KR102353368B1 - Lignin and vegetable oil based thermoplastic elastomers and the method of manufacturing the same, molded article made of lignin and vegetable oil based thermoplastic elastomers - Google Patents

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Abstract

본 발명은 석유 기반 물질을 대체할 수 있는 지속가능한 물질로 제조되는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체를 제공함에 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 제조과정에서 금속 촉매를 사용하지 않고, 연질과 경질의 비율을 조절하여 원하는 물성을 구현할 수 있는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 (a) 과이어콜(Guaiacol)과 아크릴릭 안하이드라이드(Acrylic Anhydride)를 에스터화 반응시켜 화학식 1로 표시되는 과이어콜 아크릴레이트(Guaiacol Acrylate)를 합성하는 단계; (b) 라우릴 아크릴레이트(Lauryl Acrylate)에 사슬이동제(CTA)를 중합하여 화학식 2로 표시되는 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트)를 합성하는 단계; 및 (c) 상기 과이어콜 아크릴레이트(Guaiacol Acrylate)와 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트)를 중합하여 화학식 3으로 표시되는 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체를 합성하는 단계를 포함하는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체의 제조방법을 제공한다.
It is an object of the present invention to provide a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer manufactured as a sustainable material that can replace petroleum-based materials. Another object of the present invention is to provide a method for producing a thermoplastic elastomer based on lignin and vegetable oil that can implement desired properties by controlling the ratio of soft and hard without using a metal catalyst in the manufacturing process.
The present invention comprises the steps of (a) esterifying Guaiacol and Acrylic Anhydride to synthesize Guaiacol Acrylate represented by Chemical Formula 1; (b) polymerizing a chain transfer agent (CTA) on lauryl acrylate to synthesize CTA-poly(lauryl acrylate) represented by Formula 2; And (c) Poly(Guaiacol Acrylate) and CTA-poly(lauryl acrylate) are polymerized to poly(Guaiacol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly represented by Chemical Formula 3 (Guirecol acrylate) provides a method for producing a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer comprising the step of synthesizing a triblock copolymer.

Description

리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체 및 그의 제조방법, 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체로 제조되는 성형체{LIGNIN AND VEGETABLE OIL BASED THERMOPLASTIC ELASTOMERS AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, MOLDED ARTICLE MADE OF LIGNIN AND VEGETABLE OIL BASED THERMOPLASTIC ELASTOMERS}LIGNIN AND VEGETABLE OIL BASED THERMOPLASTIC ELASTOMERS AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, MOLDED ARTICLE MADE OF LIGNIN AND VEGETABLE OIL BASED THERMOPLASTIC ELASTOMERS

본 발명은 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체 및 그의 제조방법, 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체로 제조되는 성형체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지속 가능한 물질로 제조되며, 다양한 분야에 응용될 수 있도록 물성의 조절이 용이한 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체 및 그의 제조방법, 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체로 제조되는 성형체에 관한 것이다.The present invention relates to a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer, a method for producing the same, and a molded article prepared from a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer, and more particularly, to a sustainable material, and to control physical properties so that it can be applied in various fields It relates to an easy lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer, a method for producing the same, and a molded article prepared from a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer.

열가소성 탄성체(Thermoplastic elastomer, TPE)는 우수한 탄성을 유지하면서도 일반 열가소성 플라스틱과 동일하게 성형과 재생이 가능한 고분자를 의미한다. 이러한 열가소성 탄성체는 자동차 부품, 의료용품, 점착제/코팅제품, 전선케이블, 스포츠 용품 등에 광범위하게 사용되고 있다. Thermoplastic elastomer (TPE) refers to a polymer that can be molded and regenerated in the same way as general thermoplastics while maintaining excellent elasticity. Such thermoplastic elastomers are widely used in automobile parts, medical products, adhesive/coated products, electric wires and cables, sports products, and the like.

열가소성 탄성체 중에서는 스타이렌 계열이 가장 큰 시장을 차지하고 있는데, 그 중에서도 리빙 음이온 중합에 의해 제조되는 폴리스타이렌-폴리부타디엔-폴리스타이렌(poly(styrene)-poly(butadiene)-poly(styrene), SBS)과 폴리스타이렌-폴리이소프렌-폴리스타이렌(poly(styrene)-poly(isoprene)-poly(styrene), SIS)과 같은 스타이렌 기반 선형 ABA 삼중블록 공중합체가 널리 사용되고 있다.Among thermoplastic elastomers, the styrene series occupies the largest market. Among them, polystyrene-polybutadiene-polystyrene (poly(styrene)-poly(butadiene)-poly(styrene), SBS) and polystyrene produced by living anionic polymerization Styrene-based linear ABA triblock copolymers such as -polyisoprene-polystyrene (poly(styrene)-poly(isoprene)-poly(styrene), SIS) are widely used.

ABA 삼중블록 공중합체는 탄성을 부여하는 하나의 중간 사슬 연질상(soft segment, B)와 강성을 부여하는 두 개의 말단 사슬 경질상(hard segment, A)이 서로 섞이지 않는 미세구역 구조(micro-phase separated structure)를 통해 두 개의 상 구조를 가지게 된다. 열가소성 탄성체로서 삼중블록 공중합체의 합성은 나노 크기 구조 이상의 정밀한 제어를 필요로 한다. 삼중블록 공중합체의 상 거동(phase behavior)을 면밀히 파악하여, 분자 설계(architecture) 및 조성을 조율함으로써 원하는 기계적 특성에 도달할 수 있다.ABA triblock copolymer has a micro-phase structure in which one medium-chain soft segment (B) imparting elasticity and two end-chain hard segments (A) imparting rigidity do not mix with each other. separated structure) to have two phase structures. The synthesis of triblock copolymers as thermoplastic elastomers requires precise control over nanoscale structures. By closely understanding the phase behavior of the triblock copolymer, the desired mechanical properties can be reached by tuning the molecular architecture and composition.

그러나 스타이렌 기반 선형 ABA 삼중블록 공중합체는 크게 두 가지 제한을 가지고 있다. 첫째, 중간 사슬인 연질상 폴리부타디엔(poly(butadiene), PB) 또는 폴리이소프렌(poly(isoprene), PI)의 탄소 불포화 이중결합이 쉽게 산화되거나 자외선에 의해 분해가 진행될 수 있다. 둘째, 상한 사용온도(upper service temperature)가 폴리스타이렌의 유리전이온도(glass transition temperature, T g)인 100 ℃로 제한된다. 이 외에도, 충분한 가격 경쟁력을 갖춘 반면 내유성, 내열성, 내오존성 등은 가황 고무에 미치지 못해 적용 범위가 상당히 제한적이거나, 탄화수소 계열의 기름이나 용매에 대한 저항성이 TPE 중 가장 낮은 편이라는 단점이 있다. However, the styrene-based linear ABA triblock copolymer has two major limitations. First, the carbon unsaturated double bond of the medium chain soft polybutadiene (poly(butadiene), PB) or polyisoprene (PI) may be easily oxidized or decomposed by ultraviolet rays. Second, the upper service temperature (upper service temperature) is limited to the glass transition temperature (glass transition temperature, T g ) of polystyrene 100 ℃. In addition to this, while it has sufficient price competitiveness, its application range is quite limited because it falls short of vulcanized rubber in oil resistance, heat resistance, and ozone resistance, or it has the disadvantage that it has the lowest resistance to hydrocarbon-based oils or solvents among TPEs.

한편, 상용화된 대부분의 열가소성 탄성체들은 석유 기반 물질들로 합성된다. 그러나 석유 기반 물질들은 지구 온난화 및 자원 고갈 문제를 일으키기 때문에 이를 대체할 수 있는 지속 가능한 물질이 주목을 받고 있다. 하지만, 지속 가능한 물질로 합성된 고분자는 석유 기반 물질로 합성된 고분자보다 열적, 기계적 특성이 약하다는 문제점이 있다.On the other hand, most commercially available thermoplastic elastomers are synthesized from petroleum-based materials. However, since petroleum-based materials cause problems of global warming and resource depletion, sustainable materials that can replace them are attracting attention. However, a polymer synthesized from a sustainable material has a problem in that it has weaker thermal and mechanical properties than a polymer synthesized from a petroleum-based material.

대한민국 등록특허공보 제10-0580790호(2006.05.16. 공고)Republic of Korea Patent Publication No. 10-0580790 (announced on May 16, 2006)

본 발명은 석유 기반 물질을 대체할 수 있는 지속 가능한 물질로 제조되는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체를 제공함에 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer manufactured as a sustainable material that can replace petroleum-based materials.

또한, 본 발명은 제조과정에서 금속 촉매를 사용하지 않아 친환경적이고, 연질과 경질의 비율을 조절하여 원하는 물성을 구현할 수 있는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for producing a thermoplastic elastomer based on lignin and vegetable oil, which is eco-friendly because it does not use a metal catalyst in the manufacturing process, and can implement desired properties by controlling the ratio of soft and hard.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 과이어콜(Guaiacol)과 아크릴릭 안하이드라이드(Acrylic Anhydride)를 에스터화 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 과이어콜 아크릴레이트(Guaiacol Acrylate)를 합성하는 단계;In order to achieve the above object, the present invention synthesizes Guaiacol Acrylate represented by the following Chemical Formula 1 by esterification reaction of (a) Guaiacol and Acrylic Anhydride. to do;

(b) 라우릴 아크릴레이트(Lauryl Acrylate)에 사슬이동제(CTA)를 중합하여 하기 화학식 2로 표시되는 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트)를 합성하는 단계; 및(b) polymerizing a chain transfer agent (CTA) in lauryl acrylate to synthesize CTA-poly(lauryl acrylate) represented by the following Chemical Formula 2; and

(c) 상기 과이어콜 아크릴레이트(Guaiacol Acrylate)와 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트)를 중합하여 하기 화학식 3으로 표시되는 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체를 합성하는 단계;(c) Poly(Guaiacol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly represented by the following Chemical Formula 3 by polymerizing the Guaiacol Acrylate and CTA-poly(lauryl acrylate) (Guirecol acrylate) synthesizing a triblock copolymer;

를 포함하는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer comprising a.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020037083467-pat00001
Figure 112020037083467-pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112020037083467-pat00002
Figure 112020037083467-pat00002

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112020037083467-pat00003
Figure 112020037083467-pat00003

상기 (a) 단계의 아크릴릭 안하이드라이드(Acrylic Anhydride)는 아크릴산(acrylic acid)과 디-터트-부틸 디카보네이트(Di-tert-butyl dicarbonate)를 반응시켜 수득할 수 있다.The acrylic anhydride of step (a) can be obtained by reacting acrylic acid with di-tert-butyl dicarbonate.

상기 (b) 단계 및 (c) 단계의 중합은 가역적 첨가-분절 사슬 이동중합(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer, RAFT) 일 수 있다.The polymerization of steps (b) and (c) may be reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT).

