmospheres, more preferably 10 to 30 atmospheres.

반응기에서의 상기 중합온도가 60℃ 미만이면, 충분한 중합효율을 얻을 수 없고, 100℃를 초과하면, 중합체 덩어리가 생성되기 쉽다는 문제점이 있다. 또한, 반응기에서의 상기 운전압력이 2기압 미만이면, 에틸렌 분압이 낮아 충분한 중합효율을 얻을 수 없고, 40기압을 초과하면 반응의 제어가 어려워지고, 반응기에 무리를 가하게 된다. If the polymerization temperature in the reactor is less than 60 ° C., sufficient polymerization efficiency cannot be obtained. If the polymerization temperature is more than 100 ° C., there is a problem that a polymer mass is easily generated. In addition, when the operation pressure in the reaction reactor is less than 2 atmospheres, the ethylene partial pressure is low to obtain sufficient polymerization efficiency. When it exceeds 40 atmospheres, control of the reaction becomes difficult, and the reactor is exerted.

본 발명에 의하면, 담지되는 알킬알루미녹산과 메탈로센 화합물의 담지량을 높여 중합 반응시 추가적인 알킬알루미녹산의 주입이 필요없으며, 담지된 메탈로센 화합물을 촉매독으로부터 충분히 보호하여 고활성을 유지하는 효과가 있다.According to the present invention, it is not necessary to inject additional alkylaluminoxane during the polymerization reaction by increasing the amount of the supported alkylaluminoxane and the metallocene compound, and to maintain high activity by sufficiently protecting the supported metallocene compound from the catalyst poison. It works.

이하 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 상세히 설명하나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1 One

[메탈로센 담지 촉매의 제조][Preparation of supported metallocene catalyst]

표 1에 나타낸 바와 같이, 상품명 XPO-2402(평균입도 50마이크론, 표면적 300㎡/g, 미세기공 부피 1.6ml/g, OH농도 1mmol/g)의 탈수 실리카를 무수조건하에서 5g 정량하고, 톨루엔 30ml를 사용하여 슬러리 상태로 교반시켰다. 이를 교반기와 냉각 응축기가 구비된 1L 반응기에 주입하였다. 메틸알루미녹산 용액(톨루엔 중 10중량%) 75ml를 메스실린더에서 정량한 후, 250ml 쉬렌크(schlenk)에 미리 정량된 0.3g의 메탈로센 촉매성분 Et(THI)2ZrCl2와 상온에서 혼합하고, 5분간 교반하여 고체 메탈로센 촉매를 용해시킴과 동시에 반응시켰다. 상기 반응기의 온도를 70℃로 유지한 상태에서 상기 메틸알루미녹산-메탈로센 용액을 첨가시켰다. 이후 교반과 동시에 반응 온도를 110℃로 승온시켰다. 이 온도에서 담지 반응을 90분 동안 진행시켰다. 반응 종료 후, 반응물을 쉬렌크 용기로 이송 후, 상부 용액을 따라냈다(decantation). 반응물을 교반한 후, 상온에 도달하면 10분간 정치 후 상부 용액을 따라내고, -5℃에서 톨루엔 100ml를 사용하여 반응물을 1차 세척하였다. 반응물을 교반한 후, 상온에 도달하면 정치 후 상부 용액을 따라내고, 상온의 톨루엔 100ml로 2차 세척하였다. 그 후, 얻어진 촉매계는 정제 헥산으로 세척한 후, 온화한 진공 하에서 건조시켰다. 제조된 담지 촉매의 양은 8.2g이었다. 촉매의 Al과 Si 함량 분석을 실시하여, Al 함량으로부터 담지된 메틸알루미녹산의 양을 계산하여 구하였다. 측정된 Al 함량은 21.2중량%이었으며, 이로부터 계산된 담지 메틸알루미녹산의 양은 45.5중량%이었다.As shown in Table 1, 5 g of dehydrated silica under the trade name XPO-2402 (average particle size 50 microns, surface area 300 m 2 / g, micropore volume 1.6 ml / g, OH concentration 1 mmol / g) was quantified under anhydrous conditions, and 30 ml of toluene Was stirred in a slurry state. It was injected into a 1 L reactor equipped with a stirrer and a cooling condenser. 75 ml of methylaluminoxane solution (10% by weight in toluene) was quantified in a measuring cylinder, and then mixed with 0.3 g of the metallocene catalyst component Et (THI) 2 ZrCl 2 , pre-quantified in 250 ml Schlenk, at room temperature. The mixture was stirred for 5 minutes to dissolve and react with the solid metallocene catalyst. The methylaluminoxane-metallocene solution was added while maintaining the temperature of the reactor at 70 ° C. After stirring, the reaction temperature was raised to 110 ° C. At this temperature, the supporting reaction proceeded for 90 minutes. After the reaction was completed, the reaction was transferred to a Schlenk vessel, followed by decantation. After the reaction was stirred, the mixture was allowed to stand for 10 minutes, followed by decantation of the upper solution, and the reaction was first washed with 100 ml of toluene at -5 ° C. After the reaction was stirred, the reaction solution was allowed to stand, and after standing up, the upper solution was decanted and washed twice with 100 ml of toluene at room temperature. The resulting catalyst system was then washed with purified hexane and then dried under mild vacuum. The amount of supported catalyst prepared was 8.2 g. Al and Si content analysis of the catalyst were carried out to calculate the amount of methylaluminoxane supported from the Al content. The measured Al content was 21.2% by weight, and the calculated amount of supported methylaluminoxane was 45.5% by weight.

