KR20200061740A - Method for preparing polyamide resin - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폴리아미드 수지 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경제적인 방법으로 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polyamide resin, and more particularly, to a method for producing a straight-chain aliphatic polyamide resin by an economical method.
폴리아미드(Polyamide; PA)는 자동차, 전기전자 부품 등에 널리 사용되고 있는 엔지니어링 플라스틱 중의 하나로서, 구성 성분의 탄소 수에 따라 서로 다른 물성을 가지게 되고, 산업적 용도에 맞는 물성에 따라서 다양한 분야에 사용되고 있다.Polyamide (PA) is one of the engineering plastics widely used in automobiles, electrical and electronic parts, etc., and has different physical properties depending on the number of carbons in a component, and is used in various fields according to physical properties suitable for industrial use.
이러한 폴리아미드는 크게 개환반응과 축합반응의 2가지 제조방법을 통해서 생산되고 있는데, 축합반응을 통해 제조되는 폴리아미드 수지인 PA66, PA610, PA612, PA6T 등은 아미드 단량체로 주로 헥사메틸렌디아민(hexamethylene diamine; HMDA)이 사용되고 있다.These polyamides are mainly produced through two methods of ring opening reaction and condensation reaction. Polyamide resins PA66, PA610, PA612, PA6T, etc. produced through condensation reaction are mainly amide monomers, and are mainly hexamethylene diamine. ; HMDA) is used.
HMDA 이외에 사용되는 디아민 단량체로 1,4-부탄디아민(1,4-butanediamine), 1,10-데칸디아민(1,10-decanediamine), 1,12-도데칸디아민(1,12-dodecanediamine) 등 짝수 개의 탄소를 보유하고 있는 단량체가 주로 사용되었다. 이는 홀수 개의 탄소를 보유하고 있는 석유화학 기반 디아민을 고분자의 단량체로 사용하는데 경제성 문제가 따르기 때문이었다.Diamine monomers used in addition to HMDA, 1,4-butanediamine, 1,10-decanediamine, 1,12-dodecanediamine, etc. Monomers with an even number of carbons were mainly used. This was because petrochemical-based diamines with an odd number of carbons were used as monomers for polymers, which was accompanied by economic problems.
그러나 단량체를 생물학적으로 생산 가능한 기술이 발전함에 따라 다양한 디아민 단량체가 생산되기 시작하였으며, 홀수 개의 탄소를 가진 카다베린(cadaverine; CAD)이 대두되었다. 카다베린은 5개의 탄소를 보유하고 있으며, 바이오매스에서 생산된 라이신의 탈이산화탄소 반응을 통해 생물학적으로 생산 가능하고, 고분자의 단량체로 적용 가능한 경제성을 보유하고 있다.However, as a technology capable of biologically producing monomers has been developed, various diamine monomers have been produced, and an odd number of carbon cadaverine (CAD) has emerged. The cadaverine possesses 5 carbons, and is bioavailable through the decarbonation reaction of lysine produced from biomass, and has economic feasibility applicable as a polymer monomer.
비특허문헌 1(Dyetec vision 139, 2016, p12-15)은 홀수 개의 탄소를 가진 바이오 유래 카다베린을 도입한 PA56이 PA66 대비 염색성 및 수분흡수성이 우수하다는 것을 보여주고 있으며, 그 이유는 카다베린이 헥사메틸렌디아민 대비 탄소 개수가 하나 부족함에 따라 모든 NH가 수소 결합에 완벽히 참여하지 못하고 남게 되어 염료 및 수분을 받아들이는 공간이 증가되기 때문이라고 기재하고 있다. 다만, 이 문헌은 카다베린을 포함하는 고분자의 특성에 대한 문헌으로 제조 기술에 대해서는 기재하고 있지 않다.Non-Patent Document 1 (Dyetec vision 139, 2016, p12-15) shows that PA56, which introduced odd-numbered carbon-derived cadaverine, has superior dyeing and moisture absorption properties compared to PA66, and the reason is cadaverine. It is stated that, due to the lack of one carbon number compared to hexamethylenediamine, all NH does not fully participate in hydrogen bonding, and thus the space for receiving dye and moisture increases. However, this document is a document about the properties of a polymer containing cadaverine and does not describe a manufacturing technique.
이와 같이 카다베린을 도입한 신규 폴리아미드 수지를 합성하면 새로운 물성을 보유한 폴리아미드 수지를 개발할 수 있어 다양한 용도 확대가 기대된다. 그러나 카다베린을 도입한 신규 수지를 고온, 고압 하에서 생산할 시 탈암모니아 반응에 의한 환형 부산물이 생성되는 문제가 있으며, 고온에 의한 칼라 변색에 대한 문제 또한 발생하기 때문에, 가능한 한 저온에서의 제조가 필요하다.Synthesizing a novel polyamide resin incorporating cadaverine can develop a polyamide resin having new physical properties, and is expected to expand various uses. However, when a new resin incorporating cadaverine is produced under high temperature and high pressure, there is a problem that cyclic by-products are generated by deammonia reaction, and color discoloration by high temperature also occurs. Do.
국제공개특허 제WO2010-113736호는 생물학적으로 생산된 카다베린에 지방족(aliphatic) 장쇄 디애시드(diacid)를 용융 중축합 반응시켜 지방족 폴리아미드 수지를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이 특허에서는 생물학적으로 생산된 카다베린의 환형 부산물의 함량을 제한하고 있으나, 중합을 통해 생산된 환형 부산물에 대한 언급은 하지 않고 있으며, 용융중합을 통해서 제조하는 방법에 대해서만 기재하고 있다.WO2010-113736 discloses a method for producing an aliphatic polyamide resin by melt polycondensation reaction of an aliphatic long-chain diacid with biologically produced cadaverine. This patent limits the content of cyclic byproducts of biologically produced cadaverine, but does not mention cyclic byproducts produced through polymerization, and only describes methods for manufacturing through melt polymerization.
한국공개특허 제2015-0062943호는 프리폴리머의 고상중합을 통한 지방족 폴리아미드 수지 제조에 관해 개시하고 있으나, 지환식(alicyclic) 형태의 디아민을 주 단량체로 적용하고 있으며, 카다베린을 단량체로 사용하는 것에 대해서는 언급하고 있지 않다. 이때 폴리아미드 수지의 프리폴리머의 고상중합 시 200℃ 이상의 온도에서 실시하는 공정을 반드시 포함해야 한다. 또한 프리폴리머를 고상중합기로 도입하기 위해, 고온 및 고압에서 상온 및 상압으로 플래쉬해서 토출하는 플래쉬 공정을 포함하고 있으나, 고온 및 고압에서 순간적으로 상온 및 상압으로 토출하는 공정 적용을 위해서는 상업화 시 이에 적절한 장비를 추가로 도입해야 하는 문제가 있다.Korean Patent Publication No. 2015-0062943 discloses the production of an aliphatic polyamide resin through solid-phase polymerization of a prepolymer, but uses an alicyclic diamine as a main monomer and uses cadaverine as a monomer. It is not mentioned. At this time, the solid phase polymerization of the prepolymer of the polyamide resin must include a process performed at a temperature of 200°C or higher. In addition, in order to introduce the prepolymer into a solid-state polymerizer, it includes a flash process that discharges from high temperature and high pressure to room temperature and normal pressure, but for high-temperature and high-pressure instantaneous discharge to room temperature and normal pressure, equipment suitable for commercialization There is a problem that must be introduced.
일본공개특허 제1999-228690호는 프리폴리머의 고상중합을 통한 폴리아미드 수지 제조방법을 개시하고 있으나, 방향족 폴리아미드 수지에 대해서만 언급하고 있으며, 또한 고상중합을 2단계로 실시하여 융착을 방지하는 기술을 개시하면서 1단계에서는 195℃ 이하, 2단계는 205~280℃ 온도에서 고상중합을 수행하고 기술을 개시하고 있다. 융착 방지를 위해 1단계에서는 200℃ 미만의 온도에서 고상중합을 수행하지만, 결국 최종적으로는 200℃ 이상의 온도에서 고상중합을 실시해야만 하는 문제가 있다. 또한 앞선 선행특허와 마찬가지로 프리폴리머를 고상중합기로 도입하기 위해, 고온 및 고압에서 상온 및 상압으로 플래쉬해서 토출하는 플래쉬 공정을 포함하는 문제가 있다.Japanese Patent Publication No. 1999-228690 discloses a method for producing a polyamide resin through solid phase polymerization of a prepolymer, but only mentions an aromatic polyamide resin, and also performs a solid phase polymerization in two steps to prevent fusion. In the first stage of the disclosure, solid phase polymerization is performed at a temperature of 195° C. or lower in the first stage and 205 to 280° C. in the second stage, and the technology is disclosed. In order to prevent fusion, in the first step, solid phase polymerization is performed at a temperature of less than 200°C, but in the end, there is a problem that solid phase polymerization must be performed at a temperature of 200°C or higher. In addition, in order to introduce the prepolymer into a solid-state polymerization reactor as in the previous patent, there is a problem that includes a flashing process of flashing and discharging from high temperature and high pressure to room temperature and pressure.
또한, 플래쉬 공정으로 제조된 프리폴리머는 파우더 형태로 고상 중합 시 파우더 간의 융착, 파우더 날림 현상에 의한 배관 스케일링 및 막힘 현상, 기기 내벽에 다량의 부착이 발생하는 등 공정상 다루기 어려운 문제도 있다.In addition, the prepolymer produced by the flash process is difficult to deal with in the process, such as fusion between powders during solid phase polymerization in powder form, piping scaling and clogging due to powder blowing, and a large amount of adhesion to the inner wall of the device.
본 발명은 카다베린를 포함하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지를 제조함에 있어 중합 시 발생하는 환형 부산물을 저감시키고, 고온 및 고압 하에서 발생하는 색상 변색을 저감시키면서도, 플래쉬 공정 채용이 필요 없는 새로운 방식의 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention reduces the cyclic by-products generated during polymerization in the production of a straight-chain aliphatic polyamide resin containing cadaverine, while reducing the color discoloration generated under high temperature and high pressure, and a new type of straight-chain method without the need for a flash process. It is intended to provide a method for producing an aliphatic polyamide resin.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, (a) 제1 반응기에 디카르복실산 및 디아민을 예비중합하여 프리폴리머를 제조하는 단계; (b) 상기 제1 반응기의 온도를 상기 예비중합된 프리폴리머의 융점보다 높게 유지하면서 상기 예비중합된 프리폴리머를 토출 및 펠렛타이징하는 단계; (c) 상기 펠렛타이징된 프리폴리머를 제2 반응기에 투입하여 200℃ 미만의 온도에서 고상중합하는 단계;를 포함하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention, (a) preparing a prepolymer by prepolymerizing dicarboxylic acid and diamine in a first reactor; (b) discharging and pelletizing the prepolymerized prepolymer while maintaining the temperature of the first reactor above the melting point of the prepolymerized prepolymer; (c) a step of solid-phase polymerization at a temperature of less than 200° C. by introducing the pelletized prepolymer into a second reactor.
또한, 상기 디카르복실산은 탄소수 4~14개의 직쇄형 지방족 디카르복실산이고, 상기 디아민은 카다베린(cadaverine)인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.In addition, the dicarboxylic acid is a straight-chain aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 14 carbon atoms, and the diamine provides a method for producing a straight-chain aliphatic polyamide resin characterized by being cadaverine.
또한, 상기 (a) 단계는 상기 제1 반응기에 투입되는 디카르복실산 및 디아민 총 중량 100 중량부 대비 20~70 중량부의 용매 존재하에서 예비중합이 수행되는 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.In addition, the step (a) is a straight-chain aliphatic polyamide resin characterized in that pre-polymerization is performed in the presence of 20 to 70 parts by weight of solvent compared to 100 parts by weight of the total weight of dicarboxylic acid and diamine input to the first reactor. Provide a manufacturing method.
또한, 상기 제1 반응기에 모노카르복실산인 말단밀봉제를 더 투입하되, 상기 말단밀봉제 투입량은 상기 디카르복실산 대비 0.001~0.1 당량인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.In addition, a terminal sealant, which is a monocarboxylic acid, is further added to the first reactor, and the amount of the terminal sealant is 0.001 to 0.1 equivalent to that of the dicarboxylic acid, thereby providing a method for producing a straight-chain aliphatic polyamide resin. do.
또한, 상기 프리폴리머의 토출 시 상기 제1 반응기의 압력은 제1 반응기 외부압력과 동일한 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.In addition, when the prepolymer is discharged, the pressure of the first reactor is the same as the external pressure of the first reactor.
또한, 상기 (b) 단계에서 상기 프리폴리머는 스트랜드 형태로 토출되는 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.In addition, in the step (b), the prepolymer provides a method for producing a straight-chain aliphatic polyamide resin, characterized in that it is discharged in a strand form.
또한, 상기 (c) 단계의 제2 반응기로 투입되는 펠렛은 펠렛타이징이 30분 이내로 수행되고, 수분 함량이 10 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.In addition, the pellet to be introduced into the second reactor of step (c) is pelletized is performed within 30 minutes, provides a method for producing a straight-chain aliphatic polyamide resin, characterized in that the moisture content is less than 10% by weight.
또한, 상기 펠렛은 상대점도(RV, 98 %(w/w) 황산을 용매로 농도 1 g/㎗로 25℃에서 분석)가 1.0~2.0이고, 영점전단점도(zero shear viscosity)가 10,000~30,000 cP이고, Shore D 경도가 70~80인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.In addition, the pellet has a relative viscosity (RV, 98% (w/w) sulfuric acid as a solvent at a concentration of 1 g/㎗ at 25° C.) of 1.0 to 2.0, and a zero shear viscosity of 10,000 to 30,000. cP, Shore D hardness of 70 to 80 provides a method for producing a straight-chain aliphatic polyamide resin.
또한, 상기 고상중합은 1 torr 이하의 진공 조건에서 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.In addition, the solid phase polymerization provides a method for producing a straight-chain aliphatic polyamide resin characterized in that it is performed under vacuum conditions of 1 torr or less.
또한, 상기 (c) 단계 후 중합된 중합물의 상대점도(RV, 98 %(w/w) 황산을 용매로 농도 1 g/㎗로 25℃에서 분석)는 2.0~4.0인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.In addition, after the step (c), the relative viscosity of the polymerized product (RV, 98% (w/w) sulfuric acid as a solvent at a concentration of 1 g/mm 2 at 25° C.) is 2.0 to 4.0. It provides a method for producing an aliphatic polyamide resin.
또한, 상기 (c) 단계 후 중합된 중합물의 환형 부산물 함량은 10 몰% 이하인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.In addition, after the step (c), a cyclic by-product content of the polymerized product is 10 mol% or less.
본 발명에 따르면 카다베린을 포함하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지를 제조함에 있어 프리폴리머 제조 후 고상중합을 수행하되, 프리폴리머 토출 시 반응기의 온도를 중합되는 프리폴리머의 융점보다 높게 유지하면서 프리폴리머를 토출 및 펠렛타이징되도록 함으로써, 종래 플래쉬 공정의 도입 없이 200℃ 미만의 저온에서 고상중합을 수행하여, 중합 시 발생하는 환형 부산물을 저감시키고, 고온 및 고압 하에서 발생하는 색상 변색을 저감시킬 수 있으며, 일반적으로 석유화학공장에서 사용되는 스트랜드 펠렛타이징 방법을 도입함으로써, 플래시 공정의 고난이도 기술 및 특수 장비 도입을 필요로 하지 않는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, in preparing a straight-chain aliphatic polyamide resin containing cadaverine, solid phase polymerization is performed after prepolymer preparation, while prepolymer is discharged and pelletized while maintaining the temperature of the reactor higher than the melting point of the polymerized prepolymer when discharging the prepolymer. By performing a solid phase polymerization at a low temperature of less than 200°C without introducing a conventional flash process, it is possible to reduce cyclic by-products generated during polymerization and reduce color discoloration occurring under high temperature and high pressure. By introducing the strand pelletizing method used in the factory, it is possible to provide a method of manufacturing a straight-chain aliphatic polyamide resin that does not require the introduction of special equipment and high-level technology of the flash process.
또한, 종래 용융중합 공정 적용 대신 200℃ 미만의 낮은 온도에서 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지를 제조하도록 함으로써 열효율을 증가시켜 최종 제품에 가격 경쟁력을 부여할 수 있으며, 플래쉬 공정 도입이 필요 없어 플래쉬 공정 설비가 없는 기존 생산 라인에도 본 발명에 따른 새로운 방식의 제조방법이 곧바로 적용 가능한 이점이 있다.In addition, instead of applying the conventional melt polymerization process, by manufacturing a straight-chain aliphatic polyamide resin at a low temperature of less than 200°C, it is possible to increase the thermal efficiency to give the final product a price competitiveness. There is an advantage that the manufacturing method of the new method according to the present invention can be applied directly to the existing production line without.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In the description of the present invention, when it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further included instead of excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
본 발명자들은 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지를 제조함에 있어 플래쉬 공정의 도입 없이 200℃ 미만의 저온에서 고상중합 수행이 가능한 방법을 도출하고자 연구를 거듭한 결과, 놀랍게도 반응기의 온도를 중합되는 프리폴리머의 융점보다 높게 유지하면서 프리폴리머를 토출 및 펠렛타이징할 경우 플래쉬 공정의 도입 없이 200℃ 미만의 저온에서 고상중합을 수행하여, 중합 시 발생하는 환형 부산물을 저감시키고, 고온 및 고압 하에서 발생하는 색상 변색을 저감시킬 수 있는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공할 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.The present inventors repeatedly researched to derive a method capable of performing solid phase polymerization at a low temperature of less than 200°C without introducing a flash process in manufacturing a straight-chain aliphatic polyamide resin, and surprisingly, the temperature of the reactor was higher than the melting point of the prepolymer polymerized. When discharging and pelletizing the prepolymer while maintaining a high level, solid phase polymerization is performed at a low temperature of less than 200°C without introducing a flash process to reduce cyclic by-products generated during polymerization and to reduce color discoloration occurring under high temperature and high pressure. It has been discovered that it is possible to provide a method for producing a straight-chain aliphatic polyamide resin, which has led to the present invention.
