KR20230073748A - 난연성이 우수한 폴리에스터 수지, 상기 폴리에스터 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 성형품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인(P)계 모노머 또는 올리고머로부터 유래된 구성단위를 포함하여 우수한 난연성과 높은 중합도를 갖는 신규 폴리에스터 수지, 상기 폴리에스터 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품을 제공한다.

Description

난연성이 우수한 폴리에스터 수지, 상기 폴리에스터 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 성형품 {POLYESTER RESIN, THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND MOLDED ARTICLE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 인(P)계 모노머 또는 올리고머로부터 유래된 구성단위를 포함하여 우수한 난연성과 높은 중합도를 동시에 갖는 신규 폴리에스터 수지, 상기 폴리에스터 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품에 관한 것이다.
열가소성 폴리에스터 수지는 내화학성, 기계적 강도, 내열성 및 전기적 성질이 우수하여 전자·전기 및 자동차 부품의 하우징, 커넥터 등에 널리 사용되고 있다. 일반적으로 폴리에스터 수지는 불에 잘 타는 성질을 가지고 있기 때문에, 난연성이 필요한 분야에 적용하기 위해서는 할로겐계 난연제 또는 안티몬계 난연 보조제 등을 첨가하여 사용되었다. 그러나 할로겐계 난연제 또는 안티몬계 난연 보조제 등은 화재 시 다량의 할로겐 유독가스를 발생시킬 뿐만 아니라, 원하는 난연 효과를 나타내기 위해서는 과량의 난연제를 사용하여야 하는 문제점이 있었다.
전술한 문제점을 해결하고자, 유기 포스피네이트 금속염 난연제, 오가노 포스피닉산 금속염 난연제, 멜라민 폴리포스페이트 등의 비(非)할로겐 난연제를 사용하여 폴리에스터 수지에 난연성을 부여하는 방법이 제시되었다. 그러나 전술한 화합물을 사용하여 난연성을 부여할 경우 과량의 저분자량 난연제를 사용함으로써 수지의 물성이 과도하게 저하되며, 난연제의 블리드 아웃이 초래되는 등의 문제점이 있었다. 특히 중합반응에 참여하지 못하는 난연제를 사용하는 경우 중합도가 떨어져 최종 폴리에스터 수지의 물성 저하가 필수적으로 초래되는 문제점이 있었다.
한국 등록특허 10-2285778호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 인(P)을 함유하는 모노머 또는 이의 올리고머를 신규 합성하고, 이를 사용하여 폴리에스터 중합함으로써, 난연성과 중합도가 동반 개선된 신규 폴리에스터 수지를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한 본 발명은 전술한 폴리에스터 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하는 성형품을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 설명될 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 디카르복실산 유래 구성단위(a1); 디올 유래 구성단위(a2); 및 하기 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3);를 포함하는 폴리에스터 수지를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
A1은 C1~C40의 알킬렌기, C2~C40의 알케닐렌기, C2~C40의 알키닐렌기, C3~C40의 시클로알킬렌기, 핵원자수 1 내지 40개의 헤테로알킬렌기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬렌기, C6~C60의 아릴렌기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴렌기로 구성된 군에서 선택되며,
B는 C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
X1 및 X2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 NR, O, 및 S로 구성된 군에서 선택되며,
R은 수소, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 1 내지 40개의 헤테로알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
n은 1 내지 50의 정수이며,
상기 A1의 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 시클로알킬렌기, 헤테로알킬렌기, 헤테로시클로알킬렌기, 아릴렌기, 및 헤테로아릴렌기와; 상기 B의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기와, 상기 R의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는, 각각 독립적으로 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 상기 치환기가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며,
다만 X1 및 X2가 모두 O이고 A1이 C6~C60의 아릴렌기인 경우, B는 C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며, n은 2 내지 50의 정수이다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3)는 인(P)계 모노머 또는 이의 올리고머로부터 유래된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3)는 상기 디카르복실산 유래 구성단위(a1) 100 중량부를 기준으로 하여 0.5 내지 30 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 폴리에스터 수지의 인(P) 원자 함유량은 10 내지 10,000 ppm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 폴리에스터 수지는 고유점도가 0.7 내지 1.5 cP (25℃ 기준)이고, 중량 평균 분자량(Mw)이 10,000 내지 100,000 g/mol이고, 시차 주사 열량계(DSC)로 측정한 용융점(Tm)이 150 내지 350℃이다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 폴리에스터는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)일 수 있다.
또한 본 발명은 폴리에스터 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.
아울러 본 발명은 폴리에스터 수지를 포함하는 성형품을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래 중합반응에 참여하지 않는 단일 화합물 형태의 인계 난연제 대신 인(P)을 함유하는 소정의 모노머 또는 올리고머를 신규 합성하고, 이를 이용하여 폴리에스터 중합함으로써, 수지 자체의 난연 특성을 개선할 뿐만 아니라 중합도를 조절하여 최종 폴리에스터 수지의 물적 안정성을 동반 상승시킬 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 보다 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 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 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
또한 본 명세서에서 사용되는 "바람직한" 및 "바람직하게"는 소정 환경 하에서 소정의 이점을 제공할 수 있는 본 발명의 실시 형태를 지칭한다. 그러나, 동일한 환경 또는 다른 환경 하에서, 다른 실시 형태가 또한 바람직할 수 있다. 추가로, 하나 이상의 바람직한 실시 형태의 언급은 다른 실시 형태가 유용하지 않다는 것을 의미하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시 형태를 배제하고자 하는 것은 아니다.
<폴리에스터 수지>
본 발명의 일 예는, 수지의 기본 골격 자체에 인(P)을 포함하여 난연성이 우수한 폴리에스터 수지이다. 특히, 인을 함유하는 소정의 모노머 또는 올리고머로부터 유래된 구성단위(a3)를 포함한다는 점에서, 종래 인계 단량체가 적용된 폴리에스터 수지와 차별화된다.
일 구체예를 들면, 상기 폴리에스터 수지는 디카르복실산 유래 구성단위(a1); 디올 유래 구성단위(a2); 및 하기 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3);를 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서,
A1은 C1~C40의 알킬렌기, C2~C40의 알케닐렌기, C2~C40의 알키닐렌기, C3~C40의 시클로알킬렌기, 핵원자수 1 내지 40개의 헤테로알킬렌기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬렌기, C6~C60의 아릴렌기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴렌기로 구성된 군에서 선택되며,
B는 C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
X1 및 X2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 NR, O, 및 S로 구성된 군에서 선택되며,
R이 복수 개일 경우 복수의 R은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 1 내지 40개의 헤테로알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
n은 1 내지 50의 정수이며,
상기 A1의 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 시클로알킬렌기, 헤테로알킬렌기, 헤테로시클로알킬렌기, 아릴렌기, 및 헤테로아릴렌기와; 상기 B의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기와, 상기 R의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는, 각각 독립적으로 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 상기 치환기가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며,
다만 X1 및 X2가 모두 O이고 A1이 C6~C60의 아릴렌기인 경우, B는 C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며, n은 2 내지 50의 정수이다.
본 발명에 따른 폴리에스터 수지에 포함되는 상기 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3)는 하기 화학식 1A로 보다 구체화될 수 있다.
[화학식 1A]
Figure pat00003
상기 화학식 1A에서,
A1은 C1~C10의 알킬렌기, C3~C12의 시클로알킬렌기, C6~C20의 아릴렌기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴렌기로 구성된 군에서 선택되며,
B는 C1~C10의 알킬기, C3~C12의 시클로알킬기, 및 C6~C20의 아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
X2는 NR, O, 및 S로 구성된 군에서 선택되며,
R은 수소, C1~C10의 알킬기, 및 C6~C20의 아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
n은 1 내지 50의 정수이되,
다만 X1 및 X2가 모두 O이고 A1이 C6~C20의 아릴렌기인 경우, B는 C6~C20의 아릴기이며, n은 2 내지 50의 정수이다.
바람직한 일 구체예를 들면, 상기 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3)는 X1 및 X2에 도입되는 치환기 종류에 따라 하기 화학식 1a 내지 화학식 1c 중 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나, 하기 예시된 것들에 의해 한정되는 것은 아니다.
[화학식 1a]
Figure pat00004
[화학식 1b]
Figure pat00005
[화학식 1c]
Figure pat00006
상기 화학식 1a 내지 1c에서,
A1은 C1~C10의 알킬렌기, C3~C12의 시클로알킬렌기, C6~C20의 아릴렌기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴렌기로 구성된 군에서 선택되며,
B는 C1~C10의 알킬기, C3~C12의 시클로알킬기, 및 C6~C20의 아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
R은 수소, C1~C10의 알킬기, C3~C12의 시클로알킬기, 및 C6~C20의 아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
n은 1 내지 50의 정수이며,
다만 화학식 1a에서 A1이 C6~C20의 아릴렌기인 경우, B는 C6~C20의 아릴기이며, n은 2 내지 50의 정수이다.
본 발명에 따른 폴리에스터 수지에 있어서, 구성단위(a3)는 인(P)계 모노머 또는 이의 올리고머로부터 유래된 것일 수 있다. 이러한 인계 모노머 또는 올리고머는 하기 화학식 2로 보다 구체화될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00007
상기 화학식 2에서,
A1 및 A2는 당 분야에 공지된 2가의 탄화수소기라면 특별히 제한되지 않는다. 일례로, A1 및 A2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬렌기, C2~C40의 알케닐렌기, C2~C40의 알키닐렌기, C3~C40의 시클로알킬렌기, 핵원자수 1 내지 40개의 헤테로알킬렌기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬렌기, C6~C60의 아릴렌기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴렌기로 구성된 군에서 선택될 수 있다.
B는 C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택될 수 있다.
X1 내지 X3는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 NR, O, 및 S로 구성된 군에서 선택되며,
R이 복수 개일 경우, 복수의 R은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 1 내지 40개의 헤테로알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택될 수 있으며,
n은 1 내지 50의 정수이며,
상기 A1 및 A2의 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 시클로알킬렌기, 헤테로알킬렌기, 헤테로시클로알킬렌기, 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와; 상기 B의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기와, 상기 R의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는, 각각 독립적으로 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 상기 치환기가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며,
다만 X1 및 X2가 모두 O이고, A1 및 A2가 C6~C60의 아릴렌기인 경우, B는 C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며, n은 2 내지 50의 정수이다.
본 발명에 따라 화학식 2로 표시되는 인(P)계 모노머 또는 올리고머는, 종래 폴리에스터 수지의 제조시 사용되는 인계 난연제의 역할, 즉 에스테르 교환반응과 중축합 반응에 가해지는 열; 중합반응이 진행됨에 따라 발생되는 반응열 등에 의한 폴리에스터 수지의 열화를 방지하고, 역반응 또는 분해반응들에 의하여 초래되는 황변을 억제하여 폴리에스터 수지의 색상이 투명하고 무색에 가깝게 하는 역할을 할 수 있다. 이와 동시에, 상기 인(P)계 모노머 또는 올리고머 그 자체가 중합반응에 참여하여 폴리에스터의 주요 반복단위(a3)를 구성하므로, 중합도 향상을 통해 최종 수지의 물적 안정성을 상승시킬 수 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 인계 모노머 또는 올리고머는 하기 화학식 2A로 보다 구체화될 수 있다.
[화학식 2A]
Figure pat00008
상기 화학식 2A에서,
A1 및 A2는 서로 동일하며, C1~C10의 알킬렌기, C3~C12의 시클로알킬렌기, C6~C20의 아릴렌기, 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 구성된 군에서 선택되며,
B는 C1~C10의 알킬기, C3~C12의 시클로알킬기, 및 C6~C20의 아릴기로 구성된 군에서 선택될 수 있으며,
X2 및 X3는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 NR, O, 및 S로 구성된 군에서 선택되며,
R이 복수 개인 경우 복수의 R은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, C1~C10의 알킬기, C3~C12의 시클로알킬기, 및 C6~C20의 아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
n은 1 내지 50의 정수이되,
다만 X2 및 X3가 모두 O이고, A1 및 A2가 C6~C20의 아릴렌기인 경우, B는 C6~C20의 아릴기이며, n은 2 내지 50의 정수이다.
바람직한 일 구체예를 들면, 상기 화학식 2로 표시되는 인계 모노머 또는 이의 올리고머는, X1 내지 X3에 도입되는 치환기 종류에 따라 하기 화학식 2a 내지 화학식 2c 중 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나, 하기 예시된 것들에 의해 한정되는 것은 아니다.
[화학식 2a]
Figure pat00009
[화학식 2b]
Figure pat00010
[화학식 2c]
Figure pat00011
상기 화학식 2a 내지 2c에서,
A1-A2, B, R, 및 n은 상기 화학식 2 또는 2A에서 정의한 바와 같다.
전술한 화학식 2의 인계 모노머 또는 올리고머는 하기 예시되는 화합물로 보다 구체화될 수 있다. 그러나 본 발명의 인계 모노머 또는 올리고머가 하기 예시된 것들에 의해 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
상기 식에서,
n은 화학식 1 및 2에서 각각 정의된 바와 같다.
본 발명에서 "알킬"은 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알케닐(alkenyl)"은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알키닐(alkynyl)"은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "아릴"은 단독 고리 또는 2이상의 고리가 조합된 탄소수 6 내지 40의 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트릴 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "헤테로아릴"은 핵원자수 5 내지 40의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있고, 나아가 아릴기와의 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리, 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(benzothiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리 및 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "시클로알킬"은 탄소수 3 내지 40의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 노르보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "헤테로시클로알킬"은 핵원자수 3 내지 40의 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미하며, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로 원자로 치환된다. 이러한 헤테로시클로알킬의 예로는 모르폴린, 피페라진 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
일 구체예를 들면, 상기 인(P)계 모노머 또는 올리고머는, 중량 평균 분자량(Mw)이 100 내지 3,000 g/mol이며, 구체적으로 300 내지 2,000 g/mol이며, 보다 구체적으로 500 내지 1,500 g/mol일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스터 수지를 구성하는 구성단위(a1)는 카르복실산으로부터 유래된 것으로서, 당 분야에 공지된 통상의 디카르복실산 모노머 및 그 유도체로부터 유도될 수 있다.
사용 가능한 디카르복실산의 비제한적인 예를 들면, 테레프탈산(Terephthalic acid), 옥살산(Oxalic acid), 말론산(Malonic acid), 아젤라인산(Azelaic acid), 푸마르산(Fumaric acid), 피멜산(Pimelic acid), 수베르산(Suberic acid), 이 소프탈산(Isophthalic acid), 도데칸(Dodecane) 디카르복시산(Dicarboxylic acid), 나프탈렌디카르복실산 (Naphthalene dicarboxylic acid), 비페닐디카르복실산 (Biphenyldicarboxylic acid), 1,4-사이클로헥산디 카르복실산(1,4-Cyclohexane dicarboxylic acid), 1,3-사이클로헥산디카르복실산(1,3-Cyclohexane dicarboxylic acid), 호박산(Succinic acid), 글루타르산(Glutaric acid), 아디프산(Adipic acid), 세바스산 (Sebacic acid), 2,6-나프탈렌디카르복시산(2,6-Naphthalene dicarboxylic acid), 1,2-노르보르난(1,2- Norbornane) 디카르복시산(Dicarboxylic acid), 1,3-시클로부탄 디카르복시산(1,3-Cyclobutane Dicarboxylic acid), 1,4-시클로헥산 디카르복시산(1,4-Cyclohexane Dicarboxylic acid), 5-나트륨술포이소프탈산(5-Sodium sulfoisophthalic acid), 5-칼륨술포이소프탈산(5-Potassium sulfoisophthalic acid), 5-리튬술포이소프탈 산(5-Lithium sulfoisophthalic acid), 2-나트륨술포테레프탈산(2-Sodium sulfoterephthalic acid), 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 필요에 따라 카르복실산에스테르 유도체를 사용할 수 있으며, 구체적인 예를 들면, 디카르복실산 화합물의 에스테르화물, 즉, 테레프탈산디메틸, 테레프탈산디에틸, 테레프탈산-2-하이드록시에틸메틸에스테르, 2,6-나프탈렌디카르복실산디메틸, 이소프탈산디 메틸, 아디핀산디메틸, 말레인산디메틸, 다이머산디메틸 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구체예를 들면, 상기 디카르복실산 유래 구성단위(a1)는 당해 구성단위 (a1)의 전체 몰%를 기준으로 하여 테레프탈산, 이소프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 디메틸이소프탈레이트, 및 아디프산 중 적어도 하나를 10몰% 이상 포함할 수 있으며, 구체적으로 20 내지 70 몰% 범위로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스터 수지를 구성하는 구성단위(a2)는 디올로부터 유래된 것으로서, 당 분야에 공지된 통상의 디올계 모노머 및 그 유도체로부터 유도될 수 있다.
상기 디올계 모노머는 탄소수 2 내지 10의 지방족 디올을 사용할 수 있으며, 이의 비제한적인 예를 들면, 에틸렌글리콜(Ethylene glycol), 1,2-프로필렌글리콜(Propylene glycol), 1,2-부틸렌글리콜(Butylene glycol), 1,3-부틸렌글리콜(Butylene glycol), 2,3-부틸렌글리콜(Butylene glycol), 1,4-부 틸렌글리콜(Butylene glycol), 1,5-펜탄디올(Petanediol), 네오펜틸글리콜(Neopentyl glycol), 1,3-프로필렌글 리콜(Propylene glycol), 디에틸렌글리콜(Diethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(Triethylene glycol), 1,2- 사이클로헥산디올(Cyclohexane diol), 1,3-사이클로헥산디올(Cyclohexane diol), 1,4-사이클로헥 산디올(Cyclohexane diol), 프로판디올(Propanediol), 1,6-헥산디올(Haxanediol), 테트라메틸사이클로 부탄디올(Tetramethylcyclobutanediol), 1,4-사이클로헥산 디에탄올(Cyclohexane diethanol), 1,10-데카메틸 렌글리콜(Decamethylene glycol), 1,12-도데칸디올(Dodecanediol), 폴리옥시에틸렌글리콜(Polyoxyethylene glycol), 폴리옥시메틸렌글리콜(Polyoxymethylene glycol), 폴리옥시테트라메틸렌글리콜 (Polyoxytetramethylene glycol), 글리세롤(Glycerol) 또는 이들의 혼합물 등이 있다.
일 구체예를 들면, 상기 디올 유래 구성단위(a2)는 당해 구성단위 (a2)의 전체 몰%를 기준으로 하여 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 및 부틸렌글리콜 중 적어도 하나를 하나를 10몰% 이상 포함할 수 있으며, 구체적으로 20 내지 70 몰% 범위로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스터 수지는, 전술한 디카르복실산 유래 구성단위(a1), 디올 유래 구성단위(a2), 및 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3)를 포함하기만 한다면, 그 구조, 성분, 및/또는 조성 등에 특별히 제한되지 않는다.
일례로, 상기 폴리에스터 수지는 열가소성 폴리에스터 및 코폴리에스터 수지일 수 있으며, 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리프로필렌테레프탈레이트 수지 또는 이들의 조합 형태일 수 있다. 바람직하게는 폴리부틸 테레프탈레이트(PBT) 수지일 수 있다.
전술한 본 발명의 폴리에스터 수지는, 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3)를 구비하여 난연 효과 및 중합도 향상 효과를 발휘할 수 있으며, 특히 디카르복실산 유래 구성단위(a1), 디올 유래 구성단위(a2), 및 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3) 간의 함량 비율을 소정비율로 조절함으로써, 최종 폴리에스터 수지의 난연성 개선과 중합도 향상 효과를 최적화할 수 있다.
일 구체예를 들면, 상기 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3)는 상기 디카르복실산 유래 구성단위(a1) 100 중량부를 기준으로 하여 0.5 내지 30 중량부로 포함될 수 있으며, 구체적으로 0.5 내지 20 중량부일 수 있다. 여기서, 디카르복실산 유래 구성단위(a1)와 디올 유래 구성단위(a2)의 함량 비율은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다. 일례로, 디올의 함량은 디카르복실산에 비해 비교적 1.1 내지 1.7 당량 범위로 다양하게 투입하여 중합을 진행할 수 있다.
본 발명의 폴리에스터 수지를 구성하는 각 구성단위 간의 함량 비율이 전술한 범위에 해당될 경우 에스테르화 반응 및 중축합 반응의 미반응물이 최소화되어 폴리에스터 수지의 수율이 높아질 뿐만 아니라, 제조된 폴리에스터 수지의 난연성 및 물적 안정성이 유의적으로 향상될 수 있다.
전술한 디카르복실산 유래 구성단위(a1), 디올 유래 구성단위(a2), 및 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3)를 포함하고, 이들 간의 함량 비율이 최적화된 본 발명의 폴리에스터 수지는, 별도의 난연제를 비(非)포함하더라도 수지 자체에 함유된 인(P) 원자로 인해 우수한 난연효과를 발휘할 수 있으며, 중축합반응에 참여하는 인계 모노머 또는 올리고머로 인해 중합도 향상, 분자량 증대를 통해 최종 수지의 물적 안정성 향상 효과를 확보할 수 있다.
일 구체예를 들면, 상기 폴리에스터 수지 내 포함된 인(P) 원자 함유량은 10 내지 10,000 ppm 일 수 있다.
다른 일 구체예를 들면, 상기 폴리에스터 수지는 용융지수(MI, melt index)가 10 내지 30 g/10min (235℃ 기준)이고, 바람직하게는 12 내지 25 g/10min 일 수 있다. 또한 중량 평균 분자량(Mw)은 10,000 내지 100,000 g/mol이고, 바람직하게는 30,000 내지 100,000 g/mol이고, 보다 바람직하게는 40,000 내지 80,000 g/mol 일 수 있다. 그리고 시차 주사 열량계(DSC)로 측정한 용융점(Tm)은 150 내지 350℃이고, 바람직하게는 200 내지 350 ℃일 수 있다.
또 다른 일 구체예를 들면, 상기 폴리에스터 수지는, 고유점도(IV)가 0.7 내지 1.5 cP (25℃)이고, 바람직하게는 0.8 내지 1.3 cP (25℃) 일 수 있다.
<폴리에스터 수지의 제조방법>
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스터 수지는 당 분야에 공지된 통상의 제조방법에 따라 제조될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
일례를 들면, 구성단위 a1, 구성단위 a2, 구성단위 a3를 유도할 수 있는 모노머 및/또는 올리고머를 용융 중합, 고상 중합, 용액 중합 및 슬러리 중합 등의 공지의 방법으로 중합함으로써 제조될 수 있다. 또한 전술한 중합법을 병용할 수 있으며, 일례로 용융 중합에 의해 프리폴리머를 제작하고, 이를 다시 고상 중합하는 2단계 중합에 의해서도 제조될 수 있다.
상기 제조방법의 일 실시예를 들면, 디카르복실산 및 디올을 에스테르화하여 폴리에스터 올리고머를 제조하는 단계; 및 상기 폴리에스터 올리고머와 상기 화학식 2로 표시되는 인(P)계 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 축중합시키는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
다른 일 실시예를 들면, 디카르복실산, 디올 및 상기 화학식 2로 표시되는 인(P)계 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 에스테르화한 후 축중합하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
전술한 에스테르화 반응 및/또는 중합반응 단계에서는, 당 분야에 공지된 통상의 첨가제를 사용할 수 있다. 사용 가능한 첨가제의 일례를 들면, 중합용 촉매, 열안정제, 쇄연장제, 광안정제, 무기입자 및 수산화칼륨 중 적어도 1종 이상일 수 있다.
상기 중합용 촉매는 특별히 제한되지 않으며, 폴리에스터의 중합용 촉매로서 사용되는 공지의 것을 사용할 수 있다. 구체예를 들면, 아세트산 마그네슘, 아세트산 제일주석, 테트라부틸티타네이트, 아세트산 납, 아세트산 나트륨, 아세트산 칼륨, 삼산화 안티몬 등의 금속염 촉매; N-메틸이미다졸 등의 질소 함유 복소환 화합물을 비롯한 유기 화합물 촉매 등을 들 수 있다. 촉매의 사용량은 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다.
또한 열안정제는 당 분야에 공지된 통상의 안정제를 사용할 수 있으며, 일례로 트리메틸포스페이트(trimethylphosphate), 트리에틸포스페이트(Triethyl phosphate), 트리부틸포스페이트(Tributyl phosphate), 트리부톡시에틸 포스페이트(Tributoxyethyl phosphate), 트리크레실 포스페이트(Tricresyl phosphate), 트리아릴 포스페이트 이소프로필레이티드(Triaryl phosphate isopropylated), 하이드로퀴논 비스- (디페닐 포스페이트)(Hydroquinone bis-(diphenyl phosphate)), 또는 이들의 혼합물 등이 있다.
전술한 성분들 이외에, 본 발명에서는 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서, 폴리에스터 수지의 제조에 통상적으로 적용되는 임의의 다른 첨가제를 더 포함할 수 있다. 사용 가능한 첨가제의 일례를 들면, 소포제, 산화방지제, 윤활제, 가수분해 안정제, 이형제, 안료, 대전 방지제, 가교제, 가공조제, 적하방지제, 내마모제, 표면활성화제, 미립자 충전제, 광택 개선제, 점도 조절제, 및 커플링제 중 적어도 1종 이상이 적절히 도입될 수 있다.
또한 에스테르 반응 단계, 및/또는 중축합 반응 단계의 조건 역시 특별히 제한되지 않으며, 공지 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다.
<열가소성 수지 조성물>
본 발명의 다른 일 예는, 전술한 폴리에스터 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물이다.
상기 폴리에스터 수지는, 전술한 디카르복실산 유래 구성단위(a1), 상기 디올 유래 구성단위(a2), 및 상기 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3)를 포함하기만 하면, 성분 및/또는 조성 등에 특별히 제한되지 않는다. 일례로, 열가소성 폴리에스터 및 코폴리에스터 수지를 사용할 수 있으며, 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리프로필렌테레프탈레이트 수지 또는 이들의 1종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은, 전술한 폴리에스터 수지 이외의 당 분야에 공지된 통상의 수지를 더 포함할 수 있다. 일례로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 시클로올레핀 폴리머, 폴리염화 비닐 등의 비닐계 수지, 폴리아크릴레이트, 폴리메타아크릴레이트 및 폴리 메틸메타아크릴레이트 등의 (메트)아크릴 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 및 폴리에테르이미드 등의 이미드계 수지, 폴리스티렌, 고충격 폴리스티렌, AS 수지 및 ABS 수지 등의 폴리스티렌계 수지, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 불소 수지 및 폴리카보네이트 수지 등이 있다.
