KR102559050B1 - Propylene-1-butene copolymer and method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 우수한 투명성과 강성, 그리고 높은 굴곡 탄성율을 가져, 우수한 투명성 및 굴곡탄성율이 요구되는 사출 성형품, 더 나아가 두께가 얇은 사출 성형품의 제조에 유용한, 프로필렌-1-부텐 공중합체 및 그 제조방법이 제공된다.In the present invention, a propylene-1-butene copolymer that has excellent transparency and stiffness and a high flexural modulus, and is useful for the production of injection-molded products requiring excellent transparency and flexural modulus, and furthermore, injection-molded products with a thin thickness, and a method for producing the same are provided.
Description
본 발명은 우수한 투명성과 함께 높은 강성 및 굴곡 탄성율을 가져, 사출 성형에 유용한 프로필렌-1-부텐 공중합체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a propylene-1-butene copolymer that has high stiffness and flexural modulus along with excellent transparency and is useful for injection molding, and a method for preparing the same.
폴리프로필렌은 낮은 비중과 높은 내열성, 그리고 우수한 가공성과 내화학성으로 인해 종래 다양한 분야에 범용 수지로 사용되어 왔다. Polypropylene has been conventionally used as a general-purpose resin in various fields due to its low specific gravity, high heat resistance, and excellent processability and chemical resistance.
최근에는 투명성이 요구되는 사출 성형품 제조를 위해, 프로필렌을 에틸렌 또는 부텐과 랜덤 공중합하는 방법이 연구되고 있다. 그러나, 랜덤 공중합된 폴리프로필렌은 기존의 호모 폴리프로필렌과 비교하여 중합체내 공단량체인 부텐의 함량이 증가함에 따라 결정성이 감소하고, 그 결과로서 강성과 연관된 물성인 굴곡탄성율이 저하되는 문제가 있었다. Recently, a method of randomly copolymerizing propylene with ethylene or butene has been studied for the manufacture of injection-molded products requiring transparency. However, compared to conventional homopolypropylene, random copolymerized polypropylene has a problem in that crystallinity decreases as the content of butene, a comonomer in the polymer, decreases, and as a result, flexural modulus, a physical property related to stiffness, decreases.
한편, 폴리프로필렌 중합용 촉매는 크게 지글러 나타계 촉매와 메탈로센계 촉매로 구분할 수 있는데, 지글러 나타계 촉매의 경우 활성점이 여러 개 혼재하는 다활성점 촉매(multi-site catalyst)이기 때문에, 중합체의 분자량 분포가 넓은 것이 특징이며, 공단량체의 조성 분포가 균일하지 않아 원하는 물성 확보에 한계가 있다는 문제점이 있다. 특히, 지글러 나타계 촉매의 존재하에 투명성 확보를 위해 부텐과의 랜덤 공중합을 수행할 경우, 결정 특성 감소로 인해 굴곡 탄성율이 크게 저하되었다. On the other hand, catalysts for polypropylene polymerization can be largely classified into Ziegler-Natta catalysts and metallocene-based catalysts. In the case of the Ziegler-Natta catalyst, since it is a multi-site catalyst in which several active sites are mixed, the molecular weight distribution of the polymer is wide, and the comonomer composition distribution is not uniform, so there is a problem in that there is a limit to securing desired physical properties. In particular, when random copolymerization with butene is performed in the presence of a Ziegler-Natta catalyst to secure transparency, the flexural modulus is greatly reduced due to a decrease in crystal properties.
반면, 메탈로센 촉매는 전이금속 화합물이 주성분인 주촉매와 알루미늄이 주성분인 유기 금속 화합물인 조촉매의 조합으로 이루어지며, 이와 같은 촉매는 균일계 착체 촉매로 단일 활성점 촉매(single site catalyst)이며, 단일 활성점 특성에 따라 분자량 분포가 좁고, 공단량체의 조성 분포가 균일한 고분자의 제조가 가능하다. 또 촉매의 리간드 구조 변형 및 중합 조건의 변경에 따라 고분자의 입체 규칙도, 공중합 특성, 분자량, 결정화도 등을 변화시킬 수 있다.On the other hand, the metallocene catalyst is composed of a combination of a main catalyst composed of a transition metal compound and a cocatalyst composed of an organometallic compound composed mainly of aluminum. Such a catalyst is a single site catalyst as a homogeneous complex catalyst. It is possible to manufacture a polymer having a narrow molecular weight distribution and a uniform composition distribution of comonomers according to the characteristics of a single active site. In addition, the tacticity, copolymerization characteristics, molecular weight, and crystallinity of the polymer may be changed according to the modification of the ligand structure of the catalyst and the change of the polymerization conditions.
이에 메탈로센계 촉매를 이용하여, 우수한 투명성과 함께 높은 강성 및 굴곡 탄성율을 가져 사출 성형에 특히 유용한 폴리프로필렌을 제조하기 위한 방법의 개발이 요구된다.Therefore, it is required to develop a method for preparing polypropylene, which is particularly useful for injection molding, by using a metallocene-based catalyst and having high stiffness and flexural modulus along with excellent transparency.
본 발명은 우수한 투명성과 함께 높은 강성 및 굴곡 탄성율을 갖는 프로필렌-1-부텐 공중합체, 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a propylene-1-butene copolymer having high stiffness and flexural modulus along with excellent transparency, and a method for producing the same.
본 발명은 또한 상기한 프로필렌-1-부텐 공중합체를 포함하는 수지 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a resin composition comprising the above propylene-1-butene copolymer and a method for preparing the same.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 하기 조건을 충족하는 프로필렌-1-부텐 공중합체가 제공된다:According to one embodiment of the present invention, there is provided a propylene-1-butene copolymer that satisfies the following conditions:
i) 용융지수 (MI; ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16 kg 하중으로 측정): 50 g/10min 이상i) Melt index (MI; measured at 230°C with 2.16 kg load according to ASTM D1238): 50 g/10min or more
ii) 자일렌 가용분: 1.0중량% 이하 ii) Xylene soluble content: 1.0% by weight or less
iii) 융점(Tm): 130 내지 155℃ iii) melting point (Tm): 130 to 155 ° C.
iv) 분자량 분포(MWD): 2.4 이하iv) Molecular weight distribution (MWD): 2.4 or less
v) 1-부텐 함량: 공중합체 총 중량에 대하여 0.5 내지 5중량%.v) 1-butene content: 0.5 to 5% by weight relative to the total weight of the copolymer.
또, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 전이금속 화합물을 포함하는 촉매 조성물의 존재 하에, 수소 기체를 300 내지 2500ppm으로 투입하며, 프로필렌 단량체 및 1-부텐 단량체를 랜덤 공중합시키는 단계를 포함하는, 상기한 프로필렌-1-부텐 공중합체의 제조방법을 제공한다:In addition, according to another embodiment of the present invention, in the presence of a catalyst composition containing a transition metal compound represented by the following formula (1), hydrogen gas is introduced at 300 to 2500 ppm, and propylene monomer and 1-butene monomer are randomly copolymerized. Provided is a method for producing the above-described propylene-1-butene copolymer, comprising the step of:
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, In Formula 1,
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 할로겐이고,X 1 and X 2 are the same as or different from each other, and are each independently halogen;
R1 및 R5는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 C1-20 알킬로 치환된 C6-20 아릴이고, R 1 and R 5 are the same as or different from each other, and are each independently C 6-20 aryl substituted with C 1-20 alkyl;
R2 내지 R4, 및 R6 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알킬실릴, C1-20 실릴알킬, C1-20 알콕시실릴, C1-20 에테르, C1-20 실릴에테르, C1-20 알콕시, C6-20 아릴, C7-20 알킬아릴, 또는 C7-20 아릴알킬이고,R 2 to R 4 , and R 6 to R 8 are the same as or different from each other and are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 silylalkyl, C 1-20 alkoxysilyl , C 1-20 ether, C 1-20 silylether, C 1-20 alkoxy, C 6-20 aryl, C 7-20 alkylaryl, or C 7-20 arylalkyl;
A는 탄소, 실리콘 또는 게르마늄이고, A is carbon, silicon or germanium;
R9 및 R10은 서로 동일하며, C2-20 알킬이다.R 9 and R 10 are the same as each other and are C 2-20 alkyl.
또, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기한 프로필렌-1-부텐 공중합체 및 핵제를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.Also, according to another embodiment of the present invention, a polypropylene resin composition including the above-described propylene-1-butene copolymer and a nucleating agent is provided.
또, 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 전이금속 화합물을 포함하는 촉매 조성물의 존재 하에, 수소 기체를 300 내지 2500ppm으로 투입하며, 프로필렌 단량체 및 1-부텐 단량체를 랜덤 공중합시켜, 제1항에 따른 프로필렌-1-부텐 공중합체를 제조하는 단계; 및 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체에 핵제를 첨가하여 압출하는 단계를 포함하는, 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.In addition, according to another embodiment of the invention, in the presence of a catalyst composition containing the transition metal compound of Formula 1, hydrogen gas is introduced at 300 to 2500 ppm, and propylene monomer and 1-butene monomer are randomly copolymerized to prepare a propylene-1-butene copolymer according to claim 1; And it provides a method for producing a resin composition comprising the step of extruding by adding a nucleating agent to the propylene-1-butene copolymer.
본 발명에 따른 프로필렌-1-부텐 공중합체는 높은 용융지수 및 융점과 함께 낮은 자일렌 가용분 및 좁은 분자량 분포를 가져, 성형을 위한 수지 조성물에 적용시 우수한 투명성과 함께 높은 강성 및 굴곡 탄성율을 나타낼 수 있다. 그 결과 우수한 투명성 및 굴곡탄성율이 요구되는 사출 성형품, 더 나아가 박막 타입의 사출 성형품의 제조에 유용할 수 있다.The propylene-1-butene copolymer according to the present invention has a high melt index and melting point, a low xylene soluble content and a narrow molecular weight distribution, so that it can exhibit excellent transparency and high stiffness and flexural modulus when applied to a resin composition for molding. As a result, it can be useful for manufacturing injection-molded products requiring excellent transparency and flexural modulus, and furthermore, thin-film type injection-molded products.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe exemplary embodiments, and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise", "comprise" or "having" are intended to indicate that an embodied feature, step, component, or combination thereof exists, but one or more other features or steps, components, or combinations thereof.
발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the invention can have various changes and various forms, specific embodiments will be exemplified and described in detail below. However, it should be understood that this is not intended to limit the invention to a particular disclosed form, and includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the invention.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 프로필렌-1-부텐 공중합체 및 이의 제조방법, 상기 공중합체를 포함하는 수지 조성물 등에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a propylene-1-butene copolymer according to specific embodiments of the present invention, a method for preparing the same, and a resin composition including the copolymer will be described.
본 발명에서는 프로필렌 단량체와 1-부텐 단량체의 중합에 의한 공중합체의 제조시, 특정 구조의 메탈로센계 촉매를 이용하고, 또 중합 조건을 제어함으로써, 제조되는 공중합체의 용융지수 및 융점을 증가시키는 동시에 자일렌 가용분 및 분자량 분포를 감소시켜, 우수한 가공성과 함께 고투명성 및 고강성을 나타낼 수 있다. 또 공중합체내 결정 구조의 개선으로 아이소탁틱 구조의 비율인 아이소탁티시티(isotacticity)가 증가함으로써, 현저히 개선된 굴곡탄성율을 나타낼 수 있다. In the present invention, when preparing a copolymer by polymerization of a propylene monomer and a 1-butene monomer, a metallocene-based catalyst having a specific structure is used and polymerization conditions are controlled, thereby increasing the melt index and melting point of the prepared copolymer, and at the same time reducing the xylene soluble content and molecular weight distribution, thereby exhibiting excellent processability and high transparency and high rigidity. In addition, by improving the crystal structure in the copolymer, the isotacticity, which is the ratio of the isotactic structure, is increased, thereby significantly improving the flexural modulus.
구체적으로 본 발명의 일 구현예에 따른 프로필렌-1-부텐 공중합체는, 하기 조건을 충족하는 것이다:Specifically, the propylene-1-butene copolymer according to one embodiment of the present invention satisfies the following conditions:
i) 용융지수 (MI; ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16 kg 하중으로 측정): 50 g/10min 이상i) Melt index (MI; measured at 230°C with 2.16 kg load according to ASTM D1238): 50 g/10min or more
ii) 자일렌 가용분: 1.0중량% 이하 ii) Xylene soluble content: 1.0% by weight or less
iii) 융점(Tm): 130 내지 155℃ iii) melting point (Tm): 130 to 155 ° C.
iv) 분자량 분포(MWD): 2.4 이하iv) Molecular weight distribution (MWD): 2.4 or less
v) 1-부텐 함량: 공중합체 총 중량에 대하여 0.5 내지 5중량%.v) 1-butene content: 0.5 to 5% by weight relative to the total weight of the copolymer.
보다 구체적으로 발명의 일 구현예에 따른 프로필렌-1-부텐 공중합체는 랜덤 공중합체로, 미국재료시험학회(ASTM, American society for testing and materials) 규격 ASTM D 1238에 따라 230℃에서 2.16kg 하중 하에서 측정한 용융지수(MI, melt index)가 50 g/10min 이상이다.More specifically, the propylene-1-butene copolymer according to one embodiment of the present invention is a random copolymer and has a melt index (MI) measured under a load of 2.16 kg at 230 ° C. according to ASTM D 1238 (American society for testing and materials) standard. Melt index (MI) is 50 g/10 min or more.
