JP7787142B2 - Polyethylene resin powder for secondary battery separator, its manufacturing method and secondary battery separator containing the same - Google Patents
Polyethylene resin powder for secondary battery separator, its manufacturing method and secondary battery separator containing the sameInfo
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Description
二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダー、その製造方法及びそれを含む二次電池分離膜に関する。 This article relates to polyethylene resin powder for secondary battery separators, its manufacturing method, and secondary battery separators containing the same.
超高分子量ポリエチレン(very high molecular weight polyethylene,VHMWPE)は、粘度平均分子量が20万g/mol~250万g/molのポリエチレンで、高分子量に起因する高い剛性、耐化学性、耐摩耗性などの特徴を有している。このうち、優れた耐化学性及び電池的物性により、超高分子量ポリエチレンは、各種の電池分離膜(battery separator)として広く利用されている。 Very high molecular weight polyethylene (VHMWPE) is polyethylene with a viscosity average molecular weight of 200,000 g/mol to 2.5 million g/mol, and is characterized by its high rigidity, chemical resistance, and abrasion resistance due to its high molecular weight. Due to its excellent chemical resistance and battery properties, VHMWPE is widely used as a battery separator for various types of batteries.
このような優れた特性を有する超高分子量ポリエチレンは、米国公開特許US4972035Aに記載されているように高分子量のために加工が難しく、汎用ポリエチレンのようにペレット化できず、重合工程後に生成されたパウダー状で生産販売される。このとき、パウダーの粒子特性は、非常に重要である。パウダーの粒子特性のうち、粒径、粒度分布、かさ密度(bulk density)、微細粉末の含量などは、超高分子量ポリエチレンを製造する工程だけでなく、押出加工過程においても分離膜製品の品質に影響を与える重要な要素である。これらの超高分子量ポリエチレンを加工して分離膜を製造するためには、オイルのように押出機に注入され、オイルと混合した状態で溶融加工される。しかし、高分子量のためにオイルのように混合溶融した状態でも流動性が低く、加工するのに様々な困難性がある。 As described in U.S. Patent Publication US4972035A, ultra-high molecular weight polyethylene, which has such excellent properties, is difficult to process due to its high molecular weight. Unlike general-purpose polyethylene, it cannot be pelletized and is instead produced and sold in powder form after the polymerization process. In this case, the particle characteristics of the powder are extremely important. Among the particle characteristics of the powder, particle size, particle size distribution, bulk density, and fine powder content are important factors that affect the quality of separation membrane products not only in the process of manufacturing ultra-high molecular weight polyethylene but also in the extrusion process. To process this ultra-high molecular weight polyethylene to produce separation membranes, it is injected into an extruder like oil and melt-processed while mixed with oil. However, due to its high molecular weight, it has low fluidity even when mixed and melted like oil, posing various processing challenges.
近年、二次電池の容量増大のための電池分離膜の薄膜化傾向により、薄膜化による分離膜の機械的強度を増加させることが必須的に求められている。一般的に機械的強度を増加させるためには、分子量がより高い原料を使用することになるが、相対的に高い超高分子量ポリエチレンを使用することにより押出機における均一な溶融状態を確保することがさらに難しくなり、未溶融状態のパウダー粒子が最終成形体である分離膜にそのまま残留して出る場合が発生することがあり、この場合、未溶融ゲル(gel)が残存して分離膜の外観欠陥として現れることがある。 In recent years, the trend toward thinner battery separators to increase the capacity of secondary batteries has created an essential need to increase the separator's mechanical strength. Increasing mechanical strength generally requires the use of raw materials with higher molecular weights. However, the use of relatively high-molecular-weight polyethylene makes it more difficult to ensure a uniform melting state in the extruder, which can result in unmelted powder particles remaining in the final molded product, the separator. In this case, unmelted gel can remain and appear as a defect in the separator's appearance.
一具現例は、押出加工時に供給(feeding)が円滑で押出加工性が向上し、未容融ゲル(gel)の形成が抑制される二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーを提供する。 One embodiment provides a polyethylene resin powder for secondary battery separators that allows smooth feeding during extrusion, improves extrusion processability, and suppresses the formation of unmelted gel.
他の一具現例は、前記二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーの製造方法を提供する。 Another embodiment provides a method for producing the polyethylene resin powder for secondary battery separators.
さらに他の一具現例は、前記二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーを含むことにより、高い機械的強度を有しながら、外観欠陥を改善した二次電池分離膜を提供する。 In yet another embodiment, a secondary battery separator containing the polyethylene resin powder for secondary battery separators provides a separator with high mechanical strength and improved appearance defects.
一具現例は、粒径500μm以上の巨大粒子1.0重量%以下及び粒径50μm以下の微粒子1.0重量%以下を含む二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーを提供する。 One embodiment provides a polyethylene resin powder for secondary battery separators that contains 1.0 wt% or less of large particles with a particle size of 500 μm or more and 1.0 wt% or less of fine particles with a particle size of 50 μm or less.
前記ポリエチレン樹脂パウダーの平均粒径は、100μm~200μmであってもよい。 The average particle size of the polyethylene resin powder may be 100 μm to 200 μm.
前記ポリエチレン樹脂パウダーの粒径分布(SPAN)は、0.7~1.3であってもよい。 The particle size distribution (SPAN) of the polyethylene resin powder may be 0.7 to 1.3.
前記ポリエチレン樹脂パウダーの流動性は、12sec/100g~20sec/100gであってもよい。 The fluidity of the polyethylene resin powder may be 12 sec/100g to 20 sec/100g.
前記ポリエチレン樹脂パウダーの高負荷溶融流れ指数(190℃、21.6kg)は、0.1g/10分~5.0g/10分であってもよい。 The high-load melt flow index (190°C, 21.6 kg) of the polyethylene resin powder may be 0.1 g/10 min to 5.0 g/10 min.
前記ポリエチレン樹脂パウダーの粘度平均分子量は、200,000g/mol~2,500,000g/molであってもよい。 The viscosity average molecular weight of the polyethylene resin powder may be 200,000 g/mol to 2,500,000 g/mol.
前記ポリエチレン樹脂パウダーのかさ密度(bulk density)は、0.40g/cc~0.50g/ccであってもよい。 The bulk density of the polyethylene resin powder may be 0.40 g/cc to 0.50 g/cc.
他の一具現例は、ポリエチレン重合用触媒の存在下で、2kgf/cm2~5kgf/cm2の圧力、70℃~80℃の温度、及び2時間~3時間の滞留時間の条件でエチレンを重合してポリエチレン樹脂パウダーを製造する段階、及びふるいを用いて前記ポリエチレン樹脂パウダーから粒径及び分布が調節されたポリエチレン樹脂パウダーを得る段階を含み、前記ポリエチレン重合用触媒は、マグネシウム含有化合物、アルコール及び炭化水素溶媒を混合してマグネシウム含有化合物溶液を製造する段階、前記マグネシウム含有化合物溶液と塩化金属を反応させて触媒前駆体を製造する段階、前記触媒前駆体を塩化金属及びカルボニル化合物と反応させて触媒を製造する段階、及び前記触媒を炭化水素溶媒で洗浄する段階を含めて得られ、前記カルボニル化合物は、下記化1または下記化2で表されるものである二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーの製造方法を提供する。 Another embodiment provides a method for producing a polyethylene resin powder for a separator for a secondary battery, the method comprising: polymerizing ethylene in the presence of a polyethylene polymerization catalyst under conditions of a pressure of 2 kgf/ cm2 to 5 kgf/cm2, a temperature of 70°C to 80°C, and a residence time of 2 to 3 hours to produce a polyethylene resin powder; and obtaining a polyethylene resin powder having a controlled particle size and distribution from the polyethylene resin powder using a sieve, wherein the polyethylene polymerization catalyst is obtained by mixing a magnesium-containing compound, an alcohol, and a hydrocarbon solvent to prepare a magnesium-containing compound solution, reacting the magnesium-containing compound solution with a metal chloride to prepare a catalyst precursor, reacting the catalyst precursor with the metal chloride and a carbonyl compound to prepare a catalyst, and washing the catalyst with a hydrocarbon solvent, wherein the carbonyl compound is represented by the following Chemical Formula 1 or 2:
[化1]
R1(CO)R2
[Chemical formula 1]
R1 (CO) R2
[化2]
R3(CO)OR4
[Case 2]
R 3 (CO)OR 4
(前記化1及び2において、前記R1~R4はそれぞれ独立して、C2~C10の線状アルキル基、C6~C14のシクロアルキル基またはC6~C14のアリール基である。) (In the above formulas 1 and 2, R 1 to R 4 are each independently a C2 to C10 linear alkyl group, a C6 to C14 cycloalkyl group, or a C6 to C14 aryl group.)
前記洗浄する段階は、5~8回洗浄してもよい。 The washing step may be repeated 5 to 8 times.
さらに他の一具現例は、前記二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーを含む二次電池分離膜を提供する。 Another embodiment provides a secondary battery separator containing the polyethylene resin powder for secondary battery separators.
一具現例による二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーを使用する場合、粒子の流動性が向上し、押出加工時の供給(feeding)が円滑で押出加工性が向上し、未溶融ゲル(gel)の形成が抑制される。これにより、二次電池分離膜の形成時に高い機械的強度を確保しながら外観欠陥(defect)を改善するので、二次電池分離膜などに有用に使用できる。 When using polyethylene resin powder for secondary battery separators according to one embodiment, particle fluidity is improved, allowing for smooth feeding during extrusion, improving extrusion processability, and suppressing the formation of unmelted gel. This ensures high mechanical strength during the formation of secondary battery separators while improving appearance defects, making it useful for secondary battery separators.
以下、具現例について、技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、具現例は、様々な異なる形態で具現されてもよく、ここで説明する具現例に限定されない。 The following detailed description of the embodiments will be provided so that those skilled in the art can easily implement them. However, the embodiments may be embodied in a variety of different forms and are not limited to the embodiments described herein.
一具現例による二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーは、所定範囲の平均粒径を有し、このとき、粒径500μm以上の巨大粒子と粒径50μm以下の微粒子をそれぞれ1.0重量%以下で含む。言い換えれば、一具現例によるポリエチレン樹脂パウダーは、粒径500μm以上の巨大粒子と粒径50μm以下の微粒子の残留含量がないか、または最小量のみを有する。 The polyethylene resin powder for secondary battery separators according to one embodiment has an average particle size within a predetermined range, and contains 1.0 wt% or less of large particles with a particle size of 500 μm or more and fine particles with a particle size of 50 μm or less. In other words, the polyethylene resin powder according to one embodiment has no or only minimal residual content of large particles with a particle size of 500 μm or more and fine particles with a particle size of 50 μm or less.
このように、粒径及び分布が制御されたポリエチレン樹脂パウダーを使用する場合、粒子の流動性が向上し、押出機ホッパー(hopper)から押出機への注入が安定的であるため、押出加工時の供給(feeding)が円滑で押出加工性が向上し、未溶融ゲル(gel)の形成が抑制される。これにより、二次電池分離膜の形成時に高い機械的強度を確保しながら、外観欠陥(defect)が改善された二次電池分離膜が得られる。 When using polyethylene resin powder with controlled particle size and distribution, the fluidity of the particles is improved and injection from the extruder hopper to the extruder is stable, resulting in smooth feeding during extrusion, improved extrusion processability, and suppressed formation of unmelted gel. This allows for high mechanical strength during the formation of a secondary battery separator while also providing improved appearance defects.
具体的には、前記巨大粒子の粒径は500μm以上であり、例えば、500μm~2000μm、500μm~1800μmまたは500μm~1400μmであってもよいが、これらの例示範囲に限定されるものではない。また、前記微粒子の粒径は50μm以下であり、例えば、1μm~50μm、5μm~50μmまたは10μm~50μmであってもよいが、これらの例示範囲に限定されるものではない。ポリエチレン樹脂パウダーは、前記粒径範囲を有する巨大粒子を1.0重量%以下で含み、例えば、0重量%~1.0重量%、0.001重量%~1.0重量%、0.01重量%~1.0重量%または0.1重量%~1.0重量%であってもよいが、これらの例示範囲に限定されるものではない。また、ポリエチレン樹脂パウダーは、前記粒径範囲を有する微粒子を1.0重量%以下で含み、例えば、0重量%~1.0重量%、0.001重量%~1.0重量%、0.01重量%~1.0重量%または0.1重量%~1.0重量%であってもよいが、これらの例示範囲に限定されるものではない。前記含量は、ポリエチレン樹脂パウダーの総重量を基準としたものである。前記各範囲内の粒径及び分布が制御されたポリエチレン樹脂パウダーを使用する場合、押出加工時の供給が円滑で押出加工性が向上して未溶融ゲルの形成を抑制することができ、これにより高い機械的強度を持ちながら、外観欠陥が改善された二次電池分離膜が得られる。 Specifically, the particle size of the macroparticles is 500 μm or more, and may be, for example, 500 μm to 2000 μm, 500 μm to 1800 μm, or 500 μm to 1400 μm, but is not limited to these exemplary ranges. Furthermore, the particle size of the microparticles is 50 μm or less, and may be, for example, 1 μm to 50 μm, 5 μm to 50 μm, or 10 μm to 50 μm, but is not limited to these exemplary ranges. The polyethylene resin powder contains macroparticles having the above particle size ranges at 1.0 wt% or less, and may be, for example, 0 wt% to 1.0 wt%, 0.001 wt% to 1.0 wt%, 0.01 wt% to 1.0 wt%, or 0.1 wt% to 1.0 wt%, but is not limited to these exemplary ranges. Additionally, the polyethylene resin powder may contain 1.0 wt % or less of fine particles having the above particle size ranges, for example, 0 wt % to 1.0 wt %, 0.001 wt % to 1.0 wt %, 0.01 wt % to 1.0 wt %, or 0.1 wt % to 1.0 wt %, but is not limited to these exemplary ranges. The above contents are based on the total weight of the polyethylene resin powder. When polyethylene resin powder with particle size and distribution controlled within the above ranges is used, it is possible to smoothly supply the particles during extrusion, improve extrusion processability, and suppress the formation of unmelted gels, thereby obtaining a secondary battery separator with high mechanical strength and improved appearance defects.
前記ポリエチレン樹脂パウダーの平均粒径は、100μm~200μmであってもよく、例えば、100μm~150μmまたは110μm~140μmであってもよい。ポリエチレン樹脂パウダーの平均粒径が前記範囲内である場合、押出機ホッパーでの流動性が向上し、かさ密度が増加して押出不良を防止し、優れた生産性を確保しうる。 The average particle size of the polyethylene resin powder may be 100 μm to 200 μm, for example, 100 μm to 150 μm or 110 μm to 140 μm. When the average particle size of the polyethylene resin powder is within this range, the flowability in the extruder hopper is improved, the bulk density is increased, and extrusion defects are prevented, ensuring excellent productivity.
前記ポリエチレン樹脂パウダーの粒径分布(SPAN)は、0.7~1.3であってもよく、例えば、0.7~1.1であってもよい。ポリエチレン樹脂パウダーの粒径分布(SPAN)が前記範囲内である場合、押出機内で均一な溶融特性を有することにより、未溶融ゲルの形成を防止し、ホッパーでの流動性も向上させることができる。 The particle size distribution (SPAN) of the polyethylene resin powder may be 0.7 to 1.3, for example, 0.7 to 1.1. When the particle size distribution (SPAN) of the polyethylene resin powder is within this range, it has uniform melting properties within the extruder, preventing the formation of unmelted gels and improving fluidity in the hopper.
前記粒径分布(SPAN)は、下記数1で定義でき、SPAN値の数が小さいほど分布が狭いことを意味する。 The particle size distribution (SPAN) can be defined by the following equation 1, where a smaller SPAN value means a narrower distribution.
[数1]
SPAN=(D(v,0.9)-D(v,0.1))/D(v,0.5)
[Equation 1]
SPAN=(D(v,0.9)-D(v,0.1))/D(v,0.5)
(前記数1において、D(v,0.5)は、粒径の下位50%のサンプルが示す平均粒径であり、D(v,0.9)とD(v,0.1)は、それぞれ粒径の下位90%と粒径の下位10%のサンプルが示す平均粒径である。) (In Equation 1, D(v,0.5) is the average particle size of the samples in the bottom 50% of particle sizes, and D(v,0.9) and D(v,0.1) are the average particle sizes of the samples in the bottom 90% and bottom 10%, respectively.)
前記ポリエチレン樹脂パウダーの粒子の流動性は、12sec/100g~20sec/100gであってもよく、例えば、15sec/100g~18sec/100gであってもよい。ポリエチレン樹脂パウダーの粒子の流動性が前記範囲内である場合、押出加工時の供給が円滑で押出加工性が向上し、未溶融ゲルの形成を防止しうる。 The fluidity of the polyethylene resin powder particles may be 12 sec/100g to 20 sec/100g, for example, 15 sec/100g to 18 sec/100g. When the fluidity of the polyethylene resin powder particles is within this range, feeding during extrusion is smooth, improving extrusion processability and preventing the formation of an unmelted gel.
前記ポリエチレン樹脂パウダーの高負荷溶融流れ指数(190℃、21.6kg)は、0.1g/10分~5.0g/10分であってよく、例えば、0.2g/10分~3.0g/10分であってもよい。ポリエチレン樹脂パウダーの高負荷溶融流れ指数が前記範囲内である場合、押出加工時の供給が円滑で押出加工性が向上し、未溶融ゲルの形成を防止しうる。 The high-stress melt flow index (190°C, 21.6 kg) of the polyethylene resin powder may be 0.1 g/10 min to 5.0 g/10 min, for example, 0.2 g/10 min to 3.0 g/10 min. When the high-stress melt flow index of the polyethylene resin powder is within the above range, feeding during extrusion is smooth, extrusion processability is improved, and the formation of unmelted gel can be prevented.
示差走査熱量計(DSC)法により測定される前記ポリエチレン樹脂パウダーの溶融温度は、130℃~140℃であってよく、例えば、130℃~135℃または132℃~135℃であってもよい。ポリエチレン樹脂パウダーの溶融温度が前記範囲内である場合、最終成形された多孔性フィルム、すなわち、分離膜の機械的強度に優れているとともに、押出加工性が向上する。 The melting temperature of the polyethylene resin powder, measured by differential scanning calorimetry (DSC), may be 130°C to 140°C, for example, 130°C to 135°C or 132°C to 135°C. When the melting temperature of the polyethylene resin powder is within this range, the final molded porous film, i.e., the separator, has excellent mechanical strength and improved extrusion processability.
前記ポリエチレン樹脂パウダーの粘度平均分子量は、200,000g/mol~2,500,000g/molであってもよく、例えば、200,000g/mol~2,000,000g/molまたは200,000g/mol~1,500,000g/molであってもよい。ポリエチレン樹脂パウダーの粘度平均分子量が前記範囲内である場合、最終成形された多孔性フィルム、すなわち、分離膜の機械的強度に優れているとともに、押出加工性が向上し、未溶融ゲルの形成を防止しうる。 The viscosity average molecular weight of the polyethylene resin powder may be 200,000 g/mol to 2,500,000 g/mol, for example, 200,000 g/mol to 2,000,000 g/mol or 200,000 g/mol to 1,500,000 g/mol. When the viscosity average molecular weight of the polyethylene resin powder is within this range, the final molded porous film, i.e., the separator, has excellent mechanical strength, improves extrusion processability, and can prevent the formation of unmelted gels.
前記ポリエチレン樹脂パウダーのかさ密度(bulk density)は、0.40g/cc~0.50g/ccであってもよく、例えば、0.42g/cc~0.48g/ccであってもよい。ポリエチレン樹脂パウダーのかさ密度が前記範囲内である場合、最終成形された多孔性フィルム、すなわち、分離膜の機械的強度に優れているとともに、押出加工性が向上し、未溶融ゲルの形成を防止しうる。 The bulk density of the polyethylene resin powder may be 0.40 g/cc to 0.50 g/cc, for example, 0.42 g/cc to 0.48 g/cc. When the bulk density of the polyethylene resin powder is within this range, the final porous film, i.e., the separator, has excellent mechanical strength, improves extrusion processability, and prevents the formation of an unmelted gel.
以下、他の一具現例によって前記二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーの製造方法について説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing the polyethylene resin powder for secondary battery separators will be described in accordance with another embodiment.
一具現例による二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーは、ポリエチレン重合用触媒を用いてポリエチレン樹脂を重合してパウダー状で得た後、粒径制御工程を経て得ることができる。 According to one embodiment, polyethylene resin powder for secondary battery separators can be obtained by polymerizing polyethylene resin using a polyethylene polymerization catalyst to obtain a powder, and then subjecting it to a particle size control process.
ポリエチレン重合用触媒の製造方法
ポリエチレン重合用触媒は、以下の段階で製造されてもよい。
Method for Producing a Catalyst for Polyethylene Polymerization The catalyst for polyethylene polymerization may be produced in the following steps.
第1の段階において、マグネシウム含有化合物、アルコール及び炭化水素溶媒を混合してマグネシウム含有化合物溶液を製造する。次に、第2の段階において、前記マグネシウム含有化合物溶液及び塩化金属を反応させて触媒前駆体を製造する。次に、第3の段階において、前記触媒前駆体を塩化金属及びカルボニル化合物と反応させて触媒を製造する。次に、第4の段階において、製造された触媒を炭化水素溶媒で洗浄する。 In the first step, a magnesium-containing compound, an alcohol, and a hydrocarbon solvent are mixed to produce a magnesium-containing compound solution. In the second step, the magnesium-containing compound solution is reacted with a metal chloride to produce a catalyst precursor. In the third step, the catalyst precursor is reacted with a metal chloride and a carbonyl compound to produce a catalyst. In the fourth step, the produced catalyst is washed with a hydrocarbon solvent.
前記第1の段階において、前記マグネシウム含有化合物は、マグネシウムハライド化合物、アルコキシマグネシウム化合物またはそれらの組み合わせを含んでもよい。前記マグネシウムハライド化合物としては、例えば、二塩化マグネシウム(MgCl2)などの塩化マグネシウムが挙げられ、前記アルコキシマグネシウム化合物は、例えば、ジエトキシマグネシウムなどが挙げられる。 In the first step, the magnesium-containing compound may include a magnesium halide compound, an alkoxy magnesium compound, or a combination thereof. The magnesium halide compound may be, for example, a magnesium chloride such as magnesium dichloride (MgCl 2 ), and the alkoxy magnesium compound may be, for example, diethoxy magnesium.
前記アルコールは、その種類が特に限定されないが、例えば、C1~C20のアルコール、例えば、C4~C20のアルコール、例えば、ノマルブタノールであってもよい。 The type of alcohol is not particularly limited, but may be, for example, a C1 to C20 alcohol, such as a C4 to C20 alcohol, such as normal butanol.
前記炭化水素溶媒は、C1~C20の脂肪族炭化水素、C3~C20の脂環族炭化水素、C6~C30の芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素などであってもよい。前記脂肪族炭化水素としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ケロシンなどが挙げられる。前記脂環族炭化水素としては、例えば、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどが挙げられる。前記芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、シメンなどが挙げられる。前記ハロゲン化炭化水素としては、ジクロロプロパン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、四塩化炭素、クロロベンゼンなどが挙げられる。前記炭化水素溶媒としては、例えば、トルエンなどの芳香族炭化水素であってもよい。 The hydrocarbon solvent may be a C1 to C20 aliphatic hydrocarbon, a C3 to C20 alicyclic hydrocarbon, a C6 to C30 aromatic hydrocarbon, a halogenated hydrocarbon, or the like. Examples of the aliphatic hydrocarbon include pentane, hexane, heptane, octane, decane, and kerosene. Examples of the alicyclic hydrocarbon include cyclopentane, methylcyclopentane, cyclohexane, and methylcyclohexane. Examples of the aromatic hydrocarbon include benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene, and cymene. Examples of the halogenated hydrocarbon include dichloropropane, dichloroethylene, trichloroethylene, carbon tetrachloride, and chlorobenzene. The hydrocarbon solvent may be, for example, an aromatic hydrocarbon such as toluene.
前記アルコールは、前記マグネシウム含有化合物1重量部に対して3重量部~7重量部で混合されてもよく、例えば、前記マグネシウム含有化合物1重量部に対して3重量部~5重量部で混合されてもよい。前記炭化水素溶媒は、前記マグネシウム含有化合物1重量部に対して9重量部~16重量部で混合されてもよく、例えば、前記マグネシウム含有化合物1重量部に対して10重量部~15重量部で混合されてもよい。 The alcohol may be mixed in an amount of 3 to 7 parts by weight per 1 part by weight of the magnesium-containing compound, for example, 3 to 5 parts by weight per 1 part by weight of the magnesium-containing compound. The hydrocarbon solvent may be mixed in an amount of 9 to 16 parts by weight per 1 part by weight of the magnesium-containing compound, for example, 10 to 15 parts by weight per 1 part by weight of the magnesium-containing compound.
前記マグネシウム含有化合物と前記アルコールの混合比率、及び前記マグネシウム含有化合物及び前記炭化水素溶媒の混合比率は、全マグネシウム含有化合物溶液の粘度を決定し、このような粘度は、触媒粒子の形成において粒子形態、サイズ、触媒内の気孔の特性を決定する役割を果たすことができる。 The mixing ratio of the magnesium-containing compound to the alcohol, and the mixing ratio of the magnesium-containing compound to the hydrocarbon solvent, determine the viscosity of the total magnesium-containing compound solution, and such viscosity can play a role in determining the particle morphology, size, and pore characteristics within the catalyst during catalyst particle formation.
前記第1の段階での反応は、前記マグネシウム含有化合物、炭化水素溶媒及びアルコールを混合して攪拌した後、30分~90分間60℃~70℃に昇温した後、1時間30分~2時間30分間維持するものであってもよい。 The reaction in the first stage may involve mixing and stirring the magnesium-containing compound, hydrocarbon solvent, and alcohol, then heating the mixture to 60°C to 70°C for 30 to 90 minutes, and then maintaining the temperature for 1 hour 30 minutes to 2 hours 30 minutes.
前記第2の段階において前記塩化金属は、四塩化チタン、塩化ジルコニウム、塩化ハフニウムまたはそれらの組み合わせを含んでもよく、例えば、四塩化チタンを使用してもよい。 In the second step, the metal chloride may include titanium tetrachloride, zirconium chloride, hafnium chloride, or a combination thereof; for example, titanium tetrachloride may be used.
前記第2の段階において前記塩化金属は、マグネシウム含有化合物溶液1重量部に対して3重量部~10重量部で使用されてもよく、例えば、前記マグネシウム含有化合物溶液1重量部に対して5重量部~10重量部で使用されてもよい。 In the second step, the metal chloride may be used in an amount of 3 to 10 parts by weight per 1 part by weight of the magnesium-containing compound solution, for example, 5 to 10 parts by weight per 1 part by weight of the magnesium-containing compound solution.
前記第2の段階での反応は、前記マグネシウム含有化合物溶液の温度を30℃~50℃に冷却した後、前記塩化金属を注入して攪拌した後、30分~90分間50℃~70℃に昇温し、30分~90分間熟成させるものであってもよい。 The reaction in the second stage may involve cooling the magnesium-containing compound solution to 30°C to 50°C, injecting the metal chloride and stirring, then raising the temperature to 50°C to 70°C for 30 to 90 minutes, and aging for 30 to 90 minutes.
このとき、前記マグネシウム含有化合物溶液と前記塩化金属の反応は、300rpm~400rpmの攪拌速度で行われてもよく、例えば、330rpm~370rpmの攪拌速度で行われてもよい。前記攪拌は、触媒粒子の形成において粒子形態、サイズ、触媒内の気孔の特性を決定する役割を果たすことができる。すなわち、前記範囲内の攪拌速度で行う場合、ポリエチレン重合用触媒の粒子形成において優れた粒子特性を有することができる。 In this case, the reaction between the magnesium-containing compound solution and the metal chloride may be carried out at a stirring speed of 300 rpm to 400 rpm, for example, 330 rpm to 370 rpm. The stirring can play a role in determining the particle shape, size, and pore characteristics within the catalyst during catalyst particle formation. In other words, when the stirring speed is within this range, excellent particle characteristics can be achieved during particle formation of the polyethylene polymerization catalyst.
その後、遠心分離して上澄み液を除去すると、固体成分の触媒前駆体が得られる。 Then, the mixture is centrifuged and the supernatant liquid is removed to obtain the solid catalyst precursor.
前記第3の段階での反応は、前記触媒前駆体を塩化金属及びカルボニル化合物と反応させてポリエチレン重合用触媒を製造するもので、このとき、炭化水素溶媒をさらに含んで反応させることができる。 The third step involves reacting the catalyst precursor with a metal chloride and a carbonyl compound to produce a polyethylene polymerization catalyst. The reaction can also be carried out in the presence of a hydrocarbon solvent.
前記塩化金属は、前記触媒前駆体1重量部に対して3重量部~10重量部で使用されてもよく、例えば、5重量部~10重量部で使用されてもよい。 The metal chloride may be used in an amount of 3 to 10 parts by weight per 1 part by weight of the catalyst precursor, for example, 5 to 10 parts by weight.
前記カルボニル化合物は、下記化1または下記化2で表される。 The carbonyl compound is represented by the following formula 1 or 2:
[化1]
R1(CO)R2
[Chemical formula 1]
R1 (CO) R2
[化2]
R3(CO)OR4
[Case 2]
R 3 (CO)OR 4
(前記化1及び2において、
前記R1~R4は、それぞれ独立してC2~C10の線状アルキル基、C6~C14のシクロアルキル基、C6~C14のアリール基である。)
(In the above Chemical Formulas 1 and 2,
The R 1 to R 4 are each independently a C2 to C10 linear alkyl group, a C6 to C14 cycloalkyl group, or a C6 to C14 aryl group.
前記カルボニル化合物は、例えば、前記化2で表されるものであってもよく、エチルベンゾエートであってもよい。 The carbonyl compound may be, for example, the compound represented by Chemical Formula 2 above, or it may be ethyl benzoate.
前記カルボニル化合物は、前記触媒前駆体1重量部に対して0.1重量部~0.5重量部で使用されてもよい。 The carbonyl compound may be used in an amount of 0.1 to 0.5 parts by weight per 1 part by weight of the catalyst precursor.
前記第3の段階で使用される前記炭化水素溶媒は、その種類に制限はないが、例えば、ヘキサンなどのようなC1~C10の線状炭化水素溶媒であってもよく、例えば、ヘキサンなどが挙げられる。 The hydrocarbon solvent used in the third step is not limited to its type, but may be, for example, a C1 to C10 linear hydrocarbon solvent such as hexane.
前記第3の段階での反応は、前記触媒前駆体、前記炭化水素溶媒、前記塩化金属及び前記カルボニル化合物を混合した後、攪拌しながら30分~90分間60℃~80℃に昇温した後、1時間~3時間熟成させるものであってもよい。その後、遠心分離して上澄み液を除去すると、触媒が得られる。前記触媒は、マグネシウム担持チタン触媒であってもよい。 The reaction in the third stage may involve mixing the catalyst precursor, the hydrocarbon solvent, the metal chloride, and the carbonyl compound, then heating the mixture to 60°C to 80°C for 30 to 90 minutes while stirring, and then aging for 1 to 3 hours. The catalyst is then obtained by centrifuging and removing the supernatant. The catalyst may be a magnesium-supported titanium catalyst.
次に、第4の段階において製造された触媒を炭化水素溶媒で洗浄してポリエチレン重合用触媒が得られる。 Next, in the fourth step, the produced catalyst is washed with a hydrocarbon solvent to obtain a polyethylene polymerization catalyst.
このとき、製造された触媒を炭化水素溶媒で5回~8回、例えば、6回~7回の回数で洗浄してもよい。前記範囲内の回数で洗浄する場合、粒径及び分布が所定範囲内に調節されたポリエチレン樹脂パウダーを得るための工程において有用に使用されてもよい。 In this case, the produced catalyst may be washed with a hydrocarbon solvent 5 to 8 times, for example 6 to 7 times. When washed within this range, the catalyst may be useful in a process for obtaining polyethylene resin powder with particle size and distribution adjusted within a predetermined range.
前記触媒洗浄過程は、未反応物及び副反応物質を除去するだけでなく、触媒粒子を正しく形成しなかった微粉状の触媒粒子を除去することにより、重合過程で生じた微粒子を予め除去する過程である。ただし、この過程で固体触媒成分を沈めた後、上澄み液を除去するので、所望のサイズ以上に形成され、重合時にフレーク(flake)を形成する巨大触媒粒子は、除去しにくい場合がある。 The catalyst washing process not only removes unreacted materials and by-reactants, but also removes fine catalyst particles that did not properly form catalyst particles, thereby pre-cleaning fine particles generated during the polymerization process. However, since this process involves sinking the solid catalyst components and then removing the supernatant, it can be difficult to remove large catalyst particles that are larger than the desired size and form flakes during polymerization.
ポリエチレン樹脂パウダーの製造
前記ポリエチレン重合用触媒と共触媒である有機金属化合物を使用して重合反応を行うことにより、ポリエチレン樹脂パウダーが製造されてもよい。
Production of Polyethylene Resin Powder Polyethylene resin powder may be produced by carrying out a polymerization reaction using the polyethylene polymerization catalyst and an organometallic compound as a co-catalyst.
前記有機金属化合物は、MRnの一般式で表されるものであってもよい。前記Mは、周期律表第II族または第III族の金属、例えば、マグネシウム、カルシウム、ジンク、ボロン、アルミニウム、ガリウムなどが挙げられる。前記Rは、C1~C20のアルキル基、例えば、メチル、エチル、ブチル、ヘキシル、オクチル、デシルなどが挙げられる。前記nは、金属成分の原子価を表す。 The organometallic compound may be represented by the general formula MRn, where M is a metal from Group II or III of the periodic table, such as magnesium, calcium, zinc, boron, aluminum, or gallium. R is a C1-C20 alkyl group, such as methyl, ethyl, butyl, hexyl, octyl, or decyl. n represents the valence of the metal component.
具体的には、前記有機金属化合物は、C1~C6のアルキル基を少なくとも1つ有する有機金属化合物であってもよく、例えば、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウムであってもよく、これらは単独または混合物として使用されてもよい。 Specifically, the organometallic compound may be an organometallic compound having at least one C1 to C6 alkyl group, such as a trialkylaluminum such as triethylaluminum or triisobutylaluminum, which may be used alone or in combination.
また、前記有機金属化合物は、C1~C6のアルキル基を少なくとも1つ有し、少なくとも1つのハロゲンまたはハイドライド置換基をさらに含む有機アルミニウム化合物であってもよく、例えば、エチルアルミニウムジクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、ジイソブチルアルミニウムハイドライドまたはそれらの混合物を使用してもよい。 The organometallic compound may also be an organoaluminum compound having at least one C1-C6 alkyl group and further containing at least one halogen or hydride substituent, such as ethylaluminum dichloride, diethylaluminum chloride, ethylaluminum sesquichloride, diisobutylaluminum hydride, or a mixture thereof.
これらのうち、前記有機金属化合物としては、例えば、トリエチルアルミニウムを使用してもよい。 Of these, for example, triethylaluminum may be used as the organometallic compound.
前記重合反応は、有機溶媒の不在下で気相またはバルク重合、または有機溶媒の存在下で液状スラリー重合の方法により可能である。これらの重合方法は、酸素、水、及び触媒毒として作用できるその他の化合物の不在下で行われる。 The polymerization reaction can be carried out by gas-phase or bulk polymerization in the absence of an organic solvent, or by liquid slurry polymerization in the presence of an organic solvent. These polymerization methods are carried out in the absence of oxygen, water, and other compounds that can act as catalyst poisons.
前記有機溶媒は、C1~C20の脂肪族炭化水素、C3~C20の脂環族炭化水素、C6~C30の芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、またはそれらの混合物を使用してもよい。前記脂肪族炭化水素としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、n-オクタン、イソオクタンなどが挙げられる。前記脂環族炭化水素としては、例えば、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどが挙げられる。前記芳香族炭化水素としては、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、エチルトルエン、n-プロピルベンゼン、ジエチルベンゼンなどが挙げられる。前記ハロゲン化炭化水素としては、クロロベンゼン、クロロナフタレン、о-ジクロロベンゼンなどが挙げられる。前記有機溶媒は、例えば、ヘキサンなどのC4~C10の脂肪族炭化水素であってもよい。 The organic solvent may be a C1 to C20 aliphatic hydrocarbon, a C3 to C20 alicyclic hydrocarbon, a C6 to C30 aromatic hydrocarbon, a halogenated hydrocarbon, or a mixture thereof. Examples of the aliphatic hydrocarbon include pentane, hexane, heptane, n-octane, and isooctane. Examples of the alicyclic hydrocarbon include cyclohexane and methylcyclohexane. Examples of the aromatic hydrocarbon include toluene, xylene, ethylbenzene, isopropylbenzene, ethyltoluene, n-propylbenzene, and diethylbenzene. Examples of the halogenated hydrocarbon include chlorobenzene, chloronaphthalene, and o-dichlorobenzene. The organic solvent may be a C4 to C10 aliphatic hydrocarbon such as hexane.
前記重合反応は、内部温度調節装置、圧力調整装置及び攪拌機を備えた反応器で行われてもよい。具体的には、前記反応器内でポリエチレン重合用触媒、前記有機金属化合物である共触媒、前記有機溶媒、すなわち、不活性炭化水素溶媒、及びエチレンを反応させてポリエチレン樹脂を製造しうる。 The polymerization reaction may be carried out in a reactor equipped with an internal temperature control device, a pressure control device, and an agitator. Specifically, a polyethylene resin can be produced in the reactor by reacting a polyethylene polymerization catalyst, the organometallic compound cocatalyst, the organic solvent (i.e., an inert hydrocarbon solvent), and ethylene.
前記重合反応は、2kgf/cm2~5kgf/cm2の圧力、例えば、3kgf/cm2~4kgf/cm2の圧力、70℃~80℃の温度、例えば、76℃~78℃の温度、及び2時間~3時間の滞留時間の条件で行われてもよい。前記圧力、温度及び滞留時間の各範囲内の条件で重合反応が行われる場合、活性が増大してポリエチレン樹脂の所望の粒径が得られ、局部的な過重合発熱現象が防止され、パウダー粒子が均一になってかさ密度が増加し、生産性が向上する。すなわち、前記条件下で重合反応が行われる場合、一具現例による所定の範囲内で粒径及び分布が調節されたポリエチレン樹脂パウダーが得られ、これにより、押出加工時に供給が円滑で押出加工性が向上して未容融ゲルの形成が抑制され、高い機械的強度を持ちながら、外観欠陥が改善された二次電池分離膜が得られる。 The polymerization reaction may be carried out under conditions of a pressure of 2 kgf/cm to 5 kgf/cm, for example, 3 kgf/cm to 4 kgf/cm, a temperature of 70°C to 80°C, for example, 76°C to 78°C, and a residence time of 2 to 3 hours. When the polymerization reaction is carried out under conditions within these pressure, temperature, and residence time ranges, activity is increased, the desired particle size of the polyethylene resin is obtained, localized overpolymerization heat generation is prevented, the powder particles are uniform, the bulk density is increased, and productivity is improved. That is, when the polymerization reaction is carried out under these conditions, a polyethylene resin powder having a particle size and distribution controlled within a predetermined range according to one embodiment is obtained, which allows smooth supply during extrusion, improves extrusion processability, and suppresses the formation of unmelted gel, resulting in a secondary battery separator with high mechanical strength and improved appearance defects.
前記重合反応は、ポリエチレン樹脂の分子量分布を調節するために水素及びエチレンの濃度が異なるように調節された複数の直列連結された反応器で行われてもよい。 The polymerization reaction may be carried out in multiple reactors connected in series, with different concentrations of hydrogen and ethylene adjusted to control the molecular weight distribution of the polyethylene resin.
これにより、重合された超高分子量ポリエチレン樹脂と前記不活性炭化水素溶媒と混合したスラリーを形成し、形成されたスラリーは、移送配管を介して脱ガス工程に移送される。その後、分離工程において前記不活性炭化水素溶媒と超高分子量ポリエチレンに分離され、最終的に乾燥工程を経て超高分子量ポリエチレン樹脂がパウダー状で製造される。 This forms a slurry by mixing the polymerized ultra-high molecular weight polyethylene resin with the inert hydrocarbon solvent. The resulting slurry is then transferred to a degassing process via a transfer pipe. The inert hydrocarbon solvent and ultra-high molecular weight polyethylene are then separated in a separation process, and finally, a drying process is performed to produce the ultra-high molecular weight polyethylene resin in powder form.
製造されたポリエチレン樹脂パウダーは、粒子選別機を通過し、例えば、ふるいを使用して粒径が500μm以上の巨大粒子と粒径が50μm以下の微粒子のほとんどが除去されてもよい。すなわち、前記過程を通じて粒径及び分布が調節されたポリエチレン樹脂パウダーが得られる。前記巨大粒子と微粒子がほとんど除去された場合、ポリエチレン樹脂パウダーの流動性が向上し、押出加工時に未溶融ゲルの形成が抑制され、外観欠陥のない最終の二次電池分離膜が得られる。 The produced polyethylene resin powder may be passed through a particle sorter, for example, using a sieve to remove most of the large particles with a particle size of 500 μm or more and most of the fine particles with a particle size of 50 μm or less. In other words, this process results in polyethylene resin powder with a controlled particle size and distribution. When most of the large particles and fine particles are removed, the fluidity of the polyethylene resin powder is improved, the formation of unmelted gel during extrusion is suppressed, and a final secondary battery separator without appearance defects is obtained.
さらに他の一具現例によれば、前述したポリエチレン樹脂を含む二次電池分離膜を提供する。 According to yet another embodiment, a secondary battery separator containing the aforementioned polyethylene resin is provided.
前記二次電池分離膜は、多孔性フィルム状であってもよく、当該技術分野において公知の方法によって製造してもよい。 The secondary battery separator may be in the form of a porous film and may be manufactured by methods known in the art.
例えば、前記ポリエチレン樹脂パウダー、一次酸化防止剤、二次酸化防止剤及び中和剤を均一に混合した後、二軸押出機を使用して加工してもよい。前記ポリエチレン樹脂パウダーは、ホッパーから定量供給機(feeder)を通じて一定量が投入され、投入量に比例してオイル(oil)が注入されてもよい。前記オイルは押出機の前端にオイルとパウダーの比率が5.5:4.5~7:3になるように注入されてもよい。 For example, the polyethylene resin powder, primary antioxidant, secondary antioxidant, and neutralizer may be uniformly mixed and then processed using a twin-screw extruder. The polyethylene resin powder may be fed in a fixed amount from a hopper through a feeder, and oil may be injected in proportion to the amount fed. The oil may be injected at the front end of the extruder so that the oil to powder ratio is 5.5:4.5 to 7:3.
前記押出機内の押出速度などを調節して延伸することにより、一定の厚さを有するシート状の多孔性フィルムを製造してもよい。この過程でオイルとポリエチレン樹脂は、相分離を起こしてフィルムに気孔を形成する。製造されたフィルムのオイルは、一例としてメチルクロライド(methylene chloride、MC)が入っている水槽を通過し、乾燥(drying)工程を経て最終の多孔性フィルムの分離膜を製造してもよい。 A sheet-like porous film with a certain thickness can be produced by stretching the film while adjusting the extrusion speed in the extruder. During this process, phase separation occurs between the oil and polyethylene resin, forming pores in the film. The oil from the produced film can be passed through a water bath containing, for example, methyl chloride (MC) and then dried to produce the final porous film separator.
さらに他の一具現例によれば、前記二次電池分離膜を含む二次電池を提供する。 According to yet another embodiment, a secondary battery including the secondary battery separator is provided.
前記二次電池は、正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に位置し、前述したポリエチレン樹脂を用いて形成された分離膜を含む。 The secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator membrane positioned between the positive electrode and the negative electrode and formed using the aforementioned polyethylene resin.
前記二次電池の構造、材料及び製造方法はこの分野で広く知られているので、その説明は省略する。 The structure, materials, and manufacturing methods of the secondary battery are widely known in the field, so a detailed description will be omitted.
以下、本発明の具体的な実施例を提示する。ただし、下記の実施例は、本発明を具体的に例示または説明するためのものに過ぎず、これにより、本発明が制限されるものではない。また、ここに記載されていない内容は、この技術分野で熟練した者であれば十分に技術的に推論できるものであるため、その説明を省略する。 Specific examples of the present invention are presented below. However, the following examples are merely intended to specifically illustrate or explain the present invention and are not intended to limit the present invention. Furthermore, details not described here can be fully inferred by those skilled in the art, and therefore will not be explained further.
実施例1
(ポリエチレン重合用触媒の製造)
第1の段階:機械式攪拌機を備えた1L反応器を窒素雰囲気に置換した後、二塩化マグネシウム(MgCl2)25g、トルエン300ml、ノマルブタノール100mlを投入して攪拌しながら、温度を1時間65℃に昇温した後、2時間保持して均一なマグネシウムハライド化合物溶液を得た。
Example 1
(Production of polyethylene polymerization catalyst)
First step: After replacing the atmosphere in a 1 L reactor equipped with a mechanical stirrer with nitrogen, 25 g of magnesium dichloride (MgCl 2 ), 300 ml of toluene, and 100 ml of normal butanol were added and stirred. The temperature was raised to 65° C. for 1 hour and then maintained at this temperature for 2 hours to obtain a uniform magnesium halide compound solution.
第2の段階:前記製造されたマグネシウムハライド化合物溶液の温度を40℃に冷却した後、TiCl470mlを1時間ゆっくりと注入した。注入が完了すると、350rpmで撹拌し、反応器の温度を1時間60℃に昇温し、さらに1時間熟成した。すべての過程が完了すると、反応器を停止させて固体成分を完全に沈めて上澄み液を除去した後、反応器内の固体成分、すなわち、触媒前駆体を200mlのヘキサンを使用して洗浄した。 Second step: The temperature of the prepared magnesium halide compound solution was cooled to 40°C, and 70 ml of TiCl4 was slowly injected for 1 hour. After the injection was completed, the temperature of the reactor was raised to 60°C for 1 hour with stirring at 350 rpm, and then aged for another 1 hour. After the entire process was completed, the reactor was stopped, the solid components were completely submerged, the supernatant was removed, and the solid components in the reactor, i.e., the catalyst precursor, were washed with 200 ml of hexane.
第3の段階:前記製造された触媒前駆体にヘキサン200ml、TiCl460ml及びエチルベンゾエート8mlを注入した後、350rpmで撹拌しながら反応器の温度を1時間かけて70℃に昇温した後、2時間熟成させた。すべての過程が完了すると、反応器を停止させて固体成分を完全に沈めた後、上澄み液を除去した。 Third step: 200 ml of hexane, 60 ml of TiCl4 , and 8 ml of ethyl benzoate were added to the prepared catalyst precursor, and the temperature of the reactor was raised to 70°C over 1 hour while stirring at 350 rpm, followed by aging for 2 hours. After completing all steps, the reactor was stopped, the solid components were completely submerged, and the supernatant was removed.
第4の段階:前記製造された固体成分、すなわち、ポリエチレン重合用触媒をヘキサン200mlで6回洗浄した。 Fourth step: The solid component, i.e., the polyethylene polymerization catalyst, was washed six times with 200 ml of hexane.
(ポリエチレン樹脂パウダーの製造)
内部温度調節装置、圧力調整装置及び撹拌機を備えた150リットルのCSTR反応器を1つ使用した。エチレン3kg/hr、ヘキサン22.5kg/hr、及び前記製造されたポリエチレン重合用触媒を0.1kg/hr~0.2kg/hrの範囲内で活性によって連続的に注入し、220rpmで攪拌した。分子量調節のための水素は、高負荷溶融流れ指数(high load melt index,HLMI)を測定して注入量を調節して注入した。また、共触媒として11重量%のヘキサンに溶解したトリエチルアルミニウム(triethylaluminum)を使用した。反応器内の反応物は、70リットルになるように排出量及び液位を制御した。連続して排出されるヘキサンスラリーは、脱ガス化工程と分離工程を経てウェットケーキ(wet cake)状の超高分子量のポリエチレン樹脂を生産した。その後、連続式乾燥工程を経て粒子状を有する超高分子量のポリエチレン樹脂パウダーを生産した。
(Production of polyethylene resin powder)
A 150-liter CSTR reactor equipped with an internal temperature controller, pressure regulator, and agitator was used. 3 kg/hr of ethylene, 22.5 kg/hr of hexane, and the prepared polyethylene polymerization catalyst were continuously injected at a rate of 0.1 kg/hr to 0.2 kg/hr depending on the activity, and the reactor was stirred at 220 rpm. Hydrogen for molecular weight control was injected at an injection rate adjusted by measuring the high load melt index (HLMI). 11 wt% triethylaluminum dissolved in hexane was used as a cocatalyst. The discharge volume and liquid level of the reactants in the reactor were controlled to maintain a volume of 70 liters. The continuously discharged hexane slurry was subjected to degassing and separation processes to produce a wet cake-like ultra-high molecular weight polyethylene resin. A granular ultra-high molecular weight polyethylene resin powder was then produced through a continuous drying process.
このとき、重合反応は温度80℃、圧力3kgf/cm2、及び滞留時間2.5時間で一定に維持して行われ、前記触媒と前記共触媒を注入してから2時間後にエチレンを注入した。重合活性度は、20kg/g(20kg-ポリエチレン/g-触媒)であった。前記重合活性度は、使用した触媒量当たりの生成されたポリエチレンの重量比で計算された。 The polymerization reaction was carried out at a constant temperature of 80°C, a pressure of 3 kgf/ cm2 , and a residence time of 2.5 hours. Ethylene was injected 2 hours after the catalyst and cocatalyst were injected. The polymerization activity was 20 kg/g (20 kg polyethylene/g catalyst). The polymerization activity was calculated as the weight ratio of polyethylene produced per amount of catalyst used.
前記得られたポリエチレン樹脂パウダーは、500μmサイズのふるい目(35 MESH)を有するふるいを使用して粒径が500μm以上のパウダー粒子を除去した。その後、最終的に得られたポリエチレン樹脂パウダーの粒径が500μm以上のフレーク粒子、すなわち、巨大粒子の残留含量及び粒径が50μm以下の微粒子の残留含量を測定した。 The resulting polyethylene resin powder was sieved using a sieve with 500 μm mesh size (35 MESH) to remove powder particles with a particle size of 500 μm or more. The remaining content of flake particles with a particle size of 500 μm or more (i.e., large particles) and the remaining content of fine particles with a particle size of 50 μm or less were then measured.
最終ポリエチレン樹脂パウダーの粒径分布度は、レーザ粒子分析器(Mastersizer X,Malvern Instruments)を用いて測定した。前記ポリエチレン樹脂パウダーの流動性は試料100gをホッパーに流し込んで、総量が流れ出るまでにかかる時間を測定して評価した。前記ポリエチレン樹脂パウダーの固有粘度は、ISO1628 Part3に従ってデカヒドロナフタレン(decahydronaphthalene)溶媒を使用して重合体を溶かして相対粘度を測定した後、この相対粘度値を濃度が0の場合の値で外挿して算出する。 The particle size distribution of the final polyethylene resin powder was measured using a laser particle analyzer (Mastersizer X, Malvern Instruments). The fluidity of the polyethylene resin powder was evaluated by pouring 100 g of a sample into a hopper and measuring the time it took for the total amount to flow out. The intrinsic viscosity of the polyethylene resin powder was calculated by dissolving the polymer in decahydronaphthalene solvent and measuring the relative viscosity according to ISO 1628 Part 3, and then extrapolating this relative viscosity value to the value when the concentration was zero.
(二次電池用多孔性フィルムの成形)
前記製造された超高分子量ポリエチレン樹脂パウダーに一次酸化防止剤であるIganox1010 500ppm、二次酸化防止剤であるIganox1680 500ppm、及び中和剤であるCa-ステアレート2000ppmを入れてヘンシェルミキサー(Henschel mixer)を使用して均一に混合した後、二軸圧出機を使用して加工した。パウダーはホッパーから定量供給機(feeder)を通じて一定量が投入され、投入量に比例してオイル(oil)は押出機の前端にオイル及びパウダーの重量比が7:3になるように注入された。押出機は、L/D(length/diameter)が56であり、ダイの幅は400mmである。加工温度は、210℃で加工した。押出速度は0.65m/minであり、ダイ後端キャスティングロール(casting roll)を経てシート(sheet)の厚さを一定に調節することになり、その後、MDO(machine direction orientation)ユニットを経てロール速度を調節して6倍に延伸することになる。その後、TDO(transverse direction orientation)ユニットを経て横方向に4倍延伸することになる。最終延伸されたフィルムの厚さは、12μmであった。この過程でオイルと樹脂は相分離を起こし、フィルムに気孔を形成することになる。製造されたフィルムのオイルは、メチレンクロライド(methylene chloride,MC)が入っている水槽を通過する過程で除去され、フィルムは、乾燥(drying)工程を経て最終多孔性分離膜フィルムを完成した。
(Forming of porous film for secondary battery)
The ultra-high molecular weight polyethylene resin powder was mixed uniformly using a Henschel mixer with 500 ppm of a primary antioxidant, Iganox 1010, 500 ppm of a secondary antioxidant, Iganox 1680, and 2000 ppm of a neutralizer, Ca-stearate, and then processed using a twin-screw extruder. A fixed amount of powder was fed from a hopper via a feeder, and oil was injected into the front end of the extruder in proportion to the powder feed amount, so that the oil to powder weight ratio was 7:3. The extruder had a length/diameter (L/D) of 56 and a die width of 400 mm. The processing temperature was 210°C. The extrusion speed was 0.65 m/min, and the sheet thickness was adjusted to a constant value through a casting roll at the rear of the die. The sheet then passed through a machine direction orientation (MDO) unit, where the roll speed was adjusted to stretch the sheet six times. The sheet then passed through a transverse direction orientation (TDO) unit, where it was stretched four times in the transverse direction. The final stretched film thickness was 12 μm. During this process, the oil and resin phase-separated, forming pores in the film. The oil in the produced film was removed by passing it through a water bath containing methylene chloride (MC), and the film underwent a drying process to complete the final porous separator film.
フィルムは外観分析機器(カメラ)を用いて面積当たりの欠陥(defect)数を測定して数値化した。欠陥(defect)部分は位置を確認し、走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)を用いて周辺の正常な気孔形成部と異なることを確認した。 The film was analyzed using an appearance analysis device (camera) to measure and quantify the number of defects per area. The locations of the defects were confirmed, and a scanning electron microscope (SEM) was used to confirm that they differed from the surrounding normal pore formation areas.
図1は、実施例1による二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーの走査電子顕微鏡(SEM)写真である。図1を参考すると、実施例1によって製造されたポリエチレン樹脂パウダーの欠陥部分を示すが、これは後述する表1のように他の実施例及び比較例に対して欠陥部分が最も少ないことが分かる。 Figure 1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the polyethylene resin powder for use in a secondary battery separator according to Example 1. Referring to Figure 1, the defective portions of the polyethylene resin powder produced according to Example 1 are shown, and it can be seen that the defective portions are the fewest compared to the other Examples and Comparative Examples, as shown in Table 1 below.
実施例2
実施例1とポリエチレン重合用触媒の製造過程は同じである。実施例1で重合反応の圧力を3kgf/cm2から4kgf/cm2に変更して重合し、得られたポリエチレン樹脂パウダーを600μmサイズのふるい目(30 MESH)を有するふるいを使用して粒径が600μm以上のフレーク粒子を除去したことを除いては、実施例1と同様の方法でポリエチレン樹脂パウダーを製造した。
Example 2
The process for producing a polyethylene polymerization catalyst was the same as in Example 1. A polyethylene resin powder was produced in the same manner as in Example 1, except that the polymerization pressure in Example 1 was changed from 3 kgf/ cm² to 4 kgf/cm², and flake particles having a particle size of 600 µm or more were removed from the obtained polyethylene resin powder using a sieve with 600 µm mesh (30 MESH).
実施例3
実施例1のポリエチレン重合用触媒製造過程においてポリエチレン重合用触媒をヘキサン200mlで5回洗浄し、実施例1で重合反応の圧力を3kgf/cm2から4kgf/c2に変更し、温度を80℃から75℃に変更して重合し、得られたポリエチレン樹脂パウダーを600μmサイズのふるい目(30 MESH)を有するふるいを使用して粒径が600μm以上のフレーク粒子を除去したことを除いては、実施例1と同様の方法でポリエチレン樹脂パウダーを製造した。
Example 3
A polyethylene resin powder was produced in the same manner as in Example 1, except that in the process of producing the polyethylene polymerization catalyst in Example 1, the polyethylene polymerization catalyst was washed five times with 200 ml of hexane, the polymerization reaction pressure in Example 1 was changed from 3 kgf/ cm² to 4 kgf/ cm² , and the temperature was changed from 80°C to 75°C, and flake particles having a particle size of 600 µm or more were removed from the obtained polyethylene resin powder using a sieve with 600 µm sieve openings (30 MESH).
比較例1
実施例1で得られたポリエチレン樹脂パウダーを1000μmサイズのふるい目(18 MESH)を有するふるいを使用して粒径が1000μm以上のフレーク粒子を除去したことを除いては、実施例1と同様の方法でポリエチレン樹脂パウダーを製造した。
Comparative Example 1
A polyethylene resin powder was produced in the same manner as in Example 1, except that flake particles having a particle size of 1000 μm or more were removed from the polyethylene resin powder obtained in Example 1 using a sieve having 1000 μm sieve openings (18 MESH).
比較例2
実施例1のポリエチレン重合用触媒製造過程でポリエチレン重合用触媒をヘキサン200mlで4回洗浄し、実施例1で得られたポリエチレン樹脂パウダーを1000μmサイズのふるい目(18 MESH)を有するふるいを使用して粒径が1000μm以上のフレーク粒子を除去したことを除いては、実施例1と同様の方法でポリエチレン樹脂パウダーを製造した。
Comparative Example 2
A polyethylene resin powder was produced in the same manner as in Example 1, except that in the process of producing the polyethylene polymerization catalyst in Example 1, the polyethylene polymerization catalyst was washed four times with 200 ml of hexane, and flake particles having a particle size of 1000 μm or more were removed from the polyethylene resin powder obtained in Example 1 using a sieve having 1000 μm mesh (18 MESH).
比較例3
実施例1のポリエチレン重合用触媒製造過程でポリエチレン重合用触媒をヘキサン200mlで4回洗浄し、実施例1で得られたポリエチレン樹脂パウダーを1400μmサイズのふるい目(14 MESH)を有するふるいを使用して粒径が1400μm以上のフレーク粒子を除去したことを除いては、実施例1と同様の方法でポリエチレン樹脂パウダーを製造した。
Comparative Example 3
A polyethylene resin powder was produced in the same manner as in Example 1, except that in the process of producing the polyethylene polymerization catalyst in Example 1, the polyethylene polymerization catalyst was washed four times with 200 ml of hexane, and flake particles having a particle size of 1,400 μm or more were removed from the polyethylene resin powder obtained in Example 1 using a sieve having 1,400 μm mesh (14 MESH).
評価:ポリエチレン樹脂パウダーの物性測定
前記実施例1~3及び比較例1~3で製造されたポリエチレン樹脂パウダーについて下記物性を測定し、その結果を下記表1に示した。
Evaluation: Measurement of Physical Properties of Polyethylene Resin Powder The following physical properties were measured for the polyethylene resin powders produced in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, and the results are shown in Table 1 below.
高負荷溶融流れ指数(HLMI)
ASTM D1238に従って190℃で21.6kg荷重で測定した。
High Load Melt Flow Index (HLMI)
Measured at 190°C under a load of 21.6 kg in accordance with ASTM D1238.
粘度平均分子量(Mv)
粘度平均分子量(Mv)をASTM D4020に従って固有粘性度[η]から計算した。高分子の場合、希薄濃度の溶液上で粘度が有用な情報を提供することができ、高分子の粘度を溶液の粘度と濃度で割った値を比粘度(specific viscosity)といい、高分子の濃度が0になるとき、比粘度の外挿値を固有粘度(intrinsic viscosity,IV)と定義する。直鎖状の高分子は、固有粘度値が高分子のサイズに主に影響を受けるため、分子量と高い相関性を有し、超高分子量ポリエチレンの場合には、下記マーゴリス方程式(margolies-equation)が幅広く使用されている。
Viscosity average molecular weight (Mv)
The viscosity average molecular weight (Mv) was calculated from the intrinsic viscosity [η] according to ASTM D4020. In the case of polymers, viscosity can provide useful information in dilute solutions, and the value obtained by dividing the viscosity of a polymer by the viscosity and concentration of the solution is called the specific viscosity. When the polymer concentration becomes zero, the extrapolated value of the specific viscosity is defined as the intrinsic viscosity (IV). For linear polymers, the intrinsic viscosity value is mainly affected by the size of the polymer, and therefore has a high correlation with the molecular weight. In the case of ultra-high molecular weight polyethylene, the following Margolis equation is widely used:
Mv=5.37x104x[η]1.49 Mv= 5.37x104x [η]1.49
前記Mvは、粘度平均分子量であり(単位g/mol)、前記[η]は、固有粘度である(単位dL/g)。 Mv is the viscosity average molecular weight (unit: g/mol), and [η] is the intrinsic viscosity (unit: dL/g).
固有粘度(intrinsic viscosity,IV)
135℃のデカリン溶液で70分間溶解させた後、ISO1628-1に従って測定した。
Intrinsic viscosity (IV)
After dissolving in a decalin solution at 135°C for 70 minutes, the measurement was carried out in accordance with ISO 1628-1.
平均粒径及び粒径分布(SPAN)
ポリエチレン樹脂パウダーの平均粒径は、高分子粒子分析器(MALVERN MASTER SIZE X PARTICLE ANALYSER)を使用してISO13320-2に従って測定した。平均粒径はD(v,0.5)で、粒径分布(SPAN)は(D(v,0.9)-D(v,0.1))/D(v,0.5)で表した。ここで、D(v,0.5)は、粒径下位50%のサンプルが示す平均粒径であり、D(v,0.9)とD(v,0.1)は、それぞれ粒径下位90%と粒径下位10%のサンプルが示す平均粒径を意味する。粒径分布(SPAN)の数が小さいほど、分布が狭いことを意味する。
Average particle size and particle size distribution (SPAN)
The average particle size of the polyethylene resin powder was measured in accordance with ISO 13320-2 using a polymer particle analyzer (MALVERN MASTER SIZE X PARTICLE ANALYSER). The average particle size was expressed as D(v,0.5), and the particle size distribution (SPAN) was expressed as (D(v,0.9) - D(v,0.1))/D(v,0.5). Here, D(v,0.5) is the average particle size of the bottom 50% of the samples, and D(v,0.9) and D(v,0.1) are the average particle sizes of the bottom 90% and 10% of the samples, respectively. A smaller SPAN number indicates a narrower distribution.
かさ密度(bulkDensity,BD)
ASTM D1895-96に従って測定した。
Bulk Density (BD)
Measured according to ASTM D1895-96.
パウダー流動性
ISO 6186:1998に準じて試料の一定量をホッパーに流し込んだとき、総量が流れ出るまでにかかる時間を測定した後、測定された試料の重量で割って100g当たり時間(s)で表示した。
Powder flowability: In accordance with ISO 6186:1998, a certain amount of sample was poured into a hopper, and the time required for the total amount to flow out was measured. The time was then divided by the measured weight of the sample and expressed as time (s) per 100 g.
未溶融ゲル(gel)
製造された多孔性分離膜をOCS社のfilm surface analyzer FSA-100を用いて測定した。ゲル(gel)欠陥(defect)は50μm以上のゲル(gel)から個数を数えて測定全体面積の平均値を算出した。
Unmelted gel
The prepared porous separator was measured using a film surface analyzer FSA-100 manufactured by OCS Co. The number of gel defects was counted from gels of 50 μm or more, and the average value of the entire measured area was calculated.
前記表1を参考すると、一具現例による実施例1~3のポリエチレン樹脂パウダーは、比較例1~3の場合と異なり、粒径500μm以上の巨大粒子と粒径50μm以下の微粒子をすべて1.0重量%以下で含み、このような実施例1~3の場合、比較例1~3に対して成形フィルム内の欠陥(defect)数が大きく少ないことが分かる。 Referring to Table 1 above, it can be seen that the polyethylene resin powder of Examples 1 to 3 according to one embodiment contains large particles with a particle size of 500 μm or more and fine particles with a particle size of 50 μm or less, all at 1.0 wt% or less, unlike Comparative Examples 1 to 3. In this way, Examples 1 to 3 have significantly fewer defects in the molded film than Comparative Examples 1 to 3.
具体的には、粒径500μm以上のフレーク粒子を除去した実施例1の場合、粒径600μm以上のフレーク粒子を除去した実施例2及び3よりも欠陥(defect)数が少ない、すなわち、非常に低い数値を示している。 Specifically, in Example 1, in which flake particles with a particle size of 500 μm or more were removed, the number of defects was smaller than in Examples 2 and 3, in which flake particles with a particle size of 600 μm or more were removed, i.e., the number was significantly lower.
また、比較例1~3の場合、フレーク粒子を除去するメッシュのサイズを増加させることにより、粒径500μm以上のフレーク粒子の含量が大きく増加し、これにより成形された分離膜フィルムにおいて欠陥(defect)数が大きく増加することを示す。また、触媒製造過程において洗浄回数をさらに下げることにより、粒径50μm以下の微粒子の含量が増加し、パウダー流動性も悪くなることを示す。 In addition, in Comparative Examples 1 to 3, increasing the size of the mesh used to remove flake particles significantly increases the content of flake particles with a particle size of 500 μm or more, resulting in a significant increase in the number of defects in the formed separator film. Furthermore, further reducing the number of washings during the catalyst manufacturing process increases the content of fine particles with a particle size of 50 μm or less, resulting in poor powder fluidity.
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、本発明の範囲に属することは当然である。 While the above describes preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to these. Various modifications and variations are possible within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings, and naturally fall within the scope of the present invention.
Claims (2)
ふるいを用いて前記二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーから粒径及び分布が調節された二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーを得る段階を含み、
前記ふるいを用いて前記二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーから得られた粒径及び分布が調節された二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーは粒径500μm以上の巨大粒子0.35重量%以下及び粒径50μm以下の微粒子0.5重量%以下を含み、
前記二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーは、
平均粒径が100μm~200μmであり、
粒径分布(SPAN)が0.7~1.3であり、
流動性が12sec/100g~20sec/100gであり、
高負荷溶融流れ指数(190℃、21.6kg)が0.1g/10分~5.0g/10分であり、
溶融温度が132℃~135℃であり、
前記ポリエチレン重合用触媒は、
マグネシウム含有化合物、アルコール及び炭化水素溶媒を混合してマグネシウム含有化合物溶液を製造する段階、
前記マグネシウム含有化合物溶液と塩化金属とを反応させて触媒前駆体を製造する段階、
前記触媒前駆体を塩化金属及びカルボニル化合物と反応させて触媒を製造する段階、及び
前記触媒を炭化水素溶媒で洗浄する段階を含んで得られ、
前記カルボニル化合物は、下記化1または下記化2で表されるものである、二次電池分離膜用ポリエチレン樹脂パウダーの製造方法。
[化1]
R1(CO)R2
[化2]
R3(CO)OR4
(前記化1及び2において、前記R1~R4はそれぞれ独立して、C2~C10の線状アルキル基、C6~C14のシクロアルキル基またはC6~C14のアリール基である。) The method includes the steps of: polymerizing ethylene in the presence of a polyethylene polymerization catalyst under conditions of a pressure of 2 kgf/cm 2 to 5 kgf/cm 2 , a temperature of 70°C to 80°C, and a residence time of 2 to 3 hours to prepare a polyethylene resin powder for a secondary battery separator; and obtaining a polyethylene resin powder for a secondary battery separator having a controlled particle size and distribution from the polyethylene resin powder for a secondary battery separator using a sieve,
The polyethylene resin powder for secondary battery separators, which has a controlled particle size and distribution obtained from the polyethylene resin powder for secondary battery separators using the sieve, contains 0.35 wt % or less of large particles having a particle size of 500 μm or more and 0.5 wt % or less of fine particles having a particle size of 50 μm or less,
The polyethylene resin powder for secondary battery separators is
The average particle size is 100 μm to 200 μm,
The particle size distribution (SPAN) is 0.7 to 1.3;
The fluidity is 12 sec/100 g to 20 sec/100 g,
a high load melt flow index (190°C, 21.6 kg) of 0.1 g/10 min to 5.0 g/10 min;
The melting temperature is 132°C to 135°C,
The polyethylene polymerization catalyst is
mixing a magnesium-containing compound, an alcohol, and a hydrocarbon solvent to prepare a magnesium-containing compound solution;
reacting the magnesium-containing compound solution with a metal chloride to prepare a catalyst precursor;
The catalyst is obtained by reacting the catalyst precursor with a metal chloride and a carbonyl compound to prepare a catalyst, and washing the catalyst with a hydrocarbon solvent,
The carbonyl compound is represented by the following formula 1 or 2.
[Chemical formula 1]
R1 (CO) R2
[Case 2]
R 3 (CO)OR 4
(In the above formulas 1 and 2, R 1 to R 4 are each independently a C2 to C10 linear alkyl group, a C6 to C14 cycloalkyl group, or a C6 to C14 aryl group.)
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| WO2020179650A1 (en) | 2019-03-01 | 2020-09-10 | 旭化成株式会社 | Polyethylene powder and shaped object obtained by shaping same |
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