KR102675032B1 - Polyester resin and preparation method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아이소소바이드의 잔존률이 높아 우수한 내열성을 나타내며, 인장강도, 영률 등 기계적 물성, 외관 특성 및 투명성이 우수한 폴리에스테르 수지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polyester resin that exhibits excellent heat resistance due to a high residual rate of isosorbide, and has excellent mechanical properties such as tensile strength and Young's modulus, appearance characteristics, and transparency, and a method for producing the same.
Description
본 발명은 폴리에스테르 수지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 높은 내열성 및 내충격성 등의 우수한 물성을 나타내며 우수한 외관 특성, 고투명도 및 성형 특성을 갖는 폴리에스테르 수지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to polyester resins and methods for producing the same. More specifically, it relates to a polyester resin that exhibits excellent physical properties such as high heat resistance and impact resistance, and has excellent appearance properties, high transparency, and molding properties, and a method of manufacturing the same.
일반적으로 방향족 및/또는 지방족 디카르복실산과 적정 구조의 디올로부터 제조되는 폴리에스테르 수지는 우수한 물리적, 화학적 성질과 더불어 범용의 용제에 대한 용해성 및 유연성, 폭넓은 소재에 대한 접착력, 코팅 작업성 등을 두루 갖추어 섬유, 필름, 접착제 등 다양한 용도로 사용되고 있다. Polyester resins, which are generally manufactured from aromatic and/or aliphatic dicarboxylic acids and diols of appropriate structure, have excellent physical and chemical properties, as well as solubility and flexibility in general solvents, adhesion to a wide range of materials, and coating workability. It is widely used for a variety of purposes, including fibers, films, and adhesives.
이러한 폴리에스테르 수지의 물성을 향상시키기 위하여 2 이상의 디올 또는 디카르복실산 성분으로 공중합된 폴리에스테르 수지가 상업적으로 널리 이용되고 있다. 특히, 녹말로부터 유도된 친환경 디올 화합물인 아이소소바이드(isosorbide, 1,4:3,6-dianhydroglucitol)를 모노머의 하나로 사용하는 방법이 알려져 있다. 아이소소바이드를 포함하는 폴리에스테르 수지는 높은 유리전이온도를 나타내어, 내열성이 요구되는 품목에 다양하게 적용될 수 있다.In order to improve the physical properties of such polyester resins, polyester resins copolymerized with two or more diol or dicarboxylic acid components are widely used commercially. In particular, a method of using isosorbide (1,4:3,6-dianhydroglucitol), an eco-friendly diol compound derived from starch, as one of the monomers is known. Polyester resin containing isosorbide exhibits a high glass transition temperature and can be applied to a variety of items requiring heat resistance.
한편, 폴리에스테르 수지의 제조에 있어서, 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응에서는 각 원료의 반응성에 따라, 중축합 반응에서는 각 원료의 기화 정도에 따라 최종 폴리에스테르 수지 주쇄 내에 존재하는 각 원료의 비율이 달라지게 된다. 알킬렌 글리콜로 대표되는 디올 성분은 1차 알코올보다 2차 또는 3차 알코올이, 2차 알코올보다 3차 알코올이 반응성이 떨어지므로, 2차 또는 3차 알코올을 원료로 포함하는 경우 이들의 주쇄 내 잔존률이 낮고, 반응시간이 크게 늘어나거나 반응 수율이 현저히 떨어지는 문제가 있다. Meanwhile, in the production of polyester resin, the proportion of each raw material present in the main chain of the final polyester resin varies depending on the reactivity of each raw material in the esterification reaction or transesterification reaction, and the degree of vaporization of each raw material in the polycondensation reaction. You lose. The diol component represented by alkylene glycol is less reactive to secondary or tertiary alcohols than to primary alcohols, and is less reactive to tertiary alcohols than secondary alcohols. Therefore, when secondary or tertiary alcohols are included as raw materials, their main chain There are problems such as low residual rate, greatly increased reaction time, or significantly reduced reaction yield.
2차 알코올인 아이소소바이드 역시 낮은 반응성으로 인하여 폴리에스테르 주쇄 내 잔존률이 낮으며, 이에 따라 목적하는 내열성, 내충격성 등의 물성이 충분히 달성되지 못하는 문제가 있다. 따라서, 아이소소바이드의 낮은 잔존률 문제를 극복할 수 있는 새로운 조성의 폴리에스테르 수지 및 그의 제조방법이 필요한 실정이다.Isosorbide, a secondary alcohol, also has a low residual rate in the polyester main chain due to its low reactivity, and as a result, there is a problem in that the desired physical properties such as heat resistance and impact resistance are not sufficiently achieved. Therefore, there is a need for a polyester resin with a new composition and a method for producing the same that can overcome the problem of low residual ratio of isosorbide.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로서, 아이소소바이드의 잔존률이 향상되어 우수한 내열성, 내화학성 및 내충격성 등의 물성을 나타내며 우수한 외관 특성, 고투명도 및 성형 특성을 갖는 폴리에스테르 수지 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above problem, and the residual rate of isosorbide is improved, showing physical properties such as excellent heat resistance, chemical resistance, and impact resistance, and a polyester resin having excellent appearance properties, high transparency, and molding properties, and manufacturing thereof. The purpose is to provide a method.
본 발명은 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및The present invention relates to residues of dicarboxylic acid components including terephthalic acid; and
아이소소바이드 및 1,2-프로판디올을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하고,Contains residues of diol components including isosorbide and 1,2-propanediol,
상기 디올 성분의 잔기 100 몰% 중 아이소소바이드 유래 잔기는 5 몰% 이상이고, 1,2-프로판디올 유래 잔기는 10 몰% 이상인, 폴리에스테르 수지를 제공한다.A polyester resin is provided wherein, out of 100 mol% of the residues of the diol component, the residues derived from isosorbide are at least 5 mol% and the residues derived from 1,2-propanediol are at least 10 mol%.
바람직하기로, 상기 디올 성분의 잔기는, 5 내지 70 몰%의 아이소소바이드 유래 잔기 및 30 내지 95 몰%의 1,2-프로판디올 유래 잔기를 포함하는 것일 수 있다.Preferably, the residues of the diol component may include 5 to 70 mol% of isosorbide-derived residues and 30 to 95 mol% of 1,2-propanediol-derived residues.
바람직하기로, 상기 폴리에스테르 수지는 유리전이온도(Tg)가 80 ℃ 이상일 수 있다.Preferably, the polyester resin may have a glass transition temperature (Tg) of 80°C or higher.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 디올 성분은 아이소소바이드 및 1,2-프로판디올 외에, 탄소수 8 내지 40의 방향족 디올 및 탄소수 2 내지 20의 지방족 디올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 디올 화합물을 더 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the diol component is one or more diol compounds selected from the group consisting of aromatic diols with 8 to 40 carbon atoms and aliphatic diols with 2 to 20 carbon atoms, in addition to isosorbide and 1,2-propanediol. It may further include.
일 실시예에서, 상기 디올 성분은 아이소소바이드 및 1,2-프로판디올 외에, 1,4-사이클로헥산디메탄올을 더 포함하는 것일 수 있고, 이때 상기 디올 성분의 잔기는, 5 내지 45 몰%의 아이소소바이드 유래 잔기, 10 내지 50 몰%의 1,2-프로판디올 유래 잔기 및 잔량의 1,4-사이클로헥산디메탄올 유래 잔기를 포함할 수 있다.In one embodiment, the diol component may further include 1,4-cyclohexanedimethanol in addition to isosorbide and 1,2-propanediol, where the residue of the diol component is 5 to 45 mol%. of isosorbide-derived residues, 10 to 50 mol% of 1,2-propanediol-derived residues, and the remaining amount of 1,4-cyclohexanedimethanol-derived residues.
상기 디카르복실산 성분은 테레프탈산 외에, 탄소수 8 내지 20의 방향족 디카르복실산 성분 및 탄소수 4 내지 20의 지방족 디카르복실산 성분으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 산 성분을 더 포함할 수 있다. In addition to terephthalic acid, the dicarboxylic acid component may further include at least one acid component selected from the group consisting of an aromatic dicarboxylic acid component having 8 to 20 carbon atoms and an aliphatic dicarboxylic acid component having 4 to 20 carbon atoms.
또한, 본 발명의 폴리에스테르 수지는 탄소수 6 내지 20의 다관능성 카르복실산 성분의 잔기를 더 포함할 수 있다. In addition, the polyester resin of the present invention may further include the residue of a polyfunctional carboxylic acid component having 6 to 20 carbon atoms.
또한, 본 발명은 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분; 및 아이소소바이드 및 1,2-프로판디올을 포함하는 디올 성분을, 0.2 내지 3.0 kg/㎠의 가압 압력 및 200 내지 300℃의 온도에서 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응시키는 단계; 및Additionally, the present invention provides a dicarboxylic acid component including terephthalic acid; and subjecting a diol component including isosorbide and 1,2-propanediol to an esterification or transesterification reaction at an applied pressure of 0.2 to 3.0 kg/cm2 and a temperature of 200 to 300°C; and
상기 반응 생성물을 400 내지 0.1㎜Hg의 감압 조건 및 240 내지 300℃의 온도에서 중축합 반응시키는 단계를 포함하는 폴리에스테르 수지의 제조방법으로서, A method for producing a polyester resin comprising subjecting the reaction product to a polycondensation reaction under reduced pressure conditions of 400 to 0.1 mmHg and a temperature of 240 to 300°C,
상기 폴리에스테르 내 아이소소바이드의 잔류율은 40% 이상인, 폴리에스테르 수지의 제조방법을 제공한다.A method for producing a polyester resin is provided, wherein the residual rate of isosorbide in the polyester is 40% or more.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 수지의 제조방법에서, 상기 디올 성분은, 디올 성분 총 100 몰%에 대하여 아이소소바이드 5 내지 70 몰% 및 1,2-프로판디올 30 내지 95 몰%를 포함할 수 있다.In the method for producing a polyester resin according to an embodiment of the present invention, the diol component is 5 to 70 mol% of isosorbide and 30 to 95 mol% of 1,2-propanediol based on a total of 100 mol% of the diol component. It can be included.
또는, 상기 디올 성분은 1,4-사이클로헥산디메탄올을 더 포함할 수 있고, 이때 상기 디올 성분은, 디올 성분 총 100 몰%에 대하여 아이소소바이드 5 내지 50 몰%, 1,2-프로판디올 10 내지 75 몰% 및 잔량의 1,4-사이클로헥산디메탄올을 포함할 수 있다.Alternatively, the diol component may further include 1,4-cyclohexanedimethanol, wherein the diol component is 5 to 50 mol% of isosorbide and 1,2-propanediol based on a total of 100 mol% of the diol component. It may contain 10 to 75 mol% and the balance of 1,4-cyclohexanedimethanol.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 수지의 제조방법에서, 상기 디카르복실산 성분 및 디올 성분의 몰비는 1:1 내지 1:3일 수 있다.In the method for producing a polyester resin according to an embodiment of the present invention, the molar ratio of the dicarboxylic acid component and the diol component may be 1:1 to 1:3.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응 단계에서 탄소수 6 내지 20의 다관능성 카르복실산 성분을 더 포함할 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, a polyfunctional carboxylic acid component having 6 to 20 carbon atoms may be further included in the esterification or transesterification reaction step.
본 발명의 폴리에스테르 수지는 아이소소바이드의 잔존률이 높아 우수한 내열성을 나타내며, 인장강도, 영률 등 기계적 물성, 외관 특성 및 투명성이 우수하다. The polyester resin of the present invention exhibits excellent heat resistance due to a high residual rate of isosorbide, and has excellent mechanical properties such as tensile strength and Young's modulus, appearance characteristics, and transparency.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
폴리에스테르 수지polyester resin
본 발명은 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및The present invention relates to residues of dicarboxylic acid components including terephthalic acid; and
아이소소바이드 및 1,2-프로판디올을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하고,Contains residues of diol components including isosorbide and 1,2-propanediol,
상기 디올 성분의 잔기 100 몰% 중 아이소소바이드 유래 잔기는 5 몰% 이상이고, 1,2-프로판디올 유래 잔기는 10 몰% 이상인 폴리에스테르 수지를 제공한다.A polyester resin is provided in which, out of 100 mol% of the residues of the diol component, the isosorbide-derived residues are at least 5 mol% and the 1,2-propanediol-derived residues are at least 10 mol%.
일반적으로 폴리에스테르 수지는 디올 성분으로 에틸렌글리콜을 주로 사용하며, 물성의 개선을 위하여 에틸렌글리콜 이외의 디올을 더욱 포함하기도 한다. 아이소소바이드(isosorbide, 1,4:3,6-dianhydroglucitol)는 폴리에스테르 수지에 첨가되었을 때 내열성을 향상시키며, 내화학성, 내약품성 등의 물성을 향상시키는 효과를 나타내므로, 에틸렌글리콜과 함께 디올 성분으로서 사용되고 있다. 그러나 아이소소바이드는 2차 알코올이므로, 1차 알코올인 에틸렌글리콜에 비하여 반응성이 매우 떨어져 중합도 저하로 인해 고분자량의 수지를 얻기 어려우며, 폴리에스테르 수지 내에 아이소소바이드의 잔류율이 떨어져 목적하는 정도의 내열성 효과를 충분히 얻을 수 없는 문제가 있었다. In general, polyester resin mainly uses ethylene glycol as a diol component, and may further contain diols other than ethylene glycol to improve physical properties. Isosorbide (1,4:3,6-dianhydroglucitol) improves heat resistance when added to polyester resin and has the effect of improving physical properties such as chemical resistance and chemical resistance, so it is used as a diol along with ethylene glycol. It is used as an ingredient. However, since isosorbide is a secondary alcohol, its reactivity is very low compared to ethylene glycol, which is a primary alcohol, and it is difficult to obtain a high molecular weight resin due to the low degree of polymerization. The residual rate of isosorbide in the polyester resin is low, so it is not possible to achieve the desired level. There was a problem that sufficient heat resistance effect could not be obtained.
본 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위하여 다각적으로 검토하였으며, 그 결과 통상 사용되는 에틸렌글리콜 대신에 1,2-프로판디올을 사용하는 경우 아이소소바이드의 반응률이 높아져, 고분자량의 수지를 얻을 수 있고, 제조되는 폴리에스테르 수지의 주쇄 내 아이소소바이드의 잔류율이 높아지는 점을 확인하였다. 이에 따라, 본 발명의 폴리에스테르 수지는 아이소소바이드의 잔류율 증가로 인해 향상된 내열성 및 내화학성을 나타낸다. 뿐만 아니라, 본 발명의 폴리에스테르 수지는 유사한 아이소소바이드 함량을 가지는, 에틸렌글리콜을 포함하는 폴리에스테르 수지와 비교하여 동등 또는 더욱 우수한 수준의 인장강도, 영률 등의 기계적 물성을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 폴리에스테르 수지는 사출 및 압출 성형을 통한 식품 용기 및 포장재, 의료용 용도의 포장재 및 자재, 건축용 자재, 자동차 내장재 및 전자제품 소재 등으로 바람직하게 적용될 수 있다.The present inventors studied various aspects to solve the above problem, and as a result, when 1,2-propanediol is used instead of the commonly used ethylene glycol, the reaction rate of isosorbide increases, and a high molecular weight resin can be obtained. It was confirmed that the residual rate of isosorbide in the main chain of the polyester resin being manufactured increased. Accordingly, the polyester resin of the present invention exhibits improved heat resistance and chemical resistance due to an increase in the residual rate of isosorbide. In addition, the polyester resin of the present invention exhibits mechanical properties such as tensile strength and Young's modulus at an equal or superior level compared to a polyester resin containing ethylene glycol and having a similar isosorbide content. Therefore, the polyester resin of the present invention can be preferably applied to food containers and packaging materials through injection and extrusion molding, packaging materials and materials for medical purposes, construction materials, automobile interior materials, and electronic product materials.
본 명세서에서, 잔류율이라 함은 각각의 원료(모노머)의 투입량 대비 중합공정 후 최종 폴리에스테르에 포함 되는 모노머의 함량을 말한다. 예를 들어 아이소소바이드의 잔류율은 다음의 수학식 1로 계산될 수 있다.In this specification, the residual ratio refers to the content of monomer contained in the final polyester after the polymerization process compared to the input amount of each raw material (monomer). For example, the residual rate of isosorbide can be calculated using Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
아이소소바이드 잔류율(%) = (폴리에스테르 수지의 디올 성분의 잔기 100 몰% 중 아이소소바이드 유래 잔기의 몰%)/(폴리에스테르 수지 제조 시 투입된 아이소소바이드의 몰수) * 100Isosorbide residual rate (%) = (mol% of isosorbide-derived residues in 100 mol% of residues of diol component of polyester resin)/(number of moles of isosorbide added during polyester resin production) * 100
본 명세서에서, '잔기'는 특정한 화합물이 화학 반응에 참여하였을 때, 그 화학 반응의 결과물에 포함되고 상기 특정 화합물로부터 유래한 일정한 부분 또는 단위를 의미한다. 예를 들어, 상기 디카르복실산 성분의 '잔기' 또는 디올 성분의 '잔기' 각각은, 에스테르화 반응 또는 축중합 반응으로 형성되는 폴리에스테르에서 디카르복실산 성분으로부터 유래한 부분 또는 디올 성분으로부터 유래한 부분을 의미한다.In this specification, 'residue' refers to a certain part or unit derived from a specific compound and included in the result of the chemical reaction when a specific compound participates in a chemical reaction. For example, each of the 'residue' of the dicarboxylic acid component or the 'residue' of the diol component is a portion derived from the dicarboxylic acid component or from the diol component in the polyester formed through an esterification reaction or condensation polymerization reaction. It means the part from which it originated.
상기 디카르복실산 성분(dicarboxylic acid component)은 테레프탈산 등의 디카르복실산, 이의 알킬 에스테르(모노메틸, 모노에틸, 디메틸, 디에틸 또는 디부틸에스테르 등 탄소수 1 내지 4의 저급 알킬 에스테르) 및/또는 이들의 산무수물(acid anhydride)을 포함하는 의미로 사용되며, 디올 성분과 반응하여, 테레프탈로일 부분(terephthaloyl moiety) 등의 디카르복실산 부분(dicarboxylic acid moiety)을 형성할 수 있다. The dicarboxylic acid component is a dicarboxylic acid such as terephthalic acid, its alkyl ester (lower alkyl ester with 1 to 4 carbon atoms such as monomethyl, monoethyl, dimethyl, diethyl or dibutyl ester), and/ Alternatively, it is used to include their acid anhydrides, and may react with the diol component to form dicarboxylic acid moiety such as terephthaloyl moiety.
상기 폴리에스테르의 합성에 사용되는 디카르복실산 성분이 테레프탈산을 포함함에 따라, 제조되는 폴리에스테르 수지의 내열성, 내화학성 또는 내후성(예를 들어, UV에 의한 분자량 감소 현상 또는 황변화 현상 방지) 등의 물성이 향상될 수 있다.As the dicarboxylic acid component used in the synthesis of the polyester includes terephthalic acid, the heat resistance, chemical resistance, or weather resistance of the produced polyester resin (e.g., prevention of molecular weight reduction or yellowing phenomenon due to UV), etc. The physical properties can be improved.
상기 디카르복실산 성분은 기타의 디카르복실산 성분으로 방향족 디카르복실산 성분, 지방족 디카르복실산 성분 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다. 이때 '기타의 디카르복실산 성분'은 상기 디카르복실산 성분 중 테레프탈산을 제외한 성분을 의미한다.The dicarboxylic acid component may further include an aromatic dicarboxylic acid component, an aliphatic dicarboxylic acid component, or a mixture thereof as other dicarboxylic acid components. At this time, ‘other dicarboxylic acid components’ refers to components other than terephthalic acid among the dicarboxylic acid components.
상기 방향족 디카르복실산 성분은 탄소수 8 내지 20, 바람직하게는 탄소수 8 내지 14의 방향족 디카르복실산 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다. 상기 방향족 디카르복실산의 예로, 프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산 등의 나프탈렌디카르복실산, 디페닐 디카르복실산, 4,4-스틸벤디카르복실산, 2,5-퓨란디카르복실산, 2,5-티오펜디카르복실산 등이 있으나, 상기 방향족 디카르복실산의 구체적인 예가 이에 한정되는 것은 아니다. The aromatic dicarboxylic acid component may be an aromatic dicarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms, preferably an aromatic dicarboxylic acid having 8 to 14 carbon atoms, or a mixture thereof. Examples of the aromatic dicarboxylic acids include naphthalenedicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, diphenyl dicarboxylic acid, 4,4-stilbendicarboxylic acid, 2 , 5-furandicarboxylic acid, 2,5-thiophenedicarboxylic acid, etc., but specific examples of the aromatic dicarboxylic acid are not limited thereto.
상기 지방족 디카르복실산 성분은 탄소수 4 내지 20, 바람직하게는 탄소수 4 내지 12의 지방족 디카르복실산 성분 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다. 상기 지방족 디카르복실산의 예로, 1,4-사이클로헥산디카르복실산, 1,3-사이클로헥산디카르복실산 등의 사이클로헥산디카르복실산, 세바식산, 숙신산, 이소데실숙신산, 말레산, 푸마르산, 아디픽산, 글루타릭산, 아젤라이산 등의 선형, 가지형 또는 고리형 지방족 디카르복실산 성분 등이 있으나, 상기 지방족 디카르복실산의 구체적인 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 지방족 디카르복실산은 방향족 디카르복실산에 비해 수지의 유리전이 온도를 떨어뜨릴 수 있으므로 되도록 소량, 예를 들어 디카르복실산 유래 잔기 중 지방족 디카르복실산 유래 잔기가 30 몰% 이하가 되도록 사용하는 것이 바람직하다.The aliphatic dicarboxylic acid component may be an aliphatic dicarboxylic acid component having 4 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 12 carbon atoms, or a mixture thereof. Examples of the aliphatic dicarboxylic acids include cyclohexanedicarboxylic acids such as 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid and 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, sebacic acid, succinic acid, isodecylsuccinic acid, and maleic acid. , linear, branched or cyclic aliphatic dicarboxylic acids such as fumaric acid, adipic acid, glutaric acid and azelaic acid, but specific examples of the aliphatic dicarboxylic acids are not limited thereto. Since these aliphatic dicarboxylic acids can lower the glass transition temperature of the resin compared to aromatic dicarboxylic acids, they should be used in as small a quantity as possible, for example, so that the aliphatic dicarboxylic acid-derived residues among the dicarboxylic acid-derived residues are less than 30 mol%. It is desirable to use
상기 디카르복실산 성분의 잔기는, 테레프탈산 유래 잔기 50 내지 100몰%, 바람직하게는 70 내지 100몰%; 및 방향족 디카르복실산 및 지방족 디카르복실산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 디카르복실산 유래 잔기 0 내지 50몰%, 바람직하게는 0 내지 30 몰%를 포함할 수 있다. 상기 디카르복실산 성분의 잔기 중 테레프탈산 유래 잔기의 함량이 너무 적으면, 폴리에스테르 수지의 내열성, 내화학성 또는 내후성 등의 물성이 저하될 수 있다. The residue of the dicarboxylic acid component is 50 to 100 mol%, preferably 70 to 100 mol%, of terephthalic acid-derived residue; and 0 to 50 mol%, preferably 0 to 30 mol%, of residues derived from one or more dicarboxylic acids selected from the group consisting of aromatic dicarboxylic acids and aliphatic dicarboxylic acids. If the content of terephthalic acid-derived residues among the residues of the dicarboxylic acid component is too low, polyester The physical properties of the resin, such as heat resistance, chemical resistance, or weather resistance, may decrease.
또한 본 발명에서 디카르복실산 외에 다관능성 카르복실산을 추가로 사용할 수 있다. 상기 다관능성 카르복실산은 카르복시기를 3개 이상 가지는 카르복실산을 의미한다. 상기 다관능성 카르복실산은 탄소수 6내지 20, 바람직하게는 탄소수 6내지 9의 방향족 또는 지방족 다관능성 카르복실산 성분으로서, 트리멜리틱산(trimellitic acid), 트리멜리틱안하이드라이드, 헤미멜리틱산, 무수헤미멜리틱산, 트리메식산, 트리카발릭산 등이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. Additionally, in the present invention, polyfunctional carboxylic acids can be additionally used in addition to dicarboxylic acids. The polyfunctional carboxylic acid refers to a carboxylic acid having three or more carboxyl groups. The polyfunctional carboxylic acid is an aromatic or aliphatic polyfunctional carboxylic acid component having 6 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 9 carbon atoms, such as trimellitic acid, trimellitic anhydride, hemimellitic acid, and hemi anhydride. It includes, but is not limited to, melitic acid, trimesic acid, tricarbalic acid, etc.
상기 다관능성 카르복실산은 가교를 통해 수지의 용융점도를 높여 압출 성형 시 가공성을 좋게 하는 장점이 있으나, 다량 사용 시 수지의 용융점도를 너무 높여 오히려 가공성을 떨어뜨리고 수지가 브리틀(brittle)해져 충격강도 등의 물성이 저하 될 수 있다. 따라서 상기 다관능성 카르복실산은 필요 시 선택적으로 사용하며, 다관능성 카르복실산 성분의 잔기는 디카르복실산 성분의 잔기 100 몰%에 대하여 0내지 5몰% 범위로 사용됨이 바람직하다. The polyfunctional carboxylic acid has the advantage of improving processability during extrusion molding by increasing the melt viscosity of the resin through crosslinking. However, when used in large quantities, the melt viscosity of the resin is increased too much, which reduces processability and causes the resin to brittle, resulting in shock. Physical properties such as strength may decrease. Therefore, the polyfunctional carboxylic acid is used selectively when necessary, and the residue of the polyfunctional carboxylic acid component is preferably used in the range of 0 to 5 mol% based on 100 mol% of the residue of the dicarboxylic acid component.
본 발명의 폴리에스테르 수지에 포함되는 디올 성분(diol component)은 아이소소바이드 및 1,2-프로판디올을 포함하며, 이에 부가하여 기타 디올 화합물을 더 포함할 수 있다.The diol component included in the polyester resin of the present invention includes isosorbide and 1,2-propanediol, and may further include other diol compounds.
상기 아이소소바이드는 수지의 내열성, 내화학성 및 내약품성 등의 물성을 향상시키기 위하여 디올 성분 중 하나로 포함된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아이소소바이드 유래 잔기는 디올 성분의 잔기 100 몰% 중에 5 몰% 이상, 구체적으로 5 몰% 내지 70 몰% 범위로 포함되는 것이 바람직하고, 10 내지 60 몰% 범위로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 만일 아이소소바이드 유래 잔기의 함량이 5 몰% 미만이면 폴리에스테르 수지의 내열 특성을 확보할 수 없고, 70 몰%를 초과하면, 폴리에스테르 수지의 외관 특성이 저하되거나 황변 현상이 발생할 수 있으므로 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.The isosorbide is included as one of the diol components to improve the physical properties such as heat resistance, chemical resistance, and chemical resistance of the resin. According to one embodiment of the present invention, the isosorbide-derived residue is preferably contained in an amount of 5 mol% or more, specifically in the range of 5 mol% to 70 mol%, in 100 mol% of the residues of the diol component, and 10 to 60 mol%. It is more preferable to include it in a % range. If the content of the isosorbide-derived residue is less than 5 mol%, the heat resistance properties of the polyester resin cannot be secured, and if it exceeds 70 mol%, the appearance characteristics of the polyester resin may deteriorate or yellowing may occur, so the above range It is desirable to satisfy.
상기 1,2-프로판디올은 에틸렌글리콜을 대체하여 포함되는 디올 성분으로서, 폴리에스테르 수지의 유동성 및 기계적 강도를 증가시키고, 아이소소바이드의 잔류율을 증가시키기 위하여 포함된다. 통상적으로 폴리에스테르 수지의 디올 성분으로는 에틸렌글리콜을 주로 사용하나, 에틸렌글리콜 대신 1,2-프로판디올을 사용하는 경우 아이소소바이드의 주쇄 내 잔류율이 향상되는 효과가 있으며, 이에 따라 제조되는 폴리에스테르 수지의 내열성 및 내구성이 향상될 수 있다. 또한, 1,2-프로판디올을 포함하는 폴리에스테르 수지는 에틸렌글리콜을 포함하는 폴리에스테르 수지와 비교하여 동일한 아이소소바이드 함량에서 동등 수준 또는 향상된 내열성 및 기계적 강도를 나타낸다. The 1,2-propanediol is a diol component included in place of ethylene glycol, and is included to increase the fluidity and mechanical strength of the polyester resin and to increase the residual rate of isosorbide. Typically, ethylene glycol is mainly used as the diol component of polyester resin, but when 1,2-propanediol is used instead of ethylene glycol, the residual rate of isosorbide in the main chain is improved, and the polyester produced accordingly The heat resistance and durability of ester resin can be improved. In addition, the polyester resin containing 1,2-propanediol exhibits equivalent or improved heat resistance and mechanical strength at the same isosorbide content compared to the polyester resin containing ethylene glycol.
상기 효과를 확보하기 위하여, 1,2-프로판디올 유래 잔기는 디올 성분의 잔기 100 몰% 중에 10 몰% 이상, 20 몰% 이상, 또는 30 몰% 이상이면서, 95 몰% 이하, 또는 90 몰% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.In order to ensure the above effect, the residue derived from 1,2-propanediol is 10 mol% or more, 20 mol% or more, or 30 mol% or more, and 95 mol% or less, or 90 mol%, out of 100 mol% of the residues of the diol component. It is preferable to include the following.
구체적으로, 본 발명의 폴리에스테르 수지는 디올 성분의 잔기 100 몰% 중에 5 내지 70 몰%의 아이소소바이드 유래 잔기 및 30 내지 95 몰%의 1,2-프로판디올 유래 잔기를 포함할 수 있고, 또는, 10 내지 60 몰%의 아이소소바이드 유래 잔기 및 40 내지 90 몰%의 1,2-프로판디올 유래 잔기를 포함할 수 있다. Specifically, the polyester resin of the present invention may include 5 to 70 mol% of isosorbide-derived residues and 30 to 95 mol% of 1,2-propanediol-derived residues in 100 mol% of residues of the diol component, Alternatively, it may include 10 to 60 mol% of isosorbide-derived residues and 40 to 90 mol% of 1,2-propanediol-derived residues.
한편, 본 발명에서 아이소소바이드 및 1,2-프로판디올에 부가하여 포함될 수 있는 기타 디올 화합물은 폴리에스테르의 제조에 통상 사용되는 디올 화합물이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 지방족 디올, 방향족 디올 또는 이들의 혼합물일 수 있다.Meanwhile, other diol compounds that can be included in addition to isosorbide and 1,2-propanediol in the present invention are not particularly limited as long as they are diol compounds commonly used in the production of polyester, for example, aliphatic diol, aromatic diol or It may be a mixture of these.
상기 방향족 디올은 탄소수 8 내지 40, 바람직하게는 탄소수 8 내지 33의 방향족 디올 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 방향족 디올 화합물의 예로는, 폴리옥시에틸렌-(2.0)-2,2-비스(4-하이드록시페닐) 프로판, 폴리옥시프로필렌-(2.0)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2.2)-폴리옥시에틸렌-(2.0)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌-(2.3)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(6)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2.3)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2.4)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(3.3)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌-(3.0)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌-(6)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 등의 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드가 부가된 비스페놀 A 유도체(폴리옥시에틸렌-(n)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(n)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 또는 폴리옥시프로필렌-(n)-폴리옥시에틸렌-(n)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 등을 들 수 있으나, 방향족 디올 화합물의 구체적인 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 n은 폴리옥시에틸렌 또는 폴리옥시프로필렌 유닛(unit)의 개수(number)를 의미한다. The aromatic diol may include an aromatic diol compound having 8 to 40 carbon atoms, preferably 8 to 33 carbon atoms. Examples of such aromatic diol compounds include polyoxyethylene-(2.0)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene-(2.0)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl) Propane, polyoxyethylene-(2.2)-polyoxyethylene-(2.0)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)Propane, polyoxyethylene-(2.3)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl) Phenyl)propane, polyoxypropylene-(6)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, polyoxypropylene-(2.3)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, polyoxy Propylene-(2.4)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, polyoxypropylene-(3.3)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, polyoxyethylene-(3.0)- Bisphenol A derivatives to which ethylene oxide and/or propylene oxide are added, such as 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane and polyoxyethylene-(6)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane. (polyoxyethylene-(n)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, polyoxypropylene-(n)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane or polyoxypropylene-( n)-polyoxyethylene-(n)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, etc., but specific examples of the aromatic diol compound are not limited thereto, where n is polyoxyethylene or poly. It means the number of oxypropylene units.
상기 지방족 디올은 탄소수 2 내지 20, 바람직하게는 탄소수 2 내지 12의 지방족 디올 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 지방족 디올 화합물의 예로는, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,3-부탄디올, 펜탄디올(1,5-펜탄디올 등), 헥산디올(1,6-헥산디올 등), 네오펜틸 글리콜(2,2-디메틸-1,3-프로판디올), 1,2-사이클로헥산디올, 1,4-사이클로헥산디올, 1,2-사이클로헥산디메탄올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 테트라메틸사이클로부탄디올 등의 선형, 가지형 또는 고리형 지방족 디올 성분을 들 수 있으나, 지방족 디올 화합물의 구체적인 예가 이에 한정되는 것은 아니다.The aliphatic diol may include an aliphatic diol compound having 2 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 12 carbon atoms. Examples of such aliphatic diol compounds include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 1,3-butanediol, pentanediol (1,5 -pentanediol, etc.), hexanediol (1,6-hexanediol, etc.), neopentyl glycol (2,2-dimethyl-1,3-propanediol), 1,2-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexane Linear, branched, or cyclic aliphatic diol components such as diol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, and tetramethylcyclobutanediol may be included. Specific examples of aliphatic diol compounds are not limited thereto.
상술한 기타 디올 화합물을 디올 성분으로서 더 포함하는 경우, 기타 디올 화합물 유래 잔기는 디올 성분의 잔기 100 몰% 중에 70 몰% 미만, 또는 60 몰% 미만, 또는 50 몰% 미만으로 포함되는 것이 바람직하며, 함량의 하한값은 제한이 없으나 구체적으로 0 몰% 이상, 5 몰% 이상, 또는 10몰% 이상 포함될 수 있다. 만일, 디올 성분의 잔기 중 기타 디올 화합물 유래 잔기의 함량이 70 몰%를 초과하면 아이소소바이드 유래 잔기 및 1,2-프로판디올 유래 잔기의 함량이 상대적으로 적어지므로 내열성, 내화학성, 인장강도 등의 효과가 충분히 확보되지 못할 수 있다. 특히 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,3-부탄디올, 펜탄디올(1,5-펜탄디올 등), 헥산디올(1,6-헥산디올 등), 네오펜틸 글리콜(2,2-디메틸-1,3-프로판디올)의 경우 다른 지방족 디올에 비해 수지의 유리전이 온도를 떨어뜨릴 수 있으므로 되도록 소량, 예를 들어 디올 성분의 잔기 100 몰% 중 상기의 지방족 디올 유래 잔기가 30 몰% 이하, 또는 0 내지 10 몰% 범위 이도록 포함되는 것이 바람직하다.When the other diol compounds described above are further included as diol components, the residues derived from other diol compounds are preferably included in less than 70 mol%, less than 60 mol%, or less than 50 mol% in 100 mol% of the residues of the diol component. , the lower limit of the content is not limited, but may specifically include 0 mol% or more, 5 mol% or more, or 10 mol% or more. If the content of residues derived from other diol compounds among the residues of the diol component exceeds 70 mol%, the content of residues derived from isosorbide and 1,2-propanediol is relatively reduced, so heat resistance, chemical resistance, tensile strength, etc. The effect may not be sufficiently secured. In particular, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 1,3-butanediol, pentanediol (1,5-pentanediol, etc.), hexanediol (1,5-pentanediol, etc.) , 6-hexanediol, etc.), neopentyl glycol (2,2-dimethyl-1,3-propanediol) can lower the glass transition temperature of the resin compared to other aliphatic diols, so use the diol component in as small a quantity as possible, for example. Of the 100 mol% of residues, it is preferable that the residues derived from the aliphatic diol are included in an amount of 30 mol% or less, or in the range of 0 to 10 mol%.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴리에스테르 수지의 내충격 강도를 향상시키기 위하여 기타 디올 화합물로서 1,4-사이클로헥산디메탄올을 사용할 수 있다. 이와 같이 1,4-사이클로헥산디메탄올을 더 포함하는 폴리에스테르 수지는, 구체적으로 디올 성분의 잔기 100 몰% 중에 아이소소바이드 유래 잔기 5 내지 45 몰%, 1,2-프로판디올 유래 잔기 10 내지 50 몰% 및 잔량의 1,4-사이클로헥산디메탄올 유래 잔기를 포함하는 것일 수 있고, 또는 아이소소바이드 유래 잔기 5 내지 40 몰%, 1,2-프로판디올 유래 잔기 20 내지 45 몰% 및 잔량의 1,4-사이클로헥산디메탄올 유래 잔기를 포함하는 것일 수 있다. 디올 성분의 잔기가 상기 함량 범위를 만족할 때, 내열성, 내화학성, 내충격성 등의 효과를 확보할 수 있어 바람직하다.Meanwhile, according to one embodiment of the present invention, 1,4-cyclohexanedimethanol can be used as another diol compound to improve the impact resistance of polyester resin. In this way, the polyester resin further containing 1,4-cyclohexanedimethanol is specifically composed of 5 to 45 mol% of isosorbide-derived residues and 10 to 10 to 1,2-propanediol-derived residues out of 100 mol% of the residues of the diol component. It may contain 50 mol% and the balance of residues derived from 1,4-cyclohexanedimethanol, or 5 to 40 mol% of residues derived from isosorbide, 20 to 45 mol% of residues derived from 1,2-propanediol, and the balance. It may contain a residue derived from 1,4-cyclohexanedimethanol. When the residue of the diol component satisfies the above content range, it is preferable to ensure effects such as heat resistance, chemical resistance, and impact resistance.
상술한 본 발명의 폴리에스테르 수지는 디올 성분으로 아이소소바이드를 포함하여 우수한 내열성 및 강도를 나타낸다. 구체적으로, 본 발명의 폴리에스테르 수지는 유리전이온도(Tg)가 80 ℃ 이상, 90 ℃ 이상, 95 ℃ 이상, 또는 100 ℃ 이상일 수 있고, 영률(Young's modulus)이 1350 MPa 이상, 1400 MPa 이상, 또는 1450 MPa 이상일 수 있다. 상기 유리전이온도 및 영률의 측정방법은 후술할 실시예에서 구체화 될 수 있다. The polyester resin of the present invention described above contains isosorbide as a diol component and exhibits excellent heat resistance and strength. Specifically, the polyester resin of the present invention may have a glass transition temperature (Tg) of 80 ℃ or higher, 90 ℃ or higher, 95 ℃ or higher, or 100 ℃ or higher, and a Young's modulus of 1350 MPa or higher, 1400 MPa or higher, Or it may be 1450 MPa or more. The method of measuring the glass transition temperature and Young's modulus may be specified in examples to be described later.
또한, 본 발명의 폴리에스테르 수지는 고유점도(IV)가 0.45 이상, 0.50 이상, 또는 0.52 이상으로, 아이소소바이드를 포함함에도 높은 분자량을 나타낸다.In addition, the polyester resin of the present invention has an intrinsic viscosity (IV) of 0.45 or more, 0.50 or more, or 0.52 or more, and shows a high molecular weight even though it contains isosorbide.
이와 같이 높은 분자량, 우수한 내열성 및 강도 특성을 나타냄에 따라, 본 발명의 폴리에스테르 수지는 내열 특성 및 강성이 요구되는 식품용기 및 포장재, 의료용 포장 및 기기, 자동차 및 전자소재, 건축용 자재 등의 분야에 적합하게 사용될 수 있다.As it exhibits such high molecular weight, excellent heat resistance and strength characteristics, the polyester resin of the present invention is used in fields such as food containers and packaging materials, medical packaging and devices, automobiles and electronic materials, and construction materials that require heat resistance and rigidity. It can be used appropriately.
폴리에스테르 수지의 제조방법Manufacturing method of polyester resin
한편, 본 발명은 상술한 본 발명의 폴리에스테르 수지를 제조하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분; 및 아이소소바이드 및 1,2-프로판디올을 포함하는 디올 성분을, 0.2 내지 3.0 kg/㎠의 가압 압력 및 200 내지 300℃의 온도에서 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응시키는 단계; 및Meanwhile, the present invention provides a method for producing the polyester resin of the present invention described above. Specifically, the present invention provides a dicarboxylic acid component including terephthalic acid; and subjecting a diol component including isosorbide and 1,2-propanediol to an esterification or transesterification reaction at an applied pressure of 0.2 to 3.0 kg/cm2 and a temperature of 200 to 300°C; and
상기 반응 생성물을 400 내지 0.1㎜Hg의 감압 조건 및 240 내지 300℃의 온도에서 중축합 반응시키는 단계를 포함하는 폴리에스테르 수지의 제조방법을 제공한다.A method for producing a polyester resin is provided, comprising subjecting the reaction product to a polycondensation reaction under reduced pressure conditions of 400 to 0.1 mmHg and a temperature of 240 to 300°C.
디올 성분으로서 기존의 에틸렌글리콜 대신 1,2-프로판디올을 포함하는 본 발명의 제조방법에 따르면, 아이소소바이드의 낮은 반응성으로 인한 중합도 저하 및 폴리에스테르 주쇄 내 아이소소바이드의 잔류율 저하 문제가 해소될 수 있으며, 이에 따라 우수한 내열 특성, 기계적 물성, 외관 특성 및 성형성이 우수한 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있다.According to the production method of the present invention, which includes 1,2-propanediol instead of the existing ethylene glycol as the diol component, the problems of lowering the degree of polymerization due to the low reactivity of isosorbide and lowering the residual rate of isosorbide in the polyester main chain are solved. Accordingly, a polyester resin with excellent heat resistance properties, mechanical properties, appearance properties, and moldability can be manufactured.
본 발명의 폴리에스테르 수지의 제조방법에서, 상기 디카르복실산 성분은 테레프탈산, 이의 알킬 에스테르 및/또는 이들의 산무수물을 디카르복실산 성분 총 100 몰%에 대하여 1 내지 100 몰%, 또는 30 내지 100 몰%로 포함하고, 상술한 기타의 방향족 및/또는 지방족 디카르복실산 성분을 잔량으로 포함할 수 있다.In the method for producing a polyester resin of the present invention, the dicarboxylic acid component is terephthalic acid, its alkyl ester, and/or their acid anhydride in an amount of 1 to 100 mol%, or 30%, based on a total of 100 mol% of the dicarboxylic acid component. to 100 mol%, and may include the remaining aromatic and/or aliphatic dicarboxylic acid components described above.
상기 디올 성분으로 아이소소바이드 및 1,2-프로판디올만을 사용하는 경우, 디올 성분 총 100 몰%에 대하여 아이소소바이드는 5 내지 70 몰%, 1,2-프로판디올은 30 내지 95 몰%로 포함될 수 있다.When only isosorbide and 1,2-propanediol are used as the diol components, isosorbide is 5 to 70 mol% and 1,2-propanediol is 30 to 95 mol% based on a total of 100 mol% of diol components. May be included.
한편, 상기 디올 성분으로 아이소소바이드 및 1,2-프로판디올 이외에 상술한 기타 디올 화합물을 포함하는 경우, 기타 디올 화합물은 디올 성분 총 100 몰%에 대하여 80 몰% 미만, 또는 70 몰% 미만, 또는 60 몰% 미만으로 사용되는 것이 바람직하다. On the other hand, when the diol component includes the other diol compounds described above in addition to isosorbide and 1,2-propanediol, the other diol compounds are less than 80 mol%, or less than 70 mol%, based on the total 100 mol% of the diol component. Alternatively, it is preferably used in less than 60 mol%.
보다 구체적으로, 기타 디올 화합물로서 1,4-사이클로헥산디메탄올을 더 포함하는 경우, 상기 디올 성분은, 디올 성분 총 100 몰%에 대하여 아이소소바이드 5 내지 50 몰%, 1,2-프로판디올 10 내지 75 몰% 및 잔량의 1,4-사이클로헥산디메탄올을 포함하는 것이 바람직하다. More specifically, when 1,4-cyclohexanedimethanol is further included as another diol compound, the diol component is 5 to 50 mol% of isosorbide and 1,2-propanediol based on a total of 100 mol% of diol components. It is preferred that it contains 10 to 75 mol% and the balance of 1,4-cyclohexanedimethanol.
상기의 디카르복실산 성분 및 디올 성분의 투입량을 만족할 때, 상술한 바와 같이 적절한 함량 범위의 디카르복실산 성분의 잔기 및 디올 성분의 잔기를 갖는 폴리에스테르 수지가 제조될 수 있다.When the above input amounts of the dicarboxylic acid component and diol component are satisfied, a polyester resin having the residue of the dicarboxylic acid component and the residue of the diol component in an appropriate content range can be produced as described above.
또한, 상기 디카르복실산 성분 및 디올 성분의 몰비는 1:1 내지 1:3, 또는 1:1.05 내지 1:2.05 범위인 것이 바람직하다. 만일, 디카르복실산 성분 및 디올 성분의 몰비가 1:1 미만이면 중합 반응 시 미반응 산 성분이 잔류하여 수지의 투명성이 저하될 우려가 있고, 1:3을 초과할 경우 중합반응의 속도가 너무 느려져 수지의 생산성이 저하될 수 있으므로 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.In addition, the molar ratio of the dicarboxylic acid component and the diol component is preferably in the range of 1:1 to 1:3, or 1:1.05 to 1:2.05. If the molar ratio of the dicarboxylic acid component and the diol component is less than 1:1, unreacted acid components may remain during the polymerization reaction, which may reduce the transparency of the resin. If it exceeds 1:3, the speed of the polymerization reaction may decrease. It is desirable to satisfy the above range because it may become too slow and the productivity of the resin may decrease.
상기 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응 시, 상기 디카르복실산 성분 및 디올 성분 외에, 상술한 탄소수 6 내지 20의 다관능성 카르복실산을 더 포함할 수 있다. 이 경우 상술한 바와 같이 제조되는 폴리에스테르 수지의 가공성을 향상시킬 수 있으나, 과량 사용될 경우 오히려 가공성이 저하되고 충격강도 등의 물성이 저하될 수 있다. 따라서 다관능성 디카르복실산은 디카르복실산 성분 100 몰%에 대하여 0 내지 5 몰% 범위로 사용됨이 바람직하다.During the esterification reaction or transesterification reaction, in addition to the dicarboxylic acid component and the diol component, the above-described polyfunctional carboxylic acid having 6 to 20 carbon atoms may be further included. In this case, the processability of the polyester resin manufactured as described above can be improved, but if used in excessive amounts, processability may decrease and physical properties such as impact strength may decrease. Therefore, it is preferable that the polyfunctional dicarboxylic acid is used in the range of 0 to 5 mol% based on 100 mol% of the dicarboxylic acid component.
상기 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응(이하, 에스테르화 반응이라 함)은 배치(Batch)식 또는 연속식으로 수행될 수 있고, 각 원료는 반응기에 별도로 투입될 수 있으나, 디카르복실산 성분 및 디올 성분을 혼합한 슬러리 형태로 투입하는 것이 바람직할 수 있다. 이때, 아이소소바이드 등 상온에서 고형분인 디올 성분의 용해도를 높이기 위하여 물을 추가로 투입하거나, 고형분이 용융될 수 있도록 60 ℃ 이상에서 슬러리를 제조할 수 있다.The esterification reaction or transesterification reaction (hereinafter referred to as esterification reaction) may be performed in a batch or continuous manner, and each raw material may be separately added to the reactor, but the dicarboxylic acid component and diol It may be desirable to add the ingredients in the form of a mixed slurry. At this time, additional water can be added to increase the solubility of diol components that are solid at room temperature, such as isosorbide, or the slurry can be prepared at 60°C or higher so that the solid content can be melted.
에스테르화 반응은 200 내지 300℃, 바람직하게는 220 내지 280℃, 더욱 바람직하게는 235 내지 265℃ 의 온도 및 0.1 내지 3.0kg/㎠, 바람직하게는 0.2 내지 3.0 kg/㎠의 압력 조건에서 수행될 수 있다. 이때 에스테르화 반응 중 부산물로 발생하는 물 또는 알코올은 지속적으로 반응기 외로 유출시켜 반응진행률을 높이는 것이 바람직하다. The esterification reaction is carried out at a temperature of 200 to 300°C, preferably 220 to 280°C, more preferably 235 to 265°C, and a pressure of 0.1 to 3.0 kg/cm2, preferably 0.2 to 3.0 kg/cm2. You can. At this time, it is desirable to continuously discharge water or alcohol generated as a by-product during the esterification reaction out of the reactor to increase the reaction progress rate.
상기 에스테르화 반응시간(평균 체류시간)은 통상 100분∼10시간, 바람직하게는 2시간 내지 500분일 수 있으며, 반응온도, 압력, 사용하는 디카르복실산 성분 및 디올 성분의 몰비에 따라 달라질 수 있다.The esterification reaction time (average residence time) is usually 100 minutes to 10 hours, preferably 2 hours to 500 minutes, and may vary depending on the reaction temperature, pressure, and molar ratio of the dicarboxylic acid component and diol component used. there is.
상기 에스테르화 반응은 촉매 없이 진행될 수도 있으나, 반응시간의 단축을 위하여 적절한 반응 촉매 등을 투입하여 진행될 수도 있다. 이때 사용 가능한 촉매는 티타늄, 알루미늄, 주석, 게르마늄, 안티몬계 촉매 등을 들 수 있으며, 이들 촉매는 이어지는 중축합 반응의 촉매로도 작용할 수 있다. The esterification reaction may be carried out without a catalyst, but may be carried out by adding an appropriate reaction catalyst to shorten the reaction time. Catalysts that can be used at this time include titanium, aluminum, tin, germanium, and antimony-based catalysts, and these catalysts can also serve as catalysts for the subsequent polycondensation reaction.
유용한 티타늄계 촉매로는, 테트라에틸티타네이트, 아세틸트리프로필티타네이트, 테트라프로필티타네이트, 테트라부틸티타네이트, 폴리부틸티타네이트, 2-에틸헥실티타네이트, 옥틸렌글리콜티타네이트, 락테이트 티타네이트, 트리에탄올아민티타네이트, 아세틸 아세토네이트티타네이트, 에틸아세토아세틱에스테르티타네이트, 이소스테아릴티타네이트, 티타늄디옥사이드, 티타늄디옥사이드/실리콘디옥 사이드공중합체, 티타늄디옥사이드/지르코늄디옥사이드 공중합체 등을 예시할 수 있다. 또한, 게르마늄계 촉매로는 게르마늄 디옥사이드 및 이를 이용한 공중합체 등을 들 수 있고, 주석계 촉매로는 테트라부틸디부톡시틴옥사이드, 디부틸틴옥사이드, 디부틸틴디라우레이트 등을 들 수 있다. 이들 촉매는 단독 또는 조합되어 사용될 수 있다.Useful titanium-based catalysts include tetraethyl titanate, acetyltripropyl titanate, tetrapropyl titanate, tetrabutyl titanate, polybutyl titanate, 2-ethylhexyl titanate, octylene glycol titanate, and lactate titanate. , triethanolamine titanate, acetyl acetonate titanate, ethyl acetoacetic ester titanate, isostearyl titanate, titanium dioxide, titanium dioxide/silicon dioxide copolymer, titanium dioxide/zirconium dioxide copolymer, etc. there is. In addition, germanium-based catalysts include germanium dioxide and copolymers using it, and tin-based catalysts include tetrabutyldibutoxytin oxide, dibutyltin oxide, and dibutyltin dilaurate. These catalysts can be used alone or in combination.
상기 촉매는 원료인 디카르복실산 성분 및 디올 성분 총 중량에 대하여, 촉매의 중심 금속을 기준으로 10 내지 500 ppm, 또는 100 내지 300 ppm 범위로 사용되는 것이 바람직하다. 만일 촉매의 함량이 10 ppm 미만이면 촉매량이 부족하여 반응속도가 더뎌질 수 있고, 500 ppm을 초과하면 부반응을 일으키거나, 촉매가 제조되는 폴리에스테르 수지에 잔류할 수 있으므로 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.The catalyst is preferably used in an amount of 10 to 500 ppm, or 100 to 300 ppm, based on the central metal of the catalyst, based on the total weight of the dicarboxylic acid component and diol component as raw materials. If the catalyst content is less than 10 ppm, the reaction rate may be slow due to insufficient catalyst amount, and if it exceeds 500 ppm, side reactions may occur or the catalyst may remain in the polyester resin being manufactured, so it is preferable to satisfy the above range. .
상기 에스테르화 반응에는 인산, 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트 등의 인계 안정제를 더욱 투입할 수 있다. 인계 안정제의 첨가량은 인 원소량을 기준으로 원료 물질 총량 대비 30 내지 500ppm, 또는 50 내지 300 ppm일 수 있다. 상기 안정제의 첨가량이 30ppm 미만이면 안정화 효과가 미흡하여, 폴리에스테르 수지의 색상이 노랗게 변할 우려가 있으며, 500ppm을 초과하면 원하는 고중합도의 폴리머를 얻지 못할 우려가 있다.A phosphorus-based stabilizer such as phosphoric acid, trimethyl phosphate, or triethyl phosphate may be further added to the esterification reaction. The amount of the phosphorus-based stabilizer added may be 30 to 500 ppm, or 50 to 300 ppm, based on the amount of elemental phosphorus, relative to the total amount of raw materials. If the amount of the stabilizer added is less than 30ppm, the stabilizing effect is insufficient, and the color of the polyester resin may turn yellow. If it exceeds 500ppm, there is a risk that a polymer with the desired high degree of polymerization may not be obtained.
상기 에스테르화 반응의 종료 후에는 중축합 반응이 실시된다. 상기 중축합 반응은 230 내지300℃, 바람직하게는 240 내지290℃, 더욱 바람직하게는 250 내지 280℃의 온도 및 400 내지0.1 mmHg의 감압 조건에서 수행된다. 상기 400 내지0.1 mmHg의 감압 조건은 중축합 반응은 부산물인 디올 및 올리고머를 제거하기 위한 것이다. 상기 중축합 반응은, 원하는 고유점도에 도달할 때까지 필요한 시간 동안, 예를 들면, 평균 체류시간 1 내지 10시간 동안 실시된다.After completion of the esterification reaction, a polycondensation reaction is performed. The polycondensation reaction is carried out at a temperature of 230 to 300°C, preferably 240 to 290°C, more preferably 250 to 280°C, and reduced pressure of 400 to 0.1 mmHg. The reduced pressure conditions of 400 to 0.1 mmHg are used to remove diols and oligomers that are by-products of the polycondensation reaction. The polycondensation reaction is carried out for the time required to reach the desired intrinsic viscosity, for example, for an average residence time of 1 to 10 hours.
상기 본 발명의 제조방법에 따라 폴리에스테르 수지를 제조하는 경우, 아이소소바이드의 잔류율은 40% 이상, 또는 45% 이상, 또는 50% 이상으로 높게 나타난다. 따라서, 상기 방법으로 제조되는 폴리에스테르 수지는 우수한 내열성, 내화학성, 기계적 물성을 나타낼 수 있다. 상기 잔류율은 원료(모노머)의 투입량 대비 중합공정 후 최종 폴리에스테르에 포함 되는 모노머의 함량을 말한다.When the polyester resin is produced according to the production method of the present invention, the residual rate of isosorbide is as high as 40% or more, or 45% or more, or 50% or more. Therefore, the polyester resin produced by the above method can exhibit excellent heat resistance, chemical resistance, and mechanical properties. The residual rate refers to the content of monomer included in the final polyester after the polymerization process compared to the input amount of raw materials (monomer).
또한, 본 발명의 제조방법에 따르면 아이소소바이드의 반응성이 향상되어 중합도를 높일 수 있으며, 이에 따라 제조되는 폴리에스테르 수지는 고유점도(IV)가 0.45 이상, 0.50 이상, 또는 0.52 이상으로 높게 나타난다.In addition, according to the production method of the present invention, the reactivity of isosorbide is improved and the degree of polymerization can be increased, and the polyester resin produced accordingly has a high intrinsic viscosity (IV) of 0.45 or more, 0.50 or more, or 0.52 or more.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상세히 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.Hereinafter, the operation and effects of the invention will be described in more detail through specific examples of the invention. However, these examples are merely presented as examples of the invention, and the scope of the invention is not determined by them.
하기 실시예 및 비교예의 폴리에스테르 수지 및 인장시편의 평가 방법은 다음과 같다.The evaluation methods of the polyester resin and tensile specimens of the following examples and comparative examples are as follows.
(1) 수지 내 디올 성분의 잔기 분석(1) Analysis of residues of diol components in resin
수지 내 디올 성분의 잔기 함량은 핵자기공명법(NMR)을 이용하여 분석하였다. 구체적으로, 폴리에스테르 수지의 NMR 피크 중 디카르복실산 및 다관능성 카르복실산의 피크 적분값을 100으로 하여, 각 디올의 옥시메틸렌의 수소 피크 상대값을 도출하여 몰 농도를 계산하였다. 이때 기기는 600 MHz NMR(JEOL사)을 사용하였으며, 용매로는 CDCl3를 사용하였다. The residue content of the diol component in the resin was analyzed using nuclear magnetic resonance (NMR). Specifically, the peak integral value of dicarboxylic acid and polyfunctional carboxylic acid among the NMR peaks of the polyester resin was set to 100, and the relative value of the hydrogen peak of oxymethylene of each diol was derived to calculate the molar concentration. At this time, 600 MHz NMR (JEOL) was used as the instrument, and CDCl 3 was used as the solvent.
(2) 고유점도(IV)(2) Intrinsic viscosity (IV)
150℃ 오르토-클로로페놀에 0.12% 농도로 폴리에스테르 수지를 용해시킨 후, 35℃의 항온조에서 우벨로드형 점도계를 사용하여 측정하였다.After dissolving the polyester resin at a concentration of 0.12% in ortho-chlorophenol at 150°C, it was measured using an Ubbelrod-type viscometer in a constant temperature bath at 35°C.
(3) 수평균 분자량(Mn)(3) Number average molecular weight (Mn)
겔투과 크로마토그래피(GPC, Tosoh 사)를 이용하여 하기의 방법으로 수평균 분자량을 측정하였다. GPC 컬럼으로는 Shodex LF804 X 2, 검출기로는 굴절율(RI, Refractive Index) 검출기를 사용하였다.The number average molecular weight was measured using gel permeation chromatography (GPC, Tosoh) by the following method. Shodex LF804
폴리에스테르 수지 0.03 g을 150 ℃의 오르토-클로로페놀 3 mL에 15분간 용해시킨 후, 상온에서 클로로포름 9 mL를 추가하여 시료를 준비하였다. 용리액(eluent)으로 오르토-클로로페놀:클로로포름 = 1:3 (v/v) 용액 12 ml를 사용하여, 40 ℃ 온도에서 유속 0.7 ml/min로 상기 시료를 주입하여 측정하였다. 폴리스티렌 표준을 이용하여 형성된 검정곡선을 이용하여 Mn 값을 도출하였다.A sample was prepared by dissolving 0.03 g of polyester resin in 3 mL of ortho-chlorophenol at 150°C for 15 minutes, and then adding 9 mL of chloroform at room temperature. Using 12 ml of ortho-chlorophenol:chloroform = 1:3 (v/v) solution as an eluent, the sample was injected and measured at a flow rate of 0.7 ml/min at a temperature of 40°C. The Mn value was derived using a calibration curve formed using a polystyrene standard.
(4) 내열성(Tg)(4) Heat resistance (Tg)
폴리에스테르 수지를 300℃에서 5분간 어닐링(Annealing)하고, 상온으로 냉각시킨 후, 승온 속도 10℃/min에서, 다시 스캔(2nd Scan)시의 Tg온도를 측정하였다.The polyester resin was annealed at 300°C for 5 minutes, cooled to room temperature, and then the Tg temperature during a second scan was measured at a temperature increase rate of 10°C/min.
(5) Color b (5) Color b
Pacific Scientific사의 Colorgard System을 사용하여 측정하였다. It was measured using Pacific Scientific's Colorgard System.
(6) Haze (%)(6) Haze (%)
공중합 폴리에스테르 수지 조성물의 필름 샘플을 온도 23˚C, 습도 65%RH의 분위기에서 24시간 동안 숙성한 다음, JIS(Japanese Industrial Standards) K7136에 준하여, 헤이즈 미터(Haze meter, 장치명: NDH2000, 제조사: Nippon Denshoku(일본))로 상기 필름 샘플의 각기 다른 위치 3곳에 대한 헤이즈(%)를 측정하여, 각각의 측정 결과의 평균치를 결과치로 산출하였다.A film sample of the copolymerized polyester resin composition was aged for 24 hours in an atmosphere of 23˚C and 65%RH humidity, and then tested with a haze meter (Device name: NDH2000, Manufacturer: JIS) in accordance with JIS (Japanese Industrial Standards) K7136. The haze (%) was measured at three different positions of the film sample using Nippon Denshoku (Japan), and the average value of each measurement result was calculated as the result.
(7) 인장강도와 영률(7) Tensile strength and Young’s modulus
폴리에스테르 수지를 베이비 사출기를 이용하여 배럴 온도 230˚C, 600 kgf/㎠ 의 압력 조건하에서 금형온도 30˚C, 사출시간 3초, 보압시간 5초 및 냉각시간 10초의 조건으로 인장시편(가로 0.4 cm, 세로 3cm, 두께 0.2 cm, ISO 527-21 BB type)을 제작 후 UTM을 이용하여 인장강도 및 영률을 측정하였다.Using a baby injection machine, polyester resin was made into a tensile specimen (width 0.4 mm) under the conditions of a barrel temperature of 230˚C and a pressure of 600 kgf/㎠, a mold temperature of 30˚C, an injection time of 3 seconds, a holding pressure time of 5 seconds, and a cooling time of 10 seconds. cm, 3 cm in height, 0.2 cm in thickness, ISO 527-21 BB type), and then measured the tensile strength and Young's modulus using UTM.
실시예 1 내지 7Examples 1 to 7
교반기와 유출 콘덴서를 구비한 5L 반응기에 하기 표 1의 함량으로 원료, 즉 디메틸테레프탈산(DMT), 아이소소바이드(ISB), 1,4-사이클로헥산디메탄올(CHDM), 1,2-프로판디올(1,2-PD)을 투입하였다. 여기에, 인계안정제인 트리에틸포스페이트(TEP), 촉매인 디부틸틴옥사이드(DBTO)를, 각각 중심원자의 함량을 기준으로 하여 전체 원료 중량에 대해 표1의 함량으로 투입 한 후에 질소로 압력을 2.0kg/㎠로 올린 후 반응기의 온도를 220 내지 250˚C까지 올리면서 반응을 시켰다. Raw materials, namely dimethyl terephthalic acid (DMT), isosorbide (ISB), 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM), and 1,2-propanediol, were placed in a 5L reactor equipped with a stirrer and effluent condenser at the contents shown in Table 1 below. (1,2-PD) was added. Here, triethyl phosphate (TEP), a phosphorus stabilizer, and dibutyltin oxide (DBTO), a catalyst, were added in the amounts shown in Table 1 for the total weight of the raw materials based on the content of the central atom, respectively, and then pressured with nitrogen. After increasing the temperature to 2.0 kg/cm2, the reaction was performed while raising the temperature of the reactor to 220 to 250˚C.
이 때 발생하는 메탄올을 계외로 유출시켜 트랜스에스테르화 반응시키고 메탄올의 발생, 유출이 종료되면 교반기와 냉각 콘덴서 및 진공 시스템이 부착된 중축합 반응기로 반응물을 옮겨 중축합 반응을 진행하고, 반응물의 고유 점도가 최대치에 도달하였을 때, 중합을 종료하였다.At this time, the methanol generated at this time is discharged out of the system for a transesterification reaction. Once the generation and discharge of methanol is completed, the reactant is transferred to a polycondensation reactor equipped with a stirrer, cooling condenser, and vacuum system, and the polycondensation reaction is performed. When the viscosity reached the maximum, polymerization was terminated.
비교예 1 내지 7Comparative Examples 1 to 7
1,2-프로판디올 대신에 에틸렌글리콜(EG)을 사용하고, 원료를 하기 표 2의 함량대로 투입한 것을 제외하고는 실시예 1내지 7과 동일한 방법으로 폴리에스테르 수지를 제조하였다.Polyester resin was prepared in the same manner as in Examples 1 to 7, except that ethylene glycol (EG) was used instead of 1,2-propanediol, and the raw materials were added in the amounts shown in Table 2 below.
비율input
ratio
결과Experiment
result
조성dior
Furtherance
비율input
ratio
결과Experiment
result
조성dior
Furtherance
실시예Example 8 내지 13 8 to 13
디올 성분으로 1,4-사이클로헥산디메탄올을 제외하고 하기 표 3의 함량으로 원료, 즉 디메틸테레프탈산, 아이소소바이드, 1,2-프로판디올을 투입하였다. 여기에, 인계안정제인 트리에틸포스페이트(TEP), 촉매인 테트라부틸디부톡시틴옥사이드(TBT)를, 각각 중심원자의 함량을 기준으로 하여 전체 원료 중량에 대해 표1의 함량으로 투입 한 후에 질소로 압력을 2.0kg/㎠로 올린 후 반응기의 온도를 220 내지 250˚C까지 올리면서 반응을 시켰다. Excluding 1,4-cyclohexanedimethanol as the diol component, raw materials such as dimethyl terephthalic acid, isosorbide, and 1,2-propanediol were added in the amounts shown in Table 3 below. Here, triethyl phosphate (TEP), a phosphorus stabilizer, and tetrabutyldibutoxytin oxide (TBT), a catalyst, are added in the amounts shown in Table 1 relative to the total weight of the raw materials based on the content of the central atom, respectively, and then converted to nitrogen. After increasing the pressure to 2.0 kg/cm2, the reaction was performed while raising the temperature of the reactor to 220 to 250˚C.