통상 용융지수는 중합 공정시 투입되는 수소량의 제어를 통해 조절 가능하며, 종래 지글러-나타 촉매를 사용하는 경우 중합 단계에서 높은 함량의 수소가 투입되어야 한다. 그러나, 본 발명에서는 입체 구조의 제어로 저분자량의 중합체 제조가 용이하고, 수소 투입이 없거나 또는 수소 투입량 감소에도 우수한 촉매 활성을 나타내며, 공정 안정성이 우수한 메탈로센계 촉매를 사용하고, 또 중합 반응에 투입되는 수소 기체량을 제어함으로써, 제조되는 중합체가 상기와 같이 높은 MI값을 가질 수 있다. 사출 성형시 MI가 50 g/10min 미만이면 가공 압력이 상승하여 가공성이 저하될 우려가 있지만, 본 발명에 따른 프로필렌-1-부텐 공중합체는 50 g/10min 이상의 용융 지수를 가짐에 따라 사출 성형에 보다 유용할 수 있다. 용융 지수 제어에 따른 프로필렌-1-부텐 공중합체의 물성 개선 효과의 우수함을 고려할 때, 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체의 MI는 보다 구체적으로 52 g/10min 이상, 또는 55 g/10min 이상이고, 100 g/10min 이하, 또는 65 g/10min 이하일 수 있다. In general, the melt index can be adjusted by controlling the amount of hydrogen introduced during the polymerization process, and in the case of using a conventional Ziegler-Natta catalyst, a high content of hydrogen must be introduced in the polymerization step. However, in the present invention, it is easy to prepare a low molecular weight polymer by controlling the three-dimensional structure, shows excellent catalytic activity even without hydrogen input or reduced hydrogen input, uses a metallocene-based catalyst with excellent process stability, and controls the amount of hydrogen gas introduced into the polymerization reaction, so that the polymer produced can have a high MI value as described above. When the MI is less than 50 g/10 min during injection molding, there is a concern that processability may deteriorate due to an increase in processing pressure. However, since the propylene-1-butene copolymer according to the present invention has a melt index of 50 g/10 min or more, it may be more useful for injection molding. Considering the excellent effect of improving physical properties of the propylene-1-butene copolymer according to melt index control, the MI of the propylene-1-butene copolymer is more specifically 52 g/10 min or more, or 55 g/10 min or more, and 100 g/10 min or less, or 65 g/10 min or less.
또, 발명의 일 구현예에 따른 프로필렌-1-부텐 공중합체는 상술한 바와 같이 높은 MI와 함께, 자일렌 가용분(xylene solubles; Xs)이 1.0 중량% 이하로, 높은 입체 규칙도(tacticity)를 나타낸다.In addition, as described above, the propylene-1-butene copolymer according to one embodiment of the present invention has a high MI, xylene solubles (Xs) of 1.0% by weight or less, and high tacticity.
본 발명에 있어서, 자일렌 가용분은 프로필렌-1-부텐 공중합체를 자일렌 중에 용해시킨 후 냉각하고, 결과의 냉각 용액으로부터 불용성 부분을 결정화하여, 결정된 냉각 자일렌 중 가용성인 중합체의 함량(중량%)을 측정한 것으로, 자일렌 가용분은 낮은 입체 규칙성의 중합체 사슬을 포함한다. 이에 따라, 자일렌 가용분이 낮을수록 중합체가 높은 입체 규칙도를 가짐을 알 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따른 프로필렌-1-부텐 공중합체는 1.0 중량% 이하의 낮은 자일렌 가용분을 나타냄으로써, 높은 입체 규칙도를 가지며, 그 결과로서 우수한 강성 및 굴곡탄성율을 나타낼 수 있다. 자일렌 가용분은 제조시 사용되는 촉매의 종류, 또는 공단량체 함량 등의 조절을 통해 제어할 수 있는데, 자일렌 가용분 제어에 따른 강성 및 굴곡탄성율 개선 효과의 우수함을 고려할 때, 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체의 자일렌 가용분은 보다 구체적으로는 0.1중량% 이상, 또는 0.5 중량% 이상이고, 0.7 중량% 이하, 또는 0.6중량% 이하일 수 있다.In the present invention, the xylene soluble content is obtained by dissolving a propylene-1-butene copolymer in xylene and then cooling it, crystallizing the insoluble portion from the resulting cooling solution, and measuring the content (% by weight) of the soluble polymer in the cooled xylene determined. The xylene soluble content includes polymer chains of low stereoregularity. Accordingly, it can be seen that the lower the xylene soluble content, the higher the stereoregularity of the polymer. The propylene-1-butene copolymer according to one embodiment of the present invention exhibits a low xylene soluble content of 1.0% by weight or less, has high stereoregularity, and as a result, can exhibit excellent stiffness and flexural modulus. The xylene soluble content can be controlled by controlling the type of catalyst used during production or the amount of comonomer. Considering the excellent effect of improving stiffness and flexural modulus by controlling the xylene soluble content, the propylene-1-butene copolymer may have a xylene soluble content of 0.1% by weight or more, or 0.5% by weight or more, and may be 0.7% by weight or less, or 0.6% by weight or less.
한편, 본 발명에 있어서, 프로필렌-1-부텐 공중합체의 자일렌 가용분은, 구체적으로 프로필렌-1-부텐 공중합체의 샘플에 자일렌을 넣고 135℃에서 1시간 동안 가열하고, 30분간 냉각하여 전처리 한 후, OminiSec(Viscotek사 FIPA) 장비에서 1 mL/min의 유속(flow rate)으로 4시간 동안 자일렌을 흘려주어 RI, DP, IP의 base line이 안정화시키고, 이후 전처리한 샘플의 농도, 인젝션 양을 기입하여 측정 후 피크면적을 계산함으로써 측정할 수 있다.On the other hand, in the present invention, the xylene soluble content of the propylene-1-butene copolymer is pretreated by adding xylene to a sample of the propylene-1-butene copolymer, heating at 135 ° C. for 1 hour, cooling for 30 minutes, and then flowing xylene for 4 hours at a flow rate of 1 mL / min in OminiSec (Viscotek Co., Ltd. FIPA) equipment to stabilize the base line of RI, DP, and IP It can be measured by measuring the concentration of the pretreated sample and the amount of injection, and then calculating the peak area.
또, 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체는 상기한 MI 및 자일렌 가용분 조건을 충족하는 동시에, 130 내지 155℃의 최적화된 융점(Tm)을 갖는다. 사출 성형에 요구되는 충분한 가공성을 나타내기 위해서는 프로필렌-1-부텐 공중합체의 융점이 130℃ 이상이어야 하고, 또 사출 성형을 위한 1-부텐의 최소 함량 고려할 때 프로필렌-1-부텐 공중합체의 융점은 155℃ 이하이어야 한다.In addition, the propylene-1-butene copolymer has an optimized melting point (Tm) of 130 to 155° C. while satisfying the above MI and xylene soluble conditions. In order to exhibit sufficient processability required for injection molding, the melting point of the propylene-1-butene copolymer must be 130 ° C. or higher, and considering the minimum content of 1-butene for injection molding, the melting point of the propylene-1-butene copolymer must be 155 ° C. or lower.
보다 구체적으로, 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체의 융점은 135℃ 이상, 또는 140℃ 이상, 또는 142℃이상이고, 155℃이하, 또는 153℃ 이하 또는 151℃ 이하일 수 있다.More specifically, the melting point of the propylene-1-butene copolymer may be 135°C or higher, or 140°C or higher, or 142°C or higher, and 155°C or lower, or 153°C or lower, or 151°C or lower.
한편, 본 발명에 있어서 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체의 융점은, DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 측정할 수 있다. 구체적으로는, 중합체의 온도를 200 ℃까지 증가시킨 후, 5분 동안 그 온도에서 유지하고, 그 다음 30℃까지 내린 후, 다시 온도를 증가시켜 DSC(Differential Scanning Calorimeter, TA사 제조) 곡선의 꼭대기를 융점으로 하여 측정할 수 있다. 이 때, 온도의 상승과 내림의 속도는 각각 10℃/min 이고, 융점은 두 번째 온도가 상승하는 구간에서 측정한 결과이다.Meanwhile, in the present invention, the melting point of the propylene-1-butene copolymer can be measured using a Differential Scanning Calorimeter (DSC). Specifically, after increasing the temperature of the polymer to 200 ° C., maintaining it at that temperature for 5 minutes, then lowering it to 30 ° C., then increasing the temperature again, and measuring the peak of the DSC (Differential Scanning Calorimeter, manufactured by TA) curve as the melting point. At this time, the rate of temperature rise and fall is 10 °C/min, respectively, and the melting point is the result measured in the section where the second temperature rises.
또, 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체는 2.4 이하의 좁은 분자량 분포(MWD)를 갖는다. 이와 같이 좁은 분자량 분포를 가짐으로써 강성이 증가되어 각종 성형품의 제조시 우수한 기계적 물성을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체는 MWD가 2.3 이하, 또는 2.2 미만, 또는 2.1 이하이고, 1.5 이상, 또는 2.0 이상일 수 있다. In addition, the propylene-1-butene copolymer has a narrow molecular weight distribution (MWD) of 2.4 or less. By having such a narrow molecular weight distribution, rigidity is increased, so that excellent mechanical properties can be exhibited during the manufacture of various molded articles. More specifically, the propylene-1-butene copolymer may have a MWD of 2.3 or less, or less than 2.2, or 2.1 or less, or 1.5 or more, or 2.0 or more.
본 발명에 있어서 분자량 분포는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 프로필렌-1-부텐 공중합체의 중량평균 분자량(Mw) 및 수평균 분자량(Mn)을 각각 측정하고, 분자량 분포로서 수평균 분자량에 대한 중량평균 분자량의 비(Mw/Mn)를 계산하였다. 구체적으로, 겔투과 크로마토그래피(GPC) 장치로는 Waters PL-GPC220 기기를 이용하고, Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300mm 길이 칼럼을 사용하여 측정할 수 있다. 이때 측정 온도는 160℃이며, 1,2,4-트리클로로벤젠을 용매로서 사용하였으며, 유속은 1mL/min로 한다. 또 중합체의 샘플은 각각 10mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 200 μL의 양으로 공급한다. 폴리스티렌 표준 시편을 이용하여 형성된 검정 곡선을 이용하여 Mw 및 Mn의 값을 유도할 수 있다. 이때 폴리스티렌 표준 시편으로는 중량평균 분자량이 2,000 g/mol / 10,000 g/mol / 30,000 g/mol / 70,000 g/mol / 200,000 g/mol / 700,000 g/mol / 2,000,000 g/mol / 4,000,000 g/mol / 10,000,000 g/mol인 9종을 사용하였다.In the present invention, the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the propylene-1-butene copolymer were measured for the molecular weight distribution using gel permeation chromatography (GPC), and the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight as the molecular weight distribution (Mw / Mn) was calculated. Specifically, the measurement can be performed using a Waters PL-GPC220 instrument as a gel permeation chromatography (GPC) device and a Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300 mm long column. At this time, the measurement temperature is 160 ℃, 1,2,4-trichlorobenzene was used as a solvent, and the flow rate was 1 mL / min. In addition, each polymer sample was prepared at a concentration of 10 mg/10 mL, and then supplied in an amount of 200 µL. The values of Mw and Mn can be derived using a calibration curve formed using polystyrene standard specimens. At this time, the polystyrene standard specimen has a weight average molecular weight of 2,000 g/mol / 10,000 g/mol / 30,000 g/mol / 70,000 g/mol / 200,000 g/mol / 700,000 g/mol / 2,000,000 g/mol / 4,000,000 g/mol / 10,000,000 g/mol 9 types were used.
또 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체는, 공중합체 총 중량에 대하여 0.5 내지 5중량%의 함량으로 1-부텐을 포함한다. In addition, the propylene-1-butene copolymer includes 1-butene in an amount of 0.5 to 5% by weight based on the total weight of the copolymer.
종래 공단량체로서 에틸렌을 이용하여 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체를 제조하는 경우, 이종의 공단량체가 주사슬 사이에 들어가 수지의 라멜라 구조를 변형시킴으로써, 강도가 저하되는 문제가 있었다. 이에 대해 본 발명에서는 공단량체로서 알파-올레핀인 1-부텐을 사용함으로써, 강도 저하를 억제하는 동시에 투명성을 향상시킬 수 있다. 또 본 발명은 후술하는 특정 구조의 메탈로센계 촉매를 사용하여 상기한 함량 범위로 1-부텐을 포함함으로써, 높은 전환율로 랜덤 중합에서도 좁은 분자량 분포를 나타낼 수 있으며, 또 우수한 투명성과 함께 개선된 강도 특성을 나타낼 수 있다. 1-부텐 함량 제어에 따른 강도 및 투명성 개선 효과의 우수함을 고려할 때, 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체 내 1-부텐의 함량은 0.7중량% 이상, 또는 1중량% 이상이고, 4.5중량% 이하, 또는 4중량% 이하이다. Conventionally, when producing a propylene-ethylene random copolymer using ethylene as a comonomer, a heterogeneous comonomer enters between the main chains and deforms the lamellar structure of the resin, resulting in a decrease in strength. On the other hand, in the present invention, by using 1-butene, which is an alpha-olefin, as a comonomer, it is possible to suppress a decrease in strength and improve transparency at the same time. In addition, the present invention can exhibit a narrow molecular weight distribution even in random polymerization with a high conversion rate by including 1-butene in the above content range using a metallocene-based catalyst having a specific structure described later, and also exhibits improved strength characteristics with excellent transparency. Considering the excellent effect of improving strength and transparency by controlling the 1-butene content, the content of 1-butene in the propylene-1-butene copolymer is 0.7% by weight or more, or 1% by weight or more, and 4.5% by weight or less, or 4% by weight or less.
