KR20110078214A - Polycarbonate resin having excellent heat resistance, hydrolysis resistance, color, and electrostatic property and method of preparing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내열성, 내가수분해성, 색조 및 정전기 특성이 우수한 폴리카보네이트 수지 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a polycarbonate resin excellent in heat resistance, hydrolysis resistance, color tone, and electrostatic properties, and a method for producing the same.
보다 구체적으로 본 발명은 말단 정지제 없이 전체 말단기 중 말단 수산기의 농도를 0.01 내지 15 %로 조절하여, 내열성, 내가수분해성, 색조 및 정전기 특성을 향상시킨 폴리카보네이트 수지 및 그 제조방법에 관한 것이다. More specifically, the present invention relates to a polycarbonate resin having improved heat resistance, hydrolysis resistance, color tone, and electrostatic properties by adjusting the concentration of terminal hydroxyl groups in all terminal groups without a terminal terminator to 0.01 to 15%, and a method of manufacturing the same. .
폴리카보네이트는 내충격성 등과 같은 기계적 특성이 우수하고, 자기소화성, 치수안정성, 내열성 및 투명성이 우수하여 전기전자 제품 외장재, 자동차 부품 등 그 활용범위가 날로 증가하고 있다. Polycarbonate is excellent in mechanical properties such as impact resistance, and excellent in self-extinguishing, dimensional stability, heat resistance and transparency, the application range of electric and electronic product exterior materials, automotive parts, etc. are increasing day by day.
일반적으로 폴리카보네이트의 제조방법으로는 비스페놀A와 같은 2가 페놀의 염화합물과 포스젠을 액상에서 반응시키는 계면중합법과 상기의 2가 페놀을 디페닐카보네이트와 같은 디아릴카보네이트를 용융상태에서 에스테르 교환법에 의해 제조하는 방법이 있다.In general, the polycarbonate is prepared by interfacial polymerization of bivalent phenol salts such as bisphenol A and phosgene in a liquid phase, and diaryl carbonates such as diphenyl carbonate in the above state. There is a method of manufacturing by the exchange method.
에스테르 교환반응에 의해 폴리카보네이트를 제조하는 방법은 포스젠과 같은 독성이 강한 물질의 사용을 배제할 수 있고, 메틸렌클로라이드와 같은 유기용제를 사용하지 않으며, 다량의 물을 사용하는 세정 과정이 필요 없어 환경친화적인 제조 공정으로 그 장래가 밝은 제조 공정이라 할 수 있다.The method of preparing polycarbonate by transesterification can eliminate the use of highly toxic substances such as phosgene, do not use organic solvents such as methylene chloride, and do not require cleaning process using a large amount of water. It is an environmentally friendly manufacturing process and the future is a bright manufacturing process.
그러나, 1가 페놀계 화합물의 사용을 통하여 반응을 종결하는 계면 반응과는 달리, 에스테르 교환 반응은 반응 종결제를 사용하지 않는다. 이와 같은 공정상의 차이로 인하여 에스테르 교환 반응에 의해 제조된 폴리카보네이트 수지는 계면 반응에 의해 제조된 폴리카보네이트 수지에 비하여 높은 말단 수산기 조성을 갖는다.However, unlike the interfacial reaction which terminates the reaction through the use of monovalent phenolic compounds, the transesterification reaction does not use a reaction terminator. Due to this process difference, the polycarbonate resin produced by the transesterification reaction has a higher terminal hydroxyl group composition than the polycarbonate resin produced by the interfacial reaction.
폴리카보네이트는 내충격성 등과 같은 기계적 특성이 우수하고, 자기소화성, 치수안정성, 내열성 및 투명성이 우수하여 전기전자 제품 외장재, 자동차 부품 등 그 활용범위가 날로 증가하고 있다. Polycarbonate is excellent in mechanical properties such as impact resistance, and excellent in self-extinguishing, dimensional stability, heat resistance and transparency, the application range of electric and electronic product exterior materials, automotive parts, etc. are increasing day by day.
일반적으로 폴리카보네이트의 제조방법으로는 비스페놀A와 같은 2가 페놀의 염화합물과 포스젠을 액상에서 반응시키는 계면중합법과 상기의 2가 페놀을 디페닐카보네이트와 같은 디아릴카보네이트를 용융상태에서 에스테르 교환법에 의해 제조하는 방법이 있다.In general, the polycarbonate is prepared by interfacial polymerization of bivalent phenol salts such as bisphenol A and phosgene in a liquid phase, and diaryl carbonates such as diphenyl carbonate in the above state. There is a method of manufacturing by the exchange method.
에스테르 교환반응에 의해 폴리카보네이트를 제조하는 방법은 포스젠과 같은 독성이 강한 물질의 사용을 배제할 수 있고, 메틸렌클로라이드와 같은 유기용제를 사용하지 않으며, 다량의 물을 사용하는 세정 과정이 필요 없어 환경친화적인 제조 공정으로 그 장래가 밝은 제조 공정이라 할 수 있다.The method of preparing polycarbonate by transesterification can eliminate the use of highly toxic substances such as phosgene, do not use organic solvents such as methylene chloride, and do not require cleaning process using a large amount of water. It is an environmentally friendly manufacturing process and the future is a bright manufacturing process.
