| 초록 |
메탈로센 촉매는 전이금속을 중심으로 하는 유기금속 화합물과 조촉매로 구성되며 생성된 활성점이 전자가 결핍된 양이온 특성과 배위중합을 한다는 점에서 지글러-나타 촉매와 공통점을 가지고 있다. 메탈로센 촉매는 용매에 용해되어 일정한 구조를 갖는 하나의 화합물이기 때문에 모든 활성점이 동일한 중합 특성을 갖는 균일계 촉매 (homogeneous catalyst) 이다. LG화학은 담지 메탈로센 촉매를 제조할 때 첫째, MAO (methylalumoxane) 가 처리된 실리카 (SiO2/MAO) 위에 메탈로센 화합물을 담지시키는 방법과 두번째로, 새로운 담지 촉매 기술로서 리간드에 기능기가 도입된 메탈로센을 담체의 기능기 (Si-O-Si) 와 반응하여 결합시킨 후 MAO와 같은 조촉매로 활성화하는 방법을 개발하였다. 본고에서는 LG화학에서 개발한 담지 메탈로센 촉매의 제조 조건 및 방법에 따른 에틸렌 중합 특성에 대해 살펴보고자 한다. 하여 화학적 결합하면, 메탈로센 촉매의 담지량을 극대화시킬 수 있을 뿐 아니라 활성 촉매가 공유결합으로 담체에 단단히 고정되어 중합 중에 용해되는 현상이 전혀 없다. 그림 4에서 보듯이 화학적 결합으로 담지된 시스템 (B)은 단순 흡착에 의한 담지 촉매 (A)에 비교하여 활성도가 뛰어나며, 고분자의 형상이나 겉보기 밀도도 높다. 그러나 이러한 경우에도 탈수된 실리카에 소량 남아 있는 수산기 (-OH)가 메탈로센 촉매의 독으로 작용하여 중합활성을 저하시키는 원인이 될 수 있다. 따라서 이러한 수산기를 제거하기 위해 실리카에 HMDS 화합물과 같은 표면처리제를 사용하는 것이 필요하다 (실험 참조). 이 결과, 표면 처리하지 않을 경우 (Type IV : B) 와 비교하여 HMDS가 처리된 담지 촉매 (Type IV : C) 는 25% 이상 중합 활성도가 증가하는 효과를 나타내었다. 담지 촉매는 단순 흡착에 의한 방법과 화학적 결합에 의한 방법으로 제조될 수 있으며, 그에 따른 중합 특성은 촉매 및 조촉매의 담지 순서, 담체의 표면처리 온도, 담체와 촉매사이의 거리, 담체의 표면 처리제 등에 의해 영향을 받는다. 실제로 담지 촉매를 공정에 적용하기 위해서는 각종 담체, 담지 방법, 중합 특성 등에 대한 전반적인 장단점을 이해해야 하며, 또한 상업화 과정에서 담지 촉매의 경제성도 함께 고려되어야 한다. |
