KR20140070695A - Rigid Polyurethane Foams for LNG Ship-Insulator Containing Biopolyol - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to hard polyurethane foam for an LNG carrier insulator containing biopolyol, and more specifically, to hard polyurethane foam for an LNG insulator which contains polyol comprising biopolyol containing natural oil, a multifunctional active hydrogen-containing compound, a catalyst, and oxidized alkylene, and having three or more functional groups, 200-600 mg of hydroxyl value of KOH/g, and 2,000-25,000 cps of viscosity (25°C), thereby maintaining physical properties as an LNG carrier insulator, such as excellent compressive strength, room/low temperature tensile strength, heat conductivity, impregnation and impact resistance of glass fibers, etc. and being environmentally friendly and recyclable.

Description

바이오 폴리올을 함유하는 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼 {Rigid Polyurethane Foams for LNG Ship-Insulator Containing Biopolyol}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a rigid polyurethane foam for an LNG insulator containing a bio-polyol,

본 발명은 바이오 폴리올을 함유하여 LNG선 단열재로서의 물성을 유지할 수 있는 경질 폴리우레탄 폼에 관한 것이다.
The present invention relates to a rigid polyurethane foam containing a biopolyol and capable of maintaining physical properties as an LNG insulator.

폴리우레탄의 필수 성분인 폴리올은 통상 석유계 원료로부터 제조되며, 특히 폴리에테르 폴리올(polyether polyol), 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol)은 가장 보편화된 폴리올로 알려져 있다. 이러한 폴리올의 성분은 제조하고자 하는 폴리우레탄 또는 폴리우레탄 폼의 특성에 중대한 영향을 미친다.Polyols, which are essential components of polyurethane, are usually produced from petroleum-based raw materials, and polyether polyols and polyester polyols are especially known as the most popular polyols. The components of such polyols have a significant effect on the properties of the polyurethane or polyurethane foam to be produced.

일반적으로 분자량이 크고 관능기 수(functionality)가 낮은 폴리올은 연질(soft) 우레탄 폼을 제조하는데 사용되고, 분자량이 작고 관능기 수가 높은 폴리올은 경질(rigid) 우레탄 폼을 제조하는데 사용된다.Generally, a polyol having a high molecular weight and a low functionality is used for producing a soft urethane foam, and a polyol having a small molecular weight and a high number of functional groups is used for producing a rigid urethane foam.

구체적으로 연질 폴리우레탄 폼에 사용되는 폴리올의 분자량은 대략 1,000 보다 크다. 경질 폴리우레탄 폼에 사용되는 폴리올의 분자량은 대략 200 내지 4,000 수준이며, 강성율(modulus of elasticity)이 약 100,000 psi 이상(23℃), 20℃ 이상의 유리전이온도, 10%를 초과하지 않는 신장율 등의 특성을 갖는다.Specifically, the molecular weight of the polyol used in the flexible polyurethane foam is greater than about 1,000. The polyol used in the rigid polyurethane foam has a molecular weight of about 200 to 4,000 and has a modulus of elasticity of at least about 100,000 psi (23 DEG C), a glass transition temperature of 20 DEG C or higher, an elongation of not more than 10% .

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 폴리올의 재생 또는 환경 친화적인 성분으로 폴리올을 대체하는 방안이 제시되어 왔다.On the other hand, due to various reasons such as accelerated depletion of petroleum resources, reduction of greenhouse gas due to climate change, increase of raw material price, increase in need for renewable raw materials, etc., in the urethane field, the regeneration of polyol produced from petroleum- Has been suggested as a substitute for polyol.

천연 오일은 일반적으로 트리글리세라이드(triglyceride) 분자로 구성되고, 글리세롤 접합(junction) 부위에 3개의 지방산(fatty acid)이 결합되어 있는 구조이다.Natural oils are generally composed of triglyceride molecules and have a structure in which three fatty acids are bonded to the glycerol junction.

현재, 천연 오일, 특히 식물성 오일(vegetable oil)로부터 폴리올의 제조는 에폭시화(epoxidation)-개환(ring opening) 반응(과산화수소 등을 이용하여 분자 구조 내에 활성 산소를 혼입시킨 다음, 알코올 또는 무기산 등으로 개환반응을 수행하는 방법; Kandanarachchi et al., J. Mol. Catal. A: Chem 2002, 184, 65), 하이드로포밀화 반응(로듐 또는 코발트 촉매의 존재 하에서 합성가스와 천연 오일을 반응시키는 방법; Petrovic et al., Polyurethanes from vegetable oils. Polymer Reviews 48: 1 109-155), 오존분해(ozonolysis) 반응(천연오일을 직접 오존분해 시켜 말단 위치에 히드록시기를 갖는 폴리올을 제조함)을 수행하는 방법; 및 Petrovic et al., Biomacromolecules 2005, 6, 713), 에스테르화 반응(Vilar et al ., 2002) 등을 수행하는 방법 등이 알려져 있다.At present, the production of polyols from natural oils, in particular vegetable oils, is carried out by epoxidation-ring opening reactions (for example, by incorporating active oxygen into the molecular structure using hydrogen peroxide, Method for carrying out the ring opening reaction; Kandanarachchi et al ., J. Mol. Catal. A: Chem 2002, 184, 65), hydroformylation reaction (reaction of synthetic gas 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 (ozone decomposition of natural oil directly to prepare polyol having a hydroxyl group at the terminal position); And Petrovic et al ., Biomacromolecules 2005, 6, 713), esterification reactions (Vilar et al . , 2002), and the like are known.

이러한 천연 오일로부터 얻어진 바이오 폴리올을 이용한 폴리우레탄 폼이 석유계로부터 제조되는 폴리우레탄 폼에 필적하는 특성을 확보할 수 있는 가능성이 보고되고 있음에도 불구하고, 바이오 폴리올은 반응성 저하등과 같은 문제점을 나타낸다. 그 원인 중 하나로서 2차 알코올의 존재 및 다수의 비관능성 가지가 존재하는 점을 들 수 있다.Although it has been reported that the polyurethane foam using the bio-polyol obtained from such a natural oil can secure properties comparable to the polyurethane foam produced from petroleum-based products, the bio-polyol presents a problem such as lowered reactivity. One of the causes is the presence of secondary alcohols and the presence of a large number of nonfunctional branches.

한편, 폴리우레탄 폼(polyurethane foam), 특히 경질 폴리우레탄 폼은 다양한 분야에서 사용되고 있는 바, 해당 적용 분야에 따라 요구되는 물성에 차이가 존재한다. On the other hand, polyurethane foam, especially rigid polyurethane foam, is used in various fields, and there is a difference in physical properties required depending on the application field.

이중 LNG 선박용 단열재로 사용되는 경우에는 압축강도, 상온 및 저온 인장강도, 내충격성 및 열전도도 등이 중요한 요소로 알려져 있다.When used as a thermal insulation material for LNG ships, it is known that compressive strength, room temperature and low temperature tensile strength, impact resistance and thermal conductivity are important factors.

그러나, 종래의 바이오 폴리올을 적용한 경질 폴리우레탄 폼은 바이오 폴리올의 낮은 (저장 안정성 및) 관능기로 인해 압축강도, 상·저온 인장강도, 내충격성 등이 낮아 LNG선 단열재로 사용되는 경질 폴리우레탄 폼의 원료로 적용하기에는 한계가 있었다.However, since the rigid polyurethane foam to which the conventional bio-polyol is applied has low compressive strength, high and low temperature tensile strength, and low impact resistance due to low bio-polyol storage stability and functional groups, the rigid polyurethane foam used as an LNG insulator There was a limit to apply as raw material.

또한, 바이오 폴리올은 천연 오일의 특성상 저장 안정성이 저하될 위험성이 높아 경질 폴리우레탄 폼 제조 과정 중 반응성, 취급성 등의 문제가 발생될 수 있는 한계가 있다. 즉, 종래의 바이오 폴리올은 주로 비교적 고가인 피마자유 또는 주로 식량 자원으로 사용되는 대두유의 적용 가능성을 제시하고 있을 뿐이다.In addition, the bio-polyol has a high risk of degrading the storage stability due to the nature of the natural oil, so that there is a problem that problems such as reactivity and handling during hard polyurethane foam production may occur. That is, the conventional bio-polyol only shows the possibility of application of relatively expensive castor oil or soybean oil mainly used as a food resource.

따라서, 석유계 폴리올을 이용한 LNG선 단열재 폴리우레탄 폼과 비교하여 동등 이상의 물성을 제공할 수 있는 바이오 폴리올을 이용한 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼에 대한 필요성이 요구되고 있다.
Therefore, there is a need for a rigid polyurethane foam for LNG insulator using a bio-polyol that can provide equivalent or better physical properties as compared with a polyurethane foam of an LNG insulator using a petroleum-based polyol.

본 발명은 바이오 폴리올을 함유하여 압축강도, 상온 및 저온 인장강도, 내충격성, 열전도도 등의 LNG선 용 단열재로서의 물성을 유지할 수 있는 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼을 제공하고자 한다.
An object of the present invention is to provide a rigid polyurethane foam for an LNG insulator which can contain physical properties as a heat insulating material for LNG, such as compressive strength, room temperature and low temperature tensile strength, impact resistance and thermal conductivity.

본 발명자들은 천연 오일에, 다관능성 활성수소-함유 화합물 및 산화알킬렌을 함유하여 바이오 폴리올에 존재하는 2차 알코올 및 다수의 비관능성 가지의 수를 저하시킨 바이오 폴리올을 경질 폴리우레탄 폼의 구성 성분으로 사용함으로써, 압축강도, 상온 및 저온 인장강도, 내충격성, 열전도도 등의 LNG선 단열재로서의 물성을 유지할 수 있음을 알게 되었다.The present inventors have found that the use of a bio-polyol containing a polyfunctional active hydrogen-containing compound and an alkylene oxide in a natural oil to lower the number of secondary alcohols and a large number of non-functional branches present in the bio- It was found that the physical properties of the LNG insulator such as compressive strength, room temperature and low temperature tensile strength, impact resistance, thermal conductivity and the like can be maintained.

따라서, 본 발명은 천연 오일 10 내지 60 중량%, 다관능성 활성수소-함유 화합물 10 내지 60 중량%, 촉매 0.1 내지 1.5 중량% 및 산화알킬렌이 20 내지 70중량% 함유되며, 관능기수가 3이상이고, KOH/g의 수산기 값이 200 내지 600 ㎎이며, 점도(25℃)가 2,000 내지 25,000 cps인 바이오 폴리올을 포함하는 폴리올; 및 이소시아네이트를 포함하는 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼을 제공한다.Accordingly, the present invention relates to a process for the preparation of a polyurethane foam comprising 10 to 60% by weight of a natural oil, 10 to 60% by weight of a polyfunctional active hydrogen-containing compound, 0.1 to 1.5% by weight of a catalyst and 20 to 70% by weight of an alkylene oxide, A polyol having a hydroxyl value of KOH / g of 200 to 600 mg and a viscosity (25 ° C) of 2,000 to 25,000 cps; And an isocyanate-containing rigid polyurethane foam for an LNG insulator.

상기 다관능성 활성수소 화합물은 다관능성 알코올, 다관능성 아민 또는 이들의 혼합물이며, 상기 다관능성 알코올은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 글리세린, 트리메탄올프로페인, 펜타에리스리톨, 디펜타에리스리톨, 알파메틸글루코시드, 자일리톨, 솔비톨, 설탕 또는 이의 혼합물이고, 상기 다관능성 아민은 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에탄올아민, 오르소-톨루엔디아민, 디페닐메탄디아민, 디에탄올 아민 또는 이의 혼합물일 수 있다.Wherein the polyfunctional active hydrogen compound is a polyfunctional alcohol, a polyfunctional amine or a mixture thereof, wherein the polyfunctional alcohol is at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin, trimethanolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, alphamethyl glucoside , Xylitol, sorbitol, sugar or a mixture thereof, and the polyfunctional amine may be ethylenediamine, diethylenetriamine, triethanolamine, ortho-toluenediamine, diphenylmethanediamine, diethanolamine or a mixture thereof.

상기 촉매는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화세슘, 디메틸라울아민, 디메틸팔미틸아민, N,N-디메틸도데칸-1-아민, 1-옥타데칸아민 또는 이의 혼합물일 수 있다.The catalyst may be potassium hydroxide, sodium hydroxide, cesium hydroxide, dimethyllauamine, dimethylpolymethylamine, N, N-dimethyldodecane-1 -amine, 1-octadecaneamine or mixtures thereof.

상기 산화알킬렌은 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 또는 이의 혼합물일 수 있다.The alkylene oxide may be ethylene oxide, propylene oxide or a mixture thereof.

상기 바이오 폴리올은 a) 촉매의 존재 하에서 천연 오일과 다관능성 활성수소-함유 화합물을 교환 반응시키는 단계; 및 b) 상기 교환 반응의 생성물에 산화알킬렌을 부가 반응시키는 단계를 포함하여 제조된 것일 수 있다.The biopolyol may be prepared by a) exchanging a natural oil with a polyfunctional active hydrogen-containing compound in the presence of a catalyst; And b) subjecting the product of the exchange reaction to an addition reaction with alkylene oxide.

상기 바이오 폴리올은 c) 상기 산화알킬렌 화합물의 부가 반응 생성물로부터 상기 촉매를 제거하는 단계를 더 포함하며, 상기 단계 c)는 촉매 흡착제 및 물을 첨가하고 교반한 다음, 여과시키는 방식으로 수행될 수 있다.Wherein the bio polyol further comprises c) removing the catalyst from the addition product of the alkylene oxide compound, wherein step c) can be carried out by adding a catalyst adsorbent and water, stirring and then filtering have.

상기 바이오 폴리올은 폴리올 100중량부에 대하여 10중량부 이하로 포함할 수 있다.The biopolyol may be contained in an amount of 10 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 이소시아네이트는 관능기 수가 2.7 내지 3.0 범위이고, NCO% 값이 25 내지 35 범위이고, 이소시아네이트 인덱스는 90 내지 140 범위이며, 폴리머릭 MDI(디페닐메탄디이소시아네이트)를 포함할 수 있다.The isocyanate may include polymeric MDI (diphenylmethane diisocyanate), the number of functional groups being in the range of 2.7 to 3.0, the NCO% in the range of 25 to 35, and the isocyanate index in the range of 90 to 140.

상기 폴리올 100중량부에 대하여 섬유보강재 5 내지 50 중량부, 우레탄 촉매 0.05 내지 4 중량부, 발포제 0 내지 20중량부, 계면활성제 0.1 내지 5.0 중량부 및 난연제 0 내지 15 중량부를 포함할 수 있다.5 to 50 parts by weight of a fiber reinforcing material, 0.05 to 4 parts by weight of a urethane catalyst, 0 to 20 parts by weight of a foaming agent, 0.1 to 5.0 parts by weight of a surfactant and 0 to 15 parts by weight of a flame retardant may be contained relative to 100 parts by weight of the polyol.

상기 경질 폴리우레탄 폼은 닫힌셀의 함량이 90 %이상이고, 수증기의 흐름밀도는 4.0 g/㎡/h이하이고, 열전도도는 0.0300kcal/mh℃이하이고, 겉보기 밀도는 100 내지 140 ㎏/㎥일 수 있다.The rigid polyurethane foam has a closed cell content of 90% or more, a water flow density of 4.0 g / m 2 / h or less, a thermal conductivity of 0.0300 kcal / mh ° C or less, an apparent density of 100 to 140 kg / Lt; / RTI >

상기 경질 폴리우레탄 폼은 압축강도(Z)가 1.00㎫이상 모듈러스가 40 ㎫이상이고; 인장강도(X,Y)가 20℃에서 2.00 ㎫이상 90㎫ < 모듈러스 < 170 ㎫이고, -170℃에서 강도가 2.00 ㎫이상 150 ㎫ < 모듈러스 < 250 ㎫일 수 있다.
The rigid polyurethane foam has a compressive strength (Z) of 1.00 MPa or more and a modulus of 40 MPa or more; The tensile strength (X, Y) at 2.degree. C. is 2.00 MPa or more and 90 MPa <modulus <170 MPa, and the strength at -170 DEG C is 2.00 MPa or more and 150 MPa or less <modulus <250 MPa.

본 발명의 경질 폴리우레탄 폼은 바이오 폴리올을 이용하여 압축강도, 상온 및 저온 인장강도, 내충격성, 열전도도 등 LNG선 단열재로서의 물성을 유지할 수 있는 이점이 있다.The rigid polyurethane foam of the present invention has an advantage that the physical properties of the LNG insulator such as compressive strength, normal temperature and low temperature tensile strength, impact resistance, and thermal conductivity can be maintained by using the bio polyol.

또한, 본 발명의 경질 폴리우레탄 폼은 바이오 폴리올을 이용하여 친환경적이고 재생이 가능한 이점이 있다.The hard polyurethane foam of the present invention is advantageous in that it is eco-friendly and can be regenerated by using a biopolyol.

또한, 본 발명의 경질 폴리우레탄 폼은 LNG 운반선 등과 같이 저온 액화가스를 저장, 수소용 단열재로 유용하게 활용될 수 있다.
In addition, the rigid polyurethane foam of the present invention can be usefully used as a heat insulating material for storing and liquefying low-temperature liquefied gas such as an LNG carrier.

본 발명은 바이오 폴리올을 함유하여 LNG선 단열재로서의 물성을 유지할 수 있는 경질 폴리우레탄 폼에 관한 것이다.
The present invention relates to a rigid polyurethane foam containing a biopolyol and capable of maintaining physical properties as an LNG insulator.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 명세서에 있어서 사용되는 용어는 하기와 같이 정의될 수 있다.The terms used in this specification can be defined as follows.

"폴리올"은 평균 1.0보다 큰 분자 당 히드록시기를 갖는 유기 분자를 의미한다."Polyol" means an organic molecule having a hydroxy group per molecule with an average greater than 1.0.

"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" refers to a cellular foam product obtained by reacting a di- or polyisocyanate with an isocyanate-reactive hydrogen-containing compound (polyol, amino alcohol and / or polyamine) and a blowing agent . &Lt; / RTI &gt;

"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, preferably vegetable oils. Examples of animal oils may include fish oil, bovine oil, lard, sheep oil, and the like, and mixtures thereof. Examples of the vegetable oil include vegetable oils such as sunflower seed oil, canola oil, palm oil, corn oil, cottonseed oil, plain oil, flaxseed oil, safflower oil, oats oil, olive oil, palm oil, peanut oil, rape oil, , Soybean oil, castor oil and the like, more typically, soybean oil, castor oil, palm oil, etc., and mixtures thereof. However, the present invention is not limited to the above listed kinds.

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, in the case of pizza hemp, it is the oil obtained by squeezing the seed of castor bean (Rucinus communis). The seed contains about 45% of this oil and has a higher oil content percentage than other seeds. The fat is made entirely of triester (triglyceride) structure of fatty acid and glycerin. Castor induction Similarly, it is characterized in that about 90% of the triesters or fatty acids of glycerin are composed of ricinoleic acid. The remainder contains oleic acid, linoleic acid, and the like.

대표적인 식물성 오일의 조성 특성을 하기 표 1에 나타내었다.The compositional characteristics of typical vegetable oils are shown in Table 1 below.

올레인Olein 리놀레인Linoleine 리놀레닌Linolenine 리시놀레인Ricinoleine 스테아린stearin 팔미틴Palmitin 기타Etc 대두유Soybean oil 2424 54.554.5 6.86.8 -- 3.23.2 10.910.9 0.60.6 피마자유Castor oil 6.06.0 1.01.0 -- 89.589.5 1.01.0 2.02.0 0.50.5 홍화씨유Safflower oil 13.113.1 77.777.7 -- -- 2.42.4 6.56.5 0.30.3 야자유Palm oil 45.245.2 7.97.9 -- -- 3.63.6 40.840.8 2.52.5

"폴리올의 관능기 수(polyol functionality)"는 폴리올의 분자 당 히드록시기의 평균 수를 의미한다.The "polyol functionality" of the polyol means the average number of hydroxy groups per molecule of the polyol.

"수산기 값(hydroxyl number)"은 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)."Hydroxyl number" is an index indicating the amount of reactive hydroxyl groups capable of participating in the reaction, and means the number of mg of KOH necessary to neutralize the acetic acid bonded to the acetyl compound obtained from 1 g of polyol (unit: mg KOH / g).

"닫힌 셀 폼(closed cell foam)"은 개방된 통로에 의하여 연결되지 않은 셀이 다수 비율을 차지하는 폼으로서, 바람직하게는 셀 중 개방되지 않은 셀, 독립기포율(셀 중 닫혀진 셀의 백분율을 의미함)이 적어도 약 88%, 바람직하게는 약 90%인 폼을 의미할 수 있으나, 이러한 수치는 예시적으로 이해되어야 한다.The term "closed cell foam" refers to a foam in which cells that are not connected by open passages occupy a large proportion, preferably cells that are not open in the cell, independent cells (meaning the percentage of cells closed in the cell ) Is at least about 88%, preferably about 90%, but these figures should be understood by way of example.

"NCO%"는 이소시아네이트 샘플에 함유되어 있는 NCO의 중량%를 의미한다."NCO%" means the wt% of NCO contained in the isocyanate sample.

"이소시아네이트 인덱스(isocyanate index)"는 우레탄 반응물 중 폴리올 내에 존재하는 히드록시기(-OH) 당량수와 이소시아네이트(-NCO)의 당량수의 비율, 즉, 이론적 당량에 대한 사용되는 이소시아네이트의 량을 의미한다. 따라서, 이소시아네이트 인덱스가 100 미만인 경우에는 과량의 폴리올이 존재함을 의미하는 반면, 이소시아네이트 인덱스가 100을 초과하는 경우에는 과량의 이소시아네이트가 존재한다는 것을 의미한다. "Isocyanate index" means the amount of isocyanate used relative to the ratio of the number of hydroxyl groups (-OH) present in the polyol to the number of equivalents of isocyanate (-NCO), ie, the theoretical equivalent. Thus, an isocyanate index of less than 100 implies the presence of an excess of polyol, while an isocyanate index of greater than 100 means that an excess of isocyanate is present.

"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 required to neutralize the acid present in 1 g of the polyol sample (unit: mg KOH / g).

본 발명의 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼은 천연 오일 10 내지 60 중량%, 다관능성 활성수소-함유 화합물 10 내지 60 중량%, 촉매 0.1 내지 1.5 중량% 및 산화알킬렌이 20 내지 70중량% 함유되며, 관능기수가 3이상이고, KOH/g의 수산기 값이 200 내지 600 ㎎이며, 점도(25℃)가 2,000 내지 25,000 cps인 바이오 폴리올을 포함하는 폴리올; 및 이소시아네이트를 포함한다.The rigid polyurethane foam for LNG insulator of the present invention comprises 10 to 60 wt% of natural oil, 10 to 60 wt% of polyfunctional active hydrogen-containing compound, 0.1 to 1.5 wt% of catalyst, and 20 to 70 wt% of alkylene oxide A polyol including a bio-polyol having a functional group number of 3 or more, a hydroxyl value of KOH / g of 200 to 600 mg and a viscosity (25 ° C) of 2,000 to 25,000 cps; And isocyanates.

상기 천연 오일은 위에서 정의된 바와 같으며, 10 내지 60 중량%, 바람직하기로는 15 내지 40 중량%로 사용될 수 있다. 상기 함유량이 10 중량% 미만이면 상대적으로 다른 성분의 양이 지나치게 많아 이로부터 제조된 폴리올은 바이오 폴리올이라 볼 수 없으며, 60 중량%를 초과하는 경우에는 바이오 폴리올의 관능기 수가 낮아 이로부터 제조된 경질 폴리우레탄 폼은 저장안정성 등의 물성이 저하될 수 있다.The natural oils are as defined above and may be used in an amount of 10 to 60% by weight, preferably 15 to 40% by weight. If the content is less than 10% by weight, the amount of the other components is excessively large. Thus, the polyol thus prepared can not be regarded as a bio-polyol. When the content exceeds 60% by weight, the number of functional groups of the bio- Urethane foam may deteriorate physical properties such as storage stability.

상기 바이오 폴리올은 a) 촉매의 존재 하에서 천연 오일과 다관능성 활성수소-함유 화합물을 교환 반응시키는 단계; 및 b) 상기 교환 반응의 생성물에 산화알킬렌을 부가 반응시키는 단계를 포함하여 제조된다.The biopolyol may be prepared by a) exchanging a natural oil with a polyfunctional active hydrogen-containing compound in the presence of a catalyst; And b) subjecting the product of the exchange reaction to an addition reaction with alkylene oxide.

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. 구체적으로 상기 다관능성 알코올의 관능기 수는 하기 표 2와 같다.Examples of the polyfunctional alcohols include ethylene glycol, diethylene glycol, glycerine, trimethanolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, Α-methylglucoside, xylitol, sorbitol, sucrose, and the like, which can be used singly or in combination. Specifically, the number of functional groups of the polyfunctional alcohol is shown in Table 2 below.

다관능성 알코올Polyfunctional alcohol 관능기 수(functionality)Functionality 탄수화물계Carbohydrate system 설탕Sugar 88 솔비톨Sorbitol 66 알마케틸글루코시드Almamethylglycoside 44 지방족계Aliphatic system 글리콜류Glycols 22 글리세린glycerin 33 트리메탄올프로페인Trimethanolpropane 33 펜타에리스리톨Pentaerythritol 44

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. 구체적으로 상기 다관능성 아민의 관능기 수는 하기 표 3과 같다.Examples of the polyfunctional amine include ethylenediamine, diethylene triamine, triethanolamine, ortho-toluene diamine, diphenylmethanediamine (diphenylmethanediamine), diphenylmethanediamine ), Diethanol amine, and the like, which may be used alone or in combination. Specifically, the number of functional groups of the polyfunctional amine is shown in Table 3 below.

다관능성 아민Polyfunctional amine 관능기 수(functionality)Functionality 에틸렌디아민Ethylenediamine 44 디에틸렌트리아민Diethylenetriamine 55 톨루엔 디아민Toluene diamine 44 트리에탄올아민Triethanolamine 33

이러한 다관능성 활성수소-함유 화합물은 10 내지 60 중량%, 바람직하기로는 15 내지 40 중량%로 사용될 수 있다. 상기 함유량이 10 중량% 미만이면 관능기의 수가 낮아 목적으로 하는 바이오 폴리올의 물성을 나타낼 수 없으므로 이로부터 제조된 경질 우레탄 폼 및 단열재의 물성도 저하될 수 있으며, 60 중량%를 초과하는 경우에는 상대적으로 천연오일의 함량이 낮아지므로 제조된 폴리올을 바이오 폴리올이라 볼 수 없는 문제가 있다.Such a polyfunctional active hydrogen-containing compound may be used in an amount of 10 to 60% by weight, preferably 15 to 40% by weight. If the content is less than 10% by weight, the number of functional groups is low and the physical properties of the desired bio-polyol can not be exhibited. Therefore, the physical properties of the hard urethane foam and the heat insulating material produced therefrom may be deteriorated. There is a problem that the produced polyol can not be regarded as a biopolyol because the content of natural oil is lowered.

상기 촉매는 염기성 촉매를 사용하며, 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) 및 1-옥타데칸아민(1-octadecanamine)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.The catalyst used is a basic catalyst such as KOH, NaOH, CsOH, dimethyl lauramine, dimethyl palmityl amine, At least one selected from the group consisting of N, N-dimethyldodecan-1-amine and 1-octadecanamine can be used.

이러한 촉매는 교환 반응을 수행할 수 있을 정도의 양을 사용하며, 바람직하기로는 0.1 내지 1.5 중량%, 보다 바람직하기로는 0.2 내지 1.0 중량% 사용될 수 있다.Such a catalyst is used in an amount sufficient to carry out the exchange reaction, preferably 0.1 to 1.5% by weight, more preferably 0.2 to 1.0% by weight.

상기 교환 반응은 천연 오일의 약 10 내지 90 중량%, 바람직하기로는 20 내지 70 중량% 범위까지 수행되도록 반응 조건을 조절한다. 예컨대, 0.5 내지 3시간, 바람직하기로는 1 내지 2시간에 걸쳐 승온하면서 70 내지 170℃, 바람직하기로는 80 내지 120℃에서 수행될 수 있다.The reaction conditions are adjusted so that the exchange reaction is carried out in the range of about 10 to 90% by weight, preferably 20 to 70% by weight, of the natural oil. For example, from 70 to 170 DEG C, preferably from 80 to 120 DEG C, while raising the temperature over a period of from 0.5 to 3 hours, preferably from 1 to 2 hours.

상기에서 교환 반응되지 않은 천연 오일은 산화알킬렌의 부가 반응 단계에서 부가 반응과 함께 교환 반응이 일어나도록 한다. 천연 오일은 긴 알킬 사슬을 갖는 친유성 성분이고, 다관능성 활성수소-함유 화합물은 친수성 성분이므로 천연 오일의 일부를 교환 반응시킨 다음 산화알킬렌을 부가시킬 경우 상기 산화알킬렌과의 부가 반응을 용이하게 수행할 수 있고, 균일한 구조의 바이오 폴리올을 얻을 수 있어 경질 폴리우레탄 폼 제조용 조성물(바이오 폴리올을 함유한 폴리올 및 기타 첨가제 등)의 저장 안정성을 높일 수 있다.In the above-mentioned natural oil which has not been subjected to exchange reaction, an addition reaction and an exchange reaction are caused in the addition reaction step of alkylene oxide. Since the natural oil is a lipophilic component having a long alkyl chain and the polyfunctional active hydrogen-containing compound is a hydrophilic component, when the alkylene oxide is added after a part of the natural oil is exchanged, the addition reaction with the alkylene oxide And a homogeneous bio-polyol can be obtained. As a result, the storage stability of a composition for producing a rigid polyurethane foam (polyol containing a bio-polyol and other additives, etc.) can be enhanced.

본 발명은 교환 반응에 앞서 천연 오일을 정제하는 전처리 단계를 수행할 수 있다. 이러한 전처리 과정에서 검(gums) 성분 또는 기타 비용해성 불순물(예를 들면, 포스포리피드)을 가라 앉혀 제거할 수 있다. 또한, 분리된 천연 오일층을 알칼리 등으로 처리하여 잔류할 수 있는 유리 지방산 성분 등을 제거할 수도 있다.The present invention can perform a pretreatment step of purifying natural oil prior to the exchange reaction. During this pretreatment, gums or other non-sparing impurities (such as phospholipids) can be removed by submersion. In addition, the separated natural oil layer may be treated with an alkali or the like to remove the remaining free fatty acid component.

상기 교환반응을 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 다가 알코올과의 에스테르교환 반응을 통하여 지방산기를 잃고 디- 및 모노 치환된 히드록시 글리세라이드를 형성하는 한편, 다가 알코올은 상기 분리된 지방산기와 지방산 에스테르를 형성할 수 있다.When polyhydric alcohols are used as polyfunctional active hydrogen-containing compounds, triglycerides present in natural oils as shown in the following Reaction Scheme 1 react with dihydric alcohols in the presence of di- and mono-substituted hydroxy While polyhydric alcohols can form fatty acid esters with the separated fatty acid groups.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

한편, 다가 아민 중 디에탄올 아민과 같이 분자 내에 히드록시기를 함유하는 다가 아민의 경우, 하기 반응식 2의 반응 메커니즘에 따라 교환 반응이 수행될 수 있다.On the other hand, in the case of a polyhydric amine containing a hydroxyl group in a molecule such as diethanolamine in the polyhydric amine, the exchange reaction can be carried out according to the reaction mechanism of the following reaction formula (2).

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 분자 내에 히드록시기를 함유하지 않는 다가 아민의 경우, 하기 반응식 3의 반응 메커니즘에 따라 교환 반응이 수행될 수 있다(일종의 트랜스아미드화(transamidation) 반응).Further, in the case of a polyhydric amine which does not contain a hydroxyl group in the molecule, an exchange reaction can be carried out according to the reaction mechanism of the following reaction formula 3 (a kind of transamidation reaction).

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 교환 반응은 탈수 처리, 예를 들면 진공 탈수 처리와 함께 수행될 수 있는데, 이는 반응물인 천연오일 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 with a dehydration process, for example a vacuum dehydration process, in which a trace or small amount of water is contained in the natural oil as the reactant, or the catalyst is in the form of an aqueous solution (for example an aqueous solution of an alkali hydroxide) It is also possible to use it as.

상술한 반응 조건 및 다관능성 활성수소-함유 화합물의 선정은 추후 산화알킬렌 부가 반응의 정도, 최종 경질 폴리우레탄 폼의 제조 과정에서 달성하고자 하는 팽창 정도, 경화 시간 등을 종합적으로 고려하여 정할 수 있다.
The reaction conditions and the selection of the polyfunctional active hydrogen-containing compound can be determined in consideration of the degree of the alkylene oxide addition reaction, the degree of expansion to be achieved in the final hard polyurethane foam, and the curing time .

본 발명은 상기 교환 반응(제1 단계 반응)의 생성물에 산화알킬렌을 부가 반응시킨다.The present invention causes addition reaction of alkylene oxide to the product of the exchange reaction (first step reaction).

상기 교환 반응으로 얻어진 생성물에 산화알킬렌을 특정 함량으로 부가 반응을 수행하면 높은 관능기를 가지면서 저장 안정성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 점도를 낮게 유지할 수 있고, 추후 폴리우레탄, 특히 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼에 요구되는 물성을 향상시킬 수 있다.Addition reaction of the alkylene oxide to the product obtained by the exchange reaction in a specific amount can increase the storage stability while maintaining high functional groups and can keep the viscosity low. It is also possible to maintain the viscosity of the polyurethane, especially the hard poly The physical properties required for the urethane foam can be improved.

산화알킬렌은 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 사용될 수 있다. 이중 상용화 등을 고려하면 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드를 사용하는 것이 바람직하며, 가격경쟁력 및 물성 구현성 등을 고려하면 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드가를 사용하는 것이 보다 바람직하다.The alkylene oxide is a compound having at least one alkylene oxide group such as ethylene oxide, propylene oxide (1,2-epoxypropane), butylene oxide (1,4-epoxybutane), 1,2- , 2,3-epoxybutane, 1,2-epoxypentane, 1,2-epoxyhexane, 1,2-epoxyheptane, 1,2-epoxycyclopentane, 1,2-epoxycyclohexane, amylene oxide, styrene oxide, and the like can be used. It is preferable to use ethylene oxide, propylene oxide and butylene oxide in view of double commercialization, and it is more preferable to use ethylene oxide and propylene oxide in consideration of price competitiveness and physical property.

이때, 산화알킬렌 화합물을 단독으로 또는 2 이상 조합(혼합)하여 사용할 수 있다. 복수의 산화알킬렌을 조합하여 사용할 경우, 각각의 산화알킬렌을 연속적으로 투입할 수도 있고, 동시에 투입할 수도 있다. 또한, 사용되는 산화알킬렌 성분들의 혼합 비율을 조절하면 물성을 다양하게 구현할 수 있다.At this time, the alkylene oxide compound may be used singly or in combination of two or more (mixed). When a plurality of alkylene oxides are used in combination, each of the alkylene oxides may be continuously or simultaneously introduced. Further, if the mixing ratio of the alkylene oxide components used is controlled, physical properties can be variously realized.

또한, 교환 반응에서 사용된 촉매, 예를 들면 염기성 촉매(특히, 알칼리 수산화물 촉매)를 이용하여 산화알킬렌 부가 반응을 촉진할 수 있다.In addition, a catalyst used in the exchange reaction, such as a basic catalyst (especially an alkali hydroxide catalyst), can be used to promote the alkylene oxide addition reaction.

일정량의 전체 반응물 내에서 천연오일의 사용량을 증가시키면 부가반응에 사용되는 산화알킬렌의 양은 감소하게 된다. 본 발명은 종래에 비해 상대적으로 천연오일의 사용량을 증가시켜 바이오 폴리올을 제조하는 과정에서 투입되는 에너지의 양을 절감시킴으로써 이산화탄소의 배출을 감소시킬 수 있다.Increasing the amount of natural oil used in a given amount of total reactant reduces the amount of alkylene oxide used in the addition reaction. The present invention can reduce carbon dioxide emissions by reducing the amount of energy input in the course of manufacturing biopolyols by increasing the amount of natural oil used relative to conventional ones.

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.On the other hand, when the amount of natural oil used is decreased and the amount of alkylene oxide added is increased, the amount of energy required for the addition reaction is increased. Further, And does not meet the latest technology trends.

이처럼, 천연 오일 사용에 따른 장점을 극대화하고, 천연 오일 사용으로부터 기인하는 문제점을 완화하기 위하여 바이오 폴리올 제조를 위한 반응물의 조성, 특히 산화알킬렌 화합물의 부가량을 적절하게 조절할 필요성이 있다.Thus, there is a need to appropriately control the composition of the reactants for production of bio polyols, particularly the addition amount of the alkylene oxide compound, in order to maximize the advantage of using natural oil and alleviate the problems caused by the use of natural oil.

이와 관련하여, 천연 오일과 다관능성 활성수소-함유 화합물 간의 교환 반응 생성물에 부가되는 산화알킬렌은 20 중량%이상, 바람직하게는 20 내지 70 중량%, 보다 바람직하게는 30 내지 60 중량%를 함유할 수 있다.In this connection, the alkylene oxide added to the exchange reaction product between the natural oil and the polyfunctional active hydrogen-containing compound contains at least 20% by weight, preferably from 20 to 70% by weight, more preferably from 30 to 60% can do.

상기 산화알킬렌 부가 반응은 1 내지 40 시간, 바람직하기로는 5 내지 15 시간에 걸쳐 80 내지 140℃, 바람직하기로는 100 내지 120℃의 온도 조건 하에서 수행될 수 있다. 또한, 압력은 5.0 kgf/㎠ 이하, 바람직하기로는 3 내지 4 kgf/㎠에서 수행될 수 있다.The alkylene oxide addition reaction may be carried out at a temperature of from 80 to 140 DEG C, preferably from 100 to 120 DEG C over a period of from 1 to 40 hours, preferably from 5 to 15 hours. Also, the pressure can be performed at 5.0 kgf / cm 2 or less, preferably 3 to 4 kgf / cm 2.

본 발명은 산화알킬렌의 부가 반응 단계 후에는 선택적으로 생성물 내에 존재하는 촉매 성분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 바이오 폴리올 내에 잔존할 경우에는 추후 폴리우레탄 합성 과정에서 폼의 성형성 저하 및 가교 반응이 야기될 수 있으므로 상기 단계를 수행하는 것이 바람직하다.The present invention may further comprise, after the addition reaction step of the alkylene oxide, selectively removing the catalyst component present in the product. In the case of remaining in the bio-polyol, it is preferable to carry out the above step since the foam may be degraded in the formability and cross-linking reaction of the foam during the polyurethane synthesis process.

상기 촉매 성분의 제거는 촉매 흡착제를 사용하여 수행될 수 있는 바, 구체적으로 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.The removal of the catalyst component can be carried out using a catalyst adsorbent. Specifically, a catalyst adsorbent and water may be introduced into the alkylene oxide addition reaction product and then filtered. At this time, it is preferable that the catalyst removal step is carried out under stirring.

상기 촉매 흡착제는 예를 들면 알루미늄 실리케이트(aluminum silicate), 마그네슘 실리케이트(magnesium silicate) 등의 규산염을 사용할 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 촉매 흡착제는 0.1 내지 5.0 중량%, 바람직하기로는 0.2 내지 2.0 중량% 범위로 사용할 수 있다.As the catalyst adsorbent, for example, silicates such as aluminum silicate and magnesium silicate may be used, and these catalysts may be used singly or in combination. The catalyst adsorbent may be used in an amount of 0.1 to 5.0% by weight, preferably 0.2 to 2.0% by weight.

또한, 상기 촉매 제거 단계(촉매 흡착제 사입 및 흡착 처리)는 1 내지 15 시간, 바람직하기로는 2 내지 10 시간에 걸쳐 50 내지 140℃, 바람직하기로는 70 내지 100℃ 동안 수행될 수 있다.In addition, the catalyst removal step (catalyst adsorbent injection and adsorption treatment) may be carried out at 50 to 140 ° C, preferably at 70 to 100 ° C over 1 to 15 hours, preferably 2 to 10 hours.

이상의 공정(교환 반응 및 산화알킬렌의 부가반응)에 의하여 제조된 바이오 폴리올은 관능기 수가 3 이상(바람직하기로는 3 내지 7), 수산기 값은 200 내지 600 ㎎ KOH/g(바람직하기로는 300 내지 500 ㎎ KOH/g), 그리고 점도(25℃)는 약 2,000 내지 25,000 cps(바람직하기로는 3,000 내지 15,000 cps) 범위일 수 있다.The bio-polyol prepared by the above process (exchange reaction and addition reaction of alkylene oxide) has a functional group number of 3 or more (preferably 3 to 7) and a hydroxyl value of 200 to 600 mg KOH / g (preferably 300 to 500 Mg KOH / g), and the viscosity (25 DEG C) may range from about 2,000 to 25,000 cps (preferably 3,000 to 15,000 cps).

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 구체예에 따라 제조된 바이오 폴리올은 관능기 수 증가 등으로 인하여 우수한 물리적 성상을 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 폴리올의 물성 변화를 억제할 수 있는 장점을 갖게 된다. 또한, 반응물의 선정, 반응물 간의 비율, 밀도, 반응성 등을 조절하여 제조하고자 하는 경질 폴리우레탄 폼의 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. Especially, by adding a considerable amount of alkylene oxide into the molecular structure, And the storage stability is improved. Such properties are unexpected in the prior art, and are easy to handle and have the advantage of being able to inhibit changes in the physical properties of the polyol even during long-term storage. In addition, the properties of the rigid polyurethane foam to be produced can be easily changed by selecting the reactants, controlling the ratio, density, reactivity, etc. between the reactants.

이러한 개선점으로 인하여, 상기 바이오 폴리올을 이용하여 제조된 경질 폴리우레탄 폼은 특히 LNG선 단열재의 용도로 적합하다.Due to these improvements, the rigid polyurethane foam produced using the bio-polyol is particularly suitable for use as an LNG insulator.

이상과 같이 제조된 바이오 폴리올을 포함하여 이소시아네이트와 우레탄 반응시킴으로써 경질 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있다. The rigid polyurethane foam can be produced by reacting isocyanate and urethane with the bio-polyol prepared as described above.

이러한 우레탄 반응의 메커니즘은 당 업계에서 공지되어 있으며, 제조하고자 하는 경질 폴리우레탄 폼이 LNG선 단열재 용도에 적합한 물성을 나타내도록 다양한 첨가제(예를 들면, 유리섬유, 촉매, 발포제, 계면활성제, 난연제 등)을 혼합하여 제조될 수 있다.The mechanism of such urethane reaction is well known in the art and various kinds of additives (for example, glass fiber, catalyst, blowing agent, surfactant, flame retardant, etc.) may be added so that the rigid polyurethane foam to be produced exhibits properties suitable for LNG insulator use ). &Lt; / RTI &gt;

경질 폴리우레탄 폼의 제조방법은 특별히 한정하지는 않으며, 첨가제, 폴리올, 이소시아네이트를 동시에 혼합하여 우레탄 반응을 수행하거나, 첨가제를 먼저 폴리올에 첨가하고, 첨가제가 함유된 폴리올과 이소시아네이트를 우레탄 반응시킬 수 있다. 상기 첨가제, 폴리올 및 이소시아네이트를 동시에 혼합하는 경우 농도의 국부적인 불균일성으로 인하여 균일한 우레탄 폼의 형성이 용이하지 않으며, 폴리올의 취급성, 우레탄 폼의 성형성 등의 측면이 용이하지 않을 수 있으므로 후자의 방법이 바람직하다. The method of producing the rigid polyurethane foam is not particularly limited, and the urethane reaction may be performed by mixing the additives, polyol, and isocyanate at the same time, or the additive may be first added to the polyol, and the polyol containing the additive and the isocyanate may be urethane-reacted. When the additive, polyol and isocyanate are mixed at the same time, it is difficult to form uniform urethane foam due to the local unevenness of the concentration, and handling properties of the polyol and moldability of the urethane foam may not be easy. Method is preferable.

상기 폴리올과 이소시아네이트는 화학 양론비로 반응이 수행되나, 반응의 효율성 등을 고려하여 폴리올 100 중량부에 대하여 이소시아네이트는 80 내지 180 중량부, 바람직하기로는 90 내지 150 중량부 범위를 사용할 수 있다.The polyol and isocyanate are reacted at a stoichiometric ratio, but 80 to 180 parts by weight, preferably 90 to 150 parts by weight of isocyanate may be used relative to 100 parts by weight of the polyol in consideration of the reaction efficiency and the like.

또한, 제조하고자 하는 경질 폴리우레탄 폼의 특성을 고려하면, 이소시아네이트 인덱스는 60 내지 400, 바람직하기로는 90 내지 200, 보다 바람직하기로는 90 내지 160 범위일 수 있다.Also, considering the characteristics of the rigid polyurethane foam to be produced, the isocyanate index may be in the range of 60 to 400, preferably 90 to 200, and more preferably 90 to 160.

이하에서는 상기 경질 폴리우레탄 폼을 제조하기 위한 반응물(폴리올, 이소시아네이트 및 첨가제)에 대하여 구체적으로 기술한다.Hereinafter, the reactants (polyol, isocyanate and additives) for preparing the rigid polyurethane foam will be described in detail.

본 발명의 폴리올은 바이오 폴리올을 반드시 포함하며, 추가적으로 에테르 폴리올, 에스테르 폴리올 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다.The polyol of the present invention necessarily comprises a biopolyol and may additionally comprise an ether polyol, an ester polyol or a mixture thereof.

상기 에테르 폴리올의 예로서 글리세린(glycerine), 트리메탄올프로페인(trimethanolpropane), 펜타에리스리톨(pentaerythritol), 디펜타에리스리톨(dipentaerythritol), 알파메틸글루코시드(α-methylglucoside), 자일리톨(xylitol), 솔비톨(sorbitol) 및 설탕(sucrose) 등과 같은 다관능성 알코올; 및/또는 오르소-톨루엔 디아민(o-toluene diamine), 에틸렌디아민(ethylene diamine), 트리에탄올아민(triethanol amine) 등과 같은 다관능성 아민을 출발 물질로 하여 산화알킬렌(예를 들면, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물)을 부가한 폴리올을 들 수 있다. 이와 같이 선택적으로 함유 가능한 에테르 폴리올의 합성 방법은 당업계에서 공지되어 있는 바, 기본 반응 메커니즘은 하기 반응식 4와 같다. Examples of the ether polyols include glycerine, trimethanolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, alpha-methylglucoside, xylitol, sorbitol, Polyfunctional alcohols such as sucrose and the like; (For example, ethylene oxide, propylene oxide, and the like) with a polyfunctional amine, such as ethylene oxide and / or o-toluene diamine, ethylene diamine, triethanol amine, Oxides, butylene oxides, or mixtures thereof). The method of synthesizing such an optionally containing ether polyol is known in the art, and the basic reaction mechanism is shown in the following reaction formula (4).

[반응식 4][Reaction Scheme 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

에스테르 폴리올의 예로서, 폴리하이드릭(polyhydric) 알코올과 다가산(특히 다가 카르복시산)의 반응 생성물을 들 수 있다. 이때, 다가산 대신에 이의 무수물, 저급 알코올과의 에스테르 화합물 또는 이의 혼합물을 사용할 수도 있다. 보다 구체적으로, 2가산(예를 들면, 무수프탈산, 테레프탈산, 스베린산, 세바식산, 이소프탈산, 트리멜리트산, 숙신산, 아디프산, 푸마르산 등)과 다가 알코올류(예를 들면, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 글리세린, 트리메틸롤프로판, 프로필렌 글리콜 등)를 중합하여 합성된 폴리올을 사용할 수 있다. 또한, 단일 에스테르 폴리올을 사용할 수도 있고, 2 이상의 에스테르 폴리올을 조합하여 사용할 수도 있다. 이러한 에스테르 폴리올 합성을 위한 반응 메커니즘은 하기 반응식 5와 같다.Examples of ester polyols include reaction products of polyhydric alcohols with polyhydric acids (especially polyhydric carboxylic acids). At this time, an anhydride thereof, an ester compound with a lower alcohol or a mixture thereof may be used instead of the polyvalent acid. More specifically, it is possible to use a polyhydric alcohol such as dicarboxylic acid (e.g., phthalic anhydride, terephthalic acid, suberic acid, sebacic acid, isophthalic acid, trimellitic acid, succinic acid, adipic acid, fumaric acid, , Diethylene glycol, 1,4-butanediol, glycerin, trimethylol propane, propylene glycol, etc.) can be used. Further, a single ester polyol may be used, or two or more ester polyols may be used in combination. The reaction mechanism for synthesizing such an ester polyol is shown in the following reaction formula (5).

[반응식 5][Reaction Scheme 5]

Figure pat00005
Figure pat00005

압축강도, 상온 및 저온 인장강도, 내충격성, 열전도도 등과 같은 LNG선 단열재로서 요구되는 다양한 물성을 만족하기 위하여 바이오 폴리올과 함께 사용 가능한 폴리올(에테르 폴리올 및/또는 에스테르 폴리올)의 수산기 값은 50 내지 600 ㎎ KOH/g 범위일 수 있다. 상기 수산기 값의 적절한 선택을 통하여 경질 폴리우레탄 폼의 물성(예를 들면, 열전도율 및 강도 특성(압축강도, 휨강도 등))을 조절할 수도 있다.The hydroxyl value of the polyol (ether polyol and / or ester polyol) usable in combination with the biopolyol is preferably 50 to 100, more preferably 50 to 100, in order to satisfy various physical properties required as an LNG insulator such as compressive strength, normal temperature and low temperature tensile strength, impact resistance, 600 mg KOH / g. The physical properties (e.g., thermal conductivity and strength properties (compressive strength, flexural strength, etc.) of the rigid polyurethane foam can be controlled through appropriate selection of the hydroxyl value.

상기 폴리올은 바이오 폴리올을 10 중량%이상, 바람직하기로는 15 내지 40 중량%로 포함할 수 있다. 또한 추가될 수 있는 에테르 폴리올은 90 중량%이하(바람직하기로는 30 내지 90 중량%), 에스테르 폴리올은 60 중량%이하(바람직하기로는 50 중량%이하) 사용할 수 있다. The polyol may contain 10% by weight or more, preferably 15 to 40% by weight of the bio-polyol. The ether polyol which can be added may be used in an amount of 90% by weight or less (preferably 30 to 90% by weight) and the ester polyol may be used in an amount of 60% by weight or less (preferably 50% by weight or less).

일례로 에테르 폴리올은 (i) 약 5.5 내지 7의 관능기 수, 350 내지 500 ㎎ KOH/g의 수산기 값을 갖는 에테르 폴리올 20 내지 80 중량% 및 (ii) 2 내지 5.5의 관능기 수, 100 내지 500 ㎎ KOH/g의 수산기 값을 갖는 에테르 폴리올이 20 내지 80 중량%를 포함하는 혼합물로 구성할 수 있다. 또한, 에스테르 폴리올은 2 내지 3의 관능기 수, 50 내지 400 ㎎ KOH/g의 수산기 값을 갖는 것을 사용할 수 있다.
For example, the ether polyol may be selected from the group consisting of (i) 20 to 80% by weight of an ether polyol having a hydroxyl number of from 350 to 500 mg KOH / g, and (ii) a number of functional groups of from 2 to 5.5, And 20 to 80% by weight of an ether polyol having a hydroxyl value of KOH / g. The ester polyol having a functional group number of 2 to 3 and a hydroxyl value of 50 to 400 mg KOH / g can be used.

또 다른 일례로 에테르 폴리올은 (i) 5 내지 6.5의 관능기 수, 300 내지 550 ㎎ KOH/g의 수산기 값을 갖는 에테르 폴리올 20 내지 80 중량% 및 (ii) 2 내지 5의 관능기 수, 30 내지 450 ㎎ KOH/g의 수산기 값을 갖는 에테르 폴리올 20 내지 80중량%를 포함하는 혼합물로 구성할 수 있다. 또한, 에스테르 폴리올은 2 내지 3의 관능기 수, 50 내지 400 ㎎ KOH/g의 수산기 값을 갖는 것을 사용할 수 있다.As another example, the ether polyol may be selected from the group consisting of (i) 20 to 80% by weight of an ether polyol having a hydroxyl number of from 300 to 550 mg KOH / g, and (ii) a number of functional groups of from 2 to 5, And 20 to 80% by weight of an ether polyol having a hydroxyl value of mg KOH / g. The ester polyol having a functional group number of 2 to 3 and a hydroxyl value of 50 to 400 mg KOH / g can be used.

본 발명의 이소시아네이트는 폴리올과 반응하여 폼 내에 우레탄 결합을 형성하는 것으로, 이소시아네이트기에 방향족, 시클로지방족 및/또는 지방족기가 연결된 화합물을 포함한다.The isocyanate of the present invention reacts with a polyol to form a urethane bond in the foam, and includes a compound in which an isocyanate group is bonded with an aromatic, cycloaliphatic, and / or aliphatic group.

이소시아네이트 화합물은 당업계에서 알려져 있는 것으로, 예를 들면 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 등이 있다. The isocyanate compounds are known in the art and include, for example, ethylene diisocyanate, 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,12-dodecane diisocyanate, 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) Modified polyisocyanate, isocyanate-modified polyisocyanate, isocyanurate-modified polyisocyanate, isocyanurate-modified polyisocyanate, isocyanate-modified polyisocyanate, isocyanate-modified polyisocyanate, Modified polyisocyanates, urea-modified polyisocyanates, buret-containing polyisocyanates, isocyanate-terminated prepolymers, or mixtures thereof.

상기 이소시아네이트는 2.5 내지 3.5의 관능기 수, 25 내지 35의 NCO%인 것을 사용할 수 있다. LNG선 단열재로 적합한 이소시아네이트는 2.6 내지 3.0(바람직하기로는 대략 2.7 정도)의 관능기 수, 28 내지 32 범위의 NCO% 값을 갖는 MDI, 폴리머릭 MDI 또는 crude MDI(p-MDI, 전형적으로는 중량평균분자량(Mw): 약 350 내지 420)일 수 있다. p-MDI는 전형적으로 상온에서 갈색 액상을 띄며, 점도 범위는 100 내지 3,000 cps(보다 구체적으로, 100 내지 300 cps) 범위를 나타낼 수 있다.The isocyanate may have a number of functional groups of 2.5 to 3.5 and an NCO% of 25 to 35. Suitable isocyanates for LNG insulations are MDI, polymeric MDI or crude MDI (p-MDI, typically having a weight average of from about 2.6 to about 3.0 (preferably about 2.7) It may be from about 350 to 420): The molecular weight (M w). The p-MDI is typically in the form of a brown liquid at room temperature, and the viscosity range may range from 100 to 3,000 cps (more specifically, from 100 to 300 cps).

상기 폴리올과 이소시아네이트 간의 반응은 경화 시간 등을 단축하기 위하여 우레탄 제조용 촉매의 존재 하에서 수행될 수 있다. 상기 촉매는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 구체적으로 2급 또는 3급 아민 화합물 등과 같은 아민계 촉매, 유기 금속과 같은 금속 촉매 등을 사용할 수 있다. 또한, 목적으로 하는 물성 구현을 위하여 2종 이상의 촉매를 혼합 사용할 수 있다.The reaction between the polyol and the isocyanate can be carried out in the presence of a catalyst for urethane production in order to shorten the curing time and the like. The catalyst is not particularly limited and is generally used in the art. Specifically, an amine catalyst such as a secondary or tertiary amine compound, a metal catalyst such as an organic metal, or the like can be used. Further, two or more kinds of catalysts may be used in combination for the purpose of realizing the desired physical properties.

상기 아민계 촉매로는 예를 들면 트리에틸렌디아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리이소프로판올아민, 트리부틸아민, 트리옥틸아민, 헥사데실디메틸아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 3-메톡시-N-디메틸-프로필아민, 디에틸에탄올-아민, N-코코모르폴린, N,N-디에틸-3-디에틸아미노프로필 아민, 트리스(3-디메틸아미노) 프로필헥사히드로트리아민, N-메틸몰포린, N-에틸몰포린, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 디메틸에탄올아민, 트리에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, 디에틸렌트리아민, N,N,N',N'-테트라메틸부탄디아민, N,N,N',N'-테트라에틸헥사메틸렌디아민, 펜타메틸렌디에틸렌디아민, N,N'-디메틸벤질아민, N,N-디메틸시클로헥실아민, N,N,N',N',n'-펜타메틸디에틸렌트리아민 및 트리에틸렌디아민 등이 있다. Examples of the amine catalyst include triethylenediamine, triethylamine, tripropylamine, triisopropanolamine, tributylamine, trioctylamine, hexadecyldimethylamine, tetramethylethylenediamine, 3-methoxy- N-dimethylaminopropylamine, diethylethanolamine, N-cocomorpholine, N, N-diethyl-3-diethylaminopropylamine, tris (3-dimethylamino) propylhexahydrotriamine, N- N, N ', N', N'-tetramethylethylenediamine, diethylenetriamine, diethylenetriamine, diethylenetriamine, diethylenetriamine, diethanolamine, N, N'-dimethylbenzylamine, N, N-dimethylcyclohexylamine, N, N ', N'-tetramethylbutylenediamine, , N ', N', n'-pentamethyldiethylenetriamine, and triethylenediamine.

또한, 금속 촉매로는 예를 들면 포타슘옥테이트(potassium octoate), 포타슘아세테이트(potassium acetate), 비스무스계 겔 촉매(bismuth-based gel catalyst), 주석계 촉매(tin type catalyst) 등이 있다. 상기 비스무스계 겔 촉매의 경우, 전형적으로는 우레탄 폼 내에 우레탄 사슬을 형성하는 겔 반응을 주로 촉진하는 역할을 한다. 또한, 주석계 촉매는 예를 들면 카르복시산의 주석염, 주석 아크릴레이트, 트리알킬주석 산화물, 디알킬주석 디할라이드, 디알킬주석 산화물(디부틸주석(IV) 산화물 등), 디부틸주석 디아우레이트, 디부틸주석 디아세테이트, 디에틸주석 디아세테이트, 디헥실주석 디아세테이트, 디-2-에틸헥실주석 산화물, 디옥틸주석 디옥사이드, 주석 옥토에이트 또는 이들의 조합 등이 있다. Examples of the metal catalyst include potassium octoate, potassium acetate, bismuth-based gel catalyst, and tin type catalyst. In the case of the above-mentioned bismuth-based gel catalyst, it typically plays a role of promoting a gel reaction mainly forming a urethane chain in a urethane foam. The tin-based catalyst may be selected from, for example, tin salts of carboxylic acids, tin acrylates, trialkyltin oxides, dialkyltin dihalides, dialkyltin oxides (dibutyltin (IV) oxides and the like), dibutyltin diaurate, Dibutyltin diacetate, diethyltin diacetate, dihexyltin diacetate, di-2-ethylhexyltin oxide, dioctyltin dioxide, tin octoate, or combinations thereof.

상술한 촉매 중 N,N-디메틸시클로헥실아민의 경우에는 상품명 Polyact®8, 그리고 N,N,N',N',n'-펜타메틸디에틸렌트리아민의 경우에는 상품명 Polyact®5 등으로 시판되고 있다.In the case of N, N-dimethylcyclohexylamine, N, N, N ', N', N'-pentamethyldiethylenetriamine is commercially available under the trade name Polyact® 5, have.

상기 우레탄 촉매는 폴리올 100 중량부에 대하여 0.05 내지 4 중량부, 바람직하기로는 0.05 내지 1 중량부 범위로 사용할 수 있다. 통상적으로, 촉매 성분의 함량이 증가할수록 폴리우레탄 폼 형성 반응 속도가 빨라질 것이나, 반응성이 지나치게 빠른 경우에는 폴리우레탄 폼이 올바른 모양이 되기 전에 폴리올 및 이소시아네이트가 고상으로 변화할 수 있는 등의 문제점이 야기될 수도 있으므로 적절히 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.The urethane catalyst may be used in an amount of 0.05 to 4 parts by weight, preferably 0.05 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the polyol. Generally, as the content of the catalyst component increases, the polyurethane foam forming reaction rate will be accelerated. However, when the reactivity is excessively high, there is a problem that the polyol and isocyanate may be changed into a solid phase before the polyurethane foam has a proper shape. It is preferable to use it by adjusting it appropriately.

발포제는 우레탄 반응 중 기포를 발생시키는 역할을 한다. 이러한 발포제는 우레탄 반응에는 참여하지 않고 반응열에 의하여 기화(승화)되어 기포를 형성하는 물리적 발포제, 및 화학적 발포제인 물(이소시아네이트와 반응하여 이산화탄소를 발생시킴)로 구분할 수 있으며, 이들은 각각 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. The blowing agent acts to generate bubbles during the urethane reaction. Such a blowing agent may be divided into a physical blowing agent which does not participate in the urethane reaction but is vaporized (sublimed) by the reaction heat to form bubbles, and water which is a chemical blowing agent (which reacts with isocyanate to generate carbon dioxide) Can be used.

물리적 발포제는 반응열에 의해 발포제가 기화(승화)되며, 이로 인한 가스는 폼의 둘러싸인 셀에 의하여 쌓여짐으로써 제조되는 폼이 낮은 열전도율을 나타낼 수 있다. 이때, 탄화수소계인 C-pentane, 수소화염화불화탄소계인 HCFC-141b(1,1-디클로로-1-플루오로에탄), 하이드로불화탄소(HFC)계인 HFC-245fa(1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판), HFC-365mfc(1,1,1,3,3-펜타플루오르부탄), 혼합 HFC-365mfc/227ea(1,1,1,3,3-펜타플루오르부탄/1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판), 이들의 혼합물 등을 발포제로 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 종래에 사용되었던 CFC계 발포제의 사용을 배제하는 것은 아니나, 환경 문제를 야기할 수 있으므로 가급적 사용을 배제하는 것이 바람직할 수 있다. 바람직하게는 보다 친환경적 성분인 C-Pentane, HFC계 등을 사용할 수 있다. 특히, 닫힌 셀 단열 폼 제조에 사용되는 HFC계 발포제로서 HFC-245fa를 사용하는 것이 바람직하다. In the physical blowing agent, the foaming agent is vaporized (sublimated) by the heat of reaction, and the resulting gas is accumulated by the cells surrounded by the foam, so that the foam produced can exhibit a low thermal conductivity. HFC-245fa (1,1,1,3,3,3-pentafluoropropane), which is a hydrocarbonsystem, CFC-pentane, hydrofluorocarbon-based HCFC-141b (1,1-dichloro-1-fluoroethane) and hydrofluorocarbon - pentafluoropropane), HFC-365mfc (1,1,1,3,3-pentafluorobutane), mixed HFC-365mfc / 227ea (1,1,1,3,3-pentafluorobutane / 1,1,1,3,3- , 1,2,3,3,3-heptafluoropropane), a mixture thereof, and the like may be preferably used as a foaming agent. The use of the CFC foaming agent conventionally used is not excluded, but it may cause an environmental problem and it may be preferable to exclude the use as much as possible. Preferably, a more environmentally friendly component such as C-Pentane, HFC, or the like can be used. In particular, it is preferable to use HFC-245fa as the HFC-based foaming agent used in the production of the closed cell insulating foam.

상기 물리적 발포제는 제조하고자 하는 폴리우레탄 폼의 밀도 등의 요구 특성에 따라 사용량을 정할 수 있는 바, 예를 들면 폴리올 100중량부에 대하여 30 중량부 이하, 바람직하기로는 3 내지 25 중량부, 보다 바람직하기로는 4 내지 20 중량부 범위일 수 있다.The amount of the physical foaming agent to be used can be determined according to the required characteristics such as the density of the polyurethane foam to be produced, for example, 30 parts by weight or less, preferably 3 to 25 parts by weight, And may be in the range of 4 to 20 parts by weight.

또한, 화학적 발포제인 물은 이소시아네이트와 반응하여 이산화탄소 가스를 생성한다. 이때, 물의 사용량은 폴리올 100중량부에 대하여 0 내지 10 중량부, 보다 바람직하기로는 0 내지 5 중량부 범위일 수 있다.In addition, water as a chemical blowing agent reacts with isocyanate to generate carbon dioxide gas. The amount of water used may be in the range of 0 to 10 parts by weight, more preferably 0 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol.

본 발명은 폴리우레탄 폼 내의 셀 구조에 영향을 주는 계면활성제를 사용할 수 있다. 상기 계면활성제는 반응 원료의 혼합 안정화, 기포 발생, 기포의 안정화 등의 작용을 할 수 있다. 예를 들면, 표면장력을 감소시켜 셀의 크기를 작게 함으로써 표면적을 증가시킬 수 있고, 표면 탄성을 증가시켜 셀 파괴가 일어나기 전에 임계적으로 확장하는 막을 회복할 수 있도록 함으로써 폼 안정성을 높일 수 있으며, 그리고 셀 구조의 변형을 감소시키는 표면점도를 증가시킬 수 있다.The present invention can use a surfactant that affects the cell structure in the polyurethane foam. The surfactant may act to stabilize the mixing of the reaction raw materials, to generate bubbles, and to stabilize the bubbles. For example, it is possible to increase the surface area by reducing the surface tension by decreasing the cell size, and by increasing the surface elasticity, it is possible to restore the critical expanding film before cell destruction occurs, And increase the surface viscosity which reduces deformation of the cell structure.

이처럼, 발포 폴리우레탄 내의 셀 구조를 고려하여 계면활성제의 종류를 적절하게 선정할 수 있으며, 이의 구체적인 예로서 실리콘계 계면활성제 또는 정포제를 들 수 있는 바, 예를 들면, Evonik 사의 제품명 B-8404, B-8462 등이 있다. 이러한 계면활성제는 닫힌 셀 형성에 유리하도록 분자량 1,000 내지 10,000 g/mol, 보다 바람직하기로는 3,000 내지 7,000g/mol의 폴리실록산 에테르(polysiloxane ether)계를 사용할 수 있다. 특히, 발포제로서 물을 사용하는 경우, 실리콘계 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다.As such, the kind of the surfactant can be appropriately selected in consideration of the cell structure in the foamed polyurethane, and specific examples thereof include a silicone surfactant or a foam stabilizer. Examples thereof include B-8404, product name of Evonik, B-8462 and the like. Such a surfactant may be a polysiloxane ether having a molecular weight of 1,000 to 10,000 g / mol, more preferably 3,000 to 7,000 g / mol, in order to facilitate the formation of a closed cell. Particularly, when water is used as the foaming agent, it is preferable to use a silicone surfactant.

계면활성제의 사용량은 폴리올 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5.0 중량부, 보다 바람직하기로는 0.5 내지 4.0 중량부 범위일 수 있다.The amount of the surfactant to be used may range from 0.1 to 5.0 parts by weight, more preferably from 0.5 to 4.0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol.

LNG선 단열재는 운반중에 발생하는 선박의 흔들림이나 진동에도 균열이나 수측이 발생하지 않아야 되므로 기계적 강도를 강화시키기 위하여 섬유보강재의 첨가가 요구된다.Since LNG insulation must not generate cracks or water even during shaking or vibration of ship during transportation, addition of fiber reinforcement is required to enhance mechanical strength.

상기 섬유보강재로서는 유리섬유, 폴리아미드, 폴리에스테르 등의 합성섬유와, 탄소섬유, 세라믹섬유 등과 같은 무기섬유를 들 수 있다. 이중 본 발명에 적합한 섬유보강재로서 유리섬유를 들 수 있는데, 특히 유리섬유매트 적층체를 사용하는 것이 바람직하다. Examples of the fiber reinforcing material include synthetic fibers such as glass fiber, polyamide and polyester, and inorganic fibers such as carbon fiber and ceramic fiber. As the fiber reinforcing material suitable for the present invention, glass fibers are exemplified. In particular, it is preferable to use a glass fiber mat laminate.

이러한 섬유보강재는 폴리올 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부가 바람직하며, 특히 5 내지 40 중량부가 보다 바람직하다. 이때, 유리섬유의 함유율이 5 중량부 미만이면 저온 수축안정성과 크랙(crack)발생 방지효과가 떨어지고, 50 중량부를 초과하면 폴리우레탄 발포 원액의 발포 시 폼의 이상발포 및 폼의 갈라짐 현상이 발생한다.The fiber reinforcement is preferably 5 to 50 parts by weight, more preferably 5 to 40 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol. At this time, if the content of the glass fiber is less than 5 parts by weight, the low temperature shrinkage stability and the effect of preventing cracks are lowered. If the amount is more than 50 parts by weight, abnormal foaming of the foam and cracking of the foam occur upon foaming of the polyurethane foam stock solution .

이외에도 본 발명은 난연제, 착색제, 필러, 셀 조절제, 등을 단독으로 또는 조합하여 적절하게 첨가하여 반응시킬 수 있다.In addition, the present invention can be carried out by appropriately adding a flame retardant, a colorant, a filler, a cell regulator, etc., alone or in combination.

난연제는 최종 제조되는 폴리우레탄 폼에 난연성을 부여하기 위하여 사용되는 성분으로서, 필요시 요구되는 수준을 고려하여 적절한 량으로 사용할 수 있다. 예를 들면, 인계 난연제(TCPP, TCEP, Phosphorus ester 등)를 사용할 수 있다.The flame retardant is a component used for imparting flame retardancy to the polyurethane foam to be finally produced, and can be used in an appropriate amount in consideration of the level required when necessary. For example, a phosphorus flame retardant (TCPP, TCEP, Phosphorus ester, etc.) can be used.

그 밖의 첨가 성분 역시 당업계에서 사용되는 종류 및 사용량으로 선정하면 족할 것이다.Other additives may be appropriately selected depending on the type and amount used in the art.

본 발명의 우레탄 반응은 통상적인 폼 형성 원리 및 관련 장치를 이용할 수 있는 바, 특히 LNG선 단열재 용도에 부합하도록 닫힌 셀 폼(closed cell foam)을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 일례로 폴리올, 이소시아네이트 및 첨가제를 접촉시키고 혼합한 다음, 셀 형 고분자 형태로 팽창/경화시킬 수 있다(발포 단계). 또 다른 일례로 폴리올과 첨가제를 먼저 혼합한 다음, 반응을 위하여 이소시아네이트과 혼합하여 팽창/경화 반응을 수행할 수도 있다.The urethane reaction of the present invention may utilize conventional foam forming principles and associated devices, and it may be desirable to form a closed cell foam specifically for use with LNG insulator applications. For example, the polyol, isocyanate and additives can be contacted and mixed and then expanded / cured in the form of a cellular polymer (foaming step). As another example, the polyol and the additive may be first mixed and then subjected to an expansion / cure reaction by mixing with the isocyanate for the reaction.

또한 폼 형성을 위하여 발포기를 사용할 수 있는 바, 발포 온도는 15 내지 30℃(보다 바람직하기로는 18 내지 28℃) 및 발포 압력은 90 내지 200 bar(보다 바람직하기로는 110 내지 180 bar) 범위일 수 있다. Further, a foaming machine may be used for foam formation, and the foaming temperature may be in the range of 15 to 30 DEG C (more preferably 18 to 28 DEG C) and the foaming pressure may be in the range of 90 to 200 bar (more preferably 110 to 180 bar) have.

본 발명에 따른 경질 폴리우레탄 폼은 겉보기밀도 100kg/㎥ 내지 140kg/㎥, 닫힌셀의 함량이 90 %이상이고, 수증기의 흐름밀도는 4.0 g/㎡/h이하이고, 열전도(Z)는 0.0300kcal/mh℃이하 일 수 있다.The rigid polyurethane foam according to the present invention has an apparent density of 100 kg / m 3 to 140 kg / m 3, a closed cell content of 90% or more, a flow density of water vapor of 4.0 g / m 2 / h or less, a thermal conductivity Z of 0.0300 kcal / mh &lt; 0 &gt; C.

또한, 상기 경질 폴리우레탄 폼은 압축강도(Z)가 1.00 ㎫이상 모듈러스가 40 ㎫이상이고; 인장특성(X,Y)이 20℃에서 강도가 2.00 ㎫이상 90 ㎫ < 모듈러스 < 170 ㎫이고, -170℃에서 강도가 2.00 ㎫이상 150 ㎫ < 모듈러스 < 250 ㎫일 수 있다. 참고로, 상기 X, Y 및 Z는 경질 폴리우레탄 폼 블록의 폭(X), 길이(Y) 및 두께(Z)를 의미한다.
The rigid polyurethane foam has a compressive strength (Z) of 1.00 MPa or more and a modulus of 40 MPa or more; The tensile properties (X, Y) may have a strength of 2.00 to 90 MPa <modulus <170 MPa at 20 ° C and a strength of 2.00 MPa or more and 150 MPa <modulus <250 MPa at -170 ° C. For reference, X, Y and Z mean width (X), length (Y) and thickness (Z) of the rigid polyurethane foam block.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당 업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. , And it is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

1)천연오일1) Natural oil

팜유: Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw): 약 950; Cas. No.: 8002-75-3 Palm oil: molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich: about 950; Cas. No .: 8002-75-3

대두유: Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 약 968.7; Cas. No.: 8001-22-7Soybean oil: molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich of about 968.7; Cas. No .: 8001-22-7

피마자유: Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 946.7; 관능기: 2.7; Cas No.: 8001-79-4Castor oil: molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich 946.7; Functional group: 2.7; Cas No .: 8001-79-4

2)2) 다관능성Multifunctional 활성수소-함유 화합물 Active hydrogen-containing compound

설탕(sucrose): Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 342.3; 관능기: 8; Cas No.: 57-50-1Sucrose: molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich 342.3; Functional group: 8; Cas No .: 57-50-1

솔비톨 : Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 178.1; 관능기: 6Sorbitol: molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich 178.1; Functional group: 6

펜타에리스리톨 : Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 136.2; 관능기: 4Pentaerythritol: Molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich, 136.2; Functional group: 4

글리세린: Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 92.1; 관능기: 3; Cas. No.: 56-81-5Glycerin: molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich 92.1; Functional group: 3; Cas. No .: 56-81-5

o-TDA: KPX 화인케미칼(주)의 분자량(Mw) 122.2; 관능기: 4o-TDA: molecular weight (M w ) of KPX Fine Chemical Co., Ltd. 122.2; Functional group: 4

트리에탄올아민 : Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 149.2, 관능기: 3Triethanolamine: Molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich: 149.2, Functional group: 3

에틸렌디아민 : Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 60.1; 관능기: 2Ethylenediamine: molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich 60.1; Functional group: 2

3)3) 폴리올Polyol 제조시 교환 촉매 Exchange catalyst

KOH 촉매: Sigma-Aldrich사의 KOH solution(농도: 45% solution, Cas. No.: 1310-58-3) 분자량(Mw) 56.1KOH catalyst: KOH solution of Sigma-Aldrich (concentration: 45% solution, Cas. No .: 1310-58-3) Molecular weight (Mw) 56.1

디메틸라울아민: Kao Corporation의 제품명: DM-2098; Cas. No: 112-18-5Dimethyllauramine: product name of Kao Corporation: DM-2098; Cas. No: 112-18-5

4)4) 산화알킬렌Alkylene oxide

프로필렌옥사이드(PO): SKC(주)의 분자량(Mw) 58.08; Cas. No: 75-56-9Propylene oxide (PO): Molecular weight (Mw) of SKC Co., Ltd. 58.08; Cas. No: 75-56-9

에틸렌옥사이드(EO): 호남석유화학(주)의 분자량(Mw) 44.05; Cas. No75-21-8Ethylene oxide (EO): molecular weight (Mw) of Honam Petrochemical Co., Ltd. 44.05; Cas. No75-21-8

5)이소시아네이트5) Isocyanate

금호미쓰이화학(주)의 제품명 Cosmonate M-200(화합물명: p-MDI, 관능기: 2.7, NCO%: 31) Cosmonate M-200 (compound name: p-MDI, functional group: 2.7, NCO%: 31) manufactured by KUMHO MITSUI CHEMICAL Co.,

6)우레탄 촉매6) Urethane catalyst

아민계 촉매: Air Product사의 제품명 Polyact®5 및 Polyact®8(각각: Pentamethyldiethylenetriamine 및 Dimethylcyclohexylamine)Amine-based catalysts: Product names Polyact®5 and Polyact®8 from Air Products (respectively: Pentamethyldiethylenetriamine and Dimethylcyclohexylamine)

7)계면활성제7) Surfactants

실리콘계 계면활성제: Evonik 사의 제품명 B-8404, B-8462Silicone surfactants: product names B-8404 and B-8462 from Evonik

8)발포제8) Foaming agent

Foosung사의 KORFRON-141b(화합물 : HCFC-141b; 1,1-Dichloro-1-fluoroethane; Cas. No.: 1717-00-6)(Compound: HCFC-141b; 1,1-Dichloro-1-fluoroethane; Cas. No .: 1717-00-6)

Honeywell 사의 제품명 Enovate®, HFC-245fa (화합물: 1,1,1,3,3-Pentafluoropropane; Cas. No.: 460-73-1)Enovate 占 and HFC-245fa (compound: 1,1,1,3,3-Pentafluoropropane; Cas. No. 460-73-1)

9)9) 난연제Flame retardant

Supresta사의 제품명 Fyrol PCF(TCPP) (화합물: Tris (2-chloroisopropyl) phosphate; Cas. No.: 13674-84-5)
(Compound: Tris (2-chloroisopropyl) phosphate; Cas. No .: 13674-84-5), product name of Supresta Co. Fyrol PCF (TCPP)

폴리올Polyol 제조 Produce

실시예Example 1 One

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. The reaction was carried out by adding sugar, palm oil and KOH (45%) catalyst to a 20 L high-pressure vessel, stirring under nitrogen atmosphere (reduced pressure substitution), and vacuum dehydrating at about 120 ° C for about 1 hour. Then, propylene oxide was added at about 115 캜 and reacted 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 6에 나타내었다.
The catalyst adsorbent and water were added to the reaction product thus obtained, stirred at about 80 캜 for about 1 hour, and then filtered to synthesize a bio-polyol. The composition ratios of the reactants are shown in Table 6 below.

실시예Example 2 및 3 2 and 3

반응물 중 천연 오일의 종류를 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였으며, 반응물의 조성비를 하기 표 6에 나타내었다.A bio-polyol was synthesized in substantially the same manner as in Example 1, except that the kind of natural oil was changed in the reactants. The composition ratios of the reactants are shown in Table 6 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 천연오일Natural oil 팜유palm oil 200200 -- -- 대두유Soybean oil -- 200200 -- 피마자유Castor oil -- -- 200200 다관능성 활성 수소 함유 화합물Multifunctional active hydrogen-containing compound 설탕 Sugar 300300 300300 300300 솔비톨Sorbitol -- -- -- 펜타에리스리톨Pentaerythritol -- -- -- 글리세린glycerin -- -- -- o-TDAo-TDA -- -- -- 트리에탄올아민Triethanolamine -- -- -- 에틸렌디아민Ethylenediamine -- -- -- 물(반응)Water (reaction) 1010 1010 -- 촉매catalyst KOH(45%)KOH (45%) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 산화알킬렌Alkylene oxide POPO 488488 488488 498498 물(처리)Water (disposal) 소량handful 소량handful 소량handful 촉매흡착제Catalyst adsorbent 마그네슘실리케이트Magnesium silicate 소량handful 소량handful 소량handful 합계Sum 1001.51001.5 1001.51001.5 1001.51001.5

실시예 4 내지 9Examples 4 to 9

본 실시예에서는 천연 오일로서 팜유를 사용하고, 다관능성 활성수소-함유 화합물의 종류를 변경하여 하기 표 5에 기재된 조성비에 따라 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였다.In this example, palm oil was used as the natural oil, the type of the polyfunctional active hydrogen-containing compound was changed, and a bio-polyol was synthesized in substantially the same manner as in Example 1 according to the composition ratio shown in Table 5 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 실시예 8Example 8 실시예 9Example 9 천연오일Natural oil 팜유palm oil 200200 200200 200200 200200 200200 200200 다관능성 활성 수소 함유 화합물Multifunctional active hydrogen-containing compound 설탕 Sugar 300300 - - - - - - -- - - 솔비톨Sorbitol  -- 240240 - - - - - - - - 펜타에리스리톨Pentaerythritol  -- -- 280280 - - - - - - 글리세린glycerin  -- - - - - - - - - - - o-TDAo-TDA  -- - - - - 275275 - - - - 트리에탄올아민Triethanolamine  -- - - - - -- 300300 - - 에틸렌디아민Ethylenediamine  -- - - - - - - - - 150150 물(반응)Water (reaction) 1010 -- - - - - 2020 - - 촉매catalyst KOH(45%)KOH (45%) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 산화알킬렌Alkylene oxide POPO 488488 560560 520520 520520 480480 650650 물(처리)Water (disposal) 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 촉매흡착제Catalyst adsorbent 마그네슘실리케이트Magnesium silicate 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 합계Sum 1001.51001.5 1003.51003.5 1003.51003.5 998.5998.5 1003.51003.5 1003.51003.5

실시예 10 내지 13Examples 10 to 13

본 실시예에서는 천연 오일로서 피마자유를 사용하고, 다관능성 활성수소-함유 화합물의 종류를 변경하여 하기 표 6에 기재된 조성비에 따라 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였다.In this example, castor oil was used as a natural oil, the kind of the polyfunctional active hydrogen-containing compound was changed, and a bio-polyol was synthesized in substantially the same manner as in Example 1 according to the composition ratio shown in Table 6 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 10Example 10 실시예 11Example 11 실시예 12Example 12 실시예 13Example 13 천연오일Natural oil 피마자유Castor oil 200200 200200 200200 200200 다관능성 활성 수소 함유 화합물 Multifunctional active hydrogen-containing compound 설탕 Sugar 300300 - - - - - - 솔비톨Sorbitol - - 230230 - - - - 펜타에리스리톨Pentaerythritol - - - - 260260 - - 글리세린glycerin - - - - - - 230230 물(반응)Water (reaction) -- - - - - - - 촉매catalyst KOH(45%)KOH (45%) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 산화알킬렌Alkylene oxide POPO 498498 570570 540540 570570 물(처리)Water (disposal) 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 촉매흡수제Catalyst absorbent 마그네슘실리케이트Magnesium silicate 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 합계Sum 1001.51001.5 1003.51003.5 1003.51003.5 1003.51003.5

실시예 14 내지 16Examples 14 to 16

본 실시예에서는 천연 오일로서 팜유를 사용하고, 복수의 다관능성 활성수소-함유 화합물 간의 비율을 변경하여 하기 표 7에 기재된 조성비에 따라 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였다. In this Example, a bipolyol was synthesized in substantially the same manner as in Example 1 by using palm oil as a natural oil and varying the ratio between a plurality of polyfunctional active hydrogen-containing compounds according to the composition ratios shown in Table 7 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 14Example 14 실시예 15Example 15 실시예 16Example 16 천연오일Natural oil 팜유palm oil 200200 250250 300300 다관능성 활성 수소 함유 화합물Multifunctional active hydrogen-containing compound 설탕 Sugar 300300 200200 150150 글리세린glycerin -- 100100 100100 물(반응)Water (reaction) 1010 - - 1010 촉매catalyst KOH(45%)KOH (45%) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 산화알킬렌Alkylene oxide POPO 488488 450450 440440 물(처리)Water (disposal) 소량handful 소량handful 소량handful 촉매흡수제Catalyst absorbent 마그네슘실리케이트Magnesium silicate 소량handful 소량handful 소량handful 합계Sum 1001.51001.5 1003.51003.5 1003.51003.5

실시예 17 내지 20Examples 17 to 20

본 실시예에서는 산화알킬렌의 종류와 비율, 그리고 촉매 종류를 변경하여 하기 표 8에 기재된 조성비에 따라 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였다. In this Example, the type and proportion of the alkylene oxide and the kind of the catalyst were changed, and a bio-polyol was synthesized in substantially the same manner as in Example 1 according to the composition ratios shown in Table 8 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 17Example 17 실시예 18Example 18 실시예 19Example 19 실시예 20Example 20 천연오일Natural oil 팜유palm oil 200200 200200 200200 200200 다관능성 활성 수소 함유 화합물 Multifunctional active hydrogen-containing compound 설탕 Sugar 300300 300300 300300 300300 물(반응)Water (reaction) 1010 1010 10 10 1010 촉매catalyst KOH(45%)KOH (45%) 3.5 3.5 3.53.5 디메틸라울아민Dimethyllauamine     10.0 10.0   디메틸팔미틸아민Dimethylpalmitylamine       10.0 10.0 산화알킬렌Alkylene oxide POPO 488488 300300 480480 480480 EOEO   190190     물(처리)Water (disposal) 소량handful 소량handful 촉매흡수제Catalyst absorbent 마그네슘실리케이트Magnesium silicate 소량handful 소량handful -- -- 합계Sum 1001.51001.5 1003.51003.5 10001000 10001000

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 3시간동안 추가 반응시켰다. 마지막으로 에스테르반응을 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, stirred in a nitrogen atmosphere, and dehydrated in vacuo at 110 ° C. 565.3 parts by weight of castor oil was added to the mixture, and the mixture was reacted at 200 ° C for about 4 hours. Then, 127.2 parts by weight of glycerin and 49.5 parts by weight of diethylene glycol were added, followed by further reaction for 3 hours. Finally, 176.7 parts by weight of phthalic anhydride and 0.1 part by weight of tetraisopropyltitanate (TPT) were added for the ester reaction, and the reaction was carried out at 230 DEG 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 was added to the reaction product as a catalyst adsorbent, stirred at 80 ° C for 1 hour, and filtered to synthesize a bio-polyol.

실시예Example 21 및  21 and 비교예Comparative Example 2 2

산화알킬렌의 부가량을 변화시키면서 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였으며, 각각의 반응물 조성을 하기 표 9에 나타내었다. The biopolyol was synthesized in substantially the same manner as in Example 1 while varying the addition amount of alkylene oxide. The composition of each reactant is shown in Table 9 below.

구분division 실시예 21Example 21 비교예 2Comparative Example 2 천연오일Natural oil 팜유palm oil 105105 550550 다관능성 활성 수소 함유 화합물Multifunctional active hydrogen-containing compound 설탕Sugar 150150 150150 글리세린glycerin 100100 100100 물(반응)Water (reaction) 1010 10 10 촉매catalyst KOH(45%)KOH (45%) 3.53.5 3.53.5 산화알킬렌Alkylene oxide POPO 635635 190190 물(처리)Water (disposal) 소량handful 소량handful 촉매흡착제Catalyst adsorbent 촉매흡착제(마그네슘실리케이트)Catalyst adsorbent (magnesium silicate) 소량handful 소량handful 합계Sum 1003.51003.5 1003.51003.5

시험예Test Example

상기 실시예에서 제조된 폴리올의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하여 표 10 내지 15에 나타내었다.The physical properties of the polyol prepared in the above Examples were measured by the following methods and are shown in Tables 10 to 15.

1)색상 : Gardner Color 시험법으로 측정하였다. 1) Color : Measured by the Gardner Color test method.

2)2) 수산기 값의Hydroxyl value 측정 Measure

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 bio-polyol 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 Mechanism>

삼각플라스크(200ml), 공기냉각관(30cm), 피펫(5ml, 10ml), 뷰렛(50ml) 및 유욕조(oil bath)An Erlenmeyer flask (200 ml), air cooling tube (30 cm), pipette (5 ml, 10 ml), buret (50 ml)

<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) The polyol synthesized in Examples 1 to 20 and 5 ml of anhydrous acetic acid-pyridine solution were added to an Erlenmeyer flask, and the mixture was shaken 5 times or more. After cooling with a cooler, the reaction was conducted in a oil bath for 1 hour and 30 minutes.

(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 the mixture was shaken 5 times or more. Then, the mixture was allowed to stand in a 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 taking out from the oil bath and keeping it at room temperature for 10 minutes, the inner wall of the cooler was washed with 10 ml of acetone and then shaken 5 times or more, 3 to 4 drops of phenolphthalein indicator were added and titrated with 0.5N KOH standard solution.

수산기 값은 하기의 수학식에 의하여 계산하였다.The hydroxyl value was calculated by the following equation.

Figure pat00006
Figure pat00006

S : 샘플의 량S: Amount of sample

B : 블랭크(blank)에 필요한 0.5N KOH(ml)B: 0.5 N KOH (ml) required for blank

A : 본 테스트에 필요한 0.5N KOH(ml)A: 0.5 N KOH (ml)

B : 본 테스트에 사용한 샘플의 산가B: The acid value of the sample used in this test

3)점도3) Viscosity

Brookfield사의 DV-Ⅲ를 사용하여 25℃ 조건에서 측정하였다.Was measured at 25 캜 using DV-III from Brookfield.

(층분리: ○, 층분리 없음: ×, 약간의 혼탁 및 불안정: △).(Layer separation:?, No layer separation: X, slight haziness and instability:?).

4)4) 관능기Functional group

제조된 바이오 폴리올의 관능기는 다관능성 활성수소 함유 화합물 및 천연오일의 몰수와 관능기 수를 이용하여 하기 수학식 2의 방법으로 계산하였다.The functional groups of the prepared bio-polyol were calculated by the following formula (2) using the molar number of the polyfunctional active hydrogen-containing compound and the natural oil and the number of functional groups.

Figure pat00007
Figure pat00007

- A (a1+a2+a3+a4+...+an) : 다관능성 활성수소 함유 화합물 및 천연오일 몰수의 합- A (a1 + a2 + a3 + a4 + ... + an): Sum of polyfunctional active hydrogen-containing compounds and natural oils

- an : 다관능성 활성수소 함유 화합물 및 천연오일 각각의 몰수- an: the number of moles of each of the polyfunctional active hydrogen-containing compound and the natural oil

- fn : 다관능성 활성수소 함유 화합물 및 천연오일 각각의 관능기- fn: polyfunctional active hydrogen-containing compound and natural oil Each functional group

5)저장 안정성 5) Storage stability

합성된 폴리올을 500ml 샘플병에 넣고 30℃ 오븐에서 100일 동안 층분리 유무를 확인하여 평가하였다.The synthesized polyol was placed in a 500 ml sample bottle, and the presence or absence of the layer separation was evaluated in an oven at 30 ° C for 100 days.

(층분리: ○, 층분리 없음: ×, 약간의 혼탁 및 불안정: △)
(Layer separation:?, No layer separation:?, Slight haziness and unstable:?)

구 분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 색상color 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 수산기 값
(mg KOH/g)
Hydroxyl value
(mg KOH / g)
440440 445445 420420
점도(25℃)Viscosity (25 ℃) 6,5006,500 6,3206,320 6,7206,720 관능기Functional group 약 6.5About 6.5 약 6.5About 6.5 약 6.9Approximately 6.9 저장 안정성Storage stability ×× ×× ××

구 분division 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 실시예 8Example 8 실시예 9Example 9 색상color 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 적색액상Red liquid phase 적색액상Red liquid phase 황색액상Yellow liquid 수산기 값
(mg KOH/g)
Hydroxyl value
(mg KOH / g)
440440 450450 455455 460460 440440 520520
점도(25℃)Viscosity (25 ℃) 6,5006,500 5,2105,210 3,8903,890 -- -- -- 관능기Functional group 약 6.5About 6.5 약 5.2About 5.2 약 3.6About 3.6 약 3.7About 3.7 약 3.0About 3.0 약 3.0About 3.0 저장 안정성Storage stability ×× ×× ×× ×× ×× ××

구 분division 실시예 10Example 10 실시예 11Example 11 실시예 12Example 12 실시예 13Example 13 색상color 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 수산기 값
(mg KOH/g)
Hydroxyl value
(mg KOH / g)
420420 455455 450450 445445
점도(25℃)Viscosity (25 ℃) 6,7206,720 5,7505,750 -- -- 관능기Functional group 약 6.9Approximately 6.9 약 5.6About 5.6 약 4.3About 4.3 약 3.4About 3.4 저장 안정성Storage stability ×× ×× ×× ××

구 분division 실시예 14Example 14 실시예 15Example 15 실시예 16Example 16 색상color 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 수산기 값
(mg KOH/g)
Hydroxyl value
(mg KOH / g)
440440 435435 430430
점도(25℃)Viscosity (25 ℃) 6,500 6,500 5,9205,920 5,3305,330 관능기Functional group 약 6.5About 6.5 약 6.5About 6.5 약 6.5 About 6.5 저장 안정성Storage stability ×× ×× ××

구 분division 실시예 17Example 17 실시예 18Example 18 실시예 19Example 19 실시예 20Example 20 색상color 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 수산기 값
(mg KOH/g)
Hydroxyl value
(mg KOH / g)
440440 420420 435435 430430
점도(25℃)Viscosity (25 ℃) 6,5006,500 6,3806,380 6,3506,350 6,3506,350 관능기Functional group 약 6.5About 6.5 약 6.5About 6.5 약 6.5 About 6.5 약 6.5 About 6.5 저장 안정성Storage stability ×× ×× ×× ××

구분division 실시예 16Example 16 실시예 21Example 21 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 색상color 황색 액상Yellow liquid 황색 액상Yellow liquid 암갈색bitumen 황색 액상Yellow liquid 수산기 값
(mg KOH/g)
Hydroxyl value
(mg KOH / g)
430430 427427 325325 425425
점도(25℃)Viscosity (25 ℃) 5,3305,330 3,6203,620 29,00029,000 32,00032,000 관능기Functional group 약 6.5About 6.5 약 4.2About 4.2 약 4.0About 4.0 약 4.2About 4.2 저장 안정성Storage stability ×× ××

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 was not carried out (Comparative Example 1), the storage stability and appearance characteristics were poorer than the biopolyol obtained according to the Example under the same conditions, It can be seen that the handling property 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 amount of the alkylene oxide used was less than a certain amount (Comparative Example 2), the viscosity was so high that the handling property in the urethane reaction was lowered.

경질 폴리우레탄 폼 제조Rigid polyurethane foam manufacturing

실시예Example 22 내지 25 22 to 25

상기 실시예 15에서 합성된 바이오 폴리올의 사용량을 변화시키면서 하기 표 16 및 표 17의 조성으로 혼합하여 경질 폴리우레탄 폼을 제조하였다.The amounts of the bio-polyols synthesized in Example 15 were varied, and the compositions were mixed in the compositions shown in Tables 16 and 17 to prepare rigid polyurethane foams.

이때, 폼 형성을 위한 발포를 위하여 기계발포기를 사용하였으며, 폼 제조 시, 폴리올 및 이소시아네이트 간의 우레탄 발포 온도는 약 20℃, 발포압력은 약 130bar로 조절하였다.
At this time, a mechanical foaming machine was used for foaming for forming foam, and at the time of foam production, the foaming temperature of polyurethane and isocyanate was adjusted to about 20 ° C and the foaming pressure to about 130 bar.

비교예 3 내지 6Comparative Examples 3 to 6

상기 실시예 22와 동일한 방법으로 실시하되, 종래의 폴리올 및 비교예 1로부터 합성된 바이오 폴리올을 사용하여 하기 표 16 및 표 17의 조성으로 혼합하여 경질 폴리우레탄 폼을 제조하였다.The hard polyurethane foam was prepared in the same manner as in Example 22 except that the conventional polyol and the bio-polyol synthesized from Comparative Example 1 were mixed in the compositions shown in Tables 16 and 17 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 22Example 22 실시예 23Example 23 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 폴리올 A Polyol A 25.025.0 10.010.0 40.040.0 10.010.0 폴리올 B Polyol B 30.030.0 30.030.0 30.030.0 30.030.0 폴리올 CPolyol C 10.010.0 10.010.0 10.010.0 10.010.0 폴리올 DPolyol D 20.020.0 20.020.0 20.020.0 20.020.0 비교예 1에 따른 바이오폴리올The bio-polyol according to Comparative Example 1       30.030.0 실시예 15에 따른 바이오폴리올 The biopolyol of Example 15 15.015.0 30.030.0     난연제(TCPP)Flame retardant (TCPP) 10.010.0 10.010.0 10.010.0 10.010.0 물(발포제)Water (foaming agent) 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 실리콘계 계면활성제Silicone surfactant 3.03.0 3.03.0 3.03.0 3.03.0 아민촉매 AAmine catalyst A 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 합계Sum 114.2114.2 114.2114.2 114.2114.2 114.2114.2 점도(20℃)Viscosity (20 ℃) 13951395 13101310 14801480 20152015 p-MDIp-MDI 130.0130.0 130.0130.0 130.0130.0 130.0130.0 유리섬유Glass fiber 30.030.0 30.030.0 30.030.0 30.030.0 - 폴리올 A : KPX케미칼㈜에서 생산 중인 LNG선 단열재용 솔비톨 base의 에테르폴리올
- 폴리올 B : KPX케미칼㈜에서 생산 중인 LNG선 단열재용 설탕/글리세린 base의 에테르폴리올
- 폴리올 C : KPX케미칼㈜에서 생산 중인 LNG선 단열재용 phthalic anhydride base의 에스테르폴리올
- 폴리올 D : KPX케미칼㈜에서 생산 중인 LNG선 단열재용 글리세린 base의 에테르폴리올
- 아민촉매 A : KPX케미칼㈜에서 사용 중인 LNG선 단열재용 아민촉매
- 섬유보강재(유리섬유) : WR580A, 한국화이바
- Polyol A: Ether polyol of sorbitol base for thermal insulation of LNG produced by KPX Chemical
- Polyol B: LPG produced by KPX Chemical Co., Ltd. Ether / polyether of sugar / glycerin base for insulation
- Polyol C: ester polyol of phthalic anhydride base for LNG insulator produced by KPX Chemical Co., Ltd.
- Polyol D: Ether polyol of glycerine base for LNG insulator produced by KPX Chemical
- Amine catalyst A: Amine catalyst for thermal insulation of LNG used in KPX Chemicals
- Fiber reinforcing materials (glass fiber): WR580A, Korea Fibers

구 분
(중량부)
division
(Parts by weight)
실시예 24 Example 24 실시예 25Example 25 실시예 26Example 26 비교예 5Comparative Example 5 비교예6Comparative Example 6 비교예7Comparative Example 7
폴리올 BPolyol B 15.015.0 15.015.0 15.015.0 15.015.0 15.015.0 15.015.0 폴리올 CPolyol C 30.030.0 30.030.0 30.030.0 30.030.0 30.030.0 30.030.0 폴리올 EPolyol E 25.025.0 25.025.0 25.025.0 25.025.0 25.025.0 25.025.0 폴리올 F Polyol F 15.015.0 15.015.0 30.030.0 30.030.0 비교예 1에 따른 바이오폴리올 The bio-polyol according to Comparative Example 1         30.030.0 실시예 15에 따른 바이오폴리올 The biopolyol of Example 15 15.015.0 15.015.0 30.030.0       난연제(TCPP)Flame retardant (TCPP) 10.010.0 10.010.0 10.010.0 10.010.0 10.010.0 10.010.0 실리콘계 계면활성제Silicone surfactant 3.03.0 3.03.0 3.03.0 3.03.0 3.03.0 3.03.0 물(발포제)Water (foaming agent) 0.300.30 0.150.15 0.150.15 0.300.30 0.150.15 0.150.15 아민촉매 AAmine catalyst A 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 HCFC-141b(발포제)HCFC-141b (foaming agent) 5.05.0 5.05.0 HFC-245fa(발포제)HFC-245fa (blowing agent) 7.07.0 7.07.0 7.07.0 7.07.0 합계Sum 118.5118.5 120.35120.35 120.35120.35 118.5118.5 120.35120.35 120.35120.35 점도(20℃)Viscosity (20 ℃) 18301830 17501750 15501550 20502050 20002000 21002100 p-MDIp-MDI 147.2147.2 151.1151.1 151.1151.1 147.2147.2 151.1151.1 151.1151.1 유리섬유Glass fiber 29.029.0 30.030.0 30.030.0 29.029.0 30.030.0 30.030.0 -폴리올 E : KPX케미칼㈜에서 생산 중인 LNG선 단열재용 글리세린 base의 에테르폴리올
-폴리올 F : KPX케미칼㈜에서 생산 중인 LNG선 단열재용 솔비톨 base의 에테르폴리올
- Polyol E: Ether polyol of glycerine base for LNG insulator produced by KPX Chemical
- Polyol F: Ether polyol of sorbitol base for thermal insulation of LNG produced by KPX Chemical

시험예Test Example

상기 제조된 경질 폴리우레탄 폼의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 표 18 및 19에 나타내었다. 하기 표 18은 발포제가 물인 표 16에 대한 물성 결과이고, 표 19는 발포제가 탄화수소계인 표 17에 대한 물성 결과이다.The physical properties of the hard polyurethane foam thus prepared were measured by the following methods, and the results are shown in Tables 18 and 19. Table 18 shows the results of physical properties for Table 16, which is a water blowing agent, and Table 19, shows physical properties for Table 17, in which the blowing agent is hydrocarbon.

[물성 측정 방법][Measurement of physical properties]

1. 겉보기 밀도 : ISO 845에 의하여 측정1. Apparent density: measured according to ISO 845

2. 닫힌셀의 함량 : ASTM D 2856에 의하여 측정2. Closed cell content: measured according to ASTM D 2856

3. 수증기의 흐름밀도 : ISO 1663에 의하여 측정3. Flow density of water vapor: measured according to ISO 1663

4. 열전도도계수 : ASTM C 518에 의하여 측정4. Thermal conductivity coefficient: measured according to ASTM C 518

5. 압축특성(강도, 모듈러스) : ASTM D 1621에 의하여 측정5. Compression characteristics (strength, modulus): measured according to ASTM D 1621

6. 인장특성(20℃ 및 -170℃에서 강도, 모듈러스) : ASTM D 1623에 의하여 측정6. Tensile properties (strength, modulus at 20 ° C and -170 ° C): measured according to ASTM D 1623

항 목Item 실시예 22Example 22 실시예 23Example 23 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 바이오 폴리올 함량%
(폴리올 기준)
Biopolyol content%
(Based on polyol)
1515 3030 00 3030
유리섬유 함량%Glass fiber content% 10.910.9 10.910.9 10.910.9 10.910.9 이소시아네이트 인덱스Isocyanate index 115115 114114 116116 123123 반응성(CT/GT, sec) Reactivity (CT / GT, sec) 132/907132/907 138/915138/915 130/901130/901 127/895127/895 겉보기 밀도 (kg/m3)Apparent density (kg / m 3 ) 129.3129.3 128.5128.5 129.7129.7 128.6128.6 독립기포율 (%)Percentage of closed cells (%) 95.195.1 94.294.2 94.394.3 90.190.1 수분 흡수율(g/m2h)Water absorption rate (g / m 2 h) 2.62.6 2.92.9 3.03.0 2.92.9 열전도율(kcal/mh℃)Thermal conductivity (kcal / mh ° C) 0.02680.0268 0.02720.0272 0.02680.0268 0.02910.0291 압축 20℃Compression 20 ° C 강도(MPa)Strength (MPa) ZZ 1.301.30 1.361.36 1.381.38 0.980.98 모듈러스(MPa)Modulus (MPa) ZZ 5050 5757 5959 3737 인장 20℃Tensile 20 ℃ 강도(MPa)Strength (MPa) XX 2.852.85 3.213.21 3.493.49 1.951.95 YY 2.752.75 3.073.07 3.353.35 2.032.03 모듈러스(MPa)Modulus (MPa) XX 131131 140140 142142 109109 YY 140140 147147 149149 114114 인장
-170℃
Seal
-170 ° C
강도(MPa)Strength (MPa) XX 2.952.95 3.053.05 3.603.60 2.002.00
YY 2.902.90 3.123.12 3.803.80 1.941.94 모듈러스(MPa)Modulus (MPa) XX 197197 198198 200200 190190 YY 203203 202202 210210 191191

항 목Item 실시예24Example 24 실시예25Example 25 실시예26Example 26 비교예5Comparative Example 5 비교예6Comparative Example 6 비교예7Comparative Example 7 바이오 폴리올 함량%
(폴리올 기준)
Biopolyol content%
(Based on polyol)
1515 1515 3030 00 00 3030
유리섬유 함량%Glass fiber content% 9.89.8 10.010.0 10.010.0 9.89.8 10.010.0 10.010.0 이소시아네이트 인덱스Isocyanate index 125125 132132 132132 129129 126126 142142 반응성(CT/GT/TFT, sec) Reactivity (CT / GT / TFT, sec) 173/719/1140173/719/1140 178/715/1180178/715/1180 185/722/1210185/722/1210 173/711/1140173/711/1140 170/702/1130170/702/1130 167/689/1110167/689/1110 겉보기 밀도 (kg/m3)Apparent density (kg / m 3 ) 129.5129.5 129.1129.1 129.4129.4 128.5128.5 128.8128.8 128.7128.7 독립기포율 (%)Percentage of closed cells (%) 93.993.9 94.894.8 94.194.1 94.294.2 94.194.1 90.790.7 수분 흡수율(g/m2/h)Water absorption rate (g / m 2 / h) 2.72.7 2.72.7 2.82.8 2.72.7 2.92.9 3.23.2 열전도율(Kcal/mhr℃)Thermal conductivity (Kcal / mhr ° C) 0.02190.0219 0.02100.0210 0.02110.0211 0.02180.0218 0.02070.0207 0.02200.0220 압축 20℃Compression 20 ° C 강도(MPa)Strength (MPa) ZZ 1.301.30 1.311.31 1.351.35 1.411.41 1.401.40 0.940.94 모듈러스
(MPa)
Modulus
(MPa)
ZZ 5050 5151 5959 6565 6363 4343
인장 20℃Tensile 20 ℃ 강도(MPa)Strength (MPa) XX 2.882.88 2.872.87 3.183.18 3.293.29 3.303.30 2.012.01 YY 2.692.69 2.712.71 3.083.08 3.713.71 3.703.70 1.971.97 모듈러스
(MPa)
Modulus
(MPa)
XX 120120 122122 131131 135135 133133 100100
YY 131131 133133 145145 149149 148148 101101 인장
-170℃
Seal
-170 ° C
강도(MPa)Strength (MPa) XX 2.912.91 2.982.98 3.523.52 3.783.78 3.813.81 2.102.10
YY 3.253.25 3.243.24 3.853.85 3.983.98 4.014.01 2.142.14 모듈러스 (MPa)Modulus (MPa) XX 183183 182182 187187 190190 188188 175175 YY 183183 185185 195195 201201 198198 180180

Claims (14)

천연 오일 10 내지 60 중량%, 다관능성 활성수소-함유 화합물 10 내지 60 중량%, 촉매 0.1 내지 1.5 중량% 및 산화알킬렌이 20 내지 70중량% 함유되며,
관능기수가 3이상이고, KOH/g의 수산기 값이 200 내지 600 ㎎이며, 점도(25℃)가 2,000 내지 25,000 cps인 바이오 폴리올을 포함하는 폴리올; 및
이소시아네이트를 포함하는 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
10 to 60% by weight of a natural oil, 10 to 60% by weight of a polyfunctional active hydrogen-containing compound, 0.1 to 1.5% by weight of a catalyst and 20 to 70% by weight of an alkylene oxide,
A polyol comprising a bio-polyol having a functional group number of 3 or more, a hydroxyl value of KOH / g of 200 to 600 mg and a viscosity (25 ° C) of 2,000 to 25,000 cps; And
Rigid polyurethane foam for LNG insulator including isocyanate.
청구항 1에 있어서, 상기 다관능성 활성수소 화합물은 다관능성 알코올, 다관능성 아민 또는 이들의 혼합물이며,
상기 다관능성 알코올은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 글리세린, 트리메탄올프로페인, 펜타에리스리톨, 디펜타에리스리톨, 알파메틸글루코시드, 자일리톨, 솔비톨, 설탕 또는 이의 혼합물이고,
상기 다관능성 아민은 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에탄올아민, 오르소-톨루엔디아민, 디페닐메탄디아민, 디에탄올 아민 또는 이의 혼합물인 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The method of claim 1, wherein the polyfunctional active hydrogen compound is a polyfunctional alcohol, a polyfunctional amine,
Wherein the polyfunctional alcohol is ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin, trimethanolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, alpha methyl glucoside, xylitol, sorbitol,
The polyfunctional amine is a hard polyurethane foam for LNG insulator, which is ethylenediamine, diethylenetriamine, triethanolamine, ortho-toluenediamine, diphenylmethanediamine, diethanolamine or a mixture thereof.
청구항 1에 있어서, 상기 촉매는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화세슘, 디메틸라울아민, 디메틸팔미틸아민, N,N-디메틸도데칸-1-아민, 1-옥타데칸아민 또는 이의 혼합물인 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The catalyst according to claim 1, wherein the catalyst is at least one selected from the group consisting of potassium hydroxide, sodium hydroxide, cesium hydroxide, dimethylarylamine, dimethylpalmityl amine, N, N-dimethyldodecane- Rigid polyurethane foam for use.
청구항 1에 있어서, 상기 산화알킬렌은 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 또는 이의 혼합물인 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The rigid polyurethane foam according to claim 1, wherein the alkylene oxide is ethylene oxide, propylene oxide or a mixture thereof.
청구항 1에 있어서, 상기 바이오 폴리올은
a) 촉매의 존재 하에서 천연 오일과 다관능성 활성수소-함유 화합물을 교환 반응시키는 단계; 및 b) 상기 교환 반응의 생성물에 산화알킬렌을 부가 반응시키는 단계를 포함하여 제조된 것인 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The bio-polyol according to claim 1,
a) exchanging a natural oil with a polyfunctional active hydrogen-containing compound in the presence of a catalyst; And b) subjecting the product of the exchange reaction to an addition reaction with alkylene oxide.
청구항 5에 있어서, 상기 바이오 폴리올은 c) 상기 산화알킬렌 화합물의 부가 반응 생성물로부터 상기 촉매를 제거하는 단계를 더 포함하며,
상기 단계 c)는 촉매 흡착제 및 물을 첨가하고 교반한 다음, 여과시키는 방식으로 수행되는 것인 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
[7] The method of claim 5, wherein the bio polyol further comprises c) removing the catalyst from the addition reaction product of the alkylene oxide compound,
Wherein the step c) is carried out in such a manner that a catalyst adsorbent and water are added, stirred, and then filtered.
청구항 1에 있어서, 상기 바이오 폴리올은 폴리올 100중량부에 대하여 10중량부 이상로 포함하는 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The rigid polyurethane foam for LNG insulator according to claim 1, wherein the biopolyol is at least 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.
청구항 1에 있어서, 상기 이소시아네이트는 관능기 수가 2.7 내지 3.0 범위이고, NCO% 값이 25 내지 35 범위이고, 이소시아네이트 인덱스는 90 내지 140 범위이며, 폴리머릭 MDI(디페닐메탄디이소시아네이트)를 포함하는 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The isocyanate according to claim 1, wherein the isocyanate has a functional group number in the range of 2.7 to 3.0, an NCO% value in the range of 25 to 35, an isocyanate index in the range of 90 to 140, and an LNG carrier containing polymeric MDI (diphenylmethane diisocyanate) Rigid polyurethane foam for insulation.
청구항 1에 있어서, 상기 폴리올 100중량부에 대하여 섬유보강재 5 내지 50 중량부, 우레탄 촉매 0.05 내지 4 중량부, 발포제 25중량부 이하, 계면활성제 0.1 내지 5.0 중량부 및 난연제 0 내지 15중량부를 포함하는 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The polyurethane foam according to claim 1, which comprises 5 to 50 parts by weight of a fiber reinforcing material, 0.05 to 4 parts by weight of a urethane catalyst, 25 parts by weight or less of a foaming agent, 0.1 to 5.0 parts by weight of a surfactant and 0 to 15 parts by weight of a flame retardant, Rigid Polyurethane Foam for LNG Insulation.
청구항 9에 있어서, 상기 발포제는 화학적 발포제, 물리적 발포제 및 이들의 혼합물인 것인 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The rigid polyurethane foam according to claim 9, wherein the foaming agent is a chemical foaming agent, a physical foaming agent, or a mixture thereof.
청구항 10에 있어서, 상기 발포제는 물, C-펜탄(pentane), HCFC-141b(1,1-디클로로-1-플루오로에탄), 하이드로불화탄소(HFC)계인 HFC-245fa(1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판), HFC-365mfc(1,1,1,3,3-펜타플루오르부탄) 및 혼합 HFC-365mfc/227ea(1,1,1,3,3-펜타플루오르부탄/1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The blowing agent according to claim 10, wherein the blowing agent is at least one selected from the group consisting of water, CFC-pentane, HFC-141b (1,1-dichloro-1-fluoroethane), hydrofluorocarbon (HFC) , 3,3-pentafluoropropane), HFC-365mfc (1,1,1,3,3-pentafluorobutane) and mixed HFC-365mfc / 227ea (1,1,1,3,3-pentafluorobutane / 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane). The rigid polyurethane foam for LNG insulator.
청구항 10에 있어서, 상기 폴리올 100중량부에 대하여 물리적 발포제는 25 중량부 이하, 화학적 발포제는 10중량부 이하를 포함하는 것인 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The rigid polyurethane foam according to claim 10, wherein the physical foaming agent is not more than 25 parts by weight and the chemical foaming agent is not more than 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.
청구항 1에 있어서, 상기 경질 폴리우레탄 폼은 닫힌셀의 함량이 90 %이상이고, 수증기의 흐름밀도는 4.0 g/㎡/h이하이고, 열전도도는 0.0300kcal/mh℃이하이고, 겉보기 밀도는 100 내지 140 ㎏/㎥인 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The rigid polyurethane foam according to claim 1, wherein the hard polyurethane foam has a closed cell content of 90% or more, a water flow density of 4.0 g / m 2 / h or less, a thermal conductivity of 0.0300 kcal / mh ° C or less, To 140 kg / m &lt; 3 &gt; for LNG insulators.
청구항 1에 있어서, 상기 경질 폴리우레탄 폼은 압축강도(Z)가 1.00㎫이상 모듈러스가 40 ㎫이상이고; 인장강도(X,Y)가 20℃에서 2.00 ㎫이상 90㎫ < 모듈러스 < 170 ㎫이고, -170℃에서 강도가 2.00 ㎫이상 150 ㎫ < 모듈러스 < 250 ㎫인 LNG선 단열재용 경질 폴리우레탄 폼. The rigid polyurethane foam according to claim 1, wherein the rigid polyurethane foam has a compressive strength (Z) of 1.00 MPa or more and a modulus of 40 MPa or more; A rigid polyurethane foam for LNG insulator having a tensile strength (X, Y) of 2.00 to 90 MPa at 20 캜 and a modulus of <170 MPa at 20 캜 and a strength of 2.00 MPa or more and 150 MPa <modulus <250 MPa at -170 캜.
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