KR20050042880A - The organic modification method of clay minerals for polyesters and the preparation method of polyester nanocomposites having improved properties by using organic modified clay and pristine clay - Google Patents

The organic modification method of clay minerals for polyesters and the preparation method of polyester nanocomposites having improved properties by using organic modified clay and pristine clay Download PDF

Info

Publication number
KR20050042880A
KR20050042880A KR1020030077535A KR20030077535A KR20050042880A KR 20050042880 A KR20050042880 A KR 20050042880A KR 1020030077535 A KR1020030077535 A KR 1020030077535A KR 20030077535 A KR20030077535 A KR 20030077535A KR 20050042880 A KR20050042880 A KR 20050042880A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polyester
organic
clay
nanocomposite
prepared
Prior art date
Application number
KR1020030077535A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100578769B1 (en
Inventor
김세훈
박상현
한상민
김정수
Original Assignee
호남석유화학 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 호남석유화학 주식회사 filed Critical 호남석유화학 주식회사
Priority to KR1020030077535A priority Critical patent/KR100578769B1/en
Publication of KR20050042880A publication Critical patent/KR20050042880A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100578769B1 publication Critical patent/KR100578769B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/44Polymerisation in the presence of compounding ingredients, e.g. plasticisers, dyestuffs, fillers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/346Clay
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/10Transparent films; Clear coatings; Transparent materials

Abstract

본 발명은 고분자 나노복합재에 사용되는 유기화 클레이의 제조방법, 상기의 방법으로 제조한 유기화 클레이 및 상기 유기화 클레이 및 무기 클레이를 이용하여 제조하는 폴리에스터 나노복합재에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 고분자 나노복합재에 사용되는 나노 클레이 미네랄을 고분자 수지에 맞게 적절하게 선정하고 나노 클레이 미네랄인 층상 실리케이트를 유기화처리하여 폴리에스터 나노복합재를 제조하는데 있어서, 클레이 미네랄의 폴리에스터 수지 적합성을 증가시켜 물성을 더욱 향상시키고 In-situ 중합법으로 상기에서 적절하게 선정한 나노 클레이 미네랄 및 유기화처리 층상 실리케이트를 함유하여 분산성, 투명성 및 가스차단성이 향상된 폴리에스터 나노복합재를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an organic clay used in a polymer nanocomposite, an organic clay prepared by the above method, and a polyester nanocomposite prepared using the organic clay and an inorganic clay. More specifically, in the preparation of polyester nanocomposites by appropriately selecting the nano clay mineral used in the polymer nanocomposite according to the polymer resin and organicizing the layered silicate, the nano clay mineral, the polyester resin suitability of the clay mineral The present invention relates to a method for producing a polyester nanocomposite having improved dispersibility, transparency, and gas barrier property by containing nanoclay minerals and organically treated layered silicates appropriately selected above by increasing the physical properties and in-situ polymerization.

Description

클레이 미네랄의 유기화 처리 방법, 및 상기의 유기화 클레이 및 무기 클레이를 함유하여 물성이 향상된 폴리에스터 나노복합재를 제조하는 방법{The organic modification method of clay minerals for polyesters and the preparation method of polyester nanocomposites having improved properties by using organic modified clay and pristine clay}The organic modification method of clay minerals for polyesters and the preparation method of polyester nanocomposites having improved properties by containing organically treated clay minerals and inorganic clays using organic modified clay and pristine clay}

본 발명은 고분자 나노복합재에 사용되는 유기화 클레이의 제조방법, 상기의 방법으로 제조한 유기화 클레이 및 상기 유기화 클레이 및 무기 클레이를 이용하여 제조하는 폴리에스터 나노복합재에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 고분자 나노복합재에 사용되는 나노 클레이 미네랄을 고분자 수지에 맞게 적절하게 선정하고 나노 클레이 미네랄인 층상 실리케이트를 유기화처리하여 폴리에스터 나노복합재를 제조하는데 있어서, 클레이 미네랄의 폴리에스터 수지 적합성을 증가시켜 물성을 더욱 향상시키고 In-situ 중합법으로 상기에서 적절하게 선정한 나노 클레이 미네랄 및 유기화처리 층상 실리케이트를 함유하여 분산성, 투명성 및 가스차단성이 향상된 폴리에스터 나노복합재를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an organic clay used in a polymer nanocomposite, an organic clay prepared by the above method, and a polyester nanocomposite prepared using the organic clay and an inorganic clay. More specifically, in the preparation of polyester nanocomposites by appropriately selecting the nano clay mineral used in the polymer nanocomposite according to the polymer resin and organicizing the layered silicate, the nano clay mineral, the polyester resin suitability of the clay mineral The present invention relates to a method for producing a polyester nanocomposite having improved dispersibility, transparency, and gas barrier property by containing nanoclay minerals and organically treated layered silicates appropriately selected above by increasing the physical properties and in-situ polymerization.

고분자 나노복합재의 제조기술은 기존의 복합재료의 제조와는 달리, 첨가제의 크기가 1 ~ 100nm 수준으로 아주 미세한 크기의 클레이 미네랄을 첨가하여 기존의 고분자 물성을 향상시킬 수 있는 기술이다. 기존 복합재료에 사용되는 첨가제의 양에 비해 나노복합재 기술을 이용하면 그 양을 5% 이하로 감소시킬 수 있으며, 물성 또한 향상시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 통상적으로, 고분자 나노복합재에 사용되는 클레이 미네랄은 넓은 표면적(약 750㎡/g)과 50이상의 큰 종횡비(aspect ratio)를 갖는 층상 실리케이트로서 한 층의 두께가 약 1㎚ 내외인 특성을 가지고 있다. 이러한 특성으로 인해 층상 실리케이트가 고분자 매트릭스(matrix)내에 분산되어 있을 때 소량의 첨가만으로도 고분자의 물성, 즉 기계적 물성, 내열성, 기체 차단 특성 등이 향상되는 장점을 얻을 수 있다. 일본의 토요타 중앙 연구 개발(Toyota CRDL) 그룹은 상기의 장점을 이용하여 나일론 나노복합재를 개발하였고, 이를 바탕으로 많은 연구 그룹들이 개발을 진행하여 나일론-6 나노복합재를 이용한 자동차 타이밍 벨트 커버(Timing-belt cover), TPO 나노복합재를 소재로 한 미국 제네랄 모터스(GM)의 자동차 외장재 적용, 기체 차단성을 높인 음식물 포장용 나노복합재 필름 등 고분자 나노복합재의 상업화 제품이 지속적으로 개발되고 있다. The manufacturing technology of the polymer nanocomposite is a technology that can improve the properties of existing polymers by adding clay minerals of very fine size with an additive size of 1 to 100 nm, unlike the production of conventional composite materials. Compared to the amount of additives used in existing composite materials, the use of nanocomposite technology can reduce the amount to less than 5% and has the advantage of improving physical properties. Typically, the clay mineral used in the polymer nanocomposite is a layered silicate having a large surface area (about 750 m 2 / g) and a large aspect ratio of 50 or more, which has a thickness of about 1 nm. Due to this property, when the layered silicate is dispersed in the polymer matrix, even a small amount of addition may improve the physical properties of the polymer, that is, mechanical properties, heat resistance, and gas barrier properties. Toyota CRDL Group of Japan has developed nylon nanocomposites using the above advantages. Based on this, many research groups have developed and developed automobile timing belt covers using nylon-6 nanocomposites. The commercialization of polymer nanocomposites such as belt cover), TPO nanocomposite's automobile exterior materials applied by General Motors (GM), and nanocomposite films for food packaging with increased gas barrier properties are continuously being developed.

그러나, 클레이 미네랄을 이용하여 고분자 나노복합재를 제조하는 방법은 상당히 까다로우며, 클레이 미네랄로 사용되는 층상 실리케이트의 특성상 근본적으로 친수성이므로 일반적으로 소수성인 고분자와 적합하지 않아 분산성이 떨어지며 얻고자 하는 개선된 물성치에 도달하기 어렵다. 그러므로, 층상 실리케이트에 소수성을 부여하기 위해 유기물을 치환하고 고분자와의 적합성을 개선하여야 한다. 특히, 적용하고자 하는 고분자와 호환성이 있는 유기물의 구조를 예측하고 합성하여야 하며, 층상 실리케이트 내부에 상기 유기물로 치환하는 것이 고분자 나노복합재 제조에 있어서 가장 중요한 기술이다.However, the method for producing polymer nanocomposites using clay minerals is quite difficult, and since the hydrophilic nature of the layered silicates used as clay minerals is inherently hydrophilic, it is generally not suitable for hydrophobic polymers and thus the dispersibility is improved. Hard to reach the properties. Therefore, in order to impart hydrophobicity to the layered silicate, it is necessary to substitute organic material and improve compatibility with the polymer. In particular, the structure of the organic material compatible with the polymer to be applied should be predicted and synthesized, and the substitution of the organic material in the layered silicate is the most important technology in manufacturing the polymer nanocomposite.

현재까지 개발된 고분자 나노복합재 가운데 가장 성공적인 것은 나일론계 나노복합재이며, 그 기술을 간단히 소개하면 우선 나일론 단량체와 반응이 가능한 알킬암모늄산(alkylammonium acid)을 층상 실리케이트 층간에 치환시킨 후 나일론 단량체 용액에 유기 치환 층상 실리케이트를 분산시킨 다음, 중합반응을 진행하여 층상 실리케이트의 박리를 유도하는 메커니즘을 가진다. 실리케이트 층간에 삽입된 알킬암모늄산은 나일론 단량체와 반응하여 고분자 사슬로 중합되며, 이러한 반응으로 인해 층상 실리케이트 층간이 확대되어 결국 박리(exfoliation)된 몰폴로지 (morphology)를 가지게 되고 나노복합재로서의 성능을 발현하게 된다. The most successful polymer nanocomposite developed so far is a nylon-based nanocomposite. Briefly, the technique is described first by replacing alkylammonium acid, which can react with a nylon monomer, between the layered silicate layers, The disperse layered silicate is dispersed and then polymerized to have a mechanism for inducing peeling of the layered silicate. The alkylammonium acid intercalated between the silicate layers reacts with the nylon monomers to polymerize into polymer chains, which causes the layered silicate layers to expand, eventually exfoliating morphology and expressing their performance as nanocomposites. Done.

폴리에스터 나노복합재의 경우 기초적인 연구가 시도되고 있으나, 나일론 나노복합재와 같이 충분한 박리 구조를 가지거나 제품으로 상용화된 예는 거의 없다. 그 이유는 현재까지 개발된 유기 치환 클레이는 폴리에스터와의 적합성 및 고온 안정성이 부족하여 중합과정에서 부반응을 유도하며, 분해로 인한 나노복합재의 중합도 저하 등의 여러 가지 문제점을 일으키고 있기 때문이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 다양한 시도가 이루어지고 있으며, 폴리에스터 나노복합재 제조에 대한 기술들이 소개되고 있다. In the case of polyester nanocomposites, basic research has been attempted, but few examples have sufficient peeling structures or commercialized products such as nylon nanocomposites. The reason for this is that the organic substituted clays developed to date cause a side reaction during the polymerization process due to lack of compatibility with polyester and high temperature stability, and cause various problems such as deterioration of the polymerization degree of the nanocomposite due to decomposition. Various attempts have been made to solve this problem, and techniques for preparing polyester nanocomposites have been introduced.

예를들어, 미국특허 제 5,876,812 및 제 5,972,448호에는 나노복합재 고분자 용기(Nanocomposite Polymer Container)의 제조방법 및 특성에 대해 기재되어 있다. 폴리에스터 나노복합재 제조방법으로는 In-situ 중합법, 용액법, 및 용융법을 소개하였고, 이를 통해 산소투과도가 낮은 용기를 제조하는 것에 대해 기술되어 있다. 그러나, 폴리에스터 나노복합재 제조방법에 대한 세부적인 실시예가 없으며, 용액법과 용융법에 의한 폴리에스터 나노복합재 제조시 부반응 및 점도 저하가 발생하여 정상적인 성형 공정으로의 진행이 어려운 점이 있다. 또한, In-situ 중합법의 경우는 나노클레이의 분산제의 종류 및 함량에 대한 구체적인 언급이 없으며, 용융 단량체에 대해서도 정확하게 기술하지 않고 있다. 또한, 폴리에스터 중합의 경우 300℃에 이르는 고온 환경으로 인해 나노클레이 내부의 유기화제의 구조 자체가 유지되고 폴리에스터 중합체와 반응이 가능한 구조가 아닐 경우 쉽게 분해가 일어나며, 이로 인해 폴리에스터 수지 자체의 점도 저하, 변색, 표면 불량 등의 문제를 일으키는 것으로 알려져 있다.For example, US Pat. Nos. 5,876,812 and 5,972,448 describe methods and properties of nanocomposite polymer containers. In-situ polymerization method, solution method, and melting method were introduced as a method of preparing a polyester nanocomposite, and a method of manufacturing a low oxygen permeability container was described. However, there is no detailed embodiment of the polyester nanocomposite manufacturing method, there is a side reaction and a decrease in viscosity occurs in the production of the polyester nanocomposite by the solution method and the melting method is difficult to proceed to the normal molding process. In addition, in the in-situ polymerization method, there is no specific reference to the type and content of the dispersant of the nanoclay, and the molten monomer is not accurately described. In addition, in the case of polyester polymerization, the structure of the organic agent inside the nanoclay is maintained due to a high temperature of 300 ° C., and decomposition is easily performed when the structure is not capable of reacting with the polyester polymer. It is known to cause problems such as viscosity decrease, discoloration and surface defects.

한편, 미국특허 제 6,071,988호, 제 6,084,019호, 제 6,162,857호, 제 6,359,052 B1호, 제 6,387,996 B1호에는 층상 실리케이트를 유기화 처리한 후 폴리에스터 나노복합재를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 구체적으로 폴리알콕실레이티드 암모늄 컴파운드(polyalkoxylated ammonium compounds) 및 기타 유기화제를 이용하여 층상 실리케이트의 층간 거리를 확장시키고 폴리에스터 중합을 거쳐 분산성 및 산소차단성이 향상된 나노복합재를 제조하는 방법에 대해 개시되어 있다. 그러나, 폴리알콕실레이티드 암모늄계 유기화 클레이는 폴리에스터 중합시 에스테르화 반응, 즉, 반응초기에 투입될 경우 폴리에스터 전환율 감소를 유발하므로 올리고머 형태의 저분자 폴리에스터가 생성된 이후인 반응 후기에 투입해야 하는 제한이 있으며, 또한 중합 반응의 고온 단계를 거치면서 발생하는 변색 및 투명성 불량 현상이 나타날 수 있다. 또한, 제조 공정 중 투입위치의 제한으로 인해 기존 폴리에스터 중합 공정에 적용시 추가적인 공정을 유발하는 인자가 발생하는 문제점이 있다.Meanwhile, US Pat. Nos. 6,071,988, 6,084,019, 6,162,857, 6,359,052 B1, and 6,387,996 B1 describe methods for producing polyester nanocomposites after organizing layered silicates. Specifically, a method for producing nanocomposites having improved dispersibility and oxygen barrier property by extending the interlayer distance of layered silicates and using polyester polymerization using polyalkoxylated ammonium compounds and other organic agents. Is disclosed. However, the polyalkoxylated ammonium-based organic clays cause esterification reaction during polyester polymerization, i.e., reduced polyester conversion when added early in the reaction, so that they are added later in the reaction, after the production of oligomeric low molecular polyester. There is a limit to this, and also discoloration and poor transparency that occur during the high temperature step of the polymerization reaction may appear. In addition, there is a problem that a factor causing an additional process occurs when applied to the existing polyester polymerization process due to the limitation of the input position during the manufacturing process.

한편, 미국특허 제 6,562,891 B1호에는 폴리에스터 나노복합재 제조시 층상 실리케이트의 유기화 처리에서 투입 위치는 에스테르화 반응이 진행된 올리고머 형태의 저분자 폴리에스터(비스-2-하이드록시에틸 에스터, BHET) 생성 이후로 하는 기술이 기재되어 있지만, 앞서 기술하였던 문제점이 여전히 해결되지 않고 있는 실정이다.On the other hand, U.S. Patent No. 6,562,891 B1 discloses that the input position in the organic treatment of the layered silicate during the preparation of the polyester nanocomposite has been since the production of oligomer-type low molecular polyester (bis-2-hydroxyethyl ester, BHET) Although the technique is described, the problem described above is still not solved.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 연구한 결과, 효과적으로 층상 실리케이트에 삽입될 수 있고 폴리에스터의 에스테르 반응에서 전환율 감소를 유발하지 않아 반응 초기에 투입이 가능하며, 고온의 폴리에스터 중합온도에서 분해로 인한 부반응을 유발하지 않는 폴리에스터 적합성 유기화제를 제조하고 이를 이용하여 나노클레이 미네랄인 층상 실리케이트를 유기화 처리할 경우, 상기 유기화처리된 층상실리케이트를 이용하여 제조된 폴리에스터 나노복합재는 분산성, 투명성 및 가스차단성이 우수함을 발견하고 본 발명을 완성하였다.  Therefore, the present inventors have studied to solve the above problems, can be effectively inserted into the layered silicate and do not cause a reduction in the conversion rate in the ester reaction of the polyester can be added at the beginning of the reaction, high temperature polyester polymerization When preparing a polyester-compatible organic agent that does not cause side reactions due to decomposition at temperature and using the same to organicize the nanosilicate layered silicate, the polyester nanocomposite prepared using the organicated layered silicate is The present invention has been found to be excellent in acidity, transparency and gas barrier properties.

따라서, 본 발명의 목적은 나노클레이의 유기치환을 위한 유기화제를 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an organic agent for organic substitution of nanoclays.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 유기화제를 이용하여 제조하는 폴리에스터 적합성이 우수한 유기화 나노클레이를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an organic nanoclay having excellent polyester suitability prepared using the organic agent.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 유기화 나노클레이를 이용하여 제조한 폴리에스터 나노복합재를 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention to provide a polyester nanocomposite prepared using the organic nanoclay.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 폴리에스터 나노복합재의 제조방법을 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to provide a method for producing the polyester nanocomposite.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 폴리에스터 나노복합재는 (1) 폴리에스터 나노복합재에 적합한 층상 실리케이트로 기본적인 층간 거리가 9~13Å의 범위, 양이온 교환 능력이 50~300meq/100g, 평균 입경은 50㎛이하인 층상 실리케이트를 선정하는 단계; (2) 상기 (1)단계에서 선정된 층상 실리케이트의 유기치환을 위한 유기화제를 제조하는 단계; (3) 상기 (2)단계에서 합성한 유기화제를 층상 실리케이트 내부로 삽입시켜 유기화 클레이를 제조하는 단계; 및 (4) 상기 (3)단계에서 제조한 유기화 클레이를 이용하여 In-Situ 중합법으로 폴리에스터 나노복합재를 제조하는 단계;를 포함한다. In order to achieve the above object, the polyester nanocomposite of the present invention is (1) a layered silicate suitable for the polyester nanocomposite, the basic interlayer distance is in the range of 9 ~ 13Å, cation exchange capacity is 50 ~ 300meq / 100g, average particle diameter Selecting a layered silicate having a thickness of 50 µm or less; (2) preparing an organic agent for organic substitution of the layered silicate selected in step (1); (3) preparing organic clay by inserting the organic agent synthesized in step (2) into the layered silicate; And (4) preparing a polyester nanocomposite by In-Situ polymerization using the organic clay prepared in step (3).

상기 본 발명의 유기화제는 3급 아민계 화합물과 카르복실산기의 갖는 화합물을 반응시켜 에스테르기를 포함하고 있는 올리고머를 합성하여 제조한다. The organic agent of the present invention is prepared by reacting a tertiary amine compound with a compound having a carboxylic acid group to synthesize an oligomer containing an ester group.

이하, 본 발명을 각 단계별로 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail at each step.

(1) 폴리에스터 나노복합재에 적합한 층상 실리케이트를 선정하는 단계;(1) selecting a layered silicate suitable for the polyester nanocomposite;

상기 단계는 무기 클레이를 선정하는 단계로써, 본 발명에서 사용하는 무기 클레이인 층상 실리케이트는 고분자가 삽입될 수 있으며, 층상 실리케이트의 기본적인 층간 거리가 9~13Å의 범위, 양이온 교환 능력이 50~300meq/100g, 바람직하게는 90~130meq/100g의 값을 가지는 실리케이트를 사용한다. 또한, 층상 실리케이트의 거시적인 평균 입경은 50㎛이하, 바람직하게는 25㎛이하, 더욱 바람직하게는 10㎛이하의 평균 입경을 가지는 층상 실리케이트를 사용한다. The above step is to select the inorganic clay, the inorganic clay layer silicate used in the present invention can be polymer inserted, the basic interlayer distance of the layered silicate range of 9 ~ 13Å, cation exchange capacity is 50 ~ 300meq / A silicate having a value of 100 g, preferably 90 to 130 meq / 100 g is used. In addition, the macroscopic average particle diameter of the layered silicate is a layered silicate having an average particle diameter of 50 μm or less, preferably 25 μm or less, more preferably 10 μm or less.

상기의 조건을 만족하는 층상 실리케이트로의 구체적인 예로는 소디움 몬모릴로나이트, 소디움 헥토라이트, 벤토나이트, 사포나이트, 마가다이트 등을 들 수 있으며, 사용자의 조건에 따라 단일 사용이나 혼용하여 사용하는 것이 가능하다.Specific examples of the layered silicate that satisfies the above conditions include sodium montmorillonite, sodium hectorite, bentonite, saponite, margotite, etc., and may be used singly or in combination according to the user's conditions.

(2) 층상 실리케이트의 유기치환을 위한 유기화제;(2) organic agents for organic substitution of layered silicates;

본 발명의 주요 부분을 구성하는 유기화제는 고분자 나노복합재에서 폴리에스터 매트릭스와 반응성을 가질 수 있어 적합성이 우수한 화합물로서, 기본적으로 에스테르 반응을 거쳐 얻는 화합물로 구성된다. The organic agent constituting the main part of the present invention is a compound having excellent compatibility since it may have a reactivity with a polyester matrix in a polymer nanocomposite, and is basically composed of a compound obtained through an ester reaction.

본 발명에서 유기화제로 사용하는 화합물은 크게 2종류로 구분된다. 먼저, 층상 실리케이트와 치환 반응이 가능한 3급 아민(tertiary amine)계 물질로 말단에 한 개 이상의 수산기(hydroxyl), 바람직하게는 2개 이상의 수산기를 갖는 것으로써, 말단에 산(acid) 그룹을 갖는 화합물과의 에스테르 반응이 가능한 3급 아민(tertiary amine)계 물질을 사용한다. 본 발명에서 사용하는 유기화제를 제조할 수 있는 3급 아민계 물질을 하기 화학식 1에 나타낸다.Compounds used as organic agents in the present invention are largely divided into two types. First, tertiary amine-based materials capable of substitution reaction with layered silicates, having at least one hydroxyl group, preferably at least two hydroxyl groups at the terminal, having an acid group at the terminal. Tertiary amine-based materials capable of ester reaction with the compound are used. The tertiary amine-based material which can prepare the organic agent used in the present invention is shown in the following formula (1).

(상기 식중, N은 질소이며, R1, R2, R3는 공통적으로 탄소수 1~8 사이의 알킬기로 구성되어 독립적으로 사용하거나 중복하여 사용할 수 있고, 말단에 한 개 이상의 수산기를 갖고 있는 화합물을 의미한다.)(In the above formula, N is nitrogen, and R 1 , R 2 , and R 3 are each commonly composed of an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, which may be used independently or in duplicate. Means.)

두 번째로, 본 발명에서 사용되는 유기화제를 제조하기 위해 필요한 또 하나의 화합물은 상기 화학식 1화합물의 수산기와 에스테르 반응이 가능하도록 말단에 한 개 이상의 카르복실산(carboxylic acid)기, 바람직하게는 2개 이상의 카르복실산기를 갖는 화합물을 사용한다. 상기 화합물을 하기 화학식 2에 나타낸다.Secondly, another compound required to prepare the organic agent used in the present invention is one or more carboxylic acid groups, preferably at the end to enable the ester reaction with the hydroxyl group of Formula 1 Compounds having two or more carboxylic acid groups are used. The compound is shown in the following formula (2).

(상기 식중, R은 탄소수 1~10 사이의 알킬기 및 방향족 화합물이며, A1, A2, A3, A4 중에서 한 개 이상은 카르복실산(carboxylic acid)이고, 나머지는 수산기 또는 수소이다.)(Wherein R is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an aromatic compound, at least one of A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 is a carboxylic acid, and the rest is a hydroxyl group or hydrogen. )

본 발명에 사용되는 유기화제를 제조하기 위해, 상기 화학식 1과 화학식 2의 화합물을 반응시켜 에스테르 기를 포함하고 있는 올리고머를 합성한다. 올리고머의 합성 방법은 기존의 에스테르화 반응과 유사하며, 상기 화학식 1과 화학식 2의 화합물의 종류에 따라 조건은 바뀔 수 있다. In order to prepare an organic agent used in the present invention, the oligomer including the ester group is synthesized by reacting the compound of Formula 1 and Formula 2. Synthesis method of the oligomer is similar to the conventional esterification reaction, the conditions may vary depending on the type of the compound of Formula 1 and Formula 2.

상기의 에스테르화 반응은 화학식 1의 화합물 1㏖과 화학식 2의 화합물 1㏖이상, 바람직하게는 화학식 2의 화합물 2㏖ 이상의 조성으로 질소 분위기에서 교반하면서 서서히 승온하여 에스테르화 반응으로 인한 물 또는 알코올이 생성되기 시작하면 온도를 유지하면서 반응이 종결될 때까지 진행시켜 에스테르 기를 포함한 올리고머를 합성한다.The esterification reaction may be carried out in a composition of 1 mol of the compound of Formula 1 and 1 mol of the compound of Formula 2 or more, preferably 2 mol of the compound of Formula 2, and then gradually heated in a nitrogen atmosphere, thereby reducing water or alcohol due to esterification. When it starts to form, it proceeds until the reaction is completed while maintaining the temperature to synthesize oligomers including ester groups.

상기에서 합성된 올리고머는 구조 중에 3급 아민을 갖고 있으므로 HCl에 의해 암모늄염(ammonium salt)으로 쉽게 변환할 수 있으며, 암모늄염으로 인해 층상 실리케이트 내부로 삽입되어 치환될 수 있는 특징을 갖는다. 따라서, 본 발명에 사용되는 유기화제는 수용액상에서 합성되는 올리고머를 HCl에 의해서 암모늄염으로 변환시킴으로써, 유기화제의 제조를 완료할 수 있다.Since the oligomer synthesized above has a tertiary amine in the structure, it can be easily converted to ammonium salt by ammonium salt (HCl), and has the characteristic of being inserted into the layered silicate and substituted by the ammonium salt. Therefore, the organic agent used in the present invention can complete the preparation of the organic agent by converting the oligomer synthesized in the aqueous solution to the ammonium salt by HCl.

(3) 상기 (2)단계에서 합성한 유기화제를 층상 실리케이트 내부로 삽입시켜 유기화 클레이를 제조하는 단계; (3) preparing organic clay by inserting the organic agent synthesized in step (2) into the layered silicate;

먼저, 층상 실리케이트를 유기화시키기 위해 탈이온수에 층상 실리케이트를 넣고 교반하여 분산액을 제조한다. 상기의 분산액 제조는 탈이온수 100중량부에 대해 층상 실리케이트 1~10중량부, 바람직하게는 1~5중량부를 첨가하여 제조하고, 층상 실리케이트의 균일한 분산을 위해 온도를 승온하여 제조한다. 이때, 승온 온도는 90℃ 이하, 바람직하게는 50~85℃의 조건에서 처리한다. First, in order to organicize the layered silicate, the layered silicate is added to deionized water and stirred to prepare a dispersion. The dispersion is prepared by adding 1 to 10 parts by weight of the layered silicate, preferably 1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of deionized water, and is prepared by raising the temperature for uniform dispersion of the layered silicate. At this time, a temperature rising temperature is 90 degrees C or less, Preferably it processes on 50-85 degreeC conditions.

다음, 상기 분산액에 상기 (2)단계의 유기화제 수용액을 첨가하며, 유기화제 수용액은 탈이온수 100중량부에 대해 5~20중량부로 첨가하여 제조하고, 층상 실리케이트의 양이온 교환 능력에 따라 첨가되는 유기화제 중량 및 HCl 처리양을 조절할 수 있다. 상기 (2)단계에서 제조한 유기화제 수용액을 서서히 첨가하면 층상 실리케이트 내부로 유기화제가 삽입되어 들어가면서 농도가 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이렇게 형성된 혼합액은 수차례 필터링과 세척 과정을 거친 후, 진공건조나 동결건조 과정을 통해 완전히 건조하여 파우더 형태의 유기화 클레이를 제조한다.Next, to the dispersion solution is added the aqueous solution of the organic agent of step (2), the organic agent aqueous solution is prepared by adding 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of deionized water, and added to the cation exchange capacity of the layered silicate The agent weight and HCl treatment amount can be adjusted. When the aqueous solution of the organic agent prepared in step (2) is added slowly, the concentration of the organic agent is rapidly increased as the organic agent is inserted into the layered silicate. The mixed solution is filtered and washed several times, and then completely dried by vacuum drying or freeze drying to prepare organic clay in powder form.

(4) 상기 (3)단계에서 제조한 유기화 클레이를 이용하여 In-Situ 중합법으로 폴리에스터 나노복합재를 제조하는 단계;(4) preparing a polyester nanocomposite by In-Situ polymerization using the organic clay prepared in step (3);

상기 (3)단계에서 제조한 유기 클레이는 통상의 폴리에스터 중합법에서 투입 위치와 관계없이 적용이 가능하다. The organic clay prepared in step (3) can be applied irrespective of the injection position in a conventional polyester polymerization method.

상기 (2) 및 (3)단계에서 제조한 유기화제 및 유기 클레이를 첨가하여 폴리에스터 나노복합재를 제조하는 방법을 보다 상세히 설명하기로 한다. The method of preparing the polyester nanocomposite by adding the organic agent and the organic clay prepared in the above (2) and (3) will be described in more detail.

먼저, 폴리에스터의 단량체인 테레프탈릭산, 이소프탈릭 산, 디메틸테레프탈레이트, 디메틸나프탈레이트, 나프탈렌 디카르복실산, 나프탈렌디카르복실산 디메틸에스테르 등의 이산성(diacid) 화합물과 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 트리메틸렌 글리콜, 1,4-시클로헥산 디메탄올 등의 디올(diol) 화합물을 몰 비로 디올(diol) 과량, 즉, 1.1~2 배 혼합하여 슬러리 상의 혼합액을 제조한다. 이때, 제조조건은 폴리에스터 중합에 있어 통상적으로 수행되는 예시에 준하는 것으로써, 필요에 따라 단량체 및 조건을 변경하여 선정할 수 있다. 또한, 상기 (3)단계에서 제조한 유기 클레이를 폴리에스터 예상 제조량 대비 0.1~10중량%, 바람직하게는 0.3~5중량%, 더욱 바람직하게는 0.5~3중량%를 단량체 혼합액인 슬러리 제조전 디올 화합물에 교반하면서 서서히 투입하여 균일하게 분산된 디올-유기 클레이 용액을 제조한다. 이때, 교반시간은 30분~6시간, 바람직하게는 1시간~3시간으로 유지하여 균일한 용액을 제조한다. First, diacid compounds such as terephthalic acid, isophthalic acid, dimethyl terephthalate, dimethyl naphthalate, naphthalene dicarboxylic acid and naphthalenedicarboxylic acid dimethyl ester, which are monomers of polyester, and ethylene glycol and diethylene glycol Diol compound, such as triethylene glycol, 1,4-butanediol, trimethylene glycol, 1,4-cyclohexane dimethanol, in an amount of diol, that is, 1.1 to 2 times in a molar ratio, and mixed in a slurry To prepare. In this case, the production conditions are based on the examples generally performed in polyester polymerization, and may be selected by changing monomers and conditions as necessary. In addition, the organic clay prepared in step (3) is 0.1 to 10% by weight, preferably 0.3 to 5% by weight, more preferably 0.5 to 3% by weight compared to the expected production amount of polyester diol before slurry preparation Slowly adding to the compound while stirring to prepare a uniformly dispersed diol-organic clay solution. At this time, the stirring time is maintained for 30 minutes to 6 hours, preferably 1 hour to 3 hours to prepare a uniform solution.

다음, 디올-유기 클레이 용액이 제조되면 정해진 몰수의 이산성 화합물인 테레프탈릭산 또는 디메틸테레프탈레이트를 서서히 투입하면서 균일한 슬러리상의 혼합액을 제조한다. 이때, 공중합 폴리에스터 나노복합재 제조를 위해서는 이소프탈릭산 등의 이종 단량체를 적절히 사용할 수 도 있다. 다음, 균일하게 제조된 슬러리에 인(P) 계열의 열안정제 및 폴리에스터 중합 촉매를 투입하고, In-situ 중합을 시작한다. 여기서, 폴리에스터 중합 촉매를 특별히 한정되지 않으며, 안티몬계, 게르마늄계, 티타늄계 등 통상적으로 폴리에스터 중합에 적용이 가능한 촉매는 제한없이 사용이 가능하다. Next, when a diol-organic clay solution is prepared, a uniform slurry-like mixed solution is prepared while slowly adding a predetermined number of moles of diacid compounds, terephthalic acid or dimethyl terephthalate. At this time, in order to manufacture the copolymerized polyester nanocomposite, heterologous monomers such as isophthalic acid may be appropriately used. Next, a phosphorus (P) -based heat stabilizer and a polyester polymerization catalyst are added to the uniformly prepared slurry, and in-situ polymerization is started. Herein, the polyester polymerization catalyst is not particularly limited, and a catalyst applicable to polyester polymerization such as antimony, germanium, and titanium may be used without limitation.

본 발명에서 제조한 유기 클레이를 첨가하여 폴리에스터 나노복합재를 중합하는 데 있어 중합 조건이 제한되지는 않으며, 통상의 조건과 유사하게 반응을 진행할 수 있다. 먼저, 240~260℃의 반응 온도로 에스테르화 반응을 진행하고, 에스테르화 반응이 끝나면 감압하에서 약 280~290℃ 범위의 축중합 공정을 실시하여 극한 점도(I.V.) 약 0.6㎗/g 의 값을 가지는 폴리에스터 나노복합재를 제조할 수 있다. 이때, 유기클레이 첨가로 인한 부반응 및 반응지연은 발생하지 않는다. In the polymerization of the polyester nanocomposite by adding the organic clay prepared in the present invention, the polymerization conditions are not limited, and the reaction may proceed similarly to conventional conditions. First, proceed with the esterification reaction at a reaction temperature of 240 ~ 260 ℃, and after the esterification reaction is carried out a condensation polymerization process in the range of about 280 ~ 290 ℃ under reduced pressure to the value of the ultimate viscosity (IV) of about 0.6 dl / g Eggplant can produce a polyester nanocomposite. At this time, side reactions and reaction delays due to the addition of the organic clay do not occur.

상기의 단계로 제조한 폴리에스터 나노복합재는 본 발명의 주요구성인 유기화제를 이용한 유기화 클레이를 포함하여 폴리에스터와의 상용성이 증가하여 중합 공정 가운데 어떤 위치에 투입하여도 부반응을 일으키지 않으며, 특히 반응전 단량체 혼합물인 슬러리에 투입이 가능하여 공정의 단순화가 가능하고 중합후에도 분산성이 우수한 폴리에스터 나노복합재를 제조할 수 있다. 또한, 층상 실리케이트가 폴리에스터 내부에 균일하게 분산되어 투명성이 우수하고, 가스 차단성이 개선된 폴리에스터 나노복합재를 제조할 수 있다.The polyester nanocomposite prepared in the above step increases the compatibility with the polyester, including the organic clay using the organizing agent, which is the main component of the present invention, and does not cause side reactions at any position in the polymerization process. It can be added to the slurry of the monomer mixture before the reaction to simplify the process and to produce a polyester nanocomposite having excellent dispersibility even after the polymerization. In addition, the layered silicate is uniformly dispersed in the polyester, thereby producing a polyester nanocomposite having excellent transparency and improved gas barrier properties.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 예로만 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited only to these examples.

[제조예 1] [Production Example 1]

층상 실리케이트의 유기화를 위해, 3급아민(tertiary amine)계 화합물로 N-methyl diethanol amine과 카르복실산(carboxylic acid)기를 포함하는 화합물로 시트르산(citric acid)을 사용하였다. 4 neck 반응조에 시트르산 325g을 넣고 질소분위기에서 교반하면서 서서히 승온시켜 완전히 용융시켰다. 다음, 150℃의 온도를 유지하면서, N-methyl diethanol amine 100g을 dropping funnel을 통해 서서히 떨어뜨리고, 투입이 끝나면 온도를 증가시켜 200℃ 이하의 온도에서 두 화합물의 에스테르화 반응을 진행시켰다. 에스테르화로 인한 탈수화가 진행이 완료되면 반응을 종료하고 상온으로 냉각시킨 후 반응물을 증류수 1000㎖에 투입하여 완전히 용해시켰다.In order to organicize the layered silicate, citric acid was used as a compound containing N-methyl diethanol amine and a carboxylic acid group as a tertiary amine compound. 325 g of citric acid was added to a four neck reactor, and the mixture was gradually heated while stirring in a nitrogen atmosphere to completely melt. Next, while maintaining the temperature of 150 ℃, N-methyl diethanol amine 100g was slowly dropped through the dropping funnel, and after the addition was increased to increase the temperature to proceed with the esterification of the two compounds at a temperature of 200 ℃ or less. After the completion of the dehydration due to esterification, the reaction was terminated and cooled to room temperature, and the reactants were completely dissolved by adding 1000 ml of distilled water.

한편, 층상 실리케이트로 소디움 몬모릴로나이트(Cloisite Na; Southern Clay Products; CEC=92.6meq/100g) 20g을 탈이온수 1600㎖에 투입한 후, 승온하여 교반을 진행하여 균일한 분산액을 제조하였다. Meanwhile, 20 g of sodium montmorillonite (Cloisite Na; Southern Clay Products; CEC = 92.6 meq / 100 g) was added to 1600 ml of deionized water as a layered silicate, and then heated and stirred to prepare a uniform dispersion.

다음, 앞서 제조한 N-methyl diethanol amine과 시트르산의 화합물 수용액에 층상 실리케이트의 양이온 교환능을 고려하여 약간 과량으로 HCl을 처리하고, 충분히 교반한 후 상기에서 제조한 층상 실리케이트 분산액에 투입하여 층상 실리케이트 내부로 제조된 화합물이 충분히 교환될 수 있도록 10분~60분 동안 유지하면서 교반을 실시하여 유기치환된 층상 실리케이트가 포함된 수용액을 제조하였다. 다음, 상기 수용액은 여과와 세척과정을 2~3회 반복한 후, AgNO3 용액으로 잔류 화합물의 제거를 확인한 다음 진공 건조나 동결 건조를 거쳐 파우더 형태의 유기화 클레이를 제조하였다.Next, in consideration of the cation exchange capacity of the layered silicate, the aqueous solution of N-methyl diethanol amine and citric acid prepared in advance was treated with HCl in a slight excess. Stirring was performed for 10 to 60 minutes to sufficiently exchange the prepared compound to prepare an aqueous solution containing the organic substituted layered silicate. Next, the aqueous solution was repeated two to three times of filtration and washing, and after confirming the removal of the residual compound with AgNO 3 solution to prepare an organic clay in the form of powder through vacuum drying or freeze drying.

[제조예 2] [Production Example 2]

층상 실리케이트 유기화를 위한 화합물 제조에서 카르복실산(carboxylic acid)기를 포함하는 화합물로서, 아디프산(adipic acid) 165g을 투입한 후 승화를 억제하면서 승온하여 용융상태의 아디프산을 제조하는 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 파우더 형태의 유기화 클레이를 제조하였다.As a compound containing a carboxylic acid group in the preparation of a layered silicate organication, 165 g of adipic acid is added, followed by heating while suppressing sublimation to prepare adipic acid in a molten state. And to prepare an organic clay in the form of powder in the same manner as in Preparation Example 1.

[실시예 1] 폴리에스터 나노복합재의 제조Example 1 Preparation of Polyester Nanocomposite

폴리에스터 나노복합재 제조를 위해 상기 제조예 1에서 제조한 유기화 클레이를 사용하였다. 먼저, 상온에서 에틸렌 글리콜 1000g에 열안정제 트리에틸포스페이트(triethyl phosphate) 0.5g, 및 조색제 코발트아세테이트(Cobalt acetate) 0.5g을 투입하고 교반하면서, 상기 제조예 1에서 제조된 유기화 클레이 15g을 서서히 투입하면서 균일한 용액이 될 수 있도록 지속적인 교반을 실시하였다. 다음, 균일한 용액이 제조되면 테레프탈릭산 2600g을 천천히 투입하면서 교반속도를 증가시켜 슬러리 상태의 혼합액을 제조하였다. 촉매인 Sb(OAc)3 1.8g을 에틸렌 글리콜 200g에 승온 교반하여 완전히 용해시킨 후, 상기 슬러리 상태의 혼합액에 투입하였다. 다음, 상기 혼합액을 7L 에스테르 반응기에 투입한 후, 서서히 승온하여 240~260℃, 1㎏/㎠ 압력하에서 에스테르화 반응을 진행시키고, 에스테르 반응으로 인한 유출수가 완전히 제거되면 5L 축중합 반응기로 이송하였다. 그 후, 온도를 290℃까지 서서히 승온하면서 1torr 이하의 감압환경에서 축중합을 실시하여 극한 점도(I.V.) 0.6㎗/g에 해당하는 토르크 값에 도달하면 중합을 종료하고 토출하여 water bath와 pelletizer를 이용하여 펠렛 형태(2㎜ width x 3㎜ length)의 폴리에스터 나노복합재를 제조하였다.The organic clay prepared in Preparation Example 1 was used to prepare the polyester nanocomposite. First, 0.5 g of a thermal stabilizer triethyl phosphate and 0.5 g of cobalt acetate are added to a 1000 g of ethylene glycol at room temperature, and cobalt acetate is added thereto, followed by stirring, while slowly adding 15 g of the organic clay prepared in Preparation Example 1. Continuous stirring was performed to ensure a uniform solution. Next, when a uniform solution was prepared, slowly adding 2600 g of terephthalic acid to increase the stirring speed to prepare a mixed solution in a slurry state. 1.8 g of Sb (OAc) 3 as a catalyst was dissolved in 200 g of ethylene glycol at elevated temperature to completely dissolve it, and then charged into the slurry mixture. Next, the mixed solution was introduced into a 7L ester reactor, and then gradually heated up to proceed with the esterification reaction at 240 to 260 ° C. and 1 kg / cm 2 pressure, and when the effluent from the ester reaction was completely removed, the mixture was transferred to the 5 L condensation polymerization reactor. . Thereafter, the temperature is gradually increased to 290 ° C, and condensation polymerization is carried out in a reduced pressure environment of 1 torr or less. When the torque value corresponding to the ultimate viscosity (IV) of 0.6 mW / g is reached, the polymerization is terminated and discharged to obtain a water bath and pelletizer. The polyester nanocomposite of pellet form (2 mm width x 3 mm length) was prepared.

[실시예 2] 폴리에스터 나노복합재의 제조Example 2 Preparation of Polyester Nanocomposite

폴리에스터 나노복합재 제조를 위해 상기 제조예 2에서 제조한 유기화 클레이를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛 형태의 폴리에스터 나노복합재를 제조하였다.A polyester nanocomposite in pellet form was prepared in the same manner as in Example 1 except that the organic clay prepared in Preparation Example 2 was used to prepare the polyester nanocomposite.

[실시예 3] 폴리에스터 나노복합재의 제조Example 3 Preparation of Polyester Nanocomposite

폴리에스터 나노복합재 제조를 위해 상기 제조예 2에서 제조한 유기화 클레이 30g을 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛 형태의 폴리에스터 나노복합재를 제조하였다.A polyester nanocomposite in pellet form was prepared in the same manner as in Example 1, except that 30 g of the organic clay prepared in Preparation Example 2 was added to prepare the polyester nanocomposite.

[실시예 4] 평균 입경 10㎛ 범위의 소디움 몬모릴로나이트를 이용한 폴리에스터 나노복합재의 제조Example 4 Preparation of Polyester Nanocomposite Using Sodium Montmorillonite with an Average Particle Size of 10 μm

유기화 처리되지 않은 소디움 몬모릴로나이트를 이용하여 폴리에스터 나노복합재 제조를 위해, 평균입경이 10㎛ 범위인 Cloisite Na(Southern Clay Products; CEC=92.6meq/100g) 30g을 열안정제인 트리에틸포스페이트(triethyl phosphate)와 조색제인 코발트아세테이트(Cobalt acetate)가 처방된 80℃의 에틸렌 글리콜 1000g에 서서히 투입하면서 교반하여 균일한 분산액을 제조하였다. 다음, 테레프탈릭산 2600g을 천천히 투입하면서 교반속도를 증가시켜 슬러리 상태의 혼합액을 제조하였다. To prepare polyester nanocomposites using unorganized sodium montmorillonite, 30 g of Cloisite Na (Southern Clay Products; CEC = 92.6 meq / 100 g) with an average particle diameter in the range of 10 μm was used as a thermal stabilizer, triethyl phosphate. And cobalt acetate (Cobalt acetate) was added to 1000g of ethylene glycol at 80 ℃ formulated while stirring to prepare a uniform dispersion. Next, while slowly adding 2600 g of terephthalic acid, the stirring speed was increased to prepare a mixed liquid in a slurry state.

한편으로, 촉매인 Sb(OAc)3 1.8g을 에틸렌 글리콜 200g에 승온 교반하여 완전히 용해시킨 후, 상기에서 제조한 슬러리 상태의 혼합액에 투입하였다. 다음, 상기 혼합액을 7L 에스테르 반응기에 투입한 후, 서서히 승온하여 240~260℃, 1㎏/㎠ 압력하에서 에스테르화 반응을 진행시키고, 에스테르 반응으로 인한 유출수가 완전히 제거되면 5L 축중합 반응기로 이송하였다. 그 후, 온도를 290℃까지 서서히 승온하면서 1torr 이하의 감압환경에서 축중합을 실시하여 극한 점도(I.V.) 0.6㎗/g 에 해당하는 토르크 값에 도달하면 중합을 종료하고 토출하여 water bath와 pelletizer를 이용하여 펠렛 형태(2㎜ width x 3㎜ length)의 폴리에스터 나노복합재를 제조하였다.On the other hand, 1.8 g of Sb (OAc) 3 as a catalyst was dissolved in 200 g of ethylene glycol at elevated temperature and completely dissolved therein, and then charged into the slurry mixture prepared above. Next, the mixed solution was introduced into a 7L ester reactor, and then gradually heated up to proceed with the esterification reaction at 240 to 260 ° C. and 1 kg / cm 2 pressure, and when the effluent from the ester reaction was completely removed, the mixture was transferred to the 5 L condensation polymerization reactor. . After that, the temperature is gradually increased to 290 ° C, and condensation polymerization is carried out in a reduced pressure environment of 1 torr or less. When the torque value corresponding to the ultimate viscosity (IV) of 0.6 mW / g is reached, the polymerization is terminated and discharged. The polyester nanocomposite of pellet form (2 mm width x 3 mm length) was prepared.

[비교예 1] 평균 입경 100㎛ 범위의 소디움 몬모릴로나이트를 이용한 폴리에스터 나노복합재의 제조Comparative Example 1 Preparation of Polyester Nanocomposite Using Sodium Montmorillonite with an Average Particle Size of 100 μm

유기화 처리되지 않은 소디움 몬모릴로나이트를 이용하여 폴리에스터 나노복합재 제조를 위해, 평균입경이 100㎛ 범위인 Kunipia-F(Kunimine Co.,; CEC=119meq/100g) 30g을 열안정제인 트리에틸포스페이트(triethyl phosphate)와 조색제인 코발트아세테이트(Cobalt acetate)가 처방된 80℃의 에틸렌 글리콜 1000g에 서서히 투입하면서 교반하여 균일한 분산액을 제조하였다. 그 후, 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 펠렛 형태(2㎜ width x 3㎜ length)의 폴리에스터 나노복합재를 제조하였다.To prepare polyester nanocomposites using unorganized sodium montmorillonite, 30 g of Kunipia-F (Kunimine Co., CEC = 119 meq / 100 g) having an average particle diameter in the range of 100 μm was converted to triethyl phosphate as a thermal stabilizer. ) And cobalt acetate as a colorant were slowly added to 1000 g of ethylene glycol at 80 ° C. and stirred to prepare a uniform dispersion. Then, a polyester nanocomposite of pellet form (2 mm width x 3 mm length) was prepared in the same manner as in Example 4.

[비교예 2] 유기화된 몬모릴로나이트 제품을 이용한 폴리에스터 나노복합재의 제조Comparative Example 2 Preparation of Polyester Nanocomposite Using Organic Montmorillonite Products

유기화된 몬모릴로나이트 제품 중 4급 암모늄(quaternary ammonium) 염으로 치환된 Cloisite 30A(Southern Clay Products; CEC=90meq/100g) 30g을 이용하여 폴리에스터 나노복합재를 제조하였다. 제조방법은 상기 비교예 1과 동일한 조건으로 진행하여 펠렛 형태(2㎜ width x 3㎜ length)의 폴리에스터 나노복합재를 제조하였다. Polyester nanocomposites were prepared using 30 g of Cloisite 30A (Southern Clay Products; CEC = 90 meq / 100 g) substituted with quaternary ammonium salts in the organicized montmorillonite product. The preparation method was carried out under the same conditions as in Comparative Example 1 to prepare a polyester nanocomposite of pellet form (2 mm width x 3 mm length).

[비교예 3] 유기화된 몬모릴로나이트 제품을 이용한 폴리에스터 나노복합재의 제조Comparative Example 3 Preparation of Polyester Nanocomposite Using Organic Montmorillonite Products

유기화된 몬모릴로나이트 제품 중 디스테아릴디메틸 암모늄 클로라이드 (distearyldimethylammonium chloride)로 치환된 Nanofil 15(Sd-Chemie AG) 15g을 이용하여 폴리에스터 나노복합재를 제조하였다. 제조방법은 상기 비교예 1과 동일한 조건으로 진행하여 펠렛 형태(2㎜ width x 3㎜ length)의 폴리에스터 나노복합재를 제조하였다.Polyester nanocomposites were prepared using 15 g of Nanofil 15 (Sd-Chemie AG) substituted with distearyldimethylammonium chloride in the organicized montmorillonite product. The preparation method was carried out under the same conditions as in Comparative Example 1 to prepare a polyester nanocomposite of pellet form (2 mm width x 3 mm length).

[비교예 4] 유기화된 마가다이트를 이용한 폴리에스터 나노복합재의 제조Comparative Example 4 Preparation of Polyester Nanocomposite Using Organic Magnesite

도데실아민(dodecylamine)으로 유기화된 마가다이트를 이용하여 폴리에스터 나노복합재를 제조하기 위하여, 30g의 유기화 마가다이트를 첨가하여 상기 비교예 1과 동일한 조건으로 진행하여 펠렛 형태(2㎜ width x 3㎜ length)의 폴리에스터 나노복합재를 제조하였다.In order to prepare a polyester nanocomposite using mardecite organicized with dodecylamine, 30 g of organic margarite was added to proceed in the same conditions as in Comparative Example 1 to form a pellet (2 mm width x 3 mm length) polyester nanocomposite was prepared.

[시험예 1][Test Example 1]

본 발명의 제조예 1 및 2에서 제조한 유기화 층상 실리케이트의 특성을 관찰하기 위해, X-선 회절분석기(Rigaku X-ray generator)를 이용하여 2 theta(2θ) 범위 1.2~10°스캔조건으로 유기화 층상 실리케이트 층간 거리를 측정하였으며, 비교를 위해 유기화 전의 층상 실리케이트인 소디움 몬모릴로나이트(Cloisite Na)의 X-선 회절분석을 실시하여 하기 도 1에 나타내었다. 하기 도 1에서 (a)는 소디움 몬모릴로나이트, (b)는 상기 제조예 1에서 제조한 유기화 층상 실리케이트, (c)는 상기 제조예 2에서 제조한 유기화 층상 실리케이트의 X-선 회절 결과이다. In order to observe the properties of the organic layered silicate prepared in Preparation Examples 1 and 2 of the present invention, using an X-ray diffractometer (Rigaku X-ray generator) in the 2 theta (2θ) range 1.2 ~ 10 ° scan conditions The layered silicate interlayer distances were measured, and for comparison, X-ray diffraction analysis of sodium montmorillonite (Cloisite Na), which is a layered silicate before organicization, was performed, and is shown in FIG. 1. In Figure 1 (a) is sodium montmorillonite, (b) is an organic layered silicate prepared in Preparation Example 1, (c) is an X-ray diffraction result of the organic layered silicate prepared in Preparation Example 2.

하기 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 제조예 1~2의 유기화 층상 실리케이트의 층간 거리가 유기화 이전보다 2 theta 피크가 소각으로 이동하는 것을 관찰할 수 있으며, 실제 층간 거리로 환산할 경우 유기화 이전의 층간 거리인 12Å에서 14.4~14.6Å으로 확장된 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 제조예 1 및 2에서 제조한 유기화 화합물이 성공적으로 소디움 몬모릴로나이트 층간으로 삽입되었음을 확인하는 것이다.As can be seen in Figure 1, it can be observed that the interlayer distance of the organic layered silicate of Preparation Examples 1 to 2 moved to the incineration than before the organicization, when converted to the actual interlayer distance before the organicization It can be seen that the distance of 12 층 was extended from 14.4 ~ 14.6Å. Therefore, it is to confirm that the organic compound prepared in Preparation Examples 1 and 2 of the present invention was successfully inserted into the sodium montmorillonite interlayer.

[시험예 2] [Test Example 2]

상기 실시예 1~3에서 제조한 폴리에스터 나노복합재 및 비교예 2~4에서 제조한 폴리에스터 나노복합재에 대한 중합결과를 비교하기 위해, 각 시료에 대한 I.V.를 용액 점도 측정법으로 측정하였고, 외관 및 표면 특성은 펠렛에 대한 광학현미경 및 이미지 분석기로 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1 및 도 2~6에 나타내었다. 하기 도 2는 실시예 1, 도 3은 실시예 2, 도 4는 비교예 2, 도 5는 비교예 3, 및 도 6은 비교예 4에 의해서 제조된 폴리에스터 나노복합재 펠렛에 대한 결과이다. In order to compare the polymerization results for the polyester nanocomposites prepared in Examples 1 to 3 and the polyester nanocomposites prepared in Comparative Examples 2 to 4, IV for each sample was measured by solution viscosity measurement, and the appearance and Surface properties were measured by optical microscope and image analyzer for the pellets. The results are shown in Table 1 and FIGS. 2 to 6. 2 shows Examples 1, 3 shows Example 2, FIG. 4 shows Comparative Example 2, FIG. 5 shows Comparative Example 3, and FIG. 6 shows polyester nanocomposite pellets prepared by Comparative Example 4.

샘플Sample 클레이 함량(중량%)Clay content (% by weight) I.V.(㎗/g)I.V. (㎗ / g) 외관 및 특성Appearance and characteristics 실시예 1Example 1 0.50.5 0.60.6 투명성 및 클레이 분산양호Transparency and clay dispersion 실시예 2Example 2 0.50.5 0.60.6 투명성 및 클레이 분산양호Transparency and clay dispersion 실시예 3Example 3 1.01.0 0.60.6 투명성 및 클레이 분산양호Transparency and clay dispersion 비교예 2Comparative Example 2 1.01.0 0.30.3 심한변색 및 분산불량, 중합도 저하Severe discoloration, poor dispersion, low polymerization 비교예 3Comparative Example 3 0.50.5 0.30.3 심한변색 및 분산불량, 중합도 저하Severe discoloration, poor dispersion, low polymerization 비교예 4Comparative Example 4 1.01.0 0.60.6 변색 및 클레이 분산불량Discoloration and clay dispersion

상기 표 1에서 확인한 바와 같이, 실시예 1~3에서 제조한 폴리에스터 나노복합재는 I.V. 0.6㎗/g을 나타내어 정상적인 중합도에 도달함을 알 수 있었으며, 외관 역시 투명성과 분산성이 양호함을 알 수 있었다. 반면, 비교예 2 및 3에서 제조한 폴리에스터 나노복합재는 I.V. 0.3㎗/g의 값을 나타내었으며, 에스테르화 반응이 지연되고 축중합 반응시 토르크가 제대로 올라가지 않아 결과적으로 정상적인 중합이 불가능한 결과를 보였다. 또한, 제조된 펠렛의 외관도 완전히 변색되어 심한 부반응이 발생했음을 알 수 있었고, 투명성과 분산성이 크게 저하되었다. 한편, 비교예 4의 방법으로 제조한 폴리에스터 나노복합재의 경우 I.V. 0.6 ㎗/g을 나타내어 정상적인 중합도를 가졌으나, 제조된 펠렛의 외관이 변색되었고 투명성과 분산성이 저하된 결과를 나타내었다. As confirmed in Table 1, the polyester nanocomposite prepared in Examples 1 to 3 is I.V. 0.6 ㎗ / g was shown to reach a normal degree of polymerization, the appearance was also good transparency and dispersibility. On the other hand, polyester nanocomposites prepared in Comparative Examples 2 and 3 are I.V. 0.3 ㎗ / g, and the esterification was delayed and the torque did not rise properly during the polycondensation reaction. As a result, normal polymerization was impossible. In addition, it was found that the appearance of the prepared pellets completely discolored to cause severe side reactions, and the transparency and dispersibility were greatly reduced. On the other hand, in the case of the polyester nanocomposite prepared by the method of Comparative Example 4 I.V. 0.6 ㎗ / g was shown to have a normal degree of polymerization, but the appearance of the prepared pellet was discolored and the transparency and dispersibility were reduced.

이상의 결과로부터, 본 발명의 나노클레이 유기화 처리 방법을 통한 유기클레이는 기존 유기클레이와 비교하여 폴리에스터 나노복합재를 제조하는 데 있어 중합도 저하, 변색 등의 문제가 발생하지 않으며 분산성과 투명성, 그리고 성능이 향상된 폴리에스터 나노복합재를 제조할 수 있음을 알 수 있었다. From the above results, the organic clay through the nanoclay organic treatment method of the present invention does not cause problems such as reduced polymerization degree, discoloration, and the like in the production of polyester nanocomposites compared to the existing organic clay, and has excellent dispersibility, transparency, and performance. It can be seen that improved polyester nanocomposites can be prepared.

[시험예 3][Test Example 3]

상기 실시예 4 및 비교예 1의 방법으로 제조한 폴리에스터 나노복합재의 차이를 비교하기 위해서, 외관 및 표면 특성을 광학현미경과 이미지 분석기를 이용하여 관찰하였다. 그 결과를 하기 도 7~8에 나타내었으며, 도 7은 실시예 4의 폴리에스터 나노복합재 펠렛의 현미경 이미지이고, 도 8은 비교예 1의 방법으로 제조한 폴리에스터 나노복합재 펠렛의 이미지이다. In order to compare the difference between the polyester nanocomposite prepared by the method of Example 4 and Comparative Example 1, the appearance and surface properties were observed using an optical microscope and an image analyzer. The results are shown in Figures 7 to 8 below, Figure 7 is a microscope image of the polyester nanocomposite pellet of Example 4, Figure 8 is an image of the polyester nanocomposite pellet prepared by the method of Comparative Example 1.

하기 도 7~8에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 4의 폴리에스터 나노복합재의 경우 투명성과 외관에서 우수한 특징을 보이는 것을 알 수 있으며, 비교예 1에 의해 제조된 폴리에스터 나노복합재의 경우 투명성이 감소하며 표면이 매우 불균일하고 뭉친 층상 실리케이트 입자들이 관찰됨을 확인하였다. 이것으로부터, 폴리에스터 나노복합재에 적용하기 위해서는 평균입경을 고려하여 무기 클레이를 선정해야 하며, 이를 사용하여 정상적인 폴리에스터 나노복합재를 제조할 수 있다는 것을 확인 할 수 있었다. As can be seen in Figures 7 to 8, it can be seen that the polyester nanocomposite of Example 4 exhibits excellent characteristics in transparency and appearance, transparency of the polyester nanocomposite prepared by Comparative Example 1 It was confirmed that the surface was very nonuniform and agglomerated layered silicate particles were observed. From this, in order to apply to the polyester nanocomposite, the inorganic clay should be selected in consideration of the average particle diameter, it was confirmed that the normal polyester nanocomposite can be prepared using this.

[시험예 4][Test Example 4]

폴리에스터 나노복합재를 성공적으로 제조함으로써 기대되는 향상 물성에는 기계적 물성, 내열성, 난연성 등이 있지만 가장 중요한 기대 물성은 가스차단성의 향상이다. 폴리에스터 용기, 즉 피이티 용기는 음료 및 식품 용기로 널리 사용되고 있으나 특정 가스 투과에 민감한 음료 및 식품에는 적용이 보류되고 있다. 특히, 산소투과도의 경우 음료의 부패 및 변질을 가져올 수 있는 대표적인 인자로 가스차단성 측정의 척도로 사용되고 있다.Improvements expected from the successful manufacture of polyester nanocomposites include mechanical properties, heat resistance and flame retardancy, but the most important expected properties are improvement of gas barrier properties. Polyester containers, ie, PET containers, are widely used as beverage and food containers, but their application is suspended for beverages and foods sensitive to specific gas permeation. In particular, oxygen permeability is used as a measure of gas barrier properties as a representative factor that can lead to corruption and deterioration of beverages.

따라서, 본 발명에서 제조된 폴리에스터 나노복합재의 산소투과도를 시험하기 위해 실시예 3 및 4에서 제조된 폴리에스터 나노복합재에 고상중합을 적용하여 극한점도 0.8㎗/g까지 중합도를 증가시켰다. 이때, 고상중합공정은 10L 텀블러 반응기를 이용하였고 중합조건으로는 예비결정화를 거쳐 반응온도 200~230℃ 범위와 0.1torr 이하의 감압환경에서 10~20시간 진행하여 중합도를 증가시켰다. 고상중합공정을 통해 중합도가 증가된 폴리에스터 나노복합재를 실시예 3*, 실시예 4* 라 하고, 기존 폴리에스터 수지와의 비교를 위해 음료용기용 폴리에스터 수지로 사용되고 있는 HOPET TB-180(호남석유화학㈜ 제품, 극한점도 0.8㎗/g)을 사용하였다. 산소투과도 시험을 위해서 실시예 3* 및 실시예 4* 폴리에스터 나노복합재와 중합도가 동일한 기존 폴리에스터 수지 TB-180에 대해 SHEET 성형을 실시하였고, SHEET 성형 압출기 바렐의 온도 구배를 270~290℃이었으며 SHEET 성형후 평균 두께는 230㎛ 이었다. 산소투과도 시험은 MOCON사 OXTRAN 2/21 산소투과도 측정기를 이용하여 측정하였으며 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Therefore, the solid phase polymerization was applied to the polyester nanocomposites prepared in Examples 3 and 4 to test the oxygen permeability of the polyester nanocomposites prepared in the present invention to increase the degree of polymerization to an ultimate viscosity of 0.8 dl / g. At this time, the solid phase polymerization process using a 10L tumbler reactor and the polymerization conditions were preliminarily subjected to 10 to 20 hours in the reaction temperature range of 200 ~ 230 ℃ and reduced pressure of 0.1torr or less to increase the degree of polymerization. Polyester nanocomposites with increased degree of polymerization through the solid-phase polymerization process are referred to as Example 3 * , Example 4 * , and HOPET TB-180 (Honam), which is used as a polyester resin for beverage containers for comparison with existing polyester resins. KK Chemical Co., Ltd., intrinsic viscosity 0.8 ㎗ / g). For the oxygen permeability test, Example 3 * and Example 4 * SHEET molding was performed on the existing polyester resin TB-180 having the same polymerization degree as the polyester nanocomposite, and the temperature gradient of the SHEET molding extruder barrel was 270-290 ° C. The average thickness after sheet molding was 230 μm. Oxygen permeability test was measured using a MOCON OXTRAN 2/21 oxygen permeability meter and the results are shown in Table 2 below.

샘플Sample 클레이 함량(중량%)Clay content (% by weight) I.V.(㎗/g)I.V. (㎗ / g) 산소투과도SHEET OTR*(㎜ㆍ㏄/㎡ㆍday)Oxygen permeability SHEET OTR * (㎜ · ㏄ / ㎡ · day) 기존 폴리에스터Conventional polyester 00 0.80.8 6.486.48 실시예 3* Example 3 * 1One 0.80.8 3.143.14 실시예 4* Example 4 * 1One 0.80.8 3.413.41 OTR* : Oxygen Transmission RateOTR * : Oxygen Transmission Rate

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 기존 폴리에스터 수지의 산소투과도 값에 비해 본 발명의 실시예 3* 및 실시예 4*에 의해 제조된 폴리에스터 나노복합재 수지의 산소투과도 값이 1.9~2.5배 수준으로 낮아지는 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 폴리에스터 나노복합재 수지가 기존의 폴리에스터 수지보다 산소차단성이 향상되었다는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in Table 2, the oxygen permeability value of the polyester nanocomposite resin prepared by Example 3 * and Example 4 * of the present invention compared to the oxygen permeability value of the existing polyester resin is 1.9 ~ 2.5 times It was found that the level was lowered. Therefore, it was confirmed that the polyester nanocomposite resin of the present invention had improved oxygen barrier property than the conventional polyester resin.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서 제조한 유기화 처리 층상 실리케이트는 폴리에스터 나노복합재 제조시 부반응을 유발하지 않고, 정상적인 중합도를 가진 폴리에스터 나노복합재를 In-situ 중합법으로 제조할 수 있으며, 이를 함유하여 제조된 폴리에스터 나노복합재는 분산성, 투명성, 및 가스차단성이 향상되는 특징이 있다. As described above, the organically treated layered silicate prepared in the present invention does not cause side reactions during the preparation of the polyester nanocomposite, and can produce a polyester nanocomposite having a normal degree of polymerization by an in-situ polymerization method. The polyester nanocomposite produced is characterized by improved dispersibility, transparency, and gas barrier properties.

도 1은 제조예 1과 제조예 2에서 제조한 유기화 층상 실리케이트 및 소디움 몬모릴로나이트의 X-선 회절분석 결과이다.1 is an X-ray diffraction analysis of the organic layered silicate and sodium montmorillonite prepared in Preparation Example 1 and Preparation Example 2.

도 2는 실시예 1의 방법으로 제조한 폴리에스터 나노복합재의 현미경 사진이다.Figure 2 is a micrograph of the polyester nanocomposite prepared by the method of Example 1.

도 3은 실시예 2의 방법으로 제조한 폴리에스터 나노복합재의 현미경 사진이다.Figure 3 is a micrograph of the polyester nanocomposite prepared by the method of Example 2.

도 4는 비교예 2의 방법으로 제조한 폴리에스터 나노복합재의 현미경 사진이다.Figure 4 is a micrograph of the polyester nanocomposite prepared by the method of Comparative Example 2.

도 5는 비교예 3의 방법으로 제조한 폴리에스터 나노복합재의 현미경 사진이다.5 is a micrograph of the polyester nanocomposite prepared by the method of Comparative Example 3.

도 6은 비교예 4의 방법으로 제조한 폴리에스터 나노복합재의 현미경 사진이다.Figure 6 is a micrograph of the polyester nanocomposite prepared by the method of Comparative Example 4.

도 7은 실시예 4의 방법으로 제조한 폴리에스터 나노복합재의 현미경 사진이다.7 is a micrograph of the polyester nanocomposite prepared by the method of Example 4.

도 8은 비교예 1의 방법으로 제조한 폴리에스터 나노복합재의 현미경 사진이다.8 is a micrograph of the polyester nanocomposite prepared by the method of Comparative Example 1.

Claims (10)

폴리에스터 나노복합재의 제조에 있어서, In the production of polyester nanocomposites, (1) 폴리에스터 나노복합재에 적합한 층상 실리케이트로 기본적인 층간 거리가 9~13Å의 범위, 양이온 교환 능력이 50~300meq/100g, 평균 입경은 50㎛이하인 층상 실리케이트를 선정하는 단계;(1) selecting a layered silicate having a basic interlayer distance of 9 to 13 kPa, a cation exchange capacity of 50 to 300 meq / 100 g, and an average particle diameter of 50 µm or less as a layered silicate suitable for the polyester nanocomposite; (2) 상기 (1)단계에서 선정된 층상 실리케이트의 유기치환을 위한 유기화제를 제조하는 단계; (2) preparing an organic agent for organic substitution of the layered silicate selected in step (1); (3) 상기 (2)단계에서 합성한 유기화제를 층상 실리케이트 내부로 삽입시켜 유기화 클레이를 제조하는 단계; 및 (3) preparing organic clay by inserting the organic agent synthesized in step (2) into the layered silicate; And (4) 상기 (3)단계에서 제조한 유기화 클레이를 이용하여 In-Situ 중합법으로 폴리에스터 나노복합재를 제조하는 단계;(4) preparing a polyester nanocomposite by In-Situ polymerization using the organic clay prepared in step (3); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 나노복합재의 제조방법. Method for producing a polyester nanocomposite comprising a. 제 1항에 있어서, 상기 층상 실리케이트는 소디움 몬모릴로나이트, 소디움 헥토라이트, 벤토나이트, 사포나이트, 마가다이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 폴리에스터 나노복합재의 제조방법. The method of claim 1, wherein the layered silicate is at least one member selected from the group consisting of sodium montmorillonite, sodium hectorite, bentonite, saponite, and margadite. 제 1항에 있어서, 상기 유기화제는 하기 화학식 1로 표시되는 3급 아민(tertiary amine)계 물질로 말단에 한 개이상의 수산기(hydroxyl)를 함유하고 있는 물질을 이용하여 제조되는 것임을 특징으로 하는 폴리에스터 나노복합재의 제조방법.According to claim 1, wherein the organic agent is a tertiary amine (tertiary amine) -based material represented by the following formula (1), characterized in that the poly is produced using a material containing one or more hydroxyl (hydroxyl) at the end Method for producing ester nanocomposite. [화학식 1][Formula 1] (상기 식중, N은 질소이며, R1, R2, R3는 공통적으로 탄소수 1~8 사이의 알킬기로 구성되어 독립적으로 사용하거나 중복하여 사용할 수 있고, 말단에 한 개 이상의 수산기를 갖고 있는 화합물을 의미한다.)(In the above formula, N is nitrogen, and R 1 , R 2 , and R 3 are each commonly composed of an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, which may be used independently or in duplicate. Means.) 제 1항에 있어서, 상기 유기화제는 하기 화학식 2로 표시되는 물질로 상기 화학식 1 화합물의 수산기와 에스테르 반응이 가능하도록 말단에 한 개 이상의 카르복실산(carboxylic acid)기를 갖는 화합물을 이용하여 제조되는 것임을 특징으로 하는 폴리에스터 나노복합재의 제조방법.The method of claim 1, wherein the organic agent is a material represented by the following formula (2) is prepared using a compound having at least one carboxylic acid (carboxylic acid) terminal at the end to enable the ester reaction with the hydroxyl group of the compound of Formula 1 Method for producing a polyester nanocomposite, characterized in that. [화학식 2][Formula 2] (상기 식중, R은 탄소수 1~10 사이의 알킬기 및 방향족 화합물이며, A1, A2, A3, A4 중에서 한 개 이상은 카르복실산(carboxylic acid)이고, 나머지는 수산기 또는 수소이다.)(Wherein R is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an aromatic compound, at least one of A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 is a carboxylic acid, and the rest is a hydroxyl group or hydrogen. ) 상기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물을 화학식 1의 화합물에 대하여 화학식 2의 화합물은 몰비로 1:1 이상의 조성비로 질소 분위기에서 교반하면서 서서히 승온하여 에스테르화 반응으로 인한 물 또는 알코올이 생성되기 시작하면 온도를 유지하면서 반응이 종결될 때까지 진행시켜 에스테르기를 포함한 올리고머 형태의 유기화제 화합물을 합성하는 것을 특징으로 하는 유기화제의 제조방법. When the compounds of the formula (1) and the formula (2) with respect to the compound of the formula (1) is slowly heated in a nitrogen atmosphere in a molar ratio of 1: 1 or more in a molar ratio, the temperature is gradually increased when water or alcohol starts to be produced by the esterification reaction. The process for producing an organic agent, characterized in that to proceed until the reaction is terminated while maintaining an organic compound of the oligomer form including an ester group. 탈이온수 100중량부에 대해 층상 실리케이트 1~10중량부를 넣고 교반하여 분산액을 제조한 다음, 탈이온수 100중량부에 대해 청구항 5항의 유기화제 5~20중량부로 첨가하여 제조한 유기화제 수용액을 상기 분산액에 첨가하여 유기화 클레이를 제조하는 것을 특징으로 하는 유기화 클레이의 제조방법. 1-10 parts by weight of the layered silicate was added to 100 parts by weight of deionized water to prepare a dispersion, and then an aqueous solution of an organic agent prepared by adding 5 to 20 parts by weight of the organic agent of claim 5 to 100 parts by weight of deionized water was added to the dispersion. A method for producing organic clay, characterized in that to produce an organic clay in addition to. 상기 청구항 6항의 유기 클레이를 폴리에스터 단량체인 디올 화합물에 교반하면서 서서히 투입하여 균일하게 분산된 디올(diol)-유기 클레이 용액을 제조한 다음, 폴리에스터의 단량체인 이산성(diacid) 화합물과 상기 디올(diol)-유기 클레이 용액을 혼합하여 슬러리 상의 혼합액을 제조하여 In-situ 중합을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 나노복합재. The organic clay according to claim 6 was slowly added to a diol compound as a polyester monomer while stirring to prepare a uniformly dispersed diol-organic clay solution, and then a diacid compound as the monomer of polyester and the diol. Polyester nanocomposite, characterized in that the (diol) -organic clay solution is mixed to prepare a mixed solution on the slurry prepared by In-situ polymerization. 제 7항에 있어서, 상기 유기 클레이는 폴리에스터 예상 제조량 대비 0.1~10중량%의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 나노복합재. 8. The polyester nanocomposite of claim 7, wherein the organic clay is contained in an amount of 0.1 to 10% by weight based on the expected polyester production. 제 7항에 있어서, 상기 이산성(diacid) 화합물은 테레프탈릭산, 이소프탈릭 산, 디메틸테레프탈레이트, 디메틸나프탈레이트, 나프탈렌 디카르복실산, 나프탈렌디카르복실산 디메틸에스테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 폴리에스터 나노복합재. The diacid compound according to claim 7, wherein the diacid compound is at least one selected from the group consisting of terephthalic acid, isophthalic acid, dimethyl terephthalate, dimethylnaphthalate, naphthalene dicarboxylic acid and naphthalenedicarboxylic acid dimethyl ester. Polyester nanocomposite characterized in that. 제 7항에 있어서, 상기 디올(diol) 화합물은 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 트리메틸렌 글리콜, 1,4-시클로헥산 디메탄올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 폴리에스터 나노복합재. The diol compound of claim 7, wherein the diol compound is at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-butanediol, trimethylene glycol, 1,4-cyclohexane dimethanol Polyester nanocomposite characterized in that.
KR1020030077535A 2003-11-04 2003-11-04 The organic modification method of clay minerals for polyesters and the preparation method of polyester nanocomposites having improved properties by using organic modified clay and pristine clay KR100578769B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030077535A KR100578769B1 (en) 2003-11-04 2003-11-04 The organic modification method of clay minerals for polyesters and the preparation method of polyester nanocomposites having improved properties by using organic modified clay and pristine clay

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030077535A KR100578769B1 (en) 2003-11-04 2003-11-04 The organic modification method of clay minerals for polyesters and the preparation method of polyester nanocomposites having improved properties by using organic modified clay and pristine clay

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050042880A true KR20050042880A (en) 2005-05-11
KR100578769B1 KR100578769B1 (en) 2006-05-12

Family

ID=37243712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030077535A KR100578769B1 (en) 2003-11-04 2003-11-04 The organic modification method of clay minerals for polyesters and the preparation method of polyester nanocomposites having improved properties by using organic modified clay and pristine clay

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100578769B1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100653860B1 (en) * 2005-12-30 2006-12-05 주식회사 새 한 Manufacturing method of polyester nanocomposite resin and its product thereby
KR100719206B1 (en) * 2005-12-30 2007-05-16 주식회사 효성 Polyester nanocomposite and a process for preparing thereof
KR100743130B1 (en) * 2006-10-31 2007-07-27 주식회사 새 한 Method of manufacturing copolyester, copolyester binder fiber using copolyester and its use
KR100788043B1 (en) * 2006-10-30 2007-12-24 금호타이어 주식회사 Tire innerliner rubber composition
KR100787927B1 (en) * 2006-07-24 2007-12-24 한양대학교 산학협력단 Polyester/silica composite, polyester resin composition comprising the same, and method for preparing the same
US8394878B2 (en) * 2007-07-02 2013-03-12 Cheil Industries Inc. Hyperbranched organic modifier, method of preparing thereof and organo-modified clay using the same
KR101273982B1 (en) * 2011-04-06 2013-06-14 동아대학교 산학협력단 Method for producing organoclay-dispersed polyesterdiol nanocomposites

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102591367B1 (en) 2017-12-19 2023-10-18 삼성전자주식회사 Battery casing and battery module including the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100653860B1 (en) * 2005-12-30 2006-12-05 주식회사 새 한 Manufacturing method of polyester nanocomposite resin and its product thereby
KR100719206B1 (en) * 2005-12-30 2007-05-16 주식회사 효성 Polyester nanocomposite and a process for preparing thereof
KR100787927B1 (en) * 2006-07-24 2007-12-24 한양대학교 산학협력단 Polyester/silica composite, polyester resin composition comprising the same, and method for preparing the same
KR100788043B1 (en) * 2006-10-30 2007-12-24 금호타이어 주식회사 Tire innerliner rubber composition
KR100743130B1 (en) * 2006-10-31 2007-07-27 주식회사 새 한 Method of manufacturing copolyester, copolyester binder fiber using copolyester and its use
US8394878B2 (en) * 2007-07-02 2013-03-12 Cheil Industries Inc. Hyperbranched organic modifier, method of preparing thereof and organo-modified clay using the same
KR101273982B1 (en) * 2011-04-06 2013-06-14 동아대학교 산학협력단 Method for producing organoclay-dispersed polyesterdiol nanocomposites

Also Published As

Publication number Publication date
KR100578769B1 (en) 2006-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6084019A (en) High I.V. polyester compositions containing platelet particles
EP1838756B1 (en) Polyester clay nanocomposites for barrier applications
KR101336581B1 (en) A manufacturing method of co-polyester resins for clear mono-layer containers with improved gas barrier characteristics
AU758550B2 (en) A high barrier amorphous polyamide-clay nanocomposite and a process for preparing same
KR101334788B1 (en) A process for manufacturing co-polyester barrier resins without solid-state polymerization, co-polyester resins made by the process, and clear mono-layer containers made of the co-polyester resins
JP2008503613A (en) Polymerizable macrocyclic oligomer masterbatch with dispersed filler
KR100578769B1 (en) The organic modification method of clay minerals for polyesters and the preparation method of polyester nanocomposites having improved properties by using organic modified clay and pristine clay
US6337046B1 (en) Process for producing containers from polymer/platelet particle compositions
US20060205916A1 (en) Methods for preparing polyester-based nanocomposites
Kim et al. Synthesis and properties of poly (ethylene terephthalate)/clay nanocomposites by in situ polymerization
EP1836246A1 (en) Nanocomposites comprising telechelic polyesters and organoclays
KR20100134020A (en) Polymer-containing composition, its preparation and use
Kim et al. Novel clay treatment and preparation of Poly (ethylene terephthalate)/clay nanocomposite by in-situ polymerization
EP0994914B1 (en) Polyester composite material and method for its manufacturing
WO2006096175A1 (en) Polyester compositions having high dimensional stability
EP2408839B1 (en) Process for making thermoplastic polyesters
JP2008503615A (en) Method for producing nanocomposite from filler and macrocyclic oligomer
KR100584690B1 (en) The process for preparing high I.V. polyester nanocomposites having improved nanoclay dispersion by using new treatment system
KR100788498B1 (en) Polyester reactive organo clay and polyester nano-complex thereof
KR100653860B1 (en) Manufacturing method of polyester nanocomposite resin and its product thereby
JPH11130951A (en) Polyester composite material and its production
Somlai Approaches toward high oxygen barrier poly (ethylene terephthalate) and preparation of di-isocyanate infused clay aerogel composites
Im et al. 9 Polyester Nanocomposite
CA2314871A1 (en) Process for producing containers from polymer/particle compositions
MXPA00000315A (en) Polyester composite material and method for its manufacturing

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130325

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140324

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160322

Year of fee payment: 11