KR20120029053A - 유기 용제의 정제를 위한 에폭시 화합물의 용도 및 그를 사용하여 아민과 수분이 포함된 유기 용제를 정제하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 용제의 정제를 위한 에폭시 화합물의 용도 및 그를 사용하여 아민과 수분이 포함된 유기 용제를 정제하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 정제 대상인 유기 용제 내에 불순물로서 포함된 아민을 에폭시 화합물과 반응시켜 겔을 형성시키면 이 겔이 미반응된 불순물 아민 및 수분을 흡수하는 점을 이용하여, 불순물로서 아민과 수분이 포함된 유기 용제를 정제하는 방법 및 그를 위한 에폭시 화합물의 용도에 관한 것이다.

Description

유기 용제의 정제를 위한 에폭시 화합물의 용도 및 그를 사용하여 아민과 수분이 포함된 유기 용제를 정제하는 방법{USE OF EPOXY COMPOUND FOR PURIFYING ORGANIC SOLVENT AND PROCESS FOR PURIFYING ORGANIC SOLVENT CONTAINING AMINES AND WATER BY USING THE SAME}
본 발명은 유기 용제의 정제를 위한 에폭시 화합물의 용도 및 그를 사용하여 아민과 수분이 포함된 유기 용제를 정제하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 정제 대상인 유기 용제 내에 불순물로서 포함된 아민을 에폭시 화합물과 반응시켜 겔을 형성시키면 이 겔이 미반응된 불순물 아민 및 수분을 흡수하는 점을 이용하고, 바람직하게는 연속적으로 정제설비 공정을 거쳐 불순물로서 아민과 수분이 포함된 유기 용제를 정제하는 방법 및 그를 위한 에폭시 화합물의 용도에 관한 것이다.
유기 화학 반응에 있어서, 반응물들의 점도를 낮추어 작업성을 향상시키거나, 반응열을 조절하기 위하여 일정량의 희석용제를 사용하는 것은 보편화되어 있다. 또한, 작업성 향상 및 희석용제로서의 역할을 다한 유기 용제의 경우, 최종 제품에 불필요하거나 과량이라면 진공 감압 회수 및 증류를 통해 제거하거나 적정 수준으로 그 함량을 감소시키는 것이 일반적이다.
향후 석유 자원 고갈 및 유기 용제의 가격 폭등에 대비하기 위하여 반응 완료 후 회수된 유기 용제의 재활용은 자원 절약뿐만 아니라, 제품 수익성 향상 및 고유가에 대한 효과적인 대처 방안이 될 수 있다. 즉, 유기 용제의 재활용은 원자재비 절감뿐만 아니라, 환경 개선 효과를 위해서라도 꼭 필요한 조치라고 할 수 있다.
불순물이 포함된 유기 용제를 재활용하는 기존의 방법들 중 대부분은 단순한 비점 차이를 이용한 증류 공정을 통해 증기압과 비점이 다른 용제를 분리해 내는 것이다. 하지만, 이러한 방법은 정제 대상인 유기 용제가 유사한 비점이나 증기압을 가진 여러 물질의 혼합물일 경우, 공비점을 형성하여 따로 분리해 내지 못하는 문제점을 지니고 있다. 또한, 미세한 증기압이나 비점의 차이까지 분리해 내기 위한 증류탑 장치는 그 설비투자비나 운영비가 높아 실질적인 수익성 개선 효과가 낮은 문제점이 있다.
이러한 단점을 보완하기 위하여 일부 이온교환수지를 이용하여 불순물을 제거하는 공정도 이용되고 있지만, 이것 역시 특정 불순물에 대해서만 정제가 가능하다는 문제가 있으며, 특히 아민을 중화하기 위한 이온교환수지로 카르복실산 관능기를 가진 이온교환수지를 주로 사용하게 되는데, 이 경우, 정제 효율이 낮을 뿐만 아니라 중화 중 수분 발생 및 염의 생성, 이온교환수지 재생의 어려움과 같은 문제점이 있다.
한편, 불순물, 특히 아민과 수분이 유기 용제에 포함되어 있을 경우, 이것을 에폭시 수지의 희석제로 사용하면 에폭시와 아민의 반응 후 에폭시의 자가 중합에 따른 겔 발생의 문제가 있을 수 있다. 또한, 우레탄 수지의 희석제로 사용될 경우, 우레탄 수지의 이소시아네이트와 유기 용제 속에 포함되어 있는 수분이 반응할 수도 있고, 이소시아네이트와 아민이 반응하게 되면, 불용성의 우레아를 형성하여 겔 입자가 생성되는 문제가 있을 수 있다. 따라서, 재활용된 유기 용제가 아민과 수분 불순물을 포함한다면, 이들 반응의 희석용제로서 사용하는 것은 불가능하다.
이와 관련하여, 미국특허 제5,080,794호(BASF)는 유기 용제인 1-메톡시-2-프로판올로부터 수분을 제거하는 공정에 대해 소개하고 있으며, 여기에서는 친수성 필터막을 이용하여 배치 단위 및 연속 공정으로 1-메톡시-2-프로판올로부터 수분을 제거하고 있다. 하지만, 이러한 방법으로는 다른 불순물, 예컨대 아민을 제거할 수 없어서 수분 외에 아민과 같은 불순물이 포함된 다양한 유기 용제를 재활용 하기 위한 정제 공정으로는 적합하지 않다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술들의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 수분 및 아민을 불순물로서 함유하는 유기 용제로부터 수분 및 아민을 우수한 정제 효율로 간편하게 제거할 수 있는 유기 용제 정제 방법 및 그를 위한 에폭시 화합물의 신규한 용도를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하고자, 본 발명은 (1) 불순물로서 수분 및 아민을 함유하는 유기 용제에 에폭시 화합물을 첨가하고 불순물인 아민의 적어도 일부와 첨가된 에폭시 화합물을 반응시켜 겔을 형성하는 단계; 및 (2) 상기 (1)단계의 결과 혼합물로부터 유기 용제를 회수하는 단계;를 포함하는 유기 용제 정제 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 에폭시 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 불순물로서 수분 및 아민을 함유하는 유기 용제 정제용 조성물이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 불순물로서 수분 및 아민을 함유하는 유기 용제의 정제에 에폭시 화합물을 사용하는 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 아민 및 수분을 불순물로서 포함하는 유기 용제의 정제 후 수율이 95% 이상으로 높은 장점이 있고, 폐기물 발생량 또한 적다. 또한, 최종적으로 얻어진 정제된 유기 용제는 일반적인 도료 및 수지의 희석제로 사용 가능할 뿐만 아니라, 에폭시 및 우레탄 수지와 같이 반응성을 가진 제품의 희석제로도 사용이 가능하여 자원 재활용율을 향상시킬 수 있고, 폐기물 감소를 통한 환경 친화적인 효과도 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 유기 용제 정제 방법의 일 구체예를 위한 정제 설비 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하 본 발명에 대하여 자세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따라 정제되는 유기 용제는 1급, 2급 및/또는 3급 아민 및 수분을 불순물로 함유하는 것으로서, 정제 가능한 유기 용제로는, 예컨대 자일렌, 톨루엔 등과 같은 방향족 유기 용제; 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 1-메톡시-2-프로판올, 부탄올 등과 같은 알코올; 아세톤, 메틸에톤케톤, 메틸이소부틸케톤 등과 같은 케톤; 에틸아세테이트, 부틸아세테이트 등의 에스테르 화합물 및 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니며, 본 발명이 적용될 수 있는 통상의 유기 용제라면 제한 없이 정제될 수 있다. 정제 대상인 유기 용제 내의 불순물인 아민 및 수분 함량에는 특별한 제한이 없으며, 처리 대상 용제 100 중량%를 기준으로 했을 때, 통상적으로 불순물 아민 함량은 0.1 내지 3 중량%, 수분 함량은 0.05 내지 2 중량% 정도이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유기 용제 정제 방법에서는 처리 대상 유기 용제에 에폭시 화합물을 투입한다. 이 에폭시 화합물은 유기 용제 중에 포함된 아민 불순물과 반응하여 이를 중화시키며 겔을 형성하는 한편, 형성된 겔이 미반응된 아민 및 수분을 흡수한 뒤 정제된 용제와 분리됨으로써 처리 대상 유기 용제 내의 아민 및 수분 불순물을 제거하는 역할을 하게 된다.
따라서, 상기한 바와 같은 역할을 할 수 있는 에폭시 화합물이라면 본 발명에서 사용가능하며, 바람직하게는 단관능기 또는 이관능기의 옥시란기를 가진 에폭시 화합물이 사용가능하다. 단관능기를 가진 에폭시 화합물로는 부틸 글리시딜 에테르, 페닐 글리시딜 에테르, 네오 데카노익산 글리시딜 에스테르 등을 들 수 있고, 다관능기를 가진 에폭시 화합물로는 이관능성의 액상 및 고상 에폭시 화합물을 들 수 있다. 에폭시 화합물의 분자량은 통상 10,000 이하, 예컨대 150 ~ 2,000 정도의 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 180 ~ 1,000 정도, 보다 더 바람직하게는 200~450 정도이다. 에폭시 화합물의 분자량이 150 미만일 경우, 본 발명의 바람직한 후속 공정인 진공 감압 및 증류 공정 시, 유기 용제와의 비슷한 분자량으로 인해 분리의 어려움이 발생할 수도 있다. 반면, 그 분자량이 2,000을 초과할 경우, 아민에 의한 에폭시 겔 반응에 따른 고점도로 인해 그 제거 등 후처리가 어려워지는 문제가 발생할 수 있다.
이로 제한되는 것은 아니나, 바람직하게 에폭시 화합물은 하기 화학식1의 화합물; 화학식 2의 화합물; 화학식 2 화합물의 중합물; 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
[화학식1]
Figure pat00001
[화학식2]
Figure pat00002
상기 식에서, R1 은 C1-C20 알킬을 나타내고, R2 는 C1-C20 알킬렌을 나타내며, R3은 C17-C35 페놀릭 디에테르기를 나타낸다.
상기 화학식1 및 2의 바람직한 구체예로는 각각 하기 화학식 3 및 4를 들 수 있다.
[화학식3]
Figure pat00003
[화학식4]
Figure pat00004
또한, 상기 화학식 2 화합물의 중합물의 예로는, 하기 화학식 5와 같은 상기 화학식 4 화합물의 중합물을 들 수 있다.
[화학식5]
Figure pat00005
상기 식에서, n 은 바람직하게는 1 ~10의 정수를 나타낸다.
본 발명의 유기 용제 정제 방법의 (1)단계에서는, 불순물로서 수분 및 아민을 함유하는 유기 용제에 상기와 같은 에폭시 화합물을 첨가하고 불순물인 아민의 적어도 일부와 첨가된 에폭시 화합물을 반응시켜 겔을 형성시킨다. 첨가되는 에폭시 화합물의 양은 바람직하게는, 불순물이 포함된 용제 100 중량부당 0.1 내지 10 중량부이다. 에폭시 화합물의 양이 이보다 적으면 충분한 양의 겔 형성이 되지 않아 수분 및 아민의 제거 효과가 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 이보다 많으면 겔 함량이 너무 높아 반응기 내부에서 겔을 용제와 분리 제거하기가 곤란한 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 구체예에 있어서, 에폭시 화합물과 아민의 반응은 50~120 ℃ 에서 수행된다. 반응 시간에는 특별한 제한이 없으며, 통상 1 시간 내지 10 시간 동안 수행되나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
에폭시 화합물과 반응하는 아민은 정제 대상인 유기 용제 내에 불순물로 존재하는 것으로서, 일반적으로 1급, 2급 및/또는 3급의 모노아민과 디아민, 폴리아민 및 피페리딘 유도체를 포함한다. 모노아민은 1급 아민, 2급 아민 및 3급 아민에 따라 각각 다음의 화학식6, 화학식7 및 화학식8로 나타낼 수 있다.
[화학식6]
Figure pat00006
[화학식7]
Figure pat00007
[화학식8]
Figure pat00008
상기 식 6 내지 8에서, Ra, Rb 및 Rc 는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬 또는 C6-C10 아릴을 나타낸다.
이에 제한되는 것은 아니지만, 모노아민으로는 프로필아민, 디프로필아민, 부틸아민, 디부틸아민, 트리부틸아민, 이소부틸아민, 2-부탄아민, 디메틸부틸아민, 1,2-디메틸 프로필아민, 에틸-1,2-디메틸프로필아민, 메틸헥실아민, 디옥틸아민, 트리옥틸아민, 메틸디옥틸아민, 헥실아민, 2-에틸헥실아민, 디에틸헥실아민, 트리-2-에틸헥실아민, 디부틸-2-에틸헥실아민, 페닐아민, 디페닐아민, 트리페닐아민 등이 포함된다.
디아민은 1급, 2급, 3급 아민 또는 이의 혼합 형태로 존재할 수 있으며, 각각 다음의 화학식9, 화학식10 및 화학식11로 나타낼 수 있다.
[화학식9]
Figure pat00009
[화학식10]
Figure pat00010
[화학식11]
Figure pat00011
상기 식 9 내지 11에서, Rd, Re, Rf 및 Rg 는 각각 독립적으로 수소, C1-C20 알킬 또는 C6-C10 아릴을 나타내고; R4 는 C1-C20 알킬렌을 나타낸다.
이에 제한되는 것은 아니지만, 이러한 디아민에는 디메틸아미노에틸아민, 에틸아미노에틸아민, 디에틸아미노에틸아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 디아미노프로판, 디메틸아미노프로필아민, 디에틸아미노프로필아민 등이 포함된다.
본 발명에서 에폭시 화합물과 반응하는 아민은 정제 대상인 유기 용제 내에 불순물로 존재하는 것이지만, 필요에 따라 적절한 겔 형성을 위하여 의도적으로 아민을 반응 혼합물에 투입할 수도 있다. 의도적으로 투입되는 아민의 종류에는 특별한 제한이 없으며, 상기 설명한 바와 같은 아민이 사용가능하다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 다관능성의 1급 아민, 예컨대 디에틸아미노프로필아민 등이 투입될 수도 있다. 투입되는 아민의 양은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 예컨대 처리될 용제 100 중량부당 0.01 내지 0.1 중량부 정도일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기와 같은 아민 불순물이 포함된 유기 용제에 에폭시 화합물을 넣고, 60~100 ℃ 정도에서 1시간 이상 유지하면서 에폭시 화합물을 1급 또는 2급 아민과 반응시켜(하기 반응식1) 예컨대 하기 화학식12의 하이드록시기를 가진 화합물을 생성하고, 3급 아민과 수분은 이렇게 생성된 하이드록시기를 가진 화합물에, 예컨대 각각 하기 화학식13 및 화학식14의 구조와 같이 수소결합에 의해 일부 결합되는 상태로 존재하게 된다.
[반응식1]
Figure pat00012
Figure pat00013
(화학식12)
[화학식13]
Figure pat00014
[화학식14]
Figure pat00015
상기 식12 내지 14에서, R은 상기 설명한 바와 같은 에폭시 화합물의 잔여 부위이며, Rh 내지 Rl 은 각각 독립적으로 C1-C20 알킬 또는 C6-C10 아릴을 나타낸다.
본 발명의 유기 용제 정제 방법의 (1)단계에서 생성된 에폭시-아민 반응 결과물은 겔 타입으로서 취급이 용이한 수준의 낮은 점도를 가지고, 일정 수준의 습윤 및 팽창 성능을 나타내기 때문에 에폭시와 직접 반응하지 않는 미반응 아민, 예컨대 3급 아민 및 미량의 수분을 흡수할 수 있다. (1)단계에서 투입되는 에폭시의 양은, 불순물로 포함된 아민 중량을 기준으로 할 때, 바람직하게는 50~200%, 더 바람직하게는 70~150%, 보다 더 바람직하게는 90~120%이다. 에폭시의 투입량이 아민 중량의 50% 미만일 경우, 아민의 제거가 충분치 않게 될 수 있고, 200%를 초과하면 취급의 어려움이 발생할 수 있다.
본 발명의 유기 용제 정제 방법의 (2)단계에서는, 상기 (1)단계의 결과 혼합물로부터 유기 용제를 회수한다. 상기 (1)단계의 결과 혼합물은 겔 타입의 에폭시-아민 반응 결과물과 회수 대상 용제를 포함하는 혼합물로서, 불순물인 미반응 아민 및 수분은 에폭시-아민 반응 결과물에 흡착되어 있는 상태이다. 이러한 (1)단계의 결과 혼합물을, 바람직하게는 (1)단계와 동일한 반응기 내에서 용제의 비점 이하 온도에서 감압하여 정제된 용제를 회수한다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, (2)단계에서는 100~ 150 ℃ 의 온도에서 50 ~ 400 mmHg 의 감압 하에서 냉각탑을 통하여 용제를 회수하고, 불순물을 포함하는 에폭시-아민 반응 결과물은 슬러지의 형태로 남게 되어 반응기 밖으로 배출된다. 회수된 유기 용제는 극소량의 수분과 아민만을 포함한다.
본 발명의 유기 용제 정제 방법은, 바람직하게는, 상기 (2) 단계에서 회수된 유기 용제를 열교환기가 포함된 증류탑에 투입하여 추가로 정제하는 (3) 단계를 더 포함한다. 이 추가 정제 단계는 연속식 또는 배치식으로 진행될 수 있으며, 이를 통하여 유기 용제 내에 존재하는 미량의 수분과 아민까지 제거할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 수분 및 아민을 불순물로서 함유하는 유기 용제로부터 수분 및 아민을 우수한 정제 효율로 간편하게 제거할 수 있다. 즉, 본 발명은 유기 용제 정제를 위한 에폭시 화합물의 신규한 용도를 제공하는 것이며, 이러한 측면에서, 본 발명은 에폭시 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 불순물로서 수분 및 아민을 함유하는 유기 용제 정제용 조성물 및 불순물로서 수분 및 아민을 함유하는 유기 용제의 정제에 에폭시 화합물을 사용하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 유기 용제 정제용 조성물은 상기 설명한 바와 같은 에폭시 화합물을 포함하며, 필요에 따라 아민 성분을 추가로 포함할 수 있다. 또한 그 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 용매 및 기타 통상의 첨가제 성분들을 더 포함할 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[제조예1]
[표 1] 의 조성에 따라 다음과 같은 방법으로 에폭시-아민 어덕트 화합물을 제조하고, 그 공정 회수물로서 불순물 아민 및 수분을 함유한 유기 용제를 얻었다.
