KR101147548B1 - Compositions for production of fire-retardant polyarylate resin - Google Patents

Compositions for production of fire-retardant polyarylate resin Download PDF

Info

Publication number
KR101147548B1
KR101147548B1 KR1020110051559A KR20110051559A KR101147548B1 KR 101147548 B1 KR101147548 B1 KR 101147548B1 KR 1020110051559 A KR1020110051559 A KR 1020110051559A KR 20110051559 A KR20110051559 A KR 20110051559A KR 101147548 B1 KR101147548 B1 KR 101147548B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
formula
substituted
polyarylate resin
compound represented
group
Prior art date
Application number
KR1020110051559A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110083573A (en
Inventor
김경만
최준걸
Original Assignee
한국화학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020110051559A priority Critical patent/KR101147548B1/en
Publication of KR20110083573A publication Critical patent/KR20110083573A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101147548B1 publication Critical patent/KR101147548B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G67/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing oxygen or oxygen and carbon, not provided for in groups C08G2/00 - C08G65/00
    • C08G67/04Polyanhydrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05Alcohols; Metal alcoholates
    • C08K5/053Polyhydroxylic alcohols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L65/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/02Flame or fire retardant/resistant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/22Halogen free composition

Abstract

본 발명은 난연성 폴리아릴레이트 수지 제조용 조성물에 관한 것이다. 더욱 자세하게 설명하면, 특정 구조의 4,4′-디히드록시페닐아세틸렌(DHPA), 특정 구조의 프탈로일 클로라이드(PC) 및 특정 구조의 비스히드록시페놀(BHP)을 포함하는 난연성 폴리아릴레이트 수지 제조용 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a composition for producing a flame retardant polyarylate resin. More specifically, flame retardant polyarylate comprising 4,4′-dihydroxyphenylacetylene (DHPA) of specific structure, phthaloyl chloride (PC) of specific structure and bishydroxyphenol (BHP) of specific structure It relates to a composition for producing a resin.

Figure R1020110051559
Figure R1020110051559

Description

난연성 폴리아릴레이트 수지 제조용 조성물{Compositions for production of fire-retardant polyarylate resin}Compositions for producing flame retardant polyarylate resins {Compositions for production of fire-retardant polyarylate resin}

본 발명은 특정 구조의 4,4′-디히드록시페닐아세틸렌(DHPA), 특정 구조의 프탈로일 클로라이드(PC) 및 특정 구조의 비스히드록시페놀(BHP)을 포함하는 난연성 폴리아릴레이트 수지 제조용 조성물에 관한 것이다.
The present invention is for producing a flame retardant polyarylate resin comprising 4,4'-dihydroxyphenylacetylene (DHPA) of a specific structure, phthaloyl chloride (PC) of a specific structure and bishydroxyphenol (BHP) of a specific structure It relates to a composition.

합성 고분자는 플라스틱, 고무, 섬유 등과 같이 광범위하게 사용지고 있지만, 대부분의 고분자 수지들의 높은 연소성이 높기 때문에 고분자 수지들의 난연성이 중요한 연구 대상이 되고 있다. 난연 수지는 난연성을 갖는 작은 분자들을 첨가한 고분자 수지나 고분자 기본 골격에 일부를 차지하여 연소성을 줄이는 방법을 이용해 왔으며, 브롬화 방향족과 같은 많은 할로겐화 분자 화합물들을 고분자의 가연성을 줄이기 위해 사용해왔다. 브롬화 방향족계 난연제들은 컴퓨터, 섬유, 가구, 건축자재 등과 같이 광범위한 플라스틱 생산물들에 사용되어 왔으나, 할로겐화 난연제들의 사용에 의해 생성된 다이옥신과 같은 유독성 물질들이 환경에 축적됨으로서 할로겐화 난연제들의 사용에 규제가 이루어지고 있고, 비할로겐계의 대체 난연제에 대한 개발이 요구되어 왔다. 더구나, 할로겐화 난연제들은 연소 시에 염소화수소 가스나 브롬화수소산 가스를 방출함으로써, 비행기나 선박 등과 같이 밀페된 공간에 바람직하지 않다. 알루미늄 히드록사이드와 같은 무기계 비할로겐 난연 첨가제는 난연성을 달성하기에는 과량을 사용하게 되어, 고분자의 물리적 기계적 물성을 유지하기 어려운 문제가 있다. Synthetic polymers are widely used, such as plastics, rubber, fibers, etc., but since the high combustibility of most polymer resins is high, the flame retardancy of polymer resins has become an important research subject. Flame-retardant resins have been used to reduce the combustibility by taking part in the polymer resin or the polymer backbone with small molecules having flame retardancy, and many halogenated molecular compounds such as brominated aromatics have been used to reduce the flammability of the polymer. Brominated aromatic flame retardants have been used in a wide range of plastic products such as computers, textiles, furniture, building materials, etc., but the use of halogenated flame retardants is regulated by the accumulation of toxic substances such as dioxins produced by the use of halogenated flame retardants. There has been a need for development of non-halogen-based alternative flame retardants. Moreover, halogenated flame retardants emit hydrogen chlorine gas or hydrobromic acid gas upon combustion, which is undesirable for airtight spaces such as airplanes and ships. Inorganic non-halogen flame-retardant additives such as aluminum hydroxide is used in excess to achieve flame retardancy, there is a problem that it is difficult to maintain the physical mechanical properties of the polymer.

가연성이 적은 이상적인 난연성 수지는 비할로겐계 수지로서, 열안정성이 높고, 연소열이 낮으며, 낮은 방열률(放熱率, Heat Release Rate, HRR)을 갖고 독성 가스의 방출이 최소화 된 것이다. 연소성이 적은 폴리머들은 근본적으로 열에 의해 많은 챠르(char)를 생성하여 폴리머의 표면에 방화층을 형성하여 열에 의해 분해되어 방출되는 가연성 가스를 차단하여 연소가 계속되는 것을 막아 준다. 이런 챠르의 생성은 챠르를 제공하는 첨가물과 컴포지트 물질(composite materials)을 제조하여 달성할 수도 있다. An ideal flame retardant resin with low flammability is a non-halogen resin, which has high thermal stability, low combustion heat, low heat release rate (HRR), and minimal emission of toxic gases. Low combustible polymers essentially create a large number of chars by heat, forming a fireproof layer on the surface of the polymer to block the combustible gases that are decomposed and released by heat, preventing combustion from continuing. The generation of such char can also be accomplished by preparing the additives and composite materials that provide the char.

물질의 방열률(HRR)은 폴리머의 인화성의 주요 특징으로서, 방열율을 측정하기 위해 여러가지 열량측정법이 있는데, 최근에 열분해 열연소유동열량측정기 (Pyrolysis Combustion Flow calorimetry, PCFC)이 적은 량의 샘플로도 측정할 수 있도록 개발되어 있다. PCFC는 고분자 물질의 방열량과 총방열량을 측정하며, 방열량은 산소 소모량에 따라 정해지며 가열속도에 따라 표정된다. 방열량은 단위 무게에서 방출되는 최대의 열량으로 정의되며, 물질의 고유성질이며 인화성의 예측하는 주요 지표로 알려져 있다(See, Richard N. Walters, Richard E. Lyon, Journal of Applied Polymer Science, 87(3), 548 - 563, 2002).The material's heat dissipation rate (HRR) is the main characteristic of the polymer's flammability, and there are several calorimetry methods to measure the heat dissipation rate. It is also developed to measure. PCFC measures the amount of heat dissipation and total heat dissipation of a polymer material. The amount of heat dissipation is determined by the oxygen consumption and is expressed by the heating rate. Heat dissipation is defined as the maximum amount of heat released from a unit weight and is known as a key indicator of the material's uniqueness and flammability (See, Richard N. Walters, Richard E. Lyon, Journal of Applied Polymer Science, 87 (3). ), 548-563, 2002).

