KR20210153556A - Polyethylene and its chlorinated polyethylene - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 분자 구조내 고결정 영역을 최적화하여, 고속 압출시 가공성 및 사이즈 안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있는, 폴리에틸렌 및 이의 염소화 폴리에틸렌에 관한 것이다. The present invention relates to a polyethylene and a chlorinated polyethylene thereof, capable of producing a chlorinated polyethylene having excellent processability and size stability during high-speed extrusion by optimizing a high crystal region in a molecular structure.
폴리에틸렌과 클로린을 반응시켜 제조되는 염소화 폴리에틸렌은, 폴리에틸렌에 비하여 물리적 및 기계적 특성이 보다 개선되는 것으로 알려져 있으며, 특히 가혹한 외부 환경에서도 견딜 수 있기 때문에, 각종 용기, 섬유, 파이프 등 패킹 재료와 전열 재료로 사용된다. Chlorinated polyethylene, produced by reacting polyethylene with chlorine, is known to have improved physical and mechanical properties compared to polyethylene, and can withstand particularly harsh external environments, so it is used as a packing material such as various containers, fibers, pipes, and heat transfer materials. used
CPE(Chlorinated Polyethylene) 등의 염소화 폴리에틸렌은 무기물 첨가제 및 가교제와 컴파운딩을 통해 전선 및 케이블 등의 용도로 많이 사용되는데, 일반적으로 폴리에틸렌을 현탁액 상태에서 클로린과 반응시켜 제조하거나, 폴리에틸렌을 HCl 수용액에서 클로린과 반응시켜 제조할 수 있다. 이러한 CPE 컴파운드 제품의 경우, 우수한 인장강도가 요구되는데, 염소화 폴리에틸렌의 물성에 따라 컴파운드의 강도가 달라진다. 현재 많이 알려져 있는 범용 염소화 폴리에틸렌의 경우, 지글러-나타 촉매를 사용한 폴리에틸렌을 적용하기 때문에 분자량 분포가 넓어서 CPE 컴파운드 제조시 인장강도가 부족한 단점이 있다. 메탈로센 촉매를 적용 시 일반적으로 분자량 분포가 좁아 가공성이 부족할 수 있으나 우수한 염소 분포 균일성으로 CPE 경도를 낮춰 가공성을 향상시켰다.Chlorinated polyethylene such as CPE (Chlorinated Polyethylene) is widely used for wires and cables through compounding with inorganic additives and crosslinking agents. In general, it is produced by reacting polyethylene with chlorine in a suspension state, or by reacting polyethylene with chlorine in aqueous HCl solution. It can be prepared by reacting with In the case of these CPE compound products, excellent tensile strength is required, and the strength of the compound varies according to the physical properties of the chlorinated polyethylene. In the case of general-purpose chlorinated polyethylene, which is widely known at present, since polyethylene using a Ziegler-Natta catalyst is applied, the molecular weight distribution is wide, and thus, there is a disadvantage in that the tensile strength is insufficient when manufacturing the CPE compound. When a metallocene catalyst is applied, processability may be insufficient because molecular weight distribution is generally narrow, but processability is improved by lowering CPE hardness due to excellent chlorine distribution uniformity.
그러나, 얇은 전선 및 케이블 등의 제품으로 가공시에는, 고속으로 압출하는 공정을 거치기 때문에, 폴리에틸렌과 클로린을 반응시켜 고속 압출시에도 우수한 압출 가공성 및 압출 사이즈 안정성을 향상시킬 수 있도록 가공 부하를 최소화하는 방안이 지속적으로 연구되어 왔다. However, when processing products such as thin wires and cables, because they undergo a high-speed extrusion process, polyethylene and chlorine react to minimize processing load so that excellent extrusion processability and extrusion size stability can be improved even during high-speed extrusion. The method has been continuously studied.
이에 따라, 고속 압출시에도 압출 가공성 및 사이즈 안정성을 현저히 향상시키기 위해서는 염소화 폴리에틸렌에서 우수한 염소 분포 균일성이 요구되며, 이를 위하여 고결정 영역이 최적화되는 분자 구조를 가지는 폴리에틸렌을 제조할 수 있는 기술의 개발이 계속적으로 요구되고 있다.Accordingly, in order to significantly improve extrusion processability and size stability even during high-speed extrusion, excellent chlorine distribution uniformity is required in chlorinated polyethylene. This is constantly being demanded.
본 발명은 분자 구조내 고결정 영역을 최적화하여, 고속 압출시 가공성 및 사이즈 안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있는, 폴리에틸렌 및 이의 염소화 폴리에틸렌을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide polyethylene and chlorinated polyethylene thereof, capable of producing chlorinated polyethylene having excellent processability and size stability during high-speed extrusion by optimizing the high crystal region in the molecular structure.
또한, 본 발명은 상기 폴리에틸렌을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a method for producing the polyethylene.
발명의 일 구현예에 따르면, MI5(190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수)가 0.8 g/10min 내지 1.4 g/10min이고, 용융 흐름 지수(MFRR21.6/5, ASTM D 1238의 방법으로 190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정한 용융 지수를 190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수로 나눈 값)은 18 내지 22이고, 온도 상승 용출 분별(TREF) 그래프 상에서, 용리 온도 105 oC 이상에 해당하는 고결정 영역의 그래프 면적을, 전체 그래프 면적으로 나눈 백분율 값을 나타내는 고결정 영역의 비율이 10% 이하인 폴리에틸렌이 제공된다.According to one embodiment of the invention, the MI 5 ( melt index measured at 190 o C, 5 kg load) is 0.8 g/10 min to 1.4 g/10 min, and the melt flow index (MFRR 21.6/5 , method of ASTM D 1238) (The value obtained by dividing the melt index measured at 190 o C and 21.6 kg load by the melt index measured at 190 o C and 5 kg load) is 18 to 22, and on the temperature rise elution fractionation (TREF) graph, the elution temperature is 105 o A polyethylene is provided in which the ratio of the highly crystalline region showing a percentage value obtained by dividing the graph area of the high crystalline region corresponding to C or more by the total graph area is 10% or less.
또한, 본 발명은 상기 폴리에틸렌을 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing the polyethylene.
또한, 본 발명은 상기 폴리에틸렌과 클로린을 반응시켜 제조되는 염소화 폴리에틸렌을 제공한다.In addition, the present invention provides a chlorinated polyethylene prepared by reacting the polyethylene with chlorine.
본 발명에 따른 폴리에틸렌은, 분자 구조내 고결정 영역을 최적화하여, 이를 클로린과 반응시켜 고속 압출시 가공성 및 사이즈 안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있다.The polyethylene according to the present invention can produce chlorinated polyethylene having excellent processability and size stability during high-speed extrusion by optimizing the high crystal region in the molecular structure and reacting it with chlorine.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 실시예 1-1의 폴리에틸렌와, 비교예 1-1의 폴리에틸렌에 대한 온도 상승 용출 분별(TREF) 그래프를 나타낸 것이다.1 shows a temperature rise elution fractionation (TREF) graph for the polyethylene of Example 1-1 and the polyethylene of Comparative Example 1-1 according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In the present invention, terms such as first, second, etc. are used to describe various components, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the terminology used herein is used only to describe exemplary embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise", "comprising" or "have" are intended to designate the existence of an embodied feature, number, step, element, or a combination thereof, but one or more other features or It should be understood that the existence or addition of numbers, steps, elements, or combinations thereof, is not precluded in advance.
또한, 본 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.In addition, the terms "about," "substantially," and the like, to the extent used throughout this specification are used in or close to the numerical value when the manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are presented, and are used in the meaning of the present application. It is used to prevent an unscrupulous infringer from using the disclosure in which exact or absolute figures are mentioned for better understanding.
또한, 본 명세서에서 "중량부 (part by weight)"란 어떤 물질의 중량을 기준으로 나머지 물질의 중량을 비로 나타낸 상대적인 개념을 의미한다. 예를 들어, A 물질의 중량이 50 g이고, B 물질의 중량이 20 g이고, C 물질의 중량이 30 g으로 포함된 혼합물에서, A 물질 100 중량부 기준 B 물질 및 C 물질의 양은 각각 40 중량부 및 60 중량부인 것이다.In addition, in the present specification, "part by weight" means a relative concept in which the weight of the other material is expressed as a ratio based on the weight of a certain material. For example, in a mixture in which the weight of material A is 50 g, the weight of material B is 20 g, and the weight of material C is 30 g, based on 100 parts by weight of material A, the amounts of material B and material C are each 40 parts by weight and 60 parts by weight.
또한, "중량% (% by weight)" 란 전체의 중량 중 어떤 물질의 중량의 중량을 백분율로 나타낸 절대적인 개념을 의미한다. 상기 예로 든 혼합물에서, 혼합물 전체 중량 100 % 중 A 물질, B 물질, 및 C 물질의 함량은 각각 50 중량%, 20 중량%, 30 중량%인 것이다. 이 때, 각 성분 함량의 총합은 100 중량%를 초과하지 않는다.In addition, "% by weight (% by weight)" means an absolute concept in which the weight of a certain material is expressed as a percentage of the total weight. In the mixture exemplified above, the content of material A, material B, and material C in 100% of the total weight of the mixture is 50% by weight, 20% by weight, and 30% by weight, respectively. At this time, the sum of the contents of each component does not exceed 100% by weight.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention may have various changes and may have various forms, specific embodiments will be illustrated and described in detail below. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
발명의 일 구현예에 따르면, 고결정 영역이 최적화된 분자 구조를 구현하여, 고속 압출시 가공성 및 사이즈 안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있는 폴리에틸렌이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a polyethylene capable of producing chlorinated polyethylene having excellent processability and size stability during high-speed extrusion by implementing a molecular structure in which a high crystal region is optimized.
상기 폴리에틸렌은, MI5(190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수)가 0.8 g/10min 내지 1.4 g/10min이고, 용융 흐름 지수(MFRR21.6/5, ASTM D 1238의 방법으로 190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정한 용융 지수를 190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수로 나눈 값)은 18 내지 22이고, 온도 상승 용출 분별(TREF) 그래프 상에서, 용리 온도 105 oC 이상에 해당하는 고결정 영역의 그래프 면적을, 전체 그래프 면적으로 나눈 백분율 값을 나타내는 고결정 영역의 비율이 10% 이하인 것을 특징으로 한다.The polyethylene has a MI 5 ( melt index measured at 190 o C, 5 kg load) of 0.8 g/10min to 1.4 g/10min, and a melt flow index (MFRR 21.6/5 , ASTM D 1238 at 190 o C by the method of D 1238). , the melt index measured at 21.6 kg load divided by the melt index measured at 190 o C and 5 kg load) is 18 to 22, and on the temperature rise elution fractionation (TREF) graph, it corresponds to the elution temperature of 105 o C or higher It is characterized in that the ratio of the highly crystalline region representing a percentage value obtained by dividing the graph area of the highly crystalline region by the total graph area is 10% or less.
본 발명에 따른 폴리에틸렌은 분자 구조내 고결정 영역을 최적화하여 고속 압출시 가공성 및 사이즈 안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제공할 수 있다.The polyethylene according to the present invention can provide chlorinated polyethylene having excellent processability and size stability during high-speed extrusion by optimizing the high crystal region in the molecular structure.
특히, 본 발명의 폴리에틸렌은 분자 구조내 고결정 영역이 적어짐으로써, 동일한 염화조건에서 염소화 폴리에틸렌의 잔류 결정이 낮아진다. 이렇게 염소화 폴리에틸렌 잔류 결정이 낮을수록 경도가 낮고, 이를 이용한 염소화 폴리에틸렌 컴파운드 내 분산성이 우수하여 무늬점도로 나타나는 가공성 및 가소도로 나타나는 사이즈 안정성을 현저히 향상시킬 수 있다.In particular, in the polyethylene of the present invention, the high crystal region in the molecular structure is reduced, so that the residual crystallinity of the chlorinated polyethylene is lowered under the same chlorination condition. As such, the lower the residual crystals of chlorinated polyethylene, the lower the hardness, and the better dispersibility in the chlorinated polyethylene compound using the same, the processability shown in the pattern viscosity and size stability shown in the plasticity can be significantly improved.
본 발명에 따른 폴리에틸렌은, 별도의 공중합체를 포함하지 않는 에틸렌 호모 중합체일 수 있다. The polyethylene according to the present invention may be an ethylene homopolymer that does not include a separate copolymer.
상기 폴리에틸렌은, 후술되는 바와 같이 특정의 메탈로센 촉매를 최적화하여 제조함으로써, MI5(190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수) 및 용융 흐름 지수(MFRR21.6/5, ASTM D 1238의 방법으로 190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정한 용융 지수를 190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수로 나눈 값)를 최적화함과 동시에, 온도 상승 용출 분별(TREF) 그래프 상에서 고결정 영역의 비율을 최적화하여, 고속 압출시 가공성 및 사이즈 안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제공하며, CPE 컴파운드(Compound)의 인장강도 및 가소도를 향상시킬 수 있다. The polyethylene is prepared by optimizing a specific metallocene catalyst, as will be described later, so that MI 5 ( melt index measured at 190 o C, 5 kg load) and melt flow index (MFRR 21.6/5 , ASTM D 1238) method (the value obtained by optimizing the melt index measured at 190 o C and 21.6 kg load by the melt index measured at 190 o C and 5 kg load), and at the same time, By optimizing the ratio, chlorinated polyethylene with excellent processability and size stability during high-speed extrusion can be provided, and the tensile strength and plasticity of CPE compound can be improved.
상기 폴리에틸렌은, 상술한 바와 같이 ASTM D 1238의 방법으로 온도 190 oC 및 하중 5 kg의 조건 하에서 측정된 용융 지수 MI5가 약 0.8 g/10min 내지 약 1.4 g/10min이 된다. 상기 용융 지수 MI5은 MI가 낮을수록 점도가 높아져 염화를 위한 고온 슬러리 상태에서 폴리에틸렌 입자 형태 변화가 적어 우수한 열안정성을 확보하는 측면에서 약 1.4 g/10min 이하가 되어야 한다. 다만, 좀더 바람직한 범위로, 상기 용융지수 MI5는 약 1.39 g/10min 이하, 또는 약 1.38 g/10min 이하, 또는 약 1.36 g/10min 이하, 또는 약 1.35 g/10min 이하, 또는 약 1.34 g/10min 이하, 또는 약 1.32 g/10min 이하, 또는 약 1.3 g/10min 이하일 수 있다. 또한, 상기 용융 지수 MI5은 MI가 높을수록 점도가 낮아져 우수한 가공성을 확보하는 측면에서 0.8 g/10min 이상이 되어야 한다. 구체적으로, 상기 용융지수 MI5는 약 0.85 g/10min 이상, 또는 약 0.9 g/10min 이상, 또는 약 0.95 g/10min 이상, 또는 약 1.0 g/10min 이상, 또는 약 1.05 g/10min 이상, 또는 약 1.1 g/10min 이상일 수 있다. 특히, 본 발명의 폴리에틸렌은 전선 및 케이블 등의 용도로 적용시 고속 압출 공정에서도 우수한 압출 가공성 및 사이즈 안정성을 확보하며, 이와 함께 인장강도 등의 기계적 물성이 우수하게 나타날 수 있도록 하는 측면에서, 상술한 범위의 용융 지수 MI5를 갖는 것이 바람직하다. The polyethylene, as described above, has a melt index MI 5 of about 0.8 g/10min to about 1.4 g/10min, measured by the method of ASTM D 1238 at a temperature of 190 o C and a load of 5 kg. The melt index MI 5 should be about 1.4 g/10min or less in terms of securing excellent thermal stability because the lower the MI, the higher the viscosity, so the polyethylene particle shape change is small in a high-temperature slurry state for chlorination. However, in a more preferred range, the melt index MI 5 is about 1.39 g/10min or less, or about 1.38 g/10min or less, or about 1.36 g/10min or less, or about 1.35 g/10min or less, or about 1.34 g/10min or less or less, or about 1.32 g/10min or less, or about 1.3 g/10min or less. In addition, the melt index MI 5 should be 0.8 g/10min or more in terms of securing excellent processability as the viscosity decreases as the MI increases. Specifically, the melt index MI 5 is about 0.85 g/10min or more, or about 0.9 g/10min or more, or about 0.95 g/10min or more, or about 1.0 g/10min or more, or about 1.05 g/10min or more, or about 1.1 g/10 min or more. In particular, the polyethylene of the present invention secures excellent extrusion processability and size stability even in a high-speed extrusion process when applied to electric wires and cables, and at the same time enables excellent mechanical properties such as tensile strength. It is preferred to have a melt index MI 5 in the range.
또한, 상기 폴리에틸렌은, 용융 흐름 지수(MFRR21.6/5, ASTM D 1238의 방법으로 190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정한 용융 지수를 190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수로 나눈 값)가 약 18 내지 약 22이다. 구체적으로, 상기 용융 흐름 지수는 약 18 내지 약 21.5, 또는 약 18 내지 약 21, 또는 약 18.5 내지 약 21, 또는 약 19 내지 약 21, 또는 약 19 내지 약 20.5, 또는 약 19 내지 약 20일 수 있다. 상기 용융 흐름 지수는 압출 시 가공성 측면에서 약 18 이상이 되어야 하고, CPE의 MV(Mooney viscosity)를 증가시켜 우수한 기계적 물성을 확보하는 측면에서 약 22 이하가 되어야 한다. In addition, the polyethylene has a melt flow index (MFRR 21.6/5 , the melt index measured at 190 o C, 21.6 kg load by the method of ASTM D 1238 divided by the melt index measured at 190 o C, 5 kg load) is from about 18 to about 22. Specifically, the melt flow index can be from about 18 to about 21.5, or from about 18 to about 21, or from about 18.5 to about 21, or from about 19 to about 21, or from about 19 to about 20.5, or from about 19 to about 20 have. The melt flow index should be about 18 or more in terms of processability during extrusion, and should be about 22 or less in terms of securing excellent mechanical properties by increasing the Mooney viscosity (MV) of CPE.
상기 용융 흐름 지수(MFRR21.6/5)은 ASTM D 1238의 방법으로 190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정한 용융 지수를 190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수로 나눈 값이 된다. 여기서, ASTM D 1238의 방법으로 온도 190 oC 및 하중 21.6 kg의 조건 하에서 측정된 용융 지수 MI21.6가 약 20 g/10min 내지 약 30 g/10min, 또는 약 21g/10min 내지 약 28 g/10min, 또는 약 22 g/10min 내지 약 26 g/10min일 수 있다.The melt flow index (MFRR 21.6/5 ) is a value obtained by dividing the melt index measured at 190 ° C and 21.6 kg load by the method of ASTM D 1238 by the melt index measured at 190 °C, 5 kg load. Here, the melt index MI 21.6 measured by the method of ASTM D 1238 under the conditions of a temperature of 190 ° C and a load of 21.6 kg is about 20 g/10 min to about 30 g/10 min, or about 21 g/10 min to about 28 g/10 min, or from about 22 g/10 min to about 26 g/10 min.
또한, 상기 폴리에틸렌은, ASTM D 1238의 방법으로 온도 190 oC 및 하중 2.16 kg의 조건 하에서 측정된 용융 지수 MI2.16가 약 0.01 g/10min 내지 약 0.45 g/10min이 될 수 있다. 상기 용융 지수 MI2.16은 상술한 바와 같이 우수한 열안정성을 확보하는 측면에서 약 0.45 g/10min 이하가 될 수 있다. 좀더 바람직한 범위로, 상기 용융지수 MI2.16은 약 0.44 g/10min 이하, 약 0.43 g/10min 이하, 약 0.42 g/10min 이하, 약 0.41 g/10min 이하, 또는 약 0.40 g/10min 이하일 수 있다. 또한, 상기 용융 지수 MI2.16은 상술한 바와 같이 우수한 가공성을 확보하는 측면에서 0.01 g/10min 이상이 될 수 있다. 구체적으로, 상기 용융지수 MI2.16은 약 0.02 g/10min 이상, 또는 약 0.05 g/10min 이상, 또는 약 0.1 g/10min 이상, 또는 약 0.15 g/10min 이상, 또는 약 0.18 g/10min 이상, 또는 약 0.2 g/10min 이상, 또는 약 0.22 g/10min 이상, 또는 약 0.24 g/10min 이상, 또는 약 0.26 g/10min 이상, 또는 약 0.28 g/10min 이상일 수 있다. 특히, 본 발명의 폴리에틸렌은 전선 및 케이블 등의 용도로 적용시 고속 압출 공정에서도 우수한 압출 가공성 및 사이즈 안정성을 확보하며, 이와 함께 인장강도 등의 기계적 물성이 우수하게 나타날 수 있도록 하는 측면에서, 상술한 범위의 용융 지수 MI2.16를 갖는 것이 바람직하다. In addition, the polyethylene may have a melt index MI of 2.16 measured at a temperature of 190 o C and a load of 2.16 kg by the method of ASTM D 1238 of about 0.01 g/10 min to about 0.45 g/10 min. The melt index MI 2.16 may be about 0.45 g/10min or less in terms of securing excellent thermal stability as described above. In a more preferred range, the melt index MI 2.16 may be about 0.44 g/10min or less, about 0.43 g/10min or less, about 0.42 g/10min or less, about 0.41 g/10min or less, or about 0.40 g/10min or less. In addition, the melt index MI 2.16 may be 0.01 g/10min or more in terms of securing excellent processability as described above. Specifically, the melt index MI 2.16 is about 0.02 g/10min or more, or about 0.05 g/10min or more, or about 0.1 g/10min or more, or about 0.15 g/10min or more, or about 0.18 g/10min or more, or about at least 0.2 g/10min, or at least about 0.22 g/10min, or at least about 0.24 g/10min, or at least about 0.26 g/10min, or at least about 0.28 g/10min. In particular, the polyethylene of the present invention secures excellent extrusion processability and size stability even in a high-speed extrusion process when applied to electric wires and cables, and at the same time enables excellent mechanical properties such as tensile strength. It is preferred to have a melt index MI of 2.16 in the range.
한편, 본 발명의 폴리에틸렌은 상술한 바와 같이 최적화된 용융지수 MI5 및 용융 흐름 지수(MFRR21.6/5)와 함께, 온도 상승 용출 분별(TREF) 그래프 상에서 고결정 영역의 비율이 적은 것을 특징으로 한다. On the other hand, the polyethylene of the present invention is characterized in that the ratio of the high crystalline region on the temperature rise elution fractionation (TREF) graph is small with the melt index MI 5 and the melt flow index (MFRR 21.6/5) optimized as described above. .
상기 폴리에틸렌은, 온도 상승 용출 분별(TREF) 그래프 상에서 고결정 영역의 비율이 약 10% 이하 또는 약 3% 내지 약 10%로 적게 나타난다. 구체적으로, 상기 고결정 영역의 비율은 약 9.5% 이하 또는 약 3% 내지 약 9.5%, 혹은 약 9% 이하 또는 약 3.5% 내지 약 9%, 혹은 약 8.5% 이하 또는 약 4% 내지 약 8.5%, 혹은 약 8.0% 이하 또는 약 5% 내지 약 8.0%, 혹은 약 7.8% 이하 또는 약 5.5% 내지 약 7.8%일 수 있다. 구체적으로, 상기 고결정 영역의 비율이 낮을수록 염소 분자가 결정 내로 침투하기 수월하여 균일한 염화 반응이 일어난다는 측면에서 약 10% 이하가 되어야 한다. 다만, 고결정 영역의 비율이 과하게 낮을 경우 결정 배열의 변화가 쉽게 일어나며 염소화 생산성이 떨어질 수 있고 강도가 부족해질 수 있어, 이를 방지하는 측면에서 상기 고결정 영역의 비율은 약 3% 이상이 될 수 있다. The polyethylene, on the temperature rise elution fractionation (TREF) graph, the ratio of the high crystal region is about 10% or less, or about 3% to about 10% appears as small. Specifically, the proportion of the highly crystalline region is about 9.5% or less, or about 3% to about 9.5%, or about 9% or less, or about 3.5% to about 9%, or about 8.5% or less, or about 4% to about 8.5% , or about 8.0% or less, or about 5% to about 8.0%, or about 7.8% or less, or about 5.5% to about 7.8%. Specifically, the lower the ratio of the high-crystal region, the easier the chlorine molecules to penetrate into the crystal, so that it should be about 10% or less in terms of a uniform chlorination reaction. However, when the ratio of the high crystalline region is excessively low, the crystal arrangement easily occurs, the chlorination productivity may decrease, and the strength may be insufficient. have.
상기 고결정 영역의 비율은, 도 1의 일 구현예로 예시된 바와 같이, 폴리에틸렌에 대한 온도 상승 용출 분별(TREF) 그래프로부터 구할 수 있다. 먼저, 폴리에틸렌에 대한 온도 상승 용출 분별(TREF) 그래프를 얻은 후에, TREF 그래프 상에서 용리 온도 105 oC를 고결정 영역의 기준으로 하여, 상기 용리 온도 온도 105 oC 지점을 기준, 종축으로 하여 상기 용리 온도 온도 105 oC 이상의 영역을 고결정 영역이라고 한다. 이로부터, 상기 최소값 부분의 용리 온도 이상에 해당하는 고결정 영역의 그래프 면적을 측정하고, 이를 전체 그래프 면적으로 나눈 백분율 값을 고결정 영역 비율(%)로 나타낸 것이다.The ratio of the highly crystalline region may be obtained from a temperature rise elution fractionation (TREF) graph for polyethylene, as exemplified in one embodiment of FIG. 1 . First, after obtaining a temperature rising elution fractionation (TREF) graph of the polyethylene, on the basis of the elution temperature of 105 o C a high-determining region on the TREF graph, the elution to the elution temperature of temperature 105 o C point basis, with the vertical axis A region with a temperature of 105 o C or higher is called a highly crystalline region. From this, the graph area of the high crystalline region corresponding to the elution temperature or higher of the minimum value is measured, and a percentage value obtained by dividing the graph area by the total graph area is expressed as the high crystalline region ratio (%).
구체적으로, 폴리에틸렌의 온도 상승 용출 분별(TREF) 그래프는 PolymerChar사의 Agilent Technologies 7890A 기기를 통하여 얻을 수 있다. 일 예로, 20 mL의 1,2,4-트리클로로벤젠에 1.5 mg/mL의 농도로 샘플을 녹인 후, 30 oC에서 150 oC까지 40 oC/min의 속도로 온도를 올리며 용해시킨 후에, 35 oC까지 0.5 oC/min의 속도로 온도를 낮추며 재결정하고, 다시 140 oC까지 1 oC/min의 속도로 온도를 올리며 용출시키는 과정을 거쳐 그래프를 구할 수 있다. Specifically, a temperature rise elution fractionation (TREF) graph of polyethylene can be obtained through an Agilent Technologies 7890A instrument from PolymerChar. For example, after dissolving a sample at a concentration of 1.5 mg/mL in 20 mL of 1,2,4-trichlorobenzene, and then dissolving by increasing the temperature from 30 o C to 150 o C at a rate of 40 o C/min , the graph can be obtained through the process of recrystallization by lowering the temperature to 35 o C at a rate of 0.5 o C/min, and elution while raising the temperature at a rate of 1 o C/min to 140 o C again.
이렇게 얻어진 폴리에틸렌의 온도 상승 용출 분별(TREF) 그래프는, 도 1의 일 구현예로 예시된 바와 같이, X축에 용리 온도(oC)를 나타내고, Y축에 해당 온도에서의 용출양(dW/dt)을 나타낸다. 이러한 온도 상승 용출 분별(TREF) 그래프상에서 용리 온도 105 oC와 같거나 이보다 높은 온도에 해당하는 그래프가 차지하는 영역을 고결정 영역이라고 한다. 즉, 용리 온도 105 oC 지점을 종축으로 하여, 그 이상의 온도에 해당하는 그래프의 면적을 적분한 값을, 고결정 영역의 면적이라고 할 수 있다. 이러한 고결정 영역의 면적을 전체 그래프 면적으로 나눈 백분율 값이 고결정 영역의 비율이라고 할 수 있다. The temperature rise elution fractionation (TREF) graph of polyethylene thus obtained, as exemplified in one embodiment of FIG. 1 , shows the elution temperature ( o C) on the X-axis, and the amount of elution at that temperature on the Y-axis (dW/ dt). The area occupied by the graph corresponding to the temperature equal to or higher than the elution temperature of 105 o C on the temperature rise elution fractionation (TREF) graph is called a highly crystalline region. That is, the value obtained by integrating the area of the graph corresponding to the temperature higher than the elution temperature of 105 o C as the vertical axis can be referred to as the area of the highly crystalline region. A percentage value obtained by dividing the area of the highly crystalline region by the total graph area may be referred to as a ratio of the highly crystalline region.
한편, 상기 폴리에틸렌의 밀도는 약 0.955 g/cm3 내지 약 0.960 g/cm3, 또는 약 0.9565 g/cm3 내지 약 0.9595 g/cm3, 또는 약 0.956 g/cm3 내지 약 0.959 g/cm3일 수 있다. 특히, 상기 폴리에틸렌의 밀도는 약 0.955 g/cm3 이상으로, 이는 폴리에틸렌의 결정 구조의 함량이 높고 치밀하다는 것을 의미하며, 이로써 염소화 공정 중 결정 구조의 변화가 일어나기 어려운 특징을 갖는다. 다만, 상술한 폴리에틸렌의 밀도가 약 0.960 g/cm3 를 초과할 경우에는, 이러한 폴리에틸렌의 결정 구조의 함량이 너무 많아지게 되어, TREF 고결정성 영역의 면적이 증가함으로써, CPE 가공시 용융열이 높아지며 가공성이 떨어질 수 있다. 이에, 본 발명의 폴리에틸렌은 전선 및 케이블 등의 용도로 적용시 고속 압출 공정에서도 우수한 압출 가공성 및 사이즈 안정성을 확보하며, 이와 함께 인장강도 등의 기계적 물성이 우수하게 나타날 수 있도록 하는 측면에서, 상술한 범위의 밀도를 갖는 것이 바람직하다. On the other hand, the density of the polyethylene is about 0.955 g/cm 3 to about 0.960 g/cm 3 , or about 0.9565 g/cm 3 to about 0.9595 g/cm 3 , or about 0.956 g/cm 3 to about 0.959 g/cm 3 can be In particular, the density of the polyethylene is about 0.955 g/cm 3 or more, which means that the content of the crystal structure of polyethylene is high and dense, and thus it is difficult to change the crystal structure during the chlorination process. However, when the density of the above-mentioned polyethylene exceeds about 0.960 g/cm 3 , the content of the crystal structure of the polyethylene becomes too large, and the area of the TREF high crystallinity region increases, so that the heat of fusion increases during CPE processing. Machinability may decrease. Accordingly, the polyethylene of the present invention secures excellent extrusion processability and size stability even in a high-speed extrusion process when applied to electric wires and cables, and in terms of exhibiting excellent mechanical properties such as tensile strength, It is desirable to have a density in the range.
본 발명에 따른 폴리에틸렌은 분자량 분포가 약 2 내지 약 10이며, 혹은 약 4 내지 약 10, 혹은 약 5 내지 약 9, 혹은 약 6.5 내지 약 8.2, 혹은 약 7.0 내지 약 8.0, 혹은 약 7.2 내지 약 7.6일 수 있다. 특히, 본 발명의 폴리에틸렌은 상기와 같은 분자량 분포를 가지기 때문에 CPE MV가 50에서 60이면서 가공성이 우수한 제품을 얻을 수 있다.The polyethylene according to the present invention has a molecular weight distribution of from about 2 to about 10, or from about 4 to about 10, or from about 5 to about 9, or from about 6.5 to about 8.2, or from about 7.0 to about 8.0, or from about 7.2 to about 7.6 can be In particular, since the polyethylene of the present invention has the molecular weight distribution as described above, it is possible to obtain a product having a CPE MV of 50 to 60 and excellent processability.
일 예로, 상기 분자량 분포(MWD, polydispersity index)는 겔 투과 크로마토그래피(GPC, gel permeation chromatography, Water사 제조)를 이용하여 폴리에틸렌의 중량평균 분자량(Mw)과 수평균 분자량(Mn)을 측정하고, 중량평균 분자량을 수평균 분자량으로 나누어 산측할 수 있다. As an example, the molecular weight distribution (MWD, polydispersity index) is measured using a gel permeation chromatography (GPC, gel permeation chromatography, manufactured by Water) of the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of polyethylene, It can be calculated by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight.
구체적으로, 상기 폴리에틸렌의 중량평균 분자량(Mw)과 수평균 분자량(Mn)은 폴리스티렌 검정 곡선을 이용하여 측정할 수 있다. 일예로, 겔투과 크로마토그래피(GPC) 장치로는 Waters PL-GPC220 기기를 이용하고, Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300 mm 길이 칼럼을 사용할 수 있다. 이때 측정 온도는 160 oC이며, 1,2,4-트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)을 용매로서 사용할 수 있으며, 유속은 1 mL/min로 적용할 수 있다. 상기 폴리에틸렌 시료는 각각 GPC 분석 기기 (PL-GP220)을 이용하여 BHT 0.0125% 포함된 트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)에서 160 oC, 10 시간 동안 녹여 전처리하고, 10 mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 200 마이크로리터(μL)의 양으로 공급할 수 있다. 폴리스티렌 표준 시편을 이용하여 형성된 검정 곡선을 이용하여 Mw 및 Mn의 값을 유도할 수 있다. 폴리스티렌 표준 시편의 중량평균 분자량은 2000 g/mol, 10000 g/mol, 30000 g/mol, 70000 g/mol, 200000 g/mol, 700000 g/mol, 2000000 g/mol, 4000000 g/mol, 10000000 g/mol의 9종을 사용할 수 있다.Specifically, the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the polyethylene can be measured using a polystyrene calibration curve. For example, as a gel permeation chromatography (GPC) apparatus, a Waters PL-GPC220 instrument may be used, and a Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300 mm long column may be used. At this time, the measurement temperature is 160 o C, 1,2,4-trichlorobenzene can be used as a solvent, and the flow rate can be applied at 1 mL/min. Each polyethylene sample was pretreated by dissolving it in trichlorobenzene (1,2,4-Trichlorobenzene) containing 0.0125% of BHT at 160 ° C for 10 hours using a GPC analysis device (PL-GP220), and 10 mg/10 mL of It can be formulated to a concentration and then supplied in an amount of 200 microliters (μL). The values of Mw and Mn can be derived using a calibration curve formed using a polystyrene standard specimen. The weight average molecular weight of the polystyrene standard specimen is 2000 g/mol, 10000 g/mol, 30000 g/mol, 70000 g/mol, 200000 g/mol, 700000 g/mol, 2000000 g/mol, 400000 g/mol, 1000000 g Nine types of /mol can be used.
상기 폴리에틸렌은, 중량 평균 분자량이 약 110000 내지 약 250000 g/mol 일 수 있다. 바람직하게는, 상기 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량은 약 120000 g/mol 이상, 또는 약 125000 g/mol 이상, 또는 약 130000 g/mol 이상, 또는 약 1350000 g/mol 이상, 또는 약 140000 g/mol 이상, 또는 약 145000 g/mol 이상, 또는 약 147000 g/mol 이상일 수 있다. 또한, 상기 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량은 약 220000 g/mol 이하, 또는 약 200000 g/mol 이하, 또는 약 180000 g/mol 이하, 또는 약 170000 g/mol 이하, 또는 약 160000 g/mol 이하, 또는 약 155000 g/mol 이하, 또는 약 153000 g/mol 이하일 수 있다. 이는 CPE MV 50 내지 60을 얻을 수 있으면서 강도는 우수하도록 적절한 분자량을 나타낸다. The polyethylene may have a weight average molecular weight of about 110000 to about 250000 g/mol. Preferably, the weight average molecular weight of the polyethylene is at least about 120000 g/mol, or at least about 125000 g/mol, or at least about 130000 g/mol, or at least about 1350000 g/mol, or at least about 140000 g/mol; or at least about 145000 g/mol, or at least about 147000 g/mol. Further, the weight average molecular weight of the polyethylene is about 220000 g/mol or less, or about 200000 g/mol or less, or about 180000 g/mol or less, or about 170000 g/mol or less, or about 160000 g/mol or less, or about 155000 g/mol or less, or about 153000 g/mol or less. It shows an appropriate molecular weight so that CPE MV 50 to 60 can be obtained and strength is excellent.
특히, 상기 폴리에틸렌의 중량평균분자량이 너무 낮은 경우에는 염소화 공정에서 염화 생산성이 저하될 수 있어, 상기 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량은 약 110000 g/mol 이상일 수 있다. 다만, 상기 폴리에틸렌의 중량평균분자량이 너무 높은 경우에는 가공성이 저하될 수 있어, 상기 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량은 약 250000 g/mol 이하 일 수 있다. 본 발명의 폴리에틸렌은 전선 및 케이블 등의 용도로 적용시 염화생산성이 우수하며, MV, 가공성, 인장강도, Plasticity 모두 균형있는 물성을 구현하는 측면에서, 상술한 범위의 중량 평균 분자량을 갖는 것이 바람직하다. In particular, when the weight average molecular weight of the polyethylene is too low, chlorination productivity may be reduced in the chlorination process, and the weight average molecular weight of the polyethylene may be about 110000 g/mol or more. However, when the weight average molecular weight of the polyethylene is too high, processability may be reduced, and the weight average molecular weight of the polyethylene may be about 250000 g/mol or less. The polyethylene of the present invention has excellent chlorination productivity when applied to electric wires and cables, and preferably has a weight average molecular weight within the above-described range in terms of realizing balanced properties of MV, processability, tensile strength, and plasticity. .
한편, 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 바와 같은 폴리에틸렌을 제조하는 방법이 제공된다. On the other hand, according to another embodiment of the invention, there is provided a method for producing the polyethylene as described above.
본 발명에 따른 폴리에틸렌의 제조 방법은, 하기 화학식 1로 표시되는 제1 메탈로센 화합물 1종 이상; 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 제2 메탈로센 화합물 1종 이상의 존재 하에, 에틸렌을 중합하는 단계를 포함하고, 상기 제1 메탈로센 화합물 및 상기 제2 메탈로센 화합물의 중량비는 40:60 내지 45:55일 수 있다. The method for producing polyethylene according to the present invention includes at least one first metallocene compound represented by the following Chemical Formula 1; and polymerizing ethylene in the presence of at least one second metallocene compound selected from compounds represented by the following Chemical Formula 2, wherein the weight ratio of the first metallocene compound and the second metallocene compound is 40:60 to 45:55.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
R1 내지 R8 중 어느 하나 이상은 -(CH2)n-OR이고, 여기서, R은 C1-6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬이고, n은 2 내지 6의 정수이고, Any one or more of R 1 to R 8 is -(CH 2 ) n -OR, wherein R is C 1-6 straight or branched chain alkyl, n is an integer from 2 to 6,
R1 내지 R8 중 나머지는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, C7-40 아릴알킬로 이루어진 군에서 선택된 작용기이거나, 또는 서로 인접하는 2개 이상이 서로 연결되어 C1-10의 하이드로카빌기로 치환 또는 비치환된 C6-20의 지방족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고,The rest of R 1 to R 8 are the same as or different from each other and are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, C 7- 40 It is a functional group selected from the group consisting of arylalkyl, or two or more adjacent to each other are connected to each other to form a C 6-20 aliphatic or aromatic ring unsubstituted or substituted with a C 1-10 hydrocarbyl group, ,
Q1 및 Q2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C2-20 알콕시알킬, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, C7-40 아릴알킬이고;Q 1 and Q 2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 2-20 alkoxyalkyl, C 6-20 aryl, C 7-40 alkyl aryl, C 7-40 arylalkyl;
A1은 탄소(C), 실리콘(Si), 또는 게르마늄(Ge)이고;A 1 is carbon (C), silicon (Si), or germanium (Ge);
M1은 4족 전이금속이며;M 1 is a Group 4 transition metal;
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C6-20 아릴, 니트로기, 아미도기, C1-20 알킬실릴, C1-20 알콕시, 또는 C1-20 설포네이트기이고;X 1 and X 2 are the same as or different from each other, and each independently halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 6-20 aryl, nitro group, amido group, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 alkoxy, or C 1-20 sulfonate group;
m은 0 또는 1의 정수이고,m is an integer of 0 or 1,
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서,In Formula 2,
Q3 및 Q4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C2-20 알콕시알킬, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, C7-40 아릴알킬이고;Q 3 and Q 4 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 2-20 alkoxyalkyl, C 6-20 aryl, C 7-40 alkyl aryl, C 7-40 arylalkyl;
A2는 탄소(C), 실리콘(Si), 또는 게르마늄(Ge)이고;A 2 is carbon (C), silicon (Si), or germanium (Ge);
M2는 4족 전이금속이며;M 2 is a Group 4 transition metal;
X3 및 X4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C6-20 아릴, 니트로기, 아미도기, C1-20 알킬실릴, C1-20 알콕시, 또는 C1-20 설포네이트기이고;X 3 and X 4 are the same as or different from each other, and each independently halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 6-20 aryl, nitro group, amido group, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 alkoxy, or C 1-20 sulfonate group;
C1 및 C2는 중 하나는 하기 화학식 3a 또는 화학식 3b로 표시되고, C1 및 C2는 중 나머지 하나는 하기 화학식 3c, 화학식 3d, 또는 화학식 3e로 표시되며;C 1 and C 2 is one of which is represented by Formula 3a or Formula 3b, C 1 and The other one of C 2 is represented by Formula 3c, Formula 3d, or Formula 3e;
[화학식 3a][Formula 3a]
[화학식 3b][Formula 3b]
[화학식 3c] [Formula 3c]
[화학식 3d][Formula 3d]
[화학식 3e][Formula 3e]
상기 화학식 3a, 3b, 3c, 3d 및 3e에서, R9 내지 R21 및 R17' 내지 R21'은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C1-20 할로알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알킬실릴, C1-20 실릴알킬, C1-20 알콕시실릴, C1-20 알콕시, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, 또는 C7-40 아릴알킬이며, 단, R17 내지 R21 및 R17' 내지 R21' 중 하나 이상은 C1-20 할로알킬이고; In Formulas 3a, 3b, 3c, 3d and 3e, R 9 to R 21 and R 17' to R 21' are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 1-20 Haloalkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 silylalkyl, C 1-20 alkoxysilyl, C 1-20 alkoxy, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, or C 7-40 arylalkyl, provided that at least one of R 17 to R 21 and R 17′ to R 21′ is C 1-20 haloalkyl;
R22 내지 R39은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C1-20 할로알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알킬실릴, C1-20 실릴알킬, C1-20 알콕시실릴, C1-20 알콕시, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, 또는 C7-40 아릴알킬이거나, 혹은 R22 내지 R39 중 서로 인접하는 2개 이상이 서로 연결되어 C1-10의 하이드로카빌기로 치환 또는 비치환된 C6-20의 지방족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있으며;R 22 to R 39 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 1-20 haloalkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 silylalkyl, C 1-20 alkoxysilyl, C 1-20 alkoxy, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, or C 7-40 arylalkyl, or two adjacent R 22 to R 39 or more may be connected to each other to form a C 6-20 aliphatic or aromatic ring substituted or unsubstituted with a C 1-10 hydrocarbyl group;
*는 A2 및 M2와 결합하는 부위를 나타낸 것이다. * indicates a site binding to A 2 and M 2 .
본 명세서에서 특별한 제한이 없는 한 다음 용어는 하기와 같이 정의될 수 있다. Unless otherwise limited herein, the following terms may be defined as follows.
할로겐(halogen)은 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 또는 요오드(I)일 수 있다.The halogen may be fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), or iodine (I).
하이드로카빌기는 하이드로카본으로부터 수소 원자를 제거한 형태의 1가 작용기로서, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 아르알킬기, 아르알케닐기, 아르알키닐기, 알킬아릴기, 알케닐아릴기 및 알키닐아릴기 등을 포함할 수 있다. 그리고, 탄소수 1 내지 30의 하이드로카빌기는 탄소수 1 내지 20 또는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기일 수 있다. 일예로, 하이드로카빌기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬일 수 있다. 보다 구체적으로, 탄소수 1 내지 30의 하이드로카빌기는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, 사이클로헥실기 등의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬기; 또는 페닐, 비페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페난트레닐, 또는 플루오레닐 등의 아릴기일 수 있다. 또한, 메틸페닐, 에틸페닐, 메틸비페닐, 메틸나프틸 등의 알킬아릴일 수 있으며, 페닐메틸, 페닐에틸, 비페닐메틸, 나프틸메틸 등의 아릴알킬일 수도 있다. 또한, 알릴, 알릴, 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐 등의 알케닐일 수 있다.The hydrocarbyl group is a monovalent functional group in which a hydrogen atom is removed from hydrocarbon, and is an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an aralkyl group, an aralkenyl group, an aralkynyl group, an alkylaryl group, an alkenylaryl group, and an alkyl group. It may include a nylaryl group and the like. The hydrocarbyl group having 1 to 30 carbon atoms may be a hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms or 1 to 10 carbon atoms. For example, the hydrocarbyl group may be a straight chain, branched chain or cyclic alkyl group. More specifically, the hydrocarbyl group having 1 to 30 carbon atoms is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an iso-propyl group, an n-butyl group, an iso-butyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, and a n-hexyl group. straight-chain, branched-chain or cyclic alkyl groups such as a sil group, n-heptyl group, and cyclohexyl group; or an aryl group such as phenyl, biphenyl, naphthyl, anthracenyl, phenanthrenyl, or fluorenyl. In addition, it may be an alkylaryl such as methylphenyl, ethylphenyl, methylbiphenyl, or methylnaphthyl, and may be an arylalkyl such as phenylmethyl, phenylethyl, biphenylmethyl, or naphthylmethyl. In addition, it may be an alkenyl such as allyl, allyl, ethenyl, propenyl, butenyl, pentenyl.
또한, 탄소수 1 내지 20(C1-20)의 알킬은 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬일 수 있다. 구체적으로, 탄소수 1 내지 20의 알킬은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 알킬; 탄소수 1 내지 15의 직쇄 알킬; 탄소수 1 내지 5의 직쇄 알킬; 탄소수 3 내지 20의 분지쇄 또는 고리형 알킬; 탄소수 3 내지 15의 분지쇄 또는 고리형 알킬; 또는 탄소수 3 내지 10의 분지쇄 또는 고리형 알킬일 수 있다. 일예로, 상기 탄소수 1 내지 20(C1-20)의 알킬은 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, tert-부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.In addition, the alkyl having 1 to 20 carbon atoms (C 1-20 ) may be a straight chain, branched chain or cyclic alkyl. Specifically, alkyl having 1 to 20 carbon atoms is straight-chain alkyl having 1 to 20 carbon atoms; straight-chain alkyl having 1 to 15 carbon atoms; straight-chain alkyl having 1 to 5 carbon atoms; branched or cyclic alkyl having 3 to 20 carbon atoms; branched or cyclic alkyl having 3 to 15 carbon atoms; Or it may be a branched or cyclic alkyl having 3 to 10 carbon atoms. For example, the alkyl having 1 to 20 carbon atoms (C 1-20 ) is methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl , cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, and the like, but is not limited thereto.
탄소수 2 내지 20(C2-20)의 알케닐로는 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐을 포함하고, 구체적으로 알릴, 알릴, 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The alkenyl having 2 to 20 carbon atoms (C 2-20 ) includes straight-chain or branched alkenyl, and specifically includes allyl, allyl, ethenyl, propenyl, butenyl, pentenyl, and the like. but is not limited.
탄소수 1 내지 20(C1-20)의 알콕시로는 메톡시기, 에톡시, 이소프로폭시, n-부톡시, tert-부톡시, 시클로헥실옥시기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Examples of alkoxy having 1 to 20 carbon atoms (C 1-20 ) include, but are not limited to, a methoxy group, ethoxy, isopropoxy, n-butoxy, tert-butoxy, and cyclohexyloxy group. .
탄소수 2 내지 20(C2-20)의 알콕시알킬기는 상술한 알킬의 1개 이상의 수소가 알콕시로 치환된 작용기이며, 구체적으로 메톡시메틸, 메톡시에틸, 에톡시메틸, iso-프로폭시메틸, iso-프로폭시에틸, iso-프로폭시프로필, iso-프로폭시헥실, tert-부톡시메틸, tert-부톡시에틸, tert-부톡시프로필, tert-부톡시헥실 등의 알콕시알킬을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The alkoxyalkyl group having 2 to 20 (C 2-20 ) is a functional group in which one or more hydrogens of the aforementioned alkyl are substituted with alkoxy, specifically methoxymethyl, methoxyethyl, ethoxymethyl, iso-propoxymethyl, alkoxyalkyl such as iso-propoxyethyl, iso-propoxypropyl, iso-propoxyhexyl, tert-butoxymethyl, tert-butoxyethyl, tert-butoxypropyl, and tert-butoxyhexyl; The present invention is not limited thereto.
탄소수 6 내지 40(C6-40)의 아릴옥시로는 페녹시, 비페녹실, 나프톡시 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The aryloxy having 6 to 40 carbon atoms (C 6-40 ) may include, but is not limited to, phenoxy, biphenoxyl, and naphthoxy.
탄소수 7 내지 40(C7-40)의 아릴옥시알킬기는 상술한 알킬의 1개 이상의 수소가 아릴옥시로 치환된 작용기이며, 구체적으로 페녹시메틸, 페녹시에틸, 페녹시헥실 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The aryloxyalkyl group having 7 to 40 carbon atoms (C 7-40 ) is a functional group in which one or more hydrogens of the aforementioned alkyl are substituted with aryloxy, and specifically, phenoxymethyl, phenoxyethyl, phenoxyhexyl, etc. may be mentioned. , but is not limited thereto.
탄소수 1 내지 20(C1-20)의 알킬실릴 또는 탄소수 1 내지 20(C1-20)의 알콕시실릴기는 -SiH3의 1 내지 3개의 수소가 1 내지 3개의 상술한 바와 같은 알킬 또는 알콕시로 치환된 작용기이며, 구체적으로 메틸실릴, 디메틸실릴, 트라이메틸실릴, 디메틸에틸실릴, 디에틸메틸실릴기 또는 디메틸프로필실릴 등의 알킬실릴; 메톡시실릴, 디메톡시실릴, 트라이메톡시실릴 또는 디메톡시에톡시실릴 등의 알콕시실릴; 메톡시디메틸실릴, 디에톡시메틸실릴 또는 디메톡시프로필실릴 등의 알콕시알킬실릴을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Alkylsilyl having 1 to 20 (C 1-20 ) or an alkoxysilyl group having 1 to 20 (C 1-20 ) is -SiH 3 1 to 3 hydrogens are 1 to 3 alkyl or alkoxy as described above. A substituted functional group, specifically, alkylsilyl, such as methylsilyl, dimethylsilyl, trimethylsilyl, dimethylethylsilyl, diethylmethylsilyl group or dimethylpropylsilyl; alkoxysilyl such as methoxysilyl, dimethoxysilyl, trimethoxysilyl or dimethoxyethoxysilyl; alkoxyalkylsilyl such as methoxydimethylsilyl, diethoxymethylsilyl, or dimethoxypropylsilyl, but is not limited thereto.
탄소수 1 내지 20(C1-20)의 실릴알킬은 상술한 바와 같은 알킬의 1 이상의 수소가 실릴로 치환된 작용기이며, 구체적으로 -CH2-SiH3, 메틸실릴메틸 또는 디메틸에톡시실릴프로필 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Silylalkyl having 1 to 20 (C 1-20 ) is a functional group in which one or more hydrogens of alkyl as described above are substituted with silyl, specifically -CH 2 -SiH 3 , methylsilylmethyl or dimethylethoxysilylpropyl, etc. can be mentioned, but is not limited thereto.
또한, 탄소수 1 내지 20(C1-20)의 알킬렌으로는 2가 치환기라는 것을 제외하고는 상술한 알킬과 동일한 것으로, 구체적으로 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 시클로프로필렌, 시클로부틸렌, 시클로펜틸렌, 시클로헥실렌, 시클로헵틸렌, 시클로옥틸렌 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.In addition, the alkylene having 1 to 20 carbon atoms (C 1-20 ) is the same as the above-described alkyl except that it is a divalent substituent, specifically methylene, ethylene, propylene, butylene, pentylene, hexylene, hep. tylene, octylene, cyclopropylene, cyclobutylene, cyclopentylene, cyclohexylene, cycloheptylene, cyclooctylene, and the like, but is not limited thereto.
탄소수 6 내지 20(C6-20)의 아릴은 모노사이클릭, 바이사이클릭 또는 트라이사이클릭 방향족 탄화수소일 수 있다. 일예로, 상기 탄소수 6 내지 20(C6-20)의 아릴은 페닐, 비페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페난트레닐, 플루오레닐 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Aryl having 6 to 20 carbon atoms (C 6-20 ) may be a monocyclic, bicyclic or tricyclic aromatic hydrocarbon. For example, the aryl having 6 to 20 carbon atoms (C 6-20 ) may include, but is not limited to, phenyl, biphenyl, naphthyl, anthracenyl, phenanthrenyl, and fluorenyl.
탄소수 7 내지 20(C7-20)의 알킬아릴은 방향족 고리의 수소 중 하나 이상의 수소가 상술한 알킬에 의하여 치환된 치환기를 의미할 수 있다. 일예로, 상기 탄소수 7 내지 20(C7-20)의 알킬아릴은 메틸페닐, 에틸페닐, 메틸비페닐, 메틸나프틸 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다 Alkylaryl having 7 to 20 carbon atoms (C 7-20 ) may refer to a substituent in which one or more hydrogens among hydrogens of an aromatic ring are substituted by the aforementioned alkyl. For example, the alkylaryl having 7 to 20 carbon atoms (C 7-20 ) may include, but is not limited to, methylphenyl, ethylphenyl, methylbiphenyl, methylnaphthyl, and the like.
상기 탄소수 7 내지 20(C7-20)의 아릴알킬은 상술한 알킬의 1 이상의 수소가 상술한 아릴에 의하여 치환된 치환기를 의미할 수 있다. 일예로, 상기 탄소수 7 내지 20(C7-20)의 아릴알킬은 페닐메틸, 페닐에틸, 비페닐메틸, 나프틸메틸 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The arylalkyl having 7 to 20 carbon atoms (C 7-20 ) may mean a substituent in which one or more hydrogens of the aforementioned alkyl are substituted by the aforementioned aryl. For example, the arylalkyl having 7 to 20 carbon atoms (C 7-20 ) may include, but is not limited to, phenylmethyl, phenylethyl, biphenylmethyl, naphthylmethyl, and the like.
또한, 탄소수 6 내지 20(C6-20)의 아릴렌은 2가 치환기라는 것을 제외하고는 상술한 아릴과 동일한 것으로, 구체적으로 페닐렌, 비페닐렌, 나프틸렌, 안트라세닐렌, 페난트레닐렌, 플루오레닐렌 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.In addition, arylene having 6 to 20 (C 6-20 ) is the same as the above-described aryl except that it is a divalent substituent, specifically phenylene, biphenylene, naphthylene, anthracenylene, and phenanthrenylene. , fluorenylene, and the like, but are not limited thereto.
그리고, 4족 전이 금속은, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 또는 러더포듐(Rf)일 수 있으며, 구체적으로 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 또는 하프늄(Hf) 일 수 있으며, 보다 구체적으로 지르코늄(Zr), 또는 하프늄(Hf)일 수 있으며, 이에만 한정되는 것은 아니다. In addition, the Group 4 transition metal may be titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), or rutherpodium (Rf), specifically titanium (Ti), zirconium (Zr), or hafnium (Hf). may be, and more specifically, may be zirconium (Zr) or hafnium (Hf), but is not limited thereto.
또한, 13족 원소는, 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 또는 탈륨(Tl)일 수 있으며, 구체적으로 붕소(B), 또는 알루미늄(Al)일 수 있으며, 이에만 한정되는 것은 아니다. In addition, the group 13 element may be boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), or thallium (Tl), specifically, boron (B), or aluminum (Al). and is not limited thereto.
한편, 상기 제1 메탈로센 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다. Meanwhile, the first metallocene compound may be represented by any one of the following Chemical Formulas 1-1 to 1-4.
[화학식 1-1][Formula 1-1]
[화학식 1-2][Formula 1-2]
[화학식 1-3][Formula 1-3]
[화학식 1-4][Formula 1-4]
상기 화학식 1-1 내지 1-4에서, Q1, Q2, A1, M1, X1, X2, 및 R1 내지 R8은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R' 및 R''는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로, C1-10의 하이드로카빌기이다. In Formulas 1-1 to 1-4, Q 1 , Q 2 , A 1 , M 1 , X 1 , X 2 , and R 1 to R 8 are as defined in Formula 1, and R′ and R′′ are the same as or different from each other and each independently represent a C 1-10 hydrocarbyl group.
바람직하게는, 상기 제1 메탈로센 화합물은 비스-사이클로펜타디에닐 리간드를 포함하는 구조를 갖는 것이고, 좀더 바람직하게는 전이금속을 중심으로 사이클로펜티디에닐 리간드가 대칭으로 구성된 것일 수 있다. 좀더 바람직하게는, 상기 제1 메탈로센 화합물은 상기 화학식 1-1로 표시되는 것일 수 있다. Preferably, the first metallocene compound may have a structure including a bis-cyclopentadienyl ligand, and more preferably, a cyclopentidienyl ligand configured symmetrically with respect to a transition metal. More preferably, the first metallocene compound may be represented by Formula 1-1.
상기 화학식 1 및 화학식 1-1 내지 1-4에서, 상기 R1 내지 R8는 어느 하나 이상은 -(CH2)n-OR이고, 여기서, R은 C1-6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬이고, n은 2 내지 6의 정수이다. 구체적으로, 상기, R은 C1-4의 직쇄 또는 분지쇄 알킬이고, n은 4 내지 6의 정수이다. 예컨대, 상기 R1 내지 R8는 어느 하나 이상은 또는 C1-6 알콕시가 치환된 C2-6 알킬, 또는 C1-4 알콕시가 치환된 C4-6 알킬일 수 있다. In Formulas 1 and 1-1 to 1-4, any one or more of R 1 to R 8 is -(CH 2 ) n -OR, where R is C 1-6 straight-chain or branched alkyl; , n is an integer from 2 to 6. Specifically, R is C 1-4 straight or branched chain alkyl, and n is an integer of 4 to 6. For example, any one or more of R 1 to R 8 may be C 2-6 alkyl substituted with C 1-6 alkoxy, or C 4-6 alkyl substituted with C 1-4 alkoxy.
상기 화학식 1 및 화학식 1-1 내지 1-4에서, R1 내지 R8 중 나머지는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, C7-40 아릴알킬로 이루어진 군에서 선택된 작용기이거나, 또는 서로 인접하는 2개 이상이 서로 연결되어 C1-10의 하이드로카빌기로 치환 또는 비치환된 C6-20의 지방족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있다. In Formulas 1 and 1-1 to 1-4, the rest of R 1 to R 8 are the same as or different from each other and are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 6 -20 aryl, C 7-40 alkylaryl, C 7-40 a functional group selected from the group consisting of arylalkyl, or two or more adjacent to each other are connected to each other and substituted or unsubstituted with a C 1-10 hydrocarbyl group It may form a C 6-20 aliphatic or aromatic ring.
구체적으로, 상기 R1 내지 R8 중 나머지는 각각 수소, 또는 C1-20 알킬, 또는 C1-10 알킬, 또는 C1-6 알킬, 또는 C1-6 알콕시가 치환된 C2-6 알킬, 또는 C1-4 알콕시가 치환된 C4-6 알킬일 수 있다. 혹은, 상기 R1 내지 R8 중 서로 인접하는 2개 이상이 서로 연결되어 C1-3로 치환된 C6-20의 지방족 또는 방향족 고리를 형성하는 것일 수 있다. Specifically, the rest of R 1 to R 8 are each hydrogen, or C 1-20 alkyl, or C 1-10 alkyl, or C 1-6 alkyl, or C 2-6 alkyl substituted with C 1-6 alkoxy. , or C 1-4 alkoxy may be substituted C 4-6 alkyl. Alternatively, two or more adjacent to each other among R 1 to R 8 may be connected to each other to form a C 6-20 aliphatic or aromatic ring substituted with C 1-3.
바람직하게는, 상기 화학식 1 및 화학식 1-1 내지 1-4에서, 상기 R3 및 R6은 각각 C1-6 알킬, 또는 C1-6 알콕시가 치환된 C2-6 알킬이며, 단, 상기 R3 및 R6 중 적어도 하나 이상은 C1-6 알콕시가 치환된 C2-6 알킬이다. 또는, 상기 R3 및 R6은 각각 C4-6 알킬, 또는 C1-4 알콕시가 치환된 C4-6 알킬일 수 있으며, 단, 상기 R3 및 R6 중 적어도 하나 이상은 C1-4 알콕시가 치환된 C4-6 알킬이다. 일예로, 상기 R3 및 R6은 각각 n-부틸, n-펜틸, n-헥실, tert-부톡시 부틸, 또는 tert-부톡시 헥실일 수 있으며, 단, 상기 R3 및 R6 중 적어도 하나 이상은 ert-부톡시 부틸, 또는 tert-부톡시 헥실이다. 바람직하게는, 상기 R3 및 R6은 서로 동일하고, tert-부톡시 부틸, 또는 tert-부톡시 헥실일 수 있다. Preferably, in Formulas 1 and 1-1 to 1-4, R 3 and R 6 are each C 1-6 alkyl or C 2-6 alkyl substituted with C 1-6 alkoxy, provided that At least one of R 3 and R 6 is C 2-6 alkyl substituted with C 1-6 alkoxy. Or, wherein R 3 and R 6 is C 4-6 alkyl, or C 1-4 alkoxy which may be substituted with C 4-6 alkyl, with the proviso that the R 3 and R 6 at least one of each is C 1- 4 alkoxy is substituted C 4-6 alkyl. For example, R 3 and R 6 may each be n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, tert-butoxy butyl, or tert-butoxy hexyl, with the proviso that at least one of R 3 and R 6 above is ert-butoxy butyl, or tert-butoxy hexyl. Preferably, R 3 and R 6 are the same as each other, and may be tert-butoxy butyl or tert-butoxy hexyl.
그리고, 상기 화학식 1 및 화학식 1-1 내지 1-4에서, R1, R2, R4, R5, R7, 및 R8는 수소일 수 있다. And, in Formulas 1 and 1-1 to 1-4, R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 7 , and R 8 may be hydrogen.
상기 화학식 1 및 화학식 1-2, 화학식 1-4에서, Q1 및 Q2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C2-20 알콕시알킬, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, C7-40 아릴알킬이다. In Formulas 1 and 1-2, and Formula 1-4, Q 1 and Q 2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 2- 20 alkoxyalkyl, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, C 7-40 arylalkyl.
구체적으로, 상기 Q1 및 Q2는 각각 C1-12 알킬, 또는 C1-6 알킬, 또는 C1-3 알킬일 수 있다. 바람직하게는, 상기 Q1 및 Q2는 서로 동일하며, C1-3 알킬일 수 있다. 좀더 바람직하게는, 상기 Q1 및 Q2는 메틸일 수 있다. Specifically, Q 1 and Q 2 may each be C 1-12 alkyl, C 1-6 alkyl, or C 1-3 alkyl. Preferably, Q 1 and Q 2 are the same as each other, and may be C 1-3 alkyl. More preferably, Q 1 and Q 2 may be methyl.
상기 화학식 1 및 화학식 1-1 내지 1-4에서, A1은 탄소(C), 실리콘(Si), 또는 게르마늄(Ge)이다. 구체적으로, 상기 A1은 실리콘(Si)일 수 있다. In Chemical Formulas 1 and 1-1 to 1-4, A 1 is carbon (C), silicon (Si), or germanium (Ge). Specifically, A 1 may be silicon (Si).
상기 화학식 1 및 화학식 1-1 내지 1-4에서, M1은 4족 전이금속이다. 구체적으로, 상기 M1은 지르코늄(Zr) 또는 하프늄(Hf)일 수 있으며, 바람직하게는 지르코늄(Zr)일 수 있다. In Chemical Formulas 1 and 1-1 to 1-4, M 1 is a Group 4 transition metal. Specifically, M 1 may be zirconium (Zr) or hafnium (Hf), preferably zirconium (Zr).
상기 화학식 1 및 화학식 1-1 내지 1-4에서, X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C6-20 아릴, 니트로기, 아미도기, C1-20 알킬실릴, C1-20 알콕시, 또는 C1-20 설포네이트기이다. 구체적으로, 상기 X1 및 X2는 각각 할로겐일 수 있고, 각각 클로로, 또는 요오드, 또는 브롬일 수 있다. 바람직하게는, 상기 X1 및 X2는 클로로일 수 있다. In Formulas 1 and 1-1 to 1-4, X 1 and X 2 are the same as or different from each other, and each independently halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 6-20 aryl; nitro group, amido group, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 alkoxy, or C 1-20 sulfonate group. Specifically, X 1 and X 2 may each be halogen, and each may be chloro, iodine, or bromine. Preferably, the X 1 and X 2 may be chloro.
상기 화학식 1에서, m은 0 또는 1의 정수이고, 바람직하게는 m은 0이다. In Formula 1, m is 0 or an integer of 1, and preferably m is 0.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물로는 예를 들어 하기 구조식들 중 하나로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The compound represented by Formula 1 may be, for example, a compound represented by one of the following structural formulas, but is not limited thereto.
바람직하게는, 상기 제1 메탈로센 화합물은 하기 구조식들 중 하나로 표시되는 화합물일 수 있다. Preferably, the first metallocene compound may be a compound represented by one of the following structural formulas.
. .
좀더 바람직하게는, 상기 제1 메탈로센 화합물은 하기 구조식들 중 하나로 표시되는 화합물일 수 있다. More preferably, the first metallocene compound may be a compound represented by one of the following structural formulas.
. .
상기 구조식들로 표시되는 제1 메탈로센 화합물은 공지의 반응들을 응용하여 합성될 수 있으며, 보다 상세한 합성 방법은 실시예를 참고할 수 있다.The first metallocene compound represented by the above structural formulas may be synthesized by applying known reactions, and for a more detailed synthesis method, refer to Examples.
본 발명에 따른 폴리에틸렌의 제조 방법은, 상술한 바와 같은 화학식 1, 또는 화학식 1-1, 1-2, 1-3, 1-4로 표시되는 제1 메탈로센 화합물 1종 이상을, 후술되는 제2 메탈로센 화합물 1종 이상과 함께 사용함으로써, 폴리에틸렌의 용융지수 MI5 및 용융 흐름 지수(MFRR21.6/5)를 최적함과 동시에, 온도 상승 용출 분별(TREF) 분석에 따른 고결정 영역의 비율을 최적화하여 후술되는 CPE 공정에서 고속 압출시에도 우수한 압출 가공성 및 사이즈 안정성을 구현하며, 이와 동시에 높은 생산성과 함께 CPE 컴파운드(Compound)의 인장강도 및 가소도를 향상시킬 수 있다. In the method for producing polyethylene according to the present invention, at least one first metallocene compound represented by Chemical Formula 1 or Chemical Formulas 1-1, 1-2, 1-3, and 1-4 as described above, which will be described later By using it together with one or more second metallocene compounds, the melt index MI 5 and the melt flow index (MFRR 21.6/5 ) of polyethylene are optimized, and at the same time, the high crystalline region according to the temperature rise elution fractionation (TREF) analysis. By optimizing the ratio, excellent extrusion processability and size stability are realized even during high-speed extrusion in the CPE process to be described later, and at the same time, it is possible to improve the tensile strength and plasticity of the CPE compound with high productivity.
한편, 상기 제2 메탈로센 화합물은 하기 화학식 2-1로 표시되는 것일 수 있다. Meanwhile, the second metallocene compound may be represented by the following Chemical Formula 2-1.
[화학식 2-1][Formula 2-1]
상기 화학식 2-1에서, Q3, Q4, A2, M2, X3, X24, R11, 및 R17 내지 R29는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.In Formula 2-1, Q 3 , Q 4 , A 2 , M 2 , X 3 , X 24 , R 11 , and R 17 to R 29 are as defined in Formula 2 above.
상기 화학식 2 및 2-1에서, Q3 및 Q4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C2-20 알콕시알킬, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, C7-40 아릴알킬이다. 구체적으로, 상기 Q3 및 Q4는 각각 C1-12 알킬, 또는 C1-8 알킬, 또는 C1-3 알킬, 또는 C2-18 알콕시알킬, 또는 C2-14 알콕시알킬, 또는 C2-12 알콕시알킬일 수 있으며, 좀더 구체적으로, 상기 Q3 및 Q4는 각각 C1-3 알킬, 또는 C2-12 알콕시알킬일 수 있다. 바람직하게는, 상기 Q3 및 Q4는 서로 상이하고, Q3 및 Q4 중 하나는 C1-3 알킬이며, 나머지는 C2-12 알콕시알킬일 수 있다. 좀더 바람직하게는, 상기 Q3 및 Q4 중 하나는 메틸이고, 나머지는 tert-부톡시헥실일 수 있다.In Formulas 2 and 2-1, Q 3 and Q 4 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 2-20 alkoxyalkyl, C 6 -20 aryl, C 7-40 alkylaryl, C 7-40 arylalkyl. Specifically, Q 3 and Q 4 are each C 1-12 alkyl, or C 1-8 alkyl, or C 1-3 alkyl, or C 2-18 alkoxyalkyl, or C 2-14 alkoxyalkyl, or C 2 It may be -12 alkoxyalkyl, and more specifically, Q 3 and Q 4 may each be C 1-3 alkyl, or C 2-12 alkoxyalkyl. Preferably, Q 3 and Q 4 are different from each other, and one of Q 3 and Q 4 may be C 1-3 alkyl, and the other may be C 2-12 alkoxyalkyl. More preferably , one of Q 3 and Q 4 may be methyl, and the other may be tert-butoxyhexyl.
상기 화학식 2 및 2-1에서, A2는 탄소(C), 실리콘(Si), 또는 게르마늄(Ge)이다. 구체적으로, 상기 A2는 실리콘(Si)일 수 있다, In Formulas 2 and 2-1, A 2 is carbon (C), silicon (Si), or germanium (Ge). Specifically, A 2 may be silicon (Si),
상기 화학식 2 및 2-1에서, M2는 4족 전이금속이다. 구체적으로, 상기 M2는 지르코늄(Zr) 또는 하프늄(Hf)일 수 있으며, 바람직하게는 지르코늄(Zr)일 수 있다. In Formulas 2 and 2-1, M 2 is a Group 4 transition metal. Specifically, M 2 may be zirconium (Zr) or hafnium (Hf), preferably zirconium (Zr).
상기 화학식 2 및 2-1에서, X3 및 X4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C6-20 아릴, 니트로기, 아미도기, C1-20 알킬실릴, C1-20 알콕시, 또는 C1-20 설포네이트기이다. 구체적으로, 상기 X3 및 X4는 각각 할로겐일 수 있고, 각각 클로로, 또는 요오드, 또는 브롬일 수 있다. 바람직하게는, 상기 X3 및 X4는 클로로일 수 있다. In Formulas 2 and 2-1, X 3 and X 4 are the same as or different from each other, and each independently halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 6-20 aryl, nitro group, and amido group , C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 alkoxy, or C 1-20 sulfonate group. Specifically, X 3 and X 4 may each be halogen, and each may be chloro, iodine, or bromine. Preferably, X 3 and X 4 may be chloro.
상기 화학식 2에서, C1 및 C2는 중 하나는 상기 화학식 3a 또는 화학식 3b로 표시되고, C1 및 C2는 중 나머지 하나는 상기 화학식 3c, 화학식 3d, 또는 화학식 3e로 표시되며, 바람직하게는 상기 화학식 3c로 표시되는 것일 수 있다. In Formula 2, C 1 and One of C 2 is represented by Formula 3a or Formula 3b, C 1 and The other one of C 2 is represented by Formula 3c, Formula 3d, or Formula 3e, and preferably may be represented by Formula 3c.
상기 화학식 2 및 2-1에서, R9 내지 R21 및 R17' 내지 R21'은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C1-20 할로알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알킬실릴, C1-20 실릴알킬, C1-20 알콕시실릴, C1-20 알콕시, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, 또는 C7-40 아릴알킬이며, 단, R17 내지 R21 및 R17' 내지 R21' 중 하나 이상은 C1-20 할로알킬이다. In Formulas 2 and 2-1, R 9 to R 21 and R 17' to R 21' are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 1-20 haloalkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 silylalkyl, C 1-20 alkoxysilyl, C 1-20 alkoxy, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, or C 7- 40 arylalkyl, provided that at least one of R 17 to R 21 and R 17′ to R 21′ is C 1-20 haloalkyl.
구체적으로, 상기 화학식 2에서, R9 내지 R10 및 R12 내지 R16 및 R9’ 내지 R10’ 및 R12’ 내지 R16'는 수소일 수 있다. Specifically, in Formula 2, R 9 to R 10 and R 12 to R 16 and R 9′ to R 10′ and R 12′ to R 16′ may be hydrogen.
구체적으로, 상기 화학식 2 및 2-1에서, 상기 R11 및 R11'는 각각 C1-6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬일 수 있으며, 혹은 C1-3의 직쇄 또는 분지쇄 알킬일 수 있으며, 바람직하게는 메틸일 수 있다. Specifically, in Formulas 2 and 2-1, R 11 and R 11' may each be a C 1-6 straight-chain or branched chain alkyl, or C 1-3 straight-chain or branched chain alkyl, Preferably, it may be methyl.
구체적으로, 상기 화학식 2 및 2-1에서, 상기 R17 내지 R21 및 R17' 내지 R21'는 각각 수소, 또는 C1-6 할로알킬일 수 있으며, 단, R17 내지 R21 및 R17' 내지 R21' 중 하나 이상은 C1-6 할로알킬이다. 또는, 상기 R17 내지 R21 및 R17' 내지 R21'는 각각 수소, 또는 C1-3 할로알킬일 수 있으며, 단, R17 내지 R21 및 R17' 내지 R21' 중 하나 이상은 C1-3 할로알킬이다. 일예로, R17 내지 R20 또는 R17' 내지 R20'는 수소이고, R21 또는 R21'는 트리할로메틸, 바람직하게는 트리플루오르메틸이다. Specifically, in Formulas 2 and 2-1, R 17 to R 21 and R 17' to R 21' may each be hydrogen or C 1-6 haloalkyl, provided that R 17 to R 21 and R At least one of 17' to R 21' is C 1-6 haloalkyl. Alternatively, R 17 to R 21 and R 17′ to R 21′ may each be hydrogen or C 1-3 haloalkyl, provided that at least one of R 17 to R 21 and R 17′ to R 21′ is C 1-3 haloalkyl. For example, R 17 to R 20 or R 17′ to R 20′ are hydrogen, and R 21 or R 21′ is trihalomethyl, preferably trifluoromethyl.
상기 화학식 2 및 2-1에서, R22 내지 R39은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C1-20 할로알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알킬실릴, C1-20 실릴알킬, C1-20 알콕시실릴, C1-20 알콕시, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, 또는 C7-40 아릴알킬이거나, 혹은 혹은 R22 내지 R39 중 서로 인접하는 2개 이상이 서로 연결되어 C1-10의 하이드로카빌기로 치환 또는 비치환된 C6-20의 지방족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있다. In Formulas 2 and 2-1, R 22 to R 39 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 1-20 haloalkyl, C 2-20 alkenyl, C 1 -20 alkylsilyl, C 1-20 silylalkyl, C 1-20 alkoxysilyl, C 1-20 alkoxy, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, or C 7-40 arylalkyl, or R Two or more adjacent to each other of 22 to R 39 may be connected to each other to form a C 6-20 aliphatic or aromatic ring unsubstituted or substituted with a C 1-10 hydrocarbyl group.
구체적으로, 상기 R22 내지 R29은 각각 수소, 또는 C1-20 알킬, 또는 C1-10 알킬, 또는 C1-6 알킬, 또는 C1-3 알킬일 수 있다. 혹은, 상기 R22 내지 R29 중 서로 인접하는 2개 이상이 서로 연결되어 C1-3로 치환된 C6-20의 지방족 또는 방향족 고리를 형성하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 R22 내지 R29은 수소일 수 있다. Specifically, each of R 22 to R 29 may be hydrogen, or C 1-20 alkyl, or C 1-10 alkyl, or C 1-6 alkyl, or C 1-3 alkyl. Alternatively, two or more adjacent to each other among R 22 to R 29 may be connected to each other to form a C 6-20 aliphatic or aromatic ring substituted with C 1-3 . Preferably, R 22 to R 29 may be hydrogen.
상기 화학식 2 및 2-1에서,In Formulas 2 and 2-1,
구체적으로, 상기 R30 내지 R35은 각각 수소, 또는 C1-20 알킬, 또는 C1-10 알킬, 또는 C1-6 알킬, 또는 C1-3 알킬일 수 있다.Specifically, R 30 to R 35 may each be hydrogen, or C 1-20 alkyl, or C 1-10 alkyl, or C 1-6 alkyl, or C 1-3 alkyl.
상기 화학식 2 및 2-1에서,In Formulas 2 and 2-1,
구체적으로, 상기 R26 내지 R29은 각각 수소, 또는 C1-20 알킬, 또는 C1-10 알킬, 또는 C1-6 알킬, 또는 C1-3 알킬일 수 있다.Specifically, each of R 26 to R 29 may be hydrogen, or C 1-20 alkyl, or C 1-10 alkyl, or C 1-6 alkyl, or C 1-3 alkyl.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물로는 예를 들어 하기 구조식으로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The compound represented by Formula 2 may be, for example, a compound represented by the following structural formula, but is not limited thereto.
상기 구조식으로 표시되는 제2 메탈로센 화합물은 공지의 반응들을 응용하여 합성될 수 있으며, 보다 상세한 합성 방법은 실시예를 참고할 수 있다.The second metallocene compound represented by the above structural formula may be synthesized by applying known reactions, and more detailed synthesis methods may refer to Examples.
상기 메탈로센 화합물의 제조방법은 후술하는 실시예에 구체적으로 기재하였다.The method for preparing the metallocene compound was specifically described in Examples to be described later.
본 발명에서 사용되는 메탈로센 촉매는 조촉매 화합물과 함께 담체에 담지한 것일 수 있다.The metallocene catalyst used in the present invention may be supported on a carrier together with a promoter compound.
본 발명에 따른 담지 메탈로센 촉매에 있어서, 상기 메탈로센 화합물을 활성화하기 위하여 담체에 함께 담지되는 조촉매로는 13족 금속을 포함하는 유기 금속 화합물로서, 일반적인 메탈로센 촉매 하에 올레핀을 중합할 때 사용될 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.In the supported metallocene catalyst according to the present invention, the cocatalyst supported together on the support to activate the metallocene compound is an organometallic compound containing a Group 13 metal, and an olefin is polymerized under a general metallocene catalyst. It is not particularly limited as long as it can be used when doing.
상기 조촉매로는 13족 금속을 포함하는 유기 금속 화합물로서, 일반적인 메탈로센 촉매 하에 에틸렌을 중합할 때 사용될 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. The cocatalyst is not particularly limited as long as it is an organometallic compound containing a Group 13 metal, and can be used when ethylene is polymerized under a general metallocene catalyst.
구체적으로, 상기 조촉매는 하기 화학식 4 내지 6로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다:Specifically, the cocatalyst may be at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following Chemical Formulas 4 to 6:
[화학식 4][Formula 4]
-[Al(R40)-O]c--[Al(R 40 )-O] c -
상기 화학식 4에서, In Formula 4,
R40은 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 알킬 또는 C1-20 할로알킬이고, R 40 is each independently halogen, C 1-20 alkyl or C 1-20 haloalkyl,
c는 2 이상의 정수이며,c is an integer greater than or equal to 2,
[화학식 5][Formula 5]
D(R41)3 D(R 41 ) 3
상기 화학식 5에서,In Formula 5,
D는 알루미늄 또는 보론이고, D is aluminum or boron,
R41는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, C1-20 하이드로카빌 또는 할로겐으로 치환된 C1-20 하이드로카빌이고,R 41 is each independently hydrogen, halogen, C 1-20 hydrocarbyl or halogen-substituted C 1-20 hydrocarbyl;
[화학식 6][Formula 6]
[L-H]+[Q(E)4]- 또는 [L]+[Q(E)4]- [LH] + [Q(E) 4 ] - or [L] + [Q(E) 4 ] -
상기 화학식 6에서,In Formula 6,
L은 중성 또는 양이온성 루이스 염기이고, L is a neutral or cationic Lewis base,
[L-H]+는 브론스테드 산이며, [LH] + is a Bronsted acid,
Q는 Br3+ 또는 Al3+이고, Q is Br 3+ or Al 3+ ,
E는 각각 독립적으로 C6-20 아릴 또는 C1-20 알킬이고, 여기서 상기 C6-20 아릴 또는 C1-20 알킬은 비치환되거나 또는 할로겐, C1-20 알킬, C1-20 알콕시, 및 페녹시로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된다.E is each independently C 6-20 aryl or C 1-20 alkyl, wherein said C 6-20 aryl or C 1-20 alkyl is unsubstituted or halogen, C 1-20 alkyl, C 1-20 alkoxy; And it is substituted with one or more substituents selected from the group consisting of phenoxy.
상기 화학식 4로 표시되는 화합물은, 예를 들어 개질메틸알루미녹산(MMAO), 메틸알루미녹산(MAO), 에틸알루미녹산, 이소부틸알루미녹산, 부틸알루미녹산 등과 같은 알킬알루미녹산일 수 있다.The compound represented by Formula 4 may be, for example, alkylaluminoxane such as modified methylaluminoxane (MMAO), methylaluminoxane (MAO), ethylaluminoxane, isobutylaluminoxane, butylaluminoxane, and the like.
상기 화학식 5로 표시되는 알킬 금속 화합물은, 예를 들어 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리프로필알루미늄, 트리부틸알루미늄, 디메틸클로로알루미늄, 디메틸이소부틸알루미늄, 디메틸에틸알루미늄, 디에틸클로로알루미늄, 트리이소프로필알루미늄, 트리-t-부틸알루미늄, 트리씨클로펜틸알루미늄, 트리펜틸알루미늄, 트리이소펜틸알루미늄, 트리헥실알루미늄, 에틸디메틸알루미늄, 메틸디에틸알루미늄, 트리페닐알루미늄, 트리-p-톨릴알루미늄, 디메틸알루미늄메톡시드, 디메틸알루미늄에톡시드, 트리메틸보론, 트리에틸보론, 트리이소부틸보론, 트리프로필보론, 트리부틸보론 등일 수 있다.The alkyl metal compound represented by the formula (5) is, for example, trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, tripropylaluminum, tributylaluminum, dimethylchloroaluminum, dimethylisobutylaluminum, dimethylethylaluminum, diethylchloro Aluminum, triisopropylaluminum, tri-t-butylaluminum, tricyclopentylaluminum, tripentylaluminum, triisopentylaluminum, trihexylaluminum, ethyldimethylaluminum, methyldiethylaluminum, triphenylaluminum, tri-p-tolyl aluminum, dimethylaluminummethoxide, dimethylaluminumethoxide, trimethylboron, triethylboron, triisobutylboron, tripropylboron, tributylboron, and the like.
상기 화학식 6으로 표시되는 화합물은, 예를 들어 트리에틸암모니움테트라페닐보론, 트리부틸암모니움테트라페닐보론, 트리메틸암모니움테트라페닐보론, 트리프로필암모니움테트라페닐보론, 트리메틸암모니움테트라(p-톨릴)보론, 트리프로필암모니움테트라(p-톨릴)보론, 트리에틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)보론, 트리메틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)보론, 트리메틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라펜타플루오로페닐보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐 보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라펜타플루오로페닐보론, 디에틸암모니움테트라펜타플루오로페닐보론, 트리페닐포스포늄테트라페닐보론, 트리메틸포스포늄테트라페닐보론, 트리에틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리부틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리메틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리프로필암모니움테트라페닐알루미늄, 트리메틸암모니움테트라(p-톨릴)알루미늄, 트리프로필암모니움테트라(p-톨릴)알루미늄, 트리에틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)알루미늄, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)알루미늄, 트리메틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)알루미늄,트리부틸암모니움테트라펜타플루오로페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라펜타플로로페닐알루미늄, 디에틸암모니움테트라펜타플루오로페닐알루미늄, 트리페닐포스포늄테트라페닐알루미늄, 트리메틸포스포늄테트라페닐알루미늄, 트리페닐카보니움테트라페닐보론, 트리페닐카보니움테트라페닐알루미늄, 트리페닐카보니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리페닐카보니움테트라펜타플루오로페닐보론 등일 수 있다.The compound represented by the formula (6) is, for example, triethylammonium tetraphenylboron, tributylammonium tetraphenylboron, trimethylammonium tetraphenylboron, tripropylammonium tetraphenylboron, trimethylammonium tetra (p- Tolyl) boron, tripropylammonium tetra(p-tolyl) boron, triethylammonium tetra(o,p-dimethylphenyl) boron, trimethylammonium tetra(o,p-dimethylphenyl) boron, tributylammonium tetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, trimethylammonium tetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, tributylammonium tetrapentafluorophenyl boron, N,N-diethylanilinium tetraphenyl boron, N, N-diethylanilinium tetraphenylboron, N,N-diethylaniliniumtetrapentafluorophenylboron, diethylammonium tetrapentafluorophenylboron, triphenylphosphoniumtetraphenylboron, trimethylphosphoniumtetra Phenyl boron, triethyl ammonium tetraphenyl aluminum, tributyl ammonium tetraphenyl aluminum, trimethyl ammonium tetraphenyl aluminum, tripropyl ammonium tetraphenyl aluminum, trimethyl ammonium tetra (p-tolyl) aluminum, tripropyl ammonium tetra (p-tolyl)aluminum, triethylammonium tetra(o,p-dimethylphenyl)aluminum, tributylammonium tetra(p-trifluoromethylphenyl)aluminum, trimethylammonium tetra(p-trifluoromethylphenyl)aluminum , Tributylammonium tetrapentafluorophenyl aluminum, N,N-diethylanilinium tetraphenylaluminum, N,N-diethylaniliniumtetraphenylaluminum, N,N-diethylaniliniumtetrapentafluoro Rophenylaluminum, diethylammonium tetrapentafluorophenylaluminum, triphenylphosphoniumtetraphenylaluminum, trimethylphosphoniumtetraphenylaluminum, triphenylcarboniumtetraphenylboron, triphenylcarboniumtetraphenylaluminum, triphenyl Carbonium tetra(p-trifluoromethylphenyl)boron, triphenylcarboniumtetrapentafluorophenylboron, etc. may be used.
이러한 조촉매의 담지량은 담체 1 g을 기준으로 약 5 mmol 내지 약 20 mmol일 수 있다.The supported amount of the cocatalyst may be about 5 mmol to about 20 mmol based on 1 g of the carrier.
본 발명에 따른 담지 메탈로센 촉매에 있어서, 상기 담체로는 표면에 하이드록시기를 함유하는 담체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 건조되어 표면에 수분이 제거된, 반응성이 큰 하이드록시기와 실록산기를 가지고 있는 담체를 사용할 수 있다.In the supported metallocene catalyst according to the present invention, as the carrier, a carrier containing a hydroxyl group on the surface may be used, and it is preferably dried to remove moisture from the surface and has a highly reactive hydroxyl group and a siloxane group. carrier can be used.
예컨대, 고온에서 건조된 실리카, 실리카-알루미나, 및 실리카-마그네시아 등이 사용될 수 있고, 이들은 통상적으로 Na2O, K2CO3, BaSO4, 및 Mg(NO3)2 등의 산화물, 탄산염, 황산염, 및 질산염 성분을 함유할 수 있다.For example, silica dried at high temperature, silica-alumina, and silica-magnesia may be used, and these are typically oxides, carbonates, such as Na 2 O, K 2 CO 3 , BaSO 4 , and Mg(NO 3 ) 2 ; It may contain sulfate, and nitrate components.
상기 담체의 건조 온도는 약 200 oC 내지 약 800 oC가 바람직하고, 약 300 oC 내지 약 600 oC가 더욱 바람직하며, 약 300 oC 내지 400 oC가 가장 바람직하다. 상기 담체의 건조 온도가 약 200 oC 미만인 경우 수분이 너무 많아서 표면의 수분과 조촉매가 반응하게 되고, 약 800 oC를 초과하는 경우에는 담체 표면의 기공들이 합쳐지면서 표면적이 줄어들며, 또한 표면에 하이드록시기가 많이 없어지고 실록산기만 남게 되어 조촉매와의 반응자리가 감소하기 때문에 바람직하지 않다.The drying temperature of the carrier is preferably from about 200 o C to about 800 o C, more preferably from about 300 o C to about 600 o C, and most preferably from about 300 o C to 400 o C. When the drying temperature of the carrier is less than about 200 o C, there is too much moisture and the surface moisture and the cocatalyst react, and when it exceeds about 800 o C, the pores on the surface of the carrier are combined and the surface area is reduced, and also on the surface It is undesirable because many hydroxyl groups disappear and only siloxane groups remain, reducing the reaction site with the co-catalyst.
상기 담체 표면의 하이드록시기 양은 약 0.1 mmol/g 내지 약 10 mmol/g이 바람직하며, 약 0.5 mmol/g 내지 약 5 mmol/g일 때 더욱 바람직하다. 상기 담체 표면에 있는 하이드록시기의 양은 담체의 제조방법 및 조건 또는 건조 조건, 예컨대 온도, 시간, 진공 또는 스프레이 건조 등에 의해 조절할 수 있다.The amount of hydroxyl groups on the surface of the carrier is preferably about 0.1 mmol/g to about 10 mmol/g, more preferably about 0.5 mmol/g to about 5 mmol/g. The amount of hydroxyl groups on the surface of the carrier can be controlled by the method and conditions or drying conditions of the carrier, such as temperature, time, vacuum or spray drying, and the like.
상기 하이드록시기의 양이 약 0.1 mmol/g 미만이면 조촉매와의 반응자리가 적고, 약 10 mmol/g을 초과하면 담체 입자 표면에 존재하는 하이드록시기 이외에 수분에서 기인한 것일 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다.If the amount of the hydroxyl group is less than about 0.1 mmol/g, there are few reaction sites with the co-catalyst, and if it exceeds about 10 mmol/g, there is a possibility that it is due to moisture other than the hydroxyl group present on the surface of the carrier particle. Not desirable.
본 발명에 따른 담지 메탈로센 촉매에 있어서, 메탈로센 촉매에 포함되는 전체 전이금속 대 담체의 질량비는 약 1 : 10 내지 약 1 : 1000일 수 있다. 상기 질량비로 담체 및 메탈로센 화합물을 포함할 때, 최적의 형상을 나타낼 수 있다. 또한, 조촉매 화합물 대 담체의 질량비는 약 1 : 1 내지 약 1 : 100일 수 있다. In the supported metallocene catalyst according to the present invention, the mass ratio of the total transition metal to the support included in the metallocene catalyst may be from about 1:10 to about 1:1000. When the carrier and the metallocene compound are included in the above mass ratio, an optimal shape may be exhibited. Also, the mass ratio of the promoter compound to the carrier may be from about 1:1 to about 1:100.
상기 에틸렌 중합 반응은 하나의 연속식 슬러리 중합 반응기, 루프 슬러리 반응기, 기상 반응기 또는 용액 반응기를 이용하여 진행할 수 있다.The ethylene polymerization reaction may be carried out using one continuous slurry polymerization reactor, a loop slurry reactor, a gas phase reactor or a solution reactor.
특히, 본 발명에 따른 폴리에틸렌은, 상기 화학식 1로 표시되는 제1 메탈로센 화합물 1종 이상; 및 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 제2 메탈로센 화합물 1종 이상의 존재 하에, 에틸렌을 호모 중합하여 제조할 수 있다. In particular, the polyethylene according to the present invention may include at least one first metallocene compound represented by Chemical Formula 1; And it can be prepared by homopolymerizing ethylene in the presence of at least one second metallocene compound selected from the compounds represented by Formula 3 above.
상기 제1 메탈로센 화합물 및 상기 제2 메탈로센 화합물의 중량비는, 일 예로 약 40:60 내지 약 45:55이 되어야 한다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 메탈로센 화합물의 중량비는, 약 41:59 내지 약 44:56, 또는 약 42:58 내지 약 43:57일 수 있다. 상기 촉매 전구체의 중량비는, 분자 구조내 고결정 영역을 최적화하여 전선이나 케이블 제조하는 공정에서 고속으로 압출시에도 압출 가공성이 높은 뿐만 아니라 사이즈 안정이 우수한 염소화 폴리에틸렌 및 CPE 컴파운드를 제조할 수 있도록, 분자 구조내 고결정 영역을 최적화하는 측면에서 상술한 바와 같은 중량비가 되어야 한다. 구체적으로, 상기 중량비는, 폴리에틸렌의 고결정 영역의 비율이 10% 이하이면서, 용융 지수 MI5가 0.8 g/10min 내지 1.4 g/10min일 때, MFRR(21.6/5)이 18 이상으로 확보하는 측면에서 약 40:60 이상이 될 수 있으며, MFRR(21.6/5)이 22 이하로 최적화되는 측면에서 약 45:55 이하가 될 수 있다. The weight ratio of the first metallocene compound and the second metallocene compound should be, for example, about 40:60 to about 45:55. Specifically, the weight ratio of the first and second metallocene compounds may be from about 41:59 to about 44:56, or from about 42:58 to about 43:57. The weight ratio of the catalyst precursor optimizes the high crystalline region in the molecular structure so that chlorinated polyethylene and CPE compounds with excellent size stability as well as high extrusion processability can be produced even during high-speed extrusion in the process of manufacturing wires or cables. The weight ratio should be as described above in terms of optimizing the highly crystalline region in the structure. Specifically, the weight ratio is, the ratio of the high crystal region of polyethylene is 10% or less, and when the melt index MI 5 is 0.8 g/10min to 1.4 g/10min, MFRR (21.6/5) is 18 or more. It can be about 40:60 or more, and it can be about 45:55 or less in terms of MFRR (21.6/5) being optimized to 22 or less.
또한, 본 발명에서 상기 폴리에틸렌은, 상술한 바와 같은 메탈로센 촉매 하에서, 수소 기체를 투입하면서 제조될 수 있다. 이때, 수소 기체는 약 100 ppm 내지 약 150 ppm, 또는 약 110 ppm 내지 약 140 ppm, 또는 약 115 ppm 내지 약 135 ppm, 또는 약 120 ppm 내지 약 130 ppm의 함량으로 투입할 수 있다. 상기 수소 기체의 투입량은, 중합 후 얻어진 폴리에틸렌이 용융지수 MI5 및 용융 흐름 지수를 동시에 최적 범위로 나타내며 분자내 고결정 영역을 최소화하는 측면에서 상술한 바와 같은 범위로 유지될 수 있다. 특히, 상기 폴리에틸렌이 동일한 염화 조건에서 CPE의 잔류 결정을 적게 하여 경도를 낮추며, CPE 컴파운드내에서 우수한 분산성으로 가공성(comp’d MV) 및 사이즈 안정성(가소도)이 향상시키는 측면에서 바람직하게는 상기 수소 기체를 약 115 ppm 이상 또는 약 120 ppm 이상으로 투입할 수 있다. In addition, in the present invention, the polyethylene may be prepared while introducing hydrogen gas under the metallocene catalyst as described above. At this time, the hydrogen gas may be introduced in an amount of about 100 ppm to about 150 ppm, or about 110 ppm to about 140 ppm, or about 115 ppm to about 135 ppm, or about 120 ppm to about 130 ppm. The input amount of hydrogen gas may be maintained in the range as described above in terms of minimizing the intramolecular high crystal region while the polyethylene obtained after polymerization exhibits the melt index MI 5 and the melt flow index in the optimal range at the same time. In particular, the polyethylene lowers the hardness by reducing the residual crystals of CPE under the same chlorination condition, and it is preferable in terms of improving processability (comp'd MV) and size stability (plasticity) with excellent dispersibility in the CPE compound The hydrogen gas may be introduced in an amount of about 115 ppm or more or about 120 ppm or more.
한편, 수소 기체를 150 ppm 초과하여 투입할 경우 중합 반응 용매, 예컨대, 헥산(hexane) 내 왁스(wax) 함량이 많아져 염화 반응 시 입자가 뭉치는 현상이 발생하는 문제가 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 중합 공정에서 왁스(Wax) 함량이 20% 이하로 낮게 유지하도록 하며, 상기 수소 투입량을 조절할 수 있다. 상기 왁스 함량은 중합 생성물을 원심 분리 장치를 이용하여 분리한 후, 남은 헥산(Hexane) 용매를 100 mL 샘플링하여 2 시간 세틀링(settling)하여 왁스(wax)가 차지하는 부피 비로 측정할 수 있다.On the other hand, when hydrogen gas is added in excess of 150 ppm, the content of wax in the polymerization reaction solvent, for example, hexane increases, so that a problem in which particles agglomerate during the chlorination reaction may occur. In addition, in the polymerization process of the present invention, the wax content is maintained as low as 20% or less, and the amount of hydrogen input can be adjusted. The wax content can be measured as a volume ratio occupied by wax by separating the polymerization product by using a centrifugal separation device, sampling 100 mL of the remaining hexane solvent and settling for 2 hours.
그리고, 상기 중합 온도는 약 25 oC 내지 약 500 oC, 바람직하게는 약 25 oC 내지 약 200 oC, 좀더 바람직하게는 약 50 oC 내지 약 150 oC 일 수 있다. 또한, 중합 압력은 약 1 kgf/cm2 내지 약 100 kgf/cm2, 바람직하게는 약 1 kgf/cm2 내지 약 50 kgf/cm2, 좀더 바람직하게는 약 5 kgf/cm2 내지 약 30 kgf/cm2일 수 있다.And, the polymerization temperature may be about 25 o C to about 500 o C, preferably about 25 o C to about 200 o C, more preferably about 50 o C to about 150 o C. Further, the polymerization pressure is about 1 kgf/cm 2 to about 100 kgf/cm 2 , preferably about 1 kgf/cm 2 to about 50 kgf/cm 2 , more preferably about 5 kgf/cm 2 to about 30 kgf It can be /cm 2 .
상기 담지 메탈로센 촉매는 탄소수 5 내지 12의 지방족 탄화수소 용매, 예를 들면 펜탄, 헥산, 헵탄, 노난, 데칸, 및 이들의 이성질체와 톨루엔, 벤젠과 같은 방향족 탄화수소 용매, 디클로로메탄, 클로로벤젠과 같은 염소원자로 치환된 탄화수소 용매 등에 용해하거나 희석하여 주입할 수 있다. 여기에 사용되는 용매는 소량의 알킬 알루미늄 처리함으로써 촉매 독으로 작용하는 소량의 물 또는 공기 등을 제거하여 사용하는 것이 바람직하며, 조촉매를 더 사용하여 실시하는 것도 가능하다.The supported metallocene catalyst is an aliphatic hydrocarbon solvent having 5 to 12 carbon atoms, for example, pentane, hexane, heptane, nonane, decane, and isomers thereof, and aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and benzene, such as dichloromethane and chlorobenzene. It can be injected by dissolving or diluting in a hydrocarbon solvent substituted with a chlorine atom. The solvent used here is preferably used by treating a small amount of alkyl aluminum to remove a small amount of water or air that acts as a catalyst poison, and it is also possible to further use a cocatalyst.
한편, 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 바와 같은 폴리에틸렌을 이용한 염소화 폴리에틸렌(CPE)가 제공된다. On the other hand, according to another embodiment of the invention, there is provided a chlorinated polyethylene (CPE) using the polyethylene as described above.
본 발명에 따른 염소화 폴리에틸렌은, 상술한 담지 메탈로센 촉매의 존재 하에서 에틸렌을 중합한 다음, 이를 클로린과 반응시켜 제조할 수 있다. The chlorinated polyethylene according to the present invention may be prepared by polymerizing ethylene in the presence of the above-described supported metallocene catalyst and then reacting it with chlorine.
상기 클로린과의 반응은, 상기 제조한 폴리에틸렌을 물, 유화제 및 분산제로 분산시킨 후, 촉매와 클로린을 투입하여 반응시킬 수 있다. In the reaction with chlorine, after dispersing the prepared polyethylene with water, an emulsifier and a dispersant, a catalyst and chlorine may be added to react.
상기 유화제로는 폴리에테르 또는 폴리알킬렌옥사이드를 사용할 수 있다. 상기 분산제로는 중합체 염 또는 유기산 중합체 염을 사용할 수 있으며, 상기 유기산으로는 메타크릴산 또는 아크릴산을 사용할 수 있다. Polyether or polyalkylene oxide may be used as the emulsifier. A polymer salt or an organic acid polymer salt may be used as the dispersant, and methacrylic acid or acrylic acid may be used as the organic acid.
상기 촉매는 당업계에 사용되는 염소화 촉매를 사용할 수 있으며, 일례로 벤조일 퍼옥사이드를 사용할 수 있다. 상기 클로린은 단독으로도 사용할 수 있으나, 비활성 가스와 혼합하여 사용할 수 있다.The catalyst may use a chlorination catalyst used in the art, for example, benzoyl peroxide may be used. The chlorine may be used alone, but may be mixed with an inert gas.
상기 염소화 반응은 약 60 oC 내지 약 150 oC, 또는 약 70 oC 내지 약 145 oC, 또는 약 80 oC 내지 약 140 oC에서 수행하는 것이 바람직하며, 반응시간은 약 10 분 내지 약 10 시간, 또는 약 1 시간 내지 약 9 시간, 또는 약 2 시간 내지 약 8 시간이 바람직하다. The chlorination reaction is preferably carried out at about 60 o C to about 150 o C, or about 70 o C to about 145 o C, or about 80 o C to about 140 o C, and the reaction time is about 10 minutes to about 10 hours, or from about 1 hour to about 9 hours, or from about 2 hours to about 8 hours are preferred.
상기 반응으로 제조되는 염소화 폴리에틸렌은, 중화 공정, 세정 공정 및/또는 건조 공정을 추가로 적용할 수 있으며, 이에 따라 분말 상의 형태로 수득할 수 있다. The chlorinated polyethylene prepared by the above reaction may be additionally subjected to a neutralization process, a washing process, and/or a drying process, and thus may be obtained in the form of a powder.
한편, 본 발명에 따른 염소화 폴리에틸렌은, 상술한 바와 같이 폴리에틸렌의 용융지수 MI5와 용융 흐름 지수 MFRR21.6/5 및 이와 함께 분자 구조내 고결정 영역까지를 모두 최적화하여 특정의 무늬 점도와 함께 낮은 경도 및 용융열을 가짐으로써, 전선 및 케이블 등의 용도로 적용하기 위한 CPE 컴파운드 가공시 MV, 가공성, 인장강도, Plasticity와 함께 염화 공정에서 염화 생산성을 모두 우수한 정도로 향상시킬 수 있다. On the other hand, as described above, the chlorinated polyethylene according to the present invention optimizes both the melt index MI5 and the melt flow index MFRR 21.6/5 of polyethylene and the high crystalline region in the molecular structure together with a specific pattern viscosity and low hardness and By having heat of fusion, it is possible to improve all of the chlorination productivity in the chlorination process with MV, processability, tensile strength, and plasticity to an excellent degree when processing CPE compounds for applications such as wires and cables.
특히, 상기 염소화 폴리에틸렌은, 폴리에틸렌이 좁은 분자량 분포를 가짐으로 인해 염소화 폴리에틸렌 내의 염소 분포 균일성이 우수하게 나타나며, 예컨대 슬러리(물 혹은 HCl 수용액) 상태로 약 60 oC 내지 약 150 oC 조건 하에서 클로린을 반응시켜 제조한 후에, 121 oC 조건 하에서 측정한 무늬 점도(MV, Mooney viscosity)가 약 50 이상부터 약 60 이하까지이다. 구체적으로, 상기 염소화 폴리에틸렌의 무늬 점도(MV, Mooney viscosity)는 약 50.5 이상, 또는 약 51 이상, 또는 약 51.5 이상, 또는 약 52 이상이면서, 약 59 이하까지, 또는 약 58 이하까지, 또는 약 57 이하까지, 또는 약 56 이하까지, 또는 약 55 이하까지, 또는 약 54 이하까지일 수 있다. 특히, 상기 염소화 폴리에틸렌은 얇은 전선용으로 주로 사용될 수 있으며, 고속으로 압출시 사이즈 안정성을 확보하는 측면에서 상술한 무늬 점도 범위를 나타낼 수 있다. 또한, 상기 염소화 폴리에틸렌의 무늬 점도가 너무 높은 경우에는 후술되는 바와 같이 무기물 첨가제 및 가교제와 컴파운딩을 통해 전선 및 케이블 등의 용도의 CPE 컴파운드(Compound) 가공 시, 표면이 매끄럽지 못하고 거칠고, 광택이 떨어져 외관상 좋지 못한 문제가 나타날 수도 있다. In particular, the chlorinated polyethylene exhibits excellent uniformity of chlorine distribution in chlorinated polyethylene because polyethylene has a narrow molecular weight distribution, for example, in a slurry (water or HCl aqueous solution) state of about 60 o C to about 150 o C. After preparing by reacting , the MV (Mooney viscosity) measured under the condition of 121 o C is from about 50 or more to about 60 or less. Specifically, the Mooney viscosity (MV) of the chlorinated polyethylene is about 50.5 or more, or about 51 or more, or about 51.5 or more, or about 52 or more, and up to about 59 or less, or about 58 or less, or about 57 up to, or up to about 56, or up to about 55, or up to about 54 or less. In particular, the chlorinated polyethylene may be mainly used for thin wires, and may exhibit the above-described pattern viscosity range in terms of securing size stability during high-speed extrusion. In addition, when the pattern viscosity of the chlorinated polyethylene is too high, as will be described later, when processing CPE compounds for electric wires and cables through compounding with inorganic additives and crosslinking agents, the surface is not smooth and rough, and the gloss is poor Bad appearance problems may appear.
또한, 상기 염소화 폴리에틸렌은, ASTM D 412의 방법으로 측정한 인장강도(Tensile strength)가 약 12 MPa 이상 또는 약 12 MPa 내지 약 30 MPa, 혹은 약 12.5 MPa 이상 또는 약 12.3 MPa 내지 약 20 MPa, 혹은 약 12.5 MPa 이상 또는 약 12.5 MPa 내지 약 15 MPa일 수 있다. 상기 염소화 폴리에틸렌은, ASTM D 412의 방법으로 측정한 인장신도(Tensile elongation)가 약 500% 이상 또는 약 500% 내지 약 2000%, 혹은 약 700% 이상 또는 약 700% 내지 약 1500%, 혹은 약 900% 이상 또는 약 900% 내지 약 1200%일 수 있다. In addition, the chlorinated polyethylene, the tensile strength (Tensile strength) measured by the method of ASTM D 412 is about 12 MPa or more, or about 12 MPa to about 30 MPa, or about 12.5 MPa or more, or about 12.3 MPa to about 20 MPa, or at least about 12.5 MPa or from about 12.5 MPa to about 15 MPa. The chlorinated polyethylene has a tensile elongation measured by the method of ASTM D 412 of about 500% or more, or about 500% to about 2000%, or about 700% or more, or about 700% to about 1500%, or about 900 % or more, or from about 900% to about 1200%.
구체적으로, 상기 무늬 점도(MV, Mooney viscosity) 및 인장강도, 인장신도는, 폴리에틸렌 약 500 kg 내지 약 600 kg을 슬러리(물 혹은 HCl 수용액) 상태로 약 75 oC 내지 약 85 oC에서부터 약 120 oC 내지 약 140 oC의 최종 온도까지 약 15 oC/hr 내지 약 18.5 oC/hr 속도로 승온한 후에, 약 120 oC 내지 약 140 oC의 최종 온도에서 약 2 시간 내지 약 5 시간 동안 기체상의 클로린으로 염소화 반응을 수행하여 얻어진 염소화 폴리에틸렌에 대해 측정한 값일 수 있다. 이 때, 상기 염소화 반응은 승온과 동시에 반응기 내 압력을 약 0.2 MPa 내지 약 0.4 MPa으로 유지하면서 기체상의 클로린을 주입하며, 상기 클로린의 총투입량은 약 650 kg 내지 약 750 kg이 되도록 하여 수행할 수 있다. Specifically, the pattern viscosity (MV, Mooney viscosity), tensile strength, and tensile elongation are from about 75 o C to about 85 o C in a slurry (water or HCl aqueous solution) state of about 500 kg to about 600 kg of polyethylene. o C to a final temperature of about 140 o C, after heating at a rate of about 15 o C/hr to about 18.5 o C/hr, at a final temperature of about 120 o C to about 140 o C for about 2 hours to about 5 hours It may be a value measured for chlorinated polyethylene obtained by performing a chlorination reaction with chlorine in gas phase. At this time, the chlorination reaction is performed by injecting gaseous chlorine while maintaining the pressure in the reactor at about 0.2 MPa to about 0.4 MPa at the same time as the temperature rises, and the total amount of chlorine input is about 650 kg to about 750 kg. have.
또한, 상기 염소화 폴리에틸렌은, GB/T53에 따른 Shore A의 방법으로 측정한 경도가 약 50 이하 또는 약 40 이상에서 약 50 이하이거나, 혹은 약 49 이하 또는 약 40 내지 약 49, 혹은 약 48 이하 또는 약 40 내지 약 48, 혹은 약 47 이하 또는 약 41 내지 약 47, 혹은 약 46 이하 또는 약 42 내지 약 46, 또는 약 44 내지 약 46, 또는 약 44 내지 약 46일 수 있다. 특히, 본 발명의 폴리에틸렌은 고결정 영역이 최적화되는 분자 구조를 가지므로, 염소화 폴리에틸렌의 경도를 낮춰 가공성을 향상시킬 수 있다. In addition, the chlorinated polyethylene has a hardness measured by the method of Shore A according to GB/T53 of about 50 or less, or about 40 or more to about 50 or less, or about 49 or less, or about 40 to about 49, or about 48 or less, or from about 40 to about 48, or from about 47 or less, or from about 41 to about 47, or from about 46 or less, or from about 42 to about 46, or from about 44 to about 46, or from about 44 to about 46. In particular, since the polyethylene of the present invention has a molecular structure in which a high crystal region is optimized, it is possible to improve processability by lowering the hardness of the chlorinated polyethylene.
구체적으로, 상기 경도는 무늬 점도(MV, Mooney viscosity) 측정시와 동일한 염소화 반응을 수행하여 얻은 염소화 폴리에틸렌으로 측정한 값일 수 있다. 일예로, 염소화 폴리에틸렌을 롤 밀(Roll mill)로 135 ℃에서 5분 동안 처리한 후 프레스(press) 140 ℃에서 6 mm 두께로 시트(sheet)로 제작한 후에, 이를 이용하여 측정한 값일 수 있다. Specifically, the hardness may be a value measured with chlorinated polyethylene obtained by performing the same chlorination reaction as when measuring Mooney viscosity (MV). For example, after processing chlorinated polyethylene at 135 ° C. for 5 minutes with a roll mill and manufacturing a sheet with a thickness of 6 mm at 140 ° C., it may be a value measured using this. .
또한, 상기 염소화 폴리에틸렌은, 용융열(heat of fusion)이 1.5 J/g 이하 또는 약 0.1 J/g 내지 약 1.5 J/g이거나, 혹은 약 1.2 J/g 이하 또는 약 0.2 J/g 내지 약 1.2 J/g, 혹은 약 1.0 J/g 이하 또는 약 0.3 J/g 내지 약 1.0 J/g, 혹은 약 0.9 J/g 이하 또는 약 0.4 J/g 내지 약 0.9 J/g, 혹은 약 0.8 J/g 이하 또는 약 0.4 J/g 내지 약 0.8 J/g, 또는 약 0.7 J/g 내지 약 0.8 J/g일 수 있다. 특히, 상기 염소화 폴리에틸렌의 용융열(heat of fusion)은 잔류 결정(DSC 1st heating, 30℃~150℃ peak) 정도를 나타낸 것으로, 염소화 폴리에틸렌의 잔류 결정이 낮을수록 경도가 낮으며, CPE 컴파운드 내에서 분산성이 우수하여 가공성(comp’d MV) 및 사이즈 안정성(가소도)을 향상시킬 수 있다. In addition, the chlorinated polyethylene has a heat of fusion of 1.5 J/g or less, or about 0.1 J/g to about 1.5 J/g, or about 1.2 J/g or less, or about 0.2 J/g to about 1.2 J/g, or about 1.0 J/g or less, or about 0.3 J/g to about 1.0 J/g, or about 0.9 J/g or less, or about 0.4 J/g to about 0.9 J/g, or about 0.8 J/g or less or from about 0.4 J/g to about 0.8 J/g, or from about 0.7 J/g to about 0.8 J/g. In particular, the heat of fusion of the chlorinated polyethylene indicates the degree of residual crystals (DSC 1st heating, 30°C to 150°C peak), and the lower the residual crystals of the chlorinated polyethylene, the lower the hardness, and in the CPE compound Because of its excellent dispersibility, processability (comp'd MV) and size stability (plasticity) can be improved.
구체적으로, 상기 용융열(heat of fusion)은 무늬 점도(MV, Mooney viscosity) 측정시와 동일한 염소화 반응을 수행하여 얻은 염소화 폴리에틸렌으로 측정한 값일 수 있다. 또한, 상기 용융열(heat of fusion)은 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimeter, DSC, 장치명: DSC 2920, 제조사: TA instrument)를 이용하여 측정할 수 있다. 일예로, DSC를 -70 ℃에서 150 ℃로 분당 10 ℃ 속도로 승온하면서 생성되는 Heat flow 변화 데이터를 얻는다. 이 때 TA instrument 사의 TA Universal Analysis 프로그램을 통해 30 ℃ 내지 150 ℃ 사이에서 나타나는 피크의 integrate하여 용융열(heat of fusion) 값을 얻을 수 있다.Specifically, the heat of fusion may be a value measured with chlorinated polyethylene obtained by performing the same chlorination reaction as when measuring Mooney viscosity (MV). In addition, the heat of fusion may be measured using a Differential Scanning Calorimeter (DSC, device name: DSC 2920, manufacturer: TA instrument). As an example, heat flow change data generated while heating the DSC from -70 ℃ to 150 ℃ at a rate of 10 ℃ per minute is obtained. At this time, it is possible to obtain a heat of fusion value by integrating the peak appearing between 30 ℃ and 150 ℃ through the TA Universal Analysis program of TA instrument.
상기 염소화 폴리에틸렌의 무늬 점도(MV, Mooney viscosity) 및 경도, 용융열(heat of fusion) 등을 측정하는 방법은 후술되는 시험예 2에 기재된 바와 같으며, 구체적인 측정 방법은 생략한다.A method of measuring the MV, Mooney viscosity, hardness, heat of fusion, etc. of the chlorinated polyethylene is the same as described in Test Example 2, which will be described later, and a detailed measurement method is omitted.
상기 염소화 폴리에틸렌은 일례로 염소 함량이 약 20 중량% 내지 약 50 중량%, 약 31 중량% 내지 약 45 중량%, 혹은 약 35 중량% 내지 약 40 중량%일 수 있다. 여기서, 상기 염소화 폴리에틸렌의 염소 함량은 연소 이온크로마토그래피(Combustion IC, Ion Chromatography) 분석법을 이용하여 측정할 수 있다. 일예로, 상기 연소 이온크로마토그래피 분석법은 IonPac AS18 (4 x 250 mm) 컬럼이 장착된 연소 IC (ICS-5000/AQF-2100H) 장치를 사용하여, 내부 장치 온도(Inlet temperature) 900 oC, 외부 장치 온도(Outlet temperature) 1000 oC의 연소 온도에서 용리액(Eluent)로서 KOH (30.5 mM)를 사용하여 1 mL/min의 유량 조건 하에서 측정할 수 있다. 이외에 상기 염소 함량을 측정하는 장치 조건 및 측정 조건은 후술되는 시험예 2에 기재된 바와 같으며, 구체적인 설명은 생략한다.The chlorinated polyethylene may have, for example, a chlorine content of about 20 wt% to about 50 wt%, about 31 wt% to about 45 wt%, or about 35 wt% to about 40 wt%. Here, the chlorine content of the chlorinated polyethylene may be measured using a combustion ion chromatography (Combustion IC, Ion Chromatography) analysis method. As an example, the combustion ion chromatography analysis method uses a combustion IC (ICS-5000/AQF-2100H) device equipped with an IonPac AS18 (4 x 250 mm) column, the internal device temperature (Inlet temperature) 900 o C, the external Device temperature (Outlet temperature) It can be measured under a flow rate of 1 mL/min using KOH (30.5 mM) as an eluent at a combustion temperature of 1000 o C. In addition, the apparatus conditions and measurement conditions for measuring the chlorine content are the same as those described in Test Example 2 to be described later, and a detailed description thereof will be omitted.
구체적으로, 본 발명에 따른 염소화 폴리에틸렌은, 염소 함량이 35 중량% 내지 40 중량%인 조건 하에서 상술한 바와 같은 무늬 점도(MV, Mooney viscosity)가 약 65 내지 약 80이며, 인장강도(Tensile strength)가 약 12.5 MPa 이상 또는 약 12.5 MPa 내지 약 15 MPa이며, 인장신도(Tensile elongation)가 약 900% 이상 또는 약 900% 내지 약 1200%일 수 있다. Specifically, the chlorinated polyethylene according to the present invention has a Mooney viscosity (MV) of about 65 to about 80 as described above under the condition that the chlorine content is 35 wt% to 40 wt%, and has a tensile strength (Tensile strength) is about 12.5 MPa or more, or about 12.5 MPa to about 15 MPa, and the tensile elongation may be about 900% or more or about 900% to about 1200%.
상기 염소화 폴리에틸렌은 일례로 랜덤 염소화 폴리에틸렌일 수 있다.The chlorinated polyethylene may be, for example, random chlorinated polyethylene.
본 발명에 따라 제조된 염소화 폴리에틸렌은, 내화학성, 내후성, 난연성, 가공성 등이 우수하여 전선 및 케이블 등으로 많이 사용된다.The chlorinated polyethylene prepared according to the present invention is excellent in chemical resistance, weather resistance, flame retardancy, workability, etc., and thus is widely used for electric wires and cables.
한편, 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 바와 같은 염소화 폴리에틸렌을 포함하는 염소화 폴리에틸렌(CPE) 컴파운드가 제공된다. On the other hand, according to another embodiment of the invention, there is provided a chlorinated polyethylene (CPE) compound comprising the chlorinated polyethylene as described above.
특히, 본 발명의 염소화 폴리에틸렌(CPE) 컴파운드는 폴리에틸렌의 엉킴 분자량(Me) 범위와 용융 흐름 지수(MFRR21.6/5)를 모두 최적화하고 좁은 분자량 분포로 높은 가교도를 구현함으로써, 고속 압출시에도 가공성 저하를 최소화하면서도 매우 우수한 기계적 물성을 나타내는 특징을 갖는다. In particular, the chlorinated polyethylene (CPE) compound of the present invention optimizes both the polyethylene tangle molecular weight (Me) range and the melt flow index (MFRR 21.6/5 ) and realizes a high degree of crosslinking with a narrow molecular weight distribution, thereby reducing processability even during high-speed extrusion It has the characteristics of exhibiting very good mechanical properties while minimizing the
상기 염소화 폴리에틸렌(CPE) 컴파운드는 전선 및 케이블 용도로 주로 사용되며, 가공성 및 성형품의 표면 상태 및 광택, 가교 컴파운드 인장강도가 우수한 특징을 갖는다. The chlorinated polyethylene (CPE) compound is mainly used for electric wires and cables, and has excellent processability, surface condition and gloss of molded products, and tensile strength of the cross-linked compound.
상기 염소화 폴리에틸렌(CPE) 컴파운드는, 상술한 바와 같은 방법으로 제조된 염소화 폴리에틸렌 약 1 중량% 내지 약 80 중량%, 약 10 중량% 내지 약 70 중량%, 약 20 중량% 내지 약 60 중량%를 포함하여 이루어질 수 있다.The chlorinated polyethylene (CPE) compound comprises about 1 wt% to about 80 wt%, about 10 wt% to about 70 wt%, about 20 wt% to about 60 wt% of the chlorinated polyethylene prepared by the method as described above can be done by
일 예로, 상기 염소화 폴리에틸렌(CPE) 컴파운드는 염소화 폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, 탈크(Talc), 카본 블랙(carbon black) 등의 무기물 첨가제 100 중량부 내지 280 중량부 및 가교제 1 중량부 내지 40 중량부를 포함하는 것일 수 있다. For example, the chlorinated polyethylene (CPE) compound is 100 parts by weight to 280 parts by weight of inorganic additives such as talc and carbon black, and 1 part by weight to 40 parts by weight of a crosslinking agent, based on 100 parts by weight of chlorinated polyethylene. may include.
구체적인 일예로, 상기 염소화 폴리에틸렌(CPE) 컴파운드는 염소화 폴리에틸렌 25 중량% 내지 50 중량%와, 탈크(Talc), 카본 블랙(carbon black) 등의 무기물 첨가제 50 중량% 내지 70 중량%, 가교제 0.5 중량% 내지 10 중량%를 포함하는 것일 수 있다. As a specific example, the chlorinated polyethylene (CPE) compound includes 25% to 50% by weight of chlorinated polyethylene, 50% to 70% by weight of inorganic additives such as talc and carbon black, and 0.5% by weight of a crosslinking agent to 10% by weight.
상기 염소화 폴리에틸렌(CPE) 컴파운드는 일례로, 무기물 첨가제 (예를 들어, Talc, Carbon black 등), 가소제, 가교제 조성으로 CPE 컴파운드를 제조하여 140 oC 내지 200 oC 조건에서 가교 시킨 후, 100 oC 조건 하에서 무늬 점도계(Mooney viscometer)로 측정한 무늬 점도(MV, Mooney viscosity)가 약 30 이상 내지 약 48 까지이다. 구체적으로, 상상기 염소화 폴리에틸렌(CPE) 컴파운드의 무늬 점도(MV, Mooney viscosity)는 약 32 이상, 또는 약 34 이상, 또는 약 33 이상, 또는 약 37 이상, 또는 약 37.5 이상, 또는 약 38 이상, 또는 약 38.5 이상이면서, 약 45 이하, 또는 약 46 이하, 또는 약 45 이하, 또는 약 43 이하, 또는 약 41.5 이하, 또는 약 40 이하, 또는 약 39.5 이하, 또는 약 39.2 이하일 수 있다. 또한, 상기 염소화 폴리에틸렌(CPE) 컴파운드는, ASTM D 412의 방법으로 측정한 인장강도(Tensile strength)가 약 9.2 이상 또는 약 9.2 MPa 내지 약 30 MPa, 혹은 약 9.4 MPa 이상 또는 약 9.4 MPa 내지 약 20 MPa, 혹은 약 9.5 MPa 이상 또는 약 9.5 MPa 내지 약 15 MPa, 또는 약 9.5 MPa 내지 약 12 MPa, 또는 약 9.5 MPa 내지 약 10 MPa일 수 있다. 상기 염소화 폴리에틸렌(CPE) 컴파운드는, ASTM D 412의 방법으로 측정한 인장신도(Tensile elongation)가 약 500% 이상 또는 약 500% 내지 약 1000%, 혹은 약 505% 이상 또는 약 505% 내지 약 800%, 혹은 약 510% 이상 또는 약 510% 내지 약 600%, 혹은 약 515% 이상 또는 약 515% 내지 약 550%, 혹은 약 520% 이상 또는 약 520% 내지 약 530%일 수 있다. The chlorinated polyethylene (CPE) compound is, for example, an inorganic additive (eg, Talc, Carbon black, etc.), a plasticizer, and a CPE compound with a crosslinking agent composition, crosslinked at 140 o C to 200 o C conditions, and then 100 o Mooney viscosity (MV) measured with a Mooney viscometer under C condition is from about 30 or more to about 48. Specifically, the imaginary chlorinated polyethylene (CPE) compound has a Mooney viscosity (MV) of at least about 32, or at least about 34, or at least about 33, or at least about 37, or at least about 37.5, or at least about 38; or about 38.5 or more, and about 45 or less, or about 46 or less, or about 45 or less, or about 43 or less, or about 41.5 or less, or about 40 or less, or about 39.5 or less, or about 39.2 or less. In addition, the chlorinated polyethylene (CPE) compound has a tensile strength measured by the method of ASTM D 412 of about 9.2 or more, or about 9.2 MPa to about 30 MPa, or about 9.4 MPa or more, or about 9.4 MPa to about 20 MPa, or at least about 9.5 MPa, or from about 9.5 MPa to about 15 MPa, or from about 9.5 MPa to about 12 MPa, or from about 9.5 MPa to about 10 MPa. The chlorinated polyethylene (CPE) compound has a tensile elongation measured by the method of ASTM D 412 of about 500% or more, or about 500% to about 1000%, or about 505% or more, or about 505% to about 800% , or about 510% or more, or about 510% to about 600%, or about 515% or more, or about 515% to about 550%, or about 520% or more, or about 520% to about 530%.
또한, 상기 염소화 폴리에틸렌(CPE) 컴파운드는, ASTM D 926에 의거한 방법으로 측정한 가소도(Plasticity, %)가 약 42% 이상 또는 약 42% 내지 약 65%, 혹은 약 43% 이상 또는 약 43% 내지 약 60%, 혹은 약 44% 이상 또는 약 44% 내지 약 55%, 또는 약 44% 내지 약 45.2%, 또는 약 44% 내지 약 44.6%일 수 있다. 상기 가소도는 외력에 의해 형태가 변한 물체가 외력이 없어져도 원래의 형태로 돌아오지 않는 성질로서, 이러한 가소성이 높을수록 가공성 및 size 안정성 향상된다. 상기 염소화 폴리에틸렌(CPE) 컴파운드는, 케이블 전선용으로 가공시 우수한 압출 가공을 확보하면서 우수한 압출 사이즈 안정성을 구현하는 측면에서 가소도가 42% 이상이 될 수 있다. In addition, the chlorinated polyethylene (CPE) compound has a plasticity (Plasticity, %) of about 42% or more, or about 42% to about 65%, or about 43% or more, or about 43, measured by a method based on ASTM D 926 % to about 60%, or at least about 44%, or from about 44% to about 55%, or from about 44% to about 45.2%, or from about 44% to about 44.6%. The plasticity is a property that an object whose shape has been changed by an external force does not return to its original shape even when the external force is removed. The higher the plasticity, the better the workability and size stability. The chlorinated polyethylene (CPE) compound may have a plasticity of 42% or more in terms of realizing excellent extrusion size stability while ensuring excellent extrusion processing when processing for cable wires.
구체적으로, 상기 염소화 폴리에틸렌(CPE) 컴파운드의 가소도는 70 oC, 5 kg 하중 조건에서 측정할 수 있다. Specifically, the plasticity of the chlorinated polyethylene (CPE) compound may be measured at 70 o C and a load of 5 kg.
일예로, 상기 염소화 폴리에틸렌(CPE) 컴파운드의 가소도는, 높이 10 mm 및 직경 16 mm의 CPE 컴파운드(compound) 시편을 사용하여(시편의 높이 h0) 70 oC, 5 kg 하중 조건에서 측정하고, 3 분 동안 70 ℃ 프리히팅(preheating) 및 로드(Load) 5 kg 하중을 가하여 변형된 시편의 높이(h1)를 측정한 후에, 하중 제거하고 상온에서 3 분 경과한 후 회복된 시편 높이(h2)를 측정하여, 하기 계산식 1에 따라 CPE 컴파운드(compound)의 가소도(Plasticity, %)를 산측한다. As an example, the plasticity of the chlorinated polyethylene (CPE) compound is measured using a CPE compound specimen having a height of 10 mm and a diameter of 16 mm (height h 0 of the specimen) 70 o C, 5 kg load condition, and , after measuring the height (h 1 ) of the deformed specimen by preheating at 70 ° C for 3 minutes and applying a load of 5 kg, the height of the specimen recovered after 3 minutes at room temperature after removing the load ( h 2 ) is measured, and the degree of plasticity (Plasticity, %) of the CPE compound is calculated according to Equation 1 below.
[계산식 1][Formula 1]
P = (h0-h2) / (h0+h1)P = (h 0 -h 2 ) / (h 0 +h 1 )
상기 계산식 1에서, In the above formula 1,
P는 CPE 컴파운드(compound)의 가소도(Plasticity, %)를 나타낸 것이고,P represents the plasticity (Plasticity, %) of the CPE compound,
h0는 가소도 측정시 변형전 시편의 높이(mm)를 나타낸 것이고, h 0 represents the height (mm) of the specimen before deformation when measuring the plasticity,
h1은 3 분 동안 70 ℃ 프리히팅(preheating) 및 로드(Load) 5kg 하중을 가하여 변형된 시편의 높이(mm)를 측정한 값이고, h 1 is a value obtained by measuring the height (mm) of the deformed specimen by applying a load of 5 kg and preheating at 70 ° C for 3 minutes,
h2는 하중 제거한 후에 상온에서 3 분 경과한 후 측정한 시편의 높이(mm)를 나타낸 것이다. h 2 represents the height (mm) of the specimen measured after 3 minutes at room temperature after the load was removed.
또한, 본 발명에 따른 염소화 폴리에틸렌으로 성형품을 제조하는 방법은, 당업계의 통상적인 방법을 적용할 수 있다. 일례로, 상기 염소화 폴리에틸렌을 롤-밀 컴파운딩하고 이를 압출 가공하여 성형품을 제조할 수 있다. In addition, the method for manufacturing a molded article from chlorinated polyethylene according to the present invention can be applied to a conventional method in the art. For example, the chlorinated polyethylene may be roll-mill compounded and extruded to manufacture a molded article.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are presented to help the understanding of the present invention. However, the following examples are only provided for easier understanding of the present invention, and thus the content of the present invention is not limited thereto.
<실시예><Example>
[촉매 전구체의 제조][Preparation of catalyst precursor]
합성예 1: 제1 메탈로센 화합물 제조Synthesis Example 1: Preparation of the first metallocene compound
6-클로로헥사놀을 사용하여 문헌(Tetrahedron Lett. 2951(1988))에 기재된 방법으로 t-butyl-O-(CH2)6-Cl을 제조하고, 여기에 시클로펜타디에닐나트륨(NaCp)를 반응시켜 t-butyl-O-(CH2)6-C5H5를 얻었다(수율 60%, b.p. 80 oC/0.1 mmHg). Using 6-chlorohexanol, t-butyl-O-(CH 2 ) 6 -Cl was prepared by the method described in the literature (Tetrahedron Lett. 2951 (1988)), and cyclopentadienyl sodium (NaCp) was added thereto. By reaction, t-butyl-O-(CH 2 ) 6 -C 5 H 5 was obtained (yield 60%, bp 80 o C/0.1 mmHg).
또한, -78 oC에서 t-butyl-O-(CH2)6-C5H5를 테트라히드로퓨란(THF)에 녹이고 n-부틸리튬(n-BuLi)을 천천히 가한 후, 실온으로 승온시킨 후, 8 시간 동안 반응시켰다. 상기 용액을 다시 -78 oC에서 ZrCl4(THF)2 (170 g, 4.50 mmol)/THF(30 mL)의 서스펜젼 용액에 상기 합성된 리튬염 용액을 천천히 가하고 실온에서 6 시간 동안 더 반응시켰다. 모든 휘발성 물질을 진공 건조하여 제거하고, 얻어진 오일성 액체 물질에 헥산을 가하여 필터하였다. 필터 용액을 진공 건조한 후, 헥산을 가하여 저온(-20 oC)에서 침전물을 유도하였다. 얻어진 침전물을 저온에서 걸러내어 흰색 고체 형태의 [t-butyl-O-(CH2)6-C5H4]2ZrCl2]을 얻었다(수율 92%).In addition, t-butyl-O-(CH 2 ) 6 -C 5 H 5 was dissolved in tetrahydrofuran (THF) at -78 o C, n-butyllithium (n-BuLi) was slowly added thereto, and the temperature was raised to room temperature. Then, the reaction was carried out for 8 hours. The solution was again slowly added to a suspension solution of ZrCl 4 (THF) 2 (170 g, 4.50 mmol)/THF (30 mL) at -78 o C, and the resulting lithium salt solution was further reacted at room temperature for 6 hours. made it All volatiles were removed by vacuum drying, and hexane was added to the obtained oily liquid material and filtered. After vacuum drying the filter solution, hexane was added to induce a precipitate at low temperature (-20 o C). The obtained precipitate was filtered at low temperature to obtain [t-butyl-O-(CH 2 ) 6 -C 5 H 4 ] 2 ZrCl 2 ] in the form of a white solid (yield 92%).
1H-NMR (300 MHz, CDCl3): 6.28 (t, J=2.6 Hz, 2H), 6.19 (t, J=2.6 Hz, 2H), 3.31 (t, 6.6 Hz, 2H), 2.62 (t, J=8 Hz), 1.7 - 1.3 (m, 8H), 1.17 (s, 9H) 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): 6.28 (t, J=2.6 Hz, 2H), 6.19 (t, J=2.6 Hz, 2H), 3.31 (t, 6.6 Hz, 2H), 2.62 (t, J=8 Hz), 1.7 - 1.3 (m, 8H), 1.17 (s, 9H)
13C-NMR (CDCl3): 135.09, 116.66, 112.28, 72.42, 61.52, 30.66, 30.31, 30.14, 29.18, 27.58, 26.00 13 C-NMR (CDCl 3 ): 135.09, 116.66, 112.28, 72.42, 61.52, 30.66, 30.31, 30.14, 29.18, 27.58, 26.00
합성예 2: 제2 메탈로센 화합물 제조Synthesis Example 2: Preparation of the second metallocene compound
2-1 리간드 화합물의 제조2-1 Preparation of Ligand Compounds
8-methyl-5-(2-(trifluoromethyl)benzyl)-5,10-dihydroindeno[1,2-b]indole 2.9 g(7.4 mmol)을 100 mL의 Hexane과 2 mL(16.8 mmol)의 MTBE (methyl tertialry butyl ether)에 녹여 2.5 M n-부틸리튬(n-BuLi) Hexane 용액 3.2 mL(8.1 mmol)을 dryice/acetone bath에서 적가하여 상온에서 밤새 교반하였다. 다른 250 mL 슐랭크 플라스크(schlenk flask)에 (6-tert-butoxyhexyl)dichloro(methyl)silane 2 g(7.4 mmol)를 hexane 50 mL에 녹인 후, dryice/acetone bath에서 적가하여 8-methyl-5-(2-(trifluoromethyl)benzyl)-5,10-dihydroindeno[1,2-b]indole의 리튬화 슬러리(lithiated slurry)를 캐뉼라(cannula)를 통해 dropwise 첨가하였다. 주입이 끝나 혼합물은 상온으로 천천히 올린 후 상온에서 밤새 교반하였다. 이와 동시에 fluorene 1.2 g(7.4 mmol) 또한 THF 100 mL에 녹여 2.5 M n-BuLi hexane solution 3.2 mL(8.1 mmol)를 dryice/acetone bath에서 적가하여 상온에서 밤새 교반하였다. 8-methyl-5-(2-(trifluoromethyl)benzyl)-5,10-dihydroindeno[1,2-b]indole 2.9 g (7.4 mmol) was mixed with 100 mL of Hexane and 2 mL (16.8 mmol) of MTBE (methyl tertialry butyl ether), 3.2 mL (8.1 mmol) of a 2.5 M n-butyllithium (n-BuLi) hexane solution was added dropwise in a dryice/acetone bath, followed by stirring at room temperature overnight. In another 250 mL Schlenk flask, 2 g (7.4 mmol) of (6-tert-butoxyhexyl)dichloro(methyl)silane was dissolved in 50 mL of hexane, and then added dropwise in a dryice/acetone bath to 8-methyl-5- A lithiated slurry of (2-(trifluoromethyl)benzyl)-5,10-dihydroindeno[1,2-b]indole was added dropwise through a cannula. After the injection was completed, the mixture was slowly raised to room temperature and stirred at room temperature overnight. At the same time, 1.2 g (7.4 mmol) of fluorene was also dissolved in 100 mL of THF, and 3.2 mL (8.1 mmol) of a 2.5 M n-BuLi hexane solution was added dropwise in a dryice/acetone bath, followed by stirring at room temperature overnight.
8-methyl-5-(2-(trifluoromethyl)benzyl)-5,10-dihydroindeno[1,2-b]indole과 (6-(tert-butoxy)hexyl)dichloro(methyl)silane과의 반응 용액(Si 용액)을 NMR 샘플링하여 반응 완료를 확인하였다. Reaction solution of 8-methyl-5-(2-(trifluoromethyl)benzyl)-5,10-dihydroindeno[1,2-b]indole and (6-(tert-butoxy)hexyl)dichloro(methyl)silane (Si solution) was subjected to NMR sampling to confirm reaction completion.
1H NMR (500 MHz, CDCl3): 7.74-6.49 (11H, m), 5.87 (2H, s), 4.05 (1H, d), 3.32 (2H, m), 3.49 (3H, s), 1.50-1.25(8H, m), 1.15 (9H, s), 0.50 (2H, m), 0.17 (3H, d) 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): 7.74-6.49 (11H, m), 5.87 (2H, s), 4.05 (1H, d), 3.32 (2H, m), 3.49 (3H, s), 1.50- 1.25 (8H, m), 1.15 (9H, s), 0.50 (2H, m), 0.17 (3H, d)
앞서 합성 확인한 후, 상기 Si 용액에 fluorene의 lithiated solution을 dryice/acetone bath에서 천천히 적가하여 상온에서 밤새 교반하였다. 반응 후 ether/water로 추출(extraction)하여 유기층의 잔류수분을 MgSO4로 제거 후, 진공 감압 조건에서 용매를 제거하여 오일상의 리간드 화합물 5.5 g(7.4 mmol)을 얻었으며, 1H-NMR에서 확인할 수 있었다. After confirming the synthesis, a lithiated solution of fluorene was slowly added dropwise to the Si solution in a dryice/acetone bath and stirred at room temperature overnight. After the reaction, extraction was performed with ether/water to remove residual moisture in the organic layer with MgSO 4 , and then the solvent was removed under vacuum and reduced pressure to obtain 5.5 g (7.4 mmol) of the ligand compound as an oil, which can be confirmed by 1 H-NMR. could
1H NMR (500 MHz, CDCl3): 7.89-6.53 (19H, m), 5.82 (2H, s), 4.26 (1H, d), 4.14-4.10 (1H, m), 3.19 (3H, s), 2.40 (3H, m), 1.35-1.21 (6H, m), 1.14 (9H, s), 0.97-0.9 (4H, m), -0.34 (3H, t). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): 7.89-6.53 (19H, m), 5.82 (2H, s), 4.26 (1H, d), 4.14-4.10 (1H, m), 3.19 (3H, s), 2.40 (3H, m), 1.35-1.21 (6H, m), 1.14 (9H, s), 0.97-0.9 (4H, m), -0.34 (3H, t).
2-2 메탈로센 화합물의 제조2-2 Preparation of metallocene compound
상기 2-1에서 합성한 리간드 화합물 5.4 g (Mw 742.00 g/mol, 7.4 mmol)을 톨루엔 80 mL, MTBE 3 mL(25.2 mmol)에 녹여 2.5 M n-BuLi hexane solution 7.1 mL(17.8 mmol)를 dryice/acetone bath에서 적가하여 상온에서 밤새 교반하였다. ZrCl4(THF)2 3.0 g(8.0 mmol)를 톨루엔 80 mL를 넣어 슬러리로 준비하였다. ZrCl4(THF)2의 80 mL 톨루엔 슬러리를 dry ice/acetone bath에서 리간드-Li 용액을 transfer하여 상온에서 밤새 교반하였다. 5.4 g (Mw 742.00 g/mol, 7.4 mmol) of the ligand compound synthesized in 2-1 above was dissolved in 80 mL of toluene and 3 mL (25.2 mmol) of MTBE, and 7.1 mL (17.8 mmol) of a 2.5 M n-BuLi hexane solution was dried on ice. It was added dropwise in /acetone bath and stirred at room temperature overnight. ZrCl 4 (THF) 2 3.0 g (8.0 mmol) was added to 80 mL of toluene to prepare a slurry. ZrCl 4 (THF) 2 80 mL of toluene slurry was transferred to a ligand-Li solution in a dry ice/acetone bath and stirred at room temperature overnight.
반응 혼합물을 필터하여 LiCl을 제거한 뒤, 여과액(filtrate)의 톨루엔을 진공 건조하여 제거한 후 헥산 100 mL을 넣고 1 시간 동안 sonication하였다. 이를 필터하여 여과된 고체(filtered solid)인 자주색의 메탈로센 화합물 3.5 g(수율 52 mol%)을 얻었다. The reaction mixture was filtered to remove LiCl, and then toluene of the filtrate was removed by vacuum drying, and then 100 mL of hexane was added thereto, followed by sonication for 1 hour. This was filtered to obtain 3.5 g (yield 52 mol%) of a purple metallocene compound as a filtered solid.
1H NMR (500 MHz, CDCl3): 7.90-6.69 (9H, m), 5.67 (2H, s), 3.37 (2H, m), 2.56 (3H, s), 2.13-1.51 (11H, m), 1.17 (9H, s). 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): 7.90-6.69 (9H, m), 5.67 (2H, s), 3.37 (2H, m), 2.56 (3H, s), 2.13-1.51 (11H, m), 1.17 (9H, s).
합성예 3: 제2 메탈로센 화합물 제조Synthesis Example 3: Preparation of the second metallocene compound
상온에서 50 g의 Mg(s)를 10 L 반응기에 간한 후, THF 300 mL를 가하였다. I2 0.5 g을 가한 후, 반응기의 온도를 50 oC로 유지하였다. 반응기 온도가 안정화된 후 250 g의 6-t-부톡시헥실클로라이드를 피딩 펌프를 이용하여 5 mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. 6-t-부톡시헥실클로라이드를 가함에 따라 반응기 온도가 4 oC 내지 5 oC 상승하는 것을 관찰하였다. 계속하여 6-t-부톡시헥실클로라이드를 가하면서 12 시간 동안 교반하여 검은색의 반응 용액을 얻었다. 생성된 검은색의 용액을 2 mL 취한 뒤, 물을 가하여 유기층을 얻어 1H-NMR을 통하여 6-t-부톡시헥산임을 확인하였으며, 이로부터 그리냐드 반응인 잘 진행되었음을 확인하였다. 이로부터, 6-t-부톡시헥실 마그네슘 클로라이드(6-t-butoxyhexyl magnesium chloride)를 합성하였다. After transferring 50 g of Mg(s) to a 10 L reactor at room temperature, 300 mL of THF was added. After adding 0.5 g of I 2 , the temperature of the reactor was maintained at 50 o C. After the reactor temperature was stabilized, 250 g of 6-t-butoxyhexyl chloride was added to the reactor at a rate of 5 mL/min using a feeding pump. As 6-t-butoxyhexyl chloride was added, it was observed that the reactor temperature increased from 4 o C to 5 o C. Subsequently, 6-t-butoxyhexyl chloride was added and stirred for 12 hours to obtain a black reaction solution. After taking 2 mL of the resulting black solution, water was added to obtain an organic layer, and it was confirmed that it was 6-t-butoxyhexane through 1 H-NMR, from which it was confirmed that the Grignard reaction proceeded well. From this, 6-t-butoxyhexyl magnesium chloride was synthesized.
MeSiCl3 500 g과 1 L의 THF를 반응기에 가한 후 반응기 온도를 -20 oC까지 냉각하였다. 앞서 합성한 6-t-부톡시헥실 마그네슘 클로라이드 중 560 g을 피딩 펌프를 이용하여 5 mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. 그리냐드 시약의 피딩이 끝난 후 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12 시간 동안 교반하여, 흰색의 MgCl2 염이 생성되는 것을 확인하였다. 헥산 4 L를 가하여 랩도리(labdori)를 통하여 염을 제거하여 필터 dydddor을 얻었다. 얻은 필터 용액을 반응기에 가한 후 70 oC에서 헥산을 제거하여 엷은 노란색의 액체를 얻었다. 얻은 액체를 1H-NMR을 통하여 메틸(6-t-부톡시헥실)디클로로실란 [methyl(6-t-butoxyhexyl)dichlorosilane]임을 확인하였다. After 500 g of MeSiCl 3 and 1 L of THF were added to the reactor, the temperature of the reactor was cooled to -20 o C. 560 g of the previously synthesized 6-t-butoxyhexyl magnesium chloride was added to the reactor at a rate of 5 mL/min using a feeding pump. After the Grignard reagent was fed, the reactor was stirred for 12 hours while slowly raising the temperature to room temperature, and it was confirmed that a white MgCl 2 salt was produced. By adding 4 L of hexane, salt was removed through a labdori to obtain a filter dydddor. After adding the obtained filter solution to the reactor , hexane was removed at 70 o C to obtain a pale yellow liquid. It was confirmed that the obtained liquid was methyl (6-t-butoxyhexyl) dichlorosilane [methyl (6-t-butoxyhexyl) dichlorosilane] through 1 H-NMR.
