KR20120038038A - Method for preparing natural oil-derived biopolyol and polyurethanes made therefrom - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 천연오일을 이용한 바이오 폴리올의 제조에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 다양한 소스(source)로부터 유래하는 천연 오일을 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 관능기, 반응성, 저장 안정성, 점도 특성 등이 개선된 바이오 폴리올의 제조방법 및 이로부터 제조되는 폴리우레탄에 관한 것이다.The present invention relates to the production of bio polyols using natural oils. More specifically, the present invention not only utilizes natural oils derived from various sources, but also improves functional groups, reactivity, storage stability, viscosity characteristics, and the like. It is about.
폴리우레탄 제조시 필수적으로 사용되는 폴리올은 통상적으로 석유계 원료로부터 제조되며, 특히 폴리에테르 폴리올(polyether polyol), 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol)은 폴리우레탄 제조에 사용하는 가장 보편화된 폴리올로 알려져 있다. 이러한 폴리올 성분은 제조하고자 하는 폴리우레탄 또는 폴리우레탄 폼의 특성에 중대한 영향을 미친다. Polyols essentially used in the production of polyurethanes are usually produced from petroleum-based raw materials, in particular polyether polyols, polyester polyols are known as the most common polyols used in polyurethane production. These polyol components have a significant impact on the properties of the polyurethane or polyurethane foam to be produced.
통상적으로 분자량이 크고 관능기 수(functionality)가 낮은 폴리올은 연질(soft) 우레탄 폼을 제조하는데 사용되는 한편, 분자량이 작고 관능기 수가 높은 폴리올은 경질(rigid) 우레탄 폼을 제조하는데 사용된다. 예를 들면, 연질 폴리우레탄 폼의 경우, 폴리올의 분자량은 대략 1,000 보다 크다. 반면, 경질 폴리우레탄 폼의 경우, 폴리올의 분자량은 대략 200 내지 4,000 수준이며, 또한 강성율(modulus of elasticity)이 예를 들면 약 100,000psi 이상(23℃), 20℃ 이상의 유리전이온도, 그리고 10%를 초과하지 않는 신장율 특성을 갖는다. Typically, polyols with high molecular weight and low functionality are used to produce soft urethane foams, while polyols with low molecular weight and high functionality are used to produce rigid urethane foams. For example, in the case of flexible polyurethane foams, the molecular weight of the polyols is greater than approximately 1,000. In the case of rigid polyurethane foams, on the other hand, the molecular weight of the polyols is approximately 200 to 4,000, and the modulus of elasticity is, for example, about 100,000 psi or more (23 ° C.), glass transition temperature of 20 ° C. or higher, and 10 It has elongation properties that do not exceed%.
한편, 석유자원 고갈의 가속화, 기후변화에 따른 온실가스 감축, 원료가격의 상승, 재생 가능한 원료에 대한 필요성 증가 등과 같은 다양한 이유로 인하여 우레탄 분야에서는 석유계 원료로부터 제조되는 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 등을 재생가능할 뿐만 아니라 보다 환경친화적인 성분으로 부분적으로 또는 완전히 대체하는 방안이 제시되어 왔다.Meanwhile, in the urethane field, polyether polyols, polyester polyols, etc., manufactured from petroleum-based raw materials, are being used for various reasons, such as accelerated exhaustion of petroleum resources, reduction of greenhouse gases due to climate change, rising raw material prices, and increased need for renewable raw materials. It has been suggested to replace partially or completely with not only renewable but more environmentally friendly ingredients.
이와 관련하여, 천연 성분(동,식물성 유지 등)을 사용하여 바이오 폴리올을 제조하기 위한 다양한 연구가 이루어져 왔다. 그 중 일부는 상업화되었는 바, 대표적으로는 대두유(soybean oil)를 개질하여 제조된 우레탄 소이 시스템사(Urethane Soy Systems Company)는 솔리올(solyol)이라는 상품명으로 약 50 내지 60 ㎎ KOH/g 수산기 값 및 약 160 내지 180 ㎎ KOH/g 수산기 값을 갖는 2 관능성 또는 3 관능성 폴리올을 시판하고 있으며, 이러한 바이오 폴리올은 연질 및 경질 폼, 코팅, 접착제, 밀봉재 등에 적용되고 있다.In this regard, various studies have been made for producing bio polyols using natural ingredients (animal, vegetable oils, etc.). Some of them have been commercialized. Typically, urethane Soy Systems Company, which is made by modifying soybean oil, has a value of about 50 to 60 mg KOH / g hydroxyl value under the trade name solyol. And bi- or tri-functional polyols having a value of about 160 to 180 mg KOH / g hydroxyl group, such bio polyols have been applied to soft and rigid foams, coatings, adhesives, sealants and the like.
천연 오일, 특히 식물성 오일은 일반적으로 하기 화학식 1에 예시된 바와 같이 트리글리세라이드(triglyceride) 분자로 구성되는데, 글리세롤 접합(junction) 부위에 3개의 지방산(fatty acid)이 결합되어 있는 구조를 갖는다.Natural oils, especially vegetable oils, are generally composed of triglyceride molecules, as illustrated in Formula 1 below, and have a structure in which three fatty acids are bonded to a glycerol junction.
[화학식 1][Formula 1]
동물성 오일의 경우, 일반적으로 생선 오일(fish oil), 돼지 오일 등이 알려져 있는 한편, 식물성 오일로는 대두유(soybean oil), 피마자유(castor oil), 팜유(palm oil), 유채유(rapeseed oil) 및 해바라기유(sunfloweroil) 등이 알려져 있다. 이러한 천연 오일 중 대두유(soybean oil), 피마자유(castor oil), 팜유(palm oil) 등이 현재 대량으로 생산되고 있다. In the case of animal oils, fish oils and pork oils are generally known, while vegetable oils include soybean oil, castor oil, palm oil and rapeseed oil. And sunflower oils are known. Among these natural oils, soybean oil, castor oil, palm oil and the like are currently produced in large quantities.
현재, 에폭시화(epoxidation)-개환(ring opening) 반응(과산화수소 등을 이용하여 분자 구조 내에 활성 산소를 혼입시킨 다음, 알코올 또는 무기산 등으로 개환반응시킴; Kandanarachchi et al., J. Mol. Catal. A: Chem 2002, 184, 65), 하이드로포밀화 반응(로듐 또는 코발트 촉매의 존재 하에서 합성가스와 천연 오일을 반응시킴; Petrovic et al., Polyurethanes from vegetable oils. Polymer Reviews 48: 1 109-155), 오존분해(ozonolysis) 반응(천연오일을 직접 오존분해시켜 말단 위치에 히드록시기를 갖는 폴리올을 제조함; Petrovic et al., Biomacromolecules 2005, 6, 713), 에스테르화 반응(Vilar et al., 2002) 등의 다양한 경로를 이용하여 천연 오일, 특히 식물성 오일(vegetable oil)로부터 폴리올을 제조하는 방법이 알려져 있다. Currently, epoxidation-ring opening reactions (incorporation of active oxygen into molecular structures using hydrogen peroxide and the like, followed by ring-opening reactions with alcohols or inorganic acids, etc .; Kandanarachchi et al ., J. Mol. Catal. A: Chem 2002, 184, 65), hydroformylation reaction (reaction of syngas with natural oil in the presence of rhodium or cobalt catalyst; Petrovic et al ., Polyurethanes from vegetable oils.Polymer Reviews 48: 1 109-155) , Ozonolysis reaction (directly ozonation of natural oils to produce polyols having hydroxyl groups at the terminal positions; Petrovic et al ., Biomacromolecules 2005, 6, 713), esterification reactions (Vilar et al. , 2002) Methods of preparing polyols from natural oils, particularly vegetable oils, in particular vegetable oils, are known using a variety of routes.
대량으로 생산되는 식물성 오일 중 대두유(soybean oil)와 같이 결합된 지방산(fatty acid) 내에 히드록시기(hydroxyl group)를 함유하고 있지 않은 오일류의 경우, 에폭시화한 다음 개환반응시키는 방법이 활용되고 있다. In the case of oils that do not contain a hydroxyl group in fatty acids, such as soybean oil, which are produced in a large amount, vegetable oil is epoxidized and then ring-opened.
천연 오일로부터 제조되는 폴리우레탄 폼이 석유계로부터 제조되는 폴리우레탄 폼에 필적하는 특성을 확보할 수 있는 가능성이 보고되고 있음에도 불구하고, 천연 오일계 폴리올은 저하된 반응성 등과 같은 문제점을 나타낸다. 그 원인 중 하나로서 2차 알코올의 존재 및 다수의 비관능성 가지가 존재하는 점을 들 수 있다. 예를 들면, 2차 히드록시기(-OH)는 1차 히드록시기에 비하여 약 3배 이상 낮은 것으로 알려져 있다. Although it has been reported that polyurethane foams made from natural oils can have properties comparable to polyurethane foams made from petroleum oils, natural oil-based polyols exhibit problems such as reduced reactivity. One of the causes is the presence of secondary alcohols and the presence of a large number of non-functional branches. For example, secondary hydroxy groups (-OH) are known to be at least about three times lower than primary hydroxy groups.
한편, 폴리우레탄 단열 폼(polyurethane insulating foam)은 냉각장치(refrigerator), 지붕 패널(roofing panels), 패키징 및 건축 구조재와 같은 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 기존에 폴리스티렌 폼이 몇몇 분야에서 사용되었으나, 대부분의 경우에 있어서 경질 폴리우레탄 폼이 사용되고 있으며, 최근에는 녹색 기술(green technology)의 요구에 부응하여 천연 오일을 경질 폴리우레탄 폼에 적용하고자 하는 시도가 이루어져 왔다(미국특허번호 제6,624,244호, 제6,649,667호 등). Meanwhile, polyurethane insulating foams are widely used in various fields such as refrigerators, roofing panels, packaging, and building structural materials. Conventional polystyrene foam has been used in several fields, but in most cases rigid polyurethane foams are used, and in recent years, attempts to apply natural oils to rigid polyurethane foams have been made in response to the demands of green technology. (US Pat. Nos. 6,624,244, 6,649,667, etc.).
그러나, 종래의 바이오 폴리올은 전체적으로 낮은 관능기 수 등으로 인하여 주로 연질 우레탄 폼 제조에 이용되고 있으며, 경질 우레탄 폼의 원료로서 다양한 분야에서 활용될 수 있는 반응성 및 물리적 성상을 확보하는데 한계가 있었다. 또한, 바이오 폴리올은 천연 오일의 특성상 저장 안정성이 저하될 위험성이 높고, 더 나아가 종래에 일부 알려진 경질 폴리우레탄용 바이오 폴리올은 관능기 수가 충분히 높지 않으면서, 점도가 높은 경우가 많아 폴리우레탄 폼 제조 과정 중 반응성, 취급성 등에 있어서 문제점을 야기할 수 있다. 그리고, 이러한 종래의 바이오 폴리올 관련 기술에서는 주로 비교적 고가인 피마자유 또는 주로 식량 자원으로 활용되는 대두유를 중심으로 적용 가능성을 보여주고 있을 뿐이다. However, conventional bio polyols are mainly used for the production of flexible urethane foams due to low functional group numbers, and have limitations in securing reactivity and physical properties that can be used in various fields as raw materials for rigid urethane foams. In addition, biopolyols have a high risk of deterioration in storage stability due to the nature of natural oils. Furthermore, some of the conventionally known biopolyols for hard polyurethanes have a high viscosity without having a sufficiently high functional group and often have high viscosity during the polyurethane foam manufacturing process. It may cause problems in reactivity, handleability and the like. In addition, the conventional bio-polyol-related technology only shows the applicability mainly based on relatively expensive castor oil or soybean oil mainly used as food resources.
따라서, 상술한 종래의 바이오 폴리올의 문제점을 극복하면서, 팜유 등과 같은 다른 천연 오일에 대하여도 광범위하게 적용할 수 있는, 고품질의 바이오 폴리올의 제조 방안이 요구되고 있다. Therefore, while overcoming the problems of the conventional biopolyol described above, there is a need for a method for producing a high quality biopolyol, which can be widely applied to other natural oils such as palm oil.
종래 기술의 한계를 극복하기 위하여, 본 발명은 각종 폴리우레탄 제조 시 다양한 소스로부터 유래하는 천연 오일을 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 관능기, 반응성, 저장 안정성, 점도 특성 등이 개선된 바이오 폴리올의 제조방법을 제공하고자 한다.In order to overcome the limitations of the prior art, the present invention not only can utilize a natural oil derived from a variety of sources in the production of various polyurethane, but also a method for producing a bio polyol with improved functional groups, reactivity, storage stability, viscosity characteristics, etc. To provide.
특히, 본 발명은 다양한 분야에 적용할 수 있는 폴리우레탄의 원료로 적합한 바이오 폴리올의 제조방법을 제공하고자 한다.In particular, the present invention is to provide a method for producing a bio polyol suitable as a raw material of polyurethane that can be applied to various fields.
본 발명의 일 구체예에 따르면,According to one embodiment of the invention,
천연 오일을 이용한 바이오 폴리올의 제조방법으로서,As a method for producing bio polyol using natural oil,
a) 촉매의 존재 하에서 천연 오일과 다관능성 활성수소-함유 화합물(multifunctional active hydrogen-containing compound)을 교환 반응시키는 단계; 및a) exchanging a natural oil with a multifunctional active hydrogen-containing compound in the presence of a catalyst; And
b) 상기 교환 반응의 생성물에 산화알킬렌을 부가 반응시키는 단계;b) addition reaction of alkylene oxide to the product of said exchange reaction;
를 포함하며, Including;
상기 바이오 폴리올 제조용 반응물 전체 중량을 기준으로, 상기 산화알킬렌이 적어도 20 중량%로 부가 반응되는 것을 특징으로 하는 제조방법이 제공된다.On the basis of the total weight of the reactants for producing the bio polyol, there is provided a production method characterized in that the alkylene oxide addition reaction at least 20% by weight.
상술한 구체예에 있어서, c) 상기 산화알킬렌의 부가 반응 생성물로부터 상기 촉매를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the above-described embodiment, c) may further comprise the step of removing the catalyst from the addition reaction product of the alkylene oxide.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, According to another embodiment of the present invention,
전술한 방법에 의하여 제조된 바이오 폴리올을 함유하는 폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분을 반응시켜 제조되는 폴리우레탄이 제공된다.There is provided a polyurethane produced by reacting a polyol component and an isocyanate component containing a bio polyol prepared by the method described above.
상기 구체예에 있어서, 상술한 바이오 폴리올을 이용하여 제조되는 폴리우레탄은 폴리우레탄 폼, 더 나아가 경질 폴리우레탄 폼일 수 있다.In the above embodiment, the polyurethane produced using the biopolyol described above may be a polyurethane foam, and moreover, a rigid polyurethane foam.
본 발명의 구체예에 따른 바이오 폴리올은 천연 오일의 활용에 따라 친환경 특성을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 관능기, 반응성, 저장 안정성, 점도 특성 등이 개선됨으로써 다양한 분야에 적용할 수 있는 폴리우레탄의 원료로 적합한 장점을 갖는다. 따라서, 향후 광범위한 상용화가 기대된다.Bio-polyol according to the embodiment of the present invention can be implemented as a raw material of polyurethane that can be applied to various fields by improving the functional group, reactivity, storage stability, viscosity characteristics, as well as the eco-friendly characteristics according to the utilization of natural oils Has a suitable advantage. Therefore, broad commercialization is expected in the future.
본 발명은 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The present invention can all be achieved by the following description. The following description is to be understood as describing preferred embodiments of the invention, but the invention is not necessarily limited thereto.
본 명세서에 있어서 사용되는 용어는 하기와 같이 정의될 수 있다:The terminology used herein may be defined as follows:
"폴리올"은 평균 1.0보다 큰 분자 당 히드록시기를 갖는 유기 분자를 의미한다."Polyol" means an organic molecule having hydroxy groups per molecule greater than 1.0 on average.
"폴리우레탄 폼"은 디(di-) 또는 다가이소시아네이트를 이소시아네이트-반응성 수소-함유 화합물(폴리올, 아미노알코올 및/또는 폴리아민)과 발포제(blowing agent)와 반응시켜 얻어지는 셀 구조의(cellular) 발포 생성물을 의미할 수 있다. "Polyurethane foam" is a cellular foam product obtained by reacting di- or polyisocyanates with isocyanate-reactive hydrogen-containing compounds (polyols, aminoalcohols and / or polyamines) and blowing agents. It may mean.
"천연 오일"은 동물성 및 식물성 오일을 포함하는 개념으로서, 바람직하게는 식물성 오일을 의미할 수 있다. 동물성 오일의 예로는 생선 오일(fish oil), 소 기름, 돼지 기름, 양 기름 등을 의미할 수 있으며, 이들의 혼합물도 포함할 수 있다. 한편, 식물성 오일의 예로는 해바라기씨유, 캐놀라유, 야자유, 옥수수유, 면실유, 평지자유, 아마인유, 홍화씨유, 귀리유, 올리브유, 팜유, 땅콩유, 유채유, 쌀겨유, 아마씨유, 참깨유, 대두유, 피마자유 등, 보다 전형적으로는 대두유, 피마자유, 팜유 등을 의미할 수 있으며, 이들의 혼합물도 포함할 수 있다. 다만 본 발명이 상기 나열된 종류로 한정되는 것은 아니다."Natural oil" is a concept involving animal and vegetable oils, and may preferably mean vegetable oils. Examples of the animal oil may mean fish oil, cow oil, pork oil, sheep oil, and the like, and may also include a mixture thereof. Examples of vegetable oils include sunflower seed oil, canola oil, palm oil, corn oil, cottonseed oil, rapeseed oil, linseed oil, safflower oil, oat oil, olive oil, palm oil, peanut oil, rapeseed oil, rice bran oil, flaxseed oil, and sesame oil. , Soybean oil, castor oil, and the like, and more typically, soybean oil, castor oil, palm oil, and the like, may also include a mixture thereof. However, the present invention is not limited to the types listed above.
예를 들면, 피자마유의 경우, 피마자종자[seed of castor bean(Rucinus communis)]를 압착하여 얻어지는 기름이다. 종자 중에 이 기름이 약 45% 포함되어 있고 다른 종자에 비하여 함유율(oil content percentage)이 높다. 유지는 전체적으로 지방산과 글리세린의 트리에스테르(트리글리세리드) 구조로 되어 있다. 피마자유도 이와 유사하게 글리세린의 트리에스테르 또는 지방산의 약 90%가 리시놀레인산(ricinoleic acid)으로 구성되어 있는 것이 특징이다. 나머지는 올레인산(oleic acid), 리놀레인산(linoleic acid) 등이 함유되어 있다.For example, pizza horse oil is an oil obtained by compressing the seed of castor bean (Rucinus communis). Seeds contain about 45% of this oil and have a higher oil content percentage than other seeds. The fats and oils have a triester (triglyceride) structure of fatty acid and glycerin as a whole. Castor oil is similarly characterized by about 90% of glycerin's triester or fatty acid being made up of ricinoleic acid. The rest contains oleic acid and linoleic acid.
대표적인 식물성 오일의 조성 특성을 하기 표 1에 나타내었다.The compositional properties of representative vegetable oils are shown in Table 1 below.
"폴리올의 관능기 수(polyol functionality)"는 폴리올의 분자 당 히드록시기의 평균 수를 의미한다."Polyol functionality" means the average number of hydroxy groups per molecule of polyol.
"수산기 값(hydroxyl number)"는 반응에 참여할 수 있는 반응성 히드록시기의 량을 표시하는 지표로서, 폴리올 1g으로부터 얻어진 아세틸 화합물에 결합되어 있는 초산을 중화하는데 필요한 KOH의 mg 수를 의미한다(단위: ㎎ KOH/g).The “hydroxyl number” is an indicator of the amount of reactive hydroxyl groups that can participate in a reaction, and refers to the number of mg of KOH required to neutralize acetic acid bound to an acetyl compound obtained from 1 g of polyol (unit: mg). KOH / g).
"NCO%"는 이소시아네이트 샘플에 함유되어 있는 NCO의 중량%를 의미한다."NCO%" means the weight percent of NCO contained in an isocyanate sample.
"이소시아네이트 인덱스(isocyanate index)"는 우레탄 반응물 중 폴리올 성분 내에 존재하는 히드록시기(-OH) 당량수와 이소시아네이트(-NCO)의 당량수의 비율, 즉, 이론적 당량에 대한 사용되는 이소시아네이트의 량을 의미한다."Isocyanate index" means the ratio of the number of equivalents of hydroxy group (-OH) and the number of equivalents of isocyanate (-NCO) present in the polyol component in the urethane reactant, ie the amount of isocyanate used relative to the theoretical equivalent .
"산가(acid number)"는 폴리올 샘플 1g에 존재하는 산을 중화시키는데 필요한 KOH의 mg 수를 의미한다(단위: ㎎ KOH/g)."Acid number" means the number of mg of KOH needed to neutralize the acid present in 1 g of polyol sample in mg KOH / g.
다관능성 활성수소-함유 화합물과 천연 오일 간의 교환반응 단계(제1 단계)Exchange reaction between polyfunctional active hydrogen-containing compound and natural oil (first stage)
본 발명의 구체예에 따르면, 출발물질(initiator)로서 다관능성 활성수소-함유 화합물을 사용할 수 있다. 상기 다관능성 활성수소 화합물은 구체적으로 다관능성 알코올, 다관능성 아민 또는 이들의 혼합물일 수 있다.According to an embodiment of the invention, it is possible to use polyfunctional active hydrogen-containing compounds as initiators. The polyfunctional active hydrogen compound may specifically be a polyfunctional alcohol, a polyfunctional amine or a mixture thereof.
상기 다관능성 알코올의 예로서 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 글리세린(glycerine), 트리메탄올프로페인(trimethanolpropane), 펜타에리스리톨(pentaerythritol), 디펜타에리스리톨(dipentaerythritol), 알파메틸글루코시드(α-methylglucoside), 자일리톨(xylitol), 솔비톨(sorbitol), 설탕(sucrose) 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이와 관련하여, 예시적인 다관능성 알코올의 관능기 수를 하기 표 2에 나타내었다.Examples of the polyfunctional alcohols include ethylene glycol, ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin, trimethanolpropane, pentaerythritol, pentaerythritol, dipentaerythritol, and alphamethyl. Glucoside (α-methylglucoside), xylitol, xylitol, sorbitol, sugar, and the like, and the like, and these may be used alone or in combination. In this regard, the functional group numbers of exemplary polyfunctional alcohols are shown in Table 2 below.
탄수화물계
Carbohydrate
지방족계
Aliphatic
또한, 상기 다관능성 아민의 예로서 에틸렌디아민(ethylenediamine), 디에틸렌트리아민(diethylene triamine), 트리에탄올아민(triethanolamine), 오르소-톨루엔디아민(ortho-toluene diamine, 이성질체), 디페닐메탄디아민(diphenylmethanediamine), 디에탄올 아민(diethanol amine) 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. Further, examples of the multifunctional amine include ethylenediamine, diethylene triamine, triethanolamine, ortho-toluene diamine (isomers), diphenylmethanediamine ), Diethanol amine, and the like, and these may be used alone or in combination.
이와 관련하여, 예시적인 다관능성 아민의 관능기 수를 하기 표 3에 나타내었다.In this regard, the functional group numbers of exemplary polyfunctional amines are shown in Table 3 below.
본 발명의 구체예에 따르면, 상기 다관능성 활성수소-함유 화합물은, 바이오 폴리올 제조를 위한 반응물 전체 중량(교환반응을 비롯하여 후속 단계에서 투입되는 성분의 중량을 포함함)을 기준으로 하여, 약 10 내지 50 중량%, 보다 구체적으로, 약 15 내지 40 중량%으로 사용될 수 있다. 비록 본 발명이 상기 함량 범위로 한정되는 것은 아니지만, 다관능성 활성수소-함유 화합물의 사용량이 지나치게 낮은 경우에는 바이오 폴리올의 관능성을 높일 수 없기 때문에 원하는 수준의 물리적 특성 확보가 곤란할 수 있다. 따라서, 최종 제조하고자 하는 폴리우레탄의 요구 특성을 고려하여 적절하게 조절하는 것이 바람직하다. According to an embodiment of the invention, the multifunctional active hydrogen-containing compound, based on the total weight of the reactants (including the weight of the component introduced in the subsequent step, including the exchange reaction) for producing a bio polyol, about 10 To 50% by weight, more specifically, about 15 to 40% by weight. Although the present invention is not limited to the above content range, when the amount of the polyfunctional active hydrogen-containing compound is too low, it may be difficult to secure desired levels of physical properties because the functionality of the biopolyol cannot be enhanced. Therefore, it is desirable to adjust appropriately in consideration of the required properties of the polyurethane to be finally produced.
한편, 천연 오일은 바이오 폴리올 제조를 위한 반응물 전체 중량을 기준으로 하여, 약 10 내지 60 중량%, 보다 구체적으로, 약 15 내지 40 중량%로 사용될 수 있다. On the other hand, the natural oil may be used in about 10 to 60% by weight, more specifically, about 15 to 40% by weight based on the total weight of the reactants for producing the bio polyol.
본 발명의 구체예에 따르면, 제1 단계 중 다관능성 활성수소-함유 화합물과 천연 오일 간에 일부 교환 반응이 수행되는 것이 바람직할 수 있는 바, 천연 오일의 약 10 내지 90 중량%, 보다 구체적으로는 약 20 내지 70 중량% 범위까지 교환 반응이 이루어지도록 반응 조건을 조절할 수 있다. 그리고, 상기 단계에서 교환 반응되지 않은 천연 오일은 산화알킬렌의 부가 반응 단계에서 부가 반응과 함께 교환 반응이 일어나도록 할 수 있다. 그 이유는 천연 오일은 긴 알킬 사슬을 갖는 친유성 성분인 반면, 다관능성 활성수소-함유 화합물은 친수성 성분인 만큼, 천연 오일의 일부를 교환 반응시킨 다음 산화알킬렌을 부가시킬 경우, 산화알킬렌과의 부가 반응을 용이하게 할 수 있고 균일한 구조의 바이오 폴리올을 얻을 수 있어 저장안정성을 높일 수 있기 때문이다. According to an embodiment of the present invention, it may be desirable to perform some exchange reaction between the polyfunctional active hydrogen-containing compound and the natural oil during the first step, about 10 to 90% by weight of the natural oil, more specifically The reaction conditions may be adjusted to effect exchange reactions in the range of about 20 to 70 wt%. In addition, the natural oil that is not exchange-reacted in the above step may cause the exchange reaction to occur together with the addition reaction in the addition reaction step of the alkylene oxide. The reason is that natural oils are lipophilic components with long alkyl chains, whereas polyfunctional active hydrogen-containing compounds are hydrophilic components. This is because the addition reaction with can be facilitated and a biopolyol having a uniform structure can be obtained, and thus the storage stability can be improved.