[중합방법][Polymerization method]

표 2에 나타낸 조건으로, 상기의 메탈로센 담지 촉매를 이용하여 다음의 방법으로 중합을 실시하였다. Under the conditions shown in Table 2, polymerization was carried out by the following method using the metallocene supported catalyst described above.

교반기 및 가열/냉각장치가 구비된 2L의 스테인레스스틸 반응기에 1000ml의 정제된 헥산과 10ml의 1-헥센을 주입하였다. 반응기는 사용 전에 순수한 질소에 의해 충분히 세척되었다. 다음으로, 촉매독 제거제로서 트리이소부틸알루미늄(TiBA)의 1M 헥산 희석액 0.5cc를 반응기에 주입하고 교반하며 65℃로 승온 후, 교반을 중지하였다. 주촉매로서 상기 단계에서 제조된 메탈로센 담지 촉매 11mg을 글러브 박스에서 정량하여 5ml 실린지에 옮긴 후, 활성화제로 트리이소부틸알루미늄(TiBA)의 1M 헥산 희석액 1.7cc를 취했다. 활성화된 촉매 슬러리는 반응기로 옮겨져 65℃의 반응기에 주입하였다. 이어서, 반응기 온도를 80℃까지 상승시키며, 수소를 150ml 공급하고, 반응기의 전압이 300psig가 되도록 에틸렌을 공급한 다음, 1000rpm으로 교반함으로써 반응을 시작하였다. 반응이 진행되는 동안 반응기의 전압이 300psig로 일정하게 유지될 수 있도록 에틸렌을 충분히 공급하면서, 30분 동안 중합반응을 수행하였다. 30분의 중합반응 후, 에틸렌 주입을 중단하여 반응을 종결시키고, 결과 중합체를 얻었다. 얻어진 결과 중합체를 여과기로 분리하고, 충분히 건조하여 90g의 중합체를 얻었다. 1000 ml of purified hexane and 10 ml of 1-hexene were injected into a 2 L stainless steel reactor equipped with a stirrer and a heating / cooling device. The reactor was thoroughly washed with pure nitrogen before use. Next, 0.5 cc of 1 M hexane dilutions of triisobutylaluminum (TiBA) were injected into the reactor as a catalyst poison remover, and stirred, and the temperature was raised to 65 ° C, followed by stirring. As the main catalyst, 11 mg of the metallocene supported catalyst prepared in the above step was quantified in a glove box, transferred to a 5 ml syringe, and 1.7 cc of 1 M hexane dilution of triisobutylaluminum (TiBA) was taken as an activator. The activated catalyst slurry was transferred to the reactor and injected into the reactor at 65 ° C. Then, the reactor temperature was raised to 80 ° C., 150 ml of hydrogen was supplied, ethylene was fed so that the reactor voltage was 300 psig, and the reaction was started by stirring at 1000 rpm. During the reaction, the polymerization was carried out for 30 minutes while supplying enough ethylene so that the voltage of the reactor was kept constant at 300 psig. After 30 minutes of polymerization, ethylene injection was stopped to terminate the reaction to obtain a resultant polymer. The obtained polymer was separated by a filter and sufficiently dried to obtain 90 g of a polymer.

비교예Comparative example 1 One

1차 세척온도를 110℃로 한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 담지 촉매를 제조하고, 중합과정에서 촉매를 18.5mg 사용하고, 중합 반응 시간을 60분으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 중합을 실시하였다. 중합체는 205g이 얻어졌다.A supported catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that the first washing temperature was 110 ° C., except that 18.5 mg of the catalyst was used in the polymerization process and the polymerization reaction time was 60 minutes. The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1. 205 g of polymer was obtained.

실시예Example 2 2

담지 반응을 100℃에서 실시하고, 담지 반응 완료 후 1차 톨루엔 세척을 0℃ 에서 실시한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 담지 촉매를 제조하였다. The supported catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that the supported reaction was performed at 100 ° C. and the first toluene wash was performed at 0 ° C. after the supported reaction was completed.

중합과정은 촉매의 양을 24mg 사용하고 중합 시간을 30분으로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 중합체는 175g이 얻어졌다. The polymerization process was carried out in the same manner as in Example 1 except that the amount of catalyst was 24 mg and the polymerization time was 30 minutes. 175 g of polymer was obtained.

비교예Comparative example 2 2

담지 반응을 100℃에서 실시하고, 담지 반응 완료 후 1차 톨루엔 세척을 80℃에서 실시하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 담지촉매를 제조하였다. The supported catalyst was prepared in the same manner as in Example 2, except that the supported reaction was performed at 100 ° C., and the first toluene wash was performed at 80 ° C. after the supported reaction was completed.

중합과정은 촉매의 양을 26.5mg 사용하고, 중합 시간을 30분으로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하였다. 중합체는 178g이 얻어졌다. The polymerization process was carried out in the same manner as in Example 2, except that 26.5 mg of catalyst was used and the polymerization time was 30 minutes. 178 g of polymer was obtained.

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 촉매제조 조건 및 중합 조건과 함께 제조된 촉매의 분석결과 및 중합결과를 표 1과 표 2에 나타내었다.The analysis results and polymerization results of the catalysts prepared together with the catalyst preparation conditions and polymerization conditions of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Tables 1 and 2.

표 1Table 1

실시예1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 실시예 2Example 2 비교예 2Comparative Example 2 실리카(g)Silica (g) 55 55 55 55 담지반응온도(℃)Support reaction temperature (℃) 110110 110110 100100 100100 1차 세척(℃)Primary washing (℃) -5-5 110110 00 8080 수율(g)Yield (g) 8.28.2 7.47.4 6.36.3 6.26.2 알루미늄 함량(중량%)Aluminum content (% by weight) 21.221.2 19.219.2 14.514.5 14.114.1 메틸알루미녹산(중량%)Methyl aluminoxane (% by weight) 45.545.5 41.241.2 31.231.2 30.430.4

     

표 2TABLE 2

실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 실시예 2Example 2 비교예 2Comparative Example 2 메탈로센 촉매(mg)Metallocene catalyst (mg) 1111 18.518.5 2424 26.526.5 H2(cc)H 2 (cc) 150150 150150 150150 150150 에틸렌(psig)Ethylene (psig) 300300 300300 300300 300300 1-헥센(cc)1-hexene (cc) 1010 1010 1010 1010 TiBA(1M)(cc)TiBA (1M) (cc) 2.22.2 2.22.2 2.22.2 2.22.2 중합시간(분)Polymerization time (minutes) 3030 6060 3030 3030 수율(g)Yield (g) 9090 205205 175175 178178 활성(g/g/h)Activity (g / g / h) 16,36416,364 11,08111,081 14,58314,583 13,43413,434 파울링Fouling 없음none 없음none 없음none 없음none

실시예 1과 비교예 1에서와 같이 담지 온도 110℃로 동일한 경우, 메틸알루미녹산의 담지량은 1차 세척온도와 관계없이 유사하나, 활성은 1차 세척 온도가 낮은 -5℃인 실시예 1의 경우가 110℃인 비교예 1보다 높다. 실시예 2와 비교예 2에서와 같이 담지온도가 100℃인 경우,  실시예 1과 비교예 1에서와 같이 메틸알루미녹산의 담지량은 유사하나 활성은 1차 세척온도가  0℃인 실시예 2가  1차 세척온도가 80℃인 비교예 2보다 높다. As in Example 1 and Comparative Example 1, when the supporting temperature is the same as 110 ℃, the amount of methyl aluminoxane supported is similar regardless of the first washing temperature, but the activity is -5 ℃ low of the first washing temperature of Example 1 The case is higher than Comparative Example 1, which is 110 ° C. When the supporting temperature is 100 ° C. as in Example 2 and Comparative Example 2, as in Example 1 and Comparative Example 1, the loading amount of methylaluminoxane is similar, but the activity is Example 2, where the primary washing temperature is 0 ° C. The primary washing temperature is higher than Comparative Example 2, which is 80 ° C.

메틸알루미녹산 담지량이 높은 비교예 1보다 메틸알루미녹산 담지량이 적은 실시예 2는 메틸알루미녹산 담지량이 적음에도 불구하고 1차 세척온도가 낮은 실시예 2의 활성이 높음을 알 수 있다. 이는 본 발명의 효과인 1차 세척온도 저하의 효과이다.Example 2 having less methyl aluminoxane supported amount than Comparative Example 1 having high methyl aluminoxane content showed high activity of Example 2 having a low first washing temperature. This is the effect of lowering the first washing temperature which is the effect of the present invention.

Claims (5)

다음의 단계들을 포함하는, 폴리올레핀 중합용 촉매의 제조방법:A process for preparing a catalyst for polyolefin polymerization, comprising the following steps: (1) 메탈로센 촉매성분을 알킬알루미녹산 용액에 용해시키는 단계, (1) dissolving a metallocene catalyst component in an alkylaluminoxane solution, (2) 상기 (1)단계의 용액을 담체 슬러리에 첨가하고, 40~160℃에서 교반시켜 알킬알루미녹산과 메탈로센 성분을 담지시키는 단계,(2) adding the solution of step (1) to the carrier slurry, stirring at 40-160 ° C. to support the alkylaluminoxane and the metallocene component, (3) 상기 (2)단계에서의 담지 반응 후, 용액의 상등액을 따라낸 후, 얻어진 담지촉매를 -10~0℃에서 유기용매로 1차 세척한 후, 상온에서 유기용매로 2차 세척하는 단계,(3) After the supporting reaction in step (2), after decanting the supernatant of the solution, the obtained supported catalyst is first washed with an organic solvent at -10 ~ 0 ℃, and then secondly washed with an organic solvent at room temperature step, (4) 상기 (3)단계의 세척된 촉매를 건조시킨 후 촉매 분말로서 회수하는 단계.(4) 단계 drying the washed catalyst of step (3) and recovering it as a catalyst powder. 제 1항에 있어서, 상기 메탈로센 촉매 성분은 하기의 화학식(I)로 표시되는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 중합용 촉매의 제조방법:The method for preparing a catalyst for polyolefin polymerization according to claim 1, wherein the metallocene catalyst component is represented by the following general formula (I): (THI)2R"MQp (I)(THI) 2 R "MQ p (I) (여기에서, THI는 치환 또는 미치환일 수 있는 테트라히드로인데닐 유도체이고, R"은 2개의 THI 사이에 존재하는 가교이고, M은 IIIB족, IVB족, VB족 및 VIB족으로부터 선택되는 전이 금속이고, Q는 1~20개의 탄소원자를 갖는 히드로카르빌기 또는 할로겐이며, p는 M의 원자가-2이다).(Wherein THI is a tetrahydroindenyl derivative, which may be substituted or unsubstituted, R ″ is a crosslinking present between two THIs, and M is a transition metal selected from Groups IIIB, IVB, VB and VIB) Q is a hydrocarbyl group or halogen having 1 to 20 carbon atoms, and p is valence-2 of M). 제 1항에 있어서, 상기 (2)단계의 담체는 평균 입도가 10~250마이크론이고, 평균직경이 50~500Å인 미세기공을 가지고, 미세기공 부피는 0.1~10㎖/g이고, 표면적은 5~1000㎡/g인 실리카인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 중합용 촉매의 제조방법.The method of claim 1, wherein the carrier of step (2) has a micropore having an average particle size of 10 to 250 microns, an average diameter of 50 to 500 mm 3, a micro pore volume of 0.1 to 10 ml / g, and a surface area of 5 Method for producing a catalyst for polyolefin polymerization, characterized in that the silica is ~ 1000 m2 / g. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 폴리올레핀 중합용 촉매의 제조방법에 의하여 제조된 메탈로센 담지 촉매의 존재 하에서, 올레핀, 또는 올레핀과 공단량체를 중합하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 중합체 제조방법.A polyolefin polymer prepared by polymerizing an olefin or an olefin and a comonomer in the presence of a metallocene supported catalyst prepared by the process for producing a polyolefin polymerization catalyst according to any one of claims 1 to 3. Way. 제 4항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 알파-올레핀 단독 중합체, 알파-올레핀과 알파-올레핀의 공중합체, 또는 알파-올레핀과 디엔류의 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 중합체 제조방법.The method according to claim 4, wherein the polyolefin is an alpha-olefin homopolymer, a copolymer of alpha-olefin and alpha-olefin, or a copolymer of alpha-olefin and dienes.
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