KR20220022851A - Olefin copolymer and method for preparing olefin copolymer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 올레핀 공중합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an olefin copolymer and a method for preparing the same.
올레핀 중합 촉매계는 지글러 나타 및 메탈로센 촉매계로 분류할 수 있으며, 이 두 가지의 고활성 촉매계는 각각의 특징에 맞게 발전되어 왔다. 그 중 메탈로센 촉매는 전이 금속 화합물이 주성분인 주촉매와 알루미늄이 주성분인 유기 금속 화합물인 조촉매의 조합으로 이루어지며, 이와 같은 촉매는 균일계 착체 촉매로 단일 활성점 촉매(single site catalyst)이며, 단일 활성점 특성에 따라 분자량 분포가 좁으며, 공단량체의 조성 분포가 균일한 고분자가 얻어지는 특성을 가지고 있다.Olefin polymerization catalyst systems can be classified into Ziegler-Natta and metallocene catalyst systems, and these two highly active catalyst systems have been developed according to their respective characteristics. Among them, the metallocene catalyst consists of a combination of a main catalyst containing a transition metal compound as a main component and a cocatalyst containing an organometallic compound containing aluminum as a main component. Such a catalyst is a homogeneous complex catalyst and is a single site catalyst. , and has a narrow molecular weight distribution according to the single active point characteristic, and a polymer with a uniform composition distribution of comonomers is obtained.
다만, 메탈로센 촉매를 이용하여 중합한 고분자는 분자량 분포가 좁아 일부 제품에 적용할 경우 압출부하 등의 영향으로 생산성을 저하시키는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 담체에 서로 다른 2 종의 메탈로센 촉매 전구체를 활성화제와 함께 담지하고, 이를 이용하여 고분자를 중합함으로써 고분자의 분자량 분포를 제어하는 방안이 제안되었다.However, the polymer polymerized using the metallocene catalyst has a narrow molecular weight distribution, and when applied to some products, there is a problem of lowering productivity due to the effect of extrusion load, etc. In order to solve this problem, a method of controlling the molecular weight distribution of a polymer by supporting two different types of metallocene catalyst precursors on a carrier together with an activator and polymerizing the polymer using the same has been proposed.
한편, 선형 저밀도 폴리에틸렌 (Linear low density polyethylene; LLDPE)은 중합 촉매 하에 에틸렌과 알파 올레핀을 공중합하여 제조된다. 선형 저밀도 폴리에틸렌은 일반 폴리에틸렌의 특성을 가지면서 파단 강도와 신율이 높고 인열 강도, 낙하 충격 강도 등이 우수하여 스트레치 필름, 오버랩 필름 등에 사용되고 있다. 이 때 필름의 중요 물성인 낙하 충격 강도 및 투명도 등은 공단량체인 알파 올레핀의 영향이 크다.On the other hand, linear low density polyethylene (LLDPE) is prepared by copolymerizing ethylene and alpha olefin under a polymerization catalyst. Linear low-density polyethylene has the characteristics of general polyethylene, high breaking strength and elongation, and excellent tear strength and drop impact strength, so it is used for stretch films and overlap films. At this time, the important physical properties of the film, such as drop impact strength and transparency, are greatly influenced by alpha olefin as a comonomer.
하지만 촉매 기술 및 공정 기술의 한계로 모든 물성을 충족하기 어려운 문제가 있다. 이에, 강도 물성이 유지되면서도 투명도가 개선된 선형 저밀도 폴리에틸렌의 개발이 요구되고 있다.However, there is a problem in that it is difficult to satisfy all physical properties due to the limitations of catalyst technology and process technology. Accordingly, there is a demand for the development of linear low-density polyethylene having improved transparency while maintaining strength and physical properties.
본 발명은 낙하 충격 강도 및 투명도가 우수한 올레핀 공중합체를 제공하기 위한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 올레핀 공중합체의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide an olefin copolymer having excellent drop impact strength and transparency. In addition, the present invention is to provide a method for producing the olefin copolymer.
본 발명은 에틸렌; 및 공단량체로 1-헥센(1-hexene) 및 4-메틸-1-펜텐(4-methyl-1-pentene)을 포함하고, 두께 0.05 mm의 필름으로 성형하여 ASTM D1003을 기준으로 측정한 헤이즈(haze)가 3 % 이상 10 % 이하이고, 분자량 분포(MWD)가 2 이상 5 이하인, 올레핀 공중합체를 제공한다.The present invention is ethylene; And 1-hexene (1-hexene) and 4-methyl-1-pentene (4-methyl-1-pentene) as a comonomer, the haze measured based on ASTM D1003 by molding into a film having a thickness of 0.05 mm ( haze) is 3% or more and 10% or less, and a molecular weight distribution (MWD) of 2 or more and 5 or less.
또한, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 제1 전이 금속 화합물; 하기 화학식 2로 표시되는 제2 전이 금속 화합물; 및 상기 제1 및 제2 전이 금속 화합물이 담지된 담체를 포함하는 혼성 담지 촉매 존재 하에, 에틸렌과, 공단량체로 1-헥센(1-hexene) 및 4-메틸-1-펜텐(4-methyl-1-pentene)을 중합하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전이 금속 화합물과 제2 전이 금속 화합물의 몰비는 1:0.3 내지 1:3.5인, 제1항의 올레핀 공중합체의 제조방법을 제공한다:In addition, the present invention is a first transition metal compound represented by the following formula (1); a second transition metal compound represented by the following formula (2); And in the presence of a hybrid supported catalyst comprising a carrier on which the first and second transition metal compounds are supported, ethylene and 1-hexene and 4-methyl-1-pentene as comonomers (4-methyl- 1-pentene), wherein the molar ratio of the first transition metal compound to the second transition metal compound is 1:0.3 to 1:3.5.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알콕시 또는 C2-20 알콕시알킬이고,R 1 and R 2 are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkoxy or C 2-20 alkoxyalkyl,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐 또는 C1-20 알킬이고,X 1 and X 2 are each independently halogen or C 1-20 alkyl,
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서,In Formula 2,
R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알콕시 또는 C2-20 알콕시알킬이고,R 3 and R 4 are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkoxy or C 2-20 alkoxyalkyl,
X3 및 X4는 각각 독립적으로 할로겐 또는 C1-20 알킬이다.X 3 and X 4 are each independently halogen or C 1-20 alkyl.
또한, 본 발명은 상기 올레핀 공중합체를 포함하는 필름을 제공한다.In addition, the present invention provides a film comprising the olefin copolymer.
본 발명에 따르면, 낙하 충격 강도 및 투명도가 우수한 올레핀 공중합체 및 이의 제조 방법이 제공될 수 있다.According to the present invention, an olefin copolymer having excellent drop impact strength and transparency and a method for preparing the same can be provided.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 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, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is used to describe exemplary embodiments only, and is not intended to limit the invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprises", "comprising" or "have" are intended to designate the presence of an embodied feature, step, element, or a combination thereof, but one or more other features or steps; It should be understood that the possibility of the presence or addition of components, or combinations thereof, is not precluded in advance.
발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated and described in detail below. However, this is not intended to limit the 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 invention.
이하, 본 발명의 올레핀 공중합체에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the olefin copolymer of the present invention will be described in detail.
본 발명의 올레핀 공중합체는 낙하 충격 강도가 우수하면서 투명도(헤이즈)가 개선된 특징이 있다. 상기 올레핀 공중합체는 에틸렌 외에 공단량체로 1-헥센(1-hexene) 및 4-메틸-1-펜텐(4-methyl-1-pentene; 4M1P)을 포함한다. 4-메틸-1-펜텐이 공단량체로 포함되어 올레핀 공중합체의 투명도가 개선되고, 헤이즈가 감소한다. 이 때 4-메틸-1-펜텐의 반응을 저해시키지 않기 위해 반응성이 높은 1-헥센과 동시에 투입하지 않고 번갈아 투입한다.The olefin copolymer of the present invention has excellent drop impact strength and improved transparency (haze). The olefin copolymer includes 1-hexene and 4-methyl-1-pentene (4M1P) as comonomers in addition to ethylene. The inclusion of 4-methyl-1-pentene as a comonomer improves the transparency of the olefin copolymer and reduces haze. At this time, in order not to inhibit the reaction of 4-methyl-1-pentene, the highly reactive 1-hexene and 1-hexene are not added simultaneously, but are added alternately.
한편, 본 발명의 올레핀 공중합체는 후술할 제1 메탈로센 화합물 및 제2 메탈로센 화합물을 포함하는 혼성 담지 촉매의 존재 하에 제조된다. 상기 혼성 담지 촉매는 comonomer incorporation이 높아 이를 사용함으로써 낙하 충격 강도가 우수한 수준으로 유지된다.Meanwhile, the olefin copolymer of the present invention is prepared in the presence of a supported hybrid catalyst including a first metallocene compound and a second metallocene compound, which will be described later. The hybrid supported catalyst has a high comonomer incorporation, and by using it, the drop impact strength is maintained at an excellent level.
바람직하게는, 상기 올레핀 공중합체의 헤이즈(haze)는 3 % 이상, 4 % 이상, 5 % 이상, 6 % 이상, 또는 7 % 이상이고, 10 % 이하, 9.5 % 이하, 또는 9 % 이하일 수 있다. 상기 올레핀 공중합체의 헤이즈가 10% 초과로 지나치게 증가하는 경우, 상기 올레핀 공중합체를 필름에 적용 시 충분한 수준의 투명도를 달성하기 어려워, 해당 필름이 적용된 제품에서 요구하는 수준의 광학 특성을 만족하기 어렵다. 상기 헤이즈는 두께 0.05 mm의 필름으로 성형하여 ASTM D1003을 기준으로 측정한다.Preferably, the haze of the olefin copolymer may be 3% or more, 4% or more, 5% or more, 6% or more, or 7% or more, and 10% or less, 9.5% or less, or 9% or less. . When the haze of the olefin copolymer is excessively increased to more than 10%, it is difficult to achieve a sufficient level of transparency when the olefin copolymer is applied to the film, and it is difficult to satisfy the optical properties of the level required for the product to which the film is applied. . The haze is measured according to ASTM D1003 by molding into a film having a thickness of 0.05 mm.
바람직하게는, 상기 올레핀 공중합체의 분자량 분포(MWD; 중량평균분자량을 수평균분자량으로 나눈 값; Mw/Mn)가 2 이상 5 이하일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 올레핀 공중합체의 분자량 분포는 2.2 이상, 2.4 이상, 2.5 이상, 2.6 이상, 또는 2.8 이상이고, 4.5 이하, 4.0 이하, 3.5 이하, 3.2 이하, 또는 3.1 이하일 수 있다. 상기 올레핀 공중합체의 분자량 분포가 2 미만인 경우 올레핀 공중합체의 가공성이 저하되고, 분자량 분포가 5를 초과하는 경우 낙하 충격 강도, 헤이즈 및 인장강도 등 기계적 물성이 저하되는 문제가 있다.Preferably, the molecular weight distribution (MWD; a value obtained by dividing a weight average molecular weight by a number average molecular weight; Mw/Mn) of the olefin copolymer may be 2 or more and 5 or less. More preferably, the molecular weight distribution of the olefin copolymer may be 2.2 or more, 2.4 or more, 2.5 or more, 2.6 or more, or 2.8 or more, and 4.5 or less, 4.0 or less, 3.5 or less, 3.2 or less, or 3.1 or less. When the molecular weight distribution of the olefin copolymer is less than 2, the processability of the olefin copolymer is reduced, and when the molecular weight distribution exceeds 5, there is a problem in that mechanical properties such as drop impact strength, haze and tensile strength are reduced.
바람직하게는, 상기 올레핀 공중합체의 낙하 충격 강도가 1000 g 이상이고, 2000 g 이하, 1900 g 이하, 1800 g 이하, 1700 g 이하, 1600 g 이하, 1500 g 이하, 또는 1400 g 이하일 수 있다. 상기 낙하 충격 강도는 두께 0.05 mm의 필름으로 성형하여 ASTM D1709A을 기준으로 측정한다.Preferably, the drop impact strength of the olefin copolymer is 1000 g or more, 2000 g or less, 1900 g or less, 1800 g or less, 1700 g or less, 1600 g or less, 1500 g or less, or 1400 g or less. The drop impact strength is measured based on ASTM D1709A by molding into a film having a thickness of 0.05 mm.
바람직하게는, 상기 올레핀 공중합체의 밀도는 0.910 g/cm3 이상, 0.912 g/cm3 이상, 0.913 g/cm3 이상, 0.914 g/cm3 이상, 또는 0.915 g/cm3 이상이고, 0.930 g/cm3 이하, 0.928 g/cm3 이하, 0.926 g/cm3 이하, 0.924 g/cm3 이하, 0.922 g/cm3 이하, 0.920 g/cm3 이하, 또는 0.918 g/cm3 이하일 수 있다. 상기 밀도는 ASTM D 792를 기준으로 측정한다.Preferably, the density of the olefin copolymer is 0.910 g/cm 3 or more, 0.912 g/cm 3 or more, 0.913 g/cm 3 or more, 0.914 g/cm 3 or more, or 0.915 g/cm 3 or more, and 0.930 g /cm 3 or less, 0.928 g/cm 3 or less, 0.926 g/cm 3 or less, 0.924 g/cm 3 or less, 0.922 g/cm 3 or less, 0.920 g/cm 3 or less, or 0.918 g/cm 3 or less. The density is measured based on ASTM D 792.
바람직하게는, 상기 올레핀 공중합체의 중량평균분자량은 약 50000 g/mol 이상, 약 60000 g/mol 이상, 약 70000 g/mol 이상, 약 80000 g/mol 이상, 약 90000 g/mol 이상, 약 100000 g/mol 이상, 또는 약 110000 g/mol 이상이고, 약 200000 g/mol 이하, 약 190000 g/mol 이하, 180000 g/mol 이하, 170000 g/mol 이하, 160000 g/mol 이하, 150000 g/mol 이하, 또는 140000 g/mol 이하일 수 있다.Preferably, the weight average molecular weight of the olefin copolymer is about 50000 g/mol or more, about 60000 g/mol or more, about 70000 g/mol or more, about 80000 g/mol or more, about 90000 g/mol or more, about 100000 g/mol or more, or about 110000 g/mol or more, about 200000 g/mol or less, about 190000 g/mol or less, 180000 g/mol or less, 170000 g/mol or less, 160000 g/mol or less, 150000 g/mol or less, or 140000 g/mol or less.
상기 중량평균분자량(Mw) 및 수평균분자량(Mn)은 겔 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatopraphy; GPC, PL GPC220, Agilent Technologies)로 측정한다. 구체적으로, 겔투과 크로마토그래피(GPC) 장치로는 Waters PL-GPC220 기기를 이용하고, Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300mm 길이 칼럼을 사용할 수 있다. 이때 측정 온도는 160 ℃이며, 1,2,4-트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)을 용매로서 사용할 수 있고, 유속은 1 mL/min로 적용할 수 있다. 폴리에틸렌의 샘플은 각각 GPC 분석 기기 (PL-GP220)을 이용하여 BHT 0.0125% 포함된 트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)에서 160 ℃, 10 시간 동안 녹여 전처리하고, 10 mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 200 μL의 양으로 공급하여 측정할 수 있다. 또한, 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.The weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) were measured by gel permeation chromatography (GPC, PL GPC220, Agilent Technologies). Specifically, 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 °C, 1,2,4-trichlorobenzene (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% BHT at 160 °C for 10 hours using a GPC analysis device (PL-GP220), and the concentration of 10 mg/10mL After preparing it, it can be measured by supplying it in an amount of 200 μL. In addition, 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.
따라서, 상기 일 구현예의 올레핀 중합체는 합성된 중합체를 적용하는 필름의 중요 물성인 낙하 충격 강도와 투명도가 종래기술에 대비하여 동등 수준 이상으로 향상될 수 있기 때문에, 해당 필름을 제조, 보관 및 운반하거나, 제품 적용하는 과정에서 우수한 기계적 강도를 통해 안정적인 내구성을 구현할 수 있으며, 동시에 투명성을 확보하여 해당 필름이 적용된 제품에서 우수한 광학 특성 구현이 가능할 수 있다.Therefore, in the olefin polymer of one embodiment, since the drop impact strength and transparency, which are important physical properties of the film to which the synthesized polymer is applied, can be improved to an equivalent level or more compared to the prior art, the film is manufactured, stored and transported or , stable durability can be realized through excellent mechanical strength in the process of product application, and at the same time, excellent optical properties can be realized in products to which the film is applied by securing transparency.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 일 구현예의 올레핀 공중합체는 후술하는 올레핀 공중합체의 제조방법에 의해 제조될 수 있다.On the other hand, as described above, the olefin copolymer of one embodiment may be prepared by the method for preparing the olefin copolymer to be described later.
발명의 다른 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 제1 전이 금속 화합물; 하기 화학식 2로 표시되는 제2 전이 금속 화합물; 및 상기 제1 및 제2 전이 금속 화합물이 담지된 담체를 포함하는 혼성 담지 촉매 존재 하에, 에틸렌과 공단량체로 1-헥센(1-hexene) 및 4-메틸-1-펜텐(4-methyl-1-pentene)을 중합하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전이 금속 화합물과 제2 전이 금속 화합물의 몰비는 1:0.3 내지 1:3.5인, 올레핀 공중합체의 제조방법이 제공된다.According to another embodiment of the invention, a first transition metal compound represented by the following formula (1); a second transition metal compound represented by the following formula (2); And in the presence of a hybrid supported catalyst comprising a carrier on which the first and second transition metal compounds are supported, 1-hexene and 4-methyl-1-pentene (4-methyl-1) as a comonomer with ethylene. -pentene), wherein the molar ratio of the first transition metal compound to the second transition metal compound is 1:0.3 to 1:3.5, a method for producing an olefin copolymer is provided.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알콕시 또는 C2-20 알콕시알킬이고,R 1 and R 2 are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkoxy or C 2-20 alkoxyalkyl,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐 또는 C1-20 알킬이고,X 1 and X 2 are each independently halogen or C 1-20 alkyl,
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서,In Formula 2,
R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알콕시 또는 C2-20 알콕시알킬이고,R 3 and R 4 are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkoxy or C 2-20 alkoxyalkyl,
X3 및 X4는 각각 독립적으로 할로겐 또는 C1-20 알킬이다.X 3 and X 4 are each independently halogen or C 1-20 alkyl.
상기 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 제1 전이금속 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 제2 전이금속 화합물을 특정 비율로 포함하는 전구체를 사용하여, 종래에 비해 공중합성과 담지 성능이 향상된 혼성 담지 촉매를 제공할 수 있다.According to the embodiment, by using a precursor comprising the first transition metal compound represented by Formula 1 and the second transition metal compound represented by Formula 2 in a specific ratio, copolymerizability and supporting performance are improved compared to the prior art. An improved hybrid supported catalyst can be provided.
구체적으로, 상기 제1 전이금속 화합물(A)과 제2 전이금속 화합물(B)의 몰비(A:B)가 1:0.3 내지 1:3.5인 혼성 담지 촉매는, 우수한 담지 성능, 촉매 활성 및 고공중합성을 나타낼 수 있다. 특히, 이러한 혼성 담지 촉매 하의 슬러리 공정에서 초저밀도 올레핀 공중합체, 즉 초저밀도 폴리에틸렌을 제조하는 경우, 종래 초저밀도 폴리에틸렌이 녹거나 부풀어서(swell) 생산성이 저하되고 파울링이 발생하는 문제점을 방지하여, 공정안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 혼성 담지 촉매를 이용하여 물성이 우수한 폴리올레핀, 예를 들어, 초저밀도 폴리에틸렌을 제공할 수 있다.Specifically, the hybrid supported catalyst having a molar ratio (A:B) of 1:0.3 to 1:3.5 of the first transition metal compound (A) and the second transition metal compound (B) has excellent supported performance, catalytic activity and high pore properties. Polymerization may be exhibited. In particular, when preparing an ultra-low-density olefin copolymer, that is, ultra-low-density polyethylene in a slurry process under such a hybrid supported catalyst, the conventional ultra-low-density polyethylene melts or swells (swell), thereby reducing productivity and preventing the occurrence of fouling. , process stability can be improved. In addition, by using the hybrid supported catalyst, it is possible to provide a polyolefin having excellent physical properties, for example, ultra-low density polyethylene.
한편, 상기 제1 전이금속 화합물과 제2 전이금속 화합물의 몰비(A:B)가 1:0.3 미만이면 공중합성이 저하됨에 따라 초저밀도 폴리에틸렌 생산이 어려운 단점이 있고, 1:3.5 초과하면 원하는 중합체의 분자구조를 재현하기 어려운 문제점이 있다.On the other hand, when the molar ratio (A:B) of the first transition metal compound and the second transition metal compound is less than 1:0.3, there is a disadvantage in that it is difficult to produce ultra-low density polyethylene as copolymerization is lowered, and when it exceeds 1:3.5, the desired polymer There is a problem in that it is difficult to reproduce the molecular structure of
상기 일 구현예에 따른 혼성 담지 촉매에 포함되는 전이금속 화합물에 있어서, 상기 화학식 1 및 2의 치환기들을 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.In the transition metal compound included in the hybrid supported catalyst according to the embodiment, the substituents of Chemical Formulas 1 and 2 will be described in more detail 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).
C1-20 알킬은 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬일 수 있다. 구체적으로, C1-20 알킬은 C1-20 직쇄 알킬; C1-10 직쇄 알킬; C1-5 직쇄 알킬; C3-20 분지쇄 또는 고리형 알킬; C3-15 분지쇄 또는 고리형 알킬; 또는 C3-10 분지쇄 또는 고리형 알킬일 수 있다. 보다 구체적으로, C1-20 알킬은 메틸, 에틸, n-프로필, iso-프로필, n-부틸, iso-부틸, tert-부틸, n-펜틸, iso-펜틸 또는 사이클로헥실 등일 수 있다. C 1-20 alkyl may be straight chain, branched chain or cyclic alkyl. Specifically, C 1-20 alkyl is C 1-20 straight chain alkyl; C 1-10 straight chain alkyl; C 1-5 straight chain alkyl; C 3-20 branched or cyclic alkyl; C 3-15 branched or cyclic alkyl; or C 3-10 branched chain or cyclic alkyl. More specifically, C 1-20 alkyl may be methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, tert-butyl, n-pentyl, iso-pentyl or cyclohexyl, and the like.
C2-20 알케닐은 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알케닐일 수 있다. 구체적으로, C2-20 알케닐은 C2-20 직쇄 알케닐, C2-10 직쇄 알케닐, C2-5 직쇄 알케닐, C3-20 분지쇄 알케닐, C3-15 분지쇄 알케닐, C3-10 분지쇄 알케닐, C5-20 고리형 알케닐 또는 C5-10 고리형 알케닐일 수 있다. 보다 구체적으로, C2-20 알케닐은 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐 또는 사이클로헥세닐 등일 수 있다.C 2-20 Alkenyl can be straight-chain, branched-chain or cyclic alkenyl. Specifically, C 2-20 alkenyl is C 2-20 straight chain alkenyl, C 2-10 straight chain alkenyl, C 2-5 straight chain alkenyl, C 3-20 branched chain alkenyl, C 3-15 branched chain alkenyl kenyl, C 3-10 branched chain alkenyl, C 5-20 cyclic alkenyl or C 5-10 cyclic alkenyl. More specifically, C 2-20 alkenyl may be ethenyl, propenyl, butenyl, pentenyl or cyclohexenyl, and the like.
C6-20 아릴은 모노사이클릭, 바이사이클릭 또는 트라이사이클릭 방향족 탄화수소를 의미할 수 있다. 구체적으로, C6-20 아릴은 페닐, 나프틸 또는 안트라세닐 등일 수 있다.C 6-20 aryl may mean a monocyclic, bicyclic or tricyclic aromatic hydrocarbon. Specifically, C 6-20 aryl may be phenyl, naphthyl or anthracenyl, and the like.
C7-20 알킬아릴은 아릴의 1 이상의 수소가 알킬에 의하여 치환된 치환기를 의미할 수 있다. 구체적으로, C7-20 알킬아릴은 메틸페닐, 에틸페닐, n-프로필페닐, iso-프로필페닐, n-부틸페닐, iso-부틸페닐, tert-부틸페닐 또는 사이클로헥실페닐 등일 수 있다. C 7-20 Alkylaryl may mean a substituent in which one or more hydrogens of aryl are substituted with alkyl. Specifically, C 7-20 alkylaryl may be methylphenyl, ethylphenyl, n-propylphenyl, iso-propylphenyl, n-butylphenyl, iso-butylphenyl, tert-butylphenyl or cyclohexylphenyl.
C7-20 아릴알킬은 알킬의 1 이상의 수소가 아릴에 의하여 치환된 치환기를 의미할 수 있다. 구체적으로, C7-20 아릴알킬은 벤질, 페닐프로필 또는 페닐헥실 등일 수 있다. C 7-20 Arylalkyl may mean a substituent in which one or more hydrogens of the alkyl are substituted by aryl. Specifically, C 7-20 Arylalkyl may be benzyl, phenylpropyl or phenylhexyl and the like.
C1-20 알콕시는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알콕시일 수 있다. 구체적으로, C1-20 알콕시로는, 메톡시, 에톡시, n-부톡시, tert-부톡시, 페닐옥시, 시클로헥실옥시 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.C 1-20 Alkoxy may be straight-chain, branched-chain or cyclic alkoxy. Specifically, C 1-20 alkoxy may include, but is not limited to, methoxy, ethoxy, n-butoxy, tert-butoxy, phenyloxy, cyclohexyloxy, and the like.
C2-20 알콕시알킬은 알킬의 1 이상의 수소가 알콕시에 의하여 치환된 치환기를 의미할 수 있다. 구체적으로, C2-20 알콕시알킬로는, 메톡시메틸, 에톡시메틸, 메톡시에틸, 에톡시에틸, 부톡시메틸, 부톡시에틸, 부톡시프로필, 부톡시부틸, 부톡시헵틸, 부톡시헥실 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.C 2-20 alkoxyalkyl may mean a substituent in which one or more hydrogens of alkyl are substituted by alkoxy. Specifically, as C 2-20 alkoxyalkyl, methoxymethyl, ethoxymethyl, methoxyethyl, ethoxyethyl, butoxymethyl, butoxyethyl, butoxypropyl, butoxybutyl, butoxyheptyl, butoxy and hexyl, but is not limited thereto.
바람직하게는, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C4-20 알킬 또는 tert-부톡시로 치환된 C5-9 직쇄 알킬일 수 있고, 보다 바람직하게는, R1 및 R2는 각각 독립적으로 n-부틸 또는 tert-부톡시로 치환된 n-헥실일 수 있다. 또한, 상기 R1 및 R2는 동일한 치환기가 치환될 수 있다.Preferably, R 1 and R 2 may each independently be C 4-20 alkyl or C 5-9 straight-chain alkyl substituted with tert-butoxy, more preferably, R 1 and R 2 are each independently n-hexyl substituted with n-butyl or tert-butoxy. In addition, the R 1 and R 2 may be substituted with the same substituent.
바람직하게는, X1 및 X2는 각각 독립적으로 염소 또는 메틸일 수 있고, 보다 바람직하게는, X1 및 X2는 각각 독립적으로 염소일 수 있다.Preferably, X 1 and X 2 may each independently be chlorine or methyl, and more preferably, X 1 and X 2 may each independently be chlorine.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 제1 전이금속 화합물은 하기 화학식 1a 또는 화학식 1b로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the first transition metal compound represented by Formula 1 may be a compound represented by Formula 1a or Formula 1b, but is not limited thereto.
[화학식 1a][Formula 1a]
[화학식 1b][Formula 1b]
. .
상기 구조식들로 표시되는 제1 전이금속 화합물은 공지의 반응들을 응용하여 합성될 수 있으며, 보다 상세한 합성 방법은 실시예를 참고할 수 있다.The first transition metal compound represented by the above structural formulas may be synthesized by applying known reactions, and more detailed synthesis methods may refer to Examples.
바람직하게는, R3 및 R4는 각각 독립적으로 C1-3 알킬일 수 있으며, 보다 바람직하게는 R3 및 R4은 n-프로필일 수 있다.Preferably, R 3 and R 4 may each independently be C 1-3 alkyl, more preferably R 3 and R 4 may be n-propyl.
바람직하게는, X3 및 X4는 각각 독립적으로 염소 또는 메틸일 수 있다.Preferably, X 3 and X 4 may each independently be chlorine or methyl.
구체적으로, 상기 화학식 2로 표시되는 제2 전이금속 화합물은 하기 화학식 2a 또는 화학식 2b로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the second transition metal compound represented by Formula 2 may be a compound represented by Formula 2a or Formula 2b, but is not limited thereto.
[화학식 2a][Formula 2a]
[화학식 2b][Formula 2b]
. .
상기 구조식들로 표시되는 제2 전이금속 화합물은 공지의 반응들을 응용하여 합성될 수 있으며, 보다 상세한 합성 방법은 실시예를 참고할 수 있다.The second transition metal compound represented by the above structural formulas may be synthesized by applying known reactions, and more detailed synthesis methods may refer to Examples.
상기 일 구현예에 따른 혼성 담지 촉매에서, 상기 화학식 1로 표시되는 제1 전이금속 화합물은 저분자량의 선형 공중합체를 만드는데 기여하고, 상기 화학식 2로 표시되는 제2 전이금속 화합물은 고분자량의 선형 공중합체를 만드는데 기여할 수 있다. 상기 혼성 담지 촉매는, 저공중합성의 제1 전이금속 화합물 및 고공중합성의 제2 전이금속 화합물을 함께 혼성(hybrid) 촉매로서 사용함으로써, 우수한 담지 성능, 촉매 활성 및 고공중합성을 나타낼 수 있다. 특히, 이러한 혼성 담지 촉매 하에 슬러리 공정에서 초저밀도 폴리에틸렌을 제조하는 경우, 공정안정성이 향상되어 종래에 발생하였던 파울링 문제를 방지할 수 있다. 또한, 상기 혼성 담지 촉매를 이용하여 물성이 우수한 폴리올레핀, 예를 들어, 초저밀도 폴리에틸렌을 제공할 수 있다.In the supported hybrid catalyst according to the embodiment, the first transition metal compound represented by Formula 1 contributes to making a low molecular weight linear copolymer, and the second transition metal compound represented by Formula 2 is a high molecular weight linear copolymer. It can contribute to making a copolymer. The supported hybrid catalyst may exhibit excellent supported performance, catalytic activity and high copolymerizability by using a low-copolymerizable first transition metal compound and a high-copolymerizable second transition metal compound together as a hybrid catalyst. . In particular, when ultra-low-density polyethylene is manufactured in a slurry process under such a hybrid supported catalyst, process stability is improved, thereby preventing the fouling problem that has occurred in the past. In addition, by using the hybrid supported catalyst, it is possible to provide a polyolefin having excellent physical properties, for example, ultra-low density polyethylene.
한편, 상기 담체로는 표면에 하이드록시기 또는 실록산기를 함유하는 담체를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 담체로는 고온에서 건조하여 표면에 수분을 제거함으로써 반응성이 큰 하이드록시기 또는 실록산기를 함유하는 담체를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 담체는 실리카, 알루미나 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 담체는 고온에서 건조된 것일 수 있고, 이들은 통상적으로 Na2O, K2CO3, BaSO4 및 Mg(NO3)2 등의 산화물, 탄산염, 황산염, 질산염 성분을 포함할 수 있다.Meanwhile, as the carrier, a carrier containing a hydroxyl group or a siloxane group on the surface may be used. Specifically, as the carrier, a carrier containing a hydroxyl group or a siloxane group having high reactivity by drying at a high temperature to remove moisture from the surface may be used. More specifically, the carrier may include any one or more mixtures selected from the group consisting of silica, alumina and magnesia. The carrier may be dried at a high temperature, and they typically include oxides, carbonates, sulfates, and nitrates such as Na 2 O, K 2 CO 3 , BaSO 4 and Mg(NO 3 ) 2 .
