KR102387201B1 - Polyketone composition improved flame retardant and economy - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일산화탄소와 적어도 1종의 올레핀계 불포화 탄화수소로 이루어진 폴리케톤 72.0~89.0중량%; 인계 난연제 5.0~11.0중량%; 멜라민계 난연제 2.0~5.0중량%; 충진제 0.1~15.0중량%; 및 불소계 안티-드립제 0.3~1.0중량%를 포함하는 난연성 및 경제성이 향상된 폴리케톤 조성물에 관한 것이다.The present invention is a polyketone consisting of carbon monoxide and at least one olefinically unsaturated hydrocarbon, 72.0-89.0% by weight; 5.0 to 11.0 wt% of a phosphorus-based flame retardant; 2.0 to 5.0% by weight of a melamine-based flame retardant; 0.1 to 15.0 wt% of a filler; And it relates to a polyketone composition with improved flame retardancy and economy, comprising 0.3 to 1.0 wt% of a fluorine-based anti-drip agent.

Description

난연성 및 경제성이 향상된 폴리케톤 조성물{POLYKETONE COMPOSITION IMPROVED FLAME RETARDANT AND ECONOMY}Polyketone composition with improved flame retardancy and economy {POLYKETONE COMPOSITION IMPROVED FLAME RETARDANT AND ECONOMY}

본 발명은 난연성 및 경제성이 향상된 폴리케톤 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a polyketone composition having improved flame retardancy and economy.

폴리케톤(polyketone, PK)은 폴리아미드, 폴리에스터 및 폴리카보네이트 등의 일반 엔지니어링 플라스틱 소재에 비해 원료 및 중합 공정비가 저렴한 소재이면서 내열성 내화학성, 내충격성 및 내연료투과성 등이 우수하다.Polyketone (PK) is a material that has a lower raw material and polymerization process cost compared to general engineering plastic materials such as polyamide, polyester, and polycarbonate, and has excellent heat resistance, chemical resistance, impact resistance, and fuel permeability resistance.

이러한 특성을 지닌 폴리케톤은 범용 고성능 플라스틱에 포함되며 종래 엔지니어링 플라스틱과 대등한 수준의 강도를 가진다. Polyketone having these properties is included in general-purpose high-performance plastics and has a strength comparable to that of conventional engineering plastics.

한편, 전기전자 분야의 부품에 플라스틱 소재 적용을 위해서는 기존의 난연성보다 강화된 난연성이 요구되고 있다(UL 94 test 0.8T V-0 등급). 이에, 기존의 난연 폴리케톤 조성물의 경우에는 UL 94 test 0.8T V-0 등급 확보를 위해서 인계 난연제를 단독 첨가 시 8~10중량% 첨가가 필수적이다.On the other hand, in order to apply a plastic material to parts in the electrical and electronic field, a flame retardant enhanced than the existing flame retardant is required (UL 94 test 0.8T V-0 grade). Therefore, in the case of the existing flame-retardant polyketone composition, it is essential to add 8 to 10% by weight of the phosphorus-based flame retardant alone in order to secure the UL 94 test 0.8T V-0 grade.

반면, 상대적으로 저렴한 멜라민 난연제, 무기게 난연제의 경우에는 단독 첨가 시 15~30중량%으로 과량 첨가하여야 UL 94 test 0.8T V-0 등급 확보가 가능하다. 인계 난연제의 경우 8~10중량% 첨가로 V-0 확보가 가능하지만, 상대적으로 난연제의 비싼 가격 때문에 제조원가 상승으로 경제성이 떨어지는 문제가 있다.On the other hand, in the case of relatively inexpensive melamine flame retardants and inorganic flame retardants, when added alone, an excess of 15 to 30% by weight is required to secure UL 94 test 0.8T V-0 grade. In the case of phosphorus-based flame retardants, it is possible to secure V-0 by adding 8 to 10% by weight, but there is a problem in economic efficiency due to an increase in manufacturing cost due to the relatively high price of the flame retardant.

이로써, 난연성 및 물성의 저하 없이 제조원가를 개선하여 경제성을 개선할 수 있는 난연 폴리케톤 수지의 개발이 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for the development of a flame-retardant polyketone resin capable of improving economic efficiency by improving the manufacturing cost without deterioration of flame retardancy and physical properties.

본 발명은 난연성 및 경제성이 향상된 폴리케톤 조성물 및 이를 포함하는 성형 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a polyketone composition with improved flame retardancy and economy, and a molded part comprising the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리케톤 조성물은 일산화탄소와 적어도 1종의 올레핀계 불포화 탄화수소로 이루어진 폴리케톤 72.0~89.0중량%; 인계 난연제 5.0~11.0중량%; 멜라민계 난연제 2.0~5.0중량%; 충진제 0.1~15.0중량%; 및 불소계 안티-드립제 0.3~1.0중량%를 포함할 수 있다.The polyketone composition according to an embodiment of the present invention comprises 72.0-89.0 wt% of a polyketone composed of carbon monoxide and at least one olefinically unsaturated hydrocarbon; 5.0 to 11.0 wt% of a phosphorus-based flame retardant; 2.0 to 5.0% by weight of a melamine-based flame retardant; 0.1 to 15.0 wt% of a filler; and 0.3 to 1.0 wt% of a fluorine-based anti-drip agent.

이때, 상기 인계 난연제 및 상기 멜라민계 난연제 함량의 합은 폴리케톤 조성물 전체 중량을 기준으로 10~13중량%일 수 있다.In this case, the sum of the phosphorus-based flame retardant and the melamine-based flame retardant content may be 10 to 13% by weight based on the total weight of the polyketone composition.

또한, 상기 폴리케톤 조성물은 폴리케톤 조성물 전체 중량을 기준으로 트리칼슘포스페이트를 0.1~2.0중량% 더 포함할 수도 있다.In addition, the polyketone composition may further include 0.1 to 2.0% by weight of tricalcium phosphate based on the total weight of the polyketone composition.

상기 충진제는 유리섬유, 탄소섬유, 마이카 및 탈크로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The filler may be at least one selected from the group consisting of glass fiber, carbon fiber, mica and talc.

상기 불소계 안티-드립제는 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE)일 수 있다.The fluorine-based anti-drip agent may be polytetrafluoroethylene (PTFE).

아울러, 상기 폴리케톤 조성물은 UL94 난연성 평가에서 0.8T V-0 등급 이상이며, 인장강도 50MPa 이상, 굴곡강도 60MPa 이상, 굴곡탄성율 1900MPa 이상, 충격강도 60J/m 이상일 수 있다.In addition, the polyketone composition may have a grade of 0.8T V-0 or more in the UL94 flame retardancy evaluation, a tensile strength of 50 MPa or more, a flexural strength of 60 MPa or more, a flexural modulus of 1900 MPa or more, and an impact strength of 60 J/m or more.

본 발명의 실시 예에 따르면, 폴리케톤 조성물은 난연제로 인계 난연제 및 멜라민계 난연제를 복합 포함함에 따라, 기존 난연성을 유지하면서도 상대적으로 가격이 비싼 인계 난연제의 함량을 최소화할 수 있어 경제성이 향상될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, as the polyketone composition includes a phosphorus-based flame retardant and a melamine-based flame retardant as a flame retardant in combination, it is possible to minimize the content of a relatively expensive phosphorus-based flame retardant while maintaining the existing flame retardancy, so that economic efficiency can be improved. there is.

또한, 본 발명의 폴리케톤 조성물은 난연제 및 안티-드립제를 포함함에 따라, 난연제만 포함할 경우 발생하는 가공성 및 기계적 물성 저하를 방지할 수 있어, 기계적 물성 하락 없이 UL94 난연성 평가에서 V-0 등급 이상의 난연 등급을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명의 폴리케톤 조성물은 트리칼슘포스페이트를 포함함으로써 가공 안정성이 향상될 수 있다. In addition, since the polyketone composition of the present invention includes a flame retardant and an anti-drip agent, it is possible to prevent deterioration of processability and mechanical properties that occur when only a flame retardant is included, so that it is rated V-0 in UL94 flame retardancy evaluation without deterioration of mechanical properties It is possible to secure a flame retardant grade or higher. In addition, the polyketone composition of the present invention may have improved processing stability by including tricalcium phosphate.

이에, 자동차 및 전기, 전자 부품 등 각종 산업에서 난연성 및 가공성이 모두 요구되는 부품의 소재로서 폭넓게 적용될 수 있다.Accordingly, it can be widely applied as a material for parts requiring both flame retardancy and workability in various industries such as automobiles and electric and electronic parts.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged than the actual size for clarity of the present invention. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another part, it includes not only the case where the other part is “directly on” but also the case where there is another part in between. Conversely, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “under” another part, it includes not only cases where it is “directly under” another part, but also cases where another part is in between. In addition, in the present application, “on” may include the case of being disposed not only on the upper part but also on the lower part.

이하, 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail.

일 실시예에 따른 폴리케톤 조성물은 일산화탄소와 적어도 1종의 올레핀계 불포화 탄화수소로 이루어진 폴리케톤; 인계 난연제; 멜라민계 난연제; 충진제; 및 불소계 안티-드립제를 포함할 수 있다.A polyketone composition according to an embodiment includes a polyketone comprising carbon monoxide and at least one olefinically unsaturated hydrocarbon; phosphorus-based flame retardants; melamine-based flame retardants; fillers; and a fluorine-based anti-drip agent.

먼저, 본 발명의 폴리케톤은 선상 교대 구조체로, 불포화 탄화 수소 1분자 마다 실질적으로 일산화탄소를 포함하고 있다. 폴리케톤 폴리머의 전구체로서 사용하는데 적당한 에틸렌계 불포화 탄화수소는 20개까지, 바람직한 것은 10개까지의 탄소 원자를 가진다. 또한, 에틸렌계 불포화 탄화수소는 에텐 및 α-올레핀, 예를 들면 프로펜(propene), 1-부텐(butene), 아이소부텐(iso-butene), 1-헥센(hexene), 1-옥텐(octene)과 같은 지방족이거나 또는 다른 지방족 분자상에 아릴(aryl) 치환기를 포함하고, 특히 에틸렌계 불포화 탄소 원자상에 아릴 치환기를 포함하고 있는 아릴 지방족이다. 에틸렌계 불포화 탄화 수소 중 아릴 지방족 탄화 수소의 예로서는 스틸렌(styrene), p-메틸스틸렌(methyl styrene), p-에틸스틸렌(ethyl styrene) 및 m-이소프로필 스틸렌(isopropyl styrene)을 들 수 있다. 본 발명에서 바람직하게 사용되는 폴리케톤 폴리머는 일산화탄소와 에텐(ethene)과의 코폴리머 또는 일산화탄소와 에텐과 적어도 3개의 탄소원자를 가지는 제2의 에틸렌계 불포화 탄화수소, 특히 프로펜(propene) 같은 α-올레핀과의 터폴리머(terpolymer)이다. First, the polyketone of the present invention is a linear alternating structure, and contains substantially carbon monoxide for each molecule of unsaturated hydrocarbons. Suitable ethylenically unsaturated hydrocarbons for use as precursors of polyketone polymers have up to 20 carbon atoms, preferably up to 10 carbon atoms. In addition, ethylenically unsaturated hydrocarbons include ethene and α-olefins such as propene, 1-butene, iso-butene, 1-hexene, and 1-octene. ) or aryl aliphatic containing an aryl substituent on another aliphatic molecule, in particular an aryl substituent on an ethylenically unsaturated carbon atom. Examples of the aryl aliphatic hydrocarbon among the ethylenically unsaturated hydrocarbons include styrene, p-methyl styrene, p-ethyl styrene, and m-isopropyl styrene. The polyketone polymer preferably used in the present invention is a copolymer of carbon monoxide and ethene or a second ethylenically unsaturated hydrocarbon having at least 3 carbon atoms with carbon monoxide and ethene, particularly an α-olefin such as propene. It is a terpolymer of the family.

상기 폴리케톤 터폴리머를 본 발명에 따른 조성물의 주요 폴리머 성분으로서 사용할 때에, 터폴리머 내의 제2의 탄화수소 부분을 포함하고 있는 각단위에 대하여, 에틸렌 부분을 포함하고 있는 단위가 적어도 2개 있다. 제2의 탄화수소 부분을 포함하고 있는 단위가 10~100개 있는 것이 바람직하다. When the polyketone terpolymer is used as the main polymer component of the composition according to the present invention, there are at least two units containing an ethylene moiety for each unit containing the second hydrocarbon moiety in the terpolymer. It is preferred that there are 10 to 100 units comprising a second hydrocarbon moiety.

본 발명에서 바람직한 폴리케톤 폴리머의 폴리머 고리는 하기 구조식 1로 나타낼 수 있다.The polymer ring of the polyketone polymer preferred in the present invention may be represented by the following Structural Formula 1.

[구조식 1][Structural Formula 1]

-[CO-(-CH2-CH2-)-]x-[CO-(G)]y--[CO-(-CH2-CH2-)-]x-[CO-(G)]y-

상기 구조식 1 중, G는 에틸렌계 불포화 탄화수소로서, 특히 적어도 3개의 탄소 원자를 가지는 에틸렌계 불포화탄화수소로부터 얻어지는 부분이고, x:y는 적어도 1:0.01인 것이 바람직하다.In Structural Formula 1, G is an ethylenically unsaturated hydrocarbon, particularly a moiety obtained from an ethylenically unsaturated hydrocarbon having at least 3 carbon atoms, and x:y is preferably at least 1:0.01.

다른 구체예로, 상기 폴리케톤 폴리머는 일반식 (1)과 (2)로 표시되는 반복 단위로 이루어진 공중합체로서, y/x가 0.03~0.3 인 것이 바람직하다. 상기 y/x값의 수치가 0.03 미만인 경우, 용융성 및 가공성이 떨어지는 한계가 있고, 0.3을 초과하는 경우는 기계적 물성이 떨어진다. 또한 y/x는 더욱 바람직하게 0.03 내지 0.1이다.In another embodiment, the polyketone polymer is a copolymer comprising repeating units represented by formulas (1) and (2), and y/x is preferably 0.03 to 0.3. When the numerical value of the y/x value is less than 0.03, there is a limitation in that meltability and processability are deteriorated, and when it exceeds 0.3, mechanical properties are deteriorated. Further, y/x is more preferably 0.03 to 0.1.

-[-CH2CH2-CO]x- (1)-[-CH2CH2-CO]x- (1)

-[-CH2-CH(CH3)-CO]y- (2)-[-CH2-CH(CH3)-CO]y- (2)

또한, 폴리케톤 폴리머의 에틸렌과 프로필렌의 비를 조절하여 폴리머의 융점을 조절할 수 있다. 일례로, 에틸렌 : 프로필렌 : 일산화탄소의 몰비를 46 : 4 : 50으로 조절하는 경우 융점은 약 220℃이나, 몰비를 47.3 : 2.7 : 50 으로 조절하는 경우의 융점은 235℃로 조절된다. In addition, the melting point of the polymer can be controlled by adjusting the ratio of ethylene and propylene of the polyketone polymer. For example, when the molar ratio of ethylene: propylene: carbon monoxide is adjusted to 46: 4: 50, the melting point is about 220 °C, but when the molar ratio is adjusted to 47.3: 2.7: 50, the melting point is 235 °C.

겔 투과 크로마토그래피(chromatography)에 의하여 측정한 수평균 분자량이 100~200,000 특별히 20,000~90,000의 폴리케톤 폴리머가 특히 바람직하다. 폴리머의 물리적 특성은 분자량에 따라서, 폴리머가 코폴리머인, 또는 터폴리머인 것에 따라서, 또 터폴리머의 경우에는 존재하는 제2의 탄화 수소부분의 성질에 따라서 정해진다. 본 발명에서 사용하는 폴리머의 통산의 융점은 175℃~300℃이고, 또한 일반적으로는 210℃~270℃ 이다. 표준 세관점도 측정장치를 사용하고 HFIP(Hexafluoroisopropylalcohol)로 60℃에 측정한 폴리머의 고유점도(I.V)는 0.5dl/g~10dl/g, 또한 바람직하게는 0.8dl/g~4dl/g이며, 더욱 바람직하게는, 1.0dl/g~1.4dl/g 이다. 이 때 극한 점도 수가 1.0dl/g 미만이면 기계적 물성이 떨어지고, 1.4dl/g을 초과하면 가공성이 떨어지는 문제점이 발생한다.Polyketone polymers having a number average molecular weight of 100 to 200,000, particularly 20,000 to 90,000 as measured by gel permeation chromatography are particularly preferred. The physical properties of a polymer depend on its molecular weight, on whether the polymer is a copolymer or terpolymer, and in the case of a terpolymer, on the nature of the secondary hydrocarbon moieties present. The general melting point of the polymer used in the present invention is 175°C to 300°C, and generally 210°C to 270°C. The intrinsic viscosity (I.V) of the polymer measured at 60 ° C with HFIP (Hexafluoroisopropylalcohol) using a standard customs viscosity measuring device is 0.5 dl/g to 10 dl/g, and preferably 0.8 dl/g to 4 dl/g, and more Preferably, it is 1.0 dl/g - 1.4 dl/g. In this case, if the intrinsic viscosity number is less than 1.0 dl/g, mechanical properties are deteriorated, and if it exceeds 1.4 dl/g, the processability is deteriorated.

한편, 폴리케톤의 분자량 분포는 1.5 내지 2.5인 것이 좋고, 보다 바람직하게는 1.8~2.2이 좋다. 1.5 미만은 중합수율이 떨어지며, 2.5 이상은 성형성이 떨어지는 문제점이 있었다. 상기 분자량 분포를 조절하기 위해서는 팔라듐 촉매의 양과 중합온도에 따라 비례하여 조절이 가능하다. 즉, 팔라듐 촉매의 양이 많아지거나, 중합온도가 100℃ 이상이면 분자량 분포가 커지는 양상을 보인다.On the other hand, the molecular weight distribution of the polyketone is preferably 1.5 to 2.5, more preferably 1.8 to 2.2. If it is less than 1.5, the polymerization yield is deteriorated, and if it is 2.5 or more, there is a problem in that the moldability is poor. In order to control the molecular weight distribution, it is possible to control in proportion to the amount of the palladium catalyst and the polymerization temperature. That is, if the amount of the palladium catalyst increases or the polymerization temperature is 100° C. or higher, the molecular weight distribution increases.

폴리케톤 폴리머의 제조법으로는 일산화탄소와 올레핀을 팔라듐 화합물, PKa가 6이하인 산, 인의 이배위자 화합물로 이루어진 촉매 조성물을 통해 알코올 용매하에 실시되는 액상 중합을 채용할 수 있다. 중합 반응 온도는 50~100℃가 바람직하며 반응 압력은 40~60bar이다. 폴리머는 중합 후 여과, 정제 공정을 통해 회수하며 남은 촉매 조성물은 알코올이나 아세톤 등의 용매로 제거한다.Liquid polymerization carried out in an alcohol solvent through a catalyst composition comprising carbon monoxide and an olefin as a palladium compound, an acid having a PKa of 6 or less, and a diligand compound of phosphorus can be employed as a method for preparing the polyketone polymer. The polymerization reaction temperature is preferably 50 ~ 100 ℃ and the reaction pressure is 40 ~ 60 bar. After polymerization, the polymer is recovered through filtration and purification processes, and the remaining catalyst composition is removed with a solvent such as alcohol or acetone.

여기에서 팔라듐 화합물로서는 초산 팔라듐이 바람직하며 사용량은 10-3~10-1mole이 바람직하다. pKa값이 6이하인 산의 구체적인 예로서, 트리플루오르초산, p-톨리엔술폰산, 황산, 술폰산 등을 들 수 있다. 본 발명에서는 트리플루오르초산을 사용하였으며 사용량은 팔라듐 대비 6~20당량이 바람직하다. 또 인의 이좌배위좌 화합물로는 1,3-비스[다이(2-메톡시 페닐포스피노)]프로판이 바람직하며, 사용량은 팔라듐 대비 1~1.2당량이 바람직하다.Here, as the palladium compound, palladium acetate is preferable, and the amount used is preferably 10 -3 to 10 -1 mole. Specific examples of the acid having a pKa value of 6 or less include trifluoroacetic acid, p-tolyenesulfonic acid, sulfuric acid, and sulfonic acid. In the present invention, trifluoroacetic acid was used, and the amount used is preferably 6 to 20 equivalents compared to palladium. In addition, as the bidentate compound of phosphorus, 1,3-bis[di(2-methoxyphenylphosphino)]propane is preferable, and the amount used is preferably 1 to 1.2 equivalents compared to palladium.

이하, 상기 폴리케톤 폴리머의 중합 공정을 상세히 설명한다.Hereinafter, the polymerization process of the polyketone polymer will be described in detail.

일산화탄소, 에틸렌성 불포화 화합물 및 하나 또는 그 이상의 올레핀성 불포화 탄화수소 화합물, 삼 또는 그 이상의 공중합체, 특히 일산화탄소 유래의 반복단위 및 에틸렌성 불포화 화합물 유래의 반복단위와 프로필렌성 불포화 화합물 유래의 반복단위가 실질적으로 교대로 연결된 구조의 폴리케톤은 기계적 성질 및 열적 성질이 우수하고, 가공성이 뛰어나며 내마모성, 내약품성, 가스배리어성이 높아서, 여러 가지 용도에 유용한 재료이다. 이 삼원 또는 그 이상의 공중합 폴리케톤의 고분자량체는 더욱 높은 가공성 및 열적 성질을 가지고, 경제성이 우수한 엔지니어링 플라스틱재로서 유용하다고 여겨진다. 특히, 내마모성이 높아서 자동차의 기어 등의 부품, 내약품성이 높아서 화학수송 파이프의 라이닝재 등, 가스배리어성이 높아서 경량 가솔린 탱크 등에 이용가능하다. 또한, 고유점도가 2 이상의 초고분자량 폴리케톤을 섬유에 이용한 경우, 고배율의 연신이 가능해지고, 연신방향으로 배향된 고강도 및 고탄성율을 가지는 섬유로서, 벨트, 고무호스의 보강재나 타이어 코드, 콘크리트 보강재등 건축재료나 산업자재 용도에 매우 적합한 재료가 된다.Carbon monoxide, an ethylenically unsaturated compound and one or more olefinically unsaturated hydrocarbon compounds, three or more copolymers, in particular a repeating unit derived from carbon monoxide and a repeating unit derived from an ethylenically unsaturated compound, and a repeating unit derived from a propyleneically unsaturated compound are substantially Polyketones, which are alternately connected with each other, have excellent mechanical and thermal properties, excellent processability, and high abrasion resistance, chemical resistance, and gas barrier properties, making it a useful material for various purposes. The high molecular weight of this ternary or higher copolymerized polyketone has higher processability and thermal properties, and is considered to be useful as an engineering plastic material with excellent economic efficiency. In particular, it can be used in parts such as gears of automobiles because of its high wear resistance, as a lining material for chemical transport pipes because of its high chemical resistance, and in lightweight gasoline tanks because of its high gas barrier properties. In addition, when ultra-high molecular weight polyketone having an intrinsic viscosity of 2 or more is used for the fiber, it is possible to draw at a high magnification, and as a fiber having high strength and high modulus of elasticity oriented in the stretching direction, it is a reinforcing material for belts and rubber hoses, tire cords, and concrete reinforcing materials. It is a very suitable material for building materials and industrial materials such as

폴리케톤의 제조방법은 (a) 제 9족, 제 10족 또는 제 11족 전이금속 화합물, (b) 제 15족의 원소를 가지는 리간드로 이루어지는 유기금속 착체 촉매의 존재 하에, 액상 매체 중에서 일산화탄소와 에틸렌성 및 프로필렌성 불포화 화합물을 삼원 공중합시켜 폴리케톤을 제조하는 방법에 있어서, 상기 일산화탄소, 에틸렌 및 프로필렌은 알코올(예컨대, 메탄올)과 물의 혼합용매에서 액상 중합되어 선상 터폴리머를 생성하는데, 상기 혼합용매로는 메탄올 100 중량부 및 물 2~10 중량부의 혼합물을 사용할 수 있다. 혼합용매에서 물의 함량이 2 중량부 미만이면 케탈이 형성되어 공정 시 내열안정성이 저하될 수 있으며, 10 중량부를 초과하면 제품의 기계적 물성이 저하될 수 있다.The method for producing polyketones comprises carbon monoxide and carbon monoxide in a liquid medium in the presence of an organometallic complex catalyst comprising (a) a Group 9, Group 10 or Group 11 transition metal compound, and (b) a ligand having a Group 15 element. In the method for producing a polyketone by terpolymerizing an ethylenic and propylene unsaturated compound, the carbon monoxide, ethylene and propylene are liquid-polymerized in a mixed solvent of alcohol (eg, methanol) and water to produce a linear terpolymer, the mixture As the solvent, a mixture of 100 parts by weight of methanol and 2 to 10 parts by weight of water may be used. If the content of water in the mixed solvent is less than 2 parts by weight, ketal may be formed and heat resistance stability may decrease during the process, and if it exceeds 10 parts by weight, mechanical properties of the product may be deteriorated.

여기서 촉매는, 주기율표(IUPAC 무기화학 명명법 개정판, 1989)의 (a) 제 9족, 제 10족 또는 제 11족 전이금속 화합물, (b) 제 15족의 원소를 가지는 리간드로 이루어지는 것이다.Here, the catalyst is composed of (a) a Group 9, Group 10, or Group 11 transition metal compound of the Periodic Table (IUPAC Nomenclature of Inorganic Chemistry Revision, 1989), and (b) a ligand having an element of Group 15.

제 9족, 제 10족 또는 제 11족 전이금속 화합물(a) 중 제 9족 전이금속 화합물의 예로서는, 코발트 또는 루테늄의 착체, 카본산염, 인산염, 카바민산염, 술폰산염 등을 들 수 있고, 그 구체예로서는 초산 코발트, 코발트 아세틸아세테이트, 초산 루테늄, 트리플루오로 초산 루테늄, 루테늄 아세틸아세테이트, 트리플루오로메탄 술폰산루테늄 등을 들 수 있다.Examples of the Group 9 transition metal compound among the Group 9, Group 10 or Group 11 transition metal compounds (a) include complexes of cobalt or ruthenium, carbonates, phosphates, carbamates, and sulfonates, Specific examples thereof include cobalt acetate, cobalt acetylacetate, ruthenium acetate, ruthenium trifluoroacetate, ruthenium acetylacetate, and ruthenium trifluoromethanesulfonate.

제 10족 전이금속 화합물의 예로서는, 니켈 또는 팔라듐의 착체, 카본산염, 인산염, 카바민산염, 술폰산염 등을 들 수 있고, 그 구체예로서는 초산 니켈, 니켈 아세틸아세테이트, 초산 팔라듐, 트리플루오로 초산 팔라듐, 팔라듐 아세틸아세테이트, 염화 팔라듐, 비스(N,N-디에틸카바메이트)비스(디에틸아민)팔라듐, 황산 팔라듐 등을 들 수 있다.Examples of the Group 10 transition metal compound include nickel or palladium complexes, carbonates, phosphates, carbamates, and sulfonates, and specific examples thereof include nickel acetate, nickel acetyl acetate, palladium acetate, and palladium trifluoroacetate. , palladium acetyl acetate, palladium chloride, bis(N,N-diethylcarbamate)bis(diethylamine)palladium, and palladium sulfate.

제 11족 전이금속 화합물의 예로서는, 구리 또는 은의 착체, 카본산염, 인산염, 카바민산염, 술폰산염 등을 들수 있고, 그 구체예로서는 초산 구리, 트리플루오로 초산 구리, 구리 아세틸아세테이트, 초산 은, 트리플루오로초산 은, 은 아세틸아세테이트, 트리플루오로메탄 술폰산 은 등을 들 수 있다.Examples of the Group 11 transition metal compound include copper or silver complexes, carbonates, phosphates, carbamates, and sulfonates, and specific examples thereof include copper acetate, copper trifluoroacetate, copper acetyl acetate, silver acetate, tri A silver fluoroacetic acid, silver acetyl acetate, trifluoromethane sulfonic acid silver, etc. are mentioned.

이들 중에서 값싸고 경제적으로 바람직한 전이금속 화합물(a)은 니켈 및 구리 화합물이고, 폴리케톤의 수득량 및 분자량의 면에서 바람직한 전이금속 화합물(a)은 팔라듐 화합물이며, 촉매활성 및 고유점도 향상의 면에서 초산 팔라듐을 사용하는 것이 가장 바람직하다.Among them, the inexpensive and economically preferable transition metal compound (a) is nickel and copper compounds, and the preferable transition metal compound (a) in terms of the yield and molecular weight of polyketone is a palladium compound, in terms of catalytic activity and intrinsic viscosity improvement. It is most preferable to use palladium acetate in

제 15족의 원자를 가지는 리간드(b)의 예로서는, 2,2'-비피리딜, 4,4'-디메틸-2,2'-비피리딜, 2,2'-비-4-피콜린, 2,2'-비키놀린 등의 질소 리간드, 1,2-비스(디페닐포스피노)에탄, 1,3-비스(디페닐포스피노)프로판, 1,4-비스(디페닐포스피노)부탄, 1,3-비스[디(2-메틸)포스피노]프로판, 1,3-비스[디(2-이소프로필)포스피노]프로판, 1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, 1,3-비스[디(2-메톡시-4-술폰산나트륨-페닐)포스피노]프로판, 1,2-비스(디페닐포스피노)시클로헥산, 1,2-비스(디페닐포스피노)벤젠, 1,2-비스[(디페닐포스피노)메틸]벤젠, 1,2-비스[[디(2-메톡시페닐)포스피노]메틸]벤젠, 1,2-비스[[디(2-메톡시-4-술폰산나트륨-페닐)포스피노]메틸]벤젠, 1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센, 2-히드록시-1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, 2,2-디메틸-1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀) 등의 인 리간드, (사이클로헥세인-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀 등을 들 수 있다.Examples of the ligand (b) having a group 15 atom include 2,2'-bipyridyl, 4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridyl, 2,2'-bi-4-picoline , nitrogen ligands such as 2,2'-biquinoline, 1,2-bis(diphenylphosphino)ethane, 1,3-bis(diphenylphosphino)propane, 1,4-bis(diphenylphosphino) Butane, 1,3-bis[di(2-methyl)phosphino]propane, 1,3-bis[di(2-isopropyl)phosphino]propane, 1,3-bis[di(2-methoxyphenyl) ) phosphino] propane, 1,3-bis [di (2-methoxy-4-sodium sulfonate-phenyl) phosphino] propane, 1,2-bis (diphenylphosphino) cyclohexane, 1,2-bis (diphenylphosphino)benzene, 1,2-bis[(diphenylphosphino)methyl]benzene, 1,2-bis[[di(2-methoxyphenyl)phosphino]methyl]benzene, 1,2- Bis[[di(2-methoxy-4-sodium sulfonate-phenyl)phosphino]methyl]benzene, 1,1'-bis(diphenylphosphino)ferrocene, 2-hydroxy-1,3-bis[di (2-methoxyphenyl)phosphino]propane, 2,2-dimethyl-1,3-bis[di(2-methoxyphenyl)phosphino]propane, ((2,2-dimethyl-1,3-di Phosphorus ligands such as oxane-5,5-diyl)bis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine), (cyclohexane-1,1-diylbis(methylene))bis(bis( 2-methoxyphenyl) phosphine, etc. are mentioned.

