KR101579387B1 - 벤족사진 중간체 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 벤족사진 중간체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 상기 벤족사진 중간체의 구조식은 화학식 (1)에 의해 나타나고, 상기 식에서, R1은 화학식, O, C=O, S, SO2 , 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소 및 그 유도체, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 및 그 유도체, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소 및 그 유도체를 의미하고; R2는 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소 및 그 유도체, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 및 그 유도체, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소 및 그 유도체를 의미한다. 본 발명의 상기 벤족사진 중간체는 나프탈렌 고리 구조 세그먼트를 포함하고, 바람직한 내열 성능 및 내화염 성능을 가지며, 복합체 재료에 광범위하게 적용될 수 있다.
Description
본 발명은 벤족사진 중간체, 특히 벤족사진 중간체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
페놀성 수지를 제조하는 통상적인 방법에 기초하여, 1차 아민, 페놀 및 알데히드의 고리화 반응이 수행되어 벤족사진 중간체를 얻는다. 가열 또는 촉매 조건 하에, 벤족사진의 개환 반응이 수행되어 망상 구조(net structure)를 갖는 신규의 열경화성 수지를 생성하고, 그 응축물(condensate)은 보다 우수한 내열성, 난연성 및 전기적 특성을 갖는다.
벤족사진 중간체를 제조하는 원료 중에서, 그에 사용된 알데히드는 포르말린, 파라포름알데히드를 포함하고; 아민은 방향족 아민, 알킬 1차 아민, 지환족 1차 아민을 포함하고; 페놀은 우선 일관능성 페놀 화합물, 비스페놀 화합물, 트리스페놀 화합물, 다관능성 페놀, 페놀성 수지, 파라히드록시스티렌, 이들의 폴리머 또는 코폴리머이다. 그러나, 화학식 (2)
에 나타난 바와 같이 페놀이 벤족사진 중간체를 제조하는 페놀 원료로서 사용된다는 보고는 없다.
본 발명의 목적은 벤족사진 중간체를 제공하는 것에 있고, 상기 벤족사진 중간체는 나프탈렌 고리 구조 세그먼트(segment)를 포함하고, 바람직한 내열 성능 및 내화염 성능을 갖고, 복합체 재료에 광범위하게 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 벤족사진 중간체를 제조하는 방법을 제공하는 것에 있고, 상기 방법은 페놀 원료로서 화학식 (2)의 화합물을 사용하고, 1차 아민 및 알데히드와 함께, 화학식 (2)의 구조를 포함하는 벤족사진 중간체를 제조하는 것을 포함한다. 상기 방법은 조작이 단순하고 용이하다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 구조식 (I)
을 갖는 벤족사진 중간체를 제공하고:
상기 식에서, R1은 O, C=O, S, SO2 , 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소 및 그 유도체, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 및 그 유도체, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소 및 그 유도체로 이루어진 군에서 선택되고; R2는 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소 및 그 유도체, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 및 그 유도체, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소 및 그 유도체로 이루어진 군에서 선택된다.
한편, 본 발명은 하기 단계들을 포함하는 벤족사진 중간체를 제조하는 방법을 제공하고:
1 단계: 1:(0.8-1.2):(1.5-2.5)의 페놀릭 히드록실기: 아민기: 알데히드기의 몰비에 따라 페놀, 1차 아민 및 알데히드를 정량화하는 단계이고; 촉매는 총 함량 기준 0.1-5 중량%의 함량으로 첨가되고;
2 단계: 상기 페놀, 1차 아민 및 알데히드를 혼합하고, 촉매를 첨가하여 pH를 8-10으로 조절하며, 1-8시간 동안의 가열 및 환류 반응 후, 반응을 종료하는 단계이고;
3 단계: 결과적인 용액(resultant soluiton)을 탈이온수로 세정하고, 응축시키고(condensing), 정제하고, 건조시켜, 구조식 (I)
을 갖는 벤족사진 중간체를 얻는 단계이며;
상기 식에서, R1은 O, C=O, S, SO2 , 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소 및 그 유도체, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 및 그 유도체, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소 및 그 유도체로 이루어진 군에서 선택되고; R2는 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소 및 그 유도체, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 및 그 유도체, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소 및 그 유도체 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 촉매는 총 함량 기준 0.1-5 중량%의 함량으로 첨가된다.
상기 페놀은 하기 구조식 (2)
을 갖고, 상기 식에서, R1은 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소 및 그 유도체, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 및 그 유도체, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소 및 그 유도체 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 1차 아민은 NH2R2이고, 상기 R2는 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소 및 그 유도체, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 및 그 유도체, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소 및 그 유도체 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 1차 아민은 알릴 아민, 아닐린, 시클로프로필아민, 메틸아민 및 에틸아민으로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 알데히드는 수성 포름알데히드 용액 또는 파라포름알데히드이다.
상기 촉매는 KOH 용액, NaOH 용액, 암모니아, 트리에탄올아민 및 트리에틸아민으로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 벤족사진 중간체는 용액 합성법 또는 용융 합성법(melt synthesis method)에 의해 제조되고, 상기 용액 합성법을 사용하는 경우, 2 단계에서 페놀, 1차 아민 및 알데히드가 용매 내로 첨가되고, 가열하고 환류시키며; 상기 용매는 톨루엔, 자일렌, 에탄올, 아세톤, 부타논, 메틸이소부타논, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 에테르, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 메틸포름아미드 및 테트라히드로퓨란, 또는 이들의 동종 화합물(mutual compounds)로 이루어진 군에서 선택된다.
본 발명은 다음의 이점을 갖는다. 본 발명의 상기 벤족사진 중간체는 1차 아민 및 알데히드와 함께 페놀 원료로서 화학식 (2)의 페놀을 사용하여 제조된다. 상기 벤족사진 중간체는 나프탈렌 고리 구조 세그먼트(segment)를 포함하고, 바람직한 내열 성능 및 내화염 성능을 가지며, 복합체 재료에 광범위하게 적용될 수 있다. 이의 상기 제조 방법은 조작이 단순하고 용이하다.
본 발명은 하기 구조식 (I)
을 갖는 벤족사진 중간체를 제공하고:
상기 식에서, R1은 O, C=O, S, SO2 , 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소 및 그 유도체, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 및 그 유도체, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소 및 그 유도체로 이루어진 군에서 선택되고; R2는 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소 및 그 유도체, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 및 그 유도체, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소 및 그 유도체로 이루어진 군에서 선택된다.
벤족사진 중간체를 제조하는 방법의 일 예시가 하기 단계들을 포함하는 용액 합성법을 사용하는 방법을 포함하고:
1 단계: 1:(0.8-1.2):(1.5-2.5)의 페놀릭 히드록실기: 아민기: 알데히드기의 몰비에 따라 페놀, 1차 아민 및 알데히드를 정량화하는 단계이고; 상기 페놀은 하기 구조식 (2)
을 갖고, 상기 식에서, R1은 O, C=O, S, SO2 , 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소 및 그 유도체, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 및 그 유도체, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소 및 그 유도체 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된다. 상기 1차 아민은 NH2R2이고, 상기 R2는 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소 및 그 유도체, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 및 그 유도체, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소 및 그 유도체 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된다. 상기 1차 아민은 알릴 아민, 아닐린, 시클로프로필아민 메틸아민 및 에틸아민으로 이루어진 군에서 선택된다. 상기 알데히드는 포르말린 또는 파라포름알데히드이다.
2 단계: 페놀, 1차 아민 및 알데히드를 용매 내로 첨가하고, 촉매를 첨가하여 pH를 8-10으로 조절하며, 상기 촉매는 총 함량 기준 0.1-5 중량%의 함량으로 첨가하고, 1-8시간 동안의 가열 및 환류 반응 후, 반응을 종료하는 단계이다. 상기 촉매는 KOH 용액, NaOH 용액, 암모니아, 트리에탄올아민 및 트리에틸아민으로 이루어진 군에서 선택된다. 상기 용매는 톨루엔, 자일렌, 에탄올, 아세톤, 부타논, 메틸이소부타논, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 에테르, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 메틸포름아미드 및 테트라히드로퓨란, 또는 이들의 동종 화합물(mutual compounds)로 이루어진 군에서 선택된다.
3 단계: 결과적인 용액을 탈이온수로 세정하고, 응축시키고, 잔여 용매를 제거하고, 정제하고, 건조시켜, 벤족사진 중간체를 얻는 단계이다.
벤족사진 중간체를 제조하는 방법의 다른 예시가 하기 단계들을 포함하는 무-용매 용융 합성법(solvent-free melt synthesis method)을 사용하는 방법을 포함하고:
1' 단계: 1:(0.8-1.2):(1.5-2.5)의 페놀릭 히드록실기: 아민기: 알데히드기의 몰비에 따라 페놀, 1차 아민 및 알데히드를 정량화하는 단계이고; 상기 페놀은 하기 구조식 (2)
을 갖고, 상기 식에서, R1은 O, C=O, S, SO2 , 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소 및 그 유도체, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 및 그 유도체, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소 및 그 유도체 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된다. 상기 1차 아민은 NH2R2이고, R2는 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소 및 그 유도체, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 및 그 유도체, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소 및 그 유도체 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된다. 상기 1차 아민은 알릴 아민, 아닐린, 시클로프로필아민, 메틸아민 및 에틸아민으로 이루어진 군에서 선택된다. 상기 알데히드는 포르말린 또는 파라포름알데히드이다.
2' 단계: 페놀, 1차 아민 및 알데히드를 함께 혼합하고, 촉매를 첨가하여 pH를 8-10으로 조절하고, 상기 촉매는 총 함량 기준 0.1-5 중량%의 함량으로 첨가하며, 1-8시간 동안의 가열 및 환류 반응 후, 반응을 종료하는 단계이다. 상기 촉매는 KOH 용액, NaOH 용액, 암모니아, 트리에탄올아민 및 트리에틸아민으로 이루어진 군에서 선택된다.
3 단계: 결과적인 용액을 탈이온수로 세정하고, 응축시키고, 정제하고, 건조시켜, 벤족사진 중간체를 얻는 단계이다.
본 발명은 이어지는 실시예에 의해 상세히 설명되나, 그 실시예의 범위 내에 제한되지 않는다.
실시예 1
용액 합성법에 의한 벤족사진 중간체의 제조
실온에서, 페놀을 무수 에탄올로 용해시켰고; pH를 8-10으로 조절하였고; 톨루엔, 아닐린 및 포르말린을 1:1:2의 페놀릭 히드록실기:아민기:알데히드기의 몰비에 따라 첨가하였다. 균일하게 교반한 후, 혼합물을 가열하고 환류시키면서, 4시간 동안 반응시켜, 에탄올, 물, 톨루엔을 진공 증류하여 제거하였으며, 냉각 장치 내에 위치시켰다. 부타논이 첨가되어 황색(yellowish)의, 반투명 점성체를 얻었다. 상기 점성체를 세정하고, 정제하고 건조시켜, 하기 구조식
을 갖는 벤족사진 중간체를 얻었고, 그 수율은 80.5%이다.
실시예 2
용액 합성법에 의한 벤족사진 중간체의 제조
실온에서, 페놀을 무수 에탄올로 용해시켰고; pH를 8-10으로 조절하였고; 톨루엔, 아닐린 및 파라포름알데히드를 1:1.2:2.5의 페놀릭 히드록실기:아민기:알데히드기의 몰비에 따라 첨가하였다. 균일하게 교반한 후, 혼합물을 가열하고 환류시키면서, 4시간 동안 반응시켜, 에탄올, 물, 톨루엔을 진공 증류하여 제거하였으며, 냉각 장치 내에 위치시켰다. 부타논이 첨가되어 황색의, 반투명 점성체를 얻었다. 상기 점성체를 세정하고, 정제하고 건조시켜, 하기 구조식
을 갖는 벤족사진 중간체를 얻었고, 그 수율은 78.8%이다.
실시예 3
용액 합성법에 의한 벤족사진 중간체의 제조
실온에서, 페놀을 무수 에탄올로 용해시켰고; pH를 8-10으로 조절하였고; 톨루엔, 아닐린 및 파라포름알데히드를 1:0.8:1.5의 페놀릭 히드록실기:아민기:알데히드기의 몰비에 따라 첨가하였다. 균일하게 교반한 후, 혼합물을 가열하고 환류시키면서, 4시간 동안 반응시켜, 에탄올, 톨루엔을 진공 증류하여 제거하였으며, 냉각 장치 내에 위치시켰다. 부타논이 첨가되어 황색의, 반투명 점성체를 얻었다. 상기 점성체를 세정하고, 정제하고 건조시켜, 하기 구조식
을 갖는 벤족사진 중간체를 얻었고, 그 수율은 75.5%이다.
실시예 4
용융 합성법에 의한 벤족사진 중간체의 제조
실온에서, 페놀, 알릴 아민 및 파라포름알데히드를 1:1:2의 페놀릭 히드록실기:아민기:알데히드기의 몰비에 따라 첨가하였다. 균일하게 교반한 후, 혼합물을 가열하여 용융 상태가 되도록 하고, 4시간 동안 반응시켰으며, 냉각 장치 내에 위치시켜, 황색의, 반투명 점성체를 얻었다. 상기 점성체를 세정하고, 정제하고 건조시켜, 하기 구조식
을 갖는 벤족사진 중간체를 얻었고, 그 수율은 82.1%이다.
실시예
5
용융 합성법에 의한 벤족사진 중간체의 제조
실온에서, 페놀, 시클로헥산 및 파라포름알데히드를 1:1:2의 페놀릭 히드록실기:아민기:알데히드기의 몰비에 따라 첨가하였다. 균일하게 교반한 후, 혼합물을 가열하여 용융 상태가 되도록 하고, 4시간 동안 반응시켰으며, 냉각 장치 내에 위치시켜, 황색의, 반투명 점성체를 얻었다. 상기 점성체를 세정하고, 정제하고 건조시켜, 하기 구조식
을 갖는 벤족사진 중간체를 얻었고, 그 수율은 80.6%이다.
실시예
6
용융 합성법에 의한 벤족사진 중간체의 제조
실온에서, 페놀, 아닐린 및 파라포름알데히드를 1:1:2의 페놀릭 히드록실기:아민기:알데히드기의 몰비에 따라 첨가하였다. 균일하게 교반한 후, 혼합물을 가열하여 용융 상태가 되도록 하고, 4시간 동안 반응시켰으며, 냉각 장치 내에 위치시켜, 황색의, 반투명 점성체를 얻었다. 상기 점성체를 세정하고, 정제하고 건조시켜, 하기 구조식
을 갖는 벤족사진 중간체를 얻었고, 그 수율은 73.7%이다.
실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | |
겔화 시간, 200℃ | 703s | 656s | 736s | 711s | 724s | 627s |
상기 실시예들의 겔화 시간(Gelation time)
결론적으로, 본 발명의 상기 벤족사진 중간체가 1차 아민 및 알데히드와 함께 상기 페놀 원료로서 화학식 (2)의 페놀을 사용하여 제조된다. 상기 벤족사진 중간체는 나프탈렌 고리 구조 세그먼트를 포함하고, 바람직한 내열 성능 및 내화염 성능을 가지며, 복합체 재료에 광범위하게 적용될 수 있다. 이의 상기 제조방법은 조작이 단순하고 용이하다.
전술된 실시예들은 본 발명의 바람직한 실시예들이다. 통상의 기술자는 본 발명의 기술적 해결 및 개념에 따라 상응하는 변경 및 변형을 가할 수 있으나, 상기 모든 변경 및 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 속해야 할 것이다.
Claims (9)
- 하기 단계들을 포함하는, 제1항에 따른 벤족사진 중간체를 제조하는 방법:
1 단계: 1:(0.8-1.2):(1.5-2.5)의 페놀릭 히드록실기: 아민기: 알데히드기의 몰비에 따라 페놀, 1차 아민 및 알데히드를 정량화하는 단계;
2 단계: 상기 페놀, 1차 아민 및 알데히드를 혼합하고, 촉매를 첨가하여 pH를 8-10으로 조절하며, 1-8 시간 동안의 가열 및 환류 반응 후, 반응을 종료하는 단계;
3 단계: 결과적인 용액(resultant soluiton)을 탈이온수로 세정하고, 응축시키고, 정제하고, 건조시켜, 구조식 (I)
을 갖는 벤족사진 중간체를 얻는 단계:
상기 구조식 (I)에서, R1은 O, C=O, S, SO2, 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소로 이루어진 군에서 선택되고; R2는 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 페놀은 하기 구조식 (2)
를 가지고,
상기 구조식 (2)에서, R1은 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 1차 아민은 NH2R2이고, 이 중 R2는 3 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지환족 탄화수소, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소, 또는 2 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방족 탄화수소로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 알데히드는 수성 포름알데히드 용액 또는 파라포름알데히드이다.
- 제2항에 있어서,
상기 촉매는 총 함량 기준 0.1-5 중량%의 함량으로 첨가되는
벤족사진 중간체를 제조하는 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제2항에 있어서,
상기 1차 아민은 알릴 아민, 아닐린, 시클로프로필아민, 메틸아민 및 에틸아민으로 이루어진 군에서 선택되는
벤족사진 중간체를 제조하는 방법.
- 삭제
- 제2항에 있어서,
상기 촉매는 KOH 용액, NaOH 용액, 암모니아, 트리에탄올아민 및 트리에틸아민으로 이루어진 군에서 선택되는
벤족사진 중간체를 제조하는 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 벤족사진 중간체는 용액 합성법 또는 용융 합성법(melt synthesis method)에 의해 제조되고, 상기 용액 합성법을 사용하는 경우, 2 단계에서 페놀, 1차 아민 및 알데히드가 용매로 첨가되고, 가열하고 환류시키며; 상기 용매는 톨루엔, 자일렌, 에탄올, 아세톤, 부타논, 메틸이소부타논, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 에테르, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 메틸포름아미드 및 테트라히드로퓨란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인
벤족사진 중간체를 제조하는 방법.
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