상기 담체의 건조 온도는 40 내지 800 ℃가 바람직하고, 100 내지 600 ℃가 더욱 바람직하며, 100 내지 300 ℃가 가장 바람직하다. 상기 담체의 건조 온도가 40℃ 미만인 경우 수분이 너무 많아서 표면의 수분과 조촉매가 반응하게 되고, 800℃를 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 40 to 800 °C, more preferably 100 to 600 °C, and most preferably 100 to 300 °C. If the drying temperature of the carrier is less than 40 ℃, there is too much moisture, so that the surface moisture and the cocatalyst react. It disappears and only the siloxane remains, which is not preferable because the reaction site with the promoter decreases.
상기 담체 표면의 하이드록시기 양은 0.1 내지 10 mmol/g이 바람직하며, 0.5 내지 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 0.1 to 10 mmol/g, more preferably 0.5 to 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 0.1 mmol/g 미만이면 조촉매와의 반응자리가 적고, 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 0.1 mmol/g, there are few reaction sites with the co-catalyst, and if it exceeds 10 mmol/g, it is not preferable because it may be caused by moisture other than the hydroxyl group present on the surface of the carrier particle. not.
상기 일 구현예에 따른 혼성 담지 촉매는 촉매 전구체인 전이금속 화합물을 활성화시키기 위하여 조촉매를 추가로 포함할 수 있다. 상기 조촉매로는 13족 금속을 포함하는 유기 금속 화합물로서, 일반적인 메탈로센 촉매 하에 올레핀을 중합할 때 사용될 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 조촉매는 하기 화학식 3 내지 5로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다.The supported hybrid catalyst according to the embodiment may further include a co-catalyst to activate the transition metal compound, which is a catalyst precursor. The cocatalyst is not particularly limited as long as it is an organometallic compound containing a Group 13 metal, and can be used when polymerizing olefins under a general metallocene catalyst. Specifically, the cocatalyst may be at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by the following Chemical Formulas 3 to 5.
[화학식 3][Formula 3]
R6-[Al(R5)-O]n-R7 R 6 -[Al(R 5 )-O] n -R 7
상기 화학식 3에서, In Formula 3,
R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 하이드로카빌기, 또는 할로겐으로 치환된 C1-20 하이드로카빌기이고,R 5 , R 6 and R 7 are each independently hydrogen, halogen, a C 1-20 hydrocarbyl group, or a halogen-substituted C 1-20 hydrocarbyl group,
n은 2 이상의 정수이며,n is an integer greater than or equal to 2,
[화학식 4][Formula 4]
D(R8)3 D(R 8 ) 3
상기 화학식 4에서, In Formula 4,
D는 알루미늄 또는 보론이고,D is aluminum or boron,
R8은 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 하이드로카빌기, C1-20 하이드로카빌옥시기, 또는 할로겐으로 치환된 C1-20 하이드로카빌기이고,R 8 is each independently a halogen, a C 1-20 hydrocarbyl group, a C 1-20 hydrocarbyloxy group, or a halogen-substituted C 1-20 hydrocarbyl group,
[화학식 5][Formula 5]
[L-H]+[W(A)4]- 또는 [L]+[W(A)4]- [LH] + [W(A) 4 ] - or [L] + [W(A) 4 ] -
상기 화학식 5에서,In Formula 5,
L은 중성 또는 양이온성 루이스 염기이고, L is a neutral or cationic Lewis base,
H는 수소 원자이며, H is a hydrogen atom,
W는 13족 원소이며, W is a group 13 element,
A는 각각 독립적으로 C1-20 하이드로카빌기; C1-20 하이드로카빌옥시기; 및 이들 치환기의 1 이상의 수소 원자가 할로겐, C1-20 하이드로카빌옥시기 및 C1-20 하이드로카빌(옥시)실릴기 중 1 이상의 치환기로 치환된 치환기들 중 어느 하나이다.A is each independently a C 1-20 hydrocarbyl group; C 1-20 hydrocarbyloxy group; and one or more of the substituents in which one or more hydrogen atoms of these substituents are substituted with one or more substituents of halogen, a C 1-20 hydrocarbyloxy group and a C 1-20 hydrocarbyl (oxy)silyl group.
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.
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 20의 하이드로카빌기는 탄소수 1 내지 15 또는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기일 수 있다. 구체적으로, 탄소수 1 내지 20의 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 페닐기, 나프틸기, 또는 안트라세닐기 등의 아릴기일 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 20 carbon atoms may be a hydrocarbyl group having 1 to 15 carbon atoms or 1 to 10 carbon atoms. Specifically, the hydrocarbyl group having 1 to 20 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. , a straight-chain, branched-chain or cyclic alkyl group such as n-heptyl group and cyclohexyl group; Or it may be an aryl group such as a phenyl group, a naphthyl group, or an anthracenyl group.
하이드로카빌옥시기는 하이드로카빌기가 산소에 결합한 작용기이다. 구체적으로, 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌옥시기는 탄소수 1 내지 15 또는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌옥시기일 수 있다. 보다 구체적으로, 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌옥시기는 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, iso-프로폭시기, n-부톡시기, iso-부톡시기, tert-부톡시기, n-펜톡시기, n-헥톡시기, n-헵톡시기, 사이클로헥톡시기 등의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알콕시기; 또는 페녹시기 또는 나프탈렌옥시(naphthalenoxy)기 등의 아릴옥시기일 수 있다. The hydrocarbyloxy group is a functional group in which a hydrocarbyl group is bonded to oxygen. Specifically, the hydrocarbyloxy group having 1 to 20 carbon atoms may be a hydrocarbyloxy group having 1 to 15 carbon atoms or 1 to 10 carbon atoms. More specifically, the hydrocarbyloxy group having 1 to 20 carbon atoms is a methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, iso-propoxy group, n-butoxy group, iso-butoxy group, tert-butoxy group, n-pentoxy group , a straight-chain, branched-chain or cyclic alkoxy group such as n-hexoxy group, n-heptoxy group, cyclohexoxy group; Alternatively, it may be an aryloxy group such as a phenoxy group or a naphthalenoxy group.
하이드로카빌(옥시)실릴기는 -SiH3의 1 내지 3개의 수소가 1 내지 3개의 하이드로카빌기 또는 하이드로카빌옥시기로 치환된 작용기이다. 구체적으로, 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌(옥시)실릴기는, 탄소수 1 내지 15, 탄소수 1 내지 10 또는 탄소수 1 내지 5의 하이드로카빌(옥시)실릴기일 수 있다. 보다 구체적으로, 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌(옥시)실릴기는 메틸실릴기, 다이메틸실릴기, 트라이메틸실릴기, 다이메틸에틸실릴기, 다이에틸메틸실릴기 및 다이메틸프로필실릴기 등의 알킬실릴기; 메톡시실릴기, 다이메톡시실릴기, 트라이메톡시실릴기 및 다이메톡시에톡시실릴기 등의 알콕시실릴기; 메톡시다이메틸실릴기, 다이에톡시메틸실릴기 및 다이메톡시프로필실릴기 등의 알콕시알킬실릴기 등일 수 있다.The hydrocarbyl(oxy)silyl group is a functional group in which 1 to 3 hydrogens of -SiH 3 are substituted with 1 to 3 hydrocarbyl groups or hydrocarbyloxy groups. Specifically, the hydrocarbyl (oxy)silyl group having 1 to 20 carbon atoms may be a hydrocarbyl (oxy)silyl group having 1 to 15 carbon atoms, 1 to 10 carbon atoms, or 1 to 5 carbon atoms. More specifically, the hydrocarbyl (oxy)silyl group having 1 to 20 carbon atoms is an alkyl group such as a methylsilyl group, a dimethylsilyl group, a trimethylsilyl group, a dimethylethylsilyl group, a diethylmethylsilyl group, and a dimethylpropylsilyl group. silyl group; alkoxysilyl groups such as a methoxysilyl group, a dimethoxysilyl group, a trimethoxysilyl group and a dimethoxyethoxysilyl group; It may be an alkoxyalkylsilyl group such as a methoxydimethylsilyl group, a diethoxymethylsilyl group, and a dimethoxypropylsilyl group.
상기에서 화학식 3으로 표시되는 화합물의 비제한적인 예로는 메틸알루미녹산, 에틸알루미녹산, 이소부틸알루미녹산 또는 tert-부틸알루미녹산 등을 들 수 있다. 그리고, 화학식 4로 표시되는 화합물의 비제한적인 예로는 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리프로필알루미늄, 트리부틸알루미늄, 디메틸클로로알루미늄, 트리이소프로필알루미늄, 트리-sec-부틸알루미늄, 트리사이클로펜틸알루미늄, 트리펜틸알루미늄, 트리이소펜틸알루미늄, 트리헥실알루미늄, 트리옥틸알루미늄, 에틸디메틸알루미늄, 메틸디에틸알루미늄, 트리페닐알루미늄, 트리-p-톨릴알루미늄, 디메틸알루미늄메톡시드 또는 디메틸알루미늄에톡시드 등을 들 수 있다. 마지막으로, 화학식 5로 표시되는 화합물의 비제한적인 예로는 트리메틸암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리에틸암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, N,N-디메틸아닐리늄 n-부틸트리스(펜타플루오로페닐)보레이트, N,N-디메틸아닐리늄 벤질트리스(펜타플루오로페닐)보레이트, N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(4-(t-부틸디메틸실릴)-2,3,5,6-테트라플루오로페닐)보레이트, N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(4-(트리이소프로필실릴)-2,3,5,6-테트라플루오로페닐)보레이트, N,N-디메틸아닐리늄 펜타플루오로페녹시트리스(펜타플루오로페닐)보레이트, N,N-디메틸-2,4,6-트리메틸아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리메틸암모늄 테트라키스(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트, N,N-디메틸아닐리늄 테트라키스(2,3,4,6-테트라플루오로페닐)보레이트, 헥사데실디메틸암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, N-메틸-N-도데실아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트 또는 메틸디(도데실)암모늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트 등을 들 수 있다. Non-limiting examples of the compound represented by Formula 3 may include methylaluminoxane, ethylaluminoxane, isobutylaluminoxane, or tert-butylaluminoxane. And, non-limiting examples of the compound represented by Formula 4 include trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, tripropylaluminum, tributylaluminum, dimethylchloroaluminum, triisopropylaluminum, tri-sec-butylaluminum, Tricyclopentyl aluminum, tripentyl aluminum, triisopentyl aluminum, trihexyl aluminum, trioctyl aluminum, ethyl dimethyl aluminum, methyldiethyl aluminum, triphenyl aluminum, tri-p-tolyl aluminum, dimethyl aluminum methoxide or dimethyl aluminum Toxide etc. are mentioned. Finally, non-limiting examples of the compound represented by Formula 5 include trimethylammonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate, triethylammonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate, N,N-dimethylanilinium tetrakis( Pentafluorophenyl) borate, N,N-dimethylanilinium n-butyltris(pentafluorophenyl)borate, N,N-dimethylanilinium benzyltris(pentafluorophenyl)borate, N,N-dimethylanilinium Tetrakis(4-(t-butyldimethylsilyl)-2,3,5,6-tetrafluorophenyl)borate, N,N-dimethylanilinium tetrakis(4-(triisopropylsilyl)-2,3 ,5,6-tetrafluorophenyl)borate, N,N-dimethylanilinium pentafluorophenoxytris(pentafluorophenyl)borate, N,N-dimethyl-2,4,6-trimethylanilinium tetrakis (Pentafluorophenyl)borate, trimethylammonium tetrakis(2,3,4,6-tetrafluorophenyl)borate, N,N-dimethylanilinium tetrakis(2,3,4,6-tetrafluorophenyl) ) borate, hexadecyldimethylammonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate, N-methyl-N-dodecylanilinium tetrakis(pentafluorophenyl)borate or methyldi(dodecyl)ammonium tetrakis(pentafluoro phenyl) borate and the like.