따라서, 본 발명은 (a) 제1 반응기에 디카르복실산 및 디아민을 예비중합하여 프리폴리머를 제조하는 단계; (b) 상기 제1 반응기의 온도를 상기 예비중합된 프리폴리머의 융점보다 높게 유지하면서 상기 예비중합된 프리폴리머를 토출 및 펠렛타이징하는 단계; (c) 상기 펠렛타이징된 프리폴리머를 제2 반응기에 투입하여 200℃ 미만의 온도에서 고상중합하는 단계;를 포함하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 개시한다.Thus, the present invention comprises the steps of: (a) preparing a prepolymer by prepolymerizing dicarboxylic acid and diamine in a first reactor; (b) discharging and pelletizing the prepolymerized prepolymer while maintaining the temperature of the first reactor above the melting point of the prepolymerized prepolymer; (c) a step of solid-phase polymerization at a temperature of less than 200° C. by introducing the pelletized prepolymer into a second reactor.
제1 중합 단계First polymerization step
본 발명에서 제1 중합 단계는 제1 반응기에서 용액중합으로 폴리아미드 수지를 예비중합 후 토출시켜 프리폴리머를 제조 후 펠렛타이징하는 단계로, 이하의 폴리아미드 수지의 용액중합, 토출 및 펠렛타이징 방법에 따라 수행될 수 있다.The first polymerization step in the present invention is a step of prepolymerizing and discharging a polyamide resin by solution polymerization in a first reactor to prepare a prepolymer and then pelletizing it. The method of solution polymerization, discharge and pelletizing of the following polyamide resin It can be performed according to.
먼저, 디카르복실산 및 용매를 제1 반응기에 투입한 후 액체 형태의 디아민을 이어서 제1 반응기에 투입한다. 여기서, 제1 반응기는 공지의 폴리아미드 수지의 용액중합이 가능한 반응기라면 특별히 제한되는 것은 아니다.First, dicarboxylic acid and a solvent are introduced into the first reactor, and then diamine in a liquid form is subsequently introduced into the first reactor. Here, the first reactor is not particularly limited as long as it is a reactor capable of solution polymerization of a known polyamide resin.
본 발명에서 폴리아미드 수지 제조 원료로 사용되는 상기 디카르복실산 성분은 직쇄형 지방족 디카르복실산으로서, 바람직하게는 탄소수 4~14개의 직쇄형 지방족 디카르복실산일 수 있고, 예컨대 숙신산(succinic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 피멜산(pimelic acid), 수베르산(suberic acid), 아젤라산(azelaic acid), 세바식산(sebacic acid), 운데칸 이산(undecanedioic acid), 도데칸 이산(dodecanedioic acid), 브라실산(brassylic acid), 테트라데칸 이산(tetradecanedioic acid) 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 세바식산(sebacic acid) 또는 도데칸 이산(dodecanedioic acid)이 사용될 수 있다.The dicarboxylic acid component used as a raw material for producing a polyamide resin in the present invention is a straight-chain aliphatic dicarboxylic acid, preferably a straight-chain aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 14 carbon atoms, for example, succinic acid ), glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecane diacid (undecanedioic acid), dodecanedioic acid, brassylic acid, tetradecanedioic acid, and the like, preferably sebacic acid or dodecanedioic acid Can be used.
또한, 본 발명에서 폴리아미드 수지 제조 원료로 사용되는 상기 디아민 성분은 직쇄형 지방족 디아민으로서, 폴리아미드 수지 제조에 사용되는 디아민 성분을 제한 없이 사용할 수 있으나, 다만 본 발명에서는 종래 디아민 성분으로서 카다베린 도입에 따른 환형 부산물 생성, 고온에 의한 칼라 변색 등의 문제를 개선하면서도, 종래 플래쉬 공정의 도입 없이 200℃ 미만의 저온에서 고상중합 수행이 가능한 방법의 제시라는 본 발명의 해결하고자 하는 과제에 비추어 상기 디아민 성분으로 카다베린을 선택하는 것이 바람직하다. 이때 상기 카다베린은 석유화학 유래로 제조되거나 바이오 유래로 제조된 것이 모두 사용될 수 있고, 순도 95% 이상, 바람직하게는 98% 이상의 것이 사용될 수 있다.In addition, the diamine component used as a raw material for producing a polyamide resin in the present invention is a straight-chain aliphatic diamine, and the diamine component used in the production of a polyamide resin can be used without limitation, but in the present invention, cadaverine is introduced as a conventional diamine component. In view of the problem to be solved in the light of the present invention to solve the problem of presenting a method capable of performing solid phase polymerization at a low temperature of less than 200°C without introducing a conventional flash process, while improving problems such as cyclic by-product generation and color discoloration due to high temperature. It is preferred to choose cadaverine as an ingredient. At this time, the cadaverine may be used both petrochemical derived or bio-derived, purity of 95% or more, preferably 98% or more.
한편, 본 발명에서 상기 디카르복실산 성분과 상기 디아민 성분의 당량비는 1:1~1:4 범위인 것이 바람직하고, 반응 수율 및 프리폴리머 제조 효율을 고려하여 더욱 바람직하게는 1:1~1:1.2 범위일 수 있고, 가장 바람직하게는 1:1~1:1.05 범위일 수 있다.On the other hand, in the present invention, the equivalent ratio of the dicarboxylic acid component and the diamine component is preferably in the range of 1:1 to 1:4, and more preferably in consideration of the reaction yield and prepolymer production efficiency, 1:1 to 1: It may be in the range of 1.2, and most preferably in the range of 1:1 to 1:1.05.
상기 용매로는 통상의 폴리아미드 수지의 용액중합 시 사용되는 용매라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 물, 메탄올, 에탄올 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 물이 사용될 수 있다. 상기 용매를 사용하여 중합을 수행함으로써 중합 시 발생하는 고분자의 열화 및 고화를 방지할 수 있다. 용매 함량은 투입되는 원료 총 중량 100 중량부 대비 20~70 중량부인 것이 바람직하고, 30~60 중량부인 것이 더욱 바람직하고, 40~50 중량부인 것이 가장 바람직하다. 용매의 함량이 20 중량부 미만일 경우 중합 시 발생하는 열화 및 고화 방지를 위한 용매 도입 효과가 미미할 수 있고, 70 중량부를 초과할 경우 용매 제거에 소요되는 시간이 길어져 효율성이 저하될 수 있다.The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent used for solution polymerization of a conventional polyamide resin. For example, water, methanol, ethanol, etc. may be used, and preferably water. By performing polymerization using the solvent, deterioration and solidification of the polymer generated during polymerization can be prevented. The solvent content is preferably 20 to 70 parts by weight, more preferably 30 to 60 parts by weight, and most preferably 40 to 50 parts by weight compared to 100 parts by weight of the total weight of the raw materials to be added. When the content of the solvent is less than 20 parts by weight, the effect of introducing a solvent for preventing deterioration and solidification occurring during polymerization may be insignificant, and when it exceeds 70 parts by weight, the time required to remove the solvent may increase and efficiency may be reduced.
다음으로, 상기 제1 반응기에 상기 단량체 성분 및 용매 이외에 촉매 및 말단밀봉제를 투입할 수 있으며, 상기 촉매 및 말단밀봉제는 그 자체로 투입되거나, 용매에 녹여서 투입될 수 있다.Next, a catalyst and an end-sealing agent may be added to the first reactor in addition to the monomer component and a solvent, and the catalyst and the end-sealing agent may be introduced by itself or dissolved in a solvent.
본 발명에서 촉매로는 인계 촉매가 사용될 수 있으며, 예컨대 인산, 아인산, 차아인산, 인산염, 아인산염, 차아인산염 등이 사용될 수 있고, 더욱 바람직하게는 차아인산염이 사용될 수 있다. 다만, 촉매는 상기 물질 외에도 인화합물 중 중합 반응을 저해하지 않는 물질이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 중합 반응에 인계 촉매를 적용 시 촉매는 중합 반응 속도를 빠르게 해주는 것 뿐만이 아니라 중합 반응의 열안정제로도 작용한다. 따라서 인계 화합물을 촉매로 적용하는 것이 바람직하며, 그 사용량은 생성되는 중합물 대비 10~5,000 ppm인 것이 바람직하고, 30~1,000 ppm인 것이 더욱 바람직하고, 50~300 ppm인 것이 가장 바람직하다. 촉매의 사용량이 10 ppm 이하일 경우 촉매의 작용이 충분히 나타나지 않을 수 있고, 5,000 ppm을 초과할 경우 최종 제품에 잔존하는 촉매로 인해 가공 시 분해 반응이 발생하여 물성이 저하될 수 있다.As the catalyst in the present invention, a phosphorus-based catalyst may be used, for example, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphite, phosphate, phosphite, hypophosphite, and the like, and more preferably hypophosphite may be used. However, the catalyst is not particularly limited as long as it is a substance that does not inhibit the polymerization reaction among the phosphorus compounds. When the phosphorus-based catalyst is applied to the polymerization reaction, the catalyst not only speeds up the polymerization reaction, but also acts as a thermal stabilizer for the polymerization reaction. Therefore, it is preferable to apply the phosphorus-based compound as a catalyst, the amount of which is preferably 10 to 5,000 ppm, more preferably 30 to 1,000 ppm, and most preferably 50 to 300 ppm, compared to the resulting polymer. When the amount of the catalyst used is 10 ppm or less, the action of the catalyst may not be sufficiently exhibited, and when it exceeds 5,000 ppm, decomposition reaction may occur during processing due to the catalyst remaining in the final product, thereby deteriorating physical properties.
