초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구는 이핵메탈로센을 활용한 고분자 건축기법 과정을 통해 폴리에틸렌 공중합체와 초고분자폴리에틸렌을 설계하여 제조하는 연구이며 구체적으로 2차 년도에서는 다음의 목표와 내용을 가지고 추진되었다.
- 1차 년도에 제조된 에틸렌 중합 특성을 조절할 수 있는 계열화된 구조를 가진 이핵메탈로 센을 제조한다.
- 이들을 사용하여 에틸렌을 중합시켜 중합특성과 폴리에틸렌의 특성을 조사한다.
- 폴리에틸렌은 100만에서 300만에 이르는 분자량을 가진 초고분자량 폴리에틸렌을 제조하는 것을 목표로 한다.

연구의 목적 및 내용
본 연구는 이핵메탈로센을 활용한 고분자 건축기법 과정을 통해 폴리에틸렌 공중합체와 초고분자폴리에틸렌을 설계하여 제조하는 연구이며 구체적으로 2차 년도에서는 다음의 목표와 내용을 가지고 추진되었다.
- 1차 년도에 제조된 에틸렌 중합 특성을 조절할 수 있는 계열화된 구조를 가진 이핵메탈로 센을 제조한다.
- 이들을 사용하여 에틸렌을 중합시켜 중합특성과 폴리에틸렌의 특성을 조사한다.
- 폴리에틸렌은 100만에서 300만에 이르는 분자량을 가진 초고분자량 폴리에틸렌을 제조하는 것을 목표로 한다.
- 1차년도의 에틸렌의 공중합을 알파올렌핀을 대상으로 진행한다.
- 제조된 다양한 분자량, 구조 및 배열을 가진 폴리에틸렌 및 에틸렌공중합체와 이핵메탈로센의 특성 사이의 상관관계를 조사한다.
연구결과
본 연구는 3년의 계획으로 추진되었고 지난 2년 동안에 진행된 연구 내용과 결과는 다음과 같이 요약된다.
연구의 1차 및 2차 년도에서는
- 자이렌 다리에 치환체가 다른 4 가지의 이핵메탈로센의 합성 및 구조 확인
- 4 가지 이핵메탈로센과 Dow 촉매를 사용하여 에틸렌의 호모중합 및 스티렌과의 공중합 진행
- 공중합 결과 활성은 자이렌 다리에 치환체가 수소 > n-octyl > n-hexyl >isopropyl > Dow 촉매의 순서였고 가장 큰 활성은 가장 작은 활성의 4배에 달하였음
- 공중합으로 제조된 공중합체 내의 스티렌의 함량은 최고 35%에 달하였고 가장 높은 스티렌 함량은 치환체가 n-octyl 인 이핵메탈로센이었고 가장 낮은 스티렌 함량을 가진 공중합체는 Dow 촉매로부터 제조된 것이었음
- 에틸렌의 호모중합 결과 분자량이 100만 이상 300만에 이르는 초고분자량 폴리에틸렌을 제조하였음
- 실험결과 이핵메탈로센은 우수한 활성, 높은 분자량의 호모 및 공중합체 제조, 그리고 우수한 공중합 특성을 보였고, 이핵메탈로센의 특성은 치환체의 특성에 따라 조절된다는 것을 알 수 있었음
연구결과의 활용계획
본 연구를 통해 미세구조조절 가능한 LLDPE 제조 및 초고분자량 폴리에틸렌 제조 기술이 개발되었고 이의 활용 계획은 다음과 같다.
- 학문적으로는 메탈로센의 구조와 제조되는 고분자의 구조와의 관계성을 조사하여 폴리에틸렌의 제조에서 고분자건축기법을 이용할 수 있는 기본 데이터를 점검할 수 있을 것이다.
- 경제 산업적으로는 전량 수입에 의존하는 2005년 1,000억, 2015년 4,500억 원의 초고분자량 폴리에틸렌의 수입을 대처하는 터전을 마련하는 중합 기술을 국내석유화학 산업에 제공하여 산업생산의 가능성을 점검할 수 있을 것으로 기대되며 이를 위해 국내의 석유화학업체와의공동연구 및 파이롯트 시설 이용 등을 모색할 수 있다.
- 인력양성 측면에서는 기업에서 연구를 담당할 수 있는 메탈로센 촉매 제조기술 및 고분자제조 기술에 숙달된 연구 인력이 배출된다.

Abstract ▼

Purpose & contents
The final goal of polymer preparation is to achieve the technology which is able to generate the polymeric materials with the designed structure and properties at one's option. This process of material manufacturing is expressed as "polymer architecture".
In this work we pr

Purpose & contents
The final goal of polymer preparation is to achieve the technology which is able to generate the polymeric materials with the designed structure and properties at one's option. This process of material manufacturing is expressed as "polymer architecture".
In this work we propose to make LLDPE and UHMWPE through the polymer architecture using a series of dinuclear metallocenes as one of the new conceptual polymer preparation procedures in this era. There are four main purposes of this research.
Firstly, a series of dinuclear metallocenes controlling the polymer properties will be prepared. Secondly, polyethylene-based copolymers with a variety of branch types, frequencies, and contents, copolymer sequences and compositions are formed. Thirdly, UHMWPE between 1 and 7 million Mw are going to be formed via dinuclear metallocenes. Fourthly, concept of polymer architecture in polyethylene will be established by use of combination of polymer properties and metallocene structure.
Result
Since the discovery of metallocene polymerization in 1980 5 million tons of metallocene LLDPE was consumed in 2009, nearly 25% of the global LLDPE market. The total sales of UHMWPE in Korea in 2015 is going to reach about 370 million dollars. In spite of the expansion of market demand of both LLDPE and UHMWPE the technologies to produce these materials in Korea are not compatible with the worldwide leading petrochemical companies. In this circumstances we are going to pursue to develop new methods of LLDPE and UHMWPE via polymer architecture scheme. Here are the major research contents to accomplish the purposes.
- Preparation of LLDPE ; the contents of α-olefin : 1% to 50% to cover whole ranges of densities ; length of branch on ethylene copolymers : ethyl to C10 alkyl ; types of branch : linear, bulky, and ring structure
- Preparation of UHMWPE : UHMWPEs having Mw between 1 million and 7 million g/mol and MWD between 2 to 8 are going to be made by the dinuclear metallocene systems
- Polymer architecture map ; attempt to make the correlation chart among catalyst structure, polymer preparation route, polymer specifications and properties
Expected Contribution
In case of a successful research of this work some very unique prospects will be expected.
- Academically polymer architecture will initiate a new concept of polymer synthesis on the base of consumer requirement.
- Industrially and economically new materials of LLDPE and UHMWPE by new technology development will substitute thousands of millions of dollars of importing polyethylenes.
- Education and provision of well trained researchers for the advanced R&D If this research is selected to proceed successfully the followings would be expected.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종보고서 양식 ... 1
• 목 차 ... 4
• 연구 계획 요약문 ... 5
• 연구 결과 요약문 ... 6
• 한글요약문 ... 6
• SUMMARY ... 7
• 연구내용 및 결과 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 15
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 18
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 29
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 29
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 29
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구 실적 ... 30
• 8. 참고 문헌 ... 30
• 9. 연구 성과 ... 31
• 10. 기타사항 ... 31