KR100296947B1 - Manufacturing method of paint binder using waste styrol resin - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐스티롤수지 재활용함에 있어서, 스티롤수지와 혼화성이 강한 폴리머를 제조하고, 이를 이용하여 접착력이 우수한 페인트 바인더를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 폐스티롤수지를 아로마틱 계열의 용매에 용해시키는 단계와, 지방산 8.6±3%, 글리세린 7.8±3%, 펜타에리스리톨 4.1±3%, 무수프탈산 11±3%를 산기 10 내지 13 정도가 될 때까지 유지반응시키어 제 1용액을 제조하는 단계와, 상기 제 1용액에 자일렌 18.6±3%를 혼합하여 제 2용액을 제조하는 단계와, 상기 제 2용액에 스타이렌모노머 28.6±3%, 디테트라부틸 퍼옥사이드 0.4±3%, 벤조일퍼옥사이드 0.3±3%를 반응시키어 제 3용액을 제조하는 단계와, 상기 제 3용액을 자일렌 20.6±3%에 희석하여 폴리머를 제조하는 단계와, 상기 폴리머에 상기 아로마틱 계열의 용매에 용해된 폐스티롤수지를 40% 정도 혼화시키는 단계를 포함하여 이루어진다. 따라서, 본 발명에서는 폐스티롤수지 처리 곤란으로 인한 환경오염 문제를 해결할 수 있다. 그리고, 스티롤수지를 페인트 바인더로 재활용할 수 있는 잇점이 있다.The present invention relates to a method for producing a paint binder having excellent adhesion by producing a polymer having strong miscibility with styrol resin in recycling waste styrol resin. The present invention is a step of dissolving the waste styrol resin in an aromatic solvent, fatty acid 8.6 ± 3%, glycerin 7.8 ± 3%, pentaerythritol 4.1 ± 3%, phthalic anhydride 11 ± 3% will be about 10 to 13 Preparing a first solution by maintaining the reaction until 18.6 ± 3% of xylene is mixed with the first solution, and 28.6 ± 3% of a styrene monomer in the second solution; Preparing a third solution by reacting ditetrabutyl peroxide 0.4 ± 3% and benzoyl peroxide 0.3 ± 3%, diluting the third solution in 20.6 ± 3% xylene to prepare a polymer; And mixing about 40% of the waste styrol resin dissolved in the aromatic solvent in the polymer. Therefore, in the present invention, it is possible to solve the problem of environmental pollution due to the difficult treatment of waste styrol resin. In addition, there is an advantage in that the styrol resin can be recycled into the paint binder.
Description
본 발명은 폐스티롤수지와 혼화성이 강한 폴리머를 제조하고 이를 이용하여 접착력이 우수한 폐스티롤수지를 이용한 페인트 바인더를 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a paint binder using a waste styrol resin having excellent adhesive strength by preparing a polymer having high miscibility with waste styrol resin.
현재 스티로포옴(Styrofoam)은 내수성 및 내화학성이 우수하기 때문에, 여러 종류의 패스트푸드를 저장하는 용기로 사용되거나 부서지기 쉬운 물건 등을 포장하거나, 건축자재 등의 단열재로 사용되는 등 우리 주변 생활에 있어서 흔히 접할 수 있는 생활필수품이 되어 버렸다.Since Styrofoam is excellent in water resistance and chemical resistance, it can be used as a container for storing various kinds of fast food, packaging fragile objects, or used as insulation for construction materials. Has become a daily necessity in common.
이렇듯이, 스티로포옴은 현대사회에서 편리한 자원으로 널리 사용되지만, 한편으로는 부피가 줄지 않아 처리가 곤란하고, 다른 한편으로는 부식되지 않아 환경오염에 미치는 영향이 크다.As such, styrofoam is widely used as a convenient resource in modern society, but on the one hand, it is difficult to process due to its lack of volume, and on the other hand, it does not corrode and has a great impact on environmental pollution.
따라서, 이러한 폐스티로포옴을 다양한 형태로 가공하여 재활용할 수 방안을 모색하였다.Accordingly, the waste styrofoam was processed in various forms and sought to be recycled.
그러나, 통상적으로, 스티로포옴인 스티롤수지(C6H5CH=CH2)n자체는 상기에서 언급했던 바와 같이, 내수성 및 내화학성이 우수한 장점이 있지만, 스티롤수지 구조에 있어서, C-H 간의 본딩에너지는 413.4KJ/mol 이고, C-C 간의 본딩에너지는 347.7KJ/mol를 가짐에 따라, 적어도 이러한 분자구조를 변화시키는 데에는 이보다 훨씬 큰 에너지를 가해야 하므로 그에 따른 에너지 손실이 막대하였다. 그러므로, 스티롤수지의 분자구조를 열에 의해서 변형시키려는 방법은 현실적으로 경제성이 없었다.However, in general, styrofoam styrol resin (C 6 H 5 CH = CH 2 ) n itself has the advantage of excellent water resistance and chemical resistance, as mentioned above, but in the styrol resin structure, bonding between CH As the energy was 413.4 KJ / mol and the bonding energy between CCs was 347.7 KJ / mol, at least much more energy had to be applied to change at least this molecular structure, resulting in enormous energy loss. Therefore, the method of modifying the molecular structure of the styrol resin by heat has not been economically feasible.
따라서, 고온의 열을 가하지 않고 상온에서 분자구조를 변형시키어 재활용하는 차원으로써, 폐스티롤수지를 아로마틱(aromatic) 계열, 예를 들면, 자일렌 등의 용매에 용해시키는 방법을 이용하여 페인트 바인더를 제조하려 하였으나, 접착력이 약하여 페인트 바인더로 사용하기에는 무리였다.Therefore, the paint binder is manufactured by dissolving the waste styrol resin in an aromatic, for example, xylene or the like solvent, by modifying the molecular structure at room temperature without applying high temperature heat. However, the adhesive strength was insufficient to use as a paint binder.
그러므로, 폐스티롤수지를 이용하여 페인트 바인더를 제조하기 위해서는 스티롤수지와 혼화성이 강하고 또한, 접착력을 보강시킬 수 있는 새로운 폴리머가 요구되었다.Therefore, in order to produce a paint binder using waste styrol resin, a new polymer that has strong miscibility with styrol resin and can reinforce adhesive force is required.
상기의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 고온의 열을 가하지 않고도 상온에서 스티롤수지와 혼화되어 접착력을 보강시킬 수 있는 폴리머를 제조하여 폐스티롤수지와 반응시켜 페인트 바인더를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for producing a paint binder by producing a polymer that can be mixed with styrol resin at room temperature to enhance the adhesive strength without applying a high temperature heat to react with the waste styrol resin have.
본 발명은 상기 목적을 달성하고자, 폐스티롤수지를 아로마틱 계열의 용매에 용해시키는 단계와, 지방산 8.6±3%, 글리세린 7.8±3%, 펜타에리스리톨 4.1±3%, 무수프탈산 11±3%를 산기 10 내지 13정도가 될 때까지 유지반응시키어 제 1용액을 제조하는 단계와, 상기 제 1용액에 자일렌 18.6±3%를 혼합하여 제 2용액을 제조하는 단계와, 상기 제 2용액에 스타이렌모노머 28.6±3%, 디테트라부틸 퍼옥사이드 0.4±3%, 벤조일 퍼옥사이드 0.3±3%를 반응시키어 제 3용액을 제조하는 단계와, 상기 제 3용액을 자일렌 20.6±3%에 희석하여 폴리머를 제조하는 단계와, 상기 폴리머에 상기 아로마틱 계열의 용매에 용해된 폐스티롤수지를 40% 정도 혼화시키는 단계를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of dissolving the waste styrol resin in an aromatic solvent, fatty acid 8.6 ± 3%, glycerin 7.8 ± 3%, pentaerythritol 4.1 ± 3%, phthalic anhydride 11 ± 3% Preparing a first solution by maintaining the reaction until 10 to about 13, mixing 18.6 ± 3% xylene with the first solution to prepare a second solution, and styrene in the second solution. Preparing a third solution by reacting a monomer 28.6 ± 3%, ditetrabutyl peroxide 0.4 ± 3%, and benzoyl peroxide 0.3 ± 3%, and diluting the third solution in 20.6 ± 3% xylene And a step of admixing about 40% of the waste styrol resin dissolved in the aromatic solvent in the polymer.
도 1은 폐스티롤수지와 혼화되는 본 발명의 폴리머 제조도이다.1 is a polymer production chart of the present invention mixed with waste styrol resin.
도 2는 폐스티롤수지를 이용한 본 발명의 페인트 바인더 제조를 위한 실험순서도이다.2 is an experimental flow chart for manufacturing the paint binder of the present invention using waste styrol resin.
도 3은 에폭시수지를 이용하여 제조된 페인트 바인더를 품질기준과 비교한 실험 결과도이다.3 is a test result of comparing a paint binder prepared using an epoxy resin with a quality standard.
도 4는 역청질을 이용하여 제조된 페인트 바인더를 품질기준과 비교한 실험 결과도이다.4 is a test result diagram comparing the paint binder prepared by using the bitumen with the quality standards.
도 1은 본 발명에 따른 스티롤수지와 혼화성이 강한 폴리머 제조도이고, 도 2은 본 발명의 폴리머를 혼화하여 페인트 바인더로 재활용한 단계를 보이기 위한 실험순서도이다.1 is a manufacturing diagram of a polymer having a high miscibility with a styrol resin according to the present invention, and FIG. 2 is an experimental flow chart for showing a step of mixing a polymer of the present invention and recycling it into a paint binder.
그리고, 도 3은 에폭시수지를 이용하여 제조된 페인트 바인더를 품질기준과 비교한 실험 결과도이고, 도 4는 역청질을 이용하여 제조된 페인트 바인더를 품질기준과 비교한 실험 결과도이다.And, Figure 3 is a test result of comparing the paint binder prepared using the epoxy resin with the quality standard, Figure 4 is a test result diagram comparing the paint binder prepared using the bitumen with the quality standard.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 폐스티롤수지와 혼화되는 본 발명의 폴리머 제조하여 방법 및 폐스티롤수지를 이용한 페인트 바인더를 제조하는 방법을 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a method of preparing a polymer of the present invention mixed with waste styrol resin and a method of producing a paint binder using the waste styrol resin.
도 2를 참조하여 폐스티롤수지가 페인트 바인더로 제조되는 과정을 알아본다.With reference to Figure 2 looks at the process of the waste styrol resin is made of a paint binder.
먼저, 폐스티롤수지를 집하한 후, 압착수단을 이용하여 이를 압착시킨다.First, the waste styrol resin is collected and then compressed using a pressing means.
그리고, 압착된 폐스티롤수지에 아로마틱 계열 용매, 예를 들면, 자일렌에 약 60:40으로 혼화한 후, 정제시킨다.Then, the compressed waste styrol resin is mixed with an aromatic solvent such as xylene at about 60:40, and then purified.
이 후, 본 발명의 폴리머(하기에 설명)에 상기 정제된 폐스티롤수지를 40% 정도 혼화(blending)시키어 페인트 바인더를 제조한다.Thereafter, the refined waste styrol resin is blended with the polymer of the present invention (described below) by about 40% to prepare a paint binder.
이하에서, 폐스티롤수지와 혼화되는 본 발명의 폴리머를 제조하는 방법을 알아본다.Hereinafter, the method for producing a polymer of the present invention that is mixed with waste styrol resin.
도 1과 같이, 먼저, 지방산(C18H30O2)(이하 R이라 칭함) 8.6±3%, 글리세린(CH2OH)3(이하 G라 칭함) 7.8±3%, 펜타에리스리톨[C(CH20H)4](이하 PE라 칭함) 4.1±3%, 무스프탈산(C6H4(CO2)O)(이하 P라 칭함)11±3%를 210℃ 온도에서 산기 10~13정도가 될 때까지 유지반응시키어 제 1용액을 제조한다.As shown in Fig. 1, first, fatty acid (C 18 H 30 O 2 ) (hereinafter referred to as R) 8.6 ± 3%, glycerin (CH 2 OH) 3 (hereinafter referred to as G) 7.8 ± 3%, pentaerythritol [C ( CH 2 0H) 4 ] (hereinafter referred to as PE) 4.1 ± 3%, Musphthalic acid (C 6 H 4 (CO 2 ) O) (hereinafter referred to as P) 11 ± 3% at 210 ° C The reaction was carried out until the first solution was prepared.
이때, 제 1용액의 제조과정은 다음과 같은 반응으로 이루어진다.At this time, the manufacturing process of the first solution consists of the following reaction.
R-COOH + (CH2OH)3+ C(CH2OH)4-> RG(0H)2+ R2PE(PH)2, 즉, 글리세라이드 반응으로 글리세린과 펜타에리스리톨의 지방산 유도체를 형성한다. 이때, RG(OH)2와 R2PE(PH)2는 지방산 유도체이다.R-COOH + (CH 2 OH) 3 + C (CH 2 OH) 4- > RG (0H) 2 + R 2 PE (PH) 2 , ie, a glyceride reaction to form fatty acid derivatives of glycerin and pentaerythritol . In this case, RG (OH) 2 and R 2 PE (PH) 2 are fatty acid derivatives.
그리고, 글리세라이드 반응으로 형성된 지방산 유도체에 무수프탈산을 첨가하여 에스테르 반응을 일으킨다.Then, phthalic anhydride is added to the fatty acid derivative formed by the glyceride reaction to cause an ester reaction.
RG(0H)2+ R2PE(PH)2, + C6H4(CO2)O -> -(RG-P-RPER-P-GR)n-, 즉, 에스테르반응으로 에스테르결합 유도체를 형성한다. 이때, -(RG-P-RPER-P-GR)n-는 에스테르결합유도체(이하 PA라 칭함)이다.RG (0H) 2 + R 2 PE (PH) 2 , + C 6 H 4 (CO 2 ) O->-(RG-P-RPER-P-GR) n- , that is, ester ester derivative Form. In this case,-(RG-P-RPER-P-GR) n -is an ester bond derivative (hereinafter referred to as PA).
따라서, 상기 글리세라이드반응과 에스테르반응에 의하여 형성된 에스테르결합 유도체가 제 1 용액이 된다.Therefore, the ester bond derivative formed by the glyceride reaction and the ester reaction becomes the first solution.
이 후, 제 1용액을 130℃ ~ 135℃ 온도 범위를 유지하면서, 아로마틱 계열의 용매인 자일렌(xylene) 18.6±3% 과 혼화시키어 제 2용액을 제조한다.Thereafter, the first solution is mixed with 18.6 ± 3% of xylene, which is an aromatic solvent, while maintaining the temperature range of 130 ° C. to 135 ° C. to prepare a second solution.
그 다음, 제 2 용액에 스타이렌 모노머 및 반응개시제(DTBP)와 촉매(BPO)를 첨가하여 스타일렌 부가반응을 일으킨다.Next, a styrene monomer, a reaction initiator (DTBP) and a catalyst (BPO) are added to the second solution to cause a styrene addition reaction.
-(RG-P-RPER-P-GR)n-, + (C6H5)CH=CH2------> 폴리머, 즉, 제 2용액에 스틸렌모노머(C6H4CHCH2) 28.61±3%, 디테트라부틸 퍼옥사이드(ditetrabutyl peroxide) 0.41±3%, 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl peroxide) 0.31±3%를 3시간 정도 드로핑(dropping)시킨 후, 6시간 정도 유지반응시켜 폴리머를 형성한다. 이때, 에스테르 결합 유도체와 스타이렌 모노머가 반응하여 형성된 폴리머의 화학적 구성은 다음과 같다.-(RG-P-RPER-P-GR) n- , + (C 6 H 5 ) CH = CH 2 ------> Styrene monomer (C 6 H 4 CHCH 2) 28.61 ± 3%, 0.41 ± 3% of ditetrabutyl peroxide, 0.31 ± 3% of benzoyl peroxide for 3 hours, followed by holding for 6 hours To form. At this time, the chemical composition of the polymer formed by the reaction of the ester bond derivative and the styrene monomer is as follows.
이후, 자일렌 20.61±3%에 희석시킴으로써 최종적으로 폴리머가 제조된다.The polymer is then finally prepared by dilution in 20.61 ± 3% xylene.
폐스티롤수지는 상기 제조된 폴리머 이외에도 하기에서 언급되는 바와 같이, 고분자 에폭시수지 또는 역청질 등을 이용하여 페인트 바인더 제조용 시료와 혼화되어 페인트 바인더를 제조할 수 있다.In addition to the polymer prepared above, the waste styrol resin may be mixed with a sample for preparing a paint binder using a polymer epoxy resin or bituminous material, as mentioned below, to prepare a paint binder.
먼저, 고분자 에폭시수지를 이용하여 본 발명의 페인트 바인더를 제조하는 방법을 설명한다.First, a method of manufacturing the paint binder of the present invention using a polymer epoxy resin will be described.
폐스티롤수지에 자일렌 등의 아로마틱 계열의 용매에 용해시킨 후, 고분자 에폭시 수지를 혼화시키어 페인트 바인더를 제조할 수 있다. 이 때, 에폭시수지에 자일렌에 용해된 폐스티롤수지를 무게비 30% 정도까지 혼화시키며, 혼화 공정은 상온에서 진행된다.After dissolving in an aromatic solvent such as xylene in the waste styrol resin, a polymer binder may be mixed to prepare a paint binder. At this time, the waste styrol resin dissolved in xylene in the epoxy resin is mixed to a weight ratio of about 30%, and the mixing process is carried out at room temperature.
고분자 에폭시수지를 이용하여 제조된 페인트 바인더를 품질기준과 비교한 실험 결과치가 도 3에 도시되었다.Experimental results of comparing the paint binder prepared using the polymer epoxy resin with the quality standards are shown in FIG. 3.
도 3에서 알 수 있듯이, 고분자 에폭시수지를 이용한 본 발명의 제조방법에 따른 페인트 바인더는 품질기준에 비해 비교적 건조시간이 빠르고 부착성 또한, 양호한 결과를 나타내었다.As can be seen in Figure 3, the paint binder according to the production method of the present invention using a polymer epoxy resin has a relatively quick drying time and adhesion, and also good results compared to the quality standards.
이하, 역청질을 이용하여 본 발명의 페인트 바인더를 제조하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for producing the paint binder of the present invention using bituminous materials will be described.
폐스티롤수지에 자일렌 등의 아로마틱 계열의 용매에 용해시킨 후, 역청질(Bitumen:천연산 탄화수소)에 용해된 폐스티롤수지를 무게비 50%까지 혼화시키어 페인트 바인더를 제조할 수 있다. 이 때, 자일렌에 용해된 폐스티롤수지와 역청질의 혼화 공정은 상온에서 진행된다.After dissolving in waste styrolic resin in an aromatic solvent such as xylene, the waste styrol resin dissolved in bitumen (Bitumen: natural acid hydrocarbon) can be mixed to a weight ratio of 50% to prepare a paint binder. At this time, the mixing process of waste styrol resin and bitumen dissolved in xylene is performed at room temperature.
품질기준과 상기의 역청질을 이용하여 제조된 페인트 바인더를 비교한 결과가 도 4에 도시되어 있으며, 이를 통해 역청질을 이용하여 제조된 페인트 바인더는 품질기준에 비해 비교적 건조시간이 빠르고, 부착성 등 다른 기준에서도 전반적으로 양호한 결과를 나타내었다.A result of comparing the quality standards with the paint binders prepared using the above bitumen is shown in FIG. 4, through which the paint binders prepared using the bitumen have a relatively quick drying time and adhesiveness compared to the quality standards. The other criteria also showed good overall results.
본 발명에서는 폐스티롤수지를 이용하여 고온의 열처리 과정없이 상온에서 페인트 바인더를 제조 가능하다.In the present invention, it is possible to produce a paint binder at room temperature without using a high temperature heat treatment process using waste styrol resin.
그리고, 폐스티롤수지를 페인트 바인더로 재활용함으로써 처리 곤란으로 인한 환경오염 문제를 해결할 수 있는 잇점이 있다.In addition, by recycling the waste styrol resin with a paint binder, there is an advantage that can solve the environmental pollution problem due to difficult processing.
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