본 발명의 구체예에 따르면, 상술한 다관능성 활성수소-함유 화합물과 천연 오일은 촉매의 존재 하에서 교환 반응시킬 수 있다. 상기 촉매는 바람직하게는 염기성 촉매일 수 있는 바, 예를 들면 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 수산화세슘(CsOH), 디메틸라울아민(dimethyl lauramine), 디메틸팔미틸아민(dimethyl palmityl amine), N,N-디메틸도데칸-1-아민(N,N-dimethyldodecan-1-amine), 1-옥타데칸아민(1-octadecanamine) 등이 있다. 상기 촉매 성분은 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 본 구체예에 있어서, 촉매는, 바이오 폴리올 제조를 위한 반응물 전체 중량을 기준으로 하여, 약 0.1 내지 1.5 중량%, 보다 구체적으로, 약 0.2 내지 1.0 중량%로 포함될 수 있다. 또한, 상기 교환 반응은 교반 하에서 수행되는 것이 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, the above-mentioned multifunctional active hydrogen-containing compound and natural oil can be exchanged in the presence of a catalyst. The catalyst may preferably be a basic catalyst, for example potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), cesium hydroxide (CsOH), dimethyl lauramine, dimethyl palmityl amine ), N, N-dimethyldodecan-1-amine, and 1-octadecanamine. The catalyst components may be used alone or in combination. In this embodiment, the catalyst may be included in about 0.1 to 1.5% by weight, more specifically, about 0.2 to 1.0% by weight based on the total weight of the reactants for producing the biopolyol. In addition, the exchange reaction is preferably carried out under stirring.
본 발명의 구체예에 따르면, 교환 반응에 앞서 선택적으로 천연 오일을 정제하는 전처리 단계를 수행할 수 있는데, 이러한 전처리 과정에서 검(gums) 성분 또는 기타 비용해성 불순물(예를 들면, 포스포리피드)을 가라 앉혀 제거할 수 있다. 더 나아가, 분리된 천연 오일층을 알칼리 등으로 처리하여 잔류할 수 있는 유리 지방산 성분 등을 제거할 수도 있다. According to an embodiment of the present invention, a pretreatment step may optionally be carried out prior to the exchange reaction to purify the natural oil, during which the gum component or other insoluble impurities (eg, phospholipids) Can be removed by sinking. Furthermore, the separated natural oil layer may be treated with alkali or the like to remove free fatty acid components and the like that may remain.
상기 교환 반응을 보다 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.The exchange reaction will be described in more detail as follows.
다관능성 활성수소-함유 화합물로서 다가 알코올을 사용할 경우, 하기 반응식 1에 도시된 바와 같이 천연 오일 내에 존재하는 트리글리세라이드는 다가알코올과의 에스테르교환 반응을 통하여 지방산 기를 잃고 디- 및 모노 치환된 히드록시 글리세라이드를 형성하는 한편, 다가 알코올은 상기 분리된 지방산기와 지방산 에스테르를 형성할 수 있다. When polyhydric alcohol is used as the polyfunctional active hydrogen-containing compound, triglycerides present in natural oils lose fatty acid groups through transesterification with polyhydric alcohols and di- and mono-substituted hydroxy as shown in Scheme 1 below. While forming glycerides, polyhydric alcohols can form fatty acid esters with the isolated fatty acids.
[반응식 1]Scheme 1
한편, 다가 아민 중 디에탄올 아민과 같이 분자 내에 히드록시기를 함유하는 다가 아민의 경우, 하기 반응식 2에 예시되는 반응 메커니즘에 따라 교환 반응이 수행될 수 있다.On the other hand, in the case of a polyvalent amine containing a hydroxyl group in a molecule such as diethanol amine in the polyamine, the exchange reaction may be performed according to the reaction mechanism illustrated in Scheme 2 below.
[반응식 2]Scheme 2
또한, 분자 내에 히드록시기를 함유하지 않는 다가 아민의 경우, 하기 반응식 3에 예시되는 반응 메커니즘에 따라 교환 반응이 수행될 수 있다(일종의 트랜스아미드화(transamidation) 반응).In addition, in the case of a polyvalent amine that does not contain a hydroxyl group in the molecule, an exchange reaction may be performed according to the reaction mechanism illustrated in Scheme 3 below (a kind of transamidation reaction).
[반응식 3]Scheme 3
상기 다관능성 활성수소-함유 화합물과 천연 오일의 반응은 승온 조건 하에서 수행될 수 있는데, 예를 들면 약 0.5 내지 3시간(보다 구체적으로는, 약 1 내지 2시간)에 걸쳐 약 70 내지 170℃, 보다 구체적으로는 약 80 내지 120℃에서 수행될 수 있다. The reaction of the multifunctional active hydrogen-containing compound with the natural oil may be performed under elevated temperature, for example, about 70 to 170 ° C. over about 0.5 to 3 hours (more specifically, about 1 to 2 hours), More specifically, it may be performed at about 80 to 120 ℃.
상기 교환 반응은 탈수 처리, 예를 들면 진공 탈수 처리와 함께 수행될 수 있는데, 이는 반응물인 천연 오일 내에 미량 또는 소량의 수분이 함유되어 있거나, 촉매를 수용액(예를 들면, 알칼리 수산화물의 수용액) 형태로 사용할 수도 있기 때문이다. The exchange reaction can be carried out in conjunction with dehydration, for example vacuum dehydration, which contains traces or small amounts of water in the reactant natural oils, or the catalyst is in the form of an aqueous solution (eg an aqueous solution of alkali hydroxide). It can also be used as.
상술한 반응 조건 및 다관능성 활성수소-함유 화합물의 선정은 추후 산화알킬렌 부가 반응의 정도, 최종 폴리우레탄의 합성 반응에서 달성하고자 하는 팽창 정도, 경화 시간 등을 고려하여 정할 수 있다.
The above-mentioned reaction conditions and the selection of the polyfunctional active hydrogen-containing compound can be determined in consideration of the extent of the alkylene oxide addition reaction later, the degree of expansion to be achieved in the synthesis reaction of the final polyurethane, the curing time and the like.
산화알킬렌 부가 반응 단계(제2 단계)Alkylene oxide addition reaction step (second step)
본 발명의 구체예에 따르면, 상기 제1 단계 반응 생성물에 대하여 산화알킬렌 부가 반응을 수행한다. According to an embodiment of the invention, the alkylene oxide addition reaction is carried out on the first stage reaction product.
본 구체예에 따라 산화알킬렌을 특정 함량 이상으로 전술한 교환 반응 생성물에 부가 반응시킬 경우, 높은 관능기를 가지면서 저장 안정성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 점도를 낮게 유지할 수 있고, 그리고 추후 폴리우레탄, 특히 폴리우레탄 폼을 제조할 경우에는 개선된 기계적 물성을 확보할 수 있다.In the case of addition reaction of the alkylene oxide to the above-mentioned exchange reaction product according to the present embodiment, it is possible not only to have a high functional group, but also to increase the storage stability, to keep the viscosity low, and to further improve the polyurethane, in particular When manufacturing a polyurethane foam it is possible to secure improved mechanical properties.
이와 관련하여, 사용가능한 산화알킬렌 화합물은 적어도 하나의 산화알킬렌기를 갖는 화합물로서, 예를 들면 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드(1,2-에폭시프로판), 부틸렌 옥사이드(1,4-에폭시부탄), 1,2-에폭시부탄, 2,3-에폭시부탄, 1,2-에폭시펜탄, 1,2-에폭시헥산, 1,2-에폭시헵탄, 1,2-에폭시시클로펜탄, 1,2-에폭시시클로헥산, 아밀렌 옥사이드(amylene oxide), 스티렌 옥사이드 등이 있다. 바람직하게는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드를 들 수 있으며, 보다 바람직하게는 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드를 들 수 있다. 이때, 산화알킬렌 화합물을 단독으로 또는 2 이상 조합(혼합)하여 사용할 수 있다. In this connection, usable alkylene oxide compounds are compounds having at least one alkylene oxide group, for example ethylene oxide, propylene oxide (1,2-epoxypropane), butylene oxide (1,4-epoxybutane) , 1,2-epoxybutane, 2,3-epoxybutane, 1,2-epoxypentane, 1,2-epoxyhexane, 1,2-epoxyheptane, 1,2-epoxycyclopentane, 1,2-epoxycyclo Hexane, amylene oxide, styrene oxide and the like. Preferred examples include ethylene oxide, propylene oxide and butylene oxide, and more preferably ethylene oxide and propylene oxide. Under the present circumstances, an alkylene oxide compound can be used individually or in combination (mixing) of 2 or more.
복수의 산화알킬렌을 조합하여 사용할 경우, 예를 들면 개별 산화알킬렌을 연속적으로 투입할 수도 있고, 또는 동시에 투입할 수도 있으며, 부가 반응 과정 중 그 비율(각각의 산화알킬렌간의 비율)을 변경할 수도 있다. When a plurality of alkylene oxides are used in combination, for example, individual alkylene oxides may be added continuously or simultaneously, and the ratio (the ratio between the respective alkylene oxides) may be changed during the addition reaction. It may be.
또한, 제1 단계에서 사용된 촉매, 예를 들면 염기성 촉매(특히, 알칼리 수산화물 촉매)를 이용하여 산화알킬렌 부가 반응을 촉진할 수 있다. It is also possible to promote the alkylene oxide addition reaction using the catalyst used in the first step, for example a basic catalyst (particularly an alkali hydroxide catalyst).
일정량의 전체 반응물 내에서 천연 오일의 사용량을 증가시키면 산화알킬렌의 부가량은 감소하게 되는 바, 이는 부가 반응에 소요되는 에너지 투입이 절감된다는 것을 의미할 수 있다. 그러나, 산화알킬렌이 일정 함량 이하로 부가되면, 오히려 바이오 폴리올의 점도가 증가하여 취급성이 저하되고 저장 안정성이 감소할 수 있다. 반면, 천연 오일의 사용량을 감소시키고 산화알킬렌의 부가량을 증가시킬 경우, 부가 반응에 소요되는 에너지 투입량을 증가시키는 요인으로 작용하며, 더욱이, 천연 오일의 사용량을 지나치게 낮추는 것은 녹색 화학 공정을 추구하는 최근의 기술 경향에도 부합하지 않는다.Increasing the amount of natural oil used in a certain amount of the total reactant reduces the amount of alkylene oxide added, which may mean that energy input required for the addition reaction is reduced. However, when the alkylene oxide is added below a certain content, the viscosity of the bio polyol may rather increase, leading to lower handleability and lower storage stability. On the other hand, if the amount of natural oil used is reduced and the amount of alkylene oxide added is increased, it acts as a factor to increase the energy input required for the addition reaction. This is not in line with recent technological trends.
이처럼, 천연 오일 사용에 따른 장점을 극대화하고, 천연 오일 사용으로부터 기인하는 문제점을 완화하기 위하여는 바이오 폴리올 제조를 위한 반응물의 조성, 특히 산화알킬렌 화합물의 부가량을 적절하게 조절할 필요성이 있다.As such, in order to maximize the advantages of using natural oils and to alleviate the problems resulting from the use of natural oils, it is necessary to appropriately adjust the composition of the reactants for preparing the biopolyol, in particular the addition amount of the alkylene oxide compound.
이와 관련하여, 천연 오일과 다관능성 활성수소-함유 화합물 간의 교환 반응 생성물에 부가되는 산화알킬렌의 양은, 바이오 폴리올 제조를 위한 반응물 전체 중량을 기준으로 하여, 적어도 약 20 중량%, 바람직하게는 약 20 내지 70 중량%, 보다 바람직하게는 약 30 내지 60 중량%로 정할 수 있다. In this regard, the amount of alkylene oxide added to the exchange reaction product between the natural oil and the polyfunctional active hydrogen-containing compound is at least about 20% by weight, preferably about about based on the total weight of the reactants for producing the biopolyol. 20 to 70% by weight, more preferably about 30 to 60% by weight.
한편, 산화알킬렌 부가 반응은, 예를 들면 약 1 내지 40 시간(보다 구체적으로는 약 5 내지 15 시간)에 걸쳐 약 80 내지 140℃(보다 구체적으로는 약 100 내지 120℃)의 온도 조건 하에서 수행될 수 있다. 또한, 압력은, 예를 들면 약 5.0 kgf/㎠ 이하(보다 구체적으로는 약 3 내지 4 kgf/㎠에서 설정되면 족하다. On the other hand, the alkylene oxide addition reaction is, for example, under a temperature condition of about 80 to 140 ° C (more specifically, about 100 to 120 ° C) over about 1 to 40 hours (more specifically, about 5 to 15 hours). Can be performed. In addition, the pressure may be set at, for example, about 5.0 kgf / cm 2 or less (more specifically, about 3 to 4 kgf / cm 2).
본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 상술한 산화알킬렌 부가 반응 단계 후에는 선택적으로 생성물 내에 존재하는 촉매 성분을 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 그 이유는 바이오 폴리올 내에 잔존할 경우에는 추후 폴리우레탄 합성 과정에서 폼의 성형성 저하 및 가교 반응이 야기될 수 있기 때문이다.According to a preferred embodiment of the present invention, it may be desirable to optionally remove the catalyst component present in the product after the aforementioned alkylene oxide addition reaction step. The reason for this is that if remaining in the bio polyol, the foamability and crosslinking reaction of the foam may be caused later in the polyurethane synthesis process.
이를 위하여, 촉매 흡착제를 사용할 수 있는 바, 예시적인 구체예에 따르면, 산화알킬렌 부가 반응 생성물 내에 촉매 흡착제 및 물을 투입한 다음, 이를 여과하는 방법을 이용할 수 있다. 이때, 상기 촉매 제거 단계는 교반 하에서 수행하는 것이 바람직할 수 있다.To this end, a catalyst adsorbent may be used, and according to an exemplary embodiment, a catalyst adsorbent and water may be introduced into the alkylene oxide addition reaction product, and then a method of filtering the adsorbent may be used. At this time, the catalyst removal step may be preferably performed under stirring.
상기 촉매 흡착제로서, 예를 들면 알루미늄 실리케이트(aluminum silicate), 마그네슘 실리케이트(magnesium silicate) 등의 규산염을 사용할 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 촉매 흡착제의 량은, 바이오 폴리올 제조를 위한 반응물 전체 중량을 기준으로 하여, 약 0.1 내지 5.0 중량%, 보다 구체적으로는 약 0.2 내지 2.0 중량% 범위일 수 있다. As the catalyst adsorbent, for example, silicates such as aluminum silicate and magnesium silicate may be used, and these may be used alone or in combination. In addition, the amount of the catalyst adsorbent may range from about 0.1 to 5.0 wt%, more specifically from about 0.2 to 2.0 wt%, based on the total weight of the reactants for producing the bio polyol.
또한, 상기 촉매 제거 단계(촉매 흡착제 사입 및 흡착 처리)는 약 1 내지 15 시간(보다 구체적으로는 약 2 내지 10 시간)에 걸쳐 약 50 내지 140℃(보다 구체적으로는 약 70 내지 100℃) 동안 수행될 수 있다.In addition, the catalyst removal step (catalyst adsorbent injection and adsorption treatment) is performed for about 50 to 140 ° C. (more specifically, about 70 to 100 ° C.) over about 1 to 15 hours (more specifically, about 2 to 10 hours). Can be performed.
상술한 공정(교환반응 및 산화알킬렌의 부가반응)에 의하여 제조된 바이오 폴리올은 관능기 수는 약 3 이상(보다 구체적으로는 약 4 내지 7), 수산기 값은 약 200 내지 600 ㎎ KOH/g(보다 구체적으로는 약 300 내지 500 ㎎ KOH/g), 그리고 점도(25℃)는 약 2,000 내지 25,000 cps(보다 구체적으로는 약 3,000 내지 15,000 cps) 범위일 수 있다. The biopolyol prepared by the above-described process (exchange reaction and addition reaction of alkylene oxide) has a functional group number of about 3 or more (more specifically, about 4 to 7), and a hydroxyl value of about 200 to 600 mg KOH / g ( More specifically about 300 to 500 mg KOH / g), and the viscosity (25 ° C) may range from about 2,000 to 25,000 cps (more specifically about 3,000 to 15,000 cps).
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 구체예에 따라 제조된 바이오 폴리올은 관능기 수 증가 등으로 인하여 우수한 물성을 나타내며, 특히 상당량의 산화알킬렌을 분자 구조 내에 부가함으로써, 점도가 상대적으로 낮아지고, 저장안정성이 개선되는 특성을 갖고 있다. 이러한 특성은 종래 기술에서는 예상치 못한 것으로서, 취급이 용이하고 장기간 보관 시에도 폴리올 성분의 물성 변화를 억제할 수 있는 장점을 갖게 된다. 또한, 반응물의 선정, 반응물 간의 비율, 밀도, 반응성 등을 조절하여 최종 폴리우레탄의 특성을 용이하게 변경시킬 수 있다. As described above, the bio polyol prepared according to the embodiment of the present invention exhibits excellent physical properties due to an increase in the number of functional groups, and the like, and in particular, by adding a considerable amount of alkylene oxide into the molecular structure, the viscosity is relatively low and stored. It has the property of improving stability. Such a characteristic is unexpected in the prior art, and has the advantage of being easy to handle and suppressing a change in physical properties of the polyol component even during long-term storage. In addition, it is possible to easily change the properties of the final polyurethane by controlling the selection of reactants, the ratio between reactants, density, reactivity, and the like.
이러한 개선점으로 인하여, 본 구체예에 따른 바이오 폴리올은 연질 폴리우레탄 제조에 사용되는 것을 배제하는 것은 아니지만, 경질 폴리우레탄, 특히 각종 단열재, 건축 자재 등의 분야에 사용되는 경질 폴리우레탄 폼의 제조에 사용될 수 있어 그 적용 범위를 한층 넓힐 수 있다.Due to these improvements, the biopolyols according to this embodiment do not exclude the use in the production of flexible polyurethanes, but are used in the production of rigid polyurethane foams, in particular in the fields of various insulations, building materials and the like. It can expand the scope of the application more.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 상술한 바와 같이 수득된 바이오 폴리올을 폴리올 성분에 포함하여 이소시아네이트 성분과 우레탄 반응시킴으로써 폴리우레탄을 제조할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, polyurethane may be prepared by urethane-reacting an isocyanate component by including the bio polyol obtained as described above in the polyol component.
상기 우레탄 반응의 경우, 제조하고자 하는 폴리우레탄의 적용 분야 또는 요구 성능 확보에 적합한 성분(예를 들면, 촉매, 발포제 계면활성제 등)과 블렌딩하여 수행될 수 있다. In the case of the urethane reaction, it may be carried out by blending with a component (for example, a catalyst, a blowing agent surfactant, etc.) suitable for the field of application or required performance of the polyurethane to be prepared.
이러한 우레탄 반응 메커니즘은 당업계에서 널리 알려져 있는 바, 본 발명의 구체예에서 제조된 바이오 폴리올은 단독으로 또는 다른 폴리올(예를 들면, 에테르 폴리올, 에스테르 폴리올 또는 이의 혼합물)과 함께 우레탄 반응을 위한 폴리올 성분으로 사용될 수 있다.Such urethane reaction mechanisms are well known in the art, and biopolyols prepared in embodiments of the present invention may be used alone or in combination with other polyols (eg, ether polyols, ester polyols or mixtures thereof) for polyols for urethane reactions. Can be used as a component.
한편, 이소시아네이트 성분으로서 이소시아네이트기에 방향족, 시클로지방족 및 또는 지방족기가 연결된 화합물을 포함하며, 상기 구체예에서는 이들 이소시아네이트 화합물을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. On the other hand, the isocyanate component includes a compound in which an isocyanate group is linked with an aromatic, cycloaliphatic and / or aliphatic group, and in the above embodiments, these isocyanate compounds may be used alone or in combination.
이러한 이소시아네이트 화합물로서 에틸렌 디이소시아네이트, 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,12-도데칸 디이소시아네이트, 시클로부탄-1,3-디이소시아네이트, 시클로헥산-1,3- 및 -1,4-디이소시아네이트, 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸-시클로헥산(이소포론 디이소시아네이트), 2,4- 및 2,6-헥사히드로톨루엔 디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트(수소화 MDI, 또는 HMDI), 1,3- 및 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4- 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄-2,4'- 및/또는 -4,4'-디이소시아네이트(MDI), 나프틸렌-1,5-디이소시아네이트, 트리페닐-메탄-4,4',4"-트리이소시아네이트, 폴리페닐-폴리메틸렌-폴리이소시아네이트(crude MDI), 노르보르난 디이소시아네이트, m- 및 p-이소시아네이토페닐 설포닐이소시아네이트, 과염소화 아릴 폴리이소시아네이트, 카르보디이미드-개질 폴리이소시아네이트, 우레탄-개질 폴리이소시아네이트, 알로파네이트-개질 폴리이소시아네이트, 이소시아누레이트-개질 폴리이소시아네이트, 우레아-개질 폴리이소시아네이트, 뷰렛-함유 폴리이소시아네이트, 이소시아네이트-말단 예비중합체 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으며, 최종 제조하고자 하는 폴리우레탄의 요구 특성에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 전형적으로, 상기 이소시아네이트 성분의 NCO%는 대략 25 내지 35 범위일 수 있다.As such isocyanate compound, ethylene diisocyanate, 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,12-dodecane diisocyanate, cyclobutane-1,3-diisocyanate, cyclohexane-1, 3- and -1,4-diisocyanate, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexane (isophorone diisocyanate), 2,4- and 2, 6-hexahydrotoluene diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate (hydrogenated MDI, or HMDI), 1,3- and 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- and 2,6 -Toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane-2,4'- and / or -4,4'-diisocyanate (MDI), naphthylene-1,5-diisocyanate, triphenyl-methane-4,4 ', 4 "-triisocyanate, polyphenyl-polymethylene-polyisocyanate (crude MDI), norbornane diisocyanate, m- and p-iso Anatotophenyl sulfonyl isocyanate, perchlorinated aryl polyisocyanate, carbodiimide-modified polyisocyanate, urethane-modified polyisocyanate, allophanate-modified polyisocyanate, isocyanurate-modified polyisocyanate, urea-modified polyisocyanate, Biuret-containing polyisocyanates, isocyanate-terminated prepolymers or mixtures thereof, etc. may be used and may be appropriately selected depending on the required properties of the polyurethanes to be finally prepared. To 35.
우레탄 반응 촉매로서, 예를 들면 당업계에서 공지된 전형적으로는 2급 또는 3급 아민 화합물(예를 들면, DMEA, TEDA, DMCHA, TMCHA 등) 등과 같은 아민계 촉매, 유기 금속(예를 들면, 유기주석)과 같은 금속 촉매 등을 사용할 수 있다. 특히, 요구 특성에 따라 2종 이상의 촉매를 조합하여 사용할 수 있다. As the urethane reaction catalyst, for example, amine-based catalysts such as, for example, secondary or tertiary amine compounds known in the art (eg, DMEA, TEDA, DMCHA, TMCHA, etc.), organic metals (eg, Metal catalysts such as organotin) and the like. In particular, two or more catalysts may be used in combination according to the required properties.
발포제는 수지 반응 중 기포를 발생시키는 성분으로서 화학적 발포제인 물(이소시아네이트와 반응하여 이산화탄소를 발생시킴)이 사용될 수 있고, 이와 함께, 또는 택일적으로 수지 반응에는 참여하지 않고 반응열에 의하여 기화되어 기포를 형성하는 성분, 예를 들면 HCFC-141b(1,1-디클로로-1-플루오로에탄), 하이드로불화탄소(HFC)계인 HFC-245fa(1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판), HFC-365mfc, 혼합 HFC-365mfc/227ea, C-Pentane 등이 사용될 수 있는 바, 바람직하게는 보다 친환경적 성분인 C-Pentane, HFC계 등을 사용할 수 있다.The blowing agent may be a chemical foaming agent (water reacting with isocyanate to generate carbon dioxide) as a component that generates bubbles during the resin reaction, and together with this, or alternatively, it does not participate in the resin reaction and is vaporized by the heat of reaction to form bubbles. Components to be formed, for example, HCFC-141b (1,1-dichloro-1-fluoroethane), HFC-245fa (1,1,1,3,3-pentafluoropropane) which is a hydrofluorocarbon (HFC) system , HFC-365mfc, mixed HFC-365mfc / 227ea, C-Pentane and the like can be used, preferably more environmentally friendly components such as C-Pentane, HFC system can be used.
계면활성제의 경우, 폴리우레탄의 구조(특히, 폴리우레탄 폼 내의 셀 구조)를 고려하여 적절하게 선정될 수 있으며, 이의 구체적인 예로는 실리콘계 계면활성제(예를 들면, Evonik 사의 제품명 B-8404, B-8462) 등이 있다.In the case of the surfactant, it may be appropriately selected in consideration of the structure of the polyurethane (particularly, the cell structure in the polyurethane foam), and specific examples thereof include silicone-based surfactants (for example, product names B-8404, B- 8462).
이외에도, 난연제(예를 들면, TCPP, TCEP, Phosphorus ester 등과 같은 인계 난연제), 착색제, 필러, 내부 이형제, 대전 방지제, 항균제 등을 단독으로 또는 조합하여 적절하게 첨가하여 반응시킬 수 있다.In addition, a flame retardant (for example, a phosphorus flame retardant such as TCPP, TCEP, Phosphorus ester, etc.), a colorant, a filler, an internal mold release agent, an antistatic agent, an antimicrobial agent, and the like may be appropriately added and reacted.
본 발명의 구체예에 있어서, 상술한 폴리우레탄은 폴리우레탄 폼(연질, 반경질 또는 경질), 보다 구체적으로는 경질 폴리우레탄 폼일 수 있다. 이를 위하여, 통상적인 발포 원리 및 관련 장치를 이용할 수 있는 바, 특히, 폴리우레탄 폼 제조를 위한 반응물, 반응 조건 등을 변경함으로써 폼의 물성(밀도 등)을 조절할 수 있다. 예를 들면, 단열 효과 확보가 요구되는 용도에서는 셀의 크기를 상대적으로 작게 조절할 수 있을 것이다. In an embodiment of the present invention, the polyurethanes described above may be polyurethane foams (soft, semi-rigid or rigid), more specifically rigid polyurethane foams. To this end, conventional foaming principles and related devices can be used, in particular, the physical properties (density, etc.) of the foam can be controlled by changing the reactants, reaction conditions, etc. for the production of polyurethane foam. For example, in applications where a thermal insulation effect is required, the size of the cell may be relatively small.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 명확히 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적에 불과하며 발명의 영역을 제한하고자 하는 것은 아니다.The present invention can be more clearly understood by the following examples, which are only intended to illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the invention.
본 실시예에서 사용된 반응물은 하기와 같다.
The reactants used in this example are as follows.
천연오일Natural oil
팜유: Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw): 약 950; Cas. No: 8002-75-3 Palm oil: molecular weight (Mw) from Sigma-Aldrich; about 950; Cas. No: 8002-75-3
대두유: Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 약 969; Cas. No: 8001-22-7Soybean oil: molecular weight (Mw) from Sigma-Aldrich; Cas. No: 8001-22-7
피마자유: Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 946.7; 관능기: 2.7; Cas: 8001-79-4Castor oil: molecular weight (Mw) 946.7 from Sigma-Aldrich; Functional group: 2.7; Cas: 8001-79-4
다관능성 활성수소-함유 화합물Polyfunctional active hydrogen-containing compounds
설탕(sucrose): Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 342.3; 관능기: 8; Cas: 57-50-1Sugar: molecular weight (Mw) 342.3 from Sigma-Aldrich; Functional group: 8; Cas: 57-50-1
글리세린: Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 92.1; 관능기: 3; Cas. No.: 56-81-5Glycerin: molecular weight (Mw) 92.1 from Sigma-Aldrich; Functional group: 3; Cas. No .: 56-81-5
o-TDA: KPX 화인케미칼(주)의 분자량(Mw) 122.2; 관능기: 4o-TDA: Molecular weight (Mw) of KPX Fine Chemical Co., Ltd. 122.2; Functional group: 4
폴리올 제조시 교환 촉매Exchange catalyst in the production of polyols
KOH 촉매: Sigma-Aldrich사의 KOH solution(농도: 45% solution, Cas. No.: 1310-58-3)KOH catalyst: KOH solution of Sigma-Aldrich (concentration: 45% solution, Cas.No .: 1310-58-3)
디메틸라울아민: Kao Corporation의 제품명: DM-2098; Cas. No: 112-18-5Dimethyllaulamine: the product name of Kao Corporation: DM-2098; Cas. No: 112-18-5
산화알킬렌Alkylene oxide
프로필렌옥사이드: SKC(주)의 분자량(Mw) 58.08; Cas. No: 75-56-9Propylene oxide: molecular weight (Mw) of SKC Co., Ltd. 58.08; Cas. No: 75-56-9
에틸렌옥사이드: 호남석유화학사(주)의 분자량(Mw) 44.05; Cas. No75-21-8Ethylene oxide: molecular weight (Mw) of Honam Petrochemical Co., Ltd. 44.05; Cas. No75-21-8
이소시아네이트Isocyanate
금호미쓰이화학(주)의 제품명 Cosmonate M-200(화합물명: p-MDI, 관능기: 2.7, NCO%: 31) Kumho Mitsui Chemicals Cosmonate M-200 (Compound name: p-MDI, Functional group: 2.7, NCO%: 31)
우레탄 촉매Urethane catalyst
아민계 촉매: Air Product사의 제품명 Polyactㄾ 5, Polyactㄾ 8, (화합물: Pentamethyldiethylenetriamine, Dimethylcyclohexylamine...)Amine catalysts: Polyact® 5, Polyact® 8, (Products: Pentamethyldiethylenetriamine, Dimethylcyclohexylamine ...)
