KR101512238B1 - A method for preparing pitch having high solubility - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 출발 물질로 할로겐 치환된 나프타 분해 잔사유를 준비하는 단계; (b) 상기 출발 물질에 포름알데히드를 첨가하여, 탈수 축합 반응시켜 1차 중합하는 단계; 및 (c) 상기 1차 중합체를 할로겐화 축합 반응시켜 2차 중합하는 단계;를 포함하는 고용해성 석유피치의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 석유피치는 고분자 분자쇄의 유동성(mobility)이 높아 톨루엔 등 유기용제에 70% 내지 100% 용해가능하고, 고분자 분자량이 높아 고연화점을 가지는바, 고기능성 탄소 섬유를 제조하기 위한 전구체로 유용하다. (A) preparing a naphtha-decomposed residual oil having halogen substitution as a starting material; (b) adding a formaldehyde to the starting material, followed by a dehydration condensation reaction to obtain a first polymer; And (c) subjecting the primary polymer to a secondary polymerization by a halogenation condensation reaction, wherein the petroleum pitch produced by the process according to the present invention is characterized in that the fluidity of the polymer molecular chain mobility) and is capable of dissolving 70% to 100% in an organic solvent such as toluene, has a high molecular weight and a high softening point, and is useful as a precursor for producing high-function carbon fibers.

Description

고용해성 피치의 제조 방법{A METHOD FOR PREPARING PITCH HAVING HIGH SOLUBILITY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a solvent-

본 발명은 고용해성 피치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing an emissive pitch.

나프타는 원유를 증류할 때 LPG와 등유 유분 사이에 유출되는 것을 말하며 일반적으로 경질 나프타와 중질 나프타로 구분하고 있다.Naphtha refers to the distillation of crude oil between LPG and kerosene oil, and is generally divided into light naphtha and heavy naphtha.

경질 나프타는 끓는점이 100℃ 이하인 것이고, 중질 나프타는 끓는점이 100℃ 이상인 것인데, 상기 경질 나프타는 주로 용제 및 석유화학의 원료로 사용되며, 중질 나프타는 개질시설(Reformer)을 통해 휘발유 제조나 B.T.X 생산에 사용된다.The heavy naphtha has a boiling point of 100 ° C or lower and the heavy naphtha has a boiling point of 100 ° C or higher. The light naphtha is mainly used as a raw material for solvents and petrochemicals. The heavy naphtha is produced by reforming, .

이와 같이 나프타로부터 석유화학 등의 원료를 생산하기 위해서 열분해 과정을 거치는데 이 과정에서 원하지 않는 부산물이 많이 배출되고 있다. 그 중 오일 상태로 배출되는 부산물에는 C10+(탄소수가 10 이상인 방향족화합물), PFO (pyrolized fuel oil), PGO (pyrolized gas oil) 등이 있다. In this way, naphtha undergoes pyrolysis process to produce raw materials such as petrochemicals, and many undesired by-products are emitted in this process. Among them, C10 + (aromatic compounds with more than 10 carbon atoms), pyrolysed fuel oil (PFO) and pyrolysed gas oil (PGO) are examples of by-products discharged in the oil state.

2003년 기준 국내 나프타 크래킹 업체에서는 에틸렌을 연간 약 570만 톤을 생산하고 있다. 이 중 잔사유의 양은 회사에서 기밀로 취급되고 있어 정확한 양을 산출하기 어려우나 대략 연간 110만 톤 정도의 방향족 잔사유가 부산물로 나오고 있고 매년 증가 추세에 있다.As of 2003, domestic naphtha cracking companies produce about 5.7 million tons of ethylene per year. Of these, the amount of residues is treated confidentially by the company, so it is difficult to calculate the exact amount, but about 1.1 million tons of aromatic residues per year are produced as byproducts and are increasing every year.

한편, 탄소섬유는 1880년대 토마스 에디슨이 최초로 탄소섬유를 백열전구의 필라멘트에 사용하면서 알려지기 시작하였다. 최근에는 화학수지, 시멘트, 세라믹등이 혼합하여 기계적, 열적 및 전기적 성질을 개선시켜 탄소섬유 보강 복합품이 제조되고 있다. 이러한 복합재료는 항공우주산업, 자동차산업, 방위산업 등에 많이 이용되고 있는 추세이다.On the other hand, carbon fiber began to become known in the 1880s when Thomas Edison first used carbon fibers in filaments of incandescent lamps. In recent years, carbon fiber reinforced composite products have been produced by improving mechanical, thermal and electrical properties by mixing chemical resins, cement, and ceramics. These composite materials have been widely used in the aerospace industry, the automobile industry, and the defense industry.

고기능성 탄소섬유를 제조하기 위하여는 전구체인 고연화점 석유피치가 열 또는 용매에 대한 용융 또는 용해과정에서 균일하며 단일상의 것이 요구되며, 나아가서 고순도의 전구체 석유피치가 요구되므로, 연화점, 피리딘 가용분, 퀴놀린 가용분 등의 제어인자를 임의로 제어하며, 더욱이 금속 등의 불순물을 함유하지 않는 증류분 또는 방향족 탄화수소 단물질을 이용하여 고수율로 고연화점 석유피치를 제조하는 연구가 역시 활발하게 진행되고 있으며, 종래의 기술로는 석탄계 잔사 및 석유계 중질유와 같은 복잡한 혼합물을 출발 물질로 하여 고연화점 석유피치를 제조할 경우, 수득된 석유피치의 탄소섬유 제조 등의 응용단계에서 과도한 열분해 및 축합 반응이 일어나기 쉽고, 이로 인해 가스 및 불용물질이 생성되어 소정의 탄소섬유를 제조할 수 없거나 물성이 극히 나쁜 탄소섬유를 수득할 수밖에 없는 문제점이 빈발하였다.
In order to produce a high-performance carbon fiber, a high softening point petroleum pitch, which is a precursor, is required to be homogeneous in a melting or dissolving process with respect to heat or solvent, and a single phase is required. Further, a high purity precursor petroleum pitch is required. Quinoline solubles and the like, and further studies for producing a high softening point petroleum pitch at a high yield by using a distillation fraction or an aromatic hydrocarbon monolith which does not contain impurities such as metals, In the prior art, when a high-softening point petroleum pitch is produced using a complex mixture such as coal-based residue and petroleum-based heavy oil as starting materials, excessive pyrolysis and condensation reactions tend to occur at the application stage such as the production of carbon fibers of the obtained petroleum pitch , Whereby gas and insoluble materials are generated to produce a predetermined carbon fiber There is a problem that carbon fibers having no or poor physical properties can be obtained.

본 발명은 (a) 출발 물질로 할로겐 치환된 나프타 분해 잔사유를 준비하는 단계; (b) 상기 출발 물질에 포름알데히드를 첨가하여, 탈수 축합 반응시켜 1차 중합하는 단계; 및 (c) 상기 1차 중합체를 할로겐화 축합 반응시켜 2차 중합하는 단계;를 포함하는 고용해성 석유피치의 제조방법 등을 제공하고자 한다.(A) preparing a naphtha-decomposed residual oil having halogen substitution as a starting material; (b) adding a formaldehyde to the starting material, followed by a dehydration condensation reaction to obtain a first polymer; And (c) subjecting the primary polymer to a secondary condensation reaction by a halogenation condensation reaction.

그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 (a) 출발 물질로 할로겐 치환된 나프타 분해 잔사유를 준비하는 단계; (b) 상기 출발 물질에 포름알데히드를 첨가하여, 탈수 축합 반응시켜 1차 중합하는 단계; 및 (c) 상기 1차 중합체를 할로겐화 축합 반응시켜 2차 중합하는 단계;를 포함하는 고용해성 석유피치의 제조방법을 제공한다.(A) preparing a naphtha-decomposed residual oil having halogen substitution as a starting material; (b) adding a formaldehyde to the starting material, followed by a dehydration condensation reaction to obtain a first polymer; And (c) subjecting the primary polymer to a secondary polymerization by a halogenation condensation reaction.

(d) 상기 2차 중합체 내에 포함된 미반응 물질을 증발시켜 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.(d) evaporating and removing the unreacted material contained in the secondary polymer.

상기 (d)에서 미반응 물질은 400℃ 이하의 저비점 물질을 포함할 수 있다.In (d), the unreacted material may include a low boiling point material at 400 ° C or lower.

상기 (a)에서 할로겐은 브롬(Br), 염소(Cl), 또는 요오드(I)일 수 있다.In (a), the halogen may be bromine (Br), chlorine (Cl), or iodine (I).

상기 (a)에서 나프타 분해 잔사유는 400℃ 이하의 저비점 물질일 수 있다.In (a), the naphtha-decomposed residual oil may be a low boiling point material of 400 ° C or lower.

상기 (a)에서 나프타 분해 잔사유는 2개 내지 10개의 방향족 환을 가진 화합물을 포함할 수 있다.The naphtha-decomposed residual oil in (a) may contain a compound having two to ten aromatic rings.

상기 (b)에서 1차 중합은 100℃ 내지 180℃에서 수행될 수 있다.In the above (b), the first polymerization may be carried out at 100 ° C to 180 ° C.

상기 (c)에서 2차 중합은 180℃ 내지 300℃에서 수행될 수 있다.In (c), the secondary polymerization may be carried out at 180 ° C to 300 ° C.

본 발명의 일 구현예로, 상기 방법으로 제조된, 유기용제에 70% 내지 100% 용해되는 고용해성 석유피치를 제공한다.In one embodiment of the present invention, there is provided an emissive petroleum pitch which is prepared by the process and which is dissolved in an organic solvent in an amount of 70% to 100%.

상기 유기용제는 톨루엔, 크실렌, 클로로포름, 디메틸술폭사이드, m-크레졸, N-메틸피롤리돈 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.The organic solvent may be at least one selected from the group consisting of toluene, xylene, chloroform, dimethylsulfoxide, m-cresol, N-methylpyrrolidone, and combinations thereof.

상기 고용해성 석유피치는 250℃ 내지 350℃의 고연화점을 가질 수 있다.The solubilized petroleum pitch may have a high softening point of 250 ° C to 350 ° C.

상기 고용해성 석유피치는 1,000g/mol 내지 10,000g/mol의 중량평균분자량을 가질 수 있다.
The solubilizable petroleum pitch may have a weight average molecular weight of from 1,000 g / mol to 10,000 g / mol.

본 발명은 (a) 출발 물질로 할로겐 치환된 나프타 분해 잔사유를 준비하는 단계; (b) 상기 출발 물질에 포름알데히드를 첨가하여, 탈수 축합 반응시켜 1차 중합하는 단계; 및 (c) 상기 1차 중합체를 할로겐화 축합 반응시켜 2차 중합하는 단계;를 포함하는 고용해성 석유피치의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 석유피치는 고분자 분자쇄의 유동성(mobility)이 높아 톨루엔 등 유기용제에 70% 내지 100% 용해가능하고, 고분자 분자량이 높아 고연화점을 가지는바, 고기능성 탄소 섬유를 제조하기 위한 전구체로 유용하다.
(A) preparing a naphtha-decomposed residual oil having halogen substitution as a starting material; (b) adding a formaldehyde to the starting material, followed by a dehydration condensation reaction to obtain a first polymer; And (c) subjecting the primary polymer to a secondary polymerization by a halogenation condensation reaction, wherein the petroleum pitch produced by the process according to the present invention is characterized in that the fluidity of the polymer molecular chain mobility) and is capable of dissolving 70% to 100% in an organic solvent such as toluene, has a high molecular weight and a high softening point, and is useful as a precursor for producing high-function carbon fibers.

본 발명자들은 할로겐 치환된 나프타 분해 잔사유에 포름알데히드를 첨가하여 석유피치를 제조하였고, 제조된 석유피치가 고연화점을 가지면서도, 톨루엔 등 유기용제에 용해성이 높음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
The present inventors have confirmed that petroleum pitch is prepared by adding formaldehyde to a halogen-substituted naphtha-decomposed residual oil and that the produced petroleum pitch has a high softening point and is highly soluble in an organic solvent such as toluene.

구체적으로, 본 발명은Specifically, the present invention provides

(a) 출발 물질로 할로겐 치환된 나프타 분해 잔사유를 준비하는 단계;(a) preparing a halogen-substituted naphtha decomposition residue as a starting material;

(b) 상기 출발 물질에 포름알데히드를 첨가하여, 탈수 축합 반응시켜 1차 중합하는 단계; 및(b) adding a formaldehyde to the starting material, followed by a dehydration condensation reaction to obtain a first polymer; And

(c) 상기 1차 중합체를 할로겐화 축합 반응시켜 2차 중합하는 단계를 포함하는 고용해성 석유피치의 제조방법을 제공한다.
(c) subjecting the primary polymer to a halogenation condensation reaction to obtain a second polymer.

또한, 본 발명은In addition,

(a) 출발 물질로 할로겐 치환된 나프타 분해 잔사유를 준비하는 단계;(a) preparing a halogen-substituted naphtha decomposition residue as a starting material;

(b) 상기 출발 물질에 포름알데히드를 첨가하여, 탈수 축합 반응시켜 1차 중합하는 단계;(b) adding a formaldehyde to the starting material, followed by a dehydration condensation reaction to obtain a first polymer;

(c) 상기 1차 중합체를 할로겐화 축합 반응시켜 2차 중합하는 단계; 및(c) subjecting the first polymer to a halogenation condensation reaction to form a second polymer; And

(d) 상기 2차 중합체 내에 포함된 미반응 물질을 증발시켜 제거하는 단계를 추가로 포함하는 고용해성 석유피치의 제조방법을 제공한다.
(d) evaporating and removing the unreacted material contained in the secondary polymer.

상기 (a) 단계는 출발 물질로 할로겐 치환된 나프타 분해 잔사유를 준비하는 단계이다.The step (a) is a step of preparing halogen-substituted naphtha decomposed residual oil as a starting material.

이때, 상기 나프타 분해 잔사유는 400℃ 이하의 저비점 물질을 포함하는 것이 바람직하며, 나프타 분해 잔사유를 400℃에서 증류(distillation)하는 등의 방법으로 준비된 400℃ 이하의 저비점 물질로 구성되거나 이를 주성분으로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 나프타 분해 잔사유가 400℃ 이하의 저비점 물질인 경우, 2차 중합체 내에 포함된 미반응 물질을 그대로 회수하여 사용할 수 있는 이점이 있다. 또한, 400℃ 이하의 저비점 물질은 방향족 환의 갯수가 상대적으로 적기 때문에, 입체 장해(steric hindrance)가 적어 상대적으로 온화한 조건에서 중합반응을 수행 할 수 있다. The naphtha-decomposed residual oil preferably contains a low-boiling point substance of 400 ° C or lower. The naphtha-decomposed residual oil may be composed of a low boiling point substance having a boiling point of 400 ° C or lower prepared by distillation of naphtha-decomposed residual oil at 400 ° C, Is more preferable. When the naphtha-decomposed residual oil is a low-boiling substance having a temperature of 400 ° C or less, there is an advantage that unreacted materials contained in the secondary polymer can be recovered as it is. In addition, since the number of aromatic rings is relatively small, a low boiling point material having a temperature of 400 ° C or less can perform the polymerization reaction under relatively mild conditions with less steric hindrance.

또한, 상기 나프타 분해 잔사유는 2개 내지 10개의 방향족 환을 가진 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, 구체적인 예로 상기 나프타 분해 잔사유는 1,3,6-트리메틸나프탈렌(1,3,6-trimethylnaphthalene), 1-메틸나프탈렌(1-methylnaphthalene), 2,3-디메틸안트라센(2,3-dimethylanthracene), 1,4,6-트리메틸피렌(1,4,6-trimethylpyrene) 및 1,3-디에틸-5-에틸피렌(1,3-diethyl-5-ethylpyrene) 등을 포함하는 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The naphtha-decomposed residual oil preferably contains a compound having two to ten aromatic rings. As the naphtha-decomposed residual oil, 1,3,6-trimethylnaphthalene (1,3,6-trimethylnaphthalene) , 1-methylnaphthalene, 2,3-dimethylanthracene, 1,4,6-trimethylpyrene and 1,3-diethyl- 1,3-diethyl-5-ethylpyrene, and the like, but is not limited thereto.

본 발명에서는 비점이 284.137℃인 1,3,6-트리메틸나트탈렌(1,3,6- trimethylnaphthalene)을 포함하는 나프타 분해 잔사유를 하나의 예시로 사용하였다.In the present invention, naphtha decomposed residual oil containing 1,3,6-trimethylnaphthalene having a boiling point of 284.137 ° C was used as an example.

즉, 나프타 분해 잔사유가 400℃ 이하의 저비점 물질인 경우에는 2개 내지 10개의 방향족 환을 가진 화합물을 포함하는 것이 일반적이므로, 2개 내지 10개의 방향족 환을 가진 화합물을 이용하여 제조된 석유피치는 2개 내지 10개의 방향족 환을 가진 분자의 가교반응 시 방향족 환이 10개 이상의 큰 분자들에 비해 입체 장해(steric hindrance)가 적어 상대적으로 긴 사슬을 형성할 수 있어 고분자 분자쇄의 유동성(mobility)이 높다. 따라서, 석유피치의 고분자 분자량이 높더라도 톨루엔 등 유기용제에 100% 용해가능한 특성을 보인다.That is, in the case where the naphtha-decomposed residual oil is a low-boiling substance having a temperature of 400 ° C or lower, it generally contains a compound having two to ten aromatic rings. Therefore, the petroleum pitch produced using a compound having two to ten aromatic rings The aromatic ring may form a relatively long chain because the steric hindrance of the aromatic ring is less than that of the molecules having a molecular weight of 10 or more in the crosslinking reaction of molecules having 2 to 10 aromatic rings, Is high. Therefore, even if the molecular weight of the polymer of the petroleum pitch is high, it is 100% soluble in an organic solvent such as toluene.

상기 할로겐은 브롬(Br), 염소(Cl), 또는 요오드(I) 일 수 있다. 즉, 출발 물질로 브롬(Br), 염소(Cl), 또는 요오드(I) 치환된 나프타 분해 잔사유를 사용할 수 있다.
The halogen may be bromine (Br), chlorine (Cl), or iodine (I). Namely, naphtha decomposed residual oil substituted with bromine (Br), chlorine (Cl), or iodine (I) may be used as a starting material.

상기 (b) 단계는 출발 물질에 포름알데히드를 첨가하여, 탈수 축합 반응시켜 1차 중합하는 단계이다. 이때, 1차 중합은 100℃ 내지 180℃에서 수행될 수 있다. In the step (b), formaldehyde is added to the starting material, and a dehydration condensation reaction is carried out to perform the primary polymerization. At this time, the primary polymerization may be carried out at 100 ° C to 180 ° C.

상기 1차 중합의 대표적인 반응은 하기 반응식 1로 나타낸다. A typical reaction of the above primary polymerization is represented by the following reaction formula (1).

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112013087330458-pat00001

Figure 112013087330458-pat00001

상기 (c) 단계는 1차 중합체를 할로겐화 축합 반응시켜 2차 중합하는 단계이다. 이때, 2차 중합은 180℃ 내지 300℃에서 수행될 수 있다. In the step (c), the primary polymer is subjected to a halogenation condensation reaction to carry out a secondary polymerization. At this time, the secondary polymerization may be carried out at 180 캜 to 300 캜.

상기 2차 중합의 대표적인 반응은 하기 반응식 2로 나타낸다. A typical reaction of the secondary polymerization is represented by the following reaction formula (2).

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure 112013087330458-pat00002

Figure 112013087330458-pat00002

상기 (d) 단계는 2차 중합체 내에 포함된 미반응 물질을 증발시켜 제거하는 단계이다. 이때, 미반응 물질은 400℃ 이하의 저비점 물질인 것으로, 2차 중합체 내에 포함된 미반응 물질을 증발시킴으로써, 석유피치의 고분자 분자량을 높여 석유피치의 연화점을 높일 수 있다.
The step (d) is a step of removing the unreacted material contained in the secondary polymer by evaporation. In this case, the unreacted material is a low boiling point material at 400 ° C or lower. By evaporating the unreacted materials contained in the secondary polymer, the molecular weight of the polymer of the petroleum pitch can be increased to increase the softening point of the petroleum pitch.

본 발명은 상기 방법으로 제조된, 유기용제에 70% 내지 100% 용해되는 고용해성 석유피치를 제공한다. The present invention provides an emissive petroleum pitch which is prepared by the above process and which is dissolved in an organic solvent in an amount of 70% to 100%.

상기 유기용제는 톨루엔, 크실렌, 클로로포름, 디메틸술폭사이드, m-크레졸, N-메틸피롤리돈 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는 유기용제로 톨루엔을 하나의 예시로 사용하였다. The organic solvent is preferably at least one selected from the group consisting of toluene, xylene, chloroform, dimethylsulfoxide, m-cresol, N-methylpyrrolidone, and combinations thereof, but is not limited thereto. In the present invention, toluene was used as an organic solvent.

상기 고용해성 석유피치는 250℃ 내지 350℃의 고연화점을 가질 수 있고, 상기 고용해성 석유피치는 1,000g/mol 내지 10,000g/mol의 중량평균분자량을 가질 수 있는 것으로, 고분자 분자량이 높아 고연화점을 가질 수 있는 것이다.
The solubilizable petroleum pitch may have a high softening point of 250 ° C to 350 ° C, and the solubilized petroleum pitch may have a weight average molecular weight of 1,000 g / mol to 10,000 g / mol. .

따라서, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 석유피치는 고분자 분자쇄의 유동성(mobility)이 높아 톨루엔 등 유기용제에 70% 내지 100% 용해가능하고, 고분자 분자량이 높아 고연화점을 가지는바, 고기능성 탄소 섬유를 제조하기 위한 전구체로 유용하다.
Accordingly, the petroleum pitch produced by the process according to the present invention has high mobility of the polymer molecular chain and is capable of dissolving 70% to 100% in an organic solvent such as toluene, has a high molecular weight and a high softening point, And is useful as a precursor for producing fibers.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

실시예Example 1 One

나프타 분해 잔사유를 400℃에서 증류(distillation)하여, 나프타 분해 잔사유에 포함된 저비점 물질에 해당하는 1,3,6-트리메틸나프탈렌(1,3,6- trimethylnaphthalene)[비점: 284.137℃]를 준비하였다. 준비된 1,3,6-트리메틸나프탈렌(1,3,6- trimethylnaphthalene)에 브롬(bromine)을 첨가하여 브로모메틸-3,6-디메틸나프탈렌(1-bromomethyl-3,6-dimethylnaphthalene)을 출발 물질로 준비하였다. The naphtha-decomposed residue was distilled at 400 ° C to obtain 1,3,6-trimethylnaphthalene [boiling point: 284.137 ° C] corresponding to the low-boiling substance contained in the residual naphtha residue Prepared. Bromine was added to the prepared 1,3,6-trimethylnaphthalene to prepare 1-bromomethyl-3,6-dimethylnaphthalene as a starting material. Lt; / RTI >

준비된 출발 물질 1,000g에 포름알데히드 50g을 첨가하여, 120℃에서 3시간 동안 탈수 축합 반응시켜 1차 중합한 후, 1차 중합체를 180℃에서 2시간 동안 할로겐화 축합 반응시켜 2차 중합하였다. 2차 중합체 내에 포함된 미반응 물질을 360℃에서 증발시켜 제거함으로써 석유피치를 제조하였다.
50 g of formaldehyde was added to 1,000 g of the prepared starting material and subjected to a primary polymerization by dehydration condensation reaction at 120 DEG C for 3 hours, followed by secondary polymerization by halogenation condensation reaction at 180 DEG C for 2 hours. The unreacted material contained in the secondary polymer was removed by evaporation at 360 캜 to produce a petroleum pitch.

실시예Example 2 2

400℃에서 증류(distillation)하는 과정을 거치지 않고 나프타 분해 잔사유 자체에 브롬(bromine)을 첨가하여 브로모메틸-3,6-디메틸나프탈렌(1-bromomethyl-3,6-dimethylnaphthalene)을 포함하는 할로겐 치환된 나프타 분해 잔사유를 출발 물질로 준비하였다. Bromine was added to the naphtha-decomposed residual oil itself without distillation at 400 ° C to obtain a halogen containing 1-bromomethyl-3,6-dimethylnaphthalene Substituted naphtha decomposition residue was prepared as starting material.

준비된 출발 물질 1,000g에 포름알데히드 50g을 첨가하여, 120℃에서 3시간 동안 탈수 축합 반응시켜 1차 중합한 후, 1차 중합체를 180℃에서 2시간 동안 할로겐화 축합 반응시켜 2차 중합하였다. 2차 중합체 내에 포함된 미반응 물질을 360℃에서 증발시켜 제거함으로써 석유피치를 제조하였다.
50 g of formaldehyde was added to 1,000 g of the prepared starting material and subjected to a primary polymerization by dehydration condensation reaction at 120 DEG C for 3 hours, followed by secondary polymerization by halogenation condensation reaction at 180 DEG C for 2 hours. The unreacted material contained in the secondary polymer was removed by evaporation at 360 캜 to produce a petroleum pitch.

비교예Comparative Example 1 One

나프타 분해 잔사유 1,000g을 360℃에서 5시간 동안 반응시켜 중합하였다. 중합체 내에 포함된 미반응 물질을 360℃에서 증발시켜 제거함으로써 석유피치를 제조하였다.
The naphtha decomposition residue was polymerized by reacting 1,000 g of the residue at 360 ° C for 5 hours. The unreacted material contained in the polymer was removed by evaporation at 360 캜 to produce a petroleum pitch.

비교예Comparative Example 2 2

나프타 분해 잔사유를 400℃에서 증류(distillation)하여, 나프타 분해 잔사유에 포함된 저비점 물질에 해당하는 1,3,6-트리메틸나트탈렌(1,3,6- trimethylnaphthalene)[비점: 284.137℃]를 준비하였다. 준비된 1,3,6-트리메틸나트탈렌(1,3,6- trimethylnaphthalene)에 브롬(bromine)을 첨가하여 브로모메틸-3,6-디메틸나프탈렌(1-bromomethyl-3,6-dimethylnaphthalene)을 출발 물질로 준비하였다. The naphtha-decomposed residue was distilled at 400 ° C to obtain 1,3,6-trimethylnaphthalene (boiling point: 284.137 ° C) corresponding to the low-boiling substance contained in the residual naphtha oil, Were prepared. Bromomethyl-3,6-dimethylnaphthalene was added to the prepared 1,3,6-trimethylnaphthalene by adding bromine to the prepared 1,3,6-trimethylnaphthalene. Material.

준비된 출발 물질 1,000g을 180℃에서 2시간 동안 할로겐화 축합 반응시켜 중합하였다. 중합체 내에 포함된 미반응 물질을 360℃에서 증발시켜 제거함으로써 석유피치를 제조하였다.
1,000 g of the prepared starting material was polymerized by halogenation condensation reaction at 180 ° C for 2 hours. The unreacted material contained in the polymer was removed by evaporation at 360 캜 to produce a petroleum pitch.

실험예Experimental Example

본 발명에 따른 고용해성 석유피치의 특성을 측정하기 위하여, 하기와 같은 실험을 실시하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
In order to measure the characteristics of the oil-soluble petroleum pitch according to the present invention, the following experiment was conducted. The results are shown in Table 1 below.

(1) 연화점 측정(1) Measurement of softening point

질소 분위기 하에서 ASTM D3461에 따라 메틀러 컵-볼 방법(Mettler cup and ball method)을 적용하여, 실시예 1~2 및 비교예 1~2에서 제조한 석유피치의 연화점을 측정하였다.The softening points of the petroleum pitches prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were measured by applying a Mettler cup and ball method according to ASTM D3461 under a nitrogen atmosphere.

(2) 중량평균분자량 측정(2) Measurement of weight average molecular weight

실시예 1~2 및 비교예 1~2에서 제조한 석유피치를 m-크레졸에 용해시킨 후, 겔 투과 크로마토그래피(gel permeation chromatography)를 이용하여, 실시예 1~2 및 비교예 1~2에서 제조한 석유피치의 중량평균분자량(Mw)을 측정하였다.The petroleum pitches prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were dissolved in m-cresol and then subjected to gel permeation chromatography to obtain a mixture of the petroleum pitches obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 The weight average molecular weight (Mw) of the produced petroleum pitch was measured.

(3) 톨루엔에 대한 용해성 측정 (3) Measurement of solubility in toluene

실시예 1~2 및 비교예 1~2에서 제조한 석유피치를 톨루엔에 용해시킨 후, ASTM D3461에 따라, 실시예 1~2 및 비교예 1~2에서 제조한 석유피치의 톨루엔에 대한 용해성(toluene soluble fraction)을 측정하였다.The petroleum pitches prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were dissolved in toluene and then the solubility of the petroleum pitch in toluene prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 was measured according to ASTM D3461 toluene soluble fraction).

연화점
(softening point)
Softening point
(softening point)
중량평균분자량
(Mw)
Weight average molecular weight
(Mw)
톨루엔에 대한 용해성
Solubility in toluene
실시예1Example 1 284℃284 ° C 4,175g/mol4,175 g / mol 100%100% 실시예2Example 2 285℃285 ℃ 5,912g/mol5,912 g / mol 79%79% 비교예1Comparative Example 1 283℃283 DEG C 893g/mol893 g / mol 32%32% 비교예2Comparative Example 2 287℃287 ° C 1,623g/mol1,623 g / mol 52%52%

그 결과, 실시예 1 및 실시예 2에 따른 석유피치는 고분자의 중량평균분자량이 높아 고연화점을 가지면서도, 고분자 분자쇄의 유동성(mobility)이 높아 톨루엔에 쉽게 용해 가능함을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 1에 따른 석유피치는 톨루엔에 100% 용해 가능함을 확인할 수 있었다. 반면, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 석유피치는 고분자 분자쇄의 유동성(mobility)이 낮아 톨루엔에 대한 용해성이 낮음을 확인할 수 있었다.
As a result, it was confirmed that the petroleum pitches according to Examples 1 and 2 have a high weight average molecular weight of the polymer and have a high softening point, and are highly soluble in toluene because of high mobility of the polymer molecular chain. In particular, it was confirmed that the petroleum pitch according to Example 1 was 100% soluble in toluene. On the other hand, the petroleum pitches according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 showed low mobility of the polymer molecular chains and low solubility in toluene.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (12)

(a) 출발 물질로 할로겐 치환된 나프타 분해 잔사유를 준비하는 단계;
(b) 상기 출발 물질에 포름알데히드를 첨가하여, 탈수 축합 반응시켜 1차 중합하는 단계; 및
(c) 상기 1차 중합체를 할로겐화 축합 반응시켜 2차 중합하는 단계를 포함하는
고용해성 석유피치의 제조방법.
(a) preparing a halogen-substituted naphtha decomposition residue as a starting material;
(b) adding a formaldehyde to the starting material, followed by a dehydration condensation reaction to obtain a first polymer; And
(c) subjecting the primary polymer to a second polymerization by halogenating a condensation reaction
A method for producing an oil - soluble petroleum pitch.
제 1항에 있어서,
(d) 상기 2차 중합체 내에 포함된 미반응 물질을 증발시켜 제거하는 단계를 추가로 포함하는
고용해성 석유피치의 제조방법.
The method according to claim 1,
(d) evaporating and removing the unreacted material contained in the secondary polymer
A method for producing an oil - soluble petroleum pitch.
제 2항에 있어서,
상기 (d)에서 미반응 물질은 400℃ 이하의 저비점 물질인
고용해성 석유피치의 제조방법.
3. The method of claim 2,
In (d), the unreacted material is a low-boiling substance
A method for producing an oil - soluble petroleum pitch.
제 1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (a)에서 할로겐은 브롬(Br), 염소(Cl), 또는 요오드(I)인
고용해성 석유피치의 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
In the above (a), the halogen is bromine (Br), chlorine (Cl), or iodine (I)
A method for producing an oil - soluble petroleum pitch.
제 1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (a)에서 나프타 분해 잔사유는 400℃ 이하의 저비점 물질을 포함하는
고용해성 석유피치의 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
In (a), the naphtha-decomposed residual oil contains a low boiling point substance of 400 ° C or lower
A method for producing an oil - soluble petroleum pitch.
제 1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (a)에서 나프타 분해 잔사유는 2개 내지 10개의 방향족 환을 가진 화합물을 포함하는
고용해성 석유피치의 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The naphtha-decomposed residual oil in (a) above contains a compound having 2 to 10 aromatic rings
A method for producing an oil - soluble petroleum pitch.
제 1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (b)에서 1차 중합은 100℃ 내지 180℃에서 수행되는
고용해성 석유피치의 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
In the above (b), the primary polymerization is carried out at 100 ° C to 180 ° C
A method for producing an oil - soluble petroleum pitch.
제 1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (c)에서 2차 중합은 180℃ 내지 300℃에서 수행되는
고용해성 석유피치의 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
In (c), the secondary polymerization is carried out at 180 ° C to 300 ° C
A method for producing an oil - soluble petroleum pitch.
제 1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고용해성 석유피치는 유기용제에 70% 내지 100% 용해되는 고용해성 석유피치의 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the solvolytic petroleum pitch is dissolved in an organic solvent in an amount of 70% to 100%.
제 9항에 있어서,
상기 유기용제는 톨루엔, 크실렌, 클로로포름, 디메틸술폭사이드, m-크레졸, N-메틸피롤리돈 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 고용해성 석유피치의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the organic solvent is at least one selected from the group consisting of toluene, xylene, chloroform, dimethylsulfoxide, m-cresol, N-methylpyrrolidone, and combinations thereof.
제 1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고용해성 석유피치는 250℃ 내지 350℃의 고연화점을 가지는 고용해성 석유피치의 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the solvolytic petroleum pitch has a high softening point of 250 占 폚 to 350 占 폚.
제 1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고용해성 석유피치는 1,000g/mol 내지 10,000g/mol의 중량평균분자량을 가지는 고용해성 석유피치의 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the solvolytic petroleum pitch has a weight average molecular weight of 1,000 g / mol to 10,000 g / mol.
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