한편, 본 발명에 있어서 프로필렌-1-부텐 공중합체 내 1-부텐의 함량은, 미국재료시험학회규격 ASTM D 5576에 따라, 프로필렌-1-부텐 공중합체의 필름 혹은 필름 형태 시편을 FT-IR 장비의 Magnetic holder에 고정시킨 후, IR 흡수 스펙트럼에서 시편 두께를 반영하는 4800~3500 cm-1 피크의 높이와 1-부텐 성분이 나타나는 790~660 cm-1 피크의 면적을 각각 측정하고, 측정한 값을 Standard 샘플의 790~660 cm-1 피크의 면적을 4800~3500 cm-1 피크 높이로 나눈 값을 플롯(Plot)하여 구한 캘리브레이션(Calibration) 식에 대입하여 1-부텐 함량을 계산할 수 있다.On the other hand, the content of 1-butene in the propylene-1-butene copolymer in the present invention, according to the American Society for Testing and Materials standard ASTM D 5576, after fixing the film or film-type specimen of the propylene-1-butene copolymer to the magnetic holder of the FT-IR equipment, 4800 ~ 3500 cm -1 reflecting the thickness of the specimen in the IR absorption spectrum Measure the height of the peak and the area of the 790 ~ 660 cm -1 peak where the 1-butene component appears, respectively , The 1-butene content can be calculated by substituting the measured value into the calibration equation obtained by plotting the area of the 790-660 cm -1 peak of the standard sample divided by the peak height of 4800-3500 cm -1 .
이와 같이 발명의 일 구현예에 따른 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체는 높은 용융지수 및 융점과 함께, 낮은 자일렌 가용분 및 좁은 분자량 분포를 가져, 수지 조성물에 적용시 고투명성과 함께 높은 강성 및 굴곡 탄성율을 나타낼 수 있다.As such, the propylene-1-butene copolymer according to one embodiment of the present invention has a high melt index and melting point, a low xylene soluble content and a narrow molecular weight distribution, so that when applied to a resin composition, it exhibits high stiffness and flexural modulus along with high transparency.
상기와 같은 물성 및 구성적 특징을 갖는 발명의 일 구현예에 따른 프로필렌-1-부텐 공중합체는, 촉매 활성 성분으로 하기 화학식 1의 전이금속 화합물을 포함하는 촉매 조성물의 존재 하에, 수소 기체를 프로필렌-1-부텐 공중합체 형성용 단량체 총 중량에 대하여 300 내지 2500ppm으로 투입하며, 프로필렌 단량체 및 1-부텐 단량체를 랜덤 공중합시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다. 이에 따라 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 바와 같은 프로필렌-1-부텐 공중합체를 제조하는 방법이 제공된다:The propylene-1-butene copolymer according to one embodiment of the present invention having the above physical properties and structural characteristics can be prepared by a manufacturing method comprising the steps of introducing hydrogen gas at 300 to 2500 ppm based on the total weight of the monomers for forming the propylene-1-butene copolymer and randomly copolymerizing the propylene monomer and the 1-butene monomer in the presence of a catalyst composition containing a transition metal compound represented by Formula 1 as a catalytically active component. Accordingly, according to another embodiment of the present invention, a method for preparing a propylene-1-butene copolymer as described above is provided:
[화학식 1] [Formula 1]
상기 화학식 1에서, In Formula 1,
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 할로겐이고,X 1 and X 2 are the same as or different from each other, and each independently represents a halogen;
R1 및 R5는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 C1-20 알킬로 치환된 C6-20 아릴이고, R 1 and R 5 are the same as or different from each other, and are each independently C 6-20 aryl substituted with C 1-20 alkyl;
R2 내지 R4 및 R6 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알킬실릴, C1-20 실릴알킬, C1-20 알콕시실릴, C1-20 에테르, C1-20 실릴에테르, C1-20 알콕시, C6-20 아릴, C7-20 알킬아릴, 또는 C7-20 아릴알킬이고,R 2 to R 4 and R 6 to R 8 are the same as or different from each other, and are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 silylalkyl, C 1-20 alkoxysilyl, C 1-20 ether, C 1-20 silylether, C 1-20 alkoxy, C 6-20 aryl, C 7 -20 alkylaryl, or C 7-20 arylalkyl;
A는 탄소, 실리콘 또는 게르마늄이고, A is carbon, silicon or germanium;
R9 및 R10은 서로 동일하며, C2-20 알킬이다.R 9 and R 10 are the same as each other and are C 2-20 alkyl.
한편, 본 명세서에서 특별한 제한이 없는 한 다음 용어는 하기와 같이 정의될 수 있다. On the other hand, in the present specification, the following terms may be defined as follows unless there is a particular limitation.
할로겐(halogen)은 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 또는 요오드(I)일 수 있다.The halogen may be fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) or iodine (I).
C1-20 알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬기일 수 있다. 구체적으로, C1-20 알킬기는 C1-15 직쇄 알킬기; C1-10 직쇄 알킬기; C1-5 직쇄 알킬기; C3-20 분지쇄 또는 고리형 알킬기; C3-15 분지쇄 또는 고리형 알킬기; 또는 C3-10 분지쇄 또는 고리형 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로, C1-20의 알킬기는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, iso-펜틸기, neo-펜틸기 또는 사이클로헥실기 등일 수 있다. The C 1-20 alkyl group may be a straight-chain, branched-chain or cyclic alkyl group. Specifically, the C 1-20 alkyl group is a C 1-15 straight chain alkyl group; C 1-10 straight chain alkyl group; C 1-5 straight chain alkyl group; C 3-20 branched or cyclic alkyl group; C 3-15 branched or cyclic alkyl group; Or it may be a C 3-10 branched or cyclic alkyl group. More specifically, the C1-20 alkyl group may be a methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, iso-pentyl group, neo-pentyl group, or cyclohexyl group.
C2-20 알케닐기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알케닐기일 수 있다. 구체적으로, C2-20 알케닐기는 C2-20 직쇄 알케닐기, C2-10 직쇄 알케닐기, C2-5 직쇄 알케닐기, C3-20 분지쇄 알케닐기, C3-15 분지쇄 알케닐기, C3-10 분지쇄 알케닐기, C5-20의 고리형 알케닐기 또는 C5-10의 고리형 알케닐기일 수 있다. 보다 구체적으로, C2- 20 의 알케닐기는 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 펜테닐기 또는 사이클로헥세닐기 등일 수 있다. The C 2-20 alkenyl group may be a straight-chain, branched-chain or cyclic alkenyl group. Specifically, the C 2-20 alkenyl group is a C 2-20 straight-chain alkenyl group, a C 2-10 straight-chain alkenyl group, a C 2-5 straight-chain alkenyl group, a C 3-20 branched-chain alkenyl group, a C 3-15 branched-chain alkenyl group, a C 3-10 branched-chain alkenyl group, a C 5-20 cyclic alkenyl group, or a C 5-10 cyclic alkenyl group. can be More specifically, the C 2-20 alkenyl group may be an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group, a pentenyl group, or a cyclohexenyl group .
C6-30 아릴은 모노사이클릭, 바이사이클릭 또는 트라이사이클릭 방향족 탄화수소를 의미할 수 있다. 구체적으로, C6-30 아릴은 페닐기, 나프틸기 또는 안트라세닐기 등일 수 있다.C 6-30 aryl can mean a monocyclic, bicyclic or tricyclic aromatic hydrocarbon. Specifically, C 6-30 aryl may be a phenyl group, a naphthyl group, or an anthracenyl group.
C7-30 알킬아릴은 아릴의 1 이상의 수소가 알킬에 의하여 치환된 치환기를 의미할 수 있다. 구체적으로, C7-30 알킬아릴은 메틸페닐, 에틸페닐, n-프로필페닐, iso-프로필페닐, n-부틸페닐, iso-부틸페닐, tert-부틸페닐 또는 사이클로헥실페닐 등일 수 있다. C 7-30 alkylaryl may mean a substituent in which one or more hydrogens of aryl are substituted with alkyl. Specifically, the C 7-30 alkylaryl may be methylphenyl, ethylphenyl, n-propylphenyl, iso-propylphenyl, n-butylphenyl, iso-butylphenyl, tert-butylphenyl or cyclohexylphenyl.
C7-30 아릴알킬은 알킬의 1 이상의 수소가 아릴에 의하여 치환된 치환기를 의미할 수 있다. 구체적으로, C7-30 아릴알킬은 벤질기, 페닐프로필 또는 페닐헥실 등일 수 있다.C 7-30 arylalkyl may mean a substituent in which one or more hydrogens of alkyl are substituted by aryl. Specifically, C 7-30 arylalkyl may be a benzyl group, phenylpropyl, or phenylhexyl.
발명의 일 구현예에 따른 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체의 제조방법에 있어서, 촉매 조성물은 상기 화학식 1의 화합물을 단일 촉매로서 포함한다. 이에 따라 종래 2종 이상의 촉매를 혼합하여 사용하는 경우에 비해 제조되는 프로필렌-1-부텐 공중합체의 분자량 분포가 현저히 좁아질 수 있다.In the method for preparing the propylene-1-butene copolymer according to an embodiment of the present invention, the catalyst composition includes the compound of Formula 1 as a single catalyst. Accordingly, the molecular weight distribution of the prepared propylene-1-butene copolymer may be remarkably narrowed compared to the case where two or more types of catalysts are mixed and used in the related art.
더욱이 상기 화학식 1의 화합물은, 인데닐기 포함 두 개의 리간드를 연결하는 브릿지 그룹으로서, 탄소수 2 이상의 동일한 알킬기로 2 치환된 2가의 작용기 A를 포함함으로써, 기존 탄소 브릿지 대비 원자사이즈가 커짐으로써 가용 각도가 늘어남에 따라 모노머의 접근이 용이하여 보다 우수한 촉매활성을 나타낼 수 있다.Furthermore, the compound of Formula 1, as a bridge group connecting two ligands including an indenyl group, includes a divalent functional group A 2 substituted with the same alkyl group having 2 or more carbon atoms, thereby increasing the atomic size compared to the existing carbon bridge. As the solubility angle increases, the approach of the monomers becomes easier and thus more excellent catalytic activity can be exhibited.
또, 리간드인 두 개의 인데닐기 모두 2번 위치는 메틸기로 치환되고, 4번 위치(R1 및 R5)는 각각 알킬 치환된 페닐기를 포함함으로써 충분한 전자를 공급할 수 있는 유도 효과(Inductive effect)에 의해 보다 우수한 촉매 활성을 나타낼 수 있다.In addition, the 2-position of both indenyl groups, which are ligands, is substituted with a methyl group, and the 4-position (R 1 and R 5 ) contain an alkyl-substituted phenyl group, respectively, so that sufficient electrons can be supplied. By an inductive effect, more excellent catalytic activity can be exhibited.
또 상기 화학식 1의 화합물은 중심 금속으로서 지르코늄(Zr)을 포함함으로써, Hf 등과 같은 다른 14족 원소를 포함할 때와 비교하여 전자를 수용할 수 있는 오비탈을 더 많이 가지고 있어 보다 높은 친화력으로 모노머와 쉽게 결합할 수 있으며, 그 결과 보다 우수한 촉매 활성 개선 효과를 나타낼 수 있다.In addition, by including zirconium (Zr) as a central metal, the compound of Formula 1 has more orbitals capable of accepting electrons compared to the case of containing other Group 14 elements such as Hf, etc., and thus has higher affinity.
보다 구체적으로 상기 화학식 1에서 R1 및 R5는 각각 독립적으로 C1-10 알킬로 치환된 C6-12 아릴기일 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 tert-부틸 페닐과 같은 C3-6 분지쇄 알킬기로 치환된 페닐기일 수 있다. 또 상기 페닐기에 대한 알킬기의 치환 위치는 인데닐기에 결합한 R1 또는 R5 위치와 파라(para) 위치에 해당하는 4번 위치일 수 있다. More specifically, R 1 and R 5 in Formula 1 may each independently be a C 6-12 aryl group substituted with C 1-10 alkyl, and more specifically, a phenyl group substituted with a C 3-6 branched chain alkyl group such as tert-butyl phenyl. In addition, the substitution position of the alkyl group for the phenyl group may be position 4 corresponding to the position R 1 or R 5 bonded to the indenyl group and the para position.
또, 상기 화학식 1에서, R2 내지 R4 및 R6 내지 R8은 각각 독립적으로 수소일 수 있으며, X1 및 X2는 각각 독립적으로 클로로일 수 있다. In Formula 1, R 2 to R 4 and R 6 to R 8 may each independently be hydrogen, and X 1 and X 2 may each independently represent chloro.
또, 상기 화학식 1에서 A는 실리콘일 수 있으며, 또 상기 A의 치환기인 R9 및 R10는 용해도를 증대시켜 담지 효율성을 개선하는 측면에서 서로 동일하며, C2-10 알킬기일 수 있고, 보다 구체적으로는 C2-4 직쇄 알킬기, 보다 더 구체적으로는 각각 에틸일 수 있다. 이러한 브릿지의 치환기로서 메틸기를 포함하는 경우, 담지 촉매 조제시 용해도가 좋지 않아 담지 반응성이 떨어지는 문제가 나타날 수 있다.In Formula 1, A may be silicon, and substituents R 9 and R 10 of A may be identical to each other in terms of increasing solubility and improving loading efficiency, and may be a C 2-10 alkyl group, more specifically, a C 2-4 straight-chain alkyl group, and more specifically, each may be ethyl. When a methyl group is included as a substituent of such a bridge, poor solubility may occur when preparing a supported catalyst, resulting in poor supported reactivity.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 대표적인 예는 다음과 같다:Representative examples of the compound represented by Formula 1 are as follows:
(1a) (1a)
상기 화학식 1의 화합물은 공지의 반응들을 응용하여 합성될 수 있으며, 보다 상세한 합성 방법은 후술하는 제조예를 참고할 수 있다.The compound of Formula 1 may be synthesized by applying known reactions, and reference may be made to Preparation Examples to be described later for a more detailed synthesis method.
한편, 상기 화학식 1의 화합물은 단일 성분으로 사용될 수도 있고, 담체에 담지된 담지 촉매의 상태로 사용될 수도 있다.Meanwhile, the compound of Chemical Formula 1 may be used as a single component or may be used as a supported catalyst supported on a carrier.
담지 촉매 상태로 이용시, 제조되는 중합체의 입자 형태 및 벌크 밀도가 우수하며, 종래의 슬러리 중합 또는 벌크 중합, 기상 중합 공정에 적합하게 사용 가능하다.When used in a supported catalyst state, the particle shape and bulk density of the prepared polymer are excellent, and can be suitably used in conventional slurry polymerization, bulk polymerization, or gas phase polymerization processes.
상기 담체로는 표면에 하이드록시기 또는 실록산기를 포함하는 담체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 고온에서 건조하여 표면에 수분이 제거되고, 반응성이 큰 하이드록시기와 실록산기를 포함하는 담체를 사용할 수 있다. 상기 담체의 구체적인 예로는 실리카, 알루미나, 마그네시아, 실리카-알루미나, 실리카-마그네시아 등을 들 수 있으며, 이들은 통상적으로 Na2O, K2CO3, BaSO4, 및 Mg(NO3)2 등의 산화물, 탄산염, 황산염, 및 질산염 성분을 더 포함할 수 있다. 이중에서도 실리카의 경우, 실리카 담체와 상기 메탈로센 화합물의 작용기가 화학적으로 결합하여 담지되기 때문에, 프로필렌 중합공정에서 담체 표면으로부터 유리되어 나오는 촉매가 거의 없으며, 그 결과 슬러리 또는 기상 중합으로 폴리프로필렌을 제조할 때 반응기 벽면이나 중합체 입자끼리 엉겨 붙는 파울링을 최소화할 수 있다.As the carrier, a carrier having a hydroxyl group or a siloxane group on its surface may be used. Preferably, a carrier containing a highly reactive hydroxyl group and a siloxane group may be used, in which water is removed from the surface by drying at a high temperature. Specific examples of the support include silica, alumina, magnesia, silica-alumina, silica-magnesia, and the like, which typically include oxides, carbonates, sulfates, and nitrates such as Na 2 O, K 2 CO 3 , BaSO 4 , and Mg(NO 3 ) 2 . Among them, in the case of silica, since the silica carrier and the functional group of the metallocene compound are chemically bonded and supported, there is almost no catalyst released from the surface of the carrier in the propylene polymerization process, and as a result, when polypropylene is produced by slurry or gas phase polymerization, fouling in which the polymer particles stick to each other or the wall surface of the reactor can be minimized.
상기 화학식 1의 화합물이 담체에 담지될 경우, 상기 화학식 1의 화합물 대 담체의 중량비는 1:1 내지 1:1000일 수 있다. 상기 중량비로 담체 및 화학식 1의 화합물을 포함할 때, 적절한 담지 촉매 활성을 나타내어 촉매의 활성 유지 및 경제성 측면에서 유리할 수 있다. 보다 구체적으로는 화학식 1의 화합물 대 담체의 중량비는 1:10 내지 1:30, 보다 더 구체적으로는 1:15 내지 1:20일 수 있다. When the compound of Formula 1 is supported on a carrier, the weight ratio of the compound of Formula 1 to the carrier may be 1:1 to 1:1000. When the carrier and the compound of Formula 1 are included in the above weight ratio, appropriate supported catalytic activity may be exhibited, which may be advantageous in terms of maintaining the activity of the catalyst and economic efficiency. More specifically, the weight ratio of the compound of Formula 1 to the carrier may be 1:10 to 1:30, more specifically 1:15 to 1:20.
또, 상기 촉매 조성물은 높은 활성과 공정 안정성을 향상시키는 측면에서 조촉매를 추가로 포함할 수 있다. In addition, the catalyst composition may further include a cocatalyst in terms of improving high activity and process stability.
상기 조촉매는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 화학식 4로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다:The cocatalyst may include at least one selected from a compound represented by Formula 2, a compound represented by Formula 3, and a compound represented by Formula 4:
[화학식 2][Formula 2]
-[Al(R11)-O]m--[Al(R 11 )-O] m -
상기 화학식 2에서,In Formula 2,
R11은 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 할로겐; C1-20의 탄화수소; 또는 할로겐으로 치환된 C1-20의 탄화수소이고;R 11 may be the same as or different from each other, and each independently halogen; C 1-20 hydrocarbon; or C 1-20 hydrocarbon substituted with halogen;
m은 2 이상의 정수이며;m is an integer of 2 or greater;
[화학식 3][Formula 3]
J(R12)3 J(R 12 ) 3
상기 화학식 3에서,In Formula 3,
R12는 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 할로겐; C1-20의 탄화수소; 또는 할로겐으로 치환된 C1-20의 탄화수소이고;R 12 may be the same as or different from each other, and each independently halogen; C 1-20 hydrocarbon; or C 1-20 hydrocarbon substituted with halogen;
J는 알루미늄 또는 보론이며;J is aluminum or boron;
[화학식 4][Formula 4]
[E-H]+[ZD4]- 또는 [E]+[ZD4]- [EH] + [ZD 4 ] - or [E] + [ZD 4 ] -
상기 화학식 4에서,In Formula 4,
E는 중성 또는 양이온성 루이스 염기이고;E is a neutral or cationic Lewis base;
H는 수소 원자이며;H is a hydrogen atom;
Z는 13족 원소이고;Z is a Group 13 element;
D는 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 1 이상의 수소 원자가 할로겐, C1-20의 탄화수소, 알콕시 또는 페녹시로 치환되거나 또는 비치환된, C6-20의 아릴기 또는 C1-20의 알킬기이다.D may be the same as or different from each other, and each independently represents a C 6-20 aryl group or C 1-20 alkyl group in which one or more hydrogen atoms are unsubstituted or substituted with halogen, C 1-20 hydrocarbon, alkoxy or phenoxy.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 예로는 메틸알루미녹산, 에틸알루미녹산, 이소부틸알루미녹산 또는 부틸알루미녹산 등의 알킬알루미녹산계 화합물을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.Examples of the compound represented by Formula 2 include alkylaluminoxane-based compounds such as methylaluminoxane, ethylaluminoxane, isobutylaluminoxane, or butylaluminoxane, and any one or a mixture of two or more thereof may be used.
상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 예로는 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리프로필알루미늄, 트리부틸알루미늄, 디메틸클로로알루미늄, 트리이소프로필알루미늄, 트리-s-부틸알루미늄, 트리사이클로펜틸알루미늄, 트리펜틸알루미늄, 트리이소펜틸알루미늄, 트리헥실알루미늄, 트리옥틸알루미늄, 에틸디메틸알루미늄, 메틸디에틸알루미늄, 트리페닐알루미늄, 트리-p-톨릴알루미늄, 디메틸알루미늄메톡시드, 디메틸알루미늄에톡시드, 트리메틸보론, 트리에틸보론, 트리이소부틸보론, 트리프로필보론, 트리부틸보론 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로는 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 또는 트리이소부틸알루미늄 중에서 선택된 1종 이상의 화합물이 사용될 수 있다.Examples of the compound represented by Formula 3 include trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisobutyl aluminum, tripropyl aluminum, tributyl aluminum, dimethylchloro aluminum, triisopropyl aluminum, tri-s-butyl aluminum, tricyclopentyl aluminum, tripentyl aluminum, triisopentyl aluminum, trihexyl aluminum, trioctyl aluminum, ethyl di methyl 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, and any one or a mixture of two or more of these may be used. More specifically, one or more compounds selected from trimethylaluminum, triethylaluminum, and triisobutylaluminum may be used.
또, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물의 예로는 트리에틸암모니움테트라페닐보론, 트리부틸암모니움테트라페닐보론, 트리메틸암모니움테트라페닐보론, 트리프로필암모니움테트라페닐보론, 트리메틸암모니움테트라(p-톨릴)보론, 트리메틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리메틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라펜타플로로페닐보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라펜타플로로페닐보론, 디에틸암모니움테트라펜타플로로페닐보론, 트리페닐포스포늄테트라페닐보론, 트리메틸포스포늄테트라페닐보론, 트리에틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리부틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리메틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리프로필암모니움테트라페닐알루미늄, 트리메틸암모니움테트라(p-톨릴)알루미늄, 트리프로필암모니움테트라(p-톨릴)알루미늄, 트리에틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)알루미늄, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)알루미늄, 트리메틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)알루미늄, 트리부틸암모니움테트라펜타플로로페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라펜타플로로페닐알루미늄, 디에틸암모니움테트라펜타테트라페닐알루미늄, 트리페닐포스포늄테트라페닐알루미늄, 트리메틸포스포늄테트라페닐알루미늄, 트리프로필암모니움테트라(p-톨릴)보론, 트리에틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리페닐카보니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리페닐카보니움테트라펜타플로로페닐보론 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.Examples of the compound represented by Formula 4 include triethylammonium tetraphenylboron, tributylammonium tetraphenylboron, trimethylammonium tetraphenylboron, tripropylammonium tetraphenylboron, trimethylammonium tetra(p-tolyl) boron, trimethylammonium tetra(o,p-dimethylphenyl)boron, tributylammonium tetra(p-trifluoromethylphenyl)boron, and trimethylammonium. Nium tetra(p-trifluoromethylphenyl)boron, tributylammonium tetrapentafluorophenylboron, N,N-diethylaniliniumtetraphenylboron, N,N-diethylanilinium tetrapentafluorophenylboron, diethylammonium tetrapentafluorophenylboron, triphenylphosphonium tetraphenylboron, trimethylphosphonium tetraphenylboron, triethylammonium tetraphenylaluminum, tributylam Monium tetraphenyl aluminum, trimethylammonium tetraphenyl aluminum, tripropylammonium tetraphenyl aluminum, trimethylammonium tetra(p-tolyl) aluminum, tripropylammonium tetra(p-tolyl) aluminum, triethylammonium tetra(o,p-dimethylphenyl) aluminum, tributylammonium tetra(p-trifluoromethylphenyl) aluminum, trimethyl Ammonium tetra(p-trifluoromethylphenyl) aluminum, tributylammonium tetrapentafluorophenyl aluminum, N,N-diethylanilinium tetraphenyl aluminum, N,N-diethylanilinium tetrapentafluorophenyl aluminum, diethylammonium tetrapentate tetraphenyl aluminum, triphenylphosphonium tetraphenyl aluminum, trimethylphosphonium tetraphenyl aluminum, trimethylphosphonium tetraphenyl aluminum propylammonium tetra(p-tolyl) boron, triethylammonium tetra(o,p-dimethylphenyl)boron, tributylammonium tetra(p-trifluoromethylphenyl)boron, triphenylcarboniumtetra(p-trifluoromethylphenyl)boron, and triphenylcarbonium tetrapentafluorophenylboron, and any one or a mixture of two or more of these may be used.
보다 구체적으로 상기 조촉매는 알킬알루미녹산계 조촉매일 수 있다.More specifically, the cocatalyst may be an alkylaluminoxane-based cocatalyst.
상기 알킬알루미녹산계 조촉매는, 상기 화학식 1의 전이금속 화합물을 안정화시키고, 또 루이스 산으로 작용하여, 상기 화학식 1의 전이금속 화합물의 브릿지 그룹(bridge group)에 도입된 작용기와 루이스 산-염기 상호 작용을 통한 결합을 형성할 수 있는 금속 원소를 포함함으로써 촉매 활성을 더욱 증진시킬 수 있다.The alkylaluminoxane-based cocatalyst stabilizes the transition metal compound of Formula 1 and acts as a Lewis acid to further enhance catalytic activity by including a metal element capable of forming a bond with a functional group introduced into a bridge group of the transition metal compound of Formula 1 through Lewis acid-base interaction.
상기한 조촉매가 더 포함되는 경우, 상기 화학식 1의 화합물 대 조촉매의 중량비는 1:1 내지 1:20일 수 있다. 상기 중량비로 조촉매 및 화학식 1의 화합물을 포함할 때, 적절한 담지 촉매 활성을 나타내어 촉매의 활성 유지 및 경제성 측면에서 유리할 수 있다. 보다 구체적으로는 화학식 1의 화합물 대 조촉매의 중량비는 1:5 내지 1:20, 보다 더 구체적으로는 1:5 내지 1:15일 수 있다.When the cocatalyst is further included, the weight ratio of the compound of Formula 1 to the cocatalyst may be 1:1 to 1:20. When the cocatalyst and the compound of Formula 1 are included in the above weight ratio, appropriate supported catalyst activity may be exhibited, which may be advantageous in terms of maintaining the activity of the catalyst and economic efficiency. More specifically, the weight ratio of the compound of Formula 1 to the cocatalyst may be 1:5 to 1:20, more specifically 1:5 to 1:15.
상기한 구성을 갖는 촉매 조성물은, 담체에 조촉매 화합물을 담지시키는 단계, 및 상기 담체에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 담지시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있으며, 이때 조촉매와 화학식 1의 화합물의 담지 순서는 필요에 따라 바뀔 수 있다. 다만, 담지 순서에 따라 결정된 구조의 담지 촉매가 폴리프로필렌의 제조 공정에서의 촉매 활성과 공정 안정성에 미치는 영향을 고려할 때, 조촉매 담지 후 화학식 1의 화합물을 담지하는 것이, 보다 높은 촉매 활성과 함께 우수한 공정 안정성을 구현할 수 있다.The catalyst composition having the above structure may be prepared by a manufacturing method including the step of supporting a cocatalyst compound on a carrier, and the step of supporting the compound represented by Formula 1 on the carrier. However, considering the effect of the supported catalyst having a structure determined according to the supporting order on the catalytic activity and process stability in the polypropylene manufacturing process, supporting the compound of Formula 1 after supporting the cocatalyst has higher catalytic activity and excellent process stability. Can be implemented.
한편, 발명의 일 구현예에 따른 상기 프로필렌-부텐 공중합체의 제조방법에 있어서, 상기 중합 반응은 상기 화학식 1의 전이금속 화합물을 포함하는 촉매 조성물과, 프로필렌 단량체 및 1-부텐 단량체를 접촉시키는 것에 의하여 수행될 수 있다. Meanwhile, in the method for preparing the propylene-butene copolymer according to an embodiment of the present invention, the polymerization reaction may be performed by contacting a catalyst composition including the transition metal compound of Formula 1 with a propylene monomer and a 1-butene monomer.
