KR20130090640A - 폴리에스테르 수지 합성용 촉매 및 이를 이용한 폴리에스테르 수지의 제조방법 - Google Patents

폴리에스테르 수지 합성용 촉매 및 이를 이용한 폴리에스테르 수지의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130090640A
KR20130090640A KR1020120011920A KR20120011920A KR20130090640A KR 20130090640 A KR20130090640 A KR 20130090640A KR 1020120011920 A KR1020120011920 A KR 1020120011920A KR 20120011920 A KR20120011920 A KR 20120011920A KR 20130090640 A KR20130090640 A KR 20130090640A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polyester resin
catalyst
reaction
carboxylic acid
temperature
Prior art date
Application number
KR1020120011920A
Other languages
English (en)
Inventor
강경돈
윤기철
안지수
이청일
김예진
박성배
김세훈
Original Assignee
삼성정밀화학 주식회사
에스엔폴 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성정밀화학 주식회사, 에스엔폴 주식회사 filed Critical 삼성정밀화학 주식회사
Priority to KR1020120011920A priority Critical patent/KR20130090640A/ko
Priority to JP2014555494A priority patent/JP2015505576A/ja
Priority to US14/350,441 priority patent/US20140288261A1/en
Priority to CN201380004209.9A priority patent/CN103974994A/zh
Priority to PCT/KR2013/000876 priority patent/WO2013119004A1/ko
Priority to AU2013218520A priority patent/AU2013218520B2/en
Priority to EP13746207.3A priority patent/EP2813527A4/en
Priority to TW102104353A priority patent/TW201333068A/zh
Publication of KR20130090640A publication Critical patent/KR20130090640A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/16—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C08G63/18—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
    • C08G63/181—Acids containing aromatic rings
    • C08G63/183—Terephthalic acids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F13/00—Bandages or dressings; Absorbent pads
    • A61F13/15—Absorbent pads, e.g. sanitary towels, swabs or tampons for external or internal application to the body; Supporting or fastening means therefor; Tampon applicators
    • A61F13/45—Absorbent pads, e.g. sanitary towels, swabs or tampons for external or internal application to the body; Supporting or fastening means therefor; Tampon applicators characterised by the shape
    • A61F13/49—Absorbent articles specially adapted to be worn around the waist, e.g. diapers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/16—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78—Preparation processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78—Preparation processes
    • C08G63/82—Preparation processes characterised by the catalyst used
    • C08G63/85—Germanium, tin, lead, arsenic, antimony, bismuth, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, or compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Abstract

본 발명은 생분해성 폴리에스테르 수지를 제조하는 과정에서 사용되는 촉매에 관한 것으로서, 중금속 성분을 포함하지 않는 유기 티타늄 촉매 및 이를 이용하여 폴리에스테르 수지를 제조하는 방법에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 환경 및 인체에 유해한 촉매를 사용하지 않으면서 바람직한 물성을 달성할 수 있는 폴리에스테르 수지의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 수지의 제조단계에서 환경 및 인체에 유해한 성분의 사용을 배제하여 유해 성분에 민감한 용도에서 안전하게 사용될 수 있는 생분해성 수지를 제조할 수 있다.

Description

폴리에스테르 수지 합성용 촉매 및 이를 이용한 폴리에스테르 수지의 제조방법 {Catalyst for polyester resin synthesis and manufacturing method for polyester resin using the same}
본 발명은 생분해성 고분자인 폴리에스테르 수지의 제조 과정에서 사용되는 촉매 및 이를 이용하여 폴리에스테르 수지를 제조하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로 인체 및 환경에 유해한 성분을 대신하여 친환경 유기 성분으로 이루어진 촉매를 사용함으로써 유해 성분에 민감한 용도로의 사용에 적합한 폴리에스테르 수지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
생분해성 수지는 박테리아, 조류, 곰팡이와 같은 자연에 존재하는 미생물에 의해 물과 이산화탄소 또는 물과 메탄가스로 분해되어 환경오염 문제를 일으키지 않는 새로운 소재로서 개발된 합성수지를 말한다. 생분해성 수지로는 셀룰로오스 계열의 고분자, 전분류, 폴리락타이드(PLA)가 있으며, 이들과 함께 우수한 기계적 강도를 가지는 생분해성 수지로 각광받고 있는 것이 Poly(butylene succinate)(PBS), Poly(butylene succinate-co-adipate)(PBSA), Poly(butylene adipate-co-terephtalate)(PBAT)등의 폴리에스테르 수지이다.
