KR101702040B1 - Manufacturing method of polycarbonate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리카보네이트의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 중성단일자리를 가지는 특정 코발트 착화합물을 촉매로 이용하여 열안정성이 우수한 EO/CHO/CO2의 삼원공중합체인 폴리카보네이트의 제조 방법이 제공된다.The present invention relates to a process for producing polycarbonate. Specifically, a method for producing a polycarbonate which is a terpolymer of EO / CHO / CO 2 having excellent thermal stability is provided using a specific cobalt complex having a neutral single site as a catalyst.
Description
본 발명은 폴리카보네이트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing polycarbonate.
폴리카보네이트는 포장재 또는 코팅재 등으로 사용되기에 유용한 고분자 재료이다. 폴리카보네이트를 에폭시 화합물과 이산화탄소로부터 제조하는 방법은, 유독한 화합물인 포스겐을 사용하지 않는다는 점과 공기 중에서 이산화탄소를 얻을 수 있다는 점에서 친환경적인 가치가 높다. 이에 많은 연구자들이 에폭시 화합물과 이산화탄소로부터 폴리카보네이트를 제조하기 위해서 다양한 형태의 촉매를 개발하여 왔다.Polycarbonate is a polymeric material useful for packaging materials or coating materials. The method of producing polycarbonate from an epoxy compound and carbon dioxide is highly environmentally friendly because it does not use phosgene, which is a toxic compound, and that it can obtain carbon dioxide in air. Many researchers have developed various types of catalysts to produce polycarbonate from epoxy compounds and carbon dioxide.
2000년 이후 이러한 촉매 개발 분야에서 상당한 진전이 이루어졌다. 그 중 대표적인 것은 (Salen)Co 화합물 또는 (Salen)Cr 화합물 [H2Salen = N,N'-bis(3,5-dialkylsalicylidene)-1,2-cyclohexanediamine)]과 [R4N]Cl 또는 PPNCl (bis(triphenylphoshine)iminium chloride)과 같은 onium salt 또는 아민 또는 포스핀과 같은 base를 혼용하여 사용하는 binary 촉매계의 개발이다. (Salen)Co 화합물의 2 중(binary) 촉매계에 대하여, 에폭사이드가 루이스 산기를 갖는 금속 센터에 배위되어 활성화되고, 이것을 오늄 솔트(onium salt) 또는 벌키 아민 염기(bulky amine base)로부터 유래한 카보네이트 음이온이 친핵성 공격하는 메커니즘이 제안된 바가 있다.Significant progress has been made in the area of catalyst development since 2000. Typical examples are Salen Co compound or Salen Cr compound [H 2 Salen = N , N ' -bis (3,5-dialkylsalicylidene) -1,2-cyclohexanediamine)] and [R 4 N] Cl or PPNCl (bis (triphenylphoshine) iminium chloride) or a base such as an amine or a phosphine. For the binary catalyst system of the salen (Co) compound, the epoxide is coordinated and activated in a metal center having a Lewis acid group, which is activated with a carbonate derived from onium salt or a bulky amine base Mechanisms for attacking anions by nucleophiles have been proposed.
한편, 중국특허공개공보 제101412809호에서는 한 개 또는 두개의 입체적으로 큰 중성의 유기 염기 그룹(TBD)를 포함하는 살렌 유형의 Co 착화합물 촉매의 합성 방법과 이를 이용하여 에폭사이드 화합물 및 이산화탄소를 공중합하여 폴리카보네이트를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그런데 상기 방법의 경우는 프로필렌옥사이드(PO)/CO2 공중합에 대해서만 언급되어 있다.On the other hand, in Chinese Patent Laid-Open Publication No. 101412809, a method of synthesizing a salicene type Co complex catalyst containing one or two sterically large neutral organic base groups (TBD) and a method of copolymerizing the epoxide compound and carbon dioxide Discloses a method for producing polycarbonate. However, in the case of the above method, only the propylene oxide (PO) / CO 2 copolymerization is mentioned.
