KR100384809B1 - 가수분해안정성이개선된고체안정화제조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 개선된 가수분해 안정성을 나타내는 포스파이트 안정화제 조성물을 제공한다. 본 발명의 안정화제 조성물은, 바람직하게는 포스파이트 및 포스프나이트로부터 선택되는 포스포러스 화합물 10 내지 90 중량% 및 장해기를 가진 페놀릭 이소시아누레이트 90 내지 10 중량%를 포함한다. 본 발명의 안정화제 조성물은 개선된 가수분해 안정성을 나타내며, 바람직하게는 분말 또는 얇은 조각 형태이다. 본 발명의 안정화제 조성물은 항산화 안정화제로서 중합체 수지의 첨가제로 유용하다.

Description

가수분해 안정성이 개선된 고체 안정화제 조성물
본 발명은 고체 포스파이트 안정화제 조성물, 좀 더 상세하게는 가수분해 안정성이 향상된 고체 포스파이트 안정화제 조성물에 관한 것이다.
히드록시페닐 알킬렌일 이소시아누레이트는 포스파이트, 구체적으로 펜타에리트리톨 포스파이트와 함께 폴리올레핀의 안정화에 사용되고 있다. 1977년 5월 24일 길스(Gilles)에게 허여된 미합중국 특허 제4,025,486호를 참조한다. 길스 특허는 이소시아누레이트 화합물과 포스파이트 화합물을 함께 사용함으로써 폴리올레핀 물질의 안정성을 향상시키는 기술을 개시하고 있는데, 여기에서 히드록시페닐알킬렌일 이소시아누레이트 화합물 및 펜타에리트리톨 포스파이트는 각각 유기 물질 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부씩 사용된다. 다시 말하면, 길스의 미합중국 특허 제4,025,486호는 폴리올레핀 조성물과 관련된 안정성 문제를 다루고 있으나, 포스파이트 및 장해기가 도입된 페놀릭 이소시아누레이트를 비교적 다량으로 함유하는 안정화제 조성물을 제조함으로써 포스파이트와 관련된 가수분해 문제를 해결하는 방법을 개시하거나 또는 제시하지 못하였다.
유기 포스파이트가 가수분해되기 쉽다는 사실은 이미 알려져 있다. 본 명세서에 참고로 기재하는, 네리(Neri) 등에게 1990년 9월 18일 허여된 미합중국 특허 제4,957,956호에 개시되어 있는 바와 같이, 비결정 테트라키스(3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페놀)프로피오닐옥시메틸)메탄의 연속상을 사용하여 다양한 포스파이트의 가수분해 저항성을 개선시키려는 선행의 시도는, 가수분해 안정성에 있어서 다소의 개선을 나타내었으나, 일반적으로 그러한 물질의 혼합물은 상온에서 장시간 습기에 노출된 뒤에는 가수분해에 불안정해질 수 있다. 또한, 네리 등의 미합중국 특허 제4,957,956호에 특정된 융점 범위 내 또는 범위 외의 융점을 가지는 포스파이트를 임의로 포함할 수 있는, 장해기가 도입된 페놀릭/포스파이트 혼합물이 제공되어야 할 필요가 있다.
본 발명은, 유기 포스파이트 및 장해기가 도입된 페놀릭 이소시아누레이트의 용융 혼합물, 좀 더 바람직하게는 포스파이트 및 트리스(3,5-디-tert-부틸-4히드록시벤질)이소시아누레이트의 혼합물을 함유하는, 가수분해 안정성이 개선된 고체 포스파이트 안정화제 조성물에 관한 것이다. 이 혼합물은 놀랍고 예측 불가능하게도 포스파이트 및 테트라키스(3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페놀)프로피오닐옥시메틸)메탄을 함유하는 용융 혼합물에 비하여 우수한 가수분해 안정성을 나타내었다. 이 고체 안정화제 조성물은 폴리머 조성물을 안정화하기 위한 첨가제로서 유용하다.
히드록시페닐알킬렌일 이소시아누레이트는 다음의 일반식을 가진다.
상기 식에서, R4는 다음의 일반식의 히드록시페닐알킬렌일 라디칼이고
(상기 식에서, m은 1 내지 4이고, r1은 고리의 히드록시기에 바로 인접하여 위치하는 탄소수 1 내지 18의 알킬 라디칼이며, r2, r3및 r4는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 18의 알킬 라디칼이다), R5및 R6는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 18의 알킬 라디칼이거나 또는 R4와 동일하다. 좀 더 바람직한 화합물은, R5및 R6가 R4와 동일하고, 즉, R4, R5및 R6가 모두 히드록시페닐알킬렌일 라디칼이고, r1이 탄소수 4 내지 12의 t-알킬 라디칼이며, r2가 탄소수 1 내지 12의 알킬 라디칼이고, r3및 r4가 수소 원자이며, m이 1인 화합물이다.
