KR100835821B1 - Manufacturing method for polyester nanocomposite - Google Patents

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Abstract

본 발명은 층상 유기 점토를 포함하는 폴리에스테르 나노복합재 및 섬유에 관한 것으로, 열적 안정성이 우수하고 반응성기를 포함하는 층상 유기 점토를 제조한 후, 이를 에틸렌글리콜 내에서 초음파를 가진하며 분산시킨 후, 폴리에스테르 단량체들과의 중합 반응을 통해 점토 층의 분산성을 향상시킨 폴리에스테르 나노복합재 칩을 형성하였으므로, 폴리에스테르 나노복합재로부터 형성된 섬유는 고탄성율, 저수축율, 우수한 치수안정성을 가져, 타이어, 벨트 등 고무제품의 보강제 또는 기타 산업적 용도로 유용하게 사용될 수 있다.
The present invention relates to a polyester nanocomposite and a fiber comprising a layered organic clay, and after preparing a layered organic clay having excellent thermal stability and containing a reactive group, and dispersing it with ultrasonic waves in ethylene glycol, Since the polyester nanocomposite chip which improved the dispersibility of the clay layer was formed through the polymerization reaction with the ester monomers, the fiber formed from the polyester nanocomposite has a high modulus of elasticity, low shrinkage rate, excellent dimensional stability, tires, belts, etc. It can be usefully used for reinforcing rubber products or other industrial purposes.

폴리에스테르, 나노복합재 섬유, 층상 점토, 실란 화합물, 용융방사, 초음파 Polyester, Nanocomposite Fiber, Layered Clay, Silane Compound, Melt Spinning, Ultrasonic

Description

폴리에스테르 나노복합재의 제조방법 {Manufacturing method for polyester nanocomposite}Manufacturing Method of Polyester Nanocomposite {Manufacturing method for polyester nanocomposite}

본 발명은 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법에 관한 것으로, 특히 열 안정성이 우수한 층상 유기 점토를 제조하고 이를 효과적으로 용매에 분산시킨 후, 폴리에스테르 단량체와 중합시켜 열-기계적 안정성과 기체 차단성 등이 향상된 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a polyester nanocomposite, and in particular, to prepare a layered organic clay having excellent thermal stability and to effectively disperse it in a solvent, and then polymerized with the polyester monomer to improve thermo-mechanical stability and gas barrier properties, etc. A method for producing a polyester nanocomposite.

일반적인 고분자 수지 나노복합재는 층상 구조를 가진 점토 광물을 나노 크기의 판상 기본 단위로 박리하여 고분자 수지에 분산시킨 소재로서, 열-기계적 특성이나 기체차단성 등을 기존 고분자 수지 보다 획기적으로 향상시킨 소재이다. 이러한 A general polymer resin nanocomposite is a material in which a clay mineral having a layered structure is separated into a nano-sized plate-shaped basic unit and dispersed in a polymer resin, and a material that significantly improves thermo-mechanical properties and gas barrier properties, etc., than a conventional polymer resin. . Such

고분자 수지 나노복합재의 특성은, 점토 광물이 판상 구조로 되어 있어 종횡비가 크고, 고분자와 상호 작용할 수 있는 면적이 크기 때문에 나타난다. The properties of the polymer resin nanocomposite are due to the fact that the clay mineral has a plate-like structure, which has a high aspect ratio and a large area that can interact with the polymer.

그러나, 상기와 같은 고분자 수지 나노복합재는 우수한 특성을 가지나, 층상의 점토를 고분자 수지에 균일하게 박리 및 분산시키는 것이 용이하지 않다. 이는 층상의 점토 광물이 친수성이어서 소수성의 고분자 수지와 잘 섞이지 않아 점토의 층 사이로 고분자 수지가 잘 삽입되지 않기 때문이다. 따라서 유기화제, 예를 들어 알킬암모늄 등을 점토 층 사이에 삽입시켜 판 사이의 간격을 넓혀 고분자 수지의 침투를 용이하게 하여 나노복합재를 제조한다. However, the polymer resin nanocomposite as described above has excellent properties, but it is not easy to uniformly peel and disperse the layered clay in the polymer resin. This is because the layered clay mineral is hydrophilic and does not mix well with the hydrophobic polymer resin so that the polymer resin is not easily inserted between the layers of clay. Therefore, an organic agent, for example, alkylammonium, is inserted between the clay layers to widen the gap between the plates to facilitate the penetration of the polymer resin to prepare a nanocomposite.

여기서 상기 점토 광물을 나노 크기의 판상 기본 단위로 박리하여 고분자 수지에 분산시키는 방법으로는 용액법, 컴파운딩법, 중합법 등이 있다. The clay mineral may be separated into a nano-sized plate-shaped basic unit and dispersed in a polymer resin, such as a solution method, a compounding method, a polymerization method, or the like.

상기 용액법은 유기 점토를 고분자 수지 용액에 침지시켜 용매가 점토의 층 간에 침투하여 점토 층들을 분산시키고, 건조과정 중에 고분자 수지에 점토 층들이 분산되도록 하는 방법이다. 여기서 상기 용액법은 고분자 수지를 용해할 수 있는 용매가 매우 제한적이고, 제조후 용매를 회수해야 하는 어려움이 있다. The solution method is a method in which the organic clay is immersed in the polymer resin solution so that the solvent penetrates between the layers of the clay to disperse the clay layers, and the clay layers are dispersed in the polymer resin during the drying process. Here, the solution method is very limited solvent that can dissolve the polymer resin, there is a difficulty in recovering the solvent after manufacture.

또한 상기 컴파운딩법은 기계적 혼합에 의하여 용융 상태의 고분자 수지를 점토 층 사이에 삽입시키고 분산시키는 방법으로서, 제조 공정이 용이하고 비용이 저렴하나, 고분자 수지 내에 점토 층이 균일하게 분산되지 않아 나노복합재의 물성이 떨어지는 문제점이 있다. In addition, the compounding method is a method of inserting and dispersing the polymer resin in the molten state between the clay layer by mechanical mixing, easy manufacturing process and low cost, but the nano-composite material is not uniformly dispersed in the polymer resin There is a problem of poor physical properties.

또한 상기 중합법은 점토 층 사이에 단량체를 삽입시킨 후, 고분자 수지와 중합 반응시켜 고분자 수지 내에 점토 층들을 분산시키는 기술로서, 반응 초기에 점토와 단량체가 혼합되어 점토 층 사이로 단량체가 용이하게 삽입되어 고분자 내에 점토 층들이 완전 박리된 나노복합재의 제조가 가능한 이점이 있다. In addition, the polymerization method is a technique of dispersing the clay layers in the polymer resin by inserting a monomer between the clay layer, and then polymerized with the polymer resin, the clay and the monomer is mixed at the beginning of the reaction to easily insert the monomer between the clay layer There is an advantage that the production of nanocomposites in which the clay layers are completely peeled off in the polymer.

상기와 같은 폴리에스테르 나노복합재를 제조하는 방법들을 사용하기 위해서는 폴리에스테르에 분산되는 층상 점토의 표면 및 층간 성질이 폴리에스테르와 친 화적인 층상 유기 점토로 개질하는 과정이 필요하며, 이는 점토 광물 층간에 위치한 친수성의 무기 양이온을 소수성의 유기 양이온으로 치환하여 층상 유기 점토를 제조하는 것으로서, 상기 유기 양이온이 점토 층간에 삽입되어 점토의 층 간격을 증가시켜 단량체 또는 고분자가 점토 층 사이에 용이하게 삽입할 수 있게 하고, 점토와 폴리에스테르 수지와의 상용성을 향상시킨다. In order to use the above methods for producing the polyester nanocomposite, a process of modifying the surface and interlayer properties of the layered clay dispersed in the polyester into a layered organic clay that is compatible with the polyester is required. A layered organic clay is prepared by substituting a hydrophilic inorganic cation with a hydrophobic organic cation, and the organic cation is intercalated between clay layers to increase the layer spacing of the clay so that monomers or polymers can be easily inserted between the clay layers. And improve the compatibility of the clay with the polyester resin.

상기의 층상 유기 점토 제조에 가장 널리 사용되는 유기화제로서, 암모늄 이온이 있다. 상기 암모늄 이온은 다양한 종류의 아민 들로부터 쉽게 유도되어 제조 공정이 간단하고, 가격이 저렴한 장점이 있으나, 상기 암모늄 이온은 열 안정성이 떨어져 약 200℃ 에서 열분해가 시작되어 층상 유기 점토의 소수성이 없어지게 되므로, 암모늄 이온으로 치환된 유기 점토는 200℃ 이상의 가공온도를 필요로 하는 폴리에스테르 수지 나노복합재 제조에 상용하기 어렵고, 중합 또는 압출 공정시에 나노복합재가 변색되거나 분해되어 물성이 저하되는 문제점이 있다. As the most widely used organic agent for producing the layered organic clay, ammonium ions are used. The ammonium ions are easily derived from various kinds of amines, so the manufacturing process is simple and inexpensive. However, the ammonium ions are poor in thermal stability, and thermal decomposition starts at about 200 ° C. so that the hydrophobicity of the layered organic clay is eliminated. Therefore, the organic clay substituted with ammonium ions is difficult to be used for the production of polyester resin nanocomposites requiring a processing temperature of 200 ° C. or higher, and the nanocomposites are discolored or decomposed during the polymerization or extrusion process, thereby deteriorating physical properties. .