또한, 또 다른 방법으로 4차 암모늄염을 한 개 포함하는 살렌 유형의 Co 착화합물 촉매를 이용한 방법이 보고된 바 있는데 (Macromolecules 2010, 43 (3), 1396-1402), 상기 방법에서는 PO/CO2, CHO/CO2의 공중합을 통한 폴리카보네이트를 제조하거나, CHO/PO, EO, BuO, HO/CO2의 삼원 공중합을 통해 폴리카보네이트를 제조하고 있다.As another method, there has been reported a method using a Sal complex type Co complex catalyst containing one quaternary ammonium salt (Macromolecules 2010, 43 (3), 1396-1402), the method comprising the PO / CO 2, CHO / CO producing a polycarbonate by copolymerization of two or, CHO / PO, EO, BuO, poly three won through copolymerization of HO / CO 2 Carbonate.
하지만, 기존에 코발트 금속을 사용한 균일계 촉매를 이용하는 EO/CHO/CO2 공중합에 대한 연구는 미흡한 실정이며, 상기 방법들의 경우 촉매활성에 한계가 있고 중합 후 가열로 인한 백 바이팅(back biting)이 용이하여 고분자의 열안정성 증가에도 한계를 나타낸다.
However, the conventional catalysts using EO / CHO / CO 2 However, the above-mentioned methods have limitations in the catalytic activity and limit the increase of the thermal stability of the polymer because of easy back biting due to heating after polymerization.
본 발명의 목적은 중성단일자리촉매를 가지는 특정 코발트 착화합물을 촉매로 이용하여 공중합시 우수한 활성을 나타낼 뿐 아니라 열안정성이 우수한 EO/CHO/CO2의 삼원공중합체인 폴리카보네이트의 제조방법을 제공하고자 한다.It is an object of the present invention to provide a process for preparing a polycarbonate which is a terpolymer of EO / CHO / CO 2 not only exhibiting excellent activity in copolymerization but also having excellent thermal stability, using a specific cobalt complex having a neutral single- .
본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 착화합물을 촉매로 사용하여,According to one aspect of the present invention, there is provided a process for preparing a compound represented by formula
에틸렌 옥사이드, 사이클로헥센 옥사이드 및 이산화탄소를 공중합하는 단계를 포함하는 폴리카보네이트의 제조방법을 제공한다. And a step of copolymerizing ethylene oxide, cyclohexene oxide and carbon dioxide.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(상기 식에서,(Wherein,
Q는 할로겐, 질소, 산소, 규소, 황, 또는 인 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 20의 사이클로 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 20의 다이옥시 라디칼이고,Q is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an aryl group having 1 to 20 carbon atoms, which contains no or no halogen, nitrogen, oxygen, Lt; / RTI >
R1 내지 R3은 각각 독립적으로 또는 동시에, 수소; 또는 할로겐, 질소, 산소, 규소, 황, 및 인 원자 중 하나 이상을 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기, 또는 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기이며,R 1 to R 3 are each independently or simultaneously hydrogen; Or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkylaryl group having 7 to 20 carbon atoms, or an alkylaryl group having 7 to 20 carbon atoms, which contains no or at least one of halogen, nitrogen, oxygen, To 20 carbon atoms,
X는 -NO3 또는 -OAc이다)X is -NO 3 or -OAc)
상기 화학식 1에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 t-부틸기일 수 있다.In the above formula (1), R 1 to R 3 each independently represent a t-butyl group.
상기 화학식 1에서, Q는 1,2-사이클로헥실렌기일 수 있다.In Formula 1, Q may be a 1,2-cyclohexylene group.
상기 폴리카보네이트는 중량평균분자량이 20,000 내지 400,000인 EO/CHO/CO2 삼원 공중합체를 포함할 수 있다.The polycarbonate may include an EO / CHO / CO 2 terpolymer having a weight average molecular weight of 20,000 to 400,000.