상기 조촉매의 사용 함량은 목적하는 혼성 담지 촉매의 물성 또는 효과에 따라 적절하게 조절될 수 있다.The amount of the co-catalyst used may be appropriately adjusted according to the physical properties or effects of the desired hybrid supported catalyst.
상기 일 구현예에 따른 혼성 담지 촉매는, 예를 들어, 상기 담체에 조촉매를 담지시키는 단계; 및 조촉매 담지 담체에 촉매 전구체인 상기 제1 및 제2 전이금속 화합물을 담지시키는 단계를 통해 제조될 수 있다. The hybrid supported catalyst according to the embodiment may include, for example, supporting a cocatalyst on the support; and supporting the first and second transition metal compounds, which are catalyst precursors, on a promoter supported carrier.
구체적으로, 담체에 조촉매를 담지시키는 단계에서는, 고온에서 건조된 담체에 조촉매를 첨가하고, 이를 약 20 내지 120 ℃의 온도에서 교반하여 조촉매 담지 담체를 제조할 수 있다. Specifically, in the step of supporting the cocatalyst on the carrier, the cocatalyst may be added to the carrier dried at a high temperature, and stirred at a temperature of about 20 to 120° C. to prepare a carrier supported on the cocatalyst.
그리고, 조촉매 담지 담체에 촉매 전구체를 담지시키는 단계에서는 상기 담체에 조촉매를 담지시키는 단계에서 얻어진 조촉매 담지 담체에 상기 제1 및 제2 전이금속 화합물을 첨가하고, 다시 이를 약 20 내지 120 ℃의 온도에서 교반하여 담지 촉매를 제조할 수 있다. And, in the step of supporting the catalyst precursor on the support supporting the promoter, the first and second transition metal compounds are added to the support supporting the promoter obtained in the step of supporting the promoter on the support, and then again at about 20 to 120 ° C. A supported catalyst can be prepared by stirring at a temperature of
상기 조촉매 담지 담체에 촉매 전구체를 담지시키는 단계에서는 조촉매 담지 담체에 상기 제1 및 제2 전이금속 화합물을 첨가하여 교반한 후, 조촉매를 추가로 첨가하여 담지 촉매를 제조할 수 있다. In the step of supporting the catalyst precursor on the promoter supported carrier, the first and second transition metal compounds are added and stirred to the promoter supported carrier, and then a supported catalyst may be further added to prepare a supported catalyst.
상기 일 구현예에 따른 혼성 담지 촉매에 있어서 사용되는 담체, 조촉매, 조촉매 담지 담체 및 전이 금속 화합물의 함량은 목적하는 담지 촉매의 물성 또는 효과에 따라 적절하게 조절될 수 있다. The content of the carrier, the cocatalyst, the cocatalyst supported carrier and the transition metal compound used in the hybrid supported catalyst according to the embodiment may be appropriately adjusted according to the desired physical properties or effects of the supported catalyst.
구체적으로, 상기 혼성 담지 촉매에 있어서, 상기 제1 전이금속 화합물과 제2 전이금속 화합물의 몰비는 1:0.3 내지 1:3.5일 수 있다. 상기한 혼합 몰비로 상기 제1 및 제2 전이금속 화합물을 포함함으로써, 우수한 담지 성능, 촉매 활성 및 고공중합성을 나타낼 수 있다. 특히, 이러한 혼성 담지 촉매 하에 슬러리 공정에서 초저밀도 폴리에틸렌을 제조하는 경우, 공정안정성이 향상되어 종래에 발생하였던 파울링 문제를 방지할 수 있다. 또한, 상기 혼성 담지 촉매를 이용하여 물성이 우수한 폴리올레핀, 예를 들어, 초저밀도 폴리에틸렌을 제공할 수 있다. Specifically, in the hybrid supported catalyst, the molar ratio of the first transition metal compound to the second transition metal compound is It may be 1:0.3 to 1:3.5. By including the first and second transition metal compounds in the above-described mixing molar ratio, excellent supporting performance, catalytic activity, and high copolymerizability may be exhibited. In particular, when ultra-low-density polyethylene is manufactured in a slurry process under such a hybrid supported catalyst, process stability is improved, thereby preventing the fouling problem that has occurred in the past. In addition, by using the hybrid supported catalyst, it is possible to provide a polyolefin having excellent physical properties, for example, ultra-low density polyethylene.
한편, 상기 제1 전이금속 화합물과 제2 전이금속 화합물의 몰비(A:B)가 1:0.3 미만이면 공중합성이 저하됨에 따라 초저밀도 폴리에틸렌 생산이 어려운 단점이 있고, 1:3.5 을 초과하면 원하고자 하는 중합체의 분자구조를 재현하기 어려운 문제점이 있다. On the other hand, if the molar ratio (A:B) of the first transition metal compound and the second transition metal compound is less than 1:0.3, there is a disadvantage in that it is difficult to produce ultra-low density polyethylene as copolymerization is lowered, and when it exceeds 1:3.5, the There is a problem in that it is difficult to reproduce the molecular structure of the desired polymer.
이때, 상기 단계에 의해 실리카 담체에 담지되는 메탈로센 화합물의 담지량은 담체 1 g을 기준으로 0.01 내지 1 mmol/g일 수 있다. 즉, 상기 메탈로센 화합물에 의한 촉매의 기여 효과를 감안하여 전술한 담지량 범위에 해당되도록 제어하는 것이 바람직하다.In this case, the amount of the metallocene compound supported on the silica carrier by the above step may be 0.01 to 1 mmol/g based on 1 g of the carrier. That is, it is preferable to control so as to fall within the above-described supported amount range in consideration of the contribution effect of the catalyst by the metallocene compound.
상기 혼성 담지 촉매 제조시에 반응 용매로는 펜탄, 헥산, 헵탄 등과 같은 탄화수소 용매; 또는 벤젠, 톨루엔 등과 같은 방향족 용매가 사용될 수 있다.In preparing the hybrid supported catalyst, the reaction solvent includes a hydrocarbon solvent such as pentane, hexane, heptane, and the like; Alternatively, an aromatic solvent such as benzene or toluene may be used.
상기 담지 촉매의 구체적인 제조 방법은 후술하는 실시예를 참고할 수 있다. 그러나, 담지 촉매의 제조 방법이 본 명세서에 기술한 내용에 한정되는 것은 아니며, 상기 제조 방법은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 채용하는 단계를 추가로 채용할 수 있고, 상기 제조 방법의 단계(들)는 통상적으로 변경 가능한 단계(들)에 의하여 변경될 수 있다.For a specific method of preparing the supported catalyst, reference may be made to Examples to be described later. However, the preparation method of the supported catalyst is not limited to the contents described herein, and the preparation method may additionally employ a step commonly employed in the technical field to which the present invention belongs, and the steps of the preparation method ( ) may be modified by means of a routinely changeable step(s).
본 발명의 올레핀 공중합체의 단량체로는 일례로 에틸렌, 알파-올레핀, 사이클릭 올레핀 등이 있으며, 이중 결합을 2개 이상 가지고 있는 다이엔 올레핀계 단량체 또는 트라이엔 올레핀계 단량체 등도 중합 가능하다. 상기 단량체의 구체적인 예로는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-아이토센, 노보넨, 노보나디엔, 에틸리덴노보넨, 페닐노보넨, 비닐노보넨, 디사이클로펜타디엔, 1,4-부타디엔, 1,5-펜타디엔, 1,6-헥사디엔, 스티렌, 알파-메틸스티렌, 디비닐벤젠, 3-클로로메틸스티렌 등이 있으며, 이들 단량체를 2 종 이상 혼합하여 공중합할 수도 있다. 상기 올레핀 공중합체가 에틸렌과 다른 공단량체의 공중합체인 경우에, 상기 공단량체는 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐 및 1-옥텐으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 공단량체인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 에틸렌, 1-헥센 및 4-메틸-1-펜텐을 포함한다.Examples of the monomer of the olefin copolymer of the present invention include ethylene, alpha-olefin, and cyclic olefin, and a diene olefin monomer or a triene olefin monomer having two or more double bonds may also be polymerized. Specific examples of the monomer include ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-decene, 1-undecene, 1-dode cene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, 1-aitocene, norbornene, norbornadiene, ethylidenenorbornene, phenylnorbornene, vinylnorbornene, dicyclopentadiene, 1,4-butadiene, 1, 5-pentadiene, 1,6-hexadiene, styrene, alpha-methylstyrene, divinylbenzene, 3-chloromethylstyrene, etc. are available, and two or more of these monomers may be mixed and copolymerized. When the olefin copolymer is a copolymer of ethylene and other comonomers, the comonomer is at least one comonomer selected from the group consisting of propylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene and 1-octene. It is preferable to be More preferably, ethylene, 1-hexene and 4-methyl-1-pentene are included.
이 때 상기 1-헥센의 투입량은 투입된 에틸렌 총 중량 대비 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 8 중량 % 이상, 또는 8.5 중량% 이상이고, 15 중량% 이하, 13 중량% 이하, 11 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하일 수 있다. 상기 범위에 못 미치는 경우 올레핀 공중합체의 낙하 충격 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 1-헥센의 공중합도가 너무 높아져서, 4-메틸-1-펜텐의 공중합도가 낮아지게 되는 문제가 있다.At this time, the input amount of 1-hexene is 6 wt% or more, 7 wt% or more, 8 wt% or more, or 8.5 wt% or more, and 15 wt% or less, 13 wt% or less, 11 wt% or less, based on the total weight of the ethylene input , or 10% by weight or less. If it is less than the above range, there may be a problem that the drop impact strength of the olefin copolymer is lowered. If it exceeds the above range, the degree of copolymerization of 1-hexene is too high, and the degree of copolymerization of 4-methyl-1-pentene is low. There is a problem to lose.