계면활성제Surfactants
실리콘계 계면활성제: Evonik 사의 제품명 B-8404Silicone surfactant: Product name B-8404 by Evonik
발포제blowing agent
Zhejiang Juhua Calcium Carbide Co., Ltd.사의 제품명 HCFC-141b (화합물: 1,1-dichloro-1-fluoroethane; Cas. No.: 1717-00-6)Product Name HCFC-141b (Compound: 1,1-dichloro-1-fluoroethane; Cas.No .: 1717-00-6) of Zhejiang Juhua Calcium Carbide Co., Ltd.
난연제Flame retardant
Supresta사의 제품명 Fyrol PCF (화합물: Tris (2-chloroisopropyl) phosphate; Cas. No.: 13674-84-5)Product name Fyrol PCF (Compound: Tris (2-chloroisopropyl) phosphate; Cas. No .: 13674-84-5)
실시예 1Example 1
먼저, 20L의 고압용기에 설탕, 팜유 및 KOH(45%) 촉매를 첨가하고, 질소분위기(감압치환) 하에서 교반한 후, 약 1 시간 동안 약 120℃에서 진공 탈수시키면서 반응을 수행하였다. 그 다음, 약 115℃에서 프로필렌옥사이드를 투입하여 15시간 동안 반응시켰다. First, sugar, palm oil and KOH (45%) catalyst were added to a 20 L high-pressure container, stirred under a nitrogen atmosphere (reduced pressure reduction), and the reaction was performed while vacuum dehydrating at about 120 ° C. for about 1 hour. Then, propylene oxide was added at about 115 ° C. for 15 hours.
상기와 같이 얻어진 반응 생성물에 촉매흡착제 및 물을 첨가하여 약 80℃에서 약 1 시간 동안 교반한 다음, 여과하여 바이오 폴리올을 합성하였다. 상기 반응물의 조성비를 하기 표 4에 나타내었다(단위: 중량부).A catalyst adsorbent and water were added to the reaction product obtained as described above, stirred at about 80 ° C. for about 1 hour, and then filtered to synthesize biopolyol. The composition ratio of the reactants is shown in Table 4 (unit: parts by weight).
실시예 2 및 3Examples 2 and 3
반응물 중 천연 오일의 종류를 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였으며, 반응물의 조성비를 하기 표 4에 나타내었다.Biopolyol was synthesized in substantially the same manner as in Example 1 except for changing the type of natural oil in the reactants, and the composition ratio of the reactants is shown in Table 4 below.
실시예 4 내지 9Examples 4-9
본 실시예에서는 천연 오일로서 팜유를 사용하고, 다관능성 활성수소-함유 화합물의 종류를 변경하여 하기 표 5에 기재된 조성비(단위: 중량부)에 따라 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였다. In this embodiment, palm oil is used as a natural oil, and the biopolyol is prepared in substantially the same manner as in Example 1 according to the composition ratio (unit: parts by weight) shown in Table 5 by changing the type of the polyfunctional active hydrogen-containing compound. Synthesized.
실시예 10 내지 13Examples 10 to 13
본 실시예에서는 천연 오일로서 피마자유를 사용하고, 복수의 다관능성 활성수소-함유 화합물 간의 비율을 변경하여 하기 표 6에 기재된 조성비(단위: 중량부)에 따라 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였다. In this embodiment, castor oil is used as a natural oil, and the ratio between the plurality of multifunctional active hydrogen-containing compounds is changed to substantially the same method as in Example 1 according to the composition ratio (unit: parts by weight) shown in Table 6 below. Bio polyols were synthesized.
실시예 14 내지 16Examples 14-16
본 실시예에서는 천연 오일로서 피마자유를 사용하고, 복수의 다관능성 활성수소-함유 화합물 간의 비율을 변경하여 하기 표 7에 기재된 조성비(단위: 중량부)에 따라 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였다. In this embodiment, castor oil is used as a natural oil, and the ratio between the plurality of multifunctional active hydrogen-containing compounds is changed to substantially the same method as in Example 1 according to the composition ratio (unit: parts by weight) shown in Table 7 below. Bio polyols were synthesized.
실시예 17 내지 20Examples 17-20
본 실시예에서는 산화알킬렌의 종류와 비율, 그리고 촉매 종류를 변경하여 하기 표 8에 기재된 조성비(단위: 중량부)에 따라 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였다. In this embodiment, the biopolyol was synthesized in substantially the same manner as in Example 1 according to the composition ratio (unit: parts by weight) of the alkylene oxide and the type of catalyst and catalyst type.
수산기 값의 측정Measurement of hydroxyl value
무수초산-피리딘법(JISK 8004-1961, JISK 3342-1961, JISK 3361-1963)에 따라 실시예 1 내지 20에서 합성된 바이오 폴리올의 수산기 값을 측정하였다.The hydroxyl value of the biopolyol synthesized in Examples 1 to 20 was measured according to the acetic anhydride-pyridine method (JISK 8004-1961, JISK 3342-1961, JISK 3361-1963).
<측정기구><Measuring device>
삼각플라스크(200ml), 공기냉각관(30cm), 피펫(5ml, 10ml), 뷰렛(50ml) 및 유욕조(oil bath)Erlenmeyer flask (200ml), air cooling tube (30cm), pipette (5ml, 10ml), burette (50ml) and oil bath
<측정방법><Measurement method>
(1) 삼각플라스크에 실시예 1 내지 20에서 합성된 폴리올과 5ml의 무수초산-피리딘법 혼합액을 넣고 5회 이상 진탕한 후 냉각기를 부착하여 유욕조에서 1시간 30분 동안 반응시켰다.(1) In the Erlenmeyer flask, the polyol synthesized in Examples 1 to 20 and 5 ml of anhydrous acetic acid-pyridine method were mixed and shaken five times or more, followed by attaching a cooler and reacting for 1 hour and 30 minutes in an oil bath.
(2) 증류수 1ml를 첨가하여 5회 이상 진탕한 다음 10분 동안 가수분해 촉진을 위하여 유욕조에 그대로 방치하였다.(2) 1 ml of distilled water was added and shaken 5 times or more, and then left in an oil bath for 10 minutes to promote hydrolysis.
(3) 유욕조에서 꺼내어 상온에서 10분 동안 방치한 후 아세톤 10ml로 냉각기 내벽을 세척한 다음 5회 이상 진탕한 후, 페놀프탈레인 지시약 3 내지 4 방울을 첨가하여 0.5N KOH 표준용액으로 적정하였다.(3) After removing from the oil bath and left at room temperature for 10 minutes, the inner wall of the cooler was washed with 10 ml of acetone, shaken five times or more, and then titrated with 0.5N KOH standard solution by adding 3 to 4 drops of phenolphthalein indicator.
수산기 값은 하기의 수학식에 의하여 계산하였다.The hydroxyl value was calculated by the following equation.
[수학식 1][Equation 1]
수산기 값 = [ ( B - A ) × F × 28.05 / S ] + 산가Hydroxyl value = [(B-A) × F × 28.05 / S] + acid value
S : 샘플의 량S: amount of sample
B : 블랭크(blank)에 필요한 0.5N KOH(ml)B: 0.5N KOH (ml) required for the blank
A : 본 테스트에 필요한 0.5N KOH(ml)A: 0.5N KOH (ml) required for this test
B : 본 테스트에 사용한 샘플의 산가B: Acid value of the sample used for this test
상술한 방법에 따라 실시예 1 내지 20에서 합성된 바이오 폴리올의 수산기 값을 하기 표 9 내지 표 13에 나타내었다.The hydroxyl value of the biopolyol synthesized in Examples 1 to 20 according to the above-described method is shown in Tables 9 to 13 below.
(mg KOH/g)Hydroxyl value
(mg KOH / g)
(mg KOH/g)Hydroxyl value
(mg KOH / g)
(mg KOH/g)Hydroxyl value
(mg KOH / g)
(mg KOH/g)Hydroxyl value
(mg KOH / g)
(mg KOH/g)Hydroxyl value
(mg KOH / g)
* 저장 안정성은 합성된 폴리올을 500ml 샘플병에 넣고 30℃ 오븐에서 100일 동안 층분리 유무를 확인하여 평가하였다(층분리: ○, 층분리 없음: ×, 약간의 혼탁 및 불안정: △).Storage stability was evaluated by placing the synthesized polyol in a 500 ml sample bottle and checking the presence of delamination for 100 days in a 30 ° C. oven (layer separation: ○, no layer separation: ×, slight turbidity and instability: Δ).
비교예 1Comparative Example 1
2000㎖의 둥근바닥플라스크에 소르비톨 563.3 중량부 및 KOH 2 중량부를 첨가하고 질소분위기 하에서 교반한 후, 110℃에서 진공탈수하였다. 상기 혼합물에 피마자유 565.3 중량부를 첨가하여 200℃에서 약 4시간 동안 반응시킨 다음, 글리세린 127.2 중량부 및 디에틸렌글리콜 49.5 중량부를 첨가하여 3시간 동안 추가 반응시켰다. 마지막으로 에스테르 반응을 위하여 무수프탈산 176.7 중량부 및 TPT(tetraisopropyltitanate) 0.1 중량부를 첨가하여 230℃에서 약 15시간 정도 반응시켰다. 563.3 parts by weight of sorbitol and 2 parts by weight of KOH were added to a 2000 ml round bottom flask, followed by stirring under nitrogen atmosphere, followed by vacuum dehydration at 110 ° C. 565.3 parts by weight of castor oil was added to the mixture and reacted at 200 ° C. for about 4 hours, and then 127.2 parts by weight of glycerin and 49.5 parts by weight of diethylene glycol were further reacted for 3 hours. Finally, for the ester reaction, 176.7 parts by weight of phthalic anhydride and 0.1 part by weight of TPT (tetraisopropyltitanate) were added and reacted at 230 ° C. for about 15 hours.
상기 반응 생성물에 촉매흡착제로서 마그네슘실리케이트 및 물을 소량 첨가하여 80℃에서 1시간 동안 교반한 후 여과하여 바이오 폴리올을 합성하였다.
A small amount of magnesium silicate and water were added to the reaction product as a catalyst adsorbent, stirred at 80 ° C. for 1 hour, and then filtered to synthesize biopolyol.
실시예 21 및 비교예 2Example 21 and Comparative Example 2
산화알킬렌의 부가량을 변화시키면서 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였으며, 각각의 반응물 조성을 하기 표 14에 나타내었다. Biopolyols were synthesized in substantially the same manner as in Example 1 with varying addition amounts of alkylene oxide, and the respective reactant compositions are shown in Table 14 below.
물성 대비 테스트Property contrast test
실시예 21과 비교예 1 및 2에 대하여 색상, 수산기 값, 점도 및 저장안정성을 각각 평가하였으며, 실시예 16에서 측정된 결과와 함께 하기 표 15에 나타내었다.The color, hydroxyl value, viscosity and storage stability of Example 21 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated, respectively, and are shown in Table 15 together with the results measured in Example 16.
(mg KOH/g)Hydroxyl value
(mg KOH / g)
* 점도는 Brookfield사의 DV-Ⅲ를 사용하여 측정하였다.* Viscosity was measured using DV-III from Brookfield.
* 저장 안정성은 합성된 폴리올을 500ml 샘플병에 넣고 30℃ 오븐에서 100일 동안 층분리 유무를 확인하여 평가하였다(층분리: ○, 층분리 없음: ×, 약간의 혼탁 및 불안정: △).Storage stability was evaluated by placing the synthesized polyol in a 500 ml sample bottle and checking the presence of delamination for 100 days in a 30 ° C. oven (layer separation: ○, no layer separation: ×, slight turbidity and instability: Δ).
상기 표로부터 알 수 있듯이, 산화알킬렌의 부가 반응을 수행하지 않을 경우(비교예 1), 동일 조건 하에서는 실시예에 따라 수득된 바이오 폴리올에 비하여 저장 안정성 및 외관 특성이 좋지 않고, 높은 점도로 인하여 취급성이 낮음을 알 수 있다. As can be seen from the above table, when the addition reaction of the alkylene oxide is not performed (Comparative Example 1), under the same conditions, the storage stability and appearance characteristics are not as good as compared to the biopolyol obtained according to the Examples, due to the high viscosity. It can be seen that the handleability is low.
또한, 산화알킬렌이 일정량 미만으로 사용되는 경우(비교예 2), 점도가 높아 추후 우레탄 반응에서 취급성이 저하되며, 특히 저장안정성이 낮아 장기간 보관에 문제가 있음을 확인하였다. In addition, when the alkylene oxide is used in less than a certain amount (Comparative Example 2), it was confirmed that there is a problem in long-term storage because the viscosity is high, the handleability is lowered in the urethane reaction later, especially the storage stability is low.
실시예 22?23 및 비교예 3Examples 22-23 and Comparative Example 3
실시예 16과 21, 및 비교예 1로부터 합성된 바이오 폴리올을 사용하여 폴리우레탄 폼을 제조하였다. 폴리우레탄 폼은 발포기(Hnnecke사의 제품명: HK-270)를 사용하여 제조되었으며, 발포온도는 20℃, 발포 압력은 120 bar이었다.Polyurethane foams were prepared using biopolyols synthesized from Examples 16 and 21, and Comparative Example 1. Polyurethane foam was prepared using a foaming machine (Hnnecke product name: HK-270), the foaming temperature was 20 ℃, foaming pressure was 120 bar.
상기 우레탄 반응물의 조성을 하기 표 16에 나타내었다. The composition of the urethane reactant is shown in Table 16 below.
폴리우레탄 폼에 대한 물성 테스트Physical property test for polyurethane foam
실시예 22와 23, 및 비교예 3에서 각각 제조된 폴리우레탄 폼에 대한 겉보기 수축 현상 유무, 밀도, 독립기포율, 압축강도 및 휨강도를 측정하여 하기 표 17에 나타내었다.The apparent shrinkage phenomenon, density, independent bubble ratio, compressive strength, and flexural strength of the polyurethane foams prepared in Examples 22 and 23, and Comparative Example 3, respectively, were measured and shown in Table 17 below.
* 겉보기 수축: 발포한 다음 상온에서 방치하며 상대적인 수축정도를 확인하였다.* Apparent shrinkage: After foaming, it was left at room temperature and the relative shrinkage was confirmed.
* 밀도: 발포시킨 후 140×140×150mm로 폼을 잘라 중량과 부피를 측정하여 계산하였다.* Density: After foaming, the foam was cut into 140 × 140 × 150 mm and calculated by measuring the weight and volume.
* 독립기포율: ASTM D-2856 시험법으로 기포 밀도측정기(air pycnometer)를 사용하여 측정하였다.* Independent bubble ratio: Measured by using an air pycnometer by the ASTM D-2856 test method.
* 압축강도: ASTM D-1621 시험법에 따라 50×50×50mm 크기의 시편에 대하여 만능인장압축시험기(universal test machine, UTM)를 사용하여 수평 및 수직으로 측정하였다. * Compressive strength: A specimen of 50 × 50 × 50mm size was measured horizontally and vertically using a universal test machine (UTM) according to ASTM D-1621 test method.
* 휨강도: ASTM D-790 시험법에 따라 만능인장압축시험기(universal test machine, UTM)를 사용하여 측정하였다. * Flexural strength: measured using a universal test machine (UTM) according to ASTM D-790 test method.
상기 표로부터, 본 발명의 구체예에 따라 산화알킬렌을 상당량 부가 반응시킨 바이오 폴리올을 사용하여 제조된 폴리우레탄 폼은 동일 조건 하에서 비교예에 따른 바이오 폴리올을 사용하여 제조된 폴리우레탄 폼에 비하여 특히 강도 특성이 현저히 개선되었음을 확인하였다.From the above table, polyurethane foams prepared using biopolyols having a considerable amount of alkylene oxide addition reactions according to embodiments of the present invention are in particular compared to polyurethane foams prepared using biopolyols according to Comparative Examples under the same conditions. It was confirmed that the strength characteristics were significantly improved.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications and variations of the present invention can be readily used by those skilled in the art, and all such variations or modifications can be considered to be included within the scope of the present invention.
Claims (19)
a) 촉매의 존재 하에서 천연 오일과 다관능성 활성수소-함유 화합물(multifunctional active hydrogen-containing compound)을 교환 반응시키는 단계; 및
b) 상기 교환 반응의 생성물에 산화알킬렌을 부가 반응시키는 단계;
를 포함하며,
상기 바이오 폴리올 제조용 반응물 전체 중량을 기준으로, 상기 산화알킬렌이 적어도 20 중량%로 부가 반응되는 것을 특징으로 하는 제조방법.As a method for producing bio polyol using natural oil,
a) exchanging a natural oil with a multifunctional active hydrogen-containing compound in the presence of a catalyst; And
b) addition reaction of alkylene oxide to the product of said exchange reaction;
Including;
On the basis of the total weight of the reactants for preparing the bio polyol, the alkylene oxide is added at least 20% by weight.
상기 단계 b)는 1 내지 40 시간 동안 80 내지 140℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.The process of claim 1, wherein step a) is performed at 70 to 170 ° C. for 0.5 to 3 hours; And
The step b) is characterized in that it is carried out at 80 to 140 ℃ for 1 to 40 hours.
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