또한 본 발명에서는, 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서, 목적하는 용도나 효과에 맞는 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 사용 가능한 첨가제의 비제한적인 예를 들면, 충전제, 착색제, 안료, 분산제, 가소제, 산화 방지제, 경화제, 난연제, 열안정제, 자외선 흡수제, 대전 방지제, 레벨링제, 자외선 흡수제, 계면활성제, 활제, 윤활제, 및 쇄연장제로 구성된 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 당 분야에 공지된 통상의 방법에 따라 제조될 수 있으며, 일례로 폴리에스터 수지, 그 밖의 수지나 첨가제 등을 적절히 배합한 후 밴버리 믹서, 니더, 1축 또는 2축 압출기 등을 사용하여 용융 혼련함으로써 얻을 수 있다.
<성형품>
본 발명의 다른 일 예는, 전술한 폴리에스터 수지를 포함하는 이루어진 성형품이다.
상기 성형품의 형상은 용도에 따라 적절히 변경될 수 있으며, 일례로 필름상, 판상, 섬유상 등일 수 있다. 그러나 이에 특별히 제한되지 않는다. 또한 성형품의 구체예를 들면, 필름, 시트, 병, 액정 디스플레이, 홀로그램, 필터, 유전체 필름, 전선용 절연재, 절연 테이프, 섬유강화 복합재, 그 외 사출성형품 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 성형품은, 발명의 효과를 해치지 않는 범위에 있어서, 폴리에스터 수지 이외의 당 분야에 공지된 통상의 수지를 더 포함할 수 있다. 일례로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 시클로올레핀 폴리머, 폴리염화 비닐 등의 비닐계 수지, 폴리아크릴레이트, 폴리메타아크릴레이트 및 폴리 메틸메타아크릴레이트 등의 (메트)아크릴 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 및 폴리에테르이미드 등의 이미드계 수지, 폴리스티렌, 고충격 폴리스티렌, AS 수지 및 ABS 수지 등의 폴리스티렌계 수지, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 불소 수지 및 폴리카보네이트 수지 등이 있다.
또한 본 발명에서는 발명의 효과를 해치지 않는 범위에 있어서, 통상의 첨가제, 예컨대 착색제, 분산제, 가소제, 산화 방지제, 경화제, 난연제, 열안정제, 자외선 흡수제, 대전 방지제, 계면활성제를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 당 분야에 공지된 통상의 방법에 따라 제조될 수 있으며, 일례로 폴리에스터 수지 및 그 밖의 수지나 첨가제 등을 포함하는 혼합물을 프레스 성형, 발포 성형, 사출 성형, 압출 성형, 펀칭 성형함으로써 얻을 수 있다. 이때 혼합물은 폴리에스터 수지, 그 밖의 수지나 첨가제 등을 적절히 배합한 후 밴버리 믹서, 니더, 1축 또는 2축 압출기 등을 사용하여 용융 혼련함으로써 얻을 수 있다.
일 구체예를 들면, 상기 성형품은 필름일 수 있다.
필름은 당 분야에 공지된 통상의 방법, 예컨대 인플레이션 성형, 용융 압출 성형 등의 압출 성형, 및 용액 캐스트법에 의해 제조될 수 있다. 제조된 필름은 폴리에스터 수지로 이루어지는 단층 필름이거나 또는 이종(異種) 재료를 포함하는 단층 또는 다층 필름일 수 있다.
다른 일 구체예를 들면, 상기 성형품은 섬유일 수 있다.
섬유는 당 분야에 공지된 통상의 방법, 예컨대 용융 방사법, 용액 방사법 등에 의해 제조될 수 있다. 제조된 섬유는 폴리에스터 수지로 이루어지거나 또는 이종(異種) 수지와 혼용된 형태일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 폴리에스터 수지, 열가소성 수지 조성물 및 성형품은 수지 자체에 포함된 인(P) 성분으로 인해 난연성이 우수할 뿐만 아니라 중합도 조절을 통해 폴리에스터 수지의 물적 안정성을 확보할 수 있으므로, 전자ㅇ전기 및 자동차 부품의 하우징, 커넥터 등의 성형품 제조에 유용하게 사용될 수 있다. 전술한 용도에 국한되지 않고, 종래 폴리에스터 수지가 적용되는 다양한 기술분야 및 공정 등에 모두 적용 가능하다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[합성예 1 내지 5: 인계 모노머/올리고머 제조]
[합성예 1]
디메틸메틸포스포네이트 200 g, 에틸렌글라이콜 150 g을 반응기에 첨가하고 온도를 150℃로 승온시킨 후 테트라부틸티타네이트 0.1 g을 투입하였다. 트랩을 설치하여 반응 후 나오는 물을 제거하였다. 12시간 후 반응이 종료되면 트랩을 제거한 후, 온도를 100 ℃ 로 유지시키면서 서서히 감압하여 진공도를 1 토르(torr) 이하로 유지시키면서 남아있는 에틸렌 글라이콜을 제거하여 하기 화학식으로 표시되는 올리고머 1 (수율: 72 %, Mw: 1,000 g/mol)을 제조하였다.
Figure pat00015
(n = 6)
[합성예 2]
디메틸메틸포스포네이트 200 g 를 디메틸페닐포스포네이트로 변경한 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일하게 실시하여 하기 화학식으로 표시되는 올리고머 2 (수율: 84 %, Mw: 1,250 g/mol)를 제조하였다.
Figure pat00016
(n = 6)
[합성예 3]
디메틸메틸포스포네이트 200 g 를 페닐포스피닉에시드로, 에틸렌글라이콜을 4-아미노페놀 290g으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일하게 실시하여 하기 화학식으로 표시되는 모노머 3 (수율: 71 %, Mw: 340 g/mol)를 제조하였다.
Figure pat00017
[합성예 4]
디메틸메틸포스포네이트 200 g 를 페닐포스피닉에시드로, 에틸렌글라이콜을 2-아미노에탄올 162g으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일하게 실시하여 하기 화학식으로 표시되는 모노머 4 (수율: 67 %, Mw: 244 g/mol)를 제조하였다.
Figure pat00018
[합성예 5]
디메틸메틸포스포네이트 200 g 를 페닐포스피닉에시드로, 에틸렌글라이콜을 3-아미노페놀 290g으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일하게 실시하여 하기 화학식으로 표시되는 모노머 5 (수율: 75 %, Mw: 340 g/mol)를 제조하였다.
Figure pat00019
[비교예 1]
1-1. 인계 모노머 제조
2-카르복시에틸페닐포스피닉에시드 100 g, 브로모에탄올 200 g, 포타슘카보네이트 130 g을 반응기에 첨가하고 승온시킨 후 환류시켰다. 24 시간 경과 후 반응이 종료되면 클로로포름 500 ml 와 물 500 ml 를 사용하여 층을 분리하고, 클로로포름 층을 추출한 후 마그네슘 설페이트를 투입하여 잔여 물을 제거하고 용매를 제거하여 하기 화학식 A로 표시되는 비교예 1의 모노머(수율: 47 %, n = 1)를 제조하였다.
[화학식 A]
Figure pat00020
(n= 1)
1-2. 폴리에스터 수지 제품 제조
올리고머 1 대신 모노머 A로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 중합하여 최종 비교예 1의 생성물을 얻었다.
[비교예 2]
2-1. 인계 올리고머 제조
2-카르복시에틸페닐포스피닉에시드를 메틸포스피닉에시드 100 g으로 변경하고, 에틸렌글라이콜 대신 테레프탈릭에시드를 사용한 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일하게 실험하여 하기 화학식 B로 표시되는 올리고머(수율: 71 %, Mw: 1,150 mol)를 제조하였다.
[화학식 B]
Figure pat00021
(n= 9)
2-2. 폴리에스터 수지 제품 제조
올리고머 1 대신 올리고머 B로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 중합하였다. 이때 상기 화학식 B의 반복 단위 중 포스페이트에 메틸기가 결합된 비교예 2-1의 인계 올리고머를 사용하는 경우 중합반응이 제대로 일어나지 않아 최종 생성물을 얻기 어려웠다.
[실험예: 물성 평가]
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 최종 폴리에스터 수지 제품의 물성을 하기와 같이 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<물성 평가 방법>
(1) 중량평균분자량: Agilent 1200 series를 이용하여, PC standard로 검량하여 측정하였다.
(2) 용융지수(MI): ASTM D1238(235℃, 2.16kg 조건) 시험규격에 의거하여 측정하였다.
(3) 용융점(Tm): 시차주사열량법(METTLER TOLEDO DSC)을 이용하여 15℃에서 400℃까지 승온시켜 용융점(Tm)을 측정하였다.
(4) 난연 등급: UL94 V 시험방법에 의하여 난연성을 측정하였다. 이때 시편 두께는 0.8㎜ 두께의 시편을 이용하였다.
(5) 고유점도(IV): ASTM D2196 시험 규격에 의거하여 측정하였다.
구분 인계 모노머/올리고머 중량평균분자량
(Mw, g/mol)		 MI
(g/10min)		 Tm
(℃)		 난연
등급		 고유점도
(IV)
물질 사용량
(중량부)
실시예 1 올리고머1 5 49,600 16.2 255 V-0 1.0
실시예 2 올리고머2 5 50,100 17.3 253 V-0 0.9
실시예 3 모노머3 5 45,300 15.8 261 V-0 1.1
실시예 4 모노머4 5 47,500 16.6 270 V-0 1.1
실시예 5 모노머5 5 48,900 14.3 255 V-0 1.0
비교예 1 모노머 A 5 9,100 37.3 190 V-2 0.6
비교예 2 올리고머 B 5 - - - - -
상기 표 1에 기재된 바와 같이, 실시예 1 내지 5의 폴리에스터계 수지 제품은, 비교예 1~2 대비 동일 함량의 인(P)계 모노머 또는 올리고머를 사용하더라도, 우수한 난연성을 나타냄과 동시에 최종 폴리에스터 수지의 점도, 용융온도, 가공성, 분자량 등에서 보다 우수한 물적 안정성을 확보할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

Claims (15)

  1. 디카르복실산 유래 구성단위(a1);
    디올 유래 구성단위(a2); 및
    하기 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3);
    를 포함하는, 폴리에스터 수지:
    [화학식 1]
    Figure pat00022

    상기 화학식 1에서,
    A1은 C1~C40의 알킬렌기, C2~C40의 알케닐렌기, C2~C40의 알키닐렌기, C3~C40의 시클로알킬렌기, 핵원자수 1 내지 40개의 헤테로알킬렌기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬렌기, C6~C60의 아릴렌기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴렌기로 구성된 군에서 선택되며,
    B는 C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
    X1 및 X2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 NR, O, 및 S로 구성된 군에서 선택되며,
    R은 수소, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 1 내지 40개의 헤테로알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
    n은 1 내지 50의 정수이며,
    상기 A1의 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 시클로알킬렌기, 헤테로알킬렌기, 헤테로시클로알킬렌기, 아릴렌기, 및 헤테로아릴렌기와; 상기 B의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기와, 상기 R의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는, 각각 독립적으로 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 상기 치환기가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며,
    다만 X1 및 X2가 모두 O이고 A1이 C6~C60의 아릴렌기인 경우, B는 C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며, n은 2 내지 50의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3)는 하기 화학식 1a 내지 화학식 1c 중 어느 하나로 표시되는, 폴리에스터 수지:
    [화학식 1a]
    Figure pat00023

    [화학식 1b]
    Figure pat00024

    [화학식 1c]
    Figure pat00025

    상기 화학식 1a 내지 1c에서,
    A1, B, R 및 n은 각각 제1항에서 정의된 바와 같다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3)는 하기 화학식 2로 표시되는 인(P)계 모노머 또는 올리고머로부터 유래된 것인, 폴리에스터 수지.
    [화학식 2]
    Figure pat00026

    상기 화학식 2에서,
    A1 및 A2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬렌기, C2~C40의 알케닐렌기, C2~C40의 알키닐렌기, C3~C40의 시클로알킬렌기, 핵원자수 1 내지 40개의 헤테로알킬렌기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬렌기, C6~C60의 아릴렌기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴렌기로 구성된 군에서 선택되고,
    B는 C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
    X1 내지 X3는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 NR, O, 및 S로 구성된 군에서 선택되며,
    R이 복수 개일 경우, 복수의 R은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 R은 수소, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 1 내지 40개의 헤테로알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
    n은 1 내지 50의 정수이며,
    상기 A1 및 A2의 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 시클로알킬렌기, 헤테로알킬렌기, 헤테로시클로알킬렌기, 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와; 상기 B의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기와, 상기 R의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는, 각각 독립적으로 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 상기 치환기가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며,
    다만 X1 및 X2가 모두 O이고, A1 및 A2가 C6~C60의 아릴렌기인 경우, B는 C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며, n은 2 내지 50의 정수이다.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 화학식 2의 X1은 O이며,
    X2 및 X3는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 NR, O, 및 S로 구성된 군에서 선택되며,
    R이 복수 개일 경우, 복수의 R은 서로 동일하거나 또는 상이하며 각각 독립적으로 수소, C1~C10의 알킬기, C3~C12의 시클로알킬기, 및 C6~C20의 아릴기로 구성된 군에서 선택되는 폴리에스터 수지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 화학식 2의 A1과 A2는 서로 동일하며, C1~C10의 알킬렌기, C3~C12의 시클로알킬렌기, C6~C20의 아릴렌기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴렌기로 구성된 군에서 선택되며,
    B는 C1~C10의 알킬기, C3~C12의 시클로알킬기, 및 C6~C20의 아릴기로 구성된 군에서 선택되는, 폴리에스터 수지.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 인(P)계 모노머 또는 올리고머는, 하기 화학식으로 표시된 화합물 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 폴리에스터 수지.
    Figure pat00027

    Figure pat00028

    Figure pat00029

    상기 식에서,
    n은 제1항에서 정의된 바와 같다.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 인(P)계 모노머 또는 올리고머는 중량평균 분자량(Mw)이 100 내지 3,000 g/mol인, 폴리에스터 수지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 구성단위(a3)는 상기 디카르복실산 유래 구성단위(a1) 100 중량부를 기준으로 하여 0.5 내지 30 중량부로 포함되는, 폴리에스터 수지.
  9. 제1항에 있어서,
    인(P) 원자 함유량이 10 내지 10,000 ppm인 폴리에스터 수지.
  10. 제1항에 있어서,
    고유점도(IV)가 0.7 내지 1.5 cP (25℃)이고,
    중량평균 분자량(Mw)이 10,000 내지 100,000 g/mol이고,
    용융점(Tm)이 150 내지 350 ℃인, 폴리에스터 수지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스터는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)인, 폴리에스터 수지.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 폴리에스터 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 폴리에스터 수지를 포함하는 성형품.
  14. 제13항에 있어서,
    필름 또는 섬유인 성형품.
  15. 하기 화학식 2로 표시되는 인계 난연제:
    [화학식 2]
    Figure pat00030

    상기 화학식 2에서,
    A1 및 A2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬렌기, C2~C40의 알케닐렌기, C2~C40의 알키닐렌기, C3~C40의 시클로알킬렌기, 핵원자수 1 내지 40개의 헤테로알킬렌기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬렌기, C6~C60의 아릴렌기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴렌기로 구성된 군에서 선택되고,
    B는 C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
    X1 내지 X3는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 NR, O, 및 S로 구성된 군에서 선택되며,
    R이 복수 개일 경우, 복수의 R은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 R은 수소, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 1 내지 40개의 헤테로알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며,
    n은 1 내지 50의 정수이며,
    상기 A1 및 A2의 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 시클로알킬렌기, 헤테로알킬렌기, 헤테로시클로알킬렌기, 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와; 상기 B의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기와, 상기 R의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는, 각각 독립적으로 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 상기 치환기가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며,
    다만 X1 및 X2가 모두 O이고, A1 및 A2가 C6~C60의 아릴렌기인 경우, B는 C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되며, n은 2 내지 50의 정수이다.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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