KR102101878B1 - Supported hybrid catalyst system for propylene polymerization and method for preparing propylene polymer with the catalyst system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프로필렌 중합체 제조용 혼성 담지 촉매 시스템 및 이를 이용한 프로필렌 중합체의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상기 혼성 담지 촉매 시스템은 우수한 촉매 활성을 가지면서도, 특히 목적하는 기계적 물성에 맞도록 자일렌 가용분의 함량이 제어된 프로필렌 중합체의 제공을 가능케 한다.The present invention relates to a hybrid supported catalyst system for producing a propylene polymer and a method for producing the propylene polymer using the same. The hybrid supported catalyst system according to the present invention enables the provision of a propylene polymer whose content of xylene solubles is controlled to be particularly suitable for a desired mechanical property while having excellent catalytic activity.
Description
본 발명은 프로필렌 중합용 혼성 담지 촉매 시스템 및 이를 이용한 프로필렌 중합체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid supported catalyst system for propylene polymerization and a method for producing a propylene polymer using the same.
올레핀 중합용 촉매 시스템은 지글러-나타 촉매 및 메탈로센 촉매으로 분류될 수 있으며, 이 두 가지의 촉매는 각각 특징에 맞게 발전되어 왔다.Catalytic systems for olefin polymerization can be classified into Ziegler-Natta catalysts and metallocene catalysts, and these two catalysts have been developed to suit each feature.
지글러-나타 촉매는 1950년대 발명된 이래 기존의 상업 프로세스에 널리 적용되어 왔다. 그러나, 지글러-나타 촉매는 활성점이 여러 개 혼재하는 다활성점 촉매이기 때문에, 이를 이용하여 형성된 중합체의 분자량 분포가 넓고, 공단량체의 조성 분포가 균일하지 않아 원하는 물성 확보에 한계가 있다. 특히, 지글러-나타 촉매를 이용하여 형성된 프로필렌 중합체는 높은 자일렌 가용분 함량 (예를 들어 5 중량% 초과)을 갖기 때문에, 지글러-나타 촉매를 이용할 경우 녹는 점(Tm)이 낮은 프로필렌 중합체를 얻기 어려운 한계가 있다.Ziegler-Natta catalysts have been widely applied to existing commercial processes since being invented in the 1950s. However, since the Ziegler-Natta catalyst is a multi-activation catalyst having multiple active points, the molecular weight distribution of the polymer formed by using it is wide and the composition distribution of the comonomer is not uniform, thereby limiting the securing of desired physical properties. In particular, since the propylene polymer formed using a Ziegler-Natta catalyst has a high xylene soluble content (for example, more than 5% by weight), when using a Ziegler-Natta catalyst, a propylene polymer having a low melting point (Tm) is obtained. There are difficult limits.
메탈로센 촉매는 전이금속 화합물이 주성분인 주촉매와 알루미늄이 주성분인 조촉매의 조합으로 이루어지는데, 이러한 촉매는 균일계 착체 촉매로 단일 활성점 촉매이다. 그에 따라, 메탈로센 촉매는 분자량 분포가 접고 공단량체의 조성 분포가 균일한 중합체의 형성을 가능케 한다. 또한, 메탈로센 촉매는 리간드의 구조 및 중합 조건을 변경함으로써 중합체의 입체 규칙도, 공중합 특성, 분자량, 결정화도 등을 변화시킬 수 있는 특성을 갖는다.The metallocene catalyst is composed of a combination of a main catalyst mainly composed of a transition metal compound and a cocatalyst composed mainly of aluminum, which is a homogeneous complex catalyst and is a single active point catalyst. Accordingly, the metallocene catalyst enables formation of a polymer having a folded molecular weight distribution and a uniform composition distribution of comonomers. In addition, the metallocene catalyst has properties that can change the stereoregularity, copolymerization properties, molecular weight, crystallinity, etc. of the polymer by changing the structure and polymerization conditions of the ligand.
그 중 안사-메탈로센 촉매는 브릿지 그룹에 의해 서로 연결된 두 개의 리간드를 포함하는 유기금속 촉매로서, 상기 브릿지 그룹에 의해 리간드의 회전이 방지되며 메탈 센터의 활성 및 구조가 결정된다.Among them, the ansa-metallocene catalyst is an organometallic catalyst comprising two ligands connected to each other by a bridge group, the rotation of the ligand is prevented by the bridge group, and the activity and structure of the metal center are determined.
특히, 프로필렌의 중합에 있어서, 안사-메탈로센 촉매는 자일렌 가용분 함량이 낮은 중합체 (예를 들어 1 중량% 미만)를 형성시켜, 녹는 점이 낮은 프로필렌 중합체의 제조에 유리한 장점을 갖는다. 그러나, 이러한 안사-메탈로센 촉매를 이용하여 형성된 프로필렌 중합체는 자일렌 가용분 함량이 너무 낮아 열봉합 특성 등의 기계적 물성을 발현하기 어려운 한계가 있다.In particular, in the polymerization of propylene, the ansa-metallocene catalyst has the advantage of forming a polymer having a low xylene soluble content (for example, less than 1% by weight), thereby producing a propylene polymer having a low melting point. However, the propylene polymer formed using the ansa-metallocene catalyst has a limit in that it is difficult to express mechanical properties such as heat sealing properties because the xylene soluble content is too low.
이처럼 종래의 촉매 시스템으로는 자일렌 가용분의 함량이 너무 높거나 또는 너무 낮은 프로필렌 중합체가 형성되기 때문에, 적정 수준의 녹는 점과 기계적 물성의 발현이 가능한 프로필렌 중합체를 얻을 수 있는 방법의 개발이 필요한 실정이다.Since the propylene polymer having a content of xylene soluble or too low is formed in the conventional catalyst system, it is necessary to develop a method for obtaining a propylene polymer capable of exhibiting an appropriate level of melting point and mechanical properties. This is true.
본 발명은 목적하는 기계적 물성에 맞도록 자일렌 가용분의 함량이 제어된 프로필렌 중합체의 제공을 가능케 하는 촉매 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a catalyst system that enables the provision of a propylene polymer whose xylene soluble content is controlled to match the desired mechanical properties.
또한, 본 발명은 상기 촉매 시스템을 이용한 프로필렌 중합체의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a method for producing a propylene polymer using the catalyst system.
본 발명에 따르면, According to the invention,
담체 및 상기 담체 상에 담지된 메탈로센 화합물을 포함하고;A carrier and a metallocene compound supported on the carrier;
상기 메탈로센 화합물은, 하기 화학식 1로 표시되는 메조 형태의 메탈로센 화합물과, 하기 화학식 2a로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2b로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 라세믹 형태의 메탈로센 화합물을 1: 0.5 내지 1: 5의 몰 비로 포함하는, 프로필렌 중합용 혼성 담지 촉매 시스템이 제공된다:The metallocene compound may be one or more racemic metals selected from the group consisting of a mesotype metallocene compound represented by Formula 1, a compound represented by Formula 2a, and a compound represented by Formula 2b: A hybrid supported catalyst system for propylene polymerization is provided, comprising the locene compound in a molar ratio of 1: 0.5 to 1: 5:
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2a][Formula 2a]
[화학식 2b][Formula 2b]
상기 화학식 1, 2a 및 2b에서,In Chemical Formulas 1, 2a and 2b,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐이고,X 1 and X 2 are each independently halogen,
R1 및 R1'는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬로 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴이고,R 1 and R 1 ' are each independently aryl having 6 to 20 carbons, substituted with alkyl having 1 to 20 carbons,
R2, R3, R4, R2', R3', 및 R4'는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 2 내지 20의 알케닐, 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴, 탄소수 1 내지 20의 실릴알킬, 탄소수 1 내지 20의 알콕시실릴, 탄소수 1 내지 20의 에테르, 탄소수 1 내지 20의 실릴에테르, 탄소수 1 내지 20의 알콕시, 탄소수 6 내지 20의 아릴, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴, 또는 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬이고,R 2 , R 3 , R 4 , R 2 ' , R 3' , and R 4 ' are each independently hydrogen, halogen, alkyl having 1 to 20 carbons, alkenyl having 2 to 20 carbons, alkyl having 1 to 20 carbons Silyl, silylalkyl having 1 to 20 carbon atoms, alkoxysilyl having 1 to 20 carbon atoms, ether having 1 to 20 carbon atoms, silyl ether having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy having 1 to 20 carbon atoms, aryl having 6 to 20 carbon atoms, 7 to 7 carbon atoms 20 alkylaryl, or aryl having 7 to 20 carbon atoms,
A는 각각 독립적으로 탄소, 실리콘 또는 게르마늄이고,A is each independently carbon, silicon or germanium,
R5 및 R5'는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알콕시로 치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬이고,R 5 and R 5 ' are each independently alkyl having 1 to 20 carbons substituted with alkoxy having 1 to 20 carbons,
R6 및 R6'는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐이다.R 6 and R 6 ' are each independently alkyl having 1 to 20 carbons or alkenyl having 2 to 20 carbons.
그리고, 본 발명에 따르면, 상기 혼성 담지 촉매 시스템의 존재 하에 프로필렌을 포함한 올레핀 단량체를 중합시키는 단계를 포함하는, 프로필렌 중합체의 제조 방법이 제공된다.And, according to the present invention, there is provided a method for producing a propylene polymer, comprising the step of polymerizing an olefin monomer comprising propylene in the presence of the hybrid supported catalyst system.
이하, 본 발명의 구현 예들에 올레핀의 올리고머화 방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method for oligomerization of an olefin to embodiments of the present invention will be described in more detail.
그에 앞서, 본 명세서 전체에서 명시적인 언급이 없는 한, 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다.Prior to that, the terminology is only for referring to a specific embodiment, and is not intended to limit the present invention, unless expressly stated throughout this specification.
그리고, 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.And, the singular forms used herein include plural forms unless the phrases express the opposite meaning. As used herein, the meaning of 'include' embodies a specific characteristic, region, integer, step, action, element, and / or component, and other specific characteristic, region, integer, step, action, element, component, and / or group. It does not exclude the existence or addition of.
그리고, 본 명세서에서 용어 "라세믹 형태" (racemic form)는 두 개의 사이클로펜타디에닐 부분 상의 동일한 치환체가 지르코늄(Zr) 또는 하프늄(Hf)을 함유한 평면 및 상기 사이클로펜타디에닐 부분의 중앙에 대해 반대편 상에 있는 형태를 의미한다.And, in this specification, the term "racemic form" (racemic form) is the same substituent on the two cyclopentadienyl moieties zirconium (Zr) or hafnium (Hf) containing a plane and the center of the cyclopentadienyl portion It means the form on the other side.
