KR20100032556A - Olefin polymer resin composition for pipe and pipe produced by thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 파이프에 관한 것이다. 본 발명에 따른 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물은 가공에 적절한 범위의 분자량 분포 및 용융 유동율비(Melt flow rate ratio, MFRR) 값을 갖는 올레핀계 중합체와, 선별된 가공조제를 최적 조성으로 사용하여, 가공시 압출 부하가 적고 압출량이 많으며, 다이-퇴적(Die-Deposit) 발생 및 연무(fume) 발생이 적어서 생산성이 우수한 장점을 가지고 있다. 또한, 이로부터 제조되는 파이프는 광택도, 백색도(whiteness) 등의 외관 특성이 우수하다.The present invention relates to an olefinic polymer resin composition for pipes and pipes produced therefrom. The olefin-based polymer resin composition for pipes according to the present invention uses an olefin-based polymer having a molecular weight distribution and a melt flow rate ratio (MFRR) value in a range suitable for processing, and a selected processing aid as an optimum composition. When processing, the extrusion load is small, the extrusion amount is large, and the die-deposit (Die-Deposit) generation and the generation of fumes (fume) has a low productivity has excellent advantages. In addition, the pipe produced therefrom is excellent in appearance characteristics such as glossiness, whiteness and the like.
Description
본 발명은 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 파이프에 관한 것이다. 본 발명에 따른 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물은 가공에 적절한 범위의 분자량 분포 및 용융 유동율비(Melt flow rate ratio, MFRR) 값을 갖는 올레핀계 중합체와, 선별된 가공조제를 최적 조성으로 사용한다.The present invention relates to an olefinic polymer resin composition for pipes and pipes produced therefrom. The olefin-based polymer resin composition for pipes according to the present invention uses an olefin-based polymer having a molecular weight distribution and a melt flow rate ratio (MFRR) value in a range suitable for processing, and a selected processing aid as an optimal composition.
가공성과 기계적 특성이 양호하며, 외관이 우수한 폴리에틸렌 수지를 제조하는 방법이 다수 제안되어 왔으나, 지금까지 일반적으로 사용된 블랜드 및 기법에는 여러가지 단점이 있다.A number of methods for producing polyethylene resins having good processability and mechanical properties and excellent appearance have been proposed, but blends and techniques generally used up to now have various disadvantages.
저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 폴리에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 공중합체는 매우 평활한 표면 피니쉬를 지니고 고광택인 물품을 제조하는데 사용되나, 이는 강성이 부족하며, 가압 유체에 사용될 경우 벽면이 두꺼울 것을 요구하고 있다. 매우 높은 강성을 제공하는 폴리에틸렌 물질은 중합체의 표면 결정화에 의하여 매우 거친 표면을 특징으로 한다. 그리하여, 이러한 중합체를 사용하여 생성된 물품은 매트 피니쉬를 갖는다.Low density polyethylene (LDPE) and polyethylene vinyl acetate (EVA) copolymers are used to make high gloss articles with very smooth surface finishes, but they lack rigidity and require thick walls when used in pressurized fluids. Polyethylene materials that provide very high stiffness are characterized by very rough surfaces by surface crystallization of polymers. Thus, articles produced using such polymers have a matte finish.
폴리아미드의 외부 박층을 갖는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 공압출을 사용하여 광택도가 매우 큰 생성물을 산출하여 왔으나, 이러한 방법은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 및 폴리아미드층 사이에 접착제층을 반드시 필요로 하는 커다란 단점을 갖는다.Coextrusion of high density polyethylene (HDPE) with an outer thin layer of polyamide has been used to yield very high gloss products, but this method requires an adhesive layer between the high density polyethylene (HDPE) and the polyamide layer. Has a big disadvantage.
또한, 폴리에틸렌의 가공성을 개선하기 위하여 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 블랜딩하여 사용하는 방법도 제안되어 왔으나, 제품의 혼련성 문제 및 가공비 상승에 따라 바람직하지 못하다.In addition, a method of blending low density polyethylene (LDPE) in order to improve the processability of polyethylene has been proposed, but it is not preferable due to the kneading problem of the product and the increase in processing cost.
이러한 폴리에틸렌 수지의 단점 때문에, 수지의 복합 사용보다는 단독 수지를 사용하며, 고분자 구조 조정 및 적절한 고분자 가공조제를 도입하여 우수한 파이프 가공성 및 외관을 구현하는 것이 가장 바람직하다. 그러나, 일반적으로 지글러-나타 및 메탈로센 촉매로 만들어진 폴리에틸렌 제품은 분자량 분포가 좁아서 단독으로 사용하는데 많은 문제점들을 보여주고 있다.Because of these disadvantages of polyethylene resins, it is most preferable to use a single resin rather than a composite use of resins, and to realize excellent pipe formability and appearance by introducing a polymer restructuring and an appropriate polymer processing aid. However, in general, polyethylene products made of Ziegler-Natta and metallocene catalysts have a narrow molecular weight distribution and show many problems in their use alone.
미국 특허 제6,180,736호는 1종의 메탈로센 촉매를 사용하여 단일 기상 반응기 또는 연속 슬러리 반응기에서 폴리에틸렌을 제조하는 방법에 대해 기재하고 있다. 이 방법을 이용시 폴리에틸렌 제조 원가가 낮고 파울링이 거의 발생하지 않으며 중합 활성이 안정적인 장점이 있다. 또한, 미국 특허 제6,911,508호는 새로운 메탈로센 촉매 화합물을 사용하고, 1-헥센을 공단량체로 하여 단일 기상 반응기에서 중합한 유변물성이 개선된 폴리에틸렌 제조에 대해 기재하고 있다. 그러나, 상기 특허들에서 생성된 폴리에틸렌 역시 좁은 분자량 분포를 가져, 충분한 충격 강도 및 가공성을 나타내기 어렵다는 단점을 가지고 있다.US Pat. No. 6,180,736 describes a process for producing polyethylene in a single gas phase reactor or a continuous slurry reactor using one metallocene catalyst. When using this method, polyethylene production cost is low, fouling hardly occurs, and polymerization activity is stable. In addition, US Pat. No. 6,911,508 describes the preparation of polyethylenes with improved metallurgical properties using a new metallocene catalyst compound and polymerized in a single gas phase reactor using 1-hexene as a comonomer. However, the polyethylene produced in the above patents also has a disadvantage in that it has a narrow molecular weight distribution, and thus it is difficult to exhibit sufficient impact strength and workability.
미국 특허 제4,935,474호에는 2종 또는 그 이상의 메탈로센 화합물을 사용하여 넓은 분자량 분포를 갖는 폴리에틸렌을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 또한, 미국 특허 제6,841,631호, 미국 특허 제6,894,128호에는 적어도 2종의 금속 화합물이 사용된 메탈로센계 촉매를 이용하여 이정 또는 다정의 분자량 분포를 갖는 폴리에틸렌을 제조하여, 상기 폴리에틸렌이 필름, 파이프, 중공성형품 등의 제조에 적용이 가능하다고 기재되어 있다. 그러나, 이렇게 제조된 폴리에틸렌은 개선된 가공성을 가지나, 단위 입자 내의 분자량별 분산 상태가 균일하지 못해 비교적 양호한 가공 조건에서도 외관이 거칠고 물성이 안정적이지 못한 문제점이 있다.US Pat. No. 4,935,474 describes a process for producing polyethylene having a broad molecular weight distribution using two or more metallocene compounds. In addition, US Pat. No. 6,841,631 and US Pat. No. 6,894,128 produce polyethylene having bimodal or multimodal molecular weight distribution using a metallocene catalyst using at least two metal compounds, wherein the polyethylene is a film, pipe, It is described that it is applicable to the manufacture of blow molded articles. However, the polyethylene thus produced has an improved processability, but the dispersion state by molecular weight in the unit particles is not uniform, so that even in relatively good processing conditions, the appearance is rough and the physical properties are not stable.
이러한 배경에서 우수한 기계적 강도를 가지며 가공성이 보다 우수한 파이프 용도 수지의 제조가 끊임없이 요구되고 있으며, 이에 대한 연구가 더욱 필요한 상황이다.Against this backdrop, there is a constant demand for the manufacture of pipe use resins having excellent mechanical strength and better processability.
본 발명은 가공에 적절한 범위의 분자량 분포 및 용융 유동율비(Melt flow rate ratio, MFRR) 값을 갖는 올레핀계 중합체와, 선별된 가공조제를 최적 조성으로 사용하여, 가공시 압출 부하가 적고 압출량이 많으며, 다이-퇴적(Die-Deposit) 발생 및 연무(fume) 발생이 적어서 생산성이 우수한 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 우수한 외관 특성을 가지는 파이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention uses an olefin-based polymer having a molecular weight distribution and a melt flow rate ratio (MFRR) value in a range suitable for processing, and a selected processing aid as an optimal composition. It is an object of the present invention to provide an olefinic polymer resin composition for pipes having excellent productivity due to less die-deposit generation and less fume generation and a pipe having excellent appearance characteristics produced therefrom.
이에 본 발명은The present invention
1) 올레핀계 중합체, 및1) an olefin polymer, and
2) 플루오로엘라스토머(fluoroelastomer)를 포함하는 플루오르계 가공조제2) Fluoro-based processing aids containing fluoroelastomer
를 포함하는 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물을 제공한다.It provides an olefin-based polymer resin composition for pipes comprising a.
또한, 본 발명은 상기 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물을 이용하고, 압출기에 의한 가공공정시 가공온도가 170℃ 이상인 파이프의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a pipe having a processing temperature of 170 ° C. or more during the processing step by the extruder, using the pipe olefin polymer resin composition.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되는 파이프를 제공한다.In addition, the present invention provides a pipe produced by the manufacturing method.
본 발명에 따른 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물은, 가공에 적절한 범위의 분자량 분포 및 용융 유동율비(Melt flow rate ratio, MFRR) 값을 갖는 올레 핀계 중합체와, 선별된 가공조제를 최적 조성으로 사용하여, 가공시 압출 부하가 적고 압출량이 많으며, 다이-퇴적(Die-Deposit) 발생 및 연무(fume) 발생이 적어서 생산성이 우수한 장점을 가지고 있다. 또한, 이로부터 제조되는 파이프는 광택도 및 백색도(whiteness) 등의 외관 특성이 우수하다.The olefin-based polymer resin composition for pipes according to the present invention is an olefin polymer having a molecular weight distribution and a melt flow rate ratio (MFRR) value in a range suitable for processing, and using a selected processing aid as an optimal composition In the process, the extrusion load is low, the extrusion amount is large, and the die-deposit and the generation of fume (fume) has a low productivity has excellent advantages. In addition, the pipe produced therefrom is excellent in appearance characteristics such as glossiness and whiteness.
이하에서 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물은 1) 올레핀계 중합체, 및 2) 플루오로엘라스토머(fluoroelastomer)를 포함하는 플루오르계 가공조제를 포함한다.The olefinic polymer resin composition for pipes according to the present invention comprises a fluorine-based processing aid comprising 1) an olefinic polymer and 2) a fluoroelastomer.