1H-NMR (CDCl3): 3.3 (t, 2H), 1.5 (m, 3H), 1.3 (m, 5H), 1.2 (s, 9H), 1.1 (m, 2H), 0.7 (s, 3H) 1 H-NMR (CDCl 3 ): 3.3 (t, 2H), 1.5 (m, 3H), 1.3 (m, 5H), 1.2 (s, 9H), 1.1 (m, 2H), 0.7 (s, 3H)
테트라메틸시클로펜타디엔 1.2 mol(150 g)과 2.4 L의 THF를 반응기에 가한 후 반응기 온도를 -20 oC 로 냉각하였다. n-BuLi 480 mL를 피딩 펌프를 이용하여 5 mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. n-BuLi을 가한 후 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12 시간 교반하였다. 이어, 당량의 메틸(6-t-부톡시헥실)디클로로실란(326 g, 350 mL)을 빠르게 반응기에 가하였다. 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12 시간 동안 교반한 후 다시 반응기 온도를 0 oC로 냉각시킨 후 2당량의 t-BuNH2를 가하였다. 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12 시간 동안 교반하였다. 이어 THF를 제거하고 4 L의 헥산을 가하여 랩도리를 통하여 염을 제거한 필터 용액을 얻었다. 필터 용액을 다시 반응기에 가한 후, 헥산을 70 oC에서 제거하여 노란색의 용액을 얻었다. 이를 1H-NMR을 통하여, 메틸(6-t-부톡시헥실)(테트라메틸CpH)t-부틸아미노실란[methyl(6-t-butoxyhexyl)(tetramethylCpH)t-butylaminosilane]임을 확인하였다. After adding 1.2 mol (150 g) of tetramethylcyclopentadiene and 2.4 L of THF to the reactor, the temperature of the reactor was cooled to -20 o C. 480 mL of n-BuLi was added to the reactor at a rate of 5 mL/min using a feeding pump. After adding n-BuLi, the reactor was stirred for 12 hours while slowly raising the temperature to room temperature. Then, an equivalent of methyl(6-t-butoxyhexyl)dichlorosilane (326 g, 350 mL) was quickly added to the reactor. After stirring for 12 hours while slowly raising the temperature of the reactor to room temperature, the temperature of the reactor was cooled to 0 o C again, and 2 equivalents of t-BuNH 2 was added thereto. The reactor was stirred for 12 hours while slowly raising the temperature to room temperature. Then, THF was removed and 4 L of hexane was added to obtain a filter solution from which salt was removed through Labdory. After the filter solution was added to the reactor again, hexane was removed at 70 o C to obtain a yellow solution. It was confirmed that this was methyl(6-t-butoxyhexyl)(tetramethylCpH)t-butylaminosilane [methyl(6-t-butoxyhexyl)(tetramethylCpH)t-butylaminosilane] through 1 H-NMR.
n-BuLi과 리간드 디메틸(테트라메틸CpH)t-부틸아미노실란[dimethyl(tetramethylCpH)t-butylaminosilane]으로부터 THF 용액에서 합성한 -78 oC의 리간드의 디리튬염에 TiCl3(THF)3 10 mmol을 빠르게 가하였다. 반응 용액을 천천히 -78 oC에서 상온으로 올리면서 12 시간 동안 교반하였다. 이어, 상온에서 당량의 PbCl2(10 mmol)를 가한 후 12 시간 동안 교반하여, 푸른색을 띠는 짙은 검은색의 용액을 얻었다. 생성된 반응 용액에서 THF를 제거한 후 헥산을 가하여 생성물을 필터하였다. 얻은 필터 용액에서 헥산을 제거한 후, 1H-NMR로 [tBu-O-(CH2)6](CH3)Si(C5(CH3)4)(tBu-N)TiCl2]임을 확인하였다. TiCl 3 (THF) 3 10 mmol in the dilithium salt of the ligand at -78 o C synthesized from n-BuLi and the ligand dimethyl(tetramethylCpH)t-butylaminosilane [dimethyl(tetramethylCpH)t-butylaminosilane] was added quickly. The reaction solution was stirred for 12 hours while slowly raising the temperature from -78 o C to room temperature. Then, at room temperature, an equivalent of PbCl 2 (10 mmol) was added and stirred for 12 hours to obtain a dark blue solution with blue color. After removing THF from the resulting reaction solution, hexane was added to filter the product. After removing hexane from the obtained filter solution, it was confirmed by 1 H-NMR that it was [tBu-O-(CH 2 ) 6 ](CH 3 )Si(C 5 (CH 3 ) 4 )(tBu-N)TiCl 2 ]. .
1H-NMR (CDCl3): 3.3 (s, 4H), 2.2 (s, 6H), 2.1 (s, 6H), 1.8 - 0.8 (m), 1.4 (s, 9H), 1.2 (s, 9H), 0.7 (s, 3H). 1 H-NMR (CDCl 3 ): 3.3 (s, 4H), 2.2 (s, 6H), 2.1 (s, 6H), 1.8 - 0.8 (m), 1.4 (s, 9H), 1.2 (s, 9H) , 0.7 (s, 3H).
[담지 촉매의 제조][Preparation of supported catalyst]
제조예 1: 담지 촉매의 제조Preparation Example 1: Preparation of supported catalyst
20 L의 스테인레스스틸(sus) 고압 반응기에 톨루엔 용액 5.0 kg을 넣고 반응기 온도를 40 oC로 유지하였다. 600 oC의 온도에서 12 시간 동안 진공을 가해 탈수시킨 실리카(Grace Davison사 제조, SP948) 1000 g을 반응기에 투입하고 실리카를 충분히 분산시킨 후, 합성예 1의 메탈로센 화합물 84 g을 톨루엔에 녹여 투입하고 40 oC에서 200 rpm으로 2 시간 동안 교반하여 반응시켰다. 이후 교반을 중지하고 30 분 동안 세틀링하고 반응 용액을 디캔테이션하였다.5.0 kg of a toluene solution was put into a 20 L stainless steel (sus) high-pressure reactor, and the temperature of the reactor was maintained at 40 °C. After adding 1000 g of silica (SP948, manufactured by Grace Davison, SP948) dehydrated by applying vacuum at a temperature of 600 o C for 12 hours to the reactor and sufficiently dispersing the silica, 84 g of the metallocene compound of Synthesis Example 1 was added to toluene. It was melted and reacted by stirring at 40 o C at 200 rpm for 2 hours. After that, stirring was stopped, settling for 30 minutes, and decantation of the reaction solution.
반응기에 톨루엔 2.5 kg을 투입하고, 10 wt% 메틸알루미녹산(MAO)/톨루엔 용액 9.4 kg을 투입한 후, 40 oC에서 200 rpm으로 12 시간 동안 교반하였다. 반응 후, 교반을 중지하고 30 분 동안 세틀링하고 반응 용액을 디캔테이션하였다. 톨루엔 3.0 kg을 투입하고 10 분 동안 교반한 다음, 교반을 중지하고 30 분 동안 세틀링하고 톨루엔 용액을 디캔테이션하였다. 2.5 kg of toluene was added to the reactor, and 9.4 kg of a 10 wt% methylaluminoxane (MAO)/toluene solution was added, followed by stirring at 40 o C at 200 rpm for 12 hours. After the reaction, stirring was stopped, settling for 30 minutes, and the reaction solution was decanted. After adding 3.0 kg of toluene and stirring for 10 minutes, stirring was stopped and settling was performed for 30 minutes, and the toluene solution was decanted.
반응기에 톨루엔 3.0 kg을 투입하고, 합성예 2의 메탈로센 화합물 116 g을 톨루엔 용액 1 L에 녹여 반응기에 투입하고, 40 oC에서 200 rpm으로 2 시간 동안 교반하여 반응시켰다. 이 때, 상기 합성예 1의 메탈로센 화합물과 합성예 2의 메탈로센 화합물과의 비율은 중량 기준으로 42:58이 되었다. 반응기 온도를 상온으로 낮춘 후, 교반을 중지하고 30 분 동안 세틀링하고 반응 용액을 디캔테이션하였다. 3.0 kg of toluene was put into the reactor, 116 g of the metallocene compound of Synthesis Example 2 was dissolved in 1 L of toluene solution, and put into the reactor, and the reaction was stirred at 40 o C at 200 rpm for 2 hours. At this time, the ratio of the metallocene compound of Synthesis Example 1 to the metallocene compound of Synthesis Example 2 was 42:58 by weight. After the reactor temperature was lowered to room temperature, stirring was stopped, settling was performed for 30 minutes, and the reaction solution was decanted.
반응기에 톨루엔 2.0 kg을 투입하고 10 분 동안 교반한 후, 교반을 중지하고 30 분 동안 세틀링하고 반응 용액을 디캔테이션하였다. After adding 2.0 kg of toluene to the reactor and stirring for 10 minutes, the stirring was stopped, settling was performed for 30 minutes, and the reaction solution was decanted.
반응기에 헥산 3.0 kg을 투입하고 헥산 슬러리를 필터 드라이로 이송하고 헥산 용액을 필터하였다. 40 oC에서 4 시간 동안 감압 하에 건조하여 1 kg-SiO2 혼성 담지 촉매를 제조하였다. 3.0 kg of hexane was put into the reactor, the hexane slurry was transferred to a filter dry, and the hexane solution was filtered. It was dried under reduced pressure at 40 o C for 4 hours to prepare 1 kg-SiO 2 hybrid supported catalyst.
비교 제조예 1: 담지 촉매의 제조Comparative Preparation Example 1: Preparation of Supported Catalyst
상기 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 합성예 1의 메탈로센 화합물과 합성예 2의 메탈로센 화합물과의 비율을 중량 기준으로 35:65으로 달리하여 혼성 담지 촉매를 제조하였다.A hybrid supported catalyst was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the ratio of the metallocene compound of Synthesis Example 1 to the metallocene compound of Synthesis Example 2 was changed to 35:65 based on the weight.
비교 제조예 2: 담지 촉매의 제조Comparative Preparation Example 2: Preparation of Supported Catalyst
상기 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 합성예 1의 메탈로센 화합물과 합성예 2의 메탈로센 화합물과의 비율을 중량 기준으로 60:40으로 달리하여 혼성 담지 촉매를 제조하였다.A hybrid supported catalyst was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the ratio of the metallocene compound of Synthesis Example 1 to the metallocene compound of Synthesis Example 2 was 60:40 based on the weight.
비교 제조예 3: 담지 촉매의 제조Comparative Preparation Example 3: Preparation of Supported Catalyst
상기 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 합성예 2의 메탈로센 화합물 대신에 합성예 3의 메탈로센 화합물을 사용하여 혼성 담지 촉매를 제조하였다.A hybrid supported catalyst was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the metallocene compound of Synthesis Example 3 was used instead of the metallocene compound of Synthesis Example 2.
[폴리에틸렌의 제조][Production of polyethylene]
실시예 1-1Example 1-1
상기 제조예 1에서 제조된 담지 촉매를 단일 슬러리 중합 공정에 투입하여 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다. High-density polyethylene was prepared by adding the supported catalyst prepared in Preparation Example 1 to a single slurry polymerization process.
먼저, 100 m3 용량의 반응기에 헥산 25 ton/hr, 에틸렌 10 ton/hr, 수소 120 ppm(에틸렌 대비), 트리에틸알루미늄(TEAL) 10 kg/hr의 유량으로 각각 주입되고, 또한 제조예 1에 따른 혼성 담지 메탈로센 촉매가 0.5 kg/hr로 주입되었다. 이에, 상기 에틸렌은 반응기 온도 82 oC, 압력은 7.0 kg/cm2 내지 7.5 kg/cm2에서 헥산 슬러리 상태로 연속 반응시킨 다음, 용매 제거 및 드라이 공정을 거쳐 분말 형태의 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다.First, 25 ton/hr of hexane, 10 ton/hr of ethylene, 120 ppm of hydrogen (relative to ethylene), and 10 kg/hr of triethylaluminum (TEAL) are injected into the reactor of 100 m 3 capacity, respectively, in Preparation Example 1 The hybrid supported metallocene catalyst according to the method was injected at 0.5 kg/hr. Accordingly, the ethylene was continuously reacted in a hexane slurry state at a reactor temperature of 82 o C and a pressure of 7.0 kg/cm 2 to 7.5 kg/cm 2 , and then subjected to a solvent removal and drying process to prepare high-density polyethylene in powder form.
실시예 1-2Example 1-2
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 제조하되, 수소의 투입량을 125 ppm으로 달리하여, 분말 형태의 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the amount of hydrogen was changed to 125 ppm to prepare high-density polyethylene in powder form.
실시예 1-3Examples 1-3
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 제조하되, 수소의 투입량을 130 ppm으로 달리하여, 분말 형태의 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the amount of hydrogen was changed to 130 ppm to prepare high-density polyethylene in powder form.
비교예 1-1Comparative Example 1-1
지글러나타 촉매를 사용하여 제조하고, MI5(190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수)가 1.7 g/10min인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 시판 제품(Z/N-1, CE2030K, LG Chem社)를 비교예 1-1로 준비하였다. Commercially available high-density polyethylene (HDPE) products (Z/N-1, CE2030K, LG Chem) prepared using a Ziegler-Natta catalyst and having a MI 5 ( melt index measured at 190 o C, a load of 5 kg) of 1.7 g/10 min. ) was prepared in Comparative Example 1-1.
비교예 1-2Comparative Example 1-2
지글러나타 촉매를 사용하여 제조하고, MI5(190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수)가 1.2 g/10min인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 시판 제품(Z/N-2, CE2080, LG Chem社)를 비교예 1-2로 준비하였다. Commercially available high-density polyethylene (HDPE) products (Z/N-2, CE2080, LG Chem) prepared using a Ziegler-Natta catalyst and having an MI 5 ( melt index measured at 190 o C, 5 kg load) of 1.2 g/10 min. ) was prepared in Comparative Example 1-2.
비교예 1-3Comparative Example 1-3
지글러나타 촉매를 사용하여 제조하고, MI5(190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수)가 1.5 g/10min인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 파일럿 제품(Z/N-3, LG Chem社)를 비교예 1-3으로 준비하였다. A high-density polyethylene (HDPE) pilot product (Z/N-3, LG Chem) prepared using a Ziegler-Natta catalyst and having an MI 5 ( melt index measured at 190 o C, 5 kg load) of 1.5 g/10 min was obtained. It was prepared in Comparative Example 1-3.
비교예 1-4Comparative Example 1-4
상기 실시예 1-2와 동일한 방법으로 제조하되, 제조예 1에서 제조된 담지 촉매 대신에 비교 제조예 1에서 제조된 담지 촉매를 사용하여, 비교예 1-4의 고밀도 폴리에틸렌을 분말 형태로 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1-2, but using the supported catalyst prepared in Comparative Preparation Example 1 instead of the supported catalyst prepared in Preparation Example 1, the high-density polyethylene of Comparative Example 1-4 was prepared in powder form .
비교예 1-5Comparative Example 1-5
상기 실시예 1-2와 동일한 방법으로 제조하되, 제조예 1에서 제조된 담지 촉매 대신에 비교 제조예 2에서 제조된 담지 촉매를 사용하여, 비교예 1-5의 고밀도 폴리에틸렌을 분말 형태로 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1-2, but using the supported catalyst prepared in Comparative Preparation Example 2 instead of the supported catalyst prepared in Preparation Example 1, the high-density polyethylene of Comparative Example 1-5 was prepared in powder form .
비교예 1-6Comparative Example 1-6
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 제조하되, 제조예 1에서 제조된 담지 촉매 대신에 비교 제조예 3에서 제조된 담지 촉매를 사용하여, 비교예 1-6의 고밀도 폴리에틸렌을 분말 형태로 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1-1, but using the supported catalyst prepared in Comparative Preparation Example 3 instead of the supported catalyst prepared in Preparation Example 1, the high-density polyethylene of Comparative Example 1-6 was prepared in powder form .
시험예 1Test Example 1
실시예 1-1 내지 1-3 및 비교예 1-1 내지 1-6에서 제조한 폴리에틸렌에 대해 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.For the polyethylene prepared in Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-6, physical properties were measured in the following manner, and the results are shown in Table 1 below.
1) 용융지수(MI, g/10분): 1) Melt index (MI, g/10 min):
ASTM D 1238의 방법으로 온도 190 oC에서 각각 하중 2.16 kg, 5 kg, 및 21.6 kg의 조건 하에서 용융지수(MI5, MI21.6)를 측정하였으며, 10분 동안 용융되어 나온 중합체의 무게(g)로 나타내었다. The melt index (MI 5 , MI 21.6 ) was measured under the conditions of loads of 2.16 kg, 5 kg, and 21.6 kg at a temperature of 190 o C, respectively, by the method of ASTM D 1238, and the weight of the polymer melted for 10 minutes (g) indicated as
2) 용융 흐름 지수(MFRR, MI2) melt flow index (MFRR, MI) 21.6/521.6/5 ): ):
ASTM D 1238의 방법으로 190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정한 용융 지수를, 190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수로 나눈 값으로 용융 흐름 지수(MFRR, MI21.6/5)를 산측하였다. By the method of ASTM D 1238 to the melt index measured at 190 o C, 21.6 kg load was sancheuk to 190 o C, the melt flow divided by the melt index measured at 5 kg load index (MFRR, MI 21.6 / 5) .
3) 밀도: 3) Density:
ASTM D 1505의 방법으로 폴리에틸렌의 밀도(g/cm3)를 측정하였다.The density of polyethylene (g/cm 3 ) was measured by the method of ASTM D 1505.
4) 고결정 영역의 비율(%): 4) Proportion of highly crystalline region (%):
폴리에틸렌에 대한 측정하여 온도 상승 용출 분별(TREF) 그래프를 얻은 후에, TREF 그래프 상에서 용리 온도 105 oC를 고결정 영역이 시작되는 종축의 기준으로 하여, 상기 용리 온도 105 oC 이상에 해당하는 고결정 영역의 그래프 면적을 측정하고, 이를 전체 그래프 면적으로 나눈 백분율 값을 고결정 영역 비율(%)로 나타내었다. 여기서, 폴리에틸렌의 온도 상승 용출 분별(TREF) 그래프는 PolymerChar사의 Agilent Technologies 7890 A 기기를 통하여 얻었다. 좀더 구체적으로, 20 mL의 1,2,4-트리클로로벤젠에 1.5 mg/mL의 농도로 폴리에틸렌 샘플을 녹인 후 30 oC에서 150 oC까지 40 oC/min의 속도로 온도를 올리면서 용해한 후, 35 oC까지 0.5 oC/min의 속도로 온도를 낮추면서 재결정하고, 다시 140 oC까지 1 oC/min의 속도로 온도를 올리면서 용출시키는 과정을 거쳐 그래프를 획득하였다. After measuring for polyethylene to obtain a temperature rise elution fractionation (TREF) graph, on the TREF graph, using the elution temperature of 105 o C as the ordinate of the high-crystal region as a reference, high crystals corresponding to the elution temperature of 105 o C or higher The graph area of the region was measured, and a percentage value obtained by dividing it by the total graph area was expressed as a high crystal region ratio (%). Here, the temperature rise elution fractionation (TREF) graph of polyethylene was obtained through an Agilent Technologies 7890 A instrument from PolymerChar. More specifically, after dissolving a polyethylene sample at a concentration of 1.5 mg/mL in 20 mL of 1,2,4-trichlorobenzene, it was dissolved while raising the temperature from 30 o C to 150 o C at a rate of 40 o C/min. Then, the graph was obtained through recrystallization while lowering the temperature to 35 o C at a rate of 0.5 o C/min, and eluting while raising the temperature at a rate of 1 o C/min to 140 o C again.
5) 분자량 분포(MWD, polydispersity index): 5) molecular weight distribution (MWD, polydispersity index):
겔 투과 크로마토그래피(GPC, gel permeation chromatography, Water사 제조)를 이용하여 폴리에틸렌의 중량평균 분자량(Mw)과 수평균 분자량(Mn)을 측정하고, 중량평균 분자량을 수평균 분자량으로 나누어 분자량 분포(MWD)를 계산하였다. The weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of polyethylene are measured using gel permeation chromatography (GPC, gel permeation chromatography, manufactured by Water), and the molecular weight distribution (MWD) by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight ) was calculated.
구체적으로, 겔투과 크로마토그래피(GPC) 장치로는 Waters PL-GPC220 기기를 이용하고, Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300 mm 길이 칼럼을 사용하였다. 이때 측정 온도는 160 oC이며, 1,2,4-트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)을 용매로서 사용하였으며, 유속은 1 mL/min로 하였다. 실시예 및 비교예에 따른 폴리에틸렌 시료는 각각 GPC 분석 기기 (PL-GP220)을 이용하여 BHT 0.0125% 포함된 트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)에서 160 oC, 10 시간 동안 녹여 전처리하고, 10 mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 200 μL의 양으로 공급하였다. 폴리스티렌 표준 시편을 이용하여 형성된 검정 곡선을 이용하여 Mw 및 Mn의 값을 유도하였다. 폴리스티렌 표준 시편의 중량평균 분자량은 2000 g/mol, 10000 g/mol, 30000 g/mol, 70000 g/mol, 200000 g/mol, 700000 g/mol, 2000000 g/mol, 4000000 g/mol, 10000000 g/mol의 9종을 사용하였다.Specifically, as a gel permeation chromatography (GPC) apparatus, a Waters PL-GPC220 instrument was used, and a Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300 mm long column was used. At this time, the measurement temperature was 160 o C, 1,2,4-trichlorobenzene (1,2,4-Trichlorobenzene) was used as a solvent, and the flow rate was 1 mL/min. Polyethylene samples according to Examples and Comparative Examples were pretreated by dissolving each of them in trichlorobenzene (1,2,4-Trichlorobenzene) containing 0.0125% BHT at 160 o C for 10 hours using a GPC analysis device (PL-GP220). , was prepared at a concentration of 10 mg/10 mL, and then supplied in an amount of 200 μL. The values of Mw and Mn were derived using a calibration curve formed using a polystyrene standard specimen. The weight average molecular weight of the polystyrene standard specimen is 2000 g/mol, 10000 g/mol, 30000 g/mol, 70000 g/mol, 200000 g/mol, 700000 g/mol, 2000000 g/mol, 400000 g/mol, 1000000 g Nine species of /mol were used.
1production example
One
1production example
One
1production example
One
제조예
1compare
production example
One
제조예
2compare
production example
2
제조예
3compare
production example
3
(wt%, TREF, 105℃ 이상)High Crystalline Area Ratio
(wt%, TREF, over 105℃)
먼저, 상기 표 1에서 중합시 H2 투입량 (ppm)은 에틸렌 투입량을 기준으로 하여 수소 기체 함량을 나타낸 것이다. First, in Table 1, H 2 input amount (ppm) during polymerization represents the hydrogen gas content based on the ethylene input amount.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 비교예와 대비하여 실시예들은 MI, MFRR 및 분자구조에 의해 CPE MV가 50 내지 60으로 모두 최적화되며, 전선 및 케이블 등의 용도로 적용시 고속 압출 공정에서도 우수한 압출 가공성 및 사이즈 안정성과 함께 인장강도 등의 기계적 물성이 우수하게 나타날 수 있음을 알 수 있다. As shown in Table 1, in comparison with Comparative Examples, the CPE MVs of the Examples are all optimized to 50 to 60 by MI, MFRR and molecular structure, and excellent extrusion even in high-speed extrusion processes when applied to wires and cables. It can be seen that mechanical properties such as tensile strength can be excellent along with processability and size stability.
시험예 2Test Example 2
실시예 1-1 내지 1-3 및 비교예 1-1 내지 1-6에서 제조한 폴리에틸렌을 사용하여 염소화 폴리에틸렌을 제조하였다. Chlorinated polyethylene was prepared using the polyethylene prepared in Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-6.
[염소화 폴리에틸렌의 제조][Production of chlorinated polyethylene]
반응기에 물 5000 L와 실시예 1-1에서 제조된 고밀도 폴리에틸렌 550 kg을 투입한 다음, 분산제로 소듐 폴리메타크릴레이트, 유화제로 옥시프로필렌 및 옥시에틸렌 코폴리에테르, 촉매로 벤조일 퍼옥사이드를 넣고, 80 oC에서 132 oC까지 17.3 oC/hr 속도로 승온한 후에 최종 온도 132 oC에서 3 시간 동안 기체상의 클로린으로 염소화하였다. 이 때, 승온과 동시에 반응기 내 압력을 0.3 MPa로 유지하면서 기체상의 클로린을 주입하였으며, 상기 클로린의 총투입량은 610 kg이었다. 상기 염소화된 반응물을 NaOH에 투입하여 4 시간 동안 중화하고, 이를 다시 흐르는 물로 4 시간 동안 세정한 다음, 마지막으로 120 oC에서 건조시켜 분말 형태의 염소화 폴리에틸렌을 제조하였다. 5000 L of water and 550 kg of the high-density polyethylene prepared in Example 1-1 were put into the reactor, sodium polymethacrylate as a dispersant, oxypropylene and oxyethylene copolyether as an emulsifier, and benzoyl peroxide as a catalyst, After raising the temperature from 80 o C to 132 o C at a rate of 17.3 o C/hr, it was chlorinated with gaseous chlorine at a final temperature of 132 o C for 3 hours. At this time, gaseous chlorine was injected while maintaining the pressure in the reactor at 0.3 MPa at the same time as the temperature was raised, and the total amount of chlorine input was 610 kg. The chlorinated reactant was added to NaOH to neutralize for 4 hours, washed again with running water for 4 hours, and finally dried at 120° C. to prepare chlorinated polyethylene in powder form.
