KR101413780B1 - 모노머 흡수 촉진제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 염화비닐계 수지의 중합 공정에 있어서 모노머 흡수 촉진제의 물에 대한 용해도에 따른 중합 시간의 단축 효과가 차이가 나며, 이로써 중합 생산성을 높일 수 있는 모노머 흡수 촉진제에 관한 것이다.

Description

모노머 흡수 촉진제{Monomer absorption accelerator}
본 발명은 염화비닐계 수지 중합용 모노머 흡수 촉진제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모노머 흡수 촉진제의 물에 대한 용해도에 따른 염화비닐계 수지의 중합 공정에 있어서 중합 시간의 단축 효과가 차이가 나며, 이로써 중합 생산성을 높일 수 있는 모노머 흡수 촉진제에 관한 것이다.
시드 유화중합법은 페이스트 염화비닐계 수지는 평균 입경이 다른 시드를 중합 초기에 투입하거나 한 종류의 시드를 투입하여 염화비닐 단량체가 시드와 반응하면서 성장하여 최종 라텍스 입자를 제조하는 것이다. 이 때 시드에 사용되는 모노머 흡수 촉진제의 종류에 따라서 본 중합에서 나타나는 효과가 다르게 된다. 따라서 상황에 맞는 적절한 모노머 흡수 촉진제를 선택하여 중합하여야 본 중합에서 원하는 효과를 얻을 수 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 본 발명의 목적은 다양한 종류의 모노머 흡수 촉진제를 사용하여 본 중합에 적용시 반응시간 단축 효과를 확인하고 중합 생산성을 높이고자 하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 목적은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 모노머 흡수 촉진제의 알킬 체인 길이를 다양하게 선택하여 물에 대한 용해도를 조절한다. PVC 중합에 사용되는 염화비닐 단량체(vinyl chloride monomer, VCM)은 물에 거의 녹지 않는 유용성 특징을 갖고 있기 때문에 일반적인 유화제로 덮여 있는 PVC 입자 표면 혹은 내부로의 침투가 어렵다. 따라서 모노머 흡수 촉진제를 사용하게 되면 유화제 사이사이에 지용성인 촉진제가 배치되어 모노머의 표면으로의 접근을 용이하게 해 준다. 이 때 사용되는 모노머 흡수 촉진제의 체인 길이에 따라서 입자에서 위치하는 곳이 달라지게 된다. 따라서 모노머 흡수 촉진제의 체인 길이 조절을 통해 용해도를 조절하였고, 최종적으로 입자 표면에 위치할 수 있도록 한다.
본 발명에 의한 모노머 흡수 촉진제를 염화비닐계 수지의 제조방법에 사용하면, 본 중합시 반응 시간 단축 및 생산성 향상 효과를 얻을 수 있으며, 라텍스 안정성 또한 향상될 수 있다.
본 발명에 따르면, 각 염화비닐수지 시드 중합 시 체인 길이가 다른 모노머 흡수 촉진제를 투입하여 각각 중합한다. 이 때 균질기 순환 횟수를 조절하여 입자 사이즈를 동일하게 제조하여 입자 사이즈 감소에 의한 반응 시간 단축 효과를 배제한다. 이렇게 중합된 시드를 투입 후 시드 유화중합을 실시하여 체인 길이에 따른 중합시간 단축 효과를 비교한다.
본 발명은 10000 내지 0.001mg/1L-water의 물에 대한 용해도를 가진 지방족 고급 알코올인 것을 특징으로 하는 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제를 제공한다. 본 발명의 일례로 상기 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제는 800 내지 0.1mg/1L-water의 물에 대한 용해도를 가질 수 있다. 상기 범위의 용해도를 가진 지방족 고급 알코올을 사용할 경우에 본 중합시 반응 시간 단축 및 생산성 향상 효과를 얻을 수 있으며, 라텍스 안정성 또한 향상될 수 있다.
본 발명의 일례로는 상기 지방족 고급 알코올은 8 내지 20의 탄소수를 가질 수 있으며, 구체적인 일례로는 C8, C10, C12, C14, C16 및 C18로 이루어진 군으로부터 선택되는 탄소수를 가진 지방족 고급 알코올 1종 이상 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나 지방족 고급 알코올의 체인(chain) 길이가 짧을수록 반응시간의 단축에 더욱 효과적인 것을 감안하였을 때, 8 내지 14의 탄소수를 가진 지방족 고급 알코올을 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제 염화비닐계 중합체 제조시 0.1 내지 10phm(염화비닐 모노머에 대한)으로 사용되어 염화비닐계 수지의 중합 완료 후 최종 라텍스의 물성에 영향을 끼치는 잔류 모노머의 양을 최소화하여 보다 안정한 라텍스를 얻을 수 있다. 보다 구체적으로는 1 내지 3phm로 사용된다.
알코올의 물에 대한 용해도
알코올 용해도(mg/1L-water)
CH3-OH 8 Water soluble
C2H5-OH 8
C3H7-OH 8
C4H9-OH 63200
C5H11-OH 22000
C6H13-OH 6260
C7H15-OH 1800
C8H17-OH 540
C9H19-OH 140 Oil soluble
C10H21-OH 37
C12H25-OH 4
C14H29-OH 0.191
C16H33-OH 0.0412
C18H37-OH 0.0011
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
각 염화비닐수지 시드 중합 시 체인 길이가 다른 모노머 흡수 촉지제를 투입하여 각각 중합하였다. 이 때 균질기 순환 횟수를 조절하여 입자 사이즈를 동일하게 제조하여 (체인이 긴 C1899와 염화파라핀은 작게 제조되지 않았다) 입자 사이즈 감소에 의한 반응 시간 단축 효과를 배제하였다. 이렇게 중합된 시드를 투입 후 시드 유화중합을 실시하여 체인 길이에 따른 중합시간 단축 효과를 비교하였다.
실시예 1
200L의 고압반응기에 탈이온수 110phm, 라우릴 퍼옥사이드 1.7phm, 파라퀴논(paraquinone) 0.003phm, 모노머 흡수 촉진제로 지방족 고급 알코올(C0810) 1phm을 투입하고 반응기에 -730mmHg로 진공을 걸은 후 염화비닐 모노머 100phm과 소디움 도데실 벤젠 설포네이트(sodium dodecyl benzene sulfonate) 1.6phm을 투입한 후 3kg/cm2 압력에서 20분간 교반하였다. 이후 로터-스테이터(rotor-stator) 타입의 균질기를 이용하여 45회 순환하였다. 균질화가 완료되면 반응기 온도를 42℃로 맞추고 중합을 실시하였다. 이렇게 얻어진 시드를 500L 반응기에 4.6phm 투입한 후 55℃로 승온 후 시드 유화중합하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 지방족 고급 알코올이 C1214이고, 균질기 순환횟수가 50회인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 중합체를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 지방족 고급 알코올이 C1218이고, 균질기 순환횟수가 55회인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 중합체를 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 지방족 고급 알코올이 C1299이고, 균질기 순환횟수가 70회인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 중합체를 제조하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서 지방족 고급 알코올이 염화파라핀(plastoil 152)이고, 균질기 순환횟수가 70회인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 중합체를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 지방족 고급 알코올을 투입하지 않고 균질기 순환횟수가 60회인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 중합체를 제조하였다.
[시험예]
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 염화비닐계 중합체의 입자 크기를 확인하기 위하여 아래의 방법을 사용하였고 중합 시간을 측정하였다.
* 평균 입경: 제조된 염화비닐 라텍스의 입경을 Microtrac사 nanotrac150을 이용하여 측정하였다.
* 중합 시간: 가열 완료 시점부터 반응 압력 3.5kg까지 걸린 시간을 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1
시드 중합 모노머 흡수 촉진제 C0810 C1214 C1218 C1899 염화파라핀 -
투입량(phm) 1 1 1 1 1 -
사이즈(㎛) 0.63 0.63 0.62 0.70 0.72 0.62
본 중합온도(℃) 55 55 55 55 55 55
시드 투입량(phm) 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6
반응시간(시간:분) 4:20 5:00 4:45 5:26 5:40 5: 46
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 5에 의하여 지방족 고급 알코올을 사용하여 염화비닐계 수지를 중합한 경우 반응시간 단축 효과를 나타내어 중합 생산성을 높일 수 있다. 또한, 지방족 고급 알코올의 체인 길이가 짧을수록 반응시간의 단축에 더욱 효과적인 것을 알 수 있다.

Claims (4)

10000 내지 0.001mg/1L-water의 물에 대한 용해도를 가진 탄소수 8 내지 18의 지방족 고급 알코올로서, 염화비닐계 중합체 제조시 0.1 내지 10phm 범위 내로 사용하는 것을 특징으로 하는 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 지방족 고급 알코올은 C8, C10, C12, C14, C16 및 C18로 이루어진 군으로부터 선택되는 탄소수를 가진 지방족 고급 알코올 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제.
삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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A. TUNCEL et al., Colloids and Surfaces A, Vol.197 pp. 79-94 *
A. TUNCEL et al., Colloids and Surfaces A, Vol.197 pp. 79-94*

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