한편, 상기 4-메틸-1-펜텐의 투입량은 투입된 에틸렌 총 중량 대비 6 중량% 이상, 8 중량% 이상, 9 중량% 이상, 또는 10 중량% 이상이고, 15 중량% 이하, 13 중량% 이하, 또는 11 중량% 이하일 수 있다. 상기 범위에 못 미치는 경우 각 공단량체 별 적절한 공중합도가 달성되지 못하여, 헤이즈 값이 높아지고, 투명도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. On the other hand, the input amount of 4-methyl-1-pentene is 6 wt% or more, 8 wt% or more, 9 wt% or more, or 10 wt% or more, 15 wt% or less, 13 wt% or less, based on the total weight of the input ethylene; or 11% by weight or less. If it is less than the above range, an appropriate degree of copolymerization for each comonomer may not be achieved, which may cause problems in that the haze value is increased and the transparency is lowered.
상기 1-헥센과 4-메틸-1-펜텐은 2:5 내지 5:2의 중량비로 투입될 수 있고, 보다 바람직하게는, 3:5 내지 5:3, 또는 4:5 내지 5:4의 중량비로 투입될 수 있다. 1-헥센과 4-메틸-1-펜텐의 중량비가 2:5 내지 5:2를 벗어나는 경우, 그 효과가 한쪽으로 치우쳐 헤이즈와 낙하 충격 강도 범위를 동시에 만족시킬 수 없는 문제가 있다.The 1-hexene and 4-methyl-1-pentene may be added in a weight ratio of 2:5 to 5:2, more preferably, 3:5 to 5:3, or 4:5 to 5:4. It can be added by weight. When the weight ratio of 1-hexene to 4-methyl-1-pentene is out of 2:5 to 5:2, the effect is biased to one side, and there is a problem that the haze and the drop impact strength range cannot be simultaneously satisfied.
상기 올레핀 단량체의 중합 반응을 위하여, 연속식 용액 중합 공정, 벌크 중합 공정, 현탁 중합 공정, 슬러리 중합 공정, 유화 중합 공정, 기상 중합 공정 등 올레핀 단량체의 중합 반응으로 알려진 다양한 중합 공정을 채용할 수 있다.For the polymerization reaction of the olefin monomer, various polymerization processes known as polymerization reactions of olefin monomers, such as a continuous solution polymerization process, a bulk polymerization process, a suspension polymerization process, a slurry polymerization process, an emulsion polymerization process, a gas phase polymerization process, can be employed. .
상기 올레핀 단량체의 중합은 약 25 내지 약 500 ℃의 온도 및 약 1 내지 약 100 kgf/cm2의 반응 압력에서 약 1 내지 약 24 시간 동안 반응시켜 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 올레핀계 단량체의 중합은 약 25 내지 약 500 ℃, 바람직하게는 약 25 내지 약 200 ℃, 보다 바람직하게는 약 50 내지 약 100 ℃의 온도에서 수행할 수 있다. 또한 반응 압력은 약 1 내지 약 100 kgf/cm2, 바람직하게는 약 1 내지 약 60 kgf/cm2, 보다 바람직하게는 약 5 내지 약 45 kgf/cm2에서 수행할 수 있다. The polymerization of the olefin monomer may be performed by reacting at a temperature of about 25 to about 500 °C and a reaction pressure of about 1 to about 100 kgf/cm 2 for about 1 to about 24 hours. Specifically, the polymerization of the olefinic monomer may be carried out at a temperature of about 25 to about 500 °C, preferably about 25 to about 200 °C, more preferably about 50 to about 100 °C. In addition, the reaction pressure may be from about 1 to about 100 kgf/cm 2 , preferably from about 1 to about 60 kgf/cm 2 , more preferably from about 5 to about 45 kgf/cm 2 .
또한, 상기 중합 반응에서 상기 혼성 담지 촉매는 펜탄, 헥산, 헵탄, 노난, 데칸, 톨루엔, 벤젠, 디클로로메탄, 클로로벤젠 등과 같은 용매에 용해 또는 희석된 상태로 이용될 수 있다. 이때, 상기 용매를 소량의 알킬알루미늄 등으로 처리함으로써, 촉매에 악영향을 줄 수 있는 소량의 물 또는 공기 등을 미리 제거할 수 있다. In addition, in the polymerization reaction, the supported hybrid catalyst may be used in a dissolved or diluted state in a solvent such as pentane, hexane, heptane, nonane, decane, toluene, benzene, dichloromethane, chlorobenzene, and the like. In this case, by treating the solvent with a small amount of alkylaluminum or the like, a small amount of water or air that may adversely affect the catalyst may be removed in advance.
또한, 필요에 따라, 상기 슬러리 중합은 수소 첨가 또는 미첨가 조건 하에서 수행될 수 있다.In addition, if necessary, the slurry polymerization may be performed under hydrogenation or non-hydrogenation conditions.
한편, 상기 에틸렌과, 공단량체로 1-헥센(1-hexene) 및 4-메틸-1-펜텐(4-methyl-1-pentene)을 중합하는 단계는 공단량체인 1-헥센과 4-메틸-1-펜텐을 번갈아 투입하는 단계를 포함한다. 1-헥센은 4-메틸-1-펜텐에 비해 반응성이 높아 두 공단량체를 동시에 투입하면 1-헥센에 의해 4-메틸-1-펜텐의 반응이 저해된다. 이를 방지하기 위해 1-헥센과 4-메틸-1-펜텐은 번갈아 투입하는 것이 바람직하다. 이 때 1-헥센의 투입 이후 4-메틸-1-펜텐을 투입할 수도 있고, 4-메틸-1-펜텐의 투입 이후 1-헥센을 투입할 수도 있다. 번갈아 투입하는 횟수는 1회 이상이면 특별히 한정되지 않으며, 목적하는 올레핀 공중합체의 물성 또는 효과에 따라 적절히 조절될 수 있다.On the other hand, the step of polymerizing ethylene and 1-hexene and 4-methyl-1-pentene as comonomers is 1-hexene and 4-methyl- It includes the step of alternately inputting 1-pentene. Since 1-hexene has a higher reactivity than 4-methyl-1-pentene, when both comonomers are simultaneously added, the reaction of 4-methyl-1-pentene is inhibited by 1-hexene. In order to prevent this, 1-hexene and 4-methyl-1-pentene are preferably added alternately. In this case, 4-methyl-1-pentene may be added after 1-hexene is added, or 1-hexene may be added after 4-methyl-1-pentene is added. The number of times of alternating input is not particularly limited as long as it is one or more times, and may be appropriately adjusted according to the desired physical properties or effects of the olefin copolymer.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 일 구현예의 올레핀 공중합체를 포함하는 필름을 제공할 수 있다. 상기 필름은 고분자 성형분야에서 알려진 다양한 성형방법, 조건, 장치를 제한없이 적용하여 제조할 수 있다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, a film including the olefin copolymer of the embodiment may be provided. The film can be manufactured by applying various molding methods, conditions, and devices known in the field of polymer molding without limitation.
상기 다른 구현예의 필름에서, 올레핀 공중합체는 상기 일 구현예에서 상술한 내용을 모두 포함할 수 있다.In the film of the other embodiment, the olefin copolymer may include all of the contents described above in the one embodiment.
또한, 상기 필름은 두께 0.05 mm의 필름으로 성형하여 ASTM D1709A을 기준으로 측정한 낙하 충격 강도가 1000 g 이상, 또는 1100 g 이상이고, 2000 g 이하, 1900 g 이하, 1800 g 이하, 1700 g 이하, 1600 g 이하, 1500 g 이하, 또는 1400 g 이하일 수 있다. In addition, the film is molded into a film having a thickness of 0.05 mm and has a drop impact strength of 1000 g or more, or 1100 g or more, measured based on ASTM D1709A, 2000 g or less, 1900 g or less, 1800 g or less, 1700 g or less, 1600 g or less, 1500 g or less, or 1400 g or less.
또한, 상기 필름은 두께 0.05 mm의 필름으로 성형하여 ASTM D1003을 기준으로 측정한 헤이즈가 3 % 이상, 4 % 이상, 5 % 이상, 6 % 이상, 또는 7 % 이상이고, 10 % 이하, 9.5 % 이하, 또는 9 % 이하일 수 있다. In addition, the film is molded into a film having a thickness of 0.05 mm and has a haze measured based on ASTM D1003 of 3% or more, 4% or more, 5% or more, 6% or more, or 7% or more, and 10% or less, 9.5% or less, or 9% or less.
상기 낙하충격강도 및 헤이즈에 대한 내용 또한 상기 일 구현예에서 상술한 내용을 모두 포함할 수 있다.The content on the drop impact strength and haze may also include all of the content described above in the embodiment.
상기 제조 방법으로 제조된 올레핀 공중합체는 이러한 물성이 요구되는 다양한 용도로 사용될 수 있으며 그 용도에 특별한 제한은 없다. 일례로, 높은 낙하 충격 강도가 요구되는 농/공업용 및 포장용에 사용할 수 있으며, 기존의 저밀도 폴리에틸렌이나 고밀도 폴리에틸렌의 적용이 어려운 스트레치 필름 등에도 사용할 수 있다.The olefin copolymer prepared by the above preparation method may be used for various purposes requiring such physical properties, and there is no particular limitation on the use. For example, it can be used for agricultural/industrial use and packaging that require high drop impact strength, and it can also be used for stretch films that are difficult to apply to conventional low-density polyethylene or high-density polyethylene.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 보다 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, it will be described in more detail to help the understanding of the present invention. However, the following examples only illustrate the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following examples.
제조예 1: 혼성 담지 촉매 제조Preparation Example 1: Preparation of hybrid supported catalyst
실리카(Grace Davison사 제조 SP952)를 200 ℃의 온도에서 12 시간 동안 진공을 가한 상태에서 탈수 및 건조하였다.Silica (SP952 manufactured by Grace Davison) was dehydrated and dried under vacuum at a temperature of 200° C. for 12 hours.