이러한 문제점을 해결하기 위하여 열적 안정성이 우수한 층상 유기 점토를 사용하여야 한다. In order to solve this problem, a layered organic clay having excellent thermal stability should be used.

이를 위하여 포스포늄 이온을 유기화제로 사용하는 방법들이 연구되고 있으며, 세계특허 제 98/10012호는 점토 층간에 포스포늄 이온을 삽입하여, 높은 열 안정성을 가지는 유기점토의 제조 방법에 대하여 게시하고 있으며, 세계특허 제 00/78540호 및 세계특허 제 00/78855호는 포스포늄 이온으로 치환된 유기점토를 고분자 수지와 용융 컴파운딩하여 나노복합재를 제조하는 방법에 대하여 게시하고 있다. To this end, methods for using phosphonium ions as organic agents have been studied, and World Patent No. 98/10012 discloses a method for preparing organic clay having high thermal stability by inserting phosphonium ions between clay layers. , WO 00/78540 and WO 00/78855 disclose a method for producing nanocomposites by melt compounding organic clay substituted with phosphonium ions with a polymer resin.                         

상기와 층상 유기 점토 제조 방법은, 포스포늄 이온들이 열적 안정성은 우수하나, 주로 지방족 탄소 사슬로 구성되어 있어 극성의 고분자와의 나노복합재 제조가 어려운 문제점이 있다.
In the above-described layered organic clay manufacturing method, phosphonium ions have excellent thermal stability, but are mainly composed of aliphatic carbon chains, which makes it difficult to prepare nanocomposites with polar polymers.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 열적 안정성과 극성 고분자와의 친화력이 우수한 층상 유기 점토를 형성하고, 분산성이 향상된 폴리에스테르 나노복합재 및 섬유를 용이하게 형성하여 고탄성율, 저수축율, 우수한 치수안정성 등을 가지는 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법을 제공함에 있다.
The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to form a layered organic clay excellent in thermal stability and affinity with a polar polymer, and easily formed polyester nanocomposites and fibers with improved dispersibility It is to provide a method for producing a polyester nanocomposite having a high modulus of elasticity, low shrinkage, excellent dimensional stability.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법의 특징은, Features of the method for producing a polyester nanocomposite according to the present invention for achieving the above object,

층상 점토와 반응성기를 포함하는 유기화제를 혼합하여 유기화제로 치환된 층상 점토를 형성하는 공정과,Mixing a layered clay with an organic agent comprising a reactive group to form a layered clay substituted with an organic agent,

상기 유기화제로 치환된 층상 점토에 실란 화합물을 첨가하여 층상 유기 점토 화합물을 형성하는 공정과, Adding a silane compound to the layered clay substituted with the organic agent to form a layered organic clay compound,

상기 층상 유기 점토 화합물에 에틸렌글리콜을 첨가하고, 초음파를 가진하여 분산시키는 공정과, Adding ethylene glycol to the layered organic clay compound and dispersing it with ultrasonic waves;                     

상기 분산된 층상 유기 점토 혼합물을 폴리에스테르 단량체들과 중합시켜 폴리에스테르 나노복합재를 형성하는 공정을 구비함에 있다. And polymerizing the dispersed layered organic clay mixture with polyester monomers to form a polyester nanocomposite.

본 발명에 따른 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법의 다른 특징은, 상기 층상 점토는 길이와 폭이 100~5,000㎛, 두께가 6~15Å, 종횡비가 100~5,000 인 판상형 층으로 구성되는 천연 또는 합성 광물이고, 양이온 교환 능력은 20meq/100g - 200meq/100g 이고, 상기 층상 점토는 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 바이델라이트, 사포나이트, 논트로나이트, 버미큘라이트, 마카다이트, 마이카 또는 불소화 마이카이며, Another feature of the method for producing a polyester nanocomposite according to the present invention, the layered clay is a natural or synthetic mineral consisting of a plate-like layer having a length and width of 100 ~ 5,000㎛, thickness of 6 ~ 15Å, aspect ratio 100 ~ 5,000 Cation exchange capacity of 20 meq / 100g-200meq / 100g, the layered clay is montmorillonite, bentonite, hectorite, fluoride hectorite, Weidelite, saponite, nontronite, vermiculite, macadamite, mica or fluorinated Mica,

상기 유기화제는 화학식 1의 구조를 가지는 포스포늄 양이온염이고, 상기 실란 화합물은 비닐클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 감마아미노프로필트리메톡시실란, 감마아미노프로필트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-비닐벤질아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-감마아미노프로필트리메톡시실란, 감마글리시독시프로필트리메톡시실란, 감마메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 감마메르캅토프로필트리메톡시실란, 감마-아미노프로필페닐디메톡시실란, 감마프로피온아미도 트리메톡시실란, N-트리메톡시실릴프로필-N(베타-아미노에틸) 아민, 트리메톡시실릴운데실아민 또는 트리메톡시실릴-2-클로로메틸페닐에탄으로 형성하며, 상기 초음파는 20 kHz~100 kH의 진동수를 가지고, 상기 폴리에스테르 수지로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 또는 이들의 공중합체로 이루어진다. The organizing agent is a phosphonium cation salt having a structure of Formula 1, and the silane compound is vinylchlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, gammaaminopropyltrimethoxysilane , Gamma aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-vinylbenzylaminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl Gamma aminopropyltrimethoxysilane, gamma glycidoxypropyltrimethoxysilane, gamma methacryloxypropyltrimethoxysilane, gamma mercaptopropyltrimethoxysilane, gamma-aminopropylphenyldimethoxysilane, gamma propionami Is formed of trimethoxysilane, N-trimethoxysilylpropyl-N (beta-aminoethyl) amine, trimethoxysilylundecylamine or trimethoxysilyl-2-chloromethylphenylethane, the ultrasonic waves being 20 kHz To 100 With a frequency of kH, the polyester resin is made of polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate or a copolymer thereof.                     

또한 본 발명에 따른 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법의 또 다른 특징은, 물 또는 물과 알코올의 공용매에 층상 점토를 분산시켜 현탁액을 형성하고, 상기 현탁액에 반응성기를 포함하는 포스포늄 양이온염을 첨가하여 25~100℃에서 1~48시간 동안 교반하여 혼합액을 형성한 후, 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻고, 상기 고형물의 잔존 음이온을 제거하여 치환된 층상 유기 점토를 제조하고, 상기 층상 유기 점토내의 포스포늄 양이온은 층상 점토의 양이온 교환 능력에 대하여 0.1 내지 5배의 몰 당량으로 포함되며, 물 또는 물과 알코올의 공용매에 상기 층상 유기 점토를 분산시켜 현탁액을 형성하고, 상기 현탁액에 실란 화합물을 첨가하여 25~200℃에서 1~48시간 교반하여 혼합액을 형성한 후, 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻고, 동결 건조하여 상기 층상 유기 점토 화합물을 형성하고, 상기 층상 유기 점토내의 실란 화합물은 층상 점토의 양이온 교환 능력에 대하여 0.1 내지 5배의 몰 당량으로 포함되고, 상기 에틸렌글리콜과의 혼합 공정시 안티모니트리옥사이드를 첨가하며, 상기 층상 유기 점토는 폴리에스테르 단량체 100 중량부에 대해 0.05~10 중량부가 사용되고, 상기 중합 공정은 슬러리 반응조에 에틸렌글리콜과 테레프탈산을 일정 몰비로 혼합하여 상온에서 교반하고, 상기 혼합물을 에스테르화 반응시켜 올리고머를 형성한 후, 분산시킨 층상 유기 점토 화합물 용액을 투입하고 초음파를 가진하며 1~20분간 교반하고, 중합시키고, 상기 폴리에스테르 나노복합재는 산화방지제, 열안정제, 착색제, 대전방지제, 자외선흡수제 또는 난연제를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, another feature of the method for producing a polyester nanocomposite according to the present invention is to form a suspension by dispersing layered clay in water or a co-solvent of water and alcohol, and adding a phosphonium cation salt containing a reactive group to the suspension. After stirring for 1 to 48 hours at 25 ~ 100 ℃ to form a mixture, the mixture is centrifuged to obtain a solid, to remove the remaining anions of the solid to prepare a substituted layered organic clay, the layered organic clay Phosphonium cations in the cation are contained in a molar equivalent of 0.1 to 5 times the cation exchange capacity of the layered clay, and the layered organic clay is dispersed in water or a co-solvent of water and alcohol to form a suspension, and a silane compound in the suspension. After adding to form a mixture by stirring for 1 to 48 hours at 25 ~ 200 ℃, the mixture was centrifuged to obtain a solid, and frozen Drying to form the layered organic clay compound, wherein the silane compound in the layered organic clay is included in a molar equivalent of 0.1 to 5 times the cation exchange capacity of the layered clay, and is used in the mixing process with the ethylene glycol. The layered organic clay is added in an amount of 0.05 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyester monomer, and the polymerization process is mixed at a constant molar ratio of ethylene glycol and terephthalic acid in a slurry reaction tank, and the mixture is stirred at room temperature. After the polymerization reaction to form an oligomer, the dispersed layered organic clay compound solution is added and stirred with ultrasonic waves for 1 to 20 minutes and polymerized. The polyester nanocomposite is an antioxidant, a heat stabilizer, a colorant, an antistatic agent, It is characterized in that it comprises a UV absorber or a flame retardant.

