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KR102693458B1 - Polyethylene and its chlorinated polyethylene - Google Patents

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KR102693458B1
KR102693458B1 KR1020190020021A KR20190020021A KR102693458B1 KR 102693458 B1 KR102693458 B1 KR 102693458B1 KR 1020190020021 A KR1020190020021 A KR 1020190020021A KR 20190020021 A KR20190020021 A KR 20190020021A KR 102693458 B1 KR102693458 B1 KR 102693458B1
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Abstract

본 발명에 따른 폴리에틸렌은, 고분자 함량이 증가된 분자 구조를 구현하여, 이를 클로린과 반응시키는 과정에서 결정 구조의 변화를 최소화하며, 염소화 생산성 및 열안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있다. Polyethylene according to the present invention implements a molecular structure with increased polymer content, minimizes changes in crystal structure during reaction with chlorine, and produces chlorinated polyethylene with excellent chlorination productivity and thermal stability.

Description

폴리에틸렌 및 이의 염소화 폴리에틸렌 {POLYETHYLENE AND ITS CHLORINATED POLYETHYLENE}Polyethylene and its chlorinated polyethylene {POLYETHYLENE AND ITS CHLORINATED POLYETHYLENE}

본 발명은 분자 구조내 고분자량 함량을 증대시켜, 염소화 생산성 및 열안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있는, 폴리에틸렌 및 이의 염소화 폴리에틸렌에 관한 것이다. The present invention relates to polyethylene and chlorinated polyethylene thereof, which can produce chlorinated polyethylene with excellent chlorination productivity and thermal stability by increasing the high molecular weight content in the molecular structure.

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 their respective characteristics. The Ziegler-Natta catalyst has been widely applied to existing commercial processes since its invention in the 1950s. However, because it is a multi-site catalyst with multiple active sites, it is characterized by a wide molecular weight distribution of the polymer and comonomer. There is a problem that there is a limit to securing the desired physical properties because the composition distribution 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.Meanwhile, a metallocene catalyst is composed of a combination of a main catalyst mainly composed of transition metal compounds and a cocatalyst which is an organometallic compound mainly composed of aluminum. Such a catalyst is a homogeneous complex catalyst and is a single-site catalyst. ), and a polymer with a narrow molecular weight distribution due to the single active site characteristics and a uniform composition distribution of the comonomer is obtained, and the stereoregularity, copolymerization characteristics, and molecular weight of the polymer are obtained by modifying the ligand structure of the catalyst and changing the polymerization conditions. It has properties that can change crystallinity, etc.

미국 특허 제5,914,289호에는 각각의 담체에 담지된 메탈로센 촉매를 이용하여 고분자의 분자량 및 분자량 분포를 제어하는 방법이 기재되어 있으나, 담지촉매 제조시 사용된 용매의 양 및 제조시간이 많이 소요되고, 사용되는 메탈로센 촉매를 담체에 각각 담지시켜야 하는 번거로움이 따랐다.U.S. Patent No. 5,914,289 describes a method of controlling the molecular weight and molecular weight distribution of a polymer using a metallocene catalyst supported on each carrier, but the amount of solvent used and the manufacturing time are large when producing the supported catalyst. , there was the inconvenience of having to support each metallocene catalyst used on a carrier.

대한민국 특허 출원 제2003-12308호에는 담체에 이중핵 메탈로센 촉매와 단일핵 메탈로센 촉매를 활성화제와 함께 담지하여 반응기 내 촉매의 조합을 변화시키며 중합함으로써 분자량 분포를 제어하는 방안을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 방법은 각각의 촉매의 특성을 동시에 구현하기에 한계가 있으며, 또한 완성된 촉매의 담체 성분에서 메탈로센 촉매 부분이 유리되어 반응기에 파울링(fouling)을 유발하는 단점이 있다.Korean Patent Application No. 2003-12308 discloses a method of controlling molecular weight distribution by supporting a dinuclear metallocene catalyst and a mononuclear metallocene catalyst together with an activator on a carrier and polymerizing them while changing the combination of catalysts in the reactor; there is. However, this method has limitations in realizing the characteristics of each catalyst simultaneously, and also has the disadvantage of causing fouling in the reactor because the metallocene catalyst portion is released from the carrier component of the completed catalyst.

따라서, 상기한 단점들을 해결하기 위해서 간편하게 활성이 우수한 혼성 담지 메탈로센 촉매를 제조하여 원하는 물성의 올레핀계 중합체를 제조하는 방법에 대한 요구가 계속되고 있다.Accordingly, in order to solve the above-mentioned shortcomings, there continues to be a need for a method of producing an olefin-based polymer with desired physical properties by simply preparing a hybrid supported metallocene catalyst with excellent activity.

한편, 폴리에틸렌과 클로린을 반응시켜 제조되는 염소화 폴리에틸렌은, 폴리에틸렌에 비하여 물리적 및 기계적 특성이 보다 개선되는 것으로 알려져 있으며, 특히 가혹한 외부 환경에서도 견딜 수 있기 때문에, 각종 용기, 섬유, 파이프 등 패킹 재료와 전열 재료로 사용된다. Meanwhile, chlorinated polyethylene, manufactured by reacting polyethylene and chlorine, is known to have improved physical and mechanical properties compared to polyethylene, and can withstand even harsh external environments, so it is used as packing materials such as various containers, fibers, pipes, etc. Used as a material.

염소화 폴리에틸렌은 일반적으로 폴리에틸렌을 현탁액 상태로 만든 다음 클로린과 반응시켜 제조하거나, 폴리에틸렌을 HCl 수용액에 넣고 클로린과 반응시켜 폴리에틸렌의 수소를 염소로 치환하여 제조한다. Chlorinated polyethylene is generally manufactured by making polyethylene in a suspension state and then reacting with chlorine, or by placing polyethylene in an aqueous HCl solution and reacting with chlorine to replace the hydrogen in polyethylene with chlorine.

염소화 폴리에틸렌의 특성을 충분히 발현하기 위해서는 폴리에틸렌에 균일하게 염소가 치환되어야 하는데, 이는 클로린과 반응하는 폴리에틸렌의 특성에 영향을 받는다. 특히, CPE(Chlorinated Polyethylene) 등의 염소화 폴리에틸렌은 PVC와 컴파운딩을 통해 파이프 및 윈도우 프로파일(Window Profile)의 충격보강제 등의 용도로 많이 사용되는데, 일반적으로 폴리에틸렌을 현탁액 상태에서 클로린과 반응시켜 제조하거나, 폴리에틸렌을 HCl 수용액에서 클로린과 반응시켜 제조할 수 있다. 이러한 CPE 제조 공정에서 염소를 도입하는 염화 반응은, 고온에서 진행되기 때문에 폴리에틸렌 파우더의 열 변형 수준에 따라 탈산 및 건조 공정 등의 후공정 시간을 좌우하는 결정적 단계가 된다. 그러나, 이 과정에서 열에 의한 변형이 발생하여 폴리에틸렌 파우더의 기공이 좁아지거나 막히면 염화 공정에서 부산물로 발생하는 염산을 제거하는 탈산 공정, 수분을 제거하는 건조 공정의 소요 시간이 증가하는 문제가 발생한다. In order to fully express the properties of chlorinated polyethylene, chlorine must be uniformly substituted in polyethylene, which is affected by the properties of polyethylene that reacts with chlorine. In particular, chlorinated polyethylene such as CPE (Chlorinated Polyethylene) is widely used as an impact modifier for pipes and window profiles through compounding with PVC. It is generally manufactured by reacting polyethylene with chlorine in a suspension state. , it can be produced by reacting polyethylene with chlorine in an HCl aqueous solution. In this CPE manufacturing process, the chlorination reaction that introduces chlorine is carried out at a high temperature, so it becomes a critical step that determines the time of post-processes such as deoxidation and drying processes depending on the level of thermal strain of the polyethylene powder. However, if thermal deformation occurs during this process and the pores of the polyethylene powder become narrowed or blocked, the time required for the deoxidation process to remove hydrochloric acid generated as a by-product in the chlorination process and the drying process to remove moisture increases.

이에 따라, 염소화 폴리에틸렌을 제조하는 염화 공정에서 생산성 저하 문제를 방지하기 위하여 고분자량 함량을 증가된 분자 구조를 가지는 폴리에틸렌을 제조할 수 있는 기술의 개발이 계속적으로 요구되고 있다.Accordingly, there is a continued need for the development of technology that can produce polyethylene with a molecular structure with an increased high molecular weight content in order to prevent productivity reduction problems in the chlorination process for producing chlorinated polyethylene.

본 발명은 고분자 함량이 증가된 분자 구조를 구현하여, 염소화 생산성 및 열안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있는, 폴리에틸렌 및 이의 염소화 폴리에틸렌을 제공하고자 한다. The present invention seeks to provide polyethylene and chlorinated polyethylene thereof, which can produce chlorinated polyethylene with excellent chlorination productivity and thermal stability by implementing a molecular structure with increased polymer content.

또한, 본 발명은 상기 폴리에틸렌을 제조하는 방법을 제공하고자 한다. Additionally, the present invention seeks to provide a method for producing the polyethylene.

발명의 일 구현예에 따르면, ASTM D 1238의 방법으로 190 ℃, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수(MI5)가 0.1 g/10min 내지 1.0 g/10min이고, 분자량 분포(Mw/Mn)가 2 내지 4.8이고, 하기 식 1의 열안정 지수(Thermal Stability Index, TSI)가 0보다 크고 50 이하인, 폴리에틸렌이 제공된다. According to one embodiment of the invention, polyethylene is provided, having a melt index (MI 5 ) of 0.1 to 1.0 g/10 min as measured at 190° C. under a load of 5 kg by the method of ASTM D 1238, a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 2 to 4.8, and a thermal stability index (TSI) of Equation 1 below of greater than 0 and less than or equal to 50.

[식 1][Equation 1]

TSI = (k1×M1) + (k2×M2) + (k3×M3) +k4TSI = (k1×M1) + (k2×M2) + (k3×M3) +k4

식 1에서,In equation 1,

M1은 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 5.0 이상부터 5.5 미만인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이고,M1 is the ratio (%) of the integral value in the area where Log Mw is 5.0 or more to less than 5.5 to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,

M2는 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 5.5 이상부터 6.0 미만인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이고,M2 is the ratio (%) of the integral value in the area where Log Mw is 5.5 or more to less than 6.0 to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,

M3는 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 6.0 이상인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이고, M3 is the ratio (%) of the integral value of the area where Log Mw is 6.0 or more to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,

k1은 2.15 내지 2.65이고, k2는 -6.95 내지 -5.65이고, k3은 -17.4 내지 -14.2이고, k4는 110.5 내지 135.5이다. k1 is 2.15 to 2.65, k2 is -6.95 to -5.65, k3 is -17.4 to -14.2, and k4 is 110.5 to 135.5.

여기서, 상기 M1, M2, 및 M3는 겔투과 크로마토그래피(GPC) 장치를 이용한 분자량 측정 방법을 통해 구해지는 값이고, k1, k2, k3, 및 k4 선형 회귀 분석 방법으로 구해지는 값이다.Here, M1, M2, and M3 are values obtained through a molecular weight measurement method using a gel permeation chromatography (GPC) device, and k1, k2, k3, and k4 are values obtained by a linear regression analysis method.

또한, 본 발명은 상기 폴리에틸렌을 제조하는 방법을 제공한다. Additionally, the present invention provides a method for producing the polyethylene.

또한, 본 발명은 상기 폴리에틸렌과 클로린을 반응시켜 제조되는 염소화 폴리에틸렌을 제공한다. Additionally, the present invention provides chlorinated polyethylene produced by reacting the polyethylene with chlorine.

또한, 본 발명은 상기 염소화 폴리에틸렌 및 염화비닐 중합체(PVC)를 포함하는, PVC 조성물을 제공한다. Additionally, the present invention provides a PVC composition comprising the chlorinated polyethylene and vinyl chloride polymer (PVC).

본 발명에 따른 폴리에틸렌은, 고분자 함량이 증가된 분자 구조를 구현함으로써, 이를 클로린과 반응시키는 과정에서 결정 구조의 변화를 최소화하여, 염소화 생산성 및 열안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있다.The polyethylene according to the present invention has a molecular structure with an increased polymer content, thereby minimizing changes in the crystal structure during reaction with chlorine, making it possible to produce chlorinated polyethylene with excellent chlorination productivity and thermal stability.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In the present invention, terms such as first, second, etc. are used to describe various components, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 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, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Additionally, 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 dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise,” “comprise,” or “have” are intended to designate the presence of implemented features, numbers, steps, components, or a combination thereof, and are intended to indicate the presence of one or more other features or It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, components, or combinations thereof.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and take various forms, specific embodiments will be illustrated and described in detail below. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

발명의 일 구현예에 따르면, 고분자 함량이 증가된 분자 구조를 구현하여, 염소화 생산성 및 열안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있는 폴리에틸렌이 제공된다. According to one embodiment of the invention, polyethylene that can produce chlorinated polyethylene with excellent chlorination productivity and thermal stability by implementing a molecular structure with increased polymer content is provided.

상기 폴리에틸렌은, ASTM D 1238의 방법으로 190 ℃, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수(MI5)가 0.1 g/10min 내지 1.0 g/10min이고, 분자량 분포(Mw/Mn)가 2 내지 4.8이고, 하기 식 1의 열안정 지수(Thermal Stability Index, TSI)가 0보다 크고 50 이하인 것을 특징으로 한다. The polyethylene has a melt index (MI 5 ) of 0.1 g/10min to 1.0 g/10min, measured at 190°C and 5 kg load by the method of ASTM D 1238, and a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 2 to 4.8, It is characterized in that the Thermal Stability Index (TSI) of Equation 1 below is greater than 0 and less than or equal to 50.

[식 1][Equation 1]

TSI = (k1×M1) + (k2×M2) + (k3×M3) +k4TSI = (k1×M1) + (k2×M2) + (k3×M3) +k4

식 1에서,In equation 1,

M1은 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 5.0 이상부터 5.5 미만인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이고, M1 is the ratio (%) of the integral value in the area where Log Mw is 5.0 or more to less than 5.5 to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,

M2는 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 5.5 이상부터 6.0 미만인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이고, M2 is the ratio (%) of the integral value in the area where Log Mw is 5.5 or more to less than 6.0 to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,

M3는 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 6.0 이상인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이고, M3 is the ratio (%) of the integral value of the area where Log Mw is 6.0 or more to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,

k1은 2.15 내지 2.65이고, k2는 -6.95 내지 -5.65이고, k3은 -17.4 내지 -14.2이고, k4는 110.5 내지 135.5이다. k1 is 2.15 to 2.65, k2 is -6.95 to -5.65, k3 is -17.4 to -14.2, and k4 is 110.5 to 135.5.

여기서, 상기 M1, M2, 및 M3는 후술되는 바와 같은 겔투과 크로마토그래피(GPC) 장치를 이용한 분자량 측정 방법을 통해 구해지는 값이고, k1, k2, k3, 및 k4 선형 회귀 분석 방법으로 구해지는 값이다.Here, M1, M2, and M3 are values obtained through a molecular weight measurement method using a gel permeation chromatography (GPC) device as described later, and k1, k2, k3, and k4 are values obtained by a linear regression analysis method. am.

일반적으로 염소화 폴리에틸렌은, 폴리에틸렌과 클로린을 반응시켜 제조되는 것으로, 폴리에틸렌의 수소 일부가 염소로 치환된 것을 의미한다. 폴리에틸렌의 수소가 염소로 치환되면, 수소와 염소의 원자 체적이 다르기 때문에 폴리에틸렌의 특성이 변하게 되는데, 예를 들어, 염소화 생산성 및 열안정성이 보다 증가하게 된다. 특히, 염소화 폴리에틸렌 입자의 전체 크기가 작고 균일할수록 염소가 폴리에틸렌 입자의 중심까지 침투하기 쉽기 때문에 입자 내 염소 치환도가 균일하여 우수한 물성을 나타낼 수 있으며, 이를 위하여 본 발명에 따른 폴리에틸렌은 분자량 분포가 작고, 분자 구조내 고분자 함량이 증대되어 보다 우수한 염소화 생산성 및 열안정성을 가질 수 있는 염소화 폴리에틸렌을 제공할 수 있다. In general, chlorinated polyethylene is manufactured by reacting polyethylene with chlorine, meaning that some of the hydrogen in polyethylene is replaced with chlorine. When hydrogen in polyethylene is replaced with chlorine, the properties of polyethylene change because the atomic volumes of hydrogen and chlorine are different. For example, chlorination productivity and thermal stability increase. In particular, the smaller and more uniform the overall size of the chlorinated polyethylene particles are, the easier it is for chlorine to penetrate into the center of the polyethylene particles, so the degree of chlorine substitution within the particles is uniform and excellent physical properties can be exhibited. To this end, the polyethylene according to the present invention has a small molecular weight distribution. , it is possible to provide chlorinated polyethylene that can have better chlorination productivity and thermal stability by increasing the polymer content in the molecular structure.

본 발명의 폴리에틸렌은 분자 구조내 고분자 함량을 증대시켜, 염소화 생산성 및 열안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있다. The polyethylene of the present invention can produce chlorinated polyethylene with excellent chlorination productivity and thermal stability by increasing the polymer content in the molecular structure.

본 발명에 따른 폴리에틸렌은, 별도의 공중합체를 포함하지 않는 에틸렌 호모 중합체일 수 있다. Polyethylene according to the present invention may be an ethylene homopolymer that does not contain a separate copolymer.

상기 폴리에틸렌은, 상술한 바와 같이 ASTM D 1238의 방법으로 온도 190 ℃ 및 하중 5 kg의 조건 하에서 측정된 용융 지수 MI5가 0.1 g/10min 내지 1.0 g/10min, 또는 0.1 g/10min 내지 0.4 g/10min일 수 있다. 이는 폴리에틸렌의 용융 지수 MI5가 낮고 고분자량 성분의 함량이 높다는 것을 의미하며, 이는 염소화 생산성 및 열안정성이 보다 증가하게 되는 효과를 유발한다. As described above, the polyethylene has a melt index MI 5 of 0.1 g/10min to 1.0 g/10min, or 0.1 g/10min to 0.4 g/, as measured by the method of ASTM D 1238 under the conditions of a temperature of 190°C and a load of 5 kg . It could be 10min. This means that the melt index MI 5 of polyethylene is low and the content of high molecular weight components is high, which causes the effect of increasing chlorination productivity and thermal stability.

바람직하게는, 상기 폴리에틸렌의 밀도는 0.947 g/cm3 내지 0.954 g/cm3, 또는 0.950 g/cm3 내지 0.952 g/cm3일 수 있다. 이는 폴리에틸렌의 결정 구조의 함량이 높고 치밀하다는 것을 의미하며, 이는 염소화 공정 중 결정 구조의 변화가 일어나기 어려운 특징을 갖는다.Preferably, the density of the polyethylene may be 0.947 g/cm 3 to 0.954 g/cm 3 , or 0.950 g/cm 3 to 0.952 g/cm 3 . This means that the content of the crystal structure of polyethylene is high and dense, and it has the characteristic that changes in the crystal structure are difficult to occur during the chlorination process.

본 발명의 폴리에틸렌은 상술한 바와 같은 용융 지수 특징과 함께, 좁은 분자량 분포를 갖는 것을 특징으로 한다. The polyethylene of the present invention is characterized by having a narrow molecular weight distribution along with the melt index characteristics described above.