이러한 폴리에스테르 수지의 제조에는 수지의 품질이나 생산 효율을 향상시키기 위하여 촉매를 사용한다. 폴리에스테르 수지의 중합 촉매는 수지의 품질 및 생산 효율을 좌우하는 물질로서 폴리에스테르 수지의 제조 기술 중 치열한 개발 경쟁이 진행되고 있는 분야이다.
폴리에스테르 수지의 중합 촉매로서 우수한 촉매 효과를 지닌 금속 촉매는 antimony(Sb)와 germanium(Ge)이다. 상기 금속 촉매는 성능 및 비용면에서 장단점이 있다. 안티몬계는 가격은 낮지만 중금속 처리 등 환경 문제를 일으키는 원인이 된다. 또한, 제조된 폴리에스테르 수지에 있어 퇴색이 발생한다는 문제가 있다. 한편, 게르마늄계는 투명도 높은 수지를 얻을 수 있지만, 비용이 높은 문제를 안고 있다.
이렇게 각 촉매마다의 단점으로 인해 중금속을 사용하지 않은 환경 친화적이면서, 촉매의 성능은 유지할 수 있는 저가 촉매에 대한 요구가 계속되고 있다. 가격과 효율성을 고려했을 때, 상업적으로 가장 성공한 촉매는 안티몬계이다. 그러나, 상술한 바와 같이 안티몬계는 환경에 부정적인 영향을 미치므로 이를 대체하고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다.
특히, 폴리에스테르 수지는 생분해성 수지로 각광받고 있으므로 유해 독성 물질인 중금속 촉매의 사용에 대해 제약을 받고 있다. 즉, 기저귀 등 인체와 직접 접촉하게 되는 용도로서의 사용이나, 식품용 포장재, 의약용 포장재 등 유해 물질에 민감한 용도로의 적용을 위해서는 수지의 제조 단계에서부터 유해 물질을 배제한 상태에서 수지를 제조할 수 있는 방법을 개발할 필요성이 커지고 있다.
본 발명은 알코올 모노머 및 카르복실산 모노머의 중합 반응에 의해 폴리에스테르 수지를 제조하는 데에 있어 인체 및 환경에 유해한 중금속 촉매의 사용을 배제하고 수지를 제조하는 방법을 제공함으로써, 특히 유해 성분에 민감한 생분해성 수지의 용도로 안전하게 사용될 수 있는 폴리에스테르 수지를 제공하고자 한다.
본 발명은 알코올 모노머와 카르복실산 모노머를 상기 카르복실산 모노머 1mol에 대하여 0.1 내지 1.5g의 유기 티타늄 촉매 하에서 200 내지 220℃의 온도에서 에스테르화 반응시키는 단계 및 상기 에스테르화 반응의 수득물을 220 내지 240℃의 온도 및 2 Torr 미만의 진공 상태에서 축중합 반응시키는 단계를 포함하는 폴리에스테르 수지의 제조방법을 제공한다.
바람직하게, 에스테르화 반응 단계에서 사용되는 알코올 모노머는 1,4-부틸렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜 및 1,2-에틸렌 글리콜로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 카르복실산 모노머는 숙신산, 아디프산, 수베린산, 세바신산, 테레프탈산, 이들의 무수물 및 유도체로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
바람직하게, 에스테르화 반응 단계에서는 5 내지 15중량%의 티타늄을 포함하는 유기 티타늄 촉매를 사용하여 반응시킬 수 있다.
바람직하게, 에스테르화 반응 단계에서는 트리페닐 포스페이트 또는 트리메틸 포스페이트를 추가로 포함시켜 반응시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조되는 폴리에스테르 수지를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 폴리에스테르 수지를 포함하는 물품을 제공한다.
바람직하게, 상기 물품은 기저귀, 식품 포장재 또는 의약품 포장재이다.
또한, 본 발명은 알코올 모노머 및 카르복실산 모노머의 에스테르화 반응에 사용되는 5 내지 15중량%의 티타늄 성분을 포함하는 유기 티타늄 촉매를 제공한다.
본 발명에 의하면, 폴리에스테르 수지의 제조를 위한 중합 반응의 촉매로서 인체 및 환경에 유해한 중금속을 포함하지 않는 촉매를 사용함으로써 환경 오염 및 인체에 유해한 성분을 포함하지 않는 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있다.
따라서 본 발명에 의해 제공되는 폴리에스테르 수지는 기저귀 등 인체에 직접 접촉하게 되는 물품이나, 식품 또는 의약품 포장재 등의 유해 성분에 민감한 용도로 사용되기에 적합한 장점을 갖는다.
본 발명은 알코올 모노머와 카르복실산 모노머의 중합 반응에 의한 폴리에스테르 수지 합성에 사용되는 촉매로서, 중금속 성분을 배제한 친환경적인 유기 티타늄 촉매 및 이를 사용하여 생분해성 수지로 사용되기에 적합한 물성을 갖는 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명에서는 알코올 모노머와 카르복실산 모노머를 상기 카르복실산 모노머 1mol에 대하여 0.1 내지 1.5g의 유기 티타늄 촉매 하에서 200 내지 220℃의 온도에서 에스테르화 반응시키는 단계 및 상기 에스테르화 반응의 수득물을 220 내지 240℃의 온도 및 2 Torr 미만의 진공 상태에서 축중합 반응시키는 단계에 의해 폴리에스테르 수지를 제조한다. 즉, 본 발명에서는 유기 티타늄 촉매의 사용량 및 상기 에스테르화 반응과 축중합 반응 단계에서 반응 온도를 조절함으로써 중금속 촉매를 사용하지 않으면서도 바람직한 물성을 달성할 수 있는 생분해성 수지를 제조할 수 있다.
상기 에스테르화 반응시키는 알코올 모노머로는 1,4-부틸렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜 및 1,2-에틸렌 글리콜로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있고, 상기 카르복실산 모노머로는 숙신산, 아디프산, 수베린산, 세바신산, 테레프탈산, 이들의 무수물 및 유도체로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
에스테르화 반응에서는 5 내지 15중량%의 티타늄 성분을 포함하는 유기 티타늄 촉매를 사용하는데, 상기 유기 티타늄 촉매로 바람직하게 사용되는 것은 티타늄 성분을 14.0±0.1%로 포함하고 있는 테트라-n-부틸 티타네이트(Ti(OC4H9)4) 또는 티타늄 성분을 7.0% 포함하고 있는 Vertec VEXP 0641(titanium type catalyst, Johnson Matthey)이다. 상기 범위로 티타늄 성분을 포함하고 있는 유기 티타늄 촉매를 이용하여 폴리에스테르 수지를 제조하기 위해서는 촉매의 양 및 반응 조건을 조절해야 한다.
바람직한 촉매의 사용량은 카르복실산 1mol을 기준으로 0.1 내지 1.5g을 사용하는 것이다. 알코올 모노머와 카르복실산 모노머로부터 폴리에스테르 수지를 제조하는 경우에는 바람직하게 알코올 모노머를 카르복실산 모노머에 비해 1 내지 1.5 당량 또는 더욱 바람직하게 1 내지 1.2 당량으로 과량으로 넣어준다. 이것은 알코올 모노머를 과량으로 사용함으로써 에스테르화 반응 단계에서 말단에 하이드록시기를 포함하는 올리고머를 합성하고, 이후 축중합 반응 단계에서 말단의 하이드록시기들의 alcoholysis 반응에 의한 부산물로서 글리콜을 제거하는 것이, 말단에 카르복실기를 포함하는 올리고머의 acidolysis에 의한 부산물로서 디카르복실산을 제거하는 것보다 용이하기 때문이다. 따라서, 유기 티타늄 촉매의 사용량을 카르복실산 모노머를 기준으로 하여 정해지는 것으로 하였다.
유기 티타늄 촉매를 상기 범위 미만으로 사용하면, 반응 속도가 느려 생산 효율이 떨어지고, 반대로 상기 범위를 초과하는 양으로 사용하면 제조된 수지에서 황변이 발생하므로 바람직하지 못하다.
또한, 상기 범위의 양으로 사용되는 유기 티타늄 촉매로서 바람직한 것은 촉매 전체 중량에 대하여 티타늄 성분을 5 내지 15중량% 포함하는 것이다. 유기 티타늄 촉매에 포함된 티타늄 성분의 양은 촉매에 따라 다르다. 따라서, 반응에 사용되는 촉매에 따라 최적의 효과, 즉 바람직한 물성의 수지를 제조하기 위한 촉매의 사용량은 조절될 수 있다.
예로서, 상술한 바와 같이 티타늄 성분을 14.0% 포함하고 있는 테트라-n-부틸 티타네이트의 경우에는 카르복실산 모노머 1mol에 대하여 0.25 내지 0.5g의 범위로 사용하는 것이 가장 바람직한 효과를 얻을 수 있는 반면, 보다 적은 양의 티타늄 성분을 포함하고 있는 Vertec VEXP 0641을 촉매로서 사용하는 경우에는 0.5 내지 1.0g 범위의 양으로 사용하는 것이 제조되는 수지의 물성면에서 가장 바람직하다.
다음으로, 반응 조건으로서 상기 에스테르화 반응 단계에서는 알코올 모노머와 카르복실산 모노머는 유기 티타늄 촉매 하에 200 내지 220℃에서 반응시킨다. 상기 온도 범위보다 낮은 온도에서는 에스테르화 반응이 잘 일어나지 않고, 상기 온도 범위보다 높은 온도에서는 반응이 너무 빠르게 진행되어 부반응도 함께 증가하는 부작용이 나타나기 때문이다.
상기 온도 범위는 중금속 촉매를 사용할 때에 비해 높은 온도이다. 따라서, 반응 온도를 상승시킴으로써 중금속 촉매의 사용을 배제한 상태에서도 바람직한 수준으로 반응이 이루어지도록 한다.
또한, 에스테르화 반응에는 트리페닐 포스페이트 또는 트리메틸 포스페이트 등의 인화합물을 추가로 포함시켜 반응시킬 수 있다. 상기 인화합물은 중합 반응을 고온에서 진행할 때 열에 의한 분해를 방지하여 반응을 안정되게 유지시켜주는 열분해 안정제로 작용한다.
에스테르화 반응은 물과 메탄올 등 반응에 따른 응축물이 이론적으로 계산되는 양으로 유출될 때까지 진행시킨다. 에스테르화 반응으로 수득되는 수득물은 올리고머 수준의 중합체이다.
다음으로, 상기 에스테르화 반응의 수득물에 대하여 220 내지 240℃의 온도 및 2 Torr 미만의 진공 상태에서 축중합 반응시키는 과정을 수행한다. 축중합 반응은 에스테르화 반응에서 생성된 올리고머 수준 또는 아직 바람직한 분자량에 이르지 못한 중합체들 사이의 축중합 반응을 일으키기 위한 것으로, 이 단계에서는 중합체 말단 또는 중합체 사슬에 포함되어 있는 반응하지 않고 남아있는 관능기를 통한 축중합 반응이 진행된다. 따라서, 진공 상태 및 에스테르화 반응 때보다는 상승된 온도 조건에서 반응을 진행시킨다. 이때에도 상기 온도 범위 미만의 온도에서는 만족할 만한 축중합 반응이 진행되지 못하고, 상기 온도 범위를 초과하는 온도에서 진행할 경우에는 반응이 지나치게 빠르게 진행되며 열분해에 의한 분자량 저하, 황변 등의 부반응이 발생하는 문제가 있다.
상기 축중합 반응 단계에서의 반응 온도의 경우도 중금속 촉매를 함께 사용할 때에 비해 높은 온도 범위이다. 즉, 반응 온도를 상승시킴으로써 중금속 촉매의 사용을 배제한 상태에서도 바람직한 물성을 갖는 수지의 제조가 가능해진다.
이렇게 얻어진 폴리에스테르 수지는 색상 및 융용흐름지수 면에서 다양한 용도의 생분해성 수지로 사용되기에 적합한 바람직한 물성을 나타낸다.
본 발명의 제조방법으로부터 제조된 폴리에스테르 수지는 인체 및 환경에 유해한 성분의 사용을 배제한 상태에서 제조된 것이므로, 특히, 기저귀 등 피부에 직접 닿거나, 식품 또는 의약품 포장재 등 유해 성분에 민감한 분야에서 생분해성 수지로서 안전하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 폴리에스테르 수지를 제조하기 위한 중합 반응의 촉매로서 사용되는 유기 티타늄 촉매를 제공한다. 이러한 유기 티타늄 촉매로는 티타늄 성분을 전체 촉매 중량에 대하여 5 내지 15중량% 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직한데, 상기 범위로 티타늄 성분을 포함하는 촉매를, 폴리에스테르 수지의 중합에 사용되는 카르복실산 모노머를 기준으로 1mol 당 0.1 내지 1.5g의 양으로 사용하고, 모노머의 에스테르화 반응의 온도를 200 내지 220℃로, 그 후 축중합 반응의 온도를 220 내지 240℃로 조절함으로써 생분해성 수지로 사용되기에 적합한 물성을 갖는 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있다.
이하 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 단, 이는 발명의 이해를 돕기 위한 것이므로 본 발명이 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다.