이 때 발생하는 메탄올을 계외로 유출시켜 트랜스에스테르화 반응시키고 메탄올의 발생, 유출이 종료되면 교반기와 냉각 콘덴서 및 진공 시스템이 부착된 중축합 반응기로 반응물을 옮겨 중축합 반응을 진행하고, 고유 점도가 최대치에 도달하였을 때, 중합을 종료하였다. At this time, the methanol generated is discharged out of the system to undergo a transesterification reaction. Once the generation and discharge of methanol is completed, the reactant is transferred to a polycondensation reactor equipped with a stirrer, cooling condenser, and vacuum system to proceed with the polycondensation reaction, and the intrinsic viscosity is reduced. When the maximum value was reached, polymerization was terminated.
비교예 8 내지 13Comparative Examples 8 to 13
1,2-프로판디올 대신에 에틸렌글리콜(EG)을 사용하고, 원료를 하기 표4의 함량대로 투입한 것을 제외하고는 실시예 8내지 13과 동일한 방법으로 폴리에스테르 수지를 제조하였다.Polyester resin was prepared in the same manner as in Examples 8 to 13, except that ethylene glycol (EG) was used instead of 1,2-propanediol and the raw materials were added in the amounts shown in Table 4 below.
비율input
ratio
결과Experiment
result
조성dior
Furtherance
비율input
ratio
결과Experiment
result
조성dior
Furtherance
상기 표 1 과 표 2, 표3과 표4를 각각 비교하면, 에틸렌글리콜 대신 1,2-프로판디올을 포함하여 폴리에틸렌 수지를 제조하는 경우 아이소소바이드의 잔류율이 현저히 향상되어, 수지가 우수한 내열성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 1,2-프로판디올을 포함하는 폴리에틸렌 수지는 기존의 에틸렌 글리콜을 포함하는 폴리에틸렌 수지와 비교하여 유사한 외관특성 및 투명도를 나타내면서, 동등 또는 향상된 수준의 인장강도 및 영률을 나타내어, 기계적 강도 특성 또한 우수한 것으로 확인되었다.Comparing Tables 1 and 2, Tables 3 and 4 above, respectively, when producing a polyethylene resin containing 1,2-propanediol instead of ethylene glycol, the residual rate of isosorbide is significantly improved, and the resin has excellent heat resistance. You can see that it represents . In addition, polyethylene resin containing 1,2-propanediol exhibits similar appearance characteristics and transparency compared to polyethylene resin containing conventional ethylene glycol, while exhibiting tensile strength and Young's modulus at the same or improved level, and thus mechanical strength properties as well. It was confirmed to be excellent.
Claims (13)
아이소소바이드 및 1,2-프로판디올을 포함하고, 에틸렌 글리콜을 포함하지 않는 디올 성분의 잔기를 포함하고,
상기 디올 성분의 잔기 100 몰% 중 아이소소바이드 유래 잔기는 5 몰% 이상이고, 1,2-프로판디올 유래 잔기는 10 몰% 이상인, 폴리에스테르 수지.residues of dicarboxylic acid moieties including terephthalic acid; and
Contains the residue of a diol component comprising isosorbide and 1,2-propanediol and not including ethylene glycol,
A polyester resin in which, out of 100 mol% of the residues of the diol component, the residues derived from isosorbide are 5 mol% or more, and the residues derived from 1,2-propanediol are 10 mol% or more.
상기 디올 성분의 잔기는, 5 내지 70 몰%의 아이소소바이드 유래 잔기 및 30 내지 95 몰%의 1,2-프로판디올 유래 잔기를 포함하는, 폴리에스테르 수지.According to paragraph 1,
A polyester resin wherein the residues of the diol component include 5 to 70 mol% of isosorbide-derived residues and 30 to 95 mol% of 1,2-propanediol-derived residues.
유리전이온도(Tg)는 80 ℃ 이상인, 폴리에스테르 수지. According to paragraph 1,
A polyester resin having a glass transition temperature (Tg) of 80° C. or higher.
상기 디올 성분은 아이소소바이드 및 1,2-프로판디올 외에, 탄소수 8 내지 40의 방향족 디올 및 탄소수 2 내지 20의 지방족 디올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 디올 화합물을 더 포함하는, 폴리에스테르 수지.According to paragraph 1,
In addition to isosorbide and 1,2-propanediol, the diol component further includes at least one diol compound selected from the group consisting of aromatic diols having 8 to 40 carbon atoms and aliphatic diols having 2 to 20 carbon atoms.
상기 디올 성분은 아이소소바이드 및 1,2-프로판디올 외에, 1,4-사이클로헥산디메탄올을 더 포함하고,
상기 디올 성분의 잔기는, 5 내지 45 몰%의 아이소소바이드 유래 잔기, 10 내지 50 몰%의 1,2-프로판디올 유래 잔기 및 잔량의 1,4-사이클로헥산디메탄올 유래 잔기를 포함하는, 폴리에스테르 수지.According to paragraph 1,
The diol component further includes 1,4-cyclohexanedimethanol in addition to isosorbide and 1,2-propanediol,
The residues of the diol component include 5 to 45 mol% of isosorbide-derived residues, 10 to 50 mol% of 1,2-propanediol-derived residues, and the balance of 1,4-cyclohexanedimethanol-derived residues. Polyester resin.
상기 디카르복실산 성분은 테레프탈산 외에, 탄소수 8 내지 20의 방향족 디카르복실산 성분 및 탄소수 4 내지 20의 지방족 디카르복실산 성분으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 산 성분을 더 포함하는, 폴리에스테르 수지.According to paragraph 1,
The dicarboxylic acid component, in addition to terephthalic acid, further includes at least one acid component selected from the group consisting of an aromatic dicarboxylic acid component having 8 to 20 carbon atoms and an aliphatic dicarboxylic acid component having 4 to 20 carbon atoms. profit.
탄소수 6 내지 20의 다관능성 카르복실산 성분의 잔기를 더 포함하는, 폴리에스테르 수지.According to paragraph 1,
A polyester resin further comprising the residue of a polyfunctional carboxylic acid component having 6 to 20 carbon atoms.
상기 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응 후 얻은 생성물을 400 내지 0.1㎜Hg의 감압 조건 및 240 내지 300℃의 온도에서 중축합 반응시키는 단계를 포함하는 폴리에스테르 수지의 제조방법으로서,
상기 폴리에스테르 내 아이소소바이드의 잔류율은 40% 이상인, 폴리에스테르 수지의 제조방법.Dicarboxylic acid components including terephthalic acid; And the diol component containing isosorbide and 1,2-propanediol and not containing ethylene glycol is subjected to an esterification or transesterification reaction at an applied pressure of 0.2 to 3.0 kg/cm2 and a temperature of 200 to 300 ° C. step, and
A method for producing a polyester resin comprising subjecting the product obtained after the esterification reaction or transesterification reaction to polycondensation under reduced pressure conditions of 400 to 0.1 mmHg and a temperature of 240 to 300°C,
A method for producing a polyester resin, wherein the residual rate of isosorbide in the polyester is 40% or more.
상기 디올 성분은, 디올 성분 총 100 몰%에 대하여 아이소소바이드 5 내지 70 몰% 및 1,2-프로판디올 30 내지 95 몰%를 포함하는, 폴리에스테르 수지의 제조방법.According to clause 8,
The diol component includes 5 to 70 mol% of isosorbide and 30 to 95 mol% of 1,2-propanediol based on a total of 100 mol% of the diol component.
상기 디올 성분은 1,4-사이클로헥산디메탄올을 더 포함하는, 폴리에스테르 수지의 제조방법.According to clause 8,
A method for producing a polyester resin, wherein the diol component further includes 1,4-cyclohexanedimethanol.
상기 디올 성분은, 디올 성분 총 100 몰%에 대하여 아이소소바이드 5 내지 50 몰%, 1,2-프로판디올 10 내지 75 몰% 및 잔량의 1,4-사이클로헥산디메탄올을 포함하는, 폴리에스테르 수지의 제조방법.According to clause 10,
The diol component is a polyester containing 5 to 50 mol% of isosorbide, 10 to 75 mol% of 1,2-propanediol, and the remaining amount of 1,4-cyclohexanedimethanol based on a total of 100 mol% of the diol component. Resin manufacturing method.
상기 디카르복실산 성분 대 디올 성분의 몰비는 1:1 내지 1:3인, 폴리에스테르 수지의 제조방법.According to clause 8,
A method for producing a polyester resin, wherein the molar ratio of the dicarboxylic acid component to the diol component is 1:1 to 1:3.
상기 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응 단계에서 탄소수 6 내지 20의 다관능성 카르복실산 성분을 더 포함하는, 폴리에스테르 수지의 제조방법.According to clause 8,
A method for producing a polyester resin, further comprising a polyfunctional carboxylic acid component having 6 to 20 carbon atoms in the esterification or transesterification reaction step.
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