본 발명에 따른 폴리에틸렌은 분자량 분포는 2 내지 4.8이며, 혹은 3 내지 4.7, 또는 3.5 내지 4.6일 수 있다. 이는 폴리에틸렌의 분자량 분포가 좁다는 것을 의미한다. 분자량 분포가 넓으면 폴리에틸렌 간의 분자량 차이가 크기 때문에, 염소화 반응 후 염소화 폴리에틸렌 간의 염소 함유량이 달라질 수 있어 염소의 균일한 분포가 어렵다. 또한, 저분자량 성분이 용융되면 유동성이 높기 때문에 폴리에틸렌 입자의 기공을 막아 염소화 생산성을 저하시킬 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 상기와 같은 분자량 분포를 가지기 때문에, 염소화 반응 후 폴리에틸렌 간의 분자량 차이가 크지 않아 염소가 균일하게 치환될 수 있다. The polyethylene according to the present invention may have a molecular weight distribution of 2 to 4.8, alternatively 3 to 4.7, or 3.5 to 4.6. This means that the molecular weight distribution of polyethylene is narrow. If the molecular weight distribution is wide, the difference in molecular weight between polyethylenes is large, so the chlorine content between chlorinated polyethylenes may vary after the chlorination reaction, making uniform distribution of chlorine difficult. In addition, when low molecular weight components are melted, they have high fluidity and can block the pores of polyethylene particles, reducing chlorination productivity. However, in the present invention, since the molecular weight distribution is as described above, the difference in molecular weight between polyethylene after the chlorination reaction is not large, so chlorine can be substituted uniformly.

일 예로, 상기 분자량 분포(MWD, polydispersity index)는 겔 투과 크로마토그래피(GPC, gel permeation chromatography, Water사 제조)를 이용하여 폴리에틸렌의 중량평균 분자량(Mw)과 수평균 분자량(Mn)을 측정하고, 중량평균 분자량을 수평균 분자량으로 나누어 산측할 수 있다. As an example, the molecular weight distribution (MWD, polydispersity index) is measured by measuring the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of polyethylene using gel permeation chromatography (GPC, manufactured by Water), It can be calculated by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight.

구체적으로, 겔투과 크로마토그래피(GPC) 장치로는 Waters PL-GPC220 기기를 이용하고, Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300 mm 길이 칼럼을 사용할 수 있다. 이때 측정 온도는 160 ℃이며, 1,2,4-트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)을 용매로서 사용할 수 있으며, 유속은 1 mL/min로 적용할 수 있다. 상기 폴리에틸렌 시료는 각각 GPC 분석 기기 (PL-GP220)을 이용하여 BHT 0.0125% 포함된 트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)에서 160 ℃, 10시간 동안 녹여 전처리하고, 10 mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 200 μL의 양으로 공급할 수 있다. 폴리스티렌 표준 시편을 이용하여 형성된 검정 곡선을 이용하여 Mw 및 Mn의 값을 유도할 수 있다. 폴리스티렌 표준 시편의 중량평균 분자량은 2000 g/mol, 10000 g/mol, 30000 g/mol, 70000 g/mol, 200000 g/mol, 700000 g/mol, 2000000 g/mol, 4000000 g/mol, 10000000 g/mol의 9종을 사용할 수 있다.Specifically, as a gel permeation chromatography (GPC) device, a Waters PL-GPC220 instrument can be used, and a Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300 mm long column can be used. At this time, the measurement temperature is 160 ℃, 1,2,4-trichlorobenzene can be used as a solvent, and the flow rate can be applied at 1 mL/min. The polyethylene samples were pretreated by dissolving them in 1,2,4-Trichlorobenzene (1,2,4-Trichlorobenzene) containing 0.0125% BHT at 160°C for 10 hours using a GPC analysis device (PL-GP220), and adjusted to a concentration of 10 mg/10mL. After preparation, it can be supplied in an amount of 200 μL. The values of Mw and Mn can be derived using a calibration curve formed using a polystyrene standard specimen. The weight average molecular weight of polystyrene standard specimens is 2000 g/mol, 10000 g/mol, 30000 g/mol, 70000 g/mol, 200000 g/mol, 700000 g/mol, 2000000 g/mol, 4000000 g/mol, 10000000 g. Nine types of /mol can be used.

상기 폴리에틸렌은, 중량 평균 분자량이 145000 g/mol 내지 250000 g/mol, 혹은 195000 g/mol 내지 230000 g/mol일 수 있다. 이는 폴리에틸렌의 분자량이 높고 고분자량 성분의 함량이 높다는 것을 의미하며, 이는 후술할 연결 분자의 함량을 증가시키는 효과를 유발한다. The polyethylene may have a weight average molecular weight of 145,000 g/mol to 250,000 g/mol, or 195,000 g/mol to 230,000 g/mol. This means that the molecular weight of polyethylene is high and the content of high molecular weight components is high, which causes the effect of increasing the content of linking molecules, which will be described later.

상기 폴리에틸렌은, 상술한 바와 같이 낮은 용융 지수와 함께 하기 식 1과 같은 열안정 지수(Thermal Stability Index, TSI)를 감소시킨 특징을 갖는다. 이는 본 발명에 따른 폴리에틸렌이 좁은 분자량 분포와 함께 분자 구조내 고분자 함량이 증가되며 나타나는 특징이다. The polyethylene has a low melt index as described above and a reduced thermal stability index (TSI) as shown in Equation 1 below. This is a characteristic of the polyethylene according to the present invention as the polymer content in the molecular structure increases along with a narrow molecular weight distribution.

[식 1][Equation 1]

TSI = (k1×M1) + (k2×M2) + (k3×M3) +k4TSI = (k1×M1) + (k2×M2) + (k3×M3) +k4

식 1에서,In equation 1,

M1은 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 5.0 이상부터 5.5 미만인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이고, M1 is the ratio (%) of the integral value in the area where Log Mw is 5.0 or more to less than 5.5 to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,

M2는 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 5.5 이상부터 6.0 미만인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이고, M2 is the ratio (%) of the integral value in the area where Log Mw is 5.5 or more to less than 6.0 to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,

M3는 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 6.0 이상인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이고, M3 is the ratio (%) of the integral value of the area where Log Mw is 6.0 or more to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,

k1은 2.15 내지 2.65이고, k2는 -6.95 내지 -5.65이고, k3은 -17.4 내지 -14.2이고, k4는 110.5 내지 135.5이다. k1 is 2.15 to 2.65, k2 is -6.95 to -5.65, k3 is -17.4 to -14.2, and k4 is 110.5 to 135.5.

여기서, 상기 M1, M2, 및 M3는 상술한 바와 같은 겔투과 크로마토그래피(GPC) 장치를 이용한 분자량 측정 방법을 통해 구해지는 값으로, 구체적으로 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서 Log Mw가 각각 5.0 이상부터 5.5 미만인 영역, 5.5 이상부터 6.0 미만인 영역, 및 6.0 이상인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)을 나타낸 것이다. 또한, 상기 k1, k2, k3, 및 k4 선형 회귀 분석 방법으로 구해지는 값이다. 특히, 상기 식 1의 M1, M2, 및 M3에 대한 계수 또는 추가 상수(k1, k2, k3, k4)에 해당하는 값은, 폴리에틸렌에 대한 분자량 분포 및 열안정성 평가 관련 수 많은 데이타를 모집단으로 하여 선형회귀분석을 통해 도출한 값이다.Here, M1, M2, and M3 are values obtained through a molecular weight measurement method using a gel permeation chromatography (GPC) device as described above. Specifically, polyethylene with log Mw on the x axis and dw/dlogMw on the y axis. In the GPC curve graph, the ratio (%) of the integral values of the areas where Log Mw is from 5.0 to less than 5.5, the area from 5.5 to less than 6.0, and the area from 6.0 to the total integral value is shown. Additionally, k1, k2, k3, and k4 are values obtained by the linear regression analysis method. In particular, the values corresponding to the coefficients or additional constants (k1, k2, k3, k4) for M1, M2, and M3 in Equation 1 are based on a large number of data related to molecular weight distribution and thermal stability evaluation of polyethylene as a population. This value was derived through linear regression analysis.

특히, 폴리에틸렌의 분자 구조내 고분자량 함량이 증가할수록, 저분자량 함량이 감소할수록 수지의 열안정성은 증가한다. 즉, 기본적으로 MI5를 낮추는 방향이 열안정성 측면에서 유리하다. 또한, 고분자량 함량이 높을수록 결정의 라멜라 구조를 연결하는 고분자(Tie Molecule)가 증가하여 염화 반응 과정에서 결정 구조를 잘 유지하게 되고 폴리에틸렌 파우더의 기공 구조의 변화가 적어 CPE 제조 생산성이 향상될 수 있다. 반면, 저분자량 함량이 높을 경우, 염화 반응 과정에서 유동성이 큰 저분자량이 용융되어 폴리에틸렌 파우더의 기공을 막게 됨으로써 탈산 및 건조 공정 시간이 길어지면서 생산성이 감소하게 될 수 있다.In particular, as the high molecular weight content in the molecular structure of polyethylene increases and the low molecular weight content decreases, the thermal stability of the resin increases. In other words, basically lowering MI 5 is advantageous in terms of thermal stability. In addition, as the high molecular weight content increases, the number of polymers (tie molecules) connecting the lamellar structure of the crystal increases, thereby better maintaining the crystal structure during the chlorination reaction process and reducing changes in the pore structure of polyethylene powder, which can improve CPE manufacturing productivity. there is. On the other hand, if the low molecular weight content is high, the low molecular weight with high fluidity melts during the chlorination reaction and blocks the pores of the polyethylene powder, which may lengthen the deoxidation and drying process time and reduce productivity.

상기 식 1의 열안정 지수(Thermal Stability Index, TSI)는 0 보다 크고 50 이하이며, 혹은 상기 TSI는 0 보다 크고 40 이하, 또는 0 보다 크고 35 이하일 수 있다. The Thermal Stability Index (TSI) of Equation 1 may be greater than 0 and less than or equal to 50, or the TSI may be greater than 0 and less than or equal to 40, or greater than 0 and less than or equal to 35.

구체적으로, 상기 식 1에서, M1은 25 < M1 < 35이고, M2는 10 < M2 < 20이고, M3은 1 < M3 < 4일 수 있다. 좀더 구체적으로, 상기 식 1에서, M1은 28 < M1 < 32이고, M2는 16 < M2 < 18이고, M3은 2.5 < M3 < 3.6일 수 있다. Specifically, in Equation 1, M1 may be 25 < M1 < 35, M2 may be 10 < M2 < 20, and M3 may be 1 < M3 < 4. More specifically, in Equation 1, M1 may be 28 < M1 < 32, M2 may be 16 < M2 < 18, and M3 may be 2.5 < M3 < 3.6.

또한, 상기 식 1에서, k1은 2.3 내지 2.5이고, k2는 -6.5 내지 -6.1이고, k3은 -16.3 내지 -15.3이고, k4는 118 내지 128일 수 있다. 또는, k1은 2.35 내지 2.45이고, k2는 -6.35 내지 -6.25이고, k3은 -15.8 내지 -15.7이고, k4는 122.5 내지 123.5일 수 있다. 또는, k1은 2.39 내지 2.41이고, k2는 -6.3 내지 -6.34이고, k3은 -15.78 내지 -15.72이고, k4는 122.8 내지 123.1일 수 있다. 특히, k1은 2.4이고, k2는 -6.33이고, k3은 -15.75이고, k4는 122.98일 수 있다. Additionally, in Equation 1, k1 may be 2.3 to 2.5, k2 may be -6.5 to -6.1, k3 may be -16.3 to -15.3, and k4 may be 118 to 128. Alternatively, k1 may be 2.35 to 2.45, k2 may be -6.35 to -6.25, k3 may be -15.8 to -15.7, and k4 may be 122.5 to 123.5. Alternatively, k1 may be 2.39 to 2.41, k2 may be -6.3 to -6.34, k3 may be -15.78 to -15.72, and k4 may be 122.8 to 123.1. In particular, k1 may be 2.4, k2 may be -6.33, k3 may be -15.75, and k4 may be 122.98.

이에, 상기 폴리에틸렌의 열안정 지수(Thermal Stability Index, TSI)는 하기 식 2에 따라 구한 값일 수 있다. Accordingly, the thermal stability index (TSI) of the polyethylene may be a value obtained according to Equation 2 below.

[식 2][Equation 2]

TSI = (2.4×M1) + (-6.33×M2) + (-15.75×M3) +122.98TSI = (2.4×M1) + (-6.33×M2) + (-15.75×M3) +122.98

상기 식 2에서, M1, M2, M3는, 상기 식 1에서 정의한 바와 같다. In Equation 2, M1, M2, and M3 are as defined in Equation 1 above.

상기 폴리에틸렌의 열안정 지수(Thermal Stability Index, TSI)는, 전술한 바와 같이 겔 투과 크로마토그래피(GPC, gel permeation chromatography, Water사 제조)를 이용하여 폴리에틸렌의 중량평균 분자량(Mw)을 측정하고, 이러한 폴리에틸렌의 중량평균분자량(Mw)에 대한 로그(log) 그래프를 작성한 후에 이로부터 LogMw의 범위대별로 중량평균분자량(Mw) 함량(%)을 측정하여 상술한 식 1에 적용하여 구할 수 있다. 상기 폴리에틸렌의 열안정 지수(Thermal Stability Index, TSI)을 계산하는 구체적인 방법은 후술되는 시험예 1에 기재된 바와 같다. The Thermal Stability Index (TSI) of polyethylene is determined by measuring the weight average molecular weight (Mw) of polyethylene using gel permeation chromatography (GPC, manufactured by Water) as described above. After creating a log graph for the weight average molecular weight (Mw) of polyethylene, the weight average molecular weight (Mw) content (%) can be measured for each LogMw range and applied to Equation 1 above to obtain it. The specific method for calculating the thermal stability index (TSI) of polyethylene is as described in Test Example 1, which will be described later.

특히, 본 발명에 따르면, 상술한 바와 같은 열안정 지수를 통해서, 후술되는 황색 지수(yellow index, YI) 변화율을 직접 측정하지 않아도 폴리에틸렌의 열안정 및 염소화 폴리에틸렌 제조 생산성을 예측할 수 있다. In particular, according to the present invention, through the thermal stability index as described above, the thermal stability of polyethylene and the productivity of chlorinated polyethylene manufacturing can be predicted without directly measuring the yellow index (YI) change rate, which will be described later.

또한, 상기 폴리에틸렌은, ASTM D 1238의 방법으로 250 ℃ 및 1 atm의 조건 하에서 180 분 경과한 후에 측정한 황색 지수(yellow index, YI) 변화율이 약 45% 이하 또는 약 0 내지 약 45%, 혹은 약 40% 이하 또는 약 5% 내지 약 40%, 혹은 약 35% 이하 또는 약 10% 내지 약 35%일 수 있다. 참고로, YI값이 높을수록 노란색에 가깝고, YI값이 0에 가까울수록 자연 색상에 가까운 것이며, 폴리에틸렌의 황색지수 변화율이 작을수록 열안정성이 높다는 것을 의미한다. 또한, 상기 폴리에틸렌의 황색 지수 변화율을 측정하는 방법은 후술되는 시험예 1에 기재된 바와 같으며, 구체적인 측정 방법은 생략한다.In addition, the polyethylene may have a yellow index (YI) change rate of about 45% or less, or about 0 to about 45%, or about 40% or less, or about 5% to about 40%, or about 35% or less, or about 10% to about 35%, as measured by the method of ASTM D 1238 under the conditions of 250 ℃ and 1 atm after 180 minutes. For reference, the higher the YI value, the closer it is to yellow, the closer the YI value is to 0, the closer it is to a natural color, and the smaller the yellow index change rate of the polyethylene, the higher the heat stability. In addition, the method for measuring the yellow index change rate of the polyethylene is as described in Test Example 1 described below, and the specific measurement method is omitted.

상기 폴리에틸렌은, 후술되는 바와 같이 특정의 메탈로센 촉매를 최적화하여 제조함으로써, 낮은 용융 지수와 함께 높은 열안정 지수(Thermal Stability Index, TSI)를 나타내는 특징을 갖는다. 이로써, 분자 구조내 고분자량 함량을 증대시켜, 염소화 생산성 및 열안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제공할 수 있다. The polyethylene is manufactured by optimizing a specific metallocene catalyst, as will be described later, and is characterized by a low melt index and a high thermal stability index (TSI). As a result, it is possible to provide chlorinated polyethylene with excellent chlorination productivity and thermal stability by increasing the high molecular weight content in the molecular structure.

한편, 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 바와 같은 폴리에틸렌을 제조하는 방법이 제공된다. Meanwhile, according to another embodiment of the invention, a method for producing polyethylene as described above is provided.

본 발명에 따른 폴리에틸렌의 제조 방법은, 하기 화학식 1로 표시되는 제1 메탈로센 화합물 1종 이상; 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 제2 메탈로센 화합물 1종 이상을 포함하는 촉매 조성물의 존재 하에, 수소 기체를 에틸렌 함량 기준하여 10 ppm 내지 35 ppm으로 투입하며, 에틸렌을 중합하는 단계를 포함할 수 있다. The method for producing polyethylene according to the present invention includes at least one first metallocene compound represented by the following formula (1); and polymerizing ethylene by introducing hydrogen gas at 10 ppm to 35 ppm based on the ethylene content in the presence of a catalyst composition comprising at least one second metallocene compound selected from the compounds represented by the following formula (2). may include.

[화학식 1][Formula 1]

(Cp1Ra)n(Cp2Rb)M1Z1 3-n (Cp 1 R a ) n (Cp 2 R b ) M 1 Z 1 3-n

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

M1은 4족 전이금속이고;M 1 is a Group 4 transition metal;

Cp1 및 Cp2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 인데닐 및 4,5,6,7-테트라하이드로-1-인데닐 라디칼로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, 이들은 C1 내지 C20의 탄화수소로 치환될 수 있으며;Cp 1 and Cp 2 are the same or different from each other, and are each independently selected from the group consisting of indenyl and 4,5,6,7-tetrahydro-1-indenyl radicals, and they are C1 to C20 hydrocarbons may be substituted;

Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C20의 알킬, 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C10의 알콕시, 치환되거나 치환되지 않은 C2 내지 C20의 알콕시알킬, 치환되거나 치환되지 않은 C6 내지 C20의 아릴, 치환되거나 치환되지 않은 C6 내지 C10의 아릴옥시, 치환되거나 치환되지 않은 C2 내지 C20의 알케닐, 치환되거나 치환되지 않은 C7 내지 C40의 알킬아릴, 치환되거나 치환되지 않은 C7 내지 C40의 아릴알킬, 치환되거나 치환되지 않은 C8 내지 C40의 아릴알케닐, 또는 치환되거나 치환되지 않은 C2 내지 C10의 알키닐이고;R a and R b are the same or different from each other, and are each independently hydrogen, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkoxy, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkoxyalkyl , substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl, substituted or unsubstituted C6 to C10 aryloxy, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl, substituted or unsubstituted C7 to C40 alkylaryl, substituted or unsubstituted C7 to C40 arylalkyl, substituted or unsubstituted C8 to C40 arylalkenyl, or substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynyl;

Z1은 각각 서로 독립적으로 할로겐 원자, 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C20의 알킬, 치환되거나 치환되지 않은 C2 내지 C20의 알케닐, 치환되거나 치환되지 않은 C7 내지 C40의 알킬아릴, 치환되거나 치환되지 않은 C7 내지 C40의 아릴알킬, 치환되거나 치환되지 않은 C6 내지 C20의 아릴, 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C20의 알킬리덴, 치환되거나 치환되지 않은 아미노기, 치환되거나 치환되지 않은 C2 내지 C20의 알킬알콕시, 또는 치환되거나 치환되지 않은 C7 내지 C40의 아릴알콕시이고;Z 1 is each independently a halogen atom, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl, substituted or unsubstituted C7 to C40 alkylaryl, substituted or unsubstituted C7 to C40 arylalkyl, substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylidene, substituted or unsubstituted amino group, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkylalkoxy, or It is substituted or unsubstituted C7 to C40 arylalkoxy;

n은 1 또는 0이고;n is 1 or 0;

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112019018154238-pat00001
Figure 112019018154238-pat00001

상기 화학식 2에서,In Formula 2,

Q1, Q2는 각각 서로 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C20의 알킬, 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C10의 알콕시, 치환되거나 치환되지 않은 C2 내지 C20의 알콕시알킬, 또는 치환되거나 치환되지 않은 C6 내지 C20의 아릴이고; Q 1 and Q 2 are each independently of each other substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkoxy, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkoxyalkyl, or substituted or unsubstituted is aryl of C6 to C20;

A는 탄소, 게르마늄, 또는 규소 원자 함유 라디칼 중 하나 이상 또는 이들의 조합이고;A is one or more of a radical containing carbon, germanium, or silicon atoms, or a combination thereof;

M2은 4족 전이금속이며;M 2 is a Group 4 transition metal;

X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐 원자, 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C20의 알킬, 치환되거나 치환되지 않은 C2 내지 C10의 알케닐, 치환되거나 치환되지 않은 C7 내지 C40의 알킬아릴, 치환되거나 치환되지 않은 C7 내지 C40의 아릴알킬, 치환되거나 치환되지 않은 C6 내지 C20의 아릴, 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C20의 알킬리덴, 치환되거나 치환되지 않은 아미노기, C2 내지 C20의 알킬알콕시, 또는 치환되거나 치환되지 않은 C7 내지 C40의 아릴알콕시이고; X 1 and Alkylaryl, substituted or unsubstituted C7 to C40 arylalkyl, substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylidene, substituted or unsubstituted amino group, C2 to C20 alkyl Alkoxy, or substituted or unsubstituted C7 to C40 arylalkoxy;

R1 내지 R17은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원자, 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C20의 알킬, 치환되거나 치환되지 않은 C2 내지 C20의 알케닐, 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C20의 알킬실릴, 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C20의 실릴알킬, 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C20의 알콕시실릴, 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C10의 알콕시, 치환되거나 치환되지 않은 C2 내지 C20의 알콕시알킬, 치환되거나 치환되지 않은 C6 내지 C20의 아릴, 치환되거나 치환되지 않은 C6 내지 C10의 아릴옥시, 치환되거나 치환되지 않은 C7 내지 C40의 알킬아릴, 치환되거나 치환되지 않은 C7 내지 C40의 아릴알킬, 치환되거나 치환되지 않은 C8 내지 C40의 아릴알케닐, 또는 치환되거나 치환되지 않은 C2 내지 C10의 알키닐이며, R1 내지 R17 중 서로 인접하는 2개 이상이 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있고, R 1 to R 17 are the same or different from each other, and each independently represents hydrogen, a halogen atom, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl, or substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl. C20 alkylsilyl, substituted or unsubstituted C1 to C20 silylalkyl, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkoxysilyl, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkoxy, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkoxy. Alkyl, substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl, substituted or unsubstituted C6 to C10 aryloxy, substituted or unsubstituted C7 to C40 alkylaryl, substituted or unsubstituted C7 to C40 arylalkyl, substituted It is arylalkenyl of C8 to C40, which is substituted or unsubstituted, or alkynyl of C2 to C10, which is substituted or unsubstituted, and two or more of R 1 to R 17 adjacent to each other are connected to each other to form a substituted or unsubstituted aliphatic or aromatic can form a ring,

R1 내지 R8 중 적어도 하나는 하기 화학식 3으로 표시되는 것이고, R9 내지 R17 중 적어도 하나는 하기 화학식 3으로 표시되는 것이고,At least one of R 1 to R 8 is represented by the following formula (3), and at least one of R 9 to R 17 is represented by the following formula (3),

[화학식 3][Formula 3]

-L1-D1 -L 1 -D 1

상기 화학식 3에서, In Formula 3 above,

L1은 C1 내지 C10의 알킬렌이며,L 1 is C1 to C10 alkylene,

D1은 C6 내지 C20의 아릴, C4 내지 C20의 시클로알킬, 또는 C2 내지 C20의 알콕시알킬이다. D 1 is C6 to C20 aryl, C4 to C20 cycloalkyl, or C2 to C20 alkoxyalkyl.

상기 치환기들을 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.The substituents are described in more detail as follows.

상기 C1 내지 C20의 알킬기로는 직쇄 또는 분지쇄, 고리형의 알킬기를 포함하고, 구체적으로 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C1 to C20 alkyl groups include straight-chain or branched-chain and cyclic alkyl groups, specifically methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, Heptyl group, octyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc. are included, but are not limited thereto.

상기 C1 내지 C20의 알킬렌기로는 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기를 포함하고, 구체적으로 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 펜틸렌기, 헥실렌기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C1 to C20 alkylene groups include straight-chain or branched-chain alkylene groups, and specifically include methylene groups, ethylene groups, propylene groups, butylene groups, pentylene groups, and hexylene groups, but are not limited thereto. That is not the case.

상기 C4 내지 C20의 시클로알킬기로는 상술한 바와 같은 알킬기 중에서 고리형의 알킬기를 지칭하는 것으로, 구체적으로 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C4 to C20 cycloalkyl group refers to a cyclic alkyl group among the alkyl groups described above, and specifically includes, but is not limited to, cyclobutyl group, cyclopentyl group, and cyclohexyl group.

상기 C2 내지 C20의 알케닐기로는 하나 이상의 이중 결합하는 직쇄 또는 분지쇄의 탄화수소이며, 구체적으로 알릴기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 펜테닐기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C2 to C20 alkenyl group is a straight-chain or branched-chain hydrocarbon with one or more double bonds, and specifically includes an allyl group, an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group, and a pentenyl group, but is not limited thereto. .

상기 C6 내지 C20의 아릴기로는 단환 또는 축합환의 아릴기를 포함하고, 구체적으로 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트레닐기, 플루오레닐기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C6 to C20 aryl group includes a monocyclic or condensed ring aryl group, and specifically includes a phenyl group, biphenyl group, naphthyl group, phenanthrenyl group, fluorenyl group, etc., but is not limited thereto.

상기 C1 내지 C20의 알콕시기로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, tert-부톡시기, 페닐옥시기, 시클로헥실옥시기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C1 to C20 alkoxy groups include methoxy group, ethoxy group, propoxy group, tert-butoxy group, phenyloxy group, cyclohexyloxy group, etc., but are not limited thereto.

상기 C2 내지 C20의 알콕시알킬기는 상술한 바와 같은 알킬기의 1개 이상의 수소가 알콕시기로 치환된 작용기이며, 구체적으로 메톡시메틸기, 메톡시에틸기, 에톡시메틸기, iso-프로폭시메틸기, iso-프로폭시에틸기, iso-프로폭시헥실기, tert-부톡시메틸기, tert-부톡시에틸기, tert-부톡시헥실기 등의 알콕시알킬기; 또는 페녹시헥실기 등의 아릴옥시알킬기를 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C2 to C20 alkoxyalkyl group is a functional group in which one or more hydrogens of the alkyl group described above are replaced with an alkoxy group, and specifically, methoxymethyl group, methoxyethyl group, ethoxymethyl group, iso-propoxymethyl group, and iso-propoxy group. Alkoxyalkyl groups such as ethyl group, iso-propoxyhexyl group, tert-butoxymethyl group, tert-butoxyethyl group, and tert-butoxyhexyl group; Or an aryloxyalkyl group such as a phenoxyhexyl group, but is not limited thereto.

상기 C2 내지 C20의 알킬알콕시기는 상술한 바와 같은 알콕시의 1개 이상의 수소가 알킬로 치환된 작용기이며, 구체적으로 메틸메톡시기, 메틸에톡시기, 메틸프로폭시기, 에틸프로폭시기, iso-프로폭시헥실기, tert-부톡시메틸기, tert-부톡시에틸기, 메틸페닐옥시기, 메틸시클로헥실옥시기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C2 to C20 alkylalkoxy group is a functional group in which one or more hydrogens of alkoxy are replaced with alkyl as described above, and specifically, methyl methoxy group, methyl ethoxy group, methyl propoxy group, ethyl propoxy group, iso-propoxy group. Examples include, but are not limited to, poxyhexyl group, tert-butoxymethyl group, tert-butoxyethyl group, methylphenyloxy group, and methylcyclohexyloxy group.

상기 C5 내지 C20의 아릴옥시기로는 상술한 바와 같은 아릴기의 1개 이상의 탄소가 수소로 치환된 작용기이며, 구체적으로 페녹시기, 비페녹시기, 나프톡시기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C5 to C20 aryloxy group is a functional group in which one or more carbons of the aryl group as described above are replaced with hydrogen, and specifically includes, but is not limited to, a phenoxy group, a biphenoxy group, and a naphthoxy group. That is not the case.

상기 C7 내지 C40의 알킬아릴기는 상술한 바와 같은 아릴기의 1개 이상의 수소가 알킬기로 치환된 작용기이며, 구체적으로 메틸페닐기, 메틸비페닐기, 메틸나프틸기, 디메틸페닐기, 에메틸페닐기, 프로필페닐기, iso-프로필페닐기, tert-부틸페닐기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C7 to C40 alkylaryl group is a functional group in which one or more hydrogens of the aryl group described above are replaced with an alkyl group, and specifically, methylphenyl group, methylbiphenyl group, methylnaphthyl group, dimethylphenyl group, emethylphenyl group, propylphenyl group, Examples include iso-propylphenyl group and tert-butylphenyl group, but are not limited thereto.

상기 C7 내지 C40의 아릴알킬기는 상술한 바와 같은 알킬기의 1개 이상의 수소가 아릴기로 치환된 작용기이며, 구체적으로 페닐메틸기, 비페닐메틸기, 나프틸메틸기, 페닐에틸기, 비페닐에틸기, 나프틸에틸기, 페닐헥실기 등의 아릴알킬기를 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C7 to C40 arylalkyl group is a functional group in which one or more hydrogens of the alkyl group described above are replaced with an aryl group, and specifically, phenylmethyl group, biphenylmethyl group, naphthylmethyl group, phenylethyl group, biphenylethyl group, naphthylethyl group, Arylalkyl groups such as phenylhexyl groups may be included, but are not limited thereto.

상기 C8 내지 C40의 아릴알케닐기는 상술한 바와 같은 알케닐기의 1개 이상의 수소가 아릴기로 치환된 작용기이며, 구체적으로 페닐알릴기, 페닐에테닐기, 페닐프로페닐기, 페닐부테닐기, 페닐펜테닐기, 비페닐알릴기 등의 아릴알케닐기를 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C8 to C40 arylalkenyl group is a functional group in which one or more hydrogens of the alkenyl group described above are replaced with an aryl group, and specifically, phenylallyl group, phenylethenyl group, phenylpropenyl group, phenylbutenyl group, and phenylpentenyl group. , arylalkenyl groups such as biphenyl allyl group, but are not limited thereto.

상기 C2 내지 C10의 알키닐기로는 하나 이상의 삼중 결합하는 직쇄 또는 분지쇄의 탄화수소이며, 구체적으로 에티닐기, 프로피닐 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C2 to C10 alkynyl group is a straight-chain or branched-chain hydrocarbon with one or more triple bonds, and specifically includes, but is not limited to, ethynyl group and propynyl.

상기 C1 내지 C20의 알킬실릴기 또는 C1 내지 C20의 알콕시실릴기는 -SiH3의 1 내지 3개의 수소가 1 내지 3개의 상술한 바와 같은 알킬기 또는 알콕시기로 치환된 작용기이며, 구체적으로 메틸실릴기, 다이메틸실릴기, 트라이메틸실릴기, 다이메틸에틸실릴기, 다이에틸메틸실릴기 또는 다이메틸프로필실릴기 등의 알킬실릴기; 메톡시실릴기, 다이메톡시실릴기, 트라이메톡시실릴기 또는 다이메톡시에톡시실릴기 등의 알콕시실릴기; 메톡시다이메틸실릴기, 다이에톡시메틸실릴기 또는 다이메톡시프로필실릴기 등의 알콕시알킬실릴기를 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C1 to C20 alkylsilyl group or C1 to C20 alkoxysilyl group is a functional group in which 1 to 3 hydrogens of -SiH 3 are replaced with 1 to 3 alkyl groups or alkoxy groups as described above, specifically methylsilyl group, die Alkylsilyl groups such as methylsilyl group, trimethylsilyl group, dimethylethylsilyl group, diethylmethylsilyl group, or dimethylpropylsilyl group; Alkoxysilyl groups such as methoxysilyl group, dimethoxysilyl group, trimethoxysilyl group, or dimethoxyethoxysilyl group; Alkoxyalkylsilyl groups such as methoxydimethylsilyl group, diethoxymethylsilyl group, or dimethoxypropylsilyl group may be included, but are not limited thereto.

상기 C1 내지 C20의 실릴알킬기는 상술한 바와 같은 알킬기의 1 이상의 수소가 실릴기로 치환된 작용기이며, 구체적으로 -CH2-SiH3, 메틸실릴메틸기 또는 다이메틸에톡시실릴프로필기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The C1 to C20 silylalkyl group is a functional group in which one or more hydrogens of the alkyl group as described above are replaced with a silyl group, and specifically includes -CH 2 -SiH 3 , methylsilylmethyl group, or dimethylethoxysilylpropyl group. , but is not limited to this.

상기 할로겐(halogen)은 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 또는 요오드(I)일 수 있다.The halogen may be fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), or iodine (I).

또한, 본 명세서에서 서로 인접하는 2 개의 치환기가 서로 연결되어 지방족 또는 방향족 고리를 형성한다는 것은 2개의 치환기의 원자(들) 및 상기 2개의 치환기가 결합된 원자가(원자들이) 서로 연결되어 고리를 이루는 것을 의미한다. 구체적으로, R1 내지 R17 중 인접한 치환기들, 예컨대, R2 및 R3 또는 R3 및 R4 등이 서로 연결되어 방향족 고리를 형성할 수 있다.In addition, in this specification, two adjacent substituents are connected to each other to form an aliphatic or aromatic ring, which means that the atom(s) of two substituents and the atoms (atoms) to which the two substituents are bonded are connected to each other to form a ring. means that Specifically, adjacent substituents among R 1 to R 17 , such as R 2 and R 3 or R 3 and R 4 , may be connected to each other to form an aromatic ring.

상술한 치환기들은 목적하는 효과와 동일 내지 유사한 효과를 발휘하는 범위 내에서 임의적으로 하이드록시기; 할로겐; 알킬기 또는 알케닐기, 아릴기, 알콕시기; 14족 내지 16족의 헤테로 원자들 중 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 알킬기 또는 알케닐기, 아릴기, 알콕시기; 실릴기; 알킬실릴기 또는 알콕시실릴기; 포스파인기; 포스파이드기; 술포네이트기; 및 술폰기로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 치환기로 치환될 수 있다.The above-mentioned substituents are optionally hydroxy groups within the range of having the same or similar effect as the desired effect; halogen; Alkyl group or alkenyl group, aryl group, alkoxy group; an alkyl group or alkenyl group, an aryl group, or an alkoxy group containing one or more heteroatoms from groups 14 to 16; silyl group; Alkylsilyl group or alkoxysilyl group; Phosphine group; phosphide group; Sulfonate group; and may be substituted with one or more substituents selected from the group consisting of a sulfone group.

상기 술포네이트기는 -O-SO2-R'의 구조로 R'는 C1 내지 C20의 알킬기일 수 있다. 구체적으로, C1 내지 C20 술포네이트기는 메탄설포네이트기 또는 페닐설포네이트기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The sulfonate group has the structure of -O-SO 2 -R', where R' may be a C1 to C20 alkyl group. Specifically, the C1 to C20 sulfonate group may include a methanesulfonate group or a phenylsulfonate group, but is not limited thereto.

상기 4족 전이금속으로는 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf) 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The Group 4 transition metals include titanium (Ti), zirconium (Zr), and hafnium (Hf), but are not limited thereto.

한편, 상술한 바와 같이 화학식 1 및 화학식 2의 메탈로센 화합물을 포함하는 혼성 담지 촉매를 이용하여 에틸렌 중합 공정을 수행하는 경우에, 염소화 폴리올레핀 제조시 염화 공정에서 우수한 생산성을 구현할 수 있도록 열안정성이 우수한 폴리올레핀을 효과적으로 제조할 수 있다. Meanwhile, as described above, when the ethylene polymerization process is performed using a hybrid supported catalyst containing the metallocene compounds of Formula 1 and Formula 2, thermal stability is required to achieve excellent productivity in the chlorination process when producing chlorinated polyolefin. Excellent polyolefin can be produced effectively.

구체적으로, 상기 혼성 담지 촉매에 있어서, 제1 메탈로센 화합물은 장쇄 분지를 포함하고 낮은 분자량의 폴리에틸렌의 제조에 용이하고, 제2 메탈로센 화합물은 상기 제1 메탈로센 화합물에 비해 적은 양의 장쇄 분지를 포함하고 상대적으로 높은 분자량의 폴리에틸렌 제조에 용이하다. 특히, 중합체 내에 장쇄 분지가 많고, 분자량이 클 때 용융 강도가 커지는데, 제1 메탈로센 화합물의 경우 장쇄 분지가 많은데 비해 분자량이 낮아 이를 개선하는 데 한계가 있다. Specifically, in the hybrid supported catalyst, the first metallocene compound contains long chain branches and is easy to produce low molecular weight polyethylene, and the second metallocene compound is contained in a smaller amount than the first metallocene compound. It is easy to produce polyethylene with a relatively high molecular weight and long chain branches. In particular, when there are many long chain branches in the polymer and the molecular weight is high, the melt strength increases. However, in the case of the first metallocene compound, there are many long chain branches but low molecular weight, so there is a limit to improving this.

본 발명의 폴리에틸렌 중합 공정에서는, 장쇄 분지를 상대적으로 많이 포함하고 분자량이 낮은 중합체를 생성하는 제1 메탈로센 화합물과 상대적으로 적은 장쇄 분지와 높은 분자량의 중합체를 생성하는 제2 메탈로센 화합물을 혼성 담지한 촉매를 사용하여 우수한 고분자량을 유지하면서 분자량 분포를 효과적으로 조절하고 열안정성을 향상시켜 염소화 생산성을 증진시킬 수 있다. 상기 2종의 메탈로센 화합물을 혼성 담지함으로써 중합체 내에 존재하는 장쇄 분지가 상대적으로 저분자량 쪽에 위치하게 되기 때문에 분자량 분포와 열안정성을 개선할 수 있는 것이다.In the polyethylene polymerization process of the present invention, a first metallocene compound that produces a polymer with relatively many long chain branches and a low molecular weight and a second metallocene compound that produces a polymer with relatively few long chain branches and a high molecular weight are used. By using a hybrid supported catalyst, chlorination productivity can be improved by effectively controlling molecular weight distribution and improving thermal stability while maintaining excellent high molecular weight. By hybridizing the two types of metallocene compounds, the long chain branch present in the polymer is located at a relatively low molecular weight, thereby improving molecular weight distribution and thermal stability.

보다 구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 제1 메탈로센 화합물은 인데닐 또는 테트라하이드로 인데닐 계열의 리간드를 포함하는 구조를 가지며, 이러한 구조의 촉매를 중합하면 적은 양의 장쇄 분지가 있고, 분자량 분포(PDI, MWD, Mw/Mn)가 상대적으로 좁은 중합체를 얻을 수 있다.More specifically, the first metallocene compound represented by Formula 1 has a structure containing an indenyl or tetrahydro indenyl series ligand, and when a catalyst of this structure is polymerized, there is a small amount of long chain branching and the molecular weight is A polymer with a relatively narrow distribution (PDI, MWD, Mw/Mn) can be obtained.

구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 제1 메탈로센 화합물의 구조 내에서 인데닐, 또는 4,5,6,7-테트라하이드로-1-인데닐 라디칼 리간드는, 예를 들면, 폴리에틸렌 중합 활성에 영향을 미칠 수 있다. Specifically, in the structure of the first metallocene compound represented by Formula 1, indenyl, or 4,5,6,7-tetrahydro-1-indenyl radical ligand is, for example, involved in polyethylene polymerization activity. It can have an impact.

또한, 상기 화학식 1에서 M1은 Ti, Zr 또는 Hf이고; Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, C1 내지 C20의 알킬, C2 내지 C20의 알콕시알킬, 또는 C7 내지 C40의 아릴알킬이고; Z1은 할로겐 원자일 수 있다. 또는, 상기 화학식 1에서 Cp1 및 Cp2는 각각 독립적으로 인데닐, 또는 4,5,6,7-테트라하이드로-1-인데닐이고; Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 또는 tert-부톡시 헥실이고; M1은 Zr이고; Z1은 염소 등의 할로겐 원자일 수 있다. Additionally, in Formula 1, M 1 is Ti, Zr, or Hf; R a and R b are the same or different from each other, and are each independently hydrogen, C1 to C20 alkyl, C2 to C20 alkoxyalkyl, or C7 to C40 arylalkyl; Z 1 may be a halogen atom. Alternatively, in Formula 1, Cp 1 and Cp 2 are each independently indenyl or 4,5,6,7-tetrahydro-1-indenyl; R a and R b are each independently hydrogen, methyl, or tert-butoxy hexyl; M 1 is Zr; Z 1 may be a halogen atom such as chlorine.

상기 화학식 1의 메탈로센 화합물의 구체적인 예로, 비스(3-(6-(tert-부톡시)헥실)-1H-인덴-1-일)지르코늄(IV) 클로라이드, 또는 비스(3-(6-(tert-부톡시)헥실)-4,5,6,7-테트라하이드로-1H-인덴-1-일)지르코늄(IV) 클로라이드 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the metallocene compound of Formula 1 include bis(3-(6-(tert-butoxy)hexyl)-1H-inden-1-yl)zirconium(IV) chloride, or bis(3-(6- (tert-butoxy)hexyl)-4,5,6,7-tetrahydro-1H-inden-1-yl)zirconium(IV) chloride, etc., but is not limited thereto.

상기 화학식 1로 표시되는 제1 메탈로센 화합물은 공지의 반응들을 응용하여 합성될 수 있다. 구체적으로는, 다양한 합성 공정을 통해 리간드 화합물을 제조한 후에 금속 전구체 화합물을 투입하여 메탈레이션(metallation)을 수행함으로써 제조될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 보다 상세한 합성 방법은 실시예를 참고할 수 있다.The first metallocene compound represented by Formula 1 can be synthesized by applying known reactions. Specifically, it can be manufactured by preparing a ligand compound through various synthesis processes and then performing metallation by adding a metal precursor compound, but it is not limited to this, and the examples can be referred to for more detailed synthesis methods. .

본 발명에 따른 폴리에틸렌의 제조 방법은, 상술한 바와 같은 화학식 1로 표시되는 제1 메탈로센 화합물 1종 이상을, 후술되는 제2 메탈로센 화합물 1종 이상과 함께 사용함으로써, 폴리에틸렌의 용융 지수(MI5), 분자량 분포(Mw/Mn), 열안정 지수(Thermal Stability Index, TSI)를 동시에 최적화할 수 있으며, 이로써 염소화 생산성 및 열안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있다.The method for producing polyethylene according to the present invention is to increase the melt index of polyethylene by using at least one first metallocene compound represented by Chemical Formula 1 as described above together with at least one second metallocene compound described later. (MI 5 ), molecular weight distribution (Mw/Mn), and thermal stability index (TSI) can be optimized simultaneously, thereby producing chlorinated polyethylene with excellent chlorination productivity and thermal stability.

한편, 상기 제2 메탈로센 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있다. Meanwhile, the second metallocene compound may be represented by Formula 2.

구체적으로 상기 화학식 2로 표시되는 제2 메탈로센 화합물은 리간드에 특정 치환기 예컨대, 벤질기 등을 포함하며, 상기 리간드는 Si 등에 의하여 가교되어 있는 구조를 가진다. 이러한 구조의 촉매를 중합하면 적은 양의 장쇄 분지가 있고, 분자량 분포(PDI, MWD, Mw/Mn)가 상대적으로 좁은 중합체를 얻을 수 있다.Specifically, the second metallocene compound represented by Formula 2 includes a specific substituent, such as a benzyl group, in the ligand, and the ligand has a structure in which the ligand is cross-linked by Si or the like. By polymerizing a catalyst of this structure, a polymer with a small amount of long chain branches and a relatively narrow molecular weight distribution (PDI, MWD, Mw/Mn) can be obtained.

구체적으로, 상기 화학식 2로 표시되는 제2 메탈로센 화합물의 구조 내에서 리간드의 치환된 작용기 종류에 따라 입체 장애 효과의 정도를 조절하여 제조되는 폴리에틸렌의 분자량을 용이하게 조절할 수 있다. Specifically, the molecular weight of the polyethylene produced can be easily adjusted by adjusting the degree of steric hindrance effect according to the type of substituted functional group of the ligand within the structure of the second metallocene compound represented by Formula 2.

구체적으로, 상기 화학식 2에서 M2은 Ti, Zr 또는 Hf이고; A는 탄소, 게르마늄, 또는 규소이고; Q1, Q2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬, 또는 C2 내지 C20의 알콕시알킬이고; R2 또는 R7은 하기 화학식 3a로 표시되는 것이고, R10 또는 R16은 하기 화학식 3a로 표시되는 것이고, R1 내지 R17 중 나머지는 수소, 할로겐, 또는 C1 내지 C20의 알킬이고; X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐 원자일 수 있다. Specifically, in Formula 2, M 2 is Ti, Zr, or Hf; A is carbon, germanium, or silicon; Q 1 and Q 2 are each independently C1 to C20 alkyl, or C2 to C20 alkoxyalkyl; R 2 or R 7 is represented by the following formula (3a), R 10 or R 16 is represented by the following formula (3a), and the remainder of R 1 to R 17 is hydrogen, halogen, or C1 to C20 alkyl; X 1 and X 2 may each independently be a halogen atom.

[화학식 3a][Formula 3a]

-L2-D2 -L 2 -D 2

상기 화학식 3a에서, In Formula 3a,

L2는 C1 내지 C10의 알킬렌이며, D2는 C6 내지 C20의 아릴 또는 C4 내지 C20의 시클로알킬이다. L 2 is C1 to C10 alkylene, and D 2 is C6 to C20 aryl or C4 to C20 cycloalkyl.

또는, 상기 화학식 2에서 M2은 Zr이고; A는 규소이고; Q1, Q2는 각각 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, 또는 tert-부톡시헥실이고; R2 또는 R7은 하기 화학식 3b로 표시되는 것이고, R10 또는 R16은 하기 화학식 3b로 표시되는 것이고, R1 내지 R17 중 나머지는 수소이고; X1 및 X2는 각각 독립적으로 할로겐 원자일 수 있다. 특히, R2 및 R16은 하기 화학식 3b로 표시되는 것이고, R1, R3 내지 R15, 및 R17은 수소일 수 있다. Alternatively, in Formula 2, M 2 is Zr; A is silicon; Q 1 and Q 2 are each independently methyl, ethyl, propyl, or tert-butoxyhexyl; R 2 or R 7 is represented by the following formula (3b), R 10 or R 16 is represented by the following formula (3b), and the remainder among R 1 to R 17 is hydrogen; X 1 and X 2 may each independently be a halogen atom. In particular, R 2 and R 16 are represented by the following formula 3b, and R 1 , R 3 to R 15 , and R 17 may be hydrogen.

[화학식 3b][Formula 3b]

-L3-D3 -L 3 -D 3

상기 화학식 3b에서, In Formula 3b,

L3는 C1 내지 C2의 알킬렌이며, D3는 C6 내지 C8의 아릴 또는 C5 내지 C6의 시클로알킬이다. L 3 is C1 to C2 alkylene, and D 3 is C6 to C8 aryl or C5 to C6 cycloalkyl.

한편, 상기 화학식 2로 표시되는 제2 메탈로센 화합물의 구체적인 예로, 디클로로[[[6-(tert-부톡시)헥실]메틸실릴렌]비스[(4a,4b,8a,9,9a-η)-2-(시클로펜틸메틸)-9H-플루오렌-9-일리덴]]지르코늄, 디클로로[[[6-(tert-부톡시)헥실]메틸실릴렌]비스[(4a,4b,8a,9,9a-η)-2-(페닐메틸)-9H-플루오렌-9-일리덴]]지르코늄, 또는 디클로로[[[6-(tert-부톡시)헥실]메틸실릴렌]비스[(4a,4b,8a,9,9a-η)-2-(시클로헥실메틸)-9H-플루오렌-9-일리덴]]지르코늄 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, a specific example of the second metallocene compound represented by Formula 2 is dichloro[[[6-(tert-butoxy)hexyl]methylsilylene]bis[(4a,4b,8a,9,9a-η )-2-(cyclopentylmethyl)-9H-fluoren-9-ylidene]]zirconium, dichloro[[[6-(tert-butoxy)hexyl]methylsilylene]bis[(4a,4b,8a, 9,9a-η)-2-(phenylmethyl)-9H-fluoren-9-ylidene]]zirconium, or dichloro[[[6-(tert-butoxy)hexyl]methylsilylene]bis[(4a ,4b,8a,9,9a-η)-2-(cyclohexylmethyl)-9H-fluoren-9-ylidene]]zirconium, etc., but is not limited thereto.

상기 화학식 2로 표시되는 제2 메탈로센 화합물은 공지의 반응들을 응용하여 합성될 수 있다. 구체적으로는, 다양한 합성 공정을 통해 리간드 화합물을 제조한 후에 금속 전구체 화합물을 투입하여 메탈레이션(metallation)을 수행함으로써 제조될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 보다 상세한 합성 방법은 실시예를 참고할 수 있다.The second metallocene compound represented by Formula 2 can be synthesized by applying known reactions. Specifically, it can be manufactured by preparing a ligand compound through various synthesis processes and then performing metallation by adding a metal precursor compound, but it is not limited to this, and the examples can be referred to for more detailed synthesis methods. .

본 발명에서 사용되는 메탈로센 촉매는 조촉매 화합물과 함께 담체에 담지한 것일 수 있다.The metallocene catalyst used in the present invention may be supported on a carrier together with a cocatalyst compound.

본 발명에 따른 담지 메탈로센 촉매에 있어서, 상기 메탈로센 화합물을 활성화하기 위하여 담체에 함께 담지되는 조촉매로는 13족 금속을 포함하는 유기 금속 화합물로서, 일반적인 메탈로센 촉매 하에 올레핀을 중합할 때 사용될 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.In the supported metallocene catalyst according to the present invention, the cocatalyst supported on the carrier to activate the metallocene compound is an organometallic compound containing a Group 13 metal, which polymerizes olefins under a general metallocene catalyst. There is no particular limitation as long as it can be used when doing so.

상기 조촉매로는 13족 금속을 포함하는 유기 금속 화합물로서, 일반적인 메탈로센 촉매 하에 에틸렌을 중합할 때 사용될 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. The cocatalyst is an organometallic compound containing a Group 13 metal, and is not particularly limited as long as it can be used when polymerizing ethylene under a general metallocene catalyst.

구체적으로, 상기 조촉매는 하기 화학식 4 내지 6으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다:Specifically, the cocatalyst may be one or more selected from the group consisting of compounds represented by the following formulas 4 to 6:

[화학식 4][Formula 4]

-[Al(R18)-O]c--[Al(R 18 )-O] c -

상기 화학식 4에서, In Formula 4 above,

R18은 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 알킬 또는 C1-20 할로알킬이고, R 18 is each independently halogen, C 1-20 alkyl, or C 1-20 haloalkyl,

c는 2 이상의 정수이며,c is an integer greater than or equal to 2,

[화학식 5][Formula 5]

D(R19)3 D(R 19 ) 3

상기 화학식 5에서,In Formula 5 above,

D는 알루미늄 또는 보론이고, D is aluminum or boron,

R19는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, C1-20 하이드로카빌 또는 할로겐으로 치환된 C1-20 하이드로카빌이고,R 19 is each independently hydrogen, halogen, C 1-20 hydrocarbyl, or C 1-20 hydrocarbyl substituted with halogen,

[화학식 6][Formula 6]

[L-H]+[Q(E)4]- 또는 [L]+[Q(E)4]- [LH] + [Q(E) 4 ] - or [L] + [Q(E) 4 ] -

상기 화학식 6에서,In Formula 6 above,

L은 중성 또는 양이온성 루이스 염기이고, L is a neutral or cationic Lewis base,

[L-H]+는 브론스테드 산이며, [LH] + is Bronsted acid,

Q는 Br3 + 또는 Al3 +이고, Q is Br 3+ or Al 3+ ,

E는 각각 독립적으로 C6-20 아릴 또는 C1-20 알킬이고, 여기서 상기 C6-20 아릴 또는 C1-20 알킬은 비치환되거나 또는 할로겐, C1-20 알킬, C1-20 알콕시 및 페녹시로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된다.E is each independently C 6-20 aryl or C 1-20 alkyl, wherein the C 6-20 aryl or C 1-20 alkyl is unsubstituted or selected from halogen, C 1-20 alkyl, C 1-20 alkoxy and It is substituted with one or more substituents selected from the group consisting of phenoxy.

상기 화학식 4로 표시되는 화합물은, 예를 들어 개질메틸알루미녹산(MMAO), 메틸알루미녹산(MAO), 에틸알루미녹산, 이소부틸알루미녹산, 부틸알루미녹산 등과 같은 알킬알루미녹산일 수 있다.The compound represented by Formula 4 may be, for example, an alkyl aluminoxane such as modified methylaluminoxane (MMAO), methylaluminoxane (MAO), ethyl aluminoxane, isobutyl aluminoxane, butyl aluminoxane, etc.

상기 화학식 5로 표시되는 알킬 금속 화합물은, 예를 들어 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리프로필알루미늄, 트리부틸알루미늄, 디메틸클로로알루미늄, 디메틸이소부틸알루미늄, 디메틸에틸알루미늄, 디에틸클로로알루미늄, 트리이소프로필알루미늄, 트리-s-부틸알루미늄, 트리씨클로펜틸알루미늄, 트리펜틸알루미늄, 트리이소펜틸알루미늄, 트리헥실알루미늄, 에틸디메틸알루미늄, 메틸디에틸알루미늄, 트리페닐알루미늄, 트리-p-톨릴알루미늄, 디메틸알루미늄메톡시드, 디메틸알루미늄에톡시드, 트리메틸보론, 트리에틸보론, 트리이소부틸보론, 트리프로필보론, 트리부틸보론 등일 수 있다.The alkyl metal compound represented by the formula 5 is, for example, trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisobutyl aluminum, tripropyl aluminum, tributyl aluminum, dimethyl chloroaluminum, dimethyl isobutyl aluminum, dimethyl ethyl aluminum, diethyl chloro. Aluminum, triisopropyl aluminum, tri-s-butyl aluminum, tricyclopentyl aluminum, tripentyl aluminum, triisopentyl aluminum, trihexyl aluminum, ethyldimethyl aluminum, methyldiethyl aluminum, triphenyl aluminum, tri-p-tolyl It may be aluminum, dimethyl aluminum methoxide, dimethyl aluminum ethoxide, trimethyl boron, triethyl boron, triisobutyl boron, tripropyl boron, tributyl boron, etc.

상기 화학식 6으로 표시되는 화합물은, 예를 들어 트리에틸암모니움테트라페닐보론, 트리부틸암모니움테트라페닐보론, 트리메틸암모니움테트라페닐보론, 트리프로필암모니움테트라페닐보론, 트리메틸암모니움테트라(p-톨릴)보론, 트리프로필암모니움테트라(p-톨릴)보론, 트리에틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)보론, 트리메틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)보론, 트리메틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라펜타플루오로페닐보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐 보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라펜타플루오로페닐보론, 디에틸암모니움테트라펜타플루오로페닐보론, 트리페닐포스포늄테트라페닐보론, 트리메틸포스포늄테트라페닐보론, 트리에틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리부틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리메틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리프로필암모니움테트라페닐알루미늄, 트리메틸암모니움테트라(p-톨릴)알루미늄, 트리프로필암모니움테트라(p-톨릴)알루미늄, 트리에틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)알루미늄, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)알루미늄, 트리메틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)알루미늄,트리부틸암모니움테트라펜타플루오로페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라펜타플로로페닐알루미늄, 디에틸암모니움테트라펜타플루오로페닐알루미늄, 트리페닐포스포늄테트라페닐알루미늄, 트리메틸포스포늄테트라페닐알루미늄, 트리페닐카보니움테트라페닐보론, 트리페닐카보니움테트라페닐알루미늄, 트리페닐카보니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리페닐카보니움테트라펜타플루오로페닐보론 등일 수 있다.Compounds represented by Formula 6 include, for example, triethylammonium tetraphenylboron, tributylammonium tetraphenylboron, trimethylammonium tetraphenylboron, tripropylammonium tetraphenylboron, and trimethylammonium tetra (p- Tolyl) boron, tripropylammonium tetra(p-tolyl) boron, triethylammonium tetra(o,p-dimethylphenyl)boron, trimethylammonium tetra(o,p-dimethylphenyl)boron, tributylammonium tetra (p-trifluoromethylphenyl)boron, trimethylammonium tetra(p-trifluoromethylphenyl)boron, tributylammonium tetrapentafluorophenylboron, N,N-diethylaniliniumtetraphenyl boron, N, N-diethylanilinium tetraphenylboron, N,N-diethylanilinium tetrapentafluorophenylboron, diethylammonium tetrapentafluorophenylboron, triphenylphosphonium tetraphenylboron, trimethylphosphonium tetra Phenylboron, Triethylammonium Tetraphenyl Aluminum, Tributylammonium Tetraphenyl Aluminum, Trimethylammonium Tetraphenyl Aluminum, Tripropylammonium Tetraphenyl Aluminum, Trimethylammonium Tetra(p-Tolyl) Aluminum, Tripropylammonium Tetra (p-tolyl) aluminum, triethylammonium tetra(o,p-dimethylphenyl) aluminum, tributylammonium tetra(p-trifluoromethylphenyl) aluminum, trimethylammonium tetra(p-trifluoromethylphenyl) aluminum. ,Tributylammonium Tetrapentafluorophenyl Aluminum, N,N-Diethylanilinium Tetraphenyl Aluminum, N,N-Diethylanilinium Tetraphenyl Aluminum, N,N-Diethylanilinium Tetrapentaflo Lophenylaluminum, diethylammonium tetrapentafluorophenyl aluminum, triphenylphosphonium tetraphenylaluminum, trimethylphosphoniumtetraphenylaluminum, triphenylcarboniumtetraphenylboron, triphenylcarboniumtetraphenylaluminum, triphenyl It may be carbonium tetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, triphenyl carbonium tetrapentafluorophenyl boron, etc.

이러한 조촉매의 담지량은 담체 1 g을 기준으로 5 mmol 내지 20 mmol일 수 있다.The supported amount of this cocatalyst may be 5 mmol to 20 mmol based on 1 g of carrier.

본 발명에 따른 담지 메탈로센 촉매에 있어서, 상기 담체로는 표면에 하이드록시기를 함유하는 담체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 건조되어 표면에 수분이 제거된, 반응성이 큰 하이드록시기와 실록산기를 가지고 있는 담체를 사용할 수 있다.In the supported metallocene catalyst according to the present invention, a carrier containing a hydroxy group on the surface can be used as the carrier, and preferably has a highly reactive hydroxy group and a siloxane group that has been dried to remove moisture from the surface. Any carrier can be used.

예컨대, 고온에서 건조된 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.For example, silica, silica-alumina, and silica-magnesia dried at high temperatures can be used, and they are usually oxides such as Na 2 O, K 2 CO 3 , BaSO 4 , and Mg(NO 3 ) 2 , carbonates, etc. May contain sulfate and nitrate components.

상기 담체의 건조 온도는 200 내지 800 ℃가 바람직하고, 300 내지 600 ℃가 더욱 바람직하며, 300 내지 400 ℃가 가장 바람직하다. 상기 담체의 건조 온도가 200 ℃ 미만인 경우 수분이 너무 많아서 표면의 수분과 조촉매가 반응하게 되고, 800 ℃를 초과하는 경우에는 담체 표면의 기공들이 합쳐지면서 표면적이 줄어들며, 또한 표면에 하이드록시기가 많이 없어지고 실록산기만 남게 되어 조촉매와의 반응자리가 감소하기 때문에 바람직하지 않다.The drying temperature of the carrier is preferably 200 to 800°C, more preferably 300 to 600°C, and most preferably 300 to 400°C. If the drying temperature of the carrier is less than 200 ℃, there is too much moisture, so the moisture on the surface reacts with the cocatalyst. If it exceeds 800 ℃, the pores on the surface of the carrier merge, reducing the surface area, and there are many hydroxyl groups on the surface. This is undesirable because it disappears and only siloxane residues remain, reducing the number of reaction sites with the cocatalyst.

상기 담체 표면의 하이드록시기 양은 0.1 내지 10 mmol/g이 바람직하며, 0.5 내지 5 mmol/g일 때 더욱 바람직하다. 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.The amount of hydroxyl groups on the surface of the carrier is preferably 0.1 to 10 mmol/g, and more preferably 0.5 to 5 mmol/g. The amount of hydroxy groups on the surface of the carrier can be adjusted by the preparation method and conditions of the carrier or drying conditions such as temperature, time, vacuum or spray drying.

상기 하이드록시기의 양이 0.1 mmol/g 미만이면 조촉매와의 반응자리가 적고, 10 mmol/g을 초과하면 담체 입자 표면에 존재하는 하이드록시기 이외에 수분에서 기인한 것일 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다.If the amount of the hydroxy group is less than 0.1 mmol/g, there are few reaction sites with the cocatalyst, and if it exceeds 10 mmol/g, it is not preferable because it may be caused by moisture other than the hydroxy group present on the surface of the carrier particle. not.

본 발명에 따른 담지 메탈로센 촉매에 있어서, 메탈로센 촉매에 포함되는 전체 전이금속 대 담체의 질량비는 1 : 10 내지 1 : 1000일 수 있다. 상기 질량비로 담체 및 메탈로센 화합물을 포함할 때, 최적의 형상을 나타낼 수 있다. 또한, 조촉매 화합물 대 담체의 질량비는 1 : 1 내지 1 : 100일 수 있다. In the supported metallocene catalyst according to the present invention, the mass ratio of the total transition metal contained in the metallocene catalyst to the carrier may be 1:10 to 1:1000. When the carrier and metallocene compound are included in the above mass ratio, the optimal shape can be exhibited. Additionally, the mass ratio of co-catalyst compound to carrier may be 1:1 to 1:100.

상기 에틸렌 중합 반응은 하나의 연속식 슬러리 중합 반응기, 루프 슬러리 반응기, 기상 반응기 또는 용액 반응기를 이용하여 진행할 수 있다.The ethylene polymerization reaction can be performed using a continuous slurry polymerization reactor, a loop slurry reactor, a gas phase reactor, or a solution reactor.

특히, 본 발명에 따른 폴리에틸렌은, 상기 화학식 1로 표시되는 제1 메탈로센 화합물 1종 이상; 및 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 제2 메탈로센 화합물 1종 이상의 존재 하에, 에틸렌을 호모 중합하여 제조할 수 있다. In particular, the polyethylene according to the present invention includes at least one first metallocene compound represented by the above formula (1); And it can be prepared by homopolymerizing ethylene in the presence of at least one second metallocene compound selected from the compounds represented by Formula 3 above.

상기 제1 메탈로센 화합물 및 상기 제2 메탈로센 화합물의 중량비(제1 메탈로센 화합물: 제2 메탈로센 화합물)는 25: 75 내지 35:65, 또는 28:72 내지 32:68일 수 있다. 상기 촉매 전구체의 중량비는, 염소화 생산성 및 열안정성이 우수한 염소화 폴리에틸렌을 제조할 수 있도록, 좁은 입자 분포도를 가지고 고분자 함량이 증대되는 분자 구조를 구현하는 측면에서 상술한 바와 같은 중량비가 될 수 있다. 특히, 상기 제1 메탈로센 화합물 및 상기 제2 메탈로센 화합물의 중량비를 상술한 범위로 적용시, 중합 공정에서 수소 투입량이 약 35 ppm 이하로 적게 할 수 있어, 왁스(Wax) 함량이 10% 이하로 낮게 유지할 수 있다. 상기 왁스 함량은 중합 생성물을 원심 분리 장치를 이용하여 분리한 후, 남은 헥산(Hexane) 용매를 100 mL 샘플링하여 2 시간 세틀링(settling)하여 왁스(wax)가 차지하는 부피 비로 측정할 수 있다.The weight ratio of the first metallocene compound and the second metallocene compound (first metallocene compound: second metallocene compound) is 25:75 to 35:65, or 28:72 to 32:68. You can. The weight ratio of the catalyst precursor may be as described above in terms of implementing a molecular structure with narrow particle distribution and increased polymer content so as to produce chlorinated polyethylene with excellent chlorination productivity and thermal stability. In particular, when the weight ratio of the first metallocene compound and the second metallocene compound is applied within the above-mentioned range, the amount of hydrogen input in the polymerization process can be reduced to about 35 ppm or less, and the wax content can be reduced to 10 ppm. It can be kept below %. The wax content can be measured by the volume ratio occupied by wax by separating the polymerization product using a centrifugal separation device, sampling 100 mL of the remaining hexane solvent, and settling for 2 hours.

또한, 본 발명에 따른 폴리에틸렌의 제조 방법은, 상술한 바와 같은 메탈로센 촉매 하에서, 에틸렌 대비 수소 기체 함량을 최적 범위로 투입하면서 제조될 수 있다. 이때, 수소 기체는 에틸렌 대비 10 ppm 내지 35 ppm의 함량으로 투입하여야 하며, 혹은 수소 기체는 10 ppm 내지 20 ppm의 함량으로 투입할 수 있다. In addition, the method for producing polyethylene according to the present invention can be produced in the presence of a metallocene catalyst as described above while adding hydrogen gas content in an optimal range compared to ethylene. At this time, hydrogen gas should be introduced in an amount of 10 ppm to 35 ppm relative to ethylene, or hydrogen gas may be added in an amount of 10 ppm to 20 ppm.

그리고, 상기 중합 온도는 80 ℃ 내지 84 ℃, 또는 80 ℃ 내지 81 ℃일 수 있다. 또한, 중합 압력은 7.0 kg/cm2 내지 9.0 kg/cm2, 또는 7.0 kg/cm2 내지 8.0 kg/cm2일 수 있다.And, the polymerization temperature may be 80°C to 84°C, or 80°C to 81°C. Additionally, the polymerization pressure may be 7.0 kg/cm 2 to 9.0 kg/cm 2 , or 7.0 kg/cm 2 to 8.0 kg/cm 2 .

상기 담지 메탈로센 촉매는 탄소수 5 내지 12의 지방족 탄화수소 용매, 예를 들면 펜탄, 헥산, 헵탄, 노난, 데칸, 및 이들의 이성질체와 톨루엔, 벤젠과 같은 방향족 탄화수소 용매, 디클로로메탄, 클로로벤젠과 같은 염소원자로 치환된 탄화수소 용매 등에 용해하거나 희석하여 주입할 수 있다. 여기에 사용되는 용매는 소량의 알킬 알루미늄 처리함으로써 촉매 독으로 작용하는 소량의 물 또는 공기 등을 제거하여 사용하는 것이 바람직하며, 조촉매를 더 사용하여 실시하는 것도 가능하다.The supported metallocene catalyst is an aliphatic hydrocarbon solvent having 5 to 12 carbon atoms, such as pentane, hexane, heptane, nonane, decane, and isomers thereof, and an aromatic hydrocarbon solvent such as toluene and benzene, dichloromethane, and chlorobenzene. It can be injected by dissolving or diluting it in a hydrocarbon solvent substituted with a chlorine atom. The solvent used here is preferably treated with a small amount of alkyl aluminum to remove a small amount of water or air, which acts as a catalyst poison, and it is also possible to use a cocatalyst.

한편, 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 바와 같은 폴리에틸렌을 이용한 염소화 폴리에틸렌(CPE)가 제공된다. Meanwhile, according to another embodiment of the invention, chlorinated polyethylene (CPE) using polyethylene as described above is provided.

본 발명에 따른 염소화 폴리에틸렌은, 상술한 담지 메탈로센 촉매의 존재 하에서 에틸렌을 중합한 다음, 이를 클로린과 반응시켜 제조할 수 있다. Chlorinated polyethylene according to the present invention can be produced by polymerizing ethylene in the presence of the above-described supported metallocene catalyst and then reacting this with chlorine.

상기 클로린과의 반응은, 상기 제조한 폴리에틸렌을 물, 유화제 및 분산제로 분산시킨 후, 촉매와 클로린을 투입하여 반응시킬 수 있다. The reaction with chlorine can be performed by dispersing the prepared polyethylene with water, an emulsifier and a dispersant, and then adding a catalyst and chlorine.

상기 유화제로는 폴리에테르 또는 폴리알킬렌옥사이드를 사용할 수 있다. 상기 분산제로는 중합체 염 또는 유기산 중합체 염을 사용할 수 있으며, 상기 유기산으로는 메타크릴산 또는 아크릴산을 사용할 수 있다. Polyether or polyalkylene oxide can be used as the emulsifier. The dispersant may be a polymer salt or an organic acid polymer salt, and the organic acid may be methacrylic acid or acrylic acid.

상기 촉매는 당업계에 사용되는 염소화 촉매를 사용할 수 있으며, 일례로 벤조일 퍼옥사이드를 사용할 수 있다. 상기 클로린은 단독으로도 사용할 수 있으나, 비활성 가스와 혼합하여 사용할 수 있다.The catalyst may be a chlorination catalyst used in the industry, and for example, benzoyl peroxide may be used. The chlorine can be used alone or mixed with an inert gas.

상기 염소화 반응은 약 60 ℃ 내지 약 150 ℃, 또는 약 70 ℃ 내지 약 145 ℃, 또는 약 80 ℃ 내지 약 140 ℃에서 수행하는 것이 바람직하며, 반응시간은 약 10 분 내지 약 10 시간, 또는 약 1 시간 내지 약 9 시간, 또는 약 2 시간 내지 약 8 시간이 바람직하다. The chlorination reaction is preferably carried out at about 60°C to about 150°C, or about 70°C to about 145°C, or about 80°C to about 140°C, and the reaction time is about 10 minutes to about 10 hours, or about 1 hours to about 9 hours, or about 2 hours to about 8 hours is preferred.

상기 반응으로 제조되는 염소화 폴리에틸렌은, 중화 공정, 세정 공정 및/또는 건조 공정을 추가로 적용할 수 있으며, 이에 따라 분말 상의 형태로 수득할 수 있다. Chlorinated polyethylene produced by the above reaction can be additionally subjected to a neutralization process, a washing process, and/or a drying process, and thus can be obtained in powder form.

상기 염소화 폴리에틸렌은 일례로 염소 함량이 약 20 중량% 내지 약 45 중량%, 약 31 중량% 내지 약 40 중량%, 혹은 약 33 중량% 내지 약 38 중량%일 수 있다. 여기서, 상기 염소화 폴리에틸렌의 염소 함량은 연소 이온크로마토그래피(Combustion IC, Ion Chromatography) 분석법을 이용하여 측정할 수 있다. 일예로, 상기 연소 이온크로마토그래피 분석법은 IonPac AS18 (4 x 250 mm) 컬럼이 장착된 연소 IC (ICS-5000/AQF-2100H) 장치를 사용하여, 내부 장치 온도(Inlet temperature) 900 ℃, 외부 장치 온도(Outlet temperature) 1000 ℃의 연소 온도에서 용리액(Eluent)로서 KOH (30.5 mM)를 사용하여 1 mL/min의 유량 조건 하에서 측정할 수 있다. For example, the chlorinated polyethylene may have a chlorine content of about 20% by weight to about 45% by weight, about 31% by weight to about 40% by weight, or about 33% by weight to about 38% by weight. Here, the chlorine content of the chlorinated polyethylene can be measured using combustion ion chromatography (Combustion IC, Ion Chromatography) analysis. As an example, the combustion ion chromatography analysis method uses a combustion IC (ICS-5000/AQF-2100H) device equipped with an IonPac AS18 (4 x 250 mm) column, an internal device temperature (Inlet temperature) of 900 ℃, and an external device Outlet temperature: It can be measured under a flow rate of 1 mL/min using KOH (30.5 mM) as an eluent at a combustion temperature of 1000°C.

상기 염소화 폴리에틸렌은 일례로 랜덤 염소화 폴리에틸렌일 수 있다.For example, the chlorinated polyethylene may be random chlorinated polyethylene.

본 발명에 따라 제조된 염소화 폴리에틸렌은, 내화학성, 내후성, 난연성, 가공성 및 충격강도 보강효과 등이 우수하여 PVC 파이프 및 윈도우 프로파일(Window Profile)의 충격보강제 등으로 많이 사용된다.Chlorinated polyethylene manufactured according to the present invention has excellent chemical resistance, weather resistance, flame retardancy, processability, and impact strength reinforcing effect, and is widely used as an impact reinforcing agent for PVC pipes and window profiles.

또한, 본 발명에 따른 염소화 폴리에틸렌으로 성형품을 제조하는 방법은, 당업계의 통상적인 방법을 적용할 수 있다. 일례로, 상기 염소화 폴리에틸렌을 롤-밀 컴파운딩하고 이를 압출 가공하여 성형품을 제조할 수 있다. In addition, the method of manufacturing a molded article from chlorinated polyethylene according to the present invention can be a conventional method in the art. For example, a molded product can be manufactured by roll-mill compounding the chlorinated polyethylene and extruding it.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Below, preferred embodiments are presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are provided only to make the present invention easier to understand, and the content of the present invention is not limited thereto.

[촉매 전구체의 제조][Manufacture of catalyst precursor]

합성예Synthesis example 1: [One: [ tt Bu-O-(CHBu-O-(CH 22 )) 66 -C-C 99 HH 66 ]] 22 ZrClZrCl 22 of 합성 synthesis

6-클로로헥사놀(6-chlorohexanol)을 사용하여 문헌(Tetrahedron Lett. 2951 (1988))에 제시된 방법으로 t-Butyl-O-(CH2)6-Cl을 제조하고, 여기에 Indene을 반응시켜 t-Butyl-O-(CH2)6-C9H7를 얻었다(수율 90%). 또한, -78 ℃에서 t-Butyl-O-(CH2)6-C9H7 를 THF에 녹이고, 노르말 부틸리튬(n-BuLi)을 천천히 가한 후, 실온으로 승온 시킨 후, 8 시간 반응시켰다. 그 용액을 다시 -78 ℃에서 ZrCl4(THF)2(1.70g, 4.50 m㏖)/THF(30 mL)의 서스펜젼(suspension) 용액에, 앞서 합성된 리튬염(lithium salt) 용액을 천천히 가하고 실온에서 6 시간 동안 더 반응시켰다. t-Butyl-O-(CH 2 ) 6 -Cl was prepared using 6-chlorohexanol by the method suggested in the literature (Tetrahedron Lett. 2951 (1988)), and then reacted with indene. t-Butyl-O-(CH 2 ) 6 -C 9 H 7 was obtained (yield 90%). In addition, t-Butyl-O-(CH 2 ) 6 -C 9 H 7 was dissolved in THF at -78°C, normal butyllithium (n-BuLi) was slowly added, the temperature was raised to room temperature, and reaction was performed for 8 hours. . The solution was again slowly added to the previously synthesized lithium salt solution in a suspension solution of ZrCl 4 (THF) 2 (1.70 g, 4.50 mmol)/THF (30 mL) at -78°C. and reacted for further 6 hours at room temperature.

모든 휘발성 물질을 진공 건조하고, 얻어진 오일성 액체 물질에 헥산(hexane) 용매를 가하여 걸러내었다. 걸러낸 용액을 진공 건조한 후, 헥산을 가해 저온(-20 ℃)에서 침전물을 유도하였다. 얻어진 침전물을 저온에서 걸러내어 흰색 고체 형태의 [tBu-O-(CH2)6-C9H6]2ZrCl2 화합물을 얻었다(수율 88%).All volatile substances were vacuum dried, and hexane solvent was added to the obtained oily liquid and filtered. After vacuum drying the filtered solution, hexane was added to induce precipitate at low temperature (-20°C). The obtained precipitate was filtered at low temperature to obtain [ t Bu-O-(CH 2 ) 6 -C 9 H 6 ] 2 ZrCl 2 compound in the form of a white solid (88% yield).

1H NMR (300 MHz, CDCl3): 0.84-1.63 (38H, m), 2.61-2.76 (1H, m), 2.87-2.97 (1H, m), 3.24-3.33 (4H, m), 5.66 (0.5H, d), 5.80 (0.5H, d), 6.04 (0.5H, d), 6.28 (0.5H, d), 7.18-7.63 (8H, m) 1H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): 0.84-1.63 (38H, m), 2.61-2.76 (1H, m), 2.87-2.97 (1H, m), 3.24-3.33 (4H, m), 5.66 (0.5) H, d), 5.80 (0.5H, d), 6.04 (0.5H, d), 6.28 (0.5H, d), 7.18-7.63 (8H, m)

합성예Synthesis example 2: [ 2: [ (( terttert -Bu-O-(CH-Bu-O-(CH 22 )) 66 )MeSi(9-C)MeSi(9-C 2020 HH 1414 )) 22 ]ZrCl]ZrCl 22 of 합성 synthesis

THF 용매 하에서 tert-Bu-O-(CH2)6Cl 화합물과 Mg(0) 간의 반응으로부터 그리냐드(Grignard) 시약인 tert-Bu-O-(CH2)6MgCl 용액 1.0 mole을 얻었다. 상기 제조된 그리냐드 화합물을 -30 ℃의 상태의 MeSiCl3 화합물(176.1 mL, 1.5 mol)과 THF(2.0 mL)가 담겨있는 플라스크에 가하고, 상온에서 8 시간 이상 교반시킨 후, 걸러낸 용액을 진공 건조하여 tert-Bu-O-(CH2)6SiMeCl2의 화합물을 얻었다(수율 92%).1.0 mole of tert -Bu-O-(CH 2 ) 6 MgCl solution, a Grignard reagent, was obtained from the reaction between tert -Bu-O-(CH 2 ) 6 Cl compound and Mg(0) in THF solvent. The prepared Grignard compound was added to a flask containing MeSiCl 3 compound (176.1 mL, 1.5 mol) and THF (2.0 mL) at -30°C, stirred at room temperature for more than 8 hours, and the filtered solution was vacuum-filtered. After drying, the compound tert -Bu-O-(CH 2 ) 6 SiMeCl 2 was obtained (yield 92%).

-20 ℃의 dryice/acetone bath에 2-(Benzyl)-9H-플루오렌(Bn-Flu) (5.13 g, 20 mmol)을 diethyl ether 100 mL에 녹여 9.2 mL(23 mmol)의 n-BuLi(2.5 M in Hexane)을 천천히 가하고, 상온에서 6 시간 교반시켜 2-(Benzyl)-9H-플루오레닐 리튬 용액을 제조하였다. 교반이 종결된 후, 반응기 온도를 -30 ℃로 냉각시키고, -30 ℃에서 헥산(50 mL)에 녹아있는 tert-Bu-O-(CH2)6SiMeCl2 (2.71 g, 10 mmol) 용액에 상기 제조된 2-(Benzyl)-9H-플루오레닐 리튬 용액을 1 시간에 걸쳐 천천히 가하였다. 상온에서 8 시간 이상 교반한 후, 물을 첨가하여 추출하고, 건조(evaporation)하여 중 화합물을 얻었다(4.96g, 수율 69.8%). 리간드의 구조는 1H-NMR을 통해 확인하였다.Dissolve 2-(Benzyl)-9H-fluorene (Bn-Flu) (5.13 g, 20 mmol) in 100 mL of diethyl ether in a dryice/acetone bath at -20°C and add 9.2 mL (23 mmol) of n-BuLi (2.5). M in Hexane) was slowly added and stirred at room temperature for 6 hours to prepare a 2-(Benzyl)-9H-fluorenyl lithium solution. After the stirring was terminated, the reactor temperature was cooled to -30 ℃, and tert -Bu-O-(CH 2 ) 6 SiMeCl 2 (2.71 g, 10 mmol) dissolved in hexane (50 mL) at -30 ℃ was added to the solution. The 2-(Benzyl)-9H-fluorenyl lithium solution prepared above was slowly added over 1 hour. After stirring at room temperature for more than 8 hours, water was added for extraction and drying (evaporation) to obtain a heavy compound (4.96 g, yield 69.8%). The structure of the ligand was confirmed through 1 H-NMR.

1H NMR(500 MHz, CDCl3) : (-0.49)-(-0.35) (3H, m), 0.10-1.31 (19H, m), 3.16-3.21 (2H, m), 3.79 (1H, s), 3.91-3.96(5H, m), 7.00-7.35 (24H, m) 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): (-0.49)-(-0.35) (3H, m), 0.10-1.31 (19H, m), 3.16-3.21 (2H, m), 3.79 (1H, s) , 3.91-3.96(5H, m), 7.00-7.35 (24H, m)

-20 ℃에서 (6-(tert-butoxy)hexyl)bis(2-(benzyl)-9H-fluoren-9-yl)(methyl)silane (4.96 g, 7 mmol)을 톨루엔 100 mL에 녹이고, MTBE 3.3 L(4.0 eq)을 추가한 용액에 6.1 mL(2.2 eq)의 n-BuLi(2.5 M in Hexane)을 천천히 가하고 상온으로 올리면서 8 시간 이상 반응시킨 후, -20 ℃에서 상기 제조된 디리튬염(dilithium salts) 슬러리 용액을 ZrCl4(THF)2 (2.63g, 7 mmol)/톨루엔(100 mL)의 슬러리 용액으로 천천히 가하고 상온에서 8 시간 동안 더 반응시켰다. 침전물을 여과하고 여러 번 헥산으로 씻어내어 고체 형태의 [(tert-Bu-O-(CH2)6)MeSi(9-C20H14)2]ZrCl2 화합물을 얻었다(3.58g, 수율 58.9%).Dissolve (6-( tert -butoxy)hexyl)bis(2-(benzyl)-9H-fluoren-9-yl)(methyl)silane (4.96 g, 7 mmol) in 100 mL of toluene at -20°C, and add MTBE 3.3. Slowly add 6.1 mL (2.2 eq) of n-BuLi (2.5 M in Hexane) to the solution to which L (4.0 eq) was added, raise the temperature to room temperature and react for more than 8 hours, then dilithium salt prepared above at -20°C. (dilithium salts) was slowly added to the slurry solution of ZrCl 4 (THF) 2 (2.63 g, 7 mmol)/toluene (100 mL) and reacted at room temperature for an additional 8 hours. The precipitate was filtered and washed several times with hexane to obtain [( tert -Bu-O-(CH 2 ) 6 )MeSi(9-C 20 H 14 ) 2 ]ZrCl 2 compound in solid form (3.58 g, yield 58.9%). ).

1H NMR(500MHz, CDCl3) : 1.16-1.20 (9H, m), 1.34 (3H, s), 1.45-1.92 (10H, m), 3.36-3.38(2H, m), 3.86-3.96(4H, m), 6.90-7.81 (24H, m) 1H NMR (500MHz, CDCl 3 ): 1.16-1.20 (9H, m), 1.34 (3H, s), 1.45-1.92 (10H, m), 3.36-3.38(2H, m), 3.86-3.96(4H, m), 6.90-7.81 (24H, m)

비교 comparison 합성예Synthesis example 1: [One: [ tt Bu-O-(CHBu-O-(CH 22 )) 66 -C-C 55 HH 44 ]] 22 ZrClZrCl 22 of 합성 synthesis

6-클로로헥사놀(6-chlorohexanol)을 사용하여 문헌(Tetrahedron Lett. 2951 (1988))에 제시된 방법으로 t-Butyl-O-(CH2)6-Cl을 제조하고, 여기에 NaCp를 반응시켜 t-Butyl-O-(CH2)6-C5H5를 얻었다(수율 60%, b.p. 80 ℃ / 0.1 mmHg). 또한, -78 ℃에서 t-Butyl-O-(CH2)6-C5H5를 THF에 녹이고, 노르말 부틸리튬(n-BuLi)을 천천히 가한 후, 실온으로 승온시킨 후, 8 시간 반응시켰다. 그 용액을 다시 -78 ℃에서 ZrCl4(THF)2 (1.70 g, 4.50 mmol)/THF(30㎖)의 서스펜젼(suspension) 용액에 기 합성된 리튬염(lithium salt) 용액을 천천히 가하고 실온에서 6 시간 동안 더 반응시켰다. t-Butyl-O-(CH 2 ) 6 -Cl was prepared using 6-chlorohexanol by the method suggested in the literature (Tetrahedron Lett. 2951 (1988)), and NaCp was reacted with it. t-Butyl-O-(CH 2 ) 6 -C 5 H 5 was obtained (yield 60%, bp 80 ℃ / 0.1 mmHg). Additionally, t-Butyl-O-(CH 2 ) 6 -C 5 H 5 was dissolved in THF at -78°C, normal butyllithium (n-BuLi) was slowly added, the temperature was raised to room temperature, and reaction was performed for 8 hours. . The previously synthesized lithium salt solution was slowly added to the suspension solution of ZrCl 4 (THF) 2 (1.70 g, 4.50 mmol)/THF (30 ml) at -78°C, and then allowed to cool at room temperature. The reaction was further performed for 6 hours.

모든 휘발성 물질을 진공 건조하고, 얻어진 오일성 액체 물질에 헥산(hexane) 용매를 가하여 걸러내었다. 걸러낸 용액을 진공 건조한 후, 헥산을 가해 저온(-20 ℃)에서 침전물을 유도하였다. 얻어진 침전물을 저온에서 걸러내어 흰색 고체 형태의 [tBu-O-(CH2)6-C5H4]2ZrCl2 화합물을 얻었다(수율 92%).All volatile substances were vacuum dried, and hexane solvent was added to the obtained oily liquid and filtered. After vacuum drying the filtered solution, hexane was added to induce precipitate at low temperature (-20°C). The obtained precipitate was filtered at low temperature to obtain [ t Bu-O-(CH 2 ) 6 -C 5 H 4 ] 2 ZrCl 2 compound in the form of a white solid (yield 92%).

  

1H NMR (300 MHz, CDCl3): 6.28 (t, J = 2.6 Hz, 2 H), 6.19 (t, J = 2.6 Hz, 2 H), 3.31 (t, 6.6 Hz, 2 H), 2.62 (t, J = 8 Hz), 1.7 - 1.3 (m, 8 H), 1.17 (s, 9 H) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ): 6.28 (t, J = 2.6 Hz, 2 H), 6.19 (t, J = 2.6 Hz, 2 H), 3.31 (t, 6.6 Hz, 2 H), 2.62 ( t, J = 8 Hz), 1.7 - 1.3 (m, 8 H), 1.17 (s, 9 H)

비교 comparison 합성예Synthesis example 2: [ 2: [ (( terttert -Bu-O-(CH-Bu-O-(CH 22 )) 66 )(CH)(CH 33 )Si(C)Si(C 55 (CH(CH 33 )) 44 )()( tt Bu-N)]TiClBu-N)]TiCl 22 of 합성 synthesis

상온에서 50 g의 Mg(s)를 10 L 반응기에 가한 후, THF 300 mL을 가하였다. I2 0.5 g 정도를 가한 후, 반응기 온도를 50 ℃로 유지하였다. 반응기 온도가 안정화된 후 250 g의 6-t-부톡시헥실 클로라이드(6-t-buthoxyhexyl chloride)를 피딩펌프(feeding pump)를 이용하여 5 mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. 6-t-부톡시헥실 클로라이드를 가함에 따라 반응기 온도가 약 4 내지 5 ℃ 정도 상승하는 것을 관찰하였다. 계속적으로 6-t-부톡시헥실 클로라이드을 가하면서 12 시간 교반하였다. 반응 12시간 후 검은색의 반응용액을 얻었다. 생성된 검은색의 용액 2 mL 취한 뒤 물을 가하여 유기층을 얻어 1H-NMR을 통해 6-t-부톡시헥산(6-t-buthoxyhexane)을 확인하였다. 상기 6-t-부톡시헥산으로부터 그리냐드(Gringanrd) 반응이 잘 진행되었음을 알 수 있었다. 그리하여 6-t-부톡시헥실 마그네슘 클로라이드(6-t-buthoxyhexyl magnesium chloride)를 합성하였다.After adding 50 g of Mg(s) to a 10 L reactor at room temperature, 300 mL of THF was added. After adding about 0.5 g of I2, the reactor temperature was maintained at 50°C. After the reactor temperature was stabilized, 250 g of 6-t-butoxyhexyl chloride was added to the reactor at a rate of 5 mL/min using a feeding pump. It was observed that the reactor temperature increased by about 4 to 5 °C as 6-t-butoxyhexyl chloride was added. The mixture was stirred for 12 hours while continuously adding 6-t-butoxyhexyl chloride. After 12 hours of reaction, a black reaction solution was obtained. After taking 2 mL of the resulting black solution, water was added to obtain an organic layer, and 6-t-butoxyhexane was confirmed through 1H-NMR. It was confirmed from the 6-t-butoxyhexane that the Gringanrd reaction proceeded well. Thus, 6-t-butoxyhexyl magnesium chloride was synthesized.

  

MeSiCl3 500 g과 1 L의 THF를 반응기에 가한 후 반응기 온도를 -20 ℃까지 냉각하였다. 합성한 6-t-부톡시헥실 마그네슘 클로라이드 중 560 g을 피딩펌프를 이용하여 5 mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. 그리냐드 시약(Grignard reagent)의 피딩(feeding)이 끝난 후 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12시간 교반하였다. 반응 12시간 후 흰색의 MgCl2염이 생성되는 것을 확인하였다. 헥산 4 L을 가하여 랩도리(labdori)을 통해 염을 제거하여 필터용액을 얻었다. 얻은 필터용액을 반응기에 가한 후 70℃에서 헥산을 제거하여 엷은 노란색의 액체를 얻었다. 얻은 액체를 1H-NMR을 통해 원하는 메틸(6-t-부톡시 헥실)디클로로실란{Methyl(6-t-buthoxy hexyl)dichlorosilane} 화합물임을 확인하였다.After adding 500 g of MeSiCl 3 and 1 L of THF to the reactor, the temperature of the reactor was cooled to -20°C. 560 g of the synthesized 6-t-butoxyhexyl magnesium chloride was added to the reactor at a rate of 5 mL/min using a feeding pump. After the feeding of the Grignard reagent was completed, the reactor temperature was slowly raised to room temperature and stirred for 12 hours. After 12 hours of reaction, it was confirmed that white MgCl2 salt was produced. 4 L of hexane was added and the salt was removed through labdori to obtain a filter solution. The obtained filter solution was added to the reactor, and hexane was removed at 70°C to obtain a light yellow liquid. The obtained liquid was confirmed to be the desired methyl(6-t-butoxy hexyl)dichlorosilane {Methyl(6-t-butoxy hexyl)dichlorosilane} compound through 1H-NMR.

  

1H-NMR (CDCl3): 3.3 (t, 2H), 1.5 (m, 3H), 1.3 (m, 5H), 1.2 (s, 9H), 1.1 (m, 2H), 0.7 (s, 3H)1H-NMR (CDCl3): 3.3 (t, 2H), 1.5 (m, 3H), 1.3 (m, 5H), 1.2 (s, 9H), 1.1 (m, 2H), 0.7 (s, 3H)

테트라메틸시클로펜타디엔(tetramethylcyclopentadiene) 1.2 mol (150 g)와 2.4 L의 THF를 반응기에 가한 후 반응기 온도를 -20℃로 냉각하였다. n-BuLi 480 mL 피딩펌프를 이용하여 5 mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. n-BuLi을 가한 후 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12 시간 교반하였다. 반응 12 시간 후, 당량의 메틸(6-t-부톡시 헥실)디클로로실란(Methyl(6-t-buthoxy hexyl)dichlorosilane) (326 g, 350 mL)을 빠르게 반응기에 가하였다. 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12 시간 교반한 후 다시 반응기 온도를 0 ℃로 냉각시킨 후 2 당량의 t-BuNH2을 가하였다. 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12 시간 교반하였다. 반응 12시간 후 THF을 제거하고 4 L의 헥산을 가하여 랩도리를 통해 염을 제거한 필터용액을 얻었다. 필터용액을 다시 반응기에 가한 후, 헥산을 70 ℃에서 제거하여 노란색의 용액을 얻었다. 얻을 노란색의 용액을 1H-NMR을 통해 메틸(6-t-부톡시헥실)(테트라메틸CpH)t-부틸아미노실란(Methyl(6-t-buthoxyhexyl)(tetramethylCpH)t-Butylaminosilane) 화합물임을 확인하였다. 1.2 mol (150 g) of tetramethylcyclopentadiene and 2.4 L of THF were added to the reactor, and the temperature of the reactor was cooled to -20°C. n-BuLi 480 mL was added to the reactor at a rate of 5 mL/min using a feeding pump. After adding n-BuLi, the reactor temperature was slowly raised to room temperature and stirred for 12 hours. After 12 hours of reaction, an equivalent amount of methyl(6-t-butoxy hexyl)dichlorosilane (326 g, 350 mL) was quickly added to the reactor. The reactor temperature was slowly raised to room temperature while stirring for 12 hours, and then the reactor temperature was cooled to 0° C. and then 2 equivalents of t-BuNH 2 was added. The reactor temperature was slowly raised to room temperature and stirred for 12 hours. After 12 hours of reaction, THF was removed, 4 L of hexane was added, and a filter solution from which salts were removed was obtained through labrador. After adding the filter solution back to the reactor, hexane was removed at 70°C to obtain a yellow solution. The yellow solution obtained was confirmed to be a methyl(6-t-butoxyhexyl)(tetramethylCpH)t-butylaminosilane compound through 1 H-NMR. did.

  

n-BuLi과 리간드 디메틸(테트라메틸CpH)t-부틸아민실란 (Dimethyl(tetramethylCpH)t-Butylaminosilane)로부터 THF 용액에서 합성한 -78 ℃의 리간드의 디리튬염에 TiCl3(THF)3 (10 mmol)을 빠르게 가하였다. 반응용액을 천천히 -78 ℃에서 상온으로 올리면서 12 시간 교반하였다. 12 시간 교반 후, 상온에서 당량의 PbCl2 (10mmol)를 반응용액에 가한 후 12 시간 교반하였다. 12 시간 교반 후, 푸른색을 띠는 짙은 검은색의 용액을 얻었다. 생성된 반응용액에서 THF를 제거한 후 헥산을 가하여 생성물을 필터하였다. 얻을 필터용액에서 헥산을 제거한 후, 1H-NMR로부터 원하는 ([methyl(6-t-buthoxyhexyl)silyl(η5-tetramethylCp)(t-Butylamido)]TiCl2)인 [(tert-Bu-O-(CH2)6)(CH3)Si(C5(CH3)4)(tBu-N)]TiCl2임을 확인하였다. TiCl 3 (THF) 3 (10 mmol) was synthesized in a THF solution from n-BuLi and the ligand dimethyl(tetramethylCpH)t-Butylaminosilane. ) was applied quickly. The reaction solution was stirred for 12 hours while slowly raising the temperature from -78°C to room temperature. After stirring for 12 hours, an equivalent amount of PbCl 2 (10 mmol) was added to the reaction solution at room temperature and stirred for 12 hours. After stirring for 12 hours, a dark black solution with a blue tinge was obtained. After THF was removed from the resulting reaction solution, hexane was added and the product was filtered. After removing hexane from the filter solution, the desired ([methyl(6-t-buthoxyhexyl)silyl(η5-tetramethylCp)(t-Butylamido)]TiCl 2 ) was obtained from 1 H-NMR. [( tert -Bu-O-(CH 2 ) 6 )(CH 3 )Si(C 5 (CH 3 ) 4 )( t Bu-N)]TiCl 2 was confirmed.