상기 (b)단계 및 (c)단계의 중합은 60 내지 80 ℃에서 2 내지 4 시간 동안 수행하고, 급냉한 후 60 내지 80 ℃에서 70 내지 75 시간 건조할 수 있다.The polymerization of steps (b) and (c) may be carried out at 60 to 80° C. for 2 to 4 hours, and then rapidly cooled and dried at 60 to 80° C. for 70 to 75 hours.

상기 폴리(과이어콜 아크릴레이트)는 상기 삼중블록 공중합체에 대해 30 내지 60 wt%가 되도록 첨가될 수 있다.The poly(wirechol acrylate) may be added in an amount of 30 to 60 wt% based on the triblock copolymer.

상기 (b) 단계는 아크릴레이트 우레탄(Acrylate Urethane)을 더 포함하고 중합하여 하기 화학식 4로 표시되는 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)를 합성하고, 상기 (c) 단계는 과이어콜 아크릴레이트(Guaiacol Acrylate)와 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)를 중합하여 하기 화학식 5로 표시되는 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체를 합성하는 것을 특징으로 하는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체의 제조방법을 제공한다.The step (b) further comprises acrylate urethane (Acrylate Urethane) and polymerization to synthesize CTA-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane) represented by the following Chemical Formula 4, and the step (c) is wire Poly(Guaiacol Acrylate)-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane) represented by the following Chemical Formula 5 by polymerizing CTA-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane) with Guaiacol Acrylate -Provides a method for producing a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer, characterized by synthesizing a poly(Guirecol acrylate) triblock copolymer.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112020037083467-pat00004
Figure 112020037083467-pat00004

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112020037083467-pat00005
Figure 112020037083467-pat00005

본 발명은, 또한 하기 화학식 3으로 표시되며, (과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체를 제공한다.The present invention also provides a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer, which is represented by the following Chemical Formula 3, and is a (Guirecol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Guirecol acrylate) triblock copolymer. provides

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112020037083467-pat00006
Figure 112020037083467-pat00006

상기 폴리(과이어콜 아크릴레이트)는 상기 삼중블록 공중합체에 대해 30 내지 65 wt% 일 수 있다.The poly(wire call acrylate) may be 30 to 65 wt% based on the triblock copolymer.

상기 삼중블록 공중합체는 335 내지 355 ℃ 의 열분해 온도를 가질 수 있다. The triblock copolymer may have a thermal decomposition temperature of 335 to 355 °C.

본 발명은 또한, 하기 화학식 5로 표시되며, 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체를 제공한다.The present invention also provides lignin represented by the following formula (5), which is a poly(Guirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane)-poly(Guirecol acrylate) triblock copolymer. and vegetable oil-based thermoplastic elastomers.

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112020037083467-pat00007
Figure 112020037083467-pat00007

상기 삼중블록 공중합체는 수소결합을 더 포함하여 기계적 물성이 우수할 수 있다.The triblock copolymer may have excellent mechanical properties by further including hydrogen bonds.

본 발명은 또한, 하기 화학식 3으로 표시되는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체로 제조되는 성형체를 제공한다.The present invention also provides a molded article made of a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer represented by the following formula (3).

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112020037083467-pat00008
Figure 112020037083467-pat00008

본 발명은 또한, 하기 화학식 5로 표시되는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체로 제조되는 성형체를 제공한다.The present invention also provides a molded article made of a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer represented by the following formula (5).

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112020037083467-pat00009
Figure 112020037083467-pat00009

본 발명에 따른 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체의 제조방법에 따르면 연질과 경질의 비율을 조절하여 물성을 조절함으로써 다양한 분야에 응용할 수 있는 열가소성 탄성체를 제조할 수 있다.According to the method for producing a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer according to the present invention, a thermoplastic elastomer that can be applied to various fields can be manufactured by adjusting the ratio of soft and hard to control physical properties.

또한, 본 발명은 금속 촉매 대신 유기 촉매를 사용하고, 코코넛 오일에서 얻을 수 있는 라우릴 아크릴레이트와 리그닌에서 얻을 수 있는 과이어콜을 단량체로 사용하여 친환경적이고 지속 가능한 열가소성 탄성체를 제조할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of using an organic catalyst instead of a metal catalyst, and using lauryl acrylate obtained from coconut oil and wirecol obtained from lignin as monomers to produce an eco-friendly and sustainable thermoplastic elastomer There is this.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체 제조방법의 공정순서도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리(라우릴 아크릴레이트)의 1H-NMR 스펙트럼이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체의 1H-NMR 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체의 크기배제크로마토그래피(SEC)을 나타낸 그래프이다.
도 4는 (a) 단량체 과이어콜 아크릴레이트 합성단계, (b) 아크릴릭 안하이드라이드 합성단계의 1H-NMR 스펙트럼, (c) 과이어콜 아크릴레이트 합성단계의 1H-NMR 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 5는 (a) 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체의 시차주사열량계(DSC) 데이터, (b) 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체의 열무게 측정분석(TGA) 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 6은 25 ℃에서 측정한 과이어콜 아크릴레이트의 부피 비에 따른 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체의 소각 X선 선란(SAXS) 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 7은 과이어콜 아크릴레이트의 질량 비율에 따른 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체의 응력-변형률 선도(stress strain curves)를 비교하는 그래프이다.
도 8은 폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄) 미드 블록의 1H-NMR 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 9는 아크릴레이트 우레탄의 합성과 1H-NMR 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 10은 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체의 1H-NMR 스펙트럼과 크기배제크로마토그래피(SEC)를 나타내는 그래프이다.
도 11은 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체과 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체의 인장 강도를 비교하는 그래프이다.
1 is a process flow diagram of a method for manufacturing a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a 1 H-NMR spectrum of poly(lauryl acrylate) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl) according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the 1 H-NMR spectrum of the acrylate)-poly(Guirechol acrylate) triblock copolymer.
3 is a poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymer according to an embodiment of the present invention showing size exclusion chromatography (SEC) It is a graph.
Figure 4 (a) monomers and followed by a call acrylate synthesis step, (b) 1 H-NMR of not acrylic anhydride synthesis step spectrum, (c) and followed by a graph showing the 1 H-NMR spectrum of the call acrylate synthetic steps to be.
Figure 5 is (a) poly (lauryl acrylate) - poly (lauryl acrylate) - poly (Guirecol acrylate) differential scanning calorimetry (DSC) data of the triblock copolymer, (b) poly (and It is a graph showing thermogravimetric analysis (TGA) data of earcol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Guirecol acrylate) triblock copolymer.
6 shows the incineration X of poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymer according to the volume ratio of the wirechol acrylate measured at 25 ° C. It is a graph showing SAXS data.
Figure 7 is a stress-strain diagram of a poly(Guirecol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Guirecol acrylate) triblock copolymer according to the mass ratio of the wirechol acrylate. It is a graph comparing curves).
8 is a graph showing a 1 H-NMR spectrum of a poly (lauryl acrylate-acrylate urethane) mid block.
9 is a view showing the synthesis and 1 H-NMR spectrum of urethane acrylate.
10 is a 1 H-NMR spectrum and size exclusion chromatography (SEC) of a poly(Guirecol acrylate)-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane)-poly(Guirecol acrylate) triblock copolymer. is a graph representing
11 is a poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymer and poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate-acrylate It is a graph comparing the tensile strength of urethane)-poly(wirechol acrylate) triblock copolymers.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.It should be noted that, in the following description, only the parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted in the scope not disturbing the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors have appropriate concepts of terms to describe their invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined in Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be variations and variations.

이하, 본 발명을 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체의 제조방법Manufacturing method of lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체 제조방법의 공정순서도이다.1 is a process flow diagram of a method for manufacturing a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체는 (a) 과이어콜(Guaiacol)과 아크릴릭 안하이드라이드(Acrylic Anhydride)를 에스터화 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 과이어콜 아크릴레이트(Guaiacol Acrylate)를 합성하는 단계; (b) 라우릴 아크릴레이트(Lauryl Acrylate)에 사슬이동제(CTA)를 중합하여 하기 화학식 2로 표시되는 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트)를 합성하는 단계; 및 (c) 상기 과이어콜 아크릴레이트(Guaiacol Acrylate)와 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트)를 중합하여 하기 화학식 3으로 표시되는 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체를 합성하는 단계에 의해 제조된다. 1, the lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer according to an embodiment of the present invention is (a) represented by the following formula (1) by esterification reaction of Guaiacol and Acrylic Anhydride synthesizing Guaiacol Acrylate; (b) polymerizing a chain transfer agent (CTA) in lauryl acrylate to synthesize CTA-poly(lauryl acrylate) represented by the following Chemical Formula 2; and (c) Poly(Guaiacol Acrylate)-poly(lauryl acrylate)- represented by the following Chemical Formula 3 by polymerizing the Guaiacol Acrylate and CTA-poly(lauryl acrylate) prepared by synthesizing a poly(Guirecol acrylate) triblock copolymer.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020037083467-pat00010
Figure 112020037083467-pat00010

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112020037083467-pat00011
Figure 112020037083467-pat00011

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112020037083467-pat00012
Figure 112020037083467-pat00012

우선, (a) 과이어콜(Guaiacol)과 아크릴릭 안하이드라이드(Acrylic Anhydride)를 에스터화 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 과이어콜 아크릴레이트(Guaiacol Acrylate)를 합성한다(S10).First, (a) Guaiacol and acrylic anhydride are esterified to synthesize Guaiacol Acrylate represented by the following Chemical Formula 1 (S10).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020037083467-pat00013
Figure 112020037083467-pat00013

상기 과이어콜은 리그닌을 분해하여 수득할 수 있다. 리그닌은 나무의 목질부에 존재하는 페놀계 고분자로 가격이 저렴하고 풍부하며, 재사용이 가능하기 때문에 석유 기반 물질을 대체하기 위한 많은 장점을 가지고 있다. The guaiacol can be obtained by decomposing lignin. Lignin is a phenolic polymer present in the woody part of trees, and has many advantages for replacing petroleum-based substances because it is inexpensive, abundant, and reusable.

침엽수는 목질부의 약 30 %가 리그닌으로 이루어져 있어, 22 %의 리그닌을 포함하고 있는 활엽수보다 더 높은 리그닌 함량을 가지고 있다. 따라서 침엽수는 활엽수보다 방향족의 성질이 더 크다.Softwoods have a higher lignin content than hardwoods containing 22% lignin because about 30% of the woody part is made of lignin. Therefore, conifers are more aromatic than hardwoods.

이러한 리그닌을 분해함으로써, 바닐린(vanillin), 과이어콜(guaiacol), 크레졸(creosol) 등의 다양한 페놀계 단량체를 얻을 수 있다. 페놀계 단량체는 methacrylation을 통해 고분자 중합이 가능하며, 100 ℃ 이상의 유리전이온도를 가지기 때문에 지속 가능한 경질상으로 사용할 수 있다. 따라서, 스타이렌 계열의 열가소성 탄성체보다 사용 온도 범위를 더 넓힐 수 있다. By decomposing such lignin, various phenolic monomers such as vanillin, guaiacol, and cresol can be obtained. The phenolic monomer can be polymerized through methacrylation, and since it has a glass transition temperature of 100 °C or higher, it can be used as a sustainable hard phase. Therefore, the use temperature range can be wider than that of the styrene-based thermoplastic elastomer.

이 중에서도 과이어콜은 리그닌에 가장 많이 함유되어 있는 페놀계 단량체이며, 고분자로 중합되었을 때 다른 리그닌 기반 고분자보다 더 높은 유리전이온도를 가질 수 있다. Among them, wirechol is the most abundant phenolic monomer in lignin, and when polymerized into a polymer, it may have a higher glass transition temperature than other lignin-based polymers.

하기 반응식 1은 아크릴산과 디-터트-부틸 디카보네이트를 반응시켜 아크릴릭 안하이드라이드를 제조하는 반응식이다.Scheme 1 below is a reaction scheme for preparing acrylic anhydride by reacting acrylic acid with di-tert-butyl dicarbonate.

[반응식 1][Scheme 1]

Figure 112020037083467-pat00014
Figure 112020037083467-pat00014

상기 아크릴릭 안하이드라이드(Acrylic Anhydride)는 아크릴산(acrylic acid)과 디-터트-부틸 디카보네이트(Di-tert-butyl dicarbonate)를 상온에서 10 내지 14 시간 교반시켜 제조될 수 있다. The acrylic anhydride may be prepared by stirring acrylic acid and di-tert-butyl dicarbonate at room temperature for 10 to 14 hours.

하기 반응식 2은 리그닌에서 유래된 과이어콜과 아크릴릭 안하이드라이드를 반응시켜 과이어콜 아크릴레이트를 제조하는 반응식이다.The following Reaction Scheme 2 is a reaction scheme for preparing Guirecol acrylate by reacting lignin-derived Guirecol with acrylic anhydride.

[반응식 2] [Scheme 2]

Figure 112020037083467-pat00015
Figure 112020037083467-pat00015

상기 과이어콜 아크릴레이트(Guaiacol Acrylate)는 과이어콜과 아크릴릭 안하이드라이드를 에스터화 반응시켜 과이어콜에 비닐기를 도입하여 제조될 수 있고, 과이어콜과 아크릴릭 안하이드라이드를 35 내지 55 ℃에서 22 내지 26 시간 동안 교반시켜 제조될 수 있다. 상기 반응은 촉매 하에 진행될 수 있고, 다이메틸아미노피리딘(DMAP)을 사용하는 것이 바람직하다.The guaiacol acrylate (Guaiacol Acrylate) can be prepared by introducing a vinyl group to the guaiacol by esterification reaction of guaiacol and acrylic anhydride, and Guaiacol and acrylic anhydride at 35 to 55 ° C. It can be prepared by stirring for 22 to 26 hours. The reaction may proceed under a catalyst, and it is preferable to use dimethylaminopyridine (DMAP).

다음으로, (b) 라우릴 아크릴레이트(Lauryl Acrylate)에 사슬이동제(CTA)를 중합하여 하기 화학식 2로 표시되는 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트)를 합성한다(S20).Next, (b) polymerizing a chain transfer agent (CTA) in lauryl acrylate to synthesize CTA-poly(lauryl acrylate) represented by the following Chemical Formula 2 (S20).

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112020037083467-pat00016
Figure 112020037083467-pat00016

상기 라우릴 아크릴레이트(Lauryl Acrylate) 단량체는 식물유를 분해하여 얻을 수 있고 연질상 역할을 할 수 있다. The lauryl acrylate (Lauryl Acrylate) monomer may be obtained by decomposing vegetable oil and may serve as a soft phase.

상기 연질상과 경질상은 모두 지속 가능하고 풍부한 단량체를 사용할 수 있다.Both the soft phase and the hard phase may use sustainable and abundant monomers.

하기 반응식 3은 코코넛 오일을 분해하여 얻은 라우릴 아크릴레이트에 사슬이동제(CTA)를 중합하여 화학식 2로 표시되는 Macro CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트)을 합성하는 과정을 나타낸 반응식이다.Scheme 3 below is a reaction scheme showing the process of synthesizing Macro CTA-poly(lauryl acrylate) represented by Chemical Formula 2 by polymerizing a chain transfer agent (CTA) in lauryl acrylate obtained by decomposing coconut oil.

[반응식 3][Scheme 3]

Figure 112020037083467-pat00017
Figure 112020037083467-pat00017

상기 단계에서는 라우릴 아크릴레이트, 라디칼 개시제, 사슬이동제 및 용매를 포함하는 중합용액으로 가역적 첨가-분절 사슬 이동중합(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer, RAFT)을 수행하여 Macro CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트)가 제조된다. In the above step, reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) is performed with a polymerization solution containing lauryl acrylate, a radical initiator, a chain transfer agent and a solvent to perform Macro CTA-poly(lauryl acrylate) is manufactured

상기 라디칼 개시제는 특별히 제한되지 않으며, 중합 효율을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, AIBN(azobisisobutyronitrile) 또는 2,2'-아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴(2,2'-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile)) 등의 아조 화합물이나, BPO(benzoyl peroxide) 또는 DTBP(di-t-butyl peroxide) 등과 같은 과산화물 계열을 사용할 수 있으며, 2,2`-아조비스(2-메틸프로피오니트릴) (2,2`-Azobis(2-methylpropionitrile); AIBN)) 을 사용하는 것이 바람직하다. The radical initiator is not particularly limited and may be appropriately selected in consideration of polymerization efficiency. For example, an azo compound such as azobisisobutyronitrile (AIBN) or 2,2'-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile (2,2'-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile)), or benzoyl (BPO) peroxide) or DTBP (di-t-butyl peroxide) can be used, and 2,2`-azobis(2-methylpropionitrile) (2,2`-Azobis(2-methylpropionitrile); AIBN )) is preferred.

상기 사슬이동제는 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(델타-헥사락톤)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체를 제조하기 위한 가역적 첨가-분절 사슬 이동중합(Reversable Addition Fragmentation chain transfer, RAFT) 반응에서 이동반응을 수행하기 위해 투입될 수 있으며, 기술 분야에서 공지된 다양한 사슬이동제를 사용할 수 있다.The chain transfer agent is poly(Guirecol acrylate)-poly(delta-hexalactone)-poly(Guirecol acrylate) reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization for preparing triblock copolymer , RAFT) may be added to perform a transfer reaction in the reaction, and various chain transfer agents known in the art may be used.

상기 사슬이동제로는 시아노메틸도데실 트리티오카보네이트(cyanomethyl dodecyl trithiocarbonate; CDTC), 2-도데실티오카보노티오일티오-2-메틸프로파노익산(2-(dodecylthiocarbonothioylthio)-2-methylpropanoic acid; DDMAT), 2-사이노-2-프로필도데실 트리티오카보네이트(2-cyano-2-propyl dodecyl trithiocarbonate; CPDT) 또는 4-시아노-4-도데실 설파닐티오카보닐설파닐 펜타노익산(4-cyano-4-[(dodecyl sulfanyl thiocarbonyl)sulfanyl]pentanoic acid; CDSPA) 등을 사용할 수 있으며, 3,5-비스-2-도데실티오카보노티오일티오-1-옥소프로폭시-벤조익산(3,5-bis(2-dodecylthiocarbonothioylthio-1-oxopropoxy)benzoic acid; BTCBA) 을 사용하는 것이 바람직하다. 양 방향으로 전개 가능한 사슬이동제를 사용함으로써 제어된 고분자량의 대칭 구조인 중합체를 얻을 수 있다.The chain transfer agent includes cyanomethyl dodecyl trithiocarbonate (CDTC), 2-dodecylthiocarbonothioylthio-2-methylpropanoic acid (2-(dodecylthiocarbonothioylthio)-2-methylpropanoic acid; DDMAT). ), 2-cyano-2-propyl dodecyl trithiocarbonate (2-cyano-2-propyl dodecyl trithiocarbonate; CPDT) or 4-cyano-4-dodecyl sulfanylthiocarbonylsulfanyl pentanoic acid (4 -cyano-4-[(dodecyl sulfanyl thiocarbonyl)sulfanyl]pentanoic acid; CDSPA), etc. can be used, and 3,5-bis-2-dodecylthiocarbonothioylthio-1-oxopropoxy-benzoic acid (3 ,5-bis(2-dodecylthiocarbonothioylthio-1-oxopropoxy)benzoic acid; BTCBA) is preferably used. By using a chain transfer agent that can develop in both directions, it is possible to obtain a polymer with a controlled high molecular weight, symmetric structure.

상기 용매로는 물, 톨루엔, 벤젠, 아세토나이트릴, 디메틸포름아마이드, 테트라하이드로퓨란 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 1,4-다이옥산을 사용할 수 있다. As the solvent, water, toluene, benzene, acetonitrile, dimethylformamide, tetrahydrofuran, etc. may be used, and 1,4-dioxane may be preferably used.

상기 가역적 첨가-분절 사슬 이동중합반응은 60 내지 80 ℃에서 2 내지 4 시간 동안 수행하고, 급냉한 후 60 내지 80 ℃에서 70 내지 75 시간 건조할 수 있다. The reversible addition-segmentation chain transfer polymerization reaction may be performed at 60 to 80° C. for 2 to 4 hours, and then rapidly cooled and dried at 60 to 80° C. for 70 to 75 hours.

마지막으로, (c) 과이어콜 아크릴레이트(Guaiacol Acrylate)와 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트)를 중합하여 하기 화학식 3으로 표시되는 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체를 합성한다(S30).Finally, (c) polymerizing Guaiacol Acrylate and CTA-poly(lauryl acrylate) to obtain poly(guaiacol acrylate)-poly(lauryl acrylate) represented by the following Chemical Formula 3 -A poly (Gwirechol acrylate) triblock copolymer is synthesized (S30).

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112020037083467-pat00018
Figure 112020037083467-pat00018

하기 반응식 4는 상기 과이어콜 아크릴레이트와 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트)를 중합하여 하기 화학식 3으로 표시되는 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체를 합성하는 과정을 나타낸 것이다.The following Reaction Scheme 4 is a poly(wirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(wire Chole acrylate) shows the process of synthesizing the triblock copolymer.

[반응식 4][Scheme 4]

Figure 112020037083467-pat00019
Figure 112020037083467-pat00019

상기 단계에서는 과이어콜 아크릴레이트, Macro CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트), 라디칼 개시제 및 용매를 포함하는 중합용액으로 가역적 첨가-분절 사슬 이동중합(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer, RAFT)을 수행하여 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체가 제조된다. In the above step, reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) is performed with a polymerization solution containing wirecol acrylate, Macro CTA-poly(lauryl acrylate), a radical initiator and a solvent to obtain poly (Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymers are prepared.

상기 라디칼 개시제는 특별히 제한되지 않으며, 중합 효율을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, AIBN(azobisisobutyronitrile) 또는 2,2'-아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴(2,2'-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile)) 등의 아조 화합물이나, BPO(benzoyl peroxide) 또는 DTBP(di-t-butyl peroxide) 등과 같은 과산화물 계열을 사용할 수 있으며, 2,2`-아조비스(2-메틸프로피오니트릴) (2,2`-Azobis(2-methylpropionitrile); AIBN)) 을 사용하는 것이 바람직하다. The radical initiator is not particularly limited and may be appropriately selected in consideration of polymerization efficiency. For example, an azo compound such as azobisisobutyronitrile (AIBN) or 2,2'-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile (2,2'-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile)), or benzoyl (BPO) peroxide) or DTBP (di-t-butyl peroxide) can be used, and 2,2`-azobis(2-methylpropionitrile) (2,2`-Azobis(2-methylpropionitrile); AIBN )) is preferred.

상기 용매로는 1,4-다이옥산, 물, 벤젠, 아세토나이트릴, 디메틀포름아마이드, 테트라하이드로퓨란 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 톨루엔을 사용할 수 있다. As the solvent, 1,4-dioxane, water, benzene, acetonitrile, dimethylformamide, tetrahydrofuran, etc. may be used, and toluene may be preferably used .

상기 가역적 첨가-분절 사슬 이동중합 반응은 60 내지 80 ℃에서 2 내지 4 시간 동안 수행되고, 급냉한 후 60 내지 80 ℃에서 70 내지 75 시간 건조될 수 있다.The reversible addition-segmentation chain transfer polymerization reaction may be performed at 60 to 80° C. for 2 to 4 hours, and then dried at 60 to 80° C. for 70 to 75 hours after quenching.

상기 폴리(과이어콜 아크릴레이트)는 상기 삼중블록 공중합체에 대해 30 내지 60 wt%가 되도록 첨가되어 제조될 수 있다. 폴리(과이어콜 아크릴레이트)가 삼중블록 공중합체에 대해 30% 미만으로 첨가되면, 경질상이 물리적 가교를 충분히 이루지 못해 탄성을 가지지 못하게 되고, 60 %를 초과하여 첨가되면 경질상이 너무 강해져서 충분한 신율을 가지지 못하게 된다.The poly(wire call acrylate) may be prepared by adding 30 to 60 wt% based on the triblock copolymer. When poly(wirecol acrylate) is added in an amount of less than 30% with respect to the triblock copolymer, the hard phase does not achieve sufficient physical crosslinking to have elasticity, and when it is added in excess of 60%, the hard phase becomes too strong and has sufficient elongation not be able to have

상기 (b) 단계는 아크릴레이트 우레탄(Acrylate Urethane)을 더 포함하고 중합하여 하기 화학식 4로 표시되는 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)를 합성하고,The step (b) further comprises acrylate urethane (Acrylate Urethane) and polymerization to synthesize CTA-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane) represented by the following Chemical Formula 4,

상기 (c) 단계는 과이어콜 아크릴레이트(Guaiacol Acrylate)와 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)를 중합하여 하기 화학식 5로 표시되는 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체를 합성할 수 있다.In step (c), poly(Guaiacol Acrylate) and CTA-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane) are polymerized and poly(Guaiacol acrylate)-poly(La) represented by the following Chemical Formula 5 A triblock copolymer of uryl acrylate-acrylate urethane)-poly(Guirecol acrylate) can be synthesized.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112020037083467-pat00020
Figure 112020037083467-pat00020

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112020037083467-pat00021
Figure 112020037083467-pat00021

상기 아크릴레이트 우레탄(Acrylate Urethane)을 더 포함하고 중합하여 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체를 합성하는 단계는 추가적인 기계적 물성의 증가를 위하여 연질 상에 낮은 유리 전이온도를 갖는 아크릴레이트 우레탄의 공중합을 통해 수소결합 네트워크를 형성하기 위함이다.Poly(Guirecol acrylate)-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymer by further comprising the acrylate urethane (Acrylate Urethane) and polymerization The step is to form a hydrogen bond network through the copolymerization of acrylate urethane having a low glass transition temperature on the soft phase to increase additional mechanical properties.

상기 아크릴레이트 우레탄은 에틸 아세테이트와 에틸 이소시아네이트를 촉매와 함께 교반하여 제조될 수 있다. 상기 에틸 아세테이트와 에틸 이소시아네이트의 반응은 촉매 하에서 상온에서 10 내지 14 시간 반응시킬 수 있다.The acrylate urethane may be prepared by stirring ethyl acetate and ethyl isocyanate together with a catalyst. The reaction of ethyl acetate and ethyl isocyanate may be performed under a catalyst at room temperature for 10 to 14 hours.

상기 촉매는 트리에틸렌다이아민, 디메틸사이클로헥실아민, 디메틸에탄올아민이며, 바람직하게는 디부틸틴 디라우레이트 (Dibutyltin dilaurate)를 사용할 수 있다. The catalyst is triethylenediamine, dimethylcyclohexylamine, or dimethylethanolamine, and preferably dibutyltin dilaurate may be used.

하기 반응식 5는 상기 라우릴 아크릴레이트, 아크릴레이트 우레탄 및 사슬이동제를 중합하여 폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(아크릴레이트 우레탄)을 합성하는 과정을 나타낸 것이다. 하기 반응방법과 조건은 상기 (b) 단계와 동일하게 수행될 수 있다.Scheme 5 below shows a process for synthesizing poly(lauryl acrylate)-poly(acrylate urethane) by polymerizing the lauryl acrylate, acrylate urethane, and a chain transfer agent. The following reaction method and conditions may be performed in the same manner as in step (b).

[반응식 5][Scheme 5]

Figure 112020037083467-pat00022
Figure 112020037083467-pat00022

하기 반응식 6는 상기 과이어콜 아크릴레이트와 Macro CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)를 중합하여 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체를 합성하는 과정을 나타낸 것이다. 하기 반응방법과 조건은 상기 (c) 단계와 동일하게 수행될 수 있다.Reaction Scheme 6 below is poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane)-poly by polymerizing the wirechol acrylate and Macro CTA-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane) (Guirecol acrylate) shows the process of synthesizing the triblock copolymer. The following reaction method and conditions may be performed in the same manner as in step (c).

[반응식 6][Scheme 6]

Figure 112020037083467-pat00023
Figure 112020037083467-pat00023

리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체Thermoplastic elastomers based on lignin and vegetable oil

본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 하기 화학식 3으로 표시되며, 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention is characterized in that it is a triblock copolymer represented by the following Chemical Formula 3, and is poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Gwirechol acrylate). lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomers.

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112020037083467-pat00024
Figure 112020037083467-pat00024

상기 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체는 과이어콜 아크릴레이트(GA)와 CTA- 폴리(라우릴 아크릴레이트)을 가역적 첨가-분절 사슬 이동중합(RAFT)하여 제조될 수 있다.The poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymer is composed of wirechol acrylate (GA) and CTA-poly(lauryl acrylate). reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT).

상기 폴리(과이어콜 아크릴레이트)는 상기 삼중블록 공중합체에 대해 30 내지 65 wt% 일 수 있다. The poly(wire call acrylate) may be 30 to 65 wt% based on the triblock copolymer.

상기 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체는 335 내지 355 ℃ 의 열분해 온도를 가질 수 있다.The poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymer may have a thermal decomposition temperature of 335 to 355°C.

상기 삼중블록 공중합체는 연질의 폴리(라우릴 아크릴레이트)과 경질의 폴리(과이어콜 아크릴레이트)의 고분자를 포함하기 때문에 상분리가 일어난다. 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체는 우수한 상 분리 특성을 나타내고, 필요에 따라 미세 상 분리(micro phase separation)에 의한 나노 스케일의 구조를 형성할 수 있다. 상기 나노 스케일 구조의 형태 및 크기는 상기 연질의 폴리(라우릴 아크릴레이트)과 경질의 폴리(과이어콜 아크릴레이트)의 분자량이나 그 비율에 의해 조절될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제조방법에 따르면 삼중블록 공중합체의 전체 분자량이나 경질의 폴리(과이어콜 아크릴레이트)의 분율을 조절함으로써 다양한 분야에 응용되는 열가소성 탄성체를 만들 수 있는 장점이 있다.Since the triblock copolymer contains a polymer of soft poly(lauryl acrylate) and hard poly(wirechol acrylate), phase separation occurs. The poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymer according to an embodiment of the present invention exhibits excellent phase separation properties and, if necessary, It is possible to form a nanoscale structure by micro phase separation. The shape and size of the nanoscale structure may be controlled by the molecular weight of the soft poly(lauryl acrylate) and the hard poly(wirecol acrylate) or the ratio thereof. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, there is an advantage in that it is possible to make a thermoplastic elastomer that is applied to various fields by controlling the total molecular weight of the triblock copolymer or the fraction of hard poly(wirecol acrylate).

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 본 발명은 하기 화학식 5로 표시되며, 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention is represented by the following Chemical Formula 5, poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane)-poly(Gwirechol acrylate) triblock It provides a thermoplastic elastomer based on lignin and vegetable oil, characterized in that it is a copolymer.

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112020037083467-pat00025
Figure 112020037083467-pat00025

상기 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체는 수소결합을 더 포함하여 우수한 기계적 물성을 나타낼 수 있다. The poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymer may further include a hydrogen bond to exhibit excellent mechanical properties.

리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체로 제조되는 성형체Molded body made of lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer

본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 하기 화학식 3으로 표시되는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체로 제조되는 성형체를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a molded article made of a thermoplastic elastomer based on lignin and vegetable oil represented by the following formula (3).

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112020037083467-pat00026
Figure 112020037083467-pat00026

본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 하기 화학식 5로 표시되는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체로 제조되는 성형체를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a molded article made of a thermoplastic elastomer based on lignin and vegetable oil represented by the following Chemical Formula 5.

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112020037083467-pat00027
Figure 112020037083467-pat00027

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be given to describe the present invention in detail. However, the embodiment according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiment described in detail below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

<재료><Material>

이하 제조예, 실시예 및 실험예에 사용되는 재료는, 산소와 수분에 민감하게 반응하는 모든 시약은 질소 가스로 충전된 글러브 박스에 보관하여 사용하였다. 라우릴 아크릴레이트는 TCI에서 도데실 아크릴레이트(Dodecyl acrylate)로 구입하여 사용했고, 과이어콜(Guaiacol)은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다. 양방향 체인 전달체인, 3.5-비스-2-도데실티오카보노티오일티오-1-옥소프로폭실-벤조익산(3.5-bis(2-dodecylthiocarbonothioylthio-1-oxopropoxy)benzoic acid; BTCBA) 도 Sigma-Aldrich에서 구입했으며, 글로브 박스 내의 냉장고에서 보관하였다. 아크릴산(Acrylic acid)와 디-터트-부틸 디카보네이트(Di-tert-butyl dicarbonate), 마그네슘 카보네이트 하이드록사이드 (Magnesium carbonate hydroxide), DMAP은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다. 이 외의 다른 용매나 시약은 별도의 정제 없이 사용하였다.Materials used in Preparation Examples, Examples and Experimental Examples below, all reagents sensitive to oxygen and moisture were stored in a glove box filled with nitrogen gas and used. Lauryl acrylate was purchased from TCI as dodecyl acrylate and used, and Guaiacol was purchased from Sigma-Aldrich. A bidirectional chain transporter, 3.5-bis-2-dodecylthiocarbonothioylthio-1-oxopropoxyl-benzoic acid (3.5-bis(2-dodecylthiocarbonothioylthio-1-oxopropoxy)benzoic acid; BTCBA), is also available from Sigma-Aldrich. It was purchased and stored in a refrigerator in a glove box. Acrylic acid, di-tert-butyl dicarbonate, magnesium carbonate hydroxide, and DMAP were purchased from Sigma-Aldrich. Other solvents or reagents were used without further purification.

<제조예 1> 아크릴릭 안하이드라이드 (Acrylic anhydride) 합성<Preparation Example 1> Synthesis of acrylic anhydride

플라스크에 아크릴산 126.105 g (vinyl 작용기 1.75 mol), 디-터트-부틸 디카보네이트(Di-tert-butyl dicarbonate) 157.775 g (카보네이트 작용기 0.7 mol), 마그네슘 카보네이트 하이드록사이드(Magensium carbonate hydroxide) 촉매 2.361 g (28 mmol) 를 넣고, 상온에서 12시간 교반 하여 반응하였다. 초순수물(DI water) 400 ml × 3회, 탄산수소나트륨(Sodium bicarbonate) 400 mL로 제거하였다. 그 후 32 mmHg의 35 ℃ 조건에서 감압 증류를 통해 불순물을 제거하고 아크릴릭 안하이드라이드를 수율 68 %로 얻었다. In a flask, 126.105 g of acrylic acid (1.75 mol of vinyl functional group), 157.775 g of di-tert-butyl dicarbonate (0.7 mol of carbonate functional group), 2.361 g of magnesium carbonate hydroxide catalyst ( 28 mmol) was added, and the reaction was stirred at room temperature for 12 hours. It was removed with 400 ml of ultrapure water (DI water) × 3 times, and 400 mL of sodium bicarbonate. Thereafter, impurities were removed through distillation under reduced pressure at 35 °C of 32 mmHg to obtain acrylic anhydride in a yield of 68%.

<제조예 2> 과이어콜 아크릴레이트 합성<Preparation Example 2> Synthesis of wire call acrylate

플라스크에 과이어콜 49.465 g (OH 작용기 39.8 mmol)와 DMAP 2.434 g (19.95 mmol)를 교반 하여 촉매를 완전히 녹여준다. 아크릴릭 안하이드라이드 60.3 g(47.8 mmol)을 천천히 첨가하면서 상온에서 3 시간 교반 해준다. 그 후 45 ℃에서 24 시간 반응시킨다. 반응이 완료된 뒤 MC 250 mL에 희석시키고 탄산수소나트륨(Sodium bicarbonate) 500 mL로 과량의 생성물인 아크릴릭 안하이드라이드를 제거하고, MgSO4로 건조해준다. 건조가 완료된 화합물은 EA : HEX = 1 : 7 혼합 용매 조건으로 컬럼 크로마토그래피를 통해 순수한 과이어콜 아크릴레이트를 수율 30 %로 수득하였다.49.465 g (OH functional group 39.8 mmol) and DMAP 2.434 g (19.95 mmol) were stirred in a flask to completely dissolve the catalyst. While slowly adding 60.3 g (47.8 mmol) of acrylic anhydride, the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. After that, the reaction is carried out at 45°C for 24 hours. After the reaction is completed, dilute in 250 mL of MC, remove excess acrylic anhydride with 500 mL of sodium bicarbonate, and dry with MgSO 4 . The dried compound was subjected to column chromatography under EA:HEX=1:7 mixed solvent conditions to obtain pure wirechol acrylate in a yield of 30%.

<제조예 3> 아클릴레이트 우레탄 (Acrylate Urethane) 합성<Preparation Example 3> Synthesis of Acrylate Urethane

플라스크에 디부틸틴 디라우레이트 (Dibutyltin dilaurate) 촉매 1 방울을 넣은 후 글로브 박스 안에서 실험을 진행하였다. 플라스크에 프리즈-펌프-쏘우(Freeze-pump thaw)를 통해 산소를 제거한 에틸 아세테이트(Ethyl Acetate)를 2.725 mL (2.81 M) 넣고 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(hydroxyethyl acrylate) 1.081 g (9.309 mmol) 넣은 후 septa로 입구를 막는다. 글로브 박스에서 보관 중인 에틸 이소시아네이트(Ethyl isocyanate)는 0.724 mL (7.63 mmol)을 실린지에 덜어서 꺼내오고, 아이스 배스(ice bath)에서 반응물을 넣은 50 mL 둥근 플라스크를 교반하면서 에틸 이소시아네이트를 천천히 방울씩 떨어뜨려 반응시킨다. 그 후 상온에서 12시간 교반 한다. 반응이 완료된 아크릴레이트 우레탄은 에틸 아세테이트 10 mL에 희석시키고 초순수물 20 mL 로 워크업(work-up)한다. MgSO4로 건조한 후, 셀라이트(Celite)를 이용하여 촉매를 제거하고 아크릴레이트 우레탄을 수율 70 %로 수득하였다.After putting 1 drop of dibutyltin dilaurate catalyst in the flask, the experiment was carried out in a glove box. Into the flask, 2.725 mL (2.81 M) of ethyl acetate from which oxygen was removed through a freeze-pump thaw was added, and 1.081 g (9.309 mmol) of 2-hydroxyethyl acrylate was added. Then block the entrance with septa. 0.724 mL (7.63 mmol) of ethyl isocyanate stored in the glove box was taken out by syringe, and ethyl isocyanate was slowly dropped dropwise while stirring a 50 mL round flask containing the reactant in an ice bath. react After that, it is stirred at room temperature for 12 hours. After the reaction is completed, the acrylate urethane is diluted in 10 mL of ethyl acetate and worked-up with 20 mL of ultrapure water. After drying with MgSO 4 , the catalyst was removed using Celite, and urethane acrylate was obtained in a yield of 70%.

<제조예 4> 폴리(라우릴 아크릴레이트)의 RAFT 중합<Preparation Example 4> RAFT polymerization of poly (lauryl acrylate)

2,2`-아조비스(2-메틸프로피오니트릴) (AIBN)은 추가적인 정제 없이 사용했으며 도데실 아크릴레이트(라우릴 아크릴레이트) 는 Alumina column을 통해 모노메틸 에테르 하이드로퀴논 저해제(monomethyl ether hydroquinone inhibitor)를 제거하고 사용하였다. 플라스크에 라우릴 아크릴레이트 30 g (0.125 mol), BTCBA 0.115 g (0.141 mmol), AIBN 0.00231 g (0.0141 mmol)과 1,4-다이옥산 30mL를 넣고 교반 한다. 그 후 프리즈-펌프-쏘우(Freeze-pump thaw) 3 회 진행하여 산소를 제거하고 N2 퍼지를 통해 질소 환경으로 만들어준다. 70 ℃ 오일 베스에서 3 시간 반응시킨 뒤, 얼음물(ice water)에 플라스크를 담그고 산소 환경으로 만들어주어 퀀칭 시킨다. PLAc는 메탄올에 정제하고 70 ℃ 진공 오븐에서 3일 동안 건조시켜준다. 아크릴레이트 우레탄의 공중합은 라우릴 아크릴레이트와 아크릴레이트 우레탄 단량체의 비율을 달리하여 위와 같은 방법으로 합성하였다.2,2`-Azobis(2-methylpropionitrile) (AIBN) was used without further purification, and dodecyl acrylate (lauryl acrylate) was used as a monomethyl ether hydroquinone inhibitor through Alumina column. ) was removed and used. Lauryl acrylate 30 g (0.125 mol), BTCBA 0.115 g (0.141 mmol), AIBN 0.00231 g (0.0141 mmol) and 1,4-dioxane 30 mL are added to the flask and stirred. After that, the freeze-pump-thaw is performed 3 times to remove oxygen, and a nitrogen environment is made through N2 purge. After reacting in an oil bath at 70 °C for 3 hours, the flask is immersed in ice water and quenched by creating an oxygen environment. PLAc was purified in methanol and dried in a vacuum oven at 70 °C for 3 days. The copolymerization of acrylate urethane was synthesized in the same manner as above by varying the ratio of lauryl acrylate and acrylate urethane monomer.

<제조예 5> 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트)<Preparation Example 5> Poly(Guirecol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Gwirechol acrylate) 삼중 블록 공중합체의 합성Synthesis of triblock copolymers

RAFT 중합법을 사용하여 삼중 블록 공중합체를 합성하였다. 약 33 wt%의 폴리(과이어콜 아크릴레이트)를 갖는 공중합체는 다음과 같은 방법으로 진행하였다. 과이어콜 아크릴레이트 10 g (0.056 mol), 폴리(라우릴 아크릴레이트) 미드 블록 5 g (Macro CTA, 0.0325 mmol), AIBN 0.0107 g (0.065 mmol)과 톨루엔 50 mL를 250 mL 플라스크에 넣고 교반시킨다. 산소가 나오지 않을 때까지 프리즈-펌프-쏘우(Freeze-pump thaw) 진행하고 N2 퍼지를 통해 질소 환경으로 만들어준다. 70 ℃ 오일 베스에서 반응시킨 뒤, 얼음물(ice water)와 산소 환경으로 만들어주어 퀀칭 한다. 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중 블록 공중합체는 메탄올에 정제하고 70 ℃ 진공 오븐에서 3 일 동안 건조시켜준다. 라우릴 아크릴레이트와 아크릴레이트 우레탄을 공중합한 Macro-CTA를 사용하는 경우도 똑같은 방법으로 진행한다.A triple block copolymer was synthesized using the RAFT polymerization method. A copolymer having about 33 wt% of poly(Guirecol acrylate) was prepared in the following manner. 10 g (0.056 mol) of wirechol acrylate, 5 g of poly(lauryl acrylate) midblock (Macro CTA, 0.0325 mmol), 0.0107 g (0.065 mmol) of AIBN and 50 mL of toluene are placed in a 250 mL flask and stirred. . Freeze-pump-thaw is performed until oxygen does not come out, and a nitrogen environment is made through N 2 purge. After reacting in an oil bath at 70 ° C, quenching is performed by making it in an oxygen environment with ice water. The poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Gwirechol acrylate) triple block copolymer was purified in methanol and dried in a vacuum oven at 70° C. for 3 days. In case of using Macro-CTA copolymerized with lauryl acrylate and acrylate urethane, proceed in the same way.

<분석방법><Analysis method>

이하 실시예에 대한 실험예에서는 아래의 분석방법을 사용하였다.In the experimental examples for the following examples, the following analysis method was used.

1) 핵자기 공명분광법(Nuclear magnetic resonance spectroscopy)1) Nuclear magnetic resonance spectroscopy

1H-NMR 스펙트럼을 이용하여 고분자의 분자량을 측정하였다. 샘플의 농도는 5 mg/ml로 CDCl3를 에 희석시켜 분석하였다. 분석장비로는 Bruker Avance III HD-700 spectrometer(700 MHz)와 Bruker DPX-500 spctrometer(500 MHz)를 사용하였다. CDCl3의 내부 표준물질은 Tetramethylsilane(TMS)를 사용하였고, 화학적 이동은 7.26 ppm 을 가진다. 1 H-NMR spectrum was used to measure the molecular weight of the polymer. The concentration of the sample was analyzed by diluting CDCl 3 to 5 mg/ml. As analysis equipment, Bruker Avance III HD-700 spectrometer (700 MHz) and Bruker DPX-500 spctrometer (500 MHz) were used. The internal standard of CDCl 3 is Tetramethylsilane (TMS) was used, and the chemical shift was 7.26 ppm.

2) 겔투과 크로마토그래피(Gel permeation chromatography)2) Gel permeation chromatography

합성한 고분자의 수 평균 분자량 (Number-average molecular weight, Mn)과 분산도 (molecular weight distribution, the dispersity, Ð)는 굴절률 검출기를 가지는 Agilent 1260 Infinity LC system을 사용하였다. 컬럼은 Styragel HT4, HT3과 HT2 (10 ㎛, 7.8 Х 300 nm)를 사용하였고, 이동상은 40 ℃의 THF (덕산, HPLC Grade)를 사용하였다. 1 mL/min의 일정한 유속으로 통과시키며 100 ㎕의 부피만큼 샘플을 측정하였다. 적정곡선은 폴리스타이렌(Polystyrene) 표준 샘플 (shedex)을 이용하여 만들었다.An Agilent 1260 Infinity LC system with a refractive index detector was used for the number-average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (the dispersity, Ð) of the synthesized polymer. Styragel HT4, HT3 and HT2 (10 μm, 7.8 Х 300 nm) were used for the column, and THF (Duksan, HPLC Grade) at 40°C was used for the mobile phase. Samples were measured in a volume of 100 μl while passing at a constant flow rate of 1 mL/min. The titration curve was made using a polystyrene standard sample (shedex).

3) 시차 주사 열량측정법(Differential scanning calorimetry)3) Differential scanning calorimetry

합성한 고분자의 유리 전이 온도(T g )를 확인하기 위해 TA Q-1000 DSC를 사용하여 50 mL/min의 유속을 가지는 N2 가스 상태로 시차 주사 열량 분석법을 진행하였다. 고분자 샘플의 5-8 mg을 밀폐된 알루미늄 DSC에 로딩한 후 25 ℃에서 200 ℃까지 가열함으로써 열적 흔적에 의한 영향을 없애준다. 그 후, -80 ℃까지 냉각시킨 뒤 200 ℃까지 10 ℃/min의 일정 속도로 가열시킨다. 얻어진 T g 값은 두 번째 가열 시 얻어진 데이터이다.To confirm the glass transition temperature ( T g ) of the synthesized polymer, differential scanning calorimetry was performed in the N 2 gas state having a flow rate of 50 mL/min using TA Q-1000 DSC. After loading 5-8 mg of a polymer sample into a sealed aluminum DSC, heating from 25 °C to 200 °C eliminates the effect of thermal traces. Thereafter, after cooling to -80 °C, it is heated to 200 °C at a constant rate of 10 °C/min. obtained T g The values are data obtained during the second heating.

4) 열중량 분석 (Thermogravimetric analyzer)4) Thermogravimetric analyzer

합성한 고분자의 열분해 온도(T d )를 확인하기 위해 TA Q-500 TGA 장비를 사용하여 N2 가스 상태에서 10 ℃/min의 일정 속도로 25 ℃에서 600 ℃까지 가열한다.To check the thermal decomposition temperature ( T d ) of the synthesized polymer, it is heated from 25 ℃ to 600 ℃ at a constant rate of 10 ℃/min in the N 2 gas state using TA Q-500 TGA equipment.

5) 소각 X 선 산란 (Small-angle X-ray scattering)5) Small-angle X-ray scattering

합성한 삼중 블록 공중합체의 유리 상 질량 비율에 따른 미세 도메인 구조를 관찰하기 위해 포항 가속기 연구 센터의 9A U-SAXS 빔라인을 통해 Synchrotron SAXS 장비를 사용하였다. 샘플은 필름 상태로 분석하며 분석 결과는 2차원적 이미지를 적분하여 산란 백터(q) 대 산란 강도를 측정하였다.Synchrotron SAXS equipment was used through the 9A U-SAXS beamline of the Pohang Accelerator Research Center to observe the microdomain structure according to the mass ratio of the glass phase of the synthesized triblock copolymer. The sample was analyzed in a film state, and the scattering vector (q) versus the scattering intensity was measured by integrating the two-dimensional image as the result of the analysis.

6) 인장강도/기계적 강도6) Tensile strength/mechanical strength

합성한 고분자의 인장 강도 시험은 QRS-S11H (Quro) 장비를 사용하여 상온에서 진행하였다. PFA dish에 용매를 천천히 날려 얻은 필름을 도그본(dog-bone) 모양의 시편으로 제작하고 테스트에 사용하였다. 테스트 조건은 상온에서 100N의 load cell을 걸어놓은 채로 130 mm/min의 속도로 당겨 응력-변형률(stress-strain) 곡선을 얻었다.The tensile strength test of the synthesized polymer was conducted at room temperature using QRS-S11H (Quro) equipment. The film obtained by slowly blowing the solvent into the PFA dish was prepared as a dog-bone-shaped specimen and used for testing. For test conditions, a stress-strain curve was obtained by pulling a load cell of 100 N at room temperature at a speed of 130 mm/min.

<실시예 1> 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체 합성 1<Example 1> Poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymer synthesis 1

폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체는 두 단계의 RAFT 중합을 통해 합성되었다.Poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymer was synthesized through two-step RAFT polymerization.

130 K의 연질상 미드 블록을 양방향으로 전개 가능한 사슬 전달체를 이용하여 합성하고, 경질 상 사이드 블록의 질량 비율을 30 wt%로 합성을 진행하였다. AIBN의 개시를 위해 반응 온도는 70 ℃로 설정하였으며, 연질 상의 사슬 전달체와 단량체의 당량은 BTCB : LAc =1:887.5로 경질 상의 당량은 PLAc-MIX macro-CTA : GA = 1:1728.2로 고정하였다.A 130 K soft-phase mid block was synthesized using a chain carrier that can be developed in both directions, and the mass ratio of the hard phase side block was 30 wt%. For the initiation of AIBN, the reaction temperature was set at 70 ° C. The equivalent weight of the chain transporter and the monomer of the soft phase was BTCB: LAc = 1:887.5, and the equivalent weight of the hard phase was PLAc-MIX macro-CTA: GA = 1:1728.2. .

<실시예 2> 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체 합성 2<Example 2> Poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymer synthesis 2

경질 상 사이드 블록의 질량 비율을 50 wt%로 합성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 합성하였다.It was synthesized in the same manner as in Example 1, except that the mass ratio of the hard phase side block was synthesized at 50 wt%.

<실시예 3> 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체 합성 3<Example 3> Poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymer synthesis 3

경질 상 사이드 블록의 질량 비율을 60 wt%로 합성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 합성하였다.It was synthesized in the same manner as in Example 1, except that the mass ratio of the hard phase side block was synthesized at 60 wt%.

<실험예 1> 실시예 1-3에 대한 구조, 분자량, 전환율 확인<Experimental Example 1> Confirmation of structure, molecular weight, and conversion rate for Examples 1-3

1H-NMR 스펙트럼을 통해 구조, 분자량, 전환율을 확인하였다. 연질상은 6.4 ppm, 6.1 ppm, 5.8 ppm에 나타나는 라우릴 아크릴레이트 단량체의 바이닐 기와 4.0 ppm에 나타나는 라우릴 아크릴레이트 반복 단위인 에스터(Ester) 옆의 2 프로톤 피크 적분 값 비교로 전환율을 계산하였다. 평균적인 전환율은 약 60 %로 합성되었으며, 이 전환율을 토대로 이론적 분자량 M n(Theo.)을 구할 수 있다. 반응하지 않은 단량체와 AIBN은 메탄올을 이용한 정제를 통해서 제거할 수 있다. 반응에 사용한 양방향 체인 전달체가 가지는 트리티오카보네이트(Trithiocarbonates) 옆의 4.8 ppm, 3.3 ppm의 2, 4 proton 피크를 기준으로 연질 상 반복 단위 피크의 적분 값을 계산하였고 수 평균 분자량 M n(NMR)을 결정할 수 있다. (표 1) 1 The structure, molecular weight, and conversion rate were confirmed through H-NMR spectrum. For the soft phase, the conversion rate was calculated by comparing the integral values of the two proton peaks next to the vinyl group of lauryl acrylate monomer, which appeared at 6.4 ppm, 6.1 ppm, and 5.8 ppm, and the ester, a lauryl acrylate repeating unit, which appeared at 4.0 ppm. The average conversion was about 60%, and based on this conversion, the theoretical molecular weight M n (Theo.) can be obtained. Unreacted monomers and AIBN can be removed through purification using methanol. Based on the 2, 4 proton peaks of 4.8 ppm and 3.3 ppm next to the trithiocarbonates of the bidirectional chain transporter used in the reaction, the integral value of the soft phase repeat unit peak was calculated, and the number average molecular weight M n (NMR) was calculated. can decide (Table 1)

[표 1] 폴리(라우릴 아크릴레이트) 연질상 분자량 데이터[Table 1] Poly(lauryl acrylate) soft phase molecular weight data

Figure 112020037083467-pat00028
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순차적인 경질상 사이드 블록의 중합은 연질상 중합체를 Macro-사슬 전달체로 사용하여 합성하였다. 앞과 마찬가지로 1H-NMR을 통해 3.8 ppm의 과이어콜 아크릴레이트 단량체가 가지는 메톡시 피크와 3.6 ppm의 반복단위 피크 적분 값을 비교하여 전환율을 확인하였다. 경질 상의 분자량은 4.0 ppm의 연질 상의 적분 값을 기준으로 하여 3.6 ppm 메톡시(Methoxy) 피크가 가지는 적분 값을 통해 정하였다. (도 2) (표 2)Sequential polymerization of hard phase side blocks was synthesized using a soft phase polymer as a macro-chain carrier. As before, the conversion rate was confirmed by comparing the integral value of the methoxy peak of the 3.8 ppm Guairchol acrylate monomer and the repeating unit peak of 3.6 ppm through 1 H-NMR. The molecular weight of the hard phase was determined through the integral value of the 3.6 ppm methoxy (Methoxy) peak based on the integral value of the soft phase of 4.0 ppm. (Fig. 2) (Table 2)

[표 2] 삼중블록 공중합체의 분자량 데이터[Table 2] Molecular weight data of triblock copolymer

Figure 112020037083467-pat00029
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도 3과 같이, 크기배제크로마토그래피 (SEC)를 통해 단일 봉우리의 연질 상 피크를 확인하였고, 순차적으로 합성한 경질 상의 질량 비율이 증가할수록 피크가 왼쪽으로 이동한 것을 통해 경질 상이 성공적으로 전개되었다는 것을 확인하였다. 결과적으로 130 K의 연질 상과 각각 33.4, 49.3, 62.9 wt%의 경질 상을 가진 삼중 블록 공중합체를 합성하였다. As shown in Figure 3, the soft phase peak of a single peak was confirmed through size exclusion chromatography (SEC), and as the mass ratio of the sequentially synthesized hard phase increased, the peak shifted to the left, indicating that the hard phase was successfully developed. Confirmed. As a result, triblock copolymers having a soft phase of 130 K and a hard phase of 33.4, 49.3, and 62.9 wt%, respectively, were synthesized.