더욱 바람직한 화합물은 다음 일반식의 대칭 트리스(3,5-디-tert- 알킬-4 히드록시벤질)이소시아누레이트이다.
상기 식에서, n은 4 내지 8이다.
4-히드록시벤질 이소시아누레이트의 예로는, 트리스(3-메틸-4-히드록시벤질 )이소시아누레이트, 트리스(3-t-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 트리스(3-t-아밀-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 트리스(3-세틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 트리스(3,5-디메틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 트리스(3-디이소프로필-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 트리스(3-메틸-5-이소프로필-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 트리스(3-헥실-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 트리스(3-t-부틸-5-t-아밀-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 트리스(3,5-디-t-아밀-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 트리스(3,5-디-(1-메틸-1-에틸프로필)-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 트리스(3,5-디-(1,1,2,2-테트라메틸프로필)-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 트리스(3,5-디-(1-디메틸펜틸)-4-히드록시벤질)이소시아누레이트,비스(3-메틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 비스(3-t-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 비스(3,5-디메틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, (3-메틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, (3-t-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, (3,5-디메틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, (3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트 등이다. 본 발명에 포함되는 이소시아누레이트 화합물들을 개시하고 있는 미합 중국 특허 제3,531,483호를 참조한다. 상기 특허는 이들 화합물의 제조 방법 및 이들의 안정화제로서의 용도를 개시하고 있으며, 본 명세서에 참고로 기재된다. 융점이 높은 히드록시페닐 알킬렌일 이소시아누레이트를 사용함으로써, 접착성의 액체 포스파이트가 본 발명의 유기 포스파이트로 사용될 때라도 적합한 고체 입자가 얻어질 수 있다. 다시 말해서, 25° 이하의 융점을 가지는 (트리스노닐페닐포스파이트와 같은) 포스파이트도 본 발명의 조성물에 사용되어 실온에서 자유롭게 유동하는 고체 입자를 성공적으로 제공할 수 있다.
사용될 수 있는 포스파이트로는 다음의 일반식으로부터 선택되는 포즈파이트
(상기 식에서, R1, R2및 R3는 동일하거나 서로 다르며 알킬, 시클로알킬, 아릴,
알카릴 또는 아랄킬 라디칼일 수 있는 히드로카르빌 라디칼을 나타낸다) 및입자 크기가 30μm 내지 2mm의 범위 내인 입자 형태로 존재하고 융점이 약 100℃ 이상인 비결정 또는 결정성 유기 포스파이트로서 다음 일반식으로 정의되는 화합물로 부터 선택되는 것들이 있다.
(상기 식들에서, R7및 R8라디칼은 각각 독립적으로 알킬, 시클로알킬, 아릴, 알카릴 또는 아랄킬 라디칼을 나타낸다.)
포스파이트는 바람직하게는,
(a) 다음 일반식의 화합물
(상기 식에서, R7은 탄소수 1 내지 약 20의 지방족 라디칼, 탄소수 5 내지 약 8의 시클로알킬 고리, 또는 탄소수 6 내지 약 14의 아릴, 알카릴, 또는 아랄킬기이
다). 및
(b) 다음 일반식의 화합물
(상기 식에서, R7은 위에서 정의된 바와 동일하다)로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있는 펜타에리트리톨 포스파이트이다. 이러한 화합물의 예를 들면, R7이 지방족 라디칼인 경우에는 R7이 (a) 메틸, 에틸, 이소프로필, n-부틸, n-복실(n-boxyl), 2-에틸헥실, n-도데실, n-테트라데실, n-옥타데실 등과 같은 알킬 라디칼, (b) 메톡시에틸, 에톡시에틸, 에톡시프로필 등과 같은 탄소수 2 내지 약 20의 알콕시알킬 라디칼, 및 (c) 메톡시카르보에틸, 프로필옥시카르보에틸, 데실옥시카르보에틸 등과 같은 탄소수 2 내지 약 20의 알콕시 카르보알킬 라디칼일 수 있다. R7이 시클로알킬 고리인 경우에는, R7의 예로 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로옥틸 등이 있다. R7이 아릴기인 경우에는, 페닐 및 나프틸기가 그 예이다. 아릴기는 브로모페닐기와 같이 할로겐화될 수 있다. 마지막으로 R7이 탄소수 7 내지 약 14의 알칼릴기, 즉, 알킬-치환된 페닐 또는 나프틸기인 경우에는 그 예로 메틸페닐, t-부틸페닐, 노닐페닐 등이 있고, R7이 탄소수 7 내지 약 14의 아릴킬기, 즉, 아릴-치환된 알킬기인 경우에는 벤질 및 페릴에틸이 그 예이다. 알카릴 또는 아랄킬기는 2-클로로에틸페닐기와 같이 할로겐화될 수 있다.
정의된 펜타에리트리톨 포스파이트의 예로는, 디메틸펜타에리트리톨 디포스파이트, 디에틸펜타에리트리톨 디포스파이트, 디도데실펜타에리트리톨 디포스파이트, 디옥타데실펜타에리트리톨 디포스파이트, 디페닐펜타에리트리톨 디포스파이트, 디톨릴펜타에리트리톨 디포스파이트, 디-p-클로로페닐펜타에리트리톨 디포스파이트, 디벤질펜타에리트리톨 디포스파이트 등이 있다. 미합중국 특허 제 2,847,443호, 제2,961,454호, 제3,000,850호, 제3,205,250호 및 제3,737,485호에는 상기 정의된 화합물의 또 다른 예들이 개시되어 있다.
좀 더 바람직하게는, R7기가 탄소수 1 내지 20의 알킬 라디칼, 시클로헥실, 페닐, 또는 벤질기이다. 가장 바람직하게는, R7이 n-헥실, n-옥틸, 2-에틸헥실, n-데실, n-테트라데실, n-옥타데실 등과 같이 6 내지 약 20개의 탄소 원자를 가지는 고급 알킬기이다.
본 발명의 안정화제 조성물은, 안정화제 조성물의 총중량에 대하여 10 내지 90 중량%, 좀 더 바람직하게는 30 내지 70 중량%, 그리고 가장 바람직하게는 40 내지 60 중량%의 포스파이트를 포함한다. 장해기를 가지는 페놀릭 이소시아누레이트는 바람직하게는 안정화제 조성물의 총중량에 대하여 10 내지 90 중량%, 좀더 바람직하게는 30 내지 70 중량%, 그리고 가장 바람직하게는 40 내지 60 중량%의 농도로 존재한다. 안정화제 조성물은 바람직하게는 분말 및 얇은 조각과 같은 입자 형태이다. 분말의 경우에는 10μm 내지 20mm의 범위에서 선택되는 크기를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 안정화제 조성물은 바람직하게는 10 중량% 미만의 기타 물질,예를 들면 고분자 물질 및 기타 유기 물질, 예를 들면 왁스, 합성 및 페트롤륨 건조 윤활유 및 그리이즈, 예를 들면 지방, 수지, 라아드, 간유, 경유와 같은 동물유, 피마자 아마인, 땅콩, 코드 시드(cod seed) 등과 같은 식물유, 연료유, 디젤유, 가솔린 등을 포함한다. 다시 말해서, 안정화제 조성물은 바람직하게는 기타의 물질을 실질적으로 거의 포함하지 않는다. 즉, 기타 유기 물질을 1% 미만의 양으로 포함하며, 더욱 바람직하게는 전혀 포함하지 않는다. 또는, 안정화제 조성물은 포스파이트의 가수분해 안정성을 더욱 향상시키기 위하여 트리이소프로판올아민과 같은 아민을 특정량 포함할 수 있다. 본 발명의 조성물은 조성물의 균일성을 보장하기 위하여 비결정성인 것이 바람직하다. 본 발명의 조성물은 단순한 기계적 혼합 또는 용액 혼합보다는 용융 혼합의 방법으로 제조되는 것이 바람직하며, 놀랍고도 예측 불가능하게도 용융 혼합에 의해서 제조된 조성물은 단순한 기계적(건조) 혼합 또는 용액 혼합에 의해 제조된 유사한 조성물에 비해 우수한 가수분해 안정성을 나타낸다.
실시예
다음의 실시예들은 본 발명에 따른 안정화제 조성물이 개선된 가수분해 안정성을 가짐을 보여준다. 실시예 A, B 및 C는 대조 실시예이다. 실시예 1및 2 는 본 발명에 따른 조성물을 나타낸다. 실시예 A는 비스(2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올) 4,4'-티오비스(2-메틸-6-tert-부틸페놀) 디포스파이트이다. 대조 실시예 B는 실시예 A의 포스파이트 50 중량% 및 비결정 테트라키스-(3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페놀)-프로피오닐옥시메틸)메탄 50 중량%를 포함하는 기계적 혼합물이다. 본 발명의 실시예 1은 실시예 A의 포즈파이트 50 중량% 및 트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트 50 중량%를 포함한다. 대조 실시예 C는 비스(2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트이다. 대조 실시예 D는 대조 실시예 C의 포스파이트 50 중량% 및 비결정 테트라키스-(3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페놀)프로피오닐옥시메틸)메탄 50 중량%를 포함한다. 본 발명의 실시예 2는 실시예 C의 포스파이트 50 중량% 및 트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트 50 중량%를 포함한다.
상기 실시예들로부터, 실시예 1 및 2로 예시되는 본 발명의 포스파이트 안정화제 혼합 조성물이 실시예 A 및 C에 비하여 개선된 가수분해 안정성을 나타낸다는 사실 및 나아가서 실시예 1의 조성물이 실시예 B에 개시된 장해기를 가진 페놀릭/포스파이트 혼합물에 비하여 본 발명의 조성물에 의해 달성되는 개선된 가수분해 안정성을 명백히 보여주고 있음을 알 수 있다.
표 3은 포스포러스 화합물 및 장해기를 가진 페놀릭 이소시아누레이트를 건조 혼합 또는 용액 혼합하였을 때에 비하여 용융 혼합하였을 때 중량 증가에 대한 개선된 저항성이 달성됨을 나타낸다. 또한, 포스포러스 화합물을 단순한 장해기를 가진 페놀릭 화합물(테트라키스(메틸렌 3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)메탄)의 용융 혼합물과 비교하여 놀랍고도 예측 불가능한 정도로 우수한 결과를 보여준다. 표 3의 시료는 실온에서 75%의 명목 상대 습도(nominal relative humidity)에 노출된 후, 1%의 중량 증가까지 걸리는 시간을 측정하였다. 대조 실시예 E는 테트라키스(메틸렌 3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트이고,대조 실시예 F는 트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트이며, 대조 실시예 G는 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트이다. 대조 실시예 H는 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트 및 트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트의 1:1 중량비 건조 혼합물이고, 대조 실시예 1는 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트 및 트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트의 1:1 중량비 용매 혼합물이며, 실시예 3은 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트 및 트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트의 1:1 중량비 용융 혼합물이고, 대조 실시예 J는 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리드리톨 디포스파이트 및 테트라키스(메틸렌 3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트의 1:1 중량비 건조 혼합물이며, 대조 실시예 K는 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트 및 테트라키스(메틸렌 3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트의 1:1 중량비 용액 혼합물이고, 대조 실시예 L은 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트 및 테트라키스(메틸렌3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트의 1:1 중량비 용융 혼합물이다.
표 1
표 2
표 3

Claims (9)

  1. (A) 안정화제 조성물의 총중량에 대하여 10 내지 90 중량%의 농도로 존재하는 하기 일반식으로 표시되는 포스파이트 화합물, 및
    (B) 조성물의 총중량에 대하여 10 내지 90 중량%의 농도로 존재하는 장해기를 가지는 페놀릭 이소시아누레이트로 구성되는, 가수분해 안정성이 개선된 용융혼합 안정화제 조성물.
    상기 식에서, R7및 R8라디칼은 각각 독립적으로 알킬, 시클로알킬, 아릴, 알카릴 또는 아랄킬 라디칼로 이루어진 군 중에서 선택된다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 포스파이트 화합물이 조성물의 총중량에 대하여 30 내지 70 중량%의 농도로 존재하는 것을 특징으로 하는 안정화제 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 포스파이트 화합물이 조성물의 총중량에 대하여 40 내지 60 중량%의 농도로 존재하는 것을 특징으로 하는 안정화제 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 장해기를 가진 페놀릭 이소시아누레이트가 다음의 일반식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 안정화제 조성물.
    상기 식에서, R4는 다음 일반식의 히드록시페닐알킬렌일 라디칼이고
    (상기 식에서, m은 1 내지 4이고, r1은 고리의 히드록시기에 바로 인접하여 위치하는 탄소수 1 내지 18의 알킬 라디칼이며, r2, r3및 r4는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 18의 알킬 라디칼이다), R5및 R6는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 18개의 알킬 라디칼이거나 또는 R4와 동일하다.
  5. 제1항에 있어서, 상기 포스파이트 화합물이 2.4.6-트리-tert-부틸페닐 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올 포스파이트인 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 포스파이트 화합물이 비스(2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올 4,4'-티오비스(2-메틸-6-tert-부틸페놀) 디포스파이트인 것을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 조성물이 10 나노미터 내지 2 밀리미터의 범위에서 선택되는 수 평균 입도를 가지는 분말 형태인 것을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 조성몰이 얇은 조각(flake) 형태인 것을 특징으로 하는 조성물.
  9. 조성물의 총중량에 대하여 10 내지 90 중량%의 하기 일반식으로 표시되는 포스파이트 화합물 및 90 내지 10 중량%의 장해기를 가진 페놀릭 이소시아누레이트를 용융혼합하는 단계를 포함하는, 가수분해 안정성이 개선된 안정화제 조성물의 제조방법.
    상기 식에서, R7및 R8라디칼은 각각 독립적으로 알킬, 시클로알킬, 아릴, 알카릴 또는 아랄킬 라디칼로 이루어진 군 중에서 선택된다.
KR1019950014100A 1994-06-01 1995-05-31 가수분해안정성이개선된고체안정화제조성물 KR100384809B1 (ko)

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