KR101797206B1 - Production method for flame-retardant polyethyleneterephthalate having high char yield - Google Patents

Production method for flame-retardant polyethyleneterephthalate having high char yield Download PDF

Info

Publication number
KR101797206B1
KR101797206B1 KR1020120094555A KR20120094555A KR101797206B1 KR 101797206 B1 KR101797206 B1 KR 101797206B1 KR 1020120094555 A KR1020120094555 A KR 1020120094555A KR 20120094555 A KR20120094555 A KR 20120094555A KR 101797206 B1 KR101797206 B1 KR 101797206B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polyethylene terephthalate
flame retardant
polymer resin
radical
reaction
Prior art date
Application number
KR1020120094555A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20140029603A (en
Inventor
김종석
황종현
조용현
김한도
김민관
Original Assignee
코오롱글로텍주식회사
경북대학교 산학협력단
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 코오롱글로텍주식회사, 경북대학교 산학협력단 filed Critical 코오롱글로텍주식회사
Priority to KR1020120094555A priority Critical patent/KR101797206B1/en
Publication of KR20140029603A publication Critical patent/KR20140029603A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101797206B1 publication Critical patent/KR101797206B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/02Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • 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
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/16Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C08G63/18Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
    • C08G63/181Acids containing aromatic rings
    • C08G63/183Terephthalic acids
    • 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
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78Preparation processes
    • C08G63/82Preparation processes characterised by the catalyst used
    • 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
    • C08K5/49Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/52Phosphorus bound to oxygen only
    • C08K5/521Esters of phosphoric acids, e.g. of H3PO4
    • 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
    • C08L65/04Polyxylenes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00Fireproofing materials
    • C09K21/14Macromolecular materials
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Abstract

본 발명은 퍼설페이트계 또는 퍼옥사이드계 반응 촉매를 사용하여 폴리에틸렌테레프탈레이트와 인산계 난연제인 트리페닐포스페이트에 관능기를 형성시키고 라디칼 부가 반응을 통한 공유결합을 형성시켜 분자 구조적으로 인산계 난연제인 트리페닐포스페이트가 부가된 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지를 제조하는 방법 및 제조된 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing poly (ethylene terephthalate) and a phosphine-based flame retardant (triphenylphosphate) by using a per sulfate or peroxide reaction catalyst and forming a covalent bond through a radical addition reaction, A method for producing a phosphate-added polyethylene terephthalate polymer resin, and a produced flame retardant polyethylene terephthalate polymer resin.

Description

우수한 탄화 수득율을 가지는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트의 제조방법{Production method for flame-retardant polyethyleneterephthalate having high char yield}FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a flame-retardant polyethylene terephthalate having a high carbonization yield,

본 발명은 탄화 수득율이 우수한 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 제조방법 및 그에 의해 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지에 관한 것으로, 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 인산계 난연제인 트리페닐포스페이트가 공유결합된 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 제조방법 및 그에 의해 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a flame retardant polyethylene terephthalate resin having excellent carbonization yield and a polyethylene terephthalate resin produced thereby. More specifically, the present invention relates to a flame retardant polyethylene terephthalate resin having a covalent bond of a polyethylene terephthalate resin and a triphenyl phosphate And to a polyethylene terephthalate resin produced thereby.

폴리에틸렌테레프탈레이트는 뛰어난 역학 특성, 용이한 가공성으로 인해 의류, 인테리어, 패딩, 부직포, 산업용 자재 등의 여러 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 그렇지만, 폴리에틸렌테레프탈레이트는 이연성(易燃性)이어서 위와 같은 다양한 용도에 적용하기 위해 종래부터 난연성을 부여하기 위한 다양한 첨가제나 그 방법이 검토되어 왔다. Polyethylene terephthalate is widely used in many fields such as clothing, interior, padding, non-woven fabric, and industrial materials due to its excellent mechanical properties and easy processability. However, since polyethylene terephthalate is flammable, various additives and methods for imparting flame retardancy to the flame retardant have been studied for application to various applications as described above.

난연제로서는 헥사브로모사이클로도데칸(HBCD)을 대표로 하는 할로겐계 화합물이 주로 사용되어 왔으나, 최근에는 이들 화합물은 난분해성 또한 축적성이 높은 물질로서 규제 대상이며, 또 그 난연 가공된 제품이 연소할 때에 유독성 할로겐화 수소 가스를 발생시키기 때문에, 안정성이 높은 난연제의 개발이 요망되어 왔다. 또, 상기 할로겐계 화합물은 난연 가공의 폐액 내에 혼입되어 누설될 위험성이 매우 높아, 환경문제로 발전하게 될 가능성이 크다. 따라서 폴리에틸렌테레프탈레이트에 난연성을 부여하기 위해 할로겐 원소를 함유하지 않는 인 화합물의 연구가 왕성하게 진행되고 있으며, 인 화합물은 일반적으로 다기능의 화합물로서 다양한 분야에서 사용되고 있고, 다수의 품종이 개발되어 있다. As the flame retardant, halogen-based compounds typified by hexabromocyclododecane (HBCD) have been mainly used. However, in recent years, these compounds have been highly regulated as highly decomposable and highly accumulative substances, It has been desired to develop a flame retardant having high stability because it generates poisonous hydrogen halide gas. In addition, the above-mentioned halogen-based compound is highly likely to leak into the waste liquid for flame-retardant processing and leak, which is likely to lead to environmental problems. Therefore, phosphorus compounds which do not contain a halogen element have been actively studied for imparting flame retardancy to polyethylene terephthalate, and phosphorus compounds are generally used as multifunctional compounds in various fields, and many varieties have been developed.

페닐인산계 화합물은 인산계 난연제로서 널리 사용되고 있으며, 연소 시 독성가스발생으로 인한 질식사 및 환경오염문제 등으로 인해 환경규제가 가해지고 있는 할로겐계 난연제의 대체 난연제로서 중요성이 커지고 있다. 그러나 인산계 난연제는 난연 효과 달성을 위해 충분한 함량의 인을 첨가하기 위해서 수지 조성물에 첨가해야 하는 난연제의 소요량이 많고 단분자 물질의 과량 첨가로 인해 고분자 물질의 기계적 물성 저하와 함께 공정의 복잡성을 야기하는 단점이 있다(D.M. Ban et al, European Polymer Journal 40, 1909-1913, 2004.).Phosphoric acid-based compounds are widely used as phosphoric acid-based flame retardants, and they are becoming increasingly important as alternative flame retardants for halogen-based flame retardants, which are subject to environmental regulations due to suffocation and environmental pollution caused by toxic gas generation during combustion. However, in the case of the phosphoric acid-based flame retardant, the amount of the flame retardant to be added to the resin composition is large in order to add sufficient phosphorus to attain the flame retardant effect, and the excessive addition of the monomolecular substance causes the complexity of the process, (DM Ban et al, European Polymer Journal 40 , 1909-1913, 2004).

대표적인 인산계 난연제의 하나인 트리페닐포스페이트(TPP)는 가연성 물질이 산소와 접촉하지 못하도록 고체나 기체로 응축시켜 방어막을 형성하여 난연제로서의 효과를 부여하는 물질로, 공정 중 휘발 또는 분해되거나 낮은 상용화도의 특성을 가진다. 그러나 트리페닐포스페이트(TPP)의 낮은 녹는점 및 승화점과 액상에서의 휘발성 때문에 압출 및 사출 공정을 이용한 고분자 수지와의 블랜딩에 의한 첨가형 제조 방식에서는 추가적인 냉각기와 독립적인 장치를 구비해야 하는 등 제조 및 공정상의 어려움이 있다(Shinn-Jen Chang et al. Polymer Engineering and Science, 38, 1471-1481, 1998.). Triphenylphosphate (TPP), a typical flame retardant of phosphoric acid, is a substance that gives a flame retardant effect by forming a protective film by condensing a combustible material with solid or gas so that it does not come into contact with oxygen. It is volatilized or decomposed, . However, due to the low melting point of triphenylphosphate (TPP) and the volatility in the liquid phase due to the low melting point and sublimation point of the TPP, the additive type manufacturing method by blending with the polymer resin by extrusion and injection process requires additional cooler and independent apparatus, There is a process difficulty (Shinn-Jen Chang et al. Polymer Engineering and Science , 38 , 1471-1481, 1998).

이를 해결하기 위해 다양한 각도의 연구가 진행되고 있는바, 노볼락 타입을 포함하는 다양한 페닐계 에폭시 수지와 함께 블랜딩하여 기존 페닐인산계 난연제와의 시너지 효과를 도출하여 공정 중 좀 더 안정한 상태로 인계 난연제가 고분자 수지 내에 남아있도록 하는 예가 보고 되었다(K. Lee, et al., Polymer, 43, 2249-2253, 2002.).In order to solve this problem, various angles have been studied, and synergistic effects with conventional phenyl phosphoric acid-based flame retardants have been derived by blending with various phenyl-based epoxy resins including novolak type, (K. Lee, et al., Polymer , 43 , 2249-2253, 2002.).

또한 인을 함유한 단량체를 합성한 후 이를 중합하거나 고분자를 아민 말단을 이용하여 에폭시 수지와 반응시켜 부착함(Shinn-Jen Chang et al. Journal of Applied Polymer Science, 72, 109-122, 1999.)으로써 경화제 및 강인화제를 적용한 연구(박영란 외, Polymer(Korea), 22, 901, 1998.)도 보고된 바 있으나 상용 PET에 적용하기에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.In addition, monomers containing phosphorus are synthesized and then polymerized or reacted with an epoxy resin by using an amine terminal (Shinn-Jen Chang et al. Journal of Applied Polymer Science , 72 , 109-122, 1999.) have also been reported (Park et al., Polymer (Korea), 22, 901, 1998.), but it is difficult to apply it to commercial PET have.

폴리에틸렌테레프탈레이트가 지닌 난용성 및 내화학성의 특성 때문에 기존 폴리에틸렌테레프탈레이트의 화학적 가공이 폴리에틸렌테레프탈레이트 펠렛의 표면 또는 스웰링된 형태의 섬유 표면(Hae-Ryong Lee, Surface and Coatings Technology 142, 468-473, 2001., Xiang Ping, Radiation Physics and Chemistry 79, 941-946, 2010.)에 국한됨으로써 충분한 분자사슬 내 결합을 이루는 것은 어려운 것으로 알려져 있다. 이로 인해 난연제로서 인 함유율이 높은 인 화합물을 사용하거나 함량을 높게 하여 난연화 처리를 하여도, 난연성을 요구되는 정도로 달성하는 것은 상당히 어려운 실정이다. Due to the poor solubility and chemical resistance properties of polyethylene terephthalate, the chemical processing of conventional polyethylene terephthalate can be carried out either on the surface of the polyethylene terephthalate pellets or on the surface of a swelled form of fibers (Hae-Ryong Lee, Surface and Coatings Technology 142, 468-473, 2001., Xiang Ping, Radiation Physics and Chemistry 79, 941-946, 2010), it is known that it is difficult to achieve sufficient molecular chain bonding. As a result, it is very difficult to achieve flame retardancy to a required level even when the phosphorus compound is used as the flame retardant or when the content is increased to increase the flame retardancy.

따라서 인체에 유독한 가스를 발생하지 않는 인/질소계 또는 무기계 난연제의 적용만으로도 불연의 탄화(챠, char) 형성을 용이하게 유도할 수 있는, 우수한 난연성을 지닌 폴리에틸렌테레프탈레이트를 제조할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
Accordingly, there is a technology capable of easily producing a fire retardant polyethylene terephthalate, which can easily induce the formation of charcoal (char) by application of a phosphorus / nitrogen type or inorganic flame retardant which does not generate a toxic gas to the human body .

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 페놀(Phenol), 클로로페놀(Chlorophenol), 아이소프로판올(Isopropanol), 다이메틸폼아마이드(Dimethyl formamide), 다이메틸술폭사이드(Dimethyl sulphoxide), 페놀(Phenol)/1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichloroethane) 공용매, 니트로벤젠(Nitrobenzene), 비스하이드록시에틸테레프탈레이트(Bis(hydroxyethyl)terephthalate) 등과 같은 적당한 유기용매에 용해시킨 후 퍼설페이트계 또는 퍼옥사이드계 반응 촉매를 투입함으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트와 인산계 난연제인 트리페닐포스페이트에 관능기를 형성시킨 후 라디칼 부가반응에 의한 공유결합을 형성시켜 폴리에틸렌테레프탈레이트에 인산계 난연제인 트리페닐포스페이트가 분자간 공유결합으로 결합된 반응형 방식의 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트를 제조하는 방법을 제공하려고 한다. In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a process for producing poly (ethylene terephthalate), which comprises reacting polyethylene terephthalate with phenol, chlorophenol, isopropanol, dimethyl formamide, dimethyl sulphoxide ), Phenol / 1,1,1-trichloroethane co-solvent, nitrobenzene, bis (hydroxyethyl) terephthalate, etc. After dissolving in an organic solvent, a peroxide-based or peroxide-based reaction catalyst is added to form a functional group on polyethylene terephthalate and triphenylphosphate, which is a phosphoric acid-based flame retardant, followed by forming a covalent bond by radical addition reaction to form a polyethylene terephthalate Reactive flame retardant polyethylene terephthalate in which triphenylphosphate as a flame retardant is bonded by an intermolecular covalent bond And to provide a method for manufacturing the same.

이와 같은 제조방법을 통해 기존 첨가형 방식으로 제조된 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자보다 분자 내 인산계 난연제의 함량을 높임으로써 기존에 문제점으로 인식되는 압출 및 사출 간에 야기되는 공정의 복잡성을 간략화할 수 있고, 높은 탄화 수득율(char yield)을 가지는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 제공하려고 한다.By increasing the content of the phosphoric acid-based flame retardant in the flame-retardant polyethylene terephthalate polymer produced by the conventional addition type method through such a manufacturing method, it is possible to simplify the complexity of the process caused between the extrusion and the injection, It is intended to provide a flame retardant polyethylene terephthalate resin having a char yield.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지와 인산계 난연제인 트리페닐포스페이트를 유기용매에 용해시킨 후, 라디칼계 반응 촉매를 상기 유기용매에 투입하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지에 트리페닐포스페이트가 라디칼 부가반응에 의해 공유결합되게 하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a process for producing a polyethyleneterephthalate polymer resin, which comprises dissolving a polyethylene terephthalate polymer resin and triphenylphosphate as a phosphoric acid flame retardant in an organic solvent, introducing a radical reaction catalyst into the organic solvent, And then causing triphenylphosphine to be covalently bonded by a radical addition reaction. The present invention also provides a method for producing a flame retardant polyethylene terephthalate polymer resin.

본 발명은 또한 유기용매가 페놀(Phenol), 클로로페놀(Chlorophenol), 아이소프로판올(Isopropanol), 다이메틸폼아마이드(Dimethyl formamide), 다이메틸술폭사이드(Dimethyl sulphoxide), 페놀(Phenol)/1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichloroethane) 공용매, 니트로벤젠(Nitrobenzene) 및 비스하이드록시에틸테레프탈레이트(Bis(hydroxyethyl)terephthalate)로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지의 제조방법을 제공한다.The present invention is also directed to a process for the preparation of a compound of formula I wherein the organic solvent is selected from the group consisting of Phenol, Chlorophenol, Isopropanol, Dimethyl formamide, Dimethyl sulphoxide, Phenol / 1,1 , 1,1,1-trichloroethane co-solvent, Nitrobenzene, and bis (hydroxyethyl) terephthalate). A method for producing a flame retardant polyethylene terephthalate polymer resin is provided.

본 발명은 또한 라디칼계 반응 촉매는 퍼설페이트계 또는 퍼옥사이드계 촉매인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지의 제조방법을 제공한다..The present invention also provides a method for producing a flame retardant polyethylene terephthalate polymer resin, wherein the radical-based reaction catalyst is a peroxide-based or peroxide-based catalyst.