비스페놀-A(bisphenol-A)과 프탈산(phthalic acid)으로부터 제조되는 방향족의 폴리아릴레이트(polyarylate)는 중요한 고기능성 엔지니어링 플라스틱으로서 잘 알려져 있고 널리 사용되지만 방열량 (HRC)은 359 J/gK로서 가연성은 높게 나타난다. 기존에 자체소화성이 있는 폴리머로 알려진 1,1-디클로로-2,2-비스(4-히드록시페닐)에틸렌 (BPC)를 함유하는 방향족 폴리아릴레이트는 투명하고 우수한 기계적 물성을 가지고 있으며, 또한 연소에 높은 저항성을 갖는 방열량(HRC= 21 and 29 J/gK)과 50 ~ 55%의 높은 챠르 형성력을 보인다(Macromolecules, 39(10), 3553-3558, 2006). 그러나 상기 BPC를 기반으로 하는 폴리아릴레이트 수지는 고온에서 염화수소 가스를 방출하여 대량 생산이나 공산품의 소재로서 사용에 한계가 있다. Aromatic polyarylates made from bisphenol-A and phthalic acid are well known and widely used as important high-performance engineering plastics, but their heat dissipation (HRC) is 359 J / gK, which is flammable. Appears high. Aromatic polyarylates containing 1,1-dichloro-2,2-bis (4-hydroxyphenyl) ethylene (BPC), previously known as self-extinguishing polymers, are transparent and have excellent mechanical properties and are also resistant to combustion. High resistivity heat dissipation (HRC = 21 and 29 J / gK) and high char formation capacity of 50-55% ( Macromolecules, 39 (10), 3553-3558, 2006). However, the polyarylate resin based on the BPC has a limitation in its use as a material for mass production or industrial products by releasing hydrogen chloride gas at high temperature.

최근에 4,4′-비스히드록시벤조인{4,4′-bishydroxydeoxybenzoin, BHDB}을 함유한 방향족 폴리아릴레이트 수지가 낮은 방열률(HRR)을 나타내는 것이 보고되었는데, BHDB도 BPC와 같이 열에 의해 방향족화 되어 높은 챠르를 형성하는 것으로 보고되고 있다(Macromolecules, 39(10), 3553-3558, 2006). 열연소유동열량측정기로 측정한 BHDB를 함유한 폴리아릴레이트 수지의 방열률은 100 J/g-K 이하로서 적은 것으로 나타났으나(R. N. Walters, M. Smith, and M. R. Nyden, International SAMPE Symposium and Exhibition 2005, 50, 1118) 만족스러운 것은 아니다. Recently, aromatic polyarylate resins containing 4,4′-bishydroxydeoxybenzoin {4,4′-bishydroxydeoxybenzoin, BHDB} have been reported to exhibit low heat dissipation rate (HRR). It is reported to aromatize to form high chars ( Macromolelecules, 39 (10), 3553-3558, 2006). The heat dissipation rate of the polyarylate resin containing BHDB measured by the thermo-combustion calorimetry was less than 100 J / gK (RN Walters, M. Smith, and MR Nyden, International SAMPE Symposium and Exhibition 2005 , 50, 1118) Not satisfactory.

이에 산업계에서는 친환경적이면서도 난연성이 우수한 새로운 폴리아릴레이트 수지에 대한 요구가 증대하고 있는 실정이다.Accordingly, there is an increasing demand for new polyarylate resins that are environmentally friendly and have excellent flame retardancy.

이에, 본 발명자들은 기존 난연성 수지의 문제점을 해결하고자 연구한 결과, 4,4′-디하드록시페닐아세틸렌(DHPA)를 함유한 폴리아릴레이트 수지가 높은 함량의 챠르를 형성하면서 일반 수지보다 낮은 방열량(Heat Release Capacity, HRC)을 제공하고 있음을 발견하였고, 또한 상기 DHPA를 함유한 폴리아릴레이트 수지의 최적의 조성비를 발견하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
Accordingly, the present inventors have studied to solve the problem of the existing flame retardant resins, as a result, polyarylate resin containing 4,4'-dihydroxyphenylacetylene (DHPA) is a lower heat dissipation amount than the general resin while forming a high content char It was found that the (Heat Release Capacity, HRC), and also found the optimal composition ratio of the polyarylate resin containing the DHPA to complete the present invention.

본 발명은 난연성이 우수한 폴리아릴레이트 수지를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a polyarylate resin having excellent flame retardancy.

본 발명은 난연성 폴리아릴레이트 수지 제조용 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
An object of the present invention is to provide a composition for producing a flame retardant polyarylate resin.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1의 반복단위 구조를 갖고 있는 난연성이 우수한 폴리아릴레이트 수지를 그 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention is characterized by a polyarylate resin having excellent flame retardancy having a repeating unit structure of the formula (1).

Figure 112011040510792-pat00001
Figure 112011040510792-pat00001

상기 화학식 1에 있어서, R1은 수소원자 또는 C1 ~ C5의 알킬이고, x는 1 ~ 4의 정수이며; R2는 치환된 또는 비치환된 알킬렌, 치환된 또는 비치환된 페닐렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고; R3 -C(O)-, -CH2-, -C(CH3)2- 또는 -S(O)2-이며; m1과 m2는 1≤m1≤100 및 0≤m2≤100을 만족하는 정수이며; n은 1≤n≤100을 만족하는 정수이고; 상기 R2의 치환된 알킬렌, 치환된 페닐렌 및 치환된 아릴렌의 치환체는 포화알킬, 불포화 알킬, 페닐, 알콕시기, 페녹시기, 아릴, 카복실기, 니트로기, 아미노기, 알킬치환 아미노기, 설포닐기 또는 설파모일기 등이다.In Formula 1, R 1 is a hydrogen atom or C 1 ~ C 5 Alkyl, x is an integer of 1 to 4; R 2 is substituted or unsubstituted alkylene, substituted or unsubstituted phenylene, or substituted or unsubstituted arylene; R 3 is - C (O) -, -CH 2 -, -C (CH 3) 2 - or -S (O) 2 - and; m 1 and m 2 is an integer satisfying 0≤m and 1≤m 1 ≤100 ≤100 2; n is an integer satisfying 1 ≦ n ≦ 100; Substituents of the substituted alkylene, substituted phenylene and substituted arylene of R 2 are saturated alkyl, unsaturated alkyl, phenyl, alkoxy group, phenoxy group, aryl, carboxyl group, nitro group, amino group, alkyl substituted amino group, sulfo Or a silyl group or sulfamoyl group.

또한 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 2로 표시되는 4,4′-디하이드록시페닐아세틸렌 화합물, 하기 화학식 3으로 표시되는 프탈로일 클로라이드 화합물 및 하기 화학식 4로 표시되는 비스히드록시페놀(이하, 'BHP'로 통칭함) 화합물을 포함하는 난연성 폴리아릴레이트 수지 제조용 조성물을 그 특징으로 한다.In addition, in order to solve the above problems, the present invention is a 4,4'-dihydroxyphenylacetylene compound represented by the formula (2), a phthaloyl chloride compound represented by the formula (3) and bishydroxy represented by the formula (4) It is characterized by the composition for manufacture of flame-retardant polyarylate resin containing a phenol (hereinafter collectively referred to as 'BHP') compound.

Figure 112011040510792-pat00002
Figure 112011040510792-pat00002

상기 화학식 2에서, R1 및 x는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다. In Formula 2, R 1 and x are as defined in Formula 1.

Figure 112011040510792-pat00003
Figure 112011040510792-pat00003

상기 화학식 3에 있어서, R2는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다. In Chemical Formula 3, R 2 is as defined in Chemical Formula 1.

Figure 112011040510792-pat00004
Figure 112011040510792-pat00004

상기 화학식 4에 있어서, R3 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
In Chemical Formula 4, R 3 As defined in Formula 1 above.

본 발명의 폴리아릴레이트 수지는 할로겐이 함유되지 않아 친환경적이면서, 내열성이 높고, 탄화된 챠르가 현저하게 높게 생성되어 수지의 표면에 두꺼운 막을 형성시키고, 낮은 방열량을 갖는 바, 난연성이 우수한다. 또한, 본 발명의 폴리아릴레이트 수지는 일반적으로 사용하는 공업적인 용매에 용해성을 증가시킬 수 있으므로 가공이 용이하며, 충분한 분자량을 갖고 있기 때문에 열안정성이 우수하여, 상업적으로 유용한 기계적 물성을 제공할 수 있다.
The polyarylate resin of the present invention is environmentally friendly because it does not contain halogen, and has high heat resistance, and carbonized char is produced significantly higher to form a thick film on the surface of the resin, and has a low heat dissipation amount. In addition, since the polyarylate resin of the present invention can increase the solubility in industrial solvents commonly used, it is easy to process, and because it has a sufficient molecular weight, it is excellent in thermal stability and can provide commercially useful mechanical properties. have.

도 1은 실시예 1에서 합성한 폴리아릴레이트 화합물의 1H-NMR 스펙트라 측정 결과이다.
도 2는 실험예에서 실시한 열안정성 측정실험의 결과이다.
1 is a 1 H-NMR spectra measurement result of the polyarylate compound synthesized in Example 1.
2 is a result of a thermal stability measurement experiment performed in the experimental example.

앞서 설명한 본 발명을 이하에서 더욱 자세하게 설명을 하겠다.The present invention described above will be described in more detail below.

본 발명은 하기 화학식 1의 반복단위 구조를 갖고 난연성이 우수한 폴리아릴레이트 수지에 관한 것이며, 구체적인 예는 하기 화학식 1a, 화학식 1b 및 화학식 1c에 나타낸 바와 같다.The present invention relates to a polyarylate resin having a repeating unit structure of the following Chemical Formula 1 and excellent in flame retardancy, and specific examples thereof are as shown in the following Chemical Formulas 1a, 1b and 1c.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112011040510792-pat00005
Figure 112011040510792-pat00005

상기 화학식 1에 있어서, R1은 수소원자 또는 C1 ~ C5의 알킬이고, x는 1 ~ 4의 정수이며; R2는 치환된 또는 비치환된 알킬렌, 치환된 또는 비치환된 페닐렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고; R3 -C(O)-, -CH2-, -C(CH3)2- 또는 -S(O)2-이며; m1과 m2는 1≤m1≤100 및 0≤m2≤100을 만족하는 정수이며; n은 1≤n≤100을 만족하는 정수이고; 상기 R2의 치환된 알킬렌, 치환된 페닐렌 및 치환된 아릴렌의 치환체는 포화알킬, 불포화 알킬, 페닐, 알콕시기, 페녹시기, 아릴, 카복실기, 니트로기, 아미노기, 알킬치환 아미노기, 설포닐기 또는 설파모일기 등이다. In Formula 1, R 1 is a hydrogen atom or C 1 ~ C 5 Alkyl, x is an integer of 1 to 4; R 2 is substituted or unsubstituted alkylene, substituted or unsubstituted phenylene, or substituted or unsubstituted arylene; R 3 is - C (O) -, -CH 2 -, -C (CH 3) 2 - or -S (O) 2 - and; m 1 and m 2 is an integer satisfying 0≤m and 1≤m 1 ≤100 ≤100 2; n is an integer satisfying 1 ≦ n ≦ 100; Substituents of the substituted alkylene, substituted phenylene and substituted arylene of R 2 are saturated alkyl, unsaturated alkyl, phenyl, alkoxy group, phenoxy group, aryl, carboxyl group, nitro group, amino group, alkyl substituted amino group, sulfo Or a silyl group or sulfamoyl group.

Figure 112011040510792-pat00006
Figure 112011040510792-pat00006

본 발명의 상기 폴리아릴레이트 수지는 중량평균분자량(Mw) 10,000 이상 이고, 챠르 수득율이 25 %(at 800℃) 이상인 것을 특징으로 한다.The polyarylate resin of the present invention is characterized in that the weight average molecular weight (Mw) is 10,000 or more, the char yield is 25% (at 800 ℃) or more.

본 발명의 폴리아릴레이트 수지는 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이 상기 화학식 2 ~ 4의 화합물을 중합하여 얻을 수 있으며, 상기 폴리아릴레이트 수지는 공중합체로서, 랜덤공중합체 또는 블록공중합체이거나, 이들의 혼성 공중합체일 수 있다.  The polyarylate resin of the present invention can be obtained by polymerizing the compound of Chemical Formulas 2 to 4 as shown in Scheme 1 below, wherein the polyarylate resin is a copolymer, a random copolymer or a block copolymer, or It may be a hybrid copolymer.

[반응식 1]Scheme 1

Figure 112011040510792-pat00007
Figure 112011040510792-pat00007

상기 반응식 1에 있어서, R1, R2, R3, x, m1, m2, 및 n은 상기 화학식 1과 동일하다.In Scheme 1, R 1 , R 2 , R 3 , x, m 1 , m 2 , and n are the same as in Chemical Formula 1.

또한, 본 발명은 하기 화학식 2로 표시되는 4,4′-디히드록시페닐아세틸렌 화합물, 하기 화학식 3으로 표시되는 프탈로일 클로라이드 화합물 및 하기 화학식 4로 표시되는 비스히드록시페놀(BHP) 화합물을 포함하는 폴리아릴레이트 수지 제조용 조성물에 관한 것이다.The present invention also provides a 4,4′-dihydroxyphenylacetylene compound represented by the following formula (2), a phthaloyl chloride compound represented by the following formula (3) and a bishydroxyphenol (BHP) compound represented by the following formula (4) It relates to a composition for producing a polyarylate resin containing.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112011040510792-pat00008
Figure 112011040510792-pat00008

상기 화학식 2에 있어서, R1은 수소원자 또는 C1 ~ C5의 알킬이고, x는 1 ~ 4의 정수이다. In Formula 2, R 1 is a hydrogen atom or C 1 ~ C 5 alkyl, x is an integer of 1-4.

[화학식 3](3)

Figure 112011040510792-pat00009
Figure 112011040510792-pat00009

상기 화학식 3에 있어서, R2는 치환된 또는 비치환된 알킬렌, 치환된 또는 비치환된 페닐렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고, 상기 치환된 알킬렌, 치환된 페닐렌 및 치환된 아릴렌의 치환체는 포화알킬, 불포화 알킬, 페닐, 알콕시기, 페녹시기, 아릴, 카복실기, 니트로기, 아미노기, 알킬치환 아미노기, 설포닐기 또는 설파모일기 등이다.In Formula 3, R 2 is substituted or unsubstituted alkylene, substituted or unsubstituted phenylene, or substituted or unsubstituted arylene, and the substituted alkylene, substituted phenylene and substitution Substituted arylene substituents are saturated alkyl, unsaturated alkyl, phenyl, alkoxy group, phenoxy group, aryl, carboxyl group, nitro group, amino group, alkyl substituted amino group, sulfonyl group or sulfamoyl group.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112011040510792-pat00010
Figure 112011040510792-pat00010

상기 화학식 4에 있어서, R3 -C(O)-, -CH2-, -C(CH3)2 - 또는 -S(O)2 -이다. In the above Formula 4, R 3 is - C (O) -, -CH 2 -, -C (CH 3) 2 - or -S (O) 2 - a.

상기 화학식 2로 표시되는 4,4′-디히드록시페닐아세틸렌(이하,‘DHPA’로 칭한다.) 화합물은 본 발명의 폴리아릴레이트 수지에 난연성을 제공하는 물질로서, 하기 반응식 2에 나타낸 방법으로 얻을 수 있다. 4,4'-dihydroxyphenylacetylene (hereinafter referred to as 'DHPA') compound represented by the formula (2) is a material that provides flame retardancy to the polyarylate resin of the present invention, by the method shown in Scheme 2 You can get it.

[반응식 2]Scheme 2

Figure 112011040510792-pat00011
Figure 112011040510792-pat00011

상기 반응식 2에 있어서, R1과 x는 상기 화학식 2의 R1 및 x와 동일하다. 상기 화학식 2로 표시되는 DHPA 화합물의 구체적인 예는 하기 화학식 2-a, 화학식 2-b 및 화학식 2-c에 나타냈으며, 일반적으로 사용하는 공업적인 용매에 용해성을 증가시켜 가공시의 편리함을 주기 위하여 화학식 2-b 및 화학식 2-c와 같이 메틸기가 2개 이상이 있는 화합물들을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.In Scheme 2, R 1 and x are the same as R 1 and x in Chemical Formula 2. Specific examples of the DHPA compound represented by the formula (2) are shown in the following formula 2-a, 2-b and 2-c, in order to increase the solubility in industrial solvents commonly used to give convenience in processing It is more preferable to use compounds having two or more methyl groups, such as Formula 2-b and Formula 2-c.

Figure 112011040510792-pat00012
Figure 112011040510792-pat00012

본 발명의 조성 물질 중 하나인 상기 화학식 3으로 표시되는 프탈로일 클로라이드 화합물(이하, 'PC'로 칭한다.)은 화학식 3에 있어서, R2는 치환된 또는 치환되지 않은 알킬렌, 치환된 또는 치환되지 않은 페닐렌, 또는 치환된 또는 치환되지 않은 아릴렌을 사용할 수 있다. 상기 치환된 알킬렌, 상기 치환된 페닐렌 및 상기 치환된 아릴렌의 치환체는 포화알킬, 불포화 알킬, 페닐, 알콕시기, 페녹시기, 아릴, 카복실기, 니트로기, 아미노기, 알킬치환 아미노기, 설포닐기 또는 설파모일기 등이다. 그리고, 상기 프탈로일 클로라이드 화합물은 R2가 치환되지 않은 페닐로서, 하기 화학식 3-a로 표시되는 터프탈로일 클로라이드(terephthaloyl chloride) 또는 화학식 3-b로 표시되는 이소프탈로일 클로라이드(isophthaloyl chloride)를 사용할 수 있다.One of the composition materials of the present invention, the phthaloyl chloride compound represented by Chemical Formula 3 (hereinafter, referred to as 'PC') is represented by Chemical Formula 3, wherein R 2 is substituted or unsubstituted alkylene, substituted or Unsubstituted phenylene or substituted or unsubstituted arylene may be used. Substituents of the substituted alkylene, the substituted phenylene and the substituted arylene are saturated alkyl, unsaturated alkyl, phenyl, alkoxy group, phenoxy group, aryl, carboxyl group, nitro group, amino group, alkyl substituted amino group, sulfonyl group Or sulfamoyl groups. In addition, the phthaloyl chloride compound is a phenyl unsubstituted R 2 , terephthaloyl chloride represented by the following formula 3-a or isophthaloyl chloride represented by the formula 3-b Can be used.

Figure 112011040510792-pat00013
Figure 112011040510792-pat00013

본 발명의 또 다른 조성 물질 중 하나인 상기 화학식 4로 표시되는 비스히드록시페놀 화합물은 상기 화학식 3과 함께 방향족 폴리에스테를 구성하는 물질로서, 대표적으로 하기의 화학식 4-a, 4-b, 4-c 및 4-d로 표시되는 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 비스히드록시페놀(BHP)을 사용할 수 있으나, 물질의 요구되는 물성에 따라 선택할 수 있으며, 일반적으로 하기의 화합물 4-a로 표시되는 비스페놀-A(BPA 라 칭한다)를 사용하는 것이 바람직하다.The bishydroxyphenol compound represented by Formula 4, which is one of the other composition materials of the present invention, is a material constituting an aromatic polyester together with Formula 3, and is typically represented by Formulas 4-a, 4-b, and 4 below. One or more bishydroxyphenols (BHP) selected from the compounds represented by -c and 4-d may be used, but may be selected according to required physical properties of the material, and generally bisphenol represented by the following compound 4-a Preference is given to using -A (called BPA).

Figure 112011040510792-pat00014
Figure 112011040510792-pat00014

그리고, 본 발명의 폴리아릴레이트 수지 조성물은 상기 화학식 2로 표시되는 DHPA 화합물과 상기 화학식 4로 표시되는 BHP 화합물이 5 ~ 95 : 95 ~ 5 의 몰비(molar ratio)를 갖도록 하는 것이 좋으며, 바람직하게는 10 ~ 90 : 90 ~ 10의 몰비를, 더욱 바람직하게는 20 ~ 70 : 80 ~ 30 의 몰비를 갖는 것이 좋다. 이때, DHPA 화합물 : BHP 화합물의 몰비가 5 ~ 95 : 95 ~ 5을 벗어나면, 폴리아릴레이트 수지에 포함된 DHPA 화합물의 양이 너무 적어서 챠르가 적게 생성되어 난연성이 감소하거나, 상용성이 떨어질 수 있으며, DHPA 화합물의 양이 너무 많으면, 폴리아릴레이트 수지의 유기용매에 대한 용해도가 나빠져서, 유기용매의 선택의 폭이 너무 좁아질 수 있으므로, 상기 범위 내의 몰비를 갖는 것이 좋다.In addition, the polyarylate resin composition of the present invention is preferably such that the DHPA compound represented by Formula 2 and the BHP compound represented by Formula 4 have a molar ratio of 5 to 95:95 to 5, preferably It is good to have a molar ratio of 10-90: 90-10, More preferably, it has a molar ratio of 20-70: 80-30. At this time, when the molar ratio of the DHPA compound: BHP compound is outside the range of 5 to 95: 95 to 5, the amount of DHPA compound included in the polyarylate resin is too small to generate less char, resulting in reduced flame retardancy or poor compatibility. If the amount of the DHPA compound is too large, the solubility of the polyarylate resin in the organic solvent may be deteriorated, and the range of selection of the organic solvent may be too narrow. Therefore, it is preferable to have a molar ratio within the above range.

상기 조성물을 더 구체적으로 설명하면, 상기 DHPA 화합물 : PC 화합물 : BHP 화합물 = 1 ~ 9 : 10 : 9 ~ 1의 몰비율(molar ratio)를 갖는 것이 용해도 및 열적 성질면에서 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2 ~ 8 : 10 : 8 ~ 2의 몰비를 갖는 것이 좋다. 앞서 설명한 본 발명의 폴리아릴레이트 수지 및 폴리아릴레이트 수지 조성물은 단독으로 사용할 수 있으며, 또한, N-메틸 피롤리돈(N-methyl pryrolidone, NMP), m-크레졸(m-cresol), 클로로포름(chloroform), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF), 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 및 디메틸포름아마이드(dimethylformamide, DMF) 중에서 선택된 1 종 이상의 유기용매에 녹여서 사용함으로써, 가공성과 상용성을 증대시킬 수 있으며, 본 발명의 폴리아릴레이트 수지는 상기 유기용매에 대하여 용해성이 우수하다. 또한, 상기 유기용매에 폴리아릴레이트 수지 외에 다른 플라스틱 물질들과 혼성(composite)시켜서 섬유, 건축자재, 가구 등의 난연성 소재로 사용할 수 있다.
In more detail, the composition has a molar ratio of DHPA compound: PC compound: BHP compound = 1 to 9: 10: 9 to 1 is preferred in terms of solubility and thermal properties, more preferably It is good to have a molar ratio of 2 to 8:10:10 to 2. The polyarylate resin and polyarylate resin composition of the present invention described above can be used alone, and also N-methyl pyrrolidone (NMP), m-cresol (m-cresol), chloroform ( By dissolving in one or more organic solvents selected from chloroform, tetrahydrofuran (THF), dimethyl sulfoxide (DMSO) and dimethylformamide (DMF), processability and compatibility can be increased. In addition, the polyarylate resin of the present invention is excellent in solubility with respect to the organic solvent. In addition, the organic solvent may be mixed with other plastic materials in addition to the polyarylate resin to be used as a flame retardant material such as fibers, building materials, and furniture.

이하에서는 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 더욱 자세하게 설명을 하겠으나, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 의해서 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples, but the scope of the present invention is not limited to the following examples.

[합성예] [Synthesis Example]

합성예 1. 4,4′-디히드록시페닐아세틸렌(DHPA)의 합성Synthesis Example 1. Synthesis of 4,4′-dihydroxyphenylacetylene (DHPA)

Figure 112011040510792-pat00015
Figure 112011040510792-pat00015

4-요오드페놀(4-iodophenol)과 아세틸렌 가스 및 팔라듐 촉매를 사용하여 4,4′-디히드록시페닐아세틸렌를 제조하였다(See, Chao-jun Li, Dong-Li Chen, Christopher W Castello, Organic Process Research & Development 1997, 1, 325-327).4,4′-dihydroxyphenylacetylene was prepared using 4-iodophenol and acetylene gas and palladium catalyst (See, Chao-jun Li, Dong-Li Chen, Christopher W Castello, Organic Process Research). & Development 1997, 1, 325-327).