그러나, 1가 페놀계 화합물의 사용을 통하여 반응을 종결하는 계면 반응과는 달리, 에스테르 교환 반응은 반응 종결제를 사용하지 않는다. 이와 같은 공정상의 차이로 인하여 에스테르 교환 반응에 의해 제조된 폴리카보네이트 수지는 계면 반응에 의해 제조된 폴리카보네이트 수지에 비하여 높은 말단 수산기 조성을 갖는다.However, unlike the interfacial reaction which terminates the reaction through the use of monovalent phenolic compounds, the transesterification reaction does not use a reaction terminator. Due to this process difference, the polycarbonate resin produced by the transesterification reaction has a higher terminal hydroxyl group composition than the polycarbonate resin produced by the interfacial reaction.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 방향족 디히드록시 화합물 및 디아릴카보네이트를 포함하는 단량체 혼합물을 중합하여 제조되며, 상기 단량체 혼합물은 말단정지제를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 전체 말단기 중 말단 수 산기의 농도가 0.01 내지 15 %인 폴리카보네이트 수지를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention is prepared by polymerizing a monomer mixture comprising an aromatic dihydroxy compound and a diaryl carbonate, characterized in that the monomer mixture does not contain an end-stopping agent, out of the entire terminal group It provides a polycarbonate resin having a concentration of terminal hydroxyl groups of 0.01 to 15%.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 방향족 디히드록시 화합물 및 디아릴카보네이트를 포함하는 단량체 혼합물을 중합하여 제조되며, 상기 단량체 혼합물은 말단정지제를 0 내지 0.001 중량% 로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전체 말단기 중 말단 수산기의 농도가 0.01 내지 15 %인 폴리카보네이트 수지를 제공한다. In order to achieve the above another technical problem, the present invention is prepared by polymerizing a monomer mixture comprising an aromatic dihydroxy compound and a diaryl carbonate, the monomer mixture is 0 to 0.001% by weight of a terminating agent It is characterized in that it comprises a polycarbonate resin having a concentration of 0.01 to 15% of the terminal hydroxyl group in the total terminal group.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 말단정지제는 디부틸카보네이트, 디펜틸카보네이트, 부틸펜틸카보네이트, 디헥실카보네이트, 디사이클로헥실카보네이트, 디헵틸카보네이트, 디옥틸카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 디알킬카보네이트 또는 하기 화학식 1로 표시되는 방향족 카보네이트 유도체 화합물일 수 있다. In one embodiment of the invention, the terminating agent is at least one dialkyl selected from the group consisting of dibutyl carbonate, dipentyl carbonate, butyl pentyl carbonate, dihexyl carbonate, dicyclohexyl carbonate, diheptyl carbonate, dioctyl carbonate It may be a carbonate or an aromatic carbonate derivative compound represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
(상기 식에서 R1은 수소, t-부틸기, p-쿠밀기이며, R2는 t-부틸기, p-쿠밀기임).(Wherein R 1 is hydrogen, t-butyl group, p-cumyl group, R 2 is t-butyl group, p-cumyl group).
본 발명의 다른 구체예에서, 상기 디아릴카보네이트는 상기 방향족 디히드록 시 화합물 1몰당 1.18 내지 1.32 몰의 범위로 포함된다. In another embodiment of the present invention, the diaryl carbonate is included in the range of 1.18 to 1.32 moles per mole of the aromatic dihydroxy compound.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 방향족 디히드록시 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 한다. In another embodiment of the present invention, the aromatic dihydroxy compound is characterized by the following formula (2).
[화학식2](2)
(상기 식에서, A는 단일 결합, C1-C5의 알킬렌, C1-C5의 알킬리덴, C5-C6의 시클로알킬리덴, -S-또는 -SO2-를 나타냄).Wherein A represents a single bond, C 1 -C 5 alkylene, C 1 -C 5 alkylidene, C 5 -C 6 cycloalkylidene, -S- or -SO 2- .