또한, 실시예 1-2 내지 1-3 및 비교예 1-1 내지 1-6에서 제조된 폴리에틸렌도, 상기와 동일한 방법으로 각각 분말 형태의 염소화 폴리에틸렌을 제조하였다. In addition, for the polyethylenes prepared in Examples 1-2 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-6, chlorinated polyethylene in powder form was prepared in the same manner as above.
상술한 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-3 및 비교예 1-1 내지 1-6에서 제조한 폴리에틸렌을 사용하여, 하기 실시예 2-1 내지 2-3 및 비교예 2-1 내지 2-6의 염소화 폴리에틸렌에 대해 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.As described above, using the polyethylene prepared in Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-6, Examples 2-1 to 2-3 and Comparative Examples 2-1 to 2 The physical properties of -6 chlorinated polyethylene were measured in the following manner, and the results are shown in Table 2 below.
1) CPE의 MV(Mooney viscosity): 1) MV (Mooney viscosity) of CPE:
무늬 점도계(Mooney viscometer) 내 Rotor를 CPE 샘플로 감싸고 Die를 닫는다. 121 oC로 1 min 동안 예열한 후, Rotor를 4 min 동안 회전시켜 MV(Mooney viscosity, 121 oC, ML1+4)을 측정하였다.Wrap the rotor in the Mooney viscometer with the CPE sample and close the die. After preheating to 121 o C for 1 min, the rotor was rotated for 4 min to measure MV (Mooney viscosity, 121 o C, ML1+4).
2) CPE의 경도: 2) Hardness of CPE:
GB/T53에 따른 Shore A의 방법으로 CPE의 경도를 측정하였다. 구체적으로, 염소화 폴리에틸렌(CPE) 파우더 제품을 롤 밀(Roll mill)로 135 ℃에서 5분 동안 처리한 후, 프레스(press) 140 ℃에서 6 mm 두께의 시트(sheet)를 제작한 후에, 이를 이용하여 GB/T53에 따른 Shore A의 방법으로 경도를 측정하였다. The hardness of CPE was measured by the method of Shore A according to GB/T53. Specifically, after processing a chlorinated polyethylene (CPE) powder product at 135 ° C. for 5 minutes with a roll mill, and after producing a sheet of 6 mm thickness at 140 ° C. Therefore, hardness was measured by the method of Shore A according to GB/T53.
3) CPE의 용융열(heat of fusion, J/g): 3) CPE heat of fusion (J/g):
시차주사열량계(Differential Scanning Calorimeter, DSC, 장치명: DSC 2920, 제조사: TA instrument)를 이용하여 CPE의 용융열(heat of fusion)을 측정하였다. The heat of fusion of CPE was measured using a differential scanning calorimeter (Differential Scanning Calorimeter, DSC, device name: DSC 2920, manufacturer: TA instrument).
구체적으로, 상기 용융열(heat of fusion, J/g)은 잔류 결정(DSC 1st heating, 30 ℃~150 ℃ peak) 정도를 나타낸 것으로, DSC를 -70 ℃에서 150 ℃로 분당 10℃ 속도로 승온하면서 생성되는 Heat flow 변화 데이터를 얻는다. 이 때 TA instrument 사의 TA Universal Analysis 프로그램을 통해 30℃~150℃ 사이에서 나타나는 피크의 integrate하여 용융열(heat of fusion) 값을 얻었다. 이 때, 온도의 상승과 내림의 속도는 10 oC/min이고, 용융열은 첫 번째 온도가 상승하는 구간에서 측정한 결과를 사용하였다.Specifically, the heat of fusion (J/g) indicates the degree of residual crystal (DSC 1st heating, 30 ℃ ~ 150 ℃ peak), and the temperature of the DSC is increased from -70 ℃ to 150 ℃ at a rate of 10 ℃ per minute Get the heat flow change data generated while doing it. At this time, the heat of fusion value was obtained by integrating the peak appearing between 30°C and 150°C through the TA Universal Analysis program of TA instrument. At this time, the rate of temperature rise and fall was 10 o C/min, and the heat of fusion was measured in the section where the first temperature rose.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 비교예와 대비하여 실시예들은 CPE의 MV(Mooney viscosity)가 52 내지 54이며, 용융열(Heat of fusion) 0.7 J/g 내지 0.8 J/g로서 잔류 결정(DSC 1st heating, 30℃~150℃ peak)가 적어 염소분포가 균일하고 이에 따라 경도가 44 내지 46으로 낮게 나타남을 알 수 있다. 특히, 실시예들과 동등 정도의 MV를 갖는 비교예 2-3과 대비하면, CPE의 용융열이 실시예 2-1 및 2-3은 약 63%보다 낮게 나타나고, 실시예 2-2는 약 68%보다 낮게 나타내며 우수한 가공성을 구현할 수 있다. 또한, 비교예 2-6은 고결정 영역 비율이 적어 경도나 용융열이 낮아져야 하지만, 폴리에틸렌의 분자량이 너무 낮아 경도와 용융열이 현저히 증가하며 염화 생산성이 크게 저하되어 균일하게 염화 반응이 제대로 이루어지지 못한 것을 확인하였다.As shown in Table 2, as compared to Comparative Examples, the Examples have a Mooney viscosity (MV) of 52 to 54 of CPE, and a heat of fusion of 0.7 J/g to 0.8 J/g, resulting in residual crystals (DSC). 1st heating, 30 ℃ ~ 150 ℃ peak) is small), the chlorine distribution is uniform, and accordingly, it can be seen that the hardness is low as 44 to 46. In particular, in comparison with Comparative Example 2-3, which has an MV equivalent to that of Examples, the heat of fusion of CPE is lower than about 63% in Examples 2-1 and 2-3, and Example 2-2 is about It is lower than 68% and excellent processability can be realized. In addition, in Comparative Examples 2-6, the hardness or heat of fusion should be lowered due to the small proportion of high crystalline region, but the molecular weight of polyethylene is too low, so the hardness and heat of fusion significantly increase, and the chlorination productivity is greatly reduced so that the chlorination reaction is properly performed It was confirmed that it was not supported.
시험예 3Test Example 3
실시예 1-1 내지 1-3 및 비교예 1-1 내지 1-5에서 제조한 폴리에틸렌을 사용하여 제조한 염소화 폴리에틸렌 25 내지 50 중량%와, 탈크(Talc), 카본 블랙(carbon black) 등의 무기물 첨가제 50 내지 70 중량%, 가교제 0.5 내지 10 중량%를 배합한 다음 가공하여, 실시예 3-1 내지 3-3 및 비교예 3-1 내지 3-5의 CPE 컴파운드 시편을 제조하였다.25 to 50 wt% of chlorinated polyethylene prepared by using the polyethylene prepared in Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-5, and talc, carbon black, etc. 50 to 70% by weight of the inorganic additive and 0.5 to 10% by weight of the crosslinking agent were mixed and then processed to prepare CPE compound specimens of Examples 3-1 to 3-3 and Comparative Examples 3-1 to 3-5.
상술한 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-3 및 비교예 1-1 내지 1-5에서 제조한 폴리에틸렌으로 제조한 염소화 폴리에틸렌을 포함하는, 실시예 3-1 내지 3-3 및 비교예 3-1 내지 3-5의 CPE 컴파운드에 대해 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.As described above, Examples 3-1 to 3-3 and Comparative Example 3, including the chlorinated polyethylene prepared from the polyethylene prepared in Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-5 The physical properties of the CPE compounds of -1 to 3-5 were measured in the following manner, and the results are shown in Table 3 below.
1) CPE 컴파운드(compound)의 MV(Mooney viscosity):1) MV (Mooney viscosity) of CPE compound:
MV 기기 내 Rotor를 CPE 컴파운드 샘플로 감싸고 Die를 닫는다. 100 oC로 1 min 예열한 후, Rotor를 4 min 회전시켜 MV(Mooney viscosity, 100 oC, ML1+4)을 측정하였다.Wrap the rotor in the MV device with the CPE compound sample and close the die. After preheating to 100 o C for 1 min, the rotor was rotated for 4 min to measure MV (Mooney viscosity, 100 o C, ML1+4).
2) CPE 컴파운드(compound)의 인장강도(Tensile strength, MPa) 및 인장신도(Tensile elongation, %):2) Tensile strength (MPa) and tensile elongation (%) of CPE compound:
ASTM D 412에 의거한 방법으로 500 mm/min 조건 하에서 CPE 컴파운드(compound)의 인장강도(Tensile strength, MPa) 및 인장신도(Tensile elongation, %)를 측정하였다.The tensile strength (Tensile strength, MPa) and tensile elongation (%) of the CPE compound under 500 mm/min conditions were measured by a method according to ASTM D 412.
3) CPE 컴파운드(compound)의 가소도(Plasticity, %):3) Plasticity (%) of CPE compound:
ASTM D 926에 의거한 방법으로 70 oC, 5 kg 하중 조건에서 CPE 컴파운드(compound)의 가소도(Plasticity, %)를 측정하였다.According to ASTM D 926, the plasticity (Plasticity, %) of the CPE compound was measured at 70 o C and 5 kg load condition.
구체적으로, 높이 10 mm 및 직경 16 mm의 CPE 컴파운드(compound) 시편을 사용하여(시편의 높이 h0) 70 oC, 5 kg 하중 조건에서 측정하였으며, 3 분 동안 70 ℃ 프리히팅(preheating) 및 로드(Load) 5 kg 하중을 가하여 변형된 시편의 높이(h1)를 측정한 후에, 하중 제거하고 상온에서 3 분 경과한 후 회복된 시편 높이(h2)를 측정하여, 하기 계산식 1에 따라 CPE 컴파운드(compound)의 가소도(Plasticity, %)를 산측하였다. Specifically, using a CPE compound specimen having a height of 10 mm and a diameter of 16 mm (height h0 of the specimen) was measured at 70 o C and 5 kg load, 70 ° C preheating for 3 minutes and loading (Load) After measuring the height (h 1 ) of the deformed specimen by applying a load of 5 kg, removing the load and measuring the height (h 2 ) of the recovered specimen after 3 minutes at room temperature, CPE according to the following formula 1 The plasticity (Plasticity, %) of the compound was calculated.
[계산식 1][Formula 1]
P = (h0-h2) / (h0+h1)P = (h 0 -h 2 ) / (h 0 +h 1 )
상기 계산식 1에서, In the above formula 1,
P는 CPE 컴파운드(compound)의 가소도(Plasticity, %)를 나타낸 것이고,P represents the plasticity (Plasticity, %) of the CPE compound,
h0는 가소도 측정시 변형전 시편의 높이(mm)를 나타낸 것이고, h 0 represents the height (mm) of the specimen before deformation when measuring the plasticity,
h1은 3 분 동안 70 ℃ 프리히팅(preheating) 및 로드(Load) 5kg 하중을 가하여 변형된 시편의 높이(mm)를 측정한 값이고, h 1 is a value obtained by measuring the height (mm) of the deformed specimen by applying a load of 5 kg and preheating at 70 ° C for 3 minutes,
h2는 하중 제거한 후에 상온에서 3 분 경과한 후 측정한 시편의 높이(mm)를 나타낸 것이다. h 2 represents the height (mm) of the specimen measured after 3 minutes at room temperature after the load was removed.
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 비교예와 대비하여 실시예들은 CPE 컴파운드의 MV(Mooney viscosity)가 38.5 내지 39.2이며, 인장강도 및 신도 또한 9.5 MPa 내지 10 MPa 및 520% 내지 530%로 매우 우수하고, 가소도(Plasticity)가 44.1% 내지 44.6%로 매우 우수함을 알 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 실시예들은 염화생산성, MV, 가공성, 인장강도, Plasticity가 모두 균형 있는 제품 스펙을 가지는 것을 알 수 있다. As shown in Table 3, in comparison with Comparative Examples, the MV (Mooney viscosity) of the CPE compound was 38.5 to 39.2, and the tensile strength and elongation were also very excellent at 9.5 MPa to 10 MPa and 520% to 530%. , It can be seen that the plasticity is very excellent in 44.1% to 44.6%. Accordingly, it can be seen that the embodiments according to the present invention have product specifications in which chloride productivity, MV, processability, tensile strength, and plasticity are all balanced.
반면에, 비교예 3-1, 3-3, 3-4의 CPE 컴파운드는 인장강도가 떨어지며 전선 및 케이블 용도로 가공시 기계적 물성이 좋지 않을 수 있다. 특히, 비교예 3-4의 CPE 컴파운드는 CPE MV가 낮아 인장강도가 떨어지며, 비교예 3-2 및 3-5의 CPE 컴파운드는 CPE MV가 높아 전선 및 케이블 등의 용도로 적용시 고속 압출 공정에서 압출 가공성이 떨어질 수 있다.On the other hand, the CPE compounds of Comparative Examples 3-1, 3-3, and 3-4 may have poor tensile strength and poor mechanical properties when processed for use in wires and cables. In particular, the CPE compound of Comparative Examples 3-4 has a low CPE MV, resulting in lower tensile strength, and the CPE compounds of Comparative Examples 3-2 and 3-5 have a high CPE MV. Extrusion processability may be poor.
Claims (15)
용융 흐름 지수(MFRR21.6/5, ASTM D 1238의 방법으로 190 oC, 21.6 kg 하중에서 측정한 용융 지수를 190 oC, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수로 나눈 값)은 18 내지 22이고,
온도 상승 용출 분별(TREF) 그래프 상에서, 용리 온도 105 oC 이상에 해당하는 고결정 영역의 그래프 면적을, 전체 그래프 면적으로 나눈 백분율 값을 나타내는 고결정 영역의 비율이 10% 이하인,
폴리에틸렌.
MI 5 ( melt index measured at 190 o C, 5 kg load) is 0.8 g/10 min to 1.4 g/10 min,
The melt flow index (MFRR 21.6/5 , the melt index measured at 190 o C, 21.6 kg load by the method of ASTM D 1238 divided by the melt index measured at 190 o C, 5 kg load) is 18 to 22,
On the temperature rise elution fractionation (TREF) graph, the ratio of the high crystalline region representing the percentage value obtained by dividing the graph area of the high crystalline region corresponding to the elution temperature of 105 o C or higher by the total graph area is 10% or less,
polyethylene.
상기 폴리에틸렌은, 에틸렌 호모 중합체인,
폴리에틸렌.
According to claim 1,
The polyethylene is an ethylene homopolymer,
polyethylene.
상기 폴리에틸렌은, MI2.16(190 oC, 2.16 kg 하중에서 측정한 용융 지수)가 0.01 g/10min 내지 0.45 g/10min인,
폴리에틸렌.
According to claim 1,
The polyethylene has a MI of 2.16 ( melt index measured at 190 o C, 2.16 kg load) of 0.01 g/10 min to 0.45 g/10 min,
polyethylene.
상기 폴리에틸렌은, 상기 고결정 영역의 비율이 3% 내지 10%인,
폴리에틸렌.
According to claim 1,
The polyethylene, the proportion of the high crystalline region is 3% to 10%,
polyethylene.
상기 폴리에틸렌은, 밀도가 0.955 g/cm3 내지 0.960 g/cm3인,
폴리에틸렌.
According to claim 1,
The polyethylene has a density of 0.955 g/cm 3 to 0.960 g/cm 3 ,
polyethylene.
상기 폴리에틸렌은, 분자량 분포(Mw/Mn)가 5 내지 10인,
폴리에틸렌.
According to claim 1,
The polyethylene has a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 5 to 10,
polyethylene.
상기 폴리에틸렌은, 중량 평균 분자량이 110000 g/mol 내지 250000 g/mol인,
폴리에틸렌.
According to claim 1,
The polyethylene has a weight average molecular weight of 110000 g / mol to 250000 g / mol,
polyethylene.
상기 제1 메탈로센 화합물 및 상기 제2 메탈로센 화합물의 중량비는 40:60 내지 45:55인, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 폴리에틸렌의 제조 방법:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R8 중 어느 하나 이상은 -(CH2)n-OR이고, 여기서, R은 C1-6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬이고, n은 2 내지 6의 정수이고,
R1 내지 R8 중 나머지는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, C7-40 아릴알킬로 이루어진 군에서 선택된 작용기이거나, 또는 서로 인접하는 2개 이상이 서로 연결되어 C1-10의 하이드로카빌기로 치환 또는 비치환된 C6-20의 지방족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고,
Q1 및 Q2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C2-20 알콕시알킬, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, C7-40 아릴알킬이고;
A1은 탄소(C), 실리콘(Si), 또는 게르마늄(Ge)이고;
M1은 4족 전이금속이며;
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C6-20 아릴, 니트로기, 아미도기, C1-20 알킬실릴, C1-20 알콕시, 또는 C1-20 설포네이트기이고;
m은 0 또는 1의 정수이고,
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
Q3 및 Q4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C2-20 알콕시알킬, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, C7-40 아릴알킬이고;
A2는 탄소(C), 실리콘(Si), 또는 게르마늄(Ge)이고;
M2는 4족 전이금속이며;
X3 및 X4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C6-20 아릴, 니트로기, 아미도기, C1-20 알킬실릴, C1-20 알콕시, 또는 C1-20 설포네이트기이고;
C1 및 C2는 중 하나는 하기 화학식 3a 또는 화학식 3b로 표시되고, C1 및 C2는 중 나머지 하나는 하기 화학식 3c, 화학식 3d, 또는 화학식 3e로 표시되며;
[화학식 3a]
[화학식 3b]
[화학식 3c]
[화학식 3d]
[화학식 3e]
상기 화학식 3a, 3b, 3c, 3d 및 3e에서, R9 내지 R21 및 R17' 내지 R21'은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C1-20 할로알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알킬실릴, C1-20 실릴알킬, C1-20 알콕시실릴, C1-20 알콕시, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, 또는 C7-40 아릴알킬이며, 단, R17 내지 R21 및 R17' 내지 R21' 중 하나 이상은 C1-20 할로알킬이고;
R22 내지 R39은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C1-20 할로알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알킬실릴, C1-20 실릴알킬, C1-20 알콕시실릴, C1-20 알콕시, C6-20 아릴, C7-40 알킬아릴, 또는 C7-40 아릴알킬이거나, 혹은 R22 내지 R39 중 서로 인접하는 2개 이상이 서로 연결되어 C1-10의 하이드로카빌기로 치환 또는 비치환된 C6-20의 지방족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있으며;
*는 A2 및 M2와 결합하는 부위를 나타낸 것이다.
at least one first metallocene compound represented by the following formula (1); and polymerizing ethylene in the presence of at least one second metallocene compound selected from compounds represented by the following Chemical Formula 2,
The method for producing polyethylene according to any one of claims 1 to 7, wherein the weight ratio of the first metallocene compound and the second metallocene compound is 40:60 to 45:55:
[Formula 1]
In Formula 1,
Any one or more of R 1 to R 8 is -(CH 2 ) n -OR, wherein R is C 1-6 straight or branched chain alkyl, n is an integer from 2 to 6,
The rest of R 1 to R 8 are the same as or different from each other and are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, C 7- 40 It is a functional group selected from the group consisting of arylalkyl, or two or more adjacent to each other are connected to each other to form a C 6-20 aliphatic or aromatic ring unsubstituted or substituted with a C 1-10 hydrocarbyl group, ,
Q 1 and Q 2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 2-20 alkoxyalkyl, C 6-20 aryl, C 7-40 alkyl aryl, C 7-40 arylalkyl;
A 1 is carbon (C), silicon (Si), or germanium (Ge);
M 1 is a Group 4 transition metal;
X 1 and X 2 are the same as or different from each other, and each independently halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 6-20 aryl, nitro group, amido group, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 alkoxy, or C 1-20 sulfonate group;
m is an integer of 0 or 1,
[Formula 2]
In Formula 2,
Q 3 and Q 4 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 2-20 alkoxyalkyl, C 6-20 aryl, C 7-40 alkyl aryl, C 7-40 arylalkyl;
A 2 is carbon (C), silicon (Si), or germanium (Ge);
M 2 is a Group 4 transition metal;
X 3 and X 4 are the same as or different from each other, and each independently halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 6-20 aryl, nitro group, amido group, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 alkoxy, or C 1-20 sulfonate group;
C 1 and C 2 is one of which is represented by Formula 3a or Formula 3b, C 1 and The other one of C 2 is represented by Formula 3c, Formula 3d, or Formula 3e;
[Formula 3a]
[Formula 3b]
[Formula 3c]
[Formula 3d]
[Formula 3e]
In Formulas 3a, 3b, 3c, 3d and 3e, R 9 to R 21 and R 17' to R 21' are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 1-20 Haloalkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 silylalkyl, C 1-20 alkoxysilyl, C 1-20 alkoxy, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, or C 7-40 arylalkyl, provided that at least one of R 17 to R 21 and R 17′ to R 21′ is C 1-20 haloalkyl;
R 22 to R 39 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 1-20 haloalkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 silylalkyl, C 1-20 alkoxysilyl, C 1-20 alkoxy, C 6-20 aryl, C 7-40 alkylaryl, or C 7-40 arylalkyl, or two adjacent R 22 to R 39 or more may be connected to each other to form a C 6-20 aliphatic or aromatic ring substituted or unsubstituted with a C 1-10 hydrocarbyl group;
* indicates a site binding to A 2 and M 2 .
상기 제1 메탈로센 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나로 표시되는 것인,
폴리에틸렌의 제조 방법:
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
[화학식 1-4]
상기 화학식 1-1 내지 1-4에서,
Q1, Q2, A1, M1, X1, X2, 및 R1 내지 R8은 제8항에서 정의한 바와 같고,
R' 및 R''는 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로, C1-10의 하이드로카빌기이다.
9. The method of claim 8,
The first metallocene compound is represented by any one of the following formulas 1-1 to 1-4,
Process for making polyethylene:
[Formula 1-1]
[Formula 1-2]
[Formula 1-3]
[Formula 1-4]
In Formulas 1-1 to 1-4,
Q 1 , Q 2 , A 1 , M 1 , X 1 , X 2 , and R 1 to R 8 are as defined in claim 8,
R' and R'' are the same as or different from each other and each independently represent a C 1-10 hydrocarbyl group.
R3 및 R6은 각각 C1-6 알킬, 또는 C1-6 알콕시가 치환된 C2-6 알킬인,
폴리에틸렌의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
R 3 and R 6 are each C 1-6 alkyl, or C 2-6 alkyl substituted with C 1-6 alkoxy;
Method for producing polyethylene.
상기 제2 메탈로센 화합물은 하기 화학식 2-1로 표시되는 것인,
폴리에틸렌의 제조 방법:
[화학식 2-1]
상기 화학식 2-1에서,
Q3, Q4, A2, M2, X3, X24, R11, 및 R17 내지 R29는 제8항에서 정의한 바와 같다.
9. The method of claim 8,
The second metallocene compound is represented by the following formula 2-1,
Process for making polyethylene:
[Formula 2-1]
In Formula 2-1,
Q 3 , Q 4 , A 2 , M 2 , X 3 , X 24 , R 11 , and R 17 to R 29 are as defined in claim 8 .
R17 내지 R21 및 R17' 내지 R21'은 각각 수소, 또는 C1-6 할로알킬이며, 단, R17 내지 R21 및 R17' 내지 R21' 중 하나 이상은 C1-6 할로알킬인,
인,
폴리에틸렌의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
R 17 to R 21 and R 17′ to R 21′ are each hydrogen or C 1-6 haloalkyl, provided that at least one of R 17 to R 21 and R 17′ to R 21′ is C 1-6 halo alkyl,
sign,
Method for producing polyethylene.
상기 중합 단계는, 에틸렌 함량 기준으로 수소 기체 100 ppm 내지 150 ppm으로 투입하는 것으로 이뤄지는,
폴리에틸렌의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
The polymerization step consists of introducing 100 ppm to 150 ppm of hydrogen gas based on the ethylene content,
Method for producing polyethylene.
A chlorinated polyethylene prepared by reacting the polyethylene of any one of claims 1 to 7 with chlorine.
상기 염소화 폴리에틸렌은, 121 oC 조건 하에서 측정한 무늬 점도(MV, Mooney viscosity)가 50 내지 60이고,
GB/T53에 따른 Shore A의 방법으로 측정한 경도가 50 이하이고,
잔류 결정(DSC 1st heating, 30℃ 내지 150℃ peak)에 따른 용융열이 1.5 J/g 이하인,
염소화 폴리에틸렌.15. The method of claim 14,
The chlorinated polyethylene has a pattern viscosity (MV, Mooney viscosity) of 50 to 60 measured under 121 o C condition,
Hardness measured by Shore A method according to GB/T53 is 50 or less,
The heat of fusion according to the residual crystal (DSC 1st heating, 30 ℃ to 150 ℃ peak) is 1.5 J / g or less,
Chlorinated polyethylene.
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