또한 폴리에스테르 나노복합재 섬유 제조방법의 특징은, 앞서의 방법으로 제조된 폴리에스테르 나노복합재를 압출기를 사용하여 용융방사하는 공정과, In addition, the polyester nanocomposite fiber manufacturing method is characterized in that the process of melt spinning the polyester nanocomposite prepared by the above method using an extruder,

상기 방사된 미연산사를 가열구역 및 냉각구역을 통과시켜 고화시키는 공정과, Solidifying the spun uncalculated sand through a heating zone and a cooling zone;

상기 미연신사를 2단계 연신하여 연신사를 형성하는 공정을 구비함에 있다. And stretching the undrawn yarn in two steps to form the drawn yarn.

또한 본 발명에 따른 폴리에스테르 나노복합재 섬유 제조방법의 다른 특징은, 상기 가열구역은 길이 100 내지 800mm, 300 내지 400℃ 온도로 가열되고, 상기 냉각구역은 오픈 냉각, 원형 밀폐 냉각 또는 방사형 아웃플로우 냉각 방법을 적용하며, 상기 냉각구역을 통과하면서 고화된 방출사를 유제 부여장치에 의해 0.5 내지 1.0%로 오일링하고, 상기 미연신사는 공급 롤러에서 미연신사의 복굴절율이 0.001 내지 0.1이 되도록 하는 방사속도를 200 내지 5,000m/분으로 하며, 상기 2단 연신 공정은 1 내지 10%의 프리드로우하고, 80 내지 200℃에서 1.2 내지 7배로 제1단계 연신한 후, 130 내지 200℃에서 다시 1.2 내지 2배로 제2단계 연신하고, 상기 연신후 연신사를 200 내지 260℃의 온도로 열고정하고 1 내지 6%로 이완시키는 것을 특징으로 한다. In addition, another feature of the polyester nanocomposite fiber manufacturing method according to the invention, the heating zone is heated to a temperature of 100 to 800mm, 300 to 400 ℃ temperature, the cooling zone is open cooling, circular hermetic cooling or radial outflow cooling Applying a method, oiling the discharged yarn solidified while passing through the cooling zone to 0.5 to 1.0% by means of an emulsion applying device, wherein the undrawn yarn has a birefringence index of 0.001 to 0.1 at the feed roller. The speed is 200 to 5,000 m / min, and the two-stage stretching process is 1 to 10% pre-draw, the first stage stretching to 1.2 to 7 times at 80 to 200 ℃, and then again from 1.2 to 130 ℃ The second step is drawn twice, and the drawn yarn is heat-set to a temperature of 200 to 260 ℃ after stretching, characterized in that to relax 1 to 6%.

이하, 본 발명에 따른 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법에 관하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a method for producing a polyester nanocomposite according to the present invention will be described in detail.

본 발명은 The present invention

(1). 층상점토를 반응기를 포함하는 유기화제와 반응시켜 층상 유기 점토를 형성하고, (One). Reacting the layered clay with an organic agent comprising a reactor to form a layered organic clay,

(2). 상기 층상 유기 점토를 반응성기를 포함하는 커플링제와 반응시켜 폴리 에스테르와 결합이 용이한 층상 유기 점토를 형성하고, (2). Reacting the layered organic clay with a coupling agent including a reactive group to form a layered organic clay that is easily bonded to the polyester,

(3). 상기 층상 유기 점토를 폴리에스테르 수지와 함께 용매에 혼합하고, 중합반응시켜 폴리에스테르 나노복합재를 형성하고, (3). The layered organic clay is mixed with a polyester resin in a solvent and polymerized to form a polyester nanocomposite,

(4). 상기 폴리에스테르 나노복합재의 칩으로 섬유를 방사한다. (4). The fiber is spun into chips of the polyester nanocomposite.

이때 상기 (3) 및 (4)의 공정 후에 물성을 측정하여 비교한다. At this time, the physical properties are measured and compared after the steps (3) and (4).

본 발명에 따른 재료 및 공정들의 특성을 살펴보면 다음과 같다. Looking at the characteristics of the materials and processes according to the present invention.

먼저, 층상 점토는 길이와 폭이 100~5,000㎛, 두께가 6~15Å, 종횡비가 100~5,000 정도인 판상형 층으로 구성되는 천연 또는 합성 광물을 사용하며, 상기 층상 점토의 양이온 교환 능력은 20meq/100g - 200meq/100g 인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 양이온 교환 능력이 50meq/100g 내지 150meq/100g 인 층상 점토를 사용한다. 상기 층상 점토는 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 바이델라이트, 사포나이트, 논트로나이트, 버미큘라이트, 마카다이트, 마이카 및 불소화 마이카 등이 있으며, 이들 중에서 1종 이상을 사용하며 보다 바람직하게는 몬모릴로나이트를 사용한다. First, the layered clay uses natural or synthetic minerals composed of a plate-like layer having a length and width of 100 to 5,000 µm, a thickness of 6 to 15 microns, and an aspect ratio of about 100 to 5,000. The cation exchange capacity of the layered clay is 20 meq / Preference is given to 100 g-200 meq / 100 g, more preferably a layered clay having a cation exchange capacity of 50 meq / 100 g to 150 meq / 100 g. The layered clay may include montmorillonite, bentonite, hectorite, fluoride hectorite, bidelite, saponite, nontronite, vermiculite, macadamite, mica and fluorinated mica, and one or more of them may be used. For example, montmorillonite is used.

또한 반응성기를 포함하는 유기화제는 300℃ 이상의 온도에서 열분해되지 않고, 실란 화합물 및 폴리에스테르 단량체와 화학 결합이 가능한 반응성기를 적어도 하나 포함하는 포스포늄 양이온염인 것이 바람직하며, 하기 화학식 1의 구조를 가진다. In addition, the organic agent including a reactive group is preferably a phosphonium cation salt that does not thermally decompose at a temperature of 300 ° C or more, and includes at least one reactive group capable of chemical bonding with the silane compound and the polyester monomer, and has a structure represented by the following Chemical Formula 1. .

[화학식 1] P+R1R2R3R4 [Formula 1] P + R 1 R 2 R 3 R 4

상기 화학식 1에서 R1, R2, R3, R4는 탄소 4개 내지 40개로 이루어진 사슬이며, R1 내지 R4 중 적어도 하나는 실란 화합물 및 폴리에스테르 단량체와 화학 결합이 가능한 카르복실기, 아민기, 하이드록시기, 에스테르기, 에폭시기, 실라놀기, 카보네이트기 또는 이미드기 등의 반응성기를 포함한다. In Formula 1, R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are chains of 4 to 40 carbons, and at least one of R 1 to R 4 is a carboxyl group or an amine group capable of chemically bonding to a silane compound and a polyester monomer. And reactive groups such as hydroxy group, ester group, epoxy group, silanol group, carbonate group or imide group.

또한 커플링제로서 실란 화합물을 사용하는데, 상기 실란 화합물은 유기 점토의 층간에 존재하는 유기화제인 포스포늄 양이온염의 반응성기와 화학 결합을 할 수 있으며, 중합 반응시 폴리에스테르 단량체들과 화학 결합하여 점토와 폴리에스테르 수지를 연결하는 커플링제로 작용하며, 상기 실란 화합물은 R-SiX3로 특징화될 수 있다. 여기서 R은 반응성기를 가지는 유기 작용기이며, X는 가수분해에 의해 실라놀기로 전환될 수 있는 메톡시기 또는 에톡시기를 의미한다. 대표적인 실란 화합물로는 비닐클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 감마아미노프로필트리메톡시실란, 감마아미노프로필트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-비닐벤질아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-감마아미노프로필트리메톡시실란, 감마글리시독시프로필트리메톡시실란, 감마메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 감마메르캅토프로필트리메톡시실란, 감마-아미노프로필페닐디메톡시실란, 감마프로피온아미도 트리메톡시실란, N-트리메톡시실릴프로필-N(베타-아미노에틸) 아민, 트리메톡시실릴운데실아민 또는 트리메톡시실릴-2-클로로메틸페닐에탄 등이 있다. In addition, a silane compound is used as a coupling agent, and the silane compound may chemically bond with the reactive group of the phosphonium cation salt, an organic agent existing between the layers of the organic clay, and chemically bond with the polyester monomers during the polymerization reaction. Acts as a coupling agent to connect the polyester resin, the silane compound may be characterized by R-SiX 3 . Where R is an organic functional group having a reactive group and X means a methoxy group or an ethoxy group which can be converted to a silanol group by hydrolysis. Representative silane compounds include vinylchlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, gammaaminopropyltrimethoxysilane, gammaaminopropyltriethoxysilane, N- (2-amino Ethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-vinylbenzylaminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-gammaaminopropyltrimethoxysilane, gamma glycidoxypropyl tree Methoxysilane, gamma methacryloxypropyltrimethoxysilane, gamma mercaptopropyltrimethoxysilane, gamma-aminopropylphenyldimethoxysilane, gamma propionamido trimethoxysilane, N-trimethoxysilylpropyl-N (Beta-aminoethyl) amine, trimethoxysilyl undecylamine, trimethoxysilyl-2-chloromethylphenylethane and the like.