상기 사이클로헥센 옥사이드는 촉매 대비 1:2,000 내지 1:10,000의 몰비로 사용할 수 있다. 상기 에틸렌 옥사이드는 촉매 대비 1:10,000 내지 1:100,000의 몰비로 사용할 수 있다.The cyclohexene oxide may be used in a molar ratio of 1: 2,000 to 1: 10,000 relative to the catalyst. The ethylene oxide may be used in a molar ratio of 1: 10,000 to 1: 100,000 relative to the catalyst.
상기 공중합하는 단계에서 이산화탄소는 상압에서 100기압의 압력으로 투입할 수 있다. 상기 공중합은 20℃에서 120℃의 온도에서 1시간 내지 24시간 동안 수행할 수 있다. In the copolymerization step, carbon dioxide can be introduced at normal pressure and a pressure of 100 atm. The copolymerization may be carried out at a temperature of 20 ° C to 120 ° C for 1 hour to 24 hours.
상기 공중합은 지방족 탄화수소, 방향족 탄화수소 및 할로겐화 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 용매를 추가로 사용하여 실시될 수 있다.The copolymerization may be carried out by further using at least one solvent selected from the group consisting of aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons and halogenated hydrocarbons.
아울러, 본 발명에서는 필요에 따라, 상기 공중합하는 단계에서 (n-Bu)4NY(여기서, Y=Cl 또는 OAc), [PPN]Cl, [PPN]Br 및 [PPN]N3으로 이루어진 군에서 선택되는 암모늄 염을 조촉매로 추가로 포함할 수 있다.
In addition, if necessary in the present invention, in the step of the copolymer (n-Bu) 4 NY (where, Y = Cl, or OAc), [PPN] Cl, [PPN] Br and [PPN] from the group consisting of N 3 The ammonium salt selected may additionally comprise as cocatalyst.
본 발명은 폴리카보네이트 제조시 중성단일자리촉매를 가지는 특정 코발트 착화합물을 촉매로 이용하여 열안정성이 우수한 EO/CHO/CO2의 삼원공중합체를 제공하는 효과가 있다.
The present invention provides a terpolymer of EO / CHO / CO 2 having excellent thermal stability by using a specific cobalt complex having a neutral single-site catalyst as a catalyst in the production of polycarbonate.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
발명의 구현예에 따라, 하기 화학식 1로 표시되는 착화합물을 촉매로 사용하여, 에틸렌 옥사이드(EO), 사이클로헥센 옥사이드(CHO) 및 이산화탄소를 공중합하는 단계를 포함하는 폴리카보네이트의 제조방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a process for producing a polycarbonate comprising copolymerizing ethylene oxide (EO), cyclohexene oxide (CHO) and carbon dioxide using a complex represented by the following formula (1) as a catalyst.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(상기 식에서,(Wherein,
Q는 할로겐, 질소, 산소, 규소, 황, 또는 인 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 20의 사이클로 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 20의 다이옥시 라디칼이고,Q is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an aryl group having 1 to 20 carbon atoms, which contains no or no halogen, nitrogen, oxygen, Lt; / RTI >
R1 내지 R3은 각각 독립적으로 또는 동시에, 수소; 또는 할로겐, 질소, 산소, 규소, 황, 및 인 원자 중 하나 이상을 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기, 또는 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기이며,R 1 to R 3 are each independently or simultaneously hydrogen; Or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkylaryl group having 7 to 20 carbon atoms, or an alkylaryl group having 7 to 20 carbon atoms, which contains no or at least one of halogen, nitrogen, oxygen, To 20 carbon atoms,
X는 -NO3 또는 -OAc이다)X is -NO 3 or -OAc)
반응성이 좋은 에폭사이드 화합물인 에틸렌옥사이드 (EO)와 에틸렌 옥사이드, 사이클로헥센 옥사이드(CHO)는, 본 발명의 촉매에 의해 활성화되고 이산화탄소와 반응하여 폴리카보네이트로 중합되는 것이다. Ethylene oxide (EO), ethylene oxide and cyclohexene oxide (CHO), which are highly reactive epoxy compounds, are activated by the catalyst of the present invention and react with carbon dioxide to be polymerized with polycarbonate.
이때 본 발명에서 사용하는 상기 화학식 1의 코발트 착화합물은 중성단일자리촉매로서, EO/CHO/CO2의 삼원공중합에서 촉매로 사용시 기존 착화합물 대비 높은 반응성과 선택성을 나타내며 촉매 활성이 우수하고 폴리카보네이트의 열안정성을 증가시킨다. 또한 본 발명의 착화합물은 EO 뿐만 아니라 CHO와의 삼원 공중합체에서도 우수한 활성을 나타낼 수 있다.The cobalt complex of Formula 1 used in the present invention is a neutral single-site catalyst. When used as a catalyst in the terpolymerization of EO / CHO / CO 2 , the cobalt complex of Formula 1 exhibits high reactivity and selectivity to existing complexes, Increases stability. In addition, the complex of the present invention can exhibit excellent activity not only in EO but also in ternary copolymer with CHO.
이러한 화학식 1의 착화합물에서 X는 -NO3 또는 -OAc인 것이 바람직하고, -OAc인 것이 더 바람직하다.In the complex of formula (1), X is preferably -NO 3 or -OAc, more preferably -OAc.
또한 상기 화학식 1에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 t-부틸기일 수 있다.In Formula 1, R 1 to R 3 may each independently be a t-butyl group.
상기 화학식 1에서, Q는 1,2-사이클로헥실렌기일 수 있다.In Formula 1, Q may be a 1,2-cyclohexylene group.
따라서, 본 발명의 착화합물은 바람직한 구현예에 따라 하기 화학식 1-1의 구조를 가질 수 있다.Accordingly, the complex of the present invention may have a structure of the following formula 1-1 according to a preferred embodiment.
[화학식 1-1][Formula 1-1]
(상기 식에서, X는 -NO3 또는 -OAc이다)(Wherein X is -NO 3 or -OAc)
또한 본 발명의 화학식 1의 착화합물은 X가 -Cl, -I 등의 할로겐으로 치환된 상태에서 할로겐을 아세테이트기(-OAc)로 치환하는 방법으로 제조될 수 있다.The complex of formula (1) of the present invention can be prepared by replacing halogen with an acetate group (-OAc) while X is substituted with a halogen such as -Cl or -I.
또한 본 발명에서는 상기 CHO를 unzipping을 막는 공중합체로 활용할 수 있으며, 전체 사용량 대비 10 중량% 이내로 사용할 수 있다. 본 발명에 따르면 다양한 함량의 CHO를 포함한 폴리카보네이트를 제공하며, CHO의 함량 증가에 따라 열안정성이 증가하므로, 기존 대비 포장재 또는 코팅재 등으로 사용하기에 더욱 적합한 효과를 제공한다.In the present invention, the CHO may be used as a copolymer to prevent unzipping, and may be used in an amount of 10 wt% or less based on the total amount used. According to the present invention, polycarbonate containing various contents of CHO is provided. Since the thermal stability is increased as the content of CHO is increased, it is more suitable for use as a packaging material or a coating material compared to conventional products.
바람직하게, 본 발명에서 상기 사이클로헥센 옥사이드 는 촉매 대비 1:2,000 내지 1:10,000의 몰비로 사용할 수 있다. 이때, 그 비율이 촉매 대비 1:2,000 미만이면 CHO의 함량이 높아 CHO/CO2의 중합이 우선적으로 진행되는 문제가 있고, 그 비율이 촉매 대비 1:10,000을 초과하면 CHO의 함량이 적어 EO/CHO/CO2의 공중합으로 인해 구조를 개선한 효과를 보기 어려운 문제가 있다.Preferably, the cyclohexene oxide may be used in a molar ratio of 1: 2,000 to 1: 10,000, relative to the catalyst. If the ratio is less than 1: 2,000, the content of CHO is high and the polymerization of CHO / CO 2 proceeds preferentially. If the ratio exceeds 1: 10,000 relative to the catalyst, the content of CHO is small, There is a problem that it is difficult to see the effect of improving the structure due to the copolymerization of CHO / CO 2 .
또한 상기 에틸렌 옥사이드는 촉매 대비 1:10,000 내지 1:100,000의 몰비로 사용할 수 있다. 이때, 그 비율이 촉매 대비 1:10,000 미만이면 촉매 양이 과다하여 생성된 PEC로부터 촉매 잔사의 제거가 어렵고 중합 후 백-바이팅이 쉽게 이루어지고, 촉매 g당 TOF가 감소하는 등의 문제가 있다. 또한, 그 비율이 촉매 대비 1:100,000을 초과하면 촉매의 투입량이 부족하여 코발트 금속 활성 사이트 간의 상호작용에 의해 고분자 생성시 EO 및 CHO의 삼원공중합(terpolymerization)의 효율에 영향을 미치는 문제가 있다.The ethylene oxide may be used in a molar ratio of 1: 10,000 to 1: 100,000 relative to the catalyst. At this time, if the ratio is less than 1: 10,000 with respect to the catalyst, it is difficult to remove the catalyst residue from the produced PEC due to excessive amount of catalyst, easy back-burning after polymerization, and TOF is decreased per g of catalyst . If the ratio is more than 1: 100,000 as compared with the catalyst, there is a problem that the amount of the catalyst is insufficient to affect the efficiency of terpolymerization of EO and CHO due to interaction between cobalt metal active sites.
본 발명에서 사용하는 알킬렌 옥사이드인 에틸렌 옥사이드와 사이클로헥센 옥사이드(CHO)는 유기 용매를 반응 매질로 하여 중합에 사용될 수도 있는데, 상기 용매로는 펜탄, 옥탄, 데칸 및 시클로헥산 등의 지방족 탄화수소, 벤젠, 톨루엔, 및 크실렌 등과 같은 방향족 탄화수소, 클로로메탄, 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 카본테트라클로라이드, 1,1-디클로로에탄, 1,2-디클로에탄, 에틸클로라이드, 트리클로로에탄, 1-클로로프로판, 2-클로로프로판, 1-클로로부탄, 2-클로로부탄, 1-클로로-2-메틸프로판, 클로로벤젠 및 브로모벤젠 등과 같은 할로겐화 탄화수소 중 단독 또는 2 개 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 에폭사이드 화합물 자체를 용매로 사용하는 벌크 중합을 수행할 수 있다. 또한 상기 에폭시 화합물에 대한 용매의 사용량은 특별히 한정되지 않으며 이 분야에 잘 알려진 양으로 사용할 수 있다.Ethylene oxide and cyclohexene oxide (CHO), which are alkylene oxides used in the present invention, may be used in polymerization using an organic solvent as a reaction medium. Examples of the solvent include aliphatic hydrocarbons such as pentane, octane, decane and cyclohexane, , Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene and the like, aromatic hydrocarbons such as chloromethane, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, ethyl chloride, trichloroethane, Halogenated hydrocarbons such as chloropropane, 1-chlorobutane, 2-chlorobutane, 1-chloro-2-methylpropane, chlorobenzene and bromobenzene may be used alone or in combination of two or more. More preferably, the bulk polymerization may be carried out using the epoxide compound itself as a solvent. The amount of the solvent to be used for the epoxy compound is not particularly limited and may be used in an amount well known in the art.
또한, 필요에 따라, 상기 공중합하는 단계에서 (n-Bu)4NY(여기서, Y=Cl 또는 OAc), [PPN]Cl, [PPN]Br 및 [PPN]N3으로 이루어진 군에서 선택되는 암모늄 염을 조촉매로 추가로 포함할 수 있다. Further, if necessary, the in copolymer comprising: (n-Bu) 4 NY (where, Y = Cl, or OAc), [PPN] Cl, [PPN] Br and [PPN] ammonium is selected from the group consisting of N 3 The salt may further be included as a cocatalyst.
또한 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리카보네이트의 제조방법에서, 상기 공중합은 20℃에서 120℃의 온도에서 1시간 내지 24시간 동안 수행할 수 있다.Further, in the process for producing a polycarbonate according to an embodiment of the present invention, the copolymerization may be carried out at a temperature of 20 ° C to 120 ° C for 1 to 24 hours.
즉, 폴리카보네이트 중합 방법으로는 회분식 중합법, 반 회분식 중합법, 또는 연속식 중합법이 있다. 여기에서 회분식 또는 반 회분식 중합법을 사용하는 경우에 있어서, 반응 시간은 1 내지 24 시간, 바람직하게는 1.5 내지 6 시간으로 할 수 있다. 또한, 연속식 중합법을 사용하는 경우의 촉매의 평균 체류시간도 마찬가지로 1 내지 24 시간으로 할 수 있다.That is, the polycarbonate polymerization method includes a batch polymerization method, a semi-batch polymerization method, or a continuous polymerization method. Here, in the case of using the batch or semi-batch polymerization method, the reaction time may be 1 to 24 hours, preferably 1.5 to 6 hours. The average residence time of the catalyst in the case of using the continuous polymerization method can also be set to 1 to 24 hours.
또한, 폴리카보네이트 중합에서 이산화탄소의 압력은 상압에서 100기압일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 50기압일 수 있다. 또한 상기 공중합 단계에서 중합 온도는 20℃에서 120℃까지 가능하고, 바람직하게는 50℃ 내지 90℃일 수 있다. Further, the pressure of the carbon dioxide in the polycarbonate polymerization may be 100 atm at normal pressure, preferably 2 to 50 atm. In the copolymerization step, the polymerization temperature may be from 20 캜 to 120 캜, preferably from 50 캜 to 90 캜.
본 발명의 방법에 의해 제조된 폴리카보네이트는 수평균분자량이 10,000 내지 300,000일 수 있다. 또한 상기 폴리카보네이트는 EO/CHO/CO2의 삼원공중합체(즉, 폴리(사이클로헥센 카보네이트))일 수 있다. 바람직하게, 상기 폴리카보네이트는 중량평균분자량이 20,000 내지 400,000인 EO/CHO/CO2 삼원 공중합체를 포함할 수 있다.The polycarbonate produced by the method of the present invention may have a number average molecular weight of 10,000 to 300,000. The polycarbonate may also be a terpolymer of EO / CHO / CO 2 (i.e., poly (cyclohexene carbonate)). Preferably, the polycarbonate may comprise an EO / CHO / CO 2 terpolymer having a weight average molecular weight of 20,000 to 400,000.
또한 본 발명에 따르면 TOF는 300 내지 1,500 (mol/mol-cat.hr)로서, 단위 시간당 단위 활성점당 반응한 분자수가 많아 폴리카보네이트 제조를 위한 충분한 활성을 나타낼 수 있다.
According to the present invention, the TOF is 300 to 1,500 (mol / mol-cat.hr), and the number of molecules reacted per unit active point per unit time is large, so that sufficient activity for polycarbonate production can be exhibited.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. It should be understood, however, that these examples are for illustrative purpose only and are not to be construed as limiting the scope of the present invention
실시예Example 1 내지 2 1 to 2
하기 화학식 1-1의 착화합물을 각각 촉매로 사용하고, EO/CHO/CO2 중합을 진행하여 삼원 공중합체인 폴리카보네이트를 제조하였다. 중합 조건과 결과는 하기 표 1에 나타내었다.As a catalyst, EO / CHO / CO 2 polymerization proceeded to prepare a polycarbonate as a terpolymer. The polymerization conditions and results are shown in Table 1 below.
[화학식 1-1][Formula 1-1]
(상기 화학식 1-1의 구조에서, X는 -NO3임)(In the structure of Formula 1-1, X is -NO 3 )
즉, 30mL 봄 반응기(bomb reactor)에 상기 화학식 1-1의 코발트 착화합물과 에틸렌옥사이드 및 사이클로헥센 옥사이드를 넣고 반응기를 조립하였다. 그리고, 미리 온도가 조정된 오일배스에 반응기를 담그고 약 15분간 교반하여 반응기 온도가 배스 온도와 평형을 이루도록 하고, 20bar의 이산화탄소 가스 압력을 가하였다. 이때, 에틸렌옥사이드 및 사이클로헥센 옥사이드의 사용량은 표 1과 같이 변화시켰다. That is, the cobalt complex compound of Formula 1-1, ethylene oxide and cyclohexene oxide were added to a 30 mL bomb reactor, and the reactor was assembled. Then, the reactor was immersed in an oil bath whose temperature was adjusted in advance, and stirred for about 15 minutes so that the reactor temperature was in equilibrium with the bath temperature, and a carbon dioxide gas pressure of 20 bar was applied. At this time, the amounts of ethylene oxide and cyclohexene oxide used were changed as shown in Table 1.
반응이 진행되면서 이산화탄소 압력이 떨어지는 것을 관찰할 수 있었으며, 압력이 약 3bar 정도 떨어진 후 이산화탄소 가스를 빼어 반응을 종결시켰다. 얻어진 점액성의 액체를 메탄올 용매에 점적시켜 백색 고체를 얻었다. 약 12시간 동안 메탄올에서 교반 후 고체를 얻은 후 60℃의 진공상태에서 고분자를 건조시켰다. 이러한 과정을 거쳐 각각 실시예 1 내지 2의 폴리에틸렌카보네이트를 제조하였다.As the reaction proceeded, it was observed that the carbon dioxide pressure dropped. After the pressure dropped to about 3 bar, the carbon dioxide gas was withdrawn to terminate the reaction. The obtained viscous liquid was dropped into a methanol solvent to obtain a white solid. After stirring in methanol for about 12 hours, a solid was obtained and the polymer was dried in a vacuum of 60 < 0 > C. Through these procedures, the polyethylene carbonate of each of Examples 1 and 2 was prepared.
1H NHR 데이터를 분석한 결과, 사이클로헥센옥사이드(CHO)를 넣지 않고 중합한 샘플과 대비하여, d=4.664, d=2.15 부근에서 CHO/CO2 공중합으로 인한 피크가 발견되어 터폴리머의 형성 여부를 확인할 수 있었다.
1 H NHR data showed that a peak due to CHO / CO 2 copolymerization was found near d = 4.664 and d = 2.15 as compared with the sample polymerized without adding cyclohexene oxide (CHO) .
실시예Example 3 내지 4 3 to 4
상기 화학식 1-1의 착화합물에서 치환기가 -OAc인 것을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에틸렌카보네이트를 제조하였다. 중합 조건과 결과는 하기 표 1에 나타내었다.Polyethylene carbonate was prepared in the same manner as in Example 1, except that the substituent in the complex of Formula 1-1 was -OAc. The polymerization conditions and results are shown in Table 1 below.
주) TOF: 턴오버 빈도(turnover frequency), 즉 단위 시간당 단위 활성점당 반응한 분자수를 각각 나타내며, 이것은 TON(turnover number), 즉 단위 활성점당 반응한 분자수를 이용하여 계산된다.Note) TOF: Turnover frequency, that is, the number of molecules reacted per unit active point per unit time, which is calculated using the turnover number (TON), ie, the number of molecules reacted per unit active point.
상기 표 1을 통해, 본 발명의 경우 중성단일자리를 갖는 촉매를 이용하여 활성이 우수함을 확인하였고, 분자량이 큰 EO/CHO/CO2 삼원 공중합체를 제조할 수 있었다. 또한 CHO의 함량 증가에 따라 TOF는 감소하였으며, 이에 따라 CHO의 투입량 비율 조절에 의해 전환율(conversion)을 조절할 수 있음을 확인하였다.From the above Table 1, it was confirmed that the catalyst of the present invention had excellent activity using a catalyst having neutral single sites, and an EO / CHO / CO 2 terpolymer having a large molecular weight could be produced. Also, TOF decreased with increasing CHO content, and it was confirmed that conversion of CHO can be controlled by adjusting the amount of CHO.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.
Claims (10)
에틸렌 옥사이드, 사이클로헥센 옥사이드 및 이산화탄소를 공중합하는 단계를 포함하며,
상기 사이클로헥센 옥사이드는 촉매 대비 1:2,000 내지 1:10,000의 몰비로 사용하고,
상기 에틸렌 옥사이드는 촉매 대비 1:63,094 내지 1:100,000의 몰비로 사용하며,
중량평균분자량이 20,000 내지 400,000인 에틸렌 옥사이드, 사이클로헥센 옥사이드 및 CO2의 삼원공중합체를 포함하는 폴리카보네이트의 제조방법.
[화학식 1]
(상기 식에서,
Q는 할로겐, 질소, 산소, 규소, 황, 또는 인 원자를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 탄소수 3 내지 20의 사이클로 알킬렌기, 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 또는 탄소수 1 내지 20의 다이옥시 라디칼이고,
R1 내지 R3은 각각 독립적으로 또는 동시에, 수소; 또는 할로겐, 질소, 산소, 규소, 황, 및 인 원자 중 하나 이상을 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기, 또는 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기이며,
X는 -NO3 또는 -OAc이다)
Using a complex represented by the following formula (1) as a catalyst,
Comprising copolymerizing ethylene oxide, cyclohexene oxide and carbon dioxide,
The cyclohexene oxide was used in a molar ratio of 1: 2,000 to 1: 10,000 relative to the catalyst,
The ethylene oxide is used in a molar ratio of 1: 63,094 to 1: 100,000 relative to the catalyst,
A process for producing a polycarbonate comprising a terpolymer of ethylene oxide, cyclohexene oxide and CO 2 having a weight average molecular weight of 20,000 to 400,000.
[Chemical Formula 1]
(Wherein,
Q is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkylene group having 3 to 20 carbon atoms, an arylene group having 6 to 30 carbon atoms, or an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, which is free of halogen, nitrogen, oxygen, silicon, 20 < / RTI > dioxy radical,
R 1 to R 3 are each independently or simultaneously hydrogen; Or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkylaryl group having 7 to 20 carbon atoms, or an alkylaryl group having 7 to 20 carbon atoms, which contains no or at least one of halogen, nitrogen, oxygen, To 20 carbon atoms,
X is -NO 3 or -OAc)
The process for producing a polycarbonate according to claim 1, wherein R 1 to R 3 in the general formula (1) are independently t-butyl groups.
The process for producing a polycarbonate according to claim 1, wherein Q in the formula (1) is 1,2-cyclohexylene.
The method for producing polycarbonate according to claim 1, wherein the carbon dioxide in the step of copolymerizing is introduced at a pressure of 100 atm.
The process for producing a polycarbonate according to claim 1, wherein the copolymerization is carried out at a temperature of 20 ° C to 120 ° C for 1 hour to 24 hours.
The process for producing a polycarbonate according to claim 1, wherein the copolymerization is carried out by further using at least one solvent selected from the group consisting of aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons and halogenated hydrocarbons.
(n-Bu)4NY(여기서, Y=Cl 또는 OAc), [PPN]Cl, [PPN]Br 및 [PPN]N3으로 이루어진 군에서 선택되는 암모늄 염을 조촉매로 추가로 포함하는 폴리카보네이트의 제조방법.The method of claim 1, wherein in the copolymerizing step
(n-Bu) 4 NY (where, Y = Cl, or OAc), [PPN] Cl, [PPN] Br and [PPN] polycarbonate containing the ammonium salt is selected from the group consisting of N 3 in addition to the co-catalyst ≪ / RTI >
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