KR100821507B1 - 트리크레실포스페이트의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 트리크레실포스페이트의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용존산소를 제거시킨 크레졸에 옥시염화인을 적가하여 질소가스 공급하에 반응시키고, 및 상기에서 얻은 반응액에 소다회를 투입하여 생성물인 트리크레실포스페이트를 직접 중화시키고 소다회를 여과하는 단계를 포함하는, 트리크레실포스페이트의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 제조된 트리크레실포스페이트 화합물을 종래와 같이 생성물을 감압증류로 분리, 정제할 필요가 없어 매우 효율적인 방법이므로, 간단히 고순도, 고투명의 제품을 얻을 수 있다.
트리크레실포스페이트, 크레졸, 옥시염화인, 소다회
Description
[산업상 이용분야]
본 발명은 트리크레실포스페이트의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반응 중 질소공급을 통해 산소와의 접촉을 차단하고 동시에 염산을 제거한후 중화제로서 소다회를 투입하여 생성물을 직접 중화시킴으로써, 종래와 같이 감압증류로 생성물을 분리, 정제할 필요가 없이 효율적인 방법으로 고순도, 고투명의 제품을 제조할 수 있는 트리크레실포스페이트의 제조방법에 관한 것이다.
[종래기술]
트리크레실포스페이트는 합성수지, 고무제품의 난연성 연화제, 점화온도 조절용 가솔린 첨가제 및 유압작동유 등에 사용되고 있으며, 난연성 인(P)을 함유하고 있어 난연성 및 절연성이 우수하여 매우 광범위하게 사용되고 있다. 또한, PVC 및 고무제품의 여러 물리적 성질을 개선시키기 위하여 아릴포스페이트 계통의 첨가제가 사용되는데, PVC에 아릴포스페이트가 첨가되면 내열성, 내연성, 절연성, 유연성 및 내수성이 향상된다.
최근, PVC에 가장 널리 사용되고 있는 디옥틸프탈레이트(DOP) 가소제를 대신하여 내연성, 내추출성, 내구성, 유연성 등의 물성향상에 도움이 되는 트리크레실포스페이트의 사용량이 점차 증가하고 있는 추세이다.
통상 트리크레실포스페이트는 옥시염화인(POCl3)과 루이스산 또는 3급 아민 촉매를 먼저 반응용기에 넣어둔 후, 일정 온도를 유지하면서 3.0~3.3몰의 크레졸을 서서히 투입하여 반응시켜 제조한다. 상기 방법은 반응이 완료된 후 반응액 중에 포함된 촉매, 염산 및 기타 부산물을 제거하기 위하여 물을 부가하여 약알칼리성 조건으로 추출하고, 마지막으로 감압하에 제품을 증류해낸다. 그러나, 이러한 제조 방법은 값비싼 촉매를 사용하여야 하고, 반응액 중의 촉매 및 염산 등을 제거하기 위하여 물을 다량 사용하여야 하므로 많은 양의 폐수가 발생한다. 또한, 상기 방법은 고순도 및 색도가 낮은 제품을 얻기 위하여 감압하에 300℃ 정도의 온도에서 증류하여야 하므로 공정이 복잡하고 경제적이지 못한 단점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 반응 중 질소 가스를 공급하여 반응전환율을 향상시켜 종래와 같이 감압증류로 생성물을 분리, 정제할 필요가 없이 효율적인 방법으로 제조할 수 있는 고순도의 트리크레실포스페이트의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
용존산소를 제거시킨 크레졸에 옥시염화인을 적가하여 질소가스 공급하에 반응시키고, 및 상기에서 얻은 반응액에 소다회를 투입하여 생성물인 트리크레실포스페이트를 직접 중화시키고 소다회를 여과하는 단계를 포함하는, 트리크레실포스페이트의 제조방법.을 제공한다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 촉매의 사용을 배제하면서도 반응 전환율을 높일 수 있는 방법 및 중화처리시 물을 사용하지 않는 환경친화적인 공정을 개발하며, 동시에 원료인 크레졸 중에 포함된 산소를 질소가스로 충분히 제거하고, 반응 중에도 질소분위기를 확실히 유지하여 고순도로 반응된 제품의 색상변질을 방지함으로써 증류공정을 배제할 수 있는 방법을 개발하여, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 종래와 같이 옥시염화인 투입후 크레졸을 첨가하는 것이 아니라, 원료인 크레졸을 반응기에 먼저 투입한 후에 질소가스를 공급하여 크레졸 중에 용해된 산소를 충분히 제거시키고, 옥시염화인을 투입하여 반응시키는 중에도 계속 질소를 공급하여 산소와의 접촉을 차단하는 동시에 발생되는 염산을 제거시킨다. 그리하여 반응이 완료되면 분말상의 중화제를 투입하여 반응물을 직접 중화시키고, 이 중화제를 여과하여 제거시키는 방법으로 종래와 같은 까다로운 감압증류에 의한 제품의 정제과정 없이도 간단히 고순도, 고투명의 제품을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명에서는 원료인 크레졸 중에 용존되어 있는 산소를 제거하기 위해 반응중 질소가스를 공급하여, 원료물질 중의 용존산소에 의한 반응 중의 색상변화를 근본적으로 막아 색상을 고투명으로 유지하여 감압증류에 의한 정제를 생략할 수 있 다. 동시에, 본 발명은 크레졸과 옥시염화인의 반응에 의해 생성되는 반응액 중의 염산을 질소가스에 의한 물리적인 방법으로 대부분 제거하고, 이후 남아 있는 일부 염산 등의 산성물질을 중화제에 의해 간단한 방법으로 쉽게 중화시킬 수 있다.
본 발명의 트리크레실포스페이트의 제조방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 크레졸 중에 함유된 용존산소는 반응 중에 부반응을 도와 제품의 색상을 변질시키는 주원인이 된다. 따라서, 본 발명은 먼저 크레졸을 반응용기에 넣고 온도를 60 내지 100℃로 올리면서 질소가스를 1시간 이상 주입하여 크레졸 중의 용존산소를 제거한다. 이때, 온도가 60℃ 미만에서는 크레졸과 옥시염화인의 반응이 원활히 진행되지 않으며 100℃를 초과하면 적가 투입되는 옥시염화인이 비등하여 수율이 감소되는 문제가 있다.
이후, 옥시염화인을 용존산소가 제거된 크레졸에 서서히 적가 투입하여 반응을 진행시킨다. 상기 옥시염화인은 3개의 반응 자리(site)를 고려하여, 크레졸에 대하여 0.10 내지 0.33몰의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 옥시염화인의 투입이 끝나면 반응액의 온도를 110~130℃로 서서히 올린다. 이때, 반응액 중에 질소가스를 다시 주입하여 반응액 중에 포화되어 있는 잔류 염산을 최대한 제거시킨다. 이 과정은 3~12시간 동안 수행함으로써 염산의 충분한 제거는 물론, 반응전환율을 최대로 향상시킨다.
이어서, 중화제로서 소다회를 반응액에 투입하여 반응액을 중화시키고, 잔류 소다회, 염 등을 여과하여 고순도의 트리크레실포스페이트를 제조할 수 있다. 즉, 본 발명은 반응전환율이 99% 이상 진행되면 반응액 중에 소다회를 가하여 교반함으로써 반응액의 전산가를 낮추어 중화가 이루어지게 한다. 상기 소다회의 첨가량은 통상적인 중화에 필요한 양으로 투입되며 그 양이 특별히 한정되지는 않고, 바람직하게는 생성물에 대하여 0.05 내지 2.0 중량%의 범위로 첨가될 수 있다. 중화가 완료되면 반응액을 여과하여 잔류 소다회 및 염 등의 고상물질들을 제거시킨다. 여과된 여액은 그 순도가 99% 이상, 전산가(TAN, total acid number) 0.1 이하, 하젠넘버(Hazen number) 20 이하의 고순도, 고투명 제품으로 얻어질 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
크레졸 324g(3몰)을 반응용기에 넣고 질소가스를 주입하면서 1시간에 걸쳐 온도를 95℃까지 승온하였다. 여기에 옥시염화인 153g(1몰)을 3시간에 걸쳐 서서히 반응액 중으로 적가투입 하였다. 적가가 완료된 다음 반응액의 온도를 115℃까지 승온하면서 질소가스를 반응액 중에 주입하고, 이 온도에서 8시간 숙성하였다. 이어서 소다회 10g을 투입하여 1시간 동안 교반한 다음 여과하였다. 그 결과 트리크레실포스페이트 360g을 얻었으며, 순도 99.2%, 전산가(TAN, total acid number)는 0.08, 하젠넘버(Hazen number)는 10 이었다.
비교예 1
반응용기에 옥시염화인 153g(1몰)과 염화알루미늄 1g을 넣고 50℃를 유지하면서 질소기류 하에 크레졸 356g(3.3몰)을 서서히 적가투입 하였다. 이어서 12시간 동안 숙성시킨 후 0.1N 가성소다 수용액 300ml를 가하여 추출하였다. 분리된 유기층을 모아 300℃, 5torr의 조건 하에서 감압증류하여 트리크레실포스페이트 313g을 얻었으며, 순도 99.4%, 전산가는 0.1, 하젠넘버는 10이었다. 본 결과는 실시예 1과 비교하여, 동등한 수준이긴 하나, 추출을 위해 다량의 물을 사용하여여 하고 특히 감압증류를 수행해야 하는 번거로움이 있다.
비교예 2
실시예 1과 동일한 조건으로 반응하되, 원료인 크레졸을 반응용기에 투입한 직후 질소가스를 이용한 용존산소의 제거과정을 생략하여 진행하였다. 그 결과 트리크레실포스페이트 316g을 얻었으며, 순도 97.4%, 전산가는 0.12, 하젠넘버는 70이었다.
비교예 3
실시예 1과 동일한 조건에서 반응하되, 반응온도를 50℃에서 수행한 결과 트리크레실포스페이트 317g을 얻었으며, 순도가 94.1%, 전산가는 0.23, 하젠넘버는 50 이었다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 트리크레실포스페이트의 제조 방법은, 촉매를 사용하지 않고서도 고순도, 고투명의 제품을 간단하게 얻을 수 있으며, 특히 촉매 및 염산 제거를 위한 다량의 물을 사용하지 않아 폐수가 발생하지 않고 번거로운 증류과정을 생략할 수 있어 경제적으로 제조할 수 있는 장점이 있다.
Claims (6)
- 용존산소를 제거시킨 크레졸에 옥시염화인을 적가하여 질소가스 공급하에 반응시키고, 및상기에서 얻은 반응액에 소다회를 투입하여 생성물인 트리크레실포스페이트를 직접 중화시키고 소다회를 여과하는 단계를 포함하는, 트리크레실포스페이트의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 크레졸과 옥시염화인의 반응온도가 60~100℃인 것을 특징으로 하는 트리크레실포스페이트의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 옥시염화인은 크레졸에 대하여 0.10 내지 0.33몰의 범위로 첨가하는 것인, 트리크레실포스페이트의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 옥시염화인의 투입 완료후 온도를 110~130℃로 올리는 단계를 포함하는 것인, 트리크레실포스페이트의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 질소 가스는 3 내지 12시간 동안 공급되어 반응액 중에 포화되어 있는 잔류 염산을 제거하는 것인, 트리크레실포스페이트의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 소다회는 생성물에 대하여 0.05 내지 2.0 중량%의 범위로 투입하는 것인, 트리크레실포스페이트의 제조방법.
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| KR100628947B1 (ko) * | 1999-04-01 | 2006-09-27 | 노키아 모빌 폰즈 리미티드 | 통신 링크상에서 멀티미디어 정보를 통신하는 장치 및관련 방법 |
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