KR101831737B1 - Rigid polyurethane foam and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

강산리그닌, 폴리올 및 이소시아네이트를 포함하는 조성물의 중합 생성물인 경질 우레탄 폼 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.A hard polyurethane foam which is a polymerization product of a composition comprising a polyol and an isocyanate, and a process for producing the same.

Description

경질 폴리우레탄 폼 및 이의 제조방법{Rigid polyurethane foam and preparation method thereof}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rigid polyurethane foam and a preparation method thereof,

경질 폴리우레탄 폼 및 이의 제조방법에 관한 것이다.Rigid polyurethane foam and a process for producing the same.

공업 원료로서 석유, 석탄과 같은 화석자원은 고갈이 예상되므로 영속적으로 사용될 수 있는 바이오매스에 대한 관심이 높아지고 있다. 바이오매스 중에서 목질계 바이오매스는 식량 자원과 같은 다른 경쟁관계의 용도가 없으므로 활용도가 높다. 목질계 바이오매스는 셀룰로오스 등의 탄수화물과 리그닌으로 이루어진다. 리그닌은 목질계 바이오매스의 15~20%를 차지하는 천연 페놀성 고분자이다.As fossil resources such as petroleum and coal as industrial raw materials are expected to be depleted, interest in biomass that can be used permanently is increasing. Among biomass, woody biomass is highly utilized because there is no other competitive use such as food resources. Woody biomass consists of carbohydrates such as cellulose and lignin. Lignin is a natural phenolic polymer accounting for 15 to 20% of woody biomass.

한편, 경질 폴리우레탄 폼은 우수한 단열 특성 및 난연성을 가진다. 따라서, 냉장고, 냉동고, 일반 건조물의 단열재, 단열 패널 등에 넓게 사용되고 있다. 경질 폴리우레탄 폼은 일반적으로 폴리올과 이소시아네이트를 촉매 하에서 반응시켜 제조할 수 있다.On the other hand, rigid polyurethane foam has excellent heat insulating properties and flame retardancy. Therefore, it is widely used in refrigerators, freezers, insulation materials for general buildings, and insulation panels. Rigid polyurethane foams can generally be prepared by reacting a polyol with an isocyanate under a catalyst.

최근 경질 폴리우레탄 폼의 제조에 바이오매스에서 유래되는 리그닌을 사용하는 방법이 시도되고 있다. 예를 들어, 아황산염 펄프 공정에서 얻어지는 리그닌 설폰산염, 소다 펄프 공정에서 얻어지는 알칼리 리그닌, 크라프트 종이 제조 과정에서 얻어지는 크라프트 리그닌 등을 이용할 수 있다.Recently, attempts have been made to use lignin derived from biomass in the production of rigid polyurethane foam. For example, the lignin sulfonate obtained in the sulfite pulping process, the alkali lignin obtained in the soda pulping process, and the kraft lignin obtained in the kraft paper production process can be used.

그러나, 상기 리그닌들은 폴리올에 용해되기 어렵거나, 과도한 가교결합을 일으켜 경질 폴리우레탄 폼의 물성을 저하시킨다. 이런 문제를 해결하기 위해서 아세틸화 또는 에스테르화 등 화학적 개질을 통하여 리그닌의 수산기가를 낮춤으로써 폴리우레탄 제조에 이용되고 있다.따라서, 화학적 폴리올의 일부를 대체하면서도 별도의 화학적 개질없이 리그닌을 사용한 경질 폴리우레탄 폼이 요구된다.However, the lignins are difficult to dissolve in the polyol, or cause excessive crosslinking to lower the physical properties of the rigid polyurethane foam. In order to solve this problem, it has been used in the manufacture of polyurethanes by lowering the hydroxyl value of lignin through chemical modification such as acetylation or esterification. Thus, it is possible to replace rigid poly Urethane foam is required.

본 발명은 새로운 경질 폴리우레탄 폼 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a novel rigid polyurethane foam and a process for producing the same.

한 측면에 따라,According to one aspect,

강산리그닌, 폴리올 및 이소시아네이트를 포함하는 조성물의 중합 생성물인 경질 폴리우레탄 폼 및 당해 경질 폴리우레탄 폼을 포함하는 물품이 제공된다.There is provided an article comprising a rigid polyurethane foam and a rigid polyurethane foam which is a polymerization product of a composition comprising a polyol and an isocyanate.

다른 한 측면에 따라,According to another aspect,

강산리그닌과 폴리올과 이소시아네이트를 정포제, 촉매 및 발포제의 존재 하에 반응시키는 단계;를 포함하는 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법이 제공된다.And reacting the polyol and the isocyanate in the presence of a foam stabilizer, a catalyst and a foaming agent, to prepare a rigid polyurethane foam.

바이오매스에서 유래되는 재료인 리그닌을 사용하여 추가적인 화학적 개질 없이도 우수한 물성을 가지는 경질 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있다.Rigid polyurethane foam having excellent physical properties can be produced without additional chemical modification by using lignin as a material derived from biomass.

이하에서 예시적인 일구현예에 따른 경질 폴리우레탄 폼 및 이의 제조방법에 관하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, rigid polyurethane foam according to an exemplary embodiment and a method for producing the same will be described in more detail.

일 구현예에 따른 경질 폴리우레탄 폼은 강산리그닌과 폴리올과 이소시아네이트를 포함하는 조성물을 반응시켜 얻어지는 중합 생성물이다. 상기 경질 폴리우레탄 폼은 일반 리그닌을 사용하여 경질 폴리우레탄 폼을 제조할 시 필요했었던 추가적인 화학적 개질 없이도 우수한 물성의 경질 폴리우레탄 폼을 제조 할 수 있다. 구체적으로, 상기 경질 폴리우레탄 폼은 강산리그닌을 사용함에 의하여 종래의 다른 일반적인 리그닌을 사용하여 제조된 경질 폴리우레탄 폼에 비하여, 제조공정이 단축되고, 밀도, 압축강도, 난연성 등이 향상될 수 있다. A rigid polyurethane foam according to one embodiment is a polymerization product obtained by reacting a composition comprising lignin strongly acidified with polyol and isocyanate. The rigid polyurethane foam can be produced by using ordinary lignin to produce rigid polyurethane foam of excellent physical properties without additional chemical modification that was required in producing rigid polyurethane foam. In particular, the hard polyurethane foam using the lignin strong acid can shorten the manufacturing process and improve the density, the compressive strength, the flame retardancy, and the like, as compared with the rigid polyurethane foam produced by using other conventional lignin .

상기 경질 폴리우레탄 폼에 사용되는 강산리그닌은 목질계 바이오매스를 강산으로 가수분해하여 얻어지는 가수분해물로부터 분리된 리그닌을 의미한다. 예를 들어, 상기 강산리그닌은 다음과 같은 방법으로 준비될 수 있다. 먼저, 목질계 바이오매스를 강산과 혼합한다. 이어서, 상기 혼합물에 과량의 물을 첨가하여 희석한 후 잔류물을 여과한다. 이어서, 상기 잔류물을 물로 세척하여 pH가 중성인 잔류물을 수득한다. 상기 중성 잔류물을 건조하여 리그닌 건조분말을 수득한다.The lignin strong acid used in the rigid polyurethane foam means lignin separated from the hydrolyzate obtained by hydrolyzing woody biomass into strong acid. For example, the lignin strong acid can be prepared in the following manner. First, woody biomass is mixed with strong acid. Subsequently, an excess amount of water is added to the mixture to dilute, and the residue is filtered. The residue is then washed with water to obtain a residue which is neutral in pH. The neutral residue is dried to give a lignin-dried powder.

예를 들어, 상기 건조분말 형태로 얻어지는 강산리그닌의 pH는 4 내지 7 일 수 있다. 상기 범위의 pH를 가지는 강산리그닌을 사용함에 의하여 향상된 물성을 가지는 경질 폴리우레탄 폼이 얻어질 수 있다. 상기 강산리그닌의 pH가 3 미만이면 제조된 경질 폴리우레탄 폼이 철근 보호용으로 사용 시, 부식의 문제가 있을 수 있다.For example, the pH of the lignin acid obtained in the form of a dry powder may be 4 to 7. By using lignin strong acid having a pH in the above range, a rigid polyurethane foam having improved physical properties can be obtained. If the pH of the strong acid lignin is less than 3, there may be corrosion problems when the prepared rigid polyurethane foam is used for reinforcing steel protection.

상기 강산리그닌의 제조에 사용되는 강산은 염산일 수 있으나, 반드시 이것으로 한정되지 않으며 황산, 질산, 인산, 루이스 산 등의 다른 산으로서 당해 기술분야에서 사용할 수 있는 것으로서 경질 폴리우레탄 폼의 물성을 저하시키지 않는 것이라면 모두 가능하다.The strong acid used in the production of the lignin strongly acid may be hydrochloric acid, but it is not limited thereto and other acid such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid and Lewis acid can be used in the technical field to lower the physical properties of the hard polyurethane foam If not, it is all possible.

상기 경질 폴리우레탄 폼의 제조에 사용되는 강산리그닌의 함량은 첨가되는 폴리올과 강산리그닌 혼합물 총 중량 대비 1중량% 내지 40중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리올과 강산리그닌 혼합물에서 강산리그닌의 함량은 상기 폴리올과 강산리그닌 혼합물 총 중량의 10중량% 내지 35중량%일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 폴리올과 강산리그닌 혼합물에서 강산리그닌의 함량은 상기 폴리올과 강산리그닌 혼합물 총 중량의 10중량% 내지 30중량%일 수 있다. 보다 더욱 구체적으로, 상기 폴리올과 강산리그닌 혼합물에서 강산리그닌의 함량은 상기 폴리올과 강산리그닌 혼합물 총 중량의 10중량% 내지 20중량%일 수 있다. 상기 강산리그닌의 함량이 40중량%을 초과하면 폴리올과 강산리그닌 혼합물의 점도가 지나치게 증가하여 굳어버리므로 경질 폴리우레탄 폼의 제조가 어려울 수 있다. The content of lignin acid used in the preparation of the rigid polyurethane foam may be 1 wt% to 40 wt% based on the total weight of the polyol and the lignan lignin mixture to be added. Specifically, the content of the lignin strongly acidic in the mixture of the polyol and the lignan lignin may be 10 wt% to 35 wt% of the total weight of the mixture of the polyol and the lignan lignin. More specifically, the content of the lignin strongly acidic in the mixture of the polyol and the lignan lignin may be 10% to 30% by weight of the total weight of the mixture of the polyol and the lignan strong acid. More particularly, the content of lignin-rich acid in the mixture of polyol and lignan lignin may be 10% to 20% by weight of the total weight of the mixture of polyol and lignan lignin. If the content of the lignin strong acid exceeds 40% by weight, the viscosity of the mixture of the polyol and the strong lignin is excessively increased and hardened, so that it may be difficult to produce the rigid polyurethane foam.

상기 경질 폴리우레탄 폼에 사용되는 강산리그닌의 수산기값은 상기 폴리올의 수산기값 범위에 포함될 수 있다. 즉, 상기 강산리그닌은 경질 폴리우레탄 폼의 제조에 사용되는 폴리올과 동일한 범위의 수산기값을 가질 수 있다. 상기 강산리그닌이 폴리올과 동일한 범위의 수산기값을 가짐에 의하여 강산리그닌의 사용에 의한 경질 폴리우레탄 폼의 물성 저하를 방지할 수 있다.The hydroxyl value of the strong acid lignin used in the rigid polyurethane foam may be included in the hydroxyl value range of the polyol. That is, the lignin strong acid may have a hydroxyl value in the same range as that of the polyol used in the production of the rigid polyurethane foam. Since the lignin strong acid has a hydroxyl value in the same range as that of the polyol, it is possible to prevent deterioration of the physical properties of the rigid polyurethane foam due to the use of lignin strongly acidic.

상기 경질 폴리우레탄 폼에 사용되는 강산리그닌의 수산기값은 500 mg KOH/g 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 경질 폴리우레탄 폼에 사용되는 강산리그닌의 수산기값은 300 mg KOH/g 내지 500 mg KOH/g일 수 있다. 상기 강산리그닌의 수산기값이 300 mg KOH/g 미만이면 강산리그닌과 폴리올 혼합물의 점도가 지나치게 증가하거나 경질 폴리우레탄 폼의 기계적 강도가 저하될 수 있다. 상기 강산리그닌의 수산기값이 500 mg KOH/g 초과이면 미반응 알코올이 많은 분자량 분포를 가지게 되므로 폴리우레탄의 취성이 약화되며 강산리그닌과 폴리올의 혼합물과 반응하는 이소시아네이트의 사용량이 증가하여 폴리올과 이소시아테이트의 몰비가 적정범위를 초과할 수 있다. The hydroxyl value of the strong lignin used in the rigid polyurethane foam may be 500 mg KOH / g or less. Specifically, the hydroxyl value of the lignin strong acid used in the rigid polyurethane foam may be 300 mg KOH / g to 500 mg KOH / g. If the hydroxyl value of the lignin strong acid is less than 300 mg KOH / g, the viscosity of the mixture of the lignin strong acid and the polyol may be excessively increased or the mechanical strength of the rigid polyurethane foam may be lowered. When the hydroxyl value of the lignin strong acid is more than 500 mg KOH / g, the unreacted alcohol has a high molecular weight distribution, so that the brittleness of the polyurethane is weakened and the amount of isocyanate reacting with the mixture of lignin with polyol increases, The molar ratio of tate may exceed the appropriate range.

예를 들어, 상기 강산리그닌, 폴리올 및 이소시아네이트를 이용하여 제조되는 경질 폴리우레탄 폼의 밀도는 25.0 kg/m3 이상일 수 있다. 예를 들어, 경질 폴리우레탄 폼의 밀도는 25.0 kg/m3 내지 70 kg/m3 일 수 있다. 상기 경질 폴리우레탄 폼의 밀도가 25.0 kg/m3 미만이면 난연성 또는 기계적 강도가 저하될 수 있다. 상기 경질 폴리우레탄 폼의 밀도가 70 kg/m3 이상이면 비용이 지나치게 증가할 수 있다.For example, the density of the rigid polyurethane foam produced using the lignin strongly acidic, polyol and isocyanate may be greater than 25.0 kg / m < 3 >. For example, the density of the rigid polyurethane foam may be 25.0 kg / m 3 to 70 kg / m 3 . If the density of the rigid polyurethane foam is less than 25.0 kg / m 3, flame retardancy or mechanical strength may be lowered. If the density of the rigid polyurethane foam is 70 kg / m < 3 > or more, the cost may be excessively increased.

상기 강산리그닌, 폴리올 및 이소시아네이트를 포함하는 조성물을 사용하여 제조되는 경질 폴리우레탄 폼의 압축강도는 0.005 kgf/mm2 이상일 수 있다. 바람직하게는 0.005 kgf/mm2 내지 0.05 kgf/mm2 일 수 있다. 상기 경질 폴리우레탄 폼의 압축강도가 0.005 kgf/mm2 미만이면 난연성 또는 기계적 강도가 저하될 수 있다. 상기 경질 폴리우레탄 폼의 압축강도가 0.05 kgf/mm2 초과이면 비용이 지나치게 증가할 수 있다.The compressive strength of the rigid polyurethane foam produced using the composition comprising the lignin strong acid, polyol and isocyanate may be greater than or equal to 0.005 kgf / mm 2 . Preferably 0.005 kgf / mm 2 to 0.05 kgf / mm 2 . If the compressive strength of the hard polyurethane foam is less than 0.005 kgf / mm 2, flame retardancy or mechanical strength may be lowered. If the compressive strength of the rigid polyurethane foam exceeds 0.05 kgf / mm 2, the cost may be excessively increased.

다른 구현예에 따른 상기 경질 폴리우레탄 폼을 포함하는 물품이 제공된다. 상기 물품은 폴리우레탄 발포 성형품일 수 있다. 상기 성형품은 자동차 부품, 기계 부품, 산업 부품, 전선, 케이블, 롤, 호스, 튜브, 벨트, 필름, 시트, 래미네이트 물품, 코팅, 접착제, 실링재, 스포츠 용품, 레저 용품, 구두 관련 부품, 잡화, 간호용 물건, 주택용품, 의료, 건재, 토목 관련, 방수재, 포장재, 보온재, 보냉재, 슬러시 파우더 등일 수 있다. 또한, 상기 폴리우레탄 폼의 일면 또는 양면에 적당한 면재를 설치할 수 있다. 상기 면재는 예를 들어, 종이, 목재, 석고보드, 수지, 알루미늄 호일, 강판 등일 수 있다.An article comprising the rigid polyurethane foam according to another embodiment is provided. The article may be a polyurethane foamed molded article. The molded article can be used for various parts such as automobile parts, machine parts, industrial parts, electric wires, cables, rolls, hoses, tubes, belts, films, sheets, laminates, coatings, adhesives, Nursing articles, housing articles, medical care, construction materials, civil engineering, waterproofing materials, packaging materials, insulating materials, insulation materials, and slush powders. In addition, a suitable face material may be provided on one or both sides of the polyurethane foam. The face plate can be, for example, paper, wood, gypsum board, resin, aluminum foil, steel plate, and the like.

다른 구현예에 따른 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법은 강산리그닌과 폴리올과 이소시아네이트를 정포제, 촉매 및 발포제의 존재 하에 반응시키는 단계를 포함한다. 상기 제조방법에 의하여, 향상된 밀도, 압축강도 등의 물성을 가지는 경질 폴리우레탄 폼이 제조될 수 있다.According to another embodiment, a method of producing a rigid polyurethane foam comprises reacting strongly acidic lignin, a polyol and an isocyanate in the presence of a foam stabilizer, a catalyst and a foaming agent. By the above production method, rigid polyurethane foam having physical properties such as improved density and compressive strength can be produced.

상기 제조방법에서 강산리그닌, 폴리올과 이소시아네이트를 반응시키는 단계가 강산리그닌, 폴리올, 정포제, 촉매 및 발포제를 포함하는 프리믹스를 준비하는 단계; 및 상기 프리믹스와 이소시아네이트를 반응시키는 단계를 포함할 수 있다.Preparing a pre-mix comprising lignin stronginic acid, a polyol, a foam stabilizer, a catalyst, and a foaming agent, wherein the step of reacting the lignin strong acid, the polyol and the isocyanate in the above- And reacting the premix with isocyanate.

상기 제조방법에서 프리믹스를 준비하는 단계 전에 강산리그닌과 폴리올을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.The preparation method may further include preparing a mixture by mixing the lignin strong acid and the polyol before preparing the premix.

상기 제조방법에서 강산리그닌과 폴리올의 혼합이 50℃ 내지 85℃의 온도에서 0.5 내지 2시간 동안 수행될 수 있다. 상기 온도에서 혼합됨에 의하여 폴리올의 점도가 감소하여 강산리그닌과 폴리올의 혼합이 용이해질 수 있다. 강산리그닌과 폴리올이 완전히 혼합된 후에는 첨가되는 다른 물질들의 휘발을 억제하기 위하여 45℃ 이하로 냉각시킬 수 있다.In the above production process, the mixing of the polyol with the strong acid lignin can be carried out at a temperature of 50 ° C to 85 ° C for 0.5 to 2 hours. By mixing at the above-mentioned temperature, the viscosity of the polyol is decreased, so that the mixing of the polyol with the lignin strong acid can be facilitated. After the strong acid lignin and polyol are completely mixed, they can be cooled to below 45 ° C to inhibit the volatilization of other materials added.

상기 제조방법에서 강산리그닌의 함량은 앞서 기술한 바와 같다. In the above production method, the content of lignin strong acid is as described above.

상기 제조방법에 사용되는 폴리올은 폴리에테르폴리올, 폴리에스테르폴리올, 폴리올레핀계 폴리올, 저분자 폴리올, 난연성 폴리올, 아크릴폴리올, 식물유래 폴리올 등이 사용될 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 경질 폴리우레탄 폼의 제조에 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다.The polyol used in the above production method may be, but is not necessarily limited to, a polyether polyol, a polyester polyol, a polyolefin polyol, a low molecular polyol, a flame retardant polyol, an acrylic polyol, Any that can be used in the production of the foam is possible.

예를 들어, 폴리에테르 폴리올로서 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르 폴리올로서 아디페이트계 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 방향족 폴리에스테르 폴리올, 폴리카보네이트 디올 등이 사용될 수 있다. 상기 아디페이트계 폴리올로서 에틸렌글리콜 아디페이트, 디에틸렌 아디페이트 글리콜, 부틸렌 글리콜 아디페이트, 트리메틸올프로판/디에틸렌글리콜 아디페이트 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리올레핀계 폴리올로서 폴리부타디엔 폴리올, 수첨 폴리부타디엔 폴리올, 수소 첨가 이소프렌 폴리올 등이 사용될 수 있다. 저분자 폴리올로서 1,4-부탄디올, 1,6-헥산 디올, 1,3-프로판디올, 2-메틸-프로판디올 등이 사용될 수 있다. 난연성 폴리올로서 인함유 폴리올, 할로겐함유 폴리올, 펜놀계 폴리올 등이 사용될 수 있다. 식물유래 폴리올로서 피마자유, 대두유(Soybean oil), 팜유(palm oil) 등에서 유래한 폴리올이 사용될 수 있다. 상기 폴리올은 단독 혹은 2종이상의 혼합물로 사용될 수 있다.For example, as the polyether polyol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol and the like can be used. For example, as polyester polyol, adipate-based polyol, polycaprolactone polyol, aromatic polyester polyol, polycarbonate diol and the like can be used. Examples of the adipate-based polyol include ethylene glycol adipate, diethylene adipate glycol, butylene glycol adipate, trimethylolpropane / diethylene glycol adipate, and the like. For example, a polybutadiene polyol, a hydrogenated polybutadiene polyol, a hydrogenated isoprene polyol, or the like can be used as the polyolefin-based polyol. As low-molecular polyols, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,3-propanediol, 2-methyl-propanediol and the like can be used. As the flame-retardant polyol, a phosphorus-containing polyol, a halogen-containing polyol, a phenol-based polyol and the like can be used. As the plant-derived polyol, polyols derived from castor oil, soybean oil, palm oil and the like can be used. The polyol may be used alone or in a mixture of two or more.

상기 폴리올의 분자량은 400~8000일 수 있다. 구체적으로는, 상기 폴리올의 분자량은 450~5000일 수 있다. 더욱 구체적으로는, 상기 폴리올의 분자량은 500~3000일 수 있다. 상기 폴리올의 분자량이 400 미만이면 폴리우레탄의 유연성이나 내열성이 저하될 수 있다. 상기 폴리올의 분자량이 8000 초과이면 다른 폴리올이나 이소시아네이트와의 상용성이 저하하여 균일한 폴리우레탄을 얻을 수 없다.The molecular weight of the polyol may range from 400 to 8000. Specifically, the molecular weight of the polyol may be 450 to 5000. More specifically, the molecular weight of the polyol may be 500-3000. If the molecular weight of the polyol is less than 400, the flexibility and heat resistance of the polyurethane may be deteriorated. When the molecular weight of the polyol is more than 8000, compatibility with other polyols or isocyanates is lowered, and uniform polyurethane can not be obtained.

상기 폴리올의 수산기값은 20~500 mgKOH/g일 수 있으며, 폴리올 한 분자당 관능기 갯수가 2.0 내지 8.0일 수 있다.The hydroxyl value of the polyol may be 20 to 500 mgKOH / g, and the number of functional groups per molecule of the polyol may be 2.0 to 8.0.

상기 제조방법에서 이소시아네이트의 이소시아네이트 인덱스가 50 내지 500일 수 있다. The isocyanate index of the isocyanate may be from 50 to 500 in the above production process.

이소시아네이트 인덱스 = 100 x (사용된 NCO 실제 함량) / (요구되는 이론적 NCO 함량)Isocyanate Index = 100 x (actual NCO content used) / (theoretical NCO content required)

구체적으로는 50 내지 300일 수 있다. 더욱 바람직하게는 50 내지 200일 수 있다. 상기 인덱스가 500을 초과하면 경질폴리우레탄폼의 취성이 높아져 접착 강도가 저하될 수 있다. 상기 인덱스가 50 미만이면 경질폴리우레탄의 난연성 및 압축강도가 저하될 수 있다. Specifically, it may be 50 to 300. [ And more preferably from 50 to 200. [ If the index exceeds 500, the hardness of the rigid polyurethane foam increases and the adhesive strength may be lowered. If the index is less than 50, the flame retardancy and compressive strength of the rigid polyurethane may be lowered.

상기 제조방법에 사용되는 이소시아네이트는 1 분자 중에 2개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 폴리이소시아네이트라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 폴리이소시아네이트는 지방족계 이소시아네이트, 지환족계 이소시아네이트, 방향족계 이소시아네이트, 또는 이들의 변성체 등일 수 있다. 지방족계 이소시아네이트로서 예를 들면, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 리진 디이소시아네이트, 리진 트리이소시아네이트 등이 사용될 수 있다. 지환족계 이소시아네이트로서, 예를 들면, 이소포론 디이소시아네이트가 사용될 수 있다. 방향족계 이소시아네이트로서, 예를 들면, 톨릴렌 디이소시아네이트, 자일릴렌 디이소시아네이트, 디페닐 메탄 디이소시아네이트, 폴리메릭 디페닐 메탄 디이소시아네이트, 트리페닐 메탄 트리이소시아네이트, 트리스(이소시아네이트 페닐) 티오 포스페이트 등이 사용될 수 있다. 이소시아네이트 변성체로서, 예를 들면, 우레탄 프레폴리머, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 뷰렛, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트리머, 이소포론 디이소시아네이트 트리머 등이 사용될 수 있다. 또한, 피마자유 등의 식물 유래 이소시아네이트도 사용될 수 있다. 상기 이소시아네이트는, 단독 혹은 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다.The isocyanate used in the above production method is not particularly limited as long as it is a polyisocyanate having two or more isocyanate groups in one molecule. For example, the polyisocyanate may be an aliphatic isocyanate, an alicyclic isocyanate, an aromatic isocyanate, or a modified product thereof. As the aliphatic isocyanate, for example, hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, and lysine triisocyanate can be used. As the alicyclic isocyanate, for example, isophorone diisocyanate can be used. As aromatic isocyanates, for example, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, polymeric diphenylmethane diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, tris (isocyanate phenyl) thiophosphate and the like can be used have. As the isocyanate-modified product, for example, urethane prepolymer, hexamethylene diisocyanate buret, hexamethylene diisocyanate trimer, isophorone diisocyanate trimmer and the like can be used. Plant-derived isocyanates such as castor oil can also be used. The isocyanate may be used alone or in a mixture of two or more.

상기 제조방법에 사용되는 촉매는 우레탄화 촉매로서 제 3 급 아민이 사용될 수 있다. 또한, 삼량화(trimerization) 반응 촉진 촉매로서는 금속염 및/또는 제 4 급 암모늄염이 사용될 수 있다. 이소시아네이트를 사용할 경우 우레탄화 촉매와 삼량화 반응 촉진 촉매을 병용하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 제 3 급 아민과 금속염 및/또는 제 4 급 암모늄염을 병용하여 사용할 수 있다.The catalyst used in the process may be a tertiary amine as an urethane catalyst. As the trimerization reaction accelerating catalyst, a metal salt and / or a quaternary ammonium salt may be used. When an isocyanate is used, an urethanation catalyst and a trimerization promoting catalyst may be used in combination. For example, a tertiary amine and a metal salt and / or a quaternary ammonium salt may be used in combination.

제 3 급 아민으로서, 예를 들어 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸프로필렌디아민, N,N,N',N",N"-펜타메틸디에틸렌트리아민, N,N,N',N",N"-펜타메틸-(3-아미노프로필)에틸렌디아민, N,N,N',N",N"-펜타메틸디프로필렌트리아민, N,N,N',N'-테트라메틸구아니딘, 1,3,5-트리스(N,N-디메틸아미노프로필)헥사하이드로-s-트리아진, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데센-7, 트리에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸헥사메틸렌디아민, N,N'-디메틸피페라진, 디메틸시클로헥실아민, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린, 비스(2-디메틸아미노에틸)에테르, 1-메틸이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 1-이소부틸-2-메틸이미다졸, 1-디메틸아미노프로필이미다졸, N-메틸-N-(N,N-디메틸아미노에틸)에탄올아민 등이 사용될 수 있다. 그러나 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 아민촉매로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다.As tertiary amines there may be mentioned N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine, N, N, N' N, N ', N' '- N'-pentamethyldiethylenetriamine, N, N, N' Tri (N, N-dimethylaminopropyl) hexahydro-s-triazine, 1,8-diazabicyclo [ 5.4.0] undecene-7, triethylenediamine, N, N, N ', N'-tetramethylhexamethylenediamine, N, N'-dimethylpiperazine, dimethylcyclohexylamine, N-methylmorpholine, N -Ethylmorpholine, bis (2-dimethylaminoethyl) ether, 1-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 1- Sol, N-methyl-N- (N, N-dimethylaminoethyl) ethanolamine, and the like. However, the present invention is not limited to these, and any of them can be used as an amine catalyst in the art.

상기 금속염으로서는 칼륨염, 주석염, 납염 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 아세트산칼륨, 2-에틸헥산산칼륨, 이부틸주석디라우레이트, 옥틸산주석, 옥틸산납, 2-에틸헥산산비스무트 등이 사용될 수 있다. 그러나 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 금속 촉매로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다.As the metal salt, potassium salt, tin salt, lead salt and the like can be used. For example, potassium acetate, potassium 2-ethylhexanoate, dibutyltin dilaurate, tin octylate, lead octylate, and bismuth 2-ethylhexanoate may be used. However, the present invention is not limited to these, and any metal catalyst can be used in the art.

제 4 급 암모늄염으로서는, 예를 들어 테트라메틸암모늄클로라이드 등의 테트라알킬암모늄 할로겐화물; 수산화 테트라메틸암모늄염 등의 테트라알킬암모늄 수산화물; 테트라메틸암모늄2-에틸헥산산염, 2-하이드록시프로필트리메틸암모늄포름산염, 2-하이드록시프로필트리메틸암모늄2-에틸헥산산염 등의 테트라알킬암모늄유기산염류; N,N,N'N'-테트라메틸에틸렌디아민 등의 제 3 급 아민과 탄산디에스테르류를 반응시켜 얻어지는 4 급 암모늄탄산염을 2-에틸헥산과 음교환 반응시킴으로써 얻어지는 4 급 암모늄 화합물 등이 사용될 수 있다.Examples of the quaternary ammonium salt include tetraalkylammonium halides such as tetramethylammonium chloride; Tetraalkylammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide; Tetraalkylammonium organic acid salts such as tetramethylammonium 2-ethylhexanoate, 2-hydroxypropyltrimethylammonium formate and 2-hydroxypropyltrimethylammonium 2-ethylhexanoate; A quaternary ammonium compound obtained by subjecting a quaternary ammonium carbonate obtained by the reaction of a tertiary amine such as N, N, N'N'-tetramethylethylenediamine and a carbonic acid diester to a reaction with 2-ethylhexane is used .

촉매의 사용량은 강산리그닌과 폴리올의 혼합물 100 중량부에 대해 0.1 내지 5 중량부일 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 향상된 물성의 경질 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있는 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다. 상기 촉매의 사용량에 따라 강산리그닌과 폴리올의 혼합물과 이소시아네이트의 반응성을 제어할 수 있다. 즉, 이들의 혼합 개시 때부터 육안으로 발포가 종료될 때까지의 시간을 조절할 수 있다.The amount of the catalyst to be used may be 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of lignin-strong acid and polyol, but is not limited thereto and may be suitably adjusted within a range that can produce a rigid polyurethane foam having improved physical properties. Depending on the amount of the catalyst used, the reactivity of the mixture of lignin with polyol and isocyanate can be controlled. That is, the time from the start of mixing to the end of foaming by the naked eye can be controlled.

상기 제조방법에 사용되는 발포제는, 예를 들어, HCFC-141 b, HCFC-142 b, HCFC-124, HCFC-22등의 HCFC계 발포제; 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134a), 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 (HFC-245fa), 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄 (HFC-365mfc), 1,1,2,2-테트라플루오로에틸디플루오로메틸에테르 (HFE-236pc), 1,1,2,2-테트라플루오로에틸메틸에테르 (HFE-254pc), 1,1,1,2,2,3,3-헵타플루오로프로필메틸에테르 (HFE-347mcc) 등의 HFC계 발포제; 부탄, 헥산, 시클로헥산, n-펜탄, iso-펜탄, 사이클로펜탄 등의 탄화수소계 발포제; 물; 공기, 질소, 탄산가스 등의 불활성 가스 등일 수 있다. 그러나 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 발포제로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 불활성 가스의 첨가 상태는 액체 상태, 초임계 상태, 아임계 상태 중 어느 것이어도 상관없다. 물 이외의 발포제를 사용하는 경우, 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용하여 사용할 수 있다.Examples of the foaming agent used in the production method include HCFC-based foaming agents such as HCFC-141b, HCFC-142b, HCFC-124 and HCFC-22; 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a), 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (HFC-245fa), 1,1,1,3,3-pentafluoro Tetrafluoroethyldifluoromethyl ether (HFE-236pc), 1,1,2,2-tetrafluoroethyl methyl ether (HFE-254pc), 1,1,2,2- , And 1,1,1,2,2,3,3-heptafluoropropyl methyl ether (HFE-347mcc); Hydrocarbon-based foaming agents such as butane, hexane, cyclohexane, n-pentane, iso-pentane and cyclopentane; water; Inert gas such as air, nitrogen, carbon dioxide gas, or the like. However, the present invention is not limited thereto, and any of them can be used as a blowing agent in the technical field. The addition state of the inert gas may be any of liquid state, supercritical state and subcritical state. When a blowing agent other than water is used, they may be used alone or in combination of two or more.

발포제로서 물을 사용하는 경우 물의 함량은 강산리그닌 및 폴리올의 혼합물 100 중량부에 대해 0.5 내지 10 중량부일 수 있다. 구체적으로, 0.5 내지 7 중량부일 수 있다. 그리고, 발포제로서 펜탄 (노르말펜탄, 이소펜탄, 및/또는 시클로펜탄)을 사용하는 경우 펜탄 (노르말펜탄, 이소펜탄, 및/또는 시클로펜탄) 의 함량은 강산리그닌 및 폴리올의 혼합물 100 중량부에 대해 0.5 내지 60 중량부일 수 있다. 구체적으로, 0.5 내지 50 중량부일 수 있다.When water is used as the blowing agent, the content of water may be 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of the lignin-strong acid and the polyol. Specifically, it may be 0.5 to 7 parts by weight. When the pentane (n-pentane, isopentane, and / or cyclopentane) is used as the foaming agent, the content of pentane (n-pentane, isopentane, and / or cyclopentane) 0.5 to 60 parts by weight. Specifically, it may be 0.5 to 50 parts by weight.

상기 제조방법에 사용되는 정포제(계면활성제)로서 예를 들어, 실리콘계 정포제, 함불소 화합물계 정포제 등을 사용할 수 있다. 그러나 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 정포제로 사용할 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 구체적으로는, 양호한 기포를 형성하기 위해 실리콘계 정포제를 사용할 수 있다.As the foaming agent (surfactant) used in the above-mentioned production method, for example, a silicon foaming agent, a fluorinated compound-based foaming agent and the like can be used. However, the present invention is not limited to these, and any of them can be used as the foam stabilizer in the technical field. Specifically, a silicone foam stabilizer can be used to form a good foam.

실리콘계 정포제로서는 디메틸폴리실록산과 폴리에테르의 블록 코폴리머를 함유하는 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 토레이-다우코닝사 제조의 SZ-1671, SZ-1718, SH-193, SZ-1642 등, 모멘티브사 제조의 L-6884, L-5440, L-5420 등, 에보닉사 제조의 B8443, B8490, B8460 등을 사용할 수 있다.As the silicone foam former, a compound containing a block copolymer of dimethylpolysiloxane and polyether can be used. Examples thereof include L-6884, L-5440 and L-5420 manufactured by Momentive such as SZ-1671, SZ-1718, SH-193 and SZ-1642 manufactured by Toray-Dow Corning, , B8490, B8460, and the like can be used.

정포제의 함량은 강산리그닌 및 폴리올의 혼합물 100 중량부에 대해 0.1 내지 10 중량부일 수 있다. 예를 들어, 정포제 함량은 강산리그닌 및 폴리올의 혼합물 100 중량부에 대하여 0.3 내지 5 중량부일 수 있다.The content of the foaming agent may be 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of the lignin-strong acid and the polyol. For example, the amount of the stabilizer may be 0.3 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of lignin and polyol.

상기 제조방법에서 난연제를 선택적으로 사용할 수 있다.In the above production method, a flame retardant may be selectively used.

사용되는 난연제는, 예를들어, 트리에틸포스페이트, 트리부틸포스페이트, 트리스클로로에틸포스페이트, 트리스클로로프로필포스페이트 (약칭 TCPP), 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 폴리인산 등의 인산에스테르, 아인산에스테르 등의 인산 화합물, 염소화 파라핀 등 일 수 있다.Examples of the flame retardant to be used include phosphate esters such as triethyl phosphate, tributyl phosphate, tris chloroethyl phosphate, tris chloropropyl phosphate (abbreviated as TCPP), triphenyl phosphate, tricresyl phosphate and polyphosphoric acid, Of phosphoric acid compounds, chlorinated paraffin, and the like.

난연제의 사용량은 얻어지는 경질 폼에 있어서, 우수한 기계 물성과 난연성을 모두 확실히 구비하기 위하여 강산리그닌 및 폴리올의 혼합물 100 중량부에 대해 10 내지 60 중량부일 수 있다. 예를 들어, 난연제의 함량은 강산리그닌 및 폴리올의 혼합물 100 중량부에 비하여 20 내지 40 중량부일 수 있다.The amount of the flame retardant to be used may be 10 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of lignin and polyol so as to ensure both excellent mechanical properties and flame retardancy in the obtained rigid foam. For example, the content of the flame retardant may be 20 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of the lignin-strong acid and the polyol.

상기 제조방법에서 기타 다른 배합제를 추가적으로 사용할 수 있다.In the above production method, other compounding agents may be additionally used.

상기 제조방법에서 강산리그닌, 폴리올, 이소시아네이트, 촉매, 발포제, 정포제, 외에 임의의 배합제를 추가적으로 사용할 수 있다. 배합제로서 탄산칼슘, 황산바륨 등의 충전제; 산화 방지제, 자외선 흡수제 등의 노화 방지제; 가소제, 착색제, 항곰팡이제, 파포제, 분산제, 변색 방지제 등을 사용할 수 있다.In the above-mentioned production method, lignin strong acid, a polyol, an isocyanate, a catalyst, a foaming agent, a foam stabilizer and an optional compounding agent may be additionally used. A filler such as calcium carbonate and barium sulfate as a compounding agent; Antioxidants such as antioxidants and ultraviolet absorbers; A plasticizer, a colorant, an antifungal agent, a spreading agent, a dispersant, and a discoloration inhibitor.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.The present invention will be described in more detail by way of the following examples and comparative examples. However, the examples are for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

(경질 폴리우레탄 폼의 제조)(Preparation of Rigid Polyurethane Foam)

실시예Example 1: 소나무 유래  1: Pine Origin 강산리그닌Strong acid lignin

(강산리그닌의 제조)(Preparation of lignin strongly acidic)

소나무를 목질계 바이오매스(lignocellulosic biomass)로 사용하였다. 소나무를 직경 0.8 mm이하로 분쇄한 원료에 42% 염산을 1:5(w/v)의 중량비로 혼합한 후 20?C에서 5시간 교반한 후, 과량의 물을 투입하여 염산을 희석하였다. 이어서, 상기 희석액을 스테인레스스틸 시브(sieve)(325-ASTM)를 사용하여 잔류물을 여과하였다. 여과된 잔류물이 pH 4 이상의 중성이 될 때까지 물로 세척한 후, 70℃ 오븐에서 건조시켜 염산리그닌(hydrochloric acid-hydrolytic lignin)을 얻었다. 상기 염산리그닌에 포함된 당성분은 5중량% 미만이었으며, 염소 함량은 1중량% 이하였다.Pine trees were used as lignocellulosic biomass. 42% hydrochloric acid was mixed at a weight ratio of 1: 5 (w / v) to the raw material crushed to a diameter of 0.8 mm or less and agitated at 20 ° C for 5 hours, and then an excess amount of water was added to dilute the hydrochloric acid. Subsequently, the diluted solution was filtered using a stainless steel sieve (325-ASTM). The filtered residue was washed with water until pH of 4 or more was neutral, and then dried in an oven at 70 ° C to obtain hydrochloric acid-hydrolytic lignin. The sugar component contained in the lignin hydrochloride was less than 5% by weight, and the chlorine content was 1% by weight or less.

(프리믹스 제조)(Manufacture of premix)

반응기에 상기에서 제조된 강산리그닌 10g과 상용 액상 폴리올(Lupranol® 3422, 폴리프로필렌글리콜, Mw=600, BASF) 90g을 투입하였다. 상기 강산리그닌과 상용폴리올을 85?에서 1 시간 동안 300rpm으로 교반하여 강산리그닌과 폴리올의 혼합물을 준비하였다. 상기 혼합물의 온도를 45℃로 냉각시켰다. 상기 혼합물 100 g에 실리콘 정포제(TEGOSTAB® B-8409, Evonik Industries) 1.5g, 주촉매로서 아민촉매(Dabco® 33-LV, Air Products and Chemicals, Inc.) 2.0g, 보조촉매로서 주석촉매(DBTDL, dibutyltin dilaurate, Sigma) 0.3g을 혼합한 후, 발포제로서 n-펜탄 28.5g을 첨가하여 프리믹스를 준비하였다. 이들의 구체적인 조성은 하기 표 1에 개시된다.10 g of the above prepared lignin lignin and 90 g of a commercial liquid polyol (Lupranol ® 3422, polypropylene glycol, Mw = 600, BASF) were fed into the reactor. The above lignin strong acid and the common polyol were stirred at 85 rpm for 1 hour at 300 rpm to prepare a mixture of lignin-strong acid and polyol. The temperature of the mixture was cooled to 45 占 폚. 1.5 g of a silicone foam stabilizer (TEGOSTAB ® B-8409, Evonik Industries), 2.0 g of an amine catalyst (Dabco ® 33-LV, Air Products and Chemicals, Inc.) as a main catalyst, DBTDL, dibutyltin dilaurate, Sigma), and 28.5 g of n-pentane as a blowing agent was added to prepare a premix. The specific composition thereof is shown in Table 1 below.

(경질 폴리우레탄 폼의 제조)(Preparation of Rigid Polyurethane Foam)

상기 프리믹스에 이소시아네이트(polymeric MDI, Suprasec 5005, NISCHEM) 119g을 첨가하여 경질 폴리우레탄 폼을 제조하였다. 이소시아네이트의 첨가량은 이소시아네이트 인덱스가 100이 되도록 프리믹스의 수산기와 발포제 첨가량에 따라 결정하였다. 119 g of isocyanate (polymeric MDI, Suprasec 5005, NISCHEM) was added to the premix to prepare a rigid polyurethane foam. The addition amount of isocyanate was determined according to the addition amount of the hydroxyl group of the premix and the foaming agent so that the isocyanate index was 100.

프리믹스와 이소시아네이트를 상온에 있는 폴리에틸렌 용기에 재빠르게 투입하고, 3,000 rpm으로 3 초간 교반하여, 1L 용기 안에서 발포시켜 경질 폴리우레탄 폼을 제조하였다.The premix and isocyanate were rapidly charged into a polyethylene container at room temperature, stirred at 3,000 rpm for 3 seconds, and foamed in a 1 L container to prepare a rigid polyurethane foam.

실시예Example 2~10 2 to 10

경질 폴리우레탄 폼에 사용되는 성분들의 조성을 변경한 것을 제외하는 실시예 1과 동일한 방법으로 경질 폴리우레탄 폼을 제조하였다. 구체적인 조성은 하기 표 1에 나타내었다.A rigid polyurethane foam was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composition of the components used in the rigid polyurethane foam was changed. The specific composition is shown in Table 1 below.

비교예Comparative Example 1 One

강산리그닌을 포함하지 않고 상용 액상 폴리올 100g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 경질 폴리우레탄 폼을 제조하였다.A rigid polyurethane foam was prepared in the same manner as in Example 1, except that 100 g of a commercial liquid polyol was used instead of the lignin strong acid.

비교예Comparative Example 2 2

강산리그닌 함량을 50 g 으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 경질 폴리우레탄 폼을 제조하였다.A rigid polyurethane foam was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content of lignin acid was changed to 50 g.

상용 폴리올Commercial polyol 리그닌Lignin 정포제Foaming agent 촉매catalyst 발포제blowing agent 이소시아네이트Isocyanate 실시예 1Example 1 9090 1010 1.51.5 2.32.3 28.528.5 119119 실시예 2Example 2 9090 1010 1.51.5 2.32.3 47.047.0 119119 실시예 3Example 3 9090 1010 1.51.5 2.32.3 1.0(물)1.0 (water) 134134 실시예 4Example 4 8080 2020 1.51.5 2.32.3 28.528.5 115115 실시예 5Example 5 7070 3030 1.51.5 2.32.3 28.528.5 112112 실시예 6Example 6 7070 3030 1.51.5 2.32.3 47.047.0 112112 실시예 7Example 7 7070 3030 1.51.5 2.32.3 1.0(물)1.0 (water) 127127 실시예 8Example 8 6060 4040 1.51.5 2.32.3 28.528.5 108108 실시예 9Example 9 6060 4040 1.51.5 2.32.3 47.047.0 108108 실시예 10Example 10 6060 4040 1.51.5 2.32.3 1.0(물)1.0 (water) 124124 비교예 1Comparative Example 1 100100 00 1.51.5 2.32.3 28.528.5 122122 비교예 2Comparative Example 2 5050 5050 1.51.5 2.32.3 28.528.5 105105

상기 표 1에서 각 성분의 단위는 g이다. 실시예 3, 7, 10에서는 발포제로서 n-펜탄 대신에 물을 사용하였다.In Table 1, the unit of each component is g. In Examples 3, 7 and 10, water was used instead of n-pentane as a foaming agent.

평가예Evaluation example 1 : 수산기가 측정 1: Measurement of hydroxyl value

ASTM D-4274-99 방법에 따라 강산리그닌의 수산기를 측정하였다. 수산기가는 폴리올 1g으로부터 얻어진 아세틸화합물에 결합되어 있는 초산을 중화하는데 필요한 KOH의 중량(mgKOH/g)으로 정의된다.The hydroxyl groups of lignin strongly acid were measured according to ASTM D-4274-99. The hydroxyl value is defined as the weight of KOH (mgKOH / g) required to neutralize the acetic acid bound to the acetyl compound obtained from 1 g of polyol.

강산리그닌 0.2g과 블랭크(blank)에 각각 피리딘 10ml와 무수아세트산 1.3ml를 첨가한 후 98±2℃의 수조에서 2시간 동안 반응시킨 후 상온으로 냉각시켰다. 증류수 30ml를 첨가하면서 반응액을 코니칼 튜브(conical tube)에 옮겨 담고 45.5ml가 되도록 증류수를 다시 첨가한 후, 상등액을 회수하고, 다시 침전물에 증류수 40ml를 첨가하여 원심분리한 후 상등액을 다시 회수하여, 회수된 상등액을 모았다. 상기 상등액에 1% 페놀프탈레인 용약 1ml를 첨가한 후 교반하면서 0.5N NaOH 용액으로 적정하면서 용액의 희미한 분홍색이 될 때까지 첨가된 NaOH의 양을 측정하였다. 상기 NaOH 의 첨가량으로부터 하기 수학식 2를 사용하여 수산기가를 계산하였다.0.2 g of lignin strong acid and 10 ml of pyridine and 1.3 ml of acetic anhydride were added to a blank and reacted in a water bath at 98 ± 2 ° C for 2 hours and then cooled to room temperature. The reaction solution was transferred to a conical tube while adding distilled water (30 ml), and 45.5 ml of distilled water was added again. The supernatant was recovered. 40 ml of distilled water was added to the precipitate and centrifuged to recover the supernatant. And collected the recovered supernatant. To the supernatant was added 1 ml of 1% phenolphthalein drug, and the amount of NaOH added until it became a pale pink of the solution was measured while stirring with 0.5 N NaOH solution while stirring. From the added amount of NaOH, hydroxyl value was calculated using the following formula (2).

<수학식 2>&Quot; (2) &quot;

수산기가(mgKOH/g) = [(블랭크의 NaOH 투입량(ml) - 리그닌의 NaOH 투입량(ml)) ×NaOH 용액의 농도(N) ×56.1] / 리그닌의 첨가량(g)(MgKOH / g) = [(NaOH input amount of blank (ml) - NaOH input amount of lignin (ml)) × concentration of NaOH solution (N) × 56.1] / amount of lignin added (g)

실시예 1의 소나무 유래 강산리그닌의 수산기가는 350 mgKOH/g 이었고, 실시예 13의 아카시아 유래 강산리그닌의 수산기가는 419 mgKOH/g 이었다. 경질폴리우레탄 폼 제조에 사용되는 상용 폴리올의 수산기가는 350-560 mgKOH/g 수준으로, 상기 강산리그닌의 수산기가는 상용 폴리올의 수산기가 범위 내이다.The hydroxyl value of the lignin-derived lignin of pine of Example 1 was 350 mgKOH / g and the hydroxyl value of the acacia-derived lignin of Example 13 was 419 mgKOH / g. The hydroxyl value of the commercial polyol used in the production of the rigid polyurethane foam is in the range of 350-560 mgKOH / g, and the hydroxyl value of the lignin of the strong acid is within the hydroxyl value of the commercial polyol.

평가예Evaluation example 2: 반응성 2: Reactivity

프리믹스와 이소시아네이트의 혼합 개시 시각을 0초로 하고, 발포 원액 조성물에서 거품이 일어나기 시작할 때까지의 시간을 크림타임(cream time)으로 정하고, 발포 원액 조성물이 발포하기 시작하여 경질 폼의 상승이 정지되는 시간을 겔타임(gel time)으로 정하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 크림타임 및 겔타임이 짧을수록 반응성이 양호한 것을 나타낸다.The mixing start time of the premix and isocyanate was set to 0 seconds, and the time until the foaming starts to occur in the foaming stock solution composition was determined as a cream time. The time when the foaming stock solution composition started foaming and the rise of the hard foam was stopped Was defined as the gel time. The measurement results are shown in Table 2 below. The shorter the cream time and the gel time, the better the reactivity.

평가예Evaluation example 3 : 밀도(컵  3: Density (Cup 프리free 밀도) 측정 Density) measurement

얻어진 경질 폼의 코어부를 세로 70 ㎜ × 가로 70 ㎜ × 두께 70 ㎜ 인 입방체로 절단하고, 중량과 체적으로부터 밀도 (단위: kg/m3) 를 계산하여 하기 표 2 에 나타내었다.The core of the obtained rigid foam was cut into cubes having a length of 70 mm, a width of 70 mm and a thickness of 70 mm, and the density (unit: kg / m 3 ) was calculated from the weight and the volume.

평가예Evaluation example 4: 압축강도 측정 4: Compressive strength measurement

JIS K-6400에 준하는 방법으로 측정하여 시험편의 두께가 25% 압축된 시점의 값을 나타내었다.It was measured by the method according to JIS K-6400, and the value at the time when the thickness of the test piece was compressed by 25% was shown.

반응성Reactivity
밀도
[kg/m3]

density
[kg / m 3 ]

압축강도
[kgf/mm2]

Compressive strength
[kgf / mm 2 ]
크림타임
[초]
Cream time
[second]
겔타임
[초]
Gel time
[second]
실시예 1Example 1 6565 200200 26.426.4 0.0130.013 실시예 5Example 5 6060 190190 25.825.8 0.0110.011 실시예 8Example 8 6060 190190 25.525.5 0.0090.009 비교예 1Comparative Example 1 6565 200200 27.627.6 0.0130.013 비교예 2Comparative Example 2 -- -- -- --

상기 표 2에서 보여지는 바와 같이, 실시예의 경질폴리우레탄폼은 비교예1의 리그닌을 포함하지 않는 경질폴리우레탄폼과 유사한 물성을 나타내었으며, 반응성은 향상되었다. As shown in Table 2, the rigid polyurethane foam of the Example exhibited similar physical properties to the rigid polyurethane foam not containing the lignin of Comparative Example 1, and the reactivity was improved.

비교예 2에서는 프리믹스의 점도가 증가하여 경질 폴리우레탄 폼이 제대로 형성되지 못하였다.In Comparative Example 2, the viscosity of the premix was increased and the rigid polyurethane foam was not properly formed.

따라서, 강산리그닌에 대한 추가적인 화학적 개질 없이도, 폴리올의 일부를 대체하여 경질폴리우레탄 폼 제조가 가능함을 확인하였다. Thus, it was confirmed that a rigid polyurethane foam can be prepared by replacing a part of the polyol without additional chemical modification to the lignin strong acid.

Claims (11)

목질계 바이오매스를 강산으로 가수분해하는 단계;
상기 가수분해물의 pH 가 4 내지 7이 되도록 세척한 후 건조하여 pH 4 내지 7의 강산리그닌의 건조 분말을 제조하는 단계; 및
상기 pH 4 내지 7의 강산리그닌 분말, 폴리올 및 이소시아네이트를 정포제, 촉매 및 발포제의 존재 하에 반응시키는 단계;를 포함하고,
상기 강산리그닌의 함량은 상기 폴리올과 강산리그닌 혼합물 총 중량의 1중량% 내지 40중량%인, 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법.
Hydrolyzing the woody biomass into a strong acid;
Washing the hydrolyzate so that the pH of the hydrolyzate is 4 to 7, and then drying to prepare a dry powder of lignin strongly acidic at a pH of 4 to 7; And
Reacting the strongly acidic lignin powder, the polyol and the isocyanate at a pH of 4 to 7 in the presence of a foam stabilizer, a catalyst and a foaming agent,
Wherein the content of the lignin strongly acidic is 1 wt% to 40 wt% of the total weight of the mixture of the polyol and the lignan strong acid.
제 1 항에 있어서,
상기 강산리그닌, 폴리올 및 이소시아네이트를 반응시키는 단계는,
강산리그닌, 폴리올, 정포제, 촉매 및 발포제를 포함하는 프리믹스를 준비하는 단계; 및
상기 프리믹스와 이소시아네이트를 반응시키는 단계를 포함하는, 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The step of reacting the strong lignin, polyol and isocyanate,
Preparing a premix comprising a strong acid lignin, a polyol, a foam stabilizer, a catalyst and a foaming agent; And
And reacting the premix with isocyanate to produce a rigid polyurethane foam.
제 2 항에 있어서,
상기 프리믹스를 준비하는 단계 전에
강산리그닌과 폴리올을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계를 추가적으로 포함하는, 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Before preparing the premix
Further comprising the step of preparing a mixture by mixing the polyol with the strong acid lignin.
제 3 항에 있어서,
상기 강산리그닌과 폴리올의 혼합은 50℃ 내지 85℃의 온도에서 0.5 내지 2시간 동안 수행되는, 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법.
The method of claim 3,
Wherein the mixing of the polyol with the strong acid lignin is carried out at a temperature of from 50 캜 to 85 캜 for 0.5 to 2 hours.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 경질 폴리우레탄 폼. A hard polyurethane foam produced by the process according to any one of claims 1 to 4. pH 4 내지 7의 강산리그닌 분말, 폴리올 및 이소시아네이트를 포함하는 조성물의 중합 생성물인 경질 폴리우레탄 폼으로서,
상기 강산리그닌은 목질계 바이오매스를 강산으로 가수분해하여 얻어지는 가수분해물로부터 분리된 리그닌이며,
상기 강산리그닌의 함량은 상기 폴리올과 강산리그닌 혼합물 총 중량의 1중량% 내지 40중량%인, 경질 폴리우레탄 폼.
A hard polyurethane foam which is a polymerization product of a composition comprising a strong acid lignin powder having a pH of 4 to 7, a polyol and an isocyanate,
The lignin strong acid is lignin separated from the hydrolyzate obtained by hydrolyzing woody biomass into strong acid,
Wherein the content of the lignin strongly acidic is 1 wt% to 40 wt% of the total weight of the mixture of the polyol and the lignan strong acid.
제 6 항에 있어서 상기 강산은 염산, 황산, 질산 및 루이스 산으로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 경질 폴리우레탄 폼.The rigid polyurethane foam according to claim 6, wherein the strong acid is selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and Lewis acid. 제 6 항에 있어서, 상기 강산리그닌의 함량은 상기 폴리올과 강산리그닌 혼합물 총 중량의 10중량% 내지 30중량%인, 경질 폴리우레탄 폼.The rigid polyurethane foam according to claim 6, wherein the content of the lignin strongly acidic is 10% by weight to 30% by weight of the total weight of the mixture of the polyol and the strong lignin. 제 6 항에 있어서, 상기 강산리그닌의 수산기값은 상기 폴리올의 수산기값 범위에 포함되는, 경질 폴리우레탄 폼.7. The rigid polyurethane foam according to claim 6, wherein the hydroxyl value of the lignin strongly acid is included in the hydroxyl value range of the polyol. 제 6 항에 있어서, 상기 강산리그닌의 수산기값은 300 mg KOH/g 내지 500 mg KOH/g인, 경질 폴리우레탄 폼.The rigid polyurethane foam according to claim 6, wherein the hydroxyl value of the lignin strongly acid is 300 mg KOH / g to 500 mg KOH / g. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 경질 폴리우레탄 폼을 포함하는 물품.An article comprising a rigid polyurethane foam according to any one of claims 6 to 10.
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