본 발명에 따른 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물에 있어서, 상기 1) 올레핀계 중합체는 하나의 담체에 적어도 2종의 서로 다른 메탈로센 화합물이 담지된 혼성 담지 메탈로센 촉매를 이용하여 제조할 수 있다.In the olefin polymer resin composition for pipes according to the present invention, the 1) olefin polymer may be prepared using a hybrid supported metallocene catalyst having at least two different metallocene compounds supported on one carrier. have.
상기 혼성 담지 메탈로센 촉매에 있어서, 적어도 2종의 서로 다른 메탈로센 화합물 중 1종인 제1 메탈로센 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이며, 상기 메탈로센 화합물 중 다른 1종인 제2 메탈로센 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 혼성 담지 메탈로센 촉매를 이용하는 것이 바람직하다.In the hybrid supported metallocene catalyst, the first metallocene compound, which is one of at least two different metallocene compounds, is a compound represented by the following Chemical Formula 1, and the second one is another one of the metallocene compounds. It is preferable to use the hybrid supported metallocene catalyst which is a compound represented by following formula (2) as a metallocene compound.
상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,
M은 주기율표 4족 전이금속이고,M is a
L1 및 L2는 각각 독립적으로 수소 라디칼, C1 ~20의 알킬 라디칼, C2 ~20의 알케닐 라디칼, C6 ~30의 아릴 라디칼, C7 ~30의 알킬아릴 라디칼, C7 ~30의 아릴알킬 라디칼, C1 ~20의 하이드로카빌 라디칼로 치환된 14족 금속의 메탈로이드 라디칼, 또는 이웃하는 두 탄소 원자가 하이드로카빌 라디칼에 의해 연결되어 4 ~ 8각의 고리를 형성하는 리간드이고,L 1 and L 2 are each independently a radical of hydrogen, C 1 ~ 20 14 is substituted by an alkyl radical, a hydrocarbyl radical of a C 2 ~ 20 alkenyl radicals, C 6 ~ 30 aryl radicals, C 7 ~ 30 alkylaryl radical, C 7 ~ 30 arylalkyl radicals, C 1 ~ 20 of the A metalloid radical of a group metal, or a ligand in which two neighboring carbon atoms are connected by a hydrocarbyl radical to form a 4-8 octacyclic ring,
Q는 할로겐 라디칼, C1 ~20의 알킬 라디칼, C2 ~20의 알케닐 라디칼, C6 ~30의 아릴 라디칼, C7 ~30의 알킬아릴 라디칼, 또는 C7 ~30의 아릴알킬 라디칼이고, 두 개의 Q가 함께 C1 ~20의 탄화수소 고리를 형성할 수 있으며,Q is a halogen radical, C 1 ~ 20 Alkyl radical, a C 2 ~ 20 alkenyl radicals, C 6 ~ 30 aryl radicals, C 7 ~ 30 alkylaryl radical, or arylalkyl radical in C 7 ~ 30, and the two Q is C 1 ~ 20 with the in Can form hydrocarbon rings,
p는 1 또는 0 이고,p is 1 or 0,
상기 화학식 2에서,In Chemical Formula 2,
M은 주기율표 4족 전이금속이고;M is a
R1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C1 ~20의 알킬 라디칼, C2 ~20의 알케닐 라디칼, C3 ~30의 시클로알킬 라디칼, C6 ~30의 아릴 라디칼, C7 ~30의 알킬아릴 라디칼, C7 ~30의 아릴알킬 라디칼, 또는 C8 ~30의 아릴알케닐 라디칼이고;R 1 is the same or different and each independently represents an aryl radical of C 1 ~ 20 alkyl radicals, C 2 ~ 20 alkenyl radicals, C 3 ~ 30 cycloalkyl radicals, C 6 ~ 30 of each other, C 7 ~ 30 alkyl aryl radicals, C 7 ~ 30 aryl-alkyl radical, or a C 8 ~ 30 arylalkyl radical;
Q 및 Q'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐 라디칼, C1 ~20의 알킬 라디칼, C2 ~20의 알케닐 라디칼, C6 ~30의 아릴 라디칼, C7 ~30의 알킬아릴 라디칼, 또는 C7 ~30의 아릴알킬 라디칼이고, Q 및 Q'는 함께 C1 ~20의 탄화수소 고리를 형성할 수 있으며;Q and Q 'are the same or different and are each independently a halogen radical, a C 1 ~ 20 alkyl radical, an alkylaryl radical of C 2 ~ 20 alkenyl radicals, C 6 ~ 30 aryl radicals, C 7 ~ 30 of the , or aryl alkyl radical of C 7 ~ 30 and, Q and Q 'may form a hydrocarbon ring of C 1 ~ 20 taken together;
B는 C1 ~4의 알킬렌 라디칼, 디알킬실리콘, 게르마늄, 알킬 포스핀, 또는 아민이고, 두 개의 시클로펜타디에닐 계열 리간드, 또는 시클로펜타디에닐 계열 리간드와 JR2 z -y를 공유 결합에 의해 묶어주는 다리이며;B is an alkylene radical of C 1 ~ 4, a dialkyl silicon, germanium, alkyl phosphine, or amine, with two cyclopentadienyl based ligands, or a cyclopentadienyl ligand and JR 2 z share series combination -y A leg tied by;
R2는 수소 라디칼, C1 ~20의 알킬 라디칼, C2 ~20의 알케닐 라디칼, C6 ~30의 아릴 라디칼, C7 ~30의 알킬아릴 라디칼, 또는 C7 ~30의 아릴알킬 라디칼이고;R 2 is a hydrogen radical, an aryl radical of C 1 ~ 20 alkyl radicals, C 2 ~ 20 alkenyl radicals, C 6 ~ 30 aryl radicals, C 7 ~ 30 alkylaryl radicals or C 7 ~ 30 of the of the a ;
J는 주기율표 15족 원소 또는 16족 원소이며;J is a periodic table group 15 element or group 16 element;
z는 J 원소의 산화수이고;z is the oxidation number of the element J;
y는 J 원소의 결합수이며;y is the bond number of the J element;
n 및 n'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 0 이상의 양의 정수 를 나타내고;n and n 'are the same as or different from each other, and each independently represent a positive integer of 0 or more;
r은 0 ~ 3의 정수이고;r is an integer from 0 to 3;
Y는 O, S, N 또는 P의 헤테로 원자를 나타내며;Y represents a hetero atom of O, S, N or P;
A는 수소 또는 C1 ~10의 알킬 라디칼을 나타낸다.A represents hydrogen or an alkyl radical of 1 to 10 carbon atoms.
상기 하나의 담체에 적어도 2종의 서로 다른 메탈로센 화합물이 담지된 혼성 담지 메탈로센 촉매의 존재하에, 이정 이상의 분자량 분포 곡선을 갖는 올레핀 중합체를 제조할 수 있다.In the presence of a hybrid supported metallocene catalyst having at least two different metallocene compounds supported on one carrier, an olefin polymer having a molecular weight distribution curve of two or more can be prepared.
상기 혼성 담지 메탈로센 촉매의 제조에 사용될 수 있는 담체로는 고온에서 건조된 실리카, 실리카-알루미나, 실리카-마그네시아 등이 사용될 수 있고, 이들은 통상적으로 Na2O, K2CO3, BaSO4, Mg(NO3)2 등의 산화물, 탄산염, 황산염, 질산염 성분을 함유할 수 있다.As a carrier that can be used in the preparation of the hybrid supported metallocene catalyst, silica, silica-alumina, silica-magnesia, etc. dried at high temperature may be used, and these are usually Na 2 O, K 2 CO 3 , BaSO 4 , Mg (NO 3) may comprise an oxide, carbonate, sulfate, nitrate component of 2, and so on.
이러한 담체 표면의 수산화기(-OH)의 양은 되도록 적을수록 좋으나 모든 수산화기(-OH)를 제거하는 것은 현실적으로 어렵다. 그러므로, 수산화기(-OH)의 양은 0.1 ~ 10 mmol/g 이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.1 ~ 1 mmol/g 이고, 가장 바람직하게는 0.1 ~ 0.5 mmol/g 이다. 표면 수산화기(-OH)의 양은 담체의 제조 조건이나 방법, 또는 건조 조건이나 방법 등에 의해 조절할 수 있다(온도, 시간, 압력 등). 또한, 건조 후에 잔존하는 약간의 수산화기에 의한 부반응을 줄이기 위해, 담지에 참여하는 반응성이 큰 실록산기는 보존하면서 수산화기(-OH)는 화학적으로 제거한 담체를 이용할 수도 있다.The amount of hydroxyl groups (-OH) on the surface of the carrier is preferably as low as possible, but it is practically difficult to remove all hydroxyl groups (-OH). Therefore, the amount of hydroxyl group (—OH) is preferably 0.1 to 10 mmol / g, more preferably 0.1 to 1 mmol / g, most preferably 0.1 to 0.5 mmol / g. The amount of the surface hydroxyl group (-OH) can be controlled by the preparation conditions or methods of the carrier, or the drying conditions or methods (temperature, time, pressure, etc.). In addition, in order to reduce side reactions caused by some of the hydroxyl groups remaining after drying, a carrier chemically removed from the hydroxyl group (—OH) may be used while preserving the highly reactive siloxane group participating in the supported.
상기 혼성 담지 메탈로센 촉매 성분 중 제1 메탈로센 화합물은 주로 저분자량 올레핀계 중합체를 만드는데 작용하고, 제2 메탈로센 화합물은 주로 고분자량 올레핀계 중합체를 만드는데 작용하여, 이로 인해 이정 또는 다정 분자량 분포를 갖는 올레핀계 중합체 제조가 가능하다.Among the mixed supported metallocene catalyst components, the first metallocene compound mainly acts to make a low molecular weight olefin polymer, and the second metallocene compound mainly acts to make a high molecular weight olefin polymer, and thus is a bimodal or polycrystalline Olefin-based polymers having a molecular weight distribution are possible.
제1 메탈로센 화합물에 의해 얻을 수 있는 고유의 올레핀계 중합체는 1,000 ~ 100,000 범위의 저분자량을 갖고, 제2 메탈로센 화합물에 의해 얻을 수 있는 올레핀계 중합체는 10,000 ~ 1,000,000 범위의 고분자량을 가지며, 제2 메탈로센 화합물에 의해 얻을 수 있는 올레핀계 중합체가 제1 메탈로센 화합물에 의해 얻을 수 있는 올레핀계 중합체보다 높은 분자량을 갖는 것이 바람직하다.The inherent olefin polymer obtained by the first metallocene compound has a low molecular weight in the range of 1,000 to 100,000, and the olefin polymer obtained by the second metallocene compound has a high molecular weight in the range of 10,000 to 1,000,000. It is preferable that the olefin polymer obtained by the second metallocene compound has a higher molecular weight than the olefin polymer obtainable by the first metallocene compound.