  

1H-NMR (CDCl3): 3.3 (s, 4H), 2.2 (s, 6H), 2.1 (s, 6H), 1.8 ~ 0.8 (m), 1.4 (s, 9H), 1.2(s, 9H), 0.7 (s, 3H) 1 H-NMR (CDCl 3 ): 3.3 (s, 4H), 2.2 (s, 6H), 2.1 (s, 6H), 1.8 ~ 0.8 (m), 1.4 (s, 9H), 1.2 (s, 9H) , 0.7 (s, 3H)

[담지 촉매의 제조][Manufacture of supported catalyst]

제조예Manufacturing example 1: 담지 촉매의 제조 1: Preparation of supported catalyst

20 L sus 고압 반응기에 톨루엔 용액 5.0 kg을 넣고 반응기 온도를 40 ℃로 유지하였다. 600 ℃의 온도에서 12 시간 동안 진공을 가해 탈수시킨 실리카(Grace Davison사 제조, SP948) 1000 g을 반응기에 투입하고 실리카를 충분히 분산시킨 후, 합성예 1의 메탈로센 화합물 55 g을 톨루엔에 녹여 투입하고 40 ℃에서 200 rpm으로 2 시간 동안 교반하여 반응시켰다. 이후 교반을 중지하고 30분 동안 세틀링하고 반응 용액을 디캔테이션하였다.5.0 kg of toluene solution was added to a 20 L sus high pressure reactor, and the reactor temperature was maintained at 40°C. 1000 g of silica (SP948, manufactured by Grace Davison) dehydrated by applying vacuum for 12 hours at a temperature of 600° C. was added to the reactor and the silica was sufficiently dispersed. Then, 55 g of the metallocene compound of Synthesis Example 1 was dissolved in toluene. It was added and stirred at 40°C at 200 rpm for 2 hours to react. Afterwards, stirring was stopped, settling was performed for 30 minutes, and the reaction solution was decantated.

반응기에 톨루엔 2.5 kg을 투입하고, 10 wt% 메틸알루미녹산(MAO)/톨루엔 용액 9.4 kg을 투입한 후, 40 ℃에서 200 rpm으로 12 시간 동안 교반하였다. 반응 후, 교반을 중지하고 30 분 동안 세틀링하고 반응 용액을 디캔테이션하였다. 톨루엔 3.0 kg을 투입하고 10 분 동안 교반한 다음, 교반을 중지하고 30 분 동안 세틀링하고 톨루엔 용액을 디캔테이션하였다. 2.5 kg of toluene was added to the reactor, 9.4 kg of 10 wt% methylaluminoxane (MAO)/toluene solution was added, and the mixture was stirred at 40°C and 200 rpm for 12 hours. After the reaction, stirring was stopped, settling was performed for 30 minutes, and the reaction solution was decantated. 3.0 kg of toluene was added and stirred for 10 minutes, then stirring was stopped, settling was performed for 30 minutes, and the toluene solution was decantated.

반응기에 톨루엔 3.0 kg을 투입하고, 합성예 2의 메탈로센 화합물 142.3 g을 톨루엔 용액 1 L에 녹여 반응기에 투입하고, 40 ℃에서 200 rpm으로 2 시간 동안 교반하여 반응시켰다. 이 때, 상기 합성예 1의 메탈로센 화합물과 합성예 2의 메탈로센 화합물과의 비율은 중량 기준으로 28:72이 되었다. 반응기 온도를 상온으로 낮춘 후, 교반을 중지하고 30 분 동안 세틀링하고 반응 용액을 디캔테이션하였다. 3.0 kg of toluene was added to the reactor, and 142.3 g of the metallocene compound of Synthesis Example 2 was dissolved in 1 L of toluene solution and added to the reactor, and the mixture was stirred at 40°C and 200 rpm for 2 hours to react. At this time, the ratio between the metallocene compound of Synthesis Example 1 and the metallocene compound of Synthesis Example 2 was 28:72 based on weight. After lowering the reactor temperature to room temperature, stirring was stopped, settling was performed for 30 minutes, and the reaction solution was decantated.

반응기에 톨루엔 2.0 kg을 투입하고 10 분 동안 교반한 후, 교반을 중지하고 30 분 동안 세틀링하고 반응 용액을 디캔테이션하였다. 2.0 kg of toluene was added to the reactor and stirred for 10 minutes, then stirring was stopped, settling was performed for 30 minutes, and the reaction solution was decantated.

반응기에 헥산 3.0 kg을 투입하고 헥산 슬러리를 필터 드라이로 이송하고 헥산 용액을 필터하였다. 40 ℃에서 4 시간 동안 감압 하에 건조하여 1 kg-SiO2 혼성 담지 촉매를 제조하였다. 3.0 kg of hexane was added to the reactor, the hexane slurry was transferred to a filter dryer, and the hexane solution was filtered. 1 kg-SiO 2 hybrid supported catalyst was prepared by drying under reduced pressure at 40°C for 4 hours.

비교 comparison 제조예Manufacturing example 1: 담지 촉매의 제조 1: Preparation of supported catalyst

상기 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 합성예 1의 메탈로센 화합물 대신에 비교 합성예 1의 메탈로센 화합물을 사용하고, 합성예 2의 메탈로센 화합물 대신에 비교 합성예 2의 메탈로센 화합물을 사용하여, 비교 합성예 1의 메탈로센 화합물과 비교 합성예 2의 메탈로센 화합물과의 비율을 중량 기준으로 28:72로 하여 혼성 담지 촉매를 제조하였다. Prepared in the same manner as Preparation Example 1, except that the metallocene compound of Comparative Synthesis Example 1 was used instead of the metallocene compound of Synthesis Example 1, and the metallocene compound of Comparative Synthesis Example 2 was used instead of the metallocene compound of Synthesis Example 2. Using the locene compound, a hybrid supported catalyst was prepared at a ratio of 28:72 by weight between the metallocene compound of Comparative Synthesis Example 1 and the metallocene compound of Comparative Synthesis Example 2.

[폴리에틸렌의 제조][Manufacture of polyethylene]

실시예Example 1-1 1-1

상기 제조예 1에서 제조된 담지 촉매를 단일 슬러리 중합 공정에 투입하여 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다. The supported catalyst prepared in Preparation Example 1 was introduced into a single slurry polymerization process to produce high-density polyethylene.

먼저, 0.2 m3 용량의 단일-CSTR 반응기(single-CSTR reactor)에 헥산 23 kg/hr, 에틸렌 10 kg/hr, 수소 0.2 g/hr, 즉, 에틸렌 대비 수소 투입량 20 ppm, 트리에틸알루미늄(TEAL) 130 cc/hr의 유량으로 각각 주입되고, 또한 제조예 1에 따른 혼성 담지 메탈로센 촉매가 2 g/hr (170 μmol/hr)로 주입되었다. 이때 상기 반응기는 80 ℃로 유지되고, 압력은 7.0~7.5 kg/cm2으로 유지되었으며, 헥산 슬러리 상태로 연속 반응시킨 다음, 용매 제거 및 드라이 공정을 거쳐 분말 형태의 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다.First, 23 kg/hr of hexane, 10 kg/hr of ethylene, and 0.2 g/hr of hydrogen, i.e., 20 ppm of hydrogen compared to ethylene, and triethylaluminum (TEAL) were added to a single-CSTR reactor with a capacity of 0.2 m 3 ) were respectively injected at a flow rate of 130 cc/hr, and the hybrid supported metallocene catalyst according to Preparation Example 1 was injected at 2 g/hr (170 μmol/hr). At this time, the reactor was maintained at 80° C. and the pressure was maintained at 7.0 to 7.5 kg/cm 2 , and continuous reaction was performed in the form of a hexane slurry, followed by solvent removal and drying processes to prepare high-density polyethylene in powder form.

실시예Example 1-2 1-2

상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 제조하되, 수소의 투입량을 0.1 g/hr, 즉, 에틸렌 대비 수소 투입량 10 ppm으로 달리하여, 분말 형태의 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다.High-density polyethylene in powder form was manufactured in the same manner as in Example 1-1, except that the hydrogen input amount was 0.1 g/hr, that is, the hydrogen input amount was 10 ppm compared to ethylene.

비교예Comparative example 1-1 1-1

지글러나타 촉매를 사용하여 제조하고, 용융지수(MI5, 190 ℃, 5 kg)가 0.5 g/10min인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 시판 제품(CE6040K, LG Chem社)를 비교예 1-1로 준비하였다. A commercially available high-density polyethylene (HDPE) product (CE6040K, LG Chem) prepared using a Ziegler-Natta catalyst and having a melt index (MI 5 , 190° C., 5 kg) of 0.5 g/10 min was prepared in Comparative Example 1-1. .

비교예Comparative example 1-2 1-2

상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 제조하되, 제조예 1의 담지 촉매 대신에 비교 제조예 1에서 제조된 혼성 담지 메탈로센 촉매를 2 g/hr (170 μmol/hr)으로 주입하고, 수소의 투입량을 1.0 g/hr, 즉, 에틸렌 대비 수소 투입량 100 ppm으로 달리하여, 분말 형태의 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다.It was prepared in the same manner as Example 1-1, but instead of the supported catalyst of Preparation Example 1, the hybrid supported metallocene catalyst prepared in Comparative Preparation Example 1 was injected at 2 g/hr (170 μmol/hr), and hydrogen High-density polyethylene in powder form was manufactured by varying the input amount of 1.0 g/hr, that is, 100 ppm of hydrogen compared to ethylene.

비교예Comparative example 1-3 1-3

상기 비교예 1-2와 동일한 방법으로 제조하되, 수소의 투입량을 0.2 g/hr, 즉, 에틸렌 대비 수소 투입량 20 ppm으로 달리하여, 분말 형태의 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다.High-density polyethylene in powder form was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1-2, except that the hydrogen input was 0.2 g/hr, that is, 20 ppm of hydrogen compared to ethylene.

시험예Test example 1 One

실시예 및 비교예에서 제조한 폴리에틸렌에 대해 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The physical properties of the polyethylene prepared in Examples and Comparative Examples were measured in the following manner, and the results are shown in Table 1 below.

1) 용융지수(MI, g/10분): ASTM D 1238의 방법으로 온도 190 ℃에서 각각 하중 5 kg의 조건 하에서 용융지수(MI5)를 측정하였으며, 10분 동안 용융되어 나온 중합체의 무게(g)로 나타내었다.1) Melt index (MI, g/10 minutes): The melt index (MI 5 ) was measured using the method of ASTM D 1238 at a temperature of 190 ℃ and a load of 5 kg, and the weight of the polymer melted for 10 minutes ( It is expressed as g).

2) 밀도: ASTM D 1505 의 방법으로 폴리에틸렌의 밀도(g/cm3)를 측정하였다.2) Density: The density (g/cm 3 ) of polyethylene was measured by the method of ASTM D 1505.

3) 중량평균 분자량(MW) 및 분자량 분포(MWD, polydispersity index): 겔 투과 크로마토그래피(GPC, gel permeation chromatography, Water사 제조)를 이용하여 폴리에틸렌의 중량평균 분자량(Mw)과 수평균 분자량(Mn)을 측정하고, 중량평균 분자량을 수평균 분자량으로 나누어 분자량 분포(MWD)를 계산하였다. 3) Weight average molecular weight (M W ) and molecular weight distribution (MWD, polydispersity index): Using gel permeation chromatography (GPC, gel permeation chromatography, manufactured by Water), the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight of polyethylene ( Mn) was measured, and the molecular weight distribution (MWD) was calculated by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight.

구체적으로, 겔투과 크로마토그래피(GPC) 장치로는 Waters PL-GPC220 기기를 이용하고, Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300mm 길이 칼럼을 사용하였다. 이때 측정 온도는 160 ℃이며, 1,2,4-트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)을 용매로서 사용하였으며, 유속은 1 mL/min로 하였다. 실시예 및 비교예에 따른 폴리에틸렌 샘플은 각각 GPC 분석 기기 (PL-GP220)을 이용하여 BHT 0.0125% 포함된 트리클로로벤젠(1,2,4-Trichlorobenzene)에서 160 ℃, 10시간 동안 녹여 전처리하고, 10 mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 200 μL의 양으로 공급하였다. 폴리스티렌 표준 시편을 이용하여 형성된 검정 곡선을 이용하여 Mw 및 Mn의 값을 유도하였다. 폴리스티렌 표준 시편의 중량평균 분자량은 2000 g/mol, 10000 g/mol, 30000 g/mol, 70000 g/mol, 200000 g/mol, 700000 g/mol, 2000000 g/mol, 4000000 g/mol, 10000000 g/mol의 9종을 사용하였다.Specifically, a Waters PL-GPC220 instrument was used as a gel permeation chromatography (GPC) device, and a 300 mm long column from Polymer Laboratories PLgel MIX-B was used. At this time, the measurement temperature was 160°C, 1,2,4-trichlorobenzene was used as a solvent, and the flow rate was 1 mL/min. The polyethylene samples according to the Examples and Comparative Examples were pretreated by melting them in 1,2,4-Trichlorobenzene (1,2,4-Trichlorobenzene) containing 0.0125% BHT at 160°C for 10 hours using a GPC analysis device (PL-GP220). It was prepared at a concentration of 10 mg/10mL and then supplied in an amount of 200 μL. The values of Mw and Mn were derived using a calibration curve formed using a polystyrene standard specimen. The weight average molecular weight of polystyrene standard specimens is 2000 g/mol, 10000 g/mol, 30000 g/mol, 70000 g/mol, 200000 g/mol, 700000 g/mol, 2000000 g/mol, 4000000 g/mol, 10000000 g. Nine types of /mol were used.

4) 열안정 지수(Thermal Stability Index, TSI): 겔투과 크로마토그래피(GPC) 장치로는 Waters PL-GPC220 기기를 이용하여 전술한 바와 같이 폴리에틸렌의 중량평균분자량(Mw)을 측정하여, 이러한 폴리에틸렌의 중량평균분자량(Mw)에 대한 로그(log) 그래프를 작성한 후에, 이로부터 하기 식 1에 따라 폴리에틸렌의 열안정 지수(Thermal Stability Index, TSI)을 구하였다. 4) Thermal Stability Index (TSI): The weight average molecular weight (Mw) of polyethylene is measured as described above using a Waters PL-GPC220 gel permeation chromatography (GPC) device. After creating a log graph for weight average molecular weight (Mw), the thermal stability index (TSI) of polyethylene was calculated from this according to Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

TSI = (k1×M1) + (k2×M2) + (k3×M3) +k4TSI = (k1×M1) + (k2×M2) + (k3×M3) +k4

식 1에서,In equation 1,

M1은 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 5.0 이상부터 5.5 미만인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이고, M1 is the ratio (%) of the integral value in the area where Log Mw is 5.0 or more to less than 5.5 to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,

M2는 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 5.5 이상부터 6.0 미만인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이고, M2 is the ratio (%) of the integral value in the area where Log Mw is 5.5 or more to less than 6.0 to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,

M3는 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 6.0 이상인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이며, M3 is the ratio (%) of the integral value of the area where Log Mw is 6.0 or more to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,

k1은 2.15 내지 2.65이고, k2는 -6.95 내지 -5.65이고, k3은 -17.4 내지 -14.2이고, k4는 110.5 내지 135.5이다. k1 is 2.15 to 2.65, k2 is -6.95 to -5.65, k3 is -17.4 to -14.2, and k4 is 110.5 to 135.5.

특히, k1, k2, k3, 및 k4 선형 회귀 분석 방법으로 구해지는 값이며, 구체적으로 상기 시험예 1에서 k1은 2.4이고, k2는 -6.33이고, k3은 -15.75이고, k4는 122.98이다. In particular, k1, k2, k3, and k4 are values obtained by linear regression analysis. Specifically, in Test Example 1, k1 is 2.4, k2 is -6.33, k3 is -15.75, and k4 is 122.98.

또한, 상기 M1, M2, 및 M3는 상술한 바와 같이 겔투과 크로마토그래피(GPC) 장치를 이용한 분자량 측정 방법을 통해 구해지는 값이며, 구체적인 값은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.In addition, M1, M2, and M3 are values obtained through a molecular weight measurement method using a gel permeation chromatography (GPC) device as described above, and the specific values are as shown in Table 1 below.

구체적으로, 실시예 및 비교예의 폴리에틸렌에 대한 열안정 지수(Thermal Stability Index, TSI)는, 상술한 바와 같은 방법으로 M1, M2, M3를 측정한 후에 하기 식 1-1에 따라 구할 수 있으며, 식 2에 따라 구해진 값에 대해 소수점 둘째 자리에서 반올림한 값을 하기 표 1에 나타내었다. Specifically, the thermal stability index (TSI) for the polyethylene of Examples and Comparative Examples can be obtained according to the following equation 1-1 after measuring M1, M2, and M3 in the same manner as described above, The values obtained according to 2, rounded to two decimal places, are shown in Table 1 below.

[식 2][Equation 2]

TSI = (2.4×M1) + (-6.33×M2) + (-15.75×M3) +122.98TSI = (2.4×M1) + (-6.33×M2) + (-15.75×M3) +122.98

상기 식 2에서, M1, M2, M3는, 상기 식 1에서 정의한 바와 같다. In Equation 2, M1, M2, and M3 are as defined in Equation 1 above.

5) 황색지수 변화율(ΔY.I, YI 변화율, %): ASTM D 1925의 방법에 따라 폴리에틸렌에 대한 황색 지수(yellow index, YI) 변화율을 측정하였다. 5) Yellow index change rate (ΔY.I, YI change rate, %): The yellow index (YI) change rate for polyethylene was measured according to the method of ASTM D 1925.

구체적으로, Collin사 COLLIN P200E(hot press) 기기를 이용하여 폴리에틸렌 시편을 준비하였다. 가로 80 mm, 세로 80 mm, 두께 2 mm의 몰드로 190 ℃, 10분, 30 bar 조건 하에서 폴리에틸렌을 멜트시킨 후 분당 5 ℃/min 속도로 냉각하였다. 상온에서 24 시간 후, KONICA MINOTA사 Spectro photo meter CM-700d 기기를 이용하여 준비된 폴리에틸렌 시편의 초기 황색지수(YI) 값을 측정하였다. 초기 YI값 측정한 폴리에틸렌 시편을 250 ℃ 및 1 atm 조건 하에서 180 분 경과 후 YI 값을 재측정한 후에, 이로부터 폴리에틸렌의 ΔY.I (%)를 구하였다. 참고로, YI값이 높을수록 노란색에 가깝고, YI값이 0에 가까울수록 자연 색상에 가까운 것이며, 폴리에틸렌의 황색지수 변화율이 작을수록 열안정성이 높다는 것을 의미한다. Specifically, polyethylene specimens were prepared using Collin's COLLIN P200E (hot press) machine. Polyethylene was melted in a mold measuring 80 mm wide, 80 mm long, and 2 mm thick under the conditions of 190°C, 10 minutes, and 30 bar, and then cooled at a rate of 5°C/min. After 24 hours at room temperature, the initial yellow index (YI) value of the prepared polyethylene specimen was measured using a Spectro photo meter CM-700d from KONICA MINOTA. After measuring the initial YI value of the polyethylene specimen after 180 minutes at 250°C and 1 atm, the YI value was remeasured, and ΔY.I (%) of polyethylene was obtained from this. For reference, the higher the YI value, the closer to yellow, the closer the YI value is to 0, the closer to natural color, and the smaller the yellow index change rate of polyethylene, the higher the thermal stability.

실시예Example 비교예Comparative example 1-11-1 1-21-2 1-11-1 1-21-2 1-31-3 촉매catalyst 제조예 1Manufacturing Example 1 제조예 1Manufacturing Example 1 Z/NZ/N 비교제조예 1Comparative Manufacturing Example 1 비교제조예 1Comparative Manufacturing Example 1 제1 메탈로센 화합물First metallocene compound 합성예 1Synthesis Example 1 합성예 1Synthesis Example 1 -- 비교합성예 1Comparative Synthesis Example 1 비교합성예 1Comparative Synthesis Example 1 제2 메탈로센 화합물Secondary metallocene compound 합성예 2Synthesis Example 2 합성예 2Synthesis Example 2 -- 비교합성예 2Comparative Synthesis Example 2 비교합성예 2Comparative Synthesis Example 2 H2 (g/hr)H 2 (g/hr) 0.20.2 0.10.1 -- 1.01.0 0.20.2 에틸렌 대비 H2 투입량(ppm)H 2 input amount compared to ethylene (ppm) 2020 1010 -- 100100 2020 MI (5kg, 190℃, g/10분)MI (5kg, 190℃, g/10min) 0.30.3 0.20.2 0.50.5 1.61.6 0.80.8 밀도 (g/cm3)Density (g/cm 3 ) 0.9510.951 0.9510.951 0.9520.952 0.9510.951 0.9510.951 Mw (×103 g/mol)Mw (×10 3 g/mol) 215215 229229 217217 153153 180180 분자량분포 (Mw/Mn)Molecular weight distribution (Mw/Mn) 4.64.6 4.24.2 4.64.6 3.13.1 3.63.6 LogMw (%)LogMw (%) 5.0~5.55.0~5.5 28.728.7 31.331.3 32.632.6 33.033.0 30.930.9 5.5~6.05.5~6.0 17.117.1 17.917.9 15.015.0 8.78.7 11.511.5 ≥6.0≥6.0 3.23.2 3.53.5 3.53.5 1.51.5 2.42.4 TSITSI 33.233.2 29.729.7 51.151.1 123.5123.5 86.586.5 ΔY.I (%)ΔY.I (%) 33.333.3 30.230.2 51.551.5 123.8123.8 88.588.5

상기 표 1 에 나타난 바와 같이, 비교예와 대비하여 실시예들은 ΔY.I (%)가 감소하여 폴리에틸렌의 열안정성이 우수하다는 것을 알 수 있다. 특히, 비교예와 대비하여 실시예들은 LogMw 5.5~6.0, 그리고 6.0 이상의 고분자량 함량이 증가할수록, 또는 LogMw 5.5 이하의 저분자량 함량이 감소할수록 열안정성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 이를 수식화하여 GPC 분석만으로도 수지의 열안정성 정량화 및 CPE 생산성 예측이 가능하였고, 이를 기반으로 우수한 CPE 생산성에 적합한 고밀도 폴리에틸렌을 개발할 수 있었다. As shown in Table 1, compared to the comparative examples, the ΔY.I (%) of the examples decreased, indicating that the thermal stability of polyethylene was excellent. In particular, compared to the comparative examples, it was confirmed that the thermal stability of the examples was superior as the high molecular weight content of LogMw 5.5 to 6.0 and 6.0 or more increased, or the low molecular weight content of LogMw 5.5 or less decreased. And, by formulating this, it was possible to quantify the thermal stability of the resin and predict CPE productivity just by GPC analysis, and based on this, high-density polyethylene suitable for excellent CPE productivity was developed.

시험예Test example 2 2

실시예 및 비교예에서 제조한 폴리에틸렌을 사용하여 염소화 폴리에틸렌을 제조하였다. Chlorinated polyethylene was manufactured using the polyethylene prepared in Examples and Comparative Examples.

[염소화 폴리에틸렌의 제조][Manufacture of chlorinated polyethylene]

반응기에 물 5000 L와 실시예 1-1에서 제조된 고밀도 폴리에틸렌 550 kg을 투입한 다음, 분산제로 소듐 폴리메타크릴레이트, 유화제로 옥시프로필렌 및 옥시에틸렌 코폴리에테르, 촉매로 벤조일 퍼옥사이드를 넣고, 80 ℃에서 132 ℃까지 17.3 ℃/hr 속도로 승온한 후에 최종 온도 132 ℃에서 3 시간 동안 기체상의 클로린을 주입하여 염소화하였다. 이 때, 승온과 동시에 반응기 내 압력을 0.3 MPa으로 유지하면서 기체상의 클로린을 주입하였으며, 상기 클로린의 총투입량은 610 kg이었다. 상기 염소화된 반응물을 NaOH에 투입하여 4 시간 동안 중화하고, 이를 다시 흐르는 물로 4 시간 동안 세정한 다음, 마지막으로 120 ℃에서 건조시켜 분말 형태의 염소화 폴리에틸렌을 제조하였다. Add 5000 L of water and 550 kg of high-density polyethylene prepared in Example 1-1 to the reactor, then add sodium polymethacrylate as a dispersant, oxypropylene and oxyethylene copolyether as emulsifiers, and benzoyl peroxide as a catalyst. After raising the temperature from 80°C to 132°C at a rate of 17.3°C/hr, gaseous chlorine was injected for 3 hours at a final temperature of 132°C to perform chlorination. At this time, gaseous chlorine was injected while the temperature was raised and the pressure in the reactor was maintained at 0.3 MPa, and the total amount of chlorine introduced was 610 kg. The chlorinated reactant was neutralized by adding NaOH for 4 hours, washed again with running water for 4 hours, and finally dried at 120° C. to prepare chlorinated polyethylene in powder form.

또한, 실시예 1-2 및 비교예 1-1 내지 1-2에서 제조된 폴리에틸렌도, 상기와 동일한 방법으로 각각 분말 형태의 염소화 폴리에틸렌을 제조하였다. In addition, the polyethylene produced in Example 1-2 and Comparative Examples 1-1 to 1-2 was also manufactured in powder form by the same method as above.

상술한 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-2 및 비교예 1-1 내지 1-2에서 제조한 폴리에틸렌을 사용하여, 하기 실시예 2-1 내지 2-2 및 비교예 2-1 내지 2-2의 염소화 폴리에틸렌(CPE)을 제조하는 공정에 대해 하기와 같은 방법으로 CPE의 염소화 생산성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.As described above, using the polyethylene prepared in Examples 1-1 to 1-2 and Comparative Examples 1-1 to 1-2, the following Examples 2-1 to 2-2 and Comparative Examples 2-1 to 2 For the process of producing -2 chlorinated polyethylene (CPE), the chlorination productivity of CPE was evaluated in the following manner, and the results are shown in Table 2 below.

1) CPE의 염소화 생산성: CPE 생산성에 대한 평가는, 기존 상업화 제품인 비교예 1-1의 폴리에틸렌(CE604K)으로 염소화 폴리에틸렌 제조 과정에서 120 ℃로 건조 시간 4 시간을 기준(100%)으로 하여, 실시예 및 비교예에서 건조 시간을 상대적 비율로 평가하였다. 1) Chlorination productivity of CPE: The evaluation of CPE productivity was conducted using the polyethylene (CE604K) of Comparative Example 1-1, an existing commercial product, based on 4 hours of drying time at 120°C during the manufacturing process of chlorinated polyethylene (100%). In examples and comparative examples, drying time was evaluated as a relative ratio.

특히, CPE 생산성에 있어서, 건조 시간이 4 시간을 초과하는 경우는 CPE 입자 모폴로지(Morphology)가 변형되어 기공도(porosity)가 감소한 것으로, 원료 투입 시간과 염소화 공정 시간, 이송 시간 등을 고려하였을 때 기존의 연속적인 공정이 어렵다고 판단되고, 하루 생산 가능한 양이 감소하여 CPE 생산성이 현저히 떨어지게 된다. In particular, in terms of CPE productivity, if the drying time exceeds 4 hours, the CPE particle morphology is modified and porosity is reduced, considering the raw material input time, chlorination process time, and transport time. The existing continuous process is judged to be difficult, and the amount that can be produced per day decreases, resulting in a significant drop in CPE productivity.

실시예Example 비교예Comparative example 2-12-1 2-22-2 2-12-1 2-22-2 2-32-3 염소화 생산성Chlorination productivity 110%110% 110%110% 100%100% 65%65% 90%90%

상기 표 2 에 나타난 바와 같이, 비교예와 대비하여 실시예들은 폴리에틸렌의 우수한 열안정성에 기인하여 염소화 과정에서 CPE 입자 모폴로지 변형 정도가 적어 건조시간을 비롯한 후공정 시간을 단축할 수 있고, 이는 시간당 염소화 생산성을 향상시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 2, compared to the Comparative Example, the Examples have a small degree of CPE particle morphology deformation during the chlorination process due to the excellent thermal stability of polyethylene, thereby shortening the post-process time including drying time, which can be achieved by reducing the chlorination time per hour. It was confirmed that productivity could be improved.

Claims (14)

ASTM D 1238의 방법으로 190 ℃, 5 kg 하중에서 측정한 용융 지수(MI5)가 0.1 g/10min 내지 0.4 g/10min이고,
분자량 분포(Mw/Mn)가 3 내지 4.7이고,
중량 평균 분자량이 195000 g/mol 내지 230000 g/mol이고,
하기 식 1의 열안정 지수(Thermal Stability Index, TSI)가 0보다 크고 40 이하인, 폴리에틸렌:
[식 1]
TSI = (k1×M1) + (k2×M2) + (k3×M3) +k4
식 1에서,
M1은 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 5.0 이상부터 5.5 미만인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이고,
M2는 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 5.5 이상부터 6.0 미만인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이고,
M3는 x 축이 log Mw이고 y 축이 dw/dlogMw인 폴리에틸렌의 GPC 커브 그래프에서, Log Mw가 6.0 이상인 영역의 적분값의 전체 적분 값에 대한 비율(%)이고,
k1은 2.15 내지 2.65이고, k2는 -6.95 내지 -5.65이고, k3은 -17.4 내지 -14.2이고, k4는 110.5 내지 135.5이다.
The melt index (MI 5 ) measured at 190°C and 5 kg load by the method of ASTM D 1238 is 0.1 g/10min to 0.4 g/10min,
The molecular weight distribution (Mw/Mn) is 3 to 4.7,
The weight average molecular weight is 195000 g/mol to 230000 g/mol,
Polyethylene having a Thermal Stability Index (TSI) of the following formula 1 greater than 0 and less than or equal to 40:
[Equation 1]
TSI = (k1×M1) + (k2×M2) + (k3×M3) +k4
In equation 1,
M1 is the ratio (%) of the integral value in the area where Log Mw is 5.0 or more to less than 5.5 to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,
M2 is the ratio (%) of the integral value in the area where Log Mw is 5.5 or more to less than 6.0 to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,
M3 is the ratio (%) of the integral value of the area where Log Mw is 6.0 or more to the total integral value in the GPC curve graph of polyethylene where the x-axis is log Mw and the y-axis is dw/dlogMw,
k1 is 2.15 to 2.65, k2 is -6.95 to -5.65, k3 is -17.4 to -14.2, and k4 is 110.5 to 135.5.
제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌은, 에틸렌 호모 중합체인 것을 특징으로 하는,
폴리에틸렌.
According to paragraph 1,
The polyethylene is characterized in that it is an ethylene homopolymer.
polyethylene.
제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌은, 밀도(Density)가 0.947 g/cm3 내지 0.954 g/cm3인 것을 특징으로 하는,
폴리에틸렌.
According to paragraph 1,
The polyethylene is characterized in that the density is 0.947 g/cm 3 to 0.954 g/cm 3 ,
polyethylene.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 식 1에서, k1은 2.4이고, k2는 -6.33이고, k3은 -15.75이고, k4는 122.98인 것을 특징으로 하는,
폴리에틸렌.
According to paragraph 1,
In Equation 1, k1 is 2.4, k2 is -6.33, k3 is -15.75, and k4 is 122.98.
polyethylene.
제1항에 있어서,
상기 식 1에서, M1은 28 < M1 < 32이고, M2는 16 < M2 < 18이고, M3은 2.5 < M3 < 3.6인 것을 특징으로 하는,
폴리에틸렌.
According to paragraph 1,
In Equation 1, M1 is 28 < M1 < 32, M2 is 16 < M2 < 18, and M3 is 2.5 < M3 < 3.6.
polyethylene.
하기 화학식 1로 표시되는 제1 메탈로센 화합물 1종 이상; 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 제2 메탈로센 화합물 1종 이상을 포함하는 촉매 조성물의 존재 하에, 수소 기체를 에틸렌 함량 기준하여 10 ppm 내지 35 ppm으로 투입하며, 에틸렌을 중합하는 단계를 포함하는,
제1항 내지 제3항, 제6항, 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 폴리에틸렌의 제조 방법:
[화학식 1]
(Cp1Ra)n(Cp2Rb)M1Z1 3-n
상기 화학식 1에서,
M1은 Ti, Zr 또는 Hf이고;
Cp1 및 Cp2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 인데닐 및 4,5,6,7-테트라하이드로-1-인데닐 라디칼로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, 이들은 C1 내지 C20의 탄화수소로 치환될 수 있으며;
Ra 및 Rb는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C20의 알킬, 치환되거나 치환되지 않은 C2 내지 C20의 알콕시알킬, 또는 치환되거나 치환되지 않은 C7 내지 C40의 아릴알킬이고;
Z1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐 원자이고;
n은 1 또는 0이고;
[화학식 2]
Figure 112024017272885-pat00002

상기 화학식 2에서,
Q1, Q2는 각각 서로 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C20의 알킬, 또는 치환되거나 치환되지 않은 C2 내지 C20의 알콕시알킬이고;
A는 탄소, 게르마늄, 또는 규소이고;
M2은 Ti, Zr 또는 Hf이며;
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐 원자이고;
R1 내지 R17은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원자, 치환되거나 치환되지 않은 C1 내지 C20의 알킬, 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 것이고,
단, R2 및 R7 중 적어도 하나는 하기 화학식 3으로 표시되는 것이고, R10 및 R16 중 적어도 하나는 하기 화학식 3으로 표시되는 것이고,
[화학식 3]
-L1-D1
상기 화학식 3에서,
L1은 C1 내지 C10의 알킬렌이며,
D1은 C6 내지 C20의 아릴, 또는 C4 내지 C20의 시클로알킬이다.
At least one first metallocene compound represented by the following formula (1); and polymerizing ethylene by introducing hydrogen gas at 10 ppm to 35 ppm based on the ethylene content in the presence of a catalyst composition comprising at least one second metallocene compound selected from the compounds represented by the following formula (2). Including,
Method for producing polyethylene according to any one of claims 1 to 3, 6, and 7:
[Formula 1]
(Cp 1 R a ) n (Cp 2 R b ) M 1 Z 1 3-n
In Formula 1,
M 1 is Ti, Zr or Hf;
Cp 1 and Cp 2 are the same or different from each other, and are each independently selected from the group consisting of indenyl and 4,5,6,7-tetrahydro-1-indenyl radicals, and they are C1 to C20 hydrocarbons may be substituted;
R a and R b are the same or different from each other, and are each independently hydrogen, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkoxyalkyl, or substituted or unsubstituted C7 to C40 is arylalkyl;
Z 1 are the same as or different from each other and are each independently a halogen atom;
n is 1 or 0;
[Formula 2]
Figure 112024017272885-pat00002

In Formula 2,
Q 1 and Q 2 are each independently of each other substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl, or substituted or unsubstituted C2 to C20 alkoxyalkyl;
A is carbon, germanium, or silicon;
M 2 is Ti, Zr or Hf;
X 1 and X 2 are the same as or different from each other and are each independently a halogen atom;
R 1 to R 17 are the same or different from each other, and are each independently hydrogen, a halogen atom, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl, or represented by the following formula (3),
However, at least one of R 2 and R 7 is represented by the following formula (3), and at least one of R 10 and R 16 is represented by the following formula (3),
[Formula 3]
-L 1 -D 1
In Formula 3 above,
L 1 is C1 to C10 alkylene,
D 1 is C6 to C20 aryl, or C4 to C20 cycloalkyl.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 제1 메탈로센 화합물은, 비스(3-(6-(tert-부톡시)헥실)-1H-인덴-1-일)지르코늄(IV) 클로라이드, 또는 비스(3-(6-(tert-부톡시)헥실)-4,5,6,7-테트라하이드로-1H-인덴-1-일)지르코늄(IV) 클로라이드인 것을 특징으로 하는,
폴리에틸렌의 제조 방법.
According to clause 8,
The first metallocene compound is bis(3-(6-(tert-butoxy)hexyl)-1H-inden-1-yl)zirconium(IV) chloride, or bis(3-(6-(tert- Butoxy)hexyl)-4,5,6,7-tetrahydro-1H-inden-1-yl)zirconium(IV) chloride,
Method for producing polyethylene.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 제2 메탈로센 화합물은, 디클로로[[[6-(tert-부톡시)헥실]메틸실릴렌]비스[(4a,4b,8a,9,9a-η)-2-(시클로펜틸메틸)-9H-플루오렌-9-일리덴]]지르코늄, 디클로로[[[6-(tert-부톡시)헥실]메틸실릴렌]비스[(4a,4b,8a,9,9a-η)-2-(페닐메틸)-9H-플루오렌-9-일리덴]]지르코늄, 또는 디클로로[[[6-(tert-부톡시)헥실]메틸실릴렌]비스[(4a,4b,8a,9,9a-η)-2-(시클로헥실메틸)-9H-플루오렌-9-일리덴]]지르코늄인 것을 특징으로 하는,
폴리에틸렌의 제조 방법.
In Article 8,
The second metallocene compound is characterized in that it is dichloro[[[6-(tert-butoxy)hexyl]methylsilylene]bis[(4a,4b,8a,9,9a-η)-2-(cyclopentylmethyl)-9H-fluoren-9-ylidene]]zirconium, dichloro[[[6-(tert-butoxy)hexyl]methylsilylene]bis[(4a,4b,8a,9,9a-η)-2-(phenylmethyl)-9H-fluoren-9-ylidene]]zirconium, or dichloro[[[6-(tert-butoxy)hexyl]methylsilylene]bis[(4a,4b,8a,9,9a-η)-2-(cyclohexylmethyl)-9H-fluoren-9-ylidene]]zirconium.
Method for producing polyethylene.
제8항에 있어서,
상기 중합 단계는, 온도 80 ℃ 내지 84 ℃ 및 압력 7.0 kg/cm2 내지 9.0 kg/cm2의 조건 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는,
폴리에틸렌의 제조 방법.
According to clause 8,
The polymerization step is characterized in that it is performed under the conditions of a temperature of 80 ℃ to 84 ℃ and a pressure of 7.0 kg/cm 2 to 9.0 kg/cm 2 ,
Method for producing polyethylene.
제1항 내지 제3항, 제6항, 및 제7항 중 어느 한 항의 폴리에틸렌과 클로린을 반응시켜 제조되는, 염소화 폴리에틸렌.
Chlorinated polyethylene, produced by reacting the polyethylene of any one of claims 1 to 3, 6, and 7 with chlorine.
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