Riken, 합성고무용 착체촉매 개발
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Bridgestone 및 JSR과 공동연구 … Cis 순도 99% BR 합성 가능 Riken이 Bridgestone 및 JSR과 공동으로 특성이 높은 BR(Polybutadiene Rubber)의 공업화를 가능하게 하는 Gadolinium Metallocene 착체촉매를 개발했다.개발촉매는 중합활성이 높아 Gadolinium 원자 1개에 대해 부타디엔 분자 100만개를 반응시킬 수 있으며 70℃ 반응 조건에서도 Cis 구조의 순도가 99% 이상인 BR을 합성할 수 있다. 합성된 BR을 이용하면 굴곡피로와 마찰 등에 대한 고무재료의 내구성을 대폭 향상시킬 수 있게 된다. 앞으로 Riken은 타이어 성능에 대한 효과 등 실용화 단계에 착수할 예정이다. 합성고무의 일종인 BR은 반발탄성과 저온유연성, 굴곡피로와 마찰에 대한 내구성 등이 뛰어나다. BR은 3종류의 분자구조를 보유하고 있는데, <Cis 1.4>는 분자구조의 순도가 높을수록 합성고무로서의 특성이 향상된다는 사실을 발견했다. 현재 공업적으로 사용되고 있는 Ziegler Natta 촉매의 순도는 92-97% 정도가 한계인 것으로 알려져 있다. Gadolinium Metallocene 착체촉매 개발은 Riken이 추진하고 있는 기업과 일체화한 <산업계와의 융합적 제휴연구 프로그램>의 일환으로 실시됐다. 2004년 10월부터 Bridgestone 및 JSR과 공동으로 연구에 착수했는데, JSR은 실용화에 대한 타당성을 평가하고 Bridgestone은 합성된 BR의 성능평가 등을 담당하고 있다. 신 촉매는 Gadolinium Chloride, 인데닐(Indenyl) 화합물 및 아미드(Amide) 화합물을 반응시켜 제작했다. 인데닐환과 페닐환을 조합시킨 매우 높은 고립자를 보유한 착체로 구성돼 있어 고온에서도 모노머(Monomer) 삽입을 고도로 억제할 수 있고 정밀한 마이크로구조를 제어할 수 있다. 중합성능을 기존의 Gadolinium 원자 1개에 대해 부타디엔 분자 200개 정도에서 부타디엔 분자 100만개로 비약적으로 향상시킴과 동시에 생성된 BR 분자량을 임으로 조정할 수 있어 촉매 사용량을 대폭 감축할 수 있게 됐다. 또 반응용매의 보존안정성을 높임으로서 각 탄화수소의 용매에 녹는 부타디엔과 신규 용매를 혼합시켜 간단한 방법으로 중합반응시킬 수 있는 등 70℃ 반응온도에서도 Cis 제어율이 99% 이상인 BR을 효율적으로 중합할 수 있음을 확인했다. Riken은 2008년 타이어성능 실증테스트를 포함한 실용화를 위한 검토를 실시할 계획이다. <화학저널 2008/02/20> |
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