본 발명에서 상기 말단밀봉제는 분자량을 조절하기 위해 투입되는 것으로, 예컨대 단관능기의 모노카르복실산이나 모노아민이 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 고상중합 시 겔이 형성되는 것을 방지하기 위해 모노카르복실산을 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the terminal sealing agent is introduced to adjust the molecular weight, for example, monocarboxylic acids or monoamines of a monofunctional group may be used, but in the present invention, monocarboxyl is used to prevent gel formation during solid phase polymerization. It is preferred to use acids.
상기 모노카르복실산 말단밀봉제는 아세트산, 프로피온산, 뷰티르산, 발레릭산, 카프로산, 카르릴산, 라우릭산, 트라이데실산, 미리스틱산, 팔미트산, 스테아르산, 피발산, 아이소뷰틸산 등의 지방족 모노카르복실산이나, 사이클로헥산 카르복실산 등의 지환식 모노카르복실산, 벤조산, 톨루익산, 나프탈렌카르복실산, 페닐아세트산 등의 방향족 모노카르복실산일 수 있고, 바람직하게는 지방족으로서 경제성 및 가용성이 우수한 아세트산일 수 있다.The monocarboxylic acid end sealant is acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, carboxylic acid, lauric acid, tridecyl acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, pivalic acid, isobutyl acid, etc. It may be an aliphatic monocarboxylic acid or an aromatic monocarboxylic acid such as alicyclic monocarboxylic acid such as cyclohexane carboxylic acid, benzoic acid, toluic acid, naphthalenecarboxylic acid or phenylacetic acid, preferably economical as aliphatic And acetic acid having excellent solubility.
상기 말단밀봉제의 함량은 투입되는 상기 디카르복실산 대비 0.001~0.1 당량인 것이 바람직하고, 0.002~0.1 당량인 것이 더욱 바람직하고, 0.005~0.1 당량인 것이 가장 바람직하다. 말단밀봉제의 함량이 0.001 당량 미만일 경우 분자량 조절 효과가 미미할 수 있고, 0.1 당량을 초과할 경우 원하는 고분자량의 중합품을 얻기 어려울 수 있다.The content of the terminal sealant is preferably 0.001 to 0.1 equivalents, more preferably 0.002 to 0.1 equivalents, and most preferably 0.005 to 0.1 equivalents compared to the dicarboxylic acid to be added. When the content of the terminal sealant is less than 0.001 equivalent, the molecular weight control effect may be insignificant, and when it exceeds 0.1 equivalent, it may be difficult to obtain a polymer product having a desired high molecular weight.
다음으로, 상기 성분들이 투입된 제1 반응기에서 폴리아미드 중합 전 염 상태를 형성시킨 후 예비중합(prepolymerization) 반응을 수행하여 프리폴리머를 제조한다.Next, a prepolymer is prepared by performing a prepolymerization reaction after forming a salt state before polyamide polymerization in the first reactor in which the components are added.
상기 염 형성은 예컨대, 상온에서 질소, 아르곤 등의 불활성 기체로 제1 반응기를 충분히 치환시킨 후 반응기를 완전히 밀폐하고 투입된 디카르복실산의 녹는점보다 1~20℃, 바람직하게는 1~10℃ 높은 온도까지 승온시키고, 승온이 완료되면 그 온도에서 10분~3시간, 바람직하게는 30분~1시간 가량 교반시켜 완벽하게 염이 형성되도록 할 수 있다.For the salt formation, for example, after sufficiently replacing the first reactor with an inert gas such as nitrogen or argon at room temperature, the reactor is completely sealed and 1 to 20°C, preferably 1 to 10°C, than the melting point of the input dicarboxylic acid. The temperature is raised to a high temperature, and when the temperature rise is completed, the mixture can be stirred for 10 minutes to 3 hours, preferably 30 minutes to 1 hour at that temperature, so that a perfect salt is formed.
이후, 제1 반응기 온도를 200~250℃, 바람직하게는 210~230℃로 승온시킨 후 그 온도에서 30~300분, 바람직하게는 60~180분 동안 5~30 bar, 바람직하게는 15~20 bar의 압력을 유지하면서 예비중합 반응을 진행하여 프리폴리머를 제조하게 된다. 이때 제1 반응기 내부의 압력을 유지하기 위해 내부의 용매 및 생성되는 축합물을 제거할 수 있으며, 그 후 반응기 내부 압력을 서서히 낮춰서 상압으로 만든 후, 즉 제1 반응기 외부압력과 동일한 압력으로 한 후 생성된 프리폴리머를 토출할 수 있다. 여기서, 상기 '동일한 압력'이란 토출부를 개구한 후 반응기에 어떠한 외압도 가하지 않아 반응기 압력이 외부압력과 완전히 일치하는 경우는 물론이고, 외압이 가해지는 경우이기는 하나 원활한 토출을 위해 통상적으로 채용될 수 있는 블로잉과 같은 수단에 의해 대략 1 기압, 바람직하게는 0.5 기압 이내의 소폭의 압력 차이가 있는 상태를 포함하는 의미로 이해될 수 있다.Thereafter, the temperature of the first reactor is raised to 200 to 250°C, preferably 210 to 230°C, and then 30 to 300 minutes at that temperature, preferably 5 to 30 bar for 60 to 180 minutes, preferably 15 to 20 The prepolymerization reaction is performed while maintaining the pressure of the bar to prepare a prepolymer. At this time, in order to maintain the pressure inside the first reactor, the inside solvent and the resulting condensate can be removed. After that, the pressure inside the reactor is gradually lowered to normal pressure, that is, after the pressure is equal to the outside pressure of the first reactor. The produced prepolymer can be discharged. Here, the'same pressure' means that after opening the discharge portion, no external pressure is applied to the reactor, so that the reactor pressure is completely matched to the external pressure, as well as the case where an external pressure is applied, but can be normally employed for smooth discharge. It can be understood as meaning including a state in which there is a slight pressure difference within approximately 1 atmosphere, preferably 0.5 atmosphere, by means such as blowing.
상기 프리폴리머는 용매가 모두 제거된 상압의 반응기로부터 워터 배쓰(water bath)로 토출될 수 있다. 상압에서 플래쉬 공정을 사용하지 않고 토출을 하기 위해 반응기의 온도를 생성된 고분자의 융점보다 5~30℃, 바람직하게는 10~20℃ 높게 설정할 수 있다. 구체적으로 반응기의 온도는 200~250℃일 수 있고, 바람직하게는 210~240℃, 가장 바람직하게는 225~235℃일 수 있다. 이때, 토출되는 워터 배쓰의 수온은 상온일 수 있다.The prepolymer may be discharged into a water bath from a reactor at atmospheric pressure with all of the solvent removed. In order to discharge without using a flash process at normal pressure, the temperature of the reactor can be set to 5 to 30°C, preferably 10 to 20°C, higher than the melting point of the generated polymer. Specifically, the temperature of the reactor may be 200 to 250°C, preferably 210 to 240°C, and most preferably 225 to 235°C. At this time, the water temperature of the discharged water bath may be room temperature.
이하, 워터 배쓰로 토출 후 펠렛타이징되는 과정을 예시한다.Hereinafter, a process of pelletizing after discharging with a water bath is illustrated.
상기 워터 배쓰로 토출된 프리폴리머는 스트랜드(strand) 형태이며, 상온의 워터 배쓰에서 스트랜드 형태로 고화된 후, 바로 펠렛타이저(pelletizer)로 투입되어 펠렛 형태로 만들어진다. 워터 배쓰에서 펠렛타이저의 커터로 스트랜드가 도입되기 전 펠렛타이징 시스템에 포함되어 있는 건조 시스템(dry system)을 거쳐 워터 배쓰로부터 유래한 스트랜드의 물이 대부분 제거되며, 건조 시스템은 주로 공기(air)를 사용한다. 건조된 스트랜드는 펠렛타이저로 도입되며, 이때, 전체 펠렛타이징은 30분 내에, 바람직하게는 20~30분 사이에 마무리되는 것이 바람직하다. 펠렛타이징 시간이 20분보다 짧을 경우는 중합물이 스트랜드 형태로 토출되지 못할 수 있고, 30분보다 길 경우는 변색이 발생할 수 있으며, 1시간 이상일 경우에는 토출된 수지의 앞단과 뒷단의 물성이 달라질 수 있다. 이때 생성된 프리폴리머 펠렛의 점도는 98 %(w/w) 황산을 용매로 농도 1 g/㎗로 25℃에서 분석한 RV 기준 1.0~2.0 범위의 저분자량으로서, 상기 점도 범위에서 토출 공정이 원활이 수행되었으며, 후속 고상중합 시 저온에서의 중합 수행이 가능한 것으로 확인되었다. 또한, 상기 펠렛은 융점보다 10~20℃ 높은 온도에서 분석한 영점전단점도(zero shear viscosity)가 10,000~30,000 cP의 값을 가지며, Shore D 경도는 70~80으로 펠렛타이징이 가능한 경도를 가지고 있다. 펠렛의 입자 크기는 0.5~3 mm, 바람직하게는 1.0~2.0 mm이며, 펠렛의 수분 함량은 10 중량% 이하, 바람직하게는 5 중량% 이하이다.The prepolymer discharged into the water bath is in the form of a strand, and after being solidified in a strand form in a water bath at room temperature, it is directly introduced into a pelletizer to be made into a pellet form. Before the strand is introduced from the water bath to the cutter of the pelletizer, most of the water from the strand derived from the water bath is removed through a drying system included in the pelletizing system, and the drying system is mainly air. Use The dried strand is introduced into a pelletizer, wherein the entire pelletizing is preferably completed within 30 minutes, preferably between 20 and 30 minutes. If the pelletizing time is shorter than 20 minutes, the polymer may not be discharged in a strand form, and if it is longer than 30 minutes, discoloration may occur, and if it is longer than 1 hour, the properties of the front and rear ends of the discharged resin are different. Can be. At this time, the viscosity of the resulting prepolymer pellet is a low molecular weight in the range of 1.0 to 2.0 in the RV standard analyzed at 25°C with 98% (w/w) sulfuric acid as the solvent at a concentration of 1 g/mm 2, and the ejection process is smooth in the viscosity range. It was confirmed that it was possible to perform polymerization at low temperature during subsequent solid-phase polymerization. In addition, the pellet has a value of 10,000 to 30,000 cP of zero shear viscosity analyzed at a temperature 10 to 20°C higher than the melting point, and the Shore D hardness is 70 to 80, which has a hardness capable of pelletizing. have. The particle size of the pellets is 0.5 to 3 mm, preferably 1.0 to 2.0 mm, and the moisture content of the pellets is 10% by weight or less, preferably 5% by weight or less.
종래 폴리아미드 제조 공정에 있어, 높은 융점(Tm)으로 인해 용융중합이 어려워 고상중합을 실시하게 된다. 예컨대, 폴리프탈아미드(polyphthalamide; PPA)의 경우 고상중합을 주로 실시하는데, 이는 융점이 300℃ 이상으로 용융중합을 위해서는 300℃ 이상의 온도가 필요하므로, 용융중합 대신 폴리프탈아미드 수지의 융점 이하의 온도에서 고상중합을 실시하게 된다. 따라서, 이 경우 예비중합 공정에서 플래쉬 공정을 사용하지 않는다면 토출이 불가하다. 즉, 폴리프탈아미드의 경우 예비중합은 230~250℃ 정도의 온도에서 수행되는데, 이 온도에서 폴리프탈아미드는 용매가 없을 경우 굳어서 토출되지 않으며, 따라서 용매인 물을 일부 포함한 상태에서 약 5 bar 조건으로 순간적으로 물과 함께 토출되도록 하는 플래쉬 공정을 채용해야 한다.In the conventional polyamide manufacturing process, due to the high melting point (Tm), melt polymerization is difficult, and solid phase polymerization is performed. For example, in the case of polyphthalamide (PPA), solid phase polymerization is mainly carried out, which requires a temperature of 300°C or higher for melt polymerization with a melting point of 300°C or higher, and thus a temperature below the melting point of polyphthalamide resin instead of melt polymerization. The solid phase polymerization is performed. Therefore, in this case, discharge is not possible unless a flash process is used in the pre-polymerization process. That is, in the case of polyphthalamide, pre-polymerization is carried out at a temperature of about 230 to 250°C. At this temperature, polyphthalamide is hardly discharged in the absence of a solvent, and thus, in a state of partially containing water as a solvent, about 5 bar conditions. Therefore, it is necessary to employ a flash process that allows instantaneous discharge with water.
이에 대해, 본 발명의 제1 중합 단계에서는 특히 일정 수준의 융점을 갖는 폴리아미드 수지를 예정할 경우 통상적인 폴리아미드 중합 시 사용되는 플래쉬 공정을 채용하지 않고, 상압까지 용매를 모두 제거한 후 프리폴리머를 스트랜드 형태로 토출 및 고화 후 펠렛화함으로써 플래쉬 공정을 위한 추가 장비의 도입이 필요하지 않아 기존의 생산 라인에 바로 적용 가능한 장점이 있을 뿐 아니라, 후술하는 바와 같이, 200℃ 미만의 저온에서 고상중합을 수행할 경우 종래 용융중합을 수행할 경우 대비 동등 이상의 물성 및 품질을 가지는 폴리아미드 수지를 제조하도록 하는 효과가 있다.On the other hand, in the first polymerization step of the present invention, in particular, when a polyamide resin having a certain level of melting point is scheduled, a flash process used in conventional polyamide polymerization is not employed, and the prepolymer is stranded after removing all of the solvent to atmospheric pressure. Since it is not necessary to introduce additional equipment for the flash process by discharging and solidifying in the form and pelletizing, there is an advantage that can be applied directly to an existing production line, and as described later, solid phase polymerization is performed at a low temperature of less than 200°C. If it does, there is an effect to prepare a polyamide resin having physical properties and qualities equal to or higher than those of conventional melt polymerization.
제2 중합 단계Second polymerization step
본 발명에서 제2 중합 단계는 제2 반응기에서 상기 제1 중합 단계에서 제조된 펠렛상의 프리폴리머를 이용하여 고상중합을 수행하는 단계이다.The second polymerization step in the present invention is a step of performing solid phase polymerization using a prepolymer in the pellet phase prepared in the first polymerization step in a second reactor.
고상중합에 사용되는 제2 반응기는 공지의 폴리아미드 수지의 고상중합이 가능한 반응기라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 텀블러 반응기를 이용하여 수행될 수 있다.The second reactor used for solid phase polymerization is not particularly limited as long as it is a reactor capable of solid phase polymerization of a known polyamide resin, and may be performed using, for example, a tumbler reactor.
고상중합 반응은 제1 중합 단계에서 펠렛타이징된 펠렛을 제2 반응기에 투입하여 수행하되, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 제2 반응기에 투입된 펠렛이 종래 플래쉬 공정을 통하여 수득된 것이 아닌, 토출 시 제1 반응기의 온도를 중합되는 프리폴리머의 융점보다 높게 유지하여 토출되도록 하여 수득된 것을 사용함에 따라, 종래 폴리아미드 수지의 용융중합 하 제조 대비 저온 환경에서 수행됨에도 불구하고 동등 이상의 물성 및 품질을 가지는 폴리아미드 수지가 제조되도록 하게 된다.The solid-phase polymerization reaction is performed by introducing pelletized pellets into the second reactor in the first polymerization step, but in the present invention, the pellets injected into the second reactor as described above are not obtained through a conventional flash process, but upon discharge By using the one obtained by maintaining the temperature of the first reactor higher than the melting point of the prepolymer to be polymerized and discharged, poly having the physical properties and quality of equal or higher despite being performed in a low temperature environment compared to the production under melt polymerization of a conventional polyamide resin This will allow amide resins to be produced.
따라서 본 발명에서 상기 고상중합은 200℃ 미만의 온도에서 수행되며, 바람직하게는 150℃ 초과 200℃ 미만, 더욱 바람직하게는 170℃ 초과 200℃ 미만의 온도에서 수행될 수 있다. 이때 중합 시간은 환형 부산물 생성 및 색상 변색을 고려하여 1~48시간 범위에서 적절히 설정할 수 있으며, 바람직하게는 5~24시간 수행될 수 있다.Therefore, in the present invention, the solid phase polymerization is carried out at a temperature of less than 200 ℃, preferably more than 150 ℃ less than 200 ℃, more preferably can be carried out at a temperature of more than 170 ℃ less than 200 ℃. At this time, the polymerization time may be appropriately set in the range of 1 to 48 hours in consideration of cyclic by-product formation and color discoloration, and preferably may be performed for 5 to 24 hours.
또한 상기 고상중합은 반응기 내부를 1 torr 이하의 진공 상태로 만들어 반응 중 발생하는 부산물을 계외로 방출시키면서 진행될 수 있고, 중합 중 텀블러 반응기는 1~20 rpm으로 회전되도록 할 수 있다. 상기 고상중합에 도입되는 펠렛타이징된 프리폴리머의 수분 함량은 전술한 바와 같이, 10 중량% 이하, 바람직하게는 5 중량% 이하로서 펠렛타이징 시스템에 의해서 실시된 건조만으로도 충분하며, 5 중량% 이하의 수분을 포함할 경우에는 추가 건조 과정이 없어도 고상중합 결과에 영향을 미치지 않게 된다.In addition, the solid-phase polymerization may be performed while releasing by-products generated during the reaction by making the inside of the reactor under a vacuum of 1 torr or less, and the tumbler reactor during polymerization can be rotated at 1 to 20 rpm. As described above, the moisture content of the pelletized prepolymer introduced into the solid phase polymerization is 10% by weight or less, preferably 5% by weight or less, and drying performed by the pelletizing system is sufficient, and 5% by weight or less In the case of containing water, it does not affect the solid-phase polymerization result even without an additional drying process.
고상중합을 마친 고분자는 예컨대, 진공 상태의 반응기에서 회전하며 100℃ 이하로 식힌 후 공기 중으로 토출되도록 할 수도 있고, 상온의 질소 흐름을 계속적으로 흘려보내며 100℃ 이하로 식힌 후 공기 중으로 토출되도록 할 수도 있으며, 상기 2 가지 방법 중 어떠한 방법을 사용하여 냉각하여도 무방하나, 중합된 고분자의 변색을 방지하기 위해서는 중합품이 100℃ 이하의 온도로 식혀진 후 공기 중으로 배출되도록 하는 것이 바람직하다. 그 밖에, 급랭이 가능한 매질인 워터 배쓰, 액체 질소 등으로 바로 토출되도록 하여도 무방하다.The polymer that has undergone solid phase polymerization may be rotated in a reactor in a vacuum state, cooled to 100° C. or less, and then discharged into the air, or continuously flow nitrogen flow at room temperature and cooled to 100° C. or less to be discharged into the air. There is no need to cool using any of the above two methods, but in order to prevent discoloration of the polymerized polymer, it is preferable that the polymerized product is cooled to a temperature of 100° C. or less and then discharged into the air. In addition, it may be directly discharged into a water bath or liquid nitrogen, which is a medium capable of rapid cooling.
상기 고상중합을 거쳐 제조되는 중합물은 상대점도(RV, 98 %(w/w) 황산을 용매로 농도 1 g/㎗로 25℃에서 분석)가 2.0~4.0 범위의 것으로서, 색상 특성이 우수할 뿐 아니라 가공이 용이하여 자동차, 전기전자 재료 등의 용도로의 적용에 적합하다. 또한 상기 고상중합을 거쳐 제조되는 중합물의 환형 부산물 함량은 10몰% 이하, 바람직하게는 8몰% 이하, 더욱 바람직하게는 5몰% 이하, 더욱 더 바람직하게는 3몰% 이하로서 환형 부산물의 생성을 현저히 저감시킬 수 있다.The polymer produced through the solid-phase polymerization has a relative viscosity (RV, 98% (w/w) of sulfuric acid as a solvent at a concentration of 1 g/㎗ and analyzed at 25°C) in the range of 2.0 to 4.0, and has excellent color characteristics. Not only that, it is easy to process and is suitable for applications such as automobiles and electric and electronic materials. In addition, the cyclic by-product content of the polymer produced through the solid-phase polymerization is 10 mol% or less, preferably 8 mol% or less, more preferably 5 mol% or less, and even more preferably 3 mol% or less to produce cyclic by-products. Can be significantly reduced.
상기와 같이 고상중합 단계를 포함하는 제조방법은 통상적인 폴리아미드 고상중합 시 사용되는 플래쉬 공정을 포함하고 있지 않고, 상압까지 모든 용매를 모두 제거하여 토출되도록 한 후 석유화학공장에서 일반적으로 사용되는 스트랜드 펠렛타이징 방법을 도입함으로써, 플래시 공정의 고난이도 기술 및 특수 장비 도입을 필요로 하지 않아 기존의 생산 라인에 바로 적용 가능한 장점이 있다. 또한, 플래쉬 공정으로 제조된 프리폴리머는 파우더 형태로 고상중합 시 파우더 간의 융착, 파우더의 날림 현상에 의한 배관 스케일링 및 막힘, 기기 내벽에 다량의 부착이 발생하는 등의 공정상 다루기 어려운 문제가 있으나, 본 발명에 따른 프리폴리머는 펠렛 형태로서 고상중합 중 융착 및 배관 막힘 현상이 발생하지 않고, 파우더보다 다루기 용이한 장점이 있다.The manufacturing method including the solid-phase polymerization step as described above does not include a flash process used in the conventional polyamide solid-phase polymerization, and after removing all solvents up to atmospheric pressure to be discharged, strands commonly used in petrochemical plants By introducing the pelletizing method, there is an advantage that it can be applied directly to an existing production line because it does not require the introduction of high-precision technology and special equipment of the flash process. In addition, the prepolymer produced by the flash process has a difficult problem to be handled in the process of fusion between powders during solid phase polymerization in powder form, piping scaling and clogging due to powder blowing, and a large amount of adhesion to the inner wall of the device. The prepolymer according to the present invention is in the form of pellets, and does not cause fusion and clogging during solid phase polymerization, and has an advantage of being easier to handle than powder.
또한, 본 발명의 제2 중합 단계에서는 200℃ 미만의 저온에서 고상중합이 수행됨으로써 변색을 저감시켜 색상 특성이 우수하고, 카다베린을 포함하는 폴리아미드 수지의 중합 시 발생하는 환형 부산물의 생성을 극적으로 저감시킬 수 있는 폴리아미드 수지 제조방법을 제공할 수 있다. 특히, 카다베린을 포함하는 폴리아미드 수지의 중합 시 반응기 말단에서 카다베린의 환화에 의한 피페리딘 말단기의 생성을 저감시킬 수 있어, 말단기 캡핑에 의한 고분자 생성반응 저해를 최소화하여 고분자량의 카다베린을 포함하는 직쇄형 지방산 폴리아미드 수지의 제조가 가능하도록 할 수 있다.In addition, in the second polymerization step of the present invention, solid phase polymerization is performed at a low temperature of less than 200° C. to reduce discoloration, thereby providing excellent color characteristics, and to dramatically generate cyclic by-products generated during polymerization of polyamide resin containing cadaverine. It can provide a method for producing a polyamide resin that can be reduced. In particular, when polymerizing a polyamide resin containing cadaverine, it is possible to reduce the production of piperidine end groups by cyclization of cadaverine at the end of the reactor, thereby minimizing the inhibition of the polymer production reaction by end group capping to achieve high molecular weight. It is possible to make it possible to manufacture a straight-chain fatty acid polyamide resin containing cardaline.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
실시예 1Example 1
세바식산 1,260 g(6.23 mol, 1.00 eq), 카다베린 650 g(6.36 mol, 1.02 eq), 증류수 1,700 g(총 100 중량부 대비 47 중량부), 차아인산 나트륨 132 mg(1.25 mmol, 최종 중합체 기준 79 ppm) 및 아세트산 1.87 g(0.03 mol, 0.005 eq)을 10L 고압반응기에 투입한 후 상온에서 10분간 질소 치환하였다. 이후 반응기를 완전히 밀폐한 후 온도를 140℃로 승온시켰다. 승온이 완료된 후 140℃에서 30분 교반시켜 폴리아미드 중합 전 염 상태가 되도록 하였다. 이후 온도를 230℃로 세팅하고 서서히 온도를 올려 210℃가 되었을 때 압력이 17.2 bar가 되어, 서서히 물을 제거시키면서 상기 압력을 유지시켰다. 상기 압력을 유지하기 위해 반응 온도는 서서히 230℃에 도달하였다. 230℃에 도달 후 더 이상 상기 압력을 유지할 수 없게 되면 반응기의 압력을 서서히 상압까지 감소시켰다. 상압이 되면 바로 반응기 바닥의 토출부를 열어 생성된 프리폴리머를 냉각수에 스트랜드 형태로 토출시켰다. 총 반응 시간은 승온 시간 포함 300분이 소요되었다.Sebacic acid 1,260 g (6.23 mol, 1.00 eq), cadaverine 650 g (6.36 mol, 1.02 eq), distilled water 1,700 g (total 100 parts by weight 47 parts by weight), sodium hypophosphite 132 mg (1.25 mmol, based on final polymer) 79 ppm) and acetic acid 1.87 g (0.03 mol, 0.005 eq) was added to a 10L high pressure reactor and nitrogen was replaced at room temperature for 10 minutes. After the reactor was completely sealed, the temperature was raised to 140°C. After the heating was completed, the mixture was stirred at 140°C for 30 minutes to prepare a salt state before polyamide polymerization. Thereafter, the temperature was set to 230°C and the temperature was gradually raised to 210°C, so that the pressure became 17.2 bar, and the pressure was maintained while gradually removing water. To maintain the pressure, the reaction temperature gradually reached 230°C. When the pressure can no longer be maintained after reaching 230°C, the pressure in the reactor was gradually reduced to normal pressure. When the pressure reached normal pressure, the discharge part at the bottom of the reactor was opened to discharge the produced prepolymer in a strand form in cooling water. The total reaction time was 300 minutes including the heating time.
상기 토출 후 고화된 프리폴리머를 일축압출기에 넣고 압출한 후 펠렛타이저를 통해 30분간 펠렛타이징을 실시하여, 크기 1~2mm, 상대점도(RV) 1.0~2.0, 영점전단점도 15,000~20,000 cP 및 Shore D 경도 70~80인 펠렛을 제조하였다.After discharging, the solidified prepolymer is put into a single screw extruder and extruded, followed by pelletizing for 30 minutes through a pelletizer, size 1~2mm, relative viscosity (RV) 1.0~2.0, zero point shear viscosity 15,000~20,000 cP, and Pellets having Shore D hardness of 70-80 were prepared.
상기와 같이 제조된 펠렛 형태의 PA510 프리폴리머를 50℃, 1 torr 이하의 진공 오븐에서 2시간 건조한 후 5L 텀블러 반응기에 200 g을 투입한 후 밀폐하여 10 rpm으로 서서히 회전시켰다. 진공을 걸어 반응기의 내압이 1 torr 이하가 되도록 하면서 상온에서 15분 동안 회전시켜 내부 산소를 먼저 제거하였다. 이후, 서서히 온도를 올려 190℃에 도달하도록 하여, 190℃에서 승온 시간을 포함하여 9.5시간 고상중합을 진행하였다. 중합을 마친 고상중합품을 액체질소 또는 냉각수에 토출하여 최종 폴리아미드 수지를 제조하였다.The pellet-formed PA510 prepolymer prepared as described above was dried in a vacuum oven at 50° C., 1 torr or less for 2 hours, then put 200 g into a 5 L tumbler reactor, sealed, and slowly rotated at 10 rpm. The internal oxygen was first removed by rotating the vacuum for 15 minutes at room temperature while applying an internal pressure of 1 torr or less. Thereafter, the temperature was gradually increased to reach 190°C, and solid phase polymerization was performed at 190°C for 9.5 hours, including a heating time. The polymerized solid-phase polymer product was discharged into liquid nitrogen or cooling water to prepare a final polyamide resin.
여기서, 펠렛의 영점전단점도(rheology 분석) 및 경도는 하기 방법으로 분석되었다.Here, the zero point shear viscosity (rheology analysis) and hardness of the pellets were analyzed by the following method.
[Prepolymer rheology 분석][Prepolymer rheology analysis]
230℃로 승온된 Rotational rheometer에 2 mm 두께의 시편을 삽입하였다. Geometry는 parallel-plate를 사용하였으며, 시편이 완전히 녹은 것을 확인한 후 angular frequency 0.5[1/s]의 속도로 회전하여 프리폴리머의 rheology 분석을 실시하였다.A 2 mm thick specimen was inserted into a rotational rheometer heated to 230°C. Geometry was used for parallel-plate, and after confirming that the specimen was completely melted, it was rotated at a rate of angular frequency 0.5[1/s] to perform rheology analysis of the prepolymer.
[경도 분석][Hardness analysis]
ISO868에 따라 6T의 시편을 제조한 후 shore D 경도를 분석하였다.After preparing a 6T specimen according to ISO868, shore D hardness was analyzed.
실시예 2: 수분 함유 펠렛의 고상중합Example 2: Solid phase polymerization of water-containing pellets
실시예 1에서 건조된 프리폴리머 펠렛 샘플에 5 중량%의 물(10.53 g)을 임의로 넣어준 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 수지를 제조하였다.A polyamide resin was prepared in the same manner as in Example 1, except that 5% by weight of water (10.53 g) was optionally added to the dried prepolymer pellet sample in Example 1.
비교예 1: 용융중합Comparative Example 1: Melt polymerization
세바식산 1,260g(6.23mol, 1.00eq), 카다베린 650g(6.36mol, 1.02eq), 증류수 1,700g(총 100중량부 대비 47중량부), 차아인산 나트륨 132mg(1.25mmol, 최종 중합체 기준 79ppm) 및 아세트산 1.87g(0.03mol, 0.005eq)을 10L 고압반응기에 투입한 후 상온에서 10분간 질소 치환하였다. 이후 반응기를 완전히 밀폐한 후 온도를 140℃로 승온하였다. 승온이 완료 된 후 140℃에서 30분 교반시켜 폴리아미드 중합 전 염 상태가 되도록 하였다. 이후 온도를 230℃로 세팅하고 서서히 온도를 올려 210℃가 되었을 때 압력이 17.2bar가 되어, 서서히 물을 제거시키면서 상기 압력을 유지시켰다. 상기 압력을 유지하기 위해 반응 온도는 서서히 230℃에 도달하였다. 230℃에 도달 후 더 이상 상기 압력을 유지할 수 없게 되면 반응기의 압력을 서서히 상압까지 감소시켰다. 상압으로 된 반응기의 온도를 270℃로 20분간 승온시킨 후 상압에서 50분, 1torr 이하의 진공 상태에서 10분 동안 더 진행하였다. 중합을 마친 후 바닥의 토출부를 열어 생성된 폴리머를 냉각수에 토출하여 펠렛타이징하여 최종 폴리아미드 수지를 제조하였다. 총 반응 시간은 승온 시간 포함 380분이 소요되었다.Sebacic acid 1,260g (6.23mol, 1.00eq), cadaverine 650g (6.36mol, 1.02eq), distilled water 1,700g (total 100 parts by weight 47 parts by weight), sodium hypophosphite 132mg (1.25mmol, 79ppm based on final polymer) And acetic acid 1.87 g (0.03 mol, 0.005 eq) was added to a 10 L high-pressure reactor and nitrogen was substituted at room temperature for 10 minutes. After the reactor was completely sealed, the temperature was raised to 140°C. After the heating was completed, the mixture was stirred at 140°C for 30 minutes to obtain a salt state before polyamide polymerization. Thereafter, the temperature was set to 230°C and the temperature was gradually raised to 210°C, so that the pressure became 17.2 bar, and the pressure was maintained while gradually removing water. To maintain the pressure, the reaction temperature gradually reached 230°C. When the pressure can no longer be maintained after reaching 230°C, the pressure in the reactor was gradually reduced to normal pressure. After the temperature of the reactor at normal pressure was raised to 270° C. for 20 minutes, the temperature was further increased for 50 minutes at normal pressure and 10 minutes under a vacuum of 1 torr or less. After the polymerization was completed, the discharge portion at the bottom was opened to discharge the resulting polymer into cooling water to pelletize the final polyamide resin. The total reaction time was 380 minutes including the heating time.
비교예 2: 파우더 고상중합Comparative Example 2: Powder solid phase polymerization
실시예 1에서 토출된 프리폴리머를 분쇄하여 파우더 형태로 만들어 고상중합을 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 수지를 제조하였다.A polyamide resin was prepared in the same manner as in Example 1, except that the prepolymer discharged in Example 1 was pulverized to form a powder to perform solid phase polymerization.
시험예Test example
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 폴리아미드 수지에 대하여 하기 방법으로 융점(Tm), 결정화온도(Tc), 상대점도(RV), 환형 부산물 함량, 색상을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.For the polyamide resin prepared according to the Examples and Comparative Examples, the melting point (Tm), crystallization temperature (Tc), relative viscosity (RV), cyclic by-product content, and color were measured in the following manner and the results are shown in Table 1 below. Shown.
[측정방법][How to measure]
1) 융점(Tm)1) Melting point (Tm)
시차 주사 열량계(Differential Scanning Calorimetry; DSC)를 통해 융점을 확인하였다. 20℃에서 300℃까지 10 ℃/min의 속도로 승온한 후 서서히 10 ℃/min으로 냉각 후 다시 승온한 결과이다.Melting points were confirmed by differential scanning calorimetry (DSC). It is a result of heating up from 20°C to 300°C at a rate of 10°C/min, gradually cooling to 10°C/min, and then raising the temperature again.
2) 상대 점도(Relative viscosity; RV)2) Relative viscosity (RV)
98 %(w/w) 황산을 용매로 사용하여, 농도 1g/㎗의 샘플을 25℃에서 우벨로드 점도관을 사용하여 하기 수학식 1에 따라 분석하였다.Using 98% (w/w) sulfuric acid as a solvent, a sample having a concentration of 1 g/mm 2 was analyzed according to Equation 1 below using a Ubelroad viscosity tube at 25°C.
[수학식 1][Equation 1]
RV=η/η0 RV=η/η 0
(η: 시료를 녹인 용액의 낙하 초수, η0: 시료를 녹이지 않은 용매만의 낙하 초수)(η: the number of seconds in which the sample is dissolved, η 0 : the number of seconds in which only the solvent is not dissolved)
3) 중합품의 구조 및 카다베린 환화 반응에 의한 말단기 피페리딘의 함량3) Structure of the polymer product and the content of end group piperidine by cadaverine cyclization reaction
NMR(Nuclear Magnetic Resonance) 분석을 통해 중합품의 구조 및 카다베린의 환화 반응에 의한 말단기의 피페리딘의 함량을 확인하였다. 분석할 폴리아미드를 소량 취해 Hexafluoro-2-propanol(HFIP) 용액에 녹인 후 그 용액 중 소량을 취해 CDCl3 NMR 용매로 1H-NMR 분석을 수행하였다. 1H-NMR 분석은 1H-NMR peak의 위치 및 적분값을 통해 중합품의 구조를 확인하여 수행되었다. 폴리아미드 주쇄의 아미드 결합의 질소 원자에 인접하는 탄소에 결합하는 수소(화학 시프트 값 3.0~3.5ppm)와 질소의 헤테로 고리의 질소 원자에 인접하는 탄소에 결합하는 수소(화학 시프트 값 3.5~4.0ppm)의 적분값을 통해 피페리딘 말단기의 함량을 계산하여, 환형 부산물의 함량을 산출하였다.The NMR (Nuclear Magnetic Resonance) analysis confirmed the structure of the polymer product and the content of piperidine in the terminal group by the cyclization reaction of cadaverine. A small amount of polyamide to be analyzed was dissolved in a solution of Hexafluoro-2-propanol (HFIP), and a small amount of the solution was taken to perform 1 H-NMR analysis with CDCl 3 NMR solvent. 1 H-NMR analysis was performed by confirming the structure of the polymerized product through the position and integral of 1 H-NMR peak. Hydrogen bound to carbon adjacent to the nitrogen atom of the amide bond of the polyamide main chain (chemical shift value of 3.0 to 3.5 ppm) and hydrogen bound to carbon adjacent to the nitrogen atom of the heterocycle of nitrogen (chemical shift value of 3.5 to 4.0 ppm) ), the content of the piperidine end groups was calculated through the integral value of) to calculate the content of cyclic by-products.
4) 색상4) Color
중합품을 육안으로 관찰하였다.The polymerized product was observed with the naked eye.
상기 표 1을 참조하면, 용융중합(비교예 1)과 고상중합(실시예 1 및 2)을 통한 최종 제품의 열적 특성 및 점도 특성은 차이가 없으나, 환형 부산물 함량 및 색상 특성 면에서는 고상중합을 실시한 실시예에서 월등히 우수한 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, the thermal properties and viscosity characteristics of the final product through melt polymerization (Comparative Example 1) and solid phase polymerization (Examples 1 and 2) are not different, but solid phase polymerization is used in terms of cyclic by-product content and color characteristics. It can be seen that the embodiment was significantly superior in the embodiment.
즉, 본 발명에 따라 폴리아미드 수지의 예비중합에 있어 프리폴리머 토출 시 프리폴리머의 온도를 중합되는 프리폴리머의 융점보다 높게 유지하여 스트랜드 형태로 토출 및 고화하여 펠렛화하는 공정 적용 시 종래 플래쉬 공정을 채용하지 않고도 200℃ 미만의 온도에서 고상중합이 효과적으로 진행되어 고분자량의 중합품을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 중합 시 발생하는 환형 부산물 생성과, 고온 및 고압 하에서 발생하는 색상 변색을 극적으로 저감시키는 것을 확인할 수 있다.That is, in the prepolymerization of the polyamide resin according to the present invention, when the prepolymer is discharged, the temperature of the prepolymer is maintained above the melting point of the prepolymer to be polymerized, and discharged and solidified in a strand form to apply pelletization, without employing a conventional flash process. It can be seen that solid phase polymerization proceeds effectively at a temperature of less than 200°C to obtain a polymer product having a high molecular weight, as well as dramatically reducing the formation of cyclic by-products generated during polymerization and color discoloration occurring under high temperature and high pressure. .
또한, 프리폴리머를 파우더 형태로 만들어 고상중합을 실시할 경우(비교예 2)에는 반응기에 융착되어 덩어리 형태로 반응기에 붙어 있어 생성물의 회수가 어려 실시 불가한 것에 반해, 펠렛 형태로 만들어 고상중합을 실시할 경우에는 문제 없이 진행이 가능하다는 것을 확인할 수 있다.In addition, in the case of performing solid phase polymerization by making the prepolymer into a powder form (Comparative Example 2), it is fused to the reactor and attached to the reactor in a lump form, whereas recovery of the product is difficult and impossible to carry out. If you do, you can see that you can proceed without problems.
또한, 고상중합 시 5 중량% 수준의 수분을 함유하고 있어도 고상중합 결과에는 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있으며, 이로써 펠렛타이징 후 추가 건조 공정이 필요 없다는 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that even when the solid phase polymerization contains 5% by weight of water, it does not affect the solid phase polymerization result, and thus it is understood that no further drying process is required after pelletizing.
이와 같이, 본 발명에 따르면 고상중합을 통해 환형 부산물이 감소되고 색상이 용융 중합품 대비 우수한 지방족 직쇄형 폴리아미드 수지를 중합할 수 있게 되고, 이러한 폴리아미드는 자동차, 전기 전자 재료 등의 용도로 적합하다.As described above, according to the present invention, cyclic by-products are reduced through solid phase polymerization, and the color can be polymerized into an aliphatic straight-chain polyamide resin superior to a melt polymer product, and the polyamide is suitable for use in automobiles, electrical and electronic materials Do.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The preferred embodiments of the present invention have been described above in detail. The description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art to which the present invention pertains will appreciate that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and it should be construed that all changes or modified forms derived from the meaning, scope and equivalent concepts of the claims are included in the scope of the present invention. do.
Claims (11)
(b) 상기 제1 반응기의 온도를 상기 예비중합된 프리폴리머의 융점보다 높게 유지하면서 상기 예비중합된 프리폴리머를 토출 및 펠렛타이징하는 단계;
(c) 상기 펠렛타이징된 프리폴리머를 제2 반응기에 투입하여 200℃ 미만의 온도에서 고상중합하는 단계;
를 포함하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.(a) preparing a prepolymer by prepolymerizing dicarboxylic acid and diamine in a first reactor;
(b) discharging and pelletizing the prepolymerized prepolymer while maintaining the temperature of the first reactor above the melting point of the prepolymerized prepolymer;
(c) solidifying the pelletized prepolymer into a second reactor at a temperature of less than 200° C.;
Method for producing a straight-chain aliphatic polyamide resin comprising a.
상기 디카르복실산은 탄소수 4~14개의 직쇄형 지방족 디카르복실산이고, 상기 디아민은 카다베린(cadaverine)인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.According to claim 1,
The dicarboxylic acid is a straight chain aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 14 carbon atoms, and the diamine is a cadaverine.
상기 (a) 단계는 상기 제1 반응기에 투입되는 디카르복실산 및 디아민 총 중량 100 중량부 대비 20~70 중량부의 용매 존재하에서 예비중합이 수행되는 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.According to claim 1,
The step (a) is a method for producing a straight-chain aliphatic polyamide resin, characterized in that pre-polymerization is performed in the presence of a solvent of 20 to 70 parts by weight compared to 100 parts by weight of the total weight of dicarboxylic acid and diamine input to the first reactor. .
상기 제1 반응기에 모노카르복실산인 말단밀봉제를 더 투입하되, 상기 말단밀봉제 투입량은 상기 디카르복실산 대비 0.001~0.1 당량인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.According to claim 1,
A method for preparing a straight chain aliphatic polyamide resin, wherein a terminal sealant, which is a monocarboxylic acid, is further added to the first reactor, and the terminal sealant input amount is 0.001 to 0.1 equivalents compared to the dicarboxylic acid.
상기 프리폴리머의 토출 시 상기 제1 반응기의 압력은 제1 반응기 외부압력과 동일한 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.According to claim 1,
When the prepolymer is discharged, the pressure of the first reactor is the same as the external pressure of the first reactor.
상기 (b) 단계에서 상기 프리폴리머는 스트랜드 형태로 토출되는 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.According to claim 1,
In the step (b), the prepolymer is a straight-chain aliphatic polyamide resin production method characterized in that it is discharged in a strand form.
상기 (c) 단계의 제2 반응기로 투입되는 펠렛은 펠렛타이징이 30분 이내로 수행되고, 수분 함량이 10 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.According to claim 1,
A method for producing a straight-chain aliphatic polyamide resin, wherein pellets introduced into the second reactor in step (c) are pelletized within 30 minutes and have a water content of 10% by weight or less.
상기 펠렛은 상대점도(RV, 98 %(w/w) 황산을 용매로 농도 1 g/㎗로 25℃에서 분석)가 1.0~2.0이고, 영점전단점도(zero shear viscosity)가 10,000~30,000 cP이고, Shore D 경도가 70~80인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.The method of claim 7,
The pellet has a relative viscosity (RV, 98% (w/w) sulfuric acid as a solvent at a concentration of 1 g/㎗ and analyzed at 25° C.) of 1.0 to 2.0, a zero shear viscosity of 10,000 to 30,000 cP, , Shore D hardness is 70 to 80, characterized in that the straight-chain aliphatic polyamide resin production method.
상기 고상중합은 1 torr 이하의 진공 조건에서 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.According to claim 1,
The solid-phase polymerization method of manufacturing a straight-chain aliphatic polyamide resin, characterized in that to be carried out in a vacuum condition of 1 torr or less.
상기 (c) 단계 후 중합된 중합물의 상대점도(RV, 98 %(w/w) 황산을 용매로 농도 1 g/㎗로 25℃에서 분석)는 2.0~4.0인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.According to claim 1,
After the step (c), the relative viscosity of the polymerized polymer (RV, 98% (w/w) sulfuric acid as a solvent at a concentration of 1 g/mm 2 at 25° C.) is 2.0 to 4.0. Manufacturing method of amide resin.
상기 (c) 단계 후 중합된 중합물의 환형 부산물 함량은 10 몰% 이하인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.According to claim 1,
After the step (c), the cyclic by-product content of the polymerized polymer is 10 mol% or less, characterized in that the straight-chain aliphatic polyamide resin production method.
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CN114437342A (en) * | 2020-11-02 | 2022-05-06 | 华峰集团有限公司 | Preparation method of high-viscosity polyamide resin |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07188410A (en) * | 1993-12-28 | 1995-07-25 | Toray Ind Inc | Preparation of polyamide resin |
KR20150013748A (en) * | 2012-07-09 | 2015-02-05 | 아사히 가세이 케미칼즈 가부시키가이샤 | Polyamide, polyamide composition, and molded article |
WO2015076233A1 (en) * | 2013-11-19 | 2015-05-28 | 東レ株式会社 | Polyamide resin, polyamide resin pellets, and method for producing polyamide resin |
JP2016509117A (en) * | 2013-03-07 | 2016-03-24 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se | Manufacture by hydrolytic polymerization of polyamide, post-polymerization and subsequent extraction |
-
2018
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07188410A (en) * | 1993-12-28 | 1995-07-25 | Toray Ind Inc | Preparation of polyamide resin |
KR20150013748A (en) * | 2012-07-09 | 2015-02-05 | 아사히 가세이 케미칼즈 가부시키가이샤 | Polyamide, polyamide composition, and molded article |
JP2016509117A (en) * | 2013-03-07 | 2016-03-24 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se | Manufacture by hydrolytic polymerization of polyamide, post-polymerization and subsequent extraction |
WO2015076233A1 (en) * | 2013-11-19 | 2015-05-28 | 東レ株式会社 | Polyamide resin, polyamide resin pellets, and method for producing polyamide resin |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114437342A (en) * | 2020-11-02 | 2022-05-06 | 华峰集团有限公司 | Preparation method of high-viscosity polyamide resin |
CN114437342B (en) * | 2020-11-02 | 2023-09-19 | 华峰集团有限公司 | Preparation method of high-viscosity polyamide resin |
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