KR20010112734A - A method for propylene polymerization or copolymerization - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프로필렌 중합 또는 공중합 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 (1)(i) 할로겐화 마그네슘 화합물과 주기율표 ⅢA족 화합물의 혼합물을 환상 에테르, 1종 이상의 알코올, 인 화합물 및 유기실란의 혼합용매에 용해하여 마그네슘 화합물 용액을 제조하고, (ⅱ) 상기 마그네슘 화합물 용액을 전이금속 화합물, 실리콘 화합물, 주석 화합물 또는 이들의 혼합물과 반응시켜 고체 입자를 침전시킨 다음, (ⅲ) 침전된 고체 입자를 티타늄 화합물 및 내부전자공여체와 반응시켜 얻은 고체 티타늄 촉매와, (2) 주기율표의 제 I 족 또는 제 Ⅲ족 금속의 유기금속화합물, 그리고 (3) 외부 전자공여체로서 방향족 고리내에 위치한 질소화합물의 양쪽 옆에 효과적으로 입체 장애를 주는 치환기가 붙은 형태의 불포화질소화합물로 이루어진 촉매계의 존재하에서의 프로필렌 중합방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따라 탄성과 연성이 우수한 폴리프로필렌을 고수율로 제조할 수 있다.The present invention relates to a propylene polymerization or copolymerization method, and more particularly, (1) (i) a mixture of a magnesium halide compound and a group IIIA compound of the periodic table is added to a mixed solvent of a cyclic ether, at least one alcohol, a phosphorus compound and an organosilane. Dissolving to prepare a magnesium compound solution, (ii) reacting the magnesium compound solution with a transition metal compound, a silicon compound, a tin compound or a mixture thereof to precipitate solid particles, and (i) depositing the precipitated solid particles as a titanium compound. And a solid titanium catalyst obtained by reaction with an internal electron donor, (2) an organometallic compound of Group I or Group III metals of the periodic table, and (3) a nitrogen compound located in an aromatic ring as an external electron donor. In the presence of a catalyst system consisting of unsaturated nitrogen compounds in the form of substituents with steric hindrance It relates to a propylene polymerization method. According to the method of the present invention, polypropylene having excellent elasticity and ductility can be produced in high yield.
Description
본 발명은 프로필렌 중합방법에 관한 것으로서, 연질 폴리비닐클로라이드를 대체할 수 있는 정도의 탄성과 연성을 지닌 폴리프로필렌을 제조하는데 효과적인 프로필렌의 중합 또는 공중합 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a propylene polymerization method, and to a polymerization or copolymerization method of propylene effective for producing polypropylene having an elasticity and ductility to the extent that it can replace soft polyvinyl chloride.
지금까지 폴리프로필렌의 강성과 내열성을 향상시키기 위해 폴리머의 입체규칙도를 향상시킬 수 있는 중합 촉매 및 이를 이용한 중합방법에 관한 연구가 많이 진행되어왔다(대한민국 특허공고 제92-2488호, 미국특허 제4,990,479호, 유럽공개특허 제350,170A 및 캐나다특허 제1,040,379호). 그러나 이들 중합 촉매 및 이를 이용한 중합방법에 의해 제조된 폴리머는 강성과 내열성은 우수하나 탄성과 연성이 취약하여 사용상 많은 제약이 있다.In order to improve the rigidity and heat resistance of polypropylene, many studies have been conducted on a polymerization catalyst capable of improving the stereoregularity of a polymer and a polymerization method using the same (Korean Patent Publication No. 92-2488, US Patent No. 4,990,479, European Patent No. 350,170A and Canadian Patent No. 1,040,379). However, these polymerization catalysts and polymers produced by the polymerization method using the same have excellent rigidity and heat resistance, but have a lot of restrictions in use due to their weak elasticity and ductility.
본 발명의 목적은 기존 폴리프로필렌의 강성과 내열성은 유지하면서, 취약한 탄성 및 연성을 향상시킴으로써 연질 폴리비닐클로라이드를 대체할 수 있는 폴리프로필렌을 제조하기 위한 프로필렌 중합 또는 공중합 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a propylene polymerization or copolymerization method for producing polypropylene which can replace soft polyvinylchloride by improving the weak elasticity and ductility while maintaining the rigidity and heat resistance of the existing polypropylene.
본 발명은 (1) 고체 티타늄 촉매와 (2) 주기율표의 제 I족 또는 제 Ⅲ족의 유기금속화합물 및 (3) 외부전자 공여체로서, 방향족 고리내에 위치한 질소화합물의 양쪽 옆에 효과적으로 입체 장애를 주는 치환기가 붙은 형태의 불포화질소화합물을 사용하여 탄성과 연성이 우수한 폴리프로필렌을 고수율로 제조할 수 있는 프로필렌 중합 또는 공중합 방법에 관한 것이다.The present invention provides an effective steric hindrance on both sides of (1) a solid titanium catalyst, (2) an organometallic compound of group I or group III of the periodic table, and (3) a nitrogen compound located in an aromatic ring, as an external electron donor. The present invention relates to a propylene polymerization or copolymerization method capable of producing a high yield of polypropylene having excellent elasticity and ductility using an unsaturated nitrogen compound having a substituent.
본 발명에 따른 고체 티타늄 촉매(1)는, 상세하게는 (i) 환원성이 없는 할로겐화 마그네슘 화합물과 주기율표 ⅢA족 화합물의 혼합물을 환상 에테르, 1종 이상의 알코올, 인 화합물 및 유기실란의 혼합용매에 용해하여 마그네슘 화합물 용액을 제조하고, (ⅱ) 상기 마그네슘 화합물 용액을 전이금속 화합물, 실리콘 화합물, 주석 화합물 또는 이들의 혼합물과 반응시켜 고체 입자를 침전시킨 다음, (ⅲ) 침전된 고체 입자를 티타늄 화합물 및 내부전자공여체와 반응시킨 다음, 탄화수소 용매로 세척하여 입자 형태가 조절된 고형의 촉매 입자를 얻는 간단하면서도 효과적인 제조 공정으로 제조된다.The solid titanium catalyst (1) according to the present invention specifically comprises (i) dissolving a mixture of a magnesium halide compound having no reducibility and a Group IIIA compound of the periodic table in a mixed solvent of a cyclic ether, at least one alcohol, a phosphorus compound, and an organosilane. To prepare a magnesium compound solution, (ii) reacting the magnesium compound solution with a transition metal compound, a silicon compound, a tin compound or a mixture thereof to precipitate solid particles, and (i) precipitate the solid particles into a titanium compound and Reaction with the internal electron donor, followed by washing with a hydrocarbon solvent to produce a solid catalyst particle with controlled particle morphology is made in a simple and effective manufacturing process.
상기 마그네슘 화합물 용액의 제조는 탄화수소 용매의 존재 또는 부재하에서 수행될 수 있다.The preparation of the magnesium compound solution can be carried out in the presence or absence of a hydrocarbon solvent.
