KR20190076681A - Method for Preparing Polyalkylene Terephthalate glycol - Google Patents

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백성호
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서울대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method for preparing polyalkylene terephthalate glycol and, more specifically, to a method for preparing polyalkylene terephthalate glycol resin with high viscosity and excellent color in a short process time. According to the present invention, the method for preparing polyalkylene terephthalate glycol can produce high-performance plastics having a very high intrinsic viscosity and a transparent color like glass as a resin in which glycol is added to PET conventionally used in fibers, bottles, films and like. Also, the preparation method of the present invention can prepare polyalkylene terephthalate glycol resin with high intrinsic viscosity and excellent color in a very short reaction time by transferring a half of a monomer reaction product to a polymer reactor and adding a reactant slurry to the remainder to carry out the monomer reaction.

Description

폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법{Method for Preparing Polyalkylene Terephthalate glycol}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for preparing polyalkylene terephthalate glycol,

본 발명은 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높은 점도를 갖고 색상이 우수한 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜 수지를 빠른 공정 시간에 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing polyalkylene terephthalate glycol, and more particularly, to a process for producing a polyalkylene terephthalate glycol resin having a high viscosity and excellent color fast during a process time.

폴리알킬렌테레프탈레이트(Polyalkylene terephthalate)계 수지는 폴리에스테르계로서 테레프탈산(terephthalic acid; TPA) 또는 디메틸테레프탈레이트(dimethyl terephthalate; DMT)를 산 원료로 사용하고 알코올 성분으로서 알킬렌 디올 화합물을 사용하여 일정 촉매 하에서 에스테르화 반응 및 폴리머 중합 반응시켜 생성된 고분자 화합물을 지칭한다.The polyalkylene terephthalate resin is a polyester resin which is produced by using terephthalic acid (TPA) or dimethyl terephthalate (DMT) as an acid raw material and an alkylene diol compound as an alcohol component Refers to a polymer compound produced by an esterification reaction and a polymer polymerization reaction under a catalyst.

상기 산 원료로서는 80년대까지는 품질 문제로 DMT를 주로 사용하였으나, 최근에는 수율 관리 때문에 특수한 분야를 제외하고는 TPA를 전 세계적으로 사용하는 추세이다.Until the 1980s, DMT was mainly used as an acid raw material for quality problems. However, TPA is currently used worldwide except in special fields due to yield control.

이러한 폴리알킬렌테레프탈레이트계 수지는 알코올 성분(디올)의 종류에 따라 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET) 수지, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(polytrimethylene terephthalate; PTT) 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate; PBT) 수지, 폴리싸이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(polycyclohexylenedimethylene terephthalate; PCT) 수지 등으로 구분될 수 있다.The polyalkylene terephthalate resin may be selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET) resin, polytrimethylene terephthalate (PTT) resin, polybutylene terephthalate (PBT) resin, polycyclohexylenedimethylene terephthalate (PCT) resin, and the like.

PET 수지는 알코올 성분(디올)으로 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)을 사용하고, PTT 수지는 알코올 성분(디올)으로 1,3-프로판디올(1,3-propanediol)을 사용하며, PBT 수지는 알코올 성분(디올)으로 1,4-부탄디올(1,4-butanediol)을 사용하고, 그리고 PCT 수지는 알코올 성분(디올)으로 1,4-싸이클로헥산디메탄올(1,4-cyclohexane dimethanol; CHDM)을 사용한다.In the PET resin, ethylene glycol is used as an alcohol component (diol), 1,3-propanediol is used as an alcohol component (diol) in a PTT resin, and PBT resin is an alcohol component (1,4-butanediol) is used as the alcohol component (diol) and 1,4-cyclohexane dimethanol (CHDM) is used as the alcohol component (diol) do.

이러한 폴리알킬렌테레프탈레이트계 수지는 PP, PE와 같은 고분자 수지에 비해 내열성, 투명성, 강도, 가공성 등 제반 물성이 우수한 특징을 가지고 있기 때문에 섬유, 필름, 병 등 일상생활에서 널리 사용되고 있다.These polyalkylene terephthalate resins are widely used in everyday life such as fibers, films, and bottles because they have excellent physical properties such as heat resistance, transparency, strength, processability and the like compared with polymer resins such as PP and PE.

폴리알킬렌테레프탈레이트계 수지는 일반적으로 단일 알코올 성분으로 구성되는 호모폴리머(homopolymer)의 형태를 갖지만, 알코올 성분에 따라 고분자 수지의 융점, 결정화도, 내열성, 강도 등 제반 물성에 차이가 있어, 요구되는 물성에 따라 3종 이상의 디올을 알코올 원료로 한 폴리에스테르 공중합체 또는 3종 이상의 호모폴리머를 상호 블랜딩한 형태로 생산되기도 한다.The polyalkylene terephthalate resin generally has a form of homopolymer composed of a single alcohol component. However, depending on the alcohol component, the physical properties such as the melting point, crystallization degree, heat resistance and strength of the polymer resin differ, Depending on the physical properties, a polyester copolymer having three or more diols as an alcohol raw material or three or more homopolymers may be blended together.

폴리알킬렌테레프탈레이트계 수지로서 가장 많이 사용되고 있는 PET는 우수한 물성을 가지고 있어 섬유, 병, 필름 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있지만, 고강도 플라스틱 또는 고기능성 플라스틱으로 사용하기에는 물성이 다소 약하여 쉽게 깨지거나 수명이 오래가지 못하는 문제가 있었다. 따라서, 음료수 병, 조미료 병 등 PET 보다 강한 물성이 요구되는 용도에는 유리병을 사용하여 왔는데, 유리병은 무게가 무거워서 운반이 어려울 뿐만 아니라 운반 과정에서 부딪혀서 깨어지는 일이 많고, 운반이나 보관 과정에서 눈에 보이지 않는 유리 가루가 생겨 체내로 들어갈 가능성이 높은 문제가 있다.PET, which is most widely used as a polyalkylene terephthalate resin, has excellent physical properties and is widely used in various fields such as fibers, bottles, films, etc. However, since it has a somewhat weak physical property for use as a high strength plastic or high function plastic, There was a problem that did not last long. Therefore, glass bottles have been used for applications requiring stronger physical properties than PET, such as beverage bottles and seasoning bottles. Glass bottles are heavy in weight and difficult to transport, and are frequently broken by collision during transportation, There is a problem that there is a high possibility of entering into the body due to an invisible glass powder.

이러한 문제를 극복하기 위해 개발된 것이 폴리에틸렌테레프탈레이트 글리콜(polyethylene terephthalate glycol; PETG) 수지이다. PETG 수지는 PET에 글리콜을 첨가하여 비결정성 수지로 만든 것으로서, 유리와 같이 투명하면서 고강도의 물성을 가지고 있어 PET와 유리를 대체할 수 있는 고강도, 고기능성 플라스틱으로서 기대되고 있다. PETG 수지는 지금까지 식품 용기, 방음벽, 음료수병 등에 주로 사용 되었는데, 최근 한국과 중국 등에서 화장품 용기로 사용되면서 적용범위가 넓어져 소비자들의 관심이 높아지고 있다.To overcome this problem, polyethylene terephthalate glycol (PETG) resin has been developed. PETG resin is made of amorphous resin by adding glycol to PET. It is transparent as glass, and has high strength property. It is expected to be a high-strength, high-functional plastic that can replace PET and glass. PETG resin has been widely used in food containers, soundproof walls, beverage bottles, etc. Recently, the use of PETG resin as a cosmetic container in Korea and China has widened the scope of application, and consumers' interest is increasing.