본 발명은 또한 라디칼계 반응 촉매가 암모니움퍼설페이트(Ammonium Persulfate, APS) 또는 포타슘퍼설페이트(Potassium Persulfate, KPS) 또는 벤조일퍼옥사이드(Benzoyl Peroxide, BPO)인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지의 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a flame retardant polyethylene terephthalate polymer resin characterized in that the radical type reaction catalyst is ammonia persulfate (APS) or potassium persulfate (KPS) or benzoyl peroxide (BPO) And a manufacturing method thereof.

본 발명은 또한 라디칼 부가 반응은 70℃ 이상 120℃ 이하의 온도에서 실시되는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a flame retardant polyethylene terephthalate polymer resin, wherein the radical addition reaction is carried out at a temperature of 70 ° C or more and 120 ° C or less.

본 발명은 또한 라디칼 부가 반응은 2 내지 12 시간 동안 실시되는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a flame retardant polyethylene terephthalate polymer resin, wherein the radical addition reaction is carried out for 2 to 12 hours.

본 발명은 또한 탄화수득율이 25% 이상인 난연성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지를 제공한다.The present invention also provides a polyethylene terephthalate polymer resin having excellent flame retardancy with a carbonization yield of 25% or more.

본 발명의 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지는 용해되기 어려운 성질을 가지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 적당한 유기용매 하에서 용해시킨 후 퍼설페이트계 또는 퍼옥사이드계 반응촉매를 투입함으로써 라디칼 부가반응을 통해 트리페닐포스페이트의 인을 결합원자로 하여 활성화된 폴리에틸렌테레프타레이트에 부가 결합시켜 제조되는 것으로, 기존 트리페닐포스페이트에 의해 야기되는 공정상의 복잡성 및 폴리에틸렌테레프탈레이트의 내화학성으로 인한 화학적 처리의 어려움을 해결하고 25% 이상의 탄화수득율을 가지는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 제조할 수 있는 효과가 있다.The flame-retardant polyethylene terephthalate polymer resin of the present invention is prepared by dissolving polyethylene terephthalate (PET), which is difficult to dissolve in an appropriate organic solvent, and then adding a persulfate or peroxide reaction catalyst to introduce triphenylphosphate Is bonded to activated polyethylene terephthalate, and it is possible to solve the difficulty of the chemical treatment due to the complexity of the process caused by the existing triphenyl phosphate and the chemical resistance of the polyethylene terephthalate, It is possible to produce polyethylene terephthalate having a carbonization yield.

이로 인해 본 발명은 종래 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지에 난연제를 조성물의 일성분으로 블렌딩하는 방식에 비하여, 고분자 수지 내에 인산계 난연제인 트리페닐포스페이트를 결합시킨 것으로, 이에 의하면 고분자 수지 표면에 부착하는 블렌딩 방식에 비하여 고분자 사슬에 화학적으로 결합되어 있어 보다 지속적으로 우수한 난연성을 부여할 수 있다. 또한 블렌딩한 후 압출 또는 사출 동안 발생하는 열과 압력에 의한 난연제의 휘발 손실, 파괴 및 인산계 난연제의 가소제로서의 역할 때문에 일어나는 고분자 수지의 분해 문제점을 해결할 수 있다. 또한 이와 같은 가공상의 이점 때문에 기존 블랜딩 공정상의 복잡성을 간편화할 수 있는 장점이 있다.Accordingly, the present invention relates to a method of blending triphenylphosphate, which is a phosphoric acid-based flame retardant, into a polymer resin, in comparison with a conventional method of blending a flame retardant into one component of a polyethylene terephthalate polymer resin, , It is chemically bonded to the polymer chain, and thus it is possible to provide more excellent flame retardancy. Also, the problem of decomposition of the polymer resin due to the volatilization loss and destruction of the flame retardant due to heat and pressure generated during extrusion or injection after the blending, and the role of the phosphoric acid flame retardant as a plasticizer can be solved. This process advantage also has the advantage of simplifying the complexity of existing blending processes.

또한 본 발명에서 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지는 25% 이상의 탄화수득율을 가지므로, 이로 인해 연소 시 고분자의 연소 표면에 강력한 탄소방어막층을 형성하는 역할을 하게 되어 우수한 난연성을 얻을 수 있다. Also, since the polyethylene terephthalate polymer resin produced in the present invention has a carbonization yield of 25% or more, it plays a role of forming a strong carbon shielding layer on the burning surface of the polymer upon combustion, and thus it is possible to obtain excellent flame retardancy.

도 1은 트리페닐포스페이트(TPP)가 부가 결합된 실시예 1의 폴리에틸렌테레프탈레이트와 순수 폴리에틸렌테레프탈레이트(pPET)의 FT-IR 흡광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2는 트리페닐포스페이트(TPP)가 부가 결합된 실시예 1의 폴리에틸렌테레프탈레이트와 순수 폴리에틸렌테레프탈레이트(pPET)의 고체상 31P-NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3은 트리페닐포스페이트(TPP)가 부가 결합된 실시예 1의 폴리에틸렌테레프탈레이트와 순수 폴리에틸렌테레프탈레이트(pPET)의 TGA 열중량 감소 곡선을 나타낸 것이다.
도 4는 트리페닐포스페이트(TPP)가 부가 결합된 실시예 1의 폴리에틸렌테레프탈레이트와 비스페놀비스다이페닐포스페이트(BDP)가 부가된 폴리에틸렌테레프탈레이트(비교예 1), 리소시놀비스포스페이트(RDP)가 부가된 폴리에틸렌테레프탈레이트(비교예 2) 및 순수 폴리에틸렌테레프탈레이트(pPET)의 TGA 열중량 감소 곡선을 나타낸 것이다.
1 shows FT-IR absorption spectra of polyethylene terephthalate and pure polyethylene terephthalate (pPET) of Example 1 in which triphenyl phosphate (TPP) is additionally bonded.
2 shows a solid-state 31 P-NMR spectrum of polyethylene terephthalate and pure polyethylene terephthalate (pPET) of Example 1 to which triphenylphosphate (TPP) is additionally bonded.
3 shows a TGA thermogravimetric curve of polyethylene terephthalate and pure polyethylene terephthalate (pPET) of Example 1 to which triphenyl phosphate (TPP) is additionally bonded.
FIG. 4 is a graph showing the results of a comparison between the polyethylene terephthalate of Example 1 in which triphenylphosphate (TPP) is additionally bonded and polyethylene terephthalate (Comparative Example 1) to which bisphenol bisdiphenyl phosphate (BDP) is added, lysineol bisphosphate (RDP) (Comparative Example 2) and pure polyethylene terephthalate (pPET).

본 발명자들은 종래 난연제를 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지에 블렌딩하여 제조되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지의 경우 난연성의 지속성이 낮고 공정상의 어려움을 해결하기 위해 연구하던바 본 발명에 이르게 되었다.The inventors of the present invention have conducted studies to solve the difficulty of the process with low persistence of flame retardancy in the case of a polyethylene terephthalate polymer resin produced by blending a conventional flame retardant with a polyethylene terephthalate polymer resin.

본 발명은 인산계 난연제인 트리페닐포스페이트가 폴리에틸렌테레프탈레이트에 분자간 공유결합으로 연결된 반응형 방식의 난연성 고분자 수지의 제조방법 및 그에 의해 제조된 고분자 수지에 관한 것으로, 퍼설페이트계 또는 퍼옥사이드계 라디칼 반응 촉매를 투입하여 폴리에틸렌테레프탈레이트와 트리페닐포스페이트에 활성 관능기를 생성시키고, 라디칼 부가반응에 의한 공유결합 형성으로 인산계 난연제인 트리페닐포스페이트가 폴리에틸렌테레프탈레이트에 화학적으로 결합된 난연성 고분자를 제조하는 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a process for producing a reaction-type flame-retardant polymer resin in which triphenylphosphate as a phosphoric acid-based flame retardant is linked to polyethylene terephthalate by an intermolecular covalent bond, and a polymer resin produced thereby, and a peroxide- or peroxide- A catalyst is added to produce an active functional group in polyethylene terephthalate and triphenyl phosphate, and a flame-retardant polymer in which triphenylphosphate, a phosphate-based flame retardant, is chemically bonded to polyethylene terephthalate by covalent bond formation by radical addition reaction.