마그네슘 화합물 용액의 제조에 사용되는 환원성이 없는 할로겐화 마그네슘 화합물로는 염화마그네슘, 요오드화마그네슘, 불화마그네슘, 그리고 브롬화마그네슘 등과 같은 할로겐화 마그네슘; 메틸마그네슘 할라이드, 에틸마그네슘 할라이드, 프로필마그네슘 할라이드, 부틸마그네슘 할라이드, 이소부틸마그네슘 할라이드, 헥실마그네슘 할라이드, 아밀마그네슘 할라이드 등과 같은 할로겐화 알킬마그네슘을 예로 들 수 있다. 상기 할로겐화 마그네슘 화합물은 단독으로 또는 둘 이상의 혼합물로서 적용될 수 있으며, 다른 금속과의 착화합물 형태로 사용되어도 효과적이다.Non-reducing magnesium halide compounds used in the preparation of magnesium compound solutions include magnesium halides such as magnesium chloride, magnesium iodide, magnesium fluoride, and magnesium bromide; Halogenated alkylmagnesiums, such as methylmagnesium halide, ethylmagnesium halide, propylmagnesium halide, butylmagnesium halide, isobutylmagnesium halide, hexylmagnesium halide, amylmagnesium halide and the like are exemplified. The magnesium halide compound may be applied alone or as a mixture of two or more thereof, and is effective even when used in the form of a complex with another metal.
마그네슘 화합물 용액 제조시 할로겐화 마그네슘 화합물과 함께 사용되는 주기율표 ⅢA족의 화합물에는 불화보론, 염화보론, 브롬화보론과 같은 할로겐화 보론; 그리고 불화알루미늄, 브롬화알루미늄, 염화알루미늄, 요오드화알루미늄과 같은 할로겐화 알루미늄이 있으며, 이중 할로겐화 알루미늄이 바람직하고, 특히 염화알루미늄이 가장 바람직하다. 마그네슘 화합물에 대한 주기율표 ⅢA족 화합물의 몰비는 1:0.25이하가 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 1:0.15이하이다.Compounds of group IIIA of the periodic table used with magnesium halide compounds in the preparation of magnesium compound solutions include boron halides such as boron fluoride, boron chloride and boron bromide; And aluminum halides such as aluminum fluoride, aluminum bromide, aluminum chloride and aluminum iodide, of which aluminum halide is preferred, and aluminum chloride is most preferred. The molar ratio of the group IIIA compound of the periodic table to the magnesium compound is preferably 1: 0.25 or less, and more preferably 1: 0.15 or less.
할로겐화 마그네슘 화합물은 전술한 바와 같이 탄화수소 용매의 존재 또는 부재하에서 마그네슘 화합물 용액으로 전환될 수 있으며, 이에 사용될 수 있는 탄화수소 용매로는 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 그리고 케로센과 같은 지방족 탄화수소; 시클로벤젠, 메틸시클로벤젠, 시클로헥산, 그리고 메틸시클로헥산과 같은 지환족 탄화수소; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 그리고 에틸벤젠과 같은 방향족 탄화수소; 트리클로로에틸렌, 사염화탄소, 그리고 클로로벤젠과 같은 할로겐화 탄화수소를 예로 들 수 있다.The halogenated magnesium compound may be converted into a magnesium compound solution in the presence or absence of a hydrocarbon solvent as described above, and hydrocarbon solvents that may be used include aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane, decane, and kerosene; Alicyclic hydrocarbons such as cyclobenzene, methylcyclobenzene, cyclohexane, and methylcyclohexane; Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene; Examples are halogenated hydrocarbons such as trichloroethylene, carbon tetrachloride, and chlorobenzene.
마그네슘 화합물 용액의 제조에 이용되는 환상에테르에는 탄소수 2~15개의 환상에테르, 특히 테트라하이드로퓨란, 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로피란을 예로 들 수 있으며, 가장 바람직한 환상에테르는 테트라하이드로퓨란이다.Examples of the cyclic ether used in the preparation of the magnesium compound solution include cyclic ethers having 2 to 15 carbon atoms, in particular tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, and tetrahydropyran, and the most preferred cyclic ether is tetrahydrofuran.
마그네슘 화합물 용액의 제조에 이용되는 1종 이상의 알코올은 마그네슘 화합물의 일부 또는 전체를 용해시킬 수 있는 것으로 마그네슘 화합물에 직접 첨가되거나, 또는 1종 이상의 알코올로 마그네슘 화합물의 일부 또는 전체를 용해시킨 마그네슘 용액에 첨가될 수 있다. 그러나 (ⅱ) 단계에서 마그네슘 화합물 용액을 전이금속 화합물 등과 반응시켜 고형의 입자를 침전시킬 때 전술한 1종 이상의 알코올의 전체 함량은 유지되어야 한다. 사용될 수 있는 알코올의 종류로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 옥탄올, 데칸올, 도데칸올, 옥타데실알코올, 벤질알코올, 페닐에틸알코올, 이소프로필벤질알코올, 쿠밀알코올과 같이 1~20개의 탄소수를 갖는 것들이 있으며, 바람직하기로는 1~12개의 탄소수를 갖는 알코올이 좋다. 보다 상세하게는, 마그네슘 화합물 용액의 제조에 사용되는 1종 이상의 알코올은 상대적으로 분자량이 적은 1~3개의 탄소수를 갖는 알코올과 상대적으로 분자량이 큰 4~20개의 탄소수를 갖는 알코올로 이루어지는 것이 바람직하다. 전체 알코올과 상대적으로 분자량이 적은 알코올과의 몰비는 1:0.01~1:0.40이며, 바람직하게는 1:0.01~1:0.25 이다. 상대적으로 분자량이 작은 알코올로는 메탄올 또는 에탄올이 바람직하며, 상대적으로 분자량이 큰 알코올로는 부탄올이나 이소아밀 알코올 또는 2-에틸 헥산올이 바람직하다.One or more alcohols used to prepare the magnesium compound solution may be dissolved in part or all of the magnesium compound and added directly to the magnesium compound, or in a magnesium solution in which part or all of the magnesium compound is dissolved in one or more alcohols. Can be added. However, when the magnesium compound solution is reacted with the transition metal compound or the like in step (ii) to precipitate the solid particles, the total content of the at least one alcohol described above should be maintained. Alcohols that can be used include methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, octanol, decanol, dodecanol, octadecyl alcohol, benzyl alcohol, phenylethyl alcohol, isopropylbenzyl alcohol, cumyl alcohol and Likewise, there are those having 1 to 20 carbon atoms, preferably alcohol having 1 to 12 carbon atoms. In more detail, it is preferable that the 1 or more types of alcohol used for manufacture of a magnesium compound solution consists of the alcohol which has a relatively small molecular weight 1-3 carbon number, and the alcohol which has a relatively large molecular weight 4-20 carbon number. . The molar ratio of the total alcohol and the alcohol having a relatively low molecular weight is 1: 0.01 to 1: 0.40, and preferably 1: 0.01 to 1: 0.25. Relatively low molecular weight alcohols are preferably methanol or ethanol, while relatively high molecular weight alcohols are preferably butanol, isoamyl alcohol or 2-ethyl hexanol.
원하는 촉매의 평균 입자 크기 및 입자 분포도는 알코올과 환상에테르의 비 등에 따라 변하지만, 구형의 입자 크기가 50 마이크론 정도의 촉매를 얻기 위해서는 마그네슘 용액 제조시에 알코올과 환상에테르의 전체양은 마그네슘 1몰당 최소 0.5몰~20몰, 바람직하기로는 약 1.0몰~20몰, 더욱 바람직하기로는 약 2.0몰~10몰이좋다. 0.5몰 미만에서는 마그네슘 용액제조가 어렵고, 20몰 초과시에는 촉매입자의 크기가 작아진다. 그리고, 환상에테르와 1종 이상의 알코올의 몰비는 1:0.05~1:0.95인 것이 바람직하다. 1:0.05 미만에서는 구형의 촉매제조가 어렵고, 1:0.95 초과시에는 촉매활성이 떨어진다는 문제가 있다.The average particle size and particle distribution of the desired catalyst vary depending on the ratio of alcohol and cyclic ether, but in order to obtain a catalyst having a spherical particle size of about 50 microns, the total amount of alcohol and cyclic ether in the preparation of magnesium solution is at least per mole of magnesium. 0.5 mol-20 mol, preferably about 1.0 mol-20 mol, more preferably about 2.0 mol-10 mol. If it is less than 0.5 mol, it is difficult to produce magnesium solution, and if it is more than 20 mol, the size of the catalyst particles becomes small. And it is preferable that molar ratio of a cyclic ether and 1 or more types of alcohol is 1: 0.05-1: 0.95. If it is less than 1: 0.05, it is difficult to manufacture spherical catalyst, and if it is more than 1: 0.95, there is a problem that the catalytic activity is lowered.