이들 중에서 바람직한 제 15족의 원소를 가지는 리간드(b)는, 제 15족의 원자를 가지는 인 리간드이고, 특히 폴리케톤의 수득량의 면에서 바람직한 인 리간드는 1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, 1,2-비스[[디(2-메톡시페닐)포스피노]메틸]벤젠이고, 폴리케톤의 분자량의 측면에서는 2-히드록시-1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, 2,2-디메틸-1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판이고, 유기용제를 필요로 하지 않고 안전하다는 면에서는 수용성의 1,3-비스[디(2-메톡시-4-술폰산나트륨-페닐)포스피노]프로판, 1,2-비스[[디(2-메톡시-4-술폰산나트륨-페닐)포스피노]메틸]벤젠이고, 합성이 용이하고 대량으로 입수가 가능하고 경제면에 있어서 바람직한 것은 1,3-비스(디페닐포스피노)프로판, 1,4-비스(디페닐포스피노)부탄이다. 바람직한 제 15족의 원자를 가지는 리간드(b)는 1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판 또는 1,3-비스(디페닐포스피노)프로판이고, 가장 바람직하게는 1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀) 또는 (사이클로헥세인-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀 이다.Among these, the ligand (b) having a group 15 element is preferred is a phosphorus ligand having a group 15 atom, and in particular, a preferred phosphorus ligand in view of the yield of polyketone is 1,3-bis[di(2-) Methoxyphenyl) phosphino] propane, 1,2-bis [[di (2-methoxyphenyl) phosphino] methyl] benzene, in terms of the molecular weight of the polyketone, 2-hydroxy-1,3-bis [ They are di(2-methoxyphenyl)phosphino]propane and 2,2-dimethyl-1,3-bis[di(2-methoxyphenyl)phosphino]propane, and in terms of safety, they do not require an organic solvent. Water-soluble 1,3-bis[di(2-methoxy-4-sodium sulfonate-phenyl)phosphino]propane, 1,2-bis[[di(2-methoxy-4-sodium sulfonate-phenyl)phosphino ]methyl]benzene, which is easy to synthesize, can be obtained in large quantities, and is preferably 1,3-bis(diphenylphosphino)propane and 1,4-bis(diphenylphosphino)butane from the viewpoint of economy. A preferred ligand (b) having an atom of group 15 is 1,3-bis[di(2-methoxyphenyl)phosphino]propane or 1,3-bis(diphenylphosphino)propane, most preferably 1,3-bis[di(2-methoxyphenyl)phosphino]propane, ((2,2-dimethyl-1,3-dioxane-5,5-diyl)bis(methylene))bis(bis(2) -methoxyphenyl)phosphine) or (cyclohexane-1,1-diylbis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020086808376-pat00001
Figure 112020086808376-pat00001

상기 화학식 1의 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)은 현재까지 소개된 폴리케톤 중합촉매 중 최고활성을 보이는 것으로 알려진 3,3-비스-[비스-(2-메톡시페닐)포스파닐메틸]-1,5-디옥사-스파이로[5,5]운데칸과 동등한 활성 발현을 보이되 그 구조는 더욱 단순하고 분자량 또한 더욱 낮은 물질이다. 그 결과, 본 발명은 당분야의 폴리케톤 중합촉매로서 최고활성을 확보하면서도 그 제조비용 및 원가는 더욱 절감된 신규한 폴리케톤 중합촉매를 제공할 수 있게 되었다. 폴리케톤 중합촉매용 리간드의 제조방법은은 다음과 같다. 비스(2-메톡시페닐)포스핀, 5,5-비스(브로모메틸)-2,2-디메틸-1,3-디옥산 및 수소화나트륨(NaH)을 사용하여 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)을 얻는 것을 특징으로 하는 폴리케톤 중합촉매용 리간드의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 폴리케톤 중합촉매용 리간드 제조방법은 종래 3,3-비스-[비스-(2-메톡시페닐)포스파닐메틸]-1,5-디옥사-스파이로[5,5]운데칸의 합성법과는 달리 리튬이 사용되지 않는 안전한 환경하에서 용이한 프로세스를 통해 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)을 상업적으로 대량합성할 수 있다. ((2,2-dimethyl-1,3-dioxane-5,5-diyl)bis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine) of Formula 1 is a polyketone introduced so far Expression equivalent to 3,3-bis-[bis-(2-methoxyphenyl)phosphanylmethyl]-1,5-dioxa-spiro[5,5]undecane, which is known to show the highest activity among polymerization catalysts However, the structure is simpler and the molecular weight is also lower. As a result, the present invention has been able to provide a novel polyketone polymerization catalyst with the highest activity as a polyketone polymerization catalyst in the art, while further reducing the manufacturing cost and cost. A method for preparing a ligand for a polyketone polymerization catalyst is as follows. ((2,2-dimethyl) using bis(2-methoxyphenyl)phosphine, 5,5-bis(bromomethyl)-2,2-dimethyl-1,3-dioxane and sodium hydride (NaH) Provided is a method for preparing a ligand for a polyketone polymerization catalyst, characterized in that -1,3-dioxane-5,5-diyl)bis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine) is obtained . The conventional method for preparing a ligand for a polyketone polymerization catalyst of the present invention is 3,3-bis-[bis-(2-methoxyphenyl)phosphanylmethyl]-1,5-dioxa-spiro[5,5]undecane Unlike the synthesis method of ((2,2-dimethyl-1,3-dioxane-5,5-diyl)bis(methylene))bis(bis(2- Methoxyphenyl) phosphine) can be synthesized in large quantities commercially.

한편 중합촉매에 사용되는 리간드로 (사이클로헥세인-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀을 사용하는것도 바람직하다. 상기 리간드를 합성하는 방법은 하기 반응식과 같다.On the other hand, it is also preferable to use (cyclohexane-1,1-diylbis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine as the ligand used in the polymerization catalyst. The method for synthesizing the ligand is as follows. It is the same as the reaction formula.

[반응식][reaction formula]

Figure 112020086808376-pat00002
Figure 112020086808376-pat00002

상기 (사이클로헥세인-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀 리간드는 다음과 같은 4단계를 거쳐서 합성이 가능하다. 먼저 다이에틸말로네이트와 1,5-다이브로모펜테인을 소듐 에톡사이드와 에탄올 하에서 끓인 후, 리튬 알루미늄 하이드라이드와 테트라하이드로퓨란 하에서 환원을 시켜 1,1-사이클로헥세인다이메탄올을 합성한다. 그리고 토실 클로라이드와 피리딘하에서 반응시켜 이탈기를 갖도록 할 수 있다. 이를 2-메톡시페닐포스핀과 소듐 하이드라이드와 다이메틸 설폭시드 하에서 반응시키면 상기 리간드를 얻을 수 있다. 각 단계는 컬럼 크로마토그래피와 재결정과 같은 정제 단계를 거치며 각 단계의 순도는 핵자기공명 분석을 통해 확인이 가능하다.The (cyclohexane-1,1-diylbis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine ligand can be synthesized through the following four steps: First, diethylmalonate and 1, After boiling 5-dibromopentane in sodium ethoxide and ethanol, it is reduced under lithium aluminum hydride and tetrahydrofuran to synthesize 1,1-cyclohexanedimethanol, and then reacted with tosyl chloride and pyridine to release The above ligand can be obtained by reacting it with 2-methoxyphenylphosphine with sodium hydride and dimethyl sulfoxide.Each step goes through purification steps such as column chromatography and recrystallization, and the The purity can be confirmed through nuclear magnetic resonance analysis.

바람직한 일 구체예에서, 본 발명의 폴리케톤 중합촉매용 리간드 제조방법은 (a) 질소 대기하에서 비스(2-메톡시페닐)포스핀 및 디메틸설폭시드(DMSO)를 반응용기에 투입하고 상온에서 수소화나트륨을 가한 뒤 교반하는 단계; (b) 얻어진 혼합액에 5,5-비스(브로모메틸)-2,2-디메틸-1,3-디옥산 및 디메틸설폭시드를 가한 뒤 교반하여 반응시키는 단계; (c) 반응 완료 후 메탄올을 투입하고 교반하는 단계;(d) 톨루엔 및 물을 투입하고 층분리 후 유층을 물로 세척한 다음 무수황산나트륨으로 건조 후 감압 여과를 하고 감압 농축하는 단계; 및 (e) 잔류물을 메탄올 하에서 재결정하여 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)를 얻는 단계;를 거쳐 수행될 수 있다. In a preferred embodiment, in the method for preparing a ligand for a polyketone polymerization catalyst of the present invention, (a) bis(2-methoxyphenyl)phosphine and dimethylsulfoxide (DMSO) are added to a reaction vessel under a nitrogen atmosphere, and hydrogenated at room temperature Stirring after adding sodium; (b) adding 5,5-bis(bromomethyl)-2,2-dimethyl-1,3-dioxane and dimethylsulfoxide to the obtained mixture, followed by stirring to react; (c) after completion of the reaction, adding methanol and stirring; (d) adding toluene and water, and after layer separation, the oil layer was washed with water, dried over anhydrous sodium sulfate, filtered under reduced pressure, and concentrated under reduced pressure; and (e) recrystallizing the residue in methanol to obtain ((2,2-dimethyl-1,3-dioxane-5,5-diyl)bis(methylene))bis(bis(2-methoxyphenyl)phosphine) It can be carried out through the step of obtaining

제 9족, 제 10족 또는 제 11족 전이금속 화합물(a)의 사용량은, 선택되는 에틸렌성 및 프로필렌성 불포화 화합물의 종류나 다른 중합조건에 따라 그 적합한 값이 달라지기 때문에, 일률적으로 그 범위를 한정할 수는 없으나, 통상 반응대역의 용량 1리터당 0.01~100밀리몰, 바람직하게는 0.01~10밀리몰이다. 반응대역의 용량이라는 것은, 반응기의 액상의 용량을 말한다. 리간드(b)의 사용량도 특별히 제한되지는 않으나, 전이금속 화합물 (a) 1몰당, 통상 0.1~3몰, 바람직하게는 1~3몰이다.The amount of the Group 9, Group 10 or Group 11 transition metal compound (a) to be used varies according to the type of the selected ethylenically and propylene unsaturated compound or other polymerization conditions, so it is uniformly within the range Although not limited, it is usually 0.01 to 100 mmol, preferably 0.01 to 10 mmol, per 1 liter of capacity of the reaction zone. The capacity of the reaction zone refers to the capacity of the liquid phase of the reactor. The amount of the ligand (b) to be used is not particularly limited, either, but it is usually 0.1 to 3 moles, preferably 1 to 3 moles, per 1 mole of the transition metal compound (a).

또한, 폴리케톤의 중합시 벤조페논을 첨가하는 것을 또 다른 특징으로 한다. 본 발명에서는 폴리케톤의 중합시 벤조페논을 첨가함으로써 폴리케톤의 고유점도가 향상되는 효과를 달성할 수 있다. 상기 (a) 제 9족, 제 10족 또는 제 11족 전이금속 화합물과 벤조페논의 몰비는 1 : 5~100, 바람직하게는 1 : 40~60 이다. 전이금속과 벤조페논의 몰비가 1 : 5 미만이면 제조되는 폴리케톤의 고유점도 향상의 효과가 만족스럽지 못하고, 전이금속과 벤조페논의 몰비가 1 : 100을 초과하면 제조되는 폴리케톤 촉매활성이 오히려 감소하는 경향이 있으므로 바람직하지 않다In addition, it is another feature to add benzophenone during polymerization of polyketone. In the present invention, an effect of improving the intrinsic viscosity of polyketone can be achieved by adding benzophenone during polymerization of polyketone. The molar ratio of the (a) Group 9, Group 10 or Group 11 transition metal compound to benzophenone is 1:5-100, preferably 1:40-60. If the molar ratio of the transition metal to benzophenone is less than 1:5, the effect of improving the intrinsic viscosity of the produced polyketone is not satisfactory. It tends to decrease, so it is undesirable

일산화탄소와 공중합하는 에틸렌성 불포화 화합물의 예로서는, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 비닐시클로헥산 등의 α-올레핀; 스티렌, α-메틸스티렌 등의 알케닐 방향족 화합물; 시클로펜텐, 노르보르넨, 5-메틸노르보르넨, 5-페닐노르보르넨, 테트라시클로도데센, 트리시클로도데센, 트리시클로운데센, 펜타시클로펜타데센, 펜타시클로헥사데센, 8-에틸테트라시클로도데센 등의 환상 올레핀; 염화비닐 등의 할로겐화 비닐; 에틸아크릴레이트, 메틸아크릴레이트 등의 아크릴산 에스테르 등을 들 수 있다. 이들 중에서 바람직한 에틸렌성 불포화 화합물은 α-올레핀이고, 더욱 바람직하게는 탄소수가 2~4인 α-올레핀, 가장 바람직하게는 에틸렌이다.Examples of the ethylenically unsaturated compound copolymerized with carbon monoxide include ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1 - ?-olefins such as hexadecene and vinylcyclohexane; alkenyl aromatic compounds such as styrene and α-methylstyrene; Cyclopentene, norbornene, 5-methylnorbornene, 5-phenylnorbornene, tetracyclododecene, tricyclododecene, tricycloundecene, pentacyclopentadecene, pentacyclohexadecene, 8-ethyltetra Cyclic olefins, such as cyclododecene; vinyl halides such as vinyl chloride; Acrylic acid ester, such as ethyl acrylate and methyl acrylate, etc. are mentioned. Among these, a preferable ethylenically unsaturated compound is an ?-olefin, more preferably an ?-olefin having 2 to 4 carbon atoms, and most preferably ethylene.

일산화탄소와 상기 에틸렌성 불포화 화합물 및 프로필렌성 불포화 화합물 삼원 공중합은 상기 제 9족, 제 10족 또는 제 11족 전이금속 화합물(a), 제 15족의 원소를 가지는 리간드(b) 로 이루어지는 유기금속 착체 촉매에 의해 일어나는 것으로, 상기 촉매는 상기 2성분을 접촉시킴으로써 생성된다. 접촉시키는 방법으로서는 임의의 방법을 채용할 수 있다. 즉, 적당한 용매 중에서 2성분을 미리 혼합한 용액으로 만들어 사용해도 좋고, 중합계에 2성분을 각각 따로따로 공급하여 중합계 내에서 접촉시켜도 좋다.The ternary copolymerization of carbon monoxide with the ethylenically unsaturated compound and the propylene unsaturated compound is an organometallic complex comprising the Group 9, Group 10 or Group 11 transition metal compound (a) and the ligand (b) having a Group 15 element. It is caused by a catalyst, wherein the catalyst is produced by bringing the two components into contact. Arbitrary methods can be employ|adopted as a method of making contact. That is, the two components may be prepared as a solution in which the two components are mixed in advance in a suitable solvent and used, or the two components may be separately supplied to the polymerization system and brought into contact within the polymerization system.

중합법으로서는 액상 매체를 사용하는 용액중합법, 현탁중합법, 소량의 중합체에 고농도의 촉매 용액을 함침시키는 기상중합법 등이 사용된다. 중합은 배치식 또는 연속식 중 어느 것이어도 좋다. 중합에 사용하는 반응기는, 공지의 것을 그대로, 또는 가공하여 사용할 수 있다. 중합온도에 대해서는 특별히 제한은 없고, 일반적으로 40~180℃, 바람직하게는 50~120℃가 채용된다. 중합시의 압력에 대해서도 제한은 없으나, 일반적으로 상압~20MPa, 바람직하게는 4~15MPa이다.As the polymerization method, a solution polymerization method using a liquid medium, a suspension polymerization method, a gas phase polymerization method in which a small amount of polymer is impregnated with a high concentration of a catalyst solution, and the like are used. Polymerization may be either batch type or continuous type. As a reactor used for polymerization, a well-known thing can be used as it is, or it can process and use it. There is no restriction|limiting in particular about the polymerization temperature, Generally 40-180 degreeC, Preferably 50-120 degreeC is employ|adopted. Although there is no restriction|limiting also about the pressure at the time of polymerization, Usually, it is normal pressure - 20 MPa, Preferably it is 4-15 MPa.

상기와 같은 중합법에 의하여 선상 교대 폴리케톤이 형성된다.A linear alternating polyketone is formed by the polymerization method as described above.

이러한 폴리케톤의 함량은 폴리케톤 조성물의 전체 중량이 100중량%가 되도록 하는 잔량일 수 있으며, 바람직하게는 72~89중량%일 수 있다. 폴리케톤의 함량이 72중량% 미만일 경우, 기계적 물성, 열안정성 및 유동성 등이 감소될 수 있으며, 89중량%를 초과하는 경우에는 조성물에 첨가되는 특정 물질의 함량이 상대적으로 적어 난연성 향상 효과가 미미할 수 있다.The content of the polyketone may be a residual amount such that the total weight of the polyketone composition is 100% by weight, preferably 72 to 89% by weight. If the content of polyketone is less than 72% by weight, mechanical properties, thermal stability, fluidity, etc. may be reduced, and if it exceeds 89% by weight, the content of specific substances added to the composition is relatively small, so the flame retardancy improvement effect will be insignificant. can

또한, 본 발명에 따른 폴리케톤 조성물은 난연성을 향상시키기 위하여 난연제를 첨가할 수 있는데, 인계 난연제와 멜라민계 난연제를 사용하는 것이 바람직하다. 난연제로 인계 난연제 및 멜라민계 난연제를 복합 포함함에 따라, 기존 난연성을 유지하면서도 상대적으로 가격이 비싼 인계 난연제의 함량을 최소화할 수 있어 경제성이 향상될 수 있다. In addition, a flame retardant may be added to the polyketone composition according to the present invention to improve flame retardancy, and it is preferable to use a phosphorus-based flame retardant and a melamine-based flame retardant. As the flame retardant includes the phosphorus-based flame retardant and the melamine-based flame retardant in combination, it is possible to minimize the content of the relatively expensive phosphorus-based flame retardant while maintaining the existing flame retardancy, thereby improving economic efficiency.

본 발명의 인계 난연제는 조성물 전체 중량 대비 5.0 내지 11.0중량%일 수 있다. 여기서 인계 난연제가 5.0중량% 미만이면 난연성이 저하되고, 11.0중량%를 초과하는 경우 난연성은 우수하나 가격이 상승하고 기계적 물성이 떨어질 수 있다.The phosphorus-based flame retardant of the present invention may be 5.0 to 11.0% by weight based on the total weight of the composition. Here, if the phosphorus-based flame retardant is less than 5.0% by weight, the flame retardancy is lowered, and if it exceeds 11.0% by weight, the flame retardancy is excellent, but the price may increase and mechanical properties may decrease.

구체적으로 사용되는 인계 난연제의 종류로는 포스포네이트(phosphonate), 포스피네이트(phosphinate), 포스핀옥사이드(phosphine oxide) 및 포스파젠(phosphazene) 등이 사용될 수 있으며, 이때 포스페이트(phosphate)계 난연제, 특히 트리칼슘포스페이트(tricalcium phosphate, TCP)는 제외될 수 있다. 한편, 본 발명에서는 인계 난연제로 포스피네이트계를 사용하는 것이 바람직하다. 포스피네이트계 난연제의 일예로는 알루미늄 디에틸포스피네이트를 들 수 있다. 이러한 인계 난연제인 포스피네이트계는 기상(gas phase)에서 디에틸포스핀산(diethylphosphinic acid)가 활성 라디칼인 O 및 OH의 농도를 줄이고, 연쇄반응을 정지시킴으로써 난연 효과를 부여한다. 또한, 포스피네이트계는 고상(solid phase)에서 디에틸포스핀산과 인산알루미늄(Aluminium Phosphate)에 의해 차(char)를 형성하고, 열과 산소를 차단한다.Specific examples of the phosphorus-based flame retardant used include phosphonate, phosphinate, phosphine oxide, and phosphazene, and in this case, phosphate-based flame retardant. , in particular tricalcium phosphate (TCP) may be excluded. Meanwhile, in the present invention, it is preferable to use a phosphinate-based flame retardant as a phosphorus-based flame retardant. An example of the phosphinate-based flame retardant may include aluminum diethylphosphinate. The phosphinate-based phosphorus-based flame retardant imparts a flame retardant effect by reducing the concentration of O and OH, which are active radicals, in diethylphosphinic acid in the gas phase, and stopping the chain reaction. In addition, the phosphinate system forms a char by diethylphosphinic acid and aluminum phosphate in a solid phase, and blocks heat and oxygen.

본 발명의 멜라민계 난연제는 조성물 전체 중량 대비 2.0 내지 5.0중량%일 수 있으며, 상기 범위를 만족하는 경우 조성물의 난연성이 확보되며 사출 체류 평가 시 유지율도 증가하여 가공안정성도 개선된다. 반면, 인계 난연제가 2.0중량% 미만이면 난연성이 저하되고, 5.0중량%를 초과하는 경우에는 가공안정성은 좋아지나 난연성이 저하되며, 과량을 투입하는 경우 다 타서 난연성은 확보되지 않는 문제가 발생하게 된다.The melamine-based flame retardant of the present invention may be 2.0 to 5.0% by weight based on the total weight of the composition, and when the above range is satisfied, the flame retardancy of the composition is secured, and the retention rate is increased during injection retention evaluation, thereby improving processing stability. On the other hand, if the phosphorus-based flame retardant is less than 2.0% by weight, the flame retardancy is lowered, and if it exceeds 5.0% by weight, the processing stability is improved but the flame retardancy is reduced, and if an excessive amount is added, the flame retardancy is not ensured. .

구체적으로 사용되는 멜라민계 난연제의 종류로는 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트 및 황산 멜라민 등이 사용될 수 있으며, 멜라민 시아누레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 멜라민계 난연제인 멜라민 시아누레이트는 기상(gas phase)에서 불활성 기체(NH3, CO2, HOCN)를 배출하여 산소와 연소가스를 희석한다. 또한, 멜라민 시아누레이트는 고상(solid phase)에서 Melamine 승화, Cyanuric acid 분해에 따른 흡열반응을 하며, cyanuric acid가 고분자를 분해, Melt dripping으로 고분자가 연소 원료로 사용되는 것을 방해하는 역할을 한다.Specifically, as the type of the melamine-based flame retardant used, melamine cyanurate, melamine phosphate, melamine sulfate, etc. may be used, and it is preferable to use melamine cyanurate. Melamine-based flame retardant melamine cyanurate dilutes oxygen and combustion gas by discharging inert gas (NH 3 , CO 2 , HOCN) in the gas phase. In addition, melamine cyanurate undergoes an endothermic reaction according to melamine sublimation and decomposition of cyanuric acid in a solid phase, and cyanuric acid decomposes polymers and prevents the polymer from being used as a combustion raw material by melt dripping.

또한, 본 발명에 따른 폴리케톤 조성물은 유리섬유, 탄소섬유, 마이카 및 탈크로 이루어진 군에서 선택된 1종의 충진제를 포함할 수 있다. 이러한 충진제를 첨가하여 조성물의 기계적 물성을 보강시킬 수 있으며, 상기 충진제로 유리섬유를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the polyketone composition according to the present invention may include one kind of filler selected from the group consisting of glass fiber, carbon fiber, mica and talc. The mechanical properties of the composition can be reinforced by adding such a filler, and it is preferable to use glass fiber as the filler.

이러한 충진제의 함량은 조성물 전체 중량을 기준으로 0.1~15.0중량%일 수 있으며, 바람직하게는 5.0~15.0중량%일 수 있다. 상기 첨가제의 함량이 0.1중량% 미만일 경우에는 기계적 물성 보강 효과를 얻기 어려우며, 15.0중량%를 초과하는 경우에는 가공성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.The content of these fillers may be 0.1 to 15.0 wt%, preferably 5.0 to 15.0 wt%, based on the total weight of the composition. When the content of the additive is less than 0.1% by weight, it is difficult to obtain the effect of reinforcing mechanical properties, and when it exceeds 15.0% by weight, there is a problem in that workability is deteriorated.

또한, 본 발명에 따른 폴리케톤 조성물은 불소계 안티-드립(anti-drip)제를 포함할 수 있다.In addition, the polyketone composition according to the present invention may include a fluorine-based anti-drip agent.

전술한 난연제만을 포함하는 폴리케톤 조성물의 경우에는 UL94 난연성 평가 시 0.8T V-0 등급이 확보 가능하나, 가공성 및 기계적 물성의 하락이 동반되며, 난연제의 과량 첨가로 제조 원가가 상승하는 문제가 발생하게 된다. 이에, 본 발명은 불소계 안티-드립제를 적용함으로써 추가되는 난연제 함량을 전술한 범위로 최적화하여 난연제만을 포함하는 조성물 대비 경제성을 가지며, 난연 폴리케톤 소재의 기계적 물성 하락 없이 난연성 등급 확보가 가능할 수 있다. 즉, 안티-드립제는 조성물 내 폴리케톤 폴리머와 내부 네트워크(network)가 형성되면서 인장강도, 굴곡강도/탄성율, 충격강도 및 신율 등의 물성 하락 없이 조성물의 난연성을 강화할 수 있다.In the case of the polyketone composition containing only the above-described flame retardant, 0.8T V-0 grade can be secured in the UL94 flame retardancy evaluation, but the processability and mechanical properties decrease, and the manufacturing cost increases due to the excessive addition of the flame retardant. will do Accordingly, the present invention optimizes the content of the flame retardant added to the above-mentioned range by applying the fluorine-based anti-drip agent to have economic feasibility compared to the composition including only the flame retardant, and it may be possible to secure a flame retardant grade without lowering the mechanical properties of the flame-retardant polyketone material. . That is, the anti-drip agent can enhance the flame retardancy of the composition without deterioration of physical properties such as tensile strength, flexural strength/elastic modulus, impact strength and elongation while an internal network is formed with the polyketone polymer in the composition.

이러한 안티-드립제는 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The anti-drip agent may be, but is not limited to, polytetrafluoroethylene (PTFE).

또한, 안티-드립제는 조성물 전체 중량 대비 0.3 내지 1.0중량%일 수 있으며, 바람직하게는 0.5 내지 1.0중량%일 수 있다. 이때, 안티-드립제가 0.3중량% 미만일 경우 기계적 물성 하락 방지 효과가 충분하지 못하며, 1.0중량%를 초과할 경우에는 흐름성이 저하되고 제조원가의 상승이 발생하게 된다.In addition, the anti-drip agent may be 0.3 to 1.0% by weight, preferably 0.5 to 1.0% by weight, based on the total weight of the composition. At this time, when the anti-drip agent is less than 0.3% by weight, the effect of preventing deterioration of mechanical properties is not sufficient, and when it exceeds 1.0% by weight, the flowability is reduced and the manufacturing cost is increased.

아울러, 본 발명에 따른 폴리케톤 조성물은 트리칼슘포스페이트(tricalcium phosphate, TCP)를 추가로 더 포함할 수 있다.In addition, the polyketone composition according to the present invention may further include tricalcium phosphate (TCP).

폴리케톤에 난연제를 첨가할 경우, 고분자 물성 하락 및 가공 중 탄화 형성이 가속화되는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 트리칼슘포스페이트를 첨가함으로써, 가공 안정성을 향상시킬 수 있다.When a flame retardant is added to polyketone, there may be problems in which polymer properties are deteriorated and carbonization formation is accelerated during processing. By adding tricalcium phosphate to solve this problem, processing stability can be improved.

또한, 트리칼슘포스페이트는 폴리케톤의 점도를 유지시켜주는 역할을 한다. 상세하게는 폴리케톤은 고온에서 점도가 상승하고 겔화되는 단점을 가지기에, 폴리케톤의 점도를 유지하기 위해 트리칼슘포스페이트를 첨가하는 것이다. 트리칼슘포스페이트의 첨가로 인해 폴리케톤의 점도를 균일하게 유지시키는 효과를 얻을 수 있으며, 그로 인해 성형 부품의 파손을 최소화하여 저비중을 유지할 수 있다.In addition, tricalcium phosphate serves to maintain the viscosity of the polyketone. In detail, since polyketone has a disadvantage of increasing viscosity and gelling at high temperatures, tricalcium phosphate is added to maintain the viscosity of polyketone. Due to the addition of tricalcium phosphate, it is possible to obtain the effect of maintaining the viscosity of the polyketone uniformly, thereby minimizing damage to the molded part and maintaining low specific gravity.

이러한 트리칼슘포스페이트는 조성물 전체 중량을 기준으로 0.1~2.0중량%를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 0.1~1.0중량%일 수 있다. 트리칼슘포스페이트의 함량이 0.1중량% 미만일 경우, 폴리케톤의 겔화를 억제하지 못함에 따라 성형 부품의 물성 감소효과 및 가공 안정성 향상 효과를 얻기 어려우며, 2.0중량%를 초과할 경우에는 과잉투입으로 인한 기계적 강도 저하 문제가 발생할 수 있다.Such tricalcium phosphate may include 0.1 to 2.0% by weight, preferably 0.1 to 1.0% by weight, based on the total weight of the composition. When the content of tricalcium phosphate is less than 0.1% by weight, it is difficult to obtain the effect of reducing the physical properties of the molded part and improving the processing stability because the gelation of polyketone cannot be suppressed. There may be a problem of strength degradation.

한편, 본 발명의 폴리케톤 조성물은 폴리머의 가공성이나 물성을 개선하기 위하여 종래 알려져 있는 추가 첨가제, 예를 들면 산화방지제, 열안정제, 활제, 충전제, 내화재료, 이형제, 착색제 및 기타재료를 추가적으로 포함할 수 있다. 이러한 추가 첨가제의 함량은 폴리케톤 조성물 전체 중량 대비 0~2중량%일 수 있다.On the other hand, the polyketone composition of the present invention may additionally contain additional additives conventionally known in order to improve the processability or physical properties of the polymer, for example, antioxidants, heat stabilizers, lubricants, fillers, fireproof materials, mold release agents, colorants and other materials. can The content of these additional additives may be 0 to 2% by weight based on the total weight of the polyketone composition.

한편, 본 발명의 폴리케톤 조성물의 제조방법은 하기와 같다.Meanwhile, the method for preparing the polyketone composition of the present invention is as follows.

본 발명의 폴리케톤 조성물의 제조방법은 팔라듐 화합물, pKa값이 6 이하인 산, 및 인의 2배위자 화합물을 포함하는 촉매 조성물을 준비하는 단계; 알코올(예컨대, 메탄올)과 물을 포함하는 혼합용매(중합용매)를 준비하는 단계; 상기 촉매 조성물 및 혼합용매의 존재 하에서 중합을 진행하여 일산화탄소, 에틸렌 및 프로필렌의 선상 터폴리머를 제조하는 단계; 상기 선상 터폴리머에서 남은 촉매 조성물을 용매(예컨대, 알코올 및 아세톤)로 제거하여 폴리케톤 수지를 수득하는 단계; 및 상기 폴리케톤, 인계 난연제, 멜라민계 난연제, 충진제, 불소계 안티-드립제 및/또는 트리칼슘포스페이트를 혼합하여 사출성형하는 단계를 포함할 수 있다.The method for preparing a polyketone composition of the present invention comprises the steps of preparing a catalyst composition comprising a palladium compound, an acid having a pKa value of 6 or less, and a double ligand compound of phosphorus; Preparing a mixed solvent (polymerization solvent) containing alcohol (eg, methanol) and water; preparing a linear terpolymer of carbon monoxide, ethylene and propylene by performing polymerization in the presence of the catalyst composition and a mixed solvent; removing the catalyst composition remaining from the linear terpolymer with a solvent (eg, alcohol and acetone) to obtain a polyketone resin; and mixing the polyketone, phosphorus-based flame retardant, melamine-based flame retardant, filler, fluorine-based anti-drip agent and/or tricalcium phosphate to injection molding.

상기 일산화탄소, 에틸렌 및 프로필렌은 알코올(예컨대, 메탄올)과 물의 혼합용매에서 액상 중합되어 선상 터폴리머를 생성하는데, 상기 혼합용매로는 메탄올 100 중량부 및 물 2~10 중량부의 혼합물을 사용할 수 있다. 혼합용매에서 물의 함량이 2 중량부 미만이면 케탈이 형성되어 공정시 내열안정성이 저하될 수 있으며, 10 중량부를 초과하면 제품의 기계적 물성이 저하될 수 있다.The carbon monoxide, ethylene and propylene are liquid-phase polymerized in a mixed solvent of alcohol (eg, methanol) and water to produce a linear terpolymer, and as the mixed solvent, a mixture of 100 parts by weight of methanol and 2 to 10 parts by weight of water may be used. If the content of water in the mixed solvent is less than 2 parts by weight, ketal may be formed and heat resistance stability may decrease during the process, and if it exceeds 10 parts by weight, mechanical properties of the product may be deteriorated.

또한, 상기 중합시 반응온도는 50 ~ 100℃, 반응압력은 40 ~ 60bar의 범위가 적절하다. 생성된 폴리머는 중합 후 여과, 정제 공정을 통해 회수하며, 남은 촉매 조성물은 알코올 또는 아세톤 등의 용매로 제거한다.In addition, during the polymerization, the reaction temperature is 50 ~ 100 ℃, the reaction pressure is suitable in the range of 40 ~ 60 bar. The resulting polymer is recovered through filtration and purification processes after polymerization, and the remaining catalyst composition is removed with a solvent such as alcohol or acetone.

본 발명에서는 상기 얻어진 폴리케톤 조성물을 압출기로 압출하여 최종적으로 폴리케톤 조성물을 수득한다. 상기 폴리케톤 조성물은 2축 압출기에 투입하여 용융혼련 및 압출함으로써 제조될 수 있다.In the present invention, the polyketone composition obtained above is extruded with an extruder to finally obtain a polyketone composition. The polyketone composition may be prepared by putting it into a twin-screw extruder, melt-kneading and extruding.

이때, 압출온도는 230 ~ 260℃, 스크류 회전속도는 100 ~ 300rpm의 범위가 바람직하다. 압출온도가 230℃ 미만이면 혼련이 적절히 일어나지 않을 수 있으며, 260℃를 초과하면 수지의 내열성 관련 문제가 발생할 수 있다. 또한 스크류 회전속도가 100rpm 미만이면 원활한 혼련이 일어나지 않을 수 있으며, 300rpm을 초과하면 기계적 물성이 저하될 수 있다.At this time, the extrusion temperature is 230 ~ 260 ℃, the screw rotation speed is preferably in the range of 100 ~ 300rpm. If the extrusion temperature is less than 230 ℃, kneading may not occur properly, and if it exceeds 260 ℃, problems related to the heat resistance of the resin may occur. In addition, if the screw rotation speed is less than 100 rpm, smooth kneading may not occur, and if it exceeds 300 rpm, mechanical properties may be deteriorated.

전술한 바와 같이 제조된 폴리케톤 조성물은 UL94 난연성 평가에서 V-0 등급 이상으로 난연성이 우수하며, 인장강도 50MPa 이상, 굴곡강도 60MPa 이상, 굴곡탄성율 1900MPa 이상, 충격강도 60J/m 이상으로 기계적 물성 또한 향상될 수 있다.The polyketone composition prepared as described above has excellent flame retardancy with a grade of V-0 or higher in the UL94 flame retardancy evaluation, and has mechanical properties such as tensile strength of 50 MPa or more, flexural strength of 60 MPa or more, flexural modulus of 1900 MPa or more, and impact strength of 60 J/m or more. can be improved

구체적으로, 종래 난연 폴리케톤 조성물은 0.8mm의 두께에서 UL 94 V-0 등급을 확보할 수 있으나, 최근 세탁기/냉장고 커넥터 등 전기전자용 소재에 적용을 위해서는 더 얇은 두께에서의 V-0 등급 확보가 필수적인 실정이다. 그러나, 종래 난연 폴리케톤 조성물의 경우 0.8mm 보다 얇은 두께에서 난연성 평가 시 수지의 용융에 따라 드립(Drip)이 발생하여 V-0 난연 등급을 확보하기 어려운 문제가 발생하게 된다. 이에, 난연제를 추가로 첨가하여 난연성을 확보 할 수 있으나, 인계 난연제의 가격이 비싸므로 추가되는 난연제 함량이 많아짐에 따라 가격 경쟁력을 잃게 되며, 가공안정성, 기계적 물성의 하락이 동반되는 문제가 발생하게 된다.Specifically, the conventional flame-retardant polyketone composition can secure the UL 94 V-0 rating at a thickness of 0.8 mm, but in recent years, it is possible to secure the V-0 rating at a thinner thickness for application to electrical and electronic materials such as washing machine/refrigerator connectors. is essential. However, in the case of the conventional flame-retardant polyketone composition, when the flame retardancy is evaluated at a thickness thinner than 0.8 mm, drip occurs according to the melting of the resin, which causes a problem in that it is difficult to secure a V-0 flame retardant grade. Accordingly, flame retardancy can be secured by additionally adding a flame retardant, but since phosphorus-based flame retardants are expensive, price competitiveness is lost as the content of added flame retardants increases, and processing stability and mechanical properties are reduced. do.

한편, 본 발명은 멜라민계 난연제 복합 적용을 통해 인계 난연제 함량을 최소화하여 가격 경쟁력을 확보할 수 있다. 구체적으로, 인계 난연제만을 첨가하는 경우 1kg 제조원가 중 난연제 가격이 135원/kg이나, 인계 난연제 및 멜라민계 난연제를 복합 첨가할 경우 난연제 가격이 87.5원/kg으로 감량 가능하다.On the other hand, the present invention can secure price competitiveness by minimizing the phosphorus-based flame retardant content through the composite application of the melamine-based flame retardant. Specifically, when only phosphorus-based flame retardants are added, the flame retardant price is 135 won/kg among 1 kg manufacturing cost, but when phosphorus-based flame retardants and melamine-based flame retardants are added in combination, the flame retardant price can be reduced to 87.5 won/kg.

또한, 안티-드립제 적용을 통해 연소 시 수지의 드립(Drip)을 방지하고, 추가되는 난연제 함량을 최소화할 수 있다. 아울러, 기계적 물성을 유지하면서 트리칼슘포스페이트 첨가를 통해 가공성을 향상시킨 후, 보다 더 얇은 두께에서 V-0 등급의 난연성을 확보 할 수 있다.In addition, by applying an anti-drip agent, it is possible to prevent dripping of the resin during combustion and minimize the content of the added flame retardant. In addition, after improving processability through addition of tricalcium phosphate while maintaining mechanical properties, it is possible to secure V-0 grade flame retardancy at a thinner thickness.

상기와 같은 방법으로 조성물을 제조하고 이를 압출 성형 또는 사출 성형함으로써 시트(sheet), 필름(film), 플레이트(plate) 및 성형 부품을 제조할 수 있다. 이와 같은 적용 예로서는 세탁기, 냉장고 커넥터 등 전기 전자용 소재 등에 사용될 수 있다.A sheet, a film, a plate, and a molded part can be manufactured by preparing the composition in the same manner as described above and extruding or injection molding the composition. As such an application example, it can be used for electrical and electronic materials such as a washing machine and a refrigerator connector.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, the following examples only illustrate the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

[실시예 1 내지 10][Examples 1 to 10]

일산화탄소와 에틸렌과 프로펜으로 이루어진 선상 교대 폴리케톤은 초산 팔라듐, 트리 플루오르 초산 및 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)으로부터 생성한 촉매 조성물의 존재 하에서 제조했다. 상기에서 팔라듐 대비 트리 플루오르 초산의 함량은 10배의 몰비이고, 중합온도 78℃의 1단계와 84℃의 2단계를 거친다. 상기에서 제조된 폴리케톤에서 일산화탄소는 50mol%이고, 에틸렌은 46mol%이며, 프로필렌은 4mol%이었다. 또한, 상기 폴리케톤의 융점은 220℃이고, HFIP(hexa-fluoroisopropano)로 25℃에 측정한 점도(I.V)가 1.4dl/g이었다.Linear alternating polyketones composed of carbon monoxide, ethylene and propene are palladium acetate, trifluoroacetic acid and ((2,2-dimethyl-1,3-dioxane-5,5-diyl)bis(methylene))bis(bis( 2-methoxyphenyl)phosphine) prepared in the presence of a catalyst composition. In the above, the content of trifluoroacetic acid compared to palladium is 10 times the molar ratio, and the first step of polymerization temperature is 78°C and the second step is 84°C. In the polyketone prepared above, carbon monoxide was 50 mol%, ethylene was 46 mol%, and propylene was 4 mol%. In addition, the melting point of the polyketone was 220 °C, and the viscosity (I.V) measured at 25 °C using hexa-fluoroisopropano (HFIP) was 1.4 dl/g.

제조된 폴리케톤과 포스피네이트 난연제(Clariant사 OP1230), 멜라민 시아누레이트 난연제, 유리섬유, 안티-드립제(한나노텍 사 FS200) 및 트리칼슘포스페이트(TCP)를 하기 표 1에 기재된 함량으로 각각 투입하여 조성물을 제조하고, 제조된 조성물을 250rpm으로 작동하는 직경 40cm이며, L/D=32인 2축 스크류를 이용하여 압출기 상에 펠렛(pellet)으로 각각 제조하였다.The prepared polyketone, phosphinate flame retardant (Clariant's OP1230), melamine cyanurate flame retardant, glass fiber, anti-drip agent (Hannanotek's FS200) and tricalcium phosphate (TCP) were each added in the amounts shown in Table 1 below. The composition was prepared by input, and the prepared composition was prepared as pellets on an extruder using a twin screw screw having a diameter of 40 cm and L/D = 32 operating at 250 rpm.

[비교예 1 내지 6][Comparative Examples 1 to 6]

조성물의 성분 함량을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 조절한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 통하여 펠렛을 각각 제조하였다.Pellets were each prepared in the same manner as in Example 1, except that the component content of the composition was adjusted as described in Table 1 below.

폴리케톤
(wt%)
polyketone
(wt%)
인계 난연제
(wt%)
Phosphorus flame retardant
(wt%)
멜라민계 난연제(wt%)Melamine-based flame retardant (wt%) 유리섬유
(wt%)
fiberglass
(wt%)
안티-드립제
(wt%)
anti-drip agent
(wt%)
TCP
(wt%)
TCP
(wt%)
비교예 1Comparative Example 1 9090 1010 -- -- -- -- 비교예 2Comparative Example 2 8585 1010 -- 55 -- -- 비교예 3Comparative Example 3 9090 7.57.5 2.52.5 -- -- -- 실시예 1Example 1 84.584.5 7.57.5 2.52.5 55 0.50.5 -- 실시예 2Example 2 8484 7.57.5 2.52.5 55 0.50.5 0.50.5 실시예 3Example 3 84.584.5 77 33 55 0.50.5 -- 실시예 4Example 4 8484 77 33 55 0.50.5 0.50.5 실시예 5Example 5 84.584.5 66 44 55 0.50.5 -- 실시예 6Example 6 84.584.5 55 55 55 0.50.5 -- 비교예 4Comparative Example 4 8585 55 55 55 -- -- 비교예 5Comparative Example 5 8181 1313 -- 55 0.50.5 0.50.5 실시예 7Example 7 8181 1111 22 55 0.50.5 0.50.5 실시예 8Example 8 8181 1010 33 55 0.50.5 0.50.5 실시예 9Example 9 8181 99 44 55 0.50.5 0.50.5 실시예 10Example 10 8181 88 55 55 0.50.5 0.50.5 비교예 6Comparative Example 6 8181 77 66 55 0.50.5 0.50.5

[실험예][Experimental example]

실시예 및 비교예에서 각각 제조된 펠렛의 물성은 하기와 같은 방법을 이용하여 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.The physical properties of the pellets prepared in Examples and Comparative Examples were evaluated using the following method, and the results are shown in Table 2 below.

(1) 난연성 평가(1) Flame retardant evaluation

실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 4에서 각각 제조된 폴리케톤 조성물을 두께 0.8mm의 시편으로 제작한 후, UL94V의 난연성 시험 규격에 따라 측정했다. 또한, 실시예 7 내지 10, 비교예 5 내지 6에서 각각 제조된 폴리케톤 조성물을 두께 0.4mm의 시편으로 제작한 후, UL94V의 난연성 시험 규격에 따라 측정했다. 평가 결과는 V-O, V-1, V-2, 규격외가 된다. V-0는 고도의 난연성을 갖는 것을 표시하며, V-1 및 V-2는 비교적 고도의 난연성을 갖는 것을 표시하고, V-2 레벨에 도달하지 못하는 것은 불충분한 난연성을 갖는 것으로 인식된다.The polyketone compositions prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 were prepared as specimens having a thickness of 0.8 mm, and then measured according to the flame retardancy test standard of UL94V. In addition, the polyketone compositions prepared in Examples 7 to 10 and Comparative Examples 5 to 6 were prepared as specimens having a thickness of 0.4 mm, and then measured according to the flame retardancy test standard of UL94V. The evaluation result is V-O, V-1, V-2, out of specification. V-0 indicates that it has a high degree of flame retardancy, V-1 and V-2 indicate that it has a relatively high flame retardancy, and failure to reach the V-2 level is recognized as having insufficient flame retardancy.

(2) 기계적 물성 평가(2) Evaluation of mechanical properties

- 인장강도, 신율: ASTM D638에 의거하여 실시하였다. - Tensile strength, elongation: It was carried out according to ASTM D638.

- 굴곡강도, 굴곡탄성율: ASTM D256에 의거하여 실시하였다.- Flexural strength, flexural modulus: It was carried out according to ASTM D256.

- 충격강도: ASTM D256에 의거하여 실시하였다. - Impact strength: It was carried out according to ASTM D256.

(3) 사출기 Spiral Flow Length 및 사출기 체류 평가(3) Injection machine Spiral Flow Length and injection machine retention evaluation

형체력 1.5T 사출기에서 ASTM-D3123에 의거하여 Spiral Flow Length 사출을 진행하였다. 각 조성물을 압출 및 사출하여 진행을 하였으며, 작업온도는 240℃였다. 표 2에는 Spiral Flow Length 시편 10shot 길이에 대한 평균값을 기입하였다. 사출기 체류 평가는 계량 후 30분간 사출기의 히터를 240℃로 유지시킨 상태에서 사출기를 정지시켰으며, 일정 사출 체류 시간에 도달한 이후 10shot씩 사출을 진행하였다.Spiral Flow Length injection was performed in accordance with ASTM-D3123 on a clamping force 1.5T injection machine. Each composition was extruded and injected to proceed, and the working temperature was 240°C. In Table 2, the average value for the length of 10 shots of the Spiral Flow Length specimen was written. To evaluate the residence time of the injection machine, the injection machine was stopped while the heater of the injection machine was maintained at 240° C. for 30 minutes after measurement, and after reaching a certain injection residence time, injection was performed by 10 shots.

인장물성tensile properties 굴곡물성flexural properties 충격
강도
(J/m)
Shock
robbery
(J/m)
난연성 평가Flame-retardant evaluation Flow length(m)Flow length(m)
인장
강도
(MPa)
Seal
robbery
(MPa)
항복
신율
(%)
surrender
elongation
(%)
파단
신율
(%)
break
elongation
(%)
굴곡
강도
(MPa)
curve
robbery
(MPa)
굴곡
탄성율
(MPa)
curve
modulus of elasticity
(MPa)
초기
0분
Early
0 minutes
30분
(유지율 %)
30 minutes
(Retention %)
비교예 1Comparative Example 1 5252 1818 3030 5959 18061806 6262 V-2V-2 3434 21.5 (63%)21.5 (63%) 비교예 2Comparative Example 2 5757 1212 1717 7777 22862286 7272 V-2V-2 32.132.1 22
(69%)
22
(69%)
비교예 3Comparative Example 3 5353 1717 2929 5656 17121712 6161 V-1V-1 34.534.5 22.6 (66%)22.6 (66%) 실시예 1Example 1 5959 1212 1717 7878 23482348 7070 V-0V-0 32.132.1 24.2
(75%)
24.2
(75%)
실시예 2Example 2 5959 1212 1717 7878 23482348 7070 V-0V-0 31.731.7 25.5
(80%)
25.5
(80%)
실시예 3Example 3 5959 1111 1616 7777 23502350 7171 V-0V-0 33.233.2 23.2
(70%)
23.2
(70%)
실시예 4Example 4 5959 1111 1616 7777 23502350 7171 V-0V-0 31.831.8 24.8
(78%)
24.8
(78%)
실시예 5Example 5 5959 1111 1515 7777 23502350 7171 V-0V-0 3333 20
(61%)
20
(61%)
실시예 6Example 6 6060 1111 1717 7777 23042304 7171 V-0V-0 33.233.2 23.2
(70%)
23.2
(70%)
비교예 4Comparative Example 4 6060 1111 1717 7777 23042304 7171 V-1V-1 32.532.5 19.5
(60%)
19.5
(60%)
비교예 5Comparative Example 5 5959 1212 1717 7777 2,2872,287 7171 V-0V-0 35.135.1 16.2 (46.2%)16.2 (46.2%) 실시예 7Example 7 5959 1212 1717 7878 2,3502,350 7070 V-0V-0 33.833.8 20.7
(61.2%)
20.7
(61.2%)
실시예 8Example 8 5959 1111 1515 7777 2,3452,345 6969 V-0V-0 33.633.6 20.6
(61.3%)
20.6
(61.3%)
실시예 9Example 9 5959 1111 1515 7777 2,3052,305 7070 V-0V-0 33.633.6 21.9
(65.2%)
21.9
(65.2%)
실시예 10Example 10 5959 1111 1515 7878 2,3312,331 7070 V-0V-0 33.833.8 20.9
(61.8%)
20.9
(61.8%)
비교예 6Comparative Example 6 5959 1111 1616 7878 23152315 7070 V-2
(2회 drip)
V-2
(drip 2 times)
3434 23.3
(68.5%)
23.3
(68.5%)

표 2를 참조하면, 비교예 1 및 2의 경우 인계 난연제만을 포함함에 따라, UL94 난연성 평가 시 각각 V-2, V-1 등급으로 난연성이 저하된 것을 알 수 있으며, 인계 난연제의 과량 첨가로 제조 원가가 상승하는 문제가 발생하게 된다. 또한, 비교예 3의 경우에는 인계 난연제 및 멜라민계 난연제를 복합 첨가하였음에도 불구하고, 유리섬유를 포함하지 않음에 따라 기계적 물성이 저하된 것을 확인할 수 있었다. 비교예 4의 경우에는 유리섬유를 포함함에 따라 기계적 물성은 향상되었으나, 안티-드립제 및/또는 TCP를 포함하지 않아 가공안정성이 저하됨을 알 수 있었다(Flow length 유지율 낮음).Referring to Table 2, it can be seen that in Comparative Examples 1 and 2, since only the phosphorus-based flame retardant was included, the flame retardancy was lowered to V-2 and V-1 grades, respectively, in the UL94 flame retardancy evaluation, and it was prepared by adding an excessive amount of the phosphorus-based flame retardant. The problem of rising cost arises. In addition, in the case of Comparative Example 3, although the phosphorus-based flame retardant and the melamine-based flame retardant were added in combination, it was confirmed that the mechanical properties were lowered because glass fiber was not included. In the case of Comparative Example 4, mechanical properties were improved as the glass fiber was included, but it was found that the processing stability was reduced because the anti-drip agent and/or TCP were not included (low flow length retention rate).

또한, 비교예 5의 경우 멜라민계 난연제를 포함하지 않음에 따라 실시예 7 대비 가공안정성이 저하됨을 알 수 있다. 멜라민계 난연제를 5중량% 초과하여 포함하는 비교예 6의 경우에는 가공안정성은 좋아지나 난연성이 저하됨을 확인할 수 있었다.In addition, in the case of Comparative Example 5, it can be seen that processing stability is lowered compared to Example 7 because the melamine-based flame retardant is not included. In the case of Comparative Example 6 containing more than 5% by weight of the melamine-based flame retardant, it was confirmed that the processing stability was improved, but the flame retardancy was lowered.

반면, 난연제로 인계 난연제 및 멜라민계 난연제를 복합 포함하고, 유리섬유, 불소계 안티-드립제 및/또는 TCP를 포함하는 경우(실시예 1 내지 10), V-0 등급의 난연성을 확보함과 더불어 기계적 물성 또한 향상된 것을 알 수 있다. 더불어, 실시예는 난연제로 인계 난연제 및 멜라민계 난연제를 복합 포함함에 따라, 비교예 대비 인계 난연제의 함량을 최소화하여 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.On the other hand, when a flame retardant compound includes a phosphorus-based flame retardant and a melamine-based flame retardant, and includes glass fiber, a fluorine-based anti-drip agent and/or TCP (Examples 1 to 10), while securing V-0 grade flame retardancy It can be seen that the mechanical properties are also improved. In addition, as the embodiment includes a combination of a phosphorus-based flame retardant and a melamine-based flame retardant as a flame retardant, price competitiveness can be secured by minimizing the content of the phosphorus-based flame retardant compared to the comparative example.

결과적으로, 실시예에 따라 제조된 폴리케톤 조성물은 비교예의 경우보다 우수한 난연성 및 가공 안정성을 나타냄과 동시에, 인장강도, 신율, 굴곡강도, 굴곡탄성율 및 충격강도 또한 우수한 것을 알 수 있었다. 또한, 난연제로 인계 난연제 및 멜라민계 난연제의 복합 적용을 통해 인계 난연제 함량을 최소화하여 가격 경쟁력을 확보할 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 폴리케톤 조성물은 난연성 및 가공 안정성이 함께 요구되는 전기전자 분야의 부품, 특히 냉장고 또는 세탁기의 커넥터로 적용 가능하다.As a result, it was found that the polyketone composition prepared according to the example exhibited superior flame retardancy and processing stability than the case of the comparative example, and at the same time was also excellent in tensile strength, elongation, flexural strength, flexural modulus and impact strength. In addition, it is possible to secure price competitiveness by minimizing the phosphorus-based flame retardant content through the combined application of the phosphorus-based flame retardant and the melamine-based flame retardant as a flame retardant. Accordingly, the polyketone composition according to the present invention can be applied as a component in the electrical and electronic field requiring both flame retardancy and processing stability, in particular, as a connector for a refrigerator or washing machine.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art or those having ordinary skill in the art will not depart from the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later. It will be understood that various modifications and variations of the present invention can be made without departing from the scope of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Accordingly, the technical scope of the present invention should not be limited to the content described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

Claims (6)

일산화탄소와 적어도 1종의 올레핀계 불포화 탄화수소로 이루어진 폴리케톤 81.0~84.0중량%;
포스피네이트 난연제 5.0~11.0중량%;
멜라민 시아누레이트 난연제 2.0~5.0중량%;
유리섬유 0.1~15.0중량%;
불소계 안티-드립제로 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 0.3~1.0중량% 및
트리칼슘포스페이트를 0.1~2.0 중량%을 포함하는 폴리케톤 조성물로서,
상기 포스피네이트 난연제 및 상기 멜라민 시아누레이트 난연제의 함량의 합은 폴리케톤 조성물 전체 중량을 기준으로 10 내지 13중량%인 것을 특징으로 하는 난연성 및 경제성이 향상된 폴리케톤 조성물.
81.0-84.0% by weight of a polyketone consisting of carbon monoxide and at least one olefinically unsaturated hydrocarbon;
5.0 to 11.0 wt% of a phosphinate flame retardant;
2.0-5.0 wt% of melamine cyanurate flame retardant;
Glass fiber 0.1 to 15.0% by weight;
0.3 to 1.0 wt% of polytetrafluoroethylene (PTFE) as a fluorine-based anti-drip agent and
As a polyketone composition comprising 0.1 to 2.0% by weight of tricalcium phosphate,
The sum of the contents of the phosphinate flame retardant and the melamine cyanurate flame retardant is 10 to 13% by weight based on the total weight of the polyketone composition.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
UL94 난연성 평가에서 0.8T V-0 등급 이상이며, 인장강도 50MPa 이상, 굴곡강도 60MPa 이상, 굴곡탄성율 1900MPa 이상, 충격강도 60J/m 이상인 난연성 및 경제성이 향상된 폴리케톤 조성물.

The method of claim 1,
A polyketone composition with improved flame retardancy and economic efficiency that is 0.8T V-0 grade or higher in the UL94 flame retardancy evaluation, tensile strength of 50 MPa or more, flexural strength of 60 MPa or more, flexural modulus of 1900 MPa or more, and impact strength of 60 J/m or more.

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