본 발명의 제조방법에 따르면, 반응형 방식으로 난연제가 분자 내에 존재하는 고분자 수지의 제조를 통해 공정의 복잡성을 줄이고 25 % 이상의 탄화 수득율을 가지는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트를 제공할 수 있어, 우수한 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지를 제공할 수 있다. According to the production method of the present invention, it is possible to provide a flame retardant polyethylene terephthalate having a carbonization yield of 25% or more by reducing the complexity of the process through the production of a polymer resin in which a flame retardant is present in the molecule in a reactive system, Phthalate polymer resin can be provided.

이하 본 발명을 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자의 제조방법은 폴리에틸렌테레프탈레이트와 트리페닐포스페이트를 유기용매에 용해시킨 후, 라디칼계 반응 촉매를 상기 유기용매에 투입하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트에 인산계 난연제인 트리페닐포스페이트가 라디칼 부가반응에 의해 공유결합되게 하는 것을 특징으로 한다. The method for producing a flame retardant polyethylene terephthalate polymer according to the present invention comprises the steps of dissolving polyethylene terephthalate and triphenyl phosphate in an organic solvent and then introducing a radical reaction catalyst into the organic solvent to prepare polyethylene terephthalate with triphenylphosphate Is covalently bonded by a radical addition reaction.

폴리에틸렌테레프탈레이트와 트리페닐포스페이트는 통상 이 분야에서 사용되는 것으로, 특별한 제한 없이 사용이 가능하다.Polyethylene terephthalate and triphenyl phosphate are commonly used in this field and can be used without any particular limitation.

폴리에틸렌테레프탈레이트와 트리페닐포스페이트는 중량비로 1.4:1 내지 10:1으로 사용하는 것이 바람직하다. 이는 폴리에틸렌테레프탈레이트 본연의 물성 및 난연성을 만족시킬 수 있는 범위이다.Polyethylene terephthalate and triphenyl phosphate are preferably used in a weight ratio of 1.4: 1 to 10: 1. This is a range that can satisfy the inherent physical properties and flame retardancy of polyethylene terephthalate.

유기용매는 페놀(Phenol), 클로로페놀(Chlorophenol), 아이소프로판올(Isopropanol), 다이메틸폼아마이드(Dimethyl formamide), 다이메틸술폭사이드(Dimethyl sulphoxide), 페놀(Phenol)/1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichloroethane) 공용매, 니트로벤젠(Nitrobenzene) 및 비스하이드록시에틸테레프탈레이트(Bis(hydroxyethyl)terephthalate)로 이루어진 군에서 1종 이상 선택하여 사용될 수 있다. The organic solvent is selected from the group consisting of phenol, chlorophenol, isopropanol, dimethyl formamide, dimethyl sulphoxide, phenol / 1,1,1-trichloro (1,1,1-trichloroethane) co-solvent, nitrobenzene, and bis (hydroxyethyl) terephthalate.

라디칼계 반응 촉매는 반응 중 이동에 의해 새로운 활성점을 폴리에틸렌테레프탈레이트와 트리페닐포스페이트에 갖게 하며, 이러한 연쇄반응에 의해 트리페닐포스페이트가 화학적으로 부가 결합된 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 얻어진다. The radical-type reaction catalyst causes the polyethylene terephthalate and triphenyl phosphate to have a new active site by migration during the reaction, and by this chain reaction, a flame retardant polyethylene terephthalate resin in which triphenyl phosphate is chemically additionally bonded is obtained.

라디칼계 반응 촉매로는 퍼설페이트계 또는 퍼옥사이드계 반응 촉매가 바람직하게 사용될 수 있다. 퍼설페이트계 반응 촉매로는 암모니움퍼설페이트(Ammonium Persulfate, APS), 포타슘퍼설페이트(Potassium Persulfate, KPS), 소듐퍼설페이트(Sodium persulfate, SPS) 하이드록시메탄술핀산 나트륨염(Hydroxymethanesulfinic acid monosodium salt dehydrate, HSNa) 를 사용하는 것이 바람직하며, 퍼옥사이드계 반응 촉매로는 벤조일퍼옥사이드(Benzoyl Peroxide, BPO), 디큐밀퍼옥사이드(Dicumylperoxide, DCP)를 사용하는 것이 바람직하다. 난연제의 더 높은 부가율을 얻기 위해서는 퍼설페이트계 반응 촉매, 특히 암모니움퍼설페이트를 사용하는 것이 바람직하다. As the radical type reaction catalyst, a persulfate type or peroxide type reaction catalyst can be preferably used. Examples of the persulfate-based reaction catalyst include ammonia persulfate (APS), potassium persulfate (KPS), sodium persulfate (SPS) hydroxymethanesulfinic acid monosodium salt dehydrate, HSNa) is preferably used. As the peroxide reaction catalyst, benzoyl peroxide (BPO) and dicumylperoxide (DCP) are preferably used. In order to obtain a higher addition rate of the flame retardant, it is preferable to use a persulfate-based reaction catalyst, in particular, ammonia sulfur sulfate.

촉매에 의한 부가 반응은 70℃ 이상 120℃ 이하의 온도에서 실시하는 것이 바람직하며, 70℃ 미만에서는 부가 반응이 일어나지 않아서 바람직하지 않으며, 120℃ 이상에서는 용매의 휘발 및 격렬한 라디칼 반응에 의한 고분자 사슬의 불안정화를 초래하여 바람직하지 않다.The addition reaction by the catalyst is preferably carried out at a temperature of 70 ° C to 120 ° C, and it is not preferable because the addition reaction does not occur at a temperature lower than 70 ° C. When the temperature is higher than 120 ° C, the volatilization of the solvent and the radical chain reaction Destabilization is undesirable.

반응 시간은 2 내지 12 시간인 것이 안정된 반응진행 조건으로 바람직하다. The reaction time is preferably 2 to 12 hours under stable reaction conditions.

부가 반응이 종료된 고분자 용액을 냉각된 메탄올 또는 증류수와 같은 라디칼 촉매의 활성을 중단시킬 수 있는 적당한 용매에 침지하여 침전물을 얻은 다음 필터링한다. 적당한 유기용매로는 메탄올과 증류수의 부피비 1:1의 공용매가 바람직하게 사용될 수 있다. The polymer solution in which the addition reaction has been completed is immersed in a suitable solvent capable of stopping the activity of the radical catalyst such as cooled methanol or distilled water to obtain a precipitate and then filtered. As a suitable organic solvent, a co-solvent having a volume ratio of methanol and distilled water of 1: 1 can be preferably used.

이후 얻어진 미백색의 고분자 분말을 적당한 유기용매에 용해시키고 침지하는 과정을 반복하여 정제한 후 얻어진 고분자를 진공 하에서 건조시킨다. 적당한 유기용매로는 페놀(Phenol)/1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichloroethane) 부피비 1:1 공용매가 바람직하게 사용될 수 있다. Then, the resulting white light colored polymer powder is dissolved in an appropriate organic solvent and the immersing process is repeated to purify the polymer, and then the obtained polymer is dried under vacuum. As a suitable organic solvent, a 1: 1 co-solvent of phenol / 1,1,1-trichloroethane in a volume ratio can be preferably used.

트리페닐포스페이트가 부가 결합된 폴리에틸렌테레프탈레이트는 25 % 이상의 탄화수득율을 가지는 특성을 가지고 있다. 이에 폴리카보네이트 및 트리페닐포스페이트가 부가되지 않은 상용 폴리에틸렌테레프탈레이트와 혼합하여 사용할 시 우수한 챠(Char) 탄소보호막 형성 촉진제로도 사용이 가능하며 이외 범용 고분자 수지와 혼합하여 사용하는 것이 가능하다.
Poly (ethylene terephthalate) to which triphenyl phosphate is additionally bonded has a characteristic of having a carbonization yield of 25% or more. Therefore, when used in combination with polycarbonate and commercial polyethylene terephthalate to which triphenyl phosphate is not added, it can be used as an excellent char carbon protective film formation promoter, and it can be used in combination with other general-purpose polymer resins.

하기에 본 발명을 실시 예와 함께 상세히 설명하나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되지 않으며, 이 기술분야의 통상의 기술자에 의하여 변형 실시될 수 있음은 물론이다.
The present invention will now be described in detail with reference to the following embodiments. However, it is to be understood that the technical idea of the present invention is not limited thereto, but can be modified by those skilled in the art.

실시예Example

[실시 예 1][Example 1]

질소주입관, 환류형 냉각관, 앵커형 타입의 테프론 교반봉 및 기계식 교반기가 장착된 3구형 플라스크에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 2.5g과 트리페닐포스페이트(TPP) 1.8g을 혼합한 다음, 페놀(Phenol)/1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichloroethane)을 부피비 1:1로 한 공용매 100ml를 넣고 피로가롤과 수분 제거 필터를 통과하여 산소와 수분이 제거된 질소기류 하 70℃에서 2 시간 동안 교반시켜 완전히 용해시켰다.2.5 g of polyethylene terephthalate (PET) resin and 1.8 g of triphenyl phosphate (TPP) were mixed in a three-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen inlet tube, a reflux condenser, an anchor type Teflon stirrer and a mechanical stirrer, (Phenol) / 1,1,1-trichloroethane (1: 1 by volume) was put in a 100-ml aliquot, and the mixture was passed through a fatigue roll and a water removal filter to remove oxygen and moisture And the mixture was stirred at 70 DEG C for 2 hours in a nitrogen stream to completely dissolve it.

이후, 상기 용액에 퍼설페이트계 반응 촉매인 암모니움퍼설페이트(APS)를 5.0 x 10-3mol 투입한 후, 4시간 동안 반응시키고, 반응이 종료되면 냉각된 메탄올과 증류수로 구성된 공용매에 서서히 적가하여 침전물을 얻고 필터링한 후 부피비 1:1의 페놀(Phenol)/1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichloroethane) 공용매에 용해시키고 메탄올/증류수 공용매에 침전시키는 방식을 3회 반복하여 정제하였다. Thereafter, 5.0 x 10 -3 mol of ammonium persulfate (APS) as a persulfate-based reaction catalyst was added to the solution, and the reaction was carried out for 4 hours. When the reaction was completed, the reaction mixture was gradually added dropwise to the co- The resulting precipitate was filtered and dissolved in a 1: 1 volume ratio phenol / 1,1,1-trichloroethane co-solvent and precipitated in a methanol / distilled water co-solvent. Which was repeated three times.

이후 55 ℃에서 2일간 진공 하 건조하여 미백색의 수지 분말 2.8 g을 얻었다. 얻어진 수지 분말의 화학적 특성을 분석하였으며, 그 결과를 도 1 내지 도 4에 나타내었다. Thereafter, it was dried under vacuum at 55 캜 for 2 days to obtain 2.8 g of an off-white resin powder. The chemical properties of the obtained resin powder were analyzed, and the results are shown in Figs. 1 to 4. Fig.

도 1에 나타낸 FT-IR 흡광 스펙트럼에 따르면, 순수 폴리에틸렌테레프탈레이트(pPET)에는 존재하지 않는 탄소와 인의 결합을 나타내는 C-P 피크가 실시예 1의 경우에는 530 cm-1과 600 cm-1에서 나타났으며, 이로부터 트리페닐포스페이트가 라디칼 부가반응에 의해 폴리에틸렌테레프탈레이트에 화학적으로 부가 결합된 것을 확인할 수 있다. According to the FT-IR absorption spectrum shown in Fig. 1, the CP peak indicating the bond of carbon and phosphorus not present in pure polyethylene terephthalate (pPET) was observed at 530 cm -1 and 600 cm -1 in Example 1 . From this, it can be confirmed that triphenylphosphate is chemically bonded to polyethylene terephthalate by radical addition reaction.

도 2는 실시예 1의 건조된 시료와 순수 폴리에틸렌테레프탈레이트(pPET)의 고체상 31P-NMR 측정 스펙트럼 비교를 통해 인의 존재 유무를 확인할 수 있었고, 이로부터 트리페닐포스페이트가 라디칼 부가반응에 의해 폴리에틸렌테레프탈레이트에 화학적으로 부가 결합된 것을 확인할 수 있다. FIG. 2 shows the presence or absence of phosphorus through comparison of a 31 P-NMR spectrum of a solid sample of the dried sample of Example 1 with pure polyethylene terephthalate (pPET). From this, it was confirmed that triphenylphosphine was converted into polyethylene terephthalate It can be confirmed that the phthalate is chemically additionally bonded.

도 3에 나타낸 TGA 열중량 감소곡선 분석을 통하여 트리페닐포스페이트가 부가된 폴리에틸렌테레프탈레이트가 47.2%의 탄화수득율을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
Analysis of the TGA thermogravimetric curve shown in FIG. 3 confirmed that the poly (ethylene terephthalate) added with triphenyl phosphate had a carbonization yield of 47.2%.

[실시 예 2][Example 2]

상기 실시 예1과 같이 준비된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 트리페닐포스페이트의 혼합물에 페놀(Phenol) 100ml를 넣고 피로가롤과 수분 제거 필터를 통과하여 산소와 수분이 제거된 질소기류 하 70℃에서 2 시간 동안 교반하여 완전히 용해시켰다.100 ml of phenol was added to a mixture of polyethylene terephthalate resin and triphenyl phosphate prepared in the same manner as in Example 1, and the mixture was heated at 70 ° C for 2 hours in a nitrogen stream in which oxygen and moisture were removed through a fatigue roll and a water- And completely dissolved by stirring.

상기 용액에 암모니움퍼설페이트(APS)를 5.0 x 10-3mol 투입하고, 2시간 동안 반응시킨 후 뜨거운 메탄올에 침지하여 3회 반복하여 정제하였다.5.0 x 10-3 mol of ammonium ammonia sulfate (APS) was added to the solution, and the mixture was reacted for 2 hours, then immersed in hot methanol and purified three times.

정제된 결과물을 55℃에서 2일간 진공 하 건조하여 미백색의 수지 분말 2.7g을 얻었다. The purified product was dried under vacuum at 55 캜 for 2 days to obtain 2.7 g of an off-white resin powder.

건조된 시료에 대한 FT-IR 및 고체상 31P-NMR 측정으로부터 트리페닐포스페이트가 폴리에틸렌테레프탈레이트에 부가되었음을 확인할 수 있었다.FT-IR and solid phase 31 P-NMR measurement of the dried sample confirmed that triphenylphosphate was added to the polyethylene terephthalate.

건조된 시료의 TGA 열중량 감소곡선 분석을 통해 35.2%의 탄화수득율을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
The TGA thermal weight loss curve of the dried sample was found to have a carbonization yield of 35.2%.

[실시 예 3][Example 3]

상기 실시 예1과 같이 준비된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 트리페닐포스페이트의 혼합물에 클로로페놀(Chlorophenol) 100 ml를 넣고 피로가롤과 수분 제거 필터를 통과하여 산소와 수분이 제거된 질소기류 하 70℃에서 2시간 동안 교반하여 완전히 용해시켰다. 100 ml of chlorophenol was added to a mixture of polyethylene terephthalate resin and triphenyl phosphate prepared in the same manner as in Example 1, and the mixture was passed through a fatigue roll and a water removal filter to remove oxygen Lt; / RTI > for 1 hour.