이때, 상기 프로필렌 및 1-부텐은 99.9:0.1 내지 90:10, 혹은 99.5:0.5 내지 93:7, 혹은 99.1:0.9 내지 96:4, 혹은 99.1:0.9 내지 94:6의 중량비로 사용될 수 있다. 상기 중합 공정에서 1-부텐의 중량비는 충분한 물성을 구현하기 위한 측면에서 99.9:0.1 이상이 되어야 하고, 벌크 중합 공정으로 생산할 수 있는 한계 측면에서 90:10 이하가 되어야 한다.In this case, the propylene and 1-butene may be used in a weight ratio of 99.9:0.1 to 90:10, or 99.5:0.5 to 93:7, or 99.1:0.9 to 96:4, or 99.1:0.9 to 94:6. In the polymerization process, the weight ratio of 1-butene should be 99.9:0.1 or more in terms of realizing sufficient physical properties, and should be 90:10 or less in terms of the limit of production in the bulk polymerization process.
또, 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체의 중합 반응은 연속식 중합 공정으로 수행될 수 있으며, 예컨대, 연속식 용액 중합 공정, 벌크 중합 공정, 현탁 중합 공정, 슬러리 중합 공정 또는 유화 중합 공정 등 올레핀 단량체의 중합 반응으로 알려진 다양한 중합 공정을 채용할 수 있다. 특히, 균일한 분자량 분포를 얻고, 제품의 상업적 생산하는 측면에서는 연속식 벌크-슬러리 중합 공정을 채용할 수 있다.In addition, the polymerization of the propylene-1-butene copolymer may be carried out in a continuous polymerization process, for example, a continuous solution polymerization process, a bulk polymerization process, a suspension polymerization process, a slurry polymerization process, or an emulsion polymerization process. Various polymerization processes known as polymerization reactions of olefin monomers may be employed. In particular, in terms of obtaining a uniform molecular weight distribution and commercial production of products, a continuous bulk-slurry polymerization process may be employed.
또 상기 중합 반응은 40℃ 이상, 또는 60℃ 이상, 또는 70℃ 이상이고, 110℃ 이하 또는 100℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있으며, 압력 조건을 더 제어할 경우, 1 kgf/cm2 이상, 또는 30 kgf/cm2 이상이고, 100 kgf/cm2 이하, 또는 50kgf/cm2 이하의 압력 하에서 수행될 수 있다.In addition, the polymerization reaction may be carried out at a temperature of 40 ° C or higher, 60 ° C or higher, or 70 ° C or higher, 110 ° C or lower or 100 ° C or lower, and when the pressure condition is further controlled, 1 kgf / cm 2 or higher, or 30 kgf / cm 2 or higher, and 100 kgf / cm 2 Or less, or 50 kgf / cm 2 It may be carried out under a pressure of less than.
또, 상기 중합 반응은 수소 기체의 투입 조건 하에서 수행된다.In addition, the polymerization reaction is carried out under the condition of introducing hydrogen gas.
이때, 상기 수소 기체는 메탈로센 촉매의 비활성 사이트를 활성화시키고 체인 이동 반응(chain transfer reaction)을 일으켜 분자량을 조절하는 역할을 한다. 본 발명의 메탈로센 화합물은 수소 반응성이 우수하며, 따라서, 중합 공정시 상기 수소 기체 사용량의 조절에 의해, 원하는 수준의 분자량과 용융 지수를 갖는 폴리프로필렌이 효과적으로 얻어질 수 있다. At this time, the hydrogen gas activates the inactive site of the metallocene catalyst and causes a chain transfer reaction to control the molecular weight. The metallocene compound of the present invention has excellent hydrogen reactivity, and therefore, polypropylene having a desired level of molecular weight and melt index can be effectively obtained by controlling the amount of hydrogen gas used during the polymerization process.
상기 수소 기체는 프로필렌-1-부텐 공중합체 형성용 단량체 총 중량에 대하여, 300 ppm 이상, 330 ppm 이상이고, 2500ppm 이하 또는 1000ppm 이하, 또는 500ppm 이하의 양으로 투입될 수 있다. 상기 범위 내로 수소 기체의 사용량을 조절하여, 충분한 촉매 활성을 나타내면서도 제조되는 프로필렌-1부텐 공중합체의 분자량 분포 및 유동성을 원하는 범위 내로 조절할 수 있으며, 이에 따라 용도에 따라 적절한 물성을 갖는 공중합체를 제조할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 화학식 1의 화합물은 매우 우수한 수소 반응성을 갖고 있어 수소 기체의 사용량을 증가시킴에 따라 체인 이동 반응이 활성화되며, 이에 따라 분자량이 감소되고 용융 지수가 높은 폴리프로필렌을 수득할 수 있다. 수소 기체의 사용량이 300ppm 미만일 경우 용융 지수가 크게 낮아져 가공성이 저하될 우려가 있고, 2500ppm을 초과할 경우 MI가 지나치게 높아져 사출 성형품의 물성이 저하될 우려가 있다.The hydrogen gas may be introduced in an amount of 300 ppm or more, 330 ppm or more, 2500 ppm or less, 1000 ppm or less, or 500 ppm or less, based on the total weight of the monomers for forming the propylene-1-butene copolymer. By adjusting the amount of hydrogen gas used within the above range, the molecular weight distribution and fluidity of the prepared propylene-1butene copolymer can be adjusted within a desired range while exhibiting sufficient catalytic activity, and thus a copolymer having appropriate physical properties depending on the use can be prepared. More specifically, the compound of Chemical Formula 1 has very good hydrogen reactivity, so that the chain transfer reaction is activated as the amount of hydrogen gas used is increased, and thus polypropylene having a reduced molecular weight and a high melt index can be obtained. When the amount of hydrogen gas used is less than 300 ppm, the melt index is significantly lowered and processability may be deteriorated. When the amount exceeds 2500 ppm, the MI is excessively increased and the physical properties of the injection molded product may be deteriorated.
또, 상기 중합 반응시 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체 제조를 위한 단량체 총 중량에 대해 10 ppm 이상, 또는 30ppm 이상이고, 70ppm 이하, 또는 50ppm 이하의 함량으로 트리에틸알루미늄과 같은 트리알킬알루미늄이 선택적으로 더 투입될 수 있다. 이러한 함량의 트리알킬알루미늄의 존재 하에 중합 반응시 프로필렌-1-부텐 공중합체의 물성 구현이 보다 용이할 수 있다. In addition, during the polymerization reaction, trialkylaluminum such as triethylaluminum may be selectively added in an amount of 10 ppm or more, or 30 ppm or more, and 70 ppm or less, or 50 ppm or less, based on the total weight of the monomers for preparing the propylene-1-butene copolymer. Realization of the physical properties of the propylene-1-butene copolymer may be easier during polymerization in the presence of such an amount of trialkylaluminum.
또, 상기 중합 반응에서, 상기 촉매 조성물은 프로필렌 단량체의 중합 공정에 적합한 탄소수 5 내지 12의 지방족 탄화수소 용매, 예를 들면 펜탄, 헥산, 헵탄, 노난, 데칸, 및 이들의 이성질체와 톨루엔, 벤젠과 같은 방향족 탄화수소 용매, 디클로로메탄, 클로로벤젠과 같은 염소원자로 치환된 탄화수소 용매 등에 용해하거나 희석한 상태로 이용될 수 있다. 이때 상기 용매를 소량의 알킬알루미늄 처리함으로써 촉매 독으로 작용할 수 있는 소량의 물 또는 공기 등을 제거할 수 있다. In addition, in the polymerization reaction, the catalyst composition may be used in a dissolved or diluted state in an aliphatic hydrocarbon solvent having 5 to 12 carbon atoms suitable for the polymerization process of propylene monomer, for example, pentane, hexane, heptane, nonane, decane, and isomers thereof, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and benzene, and hydrocarbon solvents substituted with chlorine atoms such as dichloromethane and chlorobenzene. At this time, by treating the solvent with a small amount of alkylaluminum, a small amount of water or air that may act as a catalyst poison can be removed.
상기와 같이 발명의 일 구현예에 따른 프로필렌-1-부텐 공중합체의 제조방법은, 공단량체인 1-부텐의 중량비를 최적화함과 동시에, 상기 화학식 1의 전이금속 화합물을 촉매 활성 성분으로 사용함으로써, 제조되는 공중합체가 높은 MI와 함께 낮은 자일렌 가용분 및 좁은 분자량 분포를 가지며, 그 결과 수지 조성물에 적용시 우수한 투명성과 함께 높은 강성과 굴곡 탄성율을 나타내어, 고투명성과 굴곡탄성율이 요구되는 사출 성형품, 더 나아가 박막 타입의 사출 성형품의 제조에 특히 유용할 수 있다.As described above, the method for producing a propylene-1-butene copolymer according to an embodiment of the present invention optimizes the weight ratio of 1-butene, a comonomer, and at the same time uses the transition metal compound of Formula 1 as a catalytically active component, so that the prepared copolymer has a high MI, low xylene soluble content and a narrow molecular weight distribution. It can be particularly useful for the manufacture of injection molded articles of this type.
이에 따라 본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면 상기한 프로필렌-1-부텐 공중합체를 포함하는 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 사출 성형품을 제공한다. Accordingly, according to another embodiment of the present invention, a resin composition containing the propylene-1-butene copolymer, a method for preparing the same, and an injection-molded product manufactured using the same are provided.
구체적으로 상기 수지 조성물은 상기한 프로필렌-1-부텐 공중합체와 함께 핵제, 그리고 선택적으로 기타 첨가제를 포함하며, 상기한 제조방법에 따라 제조한 프로필렌-1-부텐 공중합체에 핵제를 첨가하여 압출하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.Specifically, the resin composition includes the above-described propylene-1-butene copolymer, a nucleating agent, and optionally other additives, and adds a nucleating agent to the propylene-1-butene copolymer prepared according to the above-described manufacturing method. It can be prepared by a manufacturing method comprising the step of extruding.
보다 구체적으로는 상기 화학식 1의 전이금속 화합물을 포함하는 촉매 조성물의 존재 하에, 수소 기체를 300 내지 2500ppm으로 투입하며, 프로필렌 단량체 및 1-부텐 단량체를 랜덤 공중합시켜, 프로필렌-1-부텐 공중합체를 제조하는 단계; 및 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체에 핵제를 첨가하여 압출하는 단계를 포함하는, 수지 조성물의 제조방법에 의해 제조될 수 있다. 이때, 상기 프로필렌-1부텐 공중합체의 제조 단계는 앞서 설명한 바와 동일하다. More specifically, in the presence of a catalyst composition containing the transition metal compound of Formula 1, hydrogen gas is introduced at 300 to 2500 ppm, and propylene monomer and 1-butene monomer are randomly copolymerized to prepare a propylene-1-butene copolymer; and adding a nucleating agent to the propylene-1-butene copolymer and extruding it. At this time, the preparation step of the propylene-1butene copolymer is the same as described above.
상기 핵제는 프로필렌-1-부텐 공중합체와 함께 압출되는 단계에서, 수지의 결정 크기를 작게 만들어 빛에 의한 분산을 저해함으로써, 수지 조성물의 투명성과 유동성을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 핵제로는 카본계 화합물을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 벤질리덴솔비톨, 메틸벤질리덴솔비톨, 에틸벤질리덴솔비톨, 3,4-디메틸벤질리덴솔비톨 등과 같은 솔비톨계 핵제와 1,2,3-트리데옥시-4,6:5,7-비스-O-[(4-프로필페닐)메틸렌]-노니톨 등의 노니톨계 핵제 등이 사용될 수 있다. 또 상업적으로 이용가능한 핵제로는 Millad 3988™ (Milliken사제), NX8000™ (Milliken 사제), 또는 NU700™ (동부화학 사제) 등이 사용될 수 있다.In the step of being extruded together with the propylene-1-butene copolymer, the nucleating agent makes the crystal size of the resin small to inhibit light dispersion, thereby further improving the transparency and fluidity of the resin composition. As the nucleating agent, a carbon-based compound may be used, and specifically, a sorbitol-based nucleating agent such as benzylidenesorbitol, methylbenzylidenesorbitol, ethylbenzylidenesorbitol, and 3,4-dimethylbenzylidenesorbitol, and a nonitol-based nucleating agent such as 1,2,3-trideoxy-4,6:5,7-bis-O-[(4-propylphenyl)methylene]-nonitol, and the like may be used. In addition, commercially available nucleating agents such as Millad 3988™ (manufactured by Milliken), NX8000™ (manufactured by Milliken), or NU700™ (manufactured by Dongbu Chemical) may be used.
상기 핵제의 사용에 따른 투명성 및 유동성 향상 효과를 충분히 얻기 위해서는 상기 핵제는 상기 프로필렌-1-부텐 공중합체의 총 중량에 대하여 1500 ppm 이상, 또는 1800ppm 이상이고, 3000 ppm 이하, 또는 2200ppm 이하의 함량으로 사용될 수 있다. In order to sufficiently improve transparency and flowability according to the use of the nucleating agent, the nucleating agent may be used in an amount of 1500 ppm or more, or 1800 ppm or more, 3000 ppm or less, or 2200 ppm or less based on the total weight of the propylene-1-butene copolymer.
상기한 핵제 외에도 수지 조성물의 물성 개선을 위하여, 중화제, 산화방지제, 슬립제, 안티-블로킹제, UV 안정제, 대전방지제 등의 첨가제를 1종 이상 더 투입될 수 있다.In addition to the above-described nucleating agent, one or more additives such as a neutralizer, an antioxidant, a slip agent, an anti-blocking agent, a UV stabilizer, and an antistatic agent may be further added to improve physical properties of the resin composition.
상기 중화제로는 칼슘 스테아레이트 등이 사용될 수 있다.Calcium stearate and the like may be used as the neutralizing agent.
또, 상기 산화방지제로는 테트라키스(메틸렌(3,5-디-t-부틸-4-히드록시)히드로실릴네이트) 또는 1,3,5-트리메틸-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤젠), 등과 같은 페놀계 산화방지제; 또는 인계 산화방지제 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상업적으로 이용가능한 산화방지제로는 Irganox 1010™(BASF사제), Irganox 168™ (BASF사제) 등이 사용될 수 있다. 페놀계 산화방지제는 인계 산화방지제 등 통상의 산화방지제에 비해 열에 의한 분해 방지 특성이 우수하고, 인계 산화 방지제는 수지 조성물내 중합체와의 상용성이 보다 우수하기에, 보다 구체적으로는 페놀계 산화 방지제와 인계 산화방지제가 2:1 내지 1:2, 또는 1:1.5 내지 1:2의 중량비로 혼합 사용될 수 있다. Further, examples of the antioxidant include phenolic antioxidants such as tetrakis(methylene(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy)hydrosilylnate) or 1,3,5-trimethyl-tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzene); or a phosphorus-based antioxidant, and the like, any one or a mixture of two or more of these may be used. Commercially available antioxidants include Irganox 1010™ (manufactured by BASF), Irganox 168™ (manufactured by BASF), and the like. Phenol-based antioxidants have superior properties in preventing decomposition by heat compared to conventional antioxidants such as phosphorus antioxidants, and phosphorus-based antioxidants have better compatibility with polymers in resin compositions. More specifically, phenolic antioxidants and phosphorus-based antioxidants can be mixed and used in a weight ratio of 2: 1 to 1:2, or 1: 1.5 to 1: 2.
상기 슬립제로는 상업상 이용가능한 물질로서, Erucamide(ALDRICH사제)가 사용될 수 있다.As the slip agent, Erucamide (manufactured by ALDRICH) may be used as a commercially available material.
또, 상기 안티 블로킹제로는 SiO2 등이 사용될 수 있다. In addition, as the anti-blocking agent, SiO 2 and the like may be used.
상기 첨가제의 함량은 수지 조성물의 물성을 저해하지 않는 범위 내에서결정될 수 있으며, 구체적으로는 각각 프로필렌-1-부텐 공중합체 총 중량에 대하여 500 ppm 이상, 또는 700ppm 이상이고, 2500 ppm 이하, 또는 1500 ppm 이하의 함량으로 투입될 수 있다.The content of the additives may be determined within a range that does not impair the physical properties of the resin composition, and specifically, 500 ppm or more, or 700 ppm or more, 2500 ppm or less, or 1500 ppm or less, respectively, based on the total weight of the propylene-1-butene copolymer.
상기 압출 공정은 통상의 방법에 따라 수행될 수 있으며, 구체적으로는, Haake Rheocord, 또는 Leistritz와 같은 압출기를 사용하여 150 내지 250℃, 100 내지 1000 rpm 조건에서 수행될 수 있다. 또 상기 수지 조성물을 펠렛상으로 수득하고자 하는 경우에는, 펠리타이저를 이용하여, 180 내지 220℃에서 5 내지 15kg/h으로 Strand를 뽑고, 이 Strand를 대략 500 내지 900 rpm의 펠리타이저로 펠렛화할 수 있다. The extrusion process may be performed according to a conventional method, and specifically, may be performed at 150 to 250 ° C. and 100 to 1000 rpm using an extruder such as Haake Rheocord or Leistritz. In addition, when the resin composition is to be obtained in the form of pellets, using a pelletizer, a strand is pulled at 5 to 15 kg / h at 180 to 220 ° C., and the strand is pelletized with a pelletizer at about 500 to 900 rpm.
상기 수지 조성물은 상기한 프로필렌-1-부텐 공중합체를 포함함으로써 우수한 투명성과 함께 높은 강성 및 굴곡 탄성율을 나타내며, 특히 상기한 공중합체가 높은 용융지수를 가짐에 따라 고투명성과 강성이 요구되는 사출 성형품, 더 나아가 필름, 시트 등 박막 타입의 사출 성형품의 제조를 위한 사출 성형용 수지 조성물로서 유용할 수 있다.The resin composition exhibits excellent transparency and high stiffness and flexural modulus by including the propylene-1-butene copolymer, and in particular, as the copolymer has a high melt index, it can be useful as a resin composition for injection molding for the manufacture of injection molded articles requiring high transparency and rigidity, and furthermore, thin film type injection molded articles such as films and sheets.
구체적으로, 상기 수지 조성물은 ASTM D1003에 따라 1mm 간격으로 측정한 헤이즈 값이 20% 이하, 혹은 19% 이하이고, ASTM D790에 따라 측정한 굴곡 탄성률 값이 13,000 kgf/㎠ 이상이며, 17000 kgf/㎠ 이하이다.Specifically, the resin composition has a haze value measured at 1 mm intervals according to ASTM D1003 of 20% or less or 19% or less, and a flexural modulus value measured according to ASTM D790 of 13,000 kgf/cm 2 or more and 17000 kgf/cm 2 or less.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 제시한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments are presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following examples.
<촉매의 제조><Preparation of catalyst>
제조예 1: 전이 금속 화합물 및 담지 촉매의 제조Preparation Example 1: Preparation of transition metal compound and supported catalyst
단계 1) (Step 1) ( 디에틸실란diethylsilane -- 디일the day )-)- 비스bis ((2-((2- 메틸methyl -4-(4--4-(4- 터트tut -부틸-페닐)-butyl-phenyl) 인데닐indenyl )) 실란의silane 제조 manufacturing
2-메틸-4-터트-부틸-페닐인덴(20.0 g)을 톨루엔/THF 혼합용액(톨루엔/THF의 부피비=10/1, 220 mL)에 용해시킨 후, n-부틸리튬 용액(2.5 M, 헥산 용매, 22.2 g)을 0℃에서 천천히 적가한 다음, 상온에서 하루 동안 교반하였다. 그 후, -78℃에서 상기 혼합 용액에 디에틸디클로로실란(6.2 g)을 천천히 적가하였고, 약 10분 동안 교반한 뒤 상온에서 하루 동안 교반하였다. 그 후, 물을 가하여 유기층을 분리한 다음, 용매를 감압 증류하여 (디에틸실란-디일)-비스((2-메틸-4-(4-터트-부틸-페닐)인데닐)실란을 얻었다. After dissolving 2-methyl-4-tert-butyl-phenylindene (20.0 g) in a toluene/THF mixed solution (volume ratio of toluene/THF = 10/1, 220 mL), an n-butyllithium solution (2.5 M, hexane solvent, 22.2 g) was slowly added dropwise at 0°C, followed by stirring at room temperature for one day. Thereafter, diethyldichlorosilane (6.2 g) was slowly added dropwise to the mixed solution at -78°C, stirred for about 10 minutes, and then stirred at room temperature for one day. Thereafter, water was added to separate the organic layer, and the solvent was distilled under reduced pressure to obtain (diethylsilane-diyl)-bis((2-methyl-4-(4-tert-butyl-phenyl)indenyl)silane.
단계 2) [(Step 2) [( 디에틸실란diethylsilane -- 디일the day )-)- 비스((2-메틸-4-(4-터트-부틸-페닐)인데닐Bis((2-methyl-4-(4-tert-butyl-phenyl)indenyl )]지르코늄 디클로라이드의 제조)] Preparation of zirconium dichloride
상기 단계 1에서 제조한 (디에틸실란-디일)-비스((2-메틸-4-(4-터트-부틸-페닐)인데닐)실란을 톨루엔/THF 혼합용액(톨루엔/THF의 부피비=5/1, 120 mL)에 용해시킨 후, n-부틸리튬 용액(2.5M, 헥산 용매, 22.2g)을 -78℃에서 천천히 적가한 후, 상온에서 하루 동안 교반하였다. 반응액에 지르코늄 클로라이드(8.9 g)를 톨루엔(20 mL)에 희석시킨 후, -78℃에서 천천히 적가하고 상온에서 하루 동안 교반하였다. 반응액의 용매를 감압 제거한 다음, 디클로로메탄을 넣고 여과한 다음, 여액을 감압 증류하여 제거하였다. 톨루엔과 헥산을 사용하여 재결정을 하여 고순도의 rac-[(디에틸실란-디일)-비스((2-메틸-4-(4-터트-부틸-페닐)인데닐)]지르코늄 디클로라이드(10.1 g, 34%, rac:meso=20:1)를 얻었다.After dissolving (diethylsilane-diyl)-bis((2-methyl-4-(4-tert-butyl-phenyl)indenyl)silane prepared in step 1 in a toluene/THF mixed solution (volume ratio of toluene/THF = 5/1, 120 mL), n-butyllithium solution (2.5M, hexane solvent, 22.2g) was slowly added dropwise at -78°C, followed by stirring at room temperature for one day. After diluting zirconium chloride (8.9 g) in toluene (20 mL), it was slowly added dropwise at -78 ° C and stirred for one day at room temperature. The solvent in the reaction solution was removed under reduced pressure, dichloromethane was added and filtered, and the filtrate was distilled off under reduced pressure. butyl-phenyl)indenyl)]zirconium dichloride (10.1 g, 34%, rac:meso=20:1) was obtained.
(1a) (1a)
단계 3) 담지된 촉매의 제조Step 3) Preparation of Supported Catalyst
3 L 반응기에 실리카 100 g과 10 wt%의 메틸알루미녹산 용액(용매: 톨루엔) 670 g을 넣어 90℃에서 24시간 동안 반응시켰다. 침전 후 상층부는 제거하고 톨루엔으로 2회에 걸쳐 세척하였다. 상기 2단계에서 제조한 안사-메탈로센 화합물 rac-[(디에틸실란-디일)-비스((2-메틸-4-(4-터트-부틸-페닐)인데닐)]지르코늄 디클로라이드(5.8 g)을 톨루엔에 희석시켜 반응기에 첨가한 후, 70℃에서 5시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후 침전이 끝나면, 상층부 용액은 제거하고 남은 반응 생성물을 톨루엔으로 세척한 후, 헥산으로 다시 세척하고 진공 건조하여 고체 입자 형태의 실리카 담지 메탈로센 촉매 150 g을 얻었다.100 g of silica and 670 g of a 10 wt % methylaluminoxane solution (solvent: toluene) were placed in a 3 L reactor and reacted at 90° C. for 24 hours. After precipitation, the upper layer was removed and washed twice with toluene. The antha-metallocene compound rac-[(diethylsilane-diyl)-bis((2-methyl-4-(4-tert-butyl-phenyl)indenyl)]zirconium dichloride (5.8 g) prepared in step 2 was diluted in toluene and added to the reactor, followed by reaction at 70 ° C. for 5 hours. Washed again and vacuum dried to obtain 150 g of a silica-supported metallocene catalyst in the form of solid particles.
비교 제조예 1Comparative Preparation Example 1
상기 제조예 1의 단계 2에서 제조한 전이금속 화합물 대신에, 하기 구조의 [(디메틸실란디일)-비스(2-메틸-4-페닐인데닐)]지르코늄 디클로라이드 전이금속 화합물(I)을 사용하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 단계 3과 동일한 방법으로 수행하여 실리카 담지 메탈로센 촉매를 제조하였다.Instead of the transition metal compound prepared in step 2 of Preparation Example 1, a [(dimethylsilanediyl)-bis(2-methyl-4-phenylindenyl)]zirconium dichloride transition metal compound (I) having the following structure was used, and a silica-supported metallocene catalyst was prepared in the same manner as in Step 3 of Preparation Example 1.
(I) (I)
비교 제조예 2Comparative Preparation Example 2
상기 제조예 1의 단계 2에서 제조한 전이금속 화합물 대신에, 하기 구조의 [(6-t-부톡시헥실메틸실란디일)-비스(2-메틸-4-페닐인데닐)]지르코늄 디클로라이드 전이금속 화합물(II)을 사용하는 것을 제외하고는, 제조예 1의 단계 3과 동일한 방법으로 수행하여 실리카 담지 메탈로센 촉매를 제조하였다.Instead of the transition metal compound prepared in step 2 of Preparation Example 1, [(6-t-butoxyhexylmethylsilanediyl) -bis (2-methyl-4-phenylindenyl)] zirconium dichloride of the following structure Except for using a transition metal compound (II), a silica-supported metallocene catalyst was prepared in the same manner as in Step 3 of Preparation Example 1.
(II) (II)
<중합체 제조><Polymer preparation>
실시예 1-1Example 1-1
하기 표 1에 나타낸 바와 같이 프로필렌의 함량, 1-부텐의 함량, 중합 공정 조건 등을 조절하여, 프로필렌-부텐 공중합체(C4-랜덤 공중합체)를 얻었다.As shown in Table 1 below, a propylene-butene copolymer (C4-random copolymer) was obtained by adjusting the content of propylene, the content of 1-butene, and polymerization process conditions.
상세하게는, 2L 스테인레스 반응기를 약 65 ℃에서 진공 건조한 후 냉각하고, 실온에서 트리에틸알루미늄(TEAL), 수소, 1-부텐, 및 프로필렌을 순차적으로 투입하였다. 이후 약 10 분 동안 교반한 후, 상기 제조예 1에서 제조한 실리카 담지 메탈로센 촉매 0.048 g을, 트리메틸알루미늄(TMA) 처방된 헥산 약 20 mL에 녹여 질소 압력으로 표 1에 기재된 투입량으로 반응기에 투입하였다. 이후 반응기 온도를 약 70 ℃까지 천천히 승온한 다음, 약 1 시간 동안 중합하였다. 반응 종료 후 미반응된 프로필렌 및 1-부텐은 벤트 및 건조 제거하였다.Specifically, a 2L stainless reactor was vacuum-dried at about 65° C., then cooled, and triethyl aluminum (TEAL), hydrogen, 1-butene, and propylene were sequentially introduced at room temperature. After stirring for about 10 minutes, 0.048 g of the silica-supported metallocene catalyst prepared in Preparation Example 1 was dissolved in about 20 mL of trimethylaluminum (TMA)-prescribed hexane and introduced into the reactor at the input amount shown in Table 1 under nitrogen pressure. Thereafter, the temperature of the reactor was slowly raised to about 70 °C, followed by polymerization for about 1 hour. After completion of the reaction, unreacted propylene and 1-butene were removed by venting and drying.
실시예 1-2 내지 1-4Examples 1-2 to 1-4
하기 표 1에 기재된 조건으로 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1에서와 동일한 방법으로 수행하여 프로필렌-부텐 공중합체(C4-랜덤 공중합체)를 얻었다.A propylene-butene copolymer (C4-random copolymer) was obtained in the same manner as in Example 1-1, except for the conditions described in Table 1 below.
비교예 1-1 내지 1-3Comparative Examples 1-1 to 1-3
상기 실시예 1-1에서의 메탈로센 담지 촉매 대신에 상기 비교제조예 1에서 제조한 실리카 담지 메탈로센 촉매를 사용하고, 하기 표 1에 기재된 조건으로 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1에서와 동일한 방법으로 수행하여 프로필렌-부텐 공중합체(C4-랜덤 공중합체)를 제조하였다.A propylene-butene copolymer (C4-random copolymer) was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the silica-supported metallocene catalyst prepared in Comparative Preparation Example 1 was used instead of the supported metallocene catalyst in Example 1-1, and carried out under the conditions described in Table 1 below.
비교예 1-4 및 1-5Comparative Examples 1-4 and 1-5
상기 비교제조예 2에서 제조한 담지 촉매를 사용하고, 1-부텐 대신에 에틸렌을 사용하며, 하기 표 1에 기재된 조건으로 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1에서와 동일한 방법으로 수행하여 프로필렌-에틸렌 공중합체(C2-랜덤 공중합체)를 제조하였다.A propylene-ethylene copolymer (C2-random copolymer) was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the supported catalyst prepared in Comparative Preparation Example 2 was used, ethylene was used instead of 1-butene, and carried out under the conditions described in Table 1 below.
2L 스테인레스 반응기를 65 ℃에서 진공 건조한 후 냉각하고, 실온에서 트리에틸알루미늄, 수소 및 프로필렌을 순차적으로 투입하였다. 이후 10분 동안 교반한 후, 상기 비교제조예 2에서 제조한 실리카 담지 메탈로센 촉매 0.048g을, TMA 처방된 헥산 20 mL에 녹여 질소 압력으로, 반응기에 표 1에 기재된 투입량으로 투입하였다. 이후 에틸렌을 투입하면서 반응기 온도를 70℃까지 천천히 승온한 다음, 1시간 동안 중합하였다. 반응 종료 후 미반응된 프로필렌 및 에틸렌은 벤트하였다.A 2L stainless reactor was vacuum-dried at 65 °C, cooled, and triethylaluminum, hydrogen, and propylene were sequentially introduced at room temperature. After stirring for 10 minutes, 0.048 g of the silica-supported metallocene catalyst prepared in Comparative Preparation Example 2 was dissolved in 20 mL of TMA-prescribed hexane under nitrogen pressure and added to the reactor at the input amount shown in Table 1. Thereafter, the temperature of the reactor was slowly raised to 70° C. while adding ethylene, followed by polymerization for 1 hour. After completion of the reaction, unreacted propylene and ethylene were vented.
비교예 1-6Comparative Example 1-6
상기 비교제조예 2에서 제조한 담지 촉매를 사용하고, 하기 표 1에 기재된 조건으로 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1에서와 동일한 방법으로 수행하여 프로필렌-1-부텐 공중합체(C4-랜덤 공중합체)를 제조하였다.A propylene-1-butene copolymer (C4-random copolymer) was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the supported catalyst prepared in Comparative Preparation Example 2 was used and carried out under the conditions shown in Table 1 below.
실시예 1-1 내지 1-4, 비교예 1-1 내지 1-6에 따라 수지 조성물을 제조하는 공정에서 구체적인 프로필렌의 함량, 1-부텐의 함량, 중합 조건 등을 하기 표 1에 나타내었다.In the process of preparing the resin compositions according to Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-6, specific propylene content, 1-butene content, polymerization conditions, etc. are shown in Table 1 below.
(g/hr)catalytic amount
(g/hr)
상기 표 1에서 부텐 [C4] 또는 에틸렌 [C2] 투입량 중량%는, 중합체 제조에 사용되는 단량체의 총 중량을 기준으로 한 것이다.또, 상기 표 1에서 촉매 활성은 단위 시간(h)을 기준으로 사용된 담지 촉매 질량(g)당 생성된 중합체의 무게(kg PP)의 비 및 담지 촉매에 들어있는 메탈로센 화합물 함량(μmol)당 생성된 중합체의 무게(kg PP)의 비로 계산하였다. In Table 1, the weight percent of butene [C4] or ethylene [C2] input is based on the total weight of the monomers used for preparing the polymer. In addition, in Table 1, the catalyst activity was calculated as the ratio of the weight (kg PP) of the polymer produced per mass (g) of the supported catalyst used on the basis of unit time (h) and the weight (kg PP) of the polymer produced per metallocene compound content (μmol) contained in the supported catalyst.
시험예 1: 공중합체의 물성 평가Test Example 1: Evaluation of physical properties of copolymer
실시예 1-1 내지 1-4, 비교예 1-1 내지 1-6에 따라 제조한 공중합체에 대하여 다음과 같은 방법으로 물성 평가를 수행하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The physical properties of the copolymers prepared according to Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-6 were evaluated in the following manner. The results are shown in Table 2 below.
(1) 용융지수(MI, 2.16 kg): ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16 kg 하중으로 측정하였으며, 10분 동안 용융되어 나온 중합체의 무게(g)로 나타내었다.(1) Melt index (MI, 2.16 kg): Measured at 230° C. under a load of 2.16 kg according to ASTM D1238, and expressed as the weight (g) of the polymer melted for 10 minutes.
(2) 자일렌 가용분(Xylene Soluble, 중량%): 각각의 공중합체 샘플에 자일렌을 넣고 135℃에서 1시간 동안 가열하고, 30분간 냉각하여 전처리를 하였다. OminiSec(Viscotek사 FIPA) 장비에서 1mL/min의 유속으로 4시간 동안 자일렌을 흘려주어 RI, DP, IP의 base line이 안정화되면, 전처리한 샘플의 농도, 인젝션 양을 기입하여 측정 후 피크면적을 계산하였다.(2) Xylene Soluble (wt%): Xylene was added to each copolymer sample, heated at 135 ° C. for 1 hour, and cooled for 30 minutes to pre-treat. When the base lines of RI, DP, and IP were stabilized by flowing xylene for 4 hours at a flow rate of 1 mL/min in OminiSec (Viscotek FIPA) equipment, the concentration of the pretreated sample and the amount of injection were recorded and measured, and the peak area was calculated.
(3) 융점(Tm): 공중합체의 온도를 200℃까지 증가시킨 후, 5분 동안 그 온도에서 유지하고, 그 다음 30℃까지 내리고, 다시 온도를 증가시켜 DSC(Differential Scanning Calorimeter, TA사 제조) 곡선의 꼭대기를 융점으로 하였다. 이 때, 온도의 상승과 내림의 속도는 10℃/min 이고, 융점은 두 번째 온도가 상승하는 구간에서 측정한 결과를 사용하였다.(3) Melting point (Tm): After the temperature of the copolymer was increased to 200 ° C., maintained at that temperature for 5 minutes, then lowered to 30 ° C., and then increased again, the top of the DSC (Differential Scanning Calorimeter, manufactured by TA) curve was taken as the melting point. At this time, the rate of temperature rise and fall was 10 °C/min, and the result measured in the second temperature rising section was used for the melting point.
(4) 분자량 분포(MWD, polydispersity index): 겔 투과 크로마토그래피(GPC: gel permeation chromatography)를 이용하여 중합체의 중량평균 분자량(Mw)과 수평균 분자량(Mn)을 측정하고, 측정한 중량평균 분자량을 수평균 분자량으로 나누어 분자량 분포(MDW 즉, Mw/Mn)를 계산하였다. (4) Molecular weight distribution (MWD, polydispersity index): The weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the polymer were measured using gel permeation chromatography (GPC), and the measured weight average molecular weight was divided by the number average molecular weight. The molecular weight distribution (MDW, that is, Mw / Mn) was calculated.
구체적으로, 겔투과 크로마토그래피(GPC) 장치로는 Waters PL-GPC220 기기를 이용하고, Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300mm 길이 칼럼을 사용하였다. 이때 측정 온도는 160℃이며, 1,2,4-트리클로로벤젠을 용매로서 사용하였으며, 유속은 1mL/min로 하였다. 공중합체의 샘플은 각각 10mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 200 μL의 양으로 공급하였다. 폴리스티렌 표준 시편을 이용하여 형성된 검정 곡선을 이용하여Mw 및 Mn의 값을 유도하였다. 폴리스티렌 표준 시편의 중량평균 분자량은 2,000 g/mol / 10,000 g/mol / 30,000 g/mol / 70,000 g/mol / 200,000 g/mol / 700,000 g/mol / 2,000,000 g/mol / 4,000,000 g/mol / 10,000,000 g/mol의 9종을 사용하였다.Specifically, a Waters PL-GPC220 instrument was used as a gel permeation chromatography (GPC) apparatus, and a Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300 mm long column was used. At this time, the measurement temperature was 160 °C, 1,2,4-trichlorobenzene was used as a solvent, and the flow rate was 1 mL/min. Samples of the copolymer were each prepared at a concentration of 10 mg/10 mL, and then supplied in an amount of 200 μL. The values of Mw and Mn were derived using a calibration curve formed using polystyrene standard specimens. The weight average molecular weight of polystyrene standard specimens is 9 species was used.
(5) 1-부텐(C4) 및 에틸렌(C2) 함량(중량%)(5) 1-butene (C4) and ethylene (C2) content (% by weight)
미국재료시험학회규격 ASTM D 5576에 따라, 상기 실시예, 또는 비교예에 따른 공중합체의 필름 혹은 필름 형태 시편을 FT-IR 장비의 Magnetic holder에 고정시킨 후, IR 흡수 스펙트럼에서 시편 두께를 반영하는 4800~3500 cm-1 피크의 높이와 1-부텐 성분이 나타나는 790~660 cm-1 피크의 면적을 측정하고, 측정한 값을 Standard 샘플의 790~660 cm-1 피크의 면적을 4800~3500 cm-1 피크 높이로 나눈 값을 플롯(Plot)하여 구한 캘리브레이션(Calibration) 식에 대입하여 1-부텐 함량을 계산하였다.According to ASTM D 5576 of the American Society for Testing and Materials, after fixing the film or film-type specimen of the copolymer according to the above examples or comparative examples to the magnetic holder of the FT-IR equipment, the height of the 4800 ~ 3500 cm -1 peak reflecting the thickness of the specimen in the IR absorption spectrum and the area of the 790 ~ 660 cm -1 peak in which the 1-butene component appears are measured, and the measured value is the area of the 790 ~ 660 cm -1 peak of the standard sample 4800 ~ 3500 cm -1 The value divided by the peak height was substituted into the calibration formula obtained by plotting to calculate the 1-butene content.
또, 에틸렌의 경우, 에틸렌 성분이 나타나는 710~760cm-1 피크의 면적을 측정하여 계산하였다.In addition, in the case of ethylene, the area of the 710 to 760 cm -1 peak where the ethylene component appears was measured and calculated.
(중량%)C2 content
(weight%)
실험결과, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 실시예 1-1 내지 1-4의 프로필렌-1-부텐 공중합체는, 높은 MI와 함께 좁은 MWD 및 낮은 자일렌 가용분 및 잔류 응력 비율을 나타내었다. 또, 실시예 1-1 내지 1-4의 프로필렌-1-부텐 공중합체는, 촉매 활성 물질로서 구조가 상이한 메탈로센 화합물을 사용하여 제조한 비교예 1-1 내지 1-3의 공중합체와 비교하여 동등 수준의 융점을 가지면서도 현저히 높은 용융 지수를 나타내었다. 이로부터 실시예 1-1 내지 1-4의 프로필렌-1-부텐 공중합체가 사출 성형에 보다 유용함을 알 수 있다. As a result of the experiment, the propylene-1-butene copolymers of Examples 1-1 to 1-4 prepared by the production method according to the present invention exhibited a high MI, a narrow MWD, and a low xylene soluble content and residual stress ratio. In addition, the propylene-1-butene copolymers of Examples 1-1 to 1-4 had an equivalent level of melting point compared to the copolymers of Comparative Examples 1-1 to 1-3 prepared using a metallocene compound having a different structure as a catalytically active material, and exhibited a remarkably high melt index. From this, it can be seen that the propylene-1-butene copolymers of Examples 1-1 to 1-4 are more useful for injection molding.
또, 비교예 1-4 및 1-5의 프로필렌-에틸렌 공중합체의 경우, 비교적 높은 MI 및 낮은 자일렌 가용분을 나타내었으나, 프로필렌-에틸렌 공중합체 내 에틸렌 함량과 동등 수준으로 1-부텐을 포함하는 실시예 1-3의 공중합체와 비교하여, 현저히 넓어진 MWD를 나타냄으로써 강성이 크게 저하됨을 알 수 있다.In addition, in the case of the propylene-ethylene copolymers of Comparative Examples 1-4 and 1-5, relatively high MI and low xylene soluble content were exhibited, but compared to the copolymer of Example 1-3 containing 1-butene at the same level as the ethylene content in the propylene-ethylene copolymer, it can be seen that the rigidity is greatly reduced by showing a remarkably widened MWD.
또, 프로필렌-1-부텐 공중합체의 제조시 상기 비교예 1-4 및 1-5의 공중합체의 제조시와 동일한 촉매를 사용하고, 수소 투입량을 현저히 감소시킨 비교예 1-6의 공중합체는, 실시예 1-1 내지 1-4의 프로필렌-1-부텐 공중합체와 비교하여 현저히 저하된 용융지수와 넓은 MWD를 나타내었다. 이로부터 사출 성형성 및 강성이 저하됨을 알 수 있다. In addition, in the preparation of the propylene-1-butene copolymer, the copolymer of Comparative Example 1-6 in which the same catalyst as in the preparation of the copolymers of Comparative Examples 1-4 and 1-5 was used and the amount of hydrogen input was significantly reduced showed a significantly reduced melt index and a wide MWD compared to the propylene-1-butene copolymers of Examples 1-1 to 1-4. From this, it can be seen that the injection moldability and rigidity are lowered.
<수지 조성물의 제조><Preparation of resin composition>
실시예 2-1Example 2-1
상기 실시예 1-1에서 제조한 공중합체 100 kg에, 핵제로서 Millad 3988?? (Milliken사제) 2000ppm, 중화제(Calcium stearate) 500 ppm, 1차 산화방지제 (Irganox™ 1010, BASF사제) 500 ppm, 2차 산화방지제(Irganox 168™, BASF사제) 1000 ppm, 슬립제 (Erucamide, ALDRICH사제) 1000 ppm, 및 안티-블로킹제(SiO2, SIPERNAT사제) 1000 ppm의 첨가제를 처방하고, Haake Rheocord의 압출기를 사용하여 220℃에서 200rpm의 조건으로 압출한 후, 200℃에서 10kg/h으로 Strand를 뽑고, 이 Strand를 대략 700 rpm의 펠리타이저로 펠렛상의 수지 조성물을 제조하였다.In 100 kg of the copolymer prepared in Example 1-1, Millad 3988?? (manufactured by Milliken) 2000 ppm, neutralizing agent (Calcium stearate) 500 ppm, primary antioxidant (Irganox™ 1010, manufactured by BASF) 500 ppm, secondary antioxidant (Irganox 168™, manufactured by BASF) 1000 ppm, slip agent (Erucamide, manufactured by ALDRICH) 1000 ppm, and anti-blocking agent (SiO 2 , manufactured by SIPERNAT) after prescribing 1000 ppm of additives, extruding using a Haake Rheocord extruder under conditions of 200 rpm at 220 ° C., and then pulling out strands at 10 kg / h at 200 ° C., and preparing this strand with a pelletizer at approximately 700 rpm to prepare a pelletized resin composition.
실시예 2-2 내지 2-4, 비교예 2-1 내지 2-6Examples 2-2 to 2-4, Comparative Examples 2-1 to 2-6
상기 실시예 1-1에서 제조한 공중합체 대신에 실시예 1-2 내지 1-4, 비교예 1-1 내지 1-6에서의 공중합체를 각각 사용하고, 하기 표 3에 기재된 조건으로 핵제를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 2-1에서와 동일한 방법으로 수행하여 수지 조성물을 제조하였다.A resin composition was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that the copolymers in Examples 1-2 to 1-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-6 were used instead of the copolymer prepared in Example 1-1, and a nucleating agent was used under the conditions shown in Table 3 below.
시험예 2: 수지 조성물의 평가Test Example 2: Evaluation of resin composition
상기 실시예 2-1 내지 2-4, 비교예 2-1 내지 2-6에 따라 제조한 수지 조성물에 대해 하기와 같은 방법으로 투명도(헤이즈) 및 굴곡 탄성율을 측정하고 그 결과를 표 3에 나타내었다.Transparency (haze) and flexural modulus of the resin compositions prepared in Examples 2-1 to 2-4 and Comparative Examples 2-1 to 2-6 were measured in the following manner, and the results are shown in Table 3.
(1) 헤이즈 (Haze): ASTM D1003에 따라 시편의 1T(1mm)와 2T(2mm)에 빛을 쏘았을 때에 빛이 굴절된 정도(%)를 측정하였다. 헤이즈는 Td(굴절된 빛)/Tt(통과한 빛) x 100(%)으로 시편의 투명도를 측정 할 수 있다. (1) Haze: The degree (%) of light refraction was measured when light was projected on 1T (1mm) and 2T (2mm) of the specimen according to ASTM D1003. Haze can measure the transparency of a specimen as Td (refracted light)/Tt (passed light) x 100 (%).
(2) 굴곡탄성율: ASTM D790에 따라 시편을 support에 올려 고정한 후에 Loading Nose로 대략 30 ~ 50mm/min으로 하중을 가할 때 걸리는 강도(Kgf/㎠)를 측정하였다. Loading Nose가 더 이상 증가하지 않는 최대값인 굴곡강도와 굴곡력에 따른 초기 기울기 값으로 Stifness(강성)을 나타내는 굴곡탄성율을 측정하였다. (2) Flexural modulus: After fixing the specimen on a support according to ASTM D790, the strength (Kgf/cm2) taken when a load was applied at approximately 30 to 50 mm/min with a loading nose was measured. Flexural modulus, which represents stiffness, was measured as the initial slope value according to the flexural strength and flexural force, which is the maximum value at which the loading nose no longer increases.
(ppm)nucleating agent
(ppm)
(%)(1mm)haze
(%) (1 mm)
(kg/cm2)flexural modulus
(kg/cm 2 )
실험결과 본 발명에 따른 프로필렌-1-부텐 공중합체에 핵제를 첨가하고 압출하여 제조한 실시예 2-1 내지 2-4의 수지 조성물은, 비교예 2-1 내지 2-6과 비교하여 동등 수준의 우수한 투명도를 나타내면서도 13000kg/cm2 이상의 현저히 높은 굴곡탄성율을 나타내었다. Experimental Results The resin compositions of Examples 2-1 to 2-4 prepared by adding a nucleating agent to the propylene-1-butene copolymer according to the present invention and extruding the resin compositions of Examples 2-1 to 2-4 exhibited excellent transparency at the same level as those of Comparative Examples 2-1 to 2-6, while exhibiting a remarkably high flexural modulus of 13000 kg/cm 2 or more.
Claims (13)
i) 용융지수(ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16 kg 하중으로 측정): 50 내지 65 g/10min
ii) 자일렌 가용분: 0.1 내지 1.0중량%
iii) 융점: 130 내지 155℃
iv) 분자량 분포: 1.5 내지 2.4
v) 1-부텐 함량: 공중합체 총 중량에 대하여 0.5 내지 5중량%.
A propylene-1-butene copolymer, which satisfies the following conditions and is a random copolymer:
i) Melt index (measured with 2.16 kg load at 230°C according to ASTM D1238): 50 to 65 g/10min
ii) Xylene soluble content: 0.1 to 1.0% by weight
iii) melting point: 130 to 155 ° C.
iv) molecular weight distribution: 1.5 to 2.4
v) 1-butene content: 0.5 to 5% by weight relative to the total weight of the copolymer.
상기 프로필렌-1-부텐 공중합체의 자일렌 가용분이 0.1 내지 0.7중량%인, 프로필렌-1-부텐 공중합체.
According to claim 1,
The propylene-1-butene copolymer, wherein the xylene soluble content of the propylene-1-butene copolymer is 0.1 to 0.7% by weight.
상기 프로필렌-1-부텐 공중합체의 분자량 분포가 1.5 내지 2.3인, 프로필렌-1-부텐 공중합체.
According to claim 1,
The propylene-1-butene copolymer having a molecular weight distribution of 1.5 to 2.3.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐이고,
R1 및 R5는 각각 독립적으로 C1-20 알킬로 치환된 C6-20 아릴이고,
R2 내지 R4 및 R6 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알킬실릴, C1-20 실릴알킬, C1-20 알콕시실릴, C1-20 에테르, C1-20 실릴에테르, C1-20 알콕시, C6-20 아릴, C7-20 알킬아릴, 또는 C7-20 아릴알킬이고,
A는 탄소, 실리콘 또는 게르마늄이고,
R9 및 R10은 서로 동일하며, C2-20 알킬이다.
A process for producing a propylene-1-butene copolymer according to claim 1, comprising the step of randomly copolymerizing a propylene monomer and a 1-butene monomer in the presence of a catalyst composition containing a transition metal compound of Formula 1 below, injecting hydrogen gas at 300 to 2500 ppm:
[Formula 1]
In Formula 1,
X 1 and X 2 are each independently halogen;
R 1 and R 5 are each independently C 6-20 aryl substituted with C 1-20 alkyl;
R 2 to R 4 and R 6 to R 8 are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 silylalkyl, C 1-20 alkoxysilyl, C 1-20 ether, C 1-20 silylether, C 1-20 alkoxy, C 6-20 aryl, C 7-20 alkylaryl, or C 7-20 arylalkyl;
A is carbon, silicon or germanium;
R 9 and R 10 are the same as each other and are C 2-20 alkyl.
상기 R1 및 R5는 각각 독립적으로 C3-6 분지쇄 알킬기로 치환된 페닐기인, 프로필렌-1-부텐 공중합체의 제조방법.
According to claim 6,
Wherein R 1 and R 5 are each independently a phenyl group substituted with a C 3-6 branched chain alkyl group, a method for producing a propylene-1-butene copolymer.
상기 A는 실리콘이고,
상기 R9 및 R10는 동일하며, C2-4 직쇄 알킬기인, 프로필렌-1-부텐 공중합체의 제조방법.
According to claim 6,
A is silicon,
Wherein R 9 and R 10 are the same and are C 2-4 straight chain alkyl groups, a method for producing a propylene-1-butene copolymer.
상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 1a로 표시되는 화합물인, 프로필렌-1-부텐 공중합체의 제조방법.
[화학식 1a]
According to claim 6,
The compound of Formula 1 is a compound represented by the following Formula 1a, a method for producing a propylene-1-butene copolymer.
[Formula 1a]
상기 촉매 조성물은 실리카 담체를 더 포함하는, 프로필렌-1-부텐 공중합체의 제조방법.
According to claim 6,
The catalyst composition further comprises a silica carrier, a method for producing a propylene-1-butene copolymer.
상기 촉매 조성물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 화학식 4로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 추가로 포함하는, 프로필렌-1-부텐 공중합체의 제조방법:
[화학식 2]
-[Al(R11)-O]m-
상기 화학식 2에서,
R11은 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 할로겐; C1-20의 탄화수소; 또는 할로겐으로 치환된 C1-20의 탄화수소이고;
m은 2 이상의 정수이며;
[화학식 3]
J(R12)3
상기 화학식 3에서,
R12는 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 할로겐; C1-20의 탄화수소; 또는 할로겐으로 치환된 C1-20의 탄화수소이고;
J는 알루미늄 또는 보론이며;
[화학식 4]
[E-H]+[ZD4]- 또는 [E]+[ZD4]-
상기 화학식 4에서,
E는 중성 또는 양이온성 루이스 염기이고;
H는 수소 원자이며;
Z는 13족 원소이고;
D는 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 1 이상의 수소 원자가 할로겐, C1-20의 탄화수소, 알콕시 또는 페녹시로 치환되거나 또는 비치환된, C6-20의 아릴기 또는 C1-20의 알킬기이다.
According to claim 6,
The method for producing a propylene-1-butene copolymer, wherein the catalyst composition further comprises at least one of a compound represented by Formula 2, a compound represented by Formula 3, and a compound represented by Formula 4:
[Formula 2]
-[Al(R 11 )-O] m -
In Formula 2,
R 11 may be the same as or different from each other, and each independently halogen; C 1-20 hydrocarbon; or C 1-20 hydrocarbon substituted with halogen;
m is an integer of 2 or greater;
[Formula 3]
J(R 12 ) 3
In Formula 3,
R 12 may be the same as or different from each other, and each independently halogen; C 1-20 hydrocarbon; or C 1-20 hydrocarbon substituted with halogen;
J is aluminum or boron;
[Formula 4]
[EH] + [ZD 4 ] - or [E] + [ZD 4 ] -
In Formula 4,
E is a neutral or cationic Lewis base;
H is a hydrogen atom;
Z is a Group 13 element;
D may be the same as or different from each other, and each independently represents a C 6-20 aryl group or C 1-20 alkyl group in which one or more hydrogen atoms are unsubstituted or substituted with halogen, C 1-20 hydrocarbon, alkoxy or phenoxy.
The propylene-1-butene copolymer according to any one of claims 1, 4 and 5; and a nucleating agent.
상기 프로필렌-1-부텐 공중합체에 핵제를 첨가하여 압출하는 단계를 포함하는, 수지 조성물의 제조방법:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐이고,
R1 및 R5는 각각 독립적으로 C1-20 알킬로 치환된 C6-20 아릴이고,
R2 내지 R4 및 R6 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1-20 알킬, C2-20 알케닐, C1-20 알킬실릴, C1-20 실릴알킬, C1-20 알콕시실릴, C1-20 에테르, C1-20 실릴에테르, C1-20 알콕시, C6-20 아릴, C7-20 알킬아릴, 또는 C7-20 아릴알킬이고,
A는 탄소, 실리콘 또는 게르마늄이고,
R9 및 R10은 서로 동일하며, C2-20 알킬이다. In the presence of a catalyst composition comprising a transition metal compound of Formula 1, hydrogen gas is introduced at 300 to 2500 ppm, and propylene monomer and 1-butene monomer are randomly copolymerized to prepare a propylene-1-butene copolymer according to claim 1; and
Method for producing a resin composition comprising the step of extruding by adding a nucleating agent to the propylene-1-butene copolymer:
[Formula 1]
In Formula 1,
X 1 and X 2 are each independently halogen;
R 1 and R 5 are each independently C 6-20 aryl substituted with C 1-20 alkyl;
R 2 to R 4 and R 6 to R 8 are each independently hydrogen, halogen, C 1-20 alkyl, C 2-20 alkenyl, C 1-20 alkylsilyl, C 1-20 silylalkyl, C 1-20 alkoxysilyl, C 1-20 ether, C 1-20 silylether, C 1-20 alkoxy, C 6-20 aryl, C 7-20 alkylaryl, or C 7-20 arylalkyl;
A is carbon, silicon or germanium;
R 9 and R 10 are the same as each other and are C 2-20 alkyl.
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2018
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Patent Citations (1)
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Also Published As
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