상기 혼성 담지 메탈로센 촉매는The hybrid supported metallocene catalyst
a) 적어도 하나의 메탈로센 화합물이 담지된 담지 메탈로센 촉매와 조촉매를 접촉 반응시켜서 활성화된 담지 메탈로센 촉매를 제조하는 단계; 및a) preparing an activated supported metallocene catalyst by contacting a supported metallocene catalyst carrying at least one metallocene compound with a cocatalyst; And
b) 상기 활성화된 담지 메탈로센 촉매에 상기 메탈로센 화합물과 다른 1종 이상의 메탈로센 화합물을 추가로 담지시키는 단계;b) further supporting at least one metallocene compound different from the metallocene compound on the activated supported metallocene catalyst;
를 포함하는 제조방법으로 제조할 수 있다.It may be prepared by a manufacturing method comprising a.
예를 들면, 저분자량의 올레핀계 중합체를 유도하는 메탈로센 화합물 1종 및 고분자량의 올레핀계 중합체를 유도하는 메탈로센 화합물 1종을 조촉매와 함께 하나의 담체에 함침시켜, 단일 반응기에서의 반응으로도 분자량 분포 조절이 용이한 혼성 담지 메탈로센 촉매를 제조할 수 있다.For example, one metallocene compound inducing a low molecular weight olefinic polymer and one metallocene compound inducing a high molecular weight olefinic polymer are impregnated with one carrier together with a cocatalyst in a single reactor. The hybrid supported metallocene catalyst which can easily adjust the molecular weight distribution can also be produced by the reaction of.
상기의 메탈로센 화합물을 활성화하는데 사용될 수 있는 대표적인 조촉매로 는, 알킬알루미늄계의 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리옥틸알루미늄, 메틸알루미녹산, 에틸알루미녹산, 이소부틸알루미녹산, 부틸알루미녹산 등이 있으며, 보론계의 중성 또는 이온성 화합물로서 트리펜타플로로페닐보론, 트리부틸암모니움테트라펜타플로로페닐보론 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Representative cocatalysts that can be used to activate the metallocene compounds include alkyl aluminum-based trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisobutyl aluminum, trioctyl aluminum, methyl aluminoxane, ethyl aluminoxane and isobutyl aluminoxane. And butyl aluminoxane, and the like, but a neutral or ionic compound of the boron-based tripentafluorophenyl boron, tributyl ammonium tetrapentafluorophenyl boron and the like, but is not limited thereto.
본 발명에서 최종적으로 제조되는 혼성 담지 메탈로센 촉매 내 주기율표 4족 전이금속의 함유량은 0.1 ~ 20 중량%인 것이 올레핀 중합에 바람직하며, 0.1 ~ 10 중량%가 보다 바람직하고, 1 ~ 3 중량%가 가장 바람직하다. 상기 주기율표 4족 전이금속의 함유량이 20 중량%를 초과하는 경우에는 올레핀 중합시 촉매가 담체로부터 이탈하여 파울링(fouling)과 같은 문제점을 일으킬 수 있고, 제조원가가 상승되므로 상업적인 면에서 바람직하지 않다.The content of the
또한, 혼성 담지 메탈로센 촉매 내 주기율표 13족 금속/4족 금속의 몰비는 1 ~ 10,000 이 바람직하고, 1 ~ 1,000 이 보다 바람직하며, 10 ~ 100 이 가장 바람직하다.In addition, the molar ratio of the Group 13 metal / 4 group metals of the periodic table in the hybrid supported metallocene catalyst is preferably 1 to 10,000, more preferably 1 to 1,000, and most preferably 10 to 100.
또한, 제2 메탈로센 화합물의 담지량은 제1 메탈로센 화합물의 몰을 기준으로 0.5 ~ 2의 몰비율로 담지하는 것이 최종 폴리올레핀의 분자량 분포를 다양하게 조절하는데 바람직하다.In addition, the supporting amount of the second metallocene compound is preferably supported at various molar ratios of 0.5 to 2 based on the moles of the first metallocene compound to variously control the molecular weight distribution of the final polyolefin.
조촉매의 담지량은 조촉매에 포함된 금속을 기준으로, 상기 제1 및 제2 메탈로센 화합물에 함유된 금속 1몰에 대하여 1 ~ 10,000몰의 범위인 것이 바람직하다.The amount of the promoter supported is preferably in the range of 1 to 10,000 moles based on 1 mole of the metal contained in the first and second metallocene compounds, based on the metal included in the promoter.
상기 혼성 담지 메탈로센 촉매는 그 자체로서 올레핀 중합에 사용될 수 있으 며, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥신, 1-옥텐 등과 같은 올레핀계 단량체와 접촉시켜 예비중합하는데 사용할 수도 있다.The hybrid supported metallocene catalyst may be used for olefin polymerization by itself, or may be used for prepolymerization by contact with an olefin monomer such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexyne, 1-octene, and the like.
본 발명의 혼성 담지 메탈로센 촉매는, 아이소부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄, 노난, 데칸 및 이들의 이성질체와 같은 탄소수 5 ~ 12의 지방족 탄화수소 용매; 톨루엔 및 벤젠과 같은 방향족 탄화수소 용매; 디클로로메탄, 및 클로로벤젠과 같은 염소원자로 치환된 탄화수소 용매 등에 슬러리 형태로 희석하여 주입이 가능하다. 상기 용매는 소량의 알루미늄 처리를 하여 촉매 독으로 작용하는 소량의 물, 공기 등을 제거하여 사용하는 것이 바람직하다.The mixed supported metallocene catalyst of the present invention includes aliphatic hydrocarbon solvents having 5 to 12 carbon atoms such as isobutane, pentane, hexane, heptane, nonane, decane and isomers thereof; Aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and benzene; Dilution in slurry form in hydrocarbon solvents substituted with chlorine atoms such as dichloromethane and chlorobenzene can be injected. The solvent is preferably used by removing a small amount of water, air, etc., which act as a catalyst poison by treating a small amount of aluminum.
본 발명에 따른 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물에 있어서, 상기 1) 올레핀계 중합체는 올레핀계 단량체의 호모중합체 또는 올레핀계 단량체 및 알파 올레핀 공단량체의 공중합체인 것이 바람직하다.In the olefin polymer resin composition for pipes according to the present invention, the 1) olefin polymer is preferably a homopolymer of an olefin monomer or a copolymer of an olefin monomer and an alpha olefin comonomer.
상기 올레핀계 단량체로는 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 펜텐, 헥센, 옥텐, 데센, 도데센, 테트라데센, 헥사데센, 옥타데센, 에이코센 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Examples of the olefin monomers include ethylene, propylene, butene, pentene, hexene, octene, decene, dodecene, tetradecene, hexadecene, octadecene and eicosene, but are not limited thereto.
상기 혼성 담지 메탈로센 촉매를 이용하여 이정 이상의 분자량 분포 곡선을 갖는 올레핀계 공중합체를 제조할 수 있다. 특히, 혼성 담지 메탈로센 촉매를 이용시 알파 올레핀 공단량체와의 공중합은, 고분자량 부분을 만드는 제2 메탈로센 화합물에 의해 유도되어, 알파 올레핀 공단량체가 고분자량 사슬 쪽에 집중적으로 결합된 고성능의 올레핀계 공중합체를 제조할 수 있다.By using the hybrid supported metallocene catalyst, an olefin copolymer having a molecular weight distribution curve of two or more tablets may be prepared. In particular, copolymerization with alpha olefin comonomers when using a hybrid supported metallocene catalyst is induced by a second metallocene compound that forms a high molecular weight moiety so that the alpha olefin comonomer is concentrated at the high molecular weight chain side. Olefin copolymers can be prepared.
상기 공중합에 사용되는 공단량체로는 탄소수 4 이상인 알파 올레핀이 사용 될 수 있다. 탄소수 4 이상의 알파 올레핀으로는 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센, 또는 1-에이코센 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 이 중 탄소수 4 ~ 10의 알파 올레핀이 바람직하며, 1종 또는 여러 종류의 알파 올레핀이 함께 공단량체로 사용될 수도 있다.As the comonomer used in the copolymerization, an alpha olefin having 4 or more carbon atoms may be used. Alpha-olefins having 4 or more carbon atoms include 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, 1-octadecene, 1-eicosene, and the like, but is not limited thereto. Of these, alpha olefins having 4 to 10 carbon atoms are preferable, and one or several kinds of alpha olefins may be used together as a comonomer.
상기 올레핀계 공중합체의 에틸렌 함량은 55 ~ 99 중량%인 것이 바람직하고, 65 ~ 98 중량%가 더욱 바람직하며, 70 ~ 96 중량%가 가장 바람직하다. 탄소수 4 이상의 알파 올레핀으로부터 도출된 구성단위는 1 ~ 45 중량%가 바람직하고, 2 ~ 35 중량%가 더욱 바람직하며, 4 ~ 20 중량%가 가장 바람직하다.The ethylene content of the olefin copolymer is preferably 55 to 99% by weight, more preferably 65 to 98% by weight, most preferably 70 to 96% by weight. The structural unit derived from an alpha olefin having 4 or more carbon atoms is preferably 1 to 45% by weight, more preferably 2 to 35% by weight, most preferably 4 to 20% by weight.
상기 올레핀계 중합체의 제조는 하나의 연속식 슬러리 중합 반응기, 루프 슬러리 반응기, 기상 반응기, 또는 용액 반응기를 이용하여 에틸렌과 공단량체로써 탄소수 4 이상의 알파 올레핀을 일정 비율로 연속 공급하면서 정법에 따라 수행할 수 있다.The production of the olefin polymer may be carried out according to the conventional method by continuously supplying an alpha olefin having at least 4 carbon atoms as ethylene and comonomer at a constant rate using one continuous slurry polymerization reactor, loop slurry reactor, gas phase reactor, or solution reactor. Can be.
본 발명의 혼성 담지 메탈로센 촉매를 이용하여, 에틸렌과 공단량체로서 탄소수 4 이상의 하이 알파 올레핀을 공중합할 때의 중합 온도는 25 ~ 500℃가 바람직하며, 25 ~ 200℃가 보다 바람직하고, 50 ~ 150℃가 더욱 바람직하다. 또한, 중합 압력은 1 ~ 100 Kgf/cm2에서 수행하는 것이 바람직하며, 1 ~ 50 Kgf/cm2가 보다 바람직하고, 5 ~ 30 Kgf/cm2이 가장 바람직하다.The polymerization temperature when copolymerizing ethylene and a high alpha olefin having 4 or more carbon atoms as a comonomer using the hybrid supported metallocene catalyst of the present invention is preferably 25 to 500 ° C, more preferably 25 to 200 ° C, and 50 150 degreeC is more preferable. In addition, the polymerization pressure is preferably performed at 1 to 100 Kgf / cm 2 , more preferably 1 to 50 Kgf / cm 2 , and most preferably 5 to 30 Kgf / cm 2 .
본 발명에 따른 올레핀계 공중합체는 상기 혼성 담지 메탈로센 화합물을 촉 매로 사용하여, 에틸렌과 탄소수 4 이상의 알파 올레핀과의 공중합으로 얻을 수 있는 것으로, 이정 또는 다정 분자량 분포를 갖는다.The olefin copolymer according to the present invention can be obtained by copolymerization of ethylene and an alpha olefin having 4 or more carbon atoms using the hybrid supported metallocene compound as a catalyst, and has a bimodal or polycrystalline molecular weight distribution.
메탈로센 촉매로 중합한 올레핀계 중합체는 지글러-나타 촉매로 중합한 폴리올레핀보다 촉매 잔사의 부반응성이 현저히 낮아 물성 측면에서 우수한 것은 이미 잘 알려진 사실이다. 그러나, 통상 분자량이 균일해 좁은 분자량 분포를 갖고 알파 올레핀 공단량체의 분포도 균일하여, 작업성이 불량한 단점이 있다. 특히, 압출 파이프 성형 등에서는 압출부하 등의 영향으로 생산성이 현저히 떨어지고 제품 외관이 좋지 않아 현장 적용이 어려운 문제가 있었다. 즉, 파이프와 같이 우수한 내응력 균열성(FNCT) 및 고강도의 수지가 요구되어 이러한 물성 개선을 위해 분자량을 높이는 것이 필수적인 곳에 사용하기에는, 고분자량 부분에 공단량체 함량이 절대적으로 부족하여 가공성 면에서의 어려움이 있었다.It is well known that olefin polymers polymerized with a metallocene catalyst have superior remarkability in terms of physical properties because of the lower reactivity of catalyst residues than polyolefins polymerized with a Ziegler-Natta catalyst. However, there is a disadvantage in that the molecular weight is generally uniform, the molecular weight distribution is narrow, and the distribution of alpha olefin comonomers is also uniform, resulting in poor workability. In particular, in extrusion pipe molding, there is a problem that productivity is significantly reduced due to the extruded load, and the appearance of the product is not good, and thus it is difficult to apply the field. In other words, in order to use the polymer where high stress cracking resistance (FNCT) and high strength resin are required such as pipes, and it is essential to increase the molecular weight in order to improve such physical properties, the high molecular weight portion of the comonomer content is absolutely insufficient in terms of processability. There was a difficulty.
하지만 본 발명의 혼성 담지 메탈로센 촉매를 사용하면, 저분자량과 고분자량 부분을 함께 포함하여 5 ~ 30의 분자량 분포를 가지며, 이정 또는 다정 분자량 분포 곡선을 나타내는 올레핀계 중합체를 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 올레핀계 중합체는 제품 성형시 가공성이 뛰어날 뿐 아니라, 알파 올레핀 공단량체가 고분자량 에틸렌 사슬에 집중적으로 공중합되어 있으므로 인장 강도, 충격 강도, 내환경 응력 균열성(ESCR), 및 내응력 균열성(FNCT)이 매우 우수한 특징이 있다.However, by using the hybrid supported metallocene catalyst of the present invention, it is possible to prepare an olefin polymer having a molecular weight distribution of 5 to 30, including a low molecular weight and a high molecular weight portion, and showing a bimodal or polycrystalline molecular weight distribution curve. The olefin-based polymers thus prepared not only have excellent processability when forming products, but also the alpha olefin comonomers are intensively copolymerized in the high molecular weight ethylene chain, so that tensile strength, impact strength, environmental stress cracking resistance (ESCR), and stress cracking FNCT has very good characteristics.
본 발명에 따른 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물에 있어서, 상기 1) 올레핀계 중합체의 밀도는 알파 올레핀 공단량체 사용량의 영향을 받는다. 즉, 알파 올레핀 공단량체 사용량이 많으면 밀도가 낮아지고, 알파 올레핀 공단량체 사용 량이 적으면 밀도가 높아진다. 본 발명 수지의 밀도는 0.920 ~ 0.960 g/cm3, 특히 밀도가 0.930 ~ 0.950 g/cm3인 것이 파이프 제품의 최적의 제반 물성을 얻기 위해 바람직하다.In the olefin polymer resin composition for pipes according to the present invention, the density of the 1) olefin polymer is affected by the amount of alpha olefin comonomer used. In other words, if the amount of the alpha olefin comonomer is large, the density is low, and if the amount of the alpha olefin comonomer is low, the density is high. The resin of the present invention has a density of from 0.920 to 0.960 g / cm 3 , particularly from 0.930 to 0.950 g / cm 3 , in order to obtain optimum physical properties of pipe products.
또한, 상기 1) 올레핀계 중합체의 용융 흐름 지수(190℃, 2.16kg 하중 조건)는 0.05 ~ 2 g/10분, 특히 0.1 ~ 1 g/10분인 것이 성형 가공성과 기계적 물성을 조화시킬 수 있는 최적점으로서 바람직하다.In addition, the melt flow index (190 ° C., 2.16 kg load condition) of the above 1) olefin polymer is 0.05 to 2 g / 10 minutes, particularly 0.1 to 1 g / 10 minutes, so that the molding processability and the mechanical properties can be harmonized. It is preferable as a point.
또한, 상기 1) 올레핀계 중합체의 MFRR 값은 38 ~ 150 인 것이 파이프 제품의 외관, 가공성 및 제반 물성에 가장 바람직하다.In addition, the MFRR value of the 1) olefin polymer is 38 to 150 is most preferable for the appearance, processability and physical properties of the pipe product.
또한, 상기 1) 올레핀계 중합체는 올레핀계 중합체의 1,000개 탄소당 SCB 함량이 0 ~ 9개이고, 공단량체 함량이 0 ~ 5.5 wt%인 것이 바람직하다.In addition, the 1) olefin polymer is 0 to 9 SCB content per 1,000 carbons of the olefin polymer, it is preferable that the comonomer content is 0 to 5.5 wt%.
그러나, 고분자 구조에 의한 가공성 향상은 제한적이어서, 통상 다양한 종류의 가공조제들이 사용되고 있다.However, the processability improvement by the polymer structure is limited, and various kinds of processing aids are usually used.
본 발명에 따른 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물은 플루오르계 가공조제를 포함함으로써, 표면 광택도를 더욱 향상시키며, 멜트(Melt) 안정성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 적당한 멜트 장력(Melt Tension)을 유지하면서 표면의 샥스킨을 없앨 수 있다.The olefin-based polymer resin composition for pipes according to the present invention includes a fluorine-based processing aid, thereby further improving surface glossiness, further improving melt stability, and maintaining a suitable melt tension. The skin's skin can be removed.
본 발명에 따른 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물에 있어서, 상기 2) 플루오르계 가공조제는 플루오로엘라스토머(fluoroelastomer)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 플루오로엘라스토머(fluoroelastomer)는 테프론-엘라스토머 공 중합체라 불리기도 한다.In the olefin polymer resin composition for pipes according to the present invention, the 2) fluorine-based processing aid is characterized in that it comprises a fluoroelastomer (fluoroelastomer). The fluoroelastomer is also called teflon-elastomer copolymer.
상기 플루오로엘라스토머(fluoroelastomer) 내 에틸렌 함량은 35 ~ 55 중량% 이고, 플루오린의 함량은 45 ~ 65 중량% 인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The ethylene content of the fluoroelastomer is 35 to 55% by weight, and the content of fluorine is preferably 45 to 65% by weight, but is not limited thereto.
상기 플루오로엘라스토머(fluoroelastomer) 내에는 폴리(비닐리덴 플루오라이드)(PVDF), 폴리(헥사플루오로프로필렌)(PHFP) 및 폴리(테트라플루오로 에틸렌)(PTFE)을 포함하는 것이 바람직하고, 이들의 몰비는 PVDF : PHFP : PTFE = (0.9 ~ 1.3) : (0.8 ~ 1.2) : (4 ~ 6) 인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.In the fluoroelastomer, it is preferable to include poly (vinylidene fluoride) (PVDF), poly (hexafluoropropylene) (PHFP) and poly (tetrafluoro ethylene) (PTFE). The molar ratio is preferably PVDF: PHFP: PTFE = (0.9 to 1.3): (0.8 to 1.2): (4 to 6), but is not limited thereto.
상기 플루오로엘라스토머 내에는 수 ppm 수준의 경화제를 포함할 수 있다.The fluoroelastomer may include a few ppm level of hardener.
상기 플루오로엘라스토머(fluoroelastomer)의 보다 구체적인 예로는 3M 사의 DynamarTM FX-9613, FX-5920A, FX5911X 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.More specific examples of the fluoroelastomer include Dynamar ™ FX-9613, FX-5920A, FX5911X, etc. manufactured by 3M, but are not limited thereto.
본 발명에 따른 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물에 있어서, 상기 2) 플루오르계 가공조제의 함량은 상기 1) 올레핀계 중합체 수지의 중량을 기준으로 100 ~ 5,000ppm 인 것이 바람직하고, 300 ~ 2,000ppm 인 것이 더욱 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.In the olefin-based polymer resin composition for pipes according to the present invention, the content of the 2) fluorine-based processing aid is preferably from 100 to 5,000 ppm, preferably 300 to 2,000 ppm, based on the weight of the 1) olefin-based polymer resin. More preferably, but is not limited thereto.
본 발명에 따른 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물은 기타의 첨가제를 추가적으로 포함할 수 있다. 구체적으로 이러한 첨가제로는, 열 안정제, 산화 방지 제, UV 흡수제, 광 안정화제, 금속 불활성제, 충전제, 강화제, 가소제, 윤활제, 유화제, 안료, 광학 표백제, 난연제, 대전 방지제, 발포제 등이 있다. 상기 첨가제의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니고, 당 기술분야에 알려진 일반적인 첨가제를 사용할 수 있다.The olefinic polymer resin composition for pipes according to the present invention may further include other additives. Specifically, such additives include heat stabilizers, antioxidants, UV absorbers, light stabilizers, metal inerts, fillers, reinforcing agents, plasticizers, lubricants, emulsifiers, pigments, optical bleaches, flame retardants, antistatic agents, foaming agents, and the like. The type of the additive is not particularly limited and may be a general additive known in the art.
또한, 본 발명에 따른 파이프의 제조방법은 상기 파이프용 올레핀계 중합체 수지 조성물을 이용하고, 압출기에 의한 가공공정시 가공온도가 170℃ 이상인 것을 특징으로 한다. 상기 가공온도는 170℃ 내지 260℃인 것이 더욱 바람직하다.In addition, the method for producing a pipe according to the present invention is characterized in that the processing temperature is 170 ° C. or more during the processing by the extruder using the olefin polymer resin composition for pipe. The processing temperature is more preferably 170 ℃ to 260 ℃.
본 발명에 따른 파이프의 제조시, 압출기 내에서 올레핀계 중합체 수지 조성물이 멜트(melt) 상태에서 전단력(shear)을 받았을 때, 플루오르계 가공조제는 엘라스토머 단위체의 특성인 분자량이 작고 녹는점이 낮은 성질 때문에 압출기 배럴(barrel) 방향으로 효과적으로 이동하게 된다. 이 후, 플루오르계 가공제조의 플루오르(F)는 철 재질의 압출기 배럴(barrel) 표면의 산화철과 강력한 수소결합을 이루어 압출기 밖으로 잘 토출되지 않고, 압출기 배럴(barrel)에 코팅이 되면서 오랫동안 머물게 된다. 또한, 플루오르계 가공조제에는 수 ppm의 극소량의 경화제가 첨가되어 있으므로, 압출기 배럴(barrel) 표면에서 오랫동안 열을 받으면 서서히 가교되면서 다이(die) 및 배럴(barrel)이 강력하게 코팅된다. 즉, 다이(die)가 매끈하게 코팅이 되면서, 성형물의 외관의 글로스(gloss)가 급격히 좋아지게 된다.In the production of the pipe according to the present invention, when the olefinic polymer resin composition is subjected to shearing in the melt state in the extruder, the fluorine-based processing aid is characterized by low molecular weight and low melting point, which are characteristics of the elastomer unit. It effectively moves in the direction of the extruder barrel. Subsequently, the fluorine (F) of the fluorine-based processing agent forms a strong hydrogen bond with the iron oxide on the surface of the extruder barrel made of iron, and is not easily discharged out of the extruder, and stays for a long time while being coated on the extruder barrel. In addition, since a very small amount of a hardening agent of several ppm is added to the fluorine-based processing aid, the die and the barrel are strongly coated while being gradually crosslinked when subjected to heat for a long time on the surface of the extruder barrel. That is, as the die is smoothly coated, the gloss of the appearance of the molding is rapidly improved.
따라서, 본 발명에 따른 파이프의 제조시, 플루오르계 가공조제의 성능이 발휘되기 위해서 최소 1시간 이상 동안 압출기를 사전 구동(pre-running) 하는 것이 바람직하다. 즉, 압출 초기에는 플루오르계 가공조제를 첨가하지 않을 때보다 성형 물의 외관이 다소 불량할 수 있으나, 1시간 정도 후에는 성형물의 외관이 매우 우수해진다.Therefore, in the manufacture of the pipes according to the invention, it is preferable to pre-running the extruder for at least one hour in order to exert the performance of the fluorine-based processing aid. That is, in the initial stage of extrusion, the appearance of the molding may be somewhat worse than that of not adding the fluorine-based processing aid, but after about one hour, the appearance of the molding becomes very excellent.
또한, 본 발명에 따른 파이프의 제조시, 170℃ 이상에서 플루오르계 가공조제에 의한 가교가 일어나기 때문에, 170℃ 이상에서 가공하는 것이 적절하고, 170℃ ~ 260℃ 에서 가공하는 것이 더욱 바람직하며, 170℃ 미만의 온도에서 가공하는 경우에는 성형물의 외관이 오히려 악화되는 특성을 보일 수 있다.In the manufacture of the pipe according to the present invention, since crosslinking by the fluorine-based processing aid occurs at 170 ° C or higher, processing at 170 ° C or higher is appropriate, and processing at 170 ° C to 260 ° C is more preferable. In the case of processing at a temperature lower than the ℃ may exhibit a deterioration of the appearance of the molding.
하기 기술하는 실시예 1에서 적용된 플루오르계 가공조제인 3M 사의 DynamarTM FX-9613를 19F-NMR 분석 및 DSC(differential scanning calorimetry) 결과를 각각 도 1 및 도 2에 나타내었다. 19 F-NMR analysis and differential scanning calorimetry (DSC) results of Dynamar TM FX-9613 manufactured by 3M, a fluorine processing aid applied in Example 1, described below, are shown in FIGS. 1 and 2, respectively.
도 2에 있어서, 60℃에서 발생되는 흡열 피크(endothermic peak)는 플루오로엘라스토머에서 엘라스토머 파트에 의한 녹는점(Tm) 피크로서, 플루오로엘라스토머가 압출 중에 다이 및 배럴(barrel)의 벽면쪽으로 이동하는데 큰 역할을 하게 된다. 또한, 176℃ 이상에서 발생되는 넓은 발열 피크(broad exothermic peak)로부터, 수지 내에 함유되어 있는 수 ppm 수준의 경화제에 의한 가교에 의하여 테프론 다이 코팅 효과를 나타낼 수 있다.In FIG. 2, the endothermic peak occurring at 60 ° C. is the melting point (Tm) peak by the elastomer part in the fluoroelastomer, where the fluoroelastomer moves toward the wall of the die and barrel during extrusion. It will play a big role. In addition, from a broad exothermic peak occurring at 176 ° C. or more, the Teflon die coating effect may be exhibited by crosslinking with a few ppm level of curing agent contained in the resin.
또한, 본 발명은 상기 파이프의 제조방법에 따라 제조되는 파이프를 제공한다.The present invention also provides a pipe manufactured according to the method for producing the pipe.
본 발명에 따른 파이프는 광택도, 백색도(whiteness) 등의 외관 특성이 우수하다.The pipe according to the present invention is excellent in appearance characteristics such as glossiness, whiteness.
이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명이 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples. However, an Example is for illustrating this invention and this invention is not limited only to these.
<< 실시예Example >>
촉매 제조 및 중합에 필요한 유기 시약과 용매는 알드리치(Aldrich) 사 제품을 표준방법에 의해 정제하여 사용하였으며, 에틸렌은 어플라이드 가스 테크놀로지(Applied Gas Technology) 사의 고순도 제품을 수분 및 산소 여과 장치를 통과시켜 사용하였다. 촉매 합성, 담지 및 올레핀 중합의 모든 단계에서 공기와 수분의 접촉을 차단하여 실험의 재현성을 높였다.The organic reagents and solvents required for catalyst preparation and polymerization were purified by Aldrich's standard method, and ethylene was used by high-purity products from Applied Gas Technology through water and oxygen filtration devices. It was. The reproducibility of the experiment was enhanced by blocking contact between air and moisture at all stages of catalyst synthesis, loading and olefin polymerization.
촉매의 구조를 입증하기 위해서 300 MHz NMR(Bruker)을 이용하여 스펙트럼을 얻었다. 겉보기 밀도는 겉보기 시험기(APT Institute fr Prftechnik 제조 Apparent Density Tester 1132)를 이용하여 DIN 53466과 ISO R 60에 정한 방법으로 측정하였다.To verify the structure of the catalyst, spectra were obtained using 300 MHz NMR (Bruker). Apparent density was measured by a method specified in DIN 53466 and
<< 제조예Production Example 1> 제1 1> first 메탈로센Metallocene 촉매의 제조 - [ Preparation of the catalyst-[ tt BuBu -O-(-O- ( CHCH 22 )) 66 -- CC 55 HH 44 ]] 22 ZrClZrCl 22 의 합성Synthesis of
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 가 한 후, 실온으로 승온 시킨 후, 8시간 반응시켰다. 그 용액을 다시 -78℃에서 ZrCl4(THF)2(1.70g, 4.50m㏖)/THF(30㎖)의 서스펜젼(suspension) 용액에 기 합성된 리튬염(lithium salt) 용액을 천천히 가하고 실온에서 6시간 동안 더 반응시켰다. 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%).Using 6-chlorohexanol, t-Butyl-O- (CH 2 ) 6 -Cl was prepared by the method shown in Tetrahedron Lett. 2951 (1988), and reacted with NaCp. t-Butyl-O- (CH 2 ) 6 -C 5 H 5 was obtained (yield 60%,
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, 2H), 6.19 (t, J = 2.6 Hz, 2H), 3.31 (t, 6.6 Hz, 2H), 2.62 ( t, J = 8 Hz), 1.7-1.3 (m, 8 H), 1.17 (s, 9 H).
13C NMR (CDCl3): 135.09, 116.66, 112.28, 72.42, 61.52, 30.66, 30.61, 30.14, 29.18, 27.58, 26.00. 13 C NMR (CDCl 3 ): 135.09, 116.66, 112.28, 72.42, 61.52, 30.66, 30.61, 30.14, 29.18, 27.58, 26.00.
<< 제조예Production Example 2> 제2 2> second 메탈로센Metallocene 촉매의 제조 - [ Preparation of the catalyst-[ methylmethyl (6-t-(6-t- buthoxyhexylbuthoxyhexyl )) silylsilyl (η(η 55 -tetramethylCp)(t-Butylamido)]TiCl-tetramethylCp) (t-Butylamido)] TiCl 22 의 합성Synthesis of
상온에서 50g의 Mg(s)를 10L 반응기에 가한 후, THF 300mL을 가하였다. I2를 0.5g 정도 가한 후, 반응기 온도를 50℃로 유지하였다. 반응기 온도가 안정화된 후 250g의 6-t-부톡시헥실클로라이드(6-t-buthoxyhexyl chloride)를 주입 펌 프(feeding pump)를 이용하여 5 mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. 6-t-부톡시헥실클로라이드를 가함에 따라 반응기 온도가 4 ~ 5℃ 정도 상승하는 것을 관찰할 수 있었다. 계속적으로 6-t-부톡시헥실클로라이드를 가하면서 12시간 교반하였다. 반응 12시간 후 검은색의 반응 용액을 얻을 수 있었다. 생성된 검은색의 용액 2mL을 취한 뒤 물을 가하여 유기층을 얻어 1H-NMR을 통해 6-t-부톡시헥산(6-t-buthoxyhexane)을 확인할 수 있었으며, 6-t-부톡시헥산으로부터 그리냐드 반응이 잘 진행되었음을 알 수 있었다. 그리하여 6-t-부톡시헥실 마그네슘 클로라이드(6-t-buthoxyhexyl magnesium chloride)를 합성하였다.50 g of Mg (s) was added to a 10 L reactor at room temperature, followed by 300 mL of THF. After adding 0.5 g of I 2 , the reactor temperature was maintained at 50 ° C. After the reactor temperature was stabilized, 250 g of 6-t-butthoxyhexyl chloride was added to the reactor at a rate of 5 mL / min using a feeding pump. As the 6-t-butoxyhexyl chloride was added, it was observed that the reactor temperature increased by about 4 to 5 ° C. The mixture was stirred for 12 hours while 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 by 1 H-NMR, and 6-t-butoxyhexane was extracted. It was found that the nyad reaction proceeded well. Thus, 6-t-butoxyhexyl magnesium chloride was synthesized.
MeSiCl3 500g과 1L의 THF를 반응기에 가한 후 반응기 온도를 -20℃까지 냉각하였다. 합성한 6-t-부톡시헥실마그네슘클로라이드 중 560g을 주입 펌프를 이용하여 5 mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. 그리냐드 시약의 주입이 끝난 후 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12시간 교반하였다. 반응 12시간 후 흰색의 MgCl2 염이 생성되는 것을 확인하였다. 헥산 4L를 가하여 실험용 가압 탈수 여과 장치(labdori, (주) 한강엔지니어링)를 통해 염을 제거하여 필터 용액을 얻을 수 있었다. 얻을 필터 용액을 반응기에 가한 후 70℃에서 헥산을 제거하여 엷은 노란색의 액체를 얻을 수 있었다. 얻은 액체를 1H-NMR을 통해 원하는 메틸(6-t-부톡시헥실)디클로로실란 화합물임을 확인할 수 있었다.500 g of MeSiCl 3 and 1 L of THF were added to the reactor, and the reactor temperature 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 an infusion pump. After completion of the Grignard reagent injection, the reaction mixture was stirred for 12 hours while slowly raising the temperature to room temperature. After 12 hours, it was confirmed that a white MgCl 2 salt was produced. 4 L of hexane was added to remove the salt through a laboratory pressure dewatering filtration apparatus (labdori, Han River Engineering Co., Ltd.) to obtain a filter solution. The resultant filter solution was added to the reactor, and hexane was removed at 70 ° C. to obtain a pale yellow liquid. The obtained liquid was confirmed to be the desired methyl (6-t-butoxyhexyl) dichlorosilane compound through 1 H-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). 1 H-NMR (CDCl 3 ): 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 1.2몰(150g)과 2.4L의 THF를 반응기에 가한 후 반응기 온도를 -20℃로 냉각하였다. n-BuLi 480mL을 주입 펌프를 이용하여 5 mL/min의 속도로 반응기에 가하였다. n-BuLi를 가한 후 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12시간 교반하였다. 반응 12시간 후, 당량의 메틸(6-t-부톡시 헥실)디클로로실란(Methyl(6-t-buthoxy hexyl)dichlorosilane, 326g, 350mL)을 빠르게 반응기에 가하였다. 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12시간 교반한 후 다시 반응기 온도를 0℃로 냉각시킨 후 2 당량의 t-BuNH2을 가하였다. 반응기 온도를 천천히 상온으로 올리면서 12시간 교반하였다. 반응 12시간 후 THF를 제거하고 4L의 헥산을 가하여 labdori을 통해 염을 제거한 필터 용액을 얻을 수 있었다. 필터 용액을 다시 반응기에 가한 후, 헥산을 70℃에서 제거하여 노란색의 용액을 얻을 수 있었다. 얻은 노란색의 용액을 1H-NMR을 통해 메틸(6-t-부톡시헥실)(테트라메틸CpH)t-부틸아미노실란(Methyl(6-t-buthoxyhexyl)(tetramethylCpH)t-Butylaminosilane) 화합물임을 확인할 수 있었다. n-BuLi과 리간드 디메틸(테트라메틸CpH)t-부틸아미노실란(Dimethyl(tetramethylCpH)t-Butylaminosilane)로부터 THF 용액에서 합성한 -78℃의 리간드의 디리튬염에 TiCl3(THF)3(10mmol)을 빠르게 가하였다. 반응용액을 천천히 -78℃에서 상온으로 올리면서 12시간 교반하였다. 12시간 교반 후, 상온에서 당량의 PbCl2(10mmol)를 반응 용액에 가한 후 12시간 교반하였다. 12시간 교반 후, 푸른색을 띠는 짙은 검은색의 용액을 얻을 수 있었다. 생 성된 반응 용액에서 THF를 제거한 후 헥산을 가하여 생성물을 필터하였다. 얻을 필터 용액에서 헥산을 제거한 후, 1H-NMR로부터 원하는 [methyl(6-t-buthoxyhexyl)silyl(η5-tetramethylCp)(t-Butylamido)]TiCl2 화합물임을 확인하였다.1.2 mol (150 g) of tetramethylcyclopentadiene and 2.4 L of THF were added to the reactor, and the reactor temperature was cooled to -20 ° C. 480 mL of n-BuLi was added to the reactor at a rate of 5 mL / min using an infusion pump. After n-BuLi was added, the reaction mixture was stirred for 12 hours while slowly raising the temperature to room temperature. After 12 hours of reaction, an equivalent of methyl (6-t-butoxy hexyl) dichlorosilane (Methyl (6-t-buthoxy hexyl) dichlorosilane, 326 g, 350 mL) was added quickly to the reactor. After stirring for 12 hours while slowly raising the reactor temperature to room temperature, the reactor temperature was further cooled to 0 ° C., and then 2 equivalents of t-BuNH 2 was added thereto. Stirring for 12 hours while slowly raising the reactor temperature to room temperature. After 12 hours of reaction, THF was removed and 4 L of hexane was added to obtain a filter solution from which salt was removed through labdori. After the filter solution was added to the reactor again, hexane was removed at 70 ° C. to obtain a yellow solution. The resulting yellow solution was identified as methyl (6-t-butoxyhexyl) (tetramethylCpH) t-butylaminosilane (Methyl (6-t-buthoxyhexyl) (tetramethylCpH) t-Butylaminosilane) compound by 1 H-NMR. Could. TiCl 3 (THF) 3 (10 mmol) to a dilithium salt of a ligand of -78 ° C synthesized in THF solution from n-BuLi and ligand dimethyl (tetramethylCpH) t-butylaminosilane (Dimethyl (tetramethylCpH) t-Butylaminosilane) Was added quickly. The reaction solution was slowly stirred at -78 ° C to room temperature for 12 hours. After stirring for 12 hours, an equivalent amount of PbCl 2 (10 mmol) was added to the reaction solution at room temperature, followed by stirring for 12 hours. After stirring for 12 hours, a dark black solution was obtained. After THF was removed from the reaction solution, hexane was added to filter the product. Remove hexane from the filter solution obtained, and then remove the desired [methyl (6-t-buthoxyhexyl) silyl (η 5 -tetramethylCp) (t-Butylamido)] TiCl 2 from 1 H-NMR. It was confirmed that the compound.
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 to 0.8 (m), 1.4 (s, 9H), 1.2 (s, 9H) , 0.7 (s, 3H)
<< 제조예Production Example 3> 혼성 담지 3> Hybrid Support 메탈로센Metallocene 촉매의 제조 Preparation of the catalyst
실리카(Grace Davison 사 제조 XPO 2412)를 800℃에서 15시간 진공을 가한 상태에서 탈수하였다. 이 실리카 1.0g을 3개의 유리 반응기에 넣고 여기에 헥산 10mL를 넣고 상기 제조예 1에서 선택되는 "제1 메탈로센" 화합물이 녹아 있는 헥산 용액을 10mL씩 넣은 다음 90℃에서 4시간 교반하며 반응을 시켰다. 반응이 끝난 후 교반을 멈추고 헥산을 층 분리하여 제거한 후 20mL의 헥산 용액으로 세 차례 세척한 후 감압하여 헥산을 제거하여 고체 분말을 얻었다. 여기에 톨루엔 용액속에 12mmol 알루미늄이 들어 있는 메틸알루미녹산(MAO) 용액을 가하여, 40℃에서 교반하며 천천히 반응시켰다. 그 후 충분한 양의 톨루엔으로 세척하여 반응하지 않은 알루미늄 화합물을 제거한 후 50℃에서 감압하여 남아 있는 톨루엔을 제거하였다. 이렇게 제조한 고체를 더 이상 처리하지 않고 올레핀 중합용 촉매로 사용할 수도 있다. 혼성 촉매를 제조하기 위하여, 상기에서 얻어진 담지 촉매에 제조예 2에서 제조한 "제2 메탈로센" 화합물이 녹아 있는 톨루엔 용액을 유리 반응기에 가하여 40℃에서 교반하여 반응시켰다. 그 후 충분한 양의 톨루엔으로 세척한 후 진공 건조하여 고체 분말을 얻었다. 이렇게 제조된 최종 촉매는 중합에 직접 사용되거나, 30psig의 에틸렌을 2분간 가하고 1시간 동안 상온에서 수행되는 예비중합에 사용될 수도 있다.Silica (XPO 2412, manufactured by Grace Davison) was dehydrated under vacuum at 800 ° C. for 15 hours. 1.0 g of this silica was added to three glass reactors, 10 mL of hexane was added thereto, and 10 mL of a hexane solution in which the "first metallocene" compound selected in Preparation Example 1 was dissolved was added thereto, followed by stirring at 90 ° C for 4 hours. Let. After the reaction was completed, the stirring was stopped, and the hexane was separated by layer, and then washed three times with 20 mL of hexane solution. A methylaluminoxane (MAO) solution containing 12 mmol aluminum was added to the toluene solution, and the reaction was slowly stirred at 40 ° C. Thereafter, the toluene was washed with a sufficient amount of toluene to remove the unreacted aluminum compound, and the remaining toluene was removed under reduced pressure at 50 ° C. The solid thus prepared may be used as a catalyst for olefin polymerization without further treatment. To prepare a hybrid catalyst, a toluene solution in which the "second metallocene" compound prepared in Preparation Example 2 was dissolved in the supported catalyst obtained above was added to a glass reactor and stirred at 40 ° C for reaction. Thereafter, the mixture was washed with a sufficient amount of toluene and then vacuum dried to obtain a solid powder. The final catalyst thus prepared may be used directly for polymerization, or may be used for prepolymerization which is carried out at room temperature for 1 hour by adding 30 psig ethylene for 2 minutes.
<올레핀 공중합체 제조 및 특성 평가><Preparation and Characterization of Olefin Copolymer>
상기 제조된 혼성 담지 메탈로센 촉매를 이용하여, 다음의 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 4에서 각각의 조건에 따라 중합 반응기에서 정법에 따라 올레핀 공중합체를 제조하였다. 여기서 얻어진 올레핀 공중합체의 평가항목 및 평가방법은 아래와 같다. 파이프 물성은 외경 32mm, 두께 2.9mm의 규격으로 파이프를 성형하여 평가하였다.Using the hybrid supported metallocene catalyst prepared above, an olefin copolymer was prepared according to the conventional method in the polymerization reactor according to the respective conditions in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 below. Evaluation items and evaluation methods of the olefin copolymer obtained here are as follows. Pipe physical properties were evaluated by molding pipes to the outside diameter of 32mm, thickness of 2.9mm.
(원료 물성)(Raw material property)
1) 밀도 : ASTM D1505를 기준으로 하여 측정하였다.1) Density: Measured based on ASTM D1505.
2) 용융지수(MI, 2.16kg) : 측정 온도 190℃, ASTM 1238을 기준으로 하여 측정하였다.2) Melt index (MI, 2.16kg): Measured based on the measurement temperature 190 ℃, ASTM 1238.
3) MFRR(MFR20/MFR2) : MFR20 용융지수(MI, 21.6kg 하중)를 MFR2(MI, 2.16kg 하중)으로 나눈 비율이다.3) MFRR (MFR 20 / MFR 2 ): MFR 20 Melt index (MI, 21.6 kg load) divided by MFR 2 (MI, 2.16 kg load).
4) 분자량, 분자량 분포 : 측정 온도 = 160℃, 겔 투과 크로마토그라피-에프티아이알(GPC-FTIR)를 이용하여 수 평균 분자량, 중량 평균 분자량, Z 평균 분자량 을 측정하였다. 분자량 분포는 중량 평균 분자량과 수 평균 분자량의 비로 계산하였다.4) Molecular weight, molecular weight distribution: The number average molecular weight, the weight average molecular weight, and the Z average molecular weight were measured using a measurement temperature = 160 ° C., gel permeation chromatography-FTIAL (GPC-FTIR). The molecular weight distribution was calculated by the ratio of the weight average molecular weight and the number average molecular weight.
(제품 외관)(Product appearance)
1) 광택도 : 광택도 시험기(gloss meter)를 이용하여 60도 반사 광택도를 측정하였다.1) Glossiness: 60 degree reflection glossiness was measured using a gloss meter.
2) Y.I.(Yellow Index) : 펠렛(pellet) 상태로 셀(cell)에 넣어 색도계(HunterLab ColorQUEST® HUNTER ASSOCIATES LABORATORY, INC., USA)를 이용하여 3회 반복 측정하였다.2) YI (Yellow Index): . To put the pellet (pellet) cell (cell) in a state using a colorimeter (HunterLab ColorQUEST ® HUNTER ASSOCIATES LABORATORY, INC, USA) was measured repeated three times.
3) 파이프 외관 : 육안 관찰, 양호 / 보통 / 불량 으로 판정함.3) Pipe appearance: visual observation, judged as good / normal / bad.
(파이프 가공성)(Pipe workability)
1) 수지압력(bar) : 상기 파이프 제품 가공 조건에서 파이프 가공시 압출 부위에서 발생되는 수지 용융 압력을 측정하였다. 수지 온도는 200℃, 금형 온도는 20℃, 수지 압출 속도는 50 kg/hr로 하였다.1) Resin pressure (bar): The resin melt pressure generated at the extrusion site during pipe processing under the pipe product processing conditions was measured. Resin temperature was 200 degreeC, mold temperature was 20 degreeC, and resin extrusion rate was 50 kg / hr.
2) 선속 : 파이프 성형시 작업 선속(m/min)을 척도로 가공성을 평가함2) Ship speed: Workability (m / min) is evaluated by measuring the work speed (m / min) when forming pipes
3) 다이-축적(Die-Deposit) : 파이프 성형시 다이(die) 표면 가장자리에 형성되는 저분자량 물질이다. 3시간 파이프 성형을 하며, 육안 관찰함.3) Die-Deposit: A low molecular weight material formed at the edge of die surface during pipe forming. Pipe forming for 3 hours, visual observation.
a) 발생시간 : 다이-축적(Die-Deposit)이 최초로 형성된 시간(< 3hr)a) Time of occurrence: The time when the die-deposit was first formed (<3hr)
b) 발생량 : 육안 관찰, 多 / 中 / 小 / 無 으로 판정함.b) Generation: Visual observation, determined by 多 / 中 / 小 / 無.
4) 연무(Fume) 발생 : 육안 관찰, 多 / 中 / 小 / 無 으로 판정함.4) Fume occurrence: Visual observation, judged by 多 / 中 / 小 / 無.
(기계적 물성)(Mechanical properties)
1) 내압 특성 : 성형된 파이프를 95℃의 온수 중에서 3.6Mpa의 조건으로 시험응력을 인가하고 파괴되기까지의 시간을 평가함. 800시간까지 측정함.1) Pressure resistance characteristics: The time to apply the test stress under the condition of 3.6Mpa in hot water at 95 ℃ and to break it. Measured up to 800 hours.
2) 내응력 균열성 (FNCT) : 본 발명의 성형 조성물의 내응력 균열성 실험 방법은 문헌[M.Fleissner in Kunststoffe 77 (1987), pp. 45 et seq.]에 기술되어 있고, 현재까지 시행되고 있는 ISO/FDIS 16770에 해당한다. 80℃에서 6.0Mpa의 장력을 사용한 응력 균열 촉진 매개물인 에틸렌 글리콜에서, 노치(1.6mm/안전 면도날)에 의한 응력 개시 시간의 단축으로 인해 파손 시간이 단축되었다. 시편은 두께 10mm의 압축된 명판으로부터 가로 10mm, 세로 10mm, 길이 90mm 치수의 3개의 시편을 톱질하여 제작한다. 이러한 목적을 위해 구체적으로 제조된 노치 소자에서 안전 면도날을 사용하여 중앙 노치를 검체에 제공한다. 노치 깊이는 1.6mm 이다. 7,000시간까지 측정함.2) Stress crack resistance (FNCT): The stress crack resistance test method of the molding composition of the present invention is described in M. Flissner in Kunststoffe 77 (1987), pp. 45 et seq.], Which corresponds to ISO / FDIS 16770, which is in effect today. In ethylene glycol, a stress crack facilitating medium using a tension of 6.0 Mpa at 80 ° C., the break time was shortened due to the shortening of the stress initiation time by the notch (1.6 mm / safety razor blade). Specimens were fabricated by sawing three specimens of dimensions 10 mm wide, 10 mm long and 90 mm long from a compressed nameplate of thickness 10 mm. The notch element specifically manufactured for this purpose uses a safety razor blade to provide the central notch to the specimen. Notch depth is 1.6 mm. Measured up to 7,000 hours.
<< 비교예Comparative example 1> 1>
상기 제조예 3으로부터 얻어진 혼성 담지 메탈로센 촉매 (1)을 단일 루프 슬러리 중합 공정에 투입하여 정법에 따라 파이프 용도 폴리에틸렌을 제조하였다. 공단량체로는 1-헥센을 사용하였다. 얻어진 폴리에틸렌 공중합체는 산화방지제를 적정량(3,000 ~ 7,000ppm) 처방 후 이축 압출기(W&P Twin Screw Extruder, 44파이, L/D = 30)를 사용하여 160 ~ 200℃의 압출온도에서 제립하였다. 파이프 성형은 단축 압출기(Battenfeld Pipe M/C, 50파이, L/D = 22, 압축비 = 3.5)를 이용하고 압출온도 170 ~ 210℃에서 외경 32mm, 두께 2.9mm의 규격이 되도록 압출 성형하였다. 폴리에틸렌 공중합체의 원료 물성, 제품 외관, 파이프 가공성 및 기계적 물성은 실시예의 특성 평가 방법에 따라 실시하였으며, 결과는 표 2 ~ 4에 나타내었다.The mixed supported metallocene catalyst (1) obtained in Preparation Example 3 was introduced into a single loop slurry polymerization process to prepare polyethylene for pipe use according to the conventional method. 1-hexene was used as comonomer. The obtained polyethylene copolymer was granulated at an extrusion temperature of 160 to 200 ° C. using a twin screw extruder (W & P Twin Screw Extruder, 44 pie, L / D = 30) after formulating an appropriate amount of antioxidant (3,000 to 7,000 ppm). Pipe molding was extruded using a single screw extruder (Battenfeld Pipe M / C, 50 pie, L / D = 22, compression ratio = 3.5) to the specification of the outer diameter 32mm, thickness 2.9mm at 170 ~ 210 ℃ extrusion temperature. Raw material properties, product appearance, pipe workability and mechanical properties of the polyethylene copolymer were carried out according to the property evaluation method of Examples, and the results are shown in Tables 2 to 4.
<< 실시예Example 1> 1>
폴리에틸렌 공중합체를 압출 제립시, 플루오르계 가공조제(3M 사 DynamarTM FX-9613) 300ppm을 처방한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법과 조건으로 파이프 성형물을 수득하였으며, 특성 평가 결과는 표 2 ~ 4에 나타내었다.Extruded granulated polyethylene copolymer, except that 300ppm fluorine processing aid (Dynamar TM FX-9613, manufactured by 3M) was obtained by the same method and conditions as in Comparative Example 1 to obtain a pipe molding, the characteristics evaluation results 2 to 4 are shown.
<< 실시예Example 2> 2>
폴리에틸렌 공중합체를 압출 제립시, 플루오르계 가공조제(3M 사 DynamarTM FX-9613) 700ppm을 처방한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법과 조건으로 파이프 성형물을 수득하였으며, 특성 평가 결과는 표 2 ~ 4에 나타내었다.Extrusion granulation of the polyethylene copolymer, except that the fluorine-based processing aid (Dynamar TM FX-9613 manufactured by 3M) of 700ppm was obtained in the pipe molding was obtained in the same manner and conditions as in Comparative Example 1, the characteristics evaluation results 2 to 4 are shown.
<< 실시예Example 3> 3>
폴리에틸렌 공중합체를 압출 제립시, 플루오르계 가공조제(3M 사 DynamarTM FX-9613) 1,500ppm을 처방한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법과 조건으로 파이프 성형물을 수득하였으며, 특성 평가 결과는 표 2 ~ 4에 나타내었다.Extrusion granulation of polyethylene copolymer, except that 1,500ppm fluorine-based processing aid (Dynamar TM FX-9613, manufactured by 3M) was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a pipe molding, the characteristics evaluation results Tables 2-4 are shown.
<< 실시예Example 4> 4>
폴리에틸렌 공중합체를 압출 제립시, 플루오르계 가공조제(3M 사 DynamarTM FX-9613) 2,000ppm을 처방한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법과 조건으로 파이프 성형물을 수득하였으며, 특성 평가 결과는 표 2 ~ 4에 나타내었다.Extrusion granulation of polyethylene copolymers, except that preformed 2,000ppm fluorine processing aid (Dynamar TM FX-9613, manufactured by 3M) pipe moldings were obtained in the same manner and conditions as in Comparative Example 1, the characteristics evaluation results Tables 2-4 are shown.
<< 비교예Comparative example 2> 2>
폴리에틸렌 공중합체를 압출 제립시, Mg-St 가공조제(C36H70O6Mg, (주)두본 Polylub-120) 1,000ppm을 처방한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법과 조건으로 파이프 성형물을 수득하였으며, 특성 평가 결과는 표 2 ~ 4에 나타내었다.Extrusion granulation of polyethylene copolymer, pipes were prepared in the same manner and in the same manner as in Comparative Example 1 except that 1,000 ppm of Mg-St processing aid (C 36 H 70 O 6 Mg, Dubon Polylub-120) was prescribed. Molded products were obtained and characteristics evaluation results are shown in Tables 2-4.
<< 비교예Comparative example 3> 3>
폴리에틸렌 공중합체를 압출 제립시, Zn-St 가공조제(Zn(C17H35COO)2), 송원산업(주) SONGSTAB SZ-210) 1,000ppm을 처방한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법과 조건으로 파이프 성형물을 수득하였으며, 특성 평가 결과는 표 2 ~ 4에 나타내었다.Extrusion granulation of the polyethylene copolymer, Zn-St processing aid (Zn (C 17 H 35 COO) 2 ), Songwon Industrial Co., Ltd. SONGSTAB SZ-210) Except that 1,000ppm was the same as in Comparative Example 1 Pipe moldings were obtained by the methods and conditions, and the results of the evaluation of the properties are shown in Tables 2 to 4.
<< 비교예Comparative example 4> 4>
지글러-나타 촉매를 단일 용액 중합공정에 투입하여 정법에 따라 폴리에틸렌 공중합체를 제조하였다. 공단량체로는 1-옥텐을 사용하였다. 여기서 얻어진 폴리에틸렌 공중합체의 제립 및 파이프 성형에 있어서, 폴리에틸렌 공중합체를 압출 제립시, 플루오르계 가공조제(3M 사 DynamarTM FX-9613) 300ppm을 처방한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 하였으며, 특성 평가 결과는 표 2 ~ 4에 나타내었다.A Ziegler-Natta catalyst was added to a single solution polymerization process to prepare a polyethylene copolymer according to the conventional method. 1-octene was used as comonomer. In the granulation and pipe molding of the obtained polyethylene copolymer, the polyethylene copolymer was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that 300 ppm of a fluorine processing aid (Dynamar TM FX-9613, manufactured by 3M) was prescribed. , Characteristics evaluation results are shown in Table 2-4.