과이어콜 아크릴레이트 단량체는 아크릴릭 안하이드라이드를 합성한 후 과이어콜과의 에스터화 반응을 통해 합성하였다. 디-터트-부틸 디카보네이트(Di-tert-butyl dicarbonate)의 반응으로 생긴 티-부타놀(t-butanol)과 과량 반응물인 아크릴산을 제거하기 위해 워크업(Work-up)을 진행하였고 각각 1.27 ppm과 6.46, 6.14, 5.90 ppm의 피크가 제거된 것으로 확인했다. 그 후 반응물 아크릴산에 존재했던 불순물을 제거하기 위해 증류를 진행하였고 4.49 ppm과 2.93 ppm의 피크가 제거된 것을 확인했다. 이어서 순수한 아크릴릭 안하이드라이드와 과이어콜의 반응을 진행한 후 NMR 데이터는 대칭 형태의 불순물 피크가 나온 것을 확인했으며 EA : Hex = 1 : 7 혼합 용매로 컬럼 크로마토그래피를 진행하여 분리했다. (도 4)The Guirecol acrylate monomer was synthesized through esterification with Guairchol after synthesizing acrylic anhydride. Work-up was performed to remove t-butanol and acrylic acid, an excess reactant, generated by the reaction of di-tert-butyl dicarbonate, and 1.27 ppm each. and 6.46, 6.14, and 5.90 ppm peaks were confirmed to be removed. After that, distillation was performed to remove impurities present in the reactant acrylic acid, and it was confirmed that the peaks of 4.49 ppm and 2.93 ppm were removed. Then, after the reaction of pure acrylic anhydride with Guirecol, the NMR data confirmed that a symmetrical impurity peak appeared, and EA: Hex = 1:7 was separated by column chromatography with a mixed solvent. (Fig. 4)

<실험예 2> 실시예 1-3에 대한 열적 특성 및 형태 분석<Experimental Example 2> Thermal properties and shape analysis for Examples 1-3

합성된 삼중 블록 공중합체가 미세상 분리를 이루고 있는지 확인하기 위해 시차 주사 열량 분석법을 진행하여 각 상의 유리 전이 온도 값을 관찰하였다. 분석 결과 연질 상과 경질 상인 폴리(라우릴 아크릴레이트), 폴리(과이어콜 아크릴레이트) 단독중합체의 유리전이온도(T g)에 부응하는 값이 뚜렷이 구별되어 관찰되는 것을 확인하였다. 연질 상인 폴리(라우릴 아크릴레이트)는 2.3 ℃의 녹는온도(T m)을 갖고, 경질 상인 폴리(과이어콜 아크릴레이트)는 83 ℃의 유리전이온도(T g)를 갖고 있으며 삼중 블록 공중합체가 가지는 전이 온도도 유사한 것을 통해 미세상 분리를 이루고 있다고 입증하였다. 특히 경질 상의 유리전이온도(T g)가 80 ℃ 이상인 것을 통해 이전 지속 가능한 단량체를 이용하여 합성한 경질 상 중 우수한 유리 전이 온도 값을 갖는 것을 알 수 있다.In order to check whether the synthesized triple block copolymer forms microphase separation, differential scanning calorimetry was performed to observe the glass transition temperature of each phase. As a result of the analysis, it was confirmed that values corresponding to the glass transition temperature (T g ) of the soft phase and the hard phase, poly(lauryl acrylate) and poly(wirechol acrylate) homopolymer, were clearly distinguished and observed. The soft phase poly(lauryl acrylate) has a melting temperature ( T m ) of 2.3 °C, and the hard phase poly(Guirecol acrylate) has a glass transition temperature ( T g ) of 83 °C and is a triple block copolymer It has been demonstrated that the transition temperature of is also similar to the microphase separation. In particular, it can be seen that the glass transition temperature ( T g ) of the hard phase is 80° C. or higher, indicating that it has an excellent glass transition temperature value among the hard phases synthesized using the previously sustainable monomer.

열분해 온도를 관찰하기 위해 열 중량 분석을 진행했다. 분석 결과 1 단계에서 분해가 일어나는 것을 볼 수 있었고, 연질 상과 경질 상 각각 단독중합체의 열분해 온도를 관찰해본 결과 340 ℃ 정도로 비슷한 값을 가지기 때문에 1 단계로만 분해가 관찰되는 것을 볼 수 있었다. 경질상의 질량 비율이 증가함에 따라 열분해 온도가 감소하는 경향성을 볼 수 있다. 또한, 340 ℃의 열분해 온도를 통해서 합성한 삼중 블록 공중합체는 우수한 열 안정성을 갖는다는 것을 입증하였다. (도 5) (표 3)Thermogravimetric analysis was performed to observe the pyrolysis temperature. As a result of the analysis, it could be seen that decomposition occurred in step 1, and as a result of observing the thermal decomposition temperature of the homopolymer of the soft phase and hard phase, respectively, the decomposition was observed only in step 1 because it had a similar value of about 340 °C. It can be seen that the pyrolysis temperature tends to decrease as the mass ratio of the hard phase increases. In addition, it was demonstrated that the triblock copolymer synthesized through a pyrolysis temperature of 340 °C has excellent thermal stability. (Fig. 5) (Table 3)

[표 3] 삼중블록 공중합체의 열적특성[Table 3] Thermal properties of triblock copolymer

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상온에서 경질 상의 비율 변화에 따른 마이크로 도메인의 형태와 도메인 사이 거리를 비교하기 위해 SAXS 측정을 진행하였다. 상온에서 24 시간 동안 annealing 시킨 샘플을 측정하였다. 경질 상의 부피 비가 32.5 % 일 때까지 형성되는 도메인 형태는 구형으로 예측되며 부피가 증가할수록 원통형, 라멜라로 변한다는 것을 볼 수 있다. 또한, 부피 비 증가에 따라 q값이 감소하는 것을 통해 관계에 따라 마이크로 도메인과 도메인 사이의 중심 거리가 증가했다는 것을 입증하였다.(도 6)SAXS measurement was performed to compare the distance between the microdomains and the shape of the microdomains according to the change in the ratio of the hard phase at room temperature. Samples annealed at room temperature for 24 hours were measured. It can be seen that the domain shape formed until the volume ratio of the hard phase is 32.5% is predicted to be spherical, and it can be seen that it changes to cylindrical and lamellar as the volume increases. In addition, it was verified that the center distance between the microdomains and the domains increased according to the relationship through the decrease in q as the volume ratio increased (Fig. 6).

<실험예 3> 실시예 1-3의 기계적 특성<Experimental Example 3> Mechanical properties of Examples 1-3

인장실험을 통해 합성한 삼중 블록 공중합체에 대한 기계적 물성을 측정하였다. 같은 연질 상에 대해 경질 상의 질량 비율이 달라짐에 따라 어떤 경향성을 갖는지 확인하였다. 경질 상이 증가함에 따라 변형률은 감소하고 응력이 증가하는 경향성을 확인할 수 있다. 측정된 변형률 값은 합성한 고분자의 유연성을 확인할 수 있고, 응력 값은 기계적 강도를 판단할 수 있다. 경질 상이 증가함에 따라 고분자 사슬의 유동성과 이동을 감소시키기 때문에 변형률은 감소했지만, 물리적 가교 결합 정도가 증가함에 따라 강도가 증가했다는 것으로 판단할 수 있다. 따라서 연질 상과 경질 상의 비율 조절을 통해서 원하는 물성으로 조절 가능하다는 것을 확인하였다.The mechanical properties of the synthesized triblock copolymer were measured through a tensile test. It was confirmed what kind of tendency it had as the mass ratio of the hard phase was different for the same soft phase. As the hard phase increases, the strain decreases and the stress increases. The measured strain value can confirm the flexibility of the synthesized polymer, and the stress value can judge the mechanical strength. As the hard phase increased, the strain decreased because the fluidity and migration of the polymer chains decreased, but it can be judged that the strength increased as the degree of physical crosslinking increased. Therefore, it was confirmed that the desired physical properties could be controlled by adjusting the ratio of the soft phase and the hard phase.

<실시예 4> 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체<Example 4> Poly(Guirecol acrylate)-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymer

일반적인 고분자가 우수한 기계적 물성을 나타내기 위해서는 고분자 사슬끼리의 충분한 얽힘이 요구된다. 따라서 지속 가능한 단량체를 사용한 고분자의 얽힘을 더욱 향상시키기 위하여 비공유 가교 결합인 수소결합을 도입하였다.In order for general polymers to exhibit excellent mechanical properties, sufficient entanglement of polymer chains is required. Therefore, in order to further improve the entanglement of polymers using sustainable monomers, hydrogen bonds, which are non-covalent cross-linking bonds, were introduced.

연질 상은 라우릴 아크릴레이트와 20 wt%의 아크릴레이트 우레탄의 질량 비율을 조절하여 합성하였고, 경질 상은 50 wt%의 과이어콜 아크릴레이트를 사용하여 아크릴레이트 우레탄의 질량 비율 차이에 따른 기계적 물성을 보았다.The soft phase was synthesized by adjusting the mass ratio of lauryl acrylate and 20 wt% of acrylate urethane, and the hard phase was synthesized by adjusting the mass ratio of lauryl acrylate and 20 wt% of acrylate urethane, and mechanical properties were observed according to the difference in the mass ratio of acrylate urethane using 50 wt% of wirechol acrylate. .

<실험예 4> 실시예 4에 대한 분자량 및 전환율<Experimental Example 4> Molecular weight and conversion for Example 4

1H-NMR 스펙트럼을 통해 아크릴레이트 우레탄의 분자량 및 전환율을 측정하였다. 아크릴레이트 우레탄의 전환율은 4.15 ppm의 단량체와 4.22 ppm의 고분자반복 단위 적분 값을 통해 확인하였다. 질량 비율은 4.22 ppm의 아크릴레이트 우레탄 피크와 4.00 ppm의 라우릴 아크릴레이트 적분 값을 통해 결정하였다.(도 8) (표 4) 1 The molecular weight and conversion rate of the acrylate urethane were measured through H-NMR spectrum. The conversion rate of acrylate urethane was confirmed through the integral value of the monomer at 4.15 ppm and the polymer repeating unit at 4.22 ppm. The mass ratio was determined through the integral value of the acrylate urethane peak of 4.22 ppm and lauryl acrylate of 4.00 ppm (Fig. 8) (Table 4).

[표 4] 폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄) 공중합체 연질상 분자량 데이터[Table 4] Poly (lauryl acrylate-acrylate urethane) copolymer soft phase molecular weight data

Figure 112020037083467-pat00031
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공중합에 사용한 아크릴레이트 우레탄 단량체는 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(2-Hydroxyethyl acrylate)와 과량의 에틸 이소시아네이트(Ethyl isocyanate)의 반응으로 합성하였다. 1.31 ppm의 피크를 통해 전환율을 확인하였고, 워크업(work-up)을 통해 3.88 ppm 피크에서 나타나는 2-하이드록시에틸 아크릴레이트의 제거를 확인하였다. (도 9)The acrylate urethane monomer used for copolymerization was synthesized by the reaction of 2-hydroxyethyl acrylate and an excess of ethyl isocyanate. Conversion was confirmed through a peak of 1.31 ppm, and removal of 2-hydroxyethyl acrylate appearing at a peak of 3.88 ppm was confirmed through work-up. (Fig. 9)

경질 상의 합성은 50 wt%로 고정하여 합성하였고 SEC를 통해 피크가The light phase was synthesized by fixing at 50 wt%, and the peak was

왼쪽으로 이동한 것을 확인하였다. (도 10) (표 5)It was confirmed that it moved to the left. (Fig. 10) (Table 5)

[표 5] 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체의 분자량 데이터[Table 5] Molecular weight data of poly(Gwirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane)-poly(Gwirechol acrylate) triblock copolymer

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<실험예 5> 실시예 4에 대한 기계적 특성<Experimental Example 5> Mechanical properties for Example 4

아크릴레이트 우레탄을 20 wt% 공중합 했을 때, 전체적인 삼중 블록 공중합체의 응력이 증가한 것을 관찰할 수 있다. 반면에 신장률 값은 약간 감소한 것을 볼 수 있다. 아크릴레이트 우레탄의 질량 비율이 증가할수록 수소결합 정도의 증가에 따른 가교 밀도가 증가했다고 볼 수 있다. 또한, 전체적인 고분자 사슬의 유동성이 감소했기 때문에 이와 같은 결과를 나타냈다. (도 11) (표 6)When 20 wt% of acrylate urethane was copolymerized, it can be observed that the overall stress of the triblock copolymer is increased. On the other hand, it can be seen that the elongation value decreased slightly. It can be seen that as the mass ratio of acrylate urethane increased, the crosslinking density increased according to the increase in the degree of hydrogen bonding. In addition, this result was shown because the fluidity of the entire polymer chain was reduced. (Fig. 11) (Table 6)

[표 6] 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체의 인장 강도[Table 6] Tensile strength of poly(wirechol acrylate)-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane)-poly(wirechol acrylate) triblock copolymer

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상기 실시예와 실험예에서는 식물유와 리그닌 기반 ABA 선형 구조의 열가소성 탄성체를 경질 상 비율을 달리하여 합성하고 물성을 비교하였다. 시차주사열량분석법(DSC)을 통해 각각 연질 상과 경질 상의 고유 상 전이 온도가 나타나는 것을 확인하였고, 미세상 분리를 이루고 있음을 입증하였다. 또한, 소각 X선 선란(SAXS)를 통해서도 열가소성 탄성체의 상 분리 거동을 확인하였으며 경질 상 부피비가 증가할수록 도메인의 형태가 구형-원통형-라멜라 형태로 커지는 것을 관찰할 수 있었다. 또한, 합성한 삼중블록 공중합체의 기계적 성질을 알아보기 위해 시편을 제작하였으며 인장 강도 시험을 진행하였다. 경질상 비율이 증가함에 따라 고분자 내의 물리적 가교 결합이 증가하였기 때문에 신장률 값은 감소하고 강도가 증가하는 경향성을 관찰하였다. 이를 통해 연질 상과 경질 상의 비율을 다르게 조절함으로써 원하는 물성을 구현할 수 있음을 알 수 있다. 마지막으로 추가적인 기계적 물성의 향상을 위하여 수소결합이 가능한 기능기를 도입하였고 수소결합 네트워크의 향상 정도에 따라 기계적 성질의 조절이 가능하다는 것을 알 수 있다.In the Examples and Experimental Examples, vegetable oil and lignin-based thermoplastic elastomers having a linear structure of ABA were synthesized by varying the ratio of hard phases, and properties were compared. Through differential scanning calorimetry (DSC), it was confirmed that the intrinsic phase transition temperature of the soft phase and the hard phase, respectively, appeared, and that microphase separation was established. In addition, the phase separation behavior of the thermoplastic elastomer was also confirmed through small-incineration X-ray scattering (SAXS), and it was observed that as the volume ratio of the hard phase increased, the shape of the domain increased to a spherical-cylindrical-lamellar shape. In addition, in order to examine the mechanical properties of the synthesized triblock copolymer, a specimen was prepared and a tensile strength test was performed. As the ratio of hard phase increased, physical cross-linking in the polymer increased, so the elongation value decreased and the strength increased. Through this, it can be seen that desired physical properties can be realized by differently controlling the ratio of the soft phase and the hard phase. Finally, in order to further improve mechanical properties, a functional group capable of hydrogen bonding was introduced, and it can be seen that the mechanical properties can be adjusted according to the degree of improvement of the hydrogen bonding network.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체 및 그의 제조방법, 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체로 제조되는 성형체에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.Specific examples of the lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer according to an embodiment of the present invention, a method for manufacturing the same, and a molded article made of a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer according to an embodiment have been described, but within the limits that do not depart from the scope of the present invention It is obvious that various implementation modifications are possible in .

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the following claims as well as the claims and equivalents.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.That is, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims; All changes or modifications derived from the concept of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (13)

(a) 과이어콜(Guaiacol)과 아크릴릭 안하이드라이드(Acrylic Anhydride)를 에스터화 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 과이어콜 아크릴레이트(Guaiacol Acrylate)를 합성하는 단계;
(b) 라우릴 아크릴레이트(Lauryl Acrylate) 및 아크릴레이트 우레탄(Acrylate Urethane)에 사슬이동제(CTA)를 중합하여 하기 화학식 4로 표시되는 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)을 합성하는 단계; 및
(c) 상기 과이어콜 아크릴레이트(Guaiacol Acrylate)와 CTA-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)을 중합하여 하기 화학식 5로 표시되는 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체를 합성하는 단계;
를 포함하는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체의 제조방법.
[화학식 1]
Figure 112021138603772-pat00034

[화학식 4]
Figure 112021138603772-pat00055

[화학식 5]
Figure 112021138603772-pat00056

(a) esterification reaction of Guaiacol and Acrylic Anhydride to synthesize Guaiacol Acrylate represented by the following Chemical Formula 1;
(b) polymerizing a chain transfer agent (CTA) to lauryl acrylate and acrylate urethane to synthesize CTA-poly (lauryl acrylate-acrylate urethane) represented by the following Chemical Formula 4 step; and
(c) Poly(Guaiacol Acrylate)-poly(lauryl acrylic) represented by the following Chemical Formula 5 by polymerizing the Guaiacol Acrylate and CTA-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane) synthesizing a rate-acrylate urethane)-poly(Guirecol acrylate) triblock copolymer;
A method for producing a lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer comprising a.
[Formula 1]
Figure 112021138603772-pat00034

[Formula 4]
Figure 112021138603772-pat00055

[Formula 5]
Figure 112021138603772-pat00056

제1항에 있어서,
상기 (a) 단계의 아크릴릭 안하이드라이드(Acrylic Anhydride)는 아크릴산(acrylic acid)과 디-터트-부틸 디카보네이트(Di-tert-butyl dicarbonate)를 반응시켜 수득하는 것을 특징으로 하는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체의 제조방법.
According to claim 1,
The acrylic anhydride of step (a) is lignin and vegetable oil-based thermoplastic, characterized in that it is obtained by reacting acrylic acid with di-tert-butyl dicarbonate A method for manufacturing an elastic body.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계 및 (c) 단계의 중합은
가역적 첨가-분절 사슬 이동중합(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer, RAFT)인 것을 특징으로 하는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체의 제조방법.
According to claim 1,
The polymerization of steps (b) and (c) is
A method for producing a thermoplastic elastomer based on lignin and vegetable oil, characterized in that reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT).
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 (b)단계 및 (c)단계의 중합은
60 내지 80 ℃에서 2 내지 4 시간 동안 수행되고, 급냉한 후 60 내지 80 ℃에서 70 내지 75 시간 건조되는 것을 특징으로 하는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체의 제조방법.
4. The method of claim 1 or 3,
The polymerization of steps (b) and (c) is
A method for producing a thermoplastic elastomer based on lignin and vegetable oil, characterized in that it is carried out at 60 to 80° C. for 2 to 4 hours, and then dried at 60 to 80° C. for 70 to 75 hours after quenching.
제1항에 있어서,
상기 폴리(과이어콜 아크릴레이트)는
상기 삼중블록 공중합체에 대해 30 내지 60 wt%가 되도록 첨가되는 것을 특징으로 하는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체의 제조방법.
According to claim 1,
The poly(wire call acrylate) is
A method for producing a thermoplastic elastomer based on lignin and vegetable oil, characterized in that it is added in an amount of 30 to 60 wt% based on the triblock copolymer.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 하기 화학식 5로 표시되며, 폴리(과이어콜 아크릴레이트)-폴리(라우릴 아크릴레이트-아크릴레이트 우레탄)-폴리(과이어콜 아크릴레이트) 삼중블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체.
[화학식 5]
Figure 112020037083467-pat00040

A thermoplastic elastomer based on lignin and vegetable oil, which is represented by the following Chemical Formula 5, and is a poly(Guirecol acrylate)-poly(lauryl acrylate-acrylate urethane)-poly(Guirecol acrylate) triblock copolymer .
[Formula 5]
Figure 112020037083467-pat00040

제 10항에 있어서, 상기 삼중블록 공중합체는 수소결합을 더 포함하여 기계적 물성이 우수한 것을 특징으로 하는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체.
[Claim 11] The lignin and vegetable oil-based thermoplastic elastomer according to claim 10, wherein the triblock copolymer further includes a hydrogen bond and has excellent mechanical properties.
삭제delete 하기 화학식 5로 표시되는 리그닌과 식물유 기반 열가소성 탄성체로 제조되는 성형체.
[화학식 5]
Figure 112020037083467-pat00042



A molded article prepared from a thermoplastic elastomer based on lignin and vegetable oil represented by the following Chemical Formula 5.
[Formula 5]
Figure 112020037083467-pat00042



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