실시예 1
[에스테르화 반응]
기계적 교반장치와 콘덴서를 장착한 500ml 3구 유리 플라스크(Pyrex)에 숙신산(succinic acid) 1mol, 1,4-부틸렌 글리콜(1,4-butylene glycol) 1.15mol, 열분해 안정제로서 트리페닐 포스페이트 0.1g, 촉매로서 테트라-n-부틸 티타네이트(tetra-n-butyl titanate)를 하기 표1의 조성대로 넣고, 220℃에서 2시간 동안 80rpm의 교반속도로 에스테르화 반응을 진행하였다. 모노머의 반응으로 생성되는 물의 이론 양 즉, 2mol(36g)이 유출되었을 때 반응을 종료했다.
[축중합 반응]
에스테르화 반응이 종결된 환플라스크를 초기 220℃로 세팅된 오일 배쓰로 옮긴 후 기계적 교반장치를 설치해 교반하면서, 진공펌프를 작동해 서서히 플라스크 내부에 진공 조건을 2 Torr로 확립한 후 240℃의 온도에서 축중합 반응을 3시간 동안 실시하여 최종적인 폴리에스테르 수지를 얻었다.
실시예 2 내지 5
에스테르화 반응에서 촉매 테트라-n-부틸 티타네이트의 양 및 반응 온도를 하기 표1과 같이 조절하는 것을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 수지를 제조하였다.
실시예 6
[에스테르화 반응]
기계적 교반장치와 콘덴서를 장착한 500ml 3구 유리 플라스크(Pyrex)에 디메틸 테레프탈레이트(dimethyl terephthalate) 0.48mol, 1,4-부틸렌 글리콜(1,4-butylene glycol) 1.3mol에 촉매로서 VEXP0641 (Johnson Matthey), 열분해 안정제로서 트리페닐 포스페이트 0.1g을 하기 표1의 조성대로 넣고, 220℃ 에서 1시간 동안 80rpm의 교반속도로 에스테르화 반응을 진행하였다.
메탄올의 유출과정이 끝나고 플라스크 상단부 온도가 떨어지기 시작할 때 아디프산(adipic acid) 0.52mol을 투입하고 앞의 과정을 반복하여 동일 조건에서 1시간 동안 에스테르화 반응을 실시하였다.
[축중합 반응]
에스테르화 반응이 종결된 환플라스크를 초기 220℃로 세팅된 오일 배쓰로 옮긴 후 기계적 교반장치를 설치해 교반하면서, 진공펌프를 작동해 서서히 플라스크 내부에 진공 조건 2 Torr를 확립한 후 240℃의 조건에서 과잉의 글리콜을 제거한 후 축중합 반응을 3시간 동안 실시하여 최종적인 폴리에스테르 수지를 얻었다.
실시예 7 내지 10
에스테르화 반응에서 촉매 Vertec VEXP 0641의 양 및 반응 온도를 하기 표1과 같이 조절하는 것을 제외하고 실시예6과 동일한 방법으로 폴리에스테르 수지를 제조하였다.
비교예 1
[에스테르화 반응]
촉매로서 antimony tri-oxide, dibutyl tin oxide, tetra-n-butyl titanate를 각각 0.11g, 0.11g, 0.4g 사용하고, 반응온도를 180℃로 하는 것을 제외하고 실시예1의 에스테르화 반응 단계에서와 동일한 방법으로 에스테르화 반응시켰다.
[축중합 반응]
반응온도를 210℃로 하는 것을 제외하고 실시예1의 축중합 반응에서와 동일한 방법으로 축중합 반응시켜 폴리에스테르 수지를 제조하였다.
비교예 2
[에스테르화 반응]
촉매로서 antimony tri-oxide와 tetra-n-butyl titanate를 각각 0.03g, 0.2g 사용하고, 반응온도를 180℃로 하는 것을 제외하고 실시예6의 에스테르화 반응 단계에서와 동일한 방법으로 에스테르화 반응시켰다.
[축중합 반응]
반응온도를 210℃로 하는 것을 제외하고 실시예6의 축중합 반응에서와 동일한 방법으로 축중합 반응시켜 폴리에스테르 수지를 제조하였다.
폴리에스테르 수지의 물성 평가
실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 2에서 수득된 폴리에스테르 수지에 대해 색상 및 융용흐름지수(melting flow index (MFI))를 측정하였다. 수지의 색상은 색도계(SpectraMagic NXKonica Minolta)를 사용하여 색상 지수 L, a, b value를 측정하였다. MFI는 MELTINDEXER(GOTPFERT, MI-3)를 이용하여 190℃에서 2160g의 하중에서 10분간 흐르는 양을 측정하였다. 결과를 하기 표1에 나타내었다.