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 디아릴카보네이트로는 디페닐 카보네이트, 디토릴 카보네이트, 비스(클로로페닐) 카보네이트, m-크레실 카보네이트, 디나프틸카보네이트, 비스(디페닐) 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디부틸 카보네이트, 디시클로헥실 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이다. In another embodiment of the present invention, the diaryl carbonate is diphenyl carbonate, ditoryl carbonate, bis (chlorophenyl) carbonate, m-cresyl carbonate, dinaphthyl carbonate, bis (diphenyl) carbonate, diethyl At least one selected from the group consisting of carbonate, dimethyl carbonate, dibutyl carbonate, dicyclohexyl carbonate.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는 120℃에서 4시간 건조 후 10 OZ 사출기에서 성형 온도 290℃, 금형 온도 70℃ 조건으로 사출하여 3mm 두께의 시편을 제조한 후 90℃, 95% 상대습도의 항온 항습기에서 7일간 체류 시킨 후의 분자량 유지율이 96% 이상이다. In another embodiment of the present invention, the polycarbonate resin is dried for 4 hours at 120 ℃ after injection at a molding temperature of 290 ℃, mold temperature 70 ℃ conditions in a 10 OZ injection machine to produce a specimen of 3mm thickness 90 ℃, 95 Molecular weight retention after retention for 7 days in a constant temperature and humidity chamber of% relative humidity is 96% or more.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는 성형온도 340 ℃, 금형 온도 70℃ 조건으로 하고 냉각시간을 300초로 하여 3mm 두께의 시편을 제조하고, 상기 시편을 340℃, 에서 5분간 체류 시킨 후 Nippon Denshoku Kogyo (주) 에서 제조된 색차계(ND-1001 DP)를 이용해 측정한 체류 전과 체류 후의 황색도(△YI)가 1.5 이하이다. In another embodiment of the present invention, the polycarbonate resin is a specimen temperature of 340 ℃, a mold temperature of 70 ℃ and a cooling time of 300 seconds to prepare a specimen of 3mm thickness, and the specimen is kept at 340 ℃, 5 minutes The yellowness (ΔYI) before and after the retention measured using a color difference meter (ND-1001 DP) manufactured by Nippon Denshoku Kogyo Co., Ltd. after the retention was 1.5 or less.
상기 또 다른 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 말단정지제를 사용하지 않고서 전체 말단기 중 말단 수산기의 농도가 0.01 내지 15 %인 폴리카보네이트 수지를 제조하는 방법을 제공한다. In order to achieve the above another technical problem, the present invention provides a method for producing a polycarbonate resin having a concentration of 0.01 to 15% of the terminal hydroxyl group in the entire terminal group without using an end stopper.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지를 제조하는 방법은 방향족 디히드록시 화합물 1몰당 디아릴카보네이트를 1.18 내지 1.32 몰의 범위로 조절하여 중합하는 것임을 특징으로 한다. In another embodiment of the present invention, the method for producing the polycarbonate resin is characterized in that the polymerization by controlling the diaryl carbonate per mole of aromatic dihydroxy compound in the range of 1.18 to 1.32 moles.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지를 제조하는 방법에 사용되는 방향족 디히드록시 화합물은 상기 화학식 2로 표시된다. In another embodiment of the present invention, the aromatic dihydroxy compound used in the method for producing the polycarbonate resin is represented by the formula (2).
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지를 제조하는 방법에 사용되는 디아릴카보네이트는 디페닐 카보네이트, 디토릴 카보네이트, 비스(클로로페닐) 카보네이트, m-크레실 카보네이트, 디나프틸카보네이트, 비스(디페닐) 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디부틸 카보네이트, 디시클로헥실 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이다. In another embodiment of the present invention, the diaryl carbonate used in the method for preparing the polycarbonate resin is diphenyl carbonate, ditoryl carbonate, bis (chlorophenyl) carbonate, m-cresyl carbonate, dinaphthyl carbonate, At least one selected from the group consisting of bis (diphenyl) carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, dibutyl carbonate, dicyclohexyl carbonate.
상기 또 다른 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 상기 폴리카보네이트 수지로부터 제조된 성형품을 제공한다.In order to achieve the above another technical problem, the present invention provides a molded article prepared from the polycarbonate resin.
본 발명은 말단 정지제를 사용하지 않고, 디페닐카보네이트/비스페놀A 몰비를 조정하여 반응 공정의 개조나 변화 없이 기존 설비를 적용하여 용이하게 하이드록시기의 농도를 감소시킬 뿐만 아니라, 성형 가공시 고온에서의 열안정성, 색상안정성 등을 향상시킴과 동시에, 내가수분해성을 향상시킴에 따라 옥외 구조물이나 수분 접촉이 많은 성형물에 적용이 가능한 폴리카보네이트 수지 및 그의 제조방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.The present invention does not use a terminal terminator, and adjusts the diphenyl carbonate / bisphenol A molar ratio to easily reduce the concentration of the hydroxyl group by applying the existing equipment without modification or change of the reaction process, as well as high temperature during the molding process In addition to improving thermal stability, color stability, and the like, and improving hydrolysis resistance, the present invention provides a polycarbonate resin that can be applied to outdoor structures and moldings having a lot of moisture contact, and a method of manufacturing the same.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 방향족 디히드록시 화합물 및 디아릴카보네이트를 포함하는 단량체 혼합물을 중합하여 제조되며, 상기 단량체 혼합물은 말단정지제를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 전체 말단기 중 말단 수산기의 농도가 0.01 내지 15 %인 폴리카보네이트 수지를 제공한다.The present invention is prepared by polymerizing a monomer mixture comprising an aromatic dihydroxy compound and a diaryl carbonate, wherein the monomer mixture does not contain an end-stopping agent. Provides 15% polycarbonate resin.
또한 본 발명은 방향족 디히드록시 화합물 및 디아릴카보네이트를 포함하는 단량체 혼합물을 중합하여 제조되며, 상기 단량체 혼합물은 말단정지제를 0 내지 0.001 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전체 말단기 중 말단 수산기의 농도가 0.01 내지 15 %인 폴리카보네이트 수지를 제공한다.In another aspect, the present invention is prepared by polymerizing a monomer mixture comprising an aromatic dihydroxy compound and a diaryl carbonate, wherein the monomer mixture comprises 0 to 0.001% by weight of an end stopper, the terminal of the total terminal group It provides a polycarbonate resin having a concentration of hydroxyl groups of 0.01 to 15%.
구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는 상기 디히드록시 화합물과 상기 디 아릴카보네이트를 알칼리, 알칼리 토금속 또는 이들의 혼합으로 이루어진 촉매의 존재 하에서 에스테르 교환 반응시켜 제조한다.In an embodiment, the polycarbonate resin is prepared by transesterifying the dihydroxy compound and the diaryl carbonate in the presence of a catalyst consisting of alkali, alkaline earth metal or a mixture thereof.
(A) 방향족 디히드록시 화합물(A) Aromatic Dihydroxy Compound
본 발명의 방향족 디히드록시 화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다. The aromatic dihydroxy compound of the present invention may be represented by the following formula (2).
[화학식 2][Formula 2]
(상기 식에서, A는 단일 결합, C1-C5의 알킬렌, C1-C5의 알킬리덴, C5-C6의 시클로알킬리덴, -S-또는 -SO2-를 나타냄)Wherein A represents a single bond, C 1 -C 5 alkylene, C 1 -C 5 alkylidene, C 5 -C 6 cycloalkylidene, -S- or -SO 2-
상기 화학식 2의 디히드록시 화합물의 구체예로서는 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판, 2,4-비스-(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-시클로헥산, 2,2-비스-(3-클로로-4-히드록시페닐)-프로판, 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판 등을 들 수 있다. 이들 중, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판, 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판, 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-시클로헥산 등이 바람직하며, 비스페놀-A라고도 불리는 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판이 가장 바람직하다. Specific examples of the dihydroxy compound of the formula (2) include 4,4'-dihydroxydiphenyl, 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) -propane, 2,4-bis- (4-hydroxyphenyl ) -2-methylbutane, 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl) -cyclohexane, 2,2-bis- (3-chloro-4-hydroxyphenyl) -propane, 2,2-bis- (3,5-dichloro-4-hydroxyphenyl) -propane etc. are mentioned. Among them, 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) -propane, 2,2-bis- (3,5-dichloro-4-hydroxyphenyl) -propane, 1,1-bis- (4- Hydroxyphenyl) -cyclohexane and the like are preferred, and 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) -propane, also referred to as bisphenol-A, is most preferred.
(B) 디아릴카보네이트(B) diaryl carbonate
상기 디아릴카보네이트로는 디페닐 카보네이트, 디토릴 카보네이트, 비스(클로로페닐) 카보네이트, m-크레실 카보네이트, 디나프틸카보네이트, 비스(디페닐) 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디부틸 카보네이트, 디시클로헥실 카보네이트 등을 들 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 사용될 수 있으며, 이중 바람직하게는 디페닐 카보네이트이다. Examples of the diaryl carbonate include diphenyl carbonate, ditoryl carbonate, bis (chlorophenyl) carbonate, m-cresyl carbonate, dinaphthyl carbonate, bis (diphenyl) carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, dibutyl carbonate, Dicyclohexyl carbonate etc. are mentioned, It is not necessarily limited to this. These may be used alone or in combination of two or more, preferably diphenyl carbonate.
본 발명의 구체예에서는 상기 디아릴카보네이트로는 상기 방향족 디히드록시 화합물 1몰당 1.18 내지 1.32 몰의 범위로 사용된다. In an embodiment of the present invention, the diaryl carbonate is used in the range of 1.18 to 1.32 moles per mole of the aromatic dihydroxy compound.
기존의 폴리카보네이트 수지는 말단 하이드록시기 농도가 20 내지 30 %로 높아 열안정성이 떨어지며, 이와 같이 말단 하이드록시기 농도가 높은 폴리카보네이트 수지를 블렌딩할 경우, 말단 하이드록시기가 고온, 고압의 압출과정에서 다른 첨가제와 반응을 하여 물성 저하 및 변색을 발생시키게 되며, 사출시 금형과의 마찰에 의해 정전기를 발생시키게 된다. 지금까지는, 말단 수산기의 농도를 낮은 범위로 조절하기 위해서는 말단 정지제를 사용하여, 말단 수산기를 캡핑하는 것이 필수적이었다. 그러나 본 발명자들은 말단 정지제를 사용하지 않고도 디아릴카보네이트와 방향족 디히드록시 화합물의 몰비를 조정하는 방법에 의하여 말단 하이드록시 농도를 낮출 수 있으며, 그 결과 열안정성, 색조 및 정전기 특성이 우수한 폴리카보네이트 수지를 제조할 수 있음을 알아내었다. Existing polycarbonate resin has a terminal hydroxyl group concentration of 20 to 30%, resulting in poor thermal stability. When blending a polycarbonate resin having a high terminal hydroxyl group concentration, the terminal hydroxyl group is extruded at a high temperature and high pressure. Reacts with other additives to cause deterioration of physical properties and discoloration, and generates static electricity by friction with the mold during injection. Until now, it was essential to cap terminal hydroxyl groups using terminal terminators in order to control the concentration of terminal hydroxyl groups in a low range. However, the present inventors can lower the terminal hydroxy concentration by adjusting the molar ratio of the diaryl carbonate and the aromatic dihydroxy compound without using a terminal terminator, and as a result, polycarbonate having excellent thermal stability, color tone, and electrostatic properties It was found that a resin could be prepared.
본 발명의 디아릴카보네이트와 방향족 디히드록시 화합물의 몰비가 1.32를 넘는 경우, 중합연쇄반응이 조기에 종료되어, 사슬의 분자량이 충분히 확보되지 못 하게 되며, 그 결과 충격강도가 저하될 수 있다. 반면, 디아릴카보네이트와 방향족 디히드록시 화합물의 몰비가 1.18 보다 작은 경우에는 말단 하이드록시기의 농도가 높아지며, 그 결과 물성에 나쁜 영향을 주게 된다. 즉 전체 말단기 중 말단 수산기의 농도를 0 내지 15 %의 범위내로 조절하기 위한 디아릴카보네이트/방향족 디히드록시 화합물의 몰비는 1.18 내지 1.32까지이다. When the molar ratio of the diaryl carbonate and the aromatic dihydroxy compound of the present invention exceeds 1.32, the polymerization chain reaction is terminated prematurely, the molecular weight of the chain is not sufficiently secured, and as a result, the impact strength may be lowered. On the other hand, when the molar ratio of the diaryl carbonate and the aromatic dihydroxy compound is less than 1.18, the concentration of the terminal hydroxy group is increased, resulting in a bad effect on the physical properties. That is, the molar ratio of the diaryl carbonate / aromatic dihydroxy compound for adjusting the concentration of the terminal hydroxyl group in the total terminal group in the range of 0 to 15% is from 1.18 to 1.32.
(C) 말단 정지제(C) end terminator
말단 정지제란 사슬정지제 또는 캡핑제(capping agent)라고도 불리우는 것으로, 분자량을 제어하고 가공성이 양호한 중합체를 제공하기 위해 첨가하는 화합물을 말한다.End stoppers, also called chain stoppers or capping agents, are compounds added to control the molecular weight and provide a good processability polymer.
본 발명의 전체 말단기 중 말단 수산기의 농도가 0.01 내지 15 %인 카보네이트 수지는 말단 정지제를 포함하지 않은 단량체 혼합물을 중합하여 제조되거나, 또는 말단 정지제를 0 내지 0.001 중량%의 소량으로 포함하는 단량체 혼합물을 중합하여 제조될 수 있다. The carbonate resin having a concentration of 0.01 to 15% of the terminal hydroxyl group in the entire terminal group of the present invention is prepared by polymerizing a monomer mixture containing no terminal terminator, or containing a small amount of terminal terminator at 0 to 0.001% by weight. It can be prepared by polymerizing the monomer mixture.
구체예에서 상기 말단 정지제는 디부틸카보네이트, 디펜틸카보네이트, 부틸펜틸카보네이트, 디헥실카보네이트, 디사이클로헥실카보네이트, 디헵틸카보네이트, 디옥틸카보네이트 등으로부터 선택된 하나 이상의 디알킬카보네이트 또는 하기 화학식 1로 표시되는 방향족 카보네이트 유도체 화합물일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. In an embodiment, the terminal stopper is at least one dialkyl carbonate selected from dibutyl carbonate, dipentyl carbonate, butylpentyl carbonate, dihexyl carbonate, dicyclohexyl carbonate, diheptyl carbonate, dioctyl carbonate, or the like The aromatic carbonate derivative compound may be, but is not limited thereto.
[화학식 1][Formula 1]
(상기 식에서 R1은 수소, t-부틸기, p-쿠밀기이며, R2는 t-부틸기, p-쿠밀기임).(Wherein R 1 is hydrogen, t-butyl group, p-cumyl group, R 2 is t-butyl group, p-cumyl group).
(D) 촉매 및 첨가제(D) catalysts and additives
본 발명에서는 에스테르 교환 반응을 촉진시키기 위하여 촉매의 존재 하에서 수행될 수 있다. 상기 촉매의 예로는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 수산화물, 산화물, 아미드 화합물, 알콕시화합물, 전이금속 산화물, 질소 함유 염기성 화합물, 인 함유 염기성 화합물 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 본 발명에서는 각각 또는 조합된 촉매가 수화물 형태로 반응 혼합물에 첨가될 수 있다. In the present invention, it may be carried out in the presence of a catalyst to promote the transesterification reaction. Examples of the catalyst may include hydroxides, oxides, amide compounds, alkoxy compounds, transition metal oxides, nitrogen-containing basic compounds, phosphorus-containing basic compounds, and the like of alkali metals and alkaline earth metals, but are not limited thereto. These may be used alone or in combination of two or more thereof. In the present invention, each or a combined catalyst can be added to the reaction mixture in the form of a hydrate.
본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 난연제, 항균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 상용화제, 염료, 무기물 첨가제, 충전제, 가소제, 충격보강제, 혼화제, 착색제, 안정제, 활제, 정전기방지제, 안료, 내후제, 자외선 차단제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이다. The polycarbonate resin according to the present invention may further include an additive. The additives include flame retardants, antibacterial agents, mold release agents, heat stabilizers, antioxidants, light stabilizers, compatibilizers, dyes, inorganic additives, fillers, plasticizers, impact modifiers, admixtures, colorants, stabilizers, lubricants, antistatic agents, pigments, weathering agents, ultraviolet rays Blocking agents and mixtures thereof.
본 발명의 구체예에서는 상기 에스테르 교환 반응은 160 내지 300℃, 바람직하게는 200 내지 300℃, 더 바람직하게는 220 내지 260 ℃에서 감압 하에서 진행할 수 있다. 상기 온도범위에서 반응속도 및 부반응 감소에 있어 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the transesterification reaction may proceed under reduced pressure at 160 to 300 ℃, preferably 200 to 300 ℃, more preferably 220 to 260 ℃. It is preferable in the reaction rate and side reaction reduction in the above temperature range.
또한, 상기 에스테르 교환 반응은 1 torr 이하의 감압 조건에서 적어도 10분 이상, 바람직하게는 15 분 내지 24 시간, 더 바람직하게는 15분 내지 3 시간 진행하는 것이 반응속도 및 부반응 감소에 있어 바람직하다. In addition, it is preferable that the transesterification reaction proceeds for at least 10 minutes or more, preferably 15 minutes to 24 hours, more preferably 15 minutes to 3 hours under reduced pressure of 1 torr or less in terms of reaction rate and side reactions.
중합이 완료된 후에는 중합물을 수조로 배출시켜 냉각시킨 후, 건조 공정을 통하여 중합물을 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 중합물을 압출 공정을 통하여 펠렛화할 수 있으며, 이 과정에 적절한 첨가제를 투입하여 안정성이 향상된 수지 조성물을 얻을 수 있다.After the polymerization is completed, the polymer is discharged into a water bath and cooled, and then a polymer may be obtained through a drying process. The polymer thus obtained can be pelletized through an extrusion process, and an appropriate additive can be added to this process to obtain a resin composition having improved stability.
상기 방법에 의해 제조된 본 발명의 폴리카보네이트 수지는 말단 정지제를 포함하지 않고도 최종 말단 수산기의 농도가 전체 말단기의 이다. The polycarbonate resin of the present invention prepared by the above method has a final terminal hydroxyl concentration of the entire terminal group without including a terminal terminator.
본 발명은 디아릴카보네이트와 방향족 디히드록시 화합물의 몰비를 조절함으로서, 기존 설비의 개조나 추가 없이도 폴리카보네이트의 말단 수산기를 획기적으로 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 폴리카보네이트를 적용할 경우, 열안정성과 색조안정성을 현저히 상승시킬 수 있으며 사출시 정전기 발생을 줄일 수 있다.By controlling the molar ratio of the diaryl carbonate and the aromatic dihydroxy compound, the present invention can dramatically reduce the terminal hydroxyl group of the polycarbonate without any modification or addition of existing equipment. Therefore, when the polycarbonate of the present invention is applied, thermal stability and color tone stability can be significantly increased, and generation of static electricity during injection can be reduced.
일 구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는 120℃에서 4시간 건조 후 10 OZ 사출기에서 성형 온도 290℃, 금형 온도 70℃ 조건으로 사출하여 3mm 두께의 시편을 제조한 후 90℃, 95% 상대습도의 항온 항습기에서 7일간 체류 시킨 후의 분자량 유지율이 96% 이상이다. In one embodiment, the polycarbonate resin is dried at 120 ℃ for 4 hours and then injected into a mold temperature of 290 ℃, mold temperature 70 ℃ conditions in a 10 OZ injection machine to produce a specimen of 3mm thickness of 90 ℃, 95% relative humidity The molecular weight retention rate after staying for 7 days in a constant temperature and humidity chamber is 96% or more.
다른 구체예에서, 상기 폴리카보네이트 수지는 성형온도 340℃, 금형 온도 70℃ 조건으로 하고 냉각시간을 300초로 하여 3mm 두께의 시편을 제조하고, 상기 시편을 340℃, 에서 5분간 체류 시킨 후 Nippon Denshoku Kogyo (주) 에서 제조된 색차계(ND-1001 DP)를 이용해 측정한 체류 전과 체류 후의 황색도(△YI)가 1.5 이하이다. In another embodiment, the polycarbonate resin is a mold temperature of 340 ℃, a mold temperature of 70 ℃ conditions and a cooling time of 300 seconds to prepare a specimen of 3mm thickness, the specimen was kept at 340 ℃, 5 minutes after Nippon Denshoku The yellowness (ΔYI) before and after the retention measured using a color difference meter (ND-1001 DP) manufactured by Kogyo Co., Ltd. is 1.5 or less.
상기 폴리카보네이트 수지는 내구성, 내열성과 투명성이 요구되는 분야의 성형제품, 예를 들면 자동차, 기계부품, 전기전자 부품, 컴퓨터 등의 사무기기, 또는 잡화 등의 용도로 사용될 수 있다. 특히 텔레비전, 컴퓨터, 프린터, 세탁기, 카셋트 플레이어, 오디오, 휴대폰, 게임기, 완구 등과 같은 전기전자 제품의 하우징에 바람직하게 적용될 수 있다. 성형 방법은 통상의 방법을 적용할 수 있으며, 예컨대, 압출성형, 사출성형, 진공성형, 캐스팅 성형, 압출성형, 블로우성형, 캘린더 성형 등의 방법이 적용될 수 있다. 이들은 본 발명이 속하는 본야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 잘 알려져 있다.The polycarbonate resin may be used in molded products in fields requiring durability, heat resistance, and transparency, such as automobiles, mechanical parts, electrical and electronic parts, office equipment such as computers, and miscellaneous goods. In particular, the present invention can be suitably applied to housings of electrical and electronic products such as televisions, computers, printers, washing machines, cassette players, audio, mobile phones, game machines, toys, and the like. As the molding method, a conventional method may be applied, and for example, extrusion molding, injection molding, vacuum molding, casting molding, extrusion molding, blow molding, calendar molding, or the like may be applied. These are well known by those skilled in the art to which the present invention belongs.
본 발명은 하기의 실시 예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허 청구 범위에 의하여 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.The invention can be better understood by the following examples, which are intended for purposes of illustration of the invention and are not intended to be limited or limited by the appended claims.
실시예 Example
실시예 1Example 1
2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판(비스페놀A) 180.0 Kg(788.5 mol), 디페닐카보네이트 202.7 Kg(946.2 mol), KOH 100ppb(BPA 1 Kg 대비)를 반응기에 차례로 첨가한 후, 질소를 사용하여 반응기내의 산소를 제거하였다. 반응기의 온도를 160도로 올려 원료를 녹인 후 190도까지 승온시켜 6시간 유지하였다. 6시간 유지한 반응물을 1번째 반응조로 연속 공급하여 220도 까지 승온 후 압력을 70 Torr로 1시간 유지하면서 2번째 반응조로 연속 공급 하였다. 2번째 반응조 온도는 260도이며 20 torr에서 1시간 유지하면서 3번째 반응조로 연속 공급하였다. 3번째 반응조 온도는 265도까지 승온하였고 압력을 5 torr까지 낮춰 1시간 동안 유지하면서 4번째 반응조로 연속 공급하였다. 4번째 반응조 온도는 265도이며 압력을 0.5 torr까지 낮춰 1시간 동안 유지하였다. 반응 중 발생하는 부산물인 페놀은 증발에 의하여 반응기 외부로 추출하였다. 180.0 Kg (788.5 mol) of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A), 202.7 Kg (946.2 mol) of diphenylcarbonate, and 100 ppb of KOH (relative to 1 Kg of BPA) were sequentially added to the reactor, Nitrogen was used to remove oxygen in the reactor. The temperature of the reactor was raised to 160 degrees to melt the raw material, and the temperature was raised to 190 degrees and maintained for 6 hours. The reactants maintained for 6 hours were continuously supplied to the first reactor, and the temperature was raised to 220 degrees, followed by continuous supply to the second reactor while maintaining the pressure at 70 Torr for 1 hour. The second reactor temperature was 260 degrees and continuously fed to the third reactor while maintaining at 20 torr for 1 hour. The temperature of the third reactor was raised to 265 ° C. and the pressure was lowered to 5 torr and continuously fed to the fourth reactor while being maintained for 1 hour. The fourth reactor temperature was 265 degrees and the pressure was lowered to 0.5 torr and maintained for 1 hour. Phenolic, a byproduct generated during the reaction, was extracted outside the reactor by evaporation.
생성된 폴리카보네이트 수지는 압출기와 펠렛타이저를 이용하여 펠렛으로 제조하였다. 제조한 폴리카보네이트의 분자량은 GPC-TDA(트리플 디텍터 겔 크로마토그래피)를 이용하여 측정 하였고 말단 하이드록실기 농도는 H-NMR(500MHz)을 통하여 측정하였다. 제조된 폴리카보네이트 펠렛은 120℃에서 4시간 건조 후 10 OZ 사출기에서 성형 온도 290℃, 금형 온도 70℃ 조건으로 사출하여 3mm 두께의 시편을 제조한 후 90℃, 95% 상대습도의 항온 항습기에서 7일간 체류 시킨 후 분자량 유지율(%)을 측정하였으며, 고온 열안정성 평가는 동신유압(주)에서 제작된 사출기(DHC-180MC)를 사용하여 성형온도 340℃, 금형 온도 70℃ 조건으로 하고 냉각시간을 300초로 제조된 3mm 두께의 시편에 대하여 Nippon Denshoku Kogyo (주) 에서 제조된 색차계(ND-1001 DP) 를 이용해 체류 전과 체류 후의 황색도(△YI)를 측정하였다. 성형품의 성형 횟수에 따라 변색이 발생 정도가 증가하게 되는데, 연속한 3회 성형품의 색상 (YI) 차이가 0.3 이하인 때를 변색이 안정화 된 것으로 간주하고, 변색이 안정적인 값을 유지할 때의 황색도를 측정한 것이다. Izod impact는 ASTM D7265 방법으로 23℃에서 측정한 것이다.The resulting polycarbonate resin was prepared into pellets using an extruder and a pelletizer. The molecular weight of the prepared polycarbonate was measured using GPC-TDA (triple detector gel chromatography) and the terminal hydroxyl group concentration was measured by H-NMR (500MHz). The prepared polycarbonate pellets were dried at 120 ° C. for 4 hours, and then injected at a mold temperature of 290 ° C. and a mold temperature of 70 ° C. in a 10 OZ injection machine to prepare a specimen having a thickness of 3 mm. Molecular weight retention rate (%) was measured after staying for a day, and high temperature thermal stability evaluation was performed using an injection machine (DHC-180MC) manufactured by Dongshin Hydraulic Co., Ltd. at a molding temperature of 340 ° C and a mold temperature of 70 ° C. The yellowness (ΔYI) before and after the retention was measured using a colorimeter (ND-1001 DP) manufactured by Nippon Denshoku Kogyo Co., Ltd. for a 300 mm thick specimen. The degree of discoloration increases according to the number of moldings of the molded article. When the color (YI) difference of three consecutive molded articles is less than 0.3, discoloration is regarded as stabilized, and yellowness when discoloring maintains a stable value is determined. It is measured. Izod impact is measured at 23 ° C. by the ASTM D7265 method.
실시예 2Example 2
디페닐카보네이트 205.2 Kg(958.0 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. Diphenyl carbonate was carried out in the same manner as in Example 1, except that 205.2 Kg (958.0 mol) was used.
실시예 3 Example 3
디페닐카보네이트 207.8 Kg(969.8 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. The same procedure as in Example 1 was conducted except that 207.8 Kg (969.8 mol) of diphenyl carbonate was used.
비교예 1 Comparative Example 1
디페닐카보네이트 194.2 Kg(906.7 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. Diphenyl carbonate was carried out in the same manner as in Example 1, except that 194.2 Kg (906.7 mol) was used.
비교예 2 Comparative Example 2
디페닐카보네이트 199.3 Kg(930.4 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시 예 1과 동일하게 수행하였다.Diphenyl carbonate was carried out in the same manner as in Example 1, except that 199.3 Kg (930.4 mol) was used.
비교예 3 Comparative Example 3
디페닐카보네이트 223.0 Kg(1040.8 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.Diphenyl carbonate was carried out in the same manner as in Example 1, except that 223.0 Kg (1040.8 mol) was used.
비스페놀A 몰비Diphenyl carbonate /
Bisphenol A molar ratio
농도(%)Terminal hydroxyl groups
density(%)
(notched 1/8")Izod Impact
(notched 1/8 ")
(340℃, 5분 체류)△ YI
(340 ° C, 5 min stay)
(90℃, 95%, 7일)Molecular weight retention rate (%)
(90 ° C, 95%, 7 days)
본 발명의 실시예와 같이 디페닐카보네이트/비스페놀A 몰비를 1.200이상에서 폴리카보네이트를 제조할 경우 말단 하이드록시 농도가 15%이하가 되며 열안정성, 색상 안정성 및 내가수분해성이 모두 우수한 것을 확인할 수 있다. 그러나 비교예 3에서 처럼 몰비 1.32에서는 수평균분자량이 10000 이하가 되어 충격이 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 말단 하이드록시 농도를 감소시키기 위해 디페닐카보네이트/비스페놀A 몰비는 1.200 내지 1.300까지 임을 확인할 수 있다.When the polycarbonate is produced at a diphenyl carbonate / bisphenol A molar ratio of 1.200 or more as in the embodiment of the present invention, the terminal hydroxy concentration is 15% or less, and it can be confirmed that the thermal stability, color stability, and hydrolysis resistance are all excellent. . However, as in Comparative Example 3, at a molar ratio of 1.32, the number average molecular weight is less than 10,000, it can be confirmed that the impact falls. Thus, it can be seen that the diphenyl carbonate / bisphenol A molar ratio is from 1.200 to 1.300 to reduce terminal hydroxy concentration.
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