KR20200057167A - Polypropylene resin composition and method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 높은 충격강도를 나타내는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polypropylene resin composition showing a high impact strength and a method for manufacturing the same.
올레핀 중합 촉매계는 지글러 나타 및 메탈로센 촉매계로 분류할 수 있으며, 이 두 가지의 고활성 촉매계는 각각의 특징에 맞게 발전되어 왔다. 지글러 나타 촉매는 50년대 발명된 이래 기존의 상업 프로세스에 널리 적용되어 왔으나, 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. Olefin polymerization catalyst systems can be classified into Ziegler-Natta and metallocene catalyst systems, and these two highly active catalyst systems have been developed to suit each characteristic. The Ziegler Natta catalyst has been widely applied to existing commercial processes since it was invented in the 50s, but because it is a multi-site catalyst with multiple active sites, the molecular weight distribution of the polymer is characterized by a wide range of comonomers. There is a problem that there is a limit to securing the desired physical properties because the composition distribution of the is not uniform.
한편, 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 좁으며, 공단량체의 조성 분포가 균일한 고분자가 얻어지며, 촉매의 리간드 구조 변형 및 중합 조건의 변경에 따라 고분자의 입체 규칙도, 공중합 특성, 분자량, 결정화도 등을 변화시킬 수 있는 특성을 가지고 있다. On the other hand, the metallocene catalyst is composed of a combination of a main catalyst having a transition metal compound as a main component and a cocatalyst having an organometallic compound having aluminum as a main component. Such a catalyst is a homogeneous complex catalyst, and is a single site catalyst. Is, the molecular weight distribution is narrow according to the properties of a single active point, a polymer having a uniform composition distribution of the comonomer is obtained, and the stereoregularity of the polymer, copolymerization characteristics, molecular weight, It has properties that can change the crystallinity, etc.
최근 환경 관련 인식 변화로 많은 제품군에 있어서 휘발성 유기 화합물(VOC)의 발생 감소를 추구하고 있다. 그러나 종래 임팩트 폴리프로필렌(Impact PP)의 제조에 사용되는 지글러-나타 촉매(Z/N)의 경우 높은 TVOC를 발생시키는 문제가 있었다. Recently, due to changes in environmental awareness, many products are pursuing a reduction in the generation of volatile organic compounds (VOC). However, in the case of the Ziegler-Natta catalyst (Z / N) used in the production of the conventional impact polypropylene (Impact PP), there was a problem of generating high TVOC.
또, 이를 해결하기 위하여 메탈로센 촉매를 이용한 Impact PP의 제조방법이 제안되었으나, Z/N 대비 낮은 총 휘발성 유기 화합물(TVOC)를 나타내지만, 충격강도가 낮아 현실적인 적용이 어려웠다. In addition, although a method of manufacturing Impact PP using a metallocene catalyst has been proposed to solve this problem, it exhibits a low total volatile organic compound (TVOC) compared to Z / N, but has low impact strength, making it difficult to apply realistically.
이에 본 발명은 높은 충격 강도를 나타내는 폴리프로필렌 수지 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a polypropylene resin composition exhibiting high impact strength and a method for manufacturing the same.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 호모 폴리프로필렌; 및 에틸렌-프로필렌 고무를 포함하며, 상기 호모 폴리프로필렌은 용융온도(Tm)가 145℃ 이하이고, 분자량 분포(MWD)가 2.7 이하이며, 상기 에틸렌-프로필렌 고무는 고무 총 중량에 대하여 에틸렌 함량이 50 내지 60중량%이고, 폴리프로필렌 수지 조성물 총 중량에 대하여 12 내지 20중량%로 포함되는, 10 g/10min 이하의 용융지수(ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16kg 하중으로 측정)를 갖는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다:According to one embodiment of the invention, the homo polypropylene; And ethylene-propylene rubber, wherein the homo polypropylene has a melting temperature (Tm) of 145 ° C or less, a molecular weight distribution (MWD) of 2.7 or less, and the ethylene-propylene rubber has an ethylene content of 50 based on the total weight of the rubber. To 60% by weight, and a polypropylene resin having a melt index of 10 g / 10min or less (measured under a load of 2.16 kg at 230 ° C. according to ASTM D1238), which is included in 12 to 20% by weight based on the total weight of the polypropylene resin composition. Provides the composition:
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 전이금속 화합물을 포함하는 촉매 조성물의 존재 하에 수소를 투입하며 프로필렌 단량체를 중합시켜, 용융온도(Tm)가 145℃ 이하이고, 분자량 분포(MWD)가 2.7 이하인 호모 폴리프로필렌을 제조하는 단계; 및 상기 호모 폴리프로필렌에 대해 프로필렌 단량체 및 에틸렌 단량체를 투입하고 30분 초과 60분 이하의 시간동안 중합 반응시키는 단계를 포함하며, 상기 수소는 폴리프로필렌 수지 조성물 제조에 사용되는 프로필렌 단량체 총 중량에 대하여 50 ppm 이상 300 ppm 미만의 양으로 투입되는, 상기한 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법을 제공한다:According to another embodiment of the present invention, hydrogen is added in the presence of a catalyst composition comprising a transition metal compound represented by the following Chemical Formula 1 to polymerize the propylene monomer, the melting temperature (Tm) is 145 ° C. or less, and molecular weight distribution (MWD) producing a homo polypropylene having a 2.7 or less; And introducing a propylene monomer and an ethylene monomer to the homo polypropylene and polymerizing the mixture for a period of time greater than 30 minutes and less than 60 minutes, and the hydrogen is 50 based on the total weight of the propylene monomer used in preparing the polypropylene resin composition. Provided is a method for preparing the above-described polypropylene resin composition, which is added in an amount of ppm to less than 300 ppm:
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,
A는 탄소 또는 실리콘이고,A is carbon or silicon,
M은 14족 원소이고,M is a group 14 element,
R1은 C1-20 알킬; 또는 C1-20 알킬로 치환되거나 또는 비치환된 C6-20 아릴이고,R 1 is C 1-20 alkyl; Or C 6-20 aryl which is unsubstituted or substituted with C 1-20 alkyl,
R2는 C1-20 알킬로 치환된 C6-20 아릴이고,R 2 is C 6-20 aryl substituted with C 1-20 alkyl,
R3 및 R4는 각각 독립적으로 C1-20 알킬이며,R 3 and R 4 are each independently C 1-20 alkyl,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐이다.X 1 and X 2 are each independently halogen.
또 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용하여 제조한 사출 성형품을 제공한다.According to another embodiment of the invention, there is provided an injection molded article manufactured using the polypropylene resin composition.
본 발명에 따르면 제조 과정에서 발생되는 TVOC 가 작고, 높은 충격강도를 갖는 폴리프로필렌 수지 조성물이 제공된다. According to the present invention, the TVOC generated in the manufacturing process is small, and a polypropylene resin composition having high impact strength is provided.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe exemplary embodiments, and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "include", "have" or "have" are intended to indicate that an implemented feature, step, component or combination thereof exists, one or more other features or steps, It should be understood that the possibility of the presence or addition of components, or combinations thereof, is not excluded in advance.
발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be variously modified and may have various forms, and specific embodiments will be illustrated and described in detail below. However, this is not intended to limit the invention to a specific disclosure form, and it should be understood that it includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the invention.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이의 제조방법 등에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a polypropylene resin composition and a method of manufacturing the same according to specific embodiments of the present invention will be described.
본 발명자들은 고충격 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조를 위한 거듭된 연구의 결과로, Pseudo C2-Symmetric의 특징적 구조로 인해 우수한 C2 공중합성을 갖는 신규 전이금속 화합물을 제조하였고, 이를 폴리프로필렌 제조를 위한 중합 촉매로 사용시, 수소 투입량을 제어함으로써 제조되는 폴리프로필렌의 충격 강도 특성을 크게 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 더 나아가 상기 폴리프로필렌과 함께 고무 중합시 중합 시간을 조절하여 수지 조성물 내 고무 함량을 제어함으로써 높은 충격 강도를 나타내는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다.The present inventors, as a result of repeated research for the production of a high-impact polypropylene resin composition, produced a novel transition metal compound having excellent C2 copolymerization due to the characteristic structure of Pseudo C2-Symmetric, which is a polymerization catalyst for polypropylene production When used as a furnace, it was confirmed that the impact strength characteristics of the polypropylene produced by controlling the hydrogen input amount can be greatly improved. Furthermore, a polypropylene resin composition exhibiting high impact strength was prepared by controlling the polymerization time during rubber polymerization together with the polypropylene to control the rubber content in the resin composition.
이에, 발명의 일 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은,Thus, the polypropylene resin composition according to an embodiment of the invention,
(a) 용융온도(Tm)가 145℃ 이하이고, 분자량 분포(MWD)가 2.7 이하인 호모 폴리프로필렌; 및 (a) homo polypropylene having a melting temperature (Tm) of 145 ° C or less and a molecular weight distribution (MWD) of 2.7 or less; And
(b) 고무 총 중량에 대하여 에틸렌 함량이 50 내지 60중량%인 에틸렌-프로필렌 고무를 포함하되, 상기 에틸렌-프로필렌 고무를 폴리프로필렌 수지 조성물 총 중량에 대하여 12 내지 20중량%로 포함하며,(b) ethylene-propylene rubber having an ethylene content of 50 to 60% by weight based on the total weight of the rubber, wherein the ethylene-propylene rubber comprises 12 to 20% by weight based on the total weight of the polypropylene resin composition,
10 g/10min 이하의 용융지수(ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16kg 하중으로 측정)를 나타낸다. A melt index of 10 g / 10 min or less (measured under a load of 2.16 kg at 230 ° C. according to ASTM D1238).
이하 각 구성성분 별로 상세히 설명한다.Hereinafter, each component will be described in detail.
(a) 호모 폴리프로필렌 (a) Homo polypropylene
발명의 일 구현예에 따른 수지 조성물에 있어서의 호모 폴리프로필렌은, Pseudo C2-Symmetric의 구조를 갖는 전이금속 화합물을 포함하는 촉매 조성물의 존재 하에, 수소를 투입하며 프로필렌 단량체를 중합 반응시켜 제조되는 것으로, 상기한 바와 같이 용융온도(Tm)와 분자량 분포(MDW)가 최적화된 조합 물성을 구현하며, 그 결과로서 우수한 가공성과 강도 특성을 나타낼 수 있다. Homo polypropylene in the resin composition according to one embodiment of the present invention is prepared by polymerization reaction of a propylene monomer while introducing hydrogen in the presence of a catalyst composition comprising a transition metal compound having a structure of Pseudo C2-Symmetric , As described above, the melt temperature (Tm) and the molecular weight distribution (MDW) realize the optimized physical properties, and as a result, excellent processability and strength characteristics can be exhibited.
구체적으로, 상기 호모 폴리프로필렌은 145℃ 이하의 낮은 용융온도를 나타내어 우수한 가공성을 나타낼 수 있고, 이에 따라 상기 호모 폴리프로필렌을 이용한 가공 공정시 가공온도를 낮출 수 있어 에너지 절감의 효과를 얻을 수 있으며, 또 블렌딩이 용이하다. 보다 구체적으로는 130℃ 이상, 또는 140℃ 이상이고, 145℃ 이하의 융융온도를 갖는다.Specifically, the homo polypropylene can exhibit excellent meltability by exhibiting a low melting temperature of 145 ° C. or less, and accordingly, it is possible to lower the processing temperature during the processing process using the homo polypropylene, thereby obtaining an energy saving effect. In addition, blending is easy. More specifically, it is 130 ° C or higher, or 140 ° C or higher, and has a melting temperature of 145 ° C or lower.
한편, 본 발명에 있어서 상기 용융온도는, 시차주사 열량계(Differential Scanning Calorimeter; DSC)를 이용하여 측정할 수 있다. 구체적으로는, 호모 폴리프로필렌의 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 용융온도로 하여 측정할 수 있다. 이 때, 온도의 상승과 내림의 속도는 각각 10℃/min 이고, 용융온도는 두 번째 온도가 상승하는 구간에서 측정한 결과이다.Meanwhile, in the present invention, the melting temperature may be measured using a differential scanning calorimeter (DSC). Specifically, after increasing the temperature of the homo polypropylene to 200 ° C., maintaining at that temperature for 5 minutes, and then lowering to 30 ° C., increasing the temperature again to increase the temperature of the DSC (Differential Scanning Calorimeter, manufactured by TA) curve It can be measured by setting the top of the melt temperature. At this time, the rate of temperature rise and fall is 10 ° C / min, respectively, and the melting temperature is the result measured in the section where the second temperature rises.
또, 상기 호모 폴리프로필렌은 상기한 용융온도와 함께 2.7 이하의 좁은 분자량 분포를 나타낸다. 그 결과 우수한 강성 및 충격강도 특성을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로는 2.0 이상, 또는 2.5 이상 또는 2.6 이상이고, 2.7 이하, 또는 2.69 이하의 분자량 분포를 갖는 것일 수 있다. In addition, the homo polypropylene exhibits a narrow molecular weight distribution of 2.7 or less together with the above melting temperature. As a result, excellent stiffness and impact strength characteristics can be exhibited. More specifically, it may be 2.0 or more, or 2.5 or more or 2.6 or more, and may have a molecular weight distribution of 2.7 or less or 2.69 or less.
더 나아가, 상기 호모 폴리프로필렌은 그 제조를 위한 중합 반응시 수소 기체 투입량의 제어를 통해, 구체적으로는 수소 기체 50 ppm 이상 300 ppm 미만의 투입 조건에서 250,000g/mol 이상의 높은 중량평균 분자량(Mw) 및 7g/10min 이하의 용융지수(MI, ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16kg 하중으로 측정)를 갖는 것일 수 있다. 이와 같이 높은 중량평균 분자량 및 낮은 용융지수를 나타냄에 따라 중합 반응시 수소 기체 투입량 제어를 통해 조절될 수 있기에, 넓은 범위의 grade 생산이 가능하다. 보다 구체적으로는 260,000 g/mol 이상 또는 270,000 g/mol 이상이고, 500,000 g/mol 이하, 또는 400,000 g/mol 이하의 중량평균 분자량을 가질 수 있고, 또 5 g/10min 이상, 또는 6 g/10min 이상이고, 7 g/10min 이하, 또는 6.9 g/10min 이하의 용융지수를 가질 수 있다. Furthermore, the homo polypropylene has a high weight average molecular weight (Mw) of 250,000 g / mol or more in an input condition of 50 ppm or more and less than 300 ppm of hydrogen gas through control of the amount of hydrogen gas during polymerization reaction for the production thereof. And a melting index of 7 g / 10 min or less (MI, measured by a load of 2.16 kg at 230 ° C. according to ASTM D1238). As it exhibits such a high weight average molecular weight and a low melting index, it can be controlled through control of the amount of hydrogen gas during polymerization reaction, so that a wide range of grade production is possible. More specifically, it is 260,000 g / mol or more, or 270,000 g / mol or more, and can have a weight average molecular weight of 500,000 g / mol or less, or 400,000 g / mol or less, and 5 g / 10min or more, or 6 g / 10min Or higher, and may have a melt index of 7 g / 10 min or less, or 6.9 g / 10 min or less.