상기 용액에 암모니움퍼설페이트(APS)를 2.0 x 10-4mol 투입하고, 4시간 동안 반응시킨 후 차가운 메탄올과 증류수의 공용매에 침전시킨다. 이후 필터링을 통해 석출물을 분리한 다음, 부피비 1:1의 페놀(Phenol)/1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichloroethane) 공용매에 용해시키고 침전시키는 방법을 3차례 반복하여 정제하였다.2.0 x 10 -4 mol of ammonium ammonia sulfate (APS) is added to the solution, reacted for 4 hours, and precipitated in a co-solvent of cold methanol and distilled water. Thereafter, the precipitate was separated by filtration, and then dissolved in phenol / 1,1,1-trichloroethane (co-solvent) of 1: 1 by volume ratio and precipitated three times Lt; / RTI >

정제된 결과물을 55 ℃에서 2일간 진공 하 건조하여 미백색의 수지 분말 2. 7 g을 얻었다. The purified product was dried under vacuum at 55 캜 for 2 days to obtain 2.7 g of an off-white resin powder.

건조된 시료에 대한 FT-IR 및 고체상 31P-NMR 측정으로부터 트리페닐포스페이트가 폴리에틸렌테레프탈레이트에 화학적으로 결합되었음을 확인할 수 있었다.From the FT-IR and solid phase 31 P-NMR measurements of the dried sample, it was confirmed that the triphenyl phosphate was chemically bonded to the polyethylene terephthalate.

건조된 시료의 TGA 열중량 감소곡선 분석을 통해 29.8%의 탄화수득율을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
The TGA thermal weight loss curve of the dried sample was found to have a carbonization yield of 29.8%.

[실시 예 4][Example 4]

상기 실시 예1과 같이 준비된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 트리페닐포스페이트의 혼합물에 니트로벤젠(Nitrobenzene) 100ml를 넣고 피로가롤과 수분제거필터를 통과하여 산소와 수분이 제거된 질소기류 하 70℃에서 2시간 동안 교반하여 완전히 용해시켰다. 100 ml of nitrobenzene was added to a mixture of polyethylene terephthalate resin and triphenyl phosphate prepared in the same manner as in Example 1, and the mixture was passed through a fatigue roll and a water removal filter, Lt; / RTI > and completely dissolved by stirring.

상기 용액에 벤조일퍼옥사이드(BPO)를 2.0 x 10-3mol 투입하고, 4시간 동안 반응시킨 후 이후 필터링을 통해 석출물을 분리한 다음, 뜨거운 메탄올에 3회 세척하여 정제하였다.2.0 x 10 -3 mol of benzoyl peroxide (BPO) was added to the solution and the reaction was carried out for 4 hours. Then, the precipitate was separated by filtration and then purified by washing with hot methanol three times.

이후 정제된 결과물을 55℃에서 2일간 진공 하 건조하여 미백색의 수지 분말 2.8 g을 얻었다. Thereafter, the purified product was dried under vacuum at 55 캜 for 2 days to obtain 2.8 g of an off-white resin powder.

건조된 시료에 대한 FT-IR 및 고체상 31P-NMR 측정으로부터 트리페닐포스페이트가 폴리에틸렌테레프탈레이트에 부가되었음을 확인할 수 있었다.FT-IR and solid phase 31 P-NMR measurement of the dried sample confirmed that triphenylphosphate was added to the polyethylene terephthalate.

TGA 열중량 감소곡선 분석을 통해 26.0%의 탄화수득율을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
The TGA thermogravimetric curve analysis showed that the carbonization yield was 26.0%.

[실시 예 5][Example 5]

상기 실시 예1과 같이 준비된 라디칼 반응장치에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 2.5g과 트리페닐포스페이트(TPP) 1.8g을 혼합한 다음, 페놀(Phenol)/1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichloroethane)을 부피비 6:4로 한 공용매 100ml를 넣고 피로가롤과 수분 제거 필터를 통과하여 산소와 수분이 제거된 질소기류 하 110℃에서 2 시간 동안 교반하여 완전히 용해시켰다. 2.5 g of a polyethylene terephthalate (PET) resin and 1.8 g of triphenyl phosphate (TPP) were mixed with a radical reaction apparatus prepared in the same manner as in Example 1, and phenol / 1,1,1-trichloroethane (1 , 1,1-Trichloroethane) in a volume ratio of 6: 4, and the mixture was thoroughly dissolved by stirring at 110 ° C for 2 hours in a nitrogen stream in which oxygen and moisture were removed through a fatigue roll and a moisture removing filter.

이후, 상기 용액에 퍼설페이트계 반응 촉매인 암모니움퍼설페이트(APS)를 1.651x 10-4mol 투입한 후, 4시간 동안 반응시켰다. 반응이 종료된 후 냉각된 메탄올과 증류수로 구성된 공용매에 서서히 적가하여 침전물을 얻고 필터링한 후 부피비 6:4인 페놀(Phenol)/1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichloroethane) 공용매에 용해시키고 메탄올/증류수 공용매에 침전시키는 방식을 3회 반복하여 정제하였다. Thereafter, 1.651 × 10 -4 mol of ammonium persulfate (APS) as a persulfate-based reaction catalyst was added to the solution, followed by reaction for 4 hours. After the reaction was completed, the precipitate was slowly added dropwise to the co-solvent consisting of cooled methanol and distilled water to obtain a precipitate. The precipitate was filtered to obtain a 6: 4 volume ratio phenol / 1,1,1-trichloroethane (1,1,1- Trichloroethane) co-solvent and precipitated in a methanol / distilled water co-solvent were repeatedly refined three times.

이후 정제된 결과물을 55 ℃에서 2일간 진공 하 건조하여 미백색의 수지 분말 3.0 g을 얻었다. Thereafter, the purified product was dried under vacuum at 55 캜 for 2 days to obtain 3.0 g of an off-white resin powder.

건조된 시료의 TGA 열중량 감소곡선 분석을 통해 45.2%의 탄화수득율을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
The TGA thermogravimetric curve analysis of the dried sample showed that it had a carbonization yield of 45.2%.

[실시 예 6][Example 6]

상기 실시 예5와 같이 준비된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 트리페닐포스페이트의 혼합물에 페놀(Phenol) 100ml를 넣고 피로가롤과 수분 제거 필터를 통과하여 산소와 수분이 제거된 질소기류 하 110℃에서 2 시간 동안 교반하여 완전히 용해시켰다. 100 ml of phenol was added to a mixture of polyethylene terephthalate resin and triphenyl phosphate prepared as in Example 5, and the mixture was heated at 110 ° C for 2 hours in a nitrogen stream in which oxygen and moisture were removed through a fatigue roll and moisture removing filter And completely dissolved by stirring.

이후, 상기 용액에 퍼설페이트계 반응 촉매인 암모니움퍼설페이트(APS) 1.651x 10-4mol을 약 10ml의 N,N-다이메칠포름알데하이드(N,N-Dimethylformamide)용매에 녹여 투입한 후, 8시간 동안 반응시키고, 반응이 종료된 후, 냉각된 메탄올과 증류수로 구성된 공용매에 서서히 적가하여 침전물을 얻고 필터링한 후 부피비 6:4인 페놀(Phenol)/1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichloroethane) 공용매에 용해시켰다. 이후 메탄올/증류수 공용매에 침전시키는 방식을 3회 반복하여 정제하였다. Then, 1.651 × 10 -4 mol of ammonium persulfate (APS) as a persulfate-based reaction catalyst was dissolved in about 10 ml of N, N-dimethylformamide, After the completion of the reaction, the reaction mixture was slowly added dropwise to a co-solvent composed of cooled methanol and distilled water to obtain a precipitate. The precipitate was filtered, and a phenol / 1,1,1-trichloroethane 1,1,1-Trichloroethane) co-solvent. Thereafter, the method of precipitating in a methanol / distilled water co-solvent was repeated three times and purified.

이후 정제된 결과물을 55℃에서 2일간 진공 하 건조하여 미백색의 수지 분말 2.7g을 얻었다. Thereafter, the purified product was dried under vacuum at 55 캜 for 2 days to obtain 2.7 g of an off-white resin powder.