20L sus 고압 반응기에 톨루엔 용액 3.0kg을 넣고 건조된 실리카(Grace Davison사 제조 SP952) 1000 g을 투입한 후, 반응기의 온도를 40 ℃로 올리면서 교반하였다. 실리카를 60 분 동안 충분히 분산시킨 후, 10 wt% 메틸알루미녹산(MAO)/톨루엔 용액을 8 kg을 투입하고 200 rpm으로 12 시간 교반하였다. 반응기 온도를 60 ℃로 올린 후 화학식 1b로 표시되는 화합물 0.1 mmol을 용액 상태로 녹인 후 투입하고 2시간 반응 후에, 화학식 2b로 표시되는 화합물 0.05 mmol을 용액 상태로 녹인 후 투입한 후 2 시간 동안 반응을 추가로 시켰다. 교반을 멈추고 30 분동안 settling시킨 후 반응 용액을 decantation하였다. 반응기에 헥산 3.0 kg을 투입하고 헥산 슬러리를 filter dry로 이송하고 헥산 용액을 필터하였다. 50 ℃에서 4 시간 동안 감압 하에 건조하여 담지 촉매를 제조하였다.In a 20L sus high pressure reactor, 3.0 kg of toluene solution was put, and 1000 g of dried silica (SP952 manufactured by Grace Davison) was added, followed by stirring while raising the temperature of the reactor to 40 °C. After the silica was sufficiently dispersed for 60 minutes, 8 kg of a 10 wt% methylaluminoxane (MAO)/toluene solution was added, followed by stirring at 200 rpm for 12 hours. After raising the reactor temperature to 60 °C, 0.1 mmol of the compound represented by Formula 1b was dissolved in a solution state, added, and after 2 hours reaction, 0.05 mmol of the compound represented by Formula 2b was dissolved in a solution state, added, and reacted for 2 hours was added After stopping the stirring and settling for 30 minutes, the reaction solution was decantation. 3.0 kg of hexane was put into the reactor, the hexane slurry was transferred to filter dry, and the hexane solution was filtered. A supported catalyst was prepared by drying at 50° C. under reduced pressure for 4 hours.
실시예 1 내지 실시예 3: 올레핀 공중합체 및 필름 제조Examples 1 to 3: Preparation of Olefin Copolymer and Film
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조건 하에서, 상기 제조예 1에서 제조한 담지 촉매의 존재 하에 에틸렌, 1-헥센 및 4-메틸-1-펜텐을 중합하였다.Ethylene, 1-hexene and 4-methyl-1-pentene were polymerized in the presence of the supported catalyst prepared in Preparation Example 1 under the conditions shown in Table 1 below.
이때, 중합 반응기는 이소부탄 슬러리 루프 프로세스(isobutane Slurry loop process) 연속 중합기 또는 유동층 프로세스(fluidized bed process) 연속 중합기이다.In this case, the polymerization reactor is an isobutane slurry loop process continuous polymerizer or a fluidized bed process continuous polymerizer.
슬러리 공정으로 중합되는 중합 반응기는 이소부탄 슬러리 루프 프로세스(isobutane Slurry loop process) 연속 중합기로, 반응기 부피는 140 L이며, 반응 유속은 약 7 m/s로 운전하였다. 중합에 필요한 가스류(에틸렌, 수소)는 일정하게 연속적으로 투입되었으며, 공단량체인 1-헥센 및 4-메틸-1-펜텐 또한 연속적으로, 하기 표 1의 투입 조건에 따라 일정 시간 간격으로 번갈아 투입되었다. 개별적인 유량은 타겟(target) 제품에 맞게 조절하였다. 모든 가스류 및 공단량체인 1-헥센 및 4-메틸-1-펜텐의 농도는 on-line gas chromatograph로 확인하였다. 담지 촉매는 이소부탄 슬러리로 투입되며, 반응기 압력은 약 40 bar로 유지되며, 중합 온도는 약 80 ℃에서 수행하였다.The polymerization reactor polymerized by the slurry process was an isobutane slurry loop process continuous polymerizer, the reactor volume was 140 L, and the reaction flow rate was about 7 m/s. Gases (ethylene, hydrogen) required for polymerization were constantly and continuously added, and the comonomers 1-hexene and 4-methyl-1-pentene were also continuously added at regular intervals according to the input conditions in Table 1 below. became Individual flow rates were adjusted to suit the target product. Concentrations of all gases and comonomers 1-hexene and 4-methyl-1-pentene were confirmed by on-line gas chromatograph. The supported catalyst was introduced into the isobutane slurry, the reactor pressure was maintained at about 40 bar, and the polymerization temperature was carried out at about 80 °C.
기상 반응 공정으로 중합되는 중합 반응기는 유동층 프로세스(fluidized bed process) 연속 중합기로, 중합에 필요한 가스류(에틸렌, 수소)는 일정하게 연속적으로 투입되어 유동층을 거쳐 순환되었으며, 공단량체인 1-헥센 및 4-메틸-1-펜텐 또한 연속적으로, 하기 표 1의 투입 조건에 따라 일정 시간 간격으로 번갈아 투입되어 유동층을 거쳐 순환되었다. 개별적인 유량은 타겟(target) 제품에 맞게 조절하였으며 분산된 유동층 내에서 적절한 반응 조건이 갖춰질 때 촉매 반응이 일어나 중합이 진행되었다. 모든 가스류 및 공단량체인 1-헥센 및 4-메틸-1-펜텐의 농도는 on-line gas chromatograph로 확인하였다. 반응기 압력은 약 20 bar로 유지되며, 중합 온도는 약 80 ℃에서 수행하였다.The polymerization reactor polymerized in the gas phase reaction process is a fluidized bed process continuous polymerization reactor, in which gas streams (ethylene, hydrogen) necessary for polymerization are continuously input and circulated through the fluidized bed, and 1-hexene and comonomer 4-Methyl-1-pentene was also continuously and alternately added at regular time intervals according to the input conditions shown in Table 1 and circulated through the fluidized bed. The individual flow rate was adjusted according to the target product, and when appropriate reaction conditions were provided in the dispersed fluidized bed, a catalytic reaction took place and polymerization proceeded. Concentrations of all gases and comonomers 1-hexene and 4-methyl-1-pentene were confirmed by on-line gas chromatograph. The reactor pressure was maintained at about 20 bar, and the polymerization temperature was carried out at about 80 °C.
상기 제조된 올레핀 공중합체를 포함하는 조성물로 하기 성형 조건 하에서 Blown film 압출법으로 성형하여 BUR 2.5, 두께 50 μm의 필름을 각각 제조하였다.The composition containing the prepared olefin copolymer was molded by blown film extrusion under the following molding conditions to prepare films of BUR 2.5 and thickness of 50 μm, respectively.
[성형 조건][Molding conditions]
성형기: Die diameter 120 mm의 Single-Layer Blown film extruderMolding machine: Single-Layer Blown film extruder with a die diameter of 120 mm
스크류: standard singleScrew: standard single
Die 설정 온도: 170 ℃Die set temperature: 170 ℃
Die gap: 2 mmDie gap: 2 mm
압출량: 390 g/minExtrusion rate: 390 g/min
비교예 1 내지 비교예 4: 올레핀 공중합체 및 필름 제조Comparative Examples 1 to 4: Preparation of Olefin Copolymer and Film
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조건 하에서, 상기 제조예 1에서 제조한 담지 촉매의 존재 하에 에틸렌과 1-헥센 및/또는 4-메틸-1-펜텐을 중합하였다. 슬러리 공정 및 기상 반응 공정에 대한 설명은 상기 실시예 1 내지 실시예 3과 같다.Ethylene and 1-hexene and/or 4-methyl-1-pentene were polymerized in the presence of the supported catalyst prepared in Preparation Example 1 under the conditions shown in Table 1 below. Descriptions of the slurry process and the gas phase reaction process are the same as in Examples 1 to 3 above.
상기 제조된 올레핀 공중합체를 포함하는 조성물로 하기 성형 조건 하에서 Blown film 압출법으로 성형하여 BUR 2.5, 두께 50 μm의 필름을 각각 제조하였다.The composition containing the prepared olefin copolymer was molded by blown film extrusion under the following molding conditions to prepare films of BUR 2.5 and thickness of 50 μm, respectively.
[성형 조건][Molding conditions]
성형기: Die diameter 120 mm의 Single-Layer Blown film extruderMolding machine: Single-Layer Blown film extruder with a die diameter of 120 mm
스크류: standard singleScrew: standard single
Die 설정 온도: 170 ℃Die set temperature: 170 ℃
Die gap: 2 mmDie gap: 2 mm
압출량: 390 g/minExtrusion rate: 390 g/min
(kg/h)ethylene
(kg/h)
(중량%)1-Hx/C2
(weight%)
(중량%)4M1P/C2
(weight%)
(mol%)ethylene
(mol%)
(몰비)C6/C2
(molar ratio)
4M1P 1시간 투입 반복1-Hx after 2 hours input
Repeat 4M1P input for 1 hour
(중량%)1-Hx/C2
(weight%)
(중량%)4M1P/C2
(weight%)
(kg/cm2A)C2 PP
(kg/cm 2 A)
4M1P 2시간 투입 반복1-Hx 3 hours after input
4M1P 2 hours input repetition
4M1P 2시간 투입 반복1-Hx After 1 hour input
4M1P 2 hours input repetition
- 에틸렌: 시간당 에틸렌 투입량- 1-Hx/C2: 투입된 에틸렌 총 중량 대비 1-헥센의 중량비(백분율)- Ethylene: Ethylene input per hour- 1-Hx/C2: Weight ratio (percentage) of 1-hexene to the total weight of ethylene input
- 4M1P/C2: 투입된 에틸렌 총 중량 대비 4-메틸-1-펜텐의 중량비(백분율)- 4M1P/C2: Weight ratio (percentage) of 4-methyl-1-pentene to the total weight of ethylene input
- C6/C2: 슬러리 반응기 내 에틸렌에 대한 1-헥센 및 4-메틸-1-펜텐의 몰비- C6/C2: molar ratio of 1-hexene and 4-methyl-1-pentene to ethylene in the slurry reactor
- C2 PP: 기상 반응기 내 에틸렌의 부분 압력- C2 PP: partial pressure of ethylene in the gas phase reactor
실험예Experimental example
상기 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 4의 촉매 활성, 올레핀 공중합체 또는 그 필름의 물성에 대해 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.The catalytic activity of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 and the physical properties of the olefin copolymer or film thereof were measured by the following method, and the results are shown in Table 2 below.
(1) 촉매 활성(kg PE/g Cat/hr): 단위 시간(hr)당 사용된 촉매 함량(g Cat)당 생성된 중합체의 무게(kg PE)의 비로 계산하였다. (1) Catalytic activity (kg PE/g Cat/hr): Calculated as the ratio of the weight of the polymer produced (kg PE) per the catalyst content (g Cat) used per unit time (hr) (kg PE).
(2) 밀도(g/cm3) ASTM D 792에 따라 밀도를 측정하였다.(2) Density (g/cm 3 ) Density was measured according to ASTM D 792.
(3) 헤이즈(Haze, %): 올레핀 공중합체 필름에 대해 ASTM D 1003을 기준으로 측정하였다. 이때 한 시편당 10회 측정하여 그 평균치를 취하였다.(3) Haze (%): It was measured based on ASTM D 1003 for the olefin copolymer film. At this time, each specimen was measured 10 times and the average value was taken.
(4) 낙하 충격 강도(g): 올레핀 공중합체 필름에 대해 ASTM D1709A의 조건에 따라 낙하 충격 강도를 측정하였다. 필름 시료 당 20회 이상 측정하여 낙하 충격 강도를 구하였다.(4) Drop impact strength (g): For the olefin copolymer film, the drop impact strength was measured according to the conditions of ASTM D1709A. The drop impact strength was determined by measuring at least 20 times per film sample.
(5) 중량평균 분자량(Mw, g/mol): 중량평균분자량은 겔 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatopraphy; GPC, PL GPC220, Agilent Technologies)로 측정하였다. 구체적인 측정 조건은 아래와 같다.(5) Weight average molecular weight (Mw, g/mol): The weight average molecular weight was measured by gel permeation chromatography (GPC, PL GPC220, Agilent Technologies). Specific measurement conditions are as follows.
겔투과 크로마토그래피(GPC) 장치로는 Waters PL-GPC220 기기를 이용하고, Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300mm 길이 칼럼을 사용하였다. 이때 측정 온도는 160 ℃이고, 1,2,4-트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)을 용매로서 사용하였으며, 유속은 1 mL/min로 적용하였다. 폴리에틸렌의 샘플은 각각 BHT 0.0125% 포함된 트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)에서 160 ℃, 10 시간 동안 녹여 전처리하고, 10 mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 200 μL의 양으로 공급하여 측정하였다. 또한, 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.A Waters PL-GPC220 instrument was used as a gel permeation chromatography (GPC) apparatus, and a Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300 mm long column was used. At this time, the measurement temperature was 160 °C, 1,2,4-trichlorobenzene (1,2,4-Trichlorobenzene) was used as a solvent, and the flow rate was 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, prepared to a concentration of 10 mg/10mL, and supplied in an amount of 200 μL. measured. In addition, 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, 4000000 g/mol, 1000000 g Nine species of /mol were used.
(kgPE/gCat/hr)catalytic activity
(kgPE/gCat/hr)
(g/cm3)density
(g/cm 3 )
(%)haze
(%)
상기 표 2에서, 공단량체로 1-헥센 및 4-메틸-1-펜텐을 사용한 본 발명의 일 실시예의 헤이즈 및 낙하 충격 강도가 우수한 것을 확인할 수 있었다. 특히 상기 2 종의 공단량체를 함께 투입한 비교예 4에 비하여 번갈아 투입한 본 발명의 일 실시예의 물성이 보다 우수함을 확인하였다.In Table 2, it was confirmed that the haze and drop impact strength of an embodiment of the present invention using 1-hexene and 4-methyl-1-pentene as comonomers were excellent. In particular, it was confirmed that the physical properties of the example of the present invention in which the two types of comonomers were added together were superior to those of Comparative Example 4 in which the two types of comonomers were added together.
Claims (15)
두께 0.05 mm의 필름으로 성형하여 ASTM D1003을 기준으로 측정한 헤이즈(haze)가 3 % 이상 10 % 이하이고,
분자량 분포(MWD)가 2 이상 5 이하인,
올레핀 공중합체.
ethylene; and 1-hexene and 4-methyl-1-pentene as comonomers,
It is molded into a film with a thickness of 0.05 mm and has a haze of 3% or more and 10% or less, measured based on ASTM D1003,
Molecular weight distribution (MWD) of 2 or more and 5 or less,
Olefin copolymers.
두께 0.05 mm의 필름으로 성형하여 ASTM D1709A을 기준으로 측정한 낙하 충격 강도가 1000 g 이상 2000 g 이하인,
올레핀 공중합체.
According to claim 1,
Molded into a film with a thickness of 0.05 mm and having a drop impact strength of 1000 g or more and 2000 g or less, measured based on ASTM D1709A,
Olefin copolymers.
ASTM D 792를 기준으로 측정한 밀도가 0.910 g/cm3 이상 0.930 g/cm3 이하인,
올레핀 공중합체.
The method of claim 1,
Density measured based on ASTM D 792 is 0.910 g/cm 3 or more and 0.930 g/cm 3 or less,
Olefin copolymers.
중량평균분자량이 50,000 g/mol 이상 200,000 g/mol 이하인,
올레핀 공중합체.
According to claim 1,
A weight average molecular weight of 50,000 g/mol or more and 200,000 g/mol or less,
Olefin copolymers.
상기 제1 전이 금속 화합물과 제2 전이 금속 화합물의 몰비는 1:0.3 내지 1:3.5인,
제1항의 올레핀 공중합체의 제조방법:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알콕시 또는 C2-20 알콕시알킬이고,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐 또는 C1-20 알킬이고,
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알콕시 또는 C2-20 알콕시알킬이고,
X3 및 X4는 각각 독립적으로 할로겐 또는 C1-20 알킬이다.
A first transition metal compound represented by the following formula (1); a second transition metal compound represented by the following formula (2); And in the presence of a hybrid supported catalyst comprising a carrier on which the first and second transition metal compounds are supported, ethylene and 1-hexene and 4-methyl-1-pentene as comonomers (4-methyl- 1-pentene) comprising the step of polymerizing,
The molar ratio of the first transition metal compound to the second transition metal compound is 1:0.3 to 1:3.5,
The method for preparing the olefin copolymer of claim 1 :
[Formula 1]
In Formula 1,
R 1 and R 2 are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkoxy or C 2-20 alkoxyalkyl,
X 1 and X 2 are each independently halogen or C 1-20 alkyl,
[Formula 2]
In Formula 2,
R 3 and R 4 are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkoxy or C 2-20 alkoxyalkyl,
X 3 and X 4 are each independently halogen or C 1-20 alkyl.
R1 및 R2는 각각 독립적으로 C4-20 알킬 또는 tert-부톡시로 치환된 C5-9 직쇄 알킬인,
올레핀 공중합체의 제조방법.
6. The method of claim 5,
R 1 and R 2 are each independently C 4-20 alkyl or C 5-9 straight chain alkyl substituted with tert-butoxy;
A method for producing an olefin copolymer.
상기 화학식 1로 표시되는 제1 전이금속 화합물은 하기 화학식 1a 또는 화학식 1b로 표시되는 화합물인,
올레핀 공중합체의 제조방법:
[화학식 1a]
[화학식 1b]
.
6. The method of claim 5,
The first transition metal compound represented by Formula 1 is a compound represented by Formula 1a or Formula 1b,
Method for preparing olefin copolymer:
[Formula 1a]
[Formula 1b]
.
R3 및 R4는 각각 독립적으로 C1-3 알킬인,
올레핀 공중합체의 제조방법.
6. The method of claim 5,
R 3 and R 4 are each independently C 1-3 alkyl;
A method for producing an olefin copolymer.
상기 화학식 2로 표시되는 제2 전이금속 화합물은 하기 화학식 2a 또는 화학식 2b로 표시되는 화합물인,
올레핀 공중합체의 제조방법:
[화학식 2a]
[화학식 2b]
.
6. The method of claim 5,
The second transition metal compound represented by Formula 2 is a compound represented by Formula 2a or Formula 2b,
Method for preparing olefin copolymer:
[Formula 2a]
[Formula 2b]
.
담체는 실리카, 알루미나 및 마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 혼합물을 포함하는,
올레핀 공중합체의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The carrier comprises a mixture of any one or more selected from the group consisting of silica, alumina and magnesia,
A method for producing an olefin copolymer.
혼성 담지 촉매는 하기 화학식 3 내지 5로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 조촉매를 더 포함하는,
올레핀 공중합체의 제조방법:
[화학식 3]
R6-[Al(R5)-O]n-R7
상기 화학식 3에서,
R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 하이드로카빌기, 또는 할로겐으로 치환된 C1-20 하이드로카빌기이고,
n은 2 이상의 정수이며,
[화학식 4]
D(R8)3
상기 화학식 4에서,
D는 알루미늄 또는 보론이고,
R8은 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 하이드로카빌기, C1-20 하이드로카빌옥시기, 또는 할로겐으로 치환된 C1-20 하이드로카빌기이고,
[화학식 5]
[L-H]+[W(A)4]- 또는 [L]+[W(A)4]-
상기 화학식 5에서,
L은 중성 또는 양이온성 루이스 염기이고,
H는 수소 원자이며,
W는 13족 원소이며,
A는 각각 독립적으로 C1-20 하이드로카빌기; C1-20 하이드로카빌옥시기; 및 이들 치환기의 1 이상의 수소 원자가 할로겐, C1-20 하이드로카빌옥시기 및 C1-20 하이드로카빌(옥시)실릴기 중 1 이상의 치환기로 치환된 치환기들 중 어느 하나이다.
6. The method of claim 5,
The supported hybrid catalyst further comprises at least one cocatalyst selected from the group consisting of compounds represented by the following Chemical Formulas 3 to 5,
Method for preparing olefin copolymer:
[Formula 3]
R 6 -[Al(R 5 )-O] n -R 7
In Formula 3,
R 5 , R 6 and R 7 are each independently hydrogen, halogen, a C 1-20 hydrocarbyl group, or a halogen-substituted C 1-20 hydrocarbyl group,
n is an integer greater than or equal to 2,
[Formula 4]
D(R 8 ) 3
In Formula 4,
D is aluminum or boron,
R 8 is each independently a halogen, a C 1-20 hydrocarbyl group, a C 1-20 hydrocarbyloxy group, or a halogen-substituted C 1-20 hydrocarbyl group,
[Formula 5]
[LH] + [W(A) 4 ] - or [L] + [W(A) 4 ] -
In Formula 5,
L is a neutral or cationic Lewis base,
H is a hydrogen atom,
W is a group 13 element,
A is each independently a C 1-20 hydrocarbyl group; C 1-20 hydrocarbyloxy group; and one or more of the substituents in which one or more hydrogen atoms of these substituents are substituted with one or more substituents of halogen, a C 1-20 hydrocarbyloxy group and a C 1-20 hydrocarbyl (oxy)silyl group.
상기 1-헥센(1-hexene)의 투입량은 투입된 에틸렌 총 중량 대비 6 중량% 이상 15 중량% 이하인,
올레핀 공중합체의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The input amount of the 1-hexene (1-hexene) is 6% by weight or more and 15% by weight or less based on the total weight of the input ethylene,
A method for producing an olefin copolymer.
상기 4-메틸-1-펜텐(4-methyl-1-pentene)의 투입량은 투입된 에틸렌 총 중량 대비 6 중량% 이상 15 중량% 이하인,
올레핀 공중합체의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The input amount of the 4-methyl-1-pentene (4-methyl-1-pentene) is 6 wt% or more and 15 wt% or less, based on the total weight of the input ethylene;
A method for producing an olefin copolymer.
상기 에틸렌과, 공단량체로 1-헥센(1-hexene) 및 4-메틸-1-펜텐(4-methyl-1-pentene)을 중합하는 단계는 1-헥센 및 4-메틸-1-펜텐을 번갈아 투입하는 단계를 포함하는,
올레핀 공중합체의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The step of polymerizing ethylene with 1-hexene and 4-methyl-1-pentene as a comonomer alternates between 1-hexene and 4-methyl-1-pentene. comprising the step of putting
A method for producing an olefin copolymer.
필름.Comprising the olefin copolymer of claim 1,
film.
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