Sb or
Sn (g)		 Ti (g) Vertec VEXP 0641
(g)		 에스테르화 반응 온도
(℃)		 축중합 반응 온도
(℃)		 Color(L,a,b) MFI
실시예 1 0.3 220 240 84.1/-1.5/4.2 6.9
실시예 2 0.34 210 230 85.6/-0.8/5.0 5.5
실시예 3 0.4 200 230 85.3/-1.1/5.2 4.8
실시예 4 0.5 200 240 83.6/-1.5/4.8 7.6
실시예 5 0.6 200 240 82.3/-0.5/8.2 7.3
실시예 6 0.4 220 240 87.3/-1.3/6.6 12.1
실시예 7 0.6 210 240 86.5/-1.7/5.4 8.1
실시예 8 0.8 200 230 85.7/-1.6/5.5 7.2
실시예 9 1.0 200 220 86.3/-1.4/7.2 8
실시예 10 1.2 200 220 84.3/0/8.5 10.3
비교예 1 Sb=0.11
Sn=0.11		 0.4 180 210 82.3/-0.9/4.1 4.9
비교예 2 Sb=0.03 0.2 180 210 83.9/-1.3/4.1 7.9
Sb: antimony tri-oxide
Sn: dibutyl tin oxide
Ti: Tetra-n-butyl titanate (티타늄 함유량 14.1%)
Vertec VEXP 0641(Johnson Matthey) (티타늄 함유량 7.0%)
색상 지수 L, a, b value의 정의
L value: whitening value로 100에 가까울수록 white로 나타남.
a value: green and red value로 0에 근접할수록 좋으며, +는 red, -는 green로 나타남.
b value: yellow and blue value로 +값은 yellow, -는 blue로 나타남.
따라서, L value는 높을수록 색상이 밝게 나타나고, a 및 b value는 0에 가까울수록 색상이 우수함을 의미한다. 특히 b value가 증가할수록 부반응이 증가함을 나타낸다.
실시예 1 내지 10은 티타늄 촉매만을 단독으로 사용하여 수지를 제조한 것이고, 비교예 1에서는 실시예 1 내지 5의 촉매에 Sb 및 Sn을 추가로 포함하여 사용하였고, 비교예 2에서는 실시예 6 내지 10의 촉매에 Sb를 추가로 포함하여 사용하였다.
따라서, 실시예 1 내지 5와 비교예1을, 실시예 6 내지 10과 비교예 2를 각각 비교하면, 티타늄 촉매를 단독 사용하면서 반응 온도를 높여준 경우 Sb 및 Sn과 같은 중금속 촉매를 함께 사용할 때에 비해 whitening value는 더 높게 나타났으며, 그 외 색상 지수 및 MFI 면에서도 바람직한 수준의 물성이 달성되는 것을 확인할 수 있다.
특히, 실시예 2, 3 및 7, 8에서와 같이 티타늄 촉매의 양을 조정하여 사용한 경우에는 중금속 촉매를 함께 사용했을 때보다 높은 L value를 가지면서, 나머지 색상 지수 및 MFI 값에서도 비교예와 거의 비슷한 수준으로 나타났다.
따라서, 유기 티타늄 촉매를 사용하여 폴리에스테르 수지를 제조할 때에 촉매의 양 및 반응 온도를 조절함으로써 기존의 중금속 촉매를 사용할 때와 유사하거나 오히려 더 향상된 물성을 갖는 수지를 제조할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 알코올 모노머와 카르복실산 모노머를, 상기 카르복실산 모노머 1mol에 대하여 0.1 내지 1.5g의 유기 티타늄 촉매 하에서 200 내지 220℃의 온도에서 에스테르화 반응시키는 단계 및
    상기 에스테르화 반응의 수득물을 220 내지 240℃의 온도 및 2 Torr 미만의 진공 상태에서 축중합 반응시키는 단계를 포함하는 폴리에스테르 수지의 제조방법.
  2. 제1항에서,
    상기 에스테르화 반응 단계에서 알코올 모노머는 1,4-부틸렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜 및 1,2-에틸렌 글리콜로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 카르복실산 모노머는 숙신산, 아디프산, 수베린산, 세바신산, 테레프탈산, 이들의 무수물 및 유도체로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상인 폴리에스테르 수지의 제조방법.