건조된 시료의 TGA 열중량 감소곡선 분석을 통해 48.3%의 탄화수득율을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
The TGA thermogravimetric curve analysis of the dried samples showed that the carbonization yield was 48.3%.

[실시 예 7 내지 13][Examples 7 to 13]

하기 표 1에 나타낸 조건을 제외하고, 나머지 조건은 실시예 5와 동일하게 하여 실시하였으며, 이후 정제된 결과물을 55℃에서 2일간 진공 하 건조하여 미백색의 수지 분말을 각각 얻었으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다. The remaining conditions were the same as in Example 5 except for the conditions shown in Table 1 below. After that, the purified product was dried under vacuum at 55 ° C for 2 days to obtain an off-white resin powder. Respectively.

또한 각 실시예에서 얻어진 건조된 시료의 TGA 열중량 감소곡선 분석 결과를 통해 얻어진 탄화수득율을 표 1에 나타내었다. Table 1 shows the carbonization yields obtained from the TGA thermal weight reduction curve analysis results of the dried samples obtained in the respective Examples.

실시예Example 라디칼Radical 촉매 catalyst 라디칼Radical
촉매량Amount of catalyst
(( molmol ))
인산계 난연제Phosphate flame retardant 유기용매Organic solvent 반응reaction
온도Temperature
(℃)(° C)
반응reaction
시간time
(( hrhr ))
수득량Yield
(g)(g)
탄화carbonization
수득율Yield
(%)(%)
실시예 7Example 7 APSAPS 2.0x10-3 2.0 x 10 -3 TPPTPP 클로로페놀Chlorophenol 7070 44 2.72.7 25.125.1 실시예 8Example 8 BPOBPO 1.0x10-4 1.0 x 10 -4 TPPTPP 니트로벤젠Nitrobenzene 7070 88 2.82.8 28.928.9 실시예 9Example 9 APSAPS 1.0x10-3 1.0 x 10 -3 TPPTPP 페놀phenol 8080 44 2.72.7 22.422.4 실시예 10Example 10 APSAPS 2.0x10-3 2.0 x 10 -3 TPPTPP 페놀 phenol 9090 22 2.82.8 29.829.8 실시예 11Example 11 KPSKPS 5.0x10-3 5.0 x 10 -3 TPPTPP Phenol & TCEPhenol & TCE 8080 44 2.92.9 31.831.8 실시예 12Example 12 BPOBPO 5.0x10-3 5.0 x 10 -3 TPPTPP 다이메틸술폭사이드Dimethyl sulfoxide 7575 44 2.82.8 32.632.6 실시예 13Example 13 APSAPS 5.0x10-3 5.0 x 10 -3 TPPTPP Phenol & TCEPhenol & TCE 9090 88 2.02.0 52.152.1

* TCE: 트리클로로에틸렌(trichloroethylene)
* TCE: trichlorethylene

[비교 예 1][Comparative Example 1]

상기 실시 예1과 같이 준비된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 인산계 난연제인 비스페놀에이비스다이페닐포스페이트(BDP)의 혼합물에 페놀(Phenol)과 1,1,1-트리클로로에탄(TCE)을 부피비로 1:1로 혼합한 공용매 100ml를 넣고 피로가롤과 수분 제거 필터를 통과하여 산소와 수분이 제거된 질소기류 하 70℃에서 4 시간 동안 교반하여 완전히 용해시켰다. (Phenol) and 1,1,1-trichloroethane (TCE) were mixed at a ratio of 1: 1 by volume in a mixture of polyethylene terephthalate resin prepared as in Example 1 and bisphenol Avis Diphenyl phosphate (BDP) And the fatigue was completely dissolved by stirring at 70 ° C for 4 hours in a nitrogen stream in which oxygen and moisture were removed through a roll and a moisture removing filter.

상기 용액에 암모니움퍼설페이트(APS)를 5.0 x 10-3mol 투입하고, 4시간 동안 반응시킨 후 차가운 메탄올과 증류수의 공용매에 침전시켰다. 이후 필터링을 통해 석출물을 분리한 다음, 부피비 1:1인 페놀(Phenol)/1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichloroethane) 공용매에 용해시키고 침전시키는 방법을 3차례 반복하여 정제하였다.5.0 x 10-3 mol of ammonium ammonia sulfate (APS) was added to the solution, allowed to react for 4 hours, and precipitated in a co-solvent of cold methanol and distilled water. Thereafter, the precipitate was separated by filtration, and then dissolved in a phenol / 1,1,1-trichloroethane co-solvent having a volume ratio of 1: 1 and precipitated three times Lt; / RTI >

이후 55 ℃에서 2일간 진공 하 건조하여 미백색의 수지 분말 3.0 g을 얻었다.Thereafter, it was dried under vacuum at 55 캜 for 2 days to obtain 3.0 g of an off-white resin powder.

건조된 시료에 대한 FT-IR 및 고체상 31P-NMR 측정으로부터 비스페놀에이비스다이페닐포스페이트가 폴리에틸렌테레프탈레이트에 부가되었음을 확인할 수 있으나, 도 4에 보인 TGA 열중량 감소곡선 분석에 따르면, 7.67%에 불과한 탄화수득율을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
From the FT-IR and solid phase 31 P-NMR measurements of the dried sample, it can be confirmed that bisphenol Avisid diphenyl phosphate was added to the polyethylene terephthalate, but according to the TGA thermogravimetric curve analysis shown in FIG. 4, Yield. ≪ / RTI >

[비교 예 2][Comparative Example 2]

상기 실시 예1과 같이 준비된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지와 인산계 난연제인 리소시놀비스다이페닐포스페이트(RDP)의 혼합물에 페놀(Phenol)과 1,1,1-트리클로로에탄(TCE)을 부피비로 1:1로 혼합한 공용매 100ml를 넣고 피로가롤과 수분 제거 필터를 통과하여 산소와 수분이 제거된 질소기류 하 70℃에서 4 시간 동안 교반하여 완전히 용해시켰다. (Phenol) and 1,1,1-trichloroethane (TCE) were added to a mixture of polyethylene terephthalate resin prepared as in Example 1 and a phosphoric acid-based flame retardant, lyscinol bisdiphenyl phosphate (RDP) : 1, and the fatigue was completely dissolved by stirring at 70 ° C for 4 hours in a nitrogen stream in which oxygen and moisture were removed through a roll and a water removal filter.

상기 용액에 암모니움퍼설페이트(APS)를 5.0 x 10-3mol 투입하고, 4시간 동안 반응시킨 후 차가운 메탄올과 증류수의 공용매에 침전시켰다. 이후 필터링을 통해 석출물을 분리한 다음, 부피비 1:1인 페놀(Phenol)/1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichloroethane) 공용매에 용해시키고 침전시키는 방법을 3차례 반복하여 정제하였다.5.0 x 10-3 mol of ammonium ammonia sulfate (APS) was added to the solution, allowed to react for 4 hours, and precipitated in a co-solvent of cold methanol and distilled water. Thereafter, the precipitate was separated by filtration, and then dissolved in a phenol / 1,1,1-trichloroethane co-solvent having a volume ratio of 1: 1 and precipitated three times Lt; / RTI >

이후 55℃에서 2일간 진공 하 건조하여 미백색의 수지 분말 2.9g을 얻었다.Thereafter, it was dried under vacuum at 55 캜 for 2 days to obtain 2.9 g of an off-white resin powder.

건조된 시료에 대한 FT-IR 및 고체상 31P-NMR 측정으로부터 리소시놀비스다이페닐포스페이트가 폴리에틸렌테레프탈레이트에 부가되었음을 확인할 수 있으나, 도 4에 보인 TGA 열중량 감소곡선 분석에 따르면, 17.3%에 불과한 탄화수득율을 가지는 것을 확인할 수 있었다.From the FT-IR and solid phase 31 P-NMR measurements on the dried samples, it can be seen that the lyscinol bisdiphenyl phosphate was added to the polyethylene terephthalate, but according to the TGA thermogravimetric curve analysis shown in FIG. 4, It can be confirmed that the carbonization yield is low.