한편, 본 발명에 있어서, 호모 폴리프로필렌의 중량평균 분자량(Mw) 및 분자량 분포(MWD)는, 겔투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 측정될 수 있으며, MWD는 중량평균 분자량(Mw) 및 수평균 분자량(Mn)을 측정한 후, 수평균 분자량에 대한 중량평균 분자량의 비(Mw/Mn)로 결정할 수 있다. 구체적으로는 Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300mm 길이 칼럼을 이용하여 Waters PL-GPC220 기기를 이용하여 측정할 수 있으며. 이때, 평가 온도는 160℃이고, 1,2,4-트리클로로벤젠을 용매로서 사용하며, 유속은 1mL/min로 한다. 또 샘플은 10mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 200μL의 양으로 공급한다. 폴리스티렌 표준을 이용하여 형성된 검정 곡선을 이용하여 Mw 및 Mn의 값을 유도한다. 이때 폴리스티렌 표준품의 분자량(g/mol)은 2,000 / 10,000 / 30,000 / 70,000 / 200,000 / 700,000 / 2,000,000 / 4,000,000 / 10,000,000의 9종을 사용하였다.Meanwhile, in the present invention, the weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (MWD) of the homo polypropylene can be measured using gel permeation chromatography (GPC), and MWD is the weight average molecular weight (Mw) and number. After measuring the average molecular weight (Mn), it can be determined by the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (Mw / Mn). Specifically, it can be measured using a Waters PL-GPC220 instrument using a Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300mm length column. At this time, the evaluation temperature is 160 ° C, 1,2,4-trichlorobenzene is used as a solvent, and the flow rate is 1 mL / min. In addition, samples were prepared at a concentration of 10 mg / 10 mL, and then supplied in an amount of 200 μL. The values of Mw and Mn are derived using an assay curve formed using polystyrene standards. At this time, the molecular weight (g / mol) of the polystyrene standard product was 9 species of 2,000 / 10,000 / 30,000 / 70,000 / 200,000 / 700,000 / 2,000,000 / 4,000,000 / 10,000,000.
상기한 바와 같이 발명의 일 구현예에 따른 호모 폴리프로필렌은 낮은 용융온도와 용융지수, 그리고 좁은 분자량 분포와 높은 중량평균분자량을 가짐에 따라 다양한 성형품 등의 각종 제품으로 성형시 우수한 용융 가공성을 나타낼 수 있고, 이와 함께 높은 강도 등의 기계적 물성을 나타낼 수 있다. As described above, the homo polypropylene according to an embodiment of the present invention can exhibit excellent melt processability when molding into various products such as various molded articles as it has a low melting temperature and a melt index, and a narrow molecular weight distribution and a high weight average molecular weight. In addition, it is possible to exhibit mechanical properties such as high strength.
(b) 프로필렌-에틸렌 고무(b) Propylene-ethylene rubber
발명의 일 구현예에 따른 수지 조성물에 있어서의 상기 프로필렌-에틸렌 고무는 폴리프로필렌 수지 조성물의 충격 강도를 더욱 증가시키는 역할을 하며, 이 같은 효과는 상기 프로필렌-에틸렌 고무 내 에틸렌 함량의 제어를 통해 증대될 수 있다. 구체적으로 상기 프로필렌-에틸렌 고무 내 에틸렌 함량은 50 내지 60중량%일 수 있다. 에틸렌 함량이 50중량% 미만이면 충분한 강도 특성 개선 효과를 얻기 어렵고, 60중량%를 초과하면, 호모 폴리프로필렌에 대한 상용성이 저하되고, 프로필렌과 에틸렌이 블록으로 형성됨으로써 고무 특성이 저하되어 수지 조성물의 강도 특성이 오히려 저하될 수 있다. 이에 따라 상기 함량 범위 내일 때, 보다 우수한 강도 특성 개선 효과를 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 프로필렌-에틸렌 고무 내 에틸렌 함량은 52중량% 이상이고, 55중량% 이하일 수 있다.The propylene-ethylene rubber in the resin composition according to one embodiment of the present invention serves to further increase the impact strength of the polypropylene resin composition, and this effect is increased through control of the ethylene content in the propylene-ethylene rubber Can be. Specifically, the ethylene content in the propylene-ethylene rubber may be 50 to 60% by weight. If the ethylene content is less than 50% by weight, it is difficult to obtain a sufficient strength property improvement effect, and if it exceeds 60% by weight, the compatibility with homo polypropylene decreases, and the rubber properties decrease due to the formation of propylene and ethylene into blocks, resulting in a resin composition. The strength characteristics of can be rather degraded. Accordingly, when it is within the above content range, it is possible to exhibit a better effect of improving strength characteristics. More specifically, the ethylene content in the propylene-ethylene rubber is 52% by weight or more, and may be 55% by weight or less.
본 발명에 있어서 상기 프로필렌-에틸렌 고무 내 에틸렌의 함량은, 상기 프로필렌-에틸렌 고무를 포함하는 수지 조성물을 필름 혹은 필름 형태의 시편으로 제조 후 FT-IR 장비의 Magnetic holder에 고정시키고, IR 흡수 스펙트럼에서 시편 두께를 반영하는 4560~3580 cm-1 피크의 높이(H)와 에틸렌 성분이 나타나는 760~680 cm-1 피크의 면적(A)를 측정하고, ASTM D 5576의 방법에 따라, 상기에서 측정한 값을, Standard 샘플의 760~680 cm-1 피크의 면적(A)을 4560~3580 cm-1 피크 높이(H)로 나눈 값(A/H)을 플롯(Plot)하여 구한 캘리브레이션(Calibration) 식에 대입함으로써 에틸렌 함량을 계산한다. 하기 수학식 1에 계산된 수지 조성물 내 에틸렌 함량에, 기 확보한 고무 함량을 대입하여 고무내 에틸렌 함량을 구할 수 있다.In the present invention, the content of ethylene in the propylene-ethylene rubber, the resin composition containing the propylene-ethylene rubber is prepared as a film or a specimen in the form of a film, fixed in a magnetic holder of an FT-IR device, and in the IR absorption spectrum. The height (H) of the 4560-3580 cm -1 peak reflecting the thickness of the specimen and the area (A) of the 760-680 cm -1 peak showing the ethylene component were measured, and measured in accordance with the method of ASTM D 5576. Calibration formula obtained by plotting the value (A / H) obtained by dividing the area (A) of the 760 to 680 cm -1 peak of the standard sample by the peak height (H) of 4560 to 3580 cm -1. The ethylene content is calculated by substituting in. Ethylene content in the rubber may be obtained by substituting the rubber content secured in the ethylene content in the resin composition calculated in Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
프로필렌-에틸렌 고무 내 에틸렌 함량(중량%)=(폴리프로필렌 수지 조성물 내 에틸렌(C2) 함량/ 폴리프로필렌 수지 조성물 내 고무 함량) X 100Ethylene content (% by weight) in propylene-ethylene rubber = (ethylene (C2) content in polypropylene resin composition / rubber content in polypropylene resin composition) X 100
한편, 발명의 일 구현예에 따른 수지 조성물은, 그 제조시 호모 폴리프로필렌의 제조 후, 연속하여 프로필렌 단량체와 에틸렌 단량체를 투입하여 반응시켜 프로필렌-에틸렌 고무를 제조한다. 이에 따라 폴리프로필렌에 대해 프로필렌-에틸렌 공중합체를 혼합하여 제조한 종래 폴리프로필렌 수지 조성물과 비교하여, 프로필렌-에틸렌 고무를 포함함으로써 높은 충격강도를 유지할 수 있다. On the other hand, the resin composition according to an embodiment of the present invention, after the production of the homo polypropylene, and then continuously propylene monomer and ethylene monomer is reacted to prepare a propylene-ethylene rubber. Accordingly, compared to the conventional polypropylene resin composition prepared by mixing propylene-ethylene copolymer with polypropylene, high impact strength can be maintained by including propylene-ethylene rubber.
또, 상기 프로필렌-에틸렌 고무의 중합시 중합 시간(또는 체류 시간)의 제어를 통해 수지 조성물내 에틸렌-프로필렌 고무의 함량을 제어할 수 있는데, 프로필렌-에틸렌 고무 포함에 따른 충격 강도 개선 및 TVOC 발생량 감소 효과가 충분히 발현되도록 하기 위해서는 수지 조성물 총 중량에 대하여 상기 프로필렌-에틸렌 고무를 12 내지 20중량%의 함량 범위로 포함할 수 있다. 고무의 함량이 12중량% 미만이면 고무 포함에 따른 효과를 충분히 얻을 수 없고, 20중량%를 초과할 경우 호모 프로필렌의 물성, 특히 용융온도와 중량평균 분자량이 크게 감소하여 강성을 유지하기 어렵다. 보다 구체적으로는 상기 프로필렌-에틸렌 고무를 수지 조성물 총 중량에 대하여 15중량% 이상이고, 20중량% 이하 또는 18중량% 이하의 함량으로 포함될 수 있다. In addition, it is possible to control the content of ethylene-propylene rubber in the resin composition by controlling the polymerization time (or residence time) during polymerization of the propylene-ethylene rubber, improving the impact strength and reducing the amount of TVOC caused by the inclusion of propylene-ethylene rubber In order to sufficiently express the effect, the propylene-ethylene rubber based on the total weight of the resin composition may be included in a content range of 12 to 20% by weight. If the content of rubber is less than 12% by weight, the effect of rubber inclusion cannot be sufficiently obtained, and when it exceeds 20% by weight, the properties of homo propylene, especially the melting temperature and the weight average molecular weight, are greatly reduced, making it difficult to maintain rigidity. More specifically, the propylene-ethylene rubber is 15% by weight or more based on the total weight of the resin composition, and may be included in an amount of 20% by weight or less or 18% by weight or less.
또, 발명의 일 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은, 상기한 호모 폴리프로필렌 및 프로필렌-에틸렌 고무 외에도, 수지 조성물의 용도에 따라 요구되는 물성 개선을 위한 첨가제, 구체적으로는 합성 고무 수지(예를 들면, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 고무, 에틸렌-부틸렌 고무, 에틸렌-옥텐 고무 등); 무기 충전제(예를 들면, 탈크, 클레이, 탄산칼슘, 마이카, 휘스커, 실리카, 탄소섬유, 유리 섬유 등); 핵제(예를 들면, 벤질리덴솔비톨, 메틸벤질리덴솔비톨, 에틸벤질리덴솔비톨 등), 산화방지제(테트라키스(메틸렌(3,5-디-t-부틸-4-히드록시)히드로실릴네이트), 트리스(2,4-디-t-부틸페놀)포스파이트 등), 촉매중화제(칼슘스테아레이트, 히드로탈사이트 등), 안료, 분산제, 내후제, 대전방지제, UV 안정제, 슬립제, 안티블로킹제, 또는 MI 상승제(예를 들면, 비스(t-부틸퍼옥시이소 프로필)벤젠) 등)와 같은 첨가제를 1종 이상 더 포함할 수 있다. In addition, the polypropylene resin composition according to an embodiment of the present invention, in addition to the above-mentioned homo polypropylene and propylene-ethylene rubber, additives for improving physical properties required according to the use of the resin composition, specifically synthetic rubber resin (for example For example, styrene-ethylene-butylene-styrene rubber, ethylene-butylene rubber, ethylene-octene rubber, etc.); Inorganic fillers (eg, talc, clay, calcium carbonate, mica, whisker, silica, carbon fiber, glass fiber, etc.); Nucleating agents (e.g., benzylidene sorbitol, methylbenzylidene sorbitol, ethyl benzylidene sorbitol, etc.), antioxidants (tetrakis (methylene (3,5-di-t-butyl-4-hydroxy) hydrosilylnate), Tris (2,4-di-t-butylphenol) phosphite, etc., catalyst neutralizers (calcium stearate, hydrotalcite, etc.), pigments, dispersants, weathering agents, antistatic agents, UV stabilizers, slip agents, anti-blocking agents , Or an additive such as an MI synergist (eg, bis (t-butylperoxyisopropyl) benzene)).
상기 첨가제의 함량은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 적절히 조절될 수 있으며, 구체적으로는 폴리프로필렌 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 5중량%로 포함될 수 있다. The content of the additive may be appropriately adjusted within a range that does not impair the object of the present invention, and specifically, may be included in an amount of 0.01 to 5% by weight based on the total weight of the polypropylene resin composition.
상기한 조성을 갖는 폴리프로필렌 수지 조성물은, 하기 화학식 1로 표시되는 전이금속 화합물을 포함하는 촉매 조성물의 존재 하에 수소를 투입하며 프로필렌 단량체를 중합시켜, 상기한 조건을 충족하는 호모 폴리프로필렌을 제조하는 단계(단계 1); 및 상기 호모 폴리프로필렌에 대해 프로필렌 단량체 및 에틸렌 단량체를 투입하여 30분 초과 60분 이하의 시간 동안 중합 반응시키는 단계(단계 2)를 포함하며, 상기 수소는 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조에 사용되는 프로필렌 단량체 총 중량에 대하여 50ppm 이상 300ppm 미만의 양으로 투입되는, 제조방법에 의해 제조될 수 있다. 이에 발명의 다른 일 구현예에 따르면 상기 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법이 제공된다:The polypropylene resin composition having the above-described composition, by introducing hydrogen in the presence of a catalyst composition comprising a transition metal compound represented by the following formula (1) to polymerize the propylene monomer, to produce a homo polypropylene meeting the above conditions (Step 1); And introducing a propylene monomer and an ethylene monomer to the homo polypropylene to perform a polymerization reaction for a time of more than 30 minutes and less than 60 minutes (step 2), wherein the hydrogen is a propylene monomer used in the preparation of the polypropylene resin composition. It can be produced by a manufacturing method, which is added in an amount of 50 ppm or more and less than 300 ppm based on the total weight. Accordingly, according to another embodiment of the present invention, a method for preparing the polypropylene resin composition is provided:
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,
A는 탄소 또는 실리콘이고,A is carbon or silicon,
M은 14족 원소이고,M is a group 14 element,
R1은 C1-20 알킬; 또는 C1-20 알킬로 치환되거나 또는 비치환된 C6-20 아릴이고,R 1 is C 1-20 alkyl; Or C 6-20 aryl which is unsubstituted or substituted with C 1-20 alkyl,
R2는 C1-20 알킬로 치환된 C6-20 아릴이고,R 2 is C 6-20 aryl substituted with C 1-20 alkyl,
R3 및 R4는 각각 독립적으로 C1-20 알킬이며,R 3 and R 4 are each independently C 1-20 alkyl,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐이다.X 1 and X 2 are each independently halogen.
본 명세서에서 특별한 제한이 없는 한 다음 용어는 하기와 같이 정의될 수 있다. In the present specification, unless otherwise specified, the following terms may be defined as follows.
할로겐(halogen)은 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 또는 요오드(I)일 수 있다.Halogen may be fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) or iodine (I).
C1-20 알킬기는 직쇄, 분지상 또는 고리형 알킬기일 수 있다. 구체적으로, C1-20 알킬기는 C1-15 직쇄 알킬기; C1-10 직쇄 알킬기; C1-5 직쇄 알킬기; C3-20 분지상 또는 고리형 알킬기; C3-15 분지상 또는 고리형 알킬기; 또는 C3-10 분지상 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 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 a C 3-10 branched or cyclic alkyl group. More specifically, the alkyl group of C1-20 is 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 -It may be a pentyl group or a cyclohexyl group.
C2-20 알케닐기는 직쇄, 분지상 또는 고리형 알케닐기일 수 있다. 구체적으로, C2-20 알케닐기는 C2-20 직쇄 알케닐기, C2-10 직쇄 알케닐기, C2-5 직쇄 알케닐기, C3-20 분지상 알케닐기, C3-15 분지상 알케닐기, C3-10 분지상 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 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 alkenyl group, and a C 3-15 branched alkenyl group. It may be a nil group, a C 3-10 branched alkenyl group, a C 5-20 cyclic alkenyl group or a C 5-10 cyclic alkenyl group. More specifically, it may be a C 2- 20 alkenyl group is ethenyl group, propenyl group, butenyl group, pentenyl group or 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 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 by alkyl. Specifically, 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.
구체적으로, 발명의 일 구현예에 따른 제조방법에 있어서, 단계 1은 상술한 바와 같이 용융온도(Tm)가 145℃ 이하이고, 분자량 분포(MWD)가 2.7 이하인 호모 폴리프로필렌을 제조하는 단계이다.Specifically, in the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, step 1 is a step of manufacturing a homo polypropylene having a melting temperature (Tm) of 145 ° C or less and a molecular weight distribution (MWD) of 2.7 or less, as described above.
상기한 물성을 구현하는 호모 폴리프로필렌은, 상기 화학식 1로 표시되는 전이금속 화합물을 포함하는 촉매 조성물의 존재 하에서의 프로필렌 단량체에 대한 예비 중합 후, 수소를 투입하며 프로필렌 단량체를 중합하는 본 중합 공정을 통해 제조될 수 있다. Homo polypropylene that implements the above properties, after pre-polymerization for a propylene monomer in the presence of a catalyst composition comprising a transition metal compound represented by the formula (1), through the polymerization process of polymerizing the propylene monomer by introducing hydrogen Can be manufactured.
상기 호모 폴리프로필렌의 제조를 위한 촉매 조성물은 상기 화학식 1의 전이금속 화합물을 포함하는데, 상기 화학식 1의 전이금속 화합물은, 폴리프로필렌의 중합에 있어서 isotacticity를 유지하기 위한 C2-Symmetric의 구조를 가지면서 양쪽 인덴의 각각의 특징을 모두 구현할 수 있는 Pseudo C2-Symmetric의 구조를 갖는다. 이에 따라 다른 두 인덴의 다양한 특징을 가지거나 선택적인 장점을 취할 수 있기 때문에, 보다 우수한 촉매 활성을 나타낼 수 있다. The catalyst composition for the production of the homo polypropylene includes the transition metal compound of Formula 1, wherein the transition metal compound of Formula 1 has a structure of C2-Symmetric for maintaining isotacticity in the polymerization of polypropylene. It has a structure of Pseudo C2-Symmetric that can implement each characteristic of both indens. Accordingly, since it has various characteristics of two different indens or can take selective advantages, it can exhibit better catalytic activity.
구체적으로, 상기 화학식 1의 전이금속 화합물은 인데닐기 포함 두 개의 리간드를 연결하는 브릿지 그룹으로서, 탄소수 1 이상의 알킬기(R3 및 R4)로 2 치환된 2가의 작용기 A를 포함함으로써, 원자 사이즈가 증가하고, 가용 각도가 늘어남에 따라 단량체의 접근이 용이하여 보다 우수한 촉매활성을 나타낼 수 있다.Specifically, the transition metal compound of Formula 1 is a bridge group that connects two ligands including an indenyl group, and includes a divalent functional group A substituted with alkyl groups (R 3 and R 4 ) having 1 or more carbon atoms, thereby having an atomic size. As it increases and the available angle increases, it is easy to access the monomers and thus can exhibit better catalytic activity.
또, 리간드인 두 개의 인데닐기 중 하나는 3번 위치(R1) 만이 치환되고, 다른 인데닐기는 2번 및 4번 위치가 각각 메틸기 및 R2로 치환됨으로써 비대칭적인 구조를 갖는다. 이에 따라, 폴리프로필렌의 분자 구조 내에 입체 규칙도(tacticity)를 조절하여 용융온도를 낮추는 효과를 나타낼 수 있다.In addition, one of the two indenyl groups, which are ligands, is substituted only at position 3 (R 1 ), and the other indenyl group has an asymmetric structure by replacing positions 2 and 4 with methyl groups and R 2 , respectively. Accordingly, it is possible to exhibit an effect of lowering the melting temperature by controlling the tacticity in the molecular structure of polypropylene.
또, 3번 위치만이 치환된 인데닐 리간드의 경우, 다른 위치가 치환된 경우와 비교하여, 제조되는 중합체가 보다 좁은 분자량 분포를 나타낼 수 있다. 상기 3번 위치의 치환기로서 C1-20 알킬; 또는 C1-20 알킬로 치환되거나 또는 비치환된 C6-20 아릴을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로는 n-프로필, n-부틸 등과 같은 C3-10 직쇄상 알킬; 이소프로필 등과 같은 C3-10 분쇄상 알킬; 페닐; 또는 t-부틸페닐 등과 같은 C3-6 분지상 알킬로 치환된 페닐일 수 있다. 이들 치환기로 치환될 경우 보다 높은 촉매 활성을 나타낼 수 있다. In addition, in the case of the indenyl ligand in which only the 3 position is substituted, compared to the case where the other position is substituted, the polymer to be produced may exhibit a narrower molecular weight distribution. C 1-20 alkyl as the substituent at position 3; Or C 6-20 aryl substituted or unsubstituted with C 1-20 alkyl, and more specifically, C 3-10 linear alkyl such as n-propyl, n-butyl, and the like; C 3-10 pulverized alkyl such as isopropyl; Phenyl; Or phenyl substituted with C 3-6 branched alkyl such as t-butylphenyl. When substituted with these substituents, higher catalytic activity can be exhibited.
또, 2번 및 4번 위치가 각각 치환된 인데닐 리간드의 경우, 2번 위치는 메틸로, 4번 위치(R2)는 C1-20 알킬로 치환된 C6-20 아릴을 포함할 수 있다. 이와 같이 각각의 위치가 치환됨으로써 충분한 전자를 공급할 수 있는 유도 효과(Inductive effect)에 의해 보다 우수한 촉매 활성을 나타낼 수 있다.In addition, in the case of an indenyl ligand in which positions 2 and 4 are respectively substituted, position 2 may include methyl, and position 4 (R 2 ) may include C 6-20 aryl substituted with C 1-20 alkyl. have. In this way, by replacing each position, excellent catalytic activity can be exhibited by an inductive effect capable of supplying sufficient electrons.
보다 구체적으로 상기 화학식 1에서 R2는 tert-부틸 페닐과 같은 C3-6 분지상 알킬기로 치환된 페닐기일 수 있다. 또 상기 페닐기에 대한 알킬기의 치환 위치는 인데닐기에 결합한 R2 위치와 para 위치에 해당하는 4번 위치일 수 있다.More specifically, R 2 in Chemical Formula 1 may be a phenyl group substituted with a C 3-6 branched alkyl group such as tert-butyl phenyl. In addition, the substitution position of the alkyl group with respect to the phenyl group may be the 4th position corresponding to the R 2 position and the para position bonded to the indenyl group.
또, 상기 화학식 1의 화합물은 중심 금속(M)으로서 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf) 등의 14족 금속을 포함할 수 있으며, 이중에서도 지르코늄(Zr)을 포함할 경우, Hf 등과 같은 다른 14족 원소를 포함할 때와 비교하여 전자를 수용할 수 있는 오비탈을 더 많이 가지고 있어 보다 높은 친화력으로 단량체와 쉽게 결합할 수 있으며, 그 결과 보다 우수한 촉매 활성 개선 효과를 나타낼 수 있다.In addition, the compound of Formula 1 may include a group 14 metal such as zirconium (Zr) or hafnium (Hf) as the center metal (M), and when it includes zirconium (Zr), other 14 such as Hf It has more orbitals capable of accepting electrons compared to when containing a group element, so it can be easily combined with a monomer with a higher affinity, and as a result, it can exhibit a better catalytic activity improvement effect.
또, 상기 화학식 1에서 X1 및 X2는 각각 독립적으로 클로로일 수 있다. In addition, in Formula 1, X 1 and X 2 may be each independently chloro.
또, 상기 화학식 1에서 A는 실리콘(Si)일 수 있으며, 또 상기 A의 치환기인 R3 및 R4는 용해도를 증대시켜 담지 효율성을 개선하는 측면에서 서로 동일하며, C1-10 알킬일 수 있고, 보다 구체적으로는 C1-4 직쇄상 알킬, 보다 더 구체적으로는 각각 메틸기일 수 있다. 이와 같이 브릿지 그룹의 A에 대한 치환기로서 서로 동일한 알킬기를 가짐으로써, 담지 촉매 조제시 용해도가 우수하여, 개선된 담지 반응성을 나타낼 수 있다.In addition, in Formula 1, A may be silicon (Si), and the substituents R 3 and R 4 of A are the same as each other in terms of improving solubility and increasing loading efficiency, and may be C 1-10 alkyl. And more specifically C 1-4 straight-chain alkyl, and more specifically, each may be a methyl group. Thus, by having the same alkyl group as each other as a substituent for A of the bridge group, when preparing a supported catalyst, solubility is excellent, and thus improved supported reactivity can be exhibited.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 대표적인 예로는 하기 구조의 화합물들을 들 수 있다:Representative examples of the compound represented by Chemical Formula 1 include compounds having the following structure:
상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2의 리간드 화합물을 14족 원소 함유 할로겐화물과 반응시킴으로써 제조될 수 있다:The compound of Formula 1 may be prepared by reacting a ligand compound of Formula 2 with a halide containing a Group 14 element:
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서 R1 내지 R4는 및 A는 앞서 정의한 바와 같다.In Formula 2, R 1 to R 4 and A are as defined above.
하기 반응식 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 전이금속 화합물의 제조에 사용되는 리간드 화합물 및 이를 이용한 상기 전이금속 화합물의 제조 공정을 나타낸 것이다. 하기 반응식 1은 본 발명을 설명하기 위한 일 예일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Reaction Scheme 1 below shows a ligand compound used in the preparation of the transition metal compound according to an embodiment of the present invention, and a process for preparing the transition metal compound using the ligand compound. Scheme 1 below is only an example for illustrating the present invention, but the present invention is not limited thereto.
*이하 반응식 1을 참조하여 설명하면, 발명의 일 구현예에 따른 상기 전이금속 화합물은, 3번 위치가 R1의 작용기로 치환된 인덴 화합물(I)을 부틸리튬(n-BuLi)과 같은 알킬리튬의 존재 하에서, 할로겐화 디메틸디클로로실란과 같은 브릿지 그룹 제공 화합물(II)과 반응시켜, 브릿지기가 결합된 인덴 화합물(III)을 제조하는 단계; 상기 브릿지기가 결합된 인덴 화합물(III)을, 부틸리튬(n-BuLi)과 같은 알킬리튬 및 CuCN의 존재 하에서, 2번 및 4번 위치가 각각 메틸 및 R2의 치환기로 치환된 인덴 화합물(IV)과 반응시켜, 상기 화학식 2의 리간드 화합물(2)을 제조하는 단계; 및 상기 리간드 화합물(2)을, ZrCl4와 같은 14족 원소를 포함하는 할로겐화물과 반응시켜 상기 화학식 1의 전이금속 화합물(1)을 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.* Hereinafter, with reference to Reaction Scheme 1, the transition metal compound according to an embodiment of the present invention is substituted with an indene compound (I) in which position 3 is substituted with a functional group of R 1 , such as butyl lithium (n-BuLi). Reacting with a bridge group providing compound (II) such as halogenated dimethyldichlorosilane in the presence of lithium to prepare an indene compound (III) having a bridge group attached thereto; The indene compound (III) in which the bridge group is bonded is an indene compound (IV) in which positions 2 and 4 are substituted with substituents of methyl and R 2 in the presence of alkyllithium such as butyllithium (n-BuLi) and CuCN, respectively. ) To react to prepare the ligand compound (2) of Formula 2; And reacting the ligand compound (2) with a halide containing a Group 14 element such as ZrCl 4 to prepare the transition metal compound (1) of Formula 1; .
[반응식 1][Scheme 1]
상기 반응식 1에서 A, M, R1 내지 R4, X1 및 X2는 앞서 정의한 바와 같으며, X는 할로겐기이다. In Reaction Scheme 1, A, M, R 1 to R 4 , X 1 and X 2 are as defined above, and X is a halogen group.
상기 각 단계에서의 반응은 공지의 반응들을 응용하여 수행될 수 있으며, 보다 상세한 합성 방법은 후술하는 제조예를 참고할 수 있다.The reaction in each step can be carried out by applying known reactions, and a more detailed synthesis method can refer to a preparation example described later.
상기한 전이금속 화합물은 Pseudo C2-Symmetric 구조로 인해 입체 규칙적인 폴리프로필렌을 생성할 수 있으며, 분자량 분포를 좁히는 특성을 나타낼 수 있다. 그 결과 폴리프로필렌 제조를 위한 촉매로 사용시 TVOC 발생량을 감소시키며, 제조되는 폴리프로필렌의 충격강도를 높일 수 있다.The above-described transition metal compound may generate stereoregular polypropylene due to a pseudo C2-Symmetric structure, and may exhibit characteristics of narrowing a molecular weight distribution. As a result, when used as a catalyst for the production of polypropylene, TVOC generation is reduced, and the impact strength of the produced polypropylene can be increased.
또, 상기 호모 폴리프로필렌의 제조를 위한 촉매 조성물은, 상기 화학식 1의 전이금속 화합물을 단일 촉매로서 포함한다. 이에 따라 종래 2종 이상의 촉매를 혼합하여 사용하는 경우에 비해 제조되는 호모 폴리프로필렌에 비해 분자량 분포가 현저히 좁아질 수 있으며, 그 결과로서 우수한 강도 특성을 나타낼 수 있다.In addition, the catalyst composition for the production of the homo polypropylene contains the transition metal compound of Formula 1 as a single catalyst. Accordingly, the molecular weight distribution may be significantly narrower than that of the homo polypropylene produced compared to the case where two or more types of catalysts are mixed and used, and as a result, excellent strength characteristics may be exhibited.
또, 상기 화학식 1의 전이금속 화합물은 단일 성분으로 사용될 수도 있고, 담체에 담지된 담지 촉매의 상태로 사용될 수도 있다. 담지 촉매로 사용될 경우, 제조되는 폴리프로필렌의 모폴로지 및 물성이 우수하며, 종래의 슬러리 중합 또는 벌크 중합, 기상 중합 공정에 적합하게 사용 가능하다.In addition, the transition metal compound of Formula 1 may be used as a single component or may be used as a supported catalyst supported on a carrier. When used as a supported catalyst, the morphology and physical properties of the polypropylene to be produced are excellent, and can be suitably used in a conventional slurry polymerization, bulk polymerization, or gas phase polymerization process.
구체적으로 상기 담체로는 표면에 반응성이 큰 하이드록시기, 실라놀기 또는 실록산기를 갖는 담체를 사용할 수 있으며, 이를 위해 하소(calcination)에 의해 표면 개질되거나, 또는 건조에 의해 표면에 수분이 제거된 것이 사용될 수 있다. 예컨대, 실리카겔을 하소하여 제조한 실리카, 고온에서 건조한 실리카, 실리카-알루미나, 및 실리카-마그네시아 등이 사용될 수 있고, 이들은 통상적으로 Na2O, K2CO3, BaSO4, 및 Mg(NO3)2 등의 산화물, 탄산염, 황산염, 및 질산염 성분을 함유할 수 있다. Specifically, as the carrier, a carrier having a hydroxy group, a silanol group, or a siloxane group having high reactivity on the surface may be used, and for this purpose, the surface is modified by calcination or moisture is removed from the surface by drying. Can be used. For example, silica prepared by calcining silica gel, silica dried at high temperature, silica-alumina, and silica-magnesia may be used, and these are usually Na 2 O, K 2 CO 3 , BaSO 4 , and Mg (NO 3 ) Oxides such as 2 , carbonates, sulfates, and nitrate components.
상기 담체에 대한 하소 또는 건조시 온도는 200 내지 600℃일 수 있으며, 250 내지 600℃일 수 있다. 상기 담체에 대한 하소 또는 건조 온도가 200℃ 이하로 낮을 경우에는 담체에 잔류하는 수분이 너무 많아서 표면의 수분과 조촉매가 반응할 우려가 있고, 또 과량으로 존재하는 하이드록실기로 인해 조촉매 담지율이 상대적으로 높아질 수 있으나, 이로 인해 많은 양의 조촉매가 요구되게 된다. 또 건조 또는 하소 온도가 600℃를 초과하여 지나치게 높을 경우에는 담체 표면의 기공들이 합쳐지면서 표면적이 감소하고, 표면에 하이드록시기 또는 실라놀기가 많이 없어지고, 실록산기만 남게 되어 조촉매와의 반응자리가 감소할 우려가 있다.When calcining or drying the carrier, the temperature may be 200 to 600 ° C, and may be 250 to 600 ° C. When the calcination or drying temperature for the carrier is lower than 200 ° C, there is a possibility that the moisture remaining on the carrier is too large to react with the surface moisture and the co-catalyst, and the co-catalyst is retained due to the hydroxyl groups present in excess. Although the percentage can be relatively high, this requires a large amount of co-catalyst. In addition, when the drying or calcination temperature exceeds 600 ° C., the surface area decreases as the pores on the surface of the carrier are combined, the surface of the carrier decreases, and there are many hydroxy groups or silanol groups on the surface, leaving only siloxane groups. May decrease.
일 례로 담체 표면의 하이드록시기 양은 0.1 내지 10mmol/g 또는 0.5 내지 5 mmol/g일 수 있다. 상기 담체 표면에 있는 하이드록시기의 양은 담체의 제조방법 및 조건 또는 건조 조건, 예컨대 온도, 시간, 진공 또는 스프레이 건조 등에 의해 조절할 수 있다. 상기 하이드록시기의 양이 지나치게 낮으면 조촉매와의 반응자리가 적고, 지나치게 많으면 담체 입자 표면에 존재하는 하이드록시기 이외에 수분에서 기인한 것일 가능성이 있다. In one example, the amount of hydroxy groups on the surface of the carrier may be 0.1 to 10 mmol / g or 0.5 to 5 mmol / g. The amount of hydroxy groups on the surface of the carrier can be controlled by the method and conditions of the carrier or drying conditions, such as temperature, time, vacuum or spray drying. If the amount of the hydroxy group is too low, there are few reaction sites with the co-catalyst, and if it is too large, it may be due to moisture other than the hydroxy group present on the surface of the carrier particle.
상기한 담체들 중에서도 실리카, 특히 실리카겔을 하소하여 제조한 실리카의 경우, 실리카 담체와 상기 화학식 1의 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.Among the above-mentioned carriers, in the case of silica prepared by calcining silica, especially silica gel, since the functional group of the silica carrier and the compound of Chemical Formula 1 is chemically supported, the catalyst liberated from the carrier surface in the propylene polymerization process is almost As a result, when producing polypropylene by slurry or gas phase polymerization, fouling between the walls of the reactor or polymer particles can be minimized.
또한, 담체에 담지될 경우, 상기 화학식 1의 화합물은 담체 중량당, 예컨대, 실리카 1g을 기준으로 5 μmol 이상, 또는 7 μmol 이상이고, 100 μmol 이하, 또는 80 μmol 이하의 함량 범위로 담지될 수 있다. 상기 함량 범위로 담지될 때, 적절한 담지 촉매 활성을 나타내어 촉매의 활성 유지 및 경제성 측면에서 유리할 수 있다.In addition, when supported on a carrier, the compound of Formula 1 may be supported in a content range of 5 μmol or more, or 7 μmol or more, 100 μmol or less, or 80 μmol or less based on 1 g of silica, for example, by weight of the carrier. have. When supported in the above content range, it shows an appropriate supported catalytic activity, which can be advantageous in terms of maintaining the activity and economical efficiency of the catalyst.
또, 상기 촉매 조성물은 상기 화학식 1의 화합물 및 담체 이외에, 높은 활성과 공정 안정성을 향상시키는 측면에서 조촉매를 추가로 포함할 수 있다. 상기 조촉매는 하기 화학식 3, 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the catalyst composition may further include a cocatalyst in addition to the compound of Formula 1 and a carrier, in terms of improving high activity and process stability. The cocatalyst may include one or more of the compounds represented by the following Chemical Formula 3, Chemical Formula 4 or Chemical Formula 5.
[화학식 3][Formula 3]
-[Al(R11)-O]m--[Al (R 11 ) -O] m-
상기 화학식 3에서,In Chemical Formula 3,
R11은 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 할로겐; C1-20의 탄화수소; 또는 할로겐으로 치환된 C1-20의 탄화수소이고;R 11 may be the same or different from each other, and each independently halogen; C 1-20 hydrocarbons; Or a C 1-20 hydrocarbon substituted with halogen;
m은 2 이상의 정수이며;m is an integer of 2 or more;
[화학식 4][Formula 4]
J(R12)3 J (R 12 ) 3
상기 화학식 4에서,In Chemical Formula 4,
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 hydrocarbons; Or a C 1-20 hydrocarbon substituted with halogen;
J는 알루미늄 또는 보론이며;J is aluminum or boron;
[화학식 5][Formula 5]
[E-H]+[ZQ4]- 또는 [E]+[ZQ4]- [EH] + [ZQ 4] - or [E] + [ZQ 4] -
상기 화학식 5에서,In Chemical Formula 5,
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;
Q는 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.Q may be the same or different from each other, and each independently one or more hydrogen atoms are substituted or unsubstituted with halogen, C 1-20 hydrocarbon, alkoxy or phenoxy, C 6-20 aryl group or C 1-20 It is an alkyl group.
상기 화학식 3으로 표시되는 화합물의 예로는 메틸알루미녹산, 에틸알루미녹산, 이소부틸알루미녹산, 또는 부틸알루미녹산 등의 알루미녹산계 화합물을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.Examples of the compound represented by Chemical Formula 3 include aluminoxane-based compounds such as methylaluminoxane, ethylaluminoxane, isobutylaluminoxane, or butylaluminoxane, and any one or a mixture of two or more thereof can be used. .
상기 화학식 4로 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 등이 포함되며, 보다 구체적으로는 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 및 트리이소부틸알루미늄 중에서 선택되는 것일 수 있다. Examples of the compound represented by Chemical Formula 4 include trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisobutyl aluminum, tripropyl aluminum, tributyl aluminum, dimethylchloro aluminum, triisopropyl aluminum, tri-s-butyl aluminum, and tricyclopentyl aluminum. , Tripentyl aluminum, triisopentyl aluminum, trihexyl aluminum, trioctyl aluminum, ethyl dimethyl aluminum, methyl diethyl aluminum, triphenyl aluminum, tri-p-tolyl aluminum, dimethyl aluminum methoxide, dimethyl aluminum ethoxide, trimethyl Boron, triethylboron, triisobutylboron, tripropylboron, tributylboron, and the like, and more specifically, may be one selected from trimethylaluminum, triethylaluminum, and triisobutylaluminum.
또, 상기 화학식 5로 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, 또는 트리페닐카보니움테트라펜타플로로페닐보론 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.In addition, examples of the compound represented by Chemical Formula 5 include triethylammoniumtetraphenylboron, tributylammoniumtetraphenylboron, trimethylammoniumtetraphenylboron, tripropylammoniumtetraphenylboron, and trimethylammoniumtetra (p- Tolyl) boron, trimethylammoniumtetra (o, p-dimethylphenyl) boron, tributylammoniumtetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, trimethylammoniumtetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, tributylammonium Umtetrapentafluorophenylboron, N, N-diethylanilinium tetraphenylboron, N, N-diethylanilinium tetrapentafluorophenylboron, diethylammonium tetrapentafluorophenylboron, triphenyl Phosphoniumtetraphenylboron, trimethylphosphoniumtetraphenylboron, triethylammoniumtetraphenylaluminum, tributylammoniumtetraphenylaluminum, trimethylammoniumtetraphenylaluminum, tripropylammoniumtetraphenylaluminum, trimethylammoniumtetra (p -Tolyl) aluminum, tripropylammoniumtetra (p-tolyl) aluminum, triethylammoniumtetra (o, p-dimethylphenyl) aluminum, tributylammoniumtetra (p-trifluoromethylphenyl) aluminum, trimethylammonium Tetra (p-trifluoromethylphenyl) aluminum, tributylammoniumtetrapentafluorophenylaluminum, N, N-diethylaniliniumtetraphenylaluminum, N, N-diethylanilinium tetrapentafluorophenylaluminum , Diethylammoniumtetrapentatetraphenylaluminum, triphenylphosphoniumtetraphenylaluminum, trimethylphosphoniumtetraphenylaluminum, tripropylammoniumtetra (p-tolyl) boron, triethylammoniumtetra (o, p-dimethylphenyl ) Boron, tributylammoniumtetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, triphenylcarboniumtetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, or triphenylcarboniumtetrapentafluorophenylboron. And any one or a mixture of two or more of them can be used.
상기한 조촉매 중에서도 상기 화학식 1의 화합물과의 사용시 보다 우수한 촉매 활성을 나타낼 수 있는 점을 고려할 때, 상기 조촉매로는 상기 화학식 3의 화합물, 보다 구체적으로는 메틸알루미녹산 등의 알킬 알루미녹산일 수 있다. 상기 알킬알루미녹산계 조촉매는 담체 표면에 존재하는 히드록실기의 스캐빈저(scavenger)로 작용하여 활성을 향상시키고, 촉매 전구체의 할로겐기를 메틸기로 전환시켜 폴리프로필렌 사슬의 성장을 촉진시킨다.Considering that among the above-described cocatalysts, it is possible to exhibit better catalytic activity when used with the compound of Formula 1, the cocatalyst is a compound of Formula 3, more specifically, alkyl aluminoxane such as methylaluminoxane. Can be. The alkylaluminoxane-based cocatalyst acts as a scavenger of hydroxyl groups present on the surface of the carrier to improve activity, and converts the halogen group of the catalyst precursor to a methyl group to promote the growth of the polypropylene chain.
상기 조촉매는 담체 중량당, 예컨대, 실리카 1g을 기준으로 8mmol 이상, 또는 10mmol 이상이고, 25 mmol 이하, 또는 20 mmol 이하의 함량으로 담지될 수 있다. 상기한 함량 범위로 포함시 조촉매 사용에 따른 촉매 활성 개선 효과와 함께 미분 발생 저감 효과를 충분히 얻을 수 있다. The co-catalyst is, for example, 8 mmol or more, or 10 mmol or more, based on 1 g of silica, and may be supported in an amount of 25 mmol or less, or 20 mmol or less. When included in the above-mentioned content range, it is possible to sufficiently obtain the effect of reducing the generation of fine powder together with the effect of improving the catalyst activity according to the use of the cocatalyst.
또, 상기 담지 촉매 형태의 촉매 조성물은 대전 방지제를 더 포함할 수 있다. 이러한 대전 방지제로는, 예를 들어, 하기 화학식 6의 에톡시화된 알킬아민을 사용할 수 있으며, 이외에도 대전방지제로서 자명하게 알려진 임의의 성분을 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 대전 방지제를 사용함에 따라, 호모 폴리프로필렌 중합/제조시 정전기 발생이 억제되어, 상술한 제반 물성을 포함한 보다 우수한 물성의 호모 폴리프로필렌이 제조될 수 있다. In addition, the catalyst composition in the form of a supported catalyst may further include an antistatic agent. As such an antistatic agent, for example, an ethoxylated alkylamine represented by the following Chemical Formula 6 may be used, and in addition, any component known as an antistatic agent may be used without limitation. By using such an antistatic agent, generation of static electricity is suppressed during polymerization / production of homo polypropylene, so that homo polypropylene with superior physical properties including the above-described physical properties can be manufactured.
[화학식 6][Formula 6]
R7N-(CH2CH2OH)2 R 7 N- (CH 2 CH 2 OH) 2
상기 화학식 6에서 R7은 C8-30의 알킬일 수 있으며, R7이 상기한 범위의 탄소수를 갖는 알킬기를 포함할 때, 불쾌한 냄새 유발 없이 우수한 대전 방지 작용을 통한 미분 감소 효과를 나타낼 수 있다. In Chemical Formula 6, R 7 may be C 8-30 alkyl, and when R 7 includes an alkyl group having a carbon number in the above range, it may exhibit a fine powder reducing effect through excellent antistatic action without causing unpleasant odor. .
보다 구체적으로 상기 에톡시화된 알킬아민은 상기 화학식 6에서 R7은 C8-22의 직쇄상 알킬이거나, 혹은 C12-18의 직쇄상 알킬, 혹은 C13-15의 직쇄상 알킬인 화합물일 수 있으며, 이들 화합물 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 또 상업적으로 입수 가능한 Atmer 163™(CRODA사제) 등이 사용될 수도 있다. More specifically, the ethoxylated alkylamine may be a compound in which R 7 in C 6 is C 8-22 straight alkyl, or C 12-18 straight alkyl, or C 13-15 straight alkyl. And one or a mixture of two or more of these compounds can be used. In addition, commercially available Atmer 163 ™ (manufactured by CRODA) may be used.
또, 대전방지제가 더 포함될 경우, 상기 담체 100g을 기준으로 1 내지 10g, 보다 구체적으로 1 내지 5g으로 포함될 수 있다.In addition, when an antistatic agent is further included, it may be included in 1 to 10 g, more specifically 1 to 5 g, based on 100 g of the carrier.
상기 촉매 조성물이 상기한 담체, 조촉매 및 대전방지제를 모두 포함하는 경우, 상기 촉매 조성물은 담체에 조촉매 화합물을 담지시키는 단계, 및 상기 담체에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 담지시키는 단계; 및 상기 조촉매와 화학식 1의 전이금속 화합물이 담지된 담체에 대해 대전방지제를 슬러리 상태로 주입 후 열처리하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다. 이와 같은 담지/처리 순서에 따라 결정된 구조의 담지 촉매는 폴리프로필렌의 제조 공정에서 높은 촉매 활성과 함께 우수한 공정 안정성을 구현할 수 있다. When the catalyst composition includes all of the above-described carrier, cocatalyst, and antistatic agent, the catalyst composition is supported on the carrier by supporting a cocatalyst compound, and supporting the compound represented by Formula 1 on the carrier; And it may be prepared by a manufacturing method comprising the step of injecting an antistatic agent in a slurry state and heat-treating the carrier in which the cocatalyst and the transition metal compound of Formula 1 are supported. The supported catalyst having a structure determined according to the supporting / processing order can realize excellent process stability together with high catalytic activity in the production process of polypropylene.
상기 촉매 조성물은, 중합 방법에 따라 용매에 슬러리(slurry) 상태로 사용되거나, 희석한 상태로 사용될 수도 있고, 또는 오일 및 그리스의 혼합물에 혼합한 머드 촉매의 형태로 사용될 수 있다.The catalyst composition, depending on the polymerization method, may be used as a slurry in a solvent, or may be used in a diluted state, or may be used in the form of a mud catalyst mixed with a mixture of oil and grease.
용매에 슬러리 상태로 사용되거나 희석한 상태로 사용되는 경우, 상기 용매로는 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, 또는 디클로로메탄, 클로로벤젠과 같은 염소원자로 치환된 탄화수소 용매 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 이 경우 상기 촉매 조성물은 상기한 용매를 더 포함할 수 있으며, 또 사용 전 상기 용매에 대해 소량의 알킬알루미늄 처리함으로써 촉매 독으로 작용할 수 있는 소량의 물 또는 공기 등을 제거할 수도 있다.When used in a slurry or in a diluted state in a solvent, the solvent is an aliphatic hydrocarbon solvent having 5 to 12 carbon atoms suitable for the polymerization process of propylene monomers, such as pentane, hexane, heptane, nonane, decane, and these And isomers of aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and benzene, or hydrocarbon solvents substituted with chlorine atoms such as dichloromethane and chlorobenzene, and any one or a mixture of two or more thereof may be used. In this case, the catalyst composition may further include the above-described solvent, and a small amount of water or air, which may act as a catalyst poison, may be removed by treating a small amount of alkyl aluminum with respect to the solvent before use.
또, 연속 벌크 중합과 같은 중합 방법이 사용되는 경우, 상기 촉매 조성물은 오일 및 그리스의 혼합물에 혼합한 머드 촉매의 형태로 사용될 수 있다. 이 경우, 용매에 용해 또는 희석한 상태로 사용하는 경우와 비교하여, 제조되는 호모 폴리프로필렌에 함유되는 휘발성 유기 화합물의 양을 더욱 감소시킬 수 있고, 그 결과로서 휘발성 유기 화합물에 기인하는 냄새 또한 감소시킬 수 있다.In addition, when a polymerization method such as continuous bulk polymerization is used, the catalyst composition may be used in the form of a mud catalyst mixed with a mixture of oil and grease. In this case, the amount of the volatile organic compound contained in the homo polypropylene to be produced can be further reduced compared to the case where it is dissolved or diluted in a solvent, and as a result, the odor resulting from the volatile organic compound is also reduced. I can do it.