마그네슘 화합물 용액의 제조에 사용되는 인 화합물은 다음의 일반식으로 대표된다.The phosphorus compound used for preparation of a magnesium compound solution is represented by the following general formula.
PXaR
여기에서 X는 할로겐 원자이고, R1, R2, R3, R4는 1~20개의 탄소수를 갖는 탄화수소류로, 알킬, 알케닐, 아릴 등이며, 각각 같거나 다를 수 있다. 상기 a+b+c=3으로, 0≤a≤3, 0≤b≤3, 0≤c≤3 이며, d+e+f=3, 0≤d≤3, 0≤e≤3, 0≤f≤3 이다. 이들의 예로는 삼염화인, 삼브롬화인, 디에틸클로로포스파이트, 디페닐클로로포스파이트, 디에틸브로모포스파이트, 디페닐브로모포스파이트, 메틸디클로로포스파이트, 페닐클로로포스파이트, 트리메틸포스파이트, 트리에틸포스파이트, 트리노말부틸포스파이트, 트리옥틸포스파이트, 트리데실포스파이트, 트리페닐포스파이트, 옥시클로라이드인, 트리에틸포스페이트, 트리노말부틸포스페이트, 트리페닐포스페이트 등이 있으며, 이외에도 상기 식을 만족하는 다른 인화합물도 사용될 수 있다. 이들 인화합물은 마그네슘 화합물 1몰당 0.01몰~0.25몰이 사용되는 것이 적당하며, 더욱 바람직하게는 1몰당 0.05몰~0.2몰이다. 0.01몰 미만에서는 촉매의 중합활성이 떨어지고 우수한 연성과 탄성을 얻을 수 없으며, 0.25몰 초과시에는 구형의 촉매제조가 어렵다.Here, X is a halogen atom, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 is a hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms, alkyl, alkenyl, aryl and the like, may be the same or different. A + b + c = 3, 0 ≦ a ≦ 3, 0 ≦ b ≦ 3, 0 ≦ c ≦ 3, d + e + f = 3, 0 ≦ d ≦ 3, 0 ≦ e ≦ 3, 0 ≤f≤3. Examples thereof include phosphorus trichloride, phosphorus tribromide, diethylchlorophosphite, diphenylchlorophosphite, diethylbromophosphite, diphenylbromophosphite, methyldichlorophosphite, phenylchlorophosphite, trimethylphosphite, tri Ethyl phosphite, trinormal butyl phosphite, trioctyl phosphite, tridecyl phosphite, triphenyl phosphite, oxychloride, triethyl phosphate, tri- normal butyl phosphate, triphenyl phosphate, etc. Other phosphorus compounds may also be used. As for these phosphorus compounds, 0.01 mol-0.25 mol per 1 mol of magnesium compounds are suitable, More preferably, they are 0.05 mol-0.2 mol per mol. If it is less than 0.01 mole, the polymerization activity of the catalyst is inferior and excellent ductility and elasticity cannot be obtained.
마그네슘 화합물 용액 제조시 사용되는 유기실란은 RnSiR'4-n(여기서 R은 수소 또는 탄소수 1~10개의 알킬, 알콕시, 할로알킬, 아릴기 또는 탄소수 1~8개의 할로실란 또는 할로실릴 알킬기이며, R'는 OR 또는 할로겐이며, n=0~4의 정수)의 일반식을 갖는다. 예로서, 트리메틸클로로실란, 트리메틸에톡시실란, 디메틸디클로로실란, 테트라에톡시실란, 테트라부톡시실란 등이 있다. 본 발명에서 유기실란은 형상 조절제로서 사용되며, 이는 미세 촉매입자나 매우 큰 촉매입자의 생성을 억제시켜 촉매의 입자분포도를 조절하는데 유용하다. 유기실란의 사용량은 마그네슘 화합물 1몰당 0.01몰~0.25몰이 적당하며, 더욱 바람직하게는 0.05몰~0.2몰이 적당하다. 0.01몰 미만에서는 형상조절제로서의 효과가 미약하고, 0.25몰 초과시에는 본 발명에서 목적하는 형상의 촉매 제조가 어렵다.The organosilane used to prepare the magnesium compound solution is R n SiR ' 4-n where R is hydrogen or alkyl having 1 to 10 carbon atoms, alkoxy, haloalkyl, aryl group or halosilane having 1 to 8 carbon atoms or halosilyl alkyl group. , R 'is OR or halogen, and has the general formula of n = 0-4. Examples include trimethylchlorosilane, trimethylethoxysilane, dimethyldichlorosilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane and the like. In the present invention, the organosilane is used as a shape control agent, which is useful for controlling the particle distribution of the catalyst by inhibiting the production of fine catalyst particles or very large catalyst particles. The amount of organosilane used is preferably 0.01 mol to 0.25 mol per mole of magnesium compound, more preferably 0.05 mol to 0.2 mol. If it is less than 0.01 mole, the effect as a shape control agent is weak, and when it exceeds 0.25 mol, it is difficult to manufacture the catalyst of the shape desired by this invention.
마그네슘 화합물 용액의 제조시 마그네슘 화합물과 환상에테르와 알코올, 인화합물 및 유기실란의 혼합용매의 반응은 탄화수소 매질중에서 수행하는 것이 바람직하며, 반응온도는 환상에테르와 알코올, 인화합물 및 유기실란의 종류 및 양에 따라 다르지만, 최소 약 -25℃, 바람직하기로는 -10℃~200℃, 더욱 바람직하기로는 약 0℃~150℃에서 약 15분~5시간, 바람직하기로는 약 30분~3시간 동안 실시하는 것이 좋다.In the preparation of the magnesium compound solution, the reaction of the mixed solvent of magnesium compound and cyclic ether with alcohol, phosphorus compound and organosilane is preferably carried out in a hydrocarbon medium, and the reaction temperature is a kind of cyclic ether with alcohol, phosphorus compound and organosilane and Depending on the amount, it is carried out for at least about -25 ° C, preferably at -10 ° C to 200 ° C, more preferably at about 0 ° C to 150 ° C for about 15 minutes to 5 hours, preferably about 30 minutes to 3 hours Good to do.
상기와 같이 제조된 마그네슘 화합물 용액은 액체상태의 일반식 Ti(OR)aX4-a의 티타늄 화합물(R은 탄화수소기, X는 할로겐원자, 그리고 a는 0≤a≤4)과 같은전이금속 화합물과 반응시켜 일정한 입자모양과 크기가 크고, 그리고 입자분포도가 좁은 고체입자를 침전시킨다. 상기 일반식 중 R은 탄소수 1~10개의 알킬기이다. 상기 일반식을 만족하는 티타늄 화합물의 종류로는 TiCl4, TiBr4, TiI4와 같은 사할로겐화 티타늄; Ti(OCH3)Cl3, Ti(OC2H5)Cl3, Ti(OC2H5)Br3, 그리고 Ti(O(i-C4H9))2Cl2, 그리고 Ti(OC2H5)2Br2와 같은 이할로겐화 알콕시티타늄; Ti(OCH3)4, Ti(OC2H5)4, 그리고 Ti(OC4H9)4와 같은 테트라알콕시티타늄을 예로 들 수 있으며, 이들의 혼합물 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 바람직한 티타늄 화합물은 할로겐 성분을 포함한 티타늄 화합물이며, 더욱 바람직한 티타늄 화합물은 사염화티타늄이다.The magnesium compound solution prepared as described above is a transition metal such as a titanium compound (R is a hydrocarbon group, X is a halogen atom, and a is 0 ≦ a ≦ 4 ) of the general formula Ti (OR) a X 4-a in the liquid state. Reaction with the compound precipitates solid particles with a constant particle shape, large size and narrow particle distribution. In said general formula, R is a C1-C10 alkyl group. Examples of the titanium compound satisfying the general formula include titanium tetrahalide such as TiCl 4 , TiBr 4 , and TiI 4 ; Ti (OCH 3 ) Cl 3 , Ti (OC 2 H 5 ) Cl 3 , Ti (OC 2 H 5 ) Br 3 , and Ti (O (iC 4 H 9 )) 2 Cl 2 , and Ti (OC 2 H 5 ) Dihalogenated alkoxytitanium such as 2 Br 2 ; Tetraalkoxytitaniums such as Ti (OCH 3 ) 4 , Ti (OC 2 H 5 ) 4 , and Ti (OC 4 H 9 ) 4 are exemplified, and mixtures thereof may also be used in the present invention. Preferred titanium compounds are titanium compounds containing a halogen component, and more preferred titanium compounds are titanium tetrachloride.
마그네슘 화합물 용액으로부터 고체 성분을 침전시키기 위하여, 상기 전이금속 화합물 외에도 사용될 수 있는 것들로는 실리콘테트라할라이드, 실리콘알킬할라이드와 같은 실리콘 화합물; 주석테트라할라이드, 주석알킬할라이드, 주석하이드로할라이드와 같은 주석 화합물; 및 이들의 혼합물; 또는 이들과 티타늄 화합물과의 혼합물이 있다. 이들을 사용하는 경우에도, 평균 입자크기가 크고 입자분포가 좁은 고체 성분을 침전시킬 수 있다.In order to precipitate the solid component from the magnesium compound solution, those which may be used in addition to the transition metal compound include silicon compounds such as silicon tetrahalide and silicon alkyl halide; Tin compounds such as tin tetrahalide, tin alkyl halide and tin hydrohalide; And mixtures thereof; Or mixtures of these with titanium compounds. Even when these are used, solid components having a large average particle size and a narrow particle distribution can be precipitated.
마그네슘 화합물 용액을 침전시킬 때 사용되는 티타늄 화합물, 실리콘 화합물, 주석화합물, 그리고 이들의 혼합물의 사용량은 마그네슘 화합물 1몰당 0.1몰~200몰이 적당하며, 바람직하게는 0.1몰~100몰이고, 더욱 바람직하게는 0.2몰~80몰이다. 마그네슘 화합물 용액과 티타늄 화합물, 실리콘 화합물, 주석 화합물 또는 이들의 혼합물을 반응시킬 때의 반응조건에 의해 침전된 고체 성분(담지체)의 모양, 크기 및 입자 분포가 많이 변화한다. 따라서 마그네슘 화합물 용액과 티타늄 화합물, 실리콘 화합물, 주석 화합물 또는 이들의 혼합물과의 반응을 충분히 낮은 온도에서 행하여, 고체생성물이 바로 생성되지 않도록 하고 반응 생성물을 가열하여 고체 성분이 서서히 생성되도록 하여야 바람직한 모양, 크기 및 입자분포를 갖는 고체 성분을 얻을 수 있다. 바람직하게는 -70℃~70℃에서 접촉반응을 실시하는 것이 좋고, 더욱 바람직하기로는 -50℃~50℃에서 수행하는 것이 유리하다. 접촉 반응후 서서히 반응 온도를 올려서 50℃~150℃에서 0.5시간~5시간 동안 충분히 반응시킨다.The amount of titanium compound, silicon compound, tin compound, and mixtures thereof used to precipitate the magnesium compound solution is suitably 0.1 mol to 200 mol, preferably 0.1 mol to 100 mol, more preferably 0.1 mol per mol of the magnesium compound. Is 0.2 mol to 80 mol. The shape, size and particle distribution of the precipitated solid component (carrier) vary greatly by reaction conditions when the magnesium compound solution and the titanium compound, the silicon compound, the tin compound or a mixture thereof are reacted. Therefore, the reaction of the magnesium compound solution with the titanium compound, the silicon compound, the tin compound, or a mixture thereof is performed at a sufficiently low temperature so that the solid product is not immediately produced and the reaction product is heated so that the solid component is gradually produced. A solid component having a size and particle distribution can be obtained. Preferably, the contact reaction is preferably performed at -70 ° C to 70 ° C, and more preferably at -50 ° C to 50 ° C. After the contact reaction, the reaction temperature was gradually raised to fully react for 0.5 hours to 5 hours at 50 ° C to 150 ° C.
생성된 고체 입자, 즉 마그네슘 담지체를 적절한 내부 전자공여체의 존재하에서 티타늄 화합물과 반응시켜 촉매를 제조한다. 이 반응은 전형적으로, 마그네슘 담지체와 티타늄 화합물을 반응시키거나 또는 티타늄화합물 및 적절한 전자공여체와 함께 반응시키는 단계와, 고체 성분을 분리하여 이 고체성분을 티타늄 화합물과 전자공여체와 다시 한번 반응시킨 후 고체성분을 분리하고 건조시켜 촉매를 얻는 두단계로 이루어진다. 다른 방법으로는 탄화수소, 할로겐화 탄화수소 용매 존재 또는 부재하에서 티타늄 화합물과 일정시간 반응시킨 후 전자공여체를 투입하여 반응시킬 수도 있다.The resulting solid particles, ie magnesium support, are reacted with a titanium compound in the presence of a suitable internal electron donor to prepare a catalyst. This reaction typically involves reacting a magnesium carrier with a titanium compound or with a titanium compound and a suitable electron donor, separating the solid component and reacting the solid component once again with the titanium compound and the electron donor. The solid component is separated and dried in two steps to obtain a catalyst. Alternatively, the reaction may be carried out with a titanium compound in a presence or absence of a hydrocarbon or halogenated hydrocarbon solvent for a predetermined time, followed by an electron donor.
침전된 고체입자로서 얻은 마그네슘 담지체와의 반응에 유익한 티타늄 화합물은 티타늄 할라이드, 그리고 알콕시 관능기의 탄소수가 1~20개인 할로겐화알콕시 티타늄이다. 경우에 따라서는 이들의 혼합물도 사용할 수가 있다. 이들 중 바람직하기로는 티타늄할라이드와 알콕시 관능기의 탄소수가 1~8개인 할로겐화알콕시 티타늄이 적절하며, 보다 바람직하기로는 티타늄 테트라할라이드가 적당하다.Titanium compounds which are beneficial for the reaction with the magnesium support obtained as precipitated solid particles are titanium halides and alkoxy halide titanium having 1 to 20 carbon atoms in the alkoxy functional group. In some cases, mixtures thereof may also be used. Of these, titanium halides and alkoxy halides having 1 to 8 carbon atoms of the alkoxy functional group are preferable, and titanium tetrahalide is more preferable.