<< 비교예Comparative example 5> 5>
메탈로센 촉매를 단일 용액 중합공정에 투입하여 정법에 따라 폴리에틸렌 공중합체를 제조하였다. 공단량체로는 1-옥텐을 사용하였다. 여기서 얻어진 폴리에틸 렌 공중합체의 제립 및 압출 중공성형에 있어서, 폴리에틸렌 공중합체를 압출 제립시, Zn-St 가공조제(Zn(C17H35COO)2), 송원산업(주) SONGSTAB SZ-210) 1,000ppm을 처방한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 하였으며, 특성 평가 결과는 표 2 ~ 4에 나타내었다.The metallocene catalyst was added to a single solution polymerization process to prepare a polyethylene copolymer according to the conventional method. 1-octene was used as comonomer. In the granulation and extrusion blow molding of the polyethylene copolymer obtained here, Zn-St processing aid (Zn (C 17 H 35 COO) 2 ) at the time of extrusion granulation of the polyethylene copolymer, Songwon Industrial Co., Ltd. SONGSTAB SZ-210 ) Except for prescribing 1,000ppm was the same as in Comparative Example 1, the characteristics evaluation results are shown in Tables 2-4.
<< 비교예Comparative example 6> 6>
폴리에틸렌 공중합체를 압출 제립시, 플루오르계 가공조제(3M 사 DynamarTM FX-9613) 10,000ppm을 처방한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법과 조건으로 파이프 성형물을 수득하였으며, 특성 평가 결과는 표 2 ~ 4에 나타내었다.When the polyethylene copolymer was extruded and granulated, a pipe molding was obtained by the same method and conditions as in Comparative Example 1 except that 10,000 ppm of fluorine-based processing aid (Dynamar TM FX-9613, manufactured by 3M) was obtained. Tables 2-4 are shown.
상기 실시예 1 ~ 4에 있어서, IC(ion chromatography)로 분석한 결과 플루오르계 가공조제 내 에틸렌 함량은 45 중량%이고, 플루오린의 함량은 55 중량% 이었다. 또한, 19F-NMR 분석한 결과 플루오르계 가공조제 내 테프론 종류별 몰비는 PVDF : PHFP : PTFE = 1.1 : 1.0 : 5.2 이었다.In Examples 1 to 4, the ethylene content in the fluorine processing aid was 45% by weight, and the content of fluorine was 55% by weight as analyzed by IC (ion chromatography). In addition, as a result of 19 F-NMR analysis, the molar ratio of each type of Teflon in the fluorine-based processing aid was PVDF: PHFP: PTFE = 1.1: 1.0: 5.2.
상기 표 1 ~ 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 ~ 4로부터 얻은 폴리에틸렌 공중합체는 혼성 담지 메탈로센 촉매를 사용하여 고분자 분포 구조가 이정 및 넓은 분자량 분포를 가지는 동일한 기본 수지(Base Resin)에 플루오르계 가공조제를 함량을 조절하여 사용하였다. 플루오르계 가공조제의 함량이 증가함에 따라 광택도 및 백색도(whiteness)가 증가하고 외관이 우수한 특성을 나타내었다. 또한, 플루오로계 가공조제의 함량이 증가함에 따라 수지 압력이 감소하고, 선속이 증가하였으며, 다이-축적(Die-deposit)과 연무(Fume) 발생 문제가 현저하게 개선되었다.As can be seen from Tables 1 to 4, the polyethylene copolymers obtained in Examples 1 to 4 are made of the same base resin having a bimodal and broad molecular weight distribution using a hybrid supported metallocene catalyst. Fluoro-based processing aid was used to adjust the content. As the content of the fluorine processing aid increased, the gloss and whiteness increased and the appearance was excellent. In addition, as the content of the fluoro-based processing aid increases, the resin pressure decreases, the line speed increases, and the problems of die-deposit and fume generation are remarkably improved.
또한, 비교예 6와 같이 플루오로계 가공조제가 극도로 많이 처방된 경우에는 제품 외관이 오히려 악화되고, 다이-축적(Die-deposit) 및 연무(Fume)의 발생량이 급격히 증가하는 부작용이 초래됨을 알 수 있었다. 그리하여, 플루오르계 가공조제의 최적 처방 범위는 300 ~ 2,000ppm 이며, 이러한 범위에서 광택도, 백색도(Whiteness), 파이프 외관이 우수하고, 수지 압력이 낮으며, 생산성(선속)이 우수한 파이프 제품을 얻을 수 있었다. 또한, 상기 플루오르계 가공조제 최적 처방 범위 내에서 다이-축적(Die-deposit) 발생이 극도로 제한되고, 연무(Fume)의 발생이 감소하는 결과를 얻을 수 있었다.In addition, as shown in Comparative Example 6, when the fluoro-based processing aids are prescribed in extremely large amounts, the appearance of the product is rather deteriorated, and the side-effect of a rapid increase in the amount of die-deposit and fume is caused. Could know. Thus, the optimum prescription range of the fluorine-based processing aid is 300 to 2,000 ppm. In this range, a pipe product having excellent gloss, whiteness, and pipe appearance, low resin pressure, and high productivity (speed) can be obtained. Could. In addition, the die-deposit generation is extremely limited within the optimum range of the fluorine-based processing aid, and the generation of fumes is reduced.
비교예 2는 기본 수지(Base Resin)는 실시예와 동일하나, Mg-St계 가공조제를 1,000ppm 처방한 제품으로서, 플루오르계 가공조제를 처방한 제품에 비하여 제품 외관 및 가공성의 개선효과가 미미하였다.In Comparative Example 2, the base resin was the same as in Example, but the product was prescribed 1,000 ppm of Mg-St-based processing aid, and the improvement of product appearance and processability was inferior to that of the product prescribed the fluorine-based processing aid. It was.
비교예 3은 기본 수지(Base Resin)는 실시예와 동일하나, Zn-St계 가공조제를 1,000ppm 처방한 제품으로서, 플루오르계 가공조제 및 Mg-St계 가공조제를 처방한 제품 대비, 제품 외관 및 가공성이 열세하며, 다이-축적(Die-deposit) 및 연무(Fume) 발생이 심각한 수준이었다.In Comparative Example 3, the base resin was the same as in Example, but the product was prescribed 1,000 ppm of Zn-St-based processing aid, compared to the product prescribed the fluorine-based processing aid and the Mg-St-based processing aid. And poor processability, die-deposit and fume generation were serious.
비교예 4는 기본 수지(Base Resin)로 지글러-나타 촉매를 사용하여 단일 용액 중합 공정에서 1-옥텐을 공단량체로 사용하여 중합한 폴리에틸렌을 사용한 것으로, 전형적인 좁은 분자량 분포를 가진다. 이로 인해 플루오르계 가공조제를 300ppm 처방하였음에도 불구하고, 가공성이 매우 열세하였다. 또한, 분자량 분포가 좁고, 공단량체 분포가 열세하여 내압 특성 및 내응력 균열성(Full Notch Creep Test, FNCT)이 우수하지 못하였다.Comparative Example 4 uses polyethylene polymerized using 1-octene as a comonomer in a single solution polymerization process using a Ziegler-Natta catalyst as a base resin, and has a typical narrow molecular weight distribution. For this reason, although 300 ppm of fluorine processing aid was prescribed, workability was very inferior. In addition, the molecular weight distribution was narrow and the comonomer distribution was inferior, resulting in poor pressure resistance and stress crack resistance (FNCT).
비교예 5는 기본 수지(Base Resin)로 메탈로센 촉매를 사용하여 단일 용액 중합 공정에서 1-옥텐을 공단량체로 사용하여 중합한 폴리에틸렌을 사용한 것으로, 극도로 좁은 분자량 분포를 가진다. 또한, Zn-St계 가공조제를 처방하여, Melt Index가 높음에도 불구하고, 광택도 및 가공성에서 실시예 2 ~ 4보다 열세한 특성을 나타내고 있다. 또한, 분자량 분포가 극도로 좁고, 밀도가 높아서 내응력 균열성(Full Notch Creep Test, FNCT)이 열세하였다.Comparative Example 5 uses polyethylene polymerized using 1-octene as a comonomer in a single solution polymerization process using a metallocene catalyst as a base resin, and has an extremely narrow molecular weight distribution. In addition, the Zn-St-based processing aid is prescribed, and despite the high Melt Index, it is inferior to Examples 2 to 4 in terms of gloss and workability. In addition, the molecular weight distribution was extremely narrow and the density was high, and the stress notch creep test (FNCT) was inferior.
특히, 본원 실시예 2와 같이 플루오르계 가공조제를 700ppm 첨가하여 가공한 파이프의 외관을 SEM으로 관찰한 결과를 도 1에 나타내었고, 비교예 1과 같이 플루오르계 가공조제를 첨가하지 않고 가공한 파이프의 외관을 SEM으로 관찰한 결과를 도 2에 나타내었다. 도 1 및 도 2의 결과와 같이, 본원발명에 따른 플루오르계 가공조제를 첨가하여 가공한 파이프의 외관은 플루오르계 가공조제를 무첨가하여 가공한 파이프의 외관 대비 우수한 표면 평활도를 보임을 알 수 있다.Particularly, the results of observing the appearance of the pipe processed by adding 700 ppm of fluorine processing aid as in Example 2 of the present invention are shown in FIG. 1, and the pipe processed without adding a fluorine processing aid as in Comparative Example 1 The results of observing the appearance of SEM in FIG. 2 are shown. 1 and 2, it can be seen that the appearance of the pipe processed by adding the fluorine-based processing aid according to the present invention shows excellent surface smoothness compared to the appearance of the pipe processed without the fluorine-based processing aid.
도 1은 본원 실시예 1 ~ 4에서 적용된 플루오르계 가공조제를 19F-NMR 분석한 도이다.Figure 1 is a 19 F-NMR analysis of the fluorine-based processing aids applied in Examples 1 to 4 of the present application.
도 2는 본원 실시예 1 ~ 4에서 적용된 플루오르계 가공조제의 DSC(differential scanning calorimetry) 결과를 나타낸 도이다.Figure 2 is a diagram showing the differential scanning calorimetry (DSC) results of the fluorine-based processing aids applied in Examples 1 to 4 of the present application.
도 3은 본원 실시예 2의 파이프의 외관을 SEM으로 관찰한 도이다.Figure 3 is a view of the appearance of the pipe of Example 2 of the present application observed by SEM.
도 4는 본원 비교예 1의 파이프의 외관을 SEM으로 관찰한 도이다.4 is a diagram illustrating an appearance of a pipe of Comparative Example 1 of the present application with SEM.
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