  3. 제1항에서,
    상기 에스테르화 반응 단계에서 5 내지 15중량%의 티타늄을 포함하는 유기 티타늄 촉매를 사용하여 반응시키는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지의 제조방법.
  4. 제1항에서,
    상기 에스테르화 반응 단계에서 트리페닐 포스페이트 또는 트리메틸 포스페이트를 추가로 포함시켜 반응시키는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법으로부터 제조된 폴리에스테르 수지.
  6. 제5항의 폴리에스테르 수지를 포함하는 물품.
  7. 제6항에서,
    상기 물품은 기저귀, 식품 포장재 또는 의약품 포장재인 물품.
  8. 폴리에스테르 수지의 중합 반응에 사용되는 5 내지 15중량%의 티타늄 성분을 포함하는 유기 티타늄 촉매.
KR1020120011920A 2012-02-06 2012-02-06 폴리에스테르 수지 합성용 촉매 및 이를 이용한 폴리에스테르 수지의 제조방법 KR20130090640A (ko)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120011920A KR20130090640A (ko) 2012-02-06 2012-02-06 폴리에스테르 수지 합성용 촉매 및 이를 이용한 폴리에스테르 수지의 제조방법
JP2014555494A JP2015505576A (ja) 2012-02-06 2013-02-04 ポリエステル樹脂合成用触媒及びこれを用いたポリエステル樹脂の製造方法
US14/350,441 US20140288261A1 (en) 2012-02-06 2013-02-04 Catalyst for synthesizing polyester resin and method of manufacturing polyester resin using the same
CN201380004209.9A CN103974994A (zh) 2012-02-06 2013-02-04 聚酯树脂合成用催化剂及使用其的聚酯树脂的制备方法
PCT/KR2013/000876 WO2013119004A1 (ko) 2012-02-06 2013-02-04 폴리에스테르 수지 합성용 촉매 및 이를 이용한 폴리에스테르 수지의 제조방법
AU2013218520A AU2013218520B2 (en) 2012-02-06 2013-02-04 Catalyst for synthesis of polyester resin and method for producing polyester resin using same
EP13746207.3A EP2813527A4 (en) 2012-02-06 2013-02-04 CATALYST FOR POLYESTER RESIN SYNTHESIS AND PROCESS FOR PRODUCING POLYESTER RESIN USING THE SAME
TW102104353A TW201333068A (zh) 2012-02-06 2013-02-05 用於合成聚酯樹脂之觸媒及使用其製備聚酯樹脂之方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120011920A KR20130090640A (ko) 2012-02-06 2012-02-06 폴리에스테르 수지 합성용 촉매 및 이를 이용한 폴리에스테르 수지의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130090640A true KR20130090640A (ko) 2013-08-14

Family

ID=48947730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120011920A KR20130090640A (ko) 2012-02-06 2012-02-06 폴리에스테르 수지 합성용 촉매 및 이를 이용한 폴리에스테르 수지의 제조방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20140288261A1 (ko)
EP (1) EP2813527A4 (ko)
JP (1) JP2015505576A (ko)
KR (1) KR20130090640A (ko)
CN (1) CN103974994A (ko)
AU (1) AU2013218520B2 (ko)
TW (1) TW201333068A (ko)
WO (1) WO2013119004A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107459785B (zh) * 2016-12-20 2018-09-28 金发科技股份有限公司 一种pbs树脂组合物及其制备方法
CN111087596B (zh) * 2018-10-23 2021-11-30 中国石油化工股份有限公司 连续开环制备聚乙交酯的方法及催化剂和制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4329444A (en) * 1973-02-26 1982-05-11 General Electric Company Production of polyesters
EP0703260A1 (en) * 1994-09-21 1996-03-27 Tonen Corporation Aliphatic polyester and a process for the preparation thereof
DE19513056B4 (de) * 1995-04-07 2005-12-15 Zimmer Ag Titanhaltige Katalysatoren und Verfahren zur Herstellung von Polyester
DE19705249A1 (de) * 1997-02-12 1998-08-13 Zimmer Ag Verfahren zur Herstellung von Polypropylenterphthalat
KR100267193B1 (ko) * 1998-05-28 2000-10-16 박종인 생분해성을 갖는 고분자량의 열가소성 지방족 폴리에스테르수지 및 이의 제조방법
US6166170A (en) * 1999-12-02 2000-12-26 E. I. Du Pont De Nemours And Company Esterification catalysts and processes therefor and therewith