마그네슘 담지체를 티타늄 화합물과 반응시킬 때 사용되는 적절한 내부전자공여체의 종류에는 산소, 질소, 황, 그리고 인을 포함하는 화합물을 들 수 있다. 이러한 화합물의 예로는 유기산, 유기산 에스테르, 알코올, 에테르, 알데히드, 케톤, 아민, 아민옥사이드, 아마이드, 인산 에스테르, 그리고 이들의 혼합물들이 있다. 본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있는 내부전자공여체는 방향족 에스테르이다. 더 자세하게는 메틸벤조에이트, 메틸브로모벤조에이트, 에틸벤조에이트, 에틸클로로벤조에이트, 에틸브로모벤조에이트, 부틸벤조에이트, 이소부틸벤조에이트, 헥실벤조에이트, 사이클로헥실벤조에이트와 같은 벤젠산알킬에스테르 및 할로벤젠산에스테르가 유용하며, 디이소부틸프탈레이트, 디에틸프탈레이트, 에틸부틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트와 같은 탄소수 2~10개의 디알킬프탈레이트가 적절하다. 이들 내부전자공여체는 2종 또는 그 이상의 혼합물로 사용될 수 있으며, 다른 화합물의 부가물 또는 착화물 형태로 사용될 수 있다. 사용되는 내부전자공여체의 양은 변화될 수 있으며, 마그네슘 화합물 1몰당 약 0.01몰~10몰, 바람직하게는 약 0.01몰~5몰, 더 바람직하게는 0.05몰~2몰이다.Suitable types of internal electron donors used when the magnesium carrier is reacted with a titanium compound include compounds including oxygen, nitrogen, sulfur, and phosphorus. Examples of such compounds are organic acids, organic acid esters, alcohols, ethers, aldehydes, ketones, amines, amine oxides, amides, phosphate esters, and mixtures thereof. Internal electron donors which can preferably be used in the present invention are aromatic esters. More specifically, alkyl benzenes such as methyl benzoate, methyl bromo benzoate, ethyl benzoate, ethyl chloro benzoate, ethyl bromo benzoate, butyl benzoate, isobutyl benzoate, hexyl benzoate and cyclohexyl benzoate Esters and halobenzene acid esters are useful, and dialkyl phthalates having 2 to 10 carbon atoms such as diisobutyl phthalate, diethyl phthalate, ethyl butyl phthalate, dibutyl phthalate are suitable. These internal electron donors can be used in mixtures of two or more, and can be used in the form of adducts or complexes of other compounds. The amount of internal electron donor used may vary and is about 0.01 mol to 10 mol, preferably about 0.01 mol to 5 mol, more preferably 0.05 mol to 2 mol per mol of the magnesium compound.
본 발명에 따라 제조된 촉매는 프로필렌 중합에 유익하게 사용된다. 특히 이 촉매는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센과 같은 올레핀간의 공중합, 그리고 공액 또는 비공액 디엔류와 같은 폴리불포화 화합물을 가진 이들의 공중합에 적절하게 사용될 수 있다.Catalysts prepared according to the invention are advantageously used for propylene polymerization. In particular, these catalysts are copolymerized between olefins such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and their copolymers with polyunsaturated compounds such as conjugated or nonconjugated dienes. Can be used as appropriate.
본 발명의 중합 반응은 (1) 상기와 같이 제조된 마그네슘, 티타늄, 할로겐,그리고 내부전자공여체를 포함하는 고체 티타늄 촉매와, (2) 조촉매로서 주기율표 제 Ⅱ족 및 제 Ⅲ족 유기금속 화합물, 그리고 (3) 불포화질소화합물을 포함하는 외부 전자공여체 성분으로 구성된 촉매계를 사용하여 수행된다.The polymerization reaction of the present invention comprises (1) a solid titanium catalyst comprising magnesium, titanium, halogen, and an internal electron donor prepared as described above, and (2) a Group II and III organometallic compound of the periodic table as a cocatalyst, And (3) a catalyst system comprised of an external electron donor component comprising an unsaturated nitrogen compound.
상기 고체 티타늄 촉매 성분은 중합 반응에 성분으로 사용되기 전에 α-올레핀으로 전중합하여 사용할 수 있다. 전중합은 헵탄과 같은 탄화수소 용매 존재하에서 충분히 낮은 온도와 α-올레핀 압력 조건에서 상기의 촉매 성분과, 트리에틸알루미늄과 같은 유기알루미늄 화합물, 불포화질소화합물과 같은 외부 전자공여체의 존재 또는 부재하에 행할 수 있다. 전중합은 촉매 입자를 폴리머로 둘러싸서 촉매 형상을 유지시키므로 중합후에 중합체의 형상을 좋게 하는데 도움을 준다. 또한 전중합을 행함으로써 촉매의 활성이 증가하는 경우도 있다. 전중합후의 중합체/촉매의 무게비는 대개 0.1:1~20:1이다.The solid titanium catalyst component may be prepolymerized with an α-olefin before being used as a component in a polymerization reaction. Prepolymerization can be carried out in the presence or absence of an external electron donor such as an organoaluminum compound such as triethylaluminum or an unsaturated nitrogen compound at the sufficiently low temperature and α-olefin pressure conditions in the presence of a hydrocarbon solvent such as heptane. have. Prepolymerization helps to improve the shape of the polymer after polymerization by surrounding the catalyst particles with a polymer to maintain the catalyst shape. In addition, the activity of the catalyst may increase by prepolymerization. The weight ratio of polymer / catalyst after prepolymerization is usually from 0.1: 1 to 20: 1.
본 발명에서 유익한 유기금속화합물은 조촉매로서의 역할을 하며, MRn의 일반식으로 표기할 수 있다. 여기에서 M은 마그네슘, 칼슘, 아연, 보론, 알루미늄, 갈륨과 같은 주기율표 Ⅱ족 또는 ⅢA족 금속 성분이며, R은 메틸, 에틸, 부틸, 헥실, 옥틸, 데실과 같은 탄소수 1~20개의 알킬기를 나타내며, n은 금속 성분의 원자가를 표시한다. 바람직한 유기금속 화합물로는 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄과 같은 탄소수 1~6개의 알킬기를 가진 트리알킬알루미늄 및 이들의 혼합물이 있다. 경우에 따라서는 에틸알루미늄 디클로라이드, 디에틸알루미늄 클로라이드, 에틸알루미늄 세스퀴클로라이드, 디이소부틸알루미늄 히드리드와 같은 한 개이상의 할로겐 또는 히드리드기를 갖는 유기알루미늄 화합물이 사용될 수 있다.The organometallic compound beneficial in the present invention serves as a promoter and may be represented by the general formula of MR n . Where M is a periodic table group II or IIIA metal component such as magnesium, calcium, zinc, boron, aluminum and gallium, and R represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as methyl, ethyl, butyl, hexyl, octyl and decyl , n represents the valence of the metal component. Preferred organometallic compounds include trialkylaluminums having 1 to 6 carbon atoms, such as triethylaluminum and triisobutylaluminum, and mixtures thereof. In some cases, an organoaluminum compound having one or more halogen or hydride groups such as ethylaluminum dichloride, diethylaluminum chloride, ethylaluminum sesquichloride, diisobutylaluminum hydride may be used.
통상적으로 α-올레핀, 특히 프로필렌의 중합에 있어서 촉매의 활성 및 입체규칙성을 제어하기 위해서 외부 전자공여체가 많이 쓰이고 있다. 본 발명에서는 촉매의 입체규칙성을 제어함으로써 폴리머의 탄성과 연성을 향상시키고자 방향족 고리내에 위치한 질소화합물의 양쪽 옆에 효과적으로 입체 장애를 주는 치환기가 붙은 형태의 불포화질소화합물을 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 사용될 수 있는 외부 전자공여체는 구체적으로 2,3-디메틸퀴녹살린, 퀴날딘, 2,6-루티딘, 2,4,6-콜리딘, 테트라메틸피라진, 2,4-디메틸퀴놀린, 2,6-디클로로피리딘, 2-클로로-6-메톡시피리딘, 2,3-디클로로퀴녹살린, 2,4,6-트리클로로피리미딘, 2,4,5,6-테트라-클로로피리미딘, 2-클로로레피딘 또는 6-클로로-2-피콜린 등의 불포화질소화합물을 사용한다.In general, in order to control the activity and stereoregularity of the catalyst in the polymerization of α-olefins, especially propylene, an external electron donor is frequently used. In the present invention, to improve the elasticity and ductility of the polymer by controlling the stereoregularity of the catalyst, an unsaturated nitrogen compound having a substituent attached to both sides of the nitrogen compound located in the aromatic ring is effectively used. . External electron donors that can be used in the present invention are specifically 2,3-dimethylquinoxaline, quinaldine, 2,6-lutidine, 2,4,6-collidine, tetramethylpyrazine, 2,4-dimethylquinoline, 2,6-dichloropyridine, 2-chloro-6-methoxypyridine, 2,3-dichloroquinoxaline, 2,4,6-trichloropyrimidine, 2,4,5,6-tetra-chloropyrimidine, Unsaturated nitrogen compounds such as 2-chlororepidine or 6-chloro-2-picoline are used.
중합 반응은 유기용매 부재하에서 기상 또는 벌크 중합이나 유기용매 존재하에서 액상 슬러리 중합 방법으로 가능하다. 이들 중합법은 산소, 물, 그리고 촉매독으로 작용할 수 있는 기타 화합물의 부재하에서 수행된다.The polymerization reaction is possible by gas phase or bulk polymerization in the absence of an organic solvent or by liquid phase slurry polymerization in the presence of an organic solvent. These polymerization methods are carried out in the absence of oxygen, water and other compounds that can act as catalyst poisons.
액상 슬러리 중합의 경우에 바람직한 고체 티타늄 촉매(1)의 중합 반응계상의 농도는 용제 1리터에 대하여 촉매의 티타늄원자로 약 0.001~5밀리몰, 바람직하게는 약 0.001~0.5밀리몰이다. 용제로는 펜탄, 헥산, 헵탄, n-옥탄, 이소옥탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산과 같은 알칸 또는 시클로알칸, 톨루엔, 자이렌, 에틸벤젠, 이소프로필벤젠, 에틸톨루엔, n-프로필벤젠, 디에틸벤젠과 같은 알킬아로마틱, 클로로벤젠, 클로로나프탈렌, 오소-디클로로벤젠과 같은 할로겐화아로마틱, 그리고이들의 혼합물이 유익하다.In the case of liquid phase slurry polymerization, the preferred concentration of the solid titanium catalyst (1) in the polymerization reaction system is about 0.001 to 5 mmol, preferably about 0.001 to 0.5 mmol, of titanium atoms of the catalyst with respect to 1 liter of solvent. Solvents include alkanes or cycloalkanes such as pentane, hexane, heptane, n-octane, isooctane, cyclohexane, methylcyclohexane, toluene, xylene, ethylbenzene, isopropylbenzene, ethyltoluene, n-propylbenzene, diethyl Alkylaromatics such as benzene, halogenated aromatics such as chlorobenzene, chloronaphthalene, ortho-dichlorobenzene, and mixtures thereof are advantageous.
기상중합의 경우 고체 티타늄촉매(1)의 양은 중합대역 1리터에 대하여 촉매의 티타늄 원자로 약 0.001~5 밀리몰, 바람직하게는 약 0.001~1.0 밀리몰, 더욱 바람직하게는 약 0.01~0.5 밀리몰로 하는 것이 좋다.In the case of gas phase polymerization, the amount of the solid titanium catalyst (1) is preferably about 0.001 to 5 millimoles, preferably about 0.001 to 1.0 millimoles, more preferably about 0.01 to 0.5 millimoles of titanium atoms of the catalyst per 1 liter of the polymerization zone. .
유기 금속 화합물(2)의 바람직한 농도는 유기금속 원자로 계산하여 촉매(1)중 티타늄 원자의 몰당 약 1~2000몰이며, 더욱 바람직하게는 약 5~500몰이 유익하다.The preferred concentration of the organometallic compound (2) is about 1 to 2000 moles per mole of titanium atoms in the catalyst (1), more preferably about 5 to 500 moles, calculated as organometallic atoms.
불포화질소화합물 외부전자공여체(3)의 바람직한 농도는 질소원자로 계산하여 유기금속화합물(2)중의 유기금속 원자의 몰당 약 0.001~100몰, 더욱 바람직하게는 약 0.05~60몰이다.The preferred concentration of the unsaturated nitrogen compound external electron donor (3) is about 0.001 to 100 moles, more preferably about 0.05 to 60 moles per mole of organometallic atoms in the organometallic compound (2), calculated as nitrogen atoms.
높은 중합 속도를 얻기 위하여 중합 반응은 중합 공정에 상관없이 충분히 높은 온도에서 수행한다. 일반적으로 약 20~200℃가 적당하며, 더욱 바람직하기로는 20~95℃가 좋다. 중합시의 단량체의 압력은 대기압~100기압이 적절하며, 더욱 바람직하기로는 2~50 기압의 압력이 적당하다.The polymerization reaction is carried out at a sufficiently high temperature regardless of the polymerization process in order to obtain a high polymerization rate. Generally about 20-200 degreeC is suitable, More preferably, 20-95 degreeC is good. As for the pressure of the monomer at the time of superposition | polymerization, atmospheric pressure-100 atmospheres are suitable, More preferably, the pressure of 2-50 atmospheres is suitable.
본 발명의 방법에 따라 중합반응을 실시할 때, 경우에 따라서 생성되는 중합체의 분자량을 조절하기 위하여 첨가제를 쓸 수 있다. 대표적인 첨가제는 수소인데, 이의 사용은 통상적으로 알려진 바에 의하여 결정할 수 있다.When carrying out the polymerization reaction according to the method of the present invention, additives may be used in some cases to control the molecular weight of the resulting polymer. An exemplary additive is hydrogen, the use of which can be determined as commonly known.
실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples
이하 실시예와 비교예를 통하여 본 발명을 더 상세히 설명한다. 그러나 본 발명이 이들 예에 국한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to these examples.
실시예 1Example 1
고체 티타늄 촉매(1)의 제조Preparation of Solid Titanium Catalyst (1)
고체 티타늄 촉매성분은 다음의 3단계의 과정을 통하여 제조되었다.Solid titanium catalyst component was prepared through the following three steps.
(i) 단계: 마그네슘 화합물 용액의 제조(i) step: preparation of magnesium compound solution
질소 분위기로 치환된, 기계식 교반기가 설치된 1.0L 반응기에 MgCl215g, AlCl34.2g, 톨루엔 550㎖의 혼합물을 넣고 400rpm으로 교반시킨 다음, 테트라하이드로퓨란 30㎖, 부탄올 28㎖, 에탄올 1.4㎖, 실리콘테트라에톡사이드 1.5㎖, 트리부틸포스페이트 3.0㎖를 투입한 후, 온도를 105℃로 올리고 4시간 동안 반응시켰다. 반응후에 얻어진 균일 용액을 상온으로 식혔다.A mixture of 15 g of MgCl 2 , 4.2 g of AlCl 3 , and 550 ml of toluene was added to a 1.0 L reactor equipped with a mechanical stirrer, which was replaced with a nitrogen atmosphere, and stirred at 400 rpm. Then, 30 ml of tetrahydrofuran, 28 ml of butanol, 1.4 ml of ethanol, After adding 1.5 ml of silicon tetraethoxide and 3.0 ml of tributyl phosphate, the temperature was raised to 105 ° C. and reacted for 4 hours. The homogeneous solution obtained after the reaction was cooled to room temperature.
(ⅱ) 단계 : 고체 담지체의 제조(Ii) step: preparation of a solid carrier
반응기의 온도를 13℃로 유지시킨 1.6L 반응기에 상기의 마그네슘 화합물 용액을 이송시켰다. 교반을 350rpm으로 유지시킨 다음, TiCl415.5㎖를 투입한 후 반응기의 온도를 90℃로 올렸다. 이 과정 동안에 고체 담지체가 생성되었다. 90℃에서 1시간 동안 반응을 시킨 다음 교반을 중지하고 생성된 고체 담지체가 가라앉도록 하였다. 상등액을 분리한 뒤 고체 담지체를 톨루엔 75㎖로 두 번 세척하였다.The magnesium compound solution was transferred to a 1.6 L reactor in which the temperature of the reactor was maintained at 13 ° C. After stirring was maintained at 350rpm, 15.5ml of TiCl 4 was added thereto, and the temperature of the reactor was raised to 90 ° C. Solid carriers were produced during this process. After the reaction was conducted at 90 ° C. for 1 hour, stirring was stopped and the resulting solid support was allowed to settle. The supernatant was separated and the solid carrier was washed twice with 75 ml of toluene.
(ⅲ) 단계 : 촉매의 제조(Iii) Step: Preparation of Catalyst
고체 담지체에 톨루엔 100㎖와 TiCl4100㎖를 투입한 후 반응기의 온도를 110℃로 올린 다음 1시간 동안 가열하였다. 교반을 중지하고 고체 담지체를 가라앉힌 뒤 상등액을 분리하고 톨루엔 100㎖와 TiCl4100㎖를 투입한 뒤, 70℃에서 디이소부틸프탈레이트 2.9㎖를 주입하였다. 반응기의 온도를 120℃로 올린 다음 1시간 동안 교반하였다. 교반을 정지한 뒤 상등액을 분리하고 톨루엔 100㎖를 주입한 후 반응기의 온도를 70℃로 내리고 30분 동안 교반하였다. 반응기 교반을 중지하고 상등액을 분리한 후 TiCl4100㎖를 주입하고 70℃에서 30분 동안 교반하였다. 이렇게 제조된 촉매를 정제된 헥산 75㎖로 5번 세척하였다. 촉매는 질소 분위기에서 건조한 후 보관하였다.100 mL of toluene and 100 mL of TiCl 4 were added to the solid carrier, and the temperature of the reactor was raised to 110 ° C., and then heated for 1 hour. After the stirring was stopped, the solid carrier was allowed to settle, the supernatant was separated, 100 ml of toluene and 100 ml of TiCl 4 were added, and 2.9 ml of diisobutyl phthalate was injected at 70 ° C. The temperature of the reactor was raised to 120 ° C. and stirred for 1 hour. After the stirring was stopped, the supernatant was separated, 100 ml of toluene was injected, and the temperature of the reactor was lowered to 70 ° C. and stirred for 30 minutes. After stopping the reactor agitation and separating the supernatant, 100 ml of TiCl 4 was injected and stirred at 70 ° C. for 30 minutes. The catalyst thus prepared was washed five times with 75 ml of purified hexane. The catalyst was stored after drying in a nitrogen atmosphere.
촉매의 입자크기 분포도는 레이저 입자 분석기(Mastersizer X, Malvern Instruments)를 이용하여 측정하였으며, d10=26.2㎛, d50=48.1㎛, d90=70.7㎛의 분포도를 가지고 있었다. 이는, d10, d50, d90즉, 10, 50, 90 퍼센트의 입자가 각각 26.2㎛, 48.1㎛, 70.7㎛ 보다 작은 입자를 가지고 있다는 의미이고, d50은 중간 입자크기로 정의된다. 그리고 제조된 고체 티타늄 촉매(1)에는 3.1중량%의 티타늄 원자가 포함되어 있었다.The particle size distribution of the catalyst was measured using a laser particle analyzer (Mastersizer X, Malvern Instruments), and had a distribution of d 10 = 26.2 μm, d 50 = 48.1 μm, and d 90 = 70.7 μm. This means that d 10 , d 50 , d 90, that is, 10, 50, 90 percent of the particles have particles smaller than 26.2 μm, 48.1 μm, and 70.7 μm, respectively, and d 50 is defined as the median particle size. And the solid titanium catalyst (1) prepared contained 3.1 wt% titanium atoms.
중합polymerization
용량 2L의 고압 반응기를 헵탄으로 세정한 다음, 촉매 27㎎을 유리 바이알에 담아 반응기 안에 장착한 후 반응기 안을 질소로 충분히 퍼지하여 질소 상태로 만들었다. 헵탄 1000㎖, 트리에틸알루미늄 7밀리몰과 2,6-루티딘 2.59밀리몰을 반응기에 주입하였다. 2기압의 프로필렌 압력을 가하고 교반기로 촉매 바이알을 깨뜨려650rpm으로 교반하면서 상온에서 5분동안 전중합을 실시하였다. 수소 100N㎖ 투입한 후 온도를 50℃로 상승시키고 프로필렌 압력을 5기압으로 조정한 다음 1시간 동안 중합 반응을 실시하였다. 중합 반응이 완료되면 미반응 가스를 배출하고 반응기를 탈착하였다. 생성된 중합체는 분리 수집하고 40℃의 진공오븐에서 최소한 6시간 동안 건조하여 백색의 중합체를 얻었다.A 2 L high pressure reactor was washed with heptane, and then 27 mg of catalyst was placed in a glass vial and mounted in the reactor, and then purged sufficiently with nitrogen to make nitrogen. 1000 ml of heptane, 7 mmol of triethylaluminum and 2.59 mmol of 2,6-lutidine were injected into the reactor. Propylene pressure of 2 atm was added, and the catalyst vial was broken with a stirrer and prepolymerized at room temperature for 5 minutes while stirring at 650 rpm. After adding 100 Nml of hydrogen, the temperature was raised to 50 ° C., the propylene pressure was adjusted to 5 atm, and the polymerization was carried out for 1 hour. When the polymerization reaction was completed, the unreacted gas was discharged and the reactor was desorbed. The resulting polymer was collected separately and dried in a vacuum oven at 40 ° C. for at least 6 hours to obtain a white polymer.
사용한 촉매 무게(g)당 생성된 중합체의 무게(kg)비로 계산한 중합 활성(kg-PP/g-촉매)은 3.6 kg-PP/g-촉매였다.The polymerization activity (kg-PP / g-catalyst) calculated as the weight (kg) ratio of polymer produced per weight (g) of catalyst used was 3.6 kg-PP / g-catalyst.
폴리머 물성 측정Polymer property measurement
열분석기(Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 융점을 측정하여 폴리머의 내열성을 판단하였다. 또한 쇼어 디 경도(Shore D Hradness) 및 일롱게이션 셋(Elongation Set) 측정용 시편을 제조하기 위하여 50g의 폴리머와 이가녹스1010 0.5g, 칼슘스테아레이트 0.25g를 하케 믹서에 넣고 170℃에서 7분 동안 블랜딩하였다. 냉각 후 190℃에서 3㎜ 두께의 평판 쉬트로 압축 성형하였다. 그 후 쉬트를 덤벨형의 인장 시편 모양으로 잘랐다. 이렇게 제조된 시편에 대하여 ASTM D 2240에 따라 쇼어 디 경도를 측정하였고, ASTM D 412에 따라 일롱게이션 셋을 측정하였다. 일롱게이션 셋은 시편이 300% 연신된 후 원래 상태로 다시 회복하는 정도를 나타낸다. 쇼어 디 경도는 폴리머의 강성을 나타내는 척도이고 일롱게이션 셋은 폴리머의 탄성을 나타내는 척도이다.The heat resistance of the polymer was determined by measuring the melting point by using a differential scanning calorimeter. In addition, 50 g of polymer, 0.5 g of Iganox 1010 and 0.25 g of calcium stearate were placed in a shaker mixer for 7 minutes at 170 ° C. to prepare specimens for measuring Shore D Hradness and Elongation Set. Blended. After cooling, compression molding was performed at 190 ° C. into a flat sheet of 3 mm thickness. The sheet was then cut into dumbbell-shaped tensile specimens. Thus prepared Shore D hardness was measured in accordance with ASTM D 2240, and the elongation set was measured according to ASTM D 412. The elongation set represents the extent to which the specimen is restored to its original state after being stretched 300%. Shore De Hardness is a measure of the polymer's stiffness and an elongation set is a measure of the polymer's elasticity.
본 실시예 1에서 제조된 폴리머의 융점은 155℃이었으며 쇼어 디 경도는 30이었고, 일롱게이션 셋은 90%이었다.The melting point of the polymer prepared in Example 1 was 155 ° C, Shore D hardness was 30, and the elongation set was 90%.
실시예 2Example 2
중합시 2,6-루티딘 투입양을 1.93 밀리몰로 한 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 중합하였고 그 결과는 표 1에 나타내었다.The polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the amount of 2,6-lutidine added was 1.93 mmol, and the results are shown in Table 1.
실시예 3Example 3
중합시 2,6-루티딘 투입양을 1.35 밀리몰로 한 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 중합하였고 그 결과는 표 1에 나타내었다.The polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the amount of 2,6-lutidine added was 1.35 mmol, and the results are shown in Table 1.
실시예 4Example 4
중합시 2,6-루티딘 투입양을 0.77 밀리몰로 한 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 중합하였고 그 결과는 표 1에 나타내었다.The polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the amount of 2,6-lutidine added was 0.77 mmol, and the results are shown in Table 1.
실시예 5Example 5
중합시 2,6-루티딘 투입양을 0.77 밀리몰로 하고 수소 투입량을 50Nml로 한 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 중합하였고 그 결과는 표 2에 나타내었다.The polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the amount of 2,6-lutidine was 0.77 mmol and the amount of hydrogen was 50 Nml. The results are shown in Table 2.
실시예 6Example 6
중합시 2,6-루티딘 투입양을 0.77 밀리몰로 하고 수소 투입량을 200 Nml로 한 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 중합하였고 그 결과는 표 2에 나타내었다.The polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the amount of 2,6-lutidine was 0.77 mmol and the amount of hydrogen was 200 Nml. The results are shown in Table 2.
실시예 7Example 7
중합시 2,6-루티딘 대신 2,3-디메틸퀴녹살린을 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 중합하였고 그 결과는 표 3에 나타내었다.The polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that 2,3-dimethylquinoxaline was used instead of 2,6-lutidine, and the results are shown in Table 3.
실시예 8Example 8
중합시 2,6-루티딘 대신 퀴날딘을 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 중합하였고 그 결과는 표 3에 나타내었다.The polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that quinaldine was used instead of 2,6-lutidine, and the results are shown in Table 3.
실시예 9Example 9
중합시 2,6-루티딘 대신 2,4,6-콜리딘을 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 중합하였고 그 결과는 표 3에 나타내었다.The polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that 2,4,6-collidine was used instead of 2,6-lutidine, and the results are shown in Table 3.
비교예 1Comparative Example 1
중합시 외부전자공여체로서 2,6-루티딘 대신 시클로헥실메틸디메톡시실란을 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 중합하였고 그 결과는 표 1에 나타내었다.The polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that cyclohexylmethyldimethoxysilane was used instead of 2,6-lutidine as an external electron donor, and the results are shown in Table 1.
비교예 2Comparative Example 2
중합시 외부전자공여체로서 2,6-루티딘 대신 디시클로펜틸디메톡시실란을 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 중합하였고 그 결과는 표 1에 나타내었다.The polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that dicyclopentyldimethoxysilane was used instead of 2,6-lutidine as an external electron donor, and the results are shown in Table 1.
비교예 3Comparative Example 3
중합시 외부전자공여체를 사용하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 중합하였고 그 결과는 표 1에 나타내었다.The polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that no external electron donor was used, and the results are shown in Table 1.
비교예 4Comparative Example 4
고체 착물 티타늄 촉매 제조 과정 중 마그네슘 화합물 용액 제조시 AlCl3를 사용하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 고체 착물 티타늄 촉매를 제조하고 중합하였다.A solid complex titanium catalyst was prepared and polymerized in the same manner as in Example 1 except that AlCl 3 was not used to prepare a magnesium compound solution during the preparation of the solid complex titanium catalyst.
중합활성은 1.8 kg-PP/g-촉매로 나타났고, 융점은 158℃, 쇼어 디 경도는 70, 일롱게이션 셋은 200% 이었다.Polymerization activity was found to be 1.8 kg-PP / g-catalyst, melting point was 158 ° C, Shore Di hardness was 70 and elongation set was 200%.
비교예 5Comparative Example 5
고체 착물 티타늄 촉매 제조 과정 중 마그네슘 화합물 용액 제조시 실리콘테트라에톡사이드를 사용하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 고체 착물 티타늄 촉매를 제조하고 중합하였다.A solid complex titanium catalyst was prepared and polymerized in the same manner as in Example 1 except that silicon tetraethoxide was not used to prepare a magnesium compound solution during the preparation of the solid complex titanium catalyst.
중합 활성은 1.5 kg-PP/g-촉매로 나타났고, 융점은 152℃, 쇼어 디 경도는 60, 일롱게이션 셋은 210% 이었다.The polymerization activity was found to be 1.5 kg-PP / g-catalyst, the melting point was 152 ° C, the Shore Di hardness was 60 and the elongation set was 210%.
비교예 6Comparative Example 6
고체 착물 티타늄 촉매 제조 과정 중 마그네슘 화합물 용액 제조시 트리부틸포스페이트를 사용하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 고체 착물 티타늄 촉매를 제조하고 중합하였다.A solid complex titanium catalyst was prepared and polymerized in the same manner as in Example 1 except that tributylphosphate was not used to prepare a magnesium compound solution during the preparation of the solid complex titanium catalyst.
중합 활성은 1.8 kg-PP/g-촉매로 나타났고, 융점은 156℃, 쇼어 디 경도는 70, 일롱게이션 셋은 230% 이었다.The polymerization activity was found to be 1.8 kg-PP / g-catalyst, melting point was 156 ° C, Shore Di hardness was 70, and elongation set was 230%.
본 발명에 따른 프로필렌 중합 또는 공중합방법으로써 기존 폴리프로필렌의 우수한 내열성은 양호하게 유지하면서 탄성과 연성은 획기적으로 향상된 프로필렌 중합체 또는 공중합체를 제조할 수 있다.With the propylene polymerization or copolymerization method according to the present invention, it is possible to prepare a propylene polymer or copolymer with excellent elasticity and ductility while maintaining excellent heat resistance of the existing polypropylene.
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