KR890000792B1 - Process for the preparation of aromatic polyester monomer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 용융시 액정 형성능이 있는 방향족 폴리에스테르의 제조에 있어 우수한 성질을 부여할 수 있는 단량체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a monomer capable of imparting excellent properties in the production of an aromatic polyester having a liquid crystal forming ability upon melting.
전 방향족 폴리에스테르는 액정 형성능이 있고, 고탄성, 고강도, 저신도등의 장점을 가지는 고분자로서 이의 개발에 많은 연구가 행하여지고 있으나, 대부분의 방향족 폴리에스테르는 높은 용융점과 높은 용융점도로 인하여 방사성등의 조업성이 매우 불량하다는 단점을 갖고 있다.All aromatic polyesters have the ability to form liquid crystals and have high elasticity, high strength, low elongation, and many studies have been conducted to develop them. However, most aromatic polyesters have a high melting point and high melting point, and thus, are radioactive. The disadvantage is that the sex is very poor.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 3종 혹은 4종의 단량체를 이용하여 공중합체를 제조하는 방법이 연구의 주종을 이루고 있으나, 이때 필연적으로 발생하는 단량체들간의 첨가량 혹은 반응성의 차이로 인하여 때로는 블록 공중합체의 형태가 되기도 하고, 랜덤 공중합체가 되기도 하며, 반응에 따라서 폴리머의 물성, 특히 용융점, 용융점도가 현격히 변화하여 품질관리에 상당한 어려움이 있었다.In order to solve this problem, a method of preparing a copolymer using three or four monomers is mainly used for research, but at this time, due to the difference in the amount of addition or reactivity between monomers, which is inevitably generated, It may be in the form of a copolymer or random copolymer, and the physical properties of the polymer, in particular, the melting point and the melt viscosity change drastically depending on the reaction.
특히 하이드로퀴논계 디올과 파라-하이드록시 벤조산 유도체, 이소프탈산으로 된 전 방향족 폴리에스테르의 제법으로서는 에시돌리시스 방법(USP 367595등)과 페놀리시스 방법(일본 특개소 56-90829)이 지금까지 알려진 방법이다.In particular, as a method for producing a wholly aromatic polyester composed of a hydroquinone diol, a para-hydroxy benzoic acid derivative, and isophthalic acid, an ecidolith method (such as USP 367595) and a phenolic method (Japanese Patent Laid-Open No. 56-90829) are known so far. Way.
그러나 애시폴리시스 방법에서 종래에 알려진 바와같이 하이드로퀴논 디아세테이트(HD) 파라-아세톡시벤조산(ABA) 이소프탈산(IPA)을 동시에 중합관에 투입하여 중합할 경우, 각 단량체간의 반응성의 차이로 인하여 상당히 블록성을 띤 부분, 특히 아세톡시벤조산(ABA)의 블록이 분자 사슬에 존재하게 되어 높은 용용점과 높은 용융점도를 나타냄으로써 조업성, 특히 방사성이 나빠 실용성이 없는 고분자가 만들어진다.However, as known in the ash polysis method, when hydroquinone diacetate (HD) para-acetoxybenzoic acid (ABA) isophthalic acid (IPA) is simultaneously introduced into a polymerization tube and polymerized, The highly blocky part, especially the block of acetoxybenzoic acid (ABA), is present in the molecular chain, resulting in high melting point and high melt viscosity, resulting in poor operability, in particular radioactivity, and impractical polymer.
따라서, 상기의 결점을 개선하고자 하여 고안된 발명이 패놀리시스 방법으로서 파라-하이드록시 벤조산 및 디페닐 이소프탈레이트, 하이드로퀴논을 반응시켜 고분자를 제조하는 방법이 알려져 있다. 이 방법에 의해 어느정도의 개선은 되었으나, 근본적인 각 단량체간의 반응성의 차이로 인하여 실질적인 문제 해결이 되지 못하였다. 그리하여 본 발명자는 위와같은 결점을 해소하기 위하여 오랫동안 연구한 결과, IPA와 반응시켜, 아래 구조식(Ⅱ),(Ⅲ) 및 (Ⅳ)의 구조식을 가진 라디칼을 포함하되 구조 규칙적이며, 방사성이 매우 양호하고, 최종 성형제품의 물성도 공지의 방법에 의해 제조된 중합체보다 훨씬 양호한 중합체를 제조할 수 있는 구조식(Ⅰ)의 단량체를 제조하여 본 발명을 완성하였다.Therefore, a method for producing a polymer by reacting para-hydroxy benzoic acid, diphenyl isophthalate and hydroquinone is known as a panolisis method designed to improve the above drawbacks. Although some improvement has been made by this method, substantial problems have not been solved due to fundamental differences in reactivity between monomers. Thus, the present inventors have long researched to solve the above-mentioned drawbacks, and reacted with IPA to include radicals having the structural formulas (II), (III) and (IV) below, but the structure is regular and the radioactivity is very good. In addition, the present invention was completed by preparing a monomer of Structural Formula (I), which is capable of producing a polymer having much better physical properties than the polymer produced by a known method.
본 발명에서 구조 규칙적이란 중합체내에서 벤젠핵치환체인 X 및 Y의 배향과는 상관없이 구조식(Ⅱ), (Ⅲ) 및 (Ⅳ)의 라디칼이 규칙적으로 배열된 것을 의미한다.Structural regularity in the present invention means that the radicals of structural formulas (II), (III) and (IV) are regularly arranged irrespective of the orientation of X and Y which are benzene nucleus substituents in the polymer.
상기식에서, X 및 Y는 각각 H, Cl, Br 페닐 또는 탄소수 1-4의 알킬이고, n은 치환체 수를 의미하며, 1-4의 정수이다.Wherein X and Y are each H, Cl, Br phenyl or alkyl having 1-4 carbon atoms, n means the number of substituents, and is an integer of 1-4.
구조식(Ⅱ), (Ⅲ) 및 (Ⅳ)의 라디칼을 포함하는 방향족 폴리에스테르의 제법으로서 공지의 방법과 본 발명의 방법을 비교하면 다음과 같다.As a manufacturing method of the aromatic polyester containing the radical of structural formula (II), (III), and (IV), a well-known method is compared with the method of this invention as follows.
1) 애시돌리스 방법1) Ashdolis method
상기식에서, X는 H, Cl, Br 페닐 또는 탄소수 1-4의 알킬이고, a, b, d, l, m …z는 0이상의 정수이다.Wherein X is H, Cl, Br phenyl or alkyl of 1-4 carbon atoms, a, b, d, l, m. z is an integer greater than or equal to zero.
2) 페놀리시스 방법2) Phenolicis Method
상기식에서, X는 H, Cl, Br 페닐 또는 탄소수 1-4의 알킬이고, a', b', d', l', m' …z'는 0이상의 정수이다.Wherein X is H, Cl, