Montmorillonite에 담지된 $Cp_2ZrCl_2$ 촉매를 이용한 에틸렌 중합특성 연구

Polymerization of Ethylene over $Cp_2ZrCl_2$ Catalyst Supported on Montmorillonite

  • 안성현 (한국화학연구원 환경자원공정연구센터) ;
  • 이성호 (한양대학교 화학공학과) ;
  • 최무석 (한양대학교 화학공학과) ;
  • 임준섭 (한양대학교 화학공학과) ;
  • ;
  • 조득희 (한국화학연구원 환경자원공정연구센터) ;
  • 박융호 (한양대학교 화학공학과)
  • Ahn, Sung-Hyun (Research Center for Environment Resources & Processes, Korea Research Institute of Chemical Technology) ;
  • Lee, Sung-Ho (Department of Chemical Engineering, Hanyang University) ;
  • Choi, Moo-Seok (Department of Chemical Engineering, Hanyang University) ;
  • Im, Jun-Seop (Department of Chemical Engineering, Hanyang University) ;
  • Sheikh, Rizwan (Department of Chemical Engineering, Hanyang University) ;
  • Cho, Deug-Hee (Research Center for Environment Resources & Processes, Korea Research Institute of Chemical Technology) ;
  • Park, Yeung-Ho (Department of Chemical Engineering, Hanyang University)
  • 발행 : 2013.02.10

초록

$Cp_2ZrCl_2$ 촉매를 Montmorillonite (MMT) 담체에 각기 다른 3가지 방법[MMT/$Cp_2ZrCl_2$, MMT/MAO/$Cp_2ZrCl_2$, MMT/(MAO + $Cp_2ZrCl_2$)]을 적용하여 불균일 촉매를 제조하였고, 이를 이용하여 에틸렌 중합 특성을 조사하였다. 유기점토인 30B-MMT에 담지한 불균일계 촉매가 자연점토인 $Na^+-MMT$에 담지한 촉매보다 높은 담지율을 나타내었고, 에틸렌 중합에서 높은 활성을 보였다. 이는 유기점토의 층간사이에 존재하는 하이드록시기가 MAO 및 촉매와의 화학적 결합을 유도한다고 할 수 있다. MMT에 직접 메탈로센을 담지하여 에틸렌 중합에 사용할 경우 균일계 촉매에 비해 낮은 활성을 보이지만, MMT를 MAO로 처리해서 만든 MMT/MAO/$Cp_2ZrCl_2$ 촉매에 MMAO의 조촉매를 사용하여 중합시에는 높은 활성을 나타내었다. MMT 담지촉매로 제조된 폴리에틸렌은 담지방법에 관계없이 균일계 촉매에 비해 높은 용융점, 분자량, 분자량 분포를 보였으며, 또한 입자형상에 있어 크기가 상당히 증가한 구형의 입자를 나타내었다. 또한 가장 안정적인 담지 반응과 높은 활성을 나타낸 30B-MMT/MAO/$Cp_2ZrCl_2$ 촉매로 최적의 중합조건을 찾기 위해 공정변수에 따라 에틸렌 중합을 수행하였다.

키워드

metallocene catalyst;montmorillonite;ethylene polymerization;$Cp_2ZrCl_2$;immobilization method

참고문헌

  1. S. I. Woo, Y. S. Ko, and T. K. Han, Macromol. Rapid Commun., 16, 489 (1995). https://doi.org/10.1002/marc.1995.030160706
  2. G. G. Hlatky, Chem. Rev., 100, 1347 (2000). https://doi.org/10.1021/cr9902401
  3. J. C. W. Chien, Top., Catal., 7, 23 (1999). https://doi.org/10.1023/A:1019111700284
  4. K. Weiss, C. Wirth-Pfeifer, M. Hofmann, S. Botzenhardt, H. Lang, K. Bruning, and E. Meichel, J. Mol. Catal. A: Chem., 182-183, 143 (2002). https://doi.org/10.1016/S1381-1169(01)00481-2
  5. S. J. Kim, W. Y. Lee, Y. H. Park, W. S. Huh, and Y. G. Ko, Polym. Eng. Sci., 43, 1011 (2003). https://doi.org/10.1002/pen.10085
  6. J. C. W. Chien and D. He, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem., 29, 1585 (1991).
  7. K. Soga, H. J. Kim, and T. Shiono, Makromol. Chem., Rapid Commun., 14, 765 (1993). https://doi.org/10.1002/marc.1993.030141206
  8. C. Janiak and B. Rieger, Angew. Makromol. Chem., 215, 35 (1994). https://doi.org/10.1002/apmc.1994.052150104
  9. E. Gianetti, G. M. Nicoletti, and R. Mazzoch, J. Polym. Sci. Polym. Chem., 197, 1537 (1996).
  10. E. Gianetti, G. M. Nicoletti, and R. Mazzoch, J. Polym. Sci. Polym. Chem., 23, 2117 (1985). https://doi.org/10.1002/pol.1985.170230805
  11. J. S. Chung, G. Tairova, Y. Zhang, J. C. Hsu, K. B. McAuley, and D. W. Bacon, Korean J. Chem. Eng., 19, 597 (2002). https://doi.org/10.1007/BF02699302
  12. G. Zohuri, R. Jamjah, and S. Ahmadjo, Iranian Polym. J., 14, 111 (2005).
  13. A. Montagna, A. H. Dekmezian, and R. M. Burkhart, Chemtech, 27, 26 (1997).
  14. M. C. Sacchi, D. Zucchi, I. Tritto, and P. Locatelli, Macromol. Rapid Commun., 16, 581 (1995). https://doi.org/10.1002/marc.1995.030160807
  15. K. Soga, T. Uozumi, M. Saito, and T. Shiono, Macromol. Chem. Phys., 195, 1503 (1994). https://doi.org/10.1002/macp.1994.021950505
  16. M. Kaminaka and K. Soga, Makromol. Chem. Rapid Commun., 12, 367 (1991). https://doi.org/10.1002/marc.1991.030120611