4-요오드페놀(8.8g, 40 mmol), CuI(0.76 g, 10 mol%), Pd(Ph3)4(2.3 g, 5 mol%)을 아세토니트릴(120 ml)에 첨가하여 교반하면서, 피페리딘(40 ml)를 가한 다음, 반응계 내를 아세틸렌 가스로 치환시킨 후, 75℃까지 온도를 서서히 승온시켰다. 4-iodinephenol (8.8 g, 40 mmol), CuI (0.76 g, 10 mol%), Pd (Ph 3 ) 4 (2.3 g, 5 mol%) was added to acetonitrile (120 ml) and stirred, Ferridine (40 ml) was added, the reaction system was then replaced with acetylene gas, and then the temperature was gradually raised to 75 ° C.

다음으로 얇은 막 크로마토그라피(Thin layer chromatography)로 반응물을 모니터하여 반응이 완결되면 상온으로 식힌 후, 고체를 여과하여 제거한 다음 2N의 HCl로 중화시킨다. 생성물을 에틸아세테이트(ethyl acetate)를 사용하여 추출하고, 유기층을 물과 소금물로 세척한다. 다음으로 유기층을 무수 황산 마그네슘으로 습기를 제거한 후 용매를 감압 제거하여 4,4′-디히드록시페닐아세틸렌 3.5 g을 얻었으며, 그 구조는 1H NMR 및 13C NMR로 확인하였다.Next, the reaction product is monitored by thin layer chromatography, and when the reaction is completed, the reaction mixture is cooled to room temperature. The solid is filtered off and then neutralized with 2N HCl. The product is extracted using ethyl acetate, and the organic layer is washed with water and brine. Next, the organic layer was dried with anhydrous magnesium sulfate, and then the solvent was removed under reduced pressure to obtain 3.5 g of 4,4′-dihydroxyphenylacetylene. The structure was confirmed by 1 H NMR and 13 C NMR.

1H NMR (400MHz, acetone-d6) δ 6.85 (d, 4H, 2phenyl), 7.35 (d, 4H, 2phenyl), 8.70 (s, 2H, 2OH) ; 13C NMR (acetone-d6) δ 88.3, 115.4, 116.3, 133.6, 158.3
1 H NMR (400 MHz, acetone-d 6 ) δ 6.85 (d, 4H, 2phenyl), 7.35 (d, 4H, 2phenyl), 8.70 (s, 2H, 2OH); 13 C NMR (acetone-d 6 ) δ 88.3, 115.4, 116.3, 133.6, 158.3

합성예 2. 3,3″-디메틸-4,4′-디히드록시페닐아세틸렌(DHPAM)의 합성Synthesis Example 2. Synthesis of 3,3 ″ -Dimethyl-4,4′-Dihydroxyphenylacetylene (DHPAM)

상기 합성예 1과 동일하게 실시하되, 4-요오드페놀 대신 3-메틸-4-요오드페놀을 사용하여, 3,3″-디메틸-4,4′-디히드록시페닐아세틸렌을 합성하였으며, 그 구조는 아래와 같이 1H NMR 및 13C NMR로 확인하였다.3,3 ″ -dimethyl-4,4′-dihydroxyphenylacetylene was synthesized in the same manner as in Synthesis example 1, using 3-methyl-4-iodinephenol instead of 4-iodinephenol, and the structure thereof. Was confirmed by 1 H NMR and 13 C NMR as follows.

1H NMR (acetone-d6) δ 2.16 (s, 6H, 2CH3), 6.77 (d, 2H, 2phenyl), 7.11~7.12 (dd, 4H, 2phenyl), 9.72 (s, 2H, 2OH); 13C NMR (acetone-d6) δ 88.3, 115.4, 116.3, 133.6, 158.3, 206.12
1 H NMR (acetone-d 6 ) δ 2.16 (s, 6H, 2CH 3 ), 6.77 (d, 2H, 2phenyl), 7.11˜7.12 (dd, 4H, 2phenyl), 9.72 (s, 2H, 2OH); 13 C NMR (acetone-d 6 ) δ 88.3, 115.4, 116.3, 133.6, 158.3, 206.12

[실시예] 난연성 폴리아릴레이트 수지의 제조EXAMPLES Preparation of Flame Retardant Polyarylate Resin

실시예 1 ~ 9 및 비교예 1Examples 1 to 9 and Comparative Example 1

1-neck 둥근 플라스크(250 ml)에 증류수(27 ml)를 부은 후, NaOH(1.66 g, 41.4 mmol)를 첨가하여 녹이고, BHP 화합물의 일종인 비스페놀-A(0.41 g, 7.88 mmol, BPA)와 4,4′-디히드록시메틸페닐아세틸렌(0.41 g, 1.97 mmol, DHPA)를 첨가하여 녹였다. 다음으로 Et3BzNCl(0.11 g, 0.48 mmol) 첨가한 후, 계속 교반을 행한다. 추가 깔대기(Additional funnel)에 이소프탈로일 클로라이드(Isophthaloyl chloride, IPC, 9.85 mmol)를 CH2Cl2에 녹여, 격렬한 교반 하에 30 분간 적가한 다음, 2 시간 후에 메탄올(MeOH) 500 ml에 침전 후 여과한다. 다음으로 침전물을 증류수(50ml)와 메탄올(50ml)로 3회 세척한 후, 30℃의 진공 오븐에서 12 시간 동안 건조시켜서 목적물을 얻었다. Pour distilled water (27 ml) into a 1-neck round flask (250 ml), dissolve by adding NaOH (1.66 g, 41.4 mmol), and bisphenol-A (0.41 g, 7.88 mmol, BPA), which is a kind of BHP compound. 4,4'-dihydroxymethylphenylacetylene (0.41 g, 1.97 mmol, DHPA) was added and dissolved. Next, after Et 3 BzNCl (0.11 g, 0.48 mmol) is added, stirring is continued. Isophthaloyl chloride (IPC, 9.85 mmol) was dissolved in CH 2 Cl 2 in an additional funnel, added dropwise for 30 minutes under vigorous stirring, then precipitated in 500 ml of methanol (MeOH) after 2 hours and filtered. do. Next, the precipitate was washed three times with distilled water (50 ml) and methanol (50 ml), and then dried in a vacuum oven at 30 ° C. for 12 hours to obtain a target product.

상기 실시예와 동일한 방법으로 폴리아릴레이트 수지를 합성하되, IPC의 양을 고정하고, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 DHPA와 BPA의 몰비율(molar ratio)에 변화를 주면서 폴리아릴레이트 수지를 합성하였다. 다만, 실시예 8과 9는 DHPA 대신 합성예 2의 DHPAM을 사용하여 폴리아릴레이트 수지를 합성하였다.With the above embodiment Synthesizing polyarylate resin in the same manner, but fixed the amount of IPC, as shown in Table 1, polyarylate resin was synthesized while changing the molar ratio (molar ratio) of DHPA and BPA. However, Examples 8 and 9 synthesized a polyarylate resin using DHPAM of Synthesis Example 2 instead of DHPA.

합성된 폴리아릴레이트 수지를 FT-NMR, FT-IR 및 GPC를 통해 기본적인 분석을 한 다음, 추가적으로 유기용매에 대한 용해도(solubility) 및 고분자의 열 특성과 난연성 측정을 위해 열중량분석(TGA), 시차주사열량측정법(DSC) 및 열연소유동열량측정기(PCFC)로 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 도 1에 1H NMR 측정 그래프를 나타내었다.The synthesized polyarylate resin was subjected to basic analysis through FT-NMR, FT-IR and GPC, followed by thermogravimetric analysis (TGA), to measure solubility in organic solvents and thermal properties and flame retardance of polymers. Differential scanning calorimetry (DSC) and thermal combustion calorimetry (PCFC) was measured, the results are shown in Table 1 below. In addition, 1 H NMR measurement graph is shown in FIG.

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리아릴레이트 수지를 합성하되, IPC의 양을 고정하고, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 DHPA와 BPA의 몰비율(molar ratio)에 변화를 주면서 폴리아릴레이트 수지를 합성하였다. 다만, 실시예 8과 9는 DHPA 대신 합성예 2의 DHPAM을 사용하여 폴리아릴레이트 수지를 합성하였다.Example 1 and Synthesizing polyarylate resin in the same manner, but fixed the amount of IPC, as shown in Table 1, polyarylate resin was synthesized while changing the molar ratio (molar ratio) of DHPA and BPA. However, Examples 8 and 9 synthesized a polyarylate resin using DHPAM of Synthesis Example 2 instead of DHPA.

구분division DHPA:BPA의 몰비
(molar ratio)
Molar ratio of DHPA: BPA
(molar ratio)
폴리아릴레이트 수지 수율(%)Polyarylate Resin Yield (%) GPCa GPC a
feedfeed incorporatedb incorporated b 중량평균
분자량(Mw)
Weight average
Molecular Weight (Mw)
수평균
분자량(Mn)
Number average
Molecular Weight (Mn)
분산도Dispersion
실시예 1Example 1 5:955:95 7:937:93 7474 6,1546,154 5,2605,260 1.171.17 실시예 2Example 2 10:9010:90 9:919:91 8181 15,98715,987 9,9309,930 1.611.61 실시예 3Example 3 20:8020:80 21:7921:79 7878 30,73430,734 19,09019,090 1.611.61 실시예 4Example 4 30:7030:70 29:7129:71 7777 46,42646,426 26,65026,650 1.611.61 실시예 5Example 5 40:6040:60 38:6238:62 8383 46,84646,846 30,03030,030 1.561.56 실시예 6Example 6 50:5050:50 51:4951:49 5757 40,02540,025 18,88018,880 2.122.12 실시예 7Example 7 100:0100: 0 100:0100: 0 6060 23,28423,284 15,84015,840 1.471.47 실시예 8Example 8 10:9010:90 12:8812:88 8888 23,80523,805 15,87015,870 1.751.75 실시예 9Example 9 20:8020:80 21:7921:79 8585 25,54925,549 13,17013,170 1.941.94 비교예 1Comparative Example 1 0:1000: 100 0:1000: 100 6666 32,85332,853 21,06021,060 1.561.56 a: 폴리스티렌 측정기준에 의해 계산된 분자량 및 용리액을 DMF를 사용하여 측정된 겔 투과컬럼크로마토그래피 결과이다.
b: Calculated by integratio of 1H NMR spectra.
a: Molecular weight and eluent calculated by polystyrene measurement are gel permeation column chromatography results measured using DMF.
b: Calculated by integratio of 1 H NMR spectra.

[실험예][Experimental Example]

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 폴리아릴레이트 수지의 물성을 아래와 같이 측정하였다.The physical properties of the polyarylate resins prepared in Examples and Comparative Examples were measured as follows.

1) 용해도 측정 실험1) Solubility Measurement Experiment

N-메틸 피롤리돈(NMP), m-크레졸(m-cresol), 클로로포름(chloroform, CHCl3), 테트라하이드로퓨란(THF), 메틸클로라이드(MC), 에틸 아세테이트(EA), 톨루엔, 메탄올(MeOH), 헥산 및 아세톤 각각에 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 폴리아릴레이트 수지를 용해시켜서 용해도를 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.N-methyl pyrrolidone (NMP), m-cresol, chloroform (CHCl 3 ), tetrahydrofuran (THF), methyl chloride (MC), ethyl acetate (EA), toluene, methanol ( Solubility was measured by dissolving the polyarylate resin prepared in Examples and Comparative Examples in MeOH), hexane and acetone, respectively, and the results are shown in Table 2 below.

구분division NMPNMP m-크레졸m-cresol CHCl3 CHCl 3 THFTHF MCMC EAEA 톨루엔toluene 메탄올Methanol 헥산Hexane 아세톤Acetone 실시예 1Example 1 ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ - - - - - - - - - - 실시예 2Example 2 ++++ ++++ ++++ ++++ ++ - - - - - - - - - - 실시예 3Example 3 ++++ ++++ ++++ ++ ++ - - - - - - - - - - 실시예 4Example 4 ++++ ++++ ++++ ++ ++ - - - - - - - - - - 실시예 5Example 5 ++++ ++++ ++ ++ ++ - - - - - - - - - - 실시예 6Example 6 ++++ ++ ++ ++ ++ - - - - - - - - - - 실시예 7Example 7 ++ -- -- -- -- - - - - - - - - - - 실시예 8Example 8 ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ - - - - - - - - - - 실시예 9Example 9 ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ - - - - - - - - - - 비교예 1Comparative Example 1 ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ - - - - - - - - - - ++ : 용해가 매우 잘 됨, + : 용해가 잘 됨, - : 용해 안 됨. ++: Very soluble, +: Very soluble,-: Not soluble.

상기 표 2를 살펴보면, 폴리아릴레이트 수지의 용해도는 DHPA의 함량이 많아질수록 용해도가 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 즉, 용해도가 좋지 않은 DHPA의 함량이 많아 질수록 폴리아릴레이트 수지의 용해도 역시 좋지 않으므로, DHPA : PC : BPA = 1 ~ 9 : 10 : 9 ~ 1 의 몰비율(molar ratio)로 사용하는 것이 바람직하다.
Looking at Table 2, the polyarylate resin Solubility is As the content of DHPA increases, solubility decreases. That is, since the solubility of the polyarylate resin increases as the content of DHPA with poor solubility increases, it is preferable to use it with a molar ratio of DHPA: PC: BPA = 1 ~ 9: 10: 9 ~ 1. Do.

2) 폴리아릴레이트 수지의 열적 성질 및 챠르 수득율 측정 실험2) Experimental Measurement of Thermal Properties and Char Yield of Polyarylate Resins

고분자의 방열량(HRC)과 같은 연소성은 샘플 1 ~ 5 mg을 취하여 CFC(Pyrolysis Combustion Flow Calorimetry)을 사용하여 측정하였으며, 상기 샘플은 질소 하에서 900℃에서 1℃/s 속도로 열분해 시킨 후, 900℃에서 완전 연소시켜서, 폴리아릴레이트 수지의 분해온도를 측정하였다. 그리고, 시차주사열량측정법(Differential scanning calorimetry, DSC)을 사용하여, 유리전이온도(Tg)를 측정하였으며, 챠르 수득율은 시험 전 후의 수지 무게의 차이를 비교하여 구하였다.Combustibility such as the heat dissipation amount (HRC) of the polymer was measured by using PFC (Pyrolysis Combustion Flow Calorimetry) taking samples 1 ~ 5 mg, the sample was pyrolyzed at 900 ℃ at 1 ℃ / s under nitrogen, 900 ℃ After complete combustion at, the decomposition temperature of the polyarylate resin was measured. The glass transition temperature (Tg) was measured using differential scanning calorimetry (DSC), and the char yield was obtained by comparing the difference in resin weight before and after the test.

구분division 고유점성도
(dl/g)
Intrinsic viscosity
(dl / g)
수지의
유리전이온도
(Tg, ℃)
Resin
Glass transition temperature
(T g , ℃)
수지의 분해온도
(Td, ℃)
Decomposition Temperature of Resin
(T d , ℃)
챠르 수득률
(%, at 800℃)
Char yield
(%, at 800 ℃)
AirAir N2 N 2 실시예 1Example 1 0.570.57 172172 450450 460460 29.6029.60 실시예 2Example 2 0.850.85 183183 427427 450450 30.0530.05 실시예 3Example 3 1.031.03 190190 435435 446446 33.2333.23 실시예 4Example 4 1.351.35 196196 442442 443443 35.0035.00 실시예 5Example 5 1.421.42 203203 434434 438438 37.0837.08 실시예 6Example 6 1.171.17 215215 398398 407407 40.3440.34 실시예 7Example 7 0.970.97 256256 351351 360360 52.0852.08 실시예 8Example 8 1.051.05 154154 434434 431431 29.2829.28 실시예 9Example 9 1.051.05 159159 432432 429429 32.8132.81 비교예 1Comparative Example 1 1.191.19 157157 441441 435435 25.3625.36

본 발명의 폴리아릴레이트 수지의 유리전이온도(Tg) 범위는 186 ~ 256℃로서 비교예 1 보다 높게 나타나고 있어서, DHPA의 함량이 높아질수록 고분자 사슬의 강성(rigidity)가 증가하여, 난연성이 매우 높은 high performance engineering plastics으로 사용될 수 있다. 그리고 본 발명의 폴리아릴레이트 수지는 300℃ 까지 녹는점 또는 결정화 온도가 나타나지 않는다.The glass transition temperature (Tg) range of the polyarylate resin of the present invention is higher than Comparative Example 1 as 186 to 256 ° C. As the content of DHPA increases, the rigidity of the polymer chain increases and the flame retardancy is very high. Can be used as high performance engineering plastics. In addition, the polyarylate resin of the present invention does not exhibit a melting point or crystallization temperature up to 300 ° C.

챠르 수득율은 800℃에서 30% 이상의 생성율을 보이고 있으며, 실시예의 경우, 비교예 1과 비교하여, 챠르 수득율이 높은 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 폴리아릴레이트 수지는 DHPA : PC : BPA = 1 ~ 9 : 10 : 9 ~ 1 의 몰비율(molar ratio)로 사용하는 것이 바람직하다.
Char yield is showing a production rate of 30% or more at 800 ℃, in the case of the Example, it can be confirmed that the char yield is high compared to Comparative Example 1. Therefore, it is preferable to use the polyarylate resin of this invention in the molar ratio of DHPA: PC: BPA = 1-9: 10: 10-9.

3) 열안정성 측정실험 3) Thermal Stability Measurement Experiment

열중량분석(Thermogravimetric analysis, TGA)을 사용하여, 폴리아릴레이트 수지의 열안정성 측정실험을 행하였고, 그 결과는 도 2에 나타내었다.Thermogravimetric analysis (TGA) was used to measure the thermal stability of the polyarylate resin, and the results are shown in FIG. 2.

도 2를 살펴보면, 본 발명인 실시예의 경우, 400 ~ 460℃까지 안정한 것으로 나타나고 있으며, 이 범위에서 TGA(thermogravimetric analysis)에 의한 5% 미만의 중량 감소율을 보이고 있다. Referring to Figure 2, in the embodiment of the present invention, it is shown that the stable to 400 ~ 460 ℃, showing a weight loss rate of less than 5% by TGA (thermogravimetric analysis) in this range.

DHPA의 함량이 늘어날수록 열 안정성은 떨어지나 탄화되는 성질(챠르 수득율)이 증가하여 난연성이 증가되는 것을 간접적으로 확인할 수 있다.
As the content of DHPA increases, the thermal stability decreases, but the carbonization property (char yield) increases indirectly.

4) 난연성 측정실험4) Flame retardancy test

폴리아릴레이트 수지의 난연성을 측정하기 위하여, 방열량을 열연소유동열량측정기(Pyrolysis Combustion Flow Calorimetry, PCFC)로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.In order to measure the flame retardancy of the polyarylate resin, the heat dissipation amount was measured by a pyrolysis compression flow calorimetry (PCFC), and the results are shown in Table 4 below.

구분division 방열량a)
{J/(g-K)}
Heat dissipation a)
{J / (gK)}
총방열량
(kJ/g)
Total heat dissipation
(kJ / g)
챠르 수득률(%)Char yield (%)
PCFCb) PCFC b) TGAc) TGA c) 실시예 1Example 1 353353 15.015.0 25.725.7 29.629.6 실시예 2Example 2 335335 14.814.8 25.825.8 30.030.0 실시예 3Example 3 231231 12.512.5 29.129.1 33.233.2 실시예 4Example 4 213213 11.411.4 31.631.6 35.035.0 실시예 5Example 5 175175 10.310.3 37.337.3 37.037.0 실시예 6Example 6 119119 7.87.8 47.347.3 40.340.3 실시예 7Example 7 3333 3.33.3 58.258.2 52.052.0 실시예 8Example 8 280280 15.115.1 28.628.6 29.2829.28 실시예 9Example 9 211211 13.513.5 33.033.0 32.8132.81 비교예 1Comparative Example 1 356356 16.216.2 24.024.0 24.124.1 a) 방열량 : Heat Release Capacity, HRC
b) PCFC(Pyrolysis Combustion Flow Calorimetry) : 열연소유동열량측정기
c) TGA(thermogravimetric analysis) : 열 무게 측정분석
a) Heat dissipation: Heat Release Capacity, HRC
b) Pyrolysis Combustion Flow Calorimetry (PCFC)
c) thermogravimetric analysis (TGA): thermogravimetric analysis

본 발명인 실시예의 경우, 비교예 1 보다 낮은 방열량을 갖는 것을 확인할 수 있으며, 이를 통하여 본 발명의 폴리아릴레이트 수지의 난연성이 우수함을 확인할 수 있다. 또한, 몰비율이 DHPA : PC : BPA = 5 : 10 : 5 인 실시예 6의 경우, 방열량이 120 J/g-K 이하의 값을 갖는 것을 확인할 수 있으며, 이 방열량 값은 이미 알려진 자체소화성을 갖는 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, 311 J/g-K), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, 165 J/g-K), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, 155 J/g-K), 폴리페닐설폰(polyphenylsulfone, 153 J/g-K), 폴리에티르이미드(polyetherimide, 121 J/g-K)등 보다도 우수한 것이다. In the case of the embodiment of the present invention, it can be confirmed that it has a lower heat dissipation than Comparative Example 1, through which it can be confirmed that the flame retardancy of the polyarylate resin of the present invention is excellent. In addition, in Example 6 in which the molar ratio is DHPA: PC: BPA = 5: 10: 10, it can be confirmed that the heat dissipation amount has a value of 120 J / gK or less, and this heat dissipation amount value is a poly having a known self-extinguishing property. Polyvinylidene fluoride (311 J / gK), polyphenylene sulfide (165 J / gK), polyetheretherketone (155 J / gK), polyphenylsulfone (153 J / gK) gK), polyetherimide (121 J / gK), and the like.

실시예 7의 경우, 방열량이 약 33 J/gK로 매우 낮고, 챠르의 수득율도 52%로 높게 나타나므로 난연성이 크게 높아지는 것을 확인할 수 있다.
In the case of Example 7, since the heat dissipation amount is very low, about 33 J / gK, and the char yield is also high as 52%, it can be seen that the flame retardancy is greatly increased.

본 발명의 난연성이 우수한 폴리아릴레이트 수지 및 상기 수지 제조용 조성물은 열가소성 수지 또는 열경화성 수지에 첨가제로 혼용되어 난연성을 나타내는 플라스틱 소재로 사용될 수 있다. 이러한 본 발명은 플라스틱의 할로겐에 의한 부식성을 줄여주며, 화재 시 가스에 의한 인명피해를 줄일 수 있는 바, 각종 가전제품, 공업제품 등에 들어가는 수지의 인체 안전성을 더욱 높이고, 할로겐 프리 난연수지의 재활용에 대비할 수 있으며, 또한, 환경 안정성에도 기여할 수 있기 때문에 인류의 안전과 환경에 기여할 수 있다. 본 발명은 전기전자, 건설, 가구, 섬유 등의 산업과 자동차, 항공, 우주, 로봇 등 미래핵심 산업에 사용되는 플라스틱의 난연성 구현 소재로 폭 넓게 활용할 수 있다.The polyarylate resin having excellent flame retardancy of the present invention and the composition for preparing the resin may be used as a plastic material exhibiting flame retardancy by being mixed as an additive in a thermoplastic resin or a thermosetting resin. The present invention reduces the corrosiveness of the plastics by halogen, and can reduce the human injury caused by the gas in the case of fire, further increase the human safety of the resin contained in various home appliances, industrial products, etc. It can be prepared, and also contribute to environmental stability, which can contribute to human safety and the environment. Industrial Applicability The present invention can be widely used as a material for implementing flame retardancy of plastics used in industries such as electric and electronics, construction, furniture, and textiles and future core industries such as automobiles, aviation, space, and robots.

Claims (7)

하기 화학식 2로 표시되는 4,4′-디히드록시페닐아세틸렌 화합물, 하기 화학식 3으로 표시되는 프탈로일 클로라이드 화합물 및 하기 화학식 4로 표시되는 비스히드록시페놀 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리아릴레이트 수지 제조용 조성물;
[화학식 2]
Figure 112011040510792-pat00016

상기 화학식 2에 있어서, R1은 수소원자 또는 C1 ~ C5의 알킬이고, x는 1 ~ 4의 정수이다;
[화학식 3]
Figure 112011040510792-pat00017

상기 화학식 3에 있어서, R2는 치환된 또는 비치환된 알킬렌, 치환된 또는 비치환된 페닐렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고, 상기 치환된 알킬렌, 상기 치환된 페닐렌 및 상기 치환된 아릴렌의 치환체는 포화알킬, 불포화 알킬, 페닐, 알콕시기, 페녹시기, 아릴, 카복실기, 니트로기, 아미노기, 알킬치환 아미노기, 설포닐기 또는 설파모일기이다;
[화학식 4]
Figure 112011040510792-pat00018

상기 화학식 4에 있어서, R3는 -C(O)-, -CH2-, -C(CH3)2-또는 -S(O)2-이다.
A flame retardant polya comprising 4,4′-dihydroxyphenylacetylene compound represented by the following formula (2), a phthaloyl chloride compound represented by the following formula (3) and a bishydroxyphenol compound represented by the following formula (4) Compositions for preparing the resins;
(2)
Figure 112011040510792-pat00016

In Formula 2, R 1 is a hydrogen atom or C 1 ~ C 5 Alkyl, x is an integer of 1 to 4;
(3)
Figure 112011040510792-pat00017

In Formula 3, R 2 is substituted or unsubstituted alkylene, substituted or unsubstituted phenylene, or substituted or unsubstituted arylene, the substituted alkylene, the substituted phenylene, and Substituents of the substituted arylene are saturated alkyl, unsaturated alkyl, phenyl, alkoxy group, phenoxy group, aryl, carboxyl group, nitro group, amino group, alkyl substituted amino group, sulfonyl group or sulfamoyl group;
[Chemical Formula 4]
Figure 112011040510792-pat00018

In Chemical Formula 4, R 3 is —C (O) —, —CH 2 —, —C (CH 3 ) 2 — or —S (O) 2 —.
제 1 항에 있어서, R1은 수소원자 또는 메틸이고, R2
Figure 112011040510792-pat00019
또는
Figure 112011040510792-pat00020
이이며, R3는 -CH2- 또는 -C(CH3)2-인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리아릴레이트 수지 제조용 조성물.
The compound of claim 1, wherein R 1 is a hydrogen atom or methyl, and R 2 is
Figure 112011040510792-pat00019
or
Figure 112011040510792-pat00020
This is, and R 3 is -CH 2 -or -C (CH 3 ) 2 -The composition for producing a flame retardant polyarylate resin, characterized in that.
제 1 항에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 4,4′-디히드록시페닐아세틸렌 화합물과 상기 화학식 4로 표시되는 비스히드록시페놀 화합물의 몰비율(molar ratio)이 5 ~ 95 : 95 ~ 5인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리아릴레이트 수지 제조용 조성물.
The molar ratio of the 4,4′-dihydroxyphenylacetylene compound represented by Formula 2 and the bishydroxyphenol compound represented by Formula 4 is from 5 to 95: 95 to 5 A composition for producing a flame retardant polyarylate resin, which is characterized by the above-mentioned.
제 1 항에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 4,4′-디히드록시페닐아세틸렌 화합물, 상기 화학식 3으로 표시되는 프탈로일 클로라이드 화합물 및 상기 화학식 4로 표시되는 비스히드록시페놀 화합물의 몰비율(molar ratio)이 2 ~ 8 : 10 : 8 ~ 2 인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리아릴레이트 수지 제조용 조성물.
The molar ratio of 4,4'-dihydroxyphenylacetylene compound represented by the formula (2), the phthaloyl chloride compound represented by the formula (3) and the bishydroxyphenol compound represented by the formula (4) (Molar ratio) is 2 to 8: 10: 8 to 2, characterized in that the composition for producing a flame-retardant polyarylate resin.
제 1 항에 있어서, N-메틸 피롤리돈, m-크레졸, 클로로포름, 테트라하이드로퓨란, 디메틸 설폭사이드 및 디메틸포름아마이드 중에서 선택된 1 종 이상의 유기용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리아릴레이트 수지 제조용 조성물.
The flame retardant polyarylate resin of claim 1, further comprising at least one organic solvent selected from N-methyl pyrrolidone, m-cresol, chloroform, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, and dimethylformamide. Composition for preparation.
제 1 항 내지 제 5 항 중에서 선택된 어느 한 항의 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 플라스틱 소재.
A flame-retardant plastic material comprising the composition of any one of claims 1 to 5.
제 6 항에 있어서, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 추가로 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 난연성 플라스틱 소재.

The flame retardant plastic material according to claim 6, further comprising a thermoplastic resin or a thermosetting resin.

KR1020110051559A 2011-05-30 2011-05-30 Compositions for production of fire-retardant polyarylate resin KR101147548B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110051559A KR101147548B1 (en) 2011-05-30 2011-05-30 Compositions for production of fire-retardant polyarylate resin

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110051559A KR101147548B1 (en) 2011-05-30 2011-05-30 Compositions for production of fire-retardant polyarylate resin

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090044711A Division KR101085049B1 (en) 2009-05-21 2009-05-21 Fire-retardant polyarylate resin containing dihydroxyphenylacetylene and compositions thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110083573A KR20110083573A (en) 2011-07-20
KR101147548B1 true KR101147548B1 (en) 2012-05-17

Family

ID=44921222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110051559A KR101147548B1 (en) 2011-05-30 2011-05-30 Compositions for production of fire-retardant polyarylate resin

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101147548B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05255493A (en) * 1992-03-11 1993-10-05 Idemitsu Petrochem Co Ltd Polyarylate resin and its production
JP2001122952A (en) 1999-10-26 2001-05-08 Unitika Ltd Protective film-forming polyarylate resin for glassware and glassware having protective film

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05255493A (en) * 1992-03-11 1993-10-05 Idemitsu Petrochem Co Ltd Polyarylate resin and its production
JP2001122952A (en) 1999-10-26 2001-05-08 Unitika Ltd Protective film-forming polyarylate resin for glassware and glassware having protective film

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110083573A (en) 2011-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. Influence of a novel P/N-containing oligomer on flame retardancy and thermal degradation of intumescent flame-retardant epoxy resin
Zhao et al. Synthesis of a novel bridged-cyclotriphosphazene flame retardant and its application in epoxy resin
US8039576B2 (en) Aromatic ether and alkynyl containing phthalonitriles
CN101565503B (en) Polyarylether with phosphaphenanthrene structure and method for synthesizing the same
EP2148851B1 (en) Flame retardant halogenated polymer compositions
TW200533733A (en) Flame retardant composition
CN110746646B (en) Biomass-based flame retardant and preparation method thereof
CN103289084A (en) Melamine polymer type intumescent flame retardant and preparation method and application thereof
KR101085049B1 (en) Fire-retardant polyarylate resin containing dihydroxyphenylacetylene and compositions thereof
KR101362871B1 (en) Cross-linked polyphosphonate, method for preparing thereof and flame retardant thermoplastic resin composition comprising the same
US20080255287A1 (en) Phosphine oxide containing phthalonitriles
Xu et al. A facile way to prepare two novel DOPO‐containing liquid benzoxazines and their graphene oxide composites
US7863400B2 (en) Deoxybenzoin-based anti-flammable polyphosphonate and poly(arylate-phosphonate) copolymer compounds, compositions and related methods of use
KR101147548B1 (en) Compositions for production of fire-retardant polyarylate resin
CN114957655B (en) Phosphorus-nitrogen high-molecular flame retardant and preparation method thereof
KR101061605B1 (en) Compositions for production of halogen-free type fire-retardant polyarylate resin
KR101109121B1 (en) Halogen-free type fire-retardant polyarylate resin and compositions thereof
JP5599727B2 (en) Copolymers of dibenzodiazocine and bifunctional monomers containing sulfone and / or ketone units
JP3932199B2 (en) Flame retardant composition
JP3818228B2 (en) Phosphazene compound, production method and use thereof
US10065913B2 (en) Unsaturated deoxybenzoin compounds and polymers prepared therefrom
JP6964762B2 (en) Phosphorus-containing silicone active ester, its preparation method, flame-retardant resin composition, prepreg, and metal-clad laminate
Sun et al. Antiflaming poly (L‐lactide) by synthesizing polyurethane with phosphorus and nitrogen
Liu et al. Effect of a novel intumescent retardant for ABS with synergist Al (H 2 PO 2) 3
Yuan et al. Synthesis of a silicon-containing flame retardant and its synergistic effect with potassium-4-(phenylsulfonyl) benzenesulfonate (KSS) in polycarbonate (PC)

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150420

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160419

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170508

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee