KR100676942B1 - Plasticizer composition containing cyclodextrin derivatives, flexible pvc composition with suppression of the migration of plasticizer containing the same, and manufacturing method thereof - Google Patents

Plasticizer composition containing cyclodextrin derivatives, flexible pvc composition with suppression of the migration of plasticizer containing the same, and manufacturing method thereof Download PDF

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Abstract

Provided is a plasticizer composition, which contains a cyclodextrin derivative capable of forming a complex with a liquid low-molecular weight plasticizer to prevent the plasticizer from migration, and thus allows mass production of a flexible PVC composition showing little migration of a plasticizer. The flexible PVC composition showing little migration of a plasticizer is obtained by the method comprising the steps of: (S1) providing a cyclodextrin derivative represented by the following formula 3; (S2) mixing the cyclodextrin derivative, PVC and a liquid plasticizer to form plastisol; and (S3) heating the plastisol to a solution state, followed by cooling. In the formula 3, R independently represents any one of a C1-C20 hydrocarbon functional group represented by the following formula 4 and a C1-C60 silane functional group represented by the following formula 5, and has a substitution degree of 5-100%; and n is an integer of 6-26. In the formula 4, each of a, b, c, d and e is an integer of 0 or more, a+b+c+d+e is 1 or more, and the order of each unit varies randomly. In the formula 5, each of R1, R2 and R3 independently represents a C1-C20 hydrocarbon functional group represented by the formula 4.

Description

사이클로덱스트린 유도체를 도입한 가소제 조성물, 이를 포함하는 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물 및 그 제조방법 {Plasticizer composition containing cyclodextrin derivatives, flexible PVC composition with suppression of the migration of plasticizer containing the same, and manufacturing method thereof}Plasticizer composition incorporating cyclodextrin derivatives, plasticizer effluent reduced soft PCC composition comprising the same, and a method for preparing the same.Plasticizer composition containing cyclodextrin derivatives, flexible PVC composition with suppression of the migration of plasticizer containing the same, and manufacturing method

도 1은 본 발명에 사용되는 사이클로덱스트린 유도체의 일 실시예로서 알파-사이클로덱스트린 유도체의 구조를 간단하게 표현한 모식도이다.1 is a schematic diagram showing the structure of an alpha-cyclodextrin derivative as one embodiment of a cyclodextrin derivative used in the present invention.

도 2는 본 발명의 가소제 조성물에 있어서, DOP를 공동 내부에 끌어 들여 복합체를 형성한 사이클로덱스트린 유도체의 구조를 간단하게 표현한 모식도이다. FIG. 2 is a schematic diagram schematically illustrating a structure of a cyclodextrin derivative in which a DOP is drawn into a cavity to form a complex in the plasticizer composition of the present invention.

도 3은 본 발명에 따라 PVC, 액상의 저분자 가소제 및 사이클로덱스트린 유도체가 균일하게 혼합된 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물의 구조를 간단하게 표현한 모식도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing a simple structure of the plasticizer outflow-type soft PVC composition in which PVC, a liquid low-molecular plasticizer and a cyclodextrin derivative is uniformly mixed according to the present invention.

도 4는 사이클로덱스트린 유도체가 포함되지 않은 비교예 1의 시료(PVC-0)의 시료(PVC-9)의 표면을 촬영한 사진이다. Figure 4 is a photograph of the surface of the sample (PVC-9) of the sample (PVC-0) of Comparative Example 1 that does not contain a cyclodextrin derivative.

도 5는 사이클로덱스트린 유도체가 소정량 포함된 실시예 4의 시료(PVC-9)의 표면을 촬영한 사진이다.5 is a photograph of the surface of the sample (PVC-9) of Example 4 containing a predetermined amount of cyclodextrin derivatives.

도 6은 종래기술에 따라 순수한 베타-사이클로덱스트린을 DMAc 용매에 분산 시켜 제조한 시료의 표면을 촬영한 사진이다. Figure 6 is a photograph of the surface of a sample prepared by dispersing pure beta-cyclodextrin in DMAc solvent according to the prior art.

도 7은 프탈레이트 가소제 유출농도 평가를 위해 제조한 표준용액의 흡광도 검정곡선이고, 7 is an absorbance calibration curve of the standard solution prepared for the phthalate plasticizer effluent concentration evaluation,

도 8은 본 발명에 따른 가소제 유출 저감형 PVC 시편의 DOP 유출시험 결과를 나타낸 그래프이다.,8 is a graph showing the DOP leakage test results of the plasticizer outflow-type PVC specimens according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 가소제 유출 저감형 연질 PVC 시편의 응력-변형률 곡선 그래프이다.9 is a stress-strain curve graph of the plasticizer outflow reduced soft PVC specimen according to the present invention.

본 발명은 PVC와 액상의 저분자 가소제를 혼합하여 제조하는 연질 PVC의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액상의 저분자 가소제와 혼합되어 복합체를 형성하므로서 가소제로 사용시 그 유출을 저감할 수 있는 가소제 조성물, 이를 포함하는 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물의 제조방법 및 이로부터 형성된 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a soft PVC by mixing a PVC and a liquid low molecular plasticizer, and more particularly, a plasticizer composition which can reduce the outflow when used as a plasticizer by forming a composite by mixing with a liquid low molecular plasticizer. The present invention relates to a method for producing a plasticizer effluent reduction soft PVC composition comprising the same, and to a plasticizer effluent reduction soft PVC composition formed therefrom.

예를 들어, PVC는 배관용 파이프, 식품포장재, 직물용 섬유, 실내장식품과 혈액저장용기, 젖병, 완구 등의 유아용품 등의 용도로 광범위하게 이용되는 대표적인 범용 고분자이다. 그러나, PVC는 특이한 분자내 지배구조(hierarchy structure) 및 물리적 가교(physical crosslinks) 역할을 하는 미결정(microcrystallite)의 존재 때문에 분자운동성의 제약을 받아 경질 특성을 보이므로, 식품포장용 필름과 같은 연질 용도에 적용되기 위해서는 가소화 공정(plasticization process)을 통해 연성을 부여해야 한다. 연질 PVC는 통상적으로 PVC에 액상의 저분자 가소제(plasticizer)를 PVC와 혼합하여 플라스티졸을 형성한 후, 이를 가열하여 PVC를 액상의 저분자 가소제에 용해시킨 다음 냉각하여 제조한다. 이러한 액상의 저분자 가소제로는 프탈레이트계 가소제, 포스페이트계 가소제, 트리멜리테이트계 가소제, 지방족 다이에스테르계 가소제 등이 잘 알려져 있으며, 이 외에 에폭시계 가소제, 항염소계 가소제 등이 있다. 액상의 저분자 가소제의 첨가로 인해 PVC의 분자운동성이 크게 향상되어 PVC에 연성이 부여된다. For example, PVC is a representative general-purpose polymer widely used in pipes, food packaging materials, textile fibers, indoor decorations and blood storage containers, baby products such as baby bottles and toys. However, PVC exhibits rigid properties due to molecular mobility constraints due to the presence of microcrystallites that serve as specific intra- molecular governance structures and physical crosslinks, and thus, for soft applications such as food packaging films. In order to be applied, ductility must be imparted through a plasticization process. Soft PVC is typically prepared by mixing a liquid low molecular plasticizer (PVC) with PVC to form a plastisol, then heating the PVC to dissolve the PVC in a liquid low molecular plasticizer and then cooling. Phthalate-based plasticizers, phosphate-based plasticizers, trimellitate-based plasticizers, aliphatic diester-based plasticizers and the like are well known as liquid low-molecular-weight plasticizers. In addition to these, there are epoxy plasticizers and anti-chlorine plasticizers. Due to the addition of low molecular weight plasticizers, the molecular mobility of PVC is greatly improved, thereby giving ductility to PVC.

이와 같이, 액상의 저분자 가소제는 PVC의 연성화에 매우 유용하게 사용될 수 있으나, 액상의 저분자 물질 특성상 공기 중으로 휘발되거나 액체 또는 고체 물질과의 접촉을 통해 외부로 전이되는 특성을 갖는다. 이렇게 PVC 밖으로 유출된 가소제가 인체를 비롯한 동, 식물의 체내에 유입되면 생명활동에 직접 관여하는 내분비계의 정상적인 활동을 저해하거나 비정상적인 반응을 촉발시켜 치명적인 위해를 주는 것으로 보고되고 있다. As such, the liquid low molecular plasticizer may be very useful for softening of PVC, but has a property of volatilizing into the air or transferring to the outside through contact with a liquid or solid material due to the low molecular weight of the liquid phase. When the plasticizer leaked out of PVC enters the body of animals, animals and plants, it is reported to cause fatal harm by inhibiting the normal activity of endocrine system directly involved in life activities or triggering abnormal reactions.