또한 본 발명에 사용되는 초음파는, 저주파 영역 초음파를 사용하는데, 이는 세척기, 플라스틱 또는 금속의 용접 등에 사용되는 20 kHz~100 kH의 진동수를 가지는 초음파로서, 의료기기나 비파괴검사 등에 활용되는 약 1kHz~10 kH의 진동수를 가지는 고주파 영역의 초음파 보다 상대적으로 낮은 진동수를 가지는 초음파이다. In addition, the ultrasonic wave used in the present invention uses a low frequency region ultrasonic wave, which is an ultrasonic wave having a frequency of 20 kHz to 100 kH used for washing machines, welding of plastics or metals, and about 1 kHz to 10 used for medical devices or nondestructive testing. Ultrasound having a relatively lower frequency than that of a high frequency region having a frequency of kH.

상기 초음파는 액상의 매질 내에 가해지면 반복적인 압축/팽창 주기에 의하여 분자들의 거리가 증대되어 동공이 형성되고 일정 크기 이상이 되면 순간적으로 고온 및 고압이 되어 분자들이 파괴되어 화학반응이 활성화 된다. 따라서 초음파를 고분자의 중합 공정 중에 조사하게 되면 유기화 처리제와 층상화합물의 혼합계에서는 고에너지의 초음파 진동에 의하여 덩어리 상태의 층상화합물을 효과적으로 분쇄하고, 층상구조를 와해시키며 분산을 효율적으로 할 수 있게 한다. When the ultrasonic wave is applied in a liquid medium, the distance of molecules is increased by repeated compression / expansion cycles, and the pupils are formed. When the ultrasonic waves are over a predetermined size, the ultrasonic waves are instantaneously high temperature and high pressure, and the molecules are destroyed to activate a chemical reaction. Therefore, when the ultrasonic wave is irradiated during the polymerization process of the polymer, in the mixed system of the organic treatment agent and the layered compound, the pulverized layered compound can be effectively crushed by the high energy ultrasonic vibration, the layered structure can be broken down, and the dispersion can be efficiently carried out. .

또한 폴리에스테르 수지로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하며, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한다. In addition, the polyester resin is at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate and copolymers thereof, more preferably polyethylene terephthalate Use

이러한 재료 및 장비를 사용하여 본 발명에 따른 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다. Looking at the manufacturing method of the polyester nanocomposite according to the present invention using such materials and equipment as follows.

먼저, 물 또는 물과 알코올의 공용매에 상기 층상 점토를 분산시켜 현탁액을 형성하고, 상기 현탁액에 반응성기를 포함하는 포스포늄 양이온염을 첨가하여 25~100℃에서 1~48시간 동안 충분히 교반하여 혼합액을 형성한 후, 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻다. First, to form a suspension by dispersing the layered clay in water or a co-solvent of water and alcohol, and adding a phosphonium cation salt containing a reactive group to the suspension and sufficiently stirred for 1 to 48 hours at 25 ~ 100 ℃ mixed solution After forming, the mixed solution is centrifuged to obtain a solid.

그다음 상기 고형물을 물로 수차례 세척하여 잔존 음이온을 제거하고, 동결 건조하여 반응성기를 포함하는 포스포늄 양이온염으로 치환된 층상 유기 점토를 제조한다. 여기서 상기 층상 유기 점토내의 포스포늄 양이온은 층상 점토의 양이온 교환 능력에 대하여 0.1 내지 5배의 몰 당량으로 포함되는 것이 바람직하다. 이는 0.1배 이하의 몰 당량에서는 치환된 포스포늄 양이온이 너무 적어서 물성이 향상되지 않고, 5배 이상의 몰 당량에서는 과다한 포스포늄 양이온이 폴리에스테르 나노복합재 내에서 불순물로 작용하여 물성이 감소하게 된다. The solids are then washed several times with water to remove residual anions and lyophilized to produce layered organic clays substituted with phosphonium cation salts containing reactive groups. Here, the phosphonium cation in the layered organic clay is preferably included in a molar equivalent of 0.1 to 5 times the cation exchange capacity of the layered clay. In the molar equivalent of 0.1 times or less, the substituted phosphonium cation is too small to improve physical properties, and in the molar equivalent of 5 times or more, the excessive phosphonium cation acts as an impurity in the polyester nanocomposite, thereby reducing the physical properties.

그 후, 물 또는 물과 알코올의 공용매에 상기 층상 유기 점토를 분산시켜 현탁액을 형성하고, 상기 현탁액에 실란 화합물을 첨가하여 25~200℃에서 1~48시간 동안 충분히 교반하여 혼합액을 형성한 후, 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻은 다음 물로 수차례 세척하고, 동결 건조하여 포스포늄 양이온염에 실란 화합물이 결합된 층상 유기 점토를 제조한다. 여기서 상기 층상 유기 점토내의 실란 화합물은 층상 점토의 양이온 교환 능력에 대하여 0.1 내지 5배의 몰 당량으로 포함되는 것이 바람직하다. 이는 0.1배 이하의 몰 당량에서는 도입된 실란 화합물이 너무 적어서 물성이 향상되지 않고, 5배 이상의 몰 당량에서는 실란 화합물간의 반응으로 인해 폴리에스테르 단량체들과의 반응이 어렵다. Thereafter, the layered organic clay is dispersed in water or a co-solvent of water and alcohol to form a suspension, and a silane compound is added to the suspension to sufficiently stir at 25 to 200 ° C. for 1 to 48 hours to form a mixed solution. The mixture was centrifuged to obtain a solid, washed several times with water, and lyophilized to prepare a layered organic clay having a silane compound bonded to a phosphonium cation salt. Here, the silane compound in the layered organic clay is preferably included in a molar equivalent of 0.1 to 5 times the cation exchange capacity of the layered clay. It is difficult to improve the physical properties of the silane compound introduced at a molar equivalent of 0.1 times or less, so that the reaction with the polyester monomers is difficult due to the reaction between the silane compounds at a molar equivalent of 5 times or more.

그다음 상기에서 제조된 층상 유기 점토 화합물에 적당량의 에틸렌글리콜과 안티모니트리옥사이드를 첨가한 후, 초음파를 가하며 교반하여 분산성을 향상시킨 Then, an appropriate amount of ethylene glycol and antimony trioxide were added to the layered organic clay compound prepared above, followed by stirring with ultrasonic waves to improve dispersibility.

층상 유기 점토 화합물 용액을 형성한다. Form a layered organic clay compound solution.

그 후, 상기 교반된 에틸렌글리콜과 층상 유기 점토 혼합액에 폴리에스테르 단량체 또는 올리고머를 혼합한 후, 중합반응시켜 폴리에스테르 나노복합재를 제조 한다. 이때 상기 층상 유기 점토는 폴리에스테르 단량체 100 중량부에 대해 0.05~10 중량부가 사용되며, 보다 바람직하게는 0.5~2 중량부가 사용된다. 이는 0.05 중량부 이하에서는 층상 유기 점토의 양이 적어서 물성 향상이 어렵고, 10 중량부 이상에서는 층상 점토의 분산성이 저하되어 물성이 감소하게 된다. Thereafter, a polyester monomer or oligomer is mixed with the stirred ethylene glycol and the layered organic clay mixture, followed by polymerization to prepare a polyester nanocomposite. At this time, the layered organic clay is used 0.05 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyester monomer. This is because the amount of the layered organic clay is less than 0.05 parts by weight, it is difficult to improve the physical properties, at 10 parts by weight or more, the dispersibility of the layered clay is lowered and the physical properties are reduced.

상기 중합 공정은 하기와 같다. The polymerization process is as follows.

먼저, 슬러리 반응조에 에틸렌글리콜과 테레프탈산을 일정 몰비로 혼합하여 상온에서 교반한 후, 상기 혼합물을 258℃로 유지되는 DE 반응조에 약 3시간에 걸쳐 서서히 투입하여 에스테르화 반응시켜 올리고머를 제조한다. 이때 상기 DE 반응조 내에는 에스테르화 반응을 촉진시키기 위하여 투입되는 혼합물과 같은 양의 올리고머를 미리 투입해 둔다. First, ethylene glycol and terephthalic acid are mixed at a constant molar ratio in a slurry reaction tank and stirred at room temperature, and then the mixture is gradually added to the DE reaction tank maintained at 258 ° C. over about 3 hours to prepare an oligomer. In this case, the same amount of oligomer as the mixture added to promote the esterification reaction is preliminarily introduced into the DE reaction tank.

그다음 올리고머를 285℃로 유지되는 PC 반응조로 이송한 후, 분산시킨 층상 유기 점토 화합물 용액을 투입하고 초음파를 가진하며 1~20분간 교반한다. The oligomer is then transferred to a PC reactor maintained at 285 ° C., and then the dispersed layered organic clay compound solution is added and stirred for 1 to 20 minutes with ultrasonic waves.

그 후, 0.5Torr 이하로 감압하며 약 3시간 동안 중합 반응시킨 후, 원하는 고유 점도에 도달하면 반응을 중단하고, 배출하여 폴리에스테르 나노복합재를 형성하고, 이를 칩 상태로 가공하여 폴리에스테르 나노복합재 칩을 형성한다. 여기서 상기 폴리에스테르 나노복합재에는 필요에 따라 산화방지제, 열안정제, 착색제, 대전방지제, 자외선흡수제 및 난연제 등이 첨가될 수 있다. Thereafter, the polymerization reaction is carried out at a pressure of 0.5 Torr or lower for about 3 hours, and when the desired intrinsic viscosity is reached, the reaction is stopped and discharged to form a polyester nanocomposite, which is processed into a chip state to form a polyester nanocomposite chip. To form. Here, the polyester nanocomposite may be added an antioxidant, a heat stabilizer, a colorant, an antistatic agent, a UV absorber and a flame retardant as necessary.

상기와 같이 형성된 폴리에스테르 나노복합재 칩을 사용한 방사 공정을 살펴보면 다음과 같다. Looking at the spinning process using the polyester nanocomposite chip formed as described above are as follows.

먼저, 폴리에스테르 나노복합재 칩을 팩 및 노즐을 통해 280 내지 310℃ 온 도에서 열분해 및 가수분해에 의한 중합체의 점도 저하 없이 용융방사한다. 이때 상기 나노복합재 칩을 균일하게 혼합시키고, 부위별 용융 점도의 균일성을 향상시키기 위하여 팩 상부 부분에 스태틱 믹서 등을 설치할 수 있다. First, the polyester nanocomposite chip is melt-spun through a pack and a nozzle at 280 to 310 ° C. temperature without lowering the viscosity of the polymer by pyrolysis and hydrolysis. At this time, the nanocomposite chip may be uniformly mixed, and a static mixer or the like may be installed in the upper part of the pack in order to improve the uniformity of melt viscosity for each part.

그다음 상기 용융 방출사를 고화 냉각시켜 미연신사를 얻을 수 있다. 상기 고화 냉각 공정은 상기 방사 단계에서 생성된 용융 방출사를 냉각구역을 통과시켜 고화시키는데, 필요에 따라 노즐 직하부에서 냉각구역 시작점까지에 가열장치가 설치된 지연 냉각구역 또는 가열구역을 통과시킨다. 상기 가열구역은 길이 100 내지 800mm 정도로 300 내지 400℃ 정도의 온도로 가열된다. The melt discharged yarn may then be solidified cooled to obtain undrawn yarn. The solidification cooling process solidifies the melt-discharged sand produced in the spinning step through a cooling zone, passing through a delayed cooling zone or heating zone in which a heating device is installed from below the nozzle to the start of the cooling zone, if necessary. The heating zone is heated to a temperature of about 300 to 400 ° C. about 100 to 800 mm long.

또한 고화 냉각시키는 냉각구역은 냉각공기를 불어주는 방법에 따라 오픈 냉각(open quenching)법, 원형 밀폐 냉각(circular closed quenching)법 및 방사형 아웃플로우 냉각(radial outflow quenching)법 등을 적용할 수 있으나, 이것으로 제한되지는 않는다. In addition, the cooling zone for solidifying cooling may be applied with an open quenching method, a circular closed quenching method and a radial outflow quenching method according to a method of blowing cooling air. It is not limited to this.

또한 상기 냉각구역을 통과하면서 고화된 방출사를 유제 부여장치에 의해 0.5 내지 1.0%로 오일링할 수 있다. It is also possible to oil the discharged yarn solidified while passing through the cooling zone to 0.5 to 1.0% by the emulsion applying device.

또한 상기 미연신사의 인취 단계에서는 공급 롤러에서 미연신사의 복굴절율이 0.001 내지 0.1이 되도록 하는 방사속도로 미연신사를 권취하며, 바람직한 방사속도는 200 내지 5,000m/분이다. 여기서 미연신사의 복굴절율이 0.001 보다 작으면 방사시 방사장력이 걸리지 않아 사도가 불안정해져 미연신사가 불균일해지고, 0.1을 초과하면 연신성이 떨어져 후연신이 어려우며 저수축사를 제조하기가 어렵다. In the drawing step of the undrawn yarn, the undrawn yarn is wound at a spinning speed such that the birefringence rate of the undrawn yarn is 0.001 to 0.1 in the feed roller, and the preferred spinning speed is 200 to 5,000 m / min. If the birefringence of the undrawn yarn is less than 0.001, the radiation tension is not taken during spinning, so the unstable yarn becomes uneven, and the undrawn yarn becomes non-uniform, and if it exceeds 0.1, it is difficult to post-stretch and it is difficult to manufacture low shrinkage yarn.

그 후, 상기 공급 롤러를 통과한 미연신사를 인취한 후, 스핀드로우(spin draw) 공법으로 일련의 연신 롤러들을 통과시켜 다단 연신시켜 최종 연신사를 수득하게 된다. 보다 구체적으로는 먼저 1 내지 10%의 프리드로우(free draw)를 준 다음, 80 내지 200℃에서 1.2 내지 7배로 제1단계 연신하고, 130 내지 200℃에서 다시 1.2 내지 2배로 제2단계 연신을 행한다. 여기서 상기 제1단계 연신시 고배율 연신의 균일성을 높이기 위하여 스팀제트 공법을 적용할 수 있다. Thereafter, the undrawn yarn having passed through the feed roller is taken out, and then drawn through a series of draw rollers by a spin draw method to multistage to obtain a final drawn yarn. More specifically, 1 to 10% of free draw is given first, followed by the first stage stretching at 1.2 to 7 times at 80 to 200 ° C, and the second stage stretching to 1.2 to 2 times at 130 to 200 ° C. Do it. Here, in order to increase the uniformity of high magnification stretching during the first stage stretching, a steam jet method may be applied.

그다음 통상적인 방법에 따라 연신이 완료된 연신사를 200 내지 260℃의 온도로 열고정(heat setting)하고 1 내지 6%로 이완(relax)시킬 수 있다. The finished drawn yarn can then be heat set to a temperature of 200 to 260 ° C. and relaxed by 1 to 6% according to conventional methods.

상기에 설명한 바와 같이 본 발명은 나노 크기로 분산된 점토 화합물을 포함하는 폴리에스테르 나노복합재 섬유를 제공하며, 이로부터 형성된 나노복합재 섬유는 고탄성율, 저수축율, 우수한 치수안정성을 가지며 고무 제품의 보강제 또는 기타 산업적 용도로 유용하게 사용될 수 있다. As described above, the present invention provides a polyester nanocomposite fiber comprising a nano-compound dispersed clay compound, wherein the nanocomposite fiber formed therefrom has a high elastic modulus, a low shrinkage rate, excellent dimensional stability, and a reinforcing agent of a rubber product or It can be usefully used for other industrial purposes.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but these examples are for illustrative purposes only and should not be construed as limiting the present invention.

실시예와 비교예에서 사용된 물성의 평가 방법은 하기와 같다.
The evaluation method of the physical property used in the Example and the comparative example is as follows.

[물성 평가 방법] [Property evaluation method]

1) 시차주사열분석기(DSC) : 융점 및 결정화 온도 측정. 1) Differential Scanning Thermal Analyzer (DSC): melting point and crystallization temperature measurement.

2) X-선 회절 실험 : 폴리에스테르 나노복합재의 층상 유기 점토 층의 층간 거리 측정. 2) X-ray diffraction experiment: Measurement of interlayer distance of layered organic clay layer of polyester nanocomposite.                     

3) 주사전자현미경 : 폴리에스테르 나노복합재 칩의 층상 유기 점토 입자의 분산성(입자의 개수)을 고찰. 3) Scanning electron microscope: Considering the dispersibility (number of particles) of layered organic clay particles of polyester nanocomposite chip.

4) 고유점도(IV) : 페놀과 1,1,2,2-테트라클로로에탄을 6:4의 무게비로 혼합한 시약에 시료 0.1g을 농도가 0.4g/100ml 되도록 하여 90℃에서 90분간 용해시킨 후, 우베로데(Ubbelohde) 점도계에 옮겨 담아 30℃ 항온조에서 10분간 유지시키고 점도계와 흡인장치(aspirator)를 이용하여 용액의 낙하 초수를 구했다. 용매의 낙하 초수도 동일한 방법으로 구한 후, 고유점도를 계산하였다. 4) Intrinsic Viscosity (IV): 0.1g of sample was dissolved in 90g at 90 ℃ for 90 minutes in a reagent mixed with phenol and 1,1,2,2-tetrachloroethane at a weight ratio of 6: 4. The resultant was transferred to a Ubbelohde viscometer, held for 10 minutes in a 30 ° C. thermostat, and the number of seconds of the drop of the solution was determined using a viscometer and an aspirator. The intrinsic viscosity was calculated after obtaining the falling seconds of the solvent by the same method.

5) 인장물성 : ASTM D885의 규정에 따라 표준 상태(20℃, 65% 상대습도)하에서 시료 길이 250mm, 인장속도 300mm/분, 20turns/m의 조건으로 강도, 탄성율, 중간신도 및 신도를 측정하였다. 중간신도는 하중 6.8kg에서의 신도로 결정되었다. 5) Tensile Properties: Strength, modulus, elongation and elongation were measured under standard conditions (20 ℃, 65% relative humidity) under standard conditions (20 ℃, 65% relative humidity) under a sample length of 250mm, tensile speed of 300mm / min, and 20 turns / m. . Intermediate elongation was determined as elongation at load 6.8 kg.

6) 수축률 : 시료를 20℃, 65% 상대습도의 표준 상태 하에서 24시간 이상 방치한 후 0.05g/d에 상당하는 중량을 달아 길이(L0)를 측정하고, 180℃로 유지되는 건조 오븐에서 2분간 처리한 후의 길이(L)를 측정하여 수축률을 계산하였다.
6) Shrinkage: After leaving the sample at 20 ° C and 65% relative humidity for more than 24 hours, weigh the weight equivalent to 0.05g / d and measure the length (L 0 ), and in the drying oven maintained at 180 ° C. The shrinkage rate was calculated by measuring the length L after the treatment for 2 minutes.

< 실시예 1> <Example 1>

물 500ml에 점토인 몬모릴로나이트 10g을 분산시켜 현탁액을 만들고, 여기에 포스포늄 양이온염인 HOC11H22(C6H5)3P+Cl - 10g을 첨가하여 70℃에서 24시간 동안 충분히 교반하였다. 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻은 다음 물로 세척한 후, 다시 원심 분리하는 과정을 3회 반복하였다. 얻어진 고형물을 동결 건조하여 분말 형태의 층상 유기 점토를 제조한다. 10 g of montmorillonite, a clay, was dispersed in 500 ml of water, and a phosphonium cationic salt, HOC 11 H 22 (C 6 H 5 ) 3 P + Cl - 10 g was added thereto, and the mixture was sufficiently stirred at 70 ° C. for 24 hours. The mixture was centrifuged to obtain a solid, washed with water, and then centrifuged again for three times. The obtained solid is freeze-dried to prepare a layered organic clay in powder form.

그다음 물 500ml에 상기 제조된 층상 유기 점토 10g을 분산시켜 현탁액을 만들고, 여기에 실란 화합물 NH2(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH 3)3 2g을 첨가하여 70℃에서 24시간 동안 충분히 교반하였다. 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻은 다음 물로 세척한 후, 다시 원심 분리하는 과정을 3회 반복하였다. 얻어진 고형물을 동결 건조하여 분말 형태의 층상 유기 점토를 제조한다. Then, a suspension was prepared by dispersing 10 g of the layered organic clay prepared above in 500 ml of water, and adding 2 g of a silane compound NH 2 (CH 2 ) 2 NH (CH 2 ) 3 Si (OCH 3 ) 3 to 24 hours at 70 ° C. Was stirred sufficiently. The mixture was centrifuged to obtain a solid, washed with water, and then centrifuged again for three times. The obtained solid is freeze-dried to prepare a layered organic clay in powder form.

그 후, 상기 층상 유기 점토 100g과 안티모니트리옥사이드 2.8g을 에틸렌글리콜 1,000g에 상기 제조된 층상 유기 점토 첨가후, 교반하여 층상 유기 점토 화합물 용액을 얻는다. 이때 상기 교반시 초음파를 10분 동안 가진하여 분산성을 향상시킨다. Thereafter, 100 g of the layered organic clay and 2.8 g of the antimony trioxide are added to 1,000 g of ethylene glycol, and then stirred to obtain a layered organic clay compound solution. At this time, by stirring the ultrasonic wave for 10 minutes to improve the dispersibility.

그다음 슬러리 반응조에 테레프탈산 8.6kg과 에틸렌글리콜 3.8kg을 혼합하여 상온에서 교반하고, 이 혼합물을 258℃로 유지되는 DE 반응조에 약 3시간에 걸쳐 서서히 투입하여 에스테르화 반응을 수행하여 올리고머를 제조한다. 이 때 DE 반응조 내에는 에스테르화 반응을 촉진시키기 위하여 투입되는 혼합물과 같은 양의 올리고머를 미리 투입해 두었다. Thereafter, 8.6 kg of terephthalic acid and 3.8 kg of ethylene glycol were mixed in the slurry reactor and stirred at room temperature, and the mixture was slowly added to the DE reactor maintained at 258 ° C. over about 3 hours to perform an esterification reaction to prepare an oligomer. At this time, the same amount of oligomer as the mixture introduced in order to promote the esterification reaction was previously added into the DE reactor.

그 후, 상기 제조된 올리고머의 절반을 285℃로 유지되는 PC 반응조로 이송한 후, 상기 층상 유기 점토 화합물 용액을 투입하여 교반하고, 0.5Torr 이하로 감압하며 약 3시간 동안 중합 반응시킨 후, 고유 점도가 0.63dL/g에 도달하였을 때 반응을 중단하고, 배출하여 칩 상태의 나노복합재를 제조한다. Thereafter, half of the prepared oligomer was transferred to a PC reactor maintained at 285 ° C., the layered organic clay compound solution was added and stirred, and the polymerization reaction was performed under reduced pressure to 0.5 Torr or less for about 3 hours, and then When the viscosity reaches 0.63 dL / g, the reaction is stopped and discharged to prepare a nanocomposite in the chip state.                     

그다음 상기 폴리에스테르 나노복합재 칩을 고상 중합시켜 고유점도 1.0의 나노복합재 칩을 제조하고, 상기 나노복합재 칩을 압출기를 사용하여 300℃의 온도에서 440g/분의 토출량으로 용융방사하여 미연신사를 형성한 후, 연신하여 연신사를 형성한다. Then, the polyester nanocomposite chip was subjected to solid phase polymerization to prepare a nanocomposite chip having an intrinsic viscosity of 1.0, and the nanocomposite chip was melt-spun at an ejection rate of 440 g / min at a temperature of 300 ° C. using an extruder to form undrawn yarn. Then, it extends | stretches and forms a stretched yarn.

여기서 상기 압출 공정시 2개의 유니트를 갖는 스태틱 믹서를 팩의 중합체 도관 내에 설치하여 용융방사되는 중합물을 균일하게 혼합시키며, 방출사를 노즐 직하 길이 200mm이고 분위기 온도 320℃의 가열구역과, 길이 500mm이고 20℃, 0.5m/초의 풍속을 갖는 냉각공기를 취입시키는 냉각구역을 통과시켜 고화시킨 후, 방사 유제로 오일링한다. 또한 연신 공정은 미연신사를 525m/분의 방사속도로 권취하고, 2단 연신시키는데, 제1단계 연신은 150℃에서 4.15배로, 제2단계 연신은 170℃에서 1.4배로 연신시키고, 230℃에서 열고정시킨 후, 3% 이완시켜 권취하여 1500데니어의 최종 연신사를 제조한다. Here, in the extrusion process, a static mixer having two units is installed in the polymer conduit of the pack to uniformly mix the melt-spun polymer, and the discharge yarn is a heating zone having a length of 200 mm directly under the nozzle and an ambient temperature of 320 ° C., and a length of 500 mm. It is solidified by passing through a cooling zone in which cooling air having a wind speed of 20 ° C. and 0.5 m / sec is blown and then oiled with a spinning emulsion. In addition, the stretching process winds the undrawn yarn at a spinning speed of 525 m / min, and stretches in two stages. The first stage stretching is 4.15 times at 150 ° C., the second stage stretching is 1.4 times at 170 ° C., and the heat is heated at 230 ° C. After fixing, 3% of the present invention was wound up to prepare a final stretched yarn of 1500 denier.

상기에서 제조된 폴리에스테르 나노복합재와 연신사의 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
The physical properties of the polyester nanocomposite and the stretched yarn prepared above were evaluated, and the results are shown in Table 1.

< 실시예 2> <Example 2>

물 500ml에 몬모릴로나이트 10g을 분산시켜 현탁액을 형성하고, 여기에 포스포늄 양이온염인 HOC11H22(C6H5)3P+Cl - 10g을 첨가하여 70℃에서 24시간 동안 충분히 교반한 후, 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻은 다음 물로 세척하고, 다시 원심 분리하는 과정을 3회 반복하여 얻어진 고형물을 동결 건조하여 분말 형태의 층상 유기 점토를 제조한다. 10 g of montmorillonite was dispersed in 500 ml of water to form a suspension, and thereto, phosphonium cationic salt HOC 11 H 22 (C 6 H 5 ) 3 P + Cl - 10 g was added thereto, followed by sufficient stirring at 70 ° C. for 24 hours. The mixed solution is centrifuged to obtain a solid, and then washed with water, and the process of centrifugation is repeated three times to freeze-dry the solid to prepare a layered organic clay in powder form.

그다음 상기 제조된 층상 유기 점토 10g을 물 500ml에 분산시켜 현탁액을 만들고, 여기에 실란 화합물 NH2(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH 3)3 2g을 첨가하여 70℃에서 24시간 동안 충분히 교반하한 후, 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻은 다음 물로 세척하고, 다시 원심 분리하는 과정을 3회 반복하여 얻어진 고형물을 상온에서 건조하여 슬러리 형태의 층상 유기 점토를 제조한다. Then 10 g of the layered organic clay prepared above was dispersed in 500 ml of water to form a suspension, and 2 g of the silane compound NH 2 (CH 2 ) 2 NH (CH 2 ) 3 Si (OCH 3 ) 3 was added thereto for 24 hours at 70 ° C. After sufficiently stirring for a while, the mixed solution was centrifuged to obtain a solid, washed with water, and then the centrifuged process was repeated three times to dry the solid obtained at room temperature to prepare a layered organic clay in the form of a slurry.

그 후, 상기 슬러리 형태의 층상 유기 점토를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 나노복합재를 제조하고, 제조된 나노복합재 칩을 고상 중합한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 나노복합재 섬유를 제조한다. Thereafter, the polyester nanocomposite was prepared in the same manner as in Example 1 using the slurry-type layered organic clay, and the prepared nanocomposite chip was subjected to solid phase polymerization, and then the polyester nanocomposite in the same manner as in Example 1. Prepare the fibers.

제조된 폴리에스테르 나노복합재와 연신사의 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
The physical properties of the prepared polyester nanocomposite and stretched yarn were evaluated, and the results are shown in Table 1.

< 비교예 1><Comparative Example 1>

슬러리 반응조에 테레프탈산 8.6kg과 에틸렌글리콜 3.8kg을 혼합하여 상온에서 교반하고, 이 혼합물을 258℃로 유지되는 DE 반응조에 약 3시간에 걸쳐 서서히 투입하여 에스테르화 반응을 수행하여 올리고머를 제조한다. 이때 상기 DE 반응조 내에는 에스테르화 반응을 촉진시키기 위하여 투입되는 혼합물과 같은 양의 올리고머를 미리 투입해 된다. 8.6 kg of terephthalic acid and 3.8 kg of ethylene glycol were mixed in the slurry reactor and stirred at room temperature, and the mixture was slowly added to the DE reactor maintained at 258 ° C. over about 3 hours to perform an esterification reaction to prepare an oligomer. At this time, in the DE reactor, the oligomer of the same amount as the mixture to be introduced to promote the esterification reaction is introduced in advance.                     

그다음 제조된 올리고머의 절반을 285℃로 유지되는 PC 반응조로 이송한 후, 안티모니트리옥사이드 2.8g을 첨가하고, 0.5Torr 이하로 감압하며 약 3시간 동안 중합 반응시키고, 고유 점도가 0.63dL/g에 도달하였을 때 반응을 중단시켜 배출하여 칩 상태의 폴리에스테르 중합물 칩을 제조한다. Then, half of the prepared oligomer was transferred to a PC reactor maintained at 285 ° C., followed by addition of 2.8 g of antimony trioxide, polymerization reaction for about 3 hours under reduced pressure of 0.5 Torr or less, and an intrinsic viscosity of 0.63 dL / g. When the reaction is reached, the reaction is stopped and discharged to prepare a polyester polymer chip in a chip state.

그다음 제조된 폴리에스테르 중합체 칩을 고상 중합시킨 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 연신사를 제조한다. Thereafter, the polyester polymer chips thus prepared are subjected to solid phase polymerization, and then polyester stretched yarn is manufactured in the same manner as in Example 1.

상기에서 제조된 폴리에스테르 중합체와 연신사의 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
The physical properties of the polyester polymer and the stretched yarn prepared above were evaluated, and the results are shown in Table 1.

< 비교예 2> <Comparative Example 2>

에틸렌글리콜 1,000g에 유기화 처리되지 않은 몬모릴로나이트 100g과 안티모니트리옥사이드 2.8g을 첨가하여 층상 점토 혼합물을 형성한다. 여기서 상기 교반시 초음파를 10분간 가진하여 분산성을 향상시켰다. To 1,000 g of ethylene glycol is added 100 g of unorganized montmorillonite and 2.8 g of antimony trioxide to form a layered clay mixture. In this case, the ultrasonic wave was stirred for 10 minutes to improve dispersibility.

그 후, 슬러리 반응조에 테레프탈산 8.6kg과 에틸렌글리콜 3.8kg을 혼합하여 상온에서 교반하고, 이 혼합물을 258℃로 유지되는 DE 반응조에 약 3시간에 걸쳐 서서히 투입하여 에스테르화 반응을 수행하여 올리고머를 제조한다. 이때 DE 반응조 내에는 에스테르화 반응을 촉진시키기 위하여 투입되는 혼합물과 같은 양의 올리고머를 미리 투입해 둔다. Thereafter, 8.6 kg of terephthalic acid and 3.8 kg of ethylene glycol were mixed in the slurry reaction tank and stirred at room temperature, and the mixture was slowly added to the DE reaction tank maintained at 258 ° C. over about 3 hours to perform an esterification reaction to prepare an oligomer. do. At this time, the same amount of oligomer as the mixture to be introduced in order to promote the esterification reaction in the DE reactor is put in advance.

그 후, 제조된 올리고머의 절반을 285℃로 유지되는 PC 반응조로 이송한 후, 상기 층상 점토 혼합물을 투입하여 교반하고, 0.5Torr 이하로 감압하며 약 3시간 동안 중합반응시켜 고유 점도가 0.63dL/g에 도달하였을 때 반응을 중단시킨 후, 배출하여 칩 상태의 폴리에스테르 나노복합재를 제조한다. Thereafter, half of the prepared oligomer was transferred to a PC reactor maintained at 285 ° C., and then the layered clay mixture was added and stirred, and the polymerization reaction was carried out for about 3 hours under reduced pressure of 0.5 Torr or less to inherent viscosity of 0.63 dL / After reaching the g, the reaction was stopped and then discharged to prepare a polyester nanocomposite in chip state.

그다음 제조된 나노복합재 칩을 고상 중합한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 나노복합재 연신사를 제조한다. Thereafter, the prepared nanocomposite chip is subjected to solid phase polymerization, and then, polyester nanocomposite stretched yarn is manufactured in the same manner as in Example 1.

제조된 폴리에스테르 나노복합재와 연신사의 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
The physical properties of the prepared polyester nanocomposite and stretched yarn were evaluated, and the results are shown in Table 1.

< 비교예 3><Comparative Example 3>

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 나노복합재를 제조하되, 다만 유기 층상 점토 화합물을 에틸렌글리콜에 분산시킬 때 초음파를 가진하지 않는다. Prepare a polyester nanocomposite in the same manner as in Example 1, but does not have an ultrasonic wave when the organic layered clay compound is dispersed in ethylene glycol.

그다음 제조된 나노복합재 칩을 고상 중합한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 나노복합재 연신사를 제조한다. Thereafter, the prepared nanocomposite chip is subjected to solid phase polymerization, and then, polyester nanocomposite stretched yarn is manufactured in the same manner as in Example 1.

제조된 나노복합재와 연신사의 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
The properties of the prepared nanocomposite and stretched yarn were evaluated and the results are shown in Table 1.

< 비교예 4><Comparative Example 4>

실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 나노복합재와 연신사를 형성하되, HOC11H22(C6H5)3P+Cl- 대신 C12H25(C6H5)3P+Cl-를 적용하여 형성하고, 제조된 나노복합재 와 연신사의 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. In the same manner as in Example 1 to form a polyester nanocomposite material and the filament, HOC 11 H 22 (C 6 H 5) 3 P + Cl - instead of C 12 H 25 (C 6 H 5) 3 P + Cl - a Formed by applying, and evaluated the physical properties of the prepared nanocomposite and stretched yarn are shown in Table 1 the results.

표1에 나타나 있는 바와 같이, 실시예1 및 2는 본 발명에 따라 층상 유기 점토 혼합시 초음파를 인가하고 폴리에스테르 나노복합재를 형성한 것으로서, 층상 유기 점토 혼합물이 분말이나 슬러리 형태인 것이고, 비교예 1은 층상 유기 점토를 첨가하지 않고, 폴리에스테르 중합체를 형성한 것이며, 비교예 2는 유기화 되지 않은 층상 점토를 사용한 예이며, 비교예 3은 초음파를 가하지 않고 폴리에스테르 나노복합재를 형성한 것이며, 비교예 4는 유기화제를 바꾸어 사용한 예이다. As shown in Table 1, Examples 1 and 2 are applied to the ultrasonic wave during the mixing of the layered organic clay according to the present invention to form a polyester nanocomposite, the layered organic clay mixture is in the form of a powder or slurry, Comparative Example 1 is a polyester polymer was formed without adding a layered organic clay, Comparative Example 2 is an example using an unorganized layered clay, Comparative Example 3 is a polyester nanocomposite was formed without applying an ultrasonic wave, the comparison Example 4 is an example in which the organic agent was changed.

본 발명의 폴리에스테르 나노복합재는 비교예들보다 점토 층의 분산성이 향상되고, 섬유는 고탄성율, 저수축율, 우수한 치수안정성을 가지는 것을 알 수 있다. It can be seen that the polyester nanocomposite of the present invention improves the dispersibility of the clay layer than the comparative examples, and the fibers have a high elastic modulus, a low shrinkage ratio, and excellent dimensional stability.

[표1]Table 1

Figure 112004063126691-pat00001

Figure 112004063126691-pat00001

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법은 열적 안정성이 우수하고 반응성기를 포함하는 층상 유기 점토를 제조한 후, 이를 에틸렌글리콜 내에서 초음파를 가진하며 분산시킨 후, 폴리에스테르 단량체들과의 중합 반응을 통해 점토 층의 분산성을 향상시킨 폴리에스테르 나노복합재 칩을 형성하였으므로, 폴리에스테르 나노복합재로부터 형성된 섬유는 고탄성율, 저수축율, 우수한 치수안정성을 가져, 타이어, 벨트 등 고무제품의 보강제 또는 기타 산업적 용도로 유용하게 사용될 수 있는 이점이 있다.
As described above, the method for producing a polyester nanocomposite according to the present invention has excellent thermal stability and after preparing a layered organic clay containing a reactive group, and then dispersing it with ultrasonic waves in ethylene glycol, polyester Since the polyester nanocomposite chip which improved the dispersibility of the clay layer was formed through the polymerization reaction with the monomers, the fibers formed from the polyester nanocomposite had a high modulus of elasticity, low shrinkage, and excellent dimensional stability, and thus, rubber such as tires and belts. There is an advantage that can be usefully used as a product reinforcement or other industrial uses.

Claims (11)

층상 점토와, 반응성기를 포함하는 유기화제로서 반응성기를 포함하는 포스포늄 양이온염을 혼합하여, 유기화제로 치환된 층상 점토를 형성하는 공정과,Mixing a layered clay with a phosphonium cation salt containing a reactive group as an organic agent comprising a reactive group to form a layered clay substituted with an organic agent; 상기 유기화제로 치환된 층상 점토에 실란 화합물을 첨가하여 층상 유기 점토 화합물을 형성하는 공정과, Adding a silane compound to the layered clay substituted with the organic agent to form a layered organic clay compound, 상기 층상 유기 점토 화합물에 에틸렌글리콜을 첨가하고, 초음파를 가진하여 분산시키는 공정과, Adding ethylene glycol to the layered organic clay compound and dispersing it with ultrasonic waves; 상기 분산된 층상 유기 점토 혼합물을 폴리에스테르 단량체들과 중합시켜 폴리에스테르 나노복합재를 형성하는 공정을 구비하는 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법.And polymerizing the dispersed layered organic clay mixture with polyester monomers to form a polyester nanocomposite. 제1항에 있어서, 상기 층상 점토는 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 바이델라이트, 사포나이트, 논트로나이트, 버미큘라이트, 마카다이트, 마이카 및 불소화 마이카로 이루어지는 군에서 임의로 선택되는 하나 이상의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법. The method of claim 1, wherein the layered clay is one selected from the group consisting of montmorillonite, bentonite, hectorite, fluoride hectorite, Weidelite, saponite, nontronite, vermiculite, macadamite, mica and fluorinated mica Method for producing a polyester nanocomposite, characterized in that formed from the above material. 제1항에 있어서, 상기 포스포늄 양이온염은 하기 화학식 1의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법. The method of claim 1, wherein the phosphonium cation salt has a structure of Formula 1 below. [화학식 1] P+R1R2R3R4 [Formula 1] P + R 1 R 2 R 3 R 4 상기 화학식 1에서 R1, R2, R3, R4는 탄소 4개 내지 40개로 이루어진 사슬이며, R1~R4 중 적어도 하나는 실란 화합물 및 폴리에스테르 단량체와 화학 결합이 가능한 카르복실기, 아민기, 하이드록시기, 에스테르기, 에폭시기, 실라놀기, 카보네이트기, 이미드기 등의 반응성기를 포함한다. In Formula 1, R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are chains of 4 to 40 carbons, and at least one of R 1 to R 4 is a carboxyl group or an amine group capable of chemically bonding to a silane compound and a polyester monomer. And reactive groups such as a hydroxy group, an ester group, an epoxy group, a silanol group, a carbonate group and an imide group. 제1항에 있어서, 상기 실란 화합물은 비닐클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 감마아미노프로필트리메톡시실란, 감마아미노프로필트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-비닐벤질아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-감마아미노프로필트리메톡시실란, 감마글리시독시프로필트리메톡시실란, 감마메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 감마메르캅토프로필트리메톡시실란, 감마-아미노프로필페닐디메톡시실란, 감마프로피온아미도 트리메톡시실란, N-트리메톡시실릴프로필-N(베타-아미노에틸) 아민, 트리메톡시실릴운데실아민 및 트리메톡시실릴-2-클로로메틸페닐에탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법.The method of claim 1, wherein the silane compound is vinylchlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, gammaaminopropyltrimethoxysilane, gammaaminopropyltriethoxysilane, N -(2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-vinylbenzylaminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-gammaaminopropyltrimethoxysilane, gamma Glycidoxypropyltrimethoxysilane, gamma methacryloxypropyltrimethoxysilane, gamma mercaptopropyltrimethoxysilane, gamma-aminopropylphenyldimethoxysilane, gamma propionamido trimethoxysilane, N-trimeth Polyester nanocomposite, characterized in that at least one selected from the group consisting of oxysilylpropyl-N (beta-aminoethyl) amine, trimethoxysilyl undecylamine and trimethoxysilyl-2-chloromethylphenylethane The method of manufacture. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법. The method of claim 1, wherein the polyester resin is characterized in that one or more selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate and copolymers thereof. The manufacturing method of the polyester nanocomposite which uses it. 제1항에 있어서, 상기 유기화제로 치환된 층상 점토를 형성하는 공정은, 물 또는 물과 알코올의 공용매에 층상 점토를 분산시켜 현탁액을 형성하고, 상기 현탁액에 반응성기를 포함하는 포스포늄 양이온염을 첨가하여 25~100℃에서 1~48시간 동안 교반하여 혼합액을 형성한 후, 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻고, 상기 고형물의 잔존 음이온을 제거하여 치환된 층상 유기 점토를 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법. The process of claim 1, wherein the forming of the layered clay substituted with the organic agent comprises dispersing the layered clay in water or a co-solvent of water and alcohol to form a suspension, and the phosphonium cation salt containing a reactive group in the suspension. After adding to form a mixture by stirring for 1 to 48 hours at 25 ~ 100 ℃, the mixture is centrifuged to obtain a solid, characterized in that to remove the remaining anions of the solid to prepare a substituted layered organic clay Method for producing a polyester nanocomposite. 제6항에 있어서, 상기 층상 유기 점토내의 포스포늄 양이온은 층상 점토의 양이온 교환 능력에 대하여 0.1 내지 5배의 몰 당량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법. 7. The method of claim 6, wherein the phosphonium cation in the layered organic clay is included in a molar equivalent of 0.1 to 5 times the cation exchange capacity of the layered clay. 제1항에 있어서, 상기 층상 유기 점토는 폴리에스테르 단량체 100 중량부에 대해 0.05~10 중량부가 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법. The method according to claim 1, wherein the layered organic clay is used in an amount of 0.05 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyester monomer. 제1항에 있어서, 상기 중합 공정은 슬러리 반응조에 에틸렌글리콜과 테레프탈산을 일정 몰비로 혼합하여 상온에서 교반하고, 상기 혼합물을 에스테르화 반응 시켜 올리고머를 형성한 후, 분산시킨 층상 유기 점토 화합물 용액을 투입하고 초음파를 가진하며 1~20분간 교반하고, 중합시키는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 나노복합재의 제조방법. The method of claim 1, wherein the polymerization step is mixed with ethylene glycol and terephthalic acid in a constant molar ratio in a slurry reaction tank and stirred at room temperature, and the mixture is esterified to form an oligomer, and then a dispersed layered organic clay compound solution is added. And stirring for 1 to 20 minutes with ultrasonic waves, and polymerizing the polyester nanocomposite. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 폴리에스테르 나노복합재를 용융방사하는 공정과, Melting and spun the polyester nanocomposite prepared by the method of any one of claims 1 to 9, 상기 방사된 미연산사를 가열구역 및 냉각구역을 통과시켜 고화시키는 공정과, Solidifying the spun uncalculated sand through a heating zone and a cooling zone; 상기 미연신사를 2단계 연신하여 연신사를 형성하는 공정을 구비하는 폴리에스테르 나노복합재 섬유의 제조방법. A method for producing a polyester nanocomposite fiber comprising the step of stretching the undrawn yarn in two steps to form a drawn yarn. 제10항에 있어서, 상기 미연신사는 공급 롤러에서 미연신사의 복굴절율이 0.001 내지 0.1이 되도록 하는 방사속도를 200 내지 5,000m/분으로 하고, 상기 2단 연신 공정은 1 내지 10%의 프리드로우하고, 80 내지 200℃에서 1.2 내지 7배로 제1단계 연신한 후, 130 내지 200℃에서 다시 1.2 내지 2배로 제2단계 연신하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 나노복합재 섬유의 제조방법. 12. The method of claim 10, wherein the undrawn yarn has a spinning speed of 200 to 5,000 m / min so that the birefringence of the undrawn yarn is 0.001 to 0.1 at the feed roller, and the two-stage stretching process has a free draw of 1 to 10%. And 1.2 to 7 times the first step stretching at 80 to 200 ° C., and then to the second step at 1.2 to 2 times again at 130 to 200 ° C. for producing the polyester nanocomposite fibers.
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