KR100366484B1 (ko) * 1999-12-11 2003-01-14 주식회사 이래화학 코폴리에스테르 수지 조성물 및 그 제조방법
US6472500B2 (en) * 2000-06-17 2002-10-29 General Electric Company Crystalline polyester resins and processes for their preparation
JP2002105186A (ja) * 2000-10-03 2002-04-10 Agency Of Ind Science & Technol 高分子量ポリブチレンサクシネートの製造方法
KR101110628B1 (ko) * 2004-08-23 2012-02-15 에스케이케미칼주식회사 폴리에스테르 수지의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는폴리에스테르 수지
CN1891734A (zh) * 2005-07-05 2007-01-10 中国石化仪征化纤股份有限公司 抗紫外瓶用共聚酯的制备方法
CN101357981A (zh) * 2008-08-26 2009-02-04 东华大学 一种共聚酯切片或纤维及其制备方法
KR101187986B1 (ko) * 2009-12-30 2012-10-08 호남석유화학 주식회사 티타늄 촉매화합물을 이용한 용기성형용 폴리에스테르 수지용 촉매화합물 및 이를 이용하여 열가소성 호모폴리에스테르 또는 코폴리에스테르 수지를 제조하는 방법
CN102225994A (zh) * 2011-05-10 2011-10-26 浙江比例包装股份有限公司 合成聚酯共聚酯用纳米复合催化剂及聚酯和共聚酯合成方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015505576A (ja) 2015-02-23
EP2813527A4 (en) 2015-09-23
CN103974994A (zh) 2014-08-06
WO2013119004A1 (ko) 2013-08-15
AU2013218520A1 (en) 2014-04-17
AU2013218520B2 (en) 2016-02-25
TW201333068A (zh) 2013-08-16
EP2813527A1 (en) 2014-12-17
US20140288261A1 (en) 2014-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1384740B1 (en) Process for preparing copolyesters of terephthalic acid, ethylene glycol, and 1,4-cyclohexanedimethanol exhibiting a neutral hue, high clarity and increased brightness
US6472500B2 (en) Crystalline polyester resins and processes for their preparation
KR101995457B1 (ko) 폴리에스테르 수지의 제조 방법
KR101409431B1 (ko) 투명성이 우수한 폴리에스터 중합체 및 이의 제조방법
US20090005531A1 (en) Solid state polymerization process for polyester
CN104640905B (zh) 用于生产具有优良的着色性质的聚对苯二甲酸环己二亚甲酯树脂的方法和由此生产的聚对苯二甲酸环己二亚甲酯树脂
KR20140039629A (ko) 색상이 우수한 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트 수지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트 수지
KR20130090640A (ko) 폴리에스테르 수지 합성용 촉매 및 이를 이용한 폴리에스테르 수지의 제조방법
KR20160048015A (ko) 결정화 속도가 향상된 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트 수지 및 이의 제조방법
CN115651175B (zh) 一种含呋喃环的抗菌耐热高阻隔共聚酯及其制备方法
CN116535632A (zh) 一种液态钛系催化剂、制备方法及其应用
CN106432701A (zh) 一种生物基不饱和聚酯及其制备方法和应用
KR20140001523A (ko) 지방족 폴리에스터 수지의 제조 방법
KR20160052260A (ko) 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트계 수지의 제조 방법
US3462395A (en) Method for preparing esters using imidazoles as catalysts
JP5886083B2 (ja) 成形品のアセトアルデヒド含有量が少ない共重合ポリエステルの製造方法
KR101924773B1 (ko) 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합 폴리에스테르 및 이의 제조방법
JPH05117379A (ja) 耐光性に優れたポリエステルの製造方法
KR101726511B1 (ko) 폴리에스테르 중합용 촉매 조성물 및 이를 이용한 폴리에스테르 수지의 제조방법
KR102252792B1 (ko) 향상된 충격 강도, 내변색성 및 반사성을 갖는 폴리(사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트) 공중합체 및 이로부터 형성된 수지 성형품
CN109081908A (zh) 有机双胍无毒酸盐催化直接熔融缩聚合成聚对苯二甲酸丁二醇酯的工艺
EP1378533A1 (en) Crystalline polyester resins and processes for their preparation
KR20040006633A (ko) 결정질 폴리에스테르 수지 및 그의 제조방법
KR20050094430A (ko) 에스테르화 및 트랜스에스테르화 반응용 촉매 복합체 및이를 이용하는 에스테르화/트랜스에스테르화 방법
MXPA98006719A (en) Process to prepare copolysteres of tereftal acid, ethylenglycol, and 1,4-cyclohexandimethanol that exhibit neutral color, high clarity and brightness increment

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid