KR20210131497A - Furan-based flame retardant epoxy compound, epoxy resin composition comprising same, and method of preparing same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 퓨란 기반 난연 에폭시 화합물, 그를 포함하는 에폭시 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 에폭시 화합물은 바이오 기반 화합물이며, 퓨란(furan) 및 인(phosphorous)을 포함함으로써 난연성이 우수하다.The present invention relates to a furan-based flame-retardant epoxy compound, an epoxy resin composition comprising the same, and a manufacturing method thereof, and the epoxy compound of the present invention is a bio-based compound, and has excellent flame retardancy by including furan and phosphorous .
현재 우리가 사용하고 있는 대부분의 정밀화학소재들은 석유 분리정제공정(Oil Refinery Process)으로부터 유래된 석유화학제품이나, 국제 유가는 매장량 감소와 BRICs를 중심으로 한 수요급증으로 인해 꾸준히 상승하고 있으며, 온실가스의 배출을 엄격히 규제하는 국제협약이 발효됨에 따라, 앞으로 석유와 같은 비가역 화석자원의 사용은 막대한 환경비용을 초래할 것으로 예상된다.Most of the fine chemical materials we currently use are petrochemical products derived from the Oil Refinery Process, but the international oil price is steadily rising due to a decrease in reserves and a surge in demand centered on BRICs. As an international treaty that strictly regulates gas emissions comes into effect, the use of irreversible fossil resources such as petroleum is expected to incur enormous environmental costs in the future.
따라서 기존의 석유자원 유래 정밀화학제품을 새로운 자원으로부터 얻고자 하는 많은 노력이 이루어지고 있으며, 가장 대표적인 것이 탄수화물계 바이오매스(biomass)를 공급원으로 사용하는 것이다. 구체적으로, 기존의 석유자원 유래 경화형 접착소재를 대체하기 위하여 이러한 탄수화물계 바이오매스를 이용하여 소정의 접착 또는 점착 특성을 갖는 화합물을 합성하는 연구가 진행되고 있다.Therefore, many efforts are being made to obtain fine chemical products derived from existing petroleum resources from new resources, and the most representative one is to use carbohydrate-based biomass as a source. Specifically, in order to replace the existing petroleum-derived curable adhesive material, a study for synthesizing a compound having a predetermined adhesion or adhesion property using such carbohydrate-based biomass is in progress.
기존의 석유자원 유래 정밀화학제품 중 비스페놀계 에폭시 수지는 접착력, 기계적 물성, 내화학성이 우수하고 경화시 수축변형이 적은 장점으로 인하여 코팅, 접착제, 전기 전자, 토목 건축 등 각종 산업분야에 널리 사용되고 있다. 다만, 비스페놀계 에폭시 수지는 난연성이 우수하지 않으며, 석유자원 유래 고분자 수지로서 제조 및 사용 중 환경호르몬 등의 인체에 유해한 화학물질을 발생시킬 수 있고, 폐기시 지구 온난화가스인 이산화탄소 등을 다량 배출하는 등 환경오염을 유발하는 문제가 있다.Among the existing petroleum-derived fine chemical products, bisphenol-based epoxy resins are widely used in various industrial fields such as coatings, adhesives, electrical and electronic engineering, civil construction, etc. . However, bisphenol-based epoxy resins do not have excellent flame retardancy, and as polymer resins derived from petroleum resources, they can generate chemicals harmful to the human body such as environmental hormones during manufacture and use. There is a problem that causes environmental pollution.
이에 따라, 비스페놀계 에폭시 수지를 대체할 수 있는 바이오매스(biomass) 기반의 고분자 수지에 관한 연구가 진행되고 있으나 물성이 저하된다는 문제가 있다.Accordingly, although research on biomass-based polymer resins that can replace bisphenol-based epoxy resins is being conducted, there is a problem in that physical properties are deteriorated.
따라서, 바이오매스 기반으로 물성이 저하되지 않으며 난연성이 있는 에폭시 화합물, 그를 포함하는 수지 및 그의 제조방법에 관한 연구가 요구된다.Therefore, there is a need for research on an epoxy compound that does not deteriorate in properties based on biomass and has a flame retardancy, a resin containing the same, and a method for preparing the same.
본 발명의 목적은 상기 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 바이오 기반의 우수한 물성을 가지는 에폭시 화합물, 그를 포함하는 수지 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide an epoxy compound having excellent physical properties based on bio, a resin including the same, and a method for manufacturing the same.
또한, 난연성을 가지는 에폭시 화합물, 그를 포함하는 수지 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.In addition, it is to provide an epoxy compound having a flame retardancy, a resin comprising the same, and a method for producing the same.
본 발명의 일 측면에 따르면, 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물이 제공된다.According to one aspect of the present invention, an epoxy compound represented by Structural Formula 1 is provided.
[구조식 1][Structural Formula 1]
상기 구조식 1에서,In
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R7은 수소원자 또는 이고,R 7 is a hydrogen atom or ego,
R9은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 9 is a C1 to C3 alkylene group,
R8은 수소원자 또는 이고,R 8 is a hydrogen atom or ego,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이다.R 10 is a C1 to C3 alkylene group.
또한, 상기 구조식 1에서, R7은 수소원자이고, R8은 수소원자일 수 있다.In addition, in
또한, 상기 구조식 1에서, R7은 수소원자이고, R8은 이고, R10은 C1 내지 C3 알킬렌기일 수 있다.In addition, in
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물; 구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물; 및 경화제;를 포함하는 에폭시 조성물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, an epoxy compound represented by
[구조식 1][Structural Formula 1]
상기 구조식 1에서,In
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R7은 수소원자 또는 이고,R 7 is a hydrogen atom or ego,
R9은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 9 is a C1 to C3 alkylene group,
R8은 수소원자 또는 이고,R 8 is a hydrogen atom or ego,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 10 is a C1 to C3 alkylene group,
[구조식 2][Structural Formula 2]
상기 구조식 2에서,In Structural Formula 2,
R11은 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이다.R 11 is each independently a C1 to C3 alkylene group.
또한, 상기 구조식 1로 표시되는 화합물이 아래 구조식 1-1로 표시되는 화합물 및 아래 구조식 1-2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.In addition, the compound represented by
[구조식 1-1] [Structural Formula 1-1]
[구조식 1-2][Structural Formula 1-2]
상기 구조식 1-1 또는 1-2에서,In Structural Formula 1-1 or 1-2,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이다.R 10 is a C1 to C3 alkylene group.
또한, 상기 에폭시 조성물이 상기 구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물 100 몰부; 및 상기 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물 10 내지 200 몰부;를 포함할 수 있다.In addition, the epoxy composition is 100 parts by mole of the epoxy compound represented by the Structural Formula 2; and 10 to 200 mole parts of the epoxy compound represented by
또한, 상기 구조식 1-1로 표시되는 에폭시 화합물의 몰수(m1)와 상기 구조식 1-2로 표시되는 에폭시 화합물의 몰수(m2)의 비(m1:m2)가 30:70 내지 50:50일 수 있다.In addition, the ratio (m 1 :m 2 ) of the number of moles (m 1 ) of the epoxy compound represented by Structural Formula 1-1 and the number of moles (m 2 ) of the epoxy compound represented by Structural Formula 1-2 is 30:70 to 50 It could be :50.
또한, 상기 경화제가 아래 구조식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.In addition, the curing agent may be a compound represented by the following structural formula (3).
[구조식 3][Structural Formula 3]
상기 구조식 3에서,In Structural Formula 3,
R12 및 R13은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,R 12 and R 13 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R14는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이다.R 14 is each independently a C1 to C3 alkylene group.
또한, 상기 에폭시 조성물은 전체 에폭시 화합물의 에폭시기 100 몰부에 대하여 상기 경화제의 아민기 40 내지 60 몰부를 포함하고, 상기 전체 에폭시 화합물은 상기 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물과 구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물을 포함할 수 있다.In addition, the epoxy composition contains 40 to 60 mole parts of the amine group of the curing agent with respect to 100 mole parts of the epoxy group of the total epoxy compound, and the total epoxy compound is an epoxy compound represented by
본 발명의 또 다른 하나의 측면에 따르면, (a) 반응식 1에 따라 5-히드록시메틸퍼퓨랄(5-hydroxymethylfurfural, HMF)을 구조식 11로 표시되는 화합물과 구조식 12으로 표시되는 화합물과 반응시켜 구조식 13으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및 (b) 반응식 2에 따라 구조식 13으로 표시되는 화합물과 구조식 14로 표시되는 화합물을 반응시켜 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는 에폭시 화합물의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, (a) according to
[반응식 1][Scheme 1]
[반응식 2][Scheme 2]
상기 반응식 1 또는 2에서,In
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R7은 수소원자 또는 이고,R 7 is a hydrogen atom or ego,
R9은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 9 is a C1 to C3 alkylene group,
R8은 수소원자 또는 이고,R 8 is a hydrogen atom or ego,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 10 is a C1 to C3 alkylene group,
X는 F, Cl, Br 또는 I이다.X is F, Cl, Br or I.
또한, 상기 반응식 1 또는 2에서, R7은 수소원자이고, R8은 수소원자일 수 있다.In addition, in
또한, 상기 반응식 1 또는 2에서, R7은 수소원자이고, R8은 이고, R10은 C1 내지 C3 알킬렌기일 수 있다.In addition, in
또한, 상기 단계 (a)의 반응 촉매로서 ZnCl2를 사용할 수 있다. In addition, ZnCl 2 may be used as the reaction catalyst of step (a).
또한, 상기 단계 (b)의 반응 촉매로서 테트라-n-부틸암모늄 브로마이드(Tetra-n-butylammonium bromide, TBABr)을 사용할 수 있다.In addition, tetra-n-butylammonium bromide (TBABr) may be used as the reaction catalyst of step (b).
또한, 상기 단계 (a)가 (a-1) 5-히드록시메틸퍼퓨랄(5-hydroxymethylfurfural, HMF)을 상기 구조식 11로 표시되는 화합물과 반응시키는 단계; 및 (a-2) 상기 단계 (a-1)의 생성물을 상기 구조식 12로 표시되는 화합물과 반응시켜 상기 구조식 13으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step (a) comprises the steps of (a-1) reacting 5-hydroxymethylfurfural (HMF) with the compound represented by the structural formula 11; and (a-2) reacting the product of step (a-1) with a compound represented by Structural Formula 12 to prepare a compound represented by Structural Formula 13;
또한, 상기 단계 (a-1)이 10 내지 80℃의 온도에서 수행되고, 상기 단계 (a-2)가 50 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있다.In addition, the step (a-1) may be performed at a temperature of 10 to 80 °C, and the step (a-2) may be performed at a temperature of 50 to 100 °C.
또한, 상기 단계 (b)가 50 내지 100℃ 의 온도에서 수행될 수 있다.In addition, the step (b) may be performed at a temperature of 50 to 100 ℃.
본 발명의 또 다른 하나의 측면에 따르면, (1) 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물과, 구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물과 경화제를 포함하는 에폭시 조성물을 제조하는 단계; (2) 상기 에폭시 조성물을 탈포(degassing)하는 단계; 및 (3) 탈포된 상기 에폭시 조성물을 경화시켜 에폭시 수지를 제조하는 단계;를 포함하는 에폭시 수지의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, (1) preparing an epoxy composition comprising an epoxy compound represented by
[구조식 1][Structural Formula 1]
상기 구조식 1에서,In
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R7은 수소원자 또는 이고,R 7 is a hydrogen atom or ego,
R9은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 9 is a C1 to C3 alkylene group,
R8은 수소원자 또는 이고,R 8 is a hydrogen atom or ego,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 10 is a C1 to C3 alkylene group,
[구조식 2][Structural Formula 2]
상기 구조식 2에서,In Structural Formula 2,
R11은 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이다.R 11 is each independently a C1 to C3 alkylene group.
또한, 상기 경화제가 아래 구조식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.In addition, the curing agent may be a compound represented by the following structural formula (3).
[구조식 3][Structural Formula 3]
상기 구조식 3에서,In Structural Formula 3,
R12 및 R13은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,R 12 and R 13 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R14는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이다.R 14 is each independently a C1 to C3 alkylene group.
또한, 상기 단계 (3)이 80 내지 200℃의 온도에서 수행될 수 있다.In addition, the step (3) may be performed at a temperature of 80 to 200 ℃.
본 발명의 에폭시 화합물 및 그를 포함하는 에폭시 수지는 바이오 기반으로 제조되어 제조 및 사용시 인체에 유해한 화학물질이 발생되지 않고, 폐기시 환경오염을 유발하지 않아 친환경적이다.The epoxy compound of the present invention and the epoxy resin containing the same are produced on a bio-based basis, so chemical substances harmful to the human body are not generated during manufacture and use, and environmental pollution is not caused when discarded, so it is eco-friendly.
상세하게는, 본 발명의 에폭시 수지에 포함되는 바이오 기반 탄소는 구조식을 기반으로 이론적으로 계산하면, 에폭시기 치환률에 따라 48.9 내지 56.4 mol%의 바이오 기반 탄소를 갖는 에폭시 화합물(FFBFE)과 바이오 기반 탄소 50.0 mol% 포함하는 에폭시 화합물(FE)을 포함함으로써 최소 48 mol% 이상의 바이오 기반 탄소를 포함한다.In detail, if the bio-based carbon contained in the epoxy resin of the present invention is calculated theoretically based on the structural formula, the epoxy compound (FFBFE) and the bio-based carbon having 48.9 to 56.4 mol% of bio-based carbon depending on the epoxy group substitution rate It contains at least 48 mol% of bio-based carbon by including 50.0 mol% of epoxy compound (FE).
또한, 본 발명의 에폭시 화합물 및 그를 포함하는 에폭시 수지는 퓨란(furan) 및 인(phosphorous)을 포함함으로써 우수한 난연성을 가진다.In addition, the epoxy compound of the present invention and the epoxy resin including the same have excellent flame retardancy by including furan and phosphorous.
또한, 본 발명의 에폭시 화합물 및 그를 포함하는 에폭시 수지는 우수한 기계적 물성을 가진다.In addition, the epoxy compound of the present invention and the epoxy resin containing the same have excellent mechanical properties.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 FT-IR 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 2a는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 시차 주사 열량 분석(different scanning calorimetry, DSC)을 Kissinger 방법으로 측정하여 나타낸 것이다.
도 2b는 실시예 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 시차 주사 열량 분석(different scanning calorimetry, DSC)을 Ozawa 방법으로 측정하여 나타낸 것이다.
도 3a는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 탄성계수(modulus) 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 3b는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 저장되는 탄성 계수에 대한 손실되는 탄성 계수의 비인 탄 델타(tan delta) 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 4a는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 열 중량 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4b는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 온도/시간에 따른 무게 변화율을 나타낸 열 중량 차동(DTG) 곡선을 나타낸 것이다.
도 5a는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 인장강도 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 5b는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 인장 탄성률 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 6a는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 총 열 방출(total heat release, THR)을 나타낸 것이다.
도 6b는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 열 방출율(heat release rate, HRR)을 나타낸 것이다.
도 6c는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 시간에 따른 화재 확산속도(spread of fire)를 나타낸 것이다.These drawings are for reference in describing an exemplary embodiment of the present invention, and the technical spirit of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 shows the FT-IR analysis results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2;
FIG. 2A shows differential scanning calorimetry (DSC) of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 measured by the Kissinger method.
2B shows differential scanning calorimetry (DSC) of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 measured by the Ozawa method.
3A shows the results of measuring the modulus of elasticity of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2;
3B shows the measurement results of tan delta, which is the ratio of the lost elastic modulus to the stored elastic modulus of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2;
4A shows the results of thermogravimetric analysis of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2;
4B is a thermogravimetric differential (DTG) curve showing the weight change rate according to temperature/time of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2;
5A shows the tensile strength test results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2;
5B shows the tensile modulus test results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2;
6A shows the total heat release (THR) of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2;
6b shows the heat release rate (HRR) of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2;
6c shows the spread of fire over time in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 2;
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily carry out the present invention.
그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following description is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention in describing the present invention, the detailed description thereof will be omitted. .
본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 도는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, element, or combination thereof described in the specification exists, but is one or more other features or It should be understood that the existence or addition of numbers, steps, acts, elements, or combinations thereof, is not precluded in advance.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.In addition, terms including an ordinal number such as first, second, etc. to be used below may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when it is said that a component is "formed" or "stacked" on another component, it may be formed or laminated directly attached to the front surface or one surface on the surface of the other component. It should be understood that other components may be present in the .
이하, 본 발명의 퓨란 기반 난연 에폭시 화합물, 그를 포함하는 에폭시 수지 조성물 및 그의 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, the furan-based flame-retardant epoxy compound of the present invention, an epoxy resin composition comprising the same, and a manufacturing method thereof will be described in detail. However, this is provided as an example, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.
본 발명은 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물을 제공한다.The present invention provides an epoxy compound represented by
[구조식 1][Structural Formula 1]
상기 구조식 1에서,In
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R7은 수소원자 또는 이고,R 7 is a hydrogen atom or ego,
R9은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 9 is a C1 to C3 alkylene group,
R8은 수소원자 또는 이고,R 8 is a hydrogen atom or ego,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이다.R 10 is a C1 to C3 alkylene group.
또한, 상기 구조식 1에서, R7은 수소원자이고, R8은 수소원자일 수 있다.In addition, in
또한, 상기 구조식 1에서, R7은 수소원자이고, R8은 이고, R10은 C1 내지 C3 알킬렌기일 수 있다.In addition, in
본 발명은 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물; 구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물; 및 경화제;를 포함하는 에폭시 조성물을 제공한다.The present invention is an epoxy compound represented by
[구조식 1][Structural Formula 1]
상기 구조식 1에서,In
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R7은 수소원자 또는 이고,R 7 is a hydrogen atom or ego,
R9은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 9 is a C1 to C3 alkylene group,
R8은 수소원자 또는 이고,R 8 is a hydrogen atom or ego,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 10 is a C1 to C3 alkylene group,
[구조식 2][Structural Formula 2]
상기 구조식 2에서,In Structural Formula 2,
R11은 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이다.R 11 is each independently a C1 to C3 alkylene group.
또한, 상기 구조식 1로 표시되는 화합물이 아래 구조식 1-1로 표시되는 화합물 및 아래 구조식 1-2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.In addition, the compound represented by
[구조식 1-1] [Structural Formula 1-1]
[구조식 1-2][Structural Formula 1-2]
상기 구조식 1-1 또는 1-2에서,In Structural Formula 1-1 or 1-2,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이다.R 10 is a C1 to C3 alkylene group.
상기 에폭시 조성물이 상기 구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물 100 몰부; 및 상기 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물 10 내지 200 몰부;를 포함할 수 있고, 바람직하게는 상기 구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물 100 몰부; 및 상기 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물 30 내지 100 몰부;를 포함할 수 있다.100 parts by mole of an epoxy compound in which the epoxy composition is represented by Structural Formula 2; and 10 to 200 mole parts of the epoxy compound represented by the
상기 구조식 1로 표시되는 화합물이 30 몰부 미만일 경우, 에폭시 수지의 기계적 물성이 낮아 바람직하지 않고, 100 몰부를 초과할 경우, 상기 구조식 1로 표시되는 화합물이 분자량 크기에 비해 에폭시기의 개수가 적어 낮은 가교도를 갖게 되어 경화물의 물성이 낮아 바람직하지 않다. When the amount of the compound represented by
또한, 상기 구조식 1-1로 표시되는 에폭시 화합물의 몰수(m1)와 상기 구조식 1-2로 표시되는 에폭시 화합물의 몰수(m2)의 비(m1:m2)가 30:70 내지 50:50일 수 있다.In addition, the ratio (m 1 :m 2 ) of the number of moles (m 1 ) of the epoxy compound represented by Structural Formula 1-1 and the number of moles (m 2 ) of the epoxy compound represented by Structural Formula 1-2 is 30:70 to 50 It could be :50.
또한, 상기 경화제가 아래 구조식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.In addition, the curing agent may be a compound represented by the following structural formula (3).
[구조식 3][Structural Formula 3]
상기 구조식 3에서,In Structural Formula 3,
R12 및 R13은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,R 12 and R 13 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R14는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이다.R 14 is each independently a C1 to C3 alkylene group.
또한, 상기 에폭시 조성물은 전체 에폭시 화합물의 에폭시기 100 몰부에 대하여 상기 경화제의 아민기 40 내지 60 몰부를 포함하고, 상기 전체 에폭시 화합물은 상기 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물과 구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물을 포함할 수 있다.In addition, the epoxy composition contains 40 to 60 mole parts of the amine group of the curing agent with respect to 100 mole parts of the epoxy group of the total epoxy compound, and the total epoxy compound is an epoxy compound represented by
상기 경화제가 40 몰부 미만일 경우, 에폭시 화합물과 경화제의 반응이 원활하지 않아 경화에 어려움이 있으므로 바람직하지 않고, 60 몰부를 초과할 경우 초기 경화속도는 빨라지나 최종 경화도가 감소하여 바람직하지 않다. When the curing agent is less than 40 mol parts, it is not preferable because the reaction between the epoxy compound and the curing agent is not smooth and hardening is difficult.
본 발명은 (a) 반응식 1에 따라 5-히드록시메틸퍼퓨랄(5-hydroxymethylfurfural, HMF)을 구조식 11로 표시되는 화합물과 구조식 12으로 표시되는 화합물과 반응시켜 구조식 13으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및 (b) 반응식 2에 따라 구조식 13으로 표시되는 화합물과 구조식 14로 표시되는 화합물을 반응시켜 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는 에폭시 화합물의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to (a) reacting 5-hydroxymethylfurfural (HMF) with a compound represented by Structural Formula 11 and a compound represented by Structural Formula 12 according to
[반응식 1][Scheme 1]
[반응식 2][Scheme 2]
상기 반응식 1 또는 2에서,In
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R7은 수소원자 또는 이고,R 7 is a hydrogen atom or ego,
R9은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 9 is a C1 to C3 alkylene group,
R8은 수소원자 또는 이고,R 8 is a hydrogen atom or ego,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 10 is a C1 to C3 alkylene group,
X는 F, Cl, Br 또는 I이다.X is F, Cl, Br or I.
또한, 상기 반응식 1 또는 2에서, R7은 수소원자이고, R8은 수소원자일 수 있다.In addition, in
또한, 상기 반응식 1 또는 2에서, R7은 수소원자이고, R8은 이고, R10은 C1 내지 C3 알킬렌기일 수 있다.In addition, in
또한, 상기 단계 (a)의 반응 촉매로서 ZnCl2를 사용할 수 있다. In addition, ZnCl 2 may be used as the reaction catalyst of step (a).
또한, 상기 단계 (b)의 반응 촉매로서 테트라-n-부틸암모늄 브로마이드(Tetra-n-butylammonium bromide, TBABr)을 사용할 수 있다.In addition, tetra-n-butylammonium bromide (TBABr) may be used as the reaction catalyst of step (b).
또한, 상기 단계 (a)가 (a-1) 5-히드록시메틸퍼퓨랄(5-hydroxymethylfurfural, HMF)을 상기 구조식 11로 표시되는 화합물과 반응시키는 단계; 및 (a-2) 상기 단계 (a-1)의 생성물을 상기 구조식 12로 표시되는 화합물과 반응시켜 상기 구조식 13으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step (a) comprises the steps of (a-1) reacting 5-hydroxymethylfurfural (HMF) with the compound represented by the structural formula 11; and (a-2) reacting the product of step (a-1) with a compound represented by Structural Formula 12 to prepare a compound represented by Structural Formula 13;
또한, 상기 단계 (a-1)이 10 내지 80℃의 온도에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 20 내지 60℃, 보다 바람직하게는 30 내지 50℃의 온도에서 수행될 수 있다. 단계 (a-1)이 10℃ 미만의 온도에서 수행될 경우, 5-히드록시메틸퍼퓨랄과 상기 구조식 11로 표시되는 화합물의 반응이 일어나지 않아 바람직하지 않고, 80℃를 초과한 온도에서 수행될 경우 부가반응이 일어날 수 있어 바람직하지 않다.In addition, the step (a-1) may be carried out at a temperature of 10 to 80 ℃, preferably 20 to 60 ℃, more preferably it may be carried out at a temperature of 30 to 50 ℃. When step (a-1) is carried out at a temperature of less than 10°C, the reaction between 5-hydroxymethylfurfural and the compound represented by the structural formula 11 does not occur, which is not preferable, and may be performed at a temperature exceeding 80°C. In this case, an addition reaction may occur, which is not preferable.
또한, 상기 단계 (a-2)가 50 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 60 내지 90℃, 보다 바람직하게는 75 내지 85℃의 온도에서 수행될 수 있다. 단계 (a-2)가 50℃ 미만의 온도에서 수행될 경우, 단계 (a-1)의 반응물과 상기 구조식 12로 표시되는 화합물의 반응이 일어나지 않아 바람직하지 않고, 100℃를 초과한 온도에서 수행될 경우 부가반응이 일어날 수 있어 바람직하지 않다. In addition, the step (a-2) may be carried out at a temperature of 50 to 100 ℃, preferably 60 to 90 ℃, more preferably it may be carried out at a temperature of 75 to 85 ℃. When step (a-2) is performed at a temperature of less than 50° C., it is not preferable because the reaction of the reactant of step (a-1) with the compound represented by the structural formula 12 does not occur, and it is performed at a temperature exceeding 100° C. If this is the case, an addition reaction may occur, which is not preferable.
또한, 상기 단계 (b)가 50 내지 100℃의 온도에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 60 내지 90℃, 보다 바람직하게는 75 내지 85℃의 온도에서 수행될 수 있다. 단계 (b)가 50℃ 미만의 온도에서 수행될 경우, 상기 구조식 13으로 표시되는 화합물과 상기 구조식 14로 표시되는 화합물의 반응이 일어나지 않아 바람직하지 않고, 100℃를 초과한 온도에서 수행될 경우 부가반응이 일어날 수 있어 바람직하지 않다.In addition, the step (b) may be carried out at a temperature of 50 to 100 ℃, preferably 60 to 90 ℃, more preferably it may be carried out at a temperature of 75 to 85 ℃. When step (b) is carried out at a temperature of less than 50° C., it is not preferable because the reaction of the compound represented by the structural formula 13 with the compound represented by the structural formula 14 does not occur, and when carried out at a temperature exceeding 100° C., addition This is undesirable as a reaction may occur.
본 발명은 (1) 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물과, 구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물과 경화제를 포함하는 에폭시 조성물을 제조하는 단계; (2) 상기 에폭시 조성물을 탈포(degassing)하는 단계; 및 (3) 탈포된 상기 에폭시 조성물을 경화시켜 에폭시 수지를 제조하는 단계;를 포함하는 에폭시 수지의 제조방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of (1) preparing an epoxy composition comprising an epoxy compound represented by
[구조식 1][Structural Formula 1]
상기 구조식 1에서,In
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R7은 수소원자 또는 이고,R 7 is a hydrogen atom or ego,
R9은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 9 is a C1 to C3 alkylene group,
R8은 수소원자 또는 이고,R 8 is a hydrogen atom or ego,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,R 10 is a C1 to C3 alkylene group,
[구조식 2][Structural Formula 2]
상기 구조식 2에서,In Structural Formula 2,
R11은 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이다.R 11 is each independently a C1 to C3 alkylene group.
상기 에폭시 조성물이 상기 구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물 100 몰부; 및 상기 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물 10 내지 200 몰부;를 포함할 수 있고, 바람직하게는 상기 구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물 100 몰부; 및 상기 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물 30 내지 100 몰부;를 포함할 수 있다.100 parts by mole of an epoxy compound in which the epoxy composition is represented by Structural Formula 2; and 10 to 200 mole parts of the epoxy compound represented by the
상기 구조식 1로 표시되는 화합물이 30 몰부 미만일 경우, 에폭시 수지의 기계적 물성이 낮아 바람직하지 않고, 100 몰부를 초과할 경우, 상기 구조식 1로 표시되는 화합물이 분자량 크기에 비해 에폭시기의 개수가 적어 낮은 가교도를 갖게 되어 경화물의 물성이 낮아 바람직하지 않다.When the amount of the compound represented by
또한, 상기 구조식 1-1로 표시되는 에폭시 화합물의 몰수(m1)와 상기 구조식 1-2로 표시되는 에폭시 화합물의 몰수(m2)의 비(m1:m2)가 30:70 내지 50:50일 수 있다.In addition, the ratio (m 1 :m 2 ) of the number of moles (m 1 ) of the epoxy compound represented by Structural Formula 1-1 and the number of moles (m 2 ) of the epoxy compound represented by Structural Formula 1-2 is 30:70 to 50 It could be :50.
또한, 상기 경화제가 아래 구조식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.In addition, the curing agent may be a compound represented by the following structural formula (3).
[구조식 3][Structural Formula 3]
상기 구조식 3에서,In Structural Formula 3,
R12 및 R13은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,R 12 and R 13 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R14는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이다.R 14 is each independently a C1 to C3 alkylene group.
또한, 상기 에폭시 조성물은 전체 에폭시 화합물의 에폭시기 100 몰부에 대하여 상기 경화제의 아민기 40 내지 60 몰부를 포함하고, 상기 전체 에폭시 화합물은 상기 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물과 구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물을 포함할 수 있다.In addition, the epoxy composition includes 40 to 60 mole parts of the amine group of the curing agent with respect to 100 mole parts of the epoxy group of the total epoxy compound, and the total epoxy compound is an epoxy compound represented by
상기 경화제가 40 몰부 미만일 경우, 에폭시 화합물과 경화제의 반응이 원활하지 않아 경화에 어려움이 있으므로 바람직하지 않고, 60 몰부를 초과할 경우 초기 경화속도는 빨라지나 최종 경화도가 감소하여 바람직하지 않다. When the curing agent is less than 40 mol parts, it is not preferable because the reaction between the epoxy compound and the curing agent is not smooth and hardening is difficult.
또한, 상기 단계 (3)이 80 내지 200℃의 온도에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 100 내지 180℃의 온도에서 수행될 수 있고, 보다 바람직하게는 100℃, 140℃, 180℃에서 각각 3시간 동안 수행되는 스텝 경화로 수행될 수 있다. 단계 (3)이 80℃ 미만의 온도에서 수행될 경우, 경화가 일어나지 않아 바람직하지 않고, 200℃를 초과할 경우 부가반응이 일어날 수 있어 바람직하지 않다.In addition, the step (3) may be carried out at a temperature of 80 to 200 °C, preferably at a temperature of 100 to 180 °C, more preferably 3 at 100 °C, 140 °C, 180 °C, respectively. It can be done with step hardening performed over time. When step (3) is performed at a temperature of less than 80° C., it is not preferable because curing does not occur, and when it exceeds 200° C., an addition reaction may occur, which is not preferable.
[실시예] [Example]
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described. However, this is for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited thereto.
제조예manufacturing example 1: One: 비스히드록시메틸퓨란Bishydroxymethylfuran (( bis(hydroxymethyl)furanbis(hydroxymethyl)furan , , BHFBHF ) 제조) Produce
3구 둥근 바닥 플라스크를 준비하고, 수소화 알루미늄 리튬(Lithium Aluminium Hydride, LAH) 20g (0.53 mmol) 및 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran, THF) 500 mL를 넣고 교반 후 Ice bath에서 0 ℃로 만들었다.A three-necked round-bottom flask was prepared, 20 g (0.53 mmol) of lithium aluminum hydride (LAH) and 500 mL of tetrahydrofuran (THF) were added thereto, and after stirring, it was brought to 0 ° C in an ice bath.
이후, 테트라히드로퓨란에 5-히드록시메틸퍼퓨랄(5-hydroxymethylfurfural, HMF) 100g (0.79 mmol)을 희석하고 매우 천천히 적가한 뒤 24시간 동안 교반하였다.Thereafter, 100 g (0.79 mmol) of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) was diluted in tetrahydrofuran and added dropwise very slowly, followed by stirring for 24 hours.
LAH Killing을 위해 증류수 200mL를 천천히 적가하고 농축으로 THF를 제거한 후 에틸 아세테이트(Ethyl acetate)를 이용해 3회 세척(washing)하고 100% 에틸 아세테이트(EA) 조건에서 컬럼 크로마토 그래피를 진행하여 노란색 파우더 형태의 반응물을 85.4g (BHF 수율 84.1%)을 획득하였다. For LAH killing, 200 mL of distilled water was slowly added dropwise, and THF was removed by concentration, washed three times with ethyl acetate, and column chromatography was performed under 100% ethyl acetate (EA) conditions to form yellow powder. 85.4 g of the reaction product (BHF yield 84.1%) was obtained.
상기 노란색 파우더의 1H-NMR(300 MHz, CDCl3, δ) 결과는 6.27-6.25 (s, 2H), 4.63-4.59 (s, 4H)로 나타났고, 13C NMR(300 MHz, CDCl3, δ) 결과는 154.1, 108.7, 57.5로 나타나 BHF가 잘 제조된 것을 확인할 수 있다. 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ) results of the yellow powder were 6.27-6.25 (s , 2H), 4.63-4.59 ( s , 4H), and 13 C NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ) The results were 154.1, 108.7, and 57.5, confirming that BHF was well prepared.
상기 비스히드록시메틸퓨란의 제조시 반응은 아래 표시된 반응식 3과 같다.The reaction in the preparation of the bishydroxymethylfuran is shown in Scheme 3 below.
[반응식 3][Scheme 3]
제조예manufacturing example 2: FE 제조 2: FE manufacturing
3구 둥근 바닥플라스크를 준비하고 NaOH 95.96g (2.40 mol), 물(H2O) 95.96g (5.33 mol), 에피클로로히드린(epichlorohydrin, d=1.18g/ml) 226.57g (2.80 mol) 및 테트라뷰틸암모늄 브로마이드(tetrabutylammonium bromide, TBABr) 6.45g (0.02 mol)을 넣고 교반한 후 냉각기를 장착하고 N2 분위기를 만들었다.Prepare a three-necked round-bottom flask, and prepare NaOH 95.96g (2.40 mol), water (H 2 O) 95.96g (5.33 mol), epichlorohydrin (epichlorohydrin, d=1.18g/ml) 226.57g (2.80 mol) and After adding 6.45 g (0.02 mol) of tetrabutylammonium bromide (TBABr) and stirring, a cooler was installed and an N 2 atmosphere was created.
테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran, THF)에 제조예 1에 따라 제조된 BHF를 희석한 후 매우 천천히 적가하였다. 이후 50℃에서 2시간 동안 교반하고 에틸 아세테이트(ethyl acetate)로 3회 추출하고 농축으로 용매를 제거하였다. 이후, 컬럼 크로마토 그래피(헥산(HX):에틸 아세테이트(EA) = 2:1)를 실시하여 노란색 액체 형태의 반응물 28g (FE 수율 57%)를 얻었다.After diluting BHF prepared according to Preparation Example 1 in tetrahydrofuran (THF), it was added dropwise very slowly. Then, the mixture was stirred at 50° C. for 2 hours, extracted three times with ethyl acetate, and the solvent was removed by concentration. Then, column chromatography (hexane (HX): ethyl acetate (EA) = 2: 1) was performed to obtain 28 g of a yellow liquid reactant (FE yield 57%).
상기 노란색 액체의 1H-NMR(300 MHz, CDCl3, δ) 결과는 6.31-6.29 (m, 1H), 4.58-4.47 (m, 2H), 3.81-3.73 (m, 1H), 3.48-3.41 (m, 1H), 3.21-3.18 (m, 1H), 2.81-2.76 (m, 1H), 2.63-2.57 (m, 1H)로 나타났고, 13C NMR(300 MHz, CDCl3, δ) 결과는 152.2, 110.8, 110.6, 70.6, 65.4, 51.0, 44.5로 나타나 FE가 잘 제조된 것을 확인할 수 있다. 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ) of the yellow liquid was 6.31-6.29 ( m , 1H), 4.58-4.47 ( m , 2H), 3.81-3.73 ( m , 1H), 3.48-3.41 ( m , 1H), 3.21-3.18 ( m , 1H), 2.81-2.76 ( m , 1H), 2.63-2.57 ( m , 1H), 13 C NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ) result was 152.2 , 110.8, 110.6, 70.6, 65.4, 51.0, 44.5, confirming that the FE was well prepared.
상기 FE의 제조시 반응은 아래 표시된 반응식 4와 같다.The reaction during the preparation of the FE is shown in Scheme 4 below.
[반응식 4][Scheme 4]
제조예manufacturing example 3: 3: BFABFA 제조 Produce
2구 둥근 바닥 플라스크에 퍼퓨릴 아민(Furfuryl amine) 40.95g (0.42 mol)을 첨가하고, 얼음을 이용해 0℃로 만들었다. 이후 HCl 용액(18wt%)을 약 202.78g (1 mol) 첨가하고 25℃로 천천히 온도를 올린 뒤 냉각기를 장착하고, 아세톤을 첨가한 후 40℃로 온도를 올렸다.Furfuryl amine 40.95 g (0.42 mol) was added to a two-necked round-bottom flask, and the temperature was adjusted to 0° C. using ice. Then, about 202.78g (1 mol) of HCl solution (18wt%) was added and the temperature was slowly raised to 25°C, a cooler was installed, and acetone was added and then the temperature was raised to 40°C.
2일 후, 4일 후 각각 아세톤 0.4당량을 추가로 적가하였고, 7일 후 반응 종료하고 room temperature로 cooling하였다. 이후 10mL H2O로 적가하고, 15wt% NaOH 용액을 이용하여 pH를 10으로 맞춘 뒤 에틸 아세테이트(ethyl acetate)로 3회 추출하고 MgSO4로 건조 후 농축하였다. 이후 컬럼 크로마토 그래피(에틸 아세테이트(EA) to 메탄올(MeOH))를 실시하여 yellow brown product를 39g (BFA 수율 72.83%) 얻었다.After 2 days and 4 days later, 0.4 equivalents of acetone were further added dropwise, respectively, and the reaction was terminated after 7 days and cooled to room temperature. Then, 10mL H 2 O was added dropwise, pH was adjusted to 10 using 15wt% NaOH solution, extracted 3 times with ethyl acetate , dried over MgSO 4 , and concentrated. Then, column chromatography (ethyl acetate (EA) to methanol (MeOH)) was performed to obtain 39 g of a yellow brown product (BFA yield 72.83%).
상기 yellow brown product의 1H-NMR(300 MHz, CDCl3, δ) 결과는 6.04-6.00 (m, 2H), 5.93-5.91 (d, 2H), 3.78-3.76 (d, 4H), 1.63-1.61 (s, 4H), 1.54-1.49 (s, 6H)이고, 13C NMR(300 MHz, CDCl3, δ):(CDCl3, 75 MHz, δ) 결과는 159, 155.1, 105.6, 104.5, 39, 26.1로 나타나 BFA가 잘 제조된 것을 확인할 수 있다. 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ) of the yellow brown product was 6.04-6.00 ( m , 2H), 5.93-5.91 ( d , 2H), 3.78-3.76 ( d , 4H), 1.63-1.61 ( s , 4H), 1.54-1.49 ( s , 6H), and 13 C NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ): (CDCl 3 , 75 MHz, δ ) results were 159, 155.1, 105.6, 104.5, 39, 26.1, it can be confirmed that BFA was well prepared.
상기 BFA의 제조시 반응은 아래 표시된 반응식 5와 같다.The reaction during the preparation of the BFA is shown in
[반응식 5][Scheme 5]
제조예manufacturing example 4: 4: FFBFFFBF -OH 제조-OH preparation
3구 둥근 바닥플라스크를 준비하고 5-히드록시메틸퍼퓨랄(5-hydroxymethylfurfural, HMF) 33g (0.26 mol) 및 에탄올(EtOH) 300mL를 넣고 교반하여 HMF 용액을 제조하였다. 제조예 3에 따라 제조된 BFA 30.57g (0.13 mol)을 에탄올(EtOH) 250mL에 녹이고 상기 HMF 용액에 천천히 적가한 후 냉각기를 장착하고, 40℃에서 4시간 동안 교반하였다.A 3-neck round bottom flask was prepared, and 33 g (0.26 mol) of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) and 300 mL of ethanol (EtOH) were added and stirred to prepare an HMF solution. 30.57 g (0.13 mol) of BFA prepared according to Preparation Example 3 was dissolved in 250 mL of ethanol (EtOH) and slowly added dropwise to the HMF solution, a cooler was installed, and the mixture was stirred at 40° C. for 4 hours.
이후, 디에틸 포스파이트(Diethyl phosphite) 54.12g (0.39 mol) 및 ZnCl2 1.00g (0.01 mol)을 추가하고 80℃로 가열 후 14시간 동안 교반하였다.Then, 54.12 g (0.39 mol) of diethyl phosphite and 1.00 g (0.01 mol) of ZnCl 2 were added and heated to 80° C. and stirred for 14 hours.
이후, 에탄올을 농축하여 제거하고, 에틸 아세테이트(ethyl acetate)와 증류수를 넣어 세척(washing)한 후, 컬럼 크로마토 그래피(에틸 아세테이트(EA):메탄올(MeOH) = 5:1)를 실시하여 점성이 높은 검은 액을 59.3g(FFBF-OH 수율 62.4%) 얻었다.Thereafter, ethanol was removed by concentration, washed with ethyl acetate and distilled water, and column chromatography (ethyl acetate (EA):methanol (MeOH) = 5:1) was performed to increase the viscosity. 59.3 g (FFBF-OH yield 62.4%) of a high black liquid was obtained.
상기 검은 액의 1H-NMR(300 MHz, CDCl3, δ) 결과가 6.21-6.17 (d, 2H), 6.16-6.12 (d, 2H), 5.97-5.93 (d, 2H), 5.82-5.78 (d, 2H), 4.46-4.40 (s, 2H), 4.13-3.76 (m, 12H), 3.76-3.66 (d, 2H), 3.53-3.43 (d, 2H), 1.52-1.45 (s, 6H), 1.23-1.05 (m, 12H)로 나타났고, 13C NMR(300 MHz, CDCl3, δ) 결과가 159.4, 155.2, 151.2, 148.0, 110.5, 107.8, 104.5, 62.9, 57.8, 57.1, 54.1, 52.0, 43.7, 37.3, 26.1, 18.4, 16.3으로 나타났고, 31P NMR(300 MHz, CDCl3, δ) 결과가 21.14로 나타나 FFBF-OH가 잘 제조된 것을 확인할 수 있다. 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ) of the black liquid was 6.21-6.17 ( d , 2H), 6.16-6.12 ( d , 2H), 5.97-5.93 ( d , 2H), 5.82-5.78 ( d , 2H), 4.46-4.40 ( s , 2H), 4.13-3.76 ( m , 12H), 3.76-3.66 ( d , 2H), 3.53-3.43 ( d , 2H), 1.52-1.45 ( s , 6H), 1.23-1.05 ( m , 12H), and 13 C NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ) results were 159.4, 155.2, 151.2, 148.0, 110.5, 107.8, 104.5, 62.9, 57.8, 57.1, 54.1, 52.0, 43.7, 37.3, 26.1, 18.4, 16.3, and 31 P NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ) was 21.14, confirming that FFBF-OH was well prepared.
상기 FFBF-OH의 제조시 반응은 아래 표시된 반응식 6과 같다.The reaction in the preparation of the FFBF-OH is shown in Scheme 6 below.
[반응식 6][Scheme 6]
제조예manufacturing example 5: 5: FFBFEFFBFE 제조 Produce
3구 둥근 바닥 플라스크에 제조예 4에 따라 제조된 FFBF-OH 30.00g (0.23 mol), 에피클로로히드린(epichlorohydrin, d=1.18g/ml) 335g (3.51 mol) 및 테트라뷰틸암모늄 브로마이드(tetrabutylammonium bromide, TBABr) 3g (0.01 mol)을 넣고 교반한 후 냉각기를 장착하고 N2 분위기를 만들었다.30.00 g (0.23 mol) of FFBF-OH, 335 g (3.51 mol) of FFBF-OH prepared according to Preparation Example 4, epichlorohydrin, d=1.18 g/ml) and tetrabutylammonium bromide in a three-necked round bottom flask , TBABr) 3g (0.01 mol) was added and stirred, then a cooler was installed and an N 2 atmosphere was created.
이후 80 ℃로 가열한 후, 3시간 동안 교반하고, 5 ℃로 cooling하였다. NaOH solution (50%) 165g (4.13 mmol)을 5시간에 걸쳐 천천히 적가한 후 에틸 아세테이트(ethyl acetate)로 3번 세척(washing)하였다. 이후 컬럼 크로마토 그래피(에틸 아세테이트(EA):메탄올(MeOH) = 10:1)를 실시하여 점성이 높은 오일(oil) 형태의 반응물을 26.5g(FFBFE 수율 74.3%) 얻었다.After heating to 80 ℃, stirred for 3 hours, and cooled to 5 ℃. 165 g (4.13 mmol) of NaOH solution (50%) was slowly added dropwise over 5 hours, followed by washing with ethyl acetate 3 times. Thereafter, column chromatography (ethyl acetate (EA):methanol (MeOH) = 10:1) was performed to obtain 26.5 g (FFBFE yield 74.3%) of the reactant in the form of an oil with high viscosity.
상기 반응물의 1H-NMR(300 MHz, CDCl3, δ) 결과가 6.57-6.38 (m, 2H), 6.38-6.17(m, 2H), 6.17-5.96 (m, 2H), 5.96-5.74 (m, 2H), 4.60-4.33 (m, 2H), 4.30-3.83 (m, 12H), 3.83-3.68 (m, 2H), 3.65-3.48 (m, 2H), 3.48-3.28 (m, 2,6H), 3.26-3.06 (m, 2,6H), 3.06-2.84(m, 2,6H), 2.84-2.73 (m, 2,6H), 2.64-2.49 (m, 2.6H), 1.71-1.50 (s, 6H). 1.49-1.05 (m, 12H)로 나타났고, 13C NMR(300 MHz, CDCl3, δ) 결과가 159.0, 151,4, 150,9, 148,3, 112.2, 109.8, 109.5, 105.3, 70.6, 64.7, 63.2, 62.1, 60.5, 53.3, 52.0, 50.9, 44.0, 37.3, 31.5, 26.4, 22.7, 21.1, 16.3, 14.2로 나타났고, 31P NMR(300 MHz, CDCl3,) 결과가 20.7, 19.8로 나타나 FFBFE가 잘 제조된 것을 확인할 수 있다. 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ) of the reactant was 6.57-6.38 ( m , 2H), 6.38-6.17 ( m , 2H), 6.17-5.96 ( m , 2H), 5.96-5.74 ( m ) , 2H), 4.60-4.33 ( m , 2H), 4.30-3.83 ( m , 12H), 3.83-3.68 ( m , 2H), 3.65-3.48 ( m , 2H), 3.48-3.28 ( m , 2,6H) , 3.26-3.06 ( m , 2,6H), 3.06-2.84 ( m , 2,6H), 2.84-2.73 ( m , 2,6H), 2.64-2.49 ( m , 2.6H), 1.71-1.50 ( s , 6H). 1.49-1.05 ( m , 12H), and 13 C NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ) results were 159.0, 151,4, 150,9, 148,3, 112.2, 109.8, 109.5, 105.3, 70.6, 64.7, 63.2, 62.1, 60.5, 53.3, 52.0, 50.9, 44.0, 37.3, 31.5, 26.4, 22.7, 21.1, 16.3, 14.2, 31 P NMR (300 MHz, CDCl 3 ,) results were 20.7, 19.8 It can be seen that the FFBFE was well prepared.
상기 FFBFE의 제조시 반응은 아래 표시된 반응식 7과 같다.The reaction during the preparation of the FFBFE is shown in Scheme 7 below.
[반응식 7][Scheme 7]
상기 반응식 7에서,In Scheme 7,
R7은 수소원자 또는 이고,R 7 is a hydrogen atom or ego,
R8은 수소원자 또는 이다.R 8 is a hydrogen atom or am.
에폭시 수지epoxy resin
실시예Example 1 내지 2 및 1 to 2 and 비교예comparative example 1 내지 2 1 to 2
아래 표 1에 따른 함량으로 에폭시 화합물로 제조예 2에 따라 제조된 FE, 제조예 5에 따라 제조된 FFBFE 및 BADGE(Bisphenol A diglycidyl ether)와 경화제로 제조예 3에 따라 제조된 BFA를 에폭시(Epoxy)기와 아민(amine)기 몰 비율이 2:1로 맞춰 섞은 후 Passte mixer의 탈포 모드를 이용하여 20분 동안 탈포하였다. 이후, 실리콘 mold에 붓고 100℃에서 3분동안 탈포(degassing)한 뒤, 100℃에서 3시간, 140℃에서 3시간, 180℃에서 3시간 동안 스텝 경화하여 에폭시 수지를 제조하였다.FE prepared according to Preparation Example 2 with an epoxy compound in an amount according to Table 1 below, FFBFE and BADGE (Bisphenol A diglycidyl ether) prepared according to Preparation Example 5, and BFA prepared according to Preparation Example 3 as a curing agent were mixed with epoxy (Epoxy) ) and amine groups were mixed in a molar ratio of 2:1 and defoamed for 20 minutes using the defoaming mode of the Passte mixer. Then, poured into a silicone mold and degassed at 100° C. for 3 minutes, followed by step curing at 100° C. for 3 hours, 140° C. for 3 hours, and 180° C. for 3 hours to prepare an epoxy resin.
[시험예] [Test Example]
시험예test example 1: One: FFBFE의FFBFE's 에폭시 epoxy 당량equivalent weight 측정 measurement
제조에 5에 따라 제조된 FFBFE의 에폭시 당량을 측정하였다. 상기 측정은 브로민화수소(HBr)을 이용하여 진행하였다. The epoxy equivalent of the FFBFE prepared according to
먼저, 수소화 칼륨 프탈산(potassium hydrogen phthalate, KHP)을 이용하여 브로민화수소(HBr)의 몰농도를 구하였다. 상세하게는 아래 표시된 반응식 8의 KHP와 HBr의 반응과 아래 식 1을 이용하여 HBr의 몰농도를 구하였다.First, the molar concentration of hydrogen bromide (HBr) was calculated using potassium hydrogen phthalate (KHP). In detail, the molar concentration of HBr was obtained using the reaction of KHP and HBr in Scheme 8 shown below and
[반응식 8][Scheme 8]
KHP + HBr → H2P + KBrKHP + HBr → H 2 P + KBr
[식 1][Equation 1]
다음으로, 아래 표시된 반응식 9와 같이 FFBFE의 에폭시기와 브로민화수소(HBr)의 반응 및 아래 식 2를 이용하여 FFBFE의 에폭시 당량(epoxy equivalent)을 측정하였다.Next, the epoxy equivalent of FFBFE was measured using the reaction of the epoxy group of FFBFE with hydrogen bromide (HBr) as shown in Scheme 9 below and Equation 2 below.
[반응식 9][Scheme 9]
[식 2][Equation 2]
상기 측정에 따라 제조에 5에 따라 제조된 FFBFE의 에폭시 당량은 346.5로 346.5g당 1개의 에폭시기를 포함하는 것으로 나타난다. 즉, 1몰의 FFBFE가 2.6개의 에폭시기를 포함하는 것을 나타낸다.According to the above measurement, the epoxy equivalent of the FFBFE prepared according to
시험예test example 2: FT-IR 측정 2: FT-IR measurement
도 1은 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 FT-IR 분석 결과를 나타낸 것이다.1 shows the FT-IR analysis results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2;
도 1을 참조하면, 910cm-1에 peak가 존재하지 않는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 에폭시 수지가 경화됨에 따라 에폭시기가 사라진 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1 , it can be confirmed that there is no peak at 910 cm -1 . Therefore, it can be confirmed that the epoxy groups disappeared as the epoxy resins prepared according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were cured.
시험예test example 3: 동적 경화(curing kinetic) 반응 측정 3: Measurement of the curing kinetic reaction
도 2a는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 시차 주사 열량 분석(different scanning calorimetry, DSC)을 Kissinger 방법으로 측정하여 나타낸 것이고, 도 2b는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 시차 주사 열량 분석(different scanning calorimetry, DSC)을 Ozawa 방법으로 측정하여 나타낸 것이다. 아래 표 2는 상기 분석 결과를 나타낸 것이다.2A is a diagram showing differential scanning calorimetry (DSC) of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 measured by the Kissinger method, and FIG. 2B is Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 Different scanning calorimetry (DSC) was measured and shown by the Ozawa method. Table 2 below shows the analysis results.
도 2a, 2b 및 표 2를 참조하면, 에폭시 화합물로 FE만 사용한 비교예 2보다 BADGE를 사용한 비교예 1이 반응성이 더 좋으나, FE에 FFBFE를 적가함에 따라 반응성이 상승하는 것을 확인할 수 있다. 이는, FFBFE가 P-O, P=O 및 N-H의 dipole bonding을 포함함에 의해 나타나는 것으로 확인된다.Referring to Figures 2a, 2b and Table 2, Comparative Example 1 using BADGE than Comparative Example 2 using only FE as the epoxy compound has better reactivity, but it can be confirmed that the reactivity increases as FFBFE is added dropwise to FE. This is confirmed by the fact that FFBFE includes dipole bonding of P-O, P=O and N-H.
시험예test example 4: 동적 역학적 거동 분석(DMA) 4: Dynamic mechanical behavior analysis (DMA)
도 3a는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 탄성계수(modulus) 측정 결과를 나타낸 것이고, 도 3b는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 저장되는 탄성 계수에 대한 손실되는 탄성 계수의 비인 탄 델타(tan delta) 측정 결과를 나타낸 것이다. 아래 표 3은 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 DMA 측정 결과를 정리하여 나타낸 것이다.Figure 3a shows the elastic modulus measurement results of Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 and 2, Figure 3b is the elastic modulus lost with respect to the stored elastic modulus of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 The tan delta measurement result, which is the ratio of the coefficients, is shown. Table 3 below summarizes the DMA measurement results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.
도 3a 및 3b를 참조하면, 에폭시 화합물로 FE만 사용한 비교예 2는 FE의 유연성(flexibility)으로 인해 유리전이온도(Tg)가 낮고 가교 밀도(crosslinking density) 또한 낮은 것을 확인할 수 있다. 반면에, 실시예 1 및 2는 FE에 FFBFE를 추가로 사용함으로써 유리전이온도(Tg)가 상승하고, FFBFE의 평균 에폭시기 수가 2.6이고, 수소 결합으로 인한 가교 포인트(crosslinking point)가 증가함에 따라 가교 밀도(crosslinking density) 또한 상승하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B , it can be seen that Comparative Example 2 using only FE as an epoxy compound has a low glass transition temperature (T g ) and a low crosslinking density due to the flexibility of FE. On the other hand, in Examples 1 and 2, the glass transition temperature (T g ) was increased by additionally using FFBFE in FE, the average number of epoxy groups of FFBFE was 2.6, and the crosslinking point due to hydrogen bonding increased. It can be seen that the crosslinking density also increases.
시험예test example 5: 5: 열중량thermogravimetric 분석( analysis( TGATGA ))
도 4a는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 열 중량 분석 결과를 나타낸 것이고, 도 4b는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 온도/시간에 따른 무게 변화율을 나타낸 열 중량 차동(DTG) 곡선을 나타낸 것이다.4a shows the thermogravimetric analysis results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, and FIG. 4b is a thermogravimetric differential showing the weight change rate according to temperature/time of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 (DTG) curve is shown.
도 4a 및 4b를 참조하면, FFBFE를 포함하는 실시예 1 및 2의 경우 FFBFE에 존재하는 인(P)의 존재로 인해 FFBFE를 포함하지 않는 비교예 1 및 2에 비해 온도가 상승해도 분해가 덜 되는 것을 확인할 수 있다.4a and 4b, in the case of Examples 1 and 2 including FFBFE, the decomposition is less even when the temperature is increased compared to Comparative Examples 1 and 2 that do not include FFBFE due to the presence of phosphorus (P) present in FFBFE it can be confirmed that
시험예test example 6: 기계적 특성 분석 6: Mechanical Characterization
도 5a는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 인장강도 실험 결과를 나타낸 것이고, 도 5b는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 인장 탄성률 실험 결과를 나타낸 것이다.5A shows the tensile strength test results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, and FIG. 5B shows the tensile modulus test results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.
도 5a 및 5b를 참조하면, FE의 유연성으로 인해 FE만 포함하는 비교예 2가 BADGE만 포함하는 비교예 1에 비해 인장강도 값이 낮은 것을 확인할 수 있다. 다만, FE와 FFBFE를 포함하는 실시예 1 및 2의 경우 비교예 2에 비해 인장강도 값이 증가한 것을 확인할 수 있는데, 이는 FFBFE의 평균 에폭시기 수가 2.6이고, 수소 결합으로 인한 가교 포인트(crosslinking point)가 증가함에 따른 것으로 나타난다.Referring to FIGS. 5A and 5B , it can be seen that Comparative Example 2 including only FE has a lower tensile strength value than Comparative Example 1 including only BADGE due to the flexibility of FE. However, in the case of Examples 1 and 2 containing FE and FFBFE, it can be seen that the tensile strength value is increased compared to Comparative Example 2, which is that the average number of epoxy groups of FFBFE is 2.6, and the crosslinking point due to hydrogen bonding is appears to be increasing.
또한, FE와 FFBFE를 포함하는 실시예 1 및 2의 인장 탄성률이 BADGE만 포함하는 비교예 1에 비해 높은 것을 확인할 수 있는데 이는 FE 및 FFBFE의 수소 결합으로 인한 것으로 나타난다.In addition, it can be seen that the tensile modulus of Examples 1 and 2 containing FE and FFBFE is higher than Comparative Example 1 containing only BADGE, which is due to hydrogen bonding between FE and FFBFE.
시험예test example 7: 난연성 특성 분석 7: Flame retardant characterization
도 6a는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 총 열 방출(total heat release, THR)을 나타낸 것이고, 도 6b는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 열 방출율(heat release rate, HRR)을 나타낸 것이고, 도 6c는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 시간에 따른 화재 확산속도를 나타낸 것이다. 6A shows the total heat release (THR) of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, and FIG. 6B shows the heat release rates of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2; , HRR), and FIG. 6c shows the rate of fire spread over time in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.
아래 표 4는 비교예 1 및 2에 포함된 원소의 함량을 나타낸 것이다.Table 4 below shows the content of elements included in Comparative Examples 1 and 2.
도 6a 내지 6c 및 표 4를 참조하면, 비교예 2가 퓨란기(furan ring)를 포함함으로써 비교예 1에 비해 총 열 방출이 22% 감소한 것을 확인할 수 있으며, 따라서 퓨란기가 난연성이 좋은 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 6a to 6c and Table 4, it can be seen that Comparative Example 2 includes a furan ring, thereby reducing the total heat release by 22% compared to Comparative Example 1, and thus it can be confirmed that the furan group has good flame retardancy. have.
또한, 인(P) 원소의 난연성 효과로 인해 FFBFE를 더 많이 포함할 경우 총 열 방출량, 열 방출율 및 불의 확산 현상이 낮아지는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be confirmed that when FFBFE is included more due to the flame retardant effect of the phosphorus (P) element, the total amount of heat release, the heat release rate, and the diffusion of fire are lowered.
따라서, 본 발명에 따른 에폭시 화합물, 이를 포함하는 에폭시 수지는 바이오 기반 난연성 물질인 것을 확인할 수 있다.Therefore, it can be confirmed that the epoxy compound according to the present invention and the epoxy resin including the same are bio-based flame retardant materials.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
Claims (19)
[구조식 1]
상기 구조식 1에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R7은 수소원자 또는 이고,
R9은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R8은 수소원자 또는 이고,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이다.Epoxy compound represented by Structural Formula 1:
[Structural Formula 1]
In Structural Formula 1,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R 7 is a hydrogen atom or ego,
R 9 is a C1 to C3 alkylene group,
R 8 is a hydrogen atom or ego,
R 10 is a C1 to C3 alkylene group.
상기 구조식 1에서,
R7은 수소원자이고,
R8은 수소원자인 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물.According to claim 1,
In Structural Formula 1,
R 7 is a hydrogen atom,
R 8 is an epoxy compound, characterized in that it is a hydrogen atom.
상기 구조식 1에서,
R7은 수소원자이고,
R8은 이고,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기인 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물.According to claim 1,
In Structural Formula 1,
R 7 is a hydrogen atom,
R 8 is ego,
R 10 is an epoxy compound, characterized in that it is a C1 to C3 alkylene group.
구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물; 및
경화제;를
포함하는 에폭시 조성물:
[구조식 1]
상기 구조식 1에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R7은 수소원자 또는 이고,
R9은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R8은 수소원자 또는 이고,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
[구조식 2]
상기 구조식 2에서,
R11은 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이다.Epoxy compound represented by Structural Formula 1;
Epoxy compound represented by Structural Formula 2; and
hardener;
An epoxy composition comprising:
[Structural Formula 1]
In Structural Formula 1,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R 7 is a hydrogen atom or ego,
R 9 is a C1 to C3 alkylene group,
R 8 is a hydrogen atom or ego,
R 10 is a C1 to C3 alkylene group,
[Structural Formula 2]
In Structural Formula 2,
R 11 is each independently a C1 to C3 alkylene group.
상기 구조식 1로 표시되는 화합물이 아래 구조식 1-1로 표시되는 화합물 및 아래 구조식 1-2로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물:
[구조식 1-1]
[구조식 1-2]
상기 구조식 1-1 또는 1-2에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이다.5. The method of claim 4,
The compound represented by Structural Formula 1 is an epoxy resin composition comprising a compound represented by Structural Formula 1-1 and a compound represented by Structural Formula 1-2 below:
[Structural Formula 1-1]
[Structural Formula 1-2]
In Structural Formula 1-1 or 1-2,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R 10 is a C1 to C3 alkylene group.
상기 에폭시 조성물이
상기 구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물 100 몰부; 및
상기 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물 10 내지 200 몰부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 조성물.5. The method of claim 4,
the epoxy composition
100 parts by mole of an epoxy compound represented by Structural Formula 2; and
Epoxy composition comprising a; 10 to 200 mole parts of the epoxy compound represented by the structural formula (1).
상기 구조식 1-1로 표시되는 에폭시 화합물의 몰수(m1)와 상기 구조식 1-2로 표시되는 에폭시 화합물의 몰수(m2)의 비(m1:m2)가 30:70 내지 50:50인 것을 특징으로 하는 에폭시 조성물.6. The method of claim 5,
The ratio (m 1 :m 2 ) of the number of moles (m 1 ) of the epoxy compound represented by Structural Formula 1-1 and the number of moles (m 2 ) of the epoxy compound represented by Structural Formula 1-2 is 30:70 to 50:50 Epoxy composition, characterized in that.
상기 경화제가 아래 구조식 3으로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 에폭시 조성물:
[구조식 3]
상기 구조식 3에서,
R12 및 R13은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R14는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이다.5. The method of claim 4,
Epoxy composition, characterized in that the curing agent is a compound represented by the following structural formula 3:
[Structural Formula 3]
In Structural Formula 3,
R 12 and R 13 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R 14 is each independently a C1 to C3 alkylene group.
상기 에폭시 조성물은
전체 에폭시 화합물의 에폭시기 100 몰부에 대하여 상기 경화제의 아민기 40 내지 60 몰부를 포함하고,
상기 전체 에폭시 화합물은 상기 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물과 구조식 2로 표시되는 에폭시 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 조성물.9. The method of claim 8,
The epoxy composition
40 to 60 mole parts of the amine group of the curing agent with respect to 100 mole parts of the epoxy group of the total epoxy compound;
The entire epoxy compound is an epoxy composition comprising an epoxy compound represented by the structural formula 1 and an epoxy compound represented by the structural formula 2.
(b) 반응식 2에 따라 구조식 13으로 표시되는 화합물과 구조식 14로 표시되는 화합물을 반응시켜 구조식 1로 표시되는 에폭시 화합물을 제조하는 단계;를
포함하는 에폭시 화합물의 제조방법:
[반응식 1]
[반응식 2]
상기 반응식 1 또는 2에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R7은 수소원자 또는 이고,
R9은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R8은 수소원자 또는 이고,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
X는 F, Cl, Br 또는 I이다.(a) preparing a compound represented by Structural Formula 13 by reacting 5-hydroxymethylfurfural (HMF) with a compound represented by Structural Formula 11 and a compound represented by Structural Formula 12 according to Scheme 1; and
(b) reacting the compound represented by Structural Formula 13 with the compound represented by Structural Formula 14 according to Scheme 2 to prepare an epoxy compound represented by Structural Formula 1;
Method for producing an epoxy compound comprising:
[Scheme 1]
[Scheme 2]
In Scheme 1 or 2,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R 7 is a hydrogen atom or ego,
R 9 is a C1 to C3 alkylene group,
R 8 is a hydrogen atom or ego,
R 10 is a C1 to C3 alkylene group,
X is F, Cl, Br or I.
상기 반응식 1 또는 2에서,
R7은 수소원자이고,
R8은 수소원자인 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물의 제조방법.11. The method of claim 10,
In Scheme 1 or 2,
R 7 is a hydrogen atom,
R 8 is a method for producing an epoxy compound, characterized in that the hydrogen atom.
상기 반응식 1 또는 2에서,
R7은 수소원자이고,
R8은 이고,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기인 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물의 제조방법.11. The method of claim 10,
In Scheme 1 or 2,
R 7 is a hydrogen atom,
R 8 is ego,
R 10 is a method for producing an epoxy compound, characterized in that a C1 to C3 alkylene group.
상기 단계 (a)의 반응 촉매로서 ZnCl2를 사용한 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물의 제조방법.11. The method of claim 10,
Method for producing an epoxy compound, characterized in that using ZnCl 2 as the reaction catalyst of the step (a).
상기 단계 (b)의 반응 촉매로서 테트라-n-부틸암모늄 브로마이드(Tetra-n-butylammonium bromide, TBABr)을 사용한 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물의 제조방법.11. The method of claim 10,
Tetra-n-butylammonium bromide (TBABr) as the reaction catalyst of the step (b), characterized in that using the epoxy compound manufacturing method.
상기 단계 (a)가
(a-1) 5-히드록시메틸퍼퓨랄(5-hydroxymethylfurfural, HMF)을 상기 구조식 11로 표시되는 화합물과 반응시키는 단계; 및
(a-2) 상기 단계 (a-1)의 생성물을 상기 구조식 12로 표시되는 화합물과 반응시켜 상기 구조식 13으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물의 제조방법.11. The method of claim 10,
The step (a) is
(a-1) reacting 5-hydroxymethylfurfural (HMF) with the compound represented by Structural Formula 11; and
(a-2) reacting the product of step (a-1) with the compound represented by Structural Formula 12 to prepare a compound represented by Structural Formula 13; Method for producing an epoxy compound comprising a.
상기 단계 (a-1)이 10 내지 80℃의 온도에서 수행되고,
상기 단계 (a-2)가 50 내지 100℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물의 제조방법.16. The method of claim 15,
The step (a-1) is carried out at a temperature of 10 to 80 ℃,
The method for producing an epoxy compound, characterized in that the step (a-2) is carried out at a temperature of 50 to 100 ℃.
상기 단계 (b)가 50 내지 100℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물의 제조방법.11. The method of claim 10,
The method for producing an epoxy compound, characterized in that the step (b) is carried out at a temperature of 50 to 100 ℃.
(2) 상기 에폭시 조성물을 탈포(degassing)하는 단계; 및
(3) 탈포된 상기 에폭시 조성물을 경화시켜 에폭시 수지를 제조하는 단계;를
포함하는 에폭시 수지의 제조방법:
[구조식 1]
상기 구조식 1에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6 알킬기이고,
R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R7은 수소원자 또는 이고,
R9은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R8은 수소원자 또는 이고,
R10은 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
[구조식 2]
상기 구조식 2에서,
R11은 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬렌기이다.(1) preparing an epoxy composition comprising an epoxy compound represented by Structural Formula 1 and an epoxy compound represented by Structural Formula 2 and a curing agent;
(2) degassing the epoxy composition; and
(3) curing the defoamed epoxy composition to prepare an epoxy resin;
Method for producing an epoxy resin comprising:
[Structural Formula 1]
In Structural Formula 1,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group,
R 3 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R 4 and R 5 are each independently a C1 to C6 alkyl group,
R 6 are each independently a C1 to C3 alkylene group,
R 7 is a hydrogen atom or ego,
R 9 is a C1 to C3 alkylene group,
R 8 is a hydrogen atom or ego,
R 10 is a C1 to C3 alkylene group,
[Structural Formula 2]
In Structural Formula 2,
R 11 is each independently a C1 to C3 alkylene group.
상기 단계 (3)이 80 내지 200℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지의 제조방법.19. The method of claim 18,
The method for producing an epoxy resin, characterized in that the step (3) is carried out at a temperature of 80 to 200 ℃.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114409704A (en) * | 2022-01-19 | 2022-04-29 | 江南大学 | Furyl flame retardant and preparation method thereof |
WO2022127640A1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | Covestro Deutschland Ag | Process for synthesis of furan-based diamines |
KR20230013678A (en) * | 2021-07-16 | 2023-01-27 | 전북대학교산학협력단 | Shape memory polymer material and manufacturing method thereof |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110026664A (en) * | 2009-09-08 | 2011-03-16 | 한국생산기술연구원 | Biomass-derived curable compound, solvent-free curable composition, and method of preparing thereof |
-
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110026664A (en) * | 2009-09-08 | 2011-03-16 | 한국생산기술연구원 | Biomass-derived curable compound, solvent-free curable composition, and method of preparing thereof |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
FIRE AND MATERIALS, 2019:1-8(2019.06.13.) * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022127640A1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | Covestro Deutschland Ag | Process for synthesis of furan-based diamines |
KR20230013678A (en) * | 2021-07-16 | 2023-01-27 | 전북대학교산학협력단 | Shape memory polymer material and manufacturing method thereof |
CN114409704A (en) * | 2022-01-19 | 2022-04-29 | 江南大学 | Furyl flame retardant and preparation method thereof |
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