[표 1]
Figure pat00016
1 에폭시 YD-011X70 : 국도화학 YD-011(70%)/자일렌(30%) 용해 제품
온도계, 냉각기, 기계적 교반기, 진공회수 장치를 갖춘 3구 2L 플라스크에 [표 1] 에 기재한 (A) 에폭시 YD-011X70, (B) 에폭시 수지 YD-018, (C) 자일렌, (D) 에톡실레이트 비스페놀-A 를 넣고, 60 ℃ 로 승온하여 2시간 동안 교반하면서 잘 섞이도록 하였다. 60 ℃ 에서 (E) 모노메틸에탄올아민과 (F) 디메틸아미노프로필아민을 넣고, 자연발열에 의해 120℃까지 승온시켰다. 120 ℃ 에서 2시간 유지 후, 에폭시 당량을 측정하여 에폭시 당량이 10,000 이상 나왔을 때, 진공 회수를 통해 (G) 1-메톡시-2-프로판올을 회수하였다. 회수 완료후 80 ℃ 이하로 냉각하여 반응을 종결시켰다. 진공 회수시, 반응물이 끓어 오르는 경향이 있으므로 주의해서 반응을 진행시켰으며, 상기 제조된 결과물 내 고형분 함량은 90 중량%이었다. 회수된 회수용제는 1-메톡시-2-프로판올 98중량% 이었으며, 아민 및 수분함량 측정 결과, 아민은 1.2 중량%, 수분함량은 0.8중량% 로 나타났다.
[실시예1]
상기 제조예 1에서 회수된, 아민과 수분이 포함된 유기 용제에서 아민과 수분을 제거하기 위해 [표 2] 의 조성에 따라 다음과 같은 방법으로 유기 용제를 처리하였다.
[표 2]
Figure pat00017
1 [제조예1] 을 통해 회수된 아민과 수분이 포함된 용제
2 HEXION: 네오데카노익산 글리시딜 에스터 (분자량: 240)
온도계, 냉각기, 기계적 교반기, 진공회수 장치를 갖춘 3구 2L 플라스크에 [표 2] 에 기재한 (A) 회수용제, (B) 카두라 E-10P, (C) 에폭시 수지 YD-128, (D) 디에틸아미노프로필아민 을 넣고, 100 ℃ 로 승온한 뒤 2시간 동안 교반하면서 잘 섞이도록 하였다. 2시간 유지 후 120℃까지 승온시켰다. 120 ℃ 에서 1시간 유지 후, 110~120 ℃ 의 온도를 유지하면서 진공 회수를 통해 용제를 회수하고, 80 ℃ 로 냉각하여 (E) 슬러지를 반응기에서 제거하여 반응을 종결시켰다. 진공 회수 시, 반응물이 끓어 오르는 경향이 있으므로 주의해서 반응을 진행시켰으며, 상기 제조에 의해 회수된 결과물은 1-메톡시-2-프로판올 99.6중량% 이었고, 아민 및 수분함량 측정 결과, 아민은 0.04 중량%, 수분함량은 0.36중량% 로 나타났다. 슬러지의 상태는 적갈색의 외관에 상온에서 1200 cps 정도의 점도를 나타내었다.
상기 얻어진 아민 0.04중량%, 수분 0.36중량% 함유 회수용제를 150 ℃ 의 스팀이 공급되는 열교환기가 연결된 증류탑에 투입하여 추가 정제하였다. 여기에서는 길이 100 cm, 넓이 10 cm, 탑 내부에 다공성 스테인리스 필터막이 15 cm 간격으로 5단의 형태를 갖춘 기본 증류탑을 사용하였다. 추가 증류를 통해 얻어진 최종 용제의 아민 함량은 0.02중량%, 수분 0.07중량% 로 나타났다.
[실시예2]
상기 제조예 1에서 회수된, 아민과 수분이 포함된 유기 용제에서 아민과 수분을 제거하기 위해 [표 3] 의 조성에 따라 다음과 같은 방법으로 유기 용제를 처리하였다.
[표 3]
Figure pat00018
1 [제조예1] 을 통해 회수된 아민과 수분이 포함된 용제
2 HEXION: 네오데카노익산 글리시딜 에스터 (분자량: 240)
