KR100479750B1 - method of preparing thermoplastic resin having excellent release property and antiabrasive property - Google Patents
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Abstract
본 발명의 열가소성 수지 제조방법은 제1반응기와 제2반응기에서 연속적인 괴상중합 반응에 의해 스티렌 단량체(원료용액)로부터 폴리스티렌을 제조함에 있어서, 상기 스티렌 단량체의 전체 투입유량의 비율을 조절하며 제1반응기와 제2반응기에 분리투입하고, 제2반응기에 디메틸실록산과 화이트오일을 일정량 연속 첨가하는 것을 특징으로 한다. 상기의 제1반응기는 주반응기로서 스티렌 단량체를 고강성 수지의 조건인 고분자량을 갖는 폴리스티렌으로 중합하는 핵심 반응이 일어나고, 제2반응기에서는 연속적으로 이동되는 제1반응기로부터의 반응물에 대해 저분자량 폴리스티렌 생성을 억제함과 동시에 추가 중합반응을 부여하여 최종 고형분의 비율을 상승시키고, 또한 수지 성형품의 우수한 내마모성을 얻기 위한 디메틸폴리실록산과 수지 성형시의 우수한 이형성을 얻기 위한 석유-추출 탄화수소 화합물을 연속 첨가한다.In the thermoplastic resin manufacturing method of the present invention, in the production of polystyrene from a styrene monomer (raw material solution) by a continuous bulk polymerization reaction in the first reactor and the second reactor, the ratio of the total input flow rate of the styrene monomer is controlled Separating into the reactor and the second reactor, it is characterized in that a predetermined amount of continuous addition of dimethylsiloxane and white oil to the second reactor. In the first reactor, a core reaction occurs in which a styrene monomer is polymerized into a polystyrene having a high molecular weight, which is a condition of a high rigid resin, and a low molecular weight polystyrene is applied to the reactants from the first reactor that is continuously moved in the second reactor. At the same time, the addition of dimethyl polysiloxane for obtaining excellent abrasion resistance of the resin molded product and petroleum-extracted hydrocarbon compound for obtaining good releasability during resin molding are continuously added while inhibiting formation and giving an additional polymerization reaction to increase the final solid content. .
Description
발명의 분야Field of invention
본 발명은 오디오 테이프 케이스(audio tape case), 식음료 용기 및 실험용기 등의 제조에 유용한 이형성 및 내마모성이 우수한 열가소성 수지의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 연속 괴상중합법에 있어서 특정 반응조건을 사용하여 고형분(폴리스티렌) 함량과 분자량이 일정 범위내에 해당하는 열가소성 수지를 제조함으로써, 수지의 내마모성과 이형성이 우수할 뿐 아니라 강성이 크게 향상된 열가소성 수지를 제공할 수 있는 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for preparing a thermoplastic resin having excellent releasability and abrasion resistance useful for manufacturing an audio tape case, a food and beverage container, and an experimental container. More specifically, specific reaction conditions are used in the continuous bulk polymerization method. By preparing a thermoplastic resin having a solid content (polystyrene) content and a molecular weight within a certain range, the present invention relates to a manufacturing method capable of providing a thermoplastic resin having excellent wear resistance and releasability as well as greatly improved rigidity.
발명의 배경Background of the Invention
일반적으로 오디오 테이프, 식음료 용기, 실험용기 등의 제조에는 고강성 폴리스티렌이 사용되고 있다. 이러한 고강성 폴리스티렌을 제조하기 위한 종래 기술로는, 다수의 반응기를 사용하고 용액중합법에 의하며 원료용액을 모두 제1반응기에 투입하여 중합하는 방법들이 미국 및 일본 특허문헌 등에 의해 다수 알려져 있다.In general, high stiffness polystyrene is used in the manufacture of audio tapes, food and beverage containers, laboratory containers, and the like. As a conventional technique for producing such high rigid polystyrene, a number of methods for polymerizing by using a plurality of reactors, by a solution polymerization method, and putting all the raw material solutions into the first reactor are known by US and Japanese patent documents and the like.
그러나 상기한 방법들은 분자량이 높은 고강성 폴리스티렌을 얻을 수 있으나, 반응기의 수가 많아 생산성이 떨어질 뿐만 아니라 품종 교체시 불량 발생량이 많아지는 단점이 있다. 또한, 상기 방법들은 내마모제가 배합되지 않고 고분자화에 의해 강도향상을 이루기 때문에 마모방지 기능 및 이형성 기능에서 충분하지 못하다는 문제점이 있다.However, the above methods can obtain high rigidity polystyrene having a high molecular weight, but there are disadvantages in that a large number of reactors not only decreases productivity but also increases the amount of defects when changing varieties. In addition, the above methods have a problem in that they are not sufficient in the anti-wear function and the releasability function because the anti-wear agent is not formulated and the strength is improved by polymerization.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구한 결과, 본 발명자들은 제1 및 제2 반응기에서 진행하는 연속 괴상중합법에 있어서 특정 투입 및 반응조건을 사용함으로써, 황색도가 양호하면서 내마모성과 이형성이 우수하고 강성 또한 뛰어난 고분자량의 폴리스티렌 수지의 제조방법을 개발하게 되었다. As a result of the study to solve the problems of the prior art as described above, the inventors of the present invention, by using the specific input and reaction conditions in the continuous bulk polymerization method proceeded in the first and second reactors, the yellowness is good and wear resistance It has been developed a method for producing a high molecular weight polystyrene resin having excellent release properties and excellent rigidity.
본 발명의 한 목적은 이형성 및 내마모성이 우수하고 황색도가 양호한 고강성 폴리스티렌 수지의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.One object of the present invention is to provide a method for producing a high rigid polystyrene resin having excellent release properties and wear resistance and good yellowness.
본 발명의 다른 목적은 오디오 테이프 케이스, 식음료 용기 및 실험용기 등의 제조에 사용되기에 적합한 물성을 갖는 열가소성 수지의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a thermoplastic resin having physical properties suitable for use in the manufacture of audio tape cases, food and beverage containers and laboratory containers.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 이하 본 발명의 내용을 상세히 설명한다. The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below. Hereinafter, the content of the present invention will be described in detail.
본 발명의 열가소성 수지 제조방법은 제1반응기와 제2반응기에서 연속적인 괴상중합 반응에 의해 스티렌 단량체(원료용액)로부터 폴리스티렌을 제조함에 있어서, 상기 스티렌 단량체의 전체 투입유량의 비율을 조절하며 제1반응기와 제2반응기에 분리투입하고, 제2반응기에 디메틸실록산과 화이트오일을 일정량 연속 첨가하는 것을 특징으로 한다.In the thermoplastic resin manufacturing method of the present invention, in the production of polystyrene from a styrene monomer (raw material solution) by a continuous bulk polymerization reaction in the first reactor and the second reactor, the ratio of the total input flow rate of the styrene monomer is controlled Separating into the reactor and the second reactor, it is characterized in that a predetermined amount of continuous addition of dimethylsiloxane and white oil to the second reactor.
제1반응기는 주반응기로서 스티렌 단량체를 고강성 수지의 조건인 고분자량을 갖는 폴리스티렌으로 중합하는 핵심 반응이 일어나고, 제2반응기에서는 연속적으로 이동되는 제1반응기로부터의 반응물에 대해 저분자량 폴리스티렌 생성을 억제함과 동시에 추가 중합반응을 부여하여 최종 고형분의 비율을 상승시키고, 또한 수지 성형품의 우수한 내마모성을 얻기 위한 디메틸폴리실록산과 수지 성형시의 우수한 이형성을 얻기 위한 석유-추출 탄화수소 화합물을 연속 첨가한다.The first reactor undergoes a core reaction of polymerizing styrene monomer into polystyrene having a high molecular weight, which is a condition of high rigidity resin, as the main reactor, and in the second reactor, low molecular weight polystyrene is generated for reactants from the first reactor that is continuously moved. At the same time as suppression, additional polymerization reaction is given to increase the ratio of the final solid content, and dimethyl polysiloxane for obtaining excellent wear resistance of the resin molded product and petroleum-extracted hydrocarbon compound for obtaining good release property during resin molding are continuously added.
본 발명의 열가소성 수지 제조방법은 스티렌 단량체를 연속 괴상중합함에 있어서, 하기 ⅰ), ⅱ), ⅲ) 및 ⅳ)의 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.The thermoplastic resin production method of the present invention is characterized by satisfying the following conditions (i), (ii), (i) and (i) in the continuous bulk polymerization of styrene monomers.
