Applied Chemistry for Engineering (공업화학)

The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry (한국공업화학회)
권호 표지

Polymerization of Ethylene over $Cp_2ZrCl_2$ Catalyst Supported on Montmorillonite

Montmorillonite에 담지된 $Cp_2ZrCl_2$ 촉매를 이용한 에틸렌 중합특성 연구

  • 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)
  • 안성현 (한국화학연구원 환경자원공정연구센터) ;
  • 이성호 (한양대학교 화학공학과) ;
  • 최무석 (한양대학교 화학공학과) ;
  • 임준섭 (한양대학교 화학공학과) ;
  • ;
  • 조득희 (한국화학연구원 환경자원공정연구센터) ;
  • 박융호 (한양대학교 화학공학과)
  • Published : 2013.02.10
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Abstract

Heterogeneous metallocene catalysts supported on montmorillonite (MMT), [$Cp_2ZrCl_2$/MMT, $Cp_2ZrCl_2$/MAO/MMT, and $Cp_2ZrCl_2$ + MAO/MMT], were prepared with three different methods of immobilization and tested for ethylene polymerization. The heterogeneous catalysts immobilized on organo clay (30B-MMT) showed the higher metal loading and polymerization activity than those immobilized on natural clay $Na^+-MMT$. These results suggest that the hydroxyl groups of organo clay interlayers react with the MAO and catalyst through the chemical bond. The metallocene catalyst supported directly on MMT showed lower activity for ethylene polymerization compared to the homogeneous systems, while MMT/MAO/$Cp_2ZrCl_2$, catalysts treated with MAO before impregnation, showed a higher activity. The polymers obtained from MMT-supported catalysts have higher melting point, molecular weight and molecular weight distributions than those of homogeneous catalysts. The polymer particles with increasing significant size. Ethylene polymerization over 30B-MMT/MAO/$Cp_2ZrCl_2$ catalyst was also performed varying the process variables to optimize the process conditions.

$Cp_2ZrCl_2$ 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.

Keywords

References

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