PETG의 제조방법은 대한민국 등록특허공보 제10-0838321호, 공개특허공보 제10-2013-0076733호 등에서 기재하고 있는데, 상기 문헌들에서는 PETG 수지를 일반적인 폴리에스테르계 수지의 제조방법과 동일한 선상에서 설명을 하고 있기 때문에, 일반적인 PET 수지보다 훨씬 더 높은 점도를 요구하는 PETG 수지를 제조하기에는 부적절하다. 예를 들어, PET의 경우 일정 부분 고유 점도(Intrinsic Viscosity)를 올려서 더 이상 점도가 올라가지 않으면 고상 중합을 통하여 점도를 올리는 방법이 가능하지만, PETG는 고상 중합이 어려워서 오래전부터 개발되었음에도 불구하고 제조 및 사용에 많은 제약이 있었다.The production method of PETG is described in Korean Patent Registration No. 10-0838321, Publication No. 10-2013-0076733, etc. In the above documents, PETG resin is described on the same line as a general polyester- It is inadequate to produce a PETG resin which requires a much higher viscosity than a general PET resin. For example, in the case of PET, it is possible to increase the viscosity by increasing the intrinsic viscosity (viscosity) by solid phase polymerization if the viscosity is not increased any more. However, PETG is difficult to be solid- .

이와 같은 상황하에서, 본 발명의 발명자들은 간단한 공정으로 투명하면서도 반응성을 향상시킨 고점도 PETG 수지를 빠른 시간에 제조하는 방법을 발견하고 본 발명을 완성하였다.Under such circumstances, the inventors of the present invention have found a method for producing a high-viscosity PETG resin which is transparent and improved in reactivity in a simple process in a short time, and completed the present invention.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 간단한 방법과 공정 조건으로도 투명하면서도 반응성을 향상시킨 고점도 PETG 수지를 빠른 공정 시간에 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Disclosure of the Invention An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a method of producing a high viscosity PETG resin which is transparent even under a simple process and process conditions and has improved reactivity, at a high processing time.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 디카르복시산, 알코올, 촉매 및 안정제를 포함하는 슬러리를 모노머 반응기에 첨가하고 가열하여 모노머 반응을 수행하는 단계; 및 상기 모노머 반응의 생성물을 폴리머 반응기로 이송하여 중합 반응을 수행하는 단계를 포함하는 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법에 있어서, 상기 모노머 반응 생성물의 35 내지 65중량%을 폴리머 반응기로 이송하고, 잔량에 상기 슬러리를 추가로 첨가하여 모노머 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜(polyalkylene terephthalate glycol)의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention relates to a method for producing a polymer electrolyte membrane, comprising: adding a slurry containing a dicarboxylic acid, an alcohol, a catalyst and a stabilizer to a monomer reactor and heating to perform a monomer reaction; And transferring the product of the monomer reaction to a polymer reactor to carry out a polymerization reaction, wherein 35 to 65% by weight of the monomer reaction product is transferred to a polymer reactor, And further adding the slurry to the remaining amount to perform a monomer reaction. The polyalkylene terephthalate glycol according to the present invention can be produced by reacting a polyalkylene terephthalate glycol.

본 발명에 있어서, 상기 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜이 폴리에틸렌테레프탈레이트 글리콜(polyethylene terephthalate glycol; PETG)일 수 있다.In the present invention, the polyalkylene terephthalate glycol may be polyethylene terephthalate glycol (PETG).

본 발명에 있어서, 상기 디카르복시산 및 알코올은 1:1.05 내지 1:2.5의 몰비로 첨가될 수 있다.In the present invention, the dicarboxylic acid and the alcohol may be added in a molar ratio of 1: 1.05 to 1: 2.5.

본 발명에 있어서, 상기 디카르복실산은 디메틸테레프탈레이트(dimethyl terephthalate; DMT), 테레프탈산(terephthalic acid; TPA), 이소프탈산(isophthalic acid), 나프탈렌디카르복실산(naphthalene dicarboxylic acid; NDA) 및 이들의 유도체로부터 선택될 수 있다.In the present invention, the dicarboxylic acid is preferably selected from the group consisting of dimethyl terephthalate (DMT), terephthalic acid (TPA), isophthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid (NDA) Derivatives thereof.

본 발명에 있어서, 상기 알코올은 에틸렌글리콜(ethylene glycol; EG), 1.4-부탄디올(1,4-butanediol), 네오펜틸글리콜(neopentyl glycol), 1.4-싸이클로헥산디메타놀(1,4-cyclohexanedimethanol; CHDM), 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol) 및 트리메틸올프로판(trimethylol propane; TMP)로 구성된 군에서 선택된 2종 이상의 다가 알코올일 수 있으며, 바람직하게는, 에틸렌글리콜 50 내지 90몰%, 및 1.4-부탄디올(1,4-butanediol), 네오펜틸글리콜(neopentyl glycol), 1.4-싸이클로헥산디메타놀(1,4-cyclohexanedimethanol; CHDM), 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol) 및 트리메틸올프로판(trimethylol propane; TMP)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 다가 알코올 10 내지 50mol%를 포함할 수 있다.In the present invention, the alcohol is selected from the group consisting of ethylene glycol (EG), 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM ), 1,6-hexanediol and trimethylol propane (TMP). Preferably, the polyhydric alcohol may be at least one selected from the group consisting of 50 to 90 mol% of ethylene glycol, , And 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM), 1,6-hexanediol, And 10 to 50 mol% of at least one polyhydric alcohol selected from the group consisting of trimethylol propane (TMP).

본 발명에 있어서, 상기 알코올은 트리메틸롤프로판(TMP)을 전체 알코올 중 0.1 내지 1.5mol%로 포함할 수 있다.In the present invention, the alcohol may include trimethylolpropane (TMP) in an amount of 0.1 to 1.5 mol% of the total alcohol.

본 발명에 있어서, 상기 촉매는 아세트아연, 아세트칼슘, 아세트코발트, 아세트망간, 디부틸틴옥사이드, 부틸-이소프로필티타네이트, 테트라-이소프로필티타네이트, 테트라-n-부틸티타네이트, 테트라-이소프로필티타네이트, 테트라-n-프로필티타네이트, 티타늄옥사이드, 테트라부틸티타네이트 및 티타늄킬레이트 화합물로 구성된 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the catalyst may be at least one selected from the group consisting of acetaldehyde, acetaldehyde, Propyl titanate, tetra-n-propyl titanate, titanium oxide, tetrabutyl titanate, and titanium chelate compounds.

본 발명에서, 상기 촉매는 전체 반응물의 중량을 기준으로 20 내지 800ppm 첨가될 수 있다.In the present invention, the catalyst may be added in an amount of 20 to 800 ppm based on the weight of the total reactants.

본 발명에 있어서, 상기 안정제는 트리메틸포스페이트(trimethylphosphate), 트리에틸포스페이트(triethylphosphate), 네오펜틸디아릴옥시트릴포스페이트, 트리페닐포스페이트(triphenylphosphate), 트리에틸포스포노아세테이트(triethylphosphonoacetate), 인산(Phosphoric acid) 및 아인산(Phosphorous acid)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the stabilizer may be selected from the group consisting of trimethylphosphate, triethylphosphate, neopentyldiaryloxytryphosphate, triphenylphosphate, triethylphosphonoacetate, phosphoric acid, And phosphorous acid. [0027]

본 발명에서, 상기 안정제는 전체 반응물의 중량을 기준으로 30 내지 600ppm 첨가될 수 있다.In the present invention, the stabilizer may be added in an amount of 30 to 600 ppm based on the weight of the total reactants.

본 발명에 있어서, 상기 모노머 반응은 반응 온도를 5 내지 7℃/분으로 승온시켜 최종 반응 온도가 220 내지 250℃가 되도록 수행될 수 있다.In the present invention, the monomer reaction may be carried out such that the reaction temperature is raised to 5 to 7 ° C / min and the final reaction temperature is 220 to 250 ° C.

본 발명에 있어서, 상기 중합 반응은 250 내지 280℃에서 수행될 수 있으며, 진공을 30 내지 40분에 걸쳐 적용하여 수행될 수 있다.In the present invention, the polymerization reaction may be carried out at 250 to 280 ° C, and the vacuum may be applied for 30 to 40 minutes.

본 발명의 제조방법은 산소가 차단된 상태에서 수행될 수 있다.The production method of the present invention can be carried out in a state where oxygen is blocked.

본 발명은 또한, 상기 방법에 의해 제조된 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜을 제공한다.The present invention also provides a polyalkylene terephthalate glycol produced by the above process.

본 발명에서, 상기 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜은 폴리에틸렌테레프탈레이트 글리콜(PETG)인 것이 바람직하다.In the present invention, the polyalkylene terephthalate glycol is preferably polyethylene terephthalate glycol (PETG).

본 발명에 있어서, 상기 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜은 0.5 내지 1.2dl/g의 고유 점도를 가질 수 있으며, 색좌표 L* 값이 65 이상이고, b* 값이 6 이하일 수 있다.In the present invention, the polyalkylene terephthalate glycol may have an intrinsic viscosity of 0.5 to 1.2 dl / g, a color coordinate L * value of 65 or more, and a b * value of 6 or less.

본 발명에 따른 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법은 종래 섬유, 병, 필름 등에 사용되는 PET에 글리콜을 첨가한 수지로서, 고유 점도가 매우 높고 유리처럼 투명한 색상을 갖는 고기능성 플라스틱을 제조할 수 있다.The process for producing polyalkylene terephthalate glycol according to the present invention is a resin in which glycols are added to PET used in conventional fibers, bottles, films, etc., and can produce a highly functional plastic having a very high intrinsic viscosity and a transparent color such as glass have.

또한, 본 발명의 제조방법은 모노머 반응 생성물의 절반 가량을 폴리머 반응기로 이송하고, 잔량에 반응물 슬러리를 첨가하여 모노머 반응을 수행함으로써 높은 고유 점도와 우수한 색상을 갖는 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜 수지를 매우 짧은 반응 시간에 제조할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, the production method of the present invention is characterized in that a polyalkylene terephthalate glycol resin having a high intrinsic viscosity and a good color is obtained by transferring half of a monomer reaction product to a polymer reactor and adding a reactant slurry to the remaining amount to perform a monomer reaction Can be produced in a short reaction time.

도 1은 본 발명에 의해 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 글리콜의 화학 구조를 나타낸다.
도 2는 Ubbelodhe 점도관의 내부 구간 모식도이다.
1 shows the chemical structure of the polyethylene terephthalate glycol produced by the present invention.
2 is a schematic diagram of the inner section of the Ubbelodhe viscosity tube.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하 설명은 본 발명의 구현예들을 용이하게 이해하기 위한 것일 뿐이며, 보호범위를 제한하기 위한 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description is merely for a better understanding of the embodiments of the present invention and is not intended to limit the scope of protection.

본 발명은 투명하고 고강도를 갖는 고점도의 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜 수지를 간단한 공정으로 단시간 내에 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polyalkylene terephthalate glycol resin having high viscosity and high transparency and high strength in a short time by a simple process.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜은 폴리에틸렌테레프탈레이트 글리콜(polyethylene terephthalate glycol; PETG)인 것이 바람직하다. 상기 PETG의 화학 구조는 도 1에 나타낸 바와 같다.In a preferred embodiment of the present invention, the polyalkylene terephthalate glycol is polyethylene terephthalate glycol (PETG). The chemical structure of the PETG is shown in Fig.

상기 PETG는 기존의 PET에 글리콜을 첨가하고 비결정성 수지를 만들어 헤이즈(haze)가 생기지않게 함으로써 투명하면서 고강도의 수지를 만들 수가 있다.In the PETG, glycol is added to the existing PET to make an amorphous resin so that haze is not generated, and thus a transparent high strength resin can be produced.

구체적으로, 본 발명에 따른 고기능성 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜 수지는 아래의 방법에 의해 제조될 수 있다:Specifically, the high-functionality polyalkylene terephthalate glycol resin according to the present invention can be produced by the following method:

디카르복시산, 알코올, 촉매 및 안정제를 포함하는 슬러리를 모노머 반응기에 첨가하고 가열하여 모노머 반응을 수행하는 단계; 및Adding a slurry comprising a dicarboxylic acid, an alcohol, a catalyst and a stabilizer to a monomer reactor and heating to perform a monomer reaction; And

상기 모노머 반응의 생성물을 폴리머 반응기로 이송하여 중합 반응을 수행하는 단계를 포함하는 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜 수지의 제조방법.And transferring the product of the monomer reaction to a polymer reactor to perform a polymerization reaction.

이하, 본 발명의 바람직한 구현예인 PETG 수지를 예로 들어 본 발명의 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, the production method of the present invention will be described in detail with PETG resin, which is a preferred embodiment of the present invention, as an example.

디카르복실산 및 알코올Dicarboxylic acid and alcohol

상기 디카르복실산은 디메틸테레프탈레이트(dimethyl terephthalate; DMT), 테레프탈산(terephthalic acid; TPA), 이소프탈산(isophthalic acid), 나프탈렌디카르복실산(naphthalene dicarboxylic acid; NDA) 등의 방향족 디카르복실산 및 이의 유도체를 사용하는 것이 바람직하며, DMT 및 TPA 중 하나 이상을 사용하는 것이 고기능성 PETG를 제조하기 위하여 가장 바람직하며, TPA가 점도와 색상의 관점에서 가장 바람직하다.The dicarboxylic acid may be an aromatic dicarboxylic acid such as dimethyl terephthalate (DMT), terephthalic acid (TPA), isophthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid (NDA) It is preferable to use derivatives thereof, and it is most preferable to use at least one of DMT and TPA to produce high-performance PETG, and TPA is most preferable in terms of viscosity and color.

상기 알코올은 에틸렌글리콜(ethylene glycol; EG), 1.4-부탄디올(1,4-butanediol), 네오펜틸글리콜(neopentyl glycol), 1.4-싸이클로헥산디메타놀(1,4-cyclohexanedimethanol; CHDM), 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol), 트리메틸올프로판(trimethylol propane; TMP) 등의 다가 알코올을 2종 이상 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.The alcohol may be selected from the group consisting of ethylene glycol (EG), 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM), 1,6 It is preferable to use a combination of two or more kinds of polyhydric alcohols such as 1,6-hexanediol and trimethylol propane (TMP).

본 발명에 있어서, 상기 알코올 성분은 에틸렌글리콜 50 내지 90몰%, 및 1.4-부탄디올(1,4-butanediol), 네오펜틸글리콜(neopentyl glycol), 1.4-싸이클로헥산디메타놀(1,4-cyclohexanedimethanol; CHDM), 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol) 및 트리메틸올프로판(trimethylol propane; TMP)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 다가 알코올 10 내지 50mol%를 포함하는 것이 더욱 반응성이 우수한 수지를 얻기 위해 바람직하다. 바람직한 다가 알코올로는 주쇄가 고리 모양의 반복단위를 형성하기 위하여 지환족 디올을 사용할 수 있으며, 특히 1,4-싸이클로헥산디메탄올(CHDM)을 사용하는 것이 바람직하다. In the present invention, the alcohol component may be selected from the group consisting of 50 to 90 mol% of ethylene glycol, and 1, 4-butanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, More preferably at least 10 mol% of at least one polyhydric alcohol selected from the group consisting of CHDM, 1,6-hexanediol and trimethylol propane (TMP) . As preferred polyhydric alcohols, alicyclic diols can be used to form cyclic repeating units in the main chain, and 1,4-cyclohexane dimethanol (CHDM) is particularly preferably used.

또한, 반응성 향상과 높은 점도를 얻기 위해서는 기능성을 저해하지 않으면서도 투명한 수지를 제조할 수 있는 다가 알코올의 도입이 중요하다. 이와 같은 다가 알코올로는 트리메틸롤프로판(TMP)을 전체 알코올 중 0.1 내지 1.5mol%로 첨가하는 것이 바람직하다.In addition, in order to obtain an improved reactivity and a high viscosity, it is important to introduce a polyhydric alcohol capable of producing a transparent resin without impairing the functionality. As such a polyhydric alcohol, trimethylol propane (TMP) is preferably added in an amount of 0.1 to 1.5 mol% of the total alcohol.

상기 디카르복실산 및 알코올은 1:1.05 내지 1:2.5의 몰비로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 몰비가 1:1.05 이하이면 과량으로 사용되는 알코올의 함량이 너무 적어 고분자 합성이 어렵고, 1:2.5 이상이면 상업적으로 원가에 미치는 영향이 커서 생산 가격이 부담이 되는 문제가 있다.The dicarboxylic acid and the alcohol are preferably used in a molar ratio of 1: 1.05 to 1: 2.5. If the molar ratio is 1: 1.05 or less, the excess amount of the alcohol is too small to synthesize the polymer. If the molar ratio is 1: 2.5 or more, the effect on the cost is large and the production cost is burdensome.

촉매 및 안정제Catalyst and stabilizer

또한, 투명하고 고점도의 수지를 얻기 위해서는 촉매와 안정제 선정이 중요하다.It is also important to select catalysts and stabilizers in order to obtain transparent and highly viscous resins.

본 발명에서 사용가능한 촉매로는 아세트아연, 아세트칼슘, 아세트코발트, 아세트망간, 디부틸틴옥사이드, 부틸-이소프로필티타네이트, 테트라-이소프로필티타네이트, 테트라-n-부틸티타네이트, 테트라-이소프로필티타네이트, 테트라-n-프로필티타네이트, 티타늄옥사이드, 테트라부틸티타네이트, 티타늄킬레이트 화합물 등이 바람직하고, 2종의 촉매를 9:1 내지 8:2의 몰비로 혼합하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다.Examples of the catalyst that can be used in the present invention include at least one member selected from the group consisting of acetates, acetals, acetocobalt, acetomanganese, dibutyl tin oxide, butyl-isopropyl titanate, tetra-isopropyl titanate, Propyl titanate, tetra-n-propyl titanate, titanium oxide, tetrabutyl titanate and titanium chelate compounds are preferable, and it is more preferable to use two kinds of catalysts in a molar ratio of 9: 1 to 8: 2 Do.

상기 촉매는 전체 반응물의 중량을 기준으로 20 내지 800ppm 첨가되는 것이 안정적인 고분자 중합을 위하여 바람직하다. 촉매 투입량이 20ppm 이하면 효과가 미미하여 중합 반응이 잘 진행되지 않아 고분자가 되기 어렵고, 800ppm 이상이면 제조된 PETG의 색상이 나빠질 염려가 있다.It is preferable that the catalyst is added in an amount of 20 to 800 ppm based on the weight of the whole reactant for stable polymer polymerization. If the amount of the catalyst is less than 20 ppm, the effect is insignificant and the polymerization reaction does not proceed well and the polymer is difficult to become a polymer. If the amount is 800 ppm or more, the color of the produced PETG may be deteriorated.

본 발명에서 사용 가능한 안정제로는 일반적인 폴리에스테르 중합 반응에 사용되는 안정제를 사용하는 것이 가능하지만, 더욱 바람직하게 트리메틸포스페이트(trimethylphosphate), 트리에틸포스페이트(triethylphosphate), 네오펜틸디아릴옥시트릴포스페이트, 트리페닐포스페이트(triphenylphosphate), 트리에틸포스포노아세테이트(triethylphosphonoacetate), 인산(Phosphoric acid), 아인산(Phosphorous acid) 등의 안정제를 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 좋다.As the stabilizer usable in the present invention, stabilizers used in general polyester polymerization reaction can be used, but more preferably, trimethylphosphate, triethylphosphate, neopentyldiaryloxytrilephosphate, triphenyl It is preferable to use a stabilizer such as triphenylphosphate, triethylphosphonoacetate, phosphoric acid, or phosphorous acid singly or in combination.

상기 안정제는 전체 반응물의 30 내지 600ppm로 첨가되는 것이 바람직하다. 안정제 함량이 30ppm 이하이면 PETG의 색상이 나빠질 염려가 있고, 600ppm 이상이면 반응시간이 길어서 생산성이 저하될 우려가 있으며, 안정제가 촉매에 비해 너무 많으면 고분자량의 중합체를 얻기가 어렵다.Preferably, the stabilizer is added in an amount of 30 to 600 ppm of the total reaction product. If the stabilizer content is less than 30 ppm, the color of the PETG may deteriorate. If the stabilizer content is more than 600 ppm, the reaction time may become long, and the productivity may be deteriorated. If the stabilizer content is too high, it is difficult to obtain a polymer having a high molecular weight.

반응 공정Reaction process

본 발명에 따른 PETG의 제조방법은 디카르복실산, 알코올, 촉매, 안정화제를 혼합한 슬러리를 모노머 반응기에 첨가하여 에스테르화 반응을 수행하는 제1 단계와 에스테르화 반응이 완료된 생성물을 폴리머 반응기로 옮겨 중합 반응을 수행하는 제2 단계로 구성된다.The method for producing PETG according to the present invention comprises a first step of adding a slurry containing a dicarboxylic acid, an alcohol, a catalyst and a stabilizer to a monomer reactor to perform an esterification reaction, and a step of subjecting the esterified product to a polymer reactor And a second step of carrying out the polymerization reaction.

1차 반응인 모노머 반응은 시작 후 분당 5 내지 7℃ 정도로 온도를 상승시키면서 수행하는 것이 바람직하다. 반응기내 온도가 160 내지 180℃ 사이에서 부산물이 나오기 시작한다. 부산물은 주로 메탄올 또는 물이 나오는데 증류탑 온도가 올라가고 부산물 첫 방울이 떨어질 때를 이니셜포인트(initial point)라고 한다. 이니셜포인트 시간이 반응 시작 후 20분 이내면 온도가 너무 급격히 상승하여 모노머가 비산될 우려가 있고, 50분 초과면 반응시간이 길어져 수지의 색상이 나빠지고 생산성도 저하되는 문제가 있다.The monomer reaction as the first reaction is preferably carried out while raising the temperature to about 5 to 7 ° C per minute after the start. By-products start to emerge at temperatures in the reactor between 160 and 180 ° C. The by-products are mainly methanol or water. The initial point is when the temperature of the distillation tower rises and the first drop of by-product drops. If the initial point time is within 20 minutes after the start of the reaction, the temperature may rise too sharply and the monomer may be scattered. If the initial point time exceeds 50 minutes, the reaction time becomes longer and the color of the resin deteriorates.

이니셜포인트 이후 반응을 지속시켜 최종 반응 온도가 220 내지 250℃가 되도록 하는 것이 바람직하다. 모노머 반응 시간은 120 내지 240분이 바람직하다. 모노머 반응을 통해 생성된 생성물은 100 내지 800 사이의 COOH 산가(acid value)를 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the reaction is continued after the initial point so that the final reaction temperature is 220 to 250 ° C. The monomer reaction time is preferably 120 to 240 minutes. It is preferred that the product produced through the monomer reaction has a COOH acid value of between 100 and 800.

폴리에스테르 반응은 앞에서 언급한 바와 같이 DMT 또는 TPA를 사용하고, 바람직하게는 TPA를 사용하는데, TPA의 단점은 에틸렌글리콜 등의 알코올에 용융이 잘 안되어 반응이 느려 결국 반응시간이 많이 걸린다는 점이다.As described above, DMT or TPA is used as the polyester reaction, and TPA is preferably used. The disadvantage of TPA is that the reaction is slow due to poor melting of alcohol such as ethylene glycol, .

본 발명에서는, 이를 해결하기 위해 1차 반응인 모노머 반응(에스테르 반응)의 반응물을 2배로 늘려서 반응을 하고, 반응 생성물의 25 내지 75중량%를 폴리머 반응기로 이송하고, 나머지 생성물은 반응물 슬러리(디카르복실산, 알코올, 촉매, 안정제 등)을 이송된 함량만큼 다시 추가로 첨가하여 모노머 반응을 수행하였다. 상기 폴리머 반응기로 이송하는 반응 생성물의 양은 전체 생성물의 35 내지 65중량%가 더욱 바람직하고, 45 내지 55중량%가 가장 바람직하다.In the present invention, in order to solve this problem, the reaction of the monomer reaction (ester reaction) as the first reaction is doubled and the reaction is carried out. 25 to 75% by weight of the reaction product is transferred to the polymer reactor, The monomer, the carboxylic acid, the carboxylic acid, the carboxylic acid, the carboxylic acid, the alcohol, the catalyst, the stabilizer, etc.) The amount of reaction product transferred to the polymer reactor is more preferably 35 to 65 wt%, most preferably 45 to 55 wt% of the total product.

일반적으로 모노머 생성물을 폴리머 반응기에 한꺼번에 투입하여 반응을 수행하면 모노머 반응 시작부터 종료까지 대략 6 내지 8시간 정도 소요된다. 반면, 모노머 생성물을 35 내지 65중량%만 폴리머 반응기로 이송하고 나머지는 반응물 슬러리와 혼합하여 다시 모노머 반응을 수행하는 경우, 전체적인 반응시간이 3 내지 4시간 가량으로 대폭 줄어드는 효과를 발휘한다. 이와 같은 반응 시간의 감소는 수지의 색상 관리를 용이하게 하고 생산성 향상 및 생산 원가 절감에도 기인할 수 있다.In general, when the monomer product is added to the polymer reactor at a time to carry out the reaction, the monomer reaction takes about 6 to 8 hours from the start to the end. On the other hand, when the monomer product is transferred to the polymer reactor only by 35 to 65 wt% and the remainder is mixed with the reactant slurry to perform the monomer reaction again, the overall reaction time is significantly reduced to about 3 to 4 hours. Such reduction of the reaction time facilitates color management of the resin, and can be attributed to productivity improvement and production cost reduction.

폴리머 반응기로 옮겨진 반응물(모노머)은 다시 온도를 올려서 중합 반응을 진행시킨다. 중합 반응은 240 내지 260℃에서부터 승온시켜, 250 내지 280℃에서 중합 반응이 진행되도록 하는 것이 바람직하다.The reactant (monomer) transferred to the polymer reactor is heated again to proceed the polymerization reaction. The polymerization reaction is preferably carried out at a temperature of from 240 to 260 ° C, and the polymerization reaction is allowed to proceed at 250 to 280 ° C.

어느 정도 안정화가 되면 반응기에 진공을 걸어서 부산물을 최대한 빨리 반응기로부터 제거하는 것이 고분자화를 용이하게 하기 위해 바람직하다. 이때 진공은 30 내지 40분간 서서히 적용하는 것이 바람직하다. 진공을 너무 빨리 적용하면 모노머 또는 올리고머가 비산하여 컨덴서로 넘어가는 경우가 있다. 그러한 경우 진공 라인이 막혀서 진공도가 떨어지면 고분자화가 어려워 지기도 하고 미반응 물질의 비산으로 인하여 디카르복실산과 알코올의 몰비가 맞지 않아 원하는 물성의 중합체를 얻을 수 없게 된다. 예를 들어, 760mmHg에서 10mmHg까지 30 내지 40분 동안 압력이 떨어지도록 프로그램을 입력함으로써 정밀하게 진공을 적용하여 모노머 또는 올리고머의 비산을 방지할 수 있다. 10mmgHg로 압력이 떨어진 후에는, 다시 약 15분 동안 10mmHg에서 0.1mmHg까지 압력 강하를 걸어주는 것이 비산을 최대한 방지하기 위해 바람직하다.Once stabilized to a certain extent, vacuuming the reactor to remove the by-products from the reactor as soon as possible is desirable to facilitate the polymerisation. At this time, the vacuum is preferably applied gradually for 30 to 40 minutes. If the vacuum is applied too quickly, the monomer or oligomer may spill into the condenser. In such a case, if the vacuum line is clogged and the degree of vacuum is lowered, the polymerization may be difficult, and the molar ratio of the dicarboxylic acid and the alcohol may not match due to scattering of the unreacted material. For example, by applying a program such that the pressure drops from 760 mmHg to 10 mmHg for 30 to 40 minutes, a vacuum can be precisely applied to prevent the scattering of the monomer or oligomer. After the pressure drops to 10 mmgHg, it is preferable to apply a pressure drop from 10 mmHg to 0.1 mmHg again for about 15 minutes in order to prevent scattering to the maximum.

중합 반응이 진행됨에 따라 고분자화가 되면서 점도의 부하에 의해 전력치가 올라가는데 전력치가 더 이상 올라가지 못하고 헌팅이 생기면 재빨리 Pole Change를 해서 교반 속도를 줄여 다시 점도가 올라가게 유도한다. 그 이유는 중합체가 교반기에 말려버리면 점도가 더 이상 오르지 않고 오히려 해중합이 일어나서 점도가 떨어지기 때문이다. 이렇게 최대한의 점도를 올려서 반응을 종료함으로써 원하는 점도를 갖는 수지를 제조할 수 있다.As the polymerization progresses, the power value increases due to the viscosity load due to the increase of the polymer, and when the power value is not increased any more, if hunting occurs, the polymer is quickly changed to reduce the stirring speed to induce the viscosity to increase again. The reason for this is that when the polymer is dried in the agitator, the viscosity does not increase any more, but rather depolymerization occurs and the viscosity decreases. The resin having the desired viscosity can be produced by terminating the reaction by raising the maximum viscosity.

본 발명에 있어서, PETG 수지의 색상을 보다 투명하게 하기 위해서는, 촉매, 안정제, 반응 온도, 교반, 반응기 등의 여러 반응 조건들을 고려해야 하지만, 무엇보다 공정 중 산소 차단이 중요하다.In the present invention, in order to make the hue of the PETG resin more transparent, various reaction conditions such as catalyst, stabilizer, reaction temperature, stirring, and reactor should be considered.

산소 차단은 반응기 내에서 반응물을 모노머 반응기로 첨가할 때, 모노머 반응시, 모노머 반응 후 중합체 반응기로 이송할 때, 중합 반응시 및 생성물을 토출할 때를 포함하는 전 단계에서 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같은 관점에서, 진공 파괴 및 토출 압력을 위해서는 질소를 사용하는 것이 바람직하다. 공정 전반에서 산소를 차단함으로써 반응물의 산화를 방지하고 반응 중 발생할 수 있는 가스로 인한 화재를 방지할 수 있다.Oxygen interception is preferably carried out in all steps including the addition of the reactants in the reactor to the monomer reactor, the transfer of the monomer to the polymer reactor after the monomer reaction, the polymerization reaction and the discharge of the product. From this point of view, it is preferable to use nitrogen for the vacuum breakdown and discharge pressure. By shutting off the oxygen in the whole process, it is possible to prevent the oxidation of the reactants and to prevent the fire caused by the gas which may occur during the reaction.

본 발명에서, 반응 공정은 기본적으로 회분법(Batch Polymerization)에 기반하여 설명하였지만, 대규모 양산 설비로 적용되는 경우 연속 중합(Continuous Polymerization)에 의해 생산하는 것이 유리하다. 대략적으로 년간 200톤 이상 생산할 경우 연속 중합 공법이 유리하지만, 200톤 이하로 생산할 경우 회분법이 더 유리하다고 할 수 있다.In the present invention, although the reaction process is basically described based on batch polymerization, it is advantageous to produce by continuous polymerization when it is applied to a mass production facility. Although the continuous polymerization process is advantageous when producing more than 200 tons per year, the batch process is more advantageous when produced below 200 tons.

수지의 물성Properties of resin

본 발명에 따른 방법으로 제조된 PETG 수지는 0.4 내지 1.2dl/g, 바람직하게는 0.65 내지 0.90dl/g의 고유점도(Intrinsic Viscosity)를 갖는 것이 바람직하다. 이는 일반적인 PET 수지의 고유점도가 0.6 내지 0.65dl/g 정도인 것에 비하여 현저히 높은 수준인데, 이와 같은 고유점도가 확보되어야 유리처럼 투명하면서도 강도가 높은 수지를 얻을 수 있다.The PETG resin produced by the process according to the present invention preferably has an intrinsic viscosity of 0.4 to 1.2 dl / g, preferably 0.65 to 0.90 dl / g. This is a remarkably high level as compared with that of an ordinary PET resin having an intrinsic viscosity of about 0.6 to 0.65 dl / g. When such an intrinsic viscosity is secured, a resin having transparency like glass and high strength can be obtained.

또한, 본 발명에 따른 PETG 수지는 색좌표의 L* 값이 65 이상, b* 값이 6 이하의 값을 갖는 것이 바람직하며, L* 값이 70 이상, b* 값이 5이하인 것이 더욱 바람직하다.Also, PETG resin according to the present invention it is more preferred that the L * value of the color coordinate 65 or more, b * values, it is preferable with a value of 6 or less, L * value is 70 or higher, b * value is less than or equal to 5.

용도Usage

본 발명에 따른 PETG 수지는 유리같이 투명하면서 강도가 매우 높기 때문에 식품 용기, 김치냉장고 김치통, 화장품 용기, 3D 프린터 수지, 치아 관련 수지 등에 적용하기가 적합하다.Since the PETG resin according to the present invention is transparent like glass and has a very high strength, it is suitably applied to food containers, kimchi refrigerator kimchi containers, cosmetic containers, 3D printer resins, tooth related resins and the like.

특히, 현재 3D 프린터에 사용되는 수지는 곡물에서 추출하여 만든 친환경 수지로 알려져 있는 폴리락트산(PLA)을 많이 사용하고 있는데 PLA는 잘 부러지는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 아크릴로니트릴 뷰타디엔 스타이렌(ABS) 수지가 제안되었으나, ABS 수지는 3D 프린팅시 녹으면서 유해 가스가 발생하기 때문에 대부분의 3D 프린팅 작업이 좁은 공간에서 이루어진다는 것을 고려할 때 장시간 작업 시 인체에 위해를 가할 우려가 있다.Especially, the resins used in 3D printers currently use polylactic acid (PLA), which is known as eco-friendly resin made from grains, and PLA is broken. To overcome this problem, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resin has been proposed. However, considering that ABS resin dissolves during 3D printing and harmful gas is generated, considering that most 3D printing work takes place in a narrow space, There is a risk of harming the human body.

본 발명에 따른 PETG 수지는 투명하고 점도가 높으며 인체에 유해한 가스를 배출하지 않기 때문에 상기 PLA 또는 ABS 수지를 대체하여 3D 프린터에 유용하게 사용될 수 있으며, 친환경 소재인 PLA 수지와 PETG 수지의 브랜딩을 사용하는 것도 가능하다.Since the PETG resin according to the present invention is transparent and has a high viscosity and does not emit harmful gas to the human body, it can be used in 3D printer instead of the PLA or ABS resin, and the branding of environmentally friendly PLA resin and PETG resin is used It is also possible to do.

또한, 본 발명에 따른 PETG 수지는 투명하면서 고강도이기 때문에 임플란트 용 또는 치아 고정용 마우스피스 등의 용도로도 활용이 가능하다.In addition, the PETG resin according to the present invention is transparent and has high strength, so that the PETG resin can also be used for dental implant or dental mouthpiece.

실시예Example

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It will be apparent to those skilled in the art that these embodiments are for illustrative purposes only and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.

고유점도 측정방법How to measure intrinsic viscosity

o-클로로페놀(chlorophenol)에 실시예 및 비교예의 PETG 수지를 1.2g/dl 농도로 용해시킨 후 Ubbelodhe 점도관을 사용하여 고유 점도를 측정하였다.The PETG resin of the examples and comparative examples was dissolved in o-chlorophenol at a concentration of 1.2 g / dl and the intrinsic viscosity was measured using a Ubbelodhe viscometer.

점도관의 내부 온도를 35℃로 유지하고, 도 2에 도시한 바와 같은 점도관 내부의 구간 a - b 사이를 용액(Solution)이 통과하는 데에 걸리는 시간을 t, 용매가 통과하는 데에 걸리는 시간(Efflux time)을 t0 라고 할 때 비점도(Specific Viscosity) 및 고유점도는 다음과 같이 정의된다.The internal temperature of the viscosity tube is maintained at 35 DEG C, and the time taken for the solution to pass between the sections a - b in the viscosity tube as shown in Fig. 2 is t, When the time (Efflux time) is t 0 , the specific viscosity and intrinsic viscosity are defined as follows.

* 비점도

Figure pat00001
* Boiling point
Figure pat00001

(여기서, t는 용매가 점도계 내부 일정 구간을 통과하는 데에 소요된 시간; t0 는 용액이 동일 구간을 통과하는 시간을 측정한 것)(Where t is the time required for the solvent to pass through the viscometer internal constant interval, and t 0 is the time at which the solution passes through the same section)

* 고유점도

Figure pat00002
* Intrinsic viscosity
Figure pat00002

(여기서, A는 허긴스(Huggins) 상수로서 0.247이고, c는 농도 값으로서 1.2 dl/g이다)(Where A is 0.247 as a Huggins constant and c is 1.2 dl / g as a concentration value)

실시예 1Example 1

디메틸테레프탈레이트(DMT) 291g(1.5gmol), 에틸렌글리콜(EG) 97.65g(1.575gmol), 1.4-시크로헥산디메탄올(CHDM) 94g(0.653gmol), 트리메틸올프로판(TMP) 3g(0.022gmol), 테트라부틸티타네이트(TBT) 0.1g, 이산화티타늄(TiO2) 0.04g, 인산(PA) 0.15g 및 트리메틸포스페이트(TM) 0.04g을 계량하여 준비하였다.(1.55 gmol) of ethylene glycol (EG), 94 g (0.653 gmol) of 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM) and 3 g (0.022 gmol) of trimethylolpropane (TMP) ), 0.1 g of tetrabutyl titanate (TBT), 0.04 g of titanium dioxide (TiO 2 ), 0.15 g of phosphoric acid (PA) and 0.04 g of trimethyl phosphate (TM) were prepared.

DMT를 에스테르화 반응기에 넣은 다음 EG, CHDM 및 TMP를 계량된 양의 절반 정도를 반응기에 투입하였다. 그런 다음 촉매(TBT 및 TiO2) 및 안정제(Pa, TM)를 순서대로 투입하고, 나머지 절반의 알코올을 투입구 및 교반기에 묻은 산, 촉매, 안정제 등을 씻어 넣듯이 투입하였다. 원료 투입 후 질소를 미세하게 흘려 보내준 뒤, 반응기 뚜껑을 잘 닫은 후에 다시 한번 질소를 미세하게 흘려 보내주었다.DMT was added to the esterification reactor and EG, CHDM and TMP were added to the reactor in about half of the metered amount. Catalysts (TBT and TiO 2 ) and stabilizers (Pa, TM) were then added in sequence, and the remaining half of the alcohol was added to the inlet and the stirrer in an as-washed state. Nitrogen was flowed finely after the feedstock was poured, and the reactor lid was closed well and then nitrogen was flowed once again.

질소 퍼징을 1분 정도 수행한 후 승온을 하여 반응을 시작하였다. 반응기의 온도를 분당 5~7℃씩 온도를 상승시켜서 반응물들의 에스테르화 반응을 유도하였다. 이니셜포인트는 30~40분 사이로 조절하였으며, 최대 온도는 240℃씩로 조절하였다.Nitrogen purging was performed for about 1 minute and then the reaction was started by heating. The temperature of the reactor was increased by 5 ~ 7 ℃ / min to induce the esterification reaction of the reactants. The initial point was controlled between 30 and 40 minutes, and the maximum temperature was controlled by 240 ° C.

모노머의 절반을 폴리머 반응기로 이송하기 위하여 반응기에 사이펀(siphon)관을 천정에서부터 2/3 아래로 박고 질소 압력을 가하여 사이펀관 위에 위치한 모노머를 폴리머 반응기(polymerization autoclave; PA)로 이송시켰다.In order to transfer half of the monomer to the polymer reactor, a siphon tube was pushed to the reactor 2/3 below the ceiling, and a monomer placed on the siphon tube was transferred to a polymerization autoclave (PA) under a nitrogen pressure.

생성물의 절반을 이송시킨 후, 에스테르화 반응기에 상기 반응물들을 포함하는 슬러리를 채워넣고 다시 모노머 반응을 수행하였다. 최대 온도를 240℃로 조절하였으며, 부산물이 다 나올 때까지의 반응시간을 체크한 결과 220분간 모노머 반응을 수행한 것을 확인하였다.After transferring half of the product, the esterification reactor was charged with the slurry containing the reactants and the monomer reaction was carried out again. The maximum temperature was adjusted to 240 ° C, and the reaction time until completion of the byproducts was checked. As a result, it was confirmed that the monomer reaction was carried out for 220 minutes.

폴리머 반응기로 이송시킨 모노머는 반응 온도를 250℃로 승온시켜 중합 반응을 진행하였다. 진공도를 0.01torr로 맞추고 140분 정도 진공 반응을 진행한 후 토출하여 PETG 수지를 제조하였다.The monomer transferred to the polymer reactor was subjected to a polymerization reaction by raising the reaction temperature to 250 ° C. The vacuum degree was set to 0.01 torr, vacuum reaction was carried out for about 140 minutes, and the PETG resin was produced by discharging.

반응 조건 및 제조된 PETG의 물성을 아래의 표 1에 나타내었다.The reaction conditions and physical properties of the produced PETG are shown in Table 1 below.

실시예 2 내지 5Examples 2 to 5

디카르복실산 및 알코올의 조성과 반응 온도를 표 1에 기재된 내용으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정으로 PETG 수지를 제조하였다.PETG resin was prepared by the same procedure as in Example 1, except that the composition of the dicarboxylic acid and alcohol and the reaction temperature were changed to those shown in Table 1.

비교예 1 내지 5Comparative Examples 1 to 5

하기 표 1에 기재된 조성과 반응 조건으로 PETG를 제조하되, 모노머 반응 후 생성물 전량을 폴리머 반응기로 이송하여 중합 반응을 수행하여 PETG 수지를 제조하였다.PETG was prepared according to the composition and reaction conditions shown in Table 1 below. After the monomer reaction, the entire product was transferred to a polymer reactor to carry out a polymerization reaction to prepare a PETG resin.

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 표 1에서, 디카르복실산으로서 DMT를 사용한 실시예 1 내지 3 보다 TPA를 사용한 실시예 4 및 5의 공정이 모노머 반응 시간이 더 빨리 완료된 것을 확인할 수 있다.In Table 1 above, it can be seen that the monomer reaction times were completed faster in Examples 4 and 5 using TPA than in Examples 1 to 3 using DMT as the dicarboxylic acid.

또한, 모노머 생성물의 1/2를 폴리머 반응기로 이송하고 반응물 슬러리를 첨가하여 모노머 반응을 수행한 실시예의 공정이 모노머 생성물 전량을 폴리머 반응기로 이송한 비교예의 공정에 비하여 훨씬 빠른 모노머 반응 속도를 나타내면서도 유사하거나 더 뛰어난 수준의 고유 점도와 색상을 갖는 PETG 수지를 제조할 수 있다는 것을 확인하였다.In addition, the process of the example in which one half of the monomer product was transferred to the polymer reactor and the reactant slurry was added to perform the monomer reaction showed a much faster monomer reaction rate than the process of the comparative example in which the entire monomer product was transferred to the polymer reactor It was confirmed that a PETG resin having an intrinsic viscosity and a color of similar or superior level could be produced.

Claims (19)

디카르복시산, 알코올, 촉매 및 안정제를 포함하는 슬러리를 모노머 반응기에 첨가하고 가열하여 모노머 반응을 수행하는 단계; 및
상기 모노머 반응의 생성물을 폴리머 반응기로 이송하여 중합 반응을 수행하는 단계를 포함하는 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법에 있어서,
상기 모노머 반응 생성물의 35 내지 65중량%을 폴리머 반응기로 이송하고, 잔량에 상기 슬러리를 추가로 첨가하여 모노머 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜(polyalkylene terephthalate glycol)의 제조방법.
Adding a slurry comprising a dicarboxylic acid, an alcohol, a catalyst and a stabilizer to a monomer reactor and heating to perform a monomer reaction; And
And transferring the product of the monomer reaction to a polymer reactor to perform a polymerization reaction, wherein the polyalkylene terephthalate glycol,
Wherein the monomer reaction is carried out by transferring 35 to 65% by weight of the monomer reaction product to the polymer reactor and further adding the slurry to the remaining amount to perform a monomer reaction. .
제 1 항에 있어서,
상기 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜이 폴리에틸렌테레프탈레이트 글리콜(polyethylene terephthalate glycol; PETG)인 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the polyalkylene terephthalate glycol is polyethylene terephthalate glycol (PETG). ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 디카르복시산 및 알코올을 1:1.05 내지 1:2.5의 몰비로 첨가하는 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the dicarboxylic acid and the alcohol are added in a molar ratio of 1: 1.05 to 1: 2.5.
제 1 항에 있어서,
상기 디카르복실산이 디메틸테레프탈레이트(dimethyl terephthalate; DMT), 테레프탈산(terephthalic acid; TPA), 이소프탈산(isophthalic acid), 나프탈렌디카르복실산(naphthalene dicarboxylic acid; NDA) 및 이들의 유도체로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the dicarboxylic acid is selected from the group consisting of dimethyl terephthalate (DMT), terephthalic acid (TPA), isophthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid (NDA) Lt; RTI ID = 0.0 > polyalkylene terephthalate < / RTI > glycol.
제 1 항에 있어서,
상기 알코올은 에틸렌글리콜(ethylene glycol; EG), 1.4-부탄디올(1,4-butanediol), 네오펜틸글리콜(neopentyl glycol), 1.4-싸이클로헥산디메타놀(1,4-cyclohexanedimethanol; CHDM), 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol) 및 트리메틸올프로판(trimethylol propane; TMP)로 구성된 군에서 선택된 2종 이상의 다가 알코올인 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법.
The method according to claim 1,
The alcohol may be selected from the group consisting of ethylene glycol (EG), 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM), 1,6 Wherein the polyalkylene terephthalate glycol is at least two polyhydric alcohols selected from the group consisting of 1,6-hexanediol and trimethylol propane (TMP).
제 5 항에 있어서,
상기 알코올이 에틸렌글리콜 50 내지 90몰%, 및 1.4-부탄디올(1,4-butanediol), 네오펜틸글리콜(neopentyl glycol), 1.4-싸이클로헥산디메타놀(1,4-cyclohexanedimethanol; CHDM), 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol) 및 트리메틸올프로판(trimethylol propane; TMP)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 다가 알코올 10 내지 50mol%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the alcohol is selected from the group consisting of 50 to 90 mol% of ethylene glycol and 1, 4-butanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM) Characterized in that it comprises 10 to 50 mol% of at least one polyhydric alcohol selected from the group consisting of 1,6-hexanediol and trimethylol propane (TMP). The polyalkylene terephthalate glycol Way.
제 5 항에 있어서,
상기 알코올이 트리메틸롤프로판(TMP)을 전체 알코올 중 0.1 내지 1.5mol%로 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the alcohol comprises trimethylolpropane (TMP) in an amount of 0.1 to 1.5 mol% of the total alcohol.
제 1 항에 있어서,
상기 촉매가 아세트아연, 아세트칼슘, 아세트코발트, 아세트망간, 디부틸틴옥사이드, 부틸-이소프로필티타네이트, 테트라-이소프로필티타네이트, 테트라-n-부틸티타네이트, 테트라-이소프로필티타네이트, 테트라-n-프로필티타네이트, 티타늄옥사이드, 테트라부틸티타네이트 및 티타늄킬레이트 화합물로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the catalyst is selected from the group consisting of acetates, acetals, acetocobalt, acetamanganese, dibutyl tin oxide, butyl-isopropyl titanate, tetra-isopropyl titanate, tetra- -n-propyl titanate, titanium oxide, tetrabutyl titanate, and titanium chelate compound. 3. The polyalkylene terephthalate glycol according to claim 1, wherein the polyalkylene terephthalate glycol is at least one selected from the group consisting of n-propyl titanate, titanium oxide,
제 1 항에 있어서,
상기 촉매가 전체 반응물의 중량을 기준으로 20 내지 800ppm 첨가되는 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the catalyst is added in an amount of 20 to 800 ppm based on the weight of the total reactant.
제 1 항에 있어서,
상기 안정제가 트리메틸포스페이트(trimethylphosphate), 트리에틸포스페이트(triethylphosphate), 네오펜틸디아릴옥시트릴포스페이트, 트리페닐포스페이트(triphenylphosphate), 트리에틸포스포노아세테이트(triethylphosphonoacetate), 인산(Phosphoric acid) 및 아인산(Phosphorous acid)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the stabilizer is selected from the group consisting of trimethylphosphate, triethylphosphate, neopentyldiaryloxytrilephosphate, triphenylphosphate, triethylphosphonoacetate, phosphoric acid and phosphorous acid ), Wherein the polyalkylene terephthalate glycol is at least one selected from the group consisting of polyalkylene terephthalate glycols.
제 1 항에 있어서,
상기 안정제가 전체 반응물의 중량을 기준으로 30 내지 600ppm 첨가되는 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the stabilizer is added in an amount of 30 to 600 ppm based on the weight of the total reactant.
제 1 항에 있어서,
상기 모노머 반응이 반응 온도를 5 내지 7℃/분으로 승온시켜 최종 반응 온도가 220 내지 250℃가 되도록 수행되는 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the monomer reaction is carried out such that the reaction temperature is raised to 5 to 7 ° C / min to obtain a final reaction temperature of 220 to 250 ° C.
제 1 항에 있어서,
상기 중합 반응이 250 내지 280℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the polymerization reaction is carried out at 250 to < RTI ID = 0.0 > 280 C. < / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 중합 반응이 진공을 30 내지 40분에 걸쳐 적용하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the polymerization is carried out by applying a vacuum over 30 to 40 minutes.
제 1 항에 있어서,
산소가 차단된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜의 제조방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the reaction is carried out in the oxygen-free state.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜.
A polyalkylene terephthalate glycol produced by the process of any one of claims 1 to 15.
제 16 항에 있어서,
상기 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜이 폴리에틸렌테레프탈레이트 글리콜(PETG)인 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜.
17. The method of claim 16,
Wherein the polyalkylene terephthalate glycol is polyethylene terephthalate glycol (PETG).
제 16 항에 있어서,
0.5 내지 1.2dl/g의 고유 점도를 갖는 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜.
17. The method of claim 16,
0.0 > dl / g. ≪ / RTI > The polyalkylene terephthalate glycol has an intrinsic viscosity of from 0.5 to 1.2 dl / g.
제 16 항에 있어서,
색좌표 L* 값이 65 이상이고, b* 값이 6 이하인 것을 특징으로 하는, 폴리알킬렌테레프탈레이트 글리콜.
17. The method of claim 16,
A polyalkylene terephthalate glycol having a color coordinate L * value of 65 or more and a b * value of 6 or less.
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