(ⅰ) 제1반응기에서 스티렌 단량체 투입유량 및 반응시간을 하기식 (A) 및 (B)의 조건으로 유지하여 연속 괴상중합을 수행하고(Iii) continuous mass polymerization was carried out by maintaining the styrene monomer input flow rate and reaction time in the first reactor under the conditions of the following formulas (A) and (B);
5.0 ≤ F1/F2 ≤ 6.0 (F = F1 + F2) (A)5.0 ≤ F 1 / F 2 ≤ 6.0 (F = F 1 + F 2 ) (A)
1.5 ≤ V1/V1' ≤ 1.7 (B)1.5 ≤ V 1 / V 1 '≤ 1.7 (B)
(상기식에서 F는 스티렌 단량체가 반응기로 투입되는 전체유량이고, F1은 스티렌 단량체가 제1반응기로 투입되는 전체유량이고, F2는 스티렌 단량체가 제2반응기로 투입되는 전체유량이고, V1은 제1반응기에서 반응기 내용적이고, 그리고 V1'는 제1반응기에서 반응액이 차지하는 내용적이다);(F is the total flow rate styrene monomer is introduced into the reactor, F 1 is the total flow rate styrene monomer is introduced into the first reactor, F 2 is the total flow rate styrene monomer is introduced into the second reactor, V 1 Is the reactor content in the first reactor, and V 1 ′ is the content of the reaction liquid in the first reactor);
(ⅱ) 제2반응기에서 투입유량 및 반응조건을 하기식(C) 및 (D)의 조건으로 하여 연속 괴상중합을 수행하고(Ii) continuous block polymerization was carried out in the second reactor with the flow rate and reaction conditions under the conditions of the following formulas (C) and (D);
F = F1 + F2 (C)F = F 1 + F 2 (C)
1.8 ≤ V2/V2' ≤ 2.5 (D)1.8 ≤ V 2 / V 2 '≤ 2.5 (D)
(상기식에서 F, F1 및 F2는 앞에서 정의된 바와 같고, V2는 제2반응기에서 반응기의 내용적이고, V2'는 제2반응기의 반응액이 차지하는 내용적이다);(Wherein F, F 1 and F 2 are as defined above, V 2 is the content of the reactor in the second reactor and V 2 ′ is the content of the reaction liquid of the second reactor);
(ⅲ) 제2반응기에는 최종 펠릿 수지내에서 디메틸폴리실록산의 함량이 0.5 내지 1.5 중량%가 되고, 화이트 오일의 함량이 0.3 내지 1.2 중량%가 되도록 디메틸실록산과 화이트 오일을 연속적으로 투입하고; 그리고(Iii) continuously feeding dimethylsiloxane and white oil to the second reactor so that the content of dimethylpolysiloxane is 0.5 to 1.5% by weight and the content of white oil is 0.3 to 1.2% by weight in the final pellet resin; And
(ⅳ) 제2반응기에서 생성된 중합물로부터 미반응 단량체를 분리하여 최종 열가소성 수지를 제조한다.(Iii) The unreacted monomer is separated from the polymer produced in the second reactor to prepare a final thermoplastic resin.
또한, 상기 제1반응기에서의 연속 괴상중합은 118 내지 130℃에서 수행되고 제2반응기에서 연속 괴상중합은 140 내지 160℃에서 수행된다.In addition, the continuous bulk polymerization in the first reactor is carried out at 118 to 130 ℃ and the continuous bulk polymerization in the second reactor is carried out at 140 to 160 ℃.
본 발명의 방법에 의해 얻어진 열가소성 수지로서 폴리스티렌의 함량은 고형분 기준으로 제2반응기에서 55 내지 70 중량%이고, 최종 펠릿 수지의 평균 분자량은 280,000 내지 380,000의 범위내이다.The content of polystyrene as the thermoplastic resin obtained by the method of the present invention is 55 to 70% by weight in the second reactor on a solids basis, and the average molecular weight of the final pellet resin is in the range of 280,000 to 380,000.
본 발명의 방법을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.The method of the present invention is described in more detail as follows.
먼저 스티렌 단량체가 저장된 원료 탱크로부터 제1반응기와 제2반응기에 연속적으로 스티렌 단량체를 공급한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 스티렌 단량체로는 스티렌; α-에틸스티렌 및 α-메틸스티렌과 같은 측쇄 알킬치환 스티렌류; 비닐크실렌, o-t-부틸스티렌, p-t-부틸스티렌 및 p-메틸스티렌과 같은 핵 알킬치환 스티렌류; 모노클로로스티렌, 디클로로스티렌, 트리브로모스티렌 및 테트라브로모스티렌과 같은 할로겐화스티렌; p-히드록시스티렌; 및 o-메톡시스티렌 등이 있다. 이 중에서 일반적으로 스티렌이 가장 많이 사용되고 있다.First, the styrene monomer is continuously supplied to the first reactor and the second reactor from the raw material tank in which the styrene monomer is stored. Styrene monomers that can be used in the present invention include styrene; branched alkyl substituted styrenes such as α-ethylstyrene and α-methylstyrene; Nuclear alkyl substituted styrenes such as vinyl xylene, o-t-butylstyrene, p-t-butylstyrene and p-methylstyrene; Halogenated styrenes such as monochlorostyrene, dichlorostyrene, tribromostyrene and tetrabromostyrene; p-hydroxystyrene; And o-methoxystyrene. Of these, styrene is most commonly used.
1) 제1반응기에서의 중합:1) Polymerization in the first reactor:
원료용액(스티렌 단량체)이 제1반응기에 투입되는 유량을 F1, 제2반응기에 투입되는 유량을 F2, 원료용액이 제1반응기 및 제2반응기에 투입되는 전체유량을 F로, 그리고 제1반응기의 내용적을 V1, 제1반응기에서 반응액이 차지하는 내용적을 V1'로 나타낼 때, 5.0 ≤ F1/F2 ≤6.0 (F = F1 + F2) 및 1.5 ≤ V1/V1' ≤ 1.7 의 조건을 유지하고 제1반응기의 교반기 회전수를 30회/분으로 조절하여 118 내지 130℃의 온도에서 연속 괴상중합을 수행한다.The flow rate into which the raw material solution (styrene monomer) is introduced into the first reactor is F 1 , the flow rate into the second reactor is F 2 , the total flow rate of the raw material solution into the first reactor and the second reactor is F, and V 1 less the content of the first reactor, the first reactor occupied by the reaction liquid when the information indicates the enemy V 1 ', 5.0 ≤ F 1 / F 2 ≤6.0 (F = F 1 + F 2) and 1.5 ≤ V 1 / V Continuous mass polymerization is performed at a temperature of 118 to 130 ° C. by maintaining the condition of 1 ′ ≦ 1.7 and adjusting the stirrer speed of the first reactor to 30 times / minute.
F1/F2 > 6.0 의 경우에는 고분자량의 폴리스티렌이 형성되기 어려우며, F1/F 2 < 5.0 인 때에는 반응물의 점도가 지나치게 높게 되어 제2반응기로의 이송이 불량한 문제점이 야기되어 제2반응기의 온도 조절이 어려울 뿐 아니라 제2반응기에서 저분자량 폴리스티렌이 다량 생성되어 원하는 고강성 수지를 얻을 수 없게 된다. 또한, 제1반응기에서 유량을 상기 조건으로 유지하는 이유는 2개의 반응기를 효과적으로 이용하여 점도 조절을 하고, 반응물의 이송을 원할하게 하며, 고강성을 가지도록 고분자량의 수지로 중합하기 위한 것이다.In the case of F 1 / F 2 > 6.0, it is difficult to form high molecular weight polystyrene, and when F 1 / F 2 <5.0, the viscosity of the reactants becomes too high, causing a problem of poor transfer to the second reactor, resulting in a second reactor. Not only is it difficult to control the temperature, but also a large amount of low molecular weight polystyrene is generated in the second reactor, so that the desired high stiffness resin cannot be obtained. In addition, the reason for maintaining the flow rate in the first reactor in the above conditions is to use the two reactors effectively to control the viscosity, to facilitate the transfer of the reactants, and to polymerize with a high molecular weight resin to have a high rigidity.
V1/V1' > 1.7 인 경우에는, 점도가 지나치게 높게 되어 교반기의 부하가 증가하여 운전이 어려울 뿐 아니라 그에 따른 비상 상황 발생시 신속하게 대처하기 어렵고 공정 중단 및 원료 낭비가 초래된다. 반대로, V1/V1' < 1.5 인 경우에는, 원하는 고형분 함량을 얻을 수 없으며 분자량이 저하되어 고분자량의 수지를 얻을 수 없다.In the case of V 1 / V 1 '> 1.7, the viscosity becomes too high and the load of the stirrer increases, which makes the operation difficult, and it is difficult to cope quickly in the event of an emergency, resulting in process interruption and waste of raw materials. In contrast, V 1 / V 1 '< 1.5 a case, it is not possible to obtain a desired solids content can not be high molecular weight is reduced to obtain a resin of molecular weight.
결국 제1반응기에서 상기 조건들을 유지하는 이유는 용매를 사용하지 않는 연속 괴상중합에서 원활한 반응물의 이송과 평균 분자량 280,000 내지 380,000의 고강성 고분자량 수지를 얻기 위한 것이다.After all, the reason for maintaining the above conditions in the first reactor is to achieve a smooth transfer of the reactants in the continuous bulk polymerization without using a solvent and to obtain a high rigidity high molecular weight resin having an average molecular weight of 280,000 to 380,000.
제1반응기에서 반응이 진행된 중합물은 그 다음에 제2반응기로 연속적으로 공급되어 연속 괴상중합이 더 진행된다.The polymerized product in the first reactor is then continuously fed to the second reactor to further undergo continuous bulk polymerization.
2) 제2반응기에서의 중합:2) polymerization in the second reactor:
원료용액(스티렌 단량체)이 제1반응기에 투입되는 유량을 F1, 제2반응기에 투입되는 유량을 F2, 원료용액이 제1반응기 및 제2반응기에 투입되는 전체유량을 F으로, 그리고 제2반응기의 내용적을 V2, 제2반응기에서 반응액이 차지하는 내용적을 V2'로 나타낼 때, F = F1 + F2 및 1.8 ≤ V2/V2' ≤ 2.5 의 조건을 유지하고 반응기의 회전수를 20회/분으로 고정하여 140 내지 160℃의 반응온도에서 폴리스티렌 수지 고형분 함량이 55 내지 70 중량%가 되도록 연속 괴상중합을 수행한다. 또한, 제2반응기에는 최종 펠릿 수지의 중량을 기준으로 0.5 내지 1.5 중량%의 디메틸실록산과 0.3 내지 1.2 중량%의 탄화수소화합물이 연속적으로 투입된다.The flow rate into which the raw material solution (styrene monomer) is introduced into the first reactor is F 1 , the flow rate into which the second reactor is introduced into F 2 , the total flow rate of the raw material solution into the first reactor and the second reactor into F, and When the contents of the reactor are represented by V 2 , and the contents of the reaction solution in the second reactor are represented by V 2 ', the conditions of F = F 1 + F 2 and 1.8 ≤ V 2 / V 2 ' ≤ 2.5 are maintained. Continuous block polymerization is carried out so that the polystyrene resin solids content is 55 to 70% by weight at a reaction temperature of 140 to 160 ° C by fixing the rotation speed at 20 times / min. In addition, 0.5 to 1.5% by weight of dimethylsiloxane and 0.3 to 1.2% by weight of hydrocarbon compound are continuously added to the second reactor based on the weight of the final pellet resin.
제2반응기에서 V2/V2' > 2.5 인 경우, 고형분 함량이 감소되어 생산성이 저하되게 된다. 반면, V2/V2' < 1.8 의 경우에는 저분자량 물질이 다량 생성되어 고강성의 수지를 얻을 수 없으며 발열량 증대로 인하여 중합온도의 조절이 어렵게 된다.In the second reactor, when V 2 / V 2 '> 2.5, the solid content is reduced to lower the productivity. On the other hand, in the case of V 2 / V 2 '<1.8, a large amount of low molecular weight material is generated to obtain a high rigid resin, and it is difficult to control the polymerization temperature due to an increase in calorific value.
제2반응기에서 반응 온도가 140℃ 미만인 때에는 생산성이 저하되게 되고, 161℃를 초과하게 되면 고분자량 물질 생성비율이 낮아 원하는 고강성의 수지를 얻을 수 없게 된다.In the second reactor, when the reaction temperature is lower than 140 ° C., the productivity is lowered. When the reaction temperature is higher than 161 ° C., a high molecular weight substance generation rate is low, so that the desired high rigid resin cannot be obtained.
상기 디메틸폴리실록산은 본 발명에 따라 제조된 열가소성 수지를 성형품으로 제조하여 사용할 때 우수한 내마모성을 나타내도록 하기 위해 첨가되는 것이다. 그리고 상기 탄화수소 화합물은 열가소성 수지의 성형시에 우수한 이형성을 나타내도록 하기 위해 첨가되는 것으로서, 석유로부터 추출한 탄화수소 화합물이 사용된다.The dimethylpolysiloxane is added to exhibit excellent wear resistance when the thermoplastic resin prepared according to the present invention is manufactured and used as a molded article. In addition, the hydrocarbon compound is added in order to exhibit excellent releasability during molding of the thermoplastic resin, and a hydrocarbon compound extracted from petroleum is used.
디메틸폴리실록산은 점도가 약 100 cPS인 것을 사용하며, 한국 신에츠, 한국다우코닝 등에서 시판되고 있다. 탄화수소 화합물은 일반적으로 화이트오일(WHITE OIL)로 알려진 것을 사용하며, 극동유화, 미창석유 등에서 LP-350, TOMI-350 등의 품명으로 시판되고 있다.Dimethyl polysiloxanes having a viscosity of about 100 cPS are commercially available from Shin-Etsu, Dow Corning Korea, and the like. Hydrocarbon compounds generally use what is known as white oil (WHITE OIL), and are marketed under the product names of LP-350, TOMI-350, etc. in the Far Eastern Oil and Unchanged Petroleum.
결론적으로, 제2반응기에서 투입유량 및 반응조건을 상기한 바대로 유지하는 것은 내마모성 및 이형성이 우수한 고강성의 고분자량 폴리스티렌을 고수율로 얻기 위한 것이다.In conclusion, maintaining the input flow rate and the reaction conditions in the second reactor as described above is to obtain a high yield of high-strength high molecular weight polystyrene excellent in wear resistance and releasability.
제1반응기와 제2반응기에는 분자량 조절제, 대전방지제, 산화방지제 등과 같은 기타 첨가제를 수지의 최종 용도에 따라서 적절히 첨가할 수 있으며, 이는 이분야 숙련인에 의해 용이하게 실시될 수 있다.Other additives such as molecular weight regulators, antistatic agents, antioxidants and the like may be appropriately added to the first reactor and the second reactor depending on the end use of the resin, which can be easily carried out by those skilled in the art.
제2반응기에서 중합반응이 완료된 반응물은 승온기, 휘발조 등을 거치면서 미반응 단량체를 분리한 후, 펠릿 형태로 절단된다. 이 펠릿 형태의 최종 수지의 평균 분자량은 280,000 내지 380,000 범위내이다.After the polymerization reaction is completed in the second reactor, an unreacted monomer is separated while passing through a temperature increaser, a volatilization tank, and the like, and is then cut into pellets. The average molecular weight of the final resin in this pellet form is in the range of 280,000 to 380,000.
실시예Example
실시예 1Example 1
원료용액(스티렌 단량체)이 제1반응기에 투입되는 유량을 F1, 제2반응기에 투입되는 유량을 F2, 원료용액이 제1반응기 및 제2반응기에 투입되는 전체유량을 F으로, 그리고 제1반응기의 내용적을 V1, 제1반응기에서 반응액이 차지하는 내용적을 V1'로 나타낼 때, F1/F2 = 5.2 (F = F1 + F2) 및 V1/V1' = 1.55 의 조건을 유지하여 연속 괴상중합을 실시하였다. 중합반응 동안, 제1반응기의 교반기 회전수를 30회/분으로, 중합온도는 122℃로 유지하였다.The flow rate into which the raw material solution (styrene monomer) is introduced into the first reactor is F 1 , the flow rate into which the second reactor is introduced into F 2 , the total flow rate of the raw material solution into the first reactor and the second reactor into F, and 1 information, the information less reaction solution in V 1, a first reactor of the reactor occupied "when referring to, F 1 / F 2 = 5.2 (F = F 1 + F 2) and V 1 / V 1, less V 1 = 1.55 The continuous bulk polymerization was performed on condition of the following. During the polymerization reaction, the stirrer speed of the first reactor was maintained at 30 times / minute, and the polymerization temperature was maintained at 122 ° C.
제1반응기의 중합물은 제1반응기의 공급유량과 동일하게 연속적으로 제2반응기로 공급하였다.The polymer of the first reactor was fed to the second reactor continuously in the same manner as the feed flow rate of the first reactor.
제2반응기의 내용적을 V2, 제2반응기에서 반응액이 차지하는 내용적을 V2'로 나타낼 때, F = F1 + F2 및 V2/V2' = 2.0 의 조건을 유지하여 연속 괴상중합반응을 수행하였다. 반응 동안에 제2반응기의 교반기 회전수를 20회/분으로, 중합온도는 149℃로 유지하였다.The "when referring to, F = F 1 + F 2 and V 2 / V 2 '2 reactor contents less V 2, the second reaction vessel contents less V 2 The reaction liquid occupied in the = continuous mass polymerization to maintain the condition of 2.0 The reaction was carried out. During the reaction, the stirrer speed of the second reactor was maintained at 20 times / minute, and the polymerization temperature was maintained at 149 ° C.
제2반응기에는 최종 펠릿 수지의 중량을 기준으로 0.9중량%의 디메틸폴리실록산과 0.6중량%의 화이트 오일을 별도의 저장탱크로부터 연속 투입하였다.In the second reactor, 0.9% by weight of dimethylpolysiloxane and 0.6% by weight of white oil were continuously added from separate storage tanks based on the weight of the final pellet resin.
제2반응기로부터 얻어진 중합물을 연속적으로 탈휘조로 보내어 245℃까지 승온하여 미반응 단량체 등 휘발성분이 제거되는 탈휘공정을 거치게 한 후, 최종 수지펠릿으로 제조하였다.The polymer obtained from the second reactor was continuously sent to a devolatilization tank and heated up to 245 ° C., followed by a devolatilization step in which volatile components such as unreacted monomers were removed, and then prepared as a final resin pellet.
이 실시예에서 얻어진 수지 펠릿에 대하여 분자량, 인장강도를 측정하고 사출기의 물성측정 금형에서 내마모 실험용 시편을 제작하여 시편에 대해 내마모도 측정을 실시하고 사출기의 격자금형을 이용하여 이형성을 평가하였다.Molecular weight and tensile strength of the resin pellets obtained in this example were measured, and a test specimen for wear resistance was produced in the measuring mold of the injection molding machine.
실시예 2Example 2
원료용액(스티렌 단량체)의 반응기 투입유량을 조절하여 제1반응기에 투입되는 스티렌 단량체 유량(F1) 및 제2반응기에 투입되는 스티렌 단량체 유량(F2)의 비율을 F1/F2 = 5.9로 유지하는 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 연속 괴상중합반응을 실시하였다. 얻어진 수지 펠릿에 대하여 상기 실시예 1과 같이 물성을 평가하였다.By adjusting the reactor flow rate of the raw material solution (styrene monomer), the ratio of the styrene monomer flow rate (F 1 ) to the first reactor and the styrene monomer flow rate (F 2 ) to the second reactor is F 1 / F 2 = 5.9 Except for maintaining as, continuous block polymerization was carried out in the same manner as in Example 1. The physical properties of the obtained resin pellets were evaluated in the same manner as in Example 1.
실시예 3Example 3
제1반응기의 체류시간을 조절하여 제1반응기의 내용적(V1) 및 제1반응기의 반응액이 차지하는 내용적(V1')을 변경하여 V1/V1' = 1.50으로 하는 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 연속 괴상중합을 실시하였다. 얻어진 수지 펠릿에 대하여 상기 실시예 1과 같이 물성을 평가하였다.By adjusting the residence time of the first reactor, the contents of the first reactor (V 1 ) and the contents of the reaction solution of the first reactor (V 1 ') are changed to V 1 / V 1 ' = 1.50. Then, continuous bulk polymerization was carried out in the same manner as in Example 1. The physical properties of the obtained resin pellets were evaluated in the same manner as in Example 1.
실시예 4Example 4
제2반응기의 체류시간을 조절하여 제2반응기의 내용적(V2) 및 제2반응기의 반응액이 차지하는 내용적(V2')을 변경하여 V2/V2' = 2.40으로 하는 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 연속 괴상중합을 실시하였다. 얻어진 수지 펠릿에 대하여 상기 실시예 1과 같이 물성을 평가하였다.By adjusting the residence time of the second reactor, the contents of the second reactor (V 2 ) and the contents of the reaction liquid of the second reactor (V 2 ') are changed to V 2 / V 2 ' = 2.40. Then, continuous bulk polymerization was carried out in the same manner as in Example 1. The physical properties of the obtained resin pellets were evaluated in the same manner as in Example 1.
실시예 5Example 5
제2반응기의 온도를 165℃로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 연속 괴상중합을 실시하였다. 얻어진 수지 펠릿에 대하여 상기 실시예 1과 같이 물성을 평가하였다.Continuous bulk polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the second reactor was changed to 165 ° C. The physical properties of the obtained resin pellets were evaluated in the same manner as in Example 1.
실시예 6Example 6
제2반응기에 연속적으로 투입되는 화이트 오일의 양을 1.1중량%로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 연속 괴상중합을 실시하였다. 얻어진 수지 펠릿에 대하여 상기 실시예 1과 같이 물성을 평가하였다.Continuous bulk polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that the amount of the white oil continuously added to the second reactor was changed to 1.1 wt%. The physical properties of the obtained resin pellets were evaluated in the same manner as in Example 1.
실시예 7Example 7
제2반응기에 연속적으로 투입되는 디메틸폴리실록산의 양을 1.3중량%로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 연속 괴상중합을 실시하였다. 얻어진 수지 펠릿에 대하여 상기 실시예 1과 같이 물성을 평가하였다.Continuous bulk polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that the amount of dimethylpolysiloxane continuously added to the second reactor was changed to 1.3% by weight. The physical properties of the obtained resin pellets were evaluated in the same manner as in Example 1.
비교실시예 1Comparative Example 1
원료용액(스티렌 단량체)의 반응기 투입유량을 조절하여 제2반응기에 투입되는 스티렌 단량체 유량(F2)의 비율을 0으로 유지하는 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 연속 괴상중합반응을 실시하였다. 얻어진 수지 펠릿에 대하여 상기 실시예 1과 같이 물성을 평가하였다.Continuous bulk polymerization in the same manner as in Example 1, except that the ratio of the styrene monomer flow rate (F 2 ) to the second reactor was maintained at 0 by controlling the reactor input flow rate of the raw material solution (styrene monomer). Was carried out. The physical properties of the obtained resin pellets were evaluated in the same manner as in Example 1.
비교실시예 2Comparative Example 2
제1반응기의 체류시간을 조절하여 제1반응기의 내용적(V1) 및 제1반응기의 반응액이 차지하는 내용적(V1')을 변경하여 V1/V1' = 1.90으로 하는 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 연속 괴상중합을 실시하였다. 얻어진 수지 펠릿에 대하여 상기 실시예 1과 같이 물성을 평가하였다.By adjusting the residence time of the first reactor, the contents of the first reactor (V 1 ) and the contents of the reaction solution of the first reactor (V 1 ') are changed to V 1 / V 1 ' = 1.90. Then, continuous bulk polymerization was carried out in the same manner as in Example 1. The physical properties of the obtained resin pellets were evaluated in the same manner as in Example 1.
비교실시예 3Comparative Example 3
제2반응기의 체류시간을 조절하여 제2반응기의 내용적(V2) 및 제2반응기의 반응액이 차지하는 내용적(V2')을 변경하여 V2/V2' = 1.6으로 하는 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 연속 괴상중합을 실시하였다. 얻어진 수지 펠릿에 대하여 상기 실시예 1과 같이 물성을 평가하였다.By adjusting the residence time of the second reactor, the contents of the second reactor (V 2 ) and the contents of the reaction solution of the second reactor (V 2 ') are changed to V 2 / V 2 ' = 1.6. Then, continuous bulk polymerization was carried out in the same manner as in Example 1. The physical properties of the obtained resin pellets were evaluated in the same manner as in Example 1.
비교실시예 4Comparative Example 4
제2반응기의 온도를 172℃로 변경하는 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 연속 괴상중합을 실시하였다. 얻어진 수지 펠릿에 대하여 상기 실시예 1과 같이 물성을 평가하였다.Continuous bulk polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the second reactor was changed to 172 ° C. The physical properties of the obtained resin pellets were evaluated in the same manner as in Example 1.
비교실시예 5Comparative Example 5
제2반응기에 화이트 오일을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 연속 괴상중합을 실시하였다. 얻어진 수지 펠릿에 대하여 상기 실시예1과 같이 물성을 평가하였다.Continuous bulk polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that white oil was not added to the second reactor. The physical properties of the obtained resin pellets were evaluated in the same manner as in Example 1.
비교실시예 6Comparative Example 6
제2반응기에 연속 투입되는 화이트 오일의 양을 1.5 중량%로 변경하는 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 연속 괴상중합을 실시하였다. 얻어진 수지 펠릿에 대하여 상기 실시예 1과 같이 물성을 평가하였다.Continuous bulk polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that the amount of the white oil continuously added to the second reactor was changed to 1.5% by weight. The physical properties of the obtained resin pellets were evaluated in the same manner as in Example 1.
비교실시예 7Comparative Example 7
제2반응기에 디메틸폴리실록산을 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 연속 괴상중합을 실시하였다. 얻어진 수지 펠릿에 대하여 상기 실시예 1과 같이 물성을 평가하였다.Continuous bulk polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that dimethylpolysiloxane was not added to the second reactor. The physical properties of the obtained resin pellets were evaluated in the same manner as in Example 1.
비교실시예 8Comparative Example 8
제2반응기에 연속 투입되는 디메틸폴리실록산의 양을 1.7 중량%로 변경하는 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 연속 괴상중합을 실시하였다. 얻어진 수지 펠릿에 대하여 상기 실시예 1과 같이 물성을 평가하였다.Continuous bulk polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that the amount of dimethylpolysiloxane continuously added to the second reactor was changed to 1.7 wt%. The physical properties of the obtained resin pellets were evaluated in the same manner as in Example 1.
상기 실시예 1 내지 7 및 비교실시예 1 내지 8에서 사용된 작업조건을 각각 하기 표 1 및 2에 나타내고, 또한 제조된 수지에 대해 하기 물성 평가 방법에 따라 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표3에 나타내었다.The working conditions used in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 8 are shown in Tables 1 and 2, respectively, and the properties of the prepared resins were evaluated according to the following property evaluation methods. Shown in
〈 물성 평가 방법 〉〈Physical property evaluation method〉
(1) 인장 강도: ASTM D638에 의하여 측정하였다(속도: 20 mm/분).(1) Tensile strength: measured according to ASTM D638 (speed: 20 mm / min).
(2) 분자량: 최종 수지 펠릿 중에서 시료 5mg을 채취하여 THF 5ml를 혼합한 후, 진탕기(shaker)내에 넣고 30분간 진탕시켜 완전히 용해한 다음, 이 용액 으로 SPECTRA-PHYSICS ANALYTICAL 사의 겔투과 크로마토그래프에서 평균 분자량을 측정하였다.(2) Molecular weight: Take 5 mg of sample from final resin pellet, mix 5 ml of THF, place in shaker and shake for 30 minutes to completely dissolve. The molecular weight was measured.
(3) 이형 파손 발생율: 금성 전선(주)에서 제작한 5.3 OZ 사출기에 이형성 평가용 격자금형을 사용하여 시편을 사출하여 파손 발생량을 비율로 환산 하였다.(3) Deformation failure rate: The specimen was injected into a 5.3 OZ injection machine manufactured by Venus Cable Co., Ltd., and the specimens were ejected using the grid mold for evaluation of releasability.
(4) 내마모도: 사출기에서 제조된 시편에 대해 대능 엔지니어링사에서 제작한 내마모 시험기를 이용하여 마모량을 측정하였다.(4) Wear resistance: The amount of wear was measured using a wear tester manufactured by Daesung Engineering Co., Ltd. for specimens manufactured in an injection molding machine.
상기 표의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 열가소성수지 제조방법에 따르면 제1 및 제2 반응기에서 진행하는 연속 괴상중합법에 있어서 특정 투입 및 반응조건을 사용함으로써 황색도가 양호하면서 내마모성과 이형성이 우수하고 고강성의 고분자량 폴리스티렌 수지를 제조할 수 있으며, 제조된 수지는 오디오 테이프 케이스, 식음료 용기 및 실험용기 등으로 제조하여 사용할 때 우수한 물성을 나타내는 발명의 효과가 있다.As can be seen from the results of the above table, according to the thermoplastic resin manufacturing method of the present invention, in the continuous bulk polymerization method proceeding in the first and second reactors, the yellowness is good and wear resistance and releasability are used by using specific input and reaction conditions. This excellent and high rigidity high-molecular weight polystyrene resin can be prepared, and the produced resin has the effect of the invention showing excellent physical properties when used in the manufacture of an audio tape case, a food and beverage container and a test container.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.
제1도는 본 발명의 연속 괴상중합법을 실시하는 장치를 모식적으로 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram schematically showing an apparatus for carrying out the continuous bulk polymerization method of the present invention.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
1: 스티렌 단량체가 제1, 제2 반응기로 투입되는 전체유량(F)1: total flow rate (F) in which styrene monomer is introduced into the first and second reactors
2: 스티렌 단량체가 제1반응기로 투입되는 유량(F1)2: flow rate of the styrene monomer to the first reactor (F 1 )
3: 스티렌 단량체가 제2반응기로 투입되는 유량(F2)3: flow rate of the styrene monomer to the second reactor (F 2 )
4: 제1반응기의 반응기 내용적(V1)4: Reactor volume of the first reactor (V 1 )
5: 제1반응기에서 반응액이 점하는 내용적(V1')5: Internal volume of the reaction solution in the first reactor (V 1 ')
6: 제2반응기의 반응기 내용적(V2)6: Reactor Content of Second Reactor (V 2 )
7: 제2반응기에서 반응액이 차지하는 내용적(V2')7: Content of the reaction solution in the second reactor (V 2 ')
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