비교예 1 및 비교예 2의 경우는 실시예에서 사용한 트리페닐포스페이트와 비교할 때 입체적 장애로 인해 분자 내 부가 결합이 더 어려운 것으로 판단된다.
In the case of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, intramolecular addition bonding was judged to be more difficult due to steric hindrance as compared with the triphenyl phosphate used in the Examples.

본 발명은 상기 실시 예에만 국한되지 아니하고, 본 발명의 청구범위에 기재된 범위 내에서 다양하게 변형실시가 가능하며, 이는 본 발명의 권리범위 내에 속하는 것임을 밝혀둔다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (7)

폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지와 트리페닐포스페이트를 유기용매에 용해시킨 후, 라디칼계 반응 촉매를 상기 유기용매에 투입하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지에 트리페닐포스페이트가 라디칼 부가반응에 의해 공유결합되게 하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지의 제조방법.The polyethylene terephthalate polymer resin and triphenyl phosphate are dissolved in an organic solvent and then a radical reaction catalyst is added to the organic solvent so that the polyethylene terephthalate polymer resin is covalently bound to the triphenylphosphate by a radical addition reaction By weight based on the total weight of the flame retardant polyethyleneterephthalate polymer resin. 제1항에 있어서,
상기 유기용매는 페놀(Phenol), 클로로페놀(Chlorophenol), 아이소프로판올(Isopropanol), 다이메틸폼아마이드(Dimethyl formamide), 다이메틸술폭사이드(Dimethyl sulphoxide), 페놀(Phenol)/1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-Trichloroethane) 공용매, 니트로벤젠(Nitrobenzene) 및 비스하이드록시에틸테레프탈레이트(Bis(hydroxyethyl)terephthalate)로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지의 제조방법.
The method according to claim 1,
The organic solvent may be at least one selected from the group consisting of Phenol, Chlorophenol, Isopropanol, Dimethyl formamide, Dimethyl sulphoxide, Phenol / 1,1,1- (1, 1, 1-trichloroethane) co-solvent, nitrobenzene, and bis (hydroxyethyl) terephthalate. The flame retardant polyethylene terephthalate Method for producing phthalate polymer resin.
제1항에 있어서,
상기 라디칼계 반응 촉매는 퍼설페이트계 또는 퍼옥사이드계 촉매인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the radical-based reaction catalyst is a peroxide-based or peroxide-based catalyst.
제3항에 있어서,
상기 라디칼계 반응 촉매는 암모니움퍼설페이트(Ammonium Persulfate, APS) 또는 포타슘퍼설페이트(Potassium Persulfate, KPS) 또는 벤조일퍼옥사이드(Benzoyl Peroxide, BPO)인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the radical reaction catalyst is ammonia sulfur (APS) or potassium persulfate (KPS) or benzoyl peroxide (BPO). 2. The method according to claim 1, wherein the radical reaction catalyst is ammonium persulfate (APS) or potassium persulfate (KPS) or benzoyl peroxide (BPO).
제1항에 있어서,
상기 라디칼 부가 반응은 70℃ 이상 120℃ 이하의 온도에서 실시되는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the radical addition reaction is carried out at a temperature of 70 ° C or more and 120 ° C or less.
제1항에 있어서,
상기 라디칼 부가 반응은 2 내지 12 시간 동안 실시되는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the radical addition reaction is carried out for 2 to 12 hours. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제1항 내지 제6항 어느 하나의 항에 따른 방법으로 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지로서 탄화수득율이 25% 이상인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자 수지.A polyethylene terephthalate polymer resin produced by the method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the carbonization yield is 25% or more.
KR1020120094555A 2012-08-28 2012-08-28 Production method for flame-retardant polyethyleneterephthalate having high char yield KR101797206B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120094555A KR101797206B1 (en) 2012-08-28 2012-08-28 Production method for flame-retardant polyethyleneterephthalate having high char yield

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120094555A KR101797206B1 (en) 2012-08-28 2012-08-28 Production method for flame-retardant polyethyleneterephthalate having high char yield

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140029603A KR20140029603A (en) 2014-03-11
KR101797206B1 true KR101797206B1 (en) 2017-11-13

Family

ID=50642457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120094555A KR101797206B1 (en) 2012-08-28 2012-08-28 Production method for flame-retardant polyethyleneterephthalate having high char yield

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101797206B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101671758B1 (en) * 2014-12-26 2016-11-02 경북대학교 산학협력단 Preparation method of non halogen-based flame-retardant polypropylene resin, polypropylene resin prepared thereby, and flame-retardant polymer resin composition comprising them
KR102071784B1 (en) * 2018-01-26 2020-01-30 계명대학교 산학협력단 Porous flame retardant PET plate manufacturing method and sound absorbing material the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100894496B1 (en) 2007-06-12 2009-04-22 웅진케미칼 주식회사 Flame retardant copolyester composition containing 1,4-cyclohexanedimethanol, its preparation and products using it

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100894496B1 (en) 2007-06-12 2009-04-22 웅진케미칼 주식회사 Flame retardant copolyester composition containing 1,4-cyclohexanedimethanol, its preparation and products using it

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140029603A (en) 2014-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Luo et al. An efficient organic/inorganic phosphorus–nitrogen–silicon flame retardant towards low-flammability epoxy resin
Wang et al. A effective flame retardant for epoxy resins based on poly (DOPO substituted dihydroxyl phenyl pentaerythritol diphosphonate)
Jiang et al. Synthesis of a novel phosphorus-nitrogen-containing intumescent flame retardant and its application to fabrics
CN109135189B (en) P/N/Si-containing multi-element polyphosphazene silazane flame retardant for epoxy resin and preparation method thereof
CA2911382A1 (en) Butadien2,3-diyl linked di-dopo derivatives as flame retardants
CN109957114B (en) Lignin intumescent flame retardant and preparation method thereof
DE102011121503A1 (en) Mixtures of dioshic acids and dialkylphosphinic acids, a process for their preparation and their use
CN111303483A (en) Nitrogen-phosphorus efficient flame retardant containing p-hydroxybenzaldehyde and tryptamine structures, preparation method and application
CN110563944B (en) Polyphosphazene covalent triazine polymer and preparation method and application thereof
KR101797206B1 (en) Production method for flame-retardant polyethyleneterephthalate having high char yield
CN103739851A (en) Polymeric flame retardant containing silicon, phosphorus and nitrogen elements and flame retardant polylactic acid material therefrom
CN113105635B (en) Hyperbranched phosphorus-boron flame retardant and preparation method and application thereof
CN110643066A (en) Novel phosphorus-nitrogen flame retardant and preparation method thereof
CN104558528A (en) Phosphorus-containing polyamine self-emulsifying epoxy resin curing agent, and preparation method and use thereof
CN109679138B (en) Halogen-free flame retardant melamine polyphosphate borate salt and preparation method and application thereof
CN113234228B (en) Boron-containing polyphosphazene amide flame retardant with efficient flame retardance and smoke suppression as well as preparation method and application thereof
CN114957655B (en) Phosphorus-nitrogen high-molecular flame retardant and preparation method thereof
CN110922637A (en) DOPO derivative flame-retardant photo-thermal stabilizer and preparation method and application thereof
Li et al. Synthesis of Phosphorous Phenanthrene/L-Tryptophan Flame Retardant for Enhanced Flame Retardancy of Epoxy Resins
CN108276439B (en) Brominated phosphate flame retardant and preparation method thereof
CN111763232A (en) Phosphaphenanthrene/hypophosphite biradical flame retardant containing reactive groups and preparation method thereof
CN112646510A (en) Preparation of novel flame retardant and application of novel flame retardant in flame-retardant adhesive
KR101671758B1 (en) Preparation method of non halogen-based flame-retardant polypropylene resin, polypropylene resin prepared thereby, and flame-retardant polymer resin composition comprising them
CN111269265A (en) Pyrazole-rich flame retardant and preparation method thereof
KR101638817B1 (en) Production method for non halogen based flame-retardant polycarbonate

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant