KR102342169B1 - Non Halogen Flame Retardant Copolymer, The Method of Manufacturing the Same and Composition Comprising the Same - Google Patents

Non Halogen Flame Retardant Copolymer, The Method of Manufacturing the Same and Composition Comprising the Same Download PDF

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Abstract

본 발명은 비할로겐 난연성 중합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 난연성 중합체 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우수한 난연 특성, 저 유전 특성, 및 170 ℃ 이상의 높은 유리전이온도(Tg)를 나타내는 공중합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 난연성 중합체 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 비할로겐 난연성 중합체는 유전율 및 유전손실률이 낮은 알킬페놀계 화합물과 내열성이 우수한 비스페놀계 화합물을 단위체로 포함하여 우수한 난연 특성, 저 유전 특성 및 높은 유리전이온도를 나타낸다. 따라서, 본 발명에 따른 비할로겐 난연성 중합체는 고주파수 영역의 고속 신호 전송용 전기절연재료로써 사용될 수 있다.
The present invention relates to a non-halogen flame retardant polymer, a method for preparing the same, and a flame retardant polymer composition comprising the same, and more particularly, a copolymer exhibiting excellent flame retardant properties, low dielectric properties, and a high glass transition temperature (Tg) of 170 ° C. or higher; It relates to a method for preparing the same and a flame retardant polymer composition comprising the same.
The non-halogen flame-retardant polymer according to the present invention includes an alkylphenol-based compound having low dielectric constant and dielectric loss factor and a bisphenol-based compound having excellent heat resistance as units, thereby exhibiting excellent flame retardant properties, low dielectric properties and high glass transition temperature. Therefore, the halogen-free flame-retardant polymer according to the present invention can be used as an electrical insulating material for high-speed signal transmission in a high-frequency region.

Description

비할로겐 난연성 중합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 난연성 중합체 조성물{Non Halogen Flame Retardant Copolymer, The Method of Manufacturing the Same and Composition Comprising the Same}Non-Halogen Flame Retardant Copolymer, The Method of Manufacturing the Same and Composition Comprising the Same

본 발명은 비할로겐 난연성 중합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 난연성 중합체 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우수한 난연 특성, 저 유전 특성, 및 170 ℃ 이상의 높은 유리전이온도(Tg)를 나타내는 공중합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 난연성 중합체 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a non-halogen flame retardant polymer, a method for preparing the same, and a flame retardant polymer composition comprising the same, and more particularly, a copolymer exhibiting excellent flame retardant properties, low dielectric properties, and a high glass transition temperature (Tg) of 170° C. or higher; It relates to a method for preparing the same and a flame retardant polymer composition comprising the same.

최근 전자기기의 소형화, 고기능화로 인하여 회로의 배선 폭이 좁아지고 부품실장 수가 증가되었다. 이러한 전자기기의 사용 시 화재에 대한 안정성을 확보하기 위해, 내열성 및 난연성을 가지는 소재가 기판 및 부품의 소재로서 널리 사용되고 있다.Recently, due to miniaturization and high-functionality of electronic devices, the wiring width of circuits has narrowed and the number of components mounted has increased. In order to ensure safety against fire when using such electronic devices, materials having heat resistance and flame retardancy are widely used as materials for substrates and parts.

또한, 통신 전자기기에 사용되는 신호의 주파수대는 MHz영역에서 GHz 대역으로 이행해가고 있다. 전기신호는 주파수가 높아지는 만큼 전송 손실이 커지는 특성이 있는데, 고 주파수 영역의 신호 전송 속도를 향상시키고 노이즈를 줄이기 위해서는 기기의 기판, 부품 등에 사용되는 소재의 유전율이 낮을 필요가 있다. In addition, the frequency band of signals used in communication electronic devices is shifting from the MHz region to the GHz band. Electrical signals have a characteristic that the transmission loss increases as the frequency increases. In order to improve the signal transmission speed in the high frequency region and reduce noise, the dielectric constant of the material used for the substrate and parts of the device needs to be low.

이러한 요구 조건을 만족하는 소재로서, 에폭시 수지가 널리 사용되고 있다. 에폭시 수지는 고내열성, 치수안정성, 높은 접착특성, 우수한 내화학성 및 전기적 특성을 나타내어 전기 전자 소재, 접착제, 및 도료 등의 분야에서 폭넓게 사용되고 있는 물질이다. As a material satisfying these requirements, an epoxy resin is widely used. Epoxy resin is a material widely used in the fields of electrical and electronic materials, adhesives, paints, etc. because it exhibits high heat resistance, dimensional stability, high adhesive properties, excellent chemical resistance and electrical properties.

이러한 에폭시 수지에 난연성을 부여하는 기술로는 테트라브로모비스페놀에이 등 할로겐 함유 화합물을 에폭시 수지 합성 시 함께 반응시키거나, 에폭시 수지 조성물 상태에서 할로겐 함유 화합물을 첨가하는 기술을 들 수 있다. 그러나, 할로겐계 난연 경화제는 연소 시 폴리할로게네이티드아로마틱 다이옥신(Polyhalogenated aromatic dioxin) 또는 디벤조퓨란 등의 유독성 발암물질이 발생되는 문제점이 있어 최근 사용이 제한되고 있는 추세이다.Techniques for imparting flame retardancy to such an epoxy resin include a technique of reacting a halogen-containing compound such as tetrabromobisphenol A together when synthesizing an epoxy resin, or a technique of adding a halogen-containing compound in the state of the epoxy resin composition. However, halogen-based flame-retardant curing agents have a problem in that toxic carcinogens such as polyhalogenated aromatic dioxin or dibenzofuran are generated during combustion, so their use is currently limited.

따라서, 할로겐을 함유하지 않으면서 난연성을 나타내며, 우수한 내열성을 가지고 고주파 신호 전달에 적합하도록 저 유전 특성을 가지는 새로운 비할로겐 난연성 화합물의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop a new non-halogen flame retardant compound that does not contain halogen and exhibits flame retardancy, has excellent heat resistance, and has low dielectric properties to be suitable for high-frequency signal transmission.

대한민국 공개특허 제2016-0051085호, 비할로겐계 난연성 중합체 및 이의 제조방법Korean Patent Laid-Open Patent No. 2016-0051085, Non-halogen-based flame retardant polymer and manufacturing method thereof

본 발명자들은 저 유전 특성을 나타내는 알킬페놀계 화합물과 내열성이 우수한 비스페놀계 화합물을 공중합하여 공중합체를 제조하였고, 이렇게 제조된 공중합체가 우수한 난연 특성, 저 유전 특성, 및 170 ℃ 이상의 높은 유리전이온도(Tg)를 나타내는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.The present inventors prepared a copolymer by copolymerizing an alkylphenol-based compound exhibiting low dielectric properties and a bisphenol-based compound having excellent heat resistance. (Tg) was confirmed, and the present invention was completed.

따라서, 본 발명의 목적은 할로겐을 포함하지 않으면서 우수한 난연성, 높은 유리전이온도 및 저 유전 특성을 나타내는 공중합체를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a copolymer that does not contain halogen and exhibits excellent flame retardancy, high glass transition temperature and low dielectric properties.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 비할로겐 난연성 중합체의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing the non-halogen flame retardant polymer.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 비할로겐 난연성 중합체를 포함하는 난연성 중합체 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a flame retardant polymer composition comprising the non-halogen flame retardant polymer.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1 내지 하기 화학식 4 중에서 선택되는 2 이상의 반복단위를 포함하되, 화학식 1 및 화학식 2의 반복단위 중 적어도 하나 이상, 화학식 3 및 화학식 4의 반복단위 중 적어도 하나 이상을 포함하는 비할로겐 난연성 중합체, 및 이를 포함하는 난연성 중합체 조성물을 제공한다:In order to achieve the above object, the present invention includes at least two repeating units selected from the following Chemical Formulas 1 to 4, at least one of the repeating units of Chemical Formulas 1 and 2, and among the repeating units of Chemical Formulas 3 and 4 Provided is a non-halogen flame retardant polymer comprising at least one, and a flame retardant polymer composition comprising the same:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112016061902492-pat00001
Figure 112016061902492-pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112016061902492-pat00002
Figure 112016061902492-pat00002

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112016061902492-pat00003
Figure 112016061902492-pat00003

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112016061902492-pat00004
Figure 112016061902492-pat00004

(상기 화학식 1 내지 4에서, (In Formulas 1 to 4,

X1, X2, a, b, c, 및 d는 명세서 내에서 설명한 바와 같다)X 1 , X 2 , a, b, c, and d are as described in the specification)

또한, 본 발명은 Also, the present invention

S1) 촉매 존재 하에서 하기 화학식 7로 표시되는 단량체, 하기 화학식 8로 표시되는 단량체와 포름알데하이드가 반응하여, 히드록시메틸기를 포함하는 1차 중합체를 생성하는 단계; S1) reacting a monomer represented by the following formula (7), a monomer represented by the following formula (8), and formaldehyde in the presence of a catalyst to produce a primary polymer including a hydroxymethyl group;

S2) 상기 1차 중합체와 C1 내지 C12의 알코올이 반응하여, 알콕시메틸기를 포함하는 2차 중합체를 생성하는 단계; 및S2) reacting the primary polymer with a C1 to C12 alcohol to produce a secondary polymer including an alkoxymethyl group; and

S3) 상기 2차 중합체와 하기 화학식 9로 표시되는 화합물이 반응하여 비할로겐 난연성 중합체를 생성하는 단계;S3) generating a non-halogen flame retardant polymer by reacting the secondary polymer with a compound represented by Chemical Formula 9;

를 포함하는 비할로겐 난연성 중합체의 제조방법을 제공한다:It provides a method for preparing a non-halogen flame retardant polymer comprising:

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112016061902492-pat00005
Figure 112016061902492-pat00005

[화학식 8][Formula 8]

Figure 112016061902492-pat00006
Figure 112016061902492-pat00006

[화학식 9][Formula 9]

Figure 112016061902492-pat00007
Figure 112016061902492-pat00007

(상기 화학식 7 및 8에서, (In Formulas 7 and 8,

R1, R3, 및 Z1은 명세서 내에서 설명한 바와 같다)R 1 , R 3 , and Z 1 are as described in the specification)

본 발명에 따른 비할로겐 난연성 중합체는 유전율 및 유전손실률이 낮은 알킬페놀계 화합물과 내열성이 우수한 비스페놀계 화합물을 단위체로 포함하여 우수한 난연 특성, 저 유전 특성 및 높은 유리전이온도를 나타낸다. 따라서, 본 발명에 따른 비할로겐 난연성 중합체는 유리전이온도 170 ℃ 이상의 고내열성을 요하는 고주파수 영역의 고속 신호 전송용 전기절연재료 및 스마트폰, 오토모티브(Automotive) 용도로써 사용될 수 있다. The non-halogen flame-retardant polymer according to the present invention includes an alkylphenol-based compound having low dielectric constant and dielectric loss factor and a bisphenol-based compound having excellent heat resistance as units to exhibit excellent flame retardant properties, low dielectric properties and high glass transition temperature. Therefore, the non-halogen flame retardant polymer according to the present invention can be used as an electrical insulating material for high-speed signal transmission in a high-frequency region requiring high heat resistance with a glass transition temperature of 170 ° C. or higher, as well as for smart phones and automotive applications.

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

비할로겐non-halogen 난연성 중합체 flame retardant polymer

본 발명은 하기 화학식 1 내지 하기 화학식 4 중에서 선택되는 2 이상의 반복단위를 포함하되, 화학식 1 및 화학식 2의 반복단위 중 적어도 하나 이상, 화학식 3 및 화학식 4의 반복단위 중 적어도 하나 이상을 포함하는 비할로겐 난연성 중합체를 제공한다.The present invention provides a ratio comprising two or more repeating units selected from the following Chemical Formulas 1 to 4, at least one of the repeating units of Chemical Formulas 1 and 2, and at least one or more of the repeating units of Chemical Formulas 3 and 4 A halogen flame retardant polymer is provided.

상기 반복단위들은 랜덤(ramdom), 교대(alternating), 블록(block) 등의 형태로 다양하게 배열될 수 있다.The repeating units may be variously arranged in the form of random, alternating, or block.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112016061902492-pat00008
Figure 112016061902492-pat00008

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112016061902492-pat00009
Figure 112016061902492-pat00009

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112016061902492-pat00010
Figure 112016061902492-pat00010

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112016061902492-pat00011
Figure 112016061902492-pat00011

(상기 화학식 1 내지 4에서, (In Formulas 1 to 4,

X1

Figure 112016061902492-pat00012
이고, X2
Figure 112016061902492-pat00013
이며, 이때 R1은 H 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고, R2는 C1 내지 C12의 알콕시기이며, R2의 알콕시기는 중합체 내에서 적어도 하나 이상이
Figure 112016061902492-pat00014
로 치환되며, R3는 H, C1 내지 C6의 알킬기, 또는 C6 내지 C12의 아릴기이고, Z1은 SO, SO2, C1 내지 C12의 알킬렌기이고,X 1 is
Figure 112016061902492-pat00012
and X 2 is
Figure 112016061902492-pat00013
In this case, R 1 is H or a C1 to C5 alkyl group, R 2 is a C1 to C12 alkoxy group, and R 2 is at least one alkoxy group in the polymer.
Figure 112016061902492-pat00014
substituted with, R 3 is H, a C1 to C6 alkyl group, or a C6 to C12 aryl group, Z 1 is SO, SO 2 , a C1 to C12 alkylene group,

a, b, c, 및 d는 각각 1 이상 10 이하의 정수이다)a, b, c, and d are each an integer of 1 or more and 10 or less)

본 명세서에서 언급하는 C1 내지 C6의 알킬기는 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, t-펜틸기, 헥실기일 수 있다.The C1 to C6 alkyl group mentioned herein is, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, t- It may be a pentyl group or a hexyl group.

본 명세서에서 언급하는 C1 내지 C12의 알콕시기는 예를 들어 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, 부톡시기, 이소부톡시기, t-부톡시기, 펜톡시기, 헥실옥시기, 2-히드록시에톡시기, 2-메톡시에톡시기, 3-메톡시프로폭시기, 또는 페녹시기일 수 있다.The C1 to C12 alkoxy group mentioned herein is, for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, a t-butoxy group, a pentoxy group, a hexyloxy group, 2- It may be a hydroxyethoxy group, a 2-methoxyethoxy group, a 3-methoxypropoxy group, or a phenoxy group.

본 명세서에서 언급하는 C6 내지 C12의 아릴기는 C1 내지 C6의 알킬기로 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.The C6 to C12 aryl group mentioned herein may be a phenyl group unsubstituted or substituted with a C1 to C6 alkyl group.

본 명세서에서 언급하는 C1 내지 C12의 알킬렌기는 -(CH2)n- (n은 1 내지 12의 정수)를 기본 골격으로 하고, 1개 이상의 수소가 C1 내지 C11의 알킬기 또는 C6 내지 C11의 아릴기로 치환 또는 비치환된 구조일 수 있다. 이때, 상기 -(CH2)n- 기본 골격의 C-C 결합 사이에는 C6 내지 C10의 아릴기가 포함될 수 있다.The C1 to C12 alkylene group referred to in the present specification has -(CH 2 ) n - (n is an integer of 1 to 12) as a basic skeleton, and at least one hydrogen is a C1 to C11 alkyl group or C6 to C11 aryl It may be a structure unsubstituted or substituted with a group. In this case, a C6 to C10 aryl group may be included between the -(CH 2 ) n - CC bonds of the basic skeleton.

본 발명에 따른 비할로겐 난연성 중합체에서, 상기 R2는 반복 단위마다, 또는 반복 단위 내에서도 다를 수 있다. 즉, 중합체 내에 알콕시기와

Figure 112016061902492-pat00015
가 혼재할 수 있는데, 중합체는 적어도 하나 이상의
Figure 112016061902492-pat00016
치환기를 가짐으로써 난연 특성을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 비할로겐 난연성 중합체에서 알콕시기와
Figure 112016061902492-pat00017
의 비율은 9:1 내지 0:10 이다. In the non-halogen flame retardant polymer according to the present invention, R 2 may be different for each repeating unit or even within the repeating unit. That is, the alkoxy group in the polymer
Figure 112016061902492-pat00015
may be mixed, wherein the polymer comprises at least one
Figure 112016061902492-pat00016
By having a substituent, it can exhibit flame retardant properties. Specifically, in the non-halogen flame retardant polymer of the present invention, the alkoxy group
Figure 112016061902492-pat00017
The ratio is 9:1 to 0:10.

본 발명에 따른 비할로겐 난연성 중합체는 하기 화학식 7로 표시되는 알킬페놀(Alkylphenol)계 화합물 및 하기 화학식 8로 표시되는 비스페놀(Bisphenol)계 화합물을 공단량체로 하여 제조된 공중합체이다. The non-halogen flame retardant polymer according to the present invention is a copolymer prepared by using an alkylphenol-based compound represented by the following formula (7) and a bisphenol-based compound represented by the following formula (8) as a comonomer.

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112016061902492-pat00018
Figure 112016061902492-pat00018

[화학식 8][Formula 8]

Figure 112016061902492-pat00019
Figure 112016061902492-pat00019

(상기 화학식 7 및 8에서,(In Formulas 7 and 8,

R1은 H, 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고,R 1 is H, or a C1 to C5 alkyl group,

R3는 H, C1 내지 C6의 알킬기, 또는 C6 내지 C12의 아릴기이고,R 3 is H, a C1 to C6 alkyl group, or a C6 to C12 aryl group,

Z1은 SO, SO2, 또는 C1 내지 C12의 알킬렌기이다)Z 1 is SO, SO 2 , or a C1 to C12 alkylene group)

상기 화학식 7에서 R1은 바람직하기로 분지형 알킬기인 이소프로필기, 이소부틸기, t-부틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, t-펜틸기이다. In Chemical Formula 7, R 1 is preferably an isopropyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, and a t-pentyl group, which are branched alkyl groups.

상기 화학식 8에서 R3는 바람직하기로 H 이고, Z는 바람직하기로 -CH2-, -CH(CH3)-, -C(CH3)2-, -C(CH3)(CH2CH3)-, -C(C6H5)2-, 또는 -C(C6H5)(CH3)- 이며, 보다 바람직하기로 -C(CH2)2- 이다.In Formula 8, R 3 is preferably H, and Z is preferably -CH 2 -, -CH(CH 3 )-, -C(CH 3 ) 2 -, -C(CH 3 )(CH 2 CH 3 )-, -C(C 6 H 5 ) 2 -, or -C(C 6 H 5 )(CH 3 )-, more preferably -C(CH 2 ) 2 -.

상기 화학식 7의 알킬페놀계 화합물은 알킬기로 인하여 경화 후 경화물의 자유부피(free volume)가 커져 저 유전 특성을 나타내며, 상기 화학식 8의 비스페놀계 화합물은 유동성이 낮은 분자 구조로 인하여 높은 내열성을 나타낸다. 본 발명에서는 이러한 알킬페놀과 비스페놀을 공중합함으로써, 유전율 및 유전손실률이 낮고, 170 ℃ 이상의 높은 유리전이온도를 가지는 비할로겐 난연성 중합체를 구현하였다.The alkylphenol-based compound of Chemical Formula 7 exhibits low dielectric properties due to an increase in free volume of the cured product after curing due to the alkyl group, and the bisphenol-based compound of Chemical Formula 8 exhibits high heat resistance due to its low fluidity molecular structure. In the present invention, by copolymerizing such alkylphenol and bisphenol, a halogen-free flame retardant polymer having a low dielectric constant and a dielectric loss factor and a high glass transition temperature of 170° C. or higher was realized.

본 발명에 따른 비할로겐 난연성 중합체는 상술한 바와 같이 제1단량체로서 화학식 7로 표시되는 알킬페놀계 화합물 중 1종, 제2단량체로서 화학식 8로 표시되는 비스페놀계 화합물 중 1종을 반드시 포함하며, 여기에 부가하여 제3단량체로 상기 제1단량체 및 제2단량체와 상이한 알킬페놀계 또는 비스페놀계 화합물 중 1종을 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 중합체는 하기 화학식 5 및 화학식 6 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 반복단위를 더 포함한다.As described above, the non-halogen flame-retardant polymer according to the present invention necessarily includes one of the alkylphenol-based compounds represented by Formula 7 as the first monomer and one of the bisphenol-based compounds represented by Formula 8 as the second monomer, In addition to this, the third monomer may further include one of an alkylphenol-based or bisphenol-based compound different from the first and second monomers. In this case, the polymer further includes at least one or more repeating units selected from the following Chemical Formulas 5 and 6.

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112016061902492-pat00020
Figure 112016061902492-pat00020

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112016061902492-pat00021
Figure 112016061902492-pat00021

(상기 화학식 5 및 6에서, (In Formulas 5 and 6,

X3

Figure 112016061902492-pat00022
또는
Figure 112016061902492-pat00023
이며, 이때 R4는 H 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고, R2는 C1 내지 C12의 알콕시기이며, R2의 알콕시기는 중합체 내에서 적어도 하나 이상이
Figure 112016061902492-pat00024
로 치환되며, R5는 H, C1 내지 C6의 알킬기, 또는 C6 내지 C12의 아릴기이고, Z2는 SO, SO2, C1 내지 C12의 알킬렌기이고,X 3 is
Figure 112016061902492-pat00022
or
Figure 112016061902492-pat00023
In this case, R 4 is H or a C1 to C5 alkyl group, R 2 is a C1 to C12 alkoxy group, and the alkoxy group of R 2 is at least one or more in the polymer.
Figure 112016061902492-pat00024
substituted with, R 5 is H, a C1 to C6 alkyl group, or a C6 to C12 aryl group, Z 2 is SO, SO 2 , a C1 to C12 alkylene group,

e 및 f는 각각 1 이상 10 이하의 정수이고,e and f are each an integer of 1 or more and 10 or less,

X3

Figure 112016061902492-pat00025
일 때, R4 및 R1는 서로 상이하고, X 3 is
Figure 112016061902492-pat00025
When , R 4 and R 1 are different from each other,

X3

Figure 112016061902492-pat00026
일 때, R5 및 R3는 서로 상이하거나, Z2 및 Z1는 서로 상이하다)X 3 is
Figure 112016061902492-pat00026
When , R 5 and R 3 are different from each other, or Z 2 and Z 1 are different from each other)

이때, 상기 화학식 5 및 화학식 6의 반복단위는 중합체 총 중량에 대하여 0 내지 20 중량%인 것이 바람직하다)In this case, the repeating unit of Chemical Formulas 5 and 6 is preferably 0 to 20% by weight based on the total weight of the polymer)

본 발명에 따른 비할로겐 난연성 중합체는 바람직하기로 중량평균분자량이 500 ~ 2500 g/mol이다. 중량평균분자량이 500 g/mol 미만인 경우 내열성이 저하되는 문제가 있고, 2500 g/mol를 초과하는 경우 함침성이 좋지 않은 문제가 있으므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절한다.The non-halogen flame retardant polymer according to the present invention preferably has a weight average molecular weight of 500 to 2500 g/mol. If the weight average molecular weight is less than 500 g/mol, there is a problem in that heat resistance is lowered, and if it exceeds 2500 g/mol, there is a problem of poor impregnation property, so it is appropriately adjusted within the above range.

본 발명에 따른 비할로겐 난연성 중합체는 바람직하기로 5 내지 12 중량%로 인을 포함하여 난연 특성을 확보한다. 만일 인 함량이 5 중량% 미만이면 난연 효과가 미미하여 수지 배합시 다량의 난연 보조제가 필요한 단점이 있고, 12 중량%를 초과하면 반응성이 저하되고 타 수지와의 용해성이 낮아지는 문제가 있다. The non-halogen flame-retardant polymer according to the present invention preferably contains phosphorus in an amount of 5 to 12% by weight to ensure flame retardant properties. If the phosphorus content is less than 5% by weight, the flame retardant effect is insignificant, so there is a disadvantage that a large amount of flame retardant auxiliary agent is required when mixing the resin.

비할로겐non-halogen 난연성 중합체의 제조방법 Method for producing flame retardant polymer

본 발명은the present invention

S1) 촉매 존재 하에서 하기 화학식 7로 표시되는 단량체, 하기 화학식 8으로 표시되는 단량체와 포름알데하이드가 반응하여 히드록시메틸기를 포함하는 1차 중합체를 생성하는 단계; S1) reacting a monomer represented by the following formula (7), a monomer represented by the following formula (8), and formaldehyde in the presence of a catalyst to produce a primary polymer including a hydroxymethyl group;

S2) 상기 1차 중합체와 C1 내지 C12의 알코올이 반응하여 알콕시메틸기를 포함하는 벤젠 고리를 포함하는 2차 중합체를 생성하는 단계; 및S2) reacting the primary polymer with a C1 to C12 alcohol to produce a secondary polymer including a benzene ring including an alkoxymethyl group; and

S3) 상기 2차 중합체와 하기 화학식 9로 표시되는 화합물이 반응하여 비할로겐 난연성 중합체를 생성하는 단계;S3) generating a non-halogen flame retardant polymer by reacting the secondary polymer with a compound represented by Chemical Formula 9;

를 포함하는 비할로겐 난연성 중합체의 제조방법을 제공한다:It provides a method for preparing a non-halogen flame retardant polymer comprising:

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112016061902492-pat00027
Figure 112016061902492-pat00027

[화학식 8][Formula 8]

Figure 112016061902492-pat00028
Figure 112016061902492-pat00028

[화학식 9][Formula 9]

Figure 112016061902492-pat00029
Figure 112016061902492-pat00029

(상기 화학식 7 및 8에서, (In Formulas 7 and 8,

R1은 H 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고, R3는 H, C1 내지 C6의 알킬기, 또는 C6 내지 C12의 아릴기이고, Z1은 SO, SO2, C1 내지 C12의 알킬렌기이다)R 1 is H or a C1 to C5 alkyl group, R 3 is H, a C1 to C6 alkyl group, or a C6 to C12 aryl group, and Z 1 is SO, SO 2 , a C1 to C12 alkylene group)

본 발명의 일 구현예에 따른 난연성 중합체의 제조방법은 하기 반응식 1로 나타낼 수 있다.A method for producing a flame retardant polymer according to an embodiment of the present invention may be represented by the following Reaction Scheme 1.

[반응식 1][Scheme 1]

Figure 112016061902492-pat00030
Figure 112016061902492-pat00030

(상기 반응식 1에서, R2는 C1 내지 C12의 알콕시기이며, R2의 알콕시기는 중합체 내에서 적어도 하나 이상이

Figure 112016061902492-pat00031
로 치환된다)(In Scheme 1, R 2 is a C1 to C12 alkoxy group, and the alkoxy group of R 2 is at least one or more in the polymer.
Figure 112016061902492-pat00031
is replaced with)

이하, 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, each step will be described in detail.

(1) S1 단계(1) Step S1

S1 단계에서는 촉매 존재 하에서 화학식 7로 표시되는 단량체 및 화학식 8으로 표시되는 단량체의 공중합이 일어나며, 이와 동시에 포름알데하이드에 의하여 단량체 및 반응 중간체의 벤젠 고리에 히드록시메틸기(-CH2OH)가 도입된다. 이때 생성되는 1차 중합체는 랜덤, 교대, 블록 공중합체일 수 있다.In step S1, copolymerization of the monomer represented by Formula 7 and the monomer represented by Formula 8 occurs in the presence of a catalyst, and at the same time, a hydroxymethyl group (-CH 2 OH) is introduced into the benzene ring of the monomer and the reaction intermediate by formaldehyde. . The primary polymer produced at this time may be a random, alternating, or block copolymer.

상기 화학식 7로 표시되는 단량체는 알킬페놀계 단량체로서, 예를 들어 p-이소프로필페놀, p-이소부틸페놀, p-t-부틸페놀, p-이소펜틸페놀, p-네오펜틸페놀, 및 p-t-펜틸페놀이며, 바람직하기로 p-t-부틸페놀(p-tert butyl phenol, PTBP)이다.The monomer represented by Formula 7 is an alkylphenol-based monomer, for example, p-isopropylphenol, p-isobutylphenol, pt-butylphenol, p-isopentylphenol, p-neopentylphenol, and pt-pentylphenol. phenol, preferably pt-butyl phenol (PTBP).

상기 화학식 8로 표시되는 단량체는 비스페놀계 단량체로서, 예를 들면 비스페놀 A(2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propane), 비스페놀 AP(1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-1-phenyl-ethane), 비스페놀 B(2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)butane), 비스페놀 BP(Bis-(4-hydroxyphenyl)diphenylmethane), 비스페놀 C(2,2-Bis(3-methyl-4-hydroxyphenyl)propane), 비스페놀 E(1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)ethane), 비스페놀 F(Bis(4-hydroxyphenyl)methane), 비스페놀 G(2,2-Bis(4-hydroxy-3-isopropyl-phenyl)propane), 비스페놀 M(1,3-Bis(2-(4-hydroxyphenyl)-2-propyl)benzene), 비스페놀 S(Bis(4-hydroxyphenyl)sulfone), 비스페놀 P(1,4-Bis(2-(4-hydroxyphenyl)-2-propyl)benzene), 비스페놀 PH(5,5'-(1-Methylethyliden)-bis[1,1'-(bisphenyl)-2-ol]propane), 비스페놀 TMC(1,1-Bis(4-hydroyphenyl)-3,3,5-trimethyl-cyclohexane), 및 비스페놀 BPZ(1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-cyclohexane)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.The monomer represented by Formula 8 is a bisphenol-based monomer, for example, bisphenol A (2,2-Bis (4-hydroxyphenyl) propane), bisphenol AP (1,1-Bis (4-hydroxyphenyl) -1-phenyl- ethane), bisphenol B(2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)butane), bisphenol BP(Bis-(4-hydroxyphenyl)diphenylmethane), bisphenol C(2,2-Bis(3-methyl-4-hydroxyphenyl)propane ), Bisphenol E(1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)ethane), Bisphenol F(Bis(4-hydroxyphenyl)methane), Bisphenol G(2,2-Bis(4-hydroxy-3-isopropyl-phenyl)propane ), bisphenol M(1,3-Bis(2-(4-hydroxyphenyl)-2-propyl)benzene), bisphenol S(Bis(4-hydroxyphenyl)sulfone), bisphenol P(1,4-Bis(2-( 4-hydroxyphenyl)-2-propyl)benzene), bisphenol PH(5,5'-(1-Methylethyliden)-bis[1,1'-(bisphenyl)-2-ol]propane), bisphenol TMC(1,1) -Bis(4-hydroyphenyl)-3,3,5-trimethyl-cyclohexane), and bisphenol BPZ(1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-cyclohexane) may be at least one selected from the group consisting of cyclohexane).

상기 화학식 7로 표시되는 단량체(제1단량체)와 화학식 8로 표시되는 단량체(제2단량체)의 중량비는 1:10 내지 10:1인 것이 바람직하다. 두 단량체의 중량비가 상기 범위를 만족할 때, 알킬페놀과 비스페놀의 구조에 따른 저 유전 특성 및 내열성을 충분히 확보할 수 있다.The weight ratio of the monomer (first monomer) represented by Chemical Formula 7 to the monomer (second monomer) represented by Chemical Formula 8 is preferably 1:10 to 10:1. When the weight ratio of the two monomers satisfies the above range, it is possible to sufficiently secure low dielectric properties and heat resistance according to the structures of alkylphenol and bisphenol.

이때, 화학식 7로 표시되는 알킬페놀계 단량체 또는 화학식 8로 표시되는 비스페놀계 단량체 중 상기 제1단량체 및 제2단량체와 상이한 화합물을 제3단량체로 더 포함할 수 있다. 이와 같이 제3단량체를 포함할 경우, 제3단량체는 단량체 총 중량의 0 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.In this case, a compound different from the first and second monomers among the alkylphenol-based monomers represented by Formula 7 or the bisphenol-based monomers represented by Formula 8 may be further included as the third monomer. As such, when the third monomer is included, the third monomer is preferably included in an amount of 0 to 20% by weight based on the total weight of the monomer.

상기 포름알데하이드는 상기 화학식 7로 표시되는 단량체 및 상기 화학식 8로 표시되는 단량체의 혼합물 1몰에 대하여 1~10몰로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일 상기 범위를 초과하면 미 반응된 포름알데하이드가 다량으로 존재하게 되어 환경적 측면에서 바람직하지 않고, 상기 범위 미만이면 중합체의 히드록시메틸기의 함량이 줄어들어 최종 생성물의 수율이 저하되는 문제점이 있으므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절한다.The formaldehyde is preferably added in an amount of 1 to 10 moles based on 1 mole of the mixture of the monomer represented by Formula 7 and the monomer represented by Formula 8. If it exceeds the above range, unreacted formaldehyde is present in a large amount, which is undesirable from an environmental point of view. Adjust appropriately within the range.

상기 촉매는 염기성 촉매를 사용할 수 있으며, 예를 들어 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화마그네슘, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산칼슘 및 아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.The catalyst may use a basic catalyst, for example, may be at least one selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, magnesium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, calcium carbonate and amines.

상기 촉매는 화학식 7로 표시되는 단량체 및 화학식 8로 표시되는 단량체의 총 100 중량부에 대하여 바람직하기로 1~15 중량부, 보다 바람직하기로 2~8 중량부로 첨가된다. 만일 촉매의 함량이 15 중량부를 초과하는 경우, 미 반응된 촉매가 생성물에 잔류하여 후속 단계의 반응을 저해하거나 제조된 중합체의 물성을 저하시킬 수 있고, 1 중량부 미만으로 사용되는 경우에는 반응 속도 및 수율이 충분치 않게 되는 문제점이 발생하므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절한다.Preferably, the catalyst is added in an amount of 1 to 15 parts by weight, more preferably 2 to 8 parts by weight, based on 100 parts by weight of the monomer represented by Formula 7 and the monomer represented by Formula 8. If the content of the catalyst exceeds 15 parts by weight, the unreacted catalyst may remain in the product to inhibit the reaction in a subsequent step or reduce the physical properties of the prepared polymer, and when used in less than 1 part by weight, the reaction rate and a problem that the yield is not sufficient, it is appropriately adjusted within the above range.

본 발명에서 S1 단계의 반응은 바람직하기로 40 ~ 150 ℃ 에서 1 ~ 10 시간 동안 수행된다. 상기 반응온도가 40 ℃ 미만인 경우, 반응시간이 길어지는 문제점이 있고, 150 ℃ 를 초과하면 단량체가 자가 중합 반응을 일으키게 되어 공중합체의 제조가 어려우므로 상기 범위 내에서 적절히 조절한다.In the present invention, the reaction of step S1 is preferably carried out at 40 ~ 150 ℃ for 1 ~ 10 hours. When the reaction temperature is less than 40 ℃, there is a problem that the reaction time is long, and if it exceeds 150 ℃, the monomer causes a self-polymerization reaction and it is difficult to prepare a copolymer, so it is appropriately adjusted within the above range.

S1 단계 이후에 상기 촉매가 잔존할 경우, 히드록시메틸기를 갖는 중합체의 자가 중합 반응을 일으킬 수 있고, 화학식 9로 표시되는 인 화합물과 염을 생성하여 S3 단계의 반응을 저해할 수 있어 최종 생성물의 수율이 저하되는 문제점이 발생한다. 또한, 촉매가 최종 생성물인 비할로겐 난연성 중합체에 존재할 경우 낮은 난연 효과, 낮은 함침 효과, 다른 고분자와의 상용성이 떨어지는 등 물성저하의 주된 원인이 될 수 있다.When the catalyst remains after step S1, a self-polymerization reaction of the polymer having a hydroxymethyl group may occur, and the reaction in step S3 may be inhibited by generating a salt with the phosphorus compound represented by Formula 9, so that the final product There is a problem in that the yield is lowered. In addition, when the catalyst is present in the non-halogen flame retardant polymer as the final product, it may be the main cause of deterioration of physical properties, such as low flame retardant effect, low impregnation effect, and poor compatibility with other polymers.

상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여, S1 단계의 반응이 완료된 후 촉매를 제거하는 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서는 S2 단계에서 황산, 질산, 인산 수용액 등을 사용하여 염기성 촉매를 중화하고 다수의 수세공정을 거쳐 잔존 촉매 및 포름알데하이드를 제거하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법을 통해 촉매를 제거할 수 있다.In order to overcome the above problems, it is preferable to perform a process of removing the catalyst after the reaction of step S1 is completed. In one embodiment of the present invention, the basic catalyst is neutralized using sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid aqueous solution, etc. in step S2 and the residual catalyst and formaldehyde are removed through a number of water washing processes, but the present invention is not limited thereto. can be removed.

(2) S2 단계(2) Step S2

S2 단계는 S1 단계에서 제조된 1차 중합체를 C1 내지 C12의 알코올과 반응시켜 2차 중합체를 제조하는 단계로, 이 단계에서 중합체의 벤젠 고리에 존재하는 히드록시메틸기(-CH2-OH)가 알콕시메틸기(-CH2-OR)로 전환된다. 상기 S1 단계에서 설명한 바와 같이, S2 단계에서는 S1 단계의 촉매를 제거하기 위한 산의 첨가 및 수세 공정이 함께 진행될 수 있다.Step S2 is a step to prepare a secondary polymer by reacting the primary polymer prepared in step S1 with a C1 to C12 alcohol. In this step, the hydroxymethyl group (-CH 2 -OH) present in the benzene ring of the polymer is converted to an alkoxymethyl group (-CH 2 -OR). As described in step S1, in step S2, an acid addition and washing process for removing the catalyst in step S1 may be performed together.

히드록시메틸기를 가지는 1차 중합체는 반응성이 매우 크므로 상온 이상의 온도에서 자가 중합되기 쉽다. 특히 염기 또는 산 촉매 하에서 자가 중합은 급속도로 이루어진다. 화학식 9로 표시되는 인 화합물은 포스핀(phosphine)구조를 가지고 있어 산성을 나타내므로, 1차 중합체 용액에 바로 화학식 9의 화합물을 투입하게 되면 1차 중합체와 화학식 9의 화합물의 반응이 일어나지 않고 1차 중합체 간의 자가 축합 반응이 일어나게 되어 목적한 중합체를 얻을 수 없다.Since the primary polymer having a hydroxymethyl group has very high reactivity, it is easy to self-polymerize at a temperature above room temperature. In particular, the self-polymerization occurs rapidly under a base or acid catalyst. Since the phosphorus compound represented by Chemical Formula 9 has a phosphine structure and is acidic, when the compound of Chemical Formula 9 is directly added to the primary polymer solution, the reaction between the primary polymer and the compound of Chemical Formula 9 does not occur 1 A self-condensation reaction occurs between the tea polymers, and the desired polymer cannot be obtained.

본 발명에서는 S1 단계 이후에 1차 중합체에 알코올을 첨가시키는 S2 단계를 수행함으로써, 1차 중합체의 자가 중합 반응을 방지한다.In the present invention, by performing step S2 of adding alcohol to the primary polymer after step S1, self-polymerization of the primary polymer is prevented.

이때 사용되는 C1 내지 C12의 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, t-부탄올, 펜탄올, 헥산올, 글리콜, 2-메톡시에탄올, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르, 및 페놀로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하기로 부탄올을 사용한다.At this time, the C1 to C12 alcohol used is methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, t-butanol, pentanol, hexanol, glycol, 2-methoxyethanol, propylene glycol monomethyl ether, and phenol. It may be at least one selected from the group, and butanol is preferably used.

상기 1차 중합체와 C1 내지 C12의 알코올은 바람직하기로 80 ~ 130 ℃에서 5 ~ 100시간 동안 반응시킨다. 만일 반응 시간이 5시간 미만이면 충분한 반응이 일어나지 못하여 1차 중합체의 자가 중합 문제를 해결할 수 없고, 100 시간을 초과하면 공정시간 연장으로 인하여 생산성이 현저히 떨어지는 문제가 발생될 수 있다. The primary polymer and the C1 to C12 alcohol are preferably reacted at 80 to 130° C. for 5 to 100 hours. If the reaction time is less than 5 hours, sufficient reaction does not occur and the problem of self-polymerization of the primary polymer cannot be solved.

이때, 상기 알코올 100 중량부에 대하여 상기 중합체 10~1000 중량부를 반응시키는 것이 바람직하다. 만일, 상기 중합체가 10 중량부 미만으로 첨가되면, 1 배치(batch)당 최종 생성물의 수득량이 적어 생산성이 현저히 떨어지는 문제가 발생될 수 있고, 1000 중량부를 초과하면 반응에 필요한 알코올의 당량에 못 미치게 되어 상기한 효과를 확보할 수 없으므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절한다.At this time, it is preferable to react 10 to 1000 parts by weight of the polymer with respect to 100 parts by weight of the alcohol. If the polymer is added in an amount of less than 10 parts by weight, the yield of the final product per batch may cause a problem that productivity is significantly reduced, and if it exceeds 1000 parts by weight, the equivalent of alcohol required for the reaction may not be reached. Since it is not possible to secure the above-mentioned effect, it is appropriately adjusted within the above range.

상기 2차 중합체 제조 반응이 종료된 후, 아민 화합물을 첨가하여 미 반응한 잔여 포름알데하이드를 제거하는 단계를 더 수행할 수 있다. 미 반응한 잔여 포름알데하이드는 촉매가 없는 경우에도 화학식 9로 표시되는 인 화합물과 반응하기 쉽고, 반응 후 비할로겐 난연성 중합체에 잔존하여 난연성, 함침성 및 타 고분자와의 상용성을 저하시키는 원인이 된다. 이에, 본 발명에서는 아민 화합물을 추가로 첨가하여 미반응된 포름알데하이드를 제거한다. After the reaction for preparing the secondary polymer is completed, a step of removing unreacted residual formaldehyde by adding an amine compound may be further performed. Residual unreacted formaldehyde easily reacts with the phosphorus compound represented by Formula 9 even in the absence of a catalyst, and remains in the non-halogen flame-retardant polymer after the reaction to reduce flame retardancy, impregnation properties and compatibility with other polymers. . Accordingly, in the present invention, unreacted formaldehyde is removed by additionally adding an amine compound.

상기 아민 화합물은 메타페닐렌 디아민(metaphenylene diamine), 벤조구아나민(benzoguanamine), 트리메틸 헥사메틸렌 디아민(trimethyl hexamethylene diamine), 이소포론 디아민(isophorone diamine), 카르보닐 디아민(carbonyl diamine) 등의 1차 아민, N-에틸벤질아민(N-ethylbenzylamine), 비스(2-에틸헥시) 아민(Bis(2-ethylhexy) amine, 디프로필아민(dipropylamine) 등의 2차 아민을 사용할 수 있으며, 바람직하기로 1차 아민을 사용한다. 일반적으로 포름알데하이드는 1차 혹은 2차 아민과 반응하여 우레아를 생성하며, 이는 수용성이므로 반응계로부터 제거하는 것이 용이하다.The amine compound is a primary amine such as metaphenylene diamine, benzoguanamine, trimethyl hexamethylene diamine, isophorone diamine, and carbonyl diamine. , N-ethylbenzylamine (N-ethylbenzylamine), bis (2-ethylhexy) amine (Bis (2-ethylhexy) amine, can be used a secondary amine such as dipropylamine (dipropylamine), preferably 1 Use a primary amine In general, formaldehyde reacts with a primary or secondary amine to produce urea, which is water-soluble, so it is easy to remove from the reaction system.

이때, 아민 화합물은 미반응 포름알데하이드에 대하여 4 당량 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일 상기 범위를 초과할 경우 최종 생성물에 아민 화합물이 잔존하여 내열성 감소 등의 문제가 발생될 수 있다.In this case, the amine compound is preferably added in an amount of 4 equivalents or less based on unreacted formaldehyde. If it exceeds the above range, the amine compound may remain in the final product, resulting in problems such as reduced heat resistance.

(3) S3 단계(3) Step S3

S3 단계에서는 상기 제조된 2차 중합체와 하기 화학식 9로 표시되는 인 화합물(3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide)을 반응시켜 최종 생성물인 본 발명의 비할로겐 난연성 중합체를 제조한다.In step S3, the final product of the present invention is non-halogen by reacting the prepared secondary polymer with a phosphorus compound (3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide) represented by the following formula (9). A flame retardant polymer is prepared.

[화학식 9][Formula 9]

Figure 112016061902492-pat00032
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상기 화학식 9로 표시되는 인 화합물의 첨가로, 최종 생성물은 난연성을 가지게 된다. 상기 인 화합물은 2차 중합체의 알콕시메틸기와 반응하여 알콕시기를 치환하고 C-P결합을 생성한다. 이때, 2차 중합체의 알콕시기가 상기 인 화합물로 치환되는 비율은 10 내지 100% 이다.By the addition of the phosphorus compound represented by Chemical Formula 9, the final product has flame retardancy. The phosphorus compound reacts with the alkoxymethyl group of the secondary polymer to replace the alkoxy group and form a C-P bond. In this case, the ratio in which the alkoxy group of the secondary polymer is substituted with the phosphorus compound is 10 to 100%.

상기 화학식 9로 표시되는 화합물은 화학식 7로 표시되는 단량체 및 화학식 8으로 표시되는 단량체 총 100 중량부에 대하여 10 ~ 1000 중량부로 첨가된다. 만일 상기 화학식 9로 표시되는 화합물의 함량이 10 중량부 미만이면 2차 중합체와 알코올과의 반응에서 반응에 참여하지 않은 1차 중합체가 고온에서 탈수소화 반응을 일으키면서 겔화가 진행되거나, 난연 특성이 저하될 수 있는 문제가 발생될 수 있고, 1000 중량부를 초과하는 경우에는, 화학식 9로 표시되는 화합물이 최종 생성물 공중합체에 미 반응물로 잔존하게 되어 최종 공중합체의 내열성 등의 물성이 현저히 떨어질 수 있는 문제가 발생될 수 있다The compound represented by Formula 9 is added in an amount of 10 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer represented by Formula 7 and the monomer represented by Formula 8. If the content of the compound represented by Formula 9 is less than 10 parts by weight, the primary polymer that does not participate in the reaction in the reaction between the secondary polymer and the alcohol undergoes a dehydrogenation reaction at a high temperature, resulting in gelation or poor flame retardancy. A problem that may deteriorate may occur, and when it exceeds 1000 parts by weight, the compound represented by Formula 9 remains as an unreacted substance in the final product copolymer, which may significantly decrease physical properties such as heat resistance of the final copolymer. problems can arise

S3 단계의 반응은 100 ~ 250 ℃에서 3 ~ 20 시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 상기 반응 조건을 만족할 때 충분한 반응 속도를 얻을 수 있고 화학식 9로 표시되는 화합물의 미 반응 잔존량을 최소화할 수 있다.The reaction of step S3 is preferably performed at 100 to 250 °C for 3 to 20 hours. When the above reaction conditions are satisfied, a sufficient reaction rate can be obtained and the unreacted residual amount of the compound represented by Formula 9 can be minimized.

난연성 중합체 조성물Flame Retardant Polymer Composition

본 발명은 에폭시 수지, 에폭시 경화제, 경화 촉진제 및 본 발명에 따른 비할로겐 난연성 중합체를 포함하는 난연성 중합체 조성물을 제공한다.The present invention provides a flame retardant polymer composition comprising an epoxy resin, an epoxy curing agent, a curing accelerator and a non-halogen flame retardant polymer according to the present invention.

상기 에폭시 수지는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 당 업계에서 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 에폭시 수지의 비제한적인 예로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 안트라센 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 테트라메틸 비페닐형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 F 노볼락형 에폭시 수지, 디시클로 펜타디엔형 에폭시 수지, 다관능 페놀형 에폭시 수지, 비페닐 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 페놀 공축 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 코레졸 공축 노볼락형 에폭시 수지, 방향족 탄화수소 포름알데히드 수지 변성 페놀 수지형 에폭시 수지, 트리페닐 메탄형 에폭시 수지, 테트라 페닐에탄형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 페놀 부가 반응형 에폭시 수지, 페놀 아랄킬형 에폭시 수지 및 나프톨 아라킬형 에폭시 수지 등이 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.The epoxy resin is not particularly limited in the present invention, and those used in the art may be used without limitation. Non-limiting examples of the epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, anthracene epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, tetramethyl biphenyl type epoxy resin, Alicyclic epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin, bisphenol A novolak type epoxy resin, bisphenol F novolak type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, polyfunctional phenol type epoxy resin, Biphenyl novolac type epoxy resin, naphthol novolak type epoxy resin, naphthol phenol coaxial novolak type epoxy resin, naphthol choresol coaxial novolak type epoxy resin, aromatic hydrocarbon formaldehyde resin modified phenol resin type epoxy resin, triphenyl methane type There are epoxy resins, tetraphenylethane type epoxy resins, dicyclopentadiene phenol addition reaction type epoxy resins, phenol aralkyl type epoxy resins, and naphthol aralkyl type epoxy resins, and these may be used alone or in combination of two or more types.

상기 에폭시 경화제는 에폭시 수지와 경화반응이 진행될 수 있는 것으로서 당 업계에 알려진 통상적인 경화제라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 아민 경화제, 산무수물 경화제, 이소시아눌산 경화제, 페놀계 경화제 등을 사용할 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The epoxy curing agent may be used without any particular limitation as long as it is a conventional curing agent known in the art as a curing reaction capable of proceeding with an epoxy resin. For example, an amine curing agent, an acid anhydride curing agent, an isocyanuric acid curing agent, a phenol-based curing agent, etc. may be used, and these may be used alone or in combination of two or more.

상기 아민 경화제로는 디시안디아미드, 디에틸렌트리아민, 테트라에틸렌트리아민, 테트라에틸렌펜타아민, 이소프로필디아민, 비스(아미노메틸)시클로헨산, 1,4-부탄디올 비스(3-아미노프로필)에테르, 자일렌디아민, 1,4-페닐렌디아민 등을 사용할 수 있다.The amine curing agent includes dicyandiamide, diethylenetriamine, tetraethylenetriamine, tetraethylenepentaamine, isopropyldiamine, bis(aminomethyl)cyclohenic acid, 1,4-butanediol bis(3-aminopropyl)ether, xylenediamine, 1,4-phenylenediamine, or the like can be used.

산무수물 경화제로는 무수프탈산, 무수말레산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 헥사히드로무수프탈산, 테트라히드로무수프탈산, 무수메틸나딕산, 무수나딕산, 무수글루탈산, 무수디메틸글루탈산, 무수디에틸글루탈산, 무수숙신산, 메틸헥사히드로무수프탈산, 메틸테트라히드로무수프탈산 등을 사용할 수 있다.Acid anhydride curing agents include phthalic anhydride, maleic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, nadic anhydride, glutaric anhydride, dimethyl glutaric anhydride, Diethyl glutaric anhydride, succinic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, and the like can be used.

이소시아눌산 경화제로는, 1,3,5-트리스(1-카르복시메틸)이소시아누레이트, 1,3,5-트리스(2-카르복시에틸)이소시아누레이트, 1,3,5-트리스(3-카르복시프로필)이소시아누레이트, 1,3-비스(2-카르복시에틸)이소시아누레이트 등을 들 수 있다.As the isocyanuric acid curing agent, 1,3,5-tris(1-carboxymethyl)isocyanurate, 1,3,5-tris(2-carboxyethyl)isocyanurate, 1,3,5-tris (3-carboxypropyl) isocyanurate, 1, 3-bis (2-carboxyethyl) isocyanurate, etc. are mentioned.

페놀계 경화제로는 페놀, 크레졸, 레졸신, 카테콜, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 페닐페놀, 아미노페놀 등의 페놀류 및/또는 α-나프톨, β-나프톨, 디히드록시나프탈렌 등의 나프톨류와 포름알데히드, 벤즈알데히드, 살리실알데히드 등의 알데히드기를 갖는 화합물을 산성 촉매 하에서 축합 또는 공축합시켜 얻어지는 노볼락형 페놀수지; 페놀류 및/또는 나프톨류와 디메톡시파라크실렌 또는 비스(메톡시)비페닐로부터 합성되는 페놀·아랄킬 수지; 비페닐렌형 페놀·아랄킬 수지, 나프톨?아랄킬 수지 등의 아랄킬형 페놀수지; 페놀류 및/또는 나프톨류와 디시클로펜타디엔과의 공중합에 의해 합성되는 디시클로펜타디엔형 페놀 노볼락 수지, 디시클로펜타디엔형 나프톨 노볼락 수지 등의 디시클로펜타디엔형 페놀 수지; 트리페닐메탄형 페놀 수지; 테르펜 변성 페놀 수지; 파라크실렌 및/또는 메타크실렌 변성 페놀 수지; 멜라민 변성 페놀 수지; 또는 시클로펜타디엔 변성 페놀 수지를 사용할 수 있다.Phenolic curing agents include phenols such as phenol, cresol, resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F, phenylphenol and aminophenol, and/or naphthols such as α-naphthol, β-naphthol, dihydroxynaphthalene and form a novolak-type phenol resin obtained by condensing or co-condensing a compound having an aldehyde group, such as aldehyde, benzaldehyde, and salicylaldehyde, under an acidic catalyst; phenol/aralkyl resin synthesized from phenols and/or naphthols and dimethoxyparaxylene or bis(methoxy)biphenyl; aralkyl-type phenol resins such as biphenylene-type phenol/aralkyl resins and naphthol/aralkyl resins; dicyclopentadiene type phenol resins such as dicyclopentadiene type phenol novolac resin and dicyclopentadiene type naphthol novolac resin synthesized by copolymerization of phenols and/or naphthols with dicyclopentadiene; triphenylmethane type phenol resin; terpene-modified phenolic resin; para-xylene and/or meta-xylene-modified phenolic resins; melamine-modified phenolic resin; Alternatively, a cyclopentadiene-modified phenol resin may be used.

이 밖에도, 이소시아네이트계, 머캅탄계, 멜라민 등 기타 에폭시 경화제가 사용될 수 있다.In addition, other epoxy curing agents such as isocyanate-based, mercaptan-based, and melamine may be used.

상기 경화 촉진제는 에폭시 수지와 경화제의 반응을 촉진하는 물질로서, 예를 들어, 이미다졸계 경화 촉진제, 아민계 경화촉진제, 금속계 경화촉진제 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.The curing accelerator is a material that promotes the reaction between the epoxy resin and the curing agent, and for example, an imidazole-based curing accelerator, an amine-based curing accelerator, and a metal-based curing accelerator, but is not limited thereto.

사용 가능한 이미다졸계 경화촉진제의 비제한적인 예를 들면, 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-데실이미다졸, 2-헥틸이미다졸, 2-이소프로필이미다졸, 2-운데실 이미다졸, 2-헵탄데실 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸 이미다졸, 1-벤질-2-메틸 이미다졸, 1-벤질-2-페닐 이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실-이미다졸 트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-페닐 이미다졸 트리멜리테이트, 2,4-디아미노-6-(2'-메틸이미다졸-(1')-에틸-s-트리아진, 2-페실-4,5-디하이드록시메틸이미다졸, 2-페실-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸, 2-페실-4-벤질-5-하이드록시메틸이미다졸, 4,4'-메틸렌-비스-(2-에틸-5-메틸이미다졸), 2-아미노에틸-2-메틸 이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐-4,5-디(시아노에톡시 메틸)이미다졸, 1-도데실-2-메틸-3-벤질이미다졸리늄클로라이드, 이미다졸 함유 폴리아미드, 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 그 외, 제 3급 아민, 유기금속화합물, 유기인화합물, 붕소화합물 등을 추가로 사용할 수 있다.Non-limiting examples of the imidazole-based curing accelerator that can be used include imidazole, 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-decylimidazole, 2-hexylimidazole, 2-isopropyl Imidazole, 2-undecyl imidazole, 2-heptanedecyl imidazole, 2-ethyl-4-methyl imidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methyl imidazole, 1-benzyl-2 -Methyl imidazole, 1-benzyl-2-phenyl imidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl -2-undecylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecyl-imidazole trimellitate, 1-cyanoethyl-2-phenyl imidazole trimellitate, 2,4-diamino-6-(2'-methylimidazole-(1')-ethyl-s-triazine, 2-pecyl-4,5-dihydroxymethylimidazole; 2-Pesyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-pecyl-4-benzyl-5-hydroxymethylimidazole, 4,4'-methylene-bis-(2-ethyl-5- methylimidazole), 2-aminoethyl-2-methyl imidazole, 1-cyanoethyl-2-phenyl-4,5-di (cyanoethoxy methyl) imidazole, 1-dodecyl-2-methyl -3-benzylimidazolinium chloride, imidazole-containing polyamide, mixtures thereof, etc. In addition, tertiary amines, organometallic compounds, organophosphorus compounds, boron compounds, etc. may be additionally used.

아민계 경화촉진제의 비제한적인 예를 들면, 트리에틸아민, 트리부틸아민 등의 트리알킬아민; 4-디메틸아미노피리딘, 벤질디메틸아민, 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 1,8-디아자비사이클로(5,4,0)-운데셀(DBU) 등의 아민 화합물, 또는 이들의 1종 이상 혼합물 등이 있다.Non-limiting examples of the amine-based curing accelerator include trialkylamines such as triethylamine and tributylamine; amine compounds such as 4-dimethylaminopyridine, benzyldimethylamine, 2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol, 1,8-diazabicyclo(5,4,0)-undecel (DBU), or and mixtures of one or more thereof.

금속계 경화촉진제로는 코발트, 구리, 아연, 철, 니켈, 망간, 주석 등의 유기 금속 착체 또는 유기 금속염을 들 수 있다. 상기 유기 금속 착체의 예로는, 코발트(Ⅱ) 아세틸아세토네이트, 코발트(Ⅲ) 아세틸아세토네이트 등의 유기 코발트 착체, 구리(Ⅱ) 아세틸아세토네이트 등의 유기 구리 착체, 아연(Ⅱ) 아세틸아세토네이트 등의 유기 아연 착체, 철(Ⅲ) 아세틸아세토네이트 등의 유기 철 착체, 니켈(Ⅱ) 아세틸아세토네이트 등의 유기 니켈 착체, 망간(Ⅱ) 아세틸아세토네이트 등의 유기 망간 착체 등을 들 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다. 상기 유기 금속염의 예로는, 옥틸산아연, 옥틸산주석, 나프텐산아연, 나프텐산코발트, 스테아르산주석, 스테아르산아연 등을 들 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다. 상기와 같은 금속계 경화 촉진제는 1종 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.Examples of the metal-based curing accelerator include organometallic complexes or organometallic salts such as cobalt, copper, zinc, iron, nickel, manganese, and tin. Examples of the organometallic complex include organocobalt complexes such as cobalt(II) acetylacetonate and cobalt(III) acetylacetonate, organocopper complexes such as copper(II) acetylacetonate, zinc(II) acetylacetonate, and the like. an organic zinc complex, an organic iron complex such as iron (III) acetylacetonate, an organic nickel complex such as nickel (II) acetylacetonate, and an organic manganese complex such as manganese (II) acetylacetonate. not limited Examples of the organometallic salt include, but are not limited to, zinc octylate, tin octylate, zinc naphthenate, cobalt naphthenate, tin stearate, and zinc stearate. The metal-based curing accelerator as described above may be used alone or in combination of two or more.

본 발명에 따른 난연성 중합체 조성물은 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 상기 에폭시 경화제는 30 내지 70 중량부, 상기 경화촉진제는 0.1 내지 1 중량부 및 상기 비할로겐 난연성 중합체는 10 내지 150 중량부로 포함하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 비할로겐 난연성 중합체를 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부 미만으로 포함할 경우, 전체 배합 중 인 함량이 부족하여 난연성을 확보할 수 없는 문제가 있고, 150 중량부를 초과하는 경우 반응성이 저하되고 타 수지와의 용해성이 낮아지는 문제가 있다. The flame retardant polymer composition according to the present invention preferably contains 30 to 70 parts by weight of the epoxy curing agent, 0.1 to 1 parts by weight of the curing accelerator, and 10 to 150 parts by weight of the non-halogen flame retardant polymer based on 100 parts by weight of the epoxy resin. do. If the non-halogen flame-retardant polymer is included in an amount of less than 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the epoxy resin, there is a problem that flame retardancy cannot be ensured due to insufficient phosphorus content in the entire formulation, and when it exceeds 150 parts by weight, the reactivity is There is a problem of lowering and lowering solubility with other resins.

본 발명에 따른 비할로겐 난연성 중합체는 알킬페놀 구조에 의하여 저 유전특성을 나타내고, 비스페놀 구조에 의하여 내열성이 우수하며, 인 함량이 5 ~ 12 중량%로 난연성이 우수한 특성이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 비할로겐 난연성 중합체를 포함하는 난연성 중합체 조성물은 폴리카보네이트, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene; ABS), 내충격성 폴리스티렌(High Impact Polystyrene; HIPS) 등 엔지니어링 플라스틱의 첨가제로서 우수한 난연, 내열 특성 및 물리, 화학적 물성을 가지며, 에폭시 레진, 시아네이트 레진 및 아크릴레이트 레진의 원료 및 에폭시 레진의 경화제로서 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 난연성 중합체 조성물은 에폭시 몰딩재(Epoxy Molding Compound; EMC)와 같은 고신뢰성 전기 전자 부품의 절연재료, 할로겐 프리 화합물로써 우수한 난연성 및 열적 안정성을 요구하는 인쇄회로기판(PCB), 절연판 등 각종 복합재료, 접착제, 코팅제, 도료 등에 폭넓게 적용될 수 있다.The non-halogen flame-retardant polymer according to the present invention has low dielectric properties due to its alkylphenol structure, excellent heat resistance due to its bisphenol structure, and excellent flame retardancy with a phosphorus content of 5 to 12% by weight. Therefore, the flame-retardant polymer composition comprising the non-halogen flame-retardant polymer according to the present invention is excellent as an additive of engineering plastics such as polycarbonate, acrylonitrile butadiene styrene (ABS), and high impact polystyrene (HIPS). It has flame retardancy, heat resistance, and physical and chemical properties, and can be used as a raw material for epoxy resins, cyanate resins and acrylate resins, and as a curing agent for epoxy resins. Therefore, the flame-retardant polymer composition according to the present invention is an insulating material for high-reliability electric and electronic components such as an epoxy molding compound (EMC), a halogen-free compound, and a printed circuit board (PCB) requiring excellent flame retardancy and thermal stability; It can be widely applied to various composite materials such as insulating plates, adhesives, coatings, and paints.

이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, preferred examples are presented to help the understanding of the present invention, but the following examples are merely illustrative of the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and spirit of the present invention, It goes without saying that changes and modifications fall within the scope of the appended claims.

실시예Example 1 One

상온에서 PTBP(P-tertiary butyl phenol) 320g, BPA(4,4-Dihydroxy-2,2-diphenyl propane) 80g, 포름알데하이드 수용액 40%(formaldehyde) 531.3g 및 50% 수산화 나트륨 수용액 24g을 반응기에 투입한 다음 가열하여 80에서 4시간 교반하면서 반응 시켰다. 그 후, 70℃까지 진공도 40Torr 이하에서 탈기하고, 부탄올 300g을 투입한 다음, 80% 인산 24g을 투입하여 수산화나트륨 촉매를 중화시키고, 110℃에서 20시간 동안 생성되는 물을 빼주면서 알코올 첨가반응을 수행하였다. 반응완료 후, 물 210g 및 카르보닐 디아민(carbonyl diamine) 60g을 반응기에 투입하여 미반응 포름알데하이드를 제거 및 수세하였다. 미반응 포름알데하이드가 제거된 윗층의 수지층을 분액하여 추가로 물 100g씩 2번 수세를 더 진행하였다. 상기 수지층에 3,4,5,6-디벤조-1,2-옥사포스페인-2-옥사이드(3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide) 575g을 투입하여 반응혼합물에 존재하는 부탄올과 물을 제거하면서 130에서 20시간 반응시켰다. 반응종료 후, 감압 탈기하여 고형 공중합체를 1100g 수득하였다.At room temperature, 320 g of PTBP (P-tertiary butyl phenol), 80 g of BPA (4,4-Dihydroxy-2,2-diphenyl propane), 531.3 g of 40% formaldehyde aqueous solution and 24 g of 50% sodium hydroxide aqueous solution were put into the reactor. Then, it was heated and reacted with stirring at 80 °C for 4 hours. Thereafter, degassing at a vacuum degree of 40 Torr or less up to 70 ° C, 300 g of butanol was added, and then 24 g of 80% phosphoric acid was added to neutralize the sodium hydroxide catalyst, and the alcohol was added while draining the water produced at 110 ° C. for 20 hours. carried out. After completion of the reaction, 210 g of water and 60 g of carbonyl diamine were added to the reactor to remove unreacted formaldehyde and washed with water. The resin layer of the upper layer from which unreacted formaldehyde was removed was separated and washed with water twice more by 100 g of water. 575 g of 3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide (3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide) was added to the resin layer and reacted at 130 for 20 hours while removing butanol and water present in the reaction mixture. After completion of the reaction, 1100 g of a solid copolymer was obtained by degassing under reduced pressure.

수득한 비할로겐 난연성 중합체는 US EPA 3052와 GPC(gel permeation chromatograph)를 통해서, 인 함량과 분자량을 측정하였다. 그 결과, 상기 수득한 중합체는 인 함량이 8.7%이고, 분자량이 712g/mol임을 확인할 수 있었다. 또한, FT-IR(Perkin Elmer, Spectrum 100) 측정 결과, 2385 cm-1에 존재하던 3,4,5,6-디벤조-1,2-옥사포스페인-2-옥사이드의 P-H Stretch 흡수피크가 반응시간에 따라 감소되는 것을 관찰되었다(FT-IR 결과: Phenol-like hydroxygroup : 3247 cm-1, P=O : 1199/ 1280 cm-1, P-O-Ph : 972 cm-1, P-C(aliphatic C) 1431 cm-1).The obtained non-halogen flame retardant polymer was measured for phosphorus content and molecular weight through US EPA 3052 and gel permeation chromatograph (GPC). As a result, it was confirmed that the obtained polymer had a phosphorus content of 8.7% and a molecular weight of 712 g/mol. In addition, as a result of FT-IR (Perkin Elmer, Spectrum 100) measurement, the PH Stretch absorption peak of 3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphate-2-oxide present at 2385 cm -1 was It was observed to decrease with reaction time (FT-IR results: Phenol-like hydroxygroup: 3247 cm -1 , P=O: 1199/ 1280 cm -1 , PO-Ph: 972 cm -1 , PC (aliphatic C)) 1431 cm -1 ).

실시예Example 2 2

상온에서 PTBP(P-tertiary butyl phenol) 240g, BPA(4,4-Dihydroxy-2,2-diphenyl propane) 160g, 포름알데하이드 수용액 40%(formaldehyde) 562.9g 및 50% 수산화 나트륨 수용액 24g을 반응기에 투입한 다음 가열하여 80에서 4시간 교반하면서 반응 시켰다. 그 후, 70℃까지 진공도 40Torr 이하에서 탈기하고, 부탄올 300g을 투입한 다음, 80% 인산 24g을 투입하여 수산화나트륨 촉매를 중화시키고, 110℃에서 20시간 동안 생성되는 물을 빼주면서 알코올 첨가반응을 수행하였다. 반응완료 후, 물 210g 및 카르보닐 디아민(carbonyl diamine) 60g을 반응기에 투입하여 미반응 포름알데하이드를 제거 및 수세하였다. 미반응 포름알데하이드가 제거된 윗층의 수지층을 분액하여 추가로 물 100g씩 2번 수세를 더 진행하였다. 상기 수지층에 3,4,5,6-디벤조-1,2-옥사포스페인-2-옥사이드(3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide) 575g을 투입하여 반응혼합물에 존재하는 부탄올과 물을 제거하면서 130에서 20시간 반응시켰다. 반응종료 후, 감압 탈기하여 고형 공중합체를 1130g 수득하였다.At room temperature, 240 g of PTBP (P-tertiary butyl phenol), 160 g of BPA (4,4-Dihydroxy-2,2-diphenyl propane), 562.9 g of 40% formaldehyde aqueous solution and 24 g of 50% sodium hydroxide aqueous solution were put into the reactor. Then, it was heated and reacted with stirring at 80 °C for 4 hours. Thereafter, degassing at a vacuum degree of 40 Torr or less up to 70 ° C, 300 g of butanol was added, and then 24 g of 80% phosphoric acid was added to neutralize the sodium hydroxide catalyst, and the alcohol was added while draining the water produced at 110 ° C. for 20 hours. carried out. After completion of the reaction, 210 g of water and 60 g of carbonyl diamine were added to the reactor to remove unreacted formaldehyde and washed with water. The resin layer of the upper layer from which unreacted formaldehyde was removed was separated and washed with water twice more by 100 g of water. 575 g of 3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide (3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide) was added to the resin layer and reacted at 130 for 20 hours while removing butanol and water present in the reaction mixture. After completion of the reaction, 1130 g of a solid copolymer was obtained by degassing under reduced pressure.

이와 같이 수득한 비할로겐 난연성 중합체는 US EPA 3052와 GPC(gel permeation chromatograph)를 통해서, 인 함량과 분자량을 측정하였다. 그 결과, 상기 수득한 중합체는 인 함량이 8.8%이고, 분자량이 821g/mol임을 확인할 수 있었다. 또한, FT-IR(Perkin Elmer, Spectrum 100) 측정 결과, 2385 cm-1에 존재하던 3,4,5,6-디벤조-1,2-옥사포스페인-2-옥사이드의 P-H Stretch 흡수피크가 반응시간에 따라 감소되는 것을 관찰되었다(FT-IR 결과: Phenol-like hydroxygroup : 3247 cm-1, P=O : 1199/ 1280 cm-1, P-O-Ph : 972 cm-1, P-C(aliphatic C) 1431 cm-1).The non-halogen flame retardant polymer thus obtained was measured for phosphorus content and molecular weight through US EPA 3052 and gel permeation chromatograph (GPC). As a result, it was confirmed that the obtained polymer had a phosphorus content of 8.8% and a molecular weight of 821 g/mol. In addition, as a result of FT-IR (Perkin Elmer, Spectrum 100) measurement, the PH Stretch absorption peak of 3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphate-2-oxide present at 2385 cm -1 was It was observed to decrease with reaction time (FT-IR results: Phenol-like hydroxygroup: 3247 cm -1 , P=O: 1199/ 1280 cm -1 , PO-Ph: 972 cm -1 , PC (aliphatic C)) 1431 cm -1 ).

실시예Example 3 3

상온에서 PTBP(P-tertiary butyl phenol) 160g, BPA(4,4-Dihydroxy-2,2-diphenyl propane) 240g, 포름알데하이드 수용액 40%(formaldehyde) 594.5g 및 50% 수산화 나트륨 수용액 24g을 반응기에 투입한 다음 가열하여 80에서 4시간 교반하면서 반응 시켰다. 그 후, 70℃까지 진공도 40Torr 이하에서 탈기하고, 부탄올 300g을 투입한 다음, 80% 인산 24g을 투입하여 수산화나트륨 촉매를 중화시키고, 110℃에서 20시간 동안 생성되는 물을 빼주면서 알코올 첨가반응을 수행하였다. 반응완료 후, 물 210g 및 카르보닐 디아민(carbonyl diamine) 60g을 반응기에 투입하여 미반응 포름알데하이드를 제거 및 수세하였다. 미반응 포름알데하이드가 제거된 윗층의 수지층을 분액하여 추가로 물 100g씩 2번 수세를 더 진행하였다. 상기 수지층에 3,4,5,6-디벤조-1,2-옥사포스페인-2-옥사이드(3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide) 575g을 투입하여 반응혼합물에 존재하는 부탄올과 물을 제거하면서 130 ℃에서 20시간 반응시켰다. 반응종료 후, 감압 탈기하여 고형 공중합체를 1090g 수득하였다.At room temperature, 160 g of PTBP (P-tertiary butyl phenol), 240 g of BPA (4,4-Dihydroxy-2,2-diphenyl propane), 594.5 g of 40% formaldehyde aqueous solution and 24 g of 50% sodium hydroxide aqueous solution were put into the reactor. Then, it was heated and reacted with stirring at 80 °C for 4 hours. Thereafter, degassing at a vacuum degree of 40 Torr or less up to 70 ° C, 300 g of butanol was added, and then 24 g of 80% phosphoric acid was added to neutralize the sodium hydroxide catalyst, and the alcohol was added while draining the water produced at 110 ° C. for 20 hours. carried out. After completion of the reaction, 210 g of water and 60 g of carbonyl diamine were added to the reactor to remove unreacted formaldehyde and washed with water. The resin layer of the upper layer from which unreacted formaldehyde was removed was separated and washed with water twice more by 100 g of water. 575 g of 3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide (3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide) was added to the resin layer Then, the reaction mixture was reacted at 130 °C for 20 hours while removing butanol and water present in the reaction mixture. After completion of the reaction, 1090 g of a solid copolymer was obtained by degassing under reduced pressure.

수득한 비할로겐 난연성 중합체는 US EPA 3052와 GPC(gel permeation chromatograph)를 통해서, 인 함량과 분자량을 측정하였다. 그 결과, 상기 수득한 중합체는 인 함량이 8.6%이고, 분자량이 1031g/mol임을 확인할 수 있었다. 또한, FT-IR(Perkin Elmer, Spectrum 100) 측정 결과, 2385 cm-1에 존재하던 3,4,5,6-디벤조-1,2-옥사포스페인-2-옥사이드의 P-H Stretch 흡수피크가 반응시간에 따라 감소되는 것을 관찰되었다(FT-IR 결과: Phenol-like hydroxygroup : 3247 cm-1, P=O : 1199/ 1280 cm-1, P-O-Ph : 972 cm-1, P-C(aliphatic C) 1431 cm-1).The obtained non-halogen flame retardant polymer was measured for phosphorus content and molecular weight through US EPA 3052 and gel permeation chromatograph (GPC). As a result, it was confirmed that the obtained polymer had a phosphorus content of 8.6% and a molecular weight of 1031 g/mol. In addition, as a result of FT-IR (Perkin Elmer, Spectrum 100) measurement, the PH Stretch absorption peak of 3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphate-2-oxide present at 2385 cm -1 was It was observed to decrease with reaction time (FT-IR results: Phenol-like hydroxygroup: 3247 cm -1 , P=O: 1199/ 1280 cm -1 , PO-Ph: 972 cm -1 , PC (aliphatic C)) 1431 cm -1 ).

비교예comparative example 1 One

상온에서 PTBP(P-tertiary butyl phenol) 600g, 포름알데하이드 수용액 40%(formaldehyde) 898g 및 50% 수산화 나트륨 수용액 24g을 반응기에 투입한 다음 가열하여 80에서 5시간 교반하면서 반응 시켰다. 그 후, 70℃까지 진공도 40Torr 이하에서 탈기하고, 부탄올 888g을 투입한 다음, 80% 인산 24g을 투입하여 수산화나트륨 촉매를 중화시키고, 110℃에서 20시간 동안 생성되는 물을 빼주면서 알코올 첨가반응을 수행하였다. 반응완료 후, 물 300g 및 카르보닐 디아민(carbonyl diamine) 45g을 반응기에 투입하여 미반응 포름알데하이드를 제거 및 수세하였다. 미반응 포름알데하이드가 제거된 윗층의 수지층을 분액하여 추가로 물 200g씩 2번 수세를 더 진행하였다. 상기 수지층에 3,4,5,6-디벤조-1,2-옥사포스페인-2-옥사이드(3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide) 507g을 투입하여 반응혼합물에 존재하는 부탄올과 물을 제거하면서 130에서 20시간 반응시켰다. 반응종료 후, 감압 탈기하여 고형 중합체를 1043g 수득하였다.At room temperature, 600 g of PTBP (P-tertiary butyl phenol), 898 g of 40% formaldehyde aqueous solution and 24 g of 50% aqueous sodium hydroxide solution were put into the reactor, and then heated and reacted with stirring at 80 for 5 hours. Thereafter, degassing at a vacuum degree of 40 Torr or less to 70° C., 888 g of butanol was added, and then 24 g of 80% phosphoric acid was added to neutralize the sodium hydroxide catalyst, and the alcohol was added while draining the water generated at 110° C. for 20 hours. carried out. After completion of the reaction, 300 g of water and 45 g of carbonyl diamine were added to the reactor to remove unreacted formaldehyde and washed with water. The resin layer of the upper layer from which unreacted formaldehyde had been removed was separated and washed with water twice more by 200 g of water. 507 g of 3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide (3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide) was added to the resin layer and reacted at 130 for 20 hours while removing butanol and water present in the reaction mixture. After completion of the reaction, 1043 g of a solid polymer was obtained by degassing under reduced pressure.

수득한 중합체는 US EPA 3052과 GPC(gel permeationchromatograph)를 통해서, 인 함량과 분자량을 측정하였다. 그 결과, 상기 수득한 중합체는 인 함량이 8.7%이고, 분자량이 720g/mol임을 확인하였다. 또한, FT-IR(Perkin Elmer, Spectrum 100) 측정결과, 2385 cm-1에 존재하던 3,4,5,6-디벤조-1,2-옥사포스페인-2-옥사이드의 P-H Stretch 흡수피크가 사라진 것을 관찰되었다(FT-IR 결과 : Phenol-like hydroxygroup : 3247 cm-1, P=O : 1199/ 1280 cm-1, P-O-Ph : 972 cm-1, P-C(aliphatic C) 1431 cm-1.The obtained polymer was measured for phosphorus content and molecular weight through US EPA 3052 and GPC (gel permeation chromatograph). As a result, it was confirmed that the obtained polymer had a phosphorus content of 8.7% and a molecular weight of 720 g/mol. In addition, as a result of FT-IR (Perkin Elmer, Spectrum 100) measurement, the PH Stretch absorption peak of 3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphate-2-oxide present at 2385 cm -1 was disappeared (FT-IR results: Phenol-like hydroxygroup: 3247 cm -1 , P=O: 1199/1280 cm -1 , PO-Ph: 972 cm -1 , PC (aliphatic C) 1431 cm -1 .

비교예comparative example 2 2

상온에서 BPA(4,4-Dihydroxy-2,2-diphenyl propane) 228g, 포름알데하이드 수용액 40%(formaldehyde) 300g 및 50% 수산화 나트륨 수용액 8g을 반응기에 투입한 다음 가열하여 70에서 5시간 교반하면서 반응 시켰다. 그 후, 70℃까지 진공도 40Torr 이하에서 탈기하고, 부탄올 300g을 투입한 다음, 80% 인산 5g을 투입하여 수산화나트륨 촉매를 중화시키고, 110℃에서 10시간 동안 생성되는 물을 빼주면서 알코올 첨가반응을 수행하였다. 반응완료 후, 물 250g 및 카르보닐 디아민(carbonyl diamine) 60g을 반응기에 투입하여 미반응 포름알데하이드를 제거 및 수세하였다. 미반응 포름알데하이드가 제거된 윗층의 수지층을 분액하여 추가로 물 100g씩 2번 수세를 더 진행하였다. 상기 수지층에 3,4,5,6-디벤조-1,2-옥사포스페인-2-옥사이드(3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide) 540g을 투입하여 반응혼합물에 존재하는 부탄올과 물을 제거하면서 170에서 12시간 반응시켰다. 반응종료 후, 감압 탈기하여 고형 752g 수득하였다.At room temperature, 228 g of BPA (4,4-dihydroxy-2,2-diphenyl propane), 300 g of 40% formaldehyde aqueous solution and 8 g of 50% sodium hydroxide aqueous solution were put into the reactor, and then heated and reacted with stirring at 70 for 5 hours. made it Thereafter, degassing at a vacuum degree of 40 Torr or less to 70 ° C, 300 g of butanol was added, and then 5 g of 80% phosphoric acid was added to neutralize the sodium hydroxide catalyst, and the alcohol was added while draining the water generated at 110 ° C. for 10 hours. carried out. After completion of the reaction, 250 g of water and 60 g of carbonyl diamine were added to the reactor to remove unreacted formaldehyde and washed with water. The resin layer of the upper layer from which unreacted formaldehyde was removed was separated and washed with water twice more by 100 g of water. 540 g of 3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide (3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide) was added to the resin layer and reacted at 170 for 12 hours while removing butanol and water present in the reaction mixture. After completion of the reaction, 752 g of solid was obtained by degassing under reduced pressure.

수득한 중합체는 US EPA 3052과 GPC(gel permeationchromatograph)를 통해서, 인 함량과 분자량을 측정하였다.The obtained polymer was measured for phosphorus content and molecular weight through US EPA 3052 and gel permeation chromatograph (GPC).

그 결과, 상기 수득한 중합체는 인 함량이 9.2%이고, 분자량이 1410g/mol임을 확인하였다. 또한, FT-IR(Perkin Elmer, Spectrum 100) 측정결과, 2385 cm-1에 존재하던 3,4,5,6-디벤조-1,2-옥사포스페인-2-옥사이드의 P-H Stretch 흡수피크가 사라진 것을 관찰되었다(FT-IR 결과 : Phenol-like hydroxygroup : 3247 cm-1, P=O : 1199/ 1280 cm-1, P-O-Ph : 972 cm-1, P-C(aliphatic C) 1431 cm-1.As a result, it was confirmed that the obtained polymer had a phosphorus content of 9.2% and a molecular weight of 1410 g/mol. In addition, as a result of FT-IR (Perkin Elmer, Spectrum 100) measurement, the PH Stretch absorption peak of 3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphate-2-oxide present at 2385 cm -1 was disappeared (FT-IR results: Phenol-like hydroxygroup: 3247 cm -1 , P=O: 1199/1280 cm -1 , PO-Ph: 972 cm -1 , PC (aliphatic C) 1431 cm -1 .

실험예Experimental example 1 One

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 중합체에 대하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.The following experiments were performed on the polymers prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2 above.

(1) 분자량 측정(1) Molecular weight measurement

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 중합체를 테트라히드로퓨란(THF)에 4000 ppm농도로 용해시키고, 겔 침투 그로마토그래피(Gel Permeation Chromatoraphy, GPC(0~100,000g/mol)를 사용하여 중량평균분자량을 측정하였다.The polymers prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2 were dissolved in tetrahydrofuran (THF) at a concentration of 4000 ppm, and gel permeation chromatography (GPC (0 to 100,000 g/mol) was performed. was used to measure the weight average molecular weight.

(2) 인 함량 측정(2) Measurement of phosphorus content

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 중합체의 인 함량은 US EPA 3052(Intertec Testing Servies Korea Ltd. 의뢰조사, With reference to US EPA 3052, by acid digestion and determined by ICP-OES)에 의하여 조사하였다. 바니쉬의 인 함량은 계산을 통하여 분석하였다. The phosphorus content of the polymers prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2 is in US EPA 3052 (Intertec Testing Services Korea Ltd. survey, With reference to US EPA 3052, by acid digestion and determined by ICP-OES). investigated by The phosphorus content of the varnish was analyzed through calculation.

(3) 바니쉬 제조 (3) varnish manufacturing

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 중합체를 이용하여 하기 표 1과 같은 배합으로 바니쉬를 제작하였다. 이때, 페놀 노볼락 경화제(Phenol Novolac Hardener)는 하이드록실 당량 106, Mn=1200(n=11~12), 연화점 120인 페놀 노볼락(PN) 수지 (KPH-2004, 코오롱인더스트리㈜)를 사용하였고, 페놀 노볼락 에폭시(Phenol Novolac Epoxy) 수지는 당량이 184g/mol(KEP-1138, 코오롱인더스트리㈜)를 사용하였으며 경화촉진제로 2-에틸-4-메틸-이미다졸(2-Ethyl-4-methyl imidazole, 2E4MZ)를 고형 에폭시 수지 대비 0.4phr 사용하였다. Using the polymers prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2, varnishes were prepared in the formulation shown in Table 1 below. At this time, as the phenol novolac hardener, phenol novolac (PN) resin (KPH-2004, Kolon Industries Co., Ltd.) having a hydroxyl equivalent weight of 106, Mn = 1200 (n = 11 to 12), and a softening point of 120 was used. , Phenol Novolac Epoxy resin used an equivalent weight of 184 g/mol (KEP-1138, Kolon Industries Co., Ltd.), and 2-ethyl-4-methyl-imidazole (2-Ethyl-4-methyl) was used as a curing accelerator. imidazole, 2E4MZ) was used at 0.4 phr compared to the solid epoxy resin.

(4) 프리프레그(prepreg) 제조(4) Preparation of prepregs

상기 (2)에서 제조된 바니쉬에 글라스 섬유를 함침하여 상온에서 1시간 자연건조 시킨 다음, 155 오븐에서 5분 동안 건조시켜 프리프레그(prepreg)를 제조하였다. The varnish prepared in (2) was impregnated with glass fibers, dried naturally at room temperature for 1 hour, and then dried in an oven at 155 for 5 minutes to prepare a prepreg.

(5) 동박적층판의 제조(5) Manufacture of copper clad laminate

상기 (3)에서 제조된 프리프레그 8겹을 앞뒤에 동박(1 once)으로 하고, 195 에서 40 kgf/cm2 압력하에서 120분간 프레싱하여 제조하였다.The 8 layers of the prepreg prepared in (3) were made of copper foil (1 once) on the front and back, and pressed at 195 at 40 kgf/cm 2 under pressure for 120 minutes.

(6) DSC{(Differential Scanning Calorimeters; 시차주사열량계) 측정(6) DSC {(Differential Scanning Calorimeters; Differential Scanning Calorimeters) measurement

TA Instruments DSC Q2000을 이용하여 30~250에서 분당 20의 승온 속도로 측정하였다. Measurements were made at a temperature increase rate of 20 per minute at 30-250 using a TA Instruments DSC Q2000.

(8) 유전특성(Dk/Df) 측정(8) Measurement of dielectric properties (Dk/Df)

상기 (4)에서 제조된 동박적층판을 1cm × 1cm로 자른 후, 동박을 벗기고 Agilent E4991 RF Impedance/Material Analyzer를 사용하여 1GHz하의 유전상수(Dk) 및 유전손실(Df)를 측정하였다. After the copper clad laminate prepared in (4) was cut to 1 cm × 1 cm, the copper foil was peeled off and the dielectric constant (Dk) and dielectric loss (Df) under 1 GHz were measured using an Agilent E4991 RF Impedance/Material Analyzer.

(9) 난연성 측정(9) flame retardancy measurement

UL-94 방법에 의해 측정하였다. It was measured by the UL-94 method.

상기 방법으로 측정된 물성을 하기 표 1에 기재하였다.The physical properties measured by the above method are shown in Table 1 below.

항목Item 실시예Example 비교예comparative example 1One 22 33 1One 22 바니쉬
제조
varnish
Produce
난연성 중합체(g)Flame Retardant Polymer (g) 100100 100100 100100 100100 100100
Phenol Novolac Hardener(g)Phenol Novolac Hardener (g) 100100 100100 100100 100100 100100 Phenol Novolac Epoxy(g)Phenol Novolac Epoxy (g) 200200 200200 200200 200200 200200 2E4MZ(g)*2E4MZ(g)* 0.280.28 0.280.28 0.280.28 0.280.28 0.280.28 1-methoxy-2-propanol(g)1-methoxy-2-propanol (g) 171.4171.4 171.4171.4 171.4171.4 171.4171.4 171.4171.4 바니쉬 고형분 함량(wt%)Varnish solids content (wt%) 7070 7070 7070 7070 7070 바니쉬에 함유된 인 함량(wt%)Phosphorus content in varnish (wt%) 2.242.24 2.232.23 2.252.25 2.212.21 2.302.30 유리전이온도(℃)Glass transition temperature (℃) 170.4170.4 171.3171.3 173.1173.1 160.4160.4 175.3175.3 Dk (@1GHz)Dk (@1GHz) 3.103.10 3.123.12 3.153.15 3.083.08 3.453.45 Df (@1GHz)Df (@1GHz) 0.0090.009 0.0100.010 0.0130.013 0.0080.008 0.0180.018 난연성(UL-94)Flame retardant (UL-94) V-0V-0 V-0V-0 V-0V-0 V-0V-0 V-0V-0

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3에서 제조된 공중합체는 BPA 단독 중합체인 비교예 2에 비하여 낮은 유전상수 및 유전 손실 값을 나타내었다. As shown in Table 1, the copolymers prepared in Examples 1 to 3 exhibited lower dielectric constant and dielectric loss values compared to Comparative Example 2, which is a BPA homopolymer.

한편, 실시예 1 내지 3의 공중합체는 유리전이온도가 모두 170 ℃이상으로 높게 나타났으며, 이는 PTBP 단독 중합체인 비교예 1에 비하여 높은 수치임을 확인할 수 있다.On the other hand, the copolymers of Examples 1 to 3 all showed a high glass transition temperature of 170 ° C. or higher, which was higher than that of Comparative Example 1, which was a PTBP homopolymer.

본 발명에 따른 비할로겐 난연성 중합체는 알킬기로 인하여 저 유전 특성을 나타내는 알킬페놀계 화합물과, 유동성이 낮은 분자 구조로 인하여 높은 내열성을 나타내는 비스페놀계 화합물을 모두 포함하고 있기 때문에, 상기와 같이 저 유전 특성 및 높은 유리전이온도를 나타내는 것이다.Since the non-halogen flame retardant polymer according to the present invention contains both an alkylphenol-based compound exhibiting low dielectric properties due to an alkyl group and a bisphenol-based compound exhibiting high heat resistance due to a molecular structure with low fluidity, the low dielectric properties as described above and a high glass transition temperature.

또한, 본 발명의 비할로겐 난연성 중합체는 인 함량이 5 내지 12 중량%로, V-0 등급의 난연성을 나타낸다. In addition, the non-halogen flame retardant polymer of the present invention has a phosphorus content of 5 to 12% by weight, indicating a flame retardancy of V-0 grade.

이와 같이 본 발명에 따른 비할로겐 난연성 중합체는 우수한 난연성, 저 유전 특성 및 높은 유리전이온도를 나타내므로, 고속 신호 전송, 고 주파수 영역 신호 전송 용도로 적용이 가능하며, 내열성이 요구되는 인쇄회로기판, 절연판 등의 각종 복합재료, 접착제, 코팅제, 도료 등에 폭넓게 적용될 수 있다.As described above, since the halogen-free flame retardant polymer according to the present invention exhibits excellent flame retardancy, low dielectric properties and high glass transition temperature, it can be applied to high-speed signal transmission and high-frequency region signal transmission, and printed circuit boards requiring heat resistance, It can be widely applied to various composite materials such as insulating plates, adhesives, coatings, and paints.

Claims (12)

하기 화학식 1 내지 하기 화학식 4 중에서 선택되는 2 이상의 반복단위를 포함하되, 화학식 1 및 화학식 3의 반복단위 중 적어도 하나 이상, 화학식 2 및 화학식 4의 반복단위 중 적어도 하나 이상을 포함하는 비할로겐 난연성 중합체:
[화학식 1]
Figure 112021114181935-pat00033

[화학식 2]
Figure 112021114181935-pat00034

[화학식 3]
Figure 112021114181935-pat00035

[화학식 4]
Figure 112021114181935-pat00036

(상기 화학식 1 내지 4에서,
X1
Figure 112021114181935-pat00037
이고, X2
Figure 112021114181935-pat00038
이며, 이때 R1은 H 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고, R2는 C1 내지 C12의 알콕시기이며, R2의 알콕시기는 중합체 내에서 적어도 하나 이상이
Figure 112021114181935-pat00039
로 치환되며, R3는 H, C1 내지 C6의 알킬기, 또는 C6 내지 C12의 아릴기이고, Z1은 SO, SO2, 또는 C1 내지 C12의 알킬렌기이고,
a, b, c, 및 d는 각각 1 이상 10 이하의 정수이다)
A non-halogen flame retardant polymer comprising two or more repeating units selected from the following Chemical Formulas 1 to 4, at least one of the repeating units of Chemical Formulas 1 and 3, and at least one or more of the repeating units of Chemical Formulas 2 and 4 :
[Formula 1]
Figure 112021114181935-pat00033

[Formula 2]
Figure 112021114181935-pat00034

[Formula 3]
Figure 112021114181935-pat00035

[Formula 4]
Figure 112021114181935-pat00036

(In Formulas 1 to 4,
X 1 is
Figure 112021114181935-pat00037
and X 2 is
Figure 112021114181935-pat00038
In this case, R 1 is H or a C1 to C5 alkyl group, R 2 is a C1 to C12 alkoxy group, and R 2 is at least one alkoxy group in the polymer.
Figure 112021114181935-pat00039
substituted with, R 3 is H, a C1 to C6 alkyl group, or a C6 to C12 aryl group, Z 1 is SO, SO 2 , or a C1 to C12 alkylene group,
a, b, c, and d are each an integer of 1 or more and 10 or less)
제1항에 있어서,
상기 R1은 t-부틸기이고, R2는 부톡시기이며, R2의 부톡시기는 중합체 내에서 적어도 하나 이상이
Figure 112016061902492-pat00040
로 치환되며, R3는 H이고, Z1은 -C(CH2)2- 인 것을 특징으로 하는 비할로겐 난연성 중합체.
According to claim 1,
The R 1 is a t-butyl group, R 2 is a butoxy group, and the butoxy group of R 2 is at least one or more in the polymer.
Figure 112016061902492-pat00040
is substituted with, R 3 is H, and Z 1 is —C(CH 2 ) 2 —.
제1항에 있어서,
상기 비할로겐 난연성 중합체는 중량평균분자량이 500 ~ 2500g/mol인 것을 특징으로 하는 비할로겐 난연성 중합체.
According to claim 1,
The non-halogen flame retardant polymer is a non-halogen flame retardant polymer, characterized in that the weight average molecular weight is 500 ~ 2500 g / mol.
제1항에 있어서,
상기 비할로겐 난연성 중합체는 인 함량이 5 내지 12 중량%인 것을 특징으로 하는 비할로겐 난연성 중합체.
According to claim 1,
The non-halogen flame-retardant polymer is a non-halogen flame-retardant polymer, characterized in that the phosphorus content is 5 to 12% by weight.
제1항에 있어서,
상기 비할로겐 난연성 중합체는 유리전이온도(Tg)가 170 ℃ 이상인 것을 특징으로 하는 비할로겐 난연성 중합체.
According to claim 1,
The non-halogen flame-retardant polymer is a non-halogen flame-retardant polymer, characterized in that the glass transition temperature (T g ) is 170 ℃ or more.
제1항에 있어서,
하기 화학식 5 및 하기 화학식 6 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 반복단위를 더 포함하되, 그 함량은 중합체 총 중량에 대하여 0 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 비할로겐 난연성 중합체.
[화학식 5]
Figure 112021114181935-pat00041

[화학식 6]
Figure 112021114181935-pat00042

(상기 화학식 5 및 6에서,
X3
Figure 112021114181935-pat00043
또는
Figure 112021114181935-pat00044
이며, 이때 R4는 H 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고, R2는 C1 내지 C12의 알콕시기이며, R2의 알콕시기는 중합체 내에서 적어도 하나 이상이
Figure 112021114181935-pat00045
로 치환되며, R5는 H, C1 내지 C6의 알킬기, 또는 C6 내지 C12의 아릴기이고, Z2는 SO, SO2, 또는 C1 내지 C12의 알킬렌기이고,
e 및 f는 각각 1 이상 10 이하의 정수이고,
X3
Figure 112021114181935-pat00046
일 때, R4 및 R1는 서로 상이하고,
X3
Figure 112021114181935-pat00047
일 때, R5 및 R3는 서로 상이하거나, Z2 및 Z1는 서로 상이하다)
According to claim 1,
A non-halogen flame retardant polymer, characterized in that it further comprises at least one repeating unit selected from the following Chemical Formulas 5 and 6, wherein the content is 0 to 20% by weight based on the total weight of the polymer.
[Formula 5]
Figure 112021114181935-pat00041

[Formula 6]
Figure 112021114181935-pat00042

(In Formulas 5 and 6,
X 3 is
Figure 112021114181935-pat00043
or
Figure 112021114181935-pat00044
In this case, R 4 is H or a C1 to C5 alkyl group, R 2 is a C1 to C12 alkoxy group, and the alkoxy group of R 2 is at least one or more in the polymer.
Figure 112021114181935-pat00045
substituted with, R 5 is H, a C1 to C6 alkyl group, or a C6 to C12 aryl group, Z 2 is SO, SO 2 , or a C1 to C12 alkylene group,
e and f are each an integer of 1 or more and 10 or less,
X 3 is
Figure 112021114181935-pat00046
When , R 4 and R 1 are different from each other,
X 3 is
Figure 112021114181935-pat00047
When , R 5 and R 3 are different from each other, or Z 2 and Z 1 are different from each other)
S1) 촉매 존재 하에서 하기 화학식 7로 표시되는 단량체, 하기 화학식 8로 표시되는 단량체와 포름알데하이드가 반응하여 히드록시메틸기를 포함하는 1차 중합체를 생성하는 단계;
S2) 상기 1차 중합체와 C1 내지 C12의 알코올이 반응하여 알콕시메틸기를 포함하는 벤젠 고리를 포함하는 2차 중합체를 생성하는 단계; 및
S3) 상기 2차 중합체와 하기 화학식 9로 표시되는 화합물이 반응하여 비할로겐 난연성 중합체를 생성하는 단계;
를 포함하는 비할로겐 난연성 중합체의 제조방법:
[화학식 7]
Figure 112021114181935-pat00048

[화학식 8]
Figure 112021114181935-pat00049

[화학식 9]
Figure 112021114181935-pat00050

(상기 화학식 7 및 8에서,
R1은 H 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고, R3는 H, C1 내지 C6의 알킬기, 또는 C6 내지 C12의 아릴기이고, Z1은 SO, SO2, 또는 C1 내지 C12의 알킬렌기이다)
S1) reacting a monomer represented by the following formula (7), a monomer represented by the following formula (8), and formaldehyde in the presence of a catalyst to produce a primary polymer including a hydroxymethyl group;
S2) reacting the primary polymer with a C1 to C12 alcohol to produce a secondary polymer including a benzene ring including an alkoxymethyl group; and
S3) generating a non-halogen flame retardant polymer by reacting the secondary polymer with a compound represented by the following Chemical Formula 9;
A method for preparing a non-halogen flame retardant polymer comprising:
[Formula 7]
Figure 112021114181935-pat00048

[Formula 8]
Figure 112021114181935-pat00049

[Formula 9]
Figure 112021114181935-pat00050

(In Formulas 7 and 8,
R 1 is H or a C1 to C5 alkyl group, R 3 is H, a C1 to C6 alkyl group, or a C6 to C12 aryl group, and Z 1 is SO, SO 2 , or a C1 to C12 alkylene group)
제7항에 있어서,
상기 화학식 8로 표시되는 단량체는 비스페놀 A, 비스페놀 AP, 비스페놀 B, 비스페놀 BP, 비스페놀 C, 비스페놀 E, 비스페놀 F, 비스페놀 G, 비스페놀 M, 비스페놀 S, 비스페놀 P, 비스페놀 PH, 비스페놀 TMC, 및 비스페놀 BPZ로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 비할로겐 난연성 중합체의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The monomers represented by Formula 8 include bisphenol A, bisphenol AP, bisphenol B, bisphenol BP, bisphenol C, bisphenol E, bisphenol F, bisphenol G, bisphenol M, bisphenol S, bisphenol P, bisphenol PH, bisphenol TMC, and bisphenol BPZ. A method for producing a non-halogen flame retardant polymer, characterized in that at least one selected from the group consisting of.
제7항에 있어서,
상기 촉매는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화마그네슘, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산칼슘 및 아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 비할로겐 난연성 중합체의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The catalyst is sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, magnesium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, calcium carbonate, and a method for producing a non-halogen flame retardant polymer, characterized in that at least one selected from the group consisting of amines.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조되는 비할로겐 난연성 중합체.10. A non-halogen flame retardant polymer prepared by the method of any one of claims 7 to 9. 에폭시 수지, 에폭시 경화제, 경화 촉진제 및 비할로겐 난연제를 포함하되,
상기 비할로겐 난연제는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 공중합체인 것을 특징으로 하는 난연성 중합체 조성물.
an epoxy resin, an epoxy curing agent, a curing accelerator and a non-halogen flame retardant;
The flame retardant polymer composition, characterized in that the non-halogen flame retardant is a copolymer according to any one of claims 1 to 6.
제11항에 있어서,
상기 난연성 중합체 조성물은 에폭시 수지 100중량부에 대하여 상기 에폭시 경화제는 30 내지 70 중량부, 상기 경화촉진제는 0.1 내지 1 중량부 및 상기 비할로겐 난연성 중합체는 10 내지 150 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 중합체 조성물.
12. The method of claim 11,
The flame retardant polymer composition comprises 30 to 70 parts by weight of the epoxy curing agent, 0.1 to 1 parts by weight of the curing accelerator, and 10 to 150 parts by weight of the non-halogen flame retardant polymer based on 100 parts by weight of the epoxy resin. polymer composition.
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