그리고, 본 명세서에서 용어 "메조 형태" (meso form)는 두 개의 사이클로펜타디에닐 부분 상의 동일한 치환체가 지르코늄(Zr) 또는 하프늄(Hf)을 함유한 평면 및 상기 사이클로펜타디에닐 부분의 중앙에 대해 동일편 상에 있는 형태를 의미한다.And, in this specification, the term "meso form" (meso form) refers to a plane containing the same substituent on two cyclopentadienyl moieties of zirconium (Zr) or hafnium (Hf) and the center of the cyclopentadienyl moieties. It means the form on the same side.
I. 프로필렌 중합용 혼성 담지 촉매 시스템I. Hybrid supported catalyst system for propylene polymerization
발명의 일 구현 예에 따르면,According to one embodiment of the invention,
담체 및 상기 담체 상에 담지된 메탈로센 화합물을 포함하고;A carrier and a metallocene compound supported on the carrier;
상기 메탈로센 화합물은, 하기 화학식 1로 표시되는 메조 형태의 메탈로센 화합물과, 하기 화학식 2a로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2b로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 라세믹 형태의 메탈로센 화합물을 1: 0.5 내지 1: 5의 몰 비로 포함하는, 프로필렌 중합용 혼성 담지 촉매 시스템이 제공된다:The metallocene compound may be one or more racemic metals selected from the group consisting of a mesotype metallocene compound represented by Formula 1, a compound represented by Formula 2a, and a compound represented by Formula 2b: A hybrid supported catalyst system for propylene polymerization is provided, comprising the locene compound in a molar ratio of 1: 0.5 to 1: 5:
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2a][Formula 2a]
[화학식 2b][Formula 2b]
상기 화학식 1, 2a 및 2b에서,In Chemical Formulas 1, 2a and 2b,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐이고,X 1 and X 2 are each independently halogen,
R1 및 R1'는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬로 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴이고,R 1 and R 1 ' are each independently aryl having 6 to 20 carbons, substituted with alkyl having 1 to 20 carbons,
R2, R3, R4, R2', R3', 및 R4'는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 2 내지 20의 알케닐, 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴, 탄소수 1 내지 20의 실릴알킬, 탄소수 1 내지 20의 알콕시실릴, 탄소수 1 내지 20의 에테르, 탄소수 1 내지 20의 실릴에테르, 탄소수 1 내지 20의 알콕시, 탄소수 6 내지 20의 아릴, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴, 또는 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬이고,R 2 , R 3 , R 4 , R 2 ' , R 3' , and R 4 ' are each independently hydrogen, halogen, alkyl having 1 to 20 carbons, alkenyl having 2 to 20 carbons, alkyl having 1 to 20 carbons Silyl, silylalkyl having 1 to 20 carbon atoms, alkoxysilyl having 1 to 20 carbon atoms, ether having 1 to 20 carbon atoms, silyl ether having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy having 1 to 20 carbon atoms, aryl having 6 to 20 carbon atoms, 7 to 7 carbon atoms 20 alkylaryl, or aryl having 7 to 20 carbon atoms,
A는 각각 독립적으로 탄소, 실리콘 또는 게르마늄이고,A is each independently carbon, silicon or germanium,
R5 및 R5'는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알콕시로 치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬이고,R 5 and R 5 ' are each independently alkyl having 1 to 20 carbons substituted with alkoxy having 1 to 20 carbons,
R6 및 R6'는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐이다.R 6 and R 6 ' are each independently alkyl having 1 to 20 carbons or alkenyl having 2 to 20 carbons.
프로필렌 중합체는 입체규칙성(tacticity)에 따라 아이소택틱(isotactic), 신디오택틱(syndiotactic) 또는 아택틱(atactic)으로 분류될 수 있다. 그 중 아택틱 프로필렌 중합체는 무질서한 입체규칙성에 따른 물성의 한계로 인해 상업적 이용이 제한된 반면에, 아이소택틱 프로필렌 중합체는 결정성을 가져 상업적으로 널리 이용되고 있다.Propylene polymers can be classified into isotactic, syndiotactic or atactic according to their tacticity. Among them, the atactic propylene polymer has limited commercial use due to the limitation of physical properties due to disordered stereoregularity, while the isotactic propylene polymer has crystallinity and is widely used commercially.
이러한 아이소택틱 프로필렌 중합체는 지글러-나타의 연구에 의해 상용화 가능하게 되었다. 그런데, 지글러-나타 촉매를 이용하여 형성된 아이소택틱 프로필렌 중합체는 고유동 제품의 호모 폴리프로필렌 또는 낮은 녹는 점을 갖는 랜덤 공중합체에 적용될 경우 자일렌 가용분(즉, 아이소택틱 중합체에 포함되어 있는 아택틱 부분의 함량)이 통상적으로 5 중량%를 초과하기 때문에 상업적으로 활용하기 어려운 한계가 있다.This isotactic propylene polymer was made commercially available by Ziegler-Natta's study. However, the isotactic propylene polymer formed using a Ziegler-Natta catalyst is a xylene soluble component (i.e., contained in an isotactic polymer) when applied to a homopolypropylene of a high flow product or a random copolymer having a low melting point. Since the content of the atactic portion) usually exceeds 5% by weight, there are limitations that are difficult to commercially use.
이러한 지글러-나타 촉매에 비하여, 메탈로센 촉매, 특히 라세믹 형태의 안사-메탈로센 촉매는 자일렌 가용분의 함량이 1 중량% 미만인 프로필렌 중합체의 형성을 가능케 한다. 그러나, 너무 낮은 자일렌 가용분을 갖는 프로필렌 중합체는 열봉합 특성 등의 기계적 물성을 발현하기 어려운 한계가 있다.Compared to such Ziegler-Natta catalysts, metallocene catalysts, particularly racemic ansa-metallocene catalysts, enable the formation of propylene polymers with a xylene solubles content of less than 1% by weight. However, propylene polymers having too low xylene solubles have limitations that are difficult to express mechanical properties such as heat sealing properties.
그런데, 본 발명자들의 계속적인 연구 결과, 라세믹 형태의 메탈로센 화합물과 메조 형태의 메탈로센 화합물이 특정 몰 비로 적용된 촉매 시스템을 이용할 경우, 목적하는 기계적 물성에 맞도록 자일렌 가용분의 함량이 제어된 프로필렌 중합체의 제공을 가능케 함이 확인되었다.However, as a result of continuous research by the present inventors, when using a catalyst system in which a metallocene compound of racemic form and a metallocene compound of mesoform are applied in a specific molar ratio, the content of xylene solubles to meet the desired mechanical properties It has been found possible to provide this controlled propylene polymer.
일반적으로 라세믹 형태의 메탈로센 화합물은 아이소택틱 프로필렌 중합체의 제조를 가능케 하여 상업적으로 선호되어온 반면, 메조 형태의 메탈로센 화합물은 아택틱 프로필렌 중합체를 형성시키기 때문에 극히 제한적으로 이용되거나 기피되어 왔다.In general, the metallocene compound in racemic form has been commercially favored by allowing the production of isotactic propylene polymer, whereas the mesotype metallocene compound is extremely limited or used because it forms atactic propylene polymer. come.
그런데, 본 발명자들의 연구 결과에 따르면, 라세믹 형태 및 메조 형태의 혼합물로 얻어지는 메탈로센 화합물로부터 상기 메조 형태의 화합물을 정제하여 분리한 후, 상기 메조 형태의 화합물과 상기 라세믹 형태의 화합물을 1: 0.5 내지 1: 5의 몰 비로 촉매 시스템에 적용할 경우, 1 내지 5 중량%의 자일렌 가용분을 갖는 프로필렌 중합체가 제공될 수 있고, 특히 상기 메조 형태 및 라세믹 형태의 화합물의 몰 비에 따라 자일렌 가용분의 함량을 상기 범위에서 쉽게 제어할 수 있음이 확인되었다.By the way, according to the research results of the present inventors, after separating and separating the compound of the meso form from the metallocene compound obtained by the mixture of the racemic form and the mesoform, the mesoform compound and the racemic form compound are separated. When applied to a catalyst system in a molar ratio of from 1: 0.5 to 1: 5, a propylene polymer having 1 to 5% by weight of xylene solubles can be provided, in particular the molar ratio of the compounds in the meso and racemic forms. According to the results, it was confirmed that the content of the xylene solubles can be easily controlled in the above range.
특히, 상술한 효과의 발현을 위하여, 상기 촉매 시스템에는 상기 화학식 1로 표시되는 메조 형태의 메탈로센 화합물과; 상기 화학식 2a로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2b로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 라세믹 형태의 메탈로센 화합물이 적합하게 이용될 수 있다.In particular, for the expression of the above-described effect, the catalyst system includes a metallocene compound of the meso form represented by Formula 1; One or more racemic metallocene compounds selected from the group consisting of the compound represented by Formula 2a and the compound represented by Formula 2b may be suitably used.
상기 화학식 1, 2a 및 2b로 표시되는 화합물은 두 개의 인데닐 그룹을 리간드로 포함하는 안사-메탈로센 구조를 갖는다.The compounds represented by Chemical Formulas 1, 2a and 2b have an ansa-metallocene structure including two indenyl groups as ligands.
상기 화학식 1, 2a 및 2b로 표시되는 화합물은 상기 리간드를 연결하는 브릿지 그룹에 산소-주게로써 루이스 염기의 역할을 할 수 있는 작용기가 치환되어 있어, 촉매로서의 활성이 극대화될 수 있다.In the compounds represented by Chemical Formulas 1, 2a and 2b, a functional group capable of serving as a Lewis base as an oxygen-donor is substituted in a bridge group connecting the ligands, thereby maximizing activity as a catalyst.
또한, 상기 리간드에 치환되어 있는 벌키 그룹(R1 및 R1')은 입체 장애를 부여함에 따라, 촉매의 합성 과정에서 기본적으로 메조 형태의 메탈로센 화합물의 형성을 억제할 수 있다.In addition, as the bulky groups (R 1 and R 1 ′ ) substituted for the ligand impart steric hindrance, the formation of a meso-type metallocene compound can be basically suppressed in the synthesis of the catalyst.
특히, 발명의 구현 예에 따르면, 라세믹 형태 및 메조 형태의 혼합물로 얻어지는 메탈로센 화합물을 톨루엔, 벤젠, 디클로로메탄 등의 용매 및 -20 ℃ 내지 상온의 온도 하에서 선택적인 재결정 처리를 할 경우, 상기 혼합물로부터 메조 형태의 메탈로센 화합물을 선택적으로 분리할 수 있다. 그에 따라, 촉매 시스템에 적용되는 메조 형태의 메탈로센 화합물과 라세믹 형태의 메탈로센 화합물의 몰 비를 보다 정밀하게 제어할 수 있고, 이를 통해 프로필렌 중합체의 자일렌 가용분을 목적하는 기계적 물성에 맞도록 쉽고 제어할 수 있다.In particular, according to an embodiment of the present invention, when the metallocene compound obtained as a mixture of racemic and mesoforms is subjected to selective recrystallization treatment under a solvent such as toluene, benzene, dichloromethane and a temperature of -20 ° C to room temperature, The meso-type metallocene compound can be selectively separated from the mixture. Accordingly, the molar ratio of the meso-type metallocene compound and the racemic-type metallocene compound applied to the catalyst system can be more precisely controlled, and through this, mechanical properties aiming at the xylene soluble component of the propylene polymer. It is easy to control and fit.
나아가, 상기 화학식 1 및 화학식 2b로 표시되는 화합물은 금속 원자로 하프늄(Hf)을 포함함으로써 높은 분자량의 프로필렌 중합체를 형성시킬 수 있다. 그리고, 상기 화학식 2a로 표시되는 화합물은 금속 원자로 지르코늄(Zr)을 포함함으로써 높은 촉매 활성을 나타낼 수 있다. 그리고, 통상의 촉매로 공단량체의 함량을 높여 올레핀계 중합체를 제조할 경우 중합체의 녹는 점이 감소하는 대신 멜트 플로우 인덱스 값이 커져 제조 공정상의 어려움이 나타날 수 있다. 하지만, 발명의 구현 예와 같이 상기 화학식 1, 2a 및 2b로 표시되는 화합물을 적용한 촉매 시스템은 녹는 점이 낮으면서도 멜트 플로우 인덱스 값이 작은 프로필렌 중합체의 형성을 가능케 한다.Furthermore, the compound represented by Chemical Formula 1 and Chemical Formula 2b can form a high molecular weight propylene polymer by including hafnium (Hf) as a metal atom. In addition, the compound represented by Chemical Formula 2a may exhibit high catalytic activity by including zirconium (Zr) as a metal atom. In addition, when the olefin-based polymer is prepared by increasing the content of the comonomer with a conventional catalyst, the melt flow index value is increased instead of the melting point of the polymer being reduced, which may cause difficulties in the manufacturing process. However, the catalyst system to which the compounds represented by Chemical Formulas 1, 2a, and 2b are applied as in the embodiment of the present invention enables formation of a propylene polymer having a low melt flow index and a low melt flow index.
한편, 발명의 구현 예에 따른 혼성 담지 촉매 시스템은 담체 및 상기 담체 상에 담지된 메탈로센 화합물을 포함한다.Meanwhile, the hybrid supported catalyst system according to the embodiment of the present invention includes a carrier and a metallocene compound supported on the carrier.
상기 담체로는 표면에 하이드록시기를 함유하는 것으로서, 바람직하게는 건조되어 표면에 수분이 제거된, 반응성이 큰 하이드록시기와 실록산기를 갖는 것일 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 담체는 고온에서 건조된 실리카, 실리카-알루미나, 및 실리카-마그네시아 등일 수 있다. 그리고, 상기 담체는 Na2O와 같은 산화물, K2CO3와 같은 탄산염, BaSO4와 같은 황산염, Mg(NO3)2와 같은 질산염 성분을 함유할 수 있다.As the carrier, the surface contains a hydroxy group, and preferably may be one having a highly reactive hydroxy group and a siloxane group, preferably dried to remove moisture on the surface. As a non-limiting example, the carrier may be silica dried at high temperature, silica-alumina, and silica-magnesia. And, the carrier may contain an oxide such as Na 2 O, a carbonate such as K 2 CO 3 , a sulfate such as BaSO 4 , and a nitrate component such as Mg (NO 3 ) 2 .
그리고, 상기 혼성 담지 촉매 시스템에는 메조 형태의 메탈로센 화합물과 라세믹 형태의 메탈로센 화합물이 특정한 몰 비로 포함된다.In addition, the hybrid supported catalyst system includes a meso-type metallocene compound and a racemic-type metallocene compound in a specific molar ratio.
발명의 구현 예에 따르면, 상기 메조 형태의 메탈로센 화합물로는 상기 화학식 1로 표시되는 메탈로센 화합물이 바람직하게 적용될 수 있다. 그리고, 상기 라세믹 형태의 메탈로센 화합물로는 상기 화학식 2a로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2b로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물이 바람직하게 적용될 수 있다.According to an embodiment of the invention, the metallocene compound represented by Chemical Formula 1 may be preferably applied as the mesotype metallocene compound. Further, as the metallocene compound in the racemic form, one or more compounds selected from the group consisting of the compound represented by Chemical Formula 2a and the compound represented by Chemical Formula 2b may be preferably applied.
특히, 상기 메조 형태의 메탈로센 화합물과 상기 라세믹 형태의 메탈로센 화합물은 1: 0.5 내지 1: 5, 또는 1: 0.5 내지 1: 4.5, 또는 1: 0.55 내지 1: 4, 또는 1: 0.6 내지 1: 3.5, 또는 1: 0.6 내지 1: 3의 몰 비로 포함될 수 있다. 즉, 최적의 촉매 활성을 나타낼 수 있으면서도 1 내지 5 중량%의 자일렌 가용분을 갖는 프로필렌 중합체의 제공을 위하여, 상기 메조 및 라세믹 형태의 메탈로센 화합물의 몰 비는 상기 범위 내에서 조절되는 것이 바람직하다.In particular, the metallocene compound in the meso form and the metallocene compound in the racemic form are 1: 0.5 to 1: 5, or 1: 0.5 to 1: 4.5, or 1: 0.55 to 1: 4, or 1: 0.6 to 1: 3.5, or 1: 0.6 to 1: 3 may be included in a molar ratio. That is, in order to provide a propylene polymer having xylene solubles of 1 to 5% by weight while providing optimum catalytic activity, the molar ratio of the meso and racemic metallocene compounds is adjusted within the above range. It is preferred.
발명의 구현 예에 따르면, 상기 화학식 1, 2a 및 2b에서, 상기 X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐이고; 바람직하게는 각각 Cl일 수 있다.According to an embodiment of the invention, in Formulas 1, 2a and 2b, X 1 and X 2 are each independently halogen; Preferably, each may be Cl.
그리고, 상기 화학식 1, 2a 및 2b에서, 상기 R1 및 R1'는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬로 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴이고; 바람직하게는 각각 터트-부틸로 치환된 페닐일 수 있고; 보다 바람직하게는 4-터트-부틸페닐일 수 있다.And, in the formulas 1, 2a and 2b, R 1 and R 1 ′ are each independently aryl having 6 to 20 carbons substituted with alkyl having 1 to 20 carbons; Preferably phenyl each substituted with tert-butyl; It may be more preferably 4-tert-butylphenyl.
상기 화학식 1, 2a 및 2b에서, 상기 R2, R3, R4, R2', R3', 및 R4'는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 2 내지 20의 알케닐, 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴, 탄소수 1 내지 20의 실릴알킬, 탄소수 1 내지 20의 알콕시실릴, 탄소수 1 내지 20의 에테르, 탄소수 1 내지 20의 실릴에테르, 탄소수 1 내지 20의 알콕시, 탄소수 6 내지 20의 아릴, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴, 또는 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬이고; 바람직하게는 각각 수소일 수 있다.In Formulas 1, 2a, and 2b, R 2 , R 3 , R 4 , R 2 ' , R 3' , and R 4 ' are each independently hydrogen, halogen, alkyl having 1 to 20 carbons, or 2 to 20 carbons Alkenyl of, alkylsilyl having 1 to 20 carbon atoms, silylalkyl having 1 to 20 carbon atoms, alkoxysilyl having 1 to 20 carbon atoms, ether having 1 to 20 carbon atoms, silyl ether having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy having 1 to 20 carbon atoms, Aryl having 6 to 20 carbons, alkylaryl having 7 to 20 carbons, or arylalkyl having 7 to 20 carbons; Preferably, each may be hydrogen.
상기 화학식 1, 2a 및 2b에서, 상기 A는 각각 독립적으로 탄소, 실리콘 또는 게르마늄이고; 바람직하게는 각각 실리콘일 수 있다.In Chemical Formulas 1, 2a and 2b, A is each independently carbon, silicon or germanium; Preferably, each may be silicon.
상기 화학식 1, 2a 및 2b에서, 상기 R5 및 R5'는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알콕시로 치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬이고; 바람직하게는 6-터트-부톡시헥실일 수 있다.In Formulas 1, 2a and 2b, R 5 and R 5 ' are each independently alkyl having 1 to 20 carbons substituted with alkoxy having 1 to 20 carbons; Preferably 6-tert-butoxyhexyl.
상기 화학식 1, 2a 및 2b에서, 상기 R6 및 R6'는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐이고; 바람직하게는 각각 메틸일 수 있다.In Formulas 1, 2a and 2b, R 6 and R 6 ' are each independently alkyl having 1 to 20 carbons or alkenyl having 2 to 20 carbons; Preferably, each may be methyl.
발명의 구현 예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 메조 형태의 메탈로센 화합물의 대표적인 예는 다음과 같다:According to an embodiment of the invention, a representative example of the metallocene compound in the meso form represented by Chemical Formula 1 is as follows:
그리고, 상기 화학식 2a로 표시되는 라세믹 형태의 메탈로센 화합물의 대표적인 예는 다음과 같다:And, a representative example of the racemic metallocene compound represented by Formula 2a is as follows:
. .
그리고, 상기 화학식 2b로 표시되는 라세믹 형태의 메탈로센 화합물의 대표적인 예는 다음과 같다:And, a representative example of the racemic form of the metallocene compound represented by Formula 2b is as follows:
. .
발명의 구현 예에 따르면, 상기 혼성 담지 촉매 시스템에서 상기 메탈로센 화합물은 상기 담체에 대하여 1: 0.001 내지 1: 1의 질량비로 담지될 수 있다. 즉, 상기 질량비로 담체와 메탈로센 화합물을 포함할 때 적절한 촉매 활성을 나타내고, 촉매 활성의 유지 및 경제성 측면에서 유리할 수 있다.According to an embodiment of the invention, the metallocene compound in the hybrid supported catalyst system may be supported in a mass ratio of 1: 0.001 to 1: 1 with respect to the carrier. That is, when a carrier and a metallocene compound are included in the mass ratio, it exhibits appropriate catalytic activity, and can be advantageous in terms of maintaining catalytic activity and economic efficiency.
한편, 상기 화학식 1 및 2b로 표시되는 메탈로센 화합물은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.Meanwhile, the metallocene compound represented by Chemical Formulas 1 and 2b may be prepared by the following method.
상기 Step 1은 화학식 1-2의 화합물과 화학식 1-3의 화합물을 반응시켜 화학식 1-4의 화합물을 제조하는 단계이다. 상기 Step 1의 반응은 알킬리튬 (예를 들어, n-부틸리튬)을 촉매로 -200 내지 0℃의 온도 하에서 수행될 수 있으며, 용매로 톨루엔, THF 등이 사용될 수 있다. 이때 생성물에서 유기층을 분리한 후, 분리된 유기층을 진공 건조하고 과량의 반응물을 제거하는 것이 바람직하다.Step 1 is a step of preparing a compound of Formula 1-4 by reacting a compound of Formula 1-2 with a compound of Formula 1-3. The reaction of Step 1 may be performed under a temperature of -200 to 0 ° C using alkyl lithium (eg, n-butyl lithium) as a catalyst, and toluene, THF, etc. may be used as a solvent. At this time, after separating the organic layer from the product, it is preferable to vacuum dry the separated organic layer and remove excess reactants.
상기 Step 2는 화학식 1-4의 화합물과 화학식 1-5의 화합물을 반응시켜 화학식 1 및 2b의 화합물을 제조하는 단계이다. 상기 Step 2의 반응은 알킬리튬 (예를 들어, n-부틸리튬)을 촉매로 -200 내지 0℃의 온도 하에서 수행될 수 있으며, 용매로 에테르, 헥산 등이 사용될 수 있다.Step 2 is a step of preparing a compound of Formula 1 and 2b by reacting a compound of Formula 1-4 with a compound of Formula 1-5. The reaction of Step 2 may be performed under a temperature of -200 to 0 ° C as a catalyst using alkyl lithium (eg, n-butyl lithium), and ether, hexane, and the like may be used as a solvent.
상기 Step 2에서 화학식 1 및 2b의 화합물은 혼합물의 형태로 얻어진다. 특히 발명의 구현 예에 따르면, 상기 혼합물을 톨루엔, 벤젠, 디클로로메탄 등의 용매 및 -20 ℃ 내지 상온의 온도 하에서 선택적인 재결정 처리를 하는 간단한 방법으로, 상기 혼합물로부터 화학식 1의 메조 형태의 화합물을 선택적으로 분리할 수 있다.In Step 2, the compounds of Formulas 1 and 2b are obtained in the form of a mixture. In particular, according to an embodiment of the present invention, the mixture is a simple method for selectively recrystallizing under a temperature of -20 ° C to room temperature with a solvent such as toluene, benzene or dichloromethane, and the compound of the formula 1 in the form of meso It can be selectively separated.
상기 제법과 유사하게, 상기 화학식 2a로 표시되는 메탈로센 화합물은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.Similar to the above manufacturing method, the metallocene compound represented by Chemical Formula 2a can be prepared by the following method.
상기 Step 1'는 화학식 2-2의 화합물과 화학식 2-3의 화합물을 반응시켜 화학식 2-4의 화합물을 제조하는 단계이다. 상기 Step 1'의 반응은 알킬리튬 (예를 들어, n-부틸리튬)을 촉매로 -200 내지 0℃의 온도 하에서 수행될 수 있으며, 용매로 톨루엔, THF 등이 사용될 수 있다. 이때 생성물에서 유기층을 분리한 후, 분리된 유기층을 진공 건조하고 과량의 반응물을 제거하는 것이 바람직하다.Step 1 'is a step of preparing a compound of Formula 2-4 by reacting a compound of Formula 2-2 with a compound of Formula 2-3. The reaction of Step 1 'may be performed under a temperature of -200 to 0 ° C using a catalyst of alkyllithium (eg, n-butyllithium), and toluene, THF, etc. may be used as a solvent. At this time, after separating the organic layer from the product, it is preferable to vacuum dry the separated organic layer and remove excess reactants.
상기 Step 2'는 화학식 2-4의 화합물과 화학식 2-5의 화합물을 반응시켜 화학식 2a 및 2m의 화합물을 제조하는 단계이다. 상기 Step 2'의 반응은 알킬리튬 (예를 들어, n-부틸리튬)을 촉매로 -200 내지 0℃의 온도 하에서 수행될 수 있으며, 용매로 에테르, 헥산 등이 사용될 수 있다.Step 2 'is a step of preparing a compound of Formula 2a and 2m by reacting a compound of Formula 2-4 with a compound of Formula 2-5. The reaction of Step 2 'may be carried out under a temperature of -200 to 0 ° C with a catalyst of alkyllithium (eg, n-butyllithium), and ether, hexane, etc. may be used as a solvent.
상기 Step 2'에서 화학식 2a 및 2m의 화합물은 혼합물의 형태로 얻어진다. 특히 발명의 구현 예에 따르면, 상기 혼합물을 톨루엔, 벤젠, 디클로로메탄 등의 용매 및 -20 ℃ 내지 상온의 온도 하에서 선택적인 재결정 처리를 하는 간단한 방법으로, 상기 혼합물로부터 화학식 2m의 메조 형태의 화합물을 선택적으로 분리할 수 있다.In step 2 ', the compounds of formulas 2a and 2m are obtained in the form of a mixture. According to an embodiment of the invention, the mixture is a simple method of selectively recrystallizing the mixture under a solvent such as toluene, benzene, and dichloromethane and a temperature of -20 ° C to room temperature. It can be selectively separated.
한편, 발명의 구현 예에 따르면, 상기 혼성 담지 촉매 시스템은 하기 화학식 3 내지 5로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 조촉매를 추가로 포함할 수 있다:Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the hybrid supported catalyst system may further include one or more cocatalysts selected from the group consisting of compounds represented by the following Chemical Formulas 3 to 5:
[화학식 3][Formula 3]
-[Al(R31)-O]c--[Al (R 31 ) -O] c-
상기 화학식 3에서, In Chemical Formula 3,
c는 2 이상의 정수이고, c is an integer of 2 or more,
R31은 각각 독립적으로 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌 또는 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌이고;R 31 is each independently halogen, a hydrocarbyl having 1 to 20 carbons or a hydrocarbyl having 1 to 20 carbons substituted with halogen;
[화학식 4][Formula 4]
D(R41)3 D (R 41 ) 3
상기 화학식 4에서, In Chemical Formula 4,
D는 알루미늄 또는 보론이고, D is aluminum or boron,
R41은 각각 독립적으로 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌 또는 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌이고;R 41 are each independently halogen, a C1-C20 hydrocarbyl or a C1-C20 hydrocarbyl substituted with halogen;
[화학식 5][Formula 5]
[L-H]+[Q(E)4]- [LH] + [Q (E) 4 ] -
상기 화학식 5에서,In Chemical Formula 5,
L은 중성 루이스 염기이고, L is a neutral Lewis base,
[L-H]+는 브론스테드 산이며, [LH] + is Bronsted acid,
Q는 +3 형식 산화 상태의 붕소 또는 알루미늄이고, Q is +3 type boron or aluminum in oxidation state,
E는 각각 독립적으로 1 이상의 수소 원자가 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌, 알콕시 또는 페녹시 작용기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴, 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬이다.E is each independently a halogen atom having 1 or more hydrogen atoms, a hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms, an aryl having 6 to 20 carbon atoms unsubstituted or substituted with an alkoxy or phenoxy functional group, or alkyl having 1 to 20 carbon atoms.
구체적으로, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 메틸알루미녹산, 에틸알루미녹산, 부틸알루미녹산, 아이소부틸알루미녹산 등의 알킬알루미녹산일 수 있다. 또한, 상기 화학식 3의 화합물로는 상기 메틸알루미녹산의 메틸기의 일부가 다른 알킬기로 치환된 화합물인 개질된 메틸알루미녹산(MMAO)이 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 개질된 메틸알루미녹산은 상기 메틸알루미녹산의 메틸기 중 40 mol% 이하, 또는 5 mol% 내지 35 mol%가 탄소수 3 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기로 치환된 화합물일 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 상기 개질된 메틸알루미녹산의 예로는 MMAO-12, MMAO-3A 및 MMAO-7 등을 들 수 있다.Specifically, the compound represented by Chemical Formula 3 may be alkyl aluminoxane such as methyl aluminoxane, ethyl aluminoxane, butyl aluminoxane, and isobutyl aluminoxane. Further, as the compound of Formula 3, modified methylaluminoxane (MMAO), which is a compound in which a part of the methyl group of methylaluminoxane is substituted with another alkyl group, may be used. For example, the modified methylaluminoxane may be a compound in which 40 mol% or less, or 5 mol% to 35 mol% of the methyl groups of the methylaluminoxane are substituted with straight or branched alkyl groups having 3 to 10 carbon atoms. Examples of the commercially available modified methylaluminoxane include MMAO-12, MMAO-3A and MMAO-7.
그리고, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리프로필알루미늄, 트리부틸알루미늄, 디메틸클로로알루미늄, 디메틸이소부틸알루미늄, 디메틸에틸알루미늄, 디에틸클로로알루미늄, 트리이소프로필알루미늄, 트리아이소부틸알루미늄, 트리-s-부틸알루미늄, 트리씨클로펜틸알루미늄, 트리펜틸알루미늄, 트리이소펜틸알루미늄, 트리헥실알루미늄, 에틸디메틸알루미늄, 메틸디에틸알루미늄, 트리페닐알루미늄, 트리-p-톨릴알루미늄, 디메틸알루미늄메톡시드, 디메틸알루미늄에톡시드, 트리메틸보론, 트리에틸보론, 트리이소부틸보론, 트리프로필보론, 트리부틸보론 등일 수 있다.And, the compound represented by the formula (4) is trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisobutyl aluminum, tripropyl aluminum, tributyl aluminum, dimethylchloro aluminum, dimethyl isobutyl aluminum, dimethyl ethyl aluminum, diethyl chloro aluminum, triiso Propyl aluminum, triisobutyl aluminum, tri-s-butyl aluminum, tricyclopentyl aluminum, tripentyl aluminum, triisopentyl aluminum, trihexyl aluminum, ethyl dimethyl aluminum, methyl diethyl aluminum, triphenyl aluminum, tri-p- Tolyl aluminum, dimethyl aluminum methoxide, dimethyl aluminum ethoxide, trimethyl boron, triethyl boron, triisobutyl boron, tripropyl boron, tributyl boron, and the like.
또한, 상기 화학식 5로 표시되는 화합물은 트리에틸암모니움테트라페닐보론, 트리부틸암모니움테트라페닐보론, 트리메틸암모니움테트라페닐보론, 트리프로필암모니움테트라페닐보론, 트리메틸암모니움테트라(p-톨릴)보론, 트리프로필암모니움테트라(p-톨릴)보론, 트리에틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)보론, 트리메틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)보론, 트리메틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라펜타플루오로페닐보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐 보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라펜타플루오로페닐보론, 디에틸암모니움테트라펜타플루오로페닐보론, 트리페닐포스포늄테트라페닐보론, 트리메틸포스포늄테트라페닐보론, 트리에틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리부틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리메틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리프로필암모니움테트라페닐알루미늄, 트리메틸암모니움테트라(p-톨릴)알루미늄, 트리프로필암모니움테트라(p-톨릴)알루미늄, 트리에틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)알루미늄, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)알루미늄, 트리메틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)알루미늄,트리부틸암모니움테트라펜타플루오로페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라펜타플로로페닐알루미늄, 디에틸암모니움테트라펜타플루오로페닐알루미늄, 트리페닐포스포늄테트라페닐알루미늄, 트리메틸포스포늄테트라페닐알루미늄, 트리페닐카보니움테트라페닐보론, 트리페닐카보니움테트라페닐알루미늄, 트리페닐카보니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리페닐카보니움테트라펜타플루오로페닐보론 등 일 수 있다.In addition, the compound represented by the formula (5) is triethylammonium tetraphenylboron, tributylammonium tetraphenylboron, trimethylammonium tetraphenylboron, tripropylammonium tetraphenylboron, trimethylammoniumtetra (p-tolyl) Boron, tripropylammoniumtetra (p-tolyl) boron, triethylammoniumtetra (o, p-dimethylphenyl) boron, trimethylammoniumtetra (o, p-dimethylphenyl) boron, tributylammoniumtetra (p -Trifluoromethylphenyl) boron, trimethylammonium tetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, tributyl ammonium tetrapentafluorophenyl boron, N, N-diethylanilinium tetraphenyl boron, N, N- Diethylanilinium tetraphenylboron, N, N-diethylanilinium tetrapentafluorophenylboron, diethylammoniumtetrapentafluorophenylboron, triphenylphosphoniumtetraphenylboron, trimethylphosphoniumtete Phenyl boron, triethyl ammonium tetraphenyl aluminum, tributyl ammonium tetraphenyl aluminum, trimethyl ammonium tetraphenyl aluminum, tripropyl ammonium tetraphenyl aluminum, trimethyl ammonium tetra (p-tolyl) aluminum, tripropyl ammonium tetra (p-tolyl) aluminum, triethylammoniumtetra (o, p-dimethylphenyl) aluminum, tributylammoniumtetra (p-trifluoromethylphenyl) aluminum, trimethylammoniumtetra (p-trifluoromethylphenyl) aluminum , Tributylammonium tetrapentafluorophenylaluminum, N, N-diethylanilinium tetraphenylaluminum, N, N-diethylanilinium tetraphenylaluminum, N, N-diethylanilinium tetrapentaflo Low phenyl aluminum, diethyl ammonium tetrapentafluorophenyl aluminum, triphenylphosphonium tetraphenyl aluminum, trimethylphosphonium tetraphenyl alu It can be minium, triphenylcarbontetraphenylboron, triphenylcarboniumtetraphenylaluminum, triphenylcarboniumtetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, triphenylcarboniumtetrapentafluorophenylboron, etc. have.
바람직하게는, 상기 조촉매로는 트리메틸 알루미늄(trimethyl aluminium), 트리에틸 알루미늄(triethyl aluminium), 트리이소프로필 알루미늄(triisopropyl aluminium), 트리이소부틸 알루미늄(triisobutyl aluminum), 에틸알루미늄 세스퀴클로라이드(ethylaluminum sesquichloride), 디에틸알루미늄 클로라이드(diethylaluminum chloride), 에틸 알루미늄 디클로라이드(ethyl aluminium dichloride), 메틸알루미녹산(methylaluminoxane), 및 개질된 메틸알루미녹산(modified methylaluminoxane)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물이 바람직하게 적용될 수 있다.Preferably, the co-catalyst is trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisopropyl aluminum, triisobutyl aluminum, ethylaluminum sesquichloride ), Diethylaluminum chloride, ethyl aluminum dichloride, methylaluminoxane, and one or more compounds selected from the group consisting of modified methylaluminoxane are preferably preferred. Can be applied.
그리고, 상기 조촉매의 함량은 촉매 활성 등을 고려하여 결정될 수 있다. 발명의 구현 예에 따르면, 상기 조촉매는 상기 메탈로센 화합물에 대하여 1: 1 내지 1: 10000, 또는 1: 1 내지 1: 5000, 또는 1: 1 내지 1: 3000의 몰 비로 포함될 수 있다.And, the content of the co-catalyst can be determined in consideration of catalyst activity and the like. According to an embodiment of the invention, the co-catalyst may be included in a molar ratio of 1: 1 to 1: 10000, or 1: 1 to 1: 5000, or 1: 1 to 1: 3000 with respect to the metallocene compound.
한편, 상기 혼성 담지 촉매 시스템은, 담체 상에 조촉매를 담지시키는 단계; 상기 담체에 상기 화학식 1로 표시되는 메조 형태의 메탈로센 화합물을 담지시키는 단계; 및 상기 화학식 2a로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2b로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 라세믹 형태의 메탈로센 화합물을 담지시키는 단계를 포함하여 제조될 수 있다. 다만, 상기 메탈로센 화합물의 담지 순서는 필요에 따라 바뀔 수 있다.On the other hand, the hybrid supported catalyst system, the step of supporting a co-catalyst on a carrier; Supporting the metallocene compound of the meso form represented by Chemical Formula 1 on the carrier; And supporting a metallocene compound of at least one racemic form selected from the group consisting of the compound represented by Formula 2a and the compound represented by Formula 2b. However, the order of loading of the metallocene compound may be changed as necessary.
상기 혼성 담지 촉매 시스템의 제조에는 펜탄, 헥산, 헵탄과 같은 탄화수소계 용매; 또는 벤젠, 톨루엔과 같은 방향족계 용매가 사용될 수 있다.Hydrocarbon-based solvents such as pentane, hexane, and heptane are included in the preparation of the hybrid supported catalyst system; Alternatively, aromatic solvents such as benzene and toluene may be used.
II. 프로필렌 중합체의 제조 방법II. Method for producing propylene polymer
한편, 발명의 다른 일 구현 예에 따르면, 상술한 혼성 담지 촉매 시스템의 존재 하에 프로필렌을 포함한 올레핀 단량체를 중합시키는 단계를 포함하는, 프로필렌 중합체의 제조 방법이 제공된다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a propylene polymer, comprising the step of polymerizing an olefin monomer including propylene in the presence of the above-mentioned hybrid supported catalyst system.
상기 프로필렌 중합체의 제조 방법은 상술한 혼성 담지 촉매 시스템의 존재 하에 프로필렌을 포함한 올레핀 단량체를 원료로 통상적인 장치 및 접촉 기술을 적용하여 수행될 수 있다.The method for producing the propylene polymer may be performed by applying a conventional apparatus and contact technology as an raw material for an olefin monomer including propylene in the presence of the above-mentioned hybrid supported catalyst system.
비제한적인 예로, 상기 프로필렌 중합체의 제조 방법은 연속식 슬러리 중합 반응기, 루프 슬러리 반응기, 기상 반응기, 또는 용액 반응기를 이용하여 프로필렌을 호모 중합하거나 또는 프로필렌과 공단량체를 공중합하여 수행될 수 있다. 상기 공단량체로는 에틸렌, 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 등이 사용될 수 있다.As a non-limiting example, the method for producing the propylene polymer may be performed by homopolymerizing propylene using a continuous slurry polymerization reactor, a loop slurry reactor, a gas phase reactor, or a solution reactor, or by copolymerizing propylene with a comonomer. The comonomer includes ethylene, 1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-decene, 1-undecene, 1-dodecene, 1 -Tetradecene, 1-hexadecene, 1-aitocene, etc. can be used.
상기 제조 방법에서, 상기 혼성 담지 촉매 시스템은 펜탄, 헥산, 헵탄, 노난, 데칸, 톨루엔, 벤젠, 디클로로메탄, 클로로벤젠 등의 용매에 용해 또는 희석된 상태된 이용될 수 있다.In the above manufacturing method, the hybrid supported catalyst system may be used dissolved or diluted in a solvent such as pentane, hexane, heptane, nonane, decane, toluene, benzene, dichloromethane, and chlorobenzene.
그리고, 상기 프로필렌 중합체의 제조 방법은 20 내지 500 ℃ 또는 20 내지 200 ℃의 온도, 및 1 내지 100 kgf/㎠ 또는 1 내지 70 kgf/㎠의 압력 하에서, 1 내지 24 시간 또는 1 내지 10 시간 동안 수행될 수 있다.And, the production method of the propylene polymer is carried out for 1 to 24 hours or 1 to 10 hours under a temperature of 20 to 500 ° C or 20 to 200 ° C, and a pressure of 1 to 100 kgf / cm 2 or 1 to 70 kgf / cm 2 Can be.
필요에 따라, 상기 중합은 수소 첨가 또는 미첨가 조건 하에서 수행될 수 있다.If necessary, the polymerization can be carried out under hydrogenation or non-addition conditions.
특히, 상기 제조 방법에서 상기 혼성 담지 촉매 시스템에 포함된 메탈로센 화합물의 몰 비는 1: 0.5 내지 1: 5로 조절될 수 있다. 그에 따라, 상기 방법으로 제조되는 프로필렌 중합체에는 자일렌 가용분(xylene solubles)의 함량이 1 내지 5 중량%, 또는 1 내지 4 중량%, 또는 또는 1.3 내지 4 중량%, 또는 1.3 내지 3.5 중량%, 또는 1.3 내지 3 중량%의 범위에서 부여될 수 있다.In particular, the molar ratio of the metallocene compound included in the hybrid supported catalyst system in the above production method may be adjusted to 1: 0.5 to 1: 5. Accordingly, in the propylene polymer prepared by the above method, the content of xylene solubles is 1 to 5% by weight, or 1 to 4% by weight, or or 1.3 to 4% by weight, or 1.3 to 3.5% by weight, Or 1.3 to 3% by weight.
이처럼 상기 제조 방법은 목적하는 기계적 물성에 맞도록 자일렌 가용분의 함량이 제어된 프로필렌 폴리머의 제조에 적합하게 적용될 수 있다.As described above, the production method can be suitably applied to the production of a propylene polymer whose xylene soluble content is controlled to suit a desired mechanical property.
본 발명에 따른 상기 혼성 담지 촉매 시스템은 우수한 촉매 활성을 가지면서도, 특히 목적하는 기계적 물성에 맞도록 자일렌 가용분의 함량이 제어된 프로필렌 중합체의 제공을 가능케 한다.The hybrid supported catalyst system according to the present invention enables the provision of a propylene polymer whose content of xylene solubles is controlled to be particularly suitable for a desired mechanical property while having excellent catalytic activity.
이하, 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments are presented to help understanding of the invention. However, the following examples are only for illustrating the invention, and the invention is not limited thereto.
합성예Synthetic example 1 One
rac-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]지르코륨 디클로라이드, 및 meso-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]지르코륨 디클로라이드의 제조rac-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] zirconium dichloride, and meso-[(6-t -Butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] Preparation of zirconium dichloride
[단계 1][Step 1]
2-메틸-4-터트-부틸페닐인덴 (3000 g, 11.4 mol)을 톨루엔/THF=5/1 용액 (10.3 kg/ 2.12 kg)에 용해시킨 후, n-부틸리튬 용액 (2.5 M, 헥산 용매, 4.8 L)을 -25℃에서 천천히 적가한 다음, 상온에서 12 시간 동안 교반하였다. 그 후, CuCN 10 g을 소량의 toluene slurry로 가한 뒤 30 분 후 0℃에서 상기 혼합 용액에 (6-t-부톡시헥실)디클로로메틸실란 (1.86 kg)을 천천히 적가하였고, 상온에서 12 시간 동안 교반하였다. 그 후, 물 (14.2 L)을 가하여 유기층을 분리한 다음, 메틸터트부틸이써(14.2 L) 용매를 이용하여 재차 유기물을 분리한 뒤, 이를 감압 증류하여 [(6-t-부톡시헥실)(메틸)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]실란을 얻었다.2-methyl-4-tert-butylphenylindene (3000 g, 11.4 mol) was dissolved in toluene / THF = 5/1 solution (10.3 kg / 2.12 kg), followed by n-butyllithium solution (2.5 M, hexane Solvent, 4.8 L) was slowly added dropwise at -25 ° C, and then stirred at room temperature for 12 hours. Then, 10 g of CuCN was added with a small amount of toluene slurry, and after 30 minutes, (6-t-butoxyhexyl) dichloromethylsilane (1.86 kg) was slowly added dropwise to the mixed solution at 0 ° C. for 12 hours at room temperature. It was stirred. Then, water (14.2 L) was added to separate the organic layer, and then the organic material was separated again using a methyl tert-butyl ether (14.2 L) solvent, followed by distillation under reduced pressure [(6-t-butoxyhexyl) (Methyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] silane was obtained.
1H NMR (500 MHz, CDCl3, 7.26 ppm): -0.20-0.03 (3H, m), 1.26 (9H, s), 0.50-1.20 (4H, m), 1.20-1.31 (11H, m), 1.40-1.62 (20H, m), 2.19-2.23 (6H, m), 3.30-3.34 (2H, m), 3.73-3.83 (2H, m), 6.89-6.91 (2H, m), 7.19-7.61 (14H, m) 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , 7.26 ppm): -0.20-0.03 (3H, m), 1.26 (9H, s), 0.50-1.20 (4H, m), 1.20-1.31 (11H, m), 1.40 -1.62 (20H, m), 2.19-2.23 (6H, m), 3.30-3.34 (2H, m), 3.73-3.83 (2H, m), 6.89-6.91 (2H, m), 7.19-7.61 (14H, m)
[단계 2][Step 2]
상기 단계 1에서 얻은 [(6-t-부톡시헥실)(메틸)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]실란을 톨루엔/Ether=3/1 용액 (12.4 kg/ 4.78 L)에 용해시킨 후, n-부틸리튬 용액 (2.5 M, 헥산 용매, 4.8 L)을 -25℃에서 천천히 적가한 후, 상온에서 12 시간 동안 교반하였다. 반응액에 지르코늄테트라클로라이드 THF 어덕트 (ZrCl4·2THF)를 -25℃에서 적가하고 상온에서 12 시간 동안 교반하였다.The [(6-t-butoxyhexyl) (methyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] silane obtained in step 1 above is toluene / Ether = 3/1 solution ( After dissolving in 12.4 kg / 4.78 L), n-butyllithium solution (2.5 M, hexane solvent, 4.8 L) was slowly added dropwise at -25 ° C, and then stirred at room temperature for 12 hours. Zirconium tetrachloride THF adduct (ZrCl 4 · 2THF) was added dropwise to the reaction solution at -25 ° C and stirred at room temperature for 12 hours.
이후 진공 건조한 다음, DCM (19.08 kg)을 넣고 감압 여과한 후, 여과된 용액을 감압 건조하여 하기 화학식으로 표시되는 meso-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]지르코륨 디클로라이드, 및 rac-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]지르코륨 디클로라이드의 혼합물을 얻었다 (rac: meso = 1.5: 1).After vacuum drying, DCM (19.08 kg) was added and filtered under reduced pressure. The filtered solution was dried under reduced pressure to produce meso-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2- Methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] zirconium dichloride, and rac-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4- A mixture of tert-butylphenyl) indenyl)] zircorium dichloride was obtained (rac: meso = 1.5: 1).
(meso); (rac) (meso) ; (rac)
rac-1H NMR (500 MHz, CDCl3, 7.26 ppm): 1.20 (9H, s), 1.27 (3H, s), 1.34 (18H, s), 1.20-1.90 (10H, m), 2.25 (3H, s), 2.26 (3H, s), 3.38 (2H, t), 7.00 (2H, s), 7.09-7.13 (2H, m), 7.38 (2H, d), 7.45 (4H, d), 7.58 (4H, d), 7.59 (2H, d), 7.65 (2H, d); meso-1H NMR (500 MHz, CDCl3, 7.26 ppm): 1.20 (9H, s), 1.33 (18H, s), 1.49 (3H, s), 140-1.85 (10H, m), 2.45 (3H, s), 3.37 (2H, t), 6.87 (2H, s), 6.86-6.89 (2H, m), 7.12 (2H, d), 7.42 (4H, d), 7.49 (4H, d), 7.66 (2H, d).rac- 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , 7.26 ppm): 1.20 (9H, s), 1.27 (3H, s), 1.34 (18H, s), 1.20-1.90 (10H, m), 2.25 (3H, s), 2.26 (3H, s), 3.38 (2H, t), 7.00 (2H, s), 7.09-7.13 (2H, m), 7.38 (2H, d), 7.45 (4H, d), 7.58 (4H , d), 7.59 (2H, d), 7.65 (2H, d); meso- 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , 7.26 ppm): 1.20 (9H, s), 1.33 (18H, s), 1.49 (3H, s), 140-1.85 (10H, m), 2.45 (3H, s), 3.37 (2H, t), 6.87 (2H, s), 6.86-6.89 (2H, m), 7.12 (2H, d), 7.42 (4H, d), 7.49 (4H, d), 7.66 (2H) , d).
[단계 3][Step 3]
상기 단계 2에서 얻은 상기 rac-, meso- 혼합물에 DCM (11 L)을 넣고 40℃에서 완전히 용해시켰다. 여기에 헥산 (13.3L)을 투입한 다음 25℃에서 30분 동안 교반한 후, -20℃에서 48 시간 동안 정치하여 결정화시켰다. -20℃에서 상등액을 decantation으로 분리하고 필터를 이용하여 여과하였다. 이때 걸러진 고체가 rac rich (rac: meso = 23: 1)이다. 그리고, 그 여액을 감압 건조 후 톨루엔 20 L를 투입후 슬러리 상태로 상온에서 6 시간 동안 교반하였다. 이후 슬러리를 여과하여 meso-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]지르코륨 디클로라이드를 선택적으로 분리하였다.DCM (11 L) was added to the rac-, meso- mixture obtained in step 2 and completely dissolved at 40 ° C. After hexane (13.3 L) was added thereto, the mixture was stirred at 25 ° C. for 30 minutes, and then crystallized by standing at -20 ° C. for 48 hours. The supernatant was separated by decantation at -20 ° C and filtered using a filter. The filtered solid is rac rich (rac: meso = 23: 1). Then, the filtrate was dried under reduced pressure, and 20 L of toluene was added, followed by stirring for 6 hours at room temperature in a slurry state. Then, the slurry was filtered to selectively separate meso-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] zirconium dichloride. Did.
합성예Synthetic example 2 2
rac-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]하프늄 디클로라이드, 및 meso-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]하프늄 디클로라이드의 제조rac-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] hafnium dichloride, and meso-[(6-t- Preparation of butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] hafnium dichloride
[단계 1][Step 1]
3 L의 쉬링크 플라스크(schlenk flask)에 2-메틸-4-(4-t-부틸페닐)-인덴 150 g을 넣고, 톨루엔/THF (10:1, 1.73 L) 용액을 넣어 상온에서 용해시켰다. 상기 용액을 -20℃로 냉각시킨 후에 n-부틸리튬 용액 (n-BuLi, 2.5 M in hexane) 240 mL을 서서히 적가하고 상온에서 3시간 동안 교반하였다. 이어서, 반응액을 -20℃로 냉각시킨 다음, (6-t-부톡시헥실)디클로로메틸실란 82 g과 CuCN 512 mg을 서서히 적가하였다. 반응액을 상온으로 승온시킨 후, 12시간 동안 교반하고, 물 500 mL를 첨가하였다. 그 후에, 유기층을 분리하고, MgSO4로 탈수 및 여과 처리하였다. 여액을 감압 증류하여 노란색 오일 형태의 [(6-t-부톡시헥실)(메틸)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]실란을 얻었다.150 g of 2-methyl-4- (4-t-butylphenyl) -indene was added to a 3 L Schlenk flask, and a toluene / THF (10: 1, 1.73 L) solution was added and dissolved at room temperature. . After the solution was cooled to -20 ° C, 240 mL of an n-butyl lithium solution (n-BuLi, 2.5 M in hexane) was slowly added dropwise and stirred at room temperature for 3 hours. Subsequently, the reaction solution was cooled to -20 ° C, and then 82 g of (6-t-butoxyhexyl) dichloromethylsilane and 512 mg of CuCN were slowly added dropwise. The reaction solution was heated to room temperature, stirred for 12 hours, and 500 mL of water was added. Thereafter, the organic layer was separated, and dehydrated with MgSO 4 and filtered. The filtrate was distilled under reduced pressure to obtain [(6-t-butoxyhexyl) (methyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] silane in the form of a yellow oil.
1H NMR (500 MHz, CDCl3, 7.26 ppm): -0.09 - -0.05 (3H, m), 0.40-0.60 (2H, m), 0.80-1.51 (26H, m), 2.12-2.36 (6H, m), 3.20-3.28 (2H, m), 3.67-3.76 (2H, m), 6.81-6.83 (2H, m), 7.10-7.51 (14H, m) 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , 7.26 ppm): -0.09--0.05 (3H, m), 0.40-0.60 (2H, m), 0.80-1.51 (26H, m), 2.12-2.36 (6H, m ), 3.20-3.28 (2H, m), 3.67-3.76 (2H, m), 6.81-6.83 (2H, m), 7.10-7.51 (14H, m)
[단계 2][Step 2]
3 L의 쉬링크 플라스크(schlenk flask)에 앞서 제조한 [(6-t-부톡시헥실)(메틸)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]실란을 넣고, 디에틸에테르 1 L를 넣어 상온에서 용해시켰다. 상기 용액을 -20℃로 냉각시킨 후, n-부틸리튬 용액 (n-BuLi, 2.5 M in hexane) 240 mL를 서서히 적가하고 상온에서 3시간 동안 교반하였다. 그 후에, 반응액을 -78℃로 냉각시킨 다음, 하프늄 클로라이드 92 g을 넣었다. 반응 용액을 상온으로 승온시킨 후 12시간 동안 교반하고, 용매를 감압 하에서 제거하였다. 디클로로메탄 1 L를 넣은 다음, 녹지 않은 무기염 등을 여과하여 제거하였다. 여액을 감압 건조하고, 다시 디클로로메탄 300 mL를 넣고 결정을 석출시켰다. 석출된 결정을 여과 및 건조하여, 하기 화학식으로 표시되는 rac-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]하프늄 디클로라이드, 및 meso-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]하프늄 디클로라이드의 혼합물을 얻었다 (80 g, rac: meso = 50: 1).The [(6-t-butoxyhexyl) (methyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] silane prepared before the 3 L Schlenk flask was added. It was added and 1 L of diethyl ether was added and dissolved at room temperature. After the solution was cooled to -20 ° C, 240 mL of an n-butyllithium solution (n-BuLi, 2.5 M in hexane) was slowly added dropwise and stirred at room temperature for 3 hours. Thereafter, the reaction solution was cooled to -78 ° C, and then 92 g of hafnium chloride was added. After heating the reaction solution to room temperature, the mixture was stirred for 12 hours, and the solvent was removed under reduced pressure. After adding 1 L of dichloromethane, inorganic salts and the like that were not dissolved were filtered off. The filtrate was dried under reduced pressure, and 300 mL of dichloromethane was added again to precipitate crystals. The precipitated crystals were filtered and dried, and rac-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl) represented by the following formula: A mixture of hafnium dichloride and meso-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] hafnium dichloride was obtained. (80 g, rac: meso = 50: 1).
(meso) ; (rac) (meso) ; (rac)
1H NMR (500 MHz, CDCl3, 7.26 ppm): 1.19-1.78 (37H, m), 2.33 (3H, s), 2.34 (3H, s), 3.37 (2H, t), 6.91 (2H, s), 7.05-7.71 (14H, m) 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 , 7.26 ppm): 1.19-1.78 (37H, m), 2.33 (3H, s), 2.34 (3H, s), 3.37 (2H, t), 6.91 (2H, s) , 7.05-7.71 (14H, m)
[단계 3][Step 3]
상기 단계 2에서 얻은 생성물을 제외한 여액에서 용매를 감압 건조하고, 톨루엔 200 mL를 투입하여 슬러리 상태로 상온에서 6 시간 동안 교반한 후 필터하여 meso-[(6-t-부톡시헥실메틸실란디일)-비스(2-메틸-4-(4-t-부틸페닐)인데닐)]하프늄 디클로라이드를 선택적으로 분리하였다.The solvent was dried under reduced pressure in the filtrate excluding the product obtained in step 2, and 200 mL of toluene was added, stirred for 6 hours at room temperature in a slurry state, and filtered to filter meso-[(6-t-butoxyhexylmethylsilanediyl) ) -Bis (2-methyl-4- (4-t-butylphenyl) indenyl)] hafnium dichloride was selectively isolated.
실시예Example 1 One
실리카 3 g을 쉬링크 플라스크에 미리 칭량한 후, 메틸알루미녹산(MAO) 39 mmol을 넣어 90℃에서 24시간 동안 반응시켰다. 침전 후 상층부를 제거하고 톨루엔으로 1회 세척하였다.After 3 g of silica was previously weighed in a shrink flask, 39 mmol of methylaluminoxane (MAO) was added and reacted at 90 ° C. for 24 hours. After precipitation, the upper layer was removed and washed once with toluene.
여기에, 상기 합성예 2에서 얻은 meso-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]하프늄 디클로라이드 (30 마이크로몰, 톨루엔 용액) 및 rac-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]하프늄 디클로라이드 (75 마이크로몰, 톨루엔 용액)를 첨가하고, 75℃에서 5시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후 침전이 끝나면, 상층부 용액을 제거하고 남은 반응 생성물을 톨루엔으로 1회 세척하였다.Here, meso-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl) obtained in Synthesis Example 2)] hafnium dichloride ( 30 micromolar, toluene solution) and rac-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] hafnium dichloride (75 Micromolar, toluene solution) was added and reacted at 75 ° C for 5 hours. After the completion of the reaction and the precipitation was over, the upper layer solution was removed and the remaining reaction product was washed once with toluene.
이어서, 상기 합성예 1에서 얻은 rac-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]지르코륨 디클로라이드 (15 마이크로몰, 톨루엔 용액)을 첨가하고, 75℃에서 2시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후 침전이 끝나면, 상층부 용액을 제거하고 남은 반응 생성물을 톨루엔으로 1회 세척하였다.Subsequently, rac-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] zirconium dichloride obtained in Synthesis Example 1 ( 15 micromolar, toluene solution) and reacted at 75 ° C. for 2 hours. After the completion of the reaction and the precipitation was over, the upper layer solution was removed and the remaining reaction product was washed once with toluene.
반응 생성물을 헥산으로 재차 세척하고 진공 건조하여 고체 입자 형태의 혼성 담지 촉매 (meso: rac = 1: 3)를 얻었다.The reaction product was washed again with hexane and dried under vacuum to obtain a hybrid supported catalyst in the form of solid particles (meso: rac = 1: 3).
실시예Example 2 2
메탈로센 화합물의 함량을, 50 마이크로몰의 meso-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]하프늄 디클로라이드, 20 마이크로몰의 rac-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]지르코륨 디클로라이드, 및 50 마이크로몰의 rac-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]하프늄 디클로라이드로 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 혼성 담지 촉매 (meso: rac = 1: 1.4)를 얻었다.The content of the metallocene compound is 50 micromolar meso-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] hafnium Dichloride, 20 micromolar rac-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] zirconium dichloride, and 50 micromolar rac-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] hafnium dichloride , In the same manner as in Example 1, a hybrid supported catalyst (meso: rac = 1: 1.4) was obtained.
실시예Example 3 3
메탈로센 화합물의 함량을, 69 마이크로몰의 meso-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]하프늄 디클로라이드, 20 마이크로몰의 rac-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]지르코륨 디클로라이드, 및 31 마이크로몰의 rac-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]하프늄 디클로라이드로 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 혼성 담지 촉매 (meso: rac = 1: 0.74)를 얻었다.The content of the metallocene compound is 69 micromolar meso-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] hafnium Dichloride, 20 micromolar rac-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] zirconium dichloride, and 31 micromolar rac-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] hafnium dichloride , In the same manner as in Example 1, a hybrid supported catalyst (meso: rac = 1: 0.74) was obtained.
실시예Example 4 4
메탈로센 화합물의 함량을, 75 마이크로몰의 meso-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]하프늄 디클로라이드, 20 마이크로몰의 rac-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]지르코륨 디클로라이드, 및 25 마이크로몰의 rac-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]하프늄 디클로라이드로 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 혼성 담지 촉매 (meso: rac = 1: 0.6)를 얻었다.The content of the metallocene compound is 75 micromolar meso-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] hafnium Dichloride, 20 micromolar rac-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] zirconium dichloride, and Except for changing to 25 micromolar rac-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl)] hafnium dichloride , In the same manner as in Example 1, a hybrid supported catalyst (meso: rac = 1: 0.6) was obtained.
비교예Comparative example 1 One
실리카 3 g을 쉬링크 플라스크에 미리 칭량한 후, 메틸알루미녹산(MAO) 52 mmol을 넣어 90℃에서 24시간 동안 반응시켰다. 침전 후 상층부를 제거하고 톨루엔으로 1회 세척하였다.After 3 g of silica was previously weighed in a shrink flask, 52 mmol of methylaluminoxane (MAO) was added and reacted at 90 ° C. for 24 hours. After precipitation, the upper layer was removed and washed once with toluene.
여기에, 상기 합성예 1에서 얻은 rac-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]지르코륨 디클로라이드 (270 마이크로몰, 톨루엔 용액)를 첨가하고, 75℃에서 5시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후 침전이 끝나면, 상층부 용액을 제거하고 남은 반응 생성물을 톨루엔으로 1회 세척하였다.Here, rac-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl) obtained in Synthesis Example 1]] zirconium dichloride (270 micromolar, toluene solution) was added and reacted at 75 ° C for 5 hours. After the completion of the reaction and the precipitation was over, the upper layer solution was removed and the remaining reaction product was washed once with toluene.
여기에, N,N-dimethylanilinium tetrakis(pentafluorophenyl)borate 216 마이크로몰을 첨가하고 70℃에서 5 시간 동안 반응시켰다. 반응이 종료된 후 톨루엔으로 세척하였고, 헥산으로 재차 세척한 후 진공 건조하여 고체 입자 상태의 실리카 담지 메탈로센 촉매를 얻었다.To this, 216 micromol of N, N-dimethylanilinium tetrakis (pentafluorophenyl) borate was added and reacted at 70 ° C for 5 hours. After the reaction was completed, the mixture was washed with toluene, washed again with hexane, and dried under vacuum to obtain a silica-supported metallocene catalyst in a solid particle state.
비교예Comparative example 2 2
실리카 3 g을 쉬링크 플라스크에 미리 칭량한 후, 메틸알루미녹산(MAO) 39 mmol을 넣어 90℃에서 24시간 동안 반응시켰다. 침전 후 상층부를 제거하고 톨루엔으로 1회 세척하였다.After 3 g of silica was previously weighed in a shrink flask, 39 mmol of methylaluminoxane (MAO) was added and reacted at 90 ° C. for 24 hours. After precipitation, the upper layer was removed and washed once with toluene.
여기에, 상기 합성예 2에서 얻은 rac-[(6-t-부톡시헥실메틸실란-디일)-비스(2-메틸-4-(4-터트-부틸페닐)인데닐)]하프늄 디클로라이드 (270 마이크로몰, 톨루엔 용액)를 첨가하고, 70℃에서 5시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후 침전이 끝나면, 상층부 용액을 제거하고 남은 반응 생성물을 톨루엔으로 1회 세척하였다.Here, rac-[(6-t-butoxyhexylmethylsilane-diyl) -bis (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indenyl) obtained in Synthesis Example 2)] hafnium dichloride ( 270 micromolar, toluene solution) and reacted at 70 ° C. for 5 hours. After the completion of the reaction and the precipitation was over, the upper layer solution was removed and the remaining reaction product was washed once with toluene.
여기에, N,N-dimethylanilinium tetrakis(pentafluorophenyl)borate 216 마이크로몰을 첨가하고 70℃에서 5 시간 동안 반응시켰다. 반응이 종료된 후 톨루엔으로 세척하였고, 헥산으로 재차 세척한 후 진공 건조하여 고체 입자 상태의 실리카 담지 메탈로센 촉매를 얻었다.To this, 216 micromol of N, N-dimethylanilinium tetrakis (pentafluorophenyl) borate was added and reacted at 70 ° C for 5 hours. After the reaction was completed, the mixture was washed with toluene, washed again with hexane, and dried under vacuum to obtain a silica-supported metallocene catalyst in a solid particle state.
시험예Test example 1 One
2 L 스테인레스 반응기를 65℃에서 진공 건조한 후, 실온에서 트리에틸알루미늄 3.0 mmol, 수소 2 bar 및 프로필렌 770 g을 순차적으로 투입하였다. 이후 10분 동안 교반한 후, 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 각각의 촉매 45 mg을 헥산 TMA 처방된 20 mL에 녹여 질소 압력으로 반응기에 투입하였다. 이후 반응기 온도를 70℃까지 승온시키면서 12000 cc의 에틸렌을 주입하면서 1시간 동안 중합하여 프로필렌 랜덤 폴리머를 얻었다.After vacuum drying the 2 L stainless reactor at 65 ° C., 3.0 mmol of triethylaluminum, 2 bar of hydrogen and 770 g of propylene were sequentially added at room temperature. Thereafter, after stirring for 10 minutes, 45 mg of each catalyst prepared in Examples and Comparative Examples was dissolved in 20 mL of hexane TMA prescribed and introduced into the reactor under nitrogen pressure. Then, while raising the reactor temperature to 70 ° C., polymerization was performed for 1 hour while injecting 12000 cc of ethylene to obtain a propylene random polymer.
시험예Test example 2 2
상기 시험예 1에 따른 프로필렌 중합체의 제조에서 다음과 같은 물성을 측정하였다.The following physical properties were measured in the preparation of the propylene polymer according to Test Example 1.
(1) 촉매 활성: 단위 시간(h)을 기준으로 사용된 촉매 함량 (촉매의 mmol 및 g)당 생성된 중합체의 무게(kg)의 비로 계산하였다.(1) Catalytic activity: Calculated as the ratio of the weight of the produced polymer (kg) per catalyst content (mmol and g of catalyst) used based on the unit time (h).
(2) 중합체의 녹는점(Tm): 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimeter, DSC, 장치명: DSC 2920, 제조사: TA instrument)를 이용하여 중합체의 녹는점을 측정하였다. 구체적으로 중합체를 220℃까지 가열한 후 5분 동안 그 온도를 유지하였고, 다시 20℃까지 내린 후 다시 온도를 증가시켰으며, 이때 온도의 상승속도와 하강속도는 각각 10℃/min으로 조절하였다.(2) Melting point (Tm) of the polymer: The melting point of the polymer was measured using a differential scanning calorimeter (DSC, device name: DSC 2920, manufacturer: TA instrument). Specifically, after heating the polymer to 220 ° C, the temperature was maintained for 5 minutes, the temperature was again increased to 20 ° C, and then the temperature was increased again.
(3) 중합체의 자일렌 가용분(XS): 샘플에 자일렌을 넣고 135℃에서 1 시간 동안 가열하고, 30 분 동안 냉각하여 전처리하였다. OminiSec (Viscotek사 FIPA 장비)에서 1 ml/min Flow rate으로 전처리한 샘플을 측정한 후 Refractive index 피크 면적을 계산하였다.(3) Xylene soluble component (XS) of the polymer: Xylene was added to the sample, heated at 135 ° C for 1 hour, and cooled for 30 minutes to pretreat. After measuring the sample pretreated at 1 ml / min Flow rate in OminiSec (Viscotek FIPA equipment), the Refractive index peak area was calculated.
(kg PP/g Cat.*hr)Catalytic activity
(kg PP / g Cat. * hr)
Tm (℃)Polymer
Tm (℃)
XS (중량%)Polymer
XS (% by weight)
상기 표 1을 참고하면, 비교예 1 및 비교예 2는 중합체의 자일렌 가용분이 1 중량% 미만으로 제한된 반면, 실시예들은 중합에 이용된 메조 및 라세믹 형태의 메탈로센 화합물의 몰 비에 따라 중합체의 자일렌 가용분이 1.3 내지 2.7 중량%의 범위에서 제어될 수 있음이 확인되었다. Referring to Table 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, while the xylene solubles of the polymer were limited to less than 1% by weight, the examples were based on the molar ratio of the meso and racemic metallocene compounds used for polymerization. It was thus found that the xylene solubles of the polymer can be controlled in the range of 1.3 to 2.7% by weight.
Claims (9)
상기 메탈로센 화합물은, 하기 화학식 1로 표시되는 메조 형태의 메탈로센 화합물과, 하기 화학식 2a 및 하기 화학식 2b로 표시되는 라세믹 형태의 메탈로센 화합물을 1: 0.6 내지 1: 3의 몰 비로 포함하는, 프로필렌 중합용 혼성 담지 촉매 시스템:
[화학식 1]
[화학식 2a]
[화학식 2b]
상기 화학식 1, 2a 및 2b에서,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐이고,
R1 및 R1'는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬로 치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴이고,
R2, R3, R4, R2', R3', 및 R4'는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬이고,
A는 각각 실리콘이고,
R5는 탄소수 1 내지 20의 알콕시로 치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬이고,
R6은 탄소수 1 내지 20의 알킬 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐이다.
A carrier and a metallocene compound supported on the carrier;
The metallocene compound is a metallocene compound of the meso form represented by the following Chemical Formula 1, and a metallocene compound of the racemic form represented by the following Chemical Formula 2a and the following Chemical Formula 2b in a molar ratio of 1: 0.6 to 1: 3. A hybrid supported catalyst system for propylene polymerization, comprising:
[Formula 1]
[Formula 2a]
[Formula 2b]
In Chemical Formulas 1, 2a and 2b,
X 1 and X 2 are each independently halogen,
R 1 and R 1 ' are each independently aryl having 6 to 20 carbons, substituted with alkyl having 1 to 20 carbons,
R 2 , R 3 , R 4 , R 2 ' , R 3' , and R 4 ' are each independently hydrogen, halogen, or alkyl having 1 to 20 carbon atoms,
A is each silicone,
R 5 is alkyl having 1 to 20 carbons substituted with alkoxy having 1 to 20 carbons,
R 6 is alkyl having 1 to 20 carbons or alkenyl having 2 to 20 carbons.
상기 R1 및 R1'는 각각 4-터트-부틸페닐인, 프로필렌 중합용 혼성 담지 촉매 시스템.
According to claim 1,
The R 1 and R 1 ′ are 4-tert-butylphenyl, respectively, a hybrid supported catalyst system for propylene polymerization.
상기 R2, R3, R4, R2', R3', 및 R4'는 각각 수소인, 프로필렌 중합용 혼성 담지 촉매 시스템.
According to claim 1,
The R 2 , R 3 , R 4 , R 2 ' , R 3' , and R 4 ' are each hydrogen, a hybrid supported catalyst system for propylene polymerization.
상기 R5는 6-터트-부톡시헥실이고, 상기 R6은 메틸인, 프로필렌 중합용 혼성 담지 촉매 시스템.
According to claim 1,
Wherein R 5 is 6-tert-butoxyhexyl, and R 6 is methyl, a hybrid supported catalyst system for propylene polymerization.
상기 혼성 담지 촉매 시스템은 하기 화학식 3 내지 5로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 조촉매를 추가로 포함하는, 프로필렌 중합용 혼성 담지 촉매 시스템:
[화학식 3]
-[Al(R31)-O]c-
상기 화학식 3에서,
c는 2 이상의 정수이고,
R31은 각각 독립적으로 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌 또는 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌이고;
[화학식 4]
D(R41)3
상기 화학식 4에서,
D는 알루미늄 또는 보론이고,
R41은 각각 독립적으로 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌 또는 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌이고;
[화학식 5]
[L-H]+[Q(E)4]-
상기 화학식 5에서,
L은 중성 루이스 염기이고,
[L-H]+는 브론스테드 산이며,
Q는 +3 형식 산화 상태의 붕소 또는 알루미늄이고,
E는 각각 독립적으로 1 이상의 수소 원자가 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌, 알콕시 또는 페녹시 작용기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴, 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬이다.
According to claim 1,
The hybrid supported catalyst system further comprises at least one cocatalyst selected from the group consisting of compounds represented by the following Chemical Formulas 3 to 5, hybrid supported catalyst system for propylene polymerization:
[Formula 3]
-[Al (R 31 ) -O] c-
In Chemical Formula 3,
c is an integer of 2 or more,
R 31 is each independently halogen, a hydrocarbyl having 1 to 20 carbons or a hydrocarbyl having 1 to 20 carbons substituted with halogen;
[Formula 4]
D (R 41 ) 3
In Chemical Formula 4,
D is aluminum or boron,
R 41 are each independently halogen, a C1-C20 hydrocarbyl or a C1-C20 hydrocarbyl substituted with halogen;
[Formula 5]
[LH] + [Q (E) 4 ] -
In Chemical Formula 5,
L is a neutral Lewis base,
[LH] + is Bronsted acid,
Q is +3 type boron or aluminum in oxidation state,
E each independently represents a halogen having 1 or more hydrogen atoms, a C1-C20 hydrocarbyl, an alkoxy or phenoxy functional group substituted or unsubstituted C6-C20 aryl, or C1-C20 alkyl.
상기 조촉매는 트리메틸 알루미늄(trimethyl aluminium), 트리에틸 알루미늄(triethyl aluminium), 트리이소프로필 알루미늄(triisopropyl aluminium), 트리이소부틸 알루미늄(triisobutyl aluminum), 에틸알루미늄 세스퀴클로라이드(ethylaluminum sesquichloride), 디에틸알루미늄 클로라이드(diethylaluminum chloride), 에틸 알루미늄 디클로라이드(ethyl aluminium dichloride), 메틸알루미녹산(methylaluminoxane), 및 개질된 메틸알루미녹산(modified methylaluminoxane)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물인, 프로필렌 중합용 혼성 담지 촉매 시스템.
The method of claim 6,
The cocatalysts are trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisopropyl aluminum, triisobutyl aluminum, ethylaluminum sesquichloride, diethyl aluminum Hybrid supported catalyst for propylene polymerization, at least one compound selected from the group consisting of diethylaluminum chloride, ethyl aluminum dichloride, methylaluminoxane, and modified methylaluminoxane system.
A process for the production of a propylene polymer comprising polymerizing an olefin monomer comprising propylene in the presence of the hybrid supported catalyst system according to claim 1.
상기 프로필렌 중합체는 1 내지 5 중량%의 자일렌 가용분(xylene solubles)을 갖는, 프로필렌 중합체의 제조 방법.The method of claim 8,
The propylene polymer has 1 to 5% by weight of xylene solubles (xylene solubles), the production method of the propylene polymer.
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