온도계, 냉각기, 기계적 교반기, 진공회수 장치를 갖춘 3구 2L 플라스크에 [표 3] 에 기재한 (A) 회수용제, (B) 카두라 E-10P, (C) 에폭시 수지 YD-011, (D) 디에틸아미노프로필아민을 넣고, 100 ℃ 로 승온하여 2시간 동안 교반하면서 잘 섞이도록 하였다. 2시간 유지 후 120℃까지 승온시켰다. 120 ℃ 에서 1시간 유지 후, 110~120 ℃ 의 온도를 유지하면서 진공 회수를 통해 용제를 회수하고, 80 ℃ 로 냉각하여 (E) 슬러지를 반응기에서 제거하여 반응을 종결시켰다. 진공 회수 시, 반응물이 끓어 오르는 경향이 있으므로 주의해서 반응을 진행시켰으며, 상기 제조에 의해 회수된 결과물은 1-메톡시-2-프로판올 99.4중량% 이었고, 아민 및 수분함량 측정 결과, 아민은 0.02 중량%, 수분함량은 0.25중량% 로 나타났다. 그리고, 슬러지의 상태는 진한 적갈색의 외관에 상온에서 15000 cps 정도의 높은 점도를 나타내었다.
상기 얻어진 아민 0.02중량%, 수분 0.25중량% 회수용제를 150 ℃ 의 스팀이 공급되는 열교환기가 연결된 증류탑에 투입하여 추가 정제하였다. 여기에서는 길이 100 cm, 넓이 10 cm, 탑 내부에 다공성 스테인리스 필터막이 15 cm 간격으로 5단의 형태를 갖춘 기본 증류탑을 사용하였다. 추가 증류를 통해 얻어진 최종 용제의 아민 함량은 0.01중량%, 수분 0.03중량% 로 나타났다.
[비교예1]
제조예1에서 회수된 아민 1.2중량%, 수분 0.8중량% 함유 용제를 150 ℃ 의 스팀이 공급되는 열교환기가 연결된 증류탑을 통해 증류정제하였다. 여기에서는 길이 100 cm, 넓이 10 cm, 탑 내부에 다공성 스테인리스 필터막이 15 cm 간격으로 5단의 형태를 갖춘 기본 증류탑을 사용하였다. 증류를 통해 얻어진 최종 용제의 아민 함량은 0.8중량%, 수분 0.2중량% 로 나타났다.
[비교예2]
제조예1 에서 회수된 아민 1.2중량%, 수분 0.8중량% 함유 용제 1000 g을 온도계, 냉각기, 기계적 교반기, 진공회수 장치를 갖춘 3구 2L 플라스크에 넣고, 110~120 ℃ 의 온도를 유지하면서 진공 회수를 통해 용제를 회수하였다. 얻어진 최종 용제의 아민 함량은 1.1중량%, 수분 0.8중량% 로 나타났다.
[비교예3]
제조예1 에서 회수된 아민 1.2중량%, 수분 0.8중량% 함유 용제 1000 g을 온도계, 냉각기, 기계적 교반기, 진공회수 장치를 갖춘 3구 2L 플라스크에 넣고, 아민의 중화제로서 유기산인 락틱산을 아민 대비 100 당량% 로 투입한 후, 100 ℃ 에서 2시간 유지하였다. 이어서 110~120 ℃ 의 온도를 유지하면서 진공 회수를 통해 용제를 회수하였다. 얻어진 최종 용제의 아민 함량은 0.9중량%, 수분 0.7중량% 로 나타났다.
[비교예4]
제조예1 에서 회수된 아민 1.2중량%, 수분 0.8중량% 함유 용제 1000 g을, 폴리아크릴산계 이온교환수지를 채운 필터에 3회 통과시켜 정제하였다. 얻어진 최종 용제의 아민 함량은 0.7중량%, 수분 0.8중량% 로 나타났다.
비교 실험
상기 실시예 1~2 및 비교예 1~4에서 정제된 각각의 용제를 분자량 950(에폭시 당량 475)의 고상 에폭시와 7대3으로 혼합하여 고형분 함량 70% 인 상태로 만든 후, 저장 안정성 비교 실험을 실시하였다. 여기에서 실험된 분자량 950 의 에폭시를 자일렌으로 용해시킨 조성물은 용제형 에폭시 수지의 상품으로 판매되고 있는 것이었다. 40 ℃ 에서의 저장성 비교 평가 결과를 [표 4] 에 나타내었다.
[표4]
Figure pat00019
1 아민함량: 희석용제로 사용된 용제 내의 아민의 중량%
2 수분함량: 희석용제로 사용된 용제 내의 수분의 중량%
상기 표 4의 비교 평가 결과로부터, 실시예1 및 2에 의해 정제된 용제는 반응성의 에폭시용 희석용제로도 사용 가능한 수준으로 나타났다. 반면 비교예들을 통해 정제된 용제는 높은 아민과 수분 함량으로 인해 보관 중 에폭시 수지의 반응을 진행시켰음을 알 수 있다.

Claims (15)

  1. (1) 불순물로서 수분 및 아민을 함유하는 유기 용제에 에폭시 화합물을 첨가하고 불순물인 아민의 적어도 일부와 첨가된 에폭시 화합물을 반응시켜 겔을 형성하는 단계; 및
    (2) 상기 (1)단계의 결과 혼합물로부터 유기 용제를 회수하는 단계;
    를 포함하는 유기 용제 정제 방법.
  2. 제1항에 있어서, 정제 대상 유기 용제가 방향족 유기 용제, 알코올, 케톤, 에스테르 화합물 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 유기 용제 정제 방법.
  3. 제1항에 있어서, 에폭시 화합물이 하기 화학식1의 화합물; 화학식 2의 화합물; 화학식 2 화합물의 중합물; 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 용제 정제 방법:
    [화학식1]
    Figure pat00020

    [화학식2]
    Figure pat00021

    상기 식에서, R1 은 C1-C20 알킬을 나타내고, R2 는 C1-C20 알킬렌을 나타내며, R3은 C17-C35 페놀릭 디에테르기를 나타낸다.
  4. 제1항에 있어서, 에폭시 화합물이 하기 화학식3 내지 5의 화합물 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 용제 정제 방법:
    [화학식3]
    Figure pat00022

    [화학식4]
    Figure pat00023

    [화학식5]
    Figure pat00024

    상기 식에서, n 은 1 ~10의 정수를 나타낸다.
  5. 제1항에 있어서, (1) 단계에서 아민 화합물을 추가로 투입하는 것을 특징으로 하는 유기 용제 정제 방법.
  6. 제5항에 있어서, 추가로 투입되는 아민 화합물이 하기 화학식6 내지 11의 화합물 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 용제 정제 방법:
    [화학식6]
    Figure pat00025

    [화학식7]
    Figure pat00026

    [화학식8]
    Figure pat00027

    [화학식9]
    Figure pat00028

    [화학식10]
    Figure pat00029

    [화학식11]
    Figure pat00030

    상기 식 6 내지 11에서, Ra, Rb 및 Rc 는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬 또는 C6-C10 아릴을 나타내고, Rd, Re, Rf 및 Rg 는 각각 독립적으로 수소, C1-C20 알킬 또는 C6-C10 아릴을 나타내며; R4 는 C1-C20 알킬렌을 나타낸다.
  7. 제1항에 있어서, (2) 단계에서 회수된 유기 용제를 열교환기가 포함된 증류탑에 투입하여 추가로 정제하는 (3) 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 용제 정제 방법.
  8. 불순물로서 수분 및 아민을 함유하는 유기 용제 정제용으로서, 에폭시 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 에폭시 화합물이 하기 화학식1의 화합물; 화학식 2의 화합물; 화학식 2 화합물의 중합물; 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물:
    [화학식1]
    Figure pat00031

    [화학식2]
    Figure pat00032

    상기 식에서, R1 은 C1-C20 알킬을 나타내고, R2 는 C1-C20 알킬렌을 나타내며, R3은 C17-C35 페놀릭 디에테르기를 나타낸다.
  10. 제8항에 있어서, 에폭시 화합물이 하기 화학식3 내지 5의 화합물 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물:
    [화학식3]
    Figure pat00033

    [화학식4]
    Figure pat00034

    [화학식5]
    Figure pat00035

    상기 식에서, n 은 1 ~10의 정수를 나타낸다.
  11. 제8항에 있어서, 아민 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 추가로 포함되는 아민 화합물이 하기 화학식6 내지 11의 화합물 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물:
    [화학식6]
    Figure pat00036

    [화학식7]
    Figure pat00037

    [화학식8]
    Figure pat00038

    [화학식9]
    Figure pat00039

    [화학식10]
    Figure pat00040

    [화학식11]
    Figure pat00041

    상기 식 6 내지 11에서, Ra, Rb 및 Rc 는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬 또는 C6-C10 아릴을 나타내고, Rd, Re, Rf 및 Rg 는 각각 독립적으로 수소, C1-C20 알킬 또는 C6-C10 아릴을 나타내며; R4 는 C1-C20 알킬렌을 나타낸다.
  13. 불순물로서 수분 및 아민을 함유하는 유기 용제의 정제에 에폭시 화합물을 사용하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 에폭시 화합물이 하기 화학식1의 화합물; 화학식 2의 화합물; 화학식 2 화합물의 중합물; 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법:
    [화학식1]
    Figure pat00042

    [화학식2]
    Figure pat00043

    상기 식에서, R1 은 C1-C20 알킬을 나타내고, R2 는 C1-C20 알킬렌을 나타내며, R3은 C17-C35 페놀릭 디에테르기를 나타낸다.
  15. 제13항에 있어서, 에폭시 화합물이 하기 화학식3 내지 5의 화합물 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법:
    [화학식3]
    Figure pat00044

    [화학식4]
    Figure pat00045

    [화학식5]
    Figure pat00046

    상기 식에서, n 은 1 ~10의 정수를 나타낸다.
KR1020100090871A 2010-09-16 2010-09-16 유기 용제의 정제를 위한 에폭시 화합물의 용도 및 그를 사용하여 아민과 수분이 포함된 유기 용제를 정제하는 방법 KR20120029053A (ko)

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