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층상 점토광물을 기반으로 하는 불균일계 에틸렌중합 촉매의 개발

전문가 제언: ○ 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌으로 대표되는 폴리올레핀(polyolefin) 수지는 환경면, 가공성, 물성면에서 뛰어난 고분자재료이다. 폴리올레핀 수지의 상당수는 1950년대에 발견된 Ziegler 촉매 및 그 개량 촉매인 MgCl 담지형 촉매를 이용해 제조되었다.

○ 1980년 Kaminsky 등이 개발한 4족 메탈로센 착체와 메틸알루목산으로 구성된 메탈로센 촉매는 종래의 Ziegler 촉매와는 달리 활성점이 균일하기 때문에 생성되는 폴리에틸렌의 분자량 분포가 좁으며, 또 에틸렌과 알파올레핀과의 공중합에서는 조성분포가 아주 적은 균질한 폴리에틸렌을 생산할 수 있다. 이 발견을 계기로 천이금속 착체를 중심으로 새로운 촉매 개발이 진행되고 있다.

○ 몬모릴로나이트나 마이카 등 층상점토광물은 이온 교환능, 팽윤성 및 층간에 유기분자를 끌어들이는 삽입(interclation)능력 등의 특이한 성질을 가진 무기재료이다. 본 고는 층상점토광물의 특성을 이용하여 호스트화합물로서 Fe³+, Co²+, Ni²+ 이온으로 교환된 층상점토광물을 조제하고 그 층간에 게스트분자인 α-diimine 또는 bis(imino)pyridine 배위자를 삽입하여 층상점토광물의 층간에 천이금속 착체를 직접 고정하는 방법으로 새로운 불균일계 에틸렌 중합촉매를 조제하여 그 활성을 조사한 것이다.

○ 이온 교환된 층상점토광물을 용매 중에서 원하는 배위자로 처리하고 세정 건조하는 간단한 방법으로 높은 활성의 착체담지 촉매를 조제할 수 있음을 확인하였다고 보고하고 있다.

○ 중합 촉매에는 활성, 입체 선택성, 위치 선택성 이외에 분자량 분포, 공중합 조성, 입경, 밀도의 제어 등 다종다양의 성능이 요구된다. 이 모든 요구를 만족하고 생산성이 뛰어난 촉매를 설계하는 것은 아주 어려운 기술이다. 올레핀 중합 분야에서 메탈로센 촉매 이후를 목표로 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 고는 그 중의 하나로 관련 분야의 참고가 될 것으로 생각된다.

저자: HIDEKI KUROKAWA, HIROSHI MIURA
자료유형: 학술정보