Effects of structural features of 4 dinuclear constrained geometry catalysts having paraxylene derivative bridge (DCGC) on copolymerization of ethylene and 1-hexene were investigated. The bridges of three catalysts have para-xylene backbone with a different substituent at benzene ring. The substituents were hydrogen (Catalyst 1), isopropyl (Catalyst 2), n-hexyl (Catalyst 3) and 1-octyl (Catalyst 4). It was found that Catalyst 1 having hydrogen as a substituent exhibited the greatest activity among the four dinuclear CGCs. On the other hand, Catalyst 2 containing isopropyl as a substituent showed the smallest activity. Very interestingly, Catalyst 2 was able to produce about 6 times higher molecular weight polymer than Catalyst 3 and 4. Catalyst 3 and 4 having a long alkyl chain substituent revealed the biggest comonomer response to generate polyethylene copolymer containing more than 40% 1-hexene contents. These results suggest that the control of the substituent of para-xylene bridge of dinuclear CGC can provide a proper method to adjust the microstructure of polyethylene copolymers.

Para-xylene의 기본 구조로 연결된 4개의 이핵 CGC를 활용하여 에틸렌과 1-헥센의 공중합특성을 조사하여 중합촉매의 구조적인 특징이 중합에 미치는 영향을 조사하였다. 4가지의 이핵 constrained geometry catalyst(CGC) 중에서 3가지는 모두 para-xylene 다리로 연결되어 있으나 벤젠고리 부분에 각각 다른 치환체가 결합된 것으로서 치환체는 수소(Catalyst 1), isopropyl(Catalyst 2), n-hexyl(Cataylst 3)이고, n-octyl(Catalyst 4)인 화합물이었다. 이핵 메탈로센 4가지와 Dow 촉매를 사용하여 에틸렌과 1-헥센을 공중합시켜 다른 치환체를 가진 다리리간드의 구조적인 특성변화가 촉매의 중합특성과 이로부터 생성되는 공중합체의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 실험 결과 다리리간드의 특성에 따라 분명한 경향성과 차이점이 발견되었다. 중합활성은 치환체의 크기가 가장 작은 수소에서 가장 높았으며, isopropyl에서 가장 낮았으며 그 차이는 최대 3배 이상이었다. 반면 분자량은 치환체가 isopropyl인 촉매에서 생성된 공중합체가 가장 컸고, n-hexyl과 1-octyl 치환체 화합물에서 가장 작은 분자량의 공중합체가 생성되었으며 그 차이는 6배에 달하였다. 이핵 CGC의 공중합 특성은 치환체가 긴 알킬기인 n-hexyl 및 1-octyl 화합물이 가장 우수하여 동일한 조건에서 1-헥센을 가장 많이 함유하여 40% 이상의 1-헥센을 포함하는 에틸렌 공중합체를 제조할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 촉매구조 변화에 의한 고분자 미세구조 조절이라는 고분자 합성의 가장 어려운 부분이 xylene 다리를 가진 이핵 CGC의 치환체를 조절함으로써 가능함을 보여주는 결과이다.

Keywords: metallocene; dinuclear CGC; ethylene/1-hexene copolymerization; bridge substituent effect; microstructure control of polymer.