KR20050075186A - Monomers and polymers containing rosin, and method for preparing thereof - Google Patents

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KR20050075186A KR1020040003173A KR20040003173A KR20050075186A KR 20050075186 A KR20050075186 A KR 20050075186A KR 1020040003173 A KR1020040003173 A KR 1020040003173A KR 20040003173 A KR20040003173 A KR 20040003173A KR 20050075186 A KR20050075186 A KR 20050075186A
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Abstract

본 발명은 로진계모노머, 로진계 단독중합물, 로진계 공중합물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 로진과 에폭시기를 갖는 아크릴 단량체를 촉매 존재하에서 반응시켜 분자내에 수산기를 갖는 로진계모노머와 이의 제조 방법에 관한 것이다. 또한 로진계모노머를 이용하여 제조된 단독 및 공중합체에 관한 것으로서, 고분자량 및 고수율의 로진계 중합물을 제조할 수 있는 특징이 있다. 또한 본 발명의 로진계모노머 및 중합물은 분자내에 수산기(-OH group)을 가지고 있기 때문에 페인트 산업 혹은 복합재료 산업에 적용 시 무기산화물 표면에 존재하는 수산기와 본 발명의 로진계모노머에 존재하는 수산기간의 강한 상호작용(수소결합, 혼화성)으로 분산성, 저장안정성 및 기계적 물성이 우수하다는 효과가 있었다.The present invention relates to rosin monomers, rosin homopolymers, rosin copolymers and methods for their preparation. More specifically, the present invention relates to a rosin-based monomer having a hydroxyl group in a molecule thereof by reacting a rosin with an acrylic monomer having an epoxy group in the presence of a catalyst and a method for producing the same. The present invention also relates to a homopolymer and a copolymer prepared by using a rosin-based monomer, and has a feature of preparing a rosin-based polymer having a high molecular weight and a high yield. In addition, since the rosin-based monomer and polymer of the present invention have a hydroxyl group (-OH group) in the molecule, the hydroxyl group present on the surface of the inorganic oxide when applied to the paint industry or the composite material industry and the hydroxyl period present in the rosin-based monomer of the present invention. The strong interaction of (hydrogen bond, miscibility) has the effect of excellent dispersibility, storage stability and mechanical properties.

Description

로진계 모노머, 로진계 수지 및 그의 제조 방법{Monomers and polymers containing rosin, and method for preparing thereof} Rosin-based monomers, rosin-based resins and a method for producing the same {Monomers and polymers containing rosin, and method for preparing Technical}

본 발명은 접착제, 감광제 등의 제조에 사용되는 새로운 로진(rosin)계 모노머 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 로진계 모노머의 단독중합물 및 공중합물에 관한 것이다.The present invention relates to novel rosin-based monomers used in the production of adhesives, photosensitizers and the like and methods for their preparation. The present invention also relates to homopolymers and copolymers of the rosin-based monomers.

로진은 한 개의 카르복실기와 두 개의 탄소-탄소 이중결합을 가지는 여러 가지 이성체와 유사체로 구성된 천연물인데, 로진과 그 유사체는 우수한 접착력, 내수성, 내마모성, 우수한 광택 등을 가진다. 그래서 그들은 고분자 물질에 첨가되어 그 물성을 보완하는데 널리 이용되고 있다. 종래에는 접착증진제, 페인트, 합성고무 유화제, 도료 및 제지용 사이징제 등의 첨가물로 천연물질의 로진을 사용해 왔으나 천연물질인 로진은 분자량이 작기 때문에 용도가 제한되는 문제가 있었다.Rosin is a natural product composed of various isomers and analogues having one carboxyl group and two carbon-carbon double bonds. Rosin and its analogues have excellent adhesion, water resistance, wear resistance, and excellent gloss. Therefore, they are widely used to supplement the physical properties by adding to the polymer material. Conventionally, rosin of natural materials has been used as additives such as adhesion promoters, paints, synthetic rubber emulsifiers, paints and paper sizing agents, but rosin, which is a natural substance, has a problem in that its use is limited.

최근에는 천연물질인 로진을 사용할 때 분자량이 작아 용도가 제한되는 문제를 해결하기 위해서 천연물질인 로진에 중합 가능한 기능성기를 도입한 후 기능성기가 도입된 로진화합물을 단독중합 또는 다른 공단량체와 공중합 시킨 공중합물을 사용하는 방법이 이용되고 있다. 구체적인 예를 들면 미국특허 3,206,440호에서는 무수물 부분의 반응성을 이용하기 위해서 말레인산 무수물과 로진을 딜스- 엘드(Diels-Alder) 반응시킨 로진 유도체를 제조한 후 이들 로진 유도체를 단독중합 또는 공중합한 중합물을 접착제 등의 용도로 사용하는 방법을 제시하고 있다.Recently, in order to solve the problem that the use of natural rosin is limited due to its low molecular weight, it is possible to introduce a polymerizable functional group into rosin, a natural substance, and then copolymerize the rosin compound in which the functional group is introduced with a homopolymer or other comonomer. The method of using water is used. For example, in US Pat. No. 3,206,440, a rosin derivative obtained by Diels-Alder reaction of maleic anhydride and rosin in order to take advantage of the reactivity of an anhydride portion is prepared. The method to use for such use is shown.

그러나 이상과 같은 방법은 말레인산 무수물과 로진의 이론적 반응 수율이 54% 수준으로 매우 낮고 공정이 복잡한 문제가 있었다. 수율이 낮은 이유는 로진의 여러 이성질체 중에서 말레인산 무수물과 반응이 가능한 이성질체의 조성이 54% 수준에 불과하기 때문이다. However, the above method has a problem that the theoretical reaction yield of maleic anhydride and rosin is 54%, and the process is complicated. The low yield is due to the composition of isomers that can react with maleic anhydride among the various isomers of rosin.

또한 로진 성질을 가지는 고분자를 합성한 몇 가지 연구가 보고 되고 있다. 그 예로서 로진 moiety를 함유하는 polyamideimide와 polyester가 로진-말레산 adduct로부터 제조되었고 또한 로진 moiety 함유 비공액 비닐단량체로부터 제조되었다. 그러나 이들 고분자의 분자량은 bulky한 로진 moiety 때문에 매우 낮은 문제점이 있었다. 따라서 천연물질인 로진보다 분자량이 높고, 단독중합은 물론 여러 가지 공단량체들과 공중합이 가능한 새로운 로진 유도체를 높은 수율로 제조하는 방법의 개발이 요구되고 있다. In addition, some studies on the synthesis of rosin polymers have been reported. For example, polyamideimide and polyester containing rosin moiety were prepared from rosin-maleic acid adducts and from rosin moiety-containing nonconjugated vinyl monomers. However, the molecular weight of these polymers was very low due to the bulky rosin moiety. Therefore, there is a demand for the development of a method for producing a new rosin derivative having a higher molecular weight than rosin, which is a natural material and copolymerizable with various comonomers as well as homopolymerization.

또한 로진을 이용하는 분야중야 중의 하나인 페인트 산업에서는 대부분 고분자 성분과 무기산화물의 혼합 시스템으로 구성되어 있으며, 고분자 성분에 무기산화물을 균일하게 분산시켜야 한다. 상술한 기존 로진 유도체는 무기산화물과의 혼화성이 저조하여 균일한 분산이 어렵고 장기 안정성이 저조하여 무기산화물의 침강이 발생하는 문제점이 있었다. 따라서 무기산화물의 젖음성을 향상시켜 분산성 및 장기 저장 안정성 향상이 요구되는 실정이다.In addition, the paint industry, which is one of the fields of using rosin, is mostly composed of a mixture system of a polymer component and an inorganic oxide, and the inorganic oxide must be uniformly dispersed in the polymer component. The existing rosin derivatives have a problem in that precipitation of inorganic oxides occurs due to low miscibility with inorganic oxides, difficulty in uniform dispersion, and low long-term stability. Therefore, it is required to improve the dispersibility and long-term storage stability by improving the wettability of the inorganic oxide.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서 종래 기술과는 달리 고분자량 및 고수율의 로진 유도체를 제조할 수 있는 특징을 가지고 있으며, 단독중합은 물론 여러 가지 공단량체 들과 공중합이 가능한 새로운 로진계모노머 및 이들의 제조 방법을 제공하고자 한다. 또한 특정 용도에 적합한 상기 로진계 단독중합물 및 공중합물을 제공하고자 한다. 특히 페인트 산업에 적용할 때 필요한 무기 산화물과의 혼화성(젖음성)을 향상시키기 위하여 수산기를 갖는 로진계모노머를 고안하게 되었으며, 본 발명에서는 로진과 에폭시기를 갖는 아크릴 단량체와 반응시키면 수산기(-OH group)을 갖는 로진 유도체를 합성할 수 있다는 새로운 사실을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다. 이러한 수산기를 갖는 본 발명의 로진계 단독중합물 혹은 공중합물은 페인트 산업 혹은 복합재료 산업에 적용 시 무기산화물 표면에 존재하는 수산기와 본발명의 로진계모노머에 존재하는 수산기간의 간한 상호작용(수소결합, 혼화성)으로 분산성, 저장안정성 및 기계적 물성이 우수하다는 것에 착안하여 본 발명을 완성하게 되었다. The present invention has been designed to solve the above problems, and has the characteristics of producing a high molecular weight and high yield rosin derivatives, unlike the prior art, homopolymerization as well as copolymerization with various comonomers It is to provide a rosin-based monomer and a method for producing the same. It is also an object of the present invention to provide such rosin-based homopolymers and copolymers. In particular, in order to improve the miscibility (wetting) of inorganic oxides required for the paint industry, a rosin-based monomer having a hydroxyl group was devised. In the present invention, when reacted with an acrylic monomer having a rosin and an epoxy group, a hydroxyl group (-OH group) The discovery of a new fact that rosin derivatives with The rosin homopolymer or copolymer of the present invention having such a hydroxyl group has a simple interaction between the hydroxyl group present on the surface of the inorganic oxide and the hydroxyl period present on the rosin monomer of the present invention when applied to the paint industry or the composite material industry (hydrogen bond). The present invention was completed by focusing on excellent dispersibility, storage stability, and mechanical properties.

본 발명은 단독중합은 물론 아크릴계 단량체, 열경화성 및 광경화성 물질의 단량체 들과 공중합이 가능하고, 분자내에 수산기를 갖는 로진계 모노머, 로진계 수지(로진계 단독중합물 및 로진계 공중합물) 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서 상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 방법이 제공된다. The present invention can be copolymerized with monomers of acrylic monomers, thermosetting and photocurable materials as well as homopolymerization, rosin-based monomers having a hydroxyl group in the molecule, rosin-based resins (rosin-based homopolymers and rosin-based copolymers) and their preparation A method for solving the above technical problem is provided.

본 발명의 일 측면에 따르면 하기 화학식 1의 로진을 화학식 2와 같이 에폭시 기를 갖는 아크릴 단량체와 반응시켜 제조된 화학식 3과 이를 제조하는 방법이 제공된다. According to an aspect of the present invention there is provided a formula (3) prepared by reacting a rosin of the formula (1) with an acrylic monomer having an epoxy group, such as formula (2) and a method for producing the same.

<화학식 1><Formula 1>

<화학식 2><Formula 2>

(상기 화학식 2에서 R은 수소(H) 또는 메틸기(-CH3) 중에서 선택된다.)(In Formula 2, R is selected from hydrogen (H) or methyl group (-CH 3 ).)

<화학식 3><Formula 3>

(상기 화학식 3에서 R은 화학식 2에서의 정의와 동일하다.) (In Formula 3, R is the same as defined in Formula 2.)

또한 본 발명의 일 측면에 따르면 상기 화학식 3을 단독중합한 중합체 및 상기 화학식 3과 공단량체를 공중합하여 얻어진 공중합물을 제공한다.In addition, according to an aspect of the present invention provides a copolymer obtained by copolymerizing the above-mentioned formula (3) homopolymerized with the above-described formula (3) and a comonomer.

본 발명의 로진 유도체인 화학식 3의 제조방법을 도 1을 참고로 하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 먼저 로진계모노머의 합성은 화학식 1의 로진과 화학식 2의 화합물을 용매에 용해시키고 여기에 촉매 및 중합금지제를 가하여 가열 교반 함으로서 화학식 3을 얻을 수 있다.The method for preparing Formula 3, which is a rosin derivative of the present invention, will be described in more detail with reference to FIG. 1. First, the synthesis of rosin monomers may be achieved by dissolving the rosin of Formula 1 and the compound of Formula 2 in a solvent, followed by heating and stirring by adding a catalyst and a polymerization inhibitor.

본 발명의 로진계모노머 제조에 사용가능한 로진으로는 검(gum) 로진, 우드(wood) 로진 및 톨오일(tall oil) 로진 중 어느 것이라도 가능하며, 이성체의 함량과도 무관하다. 로진계모노머 제조에 사용가능한 화학식 2의 화합물로는 에폭시기를 갖는 glycidyl methacrylate, glycidylacrylate가 가능하다. 또한 본 발명의 로진계모노머 제조에 사용가능한 촉매로는 tetraalkylammonium halide, tetra methylammonium hydroxide, benzyltrimethyl ammonium hydroxide와 같은 알칼리성 물질이면 가능하며, 반응물 대비 10∼200몰%를 사용하면 적당하다. 본 발명의 로진계모노머 제조에 사용가능한 중합금지제는 일반적으로 파라벤조 퀴논이나, 히드로퀴논을 사용하는 것이 바람직하나 중합금지제를 특별히 한정하는 것은 아니다. 반응 용매로는 메틸에틸케톤, 벤젠, 염화벤젠 등이 바람직하나 한 가지 용매로 규정할 필요는 없다.The rosin that can be used to prepare the rosin-based monomer of the present invention may be any of gum rosin, wood rosin and tall oil rosin, and is not related to the content of isomers. Compounds of formula (2) usable for the preparation of rosin monomers include glycidyl methacrylate and glycidylacrylate having an epoxy group. In addition, the catalyst usable in the preparation of the rosin-based monomer of the present invention may be an alkaline substance such as tetraalkylammonium halide, tetra methylammonium hydroxide, benzyltrimethyl ammonium hydroxide, and it is suitable to use 10 to 200 mol% of the reactants. Generally the polymerization inhibitor which can be used for manufacture of the rosin-based monomer of the present invention is preferably parabenzo quinone or hydroquinone, but the polymerization inhibitor is not particularly limited. The reaction solvent is preferably methyl ethyl ketone, benzene, benzene chloride or the like, but it is not necessary to define it as one solvent.

이상과 같은 방법으로 제조한 화학식 3의 로진 유도체를 단독중합하여 로진계 단독중합물을 제조하는 방법을 설명하기로 한다. 먼저 화학식 3의 로진계모노머를 벤젠 혹은 디메틸포름아마이드와 같은 용매에 용해시키고 중합개시제를 가하여 라디칼 중합시켜 로진계 단독중합물을 제조할 수 있다. 구체적으로는 중합개시제로 N,N'-azobisisobutylonitrile(이하 AIBN이라 칭한다.) 등의 라디칼 개시제 0.05 ∼ 3 중량 %를 사용하여 10 ∼ 80 ℃의 온도에서 24시간 정도 라디칼 중합시킨 후 생성된 로진계모노머 중합물을 비용매에 침전, 여과 및 건조시킨다. 또한 화학식 3의 로진 유도체를 음이온 개시제 존재하에서 음이온 중합시켜 로진계 단독중합물을 제조할 수도 있다. A method of preparing a rosin homopolymer by homopolymerizing the rosin derivative prepared by the above method will be described. First, the rosin-based monomer of Formula 3 may be dissolved in a solvent such as benzene or dimethylformamide, and a radical polymerization may be performed by adding a polymerization initiator to prepare a rosin-based homopolymer. Specifically, rosin monomers produced after radical polymerization at a temperature of 10 to 80 ° C. for 24 hours using 0.05 to 3% by weight of a radical initiator such as N, N'-azobisisobutylonitrile (hereinafter referred to as AIBN) as a polymerization initiator. The polymer is precipitated in nonsolvent, filtered and dried. In addition, the rosin derivative of Formula 3 may be anion polymerized in the presence of an anion initiator to prepare a rosin homopolymer.

로진계 단독중합물의 제조에 사용되는 중합용기는 외부 산소와 차단이 가능한 용기를 사용하는 것이 좋으나 외부와 차단되지 않을 경우에는 질소를 계속 주입하면서 중합하여야 한다. 그리고 사용되는 중합 용매는 벤젠을 사용하는 것이 좋으나 단량체를 녹일 수 있는 용매면 사용가능 하고 용매 없이 벌크 중합도 가능하다.The polymerization vessel used for the production of the rosin homopolymer should be a container that can block external oxygen, but if not blocked, the polymerization should be continued while injecting nitrogen. It is preferable to use benzene as the polymerization solvent to be used, but any solvent capable of dissolving the monomer may be used, and bulk polymerization without solvent may be possible.

한편 화학식 3의 로진 유도체와 공단량체를 이용하여 로진계 공중합물의 제조 방법을 설명하기로 한다. 로진계 공중합물의 제조방법은 상술한 로진계 단독중합물의 제조방법과 동일하며, 단지 화학식 3의 로진계모노머와 공단량체로서 제2, 제3 등 다종의 비닐단량체를 동시에 함께 라디칼 중합시키는 것이 다를 뿐이다. 접착제 및 상용화제의 용도로 사용할 경우에는 화학식 3의 로진 유도체와 스티렌, 헥실 아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이크, 메틸메타크릴레이트, 아크릴산 혹은 메틸메타크릴레이크와 반응시키는 것이 바람직하다. Meanwhile, a method of preparing a rosin-based copolymer using the rosin derivative and the comonomer of Formula 3 will be described. The method of preparing the rosin-based copolymer is the same as the method of preparing the rosin-based homopolymer described above, except that radical polymerization of the rosin-based monomer of Formula 3 and a plurality of vinyl monomers, such as second and third, as a comonomer at the same time is different. . When used for the use of adhesives and compatibilizers, it is preferable to react with the rosin derivative of the formula (3) and styrene, hexyl acrylate, glycidyl methacrylate, methyl methacrylate, acrylic acid or methyl methacrylate.

자외선 경화 접착제, 열경화 접착제 및 포토레지스트(photoresist) 등의 용도로 사용할 경우에는 화학식 3의 로진계모노머와 열경화성이나 광경화성 단량체와 공중합 시키는 것이 바람직하다. 광경화성 물질로는 신나모일옥시말레이미드 또는 신나모일기나 스티릴피리딜기를 갖는 단량체가 이용될 수 있다. 또한 열경화성 물질로서는 에폭시기를 가지는 비닐단량체가 이용될 수 있다.When used for applications such as ultraviolet curing adhesives, thermosetting adhesives and photoresist (co), it is preferable to copolymerize the rosin monomer of the formula (3) with a thermosetting or photocurable monomer. As the photocurable material, a monomer having cinnamoyloxymaleimide or cinnamoyl group or styrylpyridyl group may be used. In addition, a vinyl monomer having an epoxy group may be used as the thermosetting material.

본 발명의 화학식 3 및 이로부터 제조된 로진계 단독중합물과 로진계 공중합물은 로진기에 의한 접착성이 우수할 뿐만 아니라 분자내에 수산기(-OH)를 가지므로 우수한 기계적 물리적 물성을 나타내었다. 본 발명에 의한 새로운 구조의 로진계모노머 및 그의 중합물은 수산기를 가지고 있어서 수산기 간의 수소결합에 의해 기계적 성질 및 물리적 성질이 우수함을 확인하였다.Formula (3) of the present invention and the rosin-based homopolymer and the rosin-based copolymer prepared therefrom exhibited excellent mechanical and physical properties because not only the adhesion by the rosin group but also the hydroxyl group (-OH) in the molecule. It was confirmed that the rosin-based monomer having a new structure and the polymer thereof according to the present invention have a hydroxyl group, and thus have excellent mechanical and physical properties by hydrogen bonding between the hydroxyl groups.

일반적으로 페인트, 복합재료 등은 크게 고분자 성분과 무기계 첨가물(주로 무기 산화물)로 구성되어 있다. 이러한 무기계 첨가물이 고분자 성분 전체에 골고루 분산이 되어 있어야만 원하는 물성을 타나낸다. 산업분야에서는 무기계 첨가물을 고분자 성분에 균일하게 분산시키기 위해서 각종 분산제, 첨가제가 이용되고 있으나, 무기계 첨가물를 균일하게 분산시키는 데는 한계가 있다. 또한 페인트와 같이 장기 보관이 필요한 경우는 무기계 첨가물의 침전이 없어야 한다. 이러한 분산성과 침강 안정성은 고분자 성분과 무기계 첨가물 표면의 젖음성(wetability)에 의해 좌우 될 수 있으며, 젖음성이 우수하여야만 무기계 첨가물의 분산성이 우수하고, 침강 안정성도 확보할 수 있다.In general, paints, composite materials and the like are largely composed of a polymer component and an inorganic additive (mainly an inorganic oxide). These inorganic additives must be evenly dispersed throughout the polymer component to exhibit the desired physical properties. In the industrial field, various dispersants and additives are used to uniformly disperse the inorganic additive in the polymer component, but there are limitations in uniformly dispersing the inorganic additive. In addition, if long-term storage is required, such as paint, there should be no precipitation of inorganic additives. Such dispersibility and sedimentation stability may be influenced by the wettability of the surface of the polymer component and the inorganic additives, and the dispersibility of the inorganic additives may be excellent and the sedimentation stability may be secured only when the wettability is excellent.

본 발명의 화학식 3으로부터 제조된 로진계 단독중합물 및 로진계 공중합물은 분자내에 수산기를 가지고 있다. 또한 상술한 페인트 산업 혹은 복합재료 분야에서 사용되는 무기계 첨가물의 표면은 대부분 수산기를 가지고 있다. 따라서 본 발명의 로진계 단독중합물 및 로진계 공중합물은 무기계 첨가물과 혼합하였을 때, 본 발명의 중합물에 포함된 수산기와 무기계 첨가물에 포함된 수산기의 상호작용(수소 결합, 상용성)에 의해 분산성이 우수하였고, 침강 안정성도 우수하였다.The rosin homopolymer and the rosin copolymer prepared from Chemical Formula 3 of the present invention have a hydroxyl group in the molecule. In addition, the surface of the inorganic additive used in the paint industry or the composite material field described above has most of hydroxyl groups. Therefore, the rosin homopolymer and the rosin copolymer of the present invention, when mixed with the inorganic additive, dispersibility by the interaction (hydrogen bond, compatibility) of the hydroxyl group included in the polymer of the present invention and the hydroxyl group included in the inorganic additive It was excellent and sedimentation stability was also excellent.

본 발명에 의한 로진계모노머 및 중합물(혹은 공중합물)은 그 자체가 감광성을 나타낸다는 또 다른 특징이 있다. 즉 photoresist로 응용 가능성을 내포하고 있다. 도 2는 벤젠과 같은 용매에 중합물을 용해(혹은 석영판에 코팅, 건조하여 박막형성) 한 후 고압 수은등으로 광조사 하여 Shimadzu UV-2100 분광광도계로 흡광도 변화를 조사한 결과로서 자외선 광에 의해 광반응이 일어남을 보여주고 있다.The rosin-based monomers and polymers (or copolymers) according to the present invention have another feature that they themselves exhibit photosensitivity. In other words, it has the possibility of application as a photoresist. 2 is a result of irradiating the absorbance change with Shimadzu UV-2100 spectrophotometer after dissolving the polymer in a solvent such as benzene (or coating on a quartz plate and drying to form a thin film) and then irradiating with a high pressure mercury lamp. This is showing up.

이상과 같이 본 발명에 의한 로진계모노머 및 그로부터 제조된 중합물(혹은 공중합물)은 그 구조가 기존에 알려지지 않은 새로운 구조일 뿐만 아니라, 분자내에 수산기를 가지고 있기 때문에 수소결합에 의한 물성향상과 함께 무기산화물과 혼합 사용되는 산업분야에 적용 시 우수한 분산성 및 침강 안정성을 얻을 수 있는 장점이 있었다. 또한 중합물 자체가 감광특성을 가지므로 전자산업에의 응용도 가능한 특징이 있다. As described above, the rosin-based monomer and the polymer (or copolymer) prepared therefrom are not only new structures of which the structure is known, but also have hydroxyl groups in the molecule. When applied to the industrial field used mixed with the oxide there was an advantage to obtain excellent dispersibility and sedimentation stability. In addition, since the polymer itself has photosensitivity, it is also possible to apply to the electronics industry.

이하에 본 발명의 실시예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만 본 발명이 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.EXAMPLES The present invention will be described below in detail with reference to Examples of the present invention, but the present invention is not limited to the following Examples.

<실시예 1: 로진계모노머의 제조>Example 1: Preparation of Rosin Monomer

정제한 로진(abietic acid) 15g(5.0×10-2mol), glycidylmethacrylate(GMA) 8.3ml(6.6×10-2mole), 촉매 tetramethylammonium bromide 0.38g, 용매 메틸에틸케톤(MEK) 130ml 및 중합금지제로 히드로퀴논 0.07g을 삼구플라스크에 넣고 70℃에서 3시간동안 질소기류에서 교반하면서 반응시켰다. 반응물을 40℃에서 감압하여 반응용매인 MEK를 제거하고, 50℃로 승온하여 감압하여 미반응 GMA를 제거한 후 생성물을 물로 2회 세척하여 미제거된 GMA와 반응용매를 제거하였다. 이어서 pH 9의 가성소다 수용액으로 2회 세척하여 미반응 abietic acid를 제거하여 로진계모노머(이하 AMA라 칭한다)를 제조하였다.(도 1 참조)15 g (5.0 × 10 -2 mol) of purified abietic acid, 8.3 ml (6.6 × 10 -2 mole) of glycidylmethacrylate (GMA), 0.38 g of catalyst tetramethylammonium bromide, 130 ml of solvent methyl ethyl ketone (MEK) and polymerization inhibitor 0.07 g of hydroquinone was added to a three-necked flask and reacted at 70 ° C. for 3 hours with stirring in a nitrogen stream. The reaction product was decompressed at 40 ° C. to remove MEK, the reaction solvent. The reaction product was heated to 50 ° C. to remove unreacted GMA, and the product was washed twice with water to remove unremoved GMA and reaction solvent. Subsequently, two washings were performed with an aqueous solution of caustic soda at pH 9 to remove unreacted abietic acid, thereby preparing a rosin-based monomer (hereinafter referred to as AMA).

<실시예 2: 로진계 단독중합물 제조>Example 2: Preparation of rosin homopolymer

30ml 앰플에 실시예 1에서 합성한 로진계모노머 AMA 1g(2.3×10-3mol), 단량체 몰수에 대해 1mol%에 해당하는 AIBN 0.003g를 2.3ml의 dimethylformamide(DMF), 벤젠, tetrahydrofurane(THF)에 각각 녹이고 이것을 thraw-freeze법으로 탈기한 후 용봉하고, 65℃의 중합조에 넣어 24시간 중합시켰다. 중합후 200ml의 메탄올/아세톤(v/v=9)의 혼합용매에 침전시킨 후 여과하여 건조하여 로진계 단독중합물을 제조하였다.1 g (2.3 × 10 -3 mol) of rosin-based monomer AMA synthesized in Example 1 in a 30 ml ampoule, 0.003 g of AIBN corresponding to 1 mol% based on the number of monomer moles were 2.3 ml of dimethylformamide (DMF), benzene, and tetrahydrofurane (THF). It was dissolved in each and degassed by thraw-freeze method, and then melted and put in a polymerization tank at 65 ° C for polymerization for 24 hours. After polymerization, the mixture was precipitated in 200 ml of a mixed solvent of methanol / acetone (v / v = 9), filtered, and dried to prepare a rosin homopolymer.

<실시예 3 및 4: 로진계 공중합물 제조>Example 3 and 4: Preparation of rosin copolymer

로진 유도체의 공중합물은 도 3에 제시된 개략도와 같이 합성하였다. 먼저 본 발명의 로진계모노머중의 하나인 AMA와 공단량체인 methacrylate(MA)를 합친 1.1 g (8.9×10-3 mol)을 용매인 DMF 4.5 ml에 용해시켰다. 이때 AMA와 MA의 공급비는 100:10으로 조정하였다. 또한 두 단량체를 합친 몰수에 대해 0.1 mol%에 해당하는 AIBN 0.0015 g을 중합관에 넣고 thraw-freeze법으로 탈기한 후 용봉하고, 65 ℃의 중합조에 넣어 24 시간 중합시켰다. 중합 후 300 ml의 메탄올에 침전시킨 후 여과하여 건조하여 poly(AMA-co-MA)를 제조하였다. 합성 여부는 NMR 분석으로 확인 하였으며, 도 4a에 그 결과를 제시하였다.Copolymers of rosin derivatives were synthesized as shown in the schematic shown in FIG. 3. First, 1.1 g (8.9 × 10 −3 mol) of AMA, which is one of the rosin-based monomers of the present invention, and methacrylate (MA), a comonomer, were dissolved in 4.5 ml of DMF. At this time, the feed ratio of AMA and MA was adjusted to 100: 10. In addition, 0.0015 g of AIBN corresponding to 0.1 mol% of the total number of moles of the two monomers were put in a polymerization tube, degassed by thraw-freeze method, and then sealed, and put in a polymerization tank at 65 ° C. for polymerization for 24 hours. After polymerization, precipitated in 300 ml of methanol, filtered and dried to prepare poly (AMA-co-MA). Synthesis was confirmed by NMR analysis, the results are shown in Figure 4a.

공단량체로 methylmethacrylate(MMA)를 사용하여 poly(AMA-co-MMA)의 제조는 poly(AMA-co-MA)의 제조 방법과 유사하게 하였다. 두 단량체 AMA와 MMA를 합친 1.2 g (8.9×10-3 mol), 용매로 DMF 4.5 ml, 두 단량체를 합친 몰수에 대해 0.1 mol%에 해당하는 AIBN 0.0015 g을 중합관에 넣고 thraw-freeze법으로 탈기한 후 용봉하고, 65 ℃의 중합조에 넣어 24시간 중합시켰다. 이때 AMA와 MMA의 공급비는 100:10으로 조정하였다. 중합 후 300 ml의 메탄올에 침전시킨 후 여과하여 건조함으로서 poly(AMA-co-MMA)를 제조 하였다. 합성 여부는 NMR 분석으로 확인 하였으며, 도 4b에 그 결과를 제시하였다.The preparation of poly (AMA-co-MMA) using methylmethacrylate (MMA) as comonomer was similar to that of poly (AMA-co-MA). 1.2 g (8.9 × 10 -3 mol) of the two monomers AMA and MMA, 4.5 ml of DMF as a solvent, and 0.0015 g of AIBN corresponding to 0.1 mol% of the number of moles of the two monomers together were placed in a polymerization tube, and thraw-freeze method. After degassing, it was melted, put in the polymerization tank at 65 degreeC, and it superposed | polymerized for 24 hours. At this time, the feed ratio of AMA and MMA was adjusted to 100: 10. After polymerization, poly (AMA-co-MMA) was prepared by precipitation in 300 ml of methanol, followed by filtration and drying. Synthesis was confirmed by NMR analysis, the results are shown in Figure 4b.

<실시예 5: 로진계 공중합물의 물성 분석><Example 5: Analysis of physical properties of rosin copolymer>

실시예 3 및 4에서 합성한 로진 유도체의 공중합물의 분자량은 THF 10 ㎖ 에 시료 0.02 g을 녹여 Waters GPC alliance 2100 gel-permeation chromatography로 측정하였다. 그 결과 분자량이 50,000 ∼ 100,000범위에서 나타났으며, 고분자량의 로진계 공중합물이 얻어졌다. 또한 열분해온도는 Dupont 2100 열중량분석기 (TGA)로 질소 기류 하에서 30 ℃/min의 속도로 측정 하였는데, 400-470 ℃에서 완전히 분해되어 열안정성이 우수하였다.The molecular weight of the copolymer of the rosin derivative synthesized in Examples 3 and 4 was measured by Waters GPC alliance 2100 gel-permeation chromatography by dissolving 0.02 g of a sample in 10 ml of THF. As a result, the molecular weight appeared in the range of 50,000 to 100,000, a high molecular weight rosin copolymer was obtained. In addition, the pyrolysis temperature was measured by Dupont 2100 thermogravimetric analyzer (TGA) at a rate of 30 ℃ / min under a nitrogen stream, it was completely decomposed at 400-470 ℃ excellent thermal stability.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 로진계모노머, 로진계 단독중합물, 로진계 공중합물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 종래 기술과는 달리 본 발명에 의해서 고분자량 및 고수율의 로진 유도체를 제조할 수 있는 특징을 가지고 있다. 또한 본 발명의 로진계모노머 및 중합물은 분자내에 수산기(-OH group)을 가지고 있기 때문에 페인트 산업 혹은 복합재료 산업에 적용 시 무기산화물 표면에 존재하는 수산기와 본발명의 로진계모노머에 존재하는 수산기간의 강한 상호작용(수소결합, 혼화성)으로 분산성, 저장안정성 및 기계적 물성이 우수하다는 효과가 있었다.As described above, the present invention relates to a rosin-based monomer, a rosin-based homopolymer, a rosin-based copolymer, and a method for preparing the same. Unlike the related art, a rosin derivative having a high molecular weight and a high yield can be prepared by the present invention. It has a characteristic. In addition, since the rosin-based monomers and polymers of the present invention have a hydroxyl group (-OH group) in the molecule, the hydroxyl period present in the surface of the inorganic oxide and the rosin-based monomer of the present invention when applied to the paint industry or the composite material industry The strong interaction of (hydrogen bond, miscibility) has the effect of excellent dispersibility, storage stability and mechanical properties.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명 되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당 업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허범위 내에 속함은 당연한 것이다. Although the present invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.

도 1은 본 발명의 로진계 모노머의 제조를 나타내는 개략도 이다.1 is a schematic view showing the preparation of the rosin monomer of the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 로진계 중합물(수지)의 자외선 조사시간에 따른 흡광도 변화를 나타내는 그래프 이다.Figure 2 is a graph showing the change in absorbance of the rosin-based polymer (resin) according to the ultraviolet irradiation time according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 로진계 공중합물의 제조를 나타내는 개략도 이다.3 is a schematic view showing the preparation of the rosin-based copolymer according to the present invention.

도 4a는 본 발명의 실시예 3의 방법으로 제조된 poly(AMA-co-MA)의 NMR 분석 결과를 나타내는 그래프 이다.Figure 4a is a graph showing the NMR analysis of the poly (AMA-co-MA) prepared by the method of Example 3 of the present invention.

도 4 b는 본 발명의 실시예 4의 방법으로 제조된 poly(AMA-co-MMA)의 NMR 분석 결과를 나타내는 그래프 이다.Figure 4 b is a graph showing the results of NMR analysis of poly (AMA-co-MMA) prepared by the method of Example 4 of the present invention.

Claims (4)

하기 화학식 3으로 표시되고 로진계 단독중합물 및 로진계 공중합물의 원료인 것을 특징으로 하는 로진계 모노머Rosin-based monomer represented by the formula (3) and characterized in that the raw material of the rosin-based homopolymer and rosin-based copolymer <화학식 3><Formula 3> (상기 화학식 3에서 R은 수소(H) 또는 메틸기(-CH3) 중에서 선택된다.)(In Formula 3, R is selected from hydrogen (H) or methyl group (-CH 3 ).) 로진계 모노머 제조에 있어서 하기 화학식 1의 로진을 하기 화학식 2와 같이 에폭시 기를 갖는 아크릴 단량체와 알칼리 촉매 존재하에서 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 하기 화학식 3의 제조 방법 In preparing a rosin-based monomer, a rosin of Formula 1 is prepared by reacting an acrylic monomer having an epoxy group with an alkali catalyst in the presence of an alkali catalyst, as shown in Formula 2 below. <화학식 1><Formula 1> <화학식 2><Formula 2> (상기 화학식 3에서 R은 수소(H) 또는 메틸기(-CH3) 중에서 선택된다.)(In Formula 3, R is selected from hydrogen (H) or methyl group (-CH 3 ).) <화학식 3><Formula 3> (상기 화학식 3에서 R은 수소(H) 또는 메틸기(-CH3) 중에서 선택된다.)(In Formula 3, R is selected from hydrogen (H) or methyl group (-CH 3 ).) 로진계 중합물에 있어서 하기 구조식 3의 로진계 모노머를 단독으로 중합하여 제조된 것을 특징으로 하는 로진계 단독중합물Rosin-based homopolymers produced by polymerizing a rosin-based monomer of the following structural formula 3 alone in a rosin-based polymer <화학식 3><Formula 3> (상기 화학식 3에서 R은 수소(H) 또는 메틸기(-CH3) 중에서 선택된다.)(In Formula 3, R is selected from hydrogen (H) or methyl group (-CH 3 ).) 하기 구조식 3의 로진계 모노머와 제2의 모노머를 공중합하여 얻어진 공중합물에 있어서 제2의 모노머가 탄소-탄소 이중결합을 갖는 단량체, 열경화성 물질 혹은 광경화성 물질 중에서 적어도 1개 이상 선택되어 제조된 것을 특징으로 하는 로진계 공중합물In the copolymer obtained by copolymerizing the rosin-based monomer of the structural formula 3 and the second monomer, at least one selected from a monomer having a carbon-carbon double bond, a thermosetting material or a photocurable material is prepared. Characterized rosin copolymer <화학식 3><Formula 3> (상기 화학식 3에서 R은 수소(H) 또는 메틸기(-CH3) 중에서 선택된다.)(In Formula 3, R is selected from hydrogen (H) or methyl group (-CH 3 ).)
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