상기와 같은 구성을 갖는 촉매 조성물은 상기 화학식 1의 전이금속 화합물을 포함함으로써, 호모 폴리프로필렌의 제조시 총 휘발성 유기 화합물(TVOC) 발생량을 감소시키며, 충격강도를 높일 수 있다. The catalyst composition having the above-described configuration includes the transition metal compound of Chemical Formula 1, thereby reducing the total amount of volatile organic compounds (TVOC) generated during the production of homo polypropylene and increasing the impact strength.
한편, 호모 폴리프로필렌의 제조를 위한 중합 공정은, 상기 촉매 조성물의 존재 하에 수소를 투입하며 프로필렌 단량체를 중합시킴으로써 수행될 수 있으며, 이때 수소는 수지 조성물 제조에 사용되는 프로필렌 총 중량에 대하여 50 ppm 이상 300 ppm 미만의 양으로 투입된다.On the other hand, the polymerization process for the production of homo polypropylene can be carried out by injecting hydrogen in the presence of the catalyst composition and polymerizing the propylene monomer, wherein hydrogen is 50 ppm or more relative to the total weight of propylene used in the preparation of the resin composition. It is injected in an amount of less than 300 ppm.
보다 구체적으로 상기 중합반응은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 촉매 조성물과 프로필렌 단량체를 먼저 접촉 시켜 예비 중합 후, 수소 기체와 함께 프로필렌 단량체를 투입하여 본 중합시키는 공정을 통해 수행될 수 있으며, 이때 예비 중합과 본 중합 공정은 연속 공정으로서 수행된다. More specifically, the polymerization reaction may be carried out through a process of prepolymerization by first contacting a propylene monomer with a catalyst composition comprising the compound represented by Chemical Formula 1, and then introducing a propylene monomer together with hydrogen gas. At this time, the pre-polymerization and the main polymerization process are performed as a continuous process.
상기 예비 중합은 호모 폴리프로필렌 제조를 위한 전체 중합 공정 시간에 대해 10% 이하, 구체적으로는 5 내지 10%에 해당하는 시간 동안 수행될 수 있다. 이와 같은 범위로 수행시, 보다 우수한 중합 효율로 호모 폴리프로필렌의 제조가 가능하다.The pre-polymerization may be performed for 10% or less, specifically 5 to 10% of the total polymerization process time for the production of homo polypropylene. When carried out in such a range, it is possible to produce homo polypropylene with better polymerization efficiency.
또 상기 본 중합 공정시 수소 기체는, 호모 폴리프로필렌 제조를 위한 프로필렌 단량체 총 중량, 즉 예비 중합시 투입된 프로필렌 단량체를 포함하는 계 전체의 프로필렌 단량체 총 중량에 대하여 50ppm 이상 300ppm 미만의 함량으로 투입될 수 있다. 상기한 범위 내로 수소 기체를 투입함으로써, 충분한 촉매 활성을 나타내면서도 제조되는 호모 폴리프로필렌 조성물의 분자량 분포 및 유동성을 원하는 범위 내로 조절할 수 있으며, 이에 따라 용도에 따라 적절한 물성을 갖는 호모 프로필렌 중합체를 제조할 수 있다. 만약 수소 투입량이 50ppm 미만이거나, 300ppm 이상일 경우 상기한 호모 폴리프로필렌 및 수지 조성물의 물성 구현이 어려우며, 특히 수소 투입량이 300ppm 이상일 경우, 수지 조성물의 용융지수가 크게 증가하여 사출 성형성을 저하시킬 수 있다. 보다 구체적으로 상기 수소 기체는 70 ppm 이상, 또는 100ppm 이상이고, 250ppm 이하, 또는 200ppm 이하의 함량으로 투입될 수 있다. In addition, the hydrogen gas in the present polymerization process, the total weight of propylene monomers for the production of homo polypropylene, that is, the total amount of propylene monomers in the system including the propylene monomers injected during pre-polymerization can be added in an amount of 50ppm or more and less than 300ppm have. By introducing hydrogen gas into the above-described range, the molecular weight distribution and fluidity of the homo polypropylene composition produced while exhibiting sufficient catalytic activity can be adjusted within a desired range, thereby producing a homo propylene polymer having appropriate physical properties according to the application. Can be. If the hydrogen input amount is less than 50ppm or 300ppm or more, it is difficult to realize the properties of the above-mentioned homo polypropylene and resin composition, and in particular, when the hydrogen input amount is 300ppm or more, the melt index of the resin composition is greatly increased to decrease injection moldability. . More specifically, the hydrogen gas is 70 ppm or more, or 100 ppm or more, and may be introduced in a content of 250 ppm or less, or 200 ppm or less.
상기 예비 중합 및 본 중합을 포함하는 중합 공정은, 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 공정이 채용될 수 있다. 특히, 균일한 분자량 분포를 얻고, 제품의 상업적 생산하는 측면에서는 연속식 벌크-슬러리 중합 공정이 바람직할 수 있다. The polymerization process including the preliminary polymerization and the main polymerization may be performed by 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 can be employed. In particular, a continuous bulk-slurry polymerization process may be preferable in terms of obtaining a uniform molecular weight distribution and commercial production of the product.
또 상기 예비 중합 및 본 중합을 포함하는 중합 공정은, 40℃ 이상, 또는 60℃ 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 process including the preliminary polymerization and the main polymerization is 40 ° C or higher, or 60 ° C or higher, and may be performed at a temperature of 110 ° C or lower or 100 ° C or lower, and further control pressure conditions, 1 kgf / cm 2 or more, or 30 kgf / cm 2 or more, and 100 kgf / cm 2 It may be performed under a pressure of 50 kgf / cm 2 or less.
또, 상기 중합 반응시 트리에틸알루미늄과 같은 트리알킬알루미늄이 선택적으로 더 투입될 수 있다. Further, during the polymerization reaction, trialkyl aluminum such as triethyl aluminum may be selectively further added.
중합 반응기내에 수분이나 불순물이 존재하면 촉매의 일부가 분해(decomposition)되게 되는데, 상기한 트리알킬알루미늄은 반응기 내에 존재하는 수분이나 불순물 또는 단량체에 포함된 수분을 사전에 잡아내는 scavenger 역할을 하기 때문에, 제조에 사용되는 촉매의 활성을 극대화할 수 있으며, 그 결과로서 우수한 물성, 특히 좁은 분자량 분포를 갖는 호모 폴리프로필렌을 보다 효율 좋게 제조할 수 있다. 구체적으로 상기 트리알킬알루미늄에 있어서, 알킬은 앞서 정의한 바와 같으며, 구체적으로는 C1-20의 알킬이고, 보다 구체적으로 메틸, 에틸, 이소부틸 등과 같은 C1-6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬일 수 있다.When moisture or impurities are present in the polymerization reactor, a part of the catalyst is decomposed. Since the above-described trialkyl aluminum serves as a scavenger that pre-captures moisture or impurities contained in the reactor or moisture contained in monomers, The activity of the catalyst used for production can be maximized, and as a result, homo polypropylene having excellent physical properties, particularly a narrow molecular weight distribution, can be more efficiently produced. Specifically, in the trialkyl aluminum, alkyl is as defined above, specifically C 1-20 alkyl, and more specifically C 1-6 linear or branched alkyl alkyl such as methyl, ethyl, isobutyl, and the like. Can be.
또, 상기 트리알킬알루미늄(1M 기준)은 상기 프로필렌 단량체 총 중량에 대해 300 ppm 이상, 또는 400ppm 이상이고, 600ppm 이하, 또는 450ppm 이하의 함량으로 투입될 수 있으며, 이러한 함량 범위의 트리알킬알루미늄의 존재 하에 중합 반응시, 원하는 물성의 호모 폴리프로필렌 제조가 보다 용이할 수 있다.In addition, the trialkyl aluminum (based on 1M) may be added in an amount of 300 ppm or more, or 400 ppm or more, 600 ppm or less, or 450 ppm or less based on the total weight of the propylene monomer, and the presence of trialkyl aluminum in this content range Under the polymerization reaction, homo polypropylene production of desired physical properties may be easier.
상기한 제조방법에 의해 제조된 발명의 일 구현예에 따른 호모 폴리프로필렌은, 상술한 바와 같은 최적 조합 물성을 가짐으로써 수지 조성물의 충격 강도를 개선시킬 수 있다.Homo polypropylene according to an embodiment of the invention prepared by the above-described manufacturing method, by having the optimum combination properties as described above can improve the impact strength of the resin composition.
다음으로, 발명의 일 구현예에 따른 제조방법은 상기 단계에서 제조한 호모 폴리프로필렌에 대해 프로필렌 및 에틸렌을 연속 투입하여 중합 반응시켜 수지 조성물내 프로필렌-에틸렌 고무를 제조하는 단계를 포함한다.Next, the manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing propylene-ethylene rubber in the resin composition by continuously polymerizing and reacting propylene and ethylene with respect to the homo polypropylene prepared in the above step.
상기 프로필렌과 에틸렌은 제조되는 프로필렌-에틸렌 고무 내 각각의 함량을 고려하여 적절한 혼합비로 투입될 수 있으며, 보다 구체적으로는 1:1 내지 1:1.2의 중량비로 투입될 수 있다.The propylene and ethylene may be added at an appropriate mixing ratio in consideration of each content in the propylene-ethylene rubber to be prepared, and more specifically, may be added at a weight ratio of 1: 1 to 1: 1.2.
또, 상기 프로필렌과 에틸렌의 반응은 기상 중합 방식으로 수행될 수 있으며, 50 ℃ 이상, 또는 70 ℃ 이상이고 60℃ 이하의 온도 및 5bar 이상, 또는 10 bar 이상이고 25 bar 이하, 또는 20bar 이하의 압력 하에서 수행될 수 있다.In addition, the reaction of the propylene and ethylene may be carried out in a gas phase polymerization method, 50 ℃ or more, or more than 70 ℃ and 60 ℃ or less temperature and 5 bar or more, or 10 bar or more and 25 bar or less, or 20 bar or less pressure It can be carried out under.
또, 상기 프로필렌과 에틸렌의 반응 시간은, 수지 조성물내 생성되는 프로필렌-에틸렌 고무의 함량에 영향을 미친다. 이에 따라 상기 반응시간은 구체적으로는 30분 초과 60분 이하일 수 있다. 상기한 범위 내로 수행 시 수지 조성물 총 중량에 대해 12 내지 20중량%의 함량으로 프로필렌-에틸렌 고무가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로는 40분 내지 60분 동안 수행될 수 있다. In addition, the reaction time between propylene and ethylene affects the content of propylene-ethylene rubber produced in the resin composition. Accordingly, the reaction time may be specifically 30 minutes or more and 60 minutes or less. When performed within the above range, propylene-ethylene rubber may be formed in an amount of 12 to 20% by weight based on the total weight of the resin composition. More specifically, it may be performed for 40 minutes to 60 minutes.
상기한 제조방법에 따라 제조되는 발명의 일 구현예에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물은, 종래 임펙트 수지 조성물과 비교하여 낮은 용융지수를 나타내는데, ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16kg 하중으로 측정한 용융지수가 10g/10min 이하의 낮은 용융지수를 가지며, 그 결과 우수한 가공성과 함께 보다 개선된 충격 강도 특성을 나타낼 수 있다. The polypropylene resin composition according to one embodiment of the invention manufactured according to the above-described manufacturing method shows a low melt index compared to a conventional impact resin composition, and the melt index measured by a load of 2.16 kg at 230 ° C. according to ASTM D1238. It has a low melt index of 10 g / 10 min or less, and as a result, it can exhibit more improved impact strength characteristics along with excellent workability.
구체적으로 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 9 g/10min 이하, 또는 8.5 g/mol 이하이고, 5 g/10min 이상, 또는 8 g/10min 이상의 용융지수를 가질 수 있다.Specifically, the polypropylene resin composition is 9 g / 10min or less, or 8.5 g / mol or less, and may have a melt index of 5 g / 10min or more, or 8 g / 10min or more.
또, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 ASTM D256법에 따라 측정한 Izod 충격강도가 23℃ 상온 조건에서 5 내지 10 kg.f.cm/cm, 또는 8 내지 10 kg.f.cm/cm 이고, -20℃ 저온 조건에서 2 내지 5 kg.f.cm/cm, 3.5 내지 5 kg.f.cm/cm이다.In addition, the polypropylene resin composition is Izod impact strength measured in accordance with ASTM D256 method is 5 to 10 kg.f.cm/cm, or 8 to 10 kg.f.cm/cm at a normal temperature of 23 ° C, -20 It is 2 to 5 kg.f.cm/cm and 3.5 to 5 kg.f.cm/cm at a low temperature condition of ℃.
또, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 그 제조시 TVOC 발생량이 감소될 수 있으며, 특히 지글러 나타 촉매를 이용하여 제조한 호모 폴리프로필렌을 포함하는 임펙트 수지 조성물과 비교하여, TVOC 발생량이 크게 감소될 수 있다. 구체적으로 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 VDA277에 따라 측정한 TVOC 함량이 60ppm 이하, 보다 구체적으로는 52ppm 이하 혹은 50ppm 이하이다.In addition, the amount of TVOC generated during the production of the polypropylene resin composition may be reduced, and in particular, the amount of generation of TVOC may be greatly reduced as compared with the impact resin composition containing homo polypropylene produced using a Ziegler-Natta catalyst. Specifically, the polypropylene resin composition has a TVOC content of 60 ppm or less, more specifically 52 ppm or less or 50 ppm or less, measured according to VDA277.
이에 따라 발명의 또 다른 구현예에 따르면 상기 폴리프로필렌 수지 조성물을 이용하여 제조한 성형품이 제공된다. Accordingly, according to another embodiment of the present invention, a molded article manufactured using the polypropylene resin composition is provided.
상기 성형품은 상술한 일 구현예의 수지 조성물을 이용하는 것을 제외하고는, 본 발명의 기술분야에서 알려진 통상의 방법에 따라 제조될 수 있으며, 압출 공정과 사출 공정을 통하여 제조된 사출 성형품일 수 있다. 보다 구체적으로는 범퍼, 사이드실 몰딩류와 같은 자동차용 외장재 부품일 수 있다. The molded article may be manufactured according to a conventional method known in the art of the present invention, except for using the resin composition of one embodiment described above, and may be an injection molded article manufactured through an extrusion process and an injection process. More specifically, it may be an automotive exterior material component such as a bumper or side seal molding.
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 help understanding of the present invention. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.
<담지 촉매의 제조><Preparation of supported catalyst>
제조예 1-1Preparation Example 1-1
단계 1: Step 1: 디메틸실란디일(3-페닐-1H-인덴-1-일)Dimethylsilanediyl (3-phenyl-1H-inden-1-yl) (2-(2- 메틸methyl -4-(4--4- (4- terttert -- 부틸페닐Butylphenyl )-1H-인덴)의 제조) -1H- inden)
3-페닐-1H-인덴(3-phenyl-1H-indene) 1당량(1eq)을 톨루엔/THF의 혼합 용액 (10/1 부피비, 0.5M)에 녹인 후, -25℃에서 n-BuLi(1.05eq)를 천천히 적가한 뒤, 상온에서 3 시간 동안 교반하였다. 결과의 반응물에 디클로로디메틸실란(Dichloro dimethyl Silane)(1.05 eq)을 -10℃에서 투입한 뒤, 상온에서 밤새(overnight) 교반하여 mono-Si 용액을 제조하였다. After dissolving 3-phenyl-1H-indene equivalent (1eq) in a mixed solution of toluene / THF (10/1 volume ratio, 0.5M), n-BuLi (1.05) at -25 ° C eq) was slowly added dropwise, followed by stirring at room temperature for 3 hours. Dichloro dimethyl silane (1.05 eq) was added to the resulting reactant at -10 ° C, followed by stirring overnight at room temperature to prepare a mono-Si solution.
다른 반응기에 2-메틸-4-(4-tert-부틸페닐)인덴(2-Me-4-(4-tBuPh)Indene) (1 eq)을 톨루엔/THF의 혼합용액(5/1 부피비, 0.7M)에 녹인 후, -25℃에서 n-BuLi (1.05 eq)를 천천히 적가한 뒤, 상온에서 3 시간 동안 교반하였다. 결과의 반응물에 CuCN (2 mol%)를 투입하고 30 분동안 교반한 후, 여기에 상기 mono-Si 용액을 투입하였다. 이후 상온에서 밤새 교반하고 물을 이용하여 work-up 한 뒤 건조하여 리간드를 얻었다. To another reactor, 2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) indene (2-Me-4- (4-tBuPh) Indene) (1 eq) was mixed with a toluene / THF solution (5/1 volume ratio, 0.7 After dissolving in M), n-BuLi (1.05 eq) was slowly added dropwise at -25 ° C, followed by stirring at room temperature for 3 hours. CuCN (2 mol%) was added to the resulting reaction mixture, and after stirring for 30 minutes, the mono-Si solution was added thereto. Thereafter, the mixture was stirred overnight at room temperature, worked-up with water, and dried to obtain a ligand.
단계 2: Step 2: 디메틸실란디일(3-페닐-1H-인덴-1-일)Dimethylsilanediyl (3-phenyl-1H-inden-1-yl) (2-(2- 메틸methyl -4-(4--4- (4- terttert -- 부틸페닐Butylphenyl )-1H-인덴-1-일)지르코늄 디클로라이드의 제조) -1H-Inden-1-yl) Preparation of zirconium dichloride
상기에서 제조한 리간드를 톨루엔/디에틸에테르(diethyl ether)의 혼합용액 (2/1 부피비, 0.53M)에 녹여 -25℃에서 n-BuLi(2.05eq)를 투입한 뒤 상온에서 5 시간동안 교반하였다. 결과의 반응물에 대해, 별도의 플라스크에 ZrCl4 (1 eq)를 톨루엔(0.17 M)에 혼합하여 제조한 슬러리를 -25℃에서 투입한 후 상온에서 밤새 교반하였다. The ligand prepared above was dissolved in a mixed solution of toluene / diethyl ether (2/1 volume ratio, 0.53M) and n-BuLi (2.05eq) was added at -25 ° C and then stirred at room temperature for 5 hours. Did. For the resulting reaction, a slurry prepared by mixing ZrCl 4 (1 eq) in toluene (0.17 M) in a separate flask was added at −25 ° C., followed by stirring overnight at room temperature.
반응이 완료되면, 용매를 진공 건조하고 디클로로메탄(DCM)을 재투입하고, 필터를 통해 LiCl를 제거한 후, 여액을 진공 건조하고, DCM/헥산을 첨가하여 상온에서 재결정 시켰다. 이후 생성된 고체를 여과하여 진공 건조하여 고체상의 상기 표제의 전이금속 화합물을 수득하였다.When the reaction was completed, the solvent was vacuum dried, dichloromethane (DCM) was re-injected, LiCl was removed through a filter, the filtrate was dried in vacuo, and DCM / hexane was added to recrystallize at room temperature. The resulting solid was then filtered and dried in vacuo to give the titled transition metal compound in the solid phase.
Pseudo-rac : 7.72 (dd, 2H), 7.56 (d, 2H), 7.5-6.7 (m, 12H), 6.61 (s, 1H), 6.07 (s, 1H), 2.15 (s, 3H), 1.46 (s, 3H), 1.3 (s, 9H), 1.07 (s, 3H) ppmPseudo-rac: 7.72 (dd, 2H), 7.56 (d, 2H), 7.5-6.7 (m, 12H), 6.61 (s, 1H), 6.07 (s, 1H), 2.15 (s, 3H), 1.46 ( s, 3H), 1.3 (s, 9H), 1.07 (s, 3H) ppm
단계 3: 담지 촉매의 제조Step 3: Preparation of supported catalyst
실리카겔(SYLOPOL 952X™, calcinated under 250℃, 100g)을 Ar 하에 2L 반응기에 넣고, 10 중량%의 메틸알루미녹산(MAO) 톨루엔 용액 766 mL (Silica 1g당 10 mmol에 해당)를 상온에서 천천히 주입하여 90℃에서 15시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후, 상온으로 식히고 15분 동안 방치하여 cannula를 이용하여 용매를 decant하였다. 톨루엔 400 mL을 넣고 1분 동안 교반하고 15분 동안 방치하여 cannula를 이용해 용매를 decant하였다. 상기에서 제조한 전이금속 화합물 700 μmol을 톨루엔 400 mL에 녹인 후, 반응기에 cannula를 이용해 transfer하였다. 50℃에서 5시간 동안 교반한 후, 상온으로 식히고 15분 동안 방치하여 cannula를 이용해 용매를 decant하였다. 톨루엔 400 mL를 넣고 1분 동안 교반하고 15분 동안 방치하여 cannula를 이용해 용매를 decant하는 것을 2회 진행하였다. 동일한 방법으로 헥산 400 mL을 넣고 1분 동안 교반하고 15분 동안 방치하여 cannula를 이용해 용매를 decant하고, 대전방지제 (Atmer 163™, CRODA사제 3g)를 헥산 400 mL에 녹인 후 반응기에 cannula를 이용해 transfer하였다. 상온에서 20분간 교반한 후 유리필터로 transfer 하여 용매를 제거하였다. 상온에서 진공 하에 5시간 1차 건조하고, 45℃에서 4시간 동안 진공 하에 2차 건조하여 담지 촉매를 수득하였다.Silica gel (SYLOPOL 952X ™, calcinated under 250 ° C, 100g) was placed in a 2L reactor under Ar, and 766 mL of 10% by weight methylaluminoxane (MAO) toluene solution (corresponding to 10 mmol per 1 g of silica) was slowly injected at room temperature. Stir at 90 ° C. for 15 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature and left for 15 minutes to decant the solvent using cannula. 400 mL of toluene was added, stirred for 1 minute, left for 15 minutes, and the solvent was decant using cannula. 700 μmol of the transition metal compound prepared above was dissolved in 400 mL of toluene, and then transferred to a reactor using cannula. After stirring at 50 ° C for 5 hours, the mixture was cooled to room temperature and left for 15 minutes to decant the solvent using cannula. 400 mL of toluene was added, stirred for 1 minute, left for 15 minutes, and decant of the solvent using cannula was performed twice. In the same manner, 400 mL of hexane was added, stirred for 1 minute and left for 15 minutes to decant the solvent using cannula, and an antistatic agent (Atmer 163 ™, 3 g manufactured by CRODA) was dissolved in 400 mL of hexane and transferred using cannula to the reactor. Did. After stirring at room temperature for 20 minutes, the solvent was removed by transfer to a glass filter. The mixture was first dried under vacuum at room temperature for 5 hours, and second dried under vacuum at 45 ° C. for 4 hours to obtain a supported catalyst.
제조예 1-2Preparation Example 1-2
단계 1 및 2: 전이금속 화합물의 제조Steps 1 and 2: Preparation of transition metal compounds
상기 제조예 1-1의 단계 1에서 3-페닐-1H-인덴 대신에 3-n-부틸-1H-인덴을 사용하는 것을 제외하고는 상기 단계 1 및 2와 동일한 방법으로 수행하여, 상기 구조의 디메틸실란디일(3-n-부틸-1H-인덴-1-일)(2-메틸-4-(4-tert-부틸페닐)-1H-인덴-1-일)지르코늄 디클로라이드를 제조하였다.In step 1 of Preparation Example 1-1, except for using 3-n-butyl-1H-indene instead of 3-phenyl-1H-indene, it was carried out in the same manner as in Steps 1 and 2, Dimethylsilanediyl (3-n-butyl-1H-inden-1-yl) (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) -1H-inden-1-yl) zirconium dichloride was prepared.
Pseudo-rac : 7.57 (d, 1H), 7.4-6.8 (m, 10H), 6.61 (s, 1H), 5.67 (s, 1H), 2.86 (t, 2H), 2.16 (s, 3H), 1.58 (m, 2H), 1.42 (s, 3H), 1.33 (s, 9H), 1.4-1.2 (m, 2H), 1.03 (s, 3H), 0.92 (t, 3H) ppmPseudo-rac: 7.57 (d, 1H), 7.4-6.8 (m, 10H), 6.61 (s, 1H), 5.67 (s, 1H), 2.86 (t, 2H), 2.16 (s, 3H), 1.58 ( m, 2H), 1.42 (s, 3H), 1.33 (s, 9H), 1.4-1.2 (m, 2H), 1.03 (s, 3H), 0.92 (t, 3H) ppm
단계 2: 담지 촉매의 제조Step 2: Preparation of supported catalyst
상기 제조예 1-1의 단계 3에서 전이금속 화합물로서 하기 구조의 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1의 단계 3에서와 동일한 방법으로 수행하여 담지 촉매를 제조하였다. A supported catalyst was prepared in the same manner as in Step 3 of Preparation Example 1-1, except that the compound of the following structure was used as the transition metal compound in Step 3 of Preparation Example 1-1.
제조예 1-3Preparation Example 1-3
단계 1 및 2: 전이금속 화합물의 제조Steps 1 and 2: Preparation of transition metal compounds
상기 제조예 1-1의 단계 1에서 3-페닐-1H-인덴 대신에 3-이소프로필-1H-인덴을 사용하는 것을 제외하고는 상기 단계 1 및 2와 동일한 방법으로 수행하여, 상기 구조의 디메틸실란디일(3-이소프로필-1H-인덴-1-일)(2-메틸-4-(4-tert-부틸페닐)-1H-인덴-1-일)지르코늄 디클로라이드를 제조하였다.Dimethyl of the above structure was carried out in the same manner as in steps 1 and 2, except that 3-isopropyl-1H-indene was used instead of 3-phenyl-1H-indene in step 1 of Preparation Example 1-1. Silanediyl (3-isopropyl-1H-inden-1-yl) (2-methyl-4- (4-tert-butylphenyl) -1H-inden-1-yl) zirconium dichloride was prepared.
Pseudo-rac : 8.29 (d, 1H), 7.49-7.30 (m, 9H), 7.16 (d, 1H), 6.36 (s, 1H),6.17 (s, 1H), 2.38 (q, 2H), 2.08 (s, 3H), 1.33 (s, 9H), 0.86 (d, 6H), 0.72 (s, 6H) ppmPseudo-rac: 8.29 (d, 1H), 7.49-7.30 (m, 9H), 7.16 (d, 1H), 6.36 (s, 1H), 6.17 (s, 1H), 2.38 (q, 2H), 2.08 ( s, 3H), 1.33 (s, 9H), 0.86 (d, 6H), 0.72 (s, 6H) ppm
단계 3: 담지 촉매의 제조Step 3: Preparation of supported catalyst
상기 제조예 1-1의 단계 3에서 전이금속 화합물로서 하기 구조의 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1의 단계 3에서와 동일한 방법으로 수행하여 담지 촉매를 제조하였다. A supported catalyst was prepared in the same manner as in Step 3 of Preparation Example 1-1, except that the compound of the following structure was used as the transition metal compound in Step 3 of Preparation Example 1-1.
비교제조예 1-1Comparative Production Example 1-1
지글러 나타 촉매(ZN127VS™, Lyondellbasell사제)를 사용하였다.Ziegler Natta catalyst (ZN127VS ™, manufactured by Lyondellbasell) was used.
비교제조예 1-2 내지 1-5Comparative Production Examples 1-2 to 1-5
하기 표 1에 제시된 구조의 전이금속 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1의 단계 3에서와 동일한 방법으로 수행하여 담지 촉매를 제조하였다.A supported catalyst was prepared in the same manner as in Step 3 of Preparation Example 1, except that the transition metal compound having the structure shown in Table 1 was used.
시험예 1 : 호모 폴리프로필렌의 물성 평가제조예 1-1 내지 1-3, 및 비교제조예 1-1 내지 1-5에서 제조한 촉매를 이용하여 호모 폴리프로필렌을 제조하고, 하기와 같은 방법으로 물성 평가를 수행하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. Test Example 1: Evaluation of physical properties of homo polypropylene The homo polypropylene was prepared by using the catalysts prepared in Production Examples 1-1 to 1-3, and Comparative Production Examples 1-1 to 1-5, and in the following manner. Physical property evaluation was performed. The results are shown in Table 2 below.
호모 폴리프로필렌의 제조Preparation of homo polypropylene
2 L 스테인레스 반응기를 65 ℃에서 진공건조한 후 냉각하고, 실온에서 트리에틸알루미늄 3mmol을 넣고, 수소 기체를 100ppm 투입한 뒤, 프로필렌(C3) 770g을 투입하였다. 이를 5분 동안 교반한 후, 상기 제조예 1-1 내지 1-3, 및 비교제조예 1-1 내지 1-5에서 제조한 메탈로센 담지 촉매 30mg을 질소 압력으로 반응기에 투입하였다. 이후 반응기 온도를 70℃까지 서서히 승온한 후, 1시간 동안 중합 공정을 수행하였다(중합조건: 70℃, 1h, C3=770g, 벌크중합). 반응 종료 후 미반응된 프로필렌은 벤트하였다. The 2 L stainless reactor was dried under vacuum at 65 ° C., cooled, 3 mmol of triethyl aluminum was added at room temperature, 100 ppm of hydrogen gas was added, and 770 g of propylene (C3) was added. After stirring for 5 minutes, 30 mg of the metallocene supported catalysts prepared in Preparation Examples 1-1 to 1-3, and Comparative Preparation Examples 1-1 to 1-5 were introduced into the reactor under nitrogen pressure. After the temperature of the reactor was gradually raised to 70 ° C., a polymerization process was performed for 1 hour (polymerization conditions: 70 ° C., 1 h, C 3 = 770 g, bulk polymerization). After the reaction was completed, unreacted propylene was vented.
호모 폴리프로필렌의 용융온도(Tm, ℃)Melt temperature of homo polypropylene (Tm, ℃)
호모 폴리프로필렌의 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 용융온도로 하였다. 이 때, 온도의 상승과 내림의 속도는 10℃/min 이고, 용융온도는 두 번째 온도가 상승하는 구간에서 측정한 결과를 사용하였다.The temperature of the homo polypropylene was increased to 200 ° C., maintained at that temperature for 5 minutes, and then lowered to 30 ° C., and the temperature was increased again to melt the top of the DSC (Differential Scanning Calorimeter, manufactured by TA) curve. Was made. At this time, the rate of temperature rise and fall was 10 ° C / min, and the melting temperature was used as the result measured in the second temperature rise section.
용융지수(MI, g/10min)Melt Index (MI, g / 10min)
ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16 kg 하중으로 측정하였으며, 10분 동안 용융되어 나온 중합체의 무게(g)로 나타내었다.Measured under a load of 2.16 kg at 230 ° C according to ASTM D1238, and expressed as the weight (g) of the polymer melted for 10 minutes.
중량평균 분자량(Mw, g/mol) 및 분자량 분포(MWD, polydispersity index)Weight average molecular weight (Mw, g / mol) and molecular weight distribution (MWD, polydispersity index)
겔투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 중량평균 분자량(Mw) 및 수평균 분자량(Mn)을 각각 측정하고 후, Mw/Mn의 비로 분자량 분포를 계산하였다. 구체적으로는 Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300mm 길이 칼럼을 이용하여 Waters PL-GPC220 기기를 이용하여 측정하였다. 이때, 평가 온도는 160℃이며, 1,2,4-트리클로로벤젠을 용매로서 사용하였으며, 유속은 1mL/min이었다. 샘플은 10mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 200 μL의 양으로 공급하였다. 폴리스티렌 표준을 이용하여 형성된 검정 곡선을 이용하여 Mw 및 Mn 의 값을 유도하였다. 폴리스티렌 표준품의 분자량(g/mol)은 2,000 / 10,000 / 30,000 / 70,000 / 200,000 / 700,000 / 2,000,000 / 4,000,000 / 10,000,000의 9종을 사용하였다.After measuring the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) using gel permeation chromatography (GPC), molecular weight distribution was calculated by the ratio of Mw / Mn. Specifically, it was measured using a Waters PL-GPC220 instrument using a Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300 mm length column. At this time, the evaluation temperature was 160 ° C, 1,2,4-trichlorobenzene was used as a solvent, and the flow rate was 1 mL / min. Samples were 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 an assay curve formed using polystyrene standards. As for the molecular weight (g / mol) of the polystyrene standard, 9 species of 2,000 / 10,000 / 30,000 / 70,000 / 200,000 / 700,000 / 2,000,000 / 4,000,000 / 10,000,000 were used.
(℃)Melt temperature
(℃)
(g/10min)Melt Index (MI)
(g / 10min)
(g/mol)Mw
(g / mol)
실험결과, 제조예 1-1 내지 1-3의 촉매를 이용하여 제조된 호모 폴리프로필렌은, 비교제조예 1-1 내지 1-5에서의 촉매를 이용하여 제조된 호모 폴리프로필렌과 비교하여, 낮은 용융 온도 및 좁은 분자량 분포를 나타내었다. As a result of the experiment, the homo polypropylene produced using the catalysts of Preparation Examples 1-1 to 1-3 was lower than that of the homo polypropylene produced using the catalysts of Comparative Production Examples 1-1 to 1-5. The melting temperature and narrow molecular weight distribution were shown.
시험예 2 : 촉매의 C2 공중합성 평가Test Example 2: C2 copolymerization evaluation of the catalyst
제조예 1-1 내지 1-3, 및 비교제조예 1-1 내지 1-5에서 제조한 촉매의 C2 공중합성을 평가하기 위하여 랜덤 폴리프로필렌을 제조하고(C2 공중합체), 공중합체 내 C2 함량 및 중량평균 분자량을 측정을 통해, 촉매의 C2 공중합성을 평가하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다. In order to evaluate C2 copolymerizability of the catalysts prepared in Preparation Examples 1-1 to 1-3, and Comparative Preparation Examples 1-1 to 1-5, random polypropylene was prepared (C2 copolymer), and the C2 content in the copolymer And C2 copolymerization of the catalyst by measuring the weight average molecular weight. Table 3 shows the results.
프로필렌-에틸렌 공중합체의 제조Preparation of propylene-ethylene copolymer
2 L 스테인레스 반응기를 65 ℃에서 진공건조한 후 냉각하고, 실온에서 트리에틸알루미늄 3mmol을 넣고, 수소 기체를 331ppm 투입한 뒤, 프로필렌 770g을 투입하였다. 이를 5분 동안 교반한 후, 상기 제조실시예 및 제조비교예에서 제조한 메탈로센 담지 촉매 30mg을 질소 압력으로 반응기에 투입하였다. 이후 유량제어기(MFC; Mass Flow Controller)를 이용하여 에틸렌(C2)를 분당 400cc(4% 투입수준)로 투입하고, 반응기 온도를 70℃까지 서서히 승온한 후, 1시간 동안 중합 공정을 수행하였다. 반응 종료 후 미반응된 프로필렌은 벤트하였다.The 2 L stainless reactor was vacuum-dried at 65 ° C., cooled, 3 mmol of triethyl aluminum was added at room temperature, 331 ppm of hydrogen gas was added, and then 770 g of propylene was added. After stirring for 5 minutes, 30 mg of the metallocene-supported catalyst prepared in the above Production Examples and Comparative Examples was introduced into the reactor under nitrogen pressure. Thereafter, ethylene (C2) was added at 400 cc per minute (4% input level) using a mass flow controller (MFC), the reactor temperature was gradually raised to 70 ° C., and a polymerization process was performed for 1 hour. After the reaction was completed, unreacted propylene was vented.
C2 함량 C2 content
랜덤 폴리프로필렌으로 필름 혹은 필름 형태의 시편으로 제조 후 FT-IR 장비의 Magnetic holder에 고정시키고, IR 흡수 스펙트럼에서 시편 두께를 반영하는 4560~3580 cm-1 피크의 높이(H)와 에틸렌 성분이 나타나는 760~680 cm-1 피크의 면적(A)를 측정하고, ASTM D 5576의 방법에 따라, 상기에서 측정한 값을, Standard 샘플의 760~680 cm-1 피크의 면적(A)을 4560~3580 cm-1 피크 높이(H)로 나눈 값(A/H)을 플롯(Plot)하여 구한 캘리브레이션(Calibration) 식에 대입함으로써 에틸렌 함량을 계산하였다.After making a film or film-type specimen with random polypropylene, fix it to the magnetic holder of the FT-IR equipment, and the height (H) and ethylene component of 4560 ~ 3580 cm -1 peak reflecting the specimen thickness in the IR absorption spectrum appear. The area (A) of the 760 to 680 cm -1 peak was measured, and according to the method of ASTM D 5576, the measured value was the area (A) of the 760 to 680 cm -1 peak of the Standard sample, 4560 to 3580. Ethylene content was calculated by plotting the value (A / H) divided by the cm -1 peak height (H) and substituting it for the obtained calibration formula.
중량평균 분자량(Mw, g/mol)Weight average molecular weight (Mw, g / mol)
겔투과 크로마토그래피 (GPC) 를 이용하여 중량평균 분자량(Mw)을 측정하였다. 구체적으로는 Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300mm 길이 칼럼을 이용하여 Waters PL-GPC220 기기를 이용하여 측정하였다. 이때, 평가 온도는 160℃이며, 1,2,4-트리클로로벤젠을 용매로서 사용하였으며, 유속은 1mL/min이었다. 샘플은 10mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 200 μL의 양으로 공급하였다. 폴리스티렌 표준을 이용하여 형성된 검정 곡선을 이용하여 Mw 및 Mn 의 값을 유도하였다. 폴리스티렌 표준품의 분자량(g/mol)은 2,000 / 10,000 / 30,000 / 70,000 / 200,000 / 700,000 / 2,000,000 / 4,000,000 / 10,000,000의 9종을 사용하였다.The weight average molecular weight (Mw) was measured using gel permeation chromatography (GPC). Specifically, it was measured using a Waters PL-GPC220 instrument using a Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300 mm length column. At this time, the evaluation temperature was 160 ° C, 1,2,4-trichlorobenzene was used as a solvent, and the flow rate was 1 mL / min. Samples were 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 an assay curve formed using polystyrene standards. As for the molecular weight (g / mol) of the polystyrene standard, 9 species of 2,000 / 10,000 / 30,000 / 70,000 / 200,000 / 700,000 / 2,000,000 / 4,000,000 / 10,000,000 were used.
C2 함량
(중량%)In random polypropylene
C2 content
(weight%)
(g/mol)Random Polypropylene Mw
(g / mol)
실험결과, 제조예 1-1 내지 1-3의 촉매를 이용하여 제조된 랜덤 프로필렌에 대한 평가 결과로부터, 제조예 1-1 내지 1-3의 촉매가, 비교제조예 1-1 내지 1-5에서의 촉매를 이용하여 제조된 호모 폴리프로필렌과 비교하여, 보다 우수한 C2 공중합성을 나타냄을 알 수 있다.이 같은 결과는, 3-substitute Indene의 리간드를 포함하는 제조예 1 내지 3의 전이금속 화합물은 3-위치의 steric이 존재하기 때문에, chain transfer시 메인 chain의 위치 선택성이 증가하고, 이에 따라 반대편의 insertion site에 기존의 C3 보다 작은 사이즈의 C2가 접근하기 용이하다. 종래 3-위치에 아무것도 존재하지 않는 전이금속 화합물의 경우, 메인 chain의 위치 선택성이 떨어져 위와 같은 steric에 의한 C2 또는 C3의 insertion에 영향을 주지 못하게 되어 C2 공중합성이 저하되었다.As a result of the experiment, from the evaluation results of the random propylene produced using the catalysts of Preparation Examples 1-1 to 1-3, the catalysts of Preparation Examples 1-1 to 1-3 are compared to Preparation Examples 1-1 to 1-5 Compared to the homo polypropylene produced using the catalyst at, it can be seen that it shows better C2 copolymerizability. These results show that the transition metal compounds of Preparation Examples 1 to 3 containing a ligand of 3-substitute Indene Since there is a 3-position steric of silver, the position selectivity of the main chain increases during chain transfer, and accordingly, C2 of a size smaller than the existing C3 is easily accessible to the insertion site on the opposite side. In the case of a transition metal compound in which nothing is conventionally present in the 3-position, the position selectivity of the main chain is deteriorated, and thus the insertion of C2 or C3 by the steric is not affected, thereby degrading C2 copolymerization.
<폴리프로필렌 수지 조성물의 제조><Preparation of polypropylene resin composition>
실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 내지 5Examples 1 to 5, and Comparative Examples 1 to 5
Continuous pilot plant를 이용하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다.A polypropylene resin composition was prepared using a continuous pilot plant.
상기 제조예 및 비교제조예에서 제조한 메탈로센 담지 촉매 또는 지글러-나타 촉매는 각각 오일 및 그리스(grease)와 섞어 17중량%의 촉매 혼합액을 제조하였다.The metallocene supported catalyst or the Ziegler-Natta catalyst prepared in the above Preparation Examples and Comparative Preparation Examples were mixed with oil and grease, respectively, to prepare a 17% by weight catalyst mixture.
제조한 촉매 혼합액을 전중합 반응기(pre-polymerization reactor) 내로, 50 ppm 중량비의 TEAL 원액으로 전처리된 20kg/hr의 프로필렌과 함께 투입하고(체류시간 8분), 100 ppm의 수소와 함께 연속적으로 loop reactor로 투입하였다. 이때 수소를 loop reactor로 유입되는 propylene과 함께 투입하고, 반응기 온도는 70℃로 유지하여 호모 폴리프로필렌(HOMO PP)을 제조하였다(체류시간 2시간).The prepared catalyst mixture solution was introduced into a pre-polymerization reactor, 20 kg / hr of propylene pretreated with a TEAL stock solution in a weight ratio of 50 ppm (retention time 8 minutes), and looped continuously with 100 ppm hydrogen. It was put into a reactor. At this time, hydrogen was introduced together with propylene flowing into the loop reactor, and the reactor temperature was maintained at 70 ° C to prepare homo polypropylene (HOMO PP) (retention time 2 hours).
결과로 수득한 분말을 GPR(gas phase Reactor)로 이송한 후, 프로필렌과 에틸렌을 1:1의 부피비로 함께 투입하고, 70℃ 및 14bar의 조건에서 1시간 동안 유지하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 수득하였다.After transferring the resulting powder to a gas phase reactor (GPR), propylene and ethylene were added together in a volume ratio of 1: 1, and maintained at 70 ° C. and 14 bar for 1 hour to obtain a polypropylene resin composition. .
실시예 2 내지 3, 및 비교예 1 내지 5Examples 2 to 3 and Comparative Examples 1 to 5
상기 제조예 1-2 및 1-3, 또는 비교제조예 1-1 내지 1-5에서 제조한 촉매를 각각 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다.Polypropylene resin composition was performed in the same manner as in Example 1, except that the catalysts prepared in Preparation Examples 1-2 and 1-3, or Comparative Preparation Examples 1-1 to 1-5 were used, respectively. It was prepared.
비교예 6Comparative Example 6
상기 실시예 1에서 폴리프로필렌 수지 조성물의 중합 시 loop reactor에서 호모 폴리프로필렌 중합이 진행될 때, 수소투입량을 300 ppm으로 증대하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다.When the polymerization of the polypropylene resin composition in Example 1 when homo polypropylene polymerization was performed in a loop reactor, a polypropylene resin composition was performed in the same manner as in Example 1, except that the hydrogen input amount was increased to 300 ppm. Was prepared.
비교예 7 Comparative Example 7
상기 실시예 1에서 폴리프로필렌 수지 조성물의 중합 시 GPR(gas phase Reactor)에서의 Rubber 중합이 진행될 때, 체류시간을 30분으로 줄여서 수행하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행하여 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하였다.When the rubber polymerization in the gas phase reactor (GPR) proceeds during polymerization of the polypropylene resin composition in Example 1, it is carried out in the same manner as in Example 1, except that the residence time is reduced to 30 minutes. A polypropylene resin composition was prepared.
시험예 3 : 폴리프로필렌 수지 조성물의 물성 평가Test Example 3: Evaluation of physical properties of the polypropylene resin composition
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 폴리프로필렌 수지 조성물에 대해 하기와 같은 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.The properties of the polypropylene resin compositions prepared in Examples and Comparative Examples were evaluated in the following manner, and the results are shown in Table 4 below.
호모 폴리프로필렌(HOMO PP)의 용융 온도(Tm) 및 분자량 분포(MWD) Melt temperature (Tm) and molecular weight distribution (MWD) of homo polypropylene (HOMO PP)
상기 시험예 1에서와 동일한 방법으로, 폴리프로필렌 수지 조성물 내 포함되는 호모 폴리프로필렌의 용융온도 및 분자량 분포를 측정하였다. In the same manner as in Test Example 1, the melting temperature and molecular weight distribution of the homo polypropylene contained in the polypropylene resin composition were measured.
용융지수(MI, g/10min)Melt Index (MI, g / 10min)
ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16 kg 하중으로 측정하였으며, 10분 동안 용융되어 나온 중합체의 무게(g)로 나타내었다. Measured under a load of 2.16 kg at 230 ° C according to ASTM D1238, and expressed as the weight (g) of the polymer melted for 10 minutes.
고무 함량Rubber content
2 g의 폴리프로필렌 수지 조성물에 자일렌 250 mL를 넣고 20분간 환류(reflux)하였다. 이후 상온으로 냉각 시키고 진공필터를 진행하여 여액을 모아 진공 건조하였다. 이렇게 모은 폴리머를 80℃의 진공오븐에서 건조하고 질량을 측정하여 폴리프로필렌 수지 조성물 내 자일렌 가용분(X.S.)의 함량을 확인하고 이를 저분자 영역을 차지하는 고무 함량으로 하였다. 250 g of xylene was added to a 2 g polypropylene resin composition and refluxed for 20 minutes. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature, and vacuum filtered to collect the filtrate and dried under vacuum. The collected polymer was dried in a vacuum oven at 80 ° C. and the mass was measured to confirm the content of xylene solubles (X.S.) in the polypropylene resin composition, and this was used as the rubber content occupying the low molecular region.
고무 내 C2 함량 C2 content in rubber
폴리프로필렌 수지 조성물을 고온 프레스 기기로 녹여 적절한 압력을 가하여 100 ~ 500 ㎛ 두께의 필름 시편을 제작하였다. 이때, powder 시료의 경우 산화방지제를 500 ppm 처방하고, 펠렛의 경우에는 처방하지 않았다. FT-IR 기기(Bio-Rad FTS 300)의 샘플 챔버에 마그네틱 홀더용 샘플 홀더를 설치후, 프로그램을 실행하고, 빈 샘플 홀더로 background 스펙트럼을 측정하였다. 이후 필름 시편을 적당한 크기로 잘라 마그네틱 홀더로 고정하고 챔버에 넣어 스펙트럼을 측정하였다 (FT-IR 흡수 스펙트럼). 4560 ~ 3580 cm-1 영역의 최고 높이(H)와 760 ~ 680 cm-1 영역의 넓이(A- 적분값)의 비율(A/H)를 계산하였다. 표준 샘플로 위와 같은 스펙트럼을 측정하여 Calibration 식을 만든다(C2 함량 % vs A/H). 표준 샘플을 통해 구해진 검정곡선에 폴리프로필렌 수지 조성물 필름 시편의 스펙트럼 결과(A/H)를 대입하여 C2 함량을 구하였다. 구해진 폴리프로필렌 수지 조성물 내 C2 함량에 기 확보한 고무 함량을 대입하여 고무 내 C2 함량을 구하였다.The polypropylene resin composition was melted with a hot press machine to apply an appropriate pressure to prepare a film specimen having a thickness of 100 to 500 μm. At this time, 500 ppm of antioxidant was prescribed for the powder sample, and not prescribed for the pellet. After installing the sample holder for the magnetic holder in the sample chamber of the FT-IR instrument (Bio-Rad FTS 300), the program was executed, and the background spectrum was measured with an empty sample holder. Thereafter, the film specimen was cut to a suitable size, fixed with a magnetic holder, and placed in a chamber to measure the spectrum (FT-IR absorption spectrum). The ratio (A / H) of the maximum height (H) of the 4560 to 3580 cm -1 region and the width (A-integral value) of the 760 to 680 cm -1 region was calculated. Make a calibration formula by measuring the above spectrum with a standard sample (C2 content% vs A / H). The C2 content was obtained by substituting the spectral results (A / H) of the polypropylene resin composition film specimen into the calibration curve obtained through the standard sample. The C2 content in the rubber was obtained by substituting the previously obtained rubber content into the C2 content in the obtained polypropylene resin composition.
[수학식 1][Equation 1]
프로필렌-에틸렌 고무 내 에틸렌 함량(중량%)= (폴리프로필렌 수지 조성물 내 에틸렌(C2) 함량 / 폴리프로필렌 수지 조성물 내 고무 함량) X 100Ethylene content (weight%) in propylene-ethylene rubber = (ethylene (C2) content in polypropylene resin composition / rubber content in polypropylene resin composition) X 100
아이조도 충격강도 (kg.f.cm/cm) Eye illuminance impact strength (kg.f.cm/cm)
ASTM D256의 방법에 따라 폴리프로필렌 수지 조성물의 필름을 제조한 후, 상온(23℃) 및 저온(-20℃)에서의 아이조도 충격강도를 각각 측정하였다. After preparing a film of a polypropylene resin composition according to the method of ASTM D256, the impact strength of the irradiance at room temperature (23 ° C) and low temperature (-20 ° C) was measured.
TVOC 함량 (ppm)TVOC content (ppm)
폴리프로필렌 수지 조성물의 제조시 발생되는 총 휘발성 유기 화합물(TVOC)의 양을 VDA277 법에 따라 측정하였다. The amount of total volatile organic compounds (TVOC) generated during the production of the polypropylene resin composition was measured according to the VDA277 method.
(분)Residence time during rubber polymerization
(minute)
(ppm)Hydrogen input
(ppm)
(℃)Tm
(℃)
(XS 중량%)Rubber content
(XS weight%)
(중량%)C2 content in rubber
(weight%)
(23℃)
(kg.f.cm/cm)Izod
(23 ℃)
(kg.f.cm/cm)
(-20℃)
(kg.f.cm/cm)Izod
(-20 ℃)
(kg.f.cm/cm)
실험결과, 본 발명에 따른 전이금속 화합물을 이용하여 제조한 실시예 1 내지 3의 수지 조성물은, 비교예 들에 비해 감소된 TVOC를 나타내었으며, 특히 종래 지글러-나타 촉매를 사용한 비교예 1과 비교하여 현저히 감소된 TVOC 를 나타내었다.충격강도 (Izod)의 주요 인자는 호모 폴리프로필렌의 물성, 고무의 분자량(높을수록 좋음), 또는 고무 영역의 말랑한 정도(즉, 고무 내 C2 함량이 증대될수록 좋음)에 영향을 받는다. 본 발명에 따른 전이금속 화합물을 이용하여 제조한 실시예의 수지 조성물은 10 g/10min 이하의 낮은 용융지수를 나타내었으며, 구조가 상이한 메탈로센계 촉매를 이용하여 제조한 호모 폴리프로필렌을 포함하는 비교예 2 내지 5와 비교하여, 상온 및 저온에서 보다 우수한 충격강도 개선 효과를 나타내었다. 한편, 비교예 5의 경우 C2 공중합성이 우수한 촉매를 사용함으로써, 실시예에서와 동등 수준으로 C2 conversion 및 함량이 증대되지만, 호모 폴리프로필렌의 Mw가 낮고, 또 공중합시 분자량 감소가 커서, 충격 강도가 저하되었으며, 또 수지 조성물의 MI가 지나치게 높아 이로 인해 충격 강도가 더욱 감소되었다.As a result of the experiment, the resin compositions of Examples 1 to 3 prepared using the transition metal compound according to the present invention showed reduced TVOC compared to Comparative Examples, and in particular, compared with Comparative Example 1 using a conventional Ziegler-Natta catalyst. The major factors of impact strength (Izod) are the properties of homo polypropylene, the molecular weight of the rubber (higher is better), or the softness of the rubber region (i.e., the higher the C2 content in the rubber is, the better. ). The resin composition of the example prepared using the transition metal compound according to the present invention exhibited a low melt index of 10 g / 10 min or less, and a comparative example comprising homo polypropylene prepared using a metallocene-based catalyst having a different structure Compared to 2 to 5, it showed better impact strength improvement effect at room temperature and low temperature. On the other hand, in the case of Comparative Example 5, by using a catalyst excellent in C2 copolymerization, C2 conversion and content are increased to the same level as in Example, but the Mw of the homo polypropylene is low, and the molecular weight decreases during copolymerization is large, and the impact strength Decreased, and the MI of the resin composition was too high, thereby further reducing the impact strength.
또, 비교예 6의 경우 호모 폴리프로필렌의 제조시 과량의 수소 투입으로 MI가 지나치게 크게 증가하였고, 비교예 7의 경우 수지 조성물 내 고무의 함량 조건을 충족하지 못함에 따라 실시예 대비 낮은 충격 강도를 나타내었다. In addition, in the case of Comparative Example 6, MI was excessively increased due to excessive hydrogen input during the production of homo polypropylene, and in the case of Comparative Example 7, the impact strength was lower than that of the Example as the content of the rubber in the resin composition was not satisfied. Shown.
Claims (18)
에틸렌-프로필렌 고무를 포함하며,
상기 호모 폴리프로필렌은 용융온도가 145℃ 이하이고, 분자량 분포가 2.7 이하이며,
상기 에틸렌-프로필렌 고무는 고무 총 중량에 대하여 에틸렌 함량이 50 내지 60중량%이고, 폴리프로필렌 수지 조성물 총 중량에 대하여 12 내지 20중량%로 포함되는, 10 g/10min 이하의 용융지수(ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16kg 하중으로 측정)를 갖는 폴리프로필렌 수지 조성물.
Homo polypropylene; And
Contains ethylene-propylene rubber,
The homo polypropylene has a melting temperature of 145 ° C or less, a molecular weight distribution of 2.7 or less,
The ethylene-propylene rubber has an ethylene content of 50 to 60% by weight based on the total weight of the rubber, and is included in an amount of 12 to 20% by weight based on the total weight of the polypropylene resin composition. According to the polypropylene resin composition).
상기 호모 폴리프로필렌은 ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16kg 하중으로 측정한 용융지수가 7g/10min 이하인, 폴리프로필렌 수지 조성물.
According to claim 1,
The homo polypropylene is a polypropylene resin composition having a melt index of 7g / 10min or less measured at a load of 2.16 kg at 230 ° C. according to ASTM D1238.
상기 호모 폴리프로필렌은 중량평균 분자량이 250,000 g/mol 이상인, 폴리프로필렌 수지 조성물.
According to claim 1,
The homo polypropylene has a weight average molecular weight of 250,000 g / mol or more, polypropylene resin composition.
상기 호모 폴리프로필렌은 용융온도가 130 내지 145℃이고, 분자량 분포가 2.0 내지 2.7이며, 중량평균 분자량이 260,000 내지 500,000 g/mol이고, 용융지수(ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16kg 하중으로 측정)가 5 내지 7 g/10min인, 폴리프로필렌 수지 조성물.
According to claim 1,
The homo polypropylene has a melting temperature of 130 to 145 ° C, a molecular weight distribution of 2.0 to 2.7, a weight average molecular weight of 260,000 to 500,000 g / mol, and a melt index (measured under a load of 2.16 kg at 230 ° C according to ASTM D1238). Is 5 to 7 g / 10min, a polypropylene resin composition.
상기 에틸렌-프로필렌 고무는 수지 조성물 총 중량에 대하여 15 내지 20중량%로 포함되는, 폴리프로필렌 수지 조성물.
According to claim 1,
The ethylene-propylene rubber is 15 to 20% by weight based on the total weight of the resin composition, polypropylene resin composition.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 5 내지 9g/10min의 용융지수(ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16kg 하중으로 측정)를 가지며, ASTM D256에 따라 측정한 Izod 충격강도가 23℃ 상온 조건에서 5 내지 10 kg.f.cm/cm이고, -20℃ 저온 조건에서 2 내지 5kg.f.cm/cm이고, VDA277에 따라 측정한 총 휘발성 유기 화합물의 함량이 60ppm 이하인, 폴리프로필렌 수지 조성물.
According to claim 1,
The polypropylene resin composition has a melt index of 5 to 9g / 10min (measured under a load of 2.16 kg at 230 ° C according to ASTM D1238), and an Izod impact strength measured according to ASTM D256 at 5 ° C to 10 kg at a temperature of 23 ° C. .f.cm / cm, 2 to 5kg.f.cm/cm at -20 ° C low temperature condition, and the total volatile organic compound content measured according to VDA277 is 60ppm or less, polypropylene resin composition.
상기 호모 폴리프로필렌에 대해 프로필렌 단량체 및 에틸렌 단량체를 투입하고 30분 초과 60분 이하의 시간 동안 중합 반응시키는 단계를 포함하며,
상기 수소는, 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조에 사용되는 프로필렌 단량체 총 중량에 대하여 50 ppm 이상 300 ppm 미만의 양으로 투입되는, 제1항에 따른 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
A는 탄소 또는 실리콘이고,
M은 14족 원소이고,
R1은 C1-20 알킬; 또는 C1-20 알킬로 치환되거나 또는 비치환된 C6-20 아릴이고,
R2는 C1-20 알킬로 치환된 C6-20 아릴이고,
R3 및 R4는 각각 독립적으로 C1-20 알킬이며,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐이다.
Injecting hydrogen in the presence of a catalyst composition comprising a transition metal compound represented by the following Chemical Formula 1 to polymerize the propylene monomer to produce a homo polypropylene having a melting temperature of 145 ° C. or less and a molecular weight distribution of 2.7 or less; And
Including the step of injecting a propylene monomer and an ethylene monomer to the homo polypropylene and polymerization reaction for more than 30 minutes and 60 minutes or less,
The hydrogen is added in an amount of 50 ppm or more and less than 300 ppm, based on the total weight of the propylene monomer used in the production of the polypropylene resin composition, the method for producing the polypropylene resin composition according to claim 1:
[Formula 1]
In Chemical Formula 1,
A is carbon or silicon,
M is a group 14 element,
R 1 is C 1-20 alkyl; Or C 6-20 aryl which is unsubstituted or substituted with C 1-20 alkyl,
R 2 is C 6-20 aryl substituted with C 1-20 alkyl,
R 3 and R 4 are each independently C 1-20 alkyl,
X 1 and X 2 are each independently halogen.
상기 R1은 C3-10 직쇄 알킬; C3-10 분지상 알킬; 페닐; 또는 C3-10 분지상 알킬기로 치환된 페닐기인, 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법.
The method of claim 7,
R 1 is C 3-10 straight chain alkyl; C 3-10 branched alkyl; Phenyl; Or C 3-10 is a phenyl group substituted with a branched alkyl group, a method for producing a polypropylene resin composition.
상기 R2는 C3-6 분지상 알킬로 치환된 페닐기인, 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법.
The method of claim 7,
Wherein R 2 is a C 3-6 branched alkyl substituted phenyl group, a method for producing a polypropylene resin composition.
상기 A는 실리콘이고, M은 지르코늄이며, R3 및 R4는 각각 메틸기인, 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법.
The method of claim 7,
Wherein A is silicone, M is zirconium, and R 3 and R 4 are methyl groups, respectively.
상기 전이금속 화합물은 하기 구조의 화합물들로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법.
The method of claim 7,
The transition metal compound is selected from the group consisting of compounds of the following structure, a method for producing a polypropylene resin composition.
상기 촉매 조성물은 실리카 담체를 더 포함하는, 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법.
The method of claim 7,
The catalyst composition further comprises a silica carrier, a method for producing a polypropylene resin composition.
상기 촉매 조성물은 하기 화학식 3 내지 5의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 조촉매를 더 포함하는, 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법.
[화학식 3]
-[Al(R11)-O]m-
상기 화학식 3에서,
R11은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 할로겐; C1-20의 탄화수소; 또는 할로겐으로 치환된 C1-20의 탄화수소이고;
m은 2 이상의 정수이며;
[화학식 4]
J(R12)3
상기 화학식 4에서,
R12는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 할로겐; C1-20의 탄화수소; 또는 할로겐으로 치환된 C1-20의 탄화수소이고;
J는 알루미늄 또는 보론이며;
[화학식 5]
[E-H]+[ZQ4]- 또는 [E]+[ZQ4]-
상기 화학식 5에서,
E는 중성 또는 양이온성 루이스 염기이고;
H는 수소 원자이며;
Z는 13족 원소이고;
Q는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 1 이상의 수소 원자가 할로겐, C1-20의 탄화수소, 알콕시 또는 페녹시로 치환되거나 또는 비치환된, C6-20의 아릴기 또는 C1-20의 알킬기이다.
The method of claim 7,
The catalyst composition further comprises at least one co-catalyst selected from the group consisting of compounds of formulas 3 to 5, polypropylene resin composition.
[Formula 3]
-[Al (R 11 ) -O] m-
In Chemical Formula 3,
R 11 are the same as or different from each other, and each independently halogen; C 1-20 hydrocarbons; Or a C 1-20 hydrocarbon substituted with halogen;
m is an integer of 2 or more;
[Formula 4]
J (R 12 ) 3
In Chemical Formula 4,
R 12 are the same as or different from each other, and each independently halogen; C 1-20 hydrocarbons; Or a C 1-20 hydrocarbon substituted with halogen;
J is aluminum or boron;
[Formula 5]
[EH] + [ZQ 4] - or [E] + [ZQ 4] -
In Chemical Formula 5,
E is a neutral or cationic Lewis base;
H is a hydrogen atom;
Z is a group 13 element;
Q is the same or different from each other, and each independently one or more hydrogen atoms are substituted or unsubstituted with halogen, C 1-20 hydrocarbon, alkoxy or phenoxy, C 6-20 aryl group or C 1-20 alkyl group. to be.
상기 촉매 조성물은 대전방지제를 더 포함하는, 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법.
The method of claim 7,
The catalyst composition further comprises an antistatic agent, a method for producing a polypropylene resin composition.
상기 호모 폴리프로필렌을 제조하는 단계는, 상기 화학식 1로 표시되는 전이금속 화합물을 포함하는 촉매 조성물의 존재하에 프로필렌 단량체를 예비 중합한 후, 수소와 함께 프로필렌 단량체를 투입하며 중합반응시킴으로써 수행되는, 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법.
The method of claim 7,
The step of preparing the homo polypropylene is performed by prepolymerizing a propylene monomer in the presence of a catalyst composition comprising the transition metal compound represented by Chemical Formula 1, and then polymerizing the propylene monomer with hydrogen. Method for producing propylene resin composition.
상기 호모 폴리프로필렌에 대한 프로필렌 단량체 및 에틸렌 단량체의 투입시, 프로필렌 단량체와 에틸렌 단량체는 1:1 내지 1:1.5의 중량비로 투입되는, 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법.
The method of claim 7,
When the propylene monomer and ethylene monomer are added to the homo polypropylene, the propylene monomer and the ethylene monomer are introduced in a weight ratio of 1: 1 to 1: 1.5, a method for producing a polypropylene resin composition.
상기 호모 폴리프로필렌에 대한 프로필렌 단량체 및 에틸렌 단량체의 투입 후 중합 반응은, 50 내지 70℃의 온도 및 5 내지 25bar의 압력 조건에서 수행되는, 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법.
The method of claim 7,
The polymerization reaction after the introduction of propylene monomer and ethylene monomer to the homo polypropylene is carried out at a temperature of 50 to 70 ℃ and a pressure of 5 to 25bar, polypropylene resin composition production method.
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