따라서, 가소제의 외부 유출량을 저감시키려는 노력이 계속되고 있다. Therefore, efforts to reduce the external flow rate of the plasticizer are continued.

예를 들어, PVC 제품으로부터 가소제 유출의 문제가 없도록 액상의 저분자 가소제 대신 고분자 가소제로 대체하려는 시도가 진행되고 있다. 그러나, 고분자 가소제를 사용할 경우 경제성이 없거나 가소화 성능이 충분치 않고 사슬얽힘이 발생하는 등의 문제점이 있다. For example, attempts have been made to substitute polymer plasticizers instead of liquid low molecular plasticizers so that there is no problem of plasticizer leakage from PVC products. However, when the polymer plasticizer is used, there is a problem in that it is not economical or the plasticization performance is insufficient and chain entanglement occurs.

한편, Journal of Applied Polymer Science, 1996, Vol. 59, P. 2089 "Effect of blending β-cyclodextrin with poly(vinyl chloride) on the leaching of phthalate ester to hydrophilic medium"에 따르면, 사이클로덱스트린이 DOP와 같은 액상의 저분자 가소제와 복합체를 형성하므로서 연질 PVC의 가소제 유출 저감에 기여할 수 있다고 보고되어 있다. Meanwhile, Journal of Applied Polymer Science, 1996, Vol. 59, P. 2089 According to "Effect of blending β-cyclodextrin with poly (vinyl chloride) on the leaching of phthalate ester to hydrophilic medium", plasticizers of soft PVC are formed by cyclodextrins complexing with liquid low-molecular-weight plasticizers such as DOP. It is reported that it can contribute to the emission reduction.

하기 화학식 1의 알파-사이클로덱스트린과 같이, 사이클로덱스트린은 글루코오스 그룹을 반복단위로 하여 구성된 환상 화합물로서 하기 화학식 2로 표시된다. Like the alpha-cyclodextrin of the formula (1), cyclodextrin is a cyclic compound composed of a glucose group as a repeating unit is represented by the following formula (2).

Figure 112005071551356-pat00001
Figure 112005071551356-pat00001

Figure 112005071551356-pat00002
Figure 112005071551356-pat00002

상기 화학식 2에서, n은 글루코오스 그룹 반복단위의 수로서 6 내지 26의 정수, 바람직하게는 6 내지 8의 값을 갖는다.In Chemical Formula 2, n has an integer of 6 to 26, preferably 6 to 8 as the number of glucose group repeating units.

사이클로덱스트린은 친수성인 하이드록시 작용기로 둘러싸인 외부와, 소수성의 내부 공동(空洞, cavity)의 독특한 구조로 이루어져 있다. 사이클로덱스트린은 이러한 내부 공동에 들어갈 수 있는 정도의 크기를 갖는 가소제, 즉 액상의 저분자 가소제와 복합체를 형성할 수 있다. 물론, 사이클로덱스트린 유도체가 액상의 저분자 가소제를 공동 내부에 끌어 들이는 것 외에도 그 외부에 수소결합 등으로 액상의 저분자 가소제를 끌여들여 고정화시키기도 한다. Cyclodextrins consist of a unique structure of hydrophobic inner cavities and the outside surrounded by hydrophilic hydroxy functional groups. Cyclodextrins can form complexes with plasticizers that are large enough to enter these internal cavities, ie, liquid, low molecular weight plasticizers. Of course, the cyclodextrin derivative not only draws the liquid low molecular plasticizer into the cavity, but also attracts and fixes the liquid low molecular plasticizer by hydrogen bonding to the outside.

그러나, PVC 및 액상의 저분자 가소제와 혼합된 사이클로덱스트린은 분산성이 좋지 않아 서로 응집되며, 이에 따라 가소제 유출 저감능력이 크게 저하될 뿐만 아니라, 제조된 연질 PVC의 물성이 불량해진다. 전술한 문헌에서도, 이러한 문제점을 해결하고자 PVC, DOP 및 사이클로덱스트린을 다이메틸아세트아미드 (dimethylacetamide, DMAc) 용매에 분산시킨 다음 캐스팅하는 방법으로 가소제 유출 저감형 연질 PVC를 제조하였다. 그러나, 이 방법은 경제성이 떨어지고 대량생산에도 적용이 어려울 뿐만 아니라, 사이클로덱스트린의 응집 문제를 완전히 해결하지는 못하였다.However, cyclodextrins mixed with PVC and liquid low molecular weight plasticizers are poor in dispersibility and aggregate with each other, thereby greatly reducing plasticizer outflow reduction ability, and also deteriorating physical properties of the manufactured soft PVC. In the above-mentioned literature, in order to solve this problem, a plasticizer effluent reduced soft PVC was prepared by dispersing PVC, DOP, and cyclodextrin in a dimethylacetamide (DMAc) solvent and then casting. However, this method is not only economical and difficult to apply to mass production, but also does not completely solve the problem of coagulation of cyclodextrin.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전술한 문제점을 해결하여, 용매를 사용하지 않고도 간단하고 경제적인 방법으로 대량생산이 가능하며, 제조된 연질 PVC의 물성은 거의 저하되지 않으면서도 가소제가 유출되는 양은 크게 저감된 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물의 제조방법을 제공하는데 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the above problems, it is possible to mass-produce in a simple and economical way without using a solvent, and the plasticizer is leaked without substantially deteriorating the physical properties of the produced soft PVC The amount is to provide a process for producing a plasticizer effluent reduced soft PVC composition that is greatly reduced.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 액상의 저분자 가소제와 혼합되어 복합체를 형성하므로서 PVC의 가소제로 사용시 물성을 거의 저하시키지 않으면서도 가소제의 유출을 저감할 수 있는 가소제 조성물 및 이를 포함하는 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물을 제공하는데 있다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to form a composite by mixing with a low-molecular plasticizer of the liquid plasticizer composition that can reduce the outflow of the plasticizer without substantially reducing the physical properties when used as a plasticizer of PVC and plasticizer outflow reduction type comprising the same It is to provide a soft PVC composition.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물의 제조방법은 (S1) 하기 화학식 3으로 표시되는 사이클로덱스트린 유도체를 준비하는 단계; (S2) 상기 사이클로덱스트린 유도체, PVC 및 액상의 저분자 가소제를 혼합하여 플라스티졸을 형성하는 단계; 및 (S3) 상기 형성된 플라스티졸을 용액 상태가 될 때까지 가열한 다음 냉각하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, the method for producing a plasticizer outflow-type soft PVC composition of the present invention (S1) preparing a cyclodextrin derivative represented by the following formula (3); (S2) mixing the cyclodextrin derivative, PVC and a low molecular weight plasticizer in a liquid to form a plastisol; And (S3) heating the formed plastisol to a solution state and then cooling.

Figure 112005071551356-pat00003
Figure 112005071551356-pat00003

상기 화학식 3에서, R은 각각 서로 독립적으로 수소, 하기 화학식 4로 표시되는 탄소수 1 내지 20인 탄화수소 작용기 및 하기 화학식 5로 표시되는 탄소수 1 내지 60인 실란계 작용기로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로서, R의 치환도는 5 내지 100%이고, n은 6 내지 26인 정수이다.In Chemical Formula 3, R is each independently selected from hydrogen, a hydrocarbon functional group having 1 to 20 carbon atoms represented by the following Chemical Formula 4, and a silane functional group having 1 to 60 carbon atoms represented by the following Chemical Formula 5, The degree of substitution of R is 5 to 100% and n is an integer of 6 to 26.

Figure 112005071551356-pat00004
Figure 112005071551356-pat00004

상기 화학식 4에서, a, b, c, d 및 e는 각각 0 이상의 정수로서 a+b+c+d+e는 1 이상이고, a, b, c, d 및 e에 따른 각 구성단위의 결합의 순서는 랜덤하게 변형될 수 있다.In Formula 4, a, b, c, d and e are each an integer of 0 or more, and a + b + c + d + e is 1 or more, and a combination of each structural unit according to a, b, c, d and e The order of may be randomly modified.

Figure 112005071551356-pat00005
Figure 112005071551356-pat00005

상기 화학식 5에서, R1, R2, R3는 각각 서로 독립적으로 상기 화학식 4로 표시되는 탄소수 1 내지 20인 탄화수소 작용기이다.In Formula 5, R 1 , R 2 , and R 3 are each independently a hydrocarbon functional group having 1 to 20 carbon atoms represented by Formula 4.

본 발명의 제조방법에 따르면, 용매를 사용하지 않고도 간단하고 경제적인 방법으로 가소제 유출 저감형 연질 PVC를 대량생산할 수 있으며, 제조된 연질 PVC는 물성이 거의 저하되지 않으면서도 가소제가 유출되는 양은 크게 저감된다.According to the production method of the present invention, it is possible to mass-produce a plasticizer outflow-reducing type soft PVC in a simple and economical manner without using a solvent, and the produced soft PVC greatly reduces the amount of plasticizer outflow without substantially decreasing physical properties. do.

본 발명의 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물의 제조방법에 있어서, 사이클로덱스트린 유도체의 함량은 상기 액상의 저분자 가소제 함량 100몰을 기준으로 2 내지 20몰인 것이 바람직하다.In the method for producing a plasticizer effluent reduced soft PVC composition of the present invention, the content of the cyclodextrin derivative is preferably 2 to 20 mol based on 100 mol of the low molecular weight plasticizer in the liquid phase.

본 발명의 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물의 제조방법에 있어서, 액상의 저분자 가소제로는 다이메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate, DMP), 다이부틸 프탈레이트(dibutyl phthalate, DBP), 다이아이소부틸 프탈레이트(di-isobutyl phthalate, DIBP), 다이헥실 프탈레이트(dihexyl phthalate, DHP), 다이옥틸 프탈 레이트(dioctyl phthalate, DOP), 다이아이소옥틸 프탈레이트(di-iso-octyl phthalate, DIOP), 다이노닐 프탈레이트(dinonyl phthalate, DNP), 다이아이소데실 프탈레이트(di-isodecyl phthalate, DIDP), 벤질부틸 프탈레이트(benzyl butyl phthalate, BBP) 등과 같은 프탈레이트계 가소제와 다이옥틸 아디페이트(dioctyl adipate, DOA), 다이아이소옥틸 아디페이트(di-iso-octyl adipate, DIOA), 다이아이소데실 아디페이트(di-isodecyl adipate, DIDA) 등과 같은 지방족 다이에스테르계 가소제, 트리아이소 옥틸 트리멜리테이트(tri-iso-octyl trimellitate, TIOTM) 등의 트리멜리테이트계 가소제, 트리토릴 포스페이트(tritolyl phosphate, TTP), 트리자이릴 포스페이트(trixylyl phosphate, TXP) 등의 포스페이트계 가소제 등을 각각 단독으로 또는 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. In the method for preparing a plasticizer-flow-reducing type soft PVC composition of the present invention, the liquid low molecular weight plasticizer includes dimethyl phthalate (DMP), dibutyl phthalate (DBP), and diisobutyl phthalate (di-isobutyl). phthalate (DIBP), dihexyl phthalate (DHP), dioctyl phthalate (DOP), di-iso-octyl phthalate (DIOP), dinonyl phthalate (DNP) , Phthalate plasticizers such as di-isodecyl phthalate (DIDP), benzyl butyl phthalate (BBP), dioctyl adipate (DOA), di-octyl adipate (di-isodecyl phthalate) aliphatic diester plasticizers such as -octyl adipate (DIOA), di-isodecyl adipate (DIDA), triiso octyl trimellitate (tri-i) trimellitate plasticizers such as so-octyl trimellitate (TIOTM), phosphate plasticizers such as tritolyl phosphate (TTP), trixylyl phosphate (TXP), etc., alone or in combination It can be mixed and used.

이하, 본 발명의 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, the manufacturing method of the plasticizer outflow type reduced soft PVC composition of this invention is demonstrated in detail.

먼저, 하기 화학식 3으로 표시되는 사이클로덱스트린 유도체를 준비한다(S1 단계).First, a cyclodextrin derivative represented by Chemical Formula 3 is prepared (step S1).

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112005071551356-pat00006
Figure 112005071551356-pat00006

상기 화학식 3에서, R은 각각 서로 독립적으로 수소, 하기 화학식 4로 표시 되는 탄소수 1 내지 20인 탄화수소 작용기, 또는 하기 화학식 5로 표시되는 탄소수 1 내지 60인 실란계 작용기가 될 수 있다. n은 6 내지 26인 정수로서, 바람직하게는 6 내지 8인 정수이다. R의 치환도는 5 내지 100%, 바람직하게는 20 내지 90%인데, 치환도는 다음과 같이 수학식 1에 따라 계산된다.In Formula 3, R may be each independently hydrogen, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by Formula 4, or a silane group having 1 to 60 carbon atoms represented by Formula 5 below. n is an integer of 6-26, Preferably it is an integer of 6-8. The degree of substitution of R is 5 to 100%, preferably 20 to 90%, and the degree of substitution is calculated according to Equation 1 as follows.

치환도 = (치환반응이 일어난 하이드록시기의 총수/사이클로덱스트린에 존재하는 하이드록시기 총수)X100(%) Degree of substitution = (total number of hydroxyl groups subjected to substitution reaction / total number of hydroxy groups present in cyclodextrin) X 100 (%)

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112005071551356-pat00007
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상기 화학식 4에서, a, b, c, d 및 e는 각각 0 이상의 정수로서 a+b+c+d+e는 1 이상이다. 즉 a, b, c, d 및 e에 따른 각 구성단위간의 결합의 순서는 화학식 4에 표현된 배열순서에 국한 되지 않으며, 랜덤하게 변형될 수 있다. 화학식 4로 표시되는 탄화수소 작용기로는 메틸, 에틸, 부틸, 옥틸, 데실, 헥사데실, 아릴, 페닐, 벤질 등을 예시할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.In Formula 4, a, b, c, d and e are each an integer of 0 or more, and a + b + c + d + e is 1 or more. That is, the order of bonding between the constituent units according to a, b, c, d, and e is not limited to the arrangement order represented by Formula 4, and may be modified randomly. Examples of the hydrocarbon functional group represented by the formula (4) include methyl, ethyl, butyl, octyl, decyl, hexadecyl, aryl, phenyl, benzyl, and the like, but are not limited thereto.

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112005071551356-pat00008
Figure 112005071551356-pat00008

상기 화학식 5에서, R1, R2, R3는 각각 서로 독립적으로 상기 화학식 4로 표시되는 탄소수 1 내지 20인 탄화수소 작용기이다. 화학식 5로 표시되는 실란계 작용기로는 트라이메틸 실란, 부틸다이메틸 실란, 메톡시 실란, 에톡시 실란, 메타크릴옥시프로필 메톡시 실란 등을 예시할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.In Formula 5, R 1 , R 2 , and R 3 are each independently a hydrocarbon functional group having 1 to 20 carbon atoms represented by Formula 4. Examples of the silane-based functional group represented by the formula (5) include trimethyl silane, butyldimethyl silane, methoxy silane, ethoxy silane, methacryloxypropyl methoxy silane, and the like, but are not limited thereto.

이러한 사이클로덱스트린 유도체는 전술한 화학식 2로 표시되는 사이클로덱스트린을 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물과 반응시켜 제조할 수 있다.Such cyclodextrin derivatives may be prepared by reacting the cyclodextrin represented by Chemical Formula 2 with the compound represented by the following Chemical Formula 6.

Figure 112005071551356-pat00009
Figure 112005071551356-pat00009

상기 화학식 6에서, R은 전술한 화학식 3의 R과 동일하고, X는 화학식 2로 표시되는 사이클로덱스트린의 하이드록시기와 반응할 수 있는 작용기로서, 예를 들어 할로겐 원소, 하이드록시기, 알콕시기 등을 들 수 있다. 이러한 치환반응에 의하여, 사이클로덱스트린 내의 하이드록시기의 수소원자가 R로 치환된다. 치환반응시 상기 화학식 6으로 표시되는 화합물의 투입몰수에 따라 수소원자가 R로 치환되는 정도, 즉 치환도를 조절할 수 있다. In Chemical Formula 6, R is the same as R in Chemical Formula 3, and X is a functional group capable of reacting with the hydroxyl group of the cyclodextrin represented by Chemical Formula 2, for example, a halogen element, a hydroxyl group, an alkoxy group, or the like. Can be mentioned. By this substitution reaction, the hydrogen atom of the hydroxy group in the cyclodextrin is replaced with R. According to the number of moles of the compound represented by Formula 6 during the substitution reaction, the degree to which the hydrogen atom is substituted with R, that is, the degree of substitution may be adjusted.

이어서, 준비한 사이클로덱스트린 유도체, PVC 및 액상의 저분자 가소제를 혼합하여 플라스티졸을 형성한다(S2 단계). Subsequently, the prepared cyclodextrin derivative, PVC, and a liquid low molecular weight plasticizer are mixed to form a plastisol (step S2).

수소 작용기를 소정의 화합물로 치환시킨 상기 화학식 3의 사이클로덱스트린 유도체는 순수한 화학식 2의 사이클로덱스트린과 달리, PVC 및 액상의 저분자 가소제와 혼합시 분산성이 양호하다. 따라서, 종래와 같이 DMAc와 같은 용매를 사용하 지 않고도 사이클로덱스트린 유도체가 균일하게 분산된 플라스티졸을 형성할 수 있다. 이에 따라, 간단하고 경제적으로 가소제 유출 저감형 연질 PVC를 대량생산할 수 있는 장점이 있다.The cyclodextrin derivative of Formula 3, in which a hydrogen functional group is substituted with a predetermined compound, has a good dispersibility when mixed with PVC and a low molecular weight plasticizer in a liquid, unlike pure cyclodextrin of Formula 2. Therefore, it is possible to form a plastisol in which the cyclodextrin derivative is uniformly dispersed without using a solvent such as DMAc as in the related art. Accordingly, there is an advantage that can be mass-produced plasticizer outflow-type soft PVC simply and economically.

사이클로덱스트린 유도체의 혼합량은 액상의 저분자 가소제 혼합량을 100몰이라고 할때 2 내지 20몰인 것이 바람직하다.The mixed amount of the cyclodextrin derivative is preferably 2 to 20 mol when the mixed amount of the low molecular weight plasticizer in the liquid is 100 mol.

또한, 사용되는 액상의 저분자 가소제로는 사이클로덱스트린 유도체의 내부 공동을 통하여 복합체를 형성할 수 있는 것이라면 모두 사용이 가능한데, 사이클로덱스트린 유도체의 내부 공동의 크기를 감안한다면 PVC의 연질화에 사용되는 통상의 액상 저분자 가소제, 예를 들어 다이메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate, DMP), 다이부틸 프탈레이트(dibutyl phthalate, DBP), 다이아이소부틸 프탈레이트(di-isobutyl phthalate, DIBP), 다이헥실 프탈레이트(dihexyl phthalate, DHP), 다이옥틸 프탈레이트(dioctyl phthalate, DOP), 다이아이소옥틸 프탈레이트(di-iso-octyl phthalate, DIOP), 다이노닐 프탈레이트(dinonyl phthalate, DNP), 다이아이소데실 프탈레이트(di-isodecyl phthalate, DIDP), 벤질부틸 프탈레이트(benzyl butyl phthalate, BBP) 등과 같은 프탈레이트계 가소제, 다이옥틸 아디페이트(dioctyl adipate, DOA), 다이아이소옥틸 아디페이트(di-iso-octyl adipate, DIOA), 다이아이소데실 아디페이트(di-isodecyl adipate, DIDA) 등과 같은 지방족 다이에스테르계 가소제, 트리아이소 옥틸 트리멜리테이트(tri-iso-octyl trimellitate, TIOTM) 등과 같은 트리멜리테이트계 가소제, 트리토릴 포스페이트(tritolyl phosphate, TTP), 트리자이릴 포스페이트(trixylyl phosphate, TXP) 등 과 같은 포스페이트계 가소제 등을 각각 단독으로 또는 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. PVC와 액상의 저분자 가소제 혼합비는 부여하고자 하는 연성 정도에 따라 변화시킬 수 있음은 당업자에게 자명하며, 예를 들어 PVC 100중량부를 기준으로 가소제 10 ~ 80 중량부를 혼합한다. In addition, any liquid low-molecular plasticizer used can be used as long as it can form a complex through the internal cavity of the cyclodextrin derivative, considering the size of the internal cavity of the cyclodextrin derivative is a common used for softening of PVC Liquid low molecular plasticizers such as dimethyl phthalate (DMP), dibutyl phthalate (DBP), di-isobutyl phthalate (DIBP), dihexyl phthalate (DHP), Dioctyl phthalate (DOP), di-iso-octyl phthalate (DIOP), dinonyl phthalate (DNP), di-isodecyl phthalate (DIDP), benzyl butyl Phthalate plasticizers such as phthalate (benzyl butyl phthalate, BBP), dioctyl adipate (DOA), Aliphatic diester plasticizers such as di-iso-octyl adipate (DIOA), di-isodecyl adipate (DIDA), tri-iso-octyl trimellitate , Phosphate plasticizers such as trimellitate plasticizers such as TIOTM), tritolyl phosphate (TTP), trixylyl phosphate (TXP), etc., alone or in combination of one or more thereof. Can be. It is apparent to those skilled in the art that the mixing ratio of the PVC and the liquid low molecular weight plasticizer can be changed according to the degree of ductility to be given, for example, 10 to 80 parts by weight of the plasticizer is mixed based on 100 parts by weight of PVC.

전술한 S2 단계에 있어서, 사이클로덱스트린 유도체는 PVC 및 액상의 저분자 가소제와 동시에 혼합하여 플라스티졸을 형성할 수 있지만, 사이클로덱스트린 유도체와 액상의 저분자 가소제를 먼저 혼합하여 가소제 조성물을 형성한 후, 이를 PVC에 혼합하여 플라스티졸을 형성할 수도 있다. 즉, 본원발명에 따라 사이클로덱스트린 유도체와 액상의 저분자 가소제를 포함하는 가소제 조성물을 먼저 형성한 후, 이를 통상적으로 사용하는 PVC의 가소제 대신 사용할 수 있다. In the above-described step S2, the cyclodextrin derivative may be mixed with PVC and the low molecular weight plasticizer at the same time to form a plastisol, but the cyclodextrin derivative and the low molecular weight plasticizer are first mixed to form a plasticizer composition, which is then It can also be mixed with PVC to form a plastisol. That is, according to the present invention, a plasticizer composition comprising a cyclodextrin derivative and a liquid low molecular weight plasticizer may be first formed, and then used instead of the plasticizer of PVC which is commonly used.

마지막으로, 형성된 플라스티졸을 용액상태가 될 때까지 가열한 다음 냉각한다(S3 단계). Finally, the formed plastisol is heated until it is in solution and then cooled (step S3).

PVC와 액상의 저분자 가소제를 포함하는 연질 PVC 조성물에 화학식 3의 사이클로덱스트린 유도체를 첨가하여 형성된 플라스티졸은 예를 들어 180℃ 정도로 가열하게 되면 액상의 저분자 가소제에 다른 성분들이 용해된 용액상태가 되며, 이를 냉각하면 모든 성분들, 즉 PVC, 액상의 저분자 가소제 및 사이클로덱스트린 유도체가 균일하게 혼합된 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물이 제조된다. Plastisol formed by adding a cyclodextrin derivative of Formula 3 to a soft PVC composition containing PVC and a low molecular weight plasticizer in liquid form becomes a solution in which other components are dissolved in a low molecular weight plasticizer, for example. Cooling it produces a plasticizer effluent reduced soft PVC composition in which all components, namely PVC, low molecular weight plasticizers and cyclodextrin derivatives are uniformly mixed.

제조된 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물에 있어서 가소제의 유출이 저감되는 원리를 간단히 살펴 보면 다음과 같다.Looking at the principle that the outflow of the plasticizer is reduced in the produced plasticizer outflow-type soft PVC composition is as follows.

도 1은 본 발명에 사용되는 사이클로덱스트린 유도체의 일 실시예로서 알파- 사이클로덱스트린 유도체의 구조를 간단하게 표현한 모식도이다. 도면을 참조하면, 알파-사이클로덱스트린 유도체는 내부가 공동(空洞, cavity)인 구조체이다. 이러한 사이클로덱스트린 유도체는 액상의 저분자 가소제, 예를 들어 DOP를 공동 내부에 끌어 들여 복합체를 형성하므로서 가소제가 유출되는 것을 방지한다(도 2 참조). 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 PVC, 액상의 저분자 가소제 및 사이클로덱스트린 유도체가 균일하게 혼합된 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물은 사이클로덱스트린 유도체가 DOP와 효율적으로 복합체를 형성하므로서 가소제 유출에 대한 저감 효율이 향상되며, 물성 또한 거의 저하되지 않게 된다. 1 is a schematic diagram showing the structure of an alpha-cyclodextrin derivative as one embodiment of a cyclodextrin derivative used in the present invention. Referring to the drawings, the alpha-cyclodextrin derivative is a structure having a cavity inside. Such cyclodextrin derivatives attract liquid low molecular plasticizers, such as DOP, into the cavity to form a complex, thereby preventing the plasticizer from spilling (see FIG. 2). That is, as shown in Figure 3, according to the present invention, a plasticizer effluent reduced type soft PVC composition in which PVC, a low molecular weight plasticizer and a cyclodextrin derivative is uniformly mixed according to the present invention, the cyclodextrin derivatives form a complex with DOP efficiently Reduction efficiency for the outflow is improved, and the physical properties are hardly reduced.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되어 지는 것이다.  Hereinafter, examples will be described in detail to help understand the present invention. However, embodiments according to the present invention can be modified in many different forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the following examples. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

합성예 1Synthesis Example 1

본 합성예는 베타-사이클로덱스트린을 벤질 클로라이드와 반응하여 하기 화학식 7로 표시되는 사이클로덱스트린 유도체의 합성법을 예시하기 위한 것이다. This synthesis example is intended to illustrate the synthesis of the cyclodextrin derivative represented by the following formula (7) by reacting beta-cyclodextrin with benzyl chloride.

Figure 112005071551356-pat00010
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상기 화학식 7로 표기되는 2,3,6-트라이-O-벤질-베타-사이클로덱스트린(이하 Bn-β-CD)의 합성은 Carbohydrate Research 1990, Vol. 199, P. 31-35 "Synthesis of 1,4-anhydro-2,3,6-tri-O-benzyl-α-D-glucopyranose by cis-ring-closure of a glycosyl chloride"에 명시된 바에 따라 진행하였다. Synthesis of 2,3,6-tri- O -benzyl-beta-cyclodextrin (hereinafter referred to as Bn-β-CD) represented by Chemical Formula 7 is described in Carbohydrate Research 1990, Vol. 199, P. 31-35 "Synthesis of 1,4-anhydro-2,3,6-tri- O- benzyl-α-D-glucopyranose by cis -ring-closure of a glycosyl chloride" .

반응에 사용한 베타-사이클로덱스트린은 동경화성(Tokyo Kasei)사로부터 구매하였다. 베타-사이클로덱스트린 5.0g을 다이메틸술폭시드 250ml에 용해시켰다. 이어서, 소듐 하이드라이드(NaH) 3g을 DMSO 50ml에 고르게 분산시킨 후, 앞서 제조한 베타-사이클로덱스트린 용액에 첨가한 다음, 21℃에서 교반시켰다. 그런 다음, 벤질 클로라이드 14ml를 천천히 떨어뜨린 후 약 6시간이 경과한 다음, 물을 이용하여 침전물을 얻었다. 이 침전물을 아세톤에 용해시킨 다음 불순물을 제거하고 건조시켜 Bn-β-CD를 함유하는 결과물을 획득하였다. 아세톤과 메탄올을 이용하여 용해 및 침전을 반복하므로서 보다 순수한 결과물로 정제하였다. Beta-cyclodextrin used for the reaction was purchased from Tokyo Kasei. 5.0 g of beta-cyclodextrin was dissolved in 250 ml of dimethylsulfoxide. Then, 3 g of sodium hydride (NaH) was evenly dispersed in 50 ml of DMSO, added to the beta-cyclodextrin solution prepared above, and then stirred at 21 ° C. Then, 14 ml of benzyl chloride was slowly dropped, and after about 6 hours, a precipitate was obtained using water. This precipitate was dissolved in acetone and then the impurities were removed and dried to yield a product containing Bn-β-CD. Purification with more pure results was repeated by dissolution and precipitation with acetone and methanol.

이러한 과정을 통해 얻어진 Bn-β-CD 생성물을 탄소, 수소, 산소 원자에 대해 원소분석을 실시하여 각 원소의 중량비율을 구하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다. The Bn-β-CD product obtained through this process was subjected to elemental analysis on carbon, hydrogen, and oxygen atoms to obtain the weight ratio of each element, and the results are shown in Table 1 below.

이 결과를 토대로 베타-사이클로덱스트린의 말단 하이드록시 관능기의 수소가 얼마나 치환되었는지를 구한 결과, 베타-사이클로덱스트린 전체 21개의 하이드록시 관능기 중 약 90.5%인 19개가 벤질 클로라이드와 반응에 의해 치환되었음을 알 수 있었다.On the basis of this result, how much hydrogen of the terminal hydroxy functional group of the beta-cyclodextrin was substituted, it can be seen that 19, 90.5% of the total 21 hydroxy functional groups of the beta-cyclodextrin was replaced by the reaction with benzyl chloride there was.

원소element 탄소carbon 수소Hydrogen 산소Oxygen 중량%weight% 72.191772.1917 6.38086.3808 19.285919.2859

합성예 2Synthesis Example 2

본 합성예는 베타-사이클로덱스트린을 하기 화학식 8으로 표시되는 3-트라이메톡시실릴프로필메타크릴레이트와 반응시켜 하기 화학식 9로 표시되는 사이클로덱스트린 유도체의 합성법을 예시하기 위한 것이다. This synthesis example is intended to illustrate the synthesis of the cyclodextrin derivative represented by the following formula (9) by reacting beta-cyclodextrin with 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate represented by the formula (8).

Figure 112005071551356-pat00011
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전술한 화학식 9의 사이클로덱스트린 유도체의 합성과정은 다음과 같다. The synthesis process of the cyclodextrin derivative of Formula 9 described above is as follows.

베타-사이클로덱스트린의 개질에 앞서 베타-사이클로덱스트린을 딘-스탁 장치를 이용해 수분을 완전히 제거하였다. 3구 플라스크에 환류관과 질소 투입관을 설치하고 250ml의 N,N-다이메틸포름아미드를 투입한 다음, 베타-사이클로덱스트린 15g을 넣고 교반하여 충분히 용해시켰다. 그런 다음, 3구 플라스크 안을 진공상태를 만든 후, 질소를 가하고 3-트라이메톡시실릴프로필메타크릴레이트 15ml를 넣어준 뒤 온도를 80~100℃로 유지하면서 48시간 반응시켰다. 이어서, 반응용액으로부터 컬럼을 통해 다이메틸포름아미드를 제거하였고, 아세톤을 이용해 침전물을 얻은 다음 하루 동안 진공 하에서 건조시켰다. Prior to the modification of beta-cyclodextrin, beta-cyclodextrin was completely removed with a Dean-Stark apparatus. A reflux tube and a nitrogen inlet tube were installed in a three-necked flask, 250 ml of N, N-dimethylformamide was added thereto, and 15 g of beta-cyclodextrin was added thereto, followed by stirring to dissolve. Then, after making a vacuum in a three-necked flask, nitrogen was added and 15 ml of 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate was added, followed by reaction for 48 hours while maintaining the temperature at 80 to 100 ° C. Then dimethylformamide was removed from the reaction solution through the column, a precipitate was obtained using acetone and then dried under vacuum for one day.

실시예Example

본 실시예는 합성예 1에서 제조한 사이클로덱스트린 유도체를 이용하여 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물을 제조하는 방법을 예시한다.This example illustrates a method for producing a plasticizer effluent reduced soft PVC composition using the cyclodextrin derivative prepared in Synthesis Example 1.

PVC는 상업용 PVC(LG화학, LP170)를 사용하였고, 가소제로는 대표적인 액상의 저분자 가소제인 다이옥틸 프탈레이트(이하, DOP)를 사용하였다. 2차 가소제로 사용되는 에폭시다이즈드 소이빈 오일(epoxidized soybean oil)은 신동방사의 SDB CIZER-E03을, 열안정제는 송원산업의 MT-800 제품을 사용하였다. As the PVC, commercial PVC (LG Chem, LP170) was used, and as a plasticizer, dioctyl phthalate (hereinafter referred to as DOP), which is a typical low molecular weight plasticizer, was used. Epoxidized soybean oil used as a secondary plasticizer used SDB CIZER-E03 from Shindongbang, and MT-800 product from Songwon Industries.

먼저, PVC, DOP 및 합성예 1에서 얻은 사이클로텍스트린 유도체와, 기타 첨가제로서 2차 가소제, 열안정제를 하기 표 2에 나타난 조성에 따라 용기에 넣고 24시간동안 기계적으로 교반하여 플라스티졸을 형성하였다. 표 2의 단위는 중량부이다.First, the cyclotextine derivatives obtained in PVC, DOP and Synthesis Example 1, and secondary plasticizers and heat stabilizers as other additives were placed in a container according to the composition shown in Table 2 below, and mechanically stirred for 24 hours to form a plastisol. It was. The units in Table 2 are parts by weight.

번호number PVC PVC DOPDOP 2차 가소제Secondary plasticizer 열안정제Heat stabilizer 사이클로 덱스트린 유도체Cyclodextrin derivatives system 비교예 1Comparative Example 1 PVC-0PVC-0 100.00100.00 57.0057.00 3.003.00 2.002.00 -- 162.00162.00 실시예 1Example 1 PVC-1PVC-1 100.00100.00 57.0057.00 3.003.00 2.002.00 1.631.63 163.63163.63 실시예 2Example 2 PVC-3PVC-3 100.00100.00 57.0057.00 3.003.00 2.002.00 5.015.01 167.01167.01 실시예 3Example 3 PVC-6PVC-6 100.00100.00 57.0057.00 3.003.00 2.002.00 10.3410.34 172.34172.34 실시예 4Example 4 PVC-9PVC-9 100.00100.00 57.0057.00 3.003.00 2.002.00 16.0216.02 178.02178.02

형성된 플라스티졸을 진공오븐에서 약 2주간 숙성시킨 후, 틀에 일정량을 담고 프로세싱 오븐에 넣고 180℃의 온도로 약 5~10분간 가열하여 용액상태를 만든 다음, 상온에서 방치하여 가소제 유출 저감형 연질 PVC 시료들을 제조하였다.       After forming the formed plastisol in a vacuum oven for about 2 weeks, put a certain amount in a mold and put it into the processing oven and heat it at a temperature of 180 ° C. for about 5-10 minutes to make a solution state, and then leave it at room temperature to reduce plasticizer outflow. Soft PVC samples were prepared.

제조된 시료들의 번호는 플라스티졸 전체 함량 대비 사이클로덱스트린 유도체의 함량을 중량%로 표시하였을 때의 함량에 따라 선정하였다. 예를 들어, 사이클로덱스트린 유도체의 함량이 각각, 0, 1, 3, 6 및 9중량%, 플라스티졸로부터 생성된 연질 PVC 시료들을 각각 PVC-0, PVC-1, PVC-3, PVC-6 및 PVC-9로 명명하였다.Numbers of the prepared samples were selected according to the content when the content of the cyclodextrin derivatives relative to the total content of the plastisol is expressed in weight%. For example, the contents of the cyclodextrin derivatives are 0, 1, 3, 6 and 9% by weight, respectively, and the soft PVC samples generated from the plastisols are PVC-0, PVC-1, PVC-3 and PVC-6, respectively. And PVC-9.

사이클로덱스트린 유도체의 분산상태 평가Evaluation of Dispersion State of Cyclodextrin Derivatives

도 4와 도 5는 사이클로덱스트린 유도체가 포함되지 않은 비교예 1의 시료(PVC-0)와, 사이클로덱스트린 유도체가 소정량 포함된 실시예 4의 시료(PVC-9)의 표면을 촬영한 사진이다. 또한, 도 6은 순수한 베타-사이클로덱스트린을 DMAc 용매에 분산시켜 제조한 시료의 표면을 촬영한 사진이다. 4 and 5 are photographs taken of the surface of the sample of Comparative Example 1 (PVC-0) that does not contain a cyclodextrin derivative, and the sample (PVC-9) of Example 4 that contains a predetermined amount of a cyclodextrin derivative. . 6 is a photograph of the surface of a sample prepared by dispersing pure beta-cyclodextrin in DMAc solvent.

도 6에 나타난 바와 같이, 순수한 베타-사이클로덱스트린을 이용시 가소제 유출 저감성 연질 PVC 제조법의 한계점으로 지적된 응집현상이, 본 발명에 따른 사이클로덱스트린 유도체를 사용한 연질 PVC에서도 나타나는지를 살펴보았다. 사진에 나타난 바와 같이, PVC-9의 표면 형태가 PVC-0과 차이가 거의 없음을 확인할 수 있는데, 이는 사이클로덱스트린 유도체가 응집현상 없이 고르게 분산되어 있음을 나타낸다. As shown in FIG. 6, it was examined whether the flocculation phenomenon indicated as a limitation of the plasticizer effluent reduction soft PVC production method using pure beta-cyclodextrin also appeared in the soft PVC using the cyclodextrin derivative according to the present invention. As shown in the photograph, it can be seen that the surface morphology of PVC-9 is almost no difference from PVC-0, indicating that the cyclodextrin derivatives are evenly dispersed without aggregation.

가소제 유출성 평가Plasticizer Outflow Assessment

제조된 연질 PVC 시료들에 대하여, 다음과 같은 과정을 통해 가소제 유출실험을 실시하였다. 유출실험은 ISO (International Standard Organization) 3826 "Plastics collapsible containers for human blood and blood components"에 명기된 것을 기초로 하였으며, 실정에 맞게 약간의 변형을 거쳐 진행되었다. For the manufactured soft PVC samples, the plasticizer leakage test was carried out through the following process. The runoff experiment was based on what was specified in ISO (International Standard Organization) 3826 "Plastics collapsible containers for human blood and blood components".

먼저, DOP의 농도결정을 위해 다음과 같은 과정을 통해 여러 가지 농도의 DOP의 표준용액을 제조하고, 자외선-가시광선 분광기를 이용한 272 nm에서의 흡광도 측정을 통해 검정곡선 작성 실험을 수행하였다. First, a standard solution of various concentrations of DOP was prepared through the following process for determining the concentration of DOP, and a calibration curve preparation experiment was performed by measuring absorbance at 272 nm using an ultraviolet-visible spectrometer.

DOP 표준 용액은 DOP 유출실험에 이용된 에틸알콜/물 혼합용액 100ml에 대해서 DOP가 각각 1, 2, 5, 10, 20mg이 포함되도록 제조하였는데, 상세한 제조방법은 아래 방법과 같다. The DOP standard solution was prepared to include 1, 2, 5, 10, and 20 mg of DOP, respectively, for 100 ml of the ethyl alcohol / water mixture used in the DOP runoff experiment. Detailed preparation methods are as follows.

에틸 알콜/물 혼합용액은 밀도가 0.9373~0.9378g/ml가 되도록 에틸 알콜과 물을 적절하게 섞어 DOP 유출 용액을 제조하였다. 이 때 사용된 에틸 알콜은 그 순도 범위가 95.1~96.6% (v/v)이며, 밀도가 0.8050~0.8123g/ml 사이인 것을 사용하였다. DOP 1g을 에틸 알콜에 첨가하여 그 부피가 100ml가 되도록 한 다음, 이 용액 10ml를 다시 유출 용액으로 희석시켜 전체 부피가 100ml가 되도록 하였다. 다시 희석된 용액을 각각 1, 2, 5, 10, 20ml를 취하여 유출 용액으로 한번 더 희석시켜 100ml가 되도록 하였다. 이런 방법을 통해 DOP 농도가 각각 1, 2, 5, 10, 20mg / 100ml인 표준 용액을 제조하였다. The ethyl alcohol / water mixed solution was mixed with ethyl alcohol and water so as to have a density of 0.9373 to 0.9378 g / ml to prepare a DOP effluent solution. In this case, the ethyl alcohol used had a purity in the range of 95.1 to 96.6% (v / v) and a density of 0.8050 to 0.8123 g / ml. 1 g of DOP was added to ethyl alcohol to a volume of 100 ml, and then 10 ml of this solution was diluted again with the effluent solution to a total volume of 100 ml. The diluted solution was taken 1, 2, 5, 10 and 20 ml, respectively, and diluted once more with the effluent solution to 100 ml. In this way, standard solutions with DOP concentrations of 1, 2, 5, 10 and 20 mg / 100 ml were prepared, respectively.

이렇게 제조한 표준 용액을 자외선-가시광선 분광기를 이용해 272nm 영역의 흡광도를 구하고, 그로부터 도 7과 같은 검정곡선을 작성하였다. 작성한 검정곡선은 Beer-Lambert식에 잘 따름을 보여주었고, 시료 물질의 흡광도를 통해 농도를 구할 수 있게 되었다. Beer-Lambert식은 아래 수학식 2와 같이 표현된다. The absorbance in the 272 nm region was determined using the UV-visible spectrometer with the standard solution thus prepared, and a calibration curve as shown in FIG. 7 was prepared therefrom. The calibration curve was shown well according to Beer-Lambert's equation, and the concentration was determined by the absorbance of the sample material. The Beer-Lambert equation is expressed as Equation 2 below.

흡광도 = log(시료에 들어가는 빛의 세기 / 시료로부터 나오는 빛의 세기)Absorbance = log (intensity of light entering the sample / intensity of light from the sample)

= 몰흡광계수 X 농도 X 빛이 투과한 길이       = Molar extinction coefficient X concentration X length of light transmission

앞서 제조한 연질 PVC 시료들을 유출 시험 용액 100g에 넣고 밀봉하고, 주 변 온도를 37±1℃를 유지하였다. 그리고 일정 시간마다 자외선-가시광선 분광기를 통해 272nm에서 유출 용액의 흡광도를 구하고, 이 흡광도를 사전에 작성한 검정곡선에 대입하여 각각 시편에서 유출된 DOP의 농도를 구하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타냈고, 이를 도 8에 도식화하였다. 하기 표 3의 단위는 mg/100ml이다. The soft PVC samples prepared above were put into 100 g of the spill test solution and sealed, and the ambient temperature was maintained at 37 ± 1 ° C. The absorbance of the effluent solution at 272 nm was determined by UV-vis spectrophotometer every given time, and the absorbance was substituted into the calibration curve prepared in advance to determine the concentration of DOP from the specimens. The results are shown in Table 3 below. And this is illustrated in FIG. 8. The unit of Table 3 below is mg / 100ml.

번호number 6시간 후6 hours later 12시간 후12 hours later 24시간 후24 hours later 48시간 후48 hours later 72시간 후After 72 hours PVC-0PVC-0 4.3934.393 7.9167.916 12.49012.490 17.81417.814 18.02818.028 PVC-1PVC-1 3.5683.568 7.1567.156 11.02311.023 14.65214.652 15.36115.361 PVC-3PVC-3 2.4392.439 5.1315.131 9.4029.402 12.11612.116 13.34913.349 PVC-6PVC-6 2.3602.360 4.7824.782 8.0638.063 11.51211.512 12.51912.519 PVC-9PVC-9 1.8191.819 3.7603.760 6.7586.758 9.9459.945 11.24411.244

표 3 및 도 8의 결과를 참조하면, 사이클로덱스트린 유도체의 함량이 증가할수록 즉, PVC-0에서 PVC-9로 갈수록 유출되는 DOP의 농도가 감소하는 결과를 보여주고 있다. 이는 사이클로덱스트린 유도체가 가소제인 DOP의 유출을 저감하고 있음을 입증한다. 특히, 소량의 사이클로덱스트린 유도체를 혼합하여도 가소제 유출에 대한 저감 효율이 크게 향상되는 것을 알 수 있는데, 이는 사이클로덱스트린 유도체가 액상의 저분자 가소제를 공동 내부에 끌어 들이는 것 외에도 그 외부에 수소결합 등으로 액상의 저분자 가소제를 끌여들여 이들을 고정화시키기 때문인 것으로 추정된다. Referring to Table 3 and the results of FIG. 8, it is shown that the concentration of the DOP distilled decreases as the content of the cyclodextrin derivative increases, that is, from PVC-0 to PVC-9. This demonstrates that cyclodextrin derivatives reduce the outflow of DOP, a plasticizer. In particular, even if a small amount of cyclodextrin derivatives are mixed, the reduction efficiency of plasticizer outflow is greatly improved. This is because the cyclodextrin derivatives attract liquid low-molecular plasticizers into the cavity and hydrogen bonds to the outside. It is presumed that this is due to the induction of liquid low molecular plasticizers and immobilization thereof.

연질 PVC의 물성 평가Properties Evaluation of Soft PVC

본 평가법은 함유된 사이클로덱스트린 유도체가 연질 PVC의 기계적 물성에 미치는 영향을 조사하기 위한 것이다.This evaluation is to investigate the effect of the contained cyclodextrin derivatives on the mechanical properties of soft PVC.

먼저, 제조된 연질 PVC에 대한 인장시험을 위하여, 시편 제조기를 이용하여 덤벨형태의 시편을 제작하고, 로이드사의 기기명 LR10K인 만능시험기(universal testing machine, UTM)를 이용하여 50mm/min의 크로스헤드 속도로 인장시켜 하중을 측정하였다. 파단점에서의 응력과 변형률을 표 4에 나타냈고, 이렇게 얻은 응력-변형률 곡선을 도 9에 도시하였다.First, for tensile testing on the manufactured soft PVC, a dumbbell-type specimen was manufactured using a specimen maker, and a crosshead speed of 50 mm / min was used by using a universal testing machine (UTM) of Lloyd's instrument name LR10K. The load was measured by tensioning. The stresses and strains at break are shown in Table 4, and the resulting stress-strain curves are shown in FIG.

번호number 응력(N/mm2)Stress (N / mm 2 ) 변형률(%)% Strain PVC-0PVC-0 21.0521.05 445.17445.17 PVC-1PVC-1 20.2920.29 436.65436.65 PVC-3PVC-3 20.0120.01 433.81433.81 PVC-6PVC-6 19.8319.83 440.78440.78 PVC-9PVC-9 17.4417.44 418.40418.40

표 4 및 도 9를 참조하면, 사이클로덱스트린 유도체인 Bn-β-CD의 농도가 커질수록 파단점에서의 응력과 변형률이 소폭 감소하지만, 전체적으로는 10%의 이내의 매우 작은 값의 변화만을 보여주고 있다. 이로부터 사이클로덱스트린 유도체가 첨가된 연질 PVC의 기계적인 물성의 손실은 거의 없다는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 4 and FIG. 9, as the concentration of the cyclodextrin derivative Bn-β-CD increases, the stress and strain at the break point decrease slightly, but only a very small change within 10% is shown. have. From this, it can be confirmed that there is almost no loss of mechanical properties of the soft PVC to which the cyclodextrin derivative is added.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 따라 연질 PVC에 사용되는 액상의 저분자 가소제들과 복합체를 형성하는 화합물로서 소정의 화합물로 치환시킨 사이클로덱스트린 유도체를 사용하면, 용매를 사용하지 않고도 간단하고 경제적인 방법으로 가소제 유출 저감형 연질 PVC를 대량생산할 수 있다.As described above, using a cyclodextrin derivative substituted with a predetermined compound as a compound to form a complex with the liquid low-molecular plasticizers used in the soft PVC according to the production method of the present invention, it is simple without using a solvent Economically, it is possible to mass-produce plasticizer spill-reducing soft PVC.

또한, 제조된 연질 PVC는 액상의 저분자 가소제 및 사이클로덱스트린 유도체가 균일하게 혼합되어 있으므로, 사이클로덱스트린 유도체가 DOP와 효율적으로 복 합체를 형성하므로서 가소제 유출에 대한 저감 효율이 향상되며, 기계적 물성 또한 거의 저하되지 않게 된다.In addition, the prepared soft PVC is a liquid low molecular plasticizer and cyclodextrin derivatives are uniformly mixed, the cyclodextrin derivatives effectively form a complex with DOP, improving the efficiency of reducing plasticizer outflow, mechanical properties are also almost reduced Will not be.

Claims (12)

(S1) 하기 화학식 3으로 표시되는 사이클로덱스트린 유도체를 준비하는 단계;(S1) preparing a cyclodextrin derivative represented by Formula 3 below; (S2) 상기 사이클로덱스트린 유도체, PVC 및 액상의 저분자 가소제를 혼합하여 플라스티졸을 형성하는 단계; 및(S2) mixing the cyclodextrin derivative, PVC and a low molecular weight plasticizer in a liquid to form a plastisol; And (S3) 상기 형성된 플라스티졸을 용액 상태가 될 때까지 가열한 다음 냉각하는 단계를 포함하는 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물의 제조방법.(S3) A method for producing a plasticizer effluent reduction soft PVC composition comprising heating the formed plastisol to a solution state and then cooling the formed plastisol. [화학식 3][Formula 3]
Figure 112005071551356-pat00013
Figure 112005071551356-pat00013
상기 화학식 3에서, R은 각각 서로 독립적으로 수소, 하기 화학식 4로 표시되는 탄소수 1 내지 20인 탄화수소 작용기 및 하기 화학식 5로 표시되는 탄소수 1 내지 60인 실란계 작용기로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로서, R의 치환도는 5 내지 100%이고, n은 6 내지 26인 정수이다.In Chemical Formula 3, R is each independently selected from hydrogen, a hydrocarbon functional group having 1 to 20 carbon atoms represented by the following Chemical Formula 4, and a silane functional group having 1 to 60 carbon atoms represented by the following Chemical Formula 5, The degree of substitution of R is 5 to 100% and n is an integer of 6 to 26. [화학식 4][Formula 4]
Figure 112005071551356-pat00014
Figure 112005071551356-pat00014
상기 화학식 4에서, a, b, c, d 및 e는 각각 0 이상의 정수로서 a+b+c+d+e는 1 이상이고, a, b, c, d 및 e에 따른 각 구성단위의 결합의 순서는 랜덤하게 변형될 수 있다.In Formula 4, a, b, c, d and e are each an integer of 0 or more, and a + b + c + d + e is 1 or more, and a combination of each structural unit according to a, b, c, d and e The order of may be randomly modified. [화학식 5][Formula 5]
Figure 112005071551356-pat00015
Figure 112005071551356-pat00015
상기 화학식 5에서, R1, R2, R3는 각각 서로 독립적으로 상기 화학식 4로 표시되는 탄소수 1 내지 20인 탄화수소 작용기이다.In Formula 5, R 1 , R 2 , and R 3 are each independently a hydrocarbon functional group having 1 to 20 carbon atoms represented by Formula 4.
제1항에 있어서, 상기 사이클로덱스트린 유도체의 함량은 상기 액상의 저분자 가소제 함량 100몰을 기준으로 2 내지 20몰인 것을 특징으로 하는 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물의 제조방법. The method of claim 1, wherein the content of the cyclodextrin derivative is 2 to 20 moles based on 100 moles of the low molecular weight plasticizer in the liquid phase. 제1항에 있어서, 상기 액상의 저분자 가소제는 프탈레이트계 가소제, 지방족 다이에스테르계 가소제, 트리멜리테이트계 가소제 및 포스페이트계 가소제로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물의 제조방법.The method of claim 1, wherein the low molecular weight plasticizer is a plasticizer spill reduction type soft PVC composition, characterized in that any one selected from the group consisting of phthalate plasticizer, aliphatic diester plasticizer, trimellitate plasticizer and phosphate plasticizer. Manufacturing method. 제3항에 있어서, 상기 프탈레이트계 가소제는 다이메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate, DMP), 다이부틸 프탈레이트(dibutyl phthalate, DBP), 다이아이소부틸 프탈레이트(di-isobutyl phthalate, DIBP), 다이헥실 프탈레이트(dihexyl phthalate, DHP), 다이옥틸 프탈레이트(dioctyl phthalate, DOP), 다이아이소옥틸 프탈레이트(di-iso-octyl phthalate, DIOP), 다이노닐 프탈레이트(dinonyl phthalate, DNP), 다이아이소데실 프탈레이트(di-isodecyl phthalate, DIDP), 벤질부틸 프탈레이트(benzyl butyl phthalate, BBP) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물의 제조방법.The phthalate plasticizer according to claim 3, wherein the phthalate-based plasticizer is dimethyl phthalate (DMP), dibutyl phthalate (DBP), di-isobutyl phthalate (DIBP), dihexyl phthalate , DHP), dioctyl phthalate (DOP), di-iso-octyl phthalate (DIOP), dinonyl phthalate (DNP), di-isodecyl phthalate (DIDP) ), Benzyl butyl phthalate (BBP) and a method for producing a plasticizer outflow-type soft PVC composition, characterized in that any one selected from the group consisting of. 제1항에 있어서, 상기 화학식 4로 표시되는 작용기는
Figure 112005071551356-pat00016
이고, 상기 화학식 5로 표시되는 작용기는
Figure 112005071551356-pat00017
인 것을 특징으로 하는 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물의 제조방법.
According to claim 1, wherein the functional group represented by the formula (4)
Figure 112005071551356-pat00016
Is a functional group represented by the formula (5)
Figure 112005071551356-pat00017
Process for producing a plasticizer outflow reduced soft PVC composition, characterized in that.
PVC 와 액상의 저분자 가소제를 포함하는 연질 PVC 조성물에 있어서,In a soft PVC composition comprising a PVC and a liquid low molecular plasticizer, 상기 연질 PVC 조성물은 하기 화학식 3으로 표시되는 사이클로덱스트린 유도체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물:The soft PVC composition is a plasticizer spill reduction type soft PVC composition further comprises a cyclodextrin derivative represented by the following formula (3): [화학식 3][Formula 3]
Figure 112005071551356-pat00018
Figure 112005071551356-pat00018
상기 화학식 3에서, R은 각각 서로 독립적으로 수소, 하기 화학식 4로 표시되는 탄소수 1 내지 20인 탄화수소 작용기 및 하기 화학식 5로 표시되는 탄소수 1 내지 60인 실란계 작용기로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로서, R의 치환도는 5 내지 100%이고, n은 6 내지 26인 정수이다.In Chemical Formula 3, R is each independently selected from hydrogen, a hydrocarbon functional group having 1 to 20 carbon atoms represented by the following Chemical Formula 4, and a silane functional group having 1 to 60 carbon atoms represented by the following Chemical Formula 5, The degree of substitution of R is 5 to 100% and n is an integer of 6 to 26. [화학식 4][Formula 4]
Figure 112005071551356-pat00019
Figure 112005071551356-pat00019
상기 화학식 4에서, a, b, c, d 및 e는 각각 0 이상의 정수로서 a+b+c+d+e는 1 이상이고, a, b, c, d 및 e에 따른 각 구성단위의 결합의 순서는 랜덤하게 변 형될 수 있다.In Formula 4, a, b, c, d and e are each an integer of 0 or more, and a + b + c + d + e is 1 or more, and a combination of each structural unit according to a, b, c, d and e The order of may be randomly modified. [화학식 5][Formula 5]
Figure 112005071551356-pat00020
Figure 112005071551356-pat00020
상기 화학식 5에서, R1, R2, R3는 각각 서로 독립적으로 상기 화학식 4로 표시되는 탄소수 1 내지 20인 탄화수소 작용기이다.In Formula 5, R 1 , R 2 , and R 3 are each independently a hydrocarbon functional group having 1 to 20 carbon atoms represented by Formula 4.
제6항에 있어서, 상기 사이클로덱스트린 유도체의 함량은 상기 액상의 저분자 가소제 함량 100몰을 기준으로 2 내지 20몰인 것을 특징으로 하는 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물. The method of claim 6, wherein the content of the cyclodextrin derivative is a plasticizer spill reduction type soft PVC composition, characterized in that 2 to 20 mol based on 100 mol of the low molecular weight plasticizer content of the liquid. 제6항에 있어서, 상기 액상의 저분자 가소제는 프탈레이트계 가소제, 지방족 다이에스테르계 가소제, 트리멜리테이트계 가소제 및 포스페이트계 가소제로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물.The plasticizer spill reduction type soft PVC composition according to claim 6, wherein the liquid low molecular weight plasticizer is any one selected from the group consisting of a phthalate plasticizer, an aliphatic diester plasticizer, a trimellitate plasticizer, and a phosphate plasticizer. . 제8항에 있어서, 상기 프탈레이트계 가소제는 다이메틸 프탈레이트(dimethyl phthalate, DMP), 다이부틸 프탈레이트(dibutyl phthalate, DBP), 다이아이소부틸 프탈레이트(di-isobutyl phthalate, DIBP), 다이헥실 프탈레이트(dihexyl phthalate, DHP), 다이옥틸 프탈레이트(dioctyl phthalate, DOP), 다이아이소옥틸 프탈레이트(di-iso-octyl phthalate, DIOP), 다이노닐 프탈레이트(dinonyl phthalate, DNP), 다이아이소데실 프탈레이트(di-isodecyl phthalate, DIDP), 벤질부틸 프탈레이트(benzyl butyl phthalate, BBP) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물.According to claim 8, The phthalate plasticizer is dimethyl phthalate (dimethyl phthalate (DMP), dibutyl phthalate (DBP), di-isobutyl phthalate (DIBP), dihexyl phthalate , DHP), dioctyl phthalate (DOP), di-iso-octyl phthalate (DIOP), dinonyl phthalate (DNP), di-isodecyl phthalate (DIDP) ), Benzyl butyl phthalate (BBP) and any one selected from the group consisting of a mixture of the plasticizer outflow reduced soft PVC composition. 제6항에 있어서, 상기 화학식 4로 표시되는 작용기는
Figure 112005071551356-pat00021
이고, 상기 화학식 5로 표시되는 작용기는
Figure 112005071551356-pat00022
인 것을 특징으로 하는 가소제 유출 저감형 연질 PVC 조성물.
According to claim 6, wherein the functional group represented by the formula (4)
Figure 112005071551356-pat00021
Is a functional group represented by the formula (5)
Figure 112005071551356-pat00022
Plasticizer spill reduction type soft PVC composition, characterized in that the.
액상의 저분자 가소제 및 하기 화학식 3으로 표시되는 사이클로덱스트린 유도체를 포함하는 가소제 조성물:A plasticizer composition comprising a liquid low molecular plasticizer and a cyclodextrin derivative represented by Formula 3 below: [화학식 3][Formula 3]
Figure 112005071551356-pat00023
Figure 112005071551356-pat00023
상기 화학식 3에서, R은 각각 서로 독립적으로 수소, 하기 화학식 4로 표시되는 탄소수 1 내지 20인 탄화수소 작용기 및 하기 화학식 5로 표시되는 탄소수 1 내지 60인 실란계 작용기로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로서, R의 치환도는 5 내지 100%이고, n은 6 내지 26인 정수이다.In Chemical Formula 3, R is each independently selected from hydrogen, a hydrocarbon functional group having 1 to 20 carbon atoms represented by the following Chemical Formula 4, and a silane functional group having 1 to 60 carbon atoms represented by the following Chemical Formula 5, The degree of substitution of R is 5 to 100% and n is an integer of 6 to 26. [화학식 4][Formula 4]
Figure 112005071551356-pat00024
Figure 112005071551356-pat00024
상기 화학식 4에서, a, b, c, d 및 e는 각각 0 이상의 정수로서 a+b+c+d+e는 1 이상이고, a, b, c, d 및 e에 따른 각 구성단위의 결합의 순서는 랜덤하게 변형될 수 있다.In Formula 4, a, b, c, d and e are each an integer of 0 or more, and a + b + c + d + e is 1 or more, and a combination of each structural unit according to a, b, c, d and e The order of may be randomly modified. [화학식 5][Formula 5]
Figure 112005071551356-pat00025
Figure 112005071551356-pat00025
상기 화학식 5에서, R1, R2, R3는 각각 서로 독립적으로 상기 화학식 4로 표시되는 탄소수 1 내지 20인 탄화수소 작용기이다.In Formula 5, R 1 , R 2 , and R 3 are each independently a hydrocarbon functional group having 1 to 20 carbon atoms represented by Formula 4.
제11항에 있어서, 상기 사이클로덱스트린 유도체의 함량은 상기 액상의 저분자 가소제 함량 100몰을 기준으로 2 내지 20몰인 것을 특징으로 하는 가소제 조성물.The plasticizer composition according to claim 11, wherein the cyclodextrin derivative is contained in an amount of 2 to 20 moles based on 100 moles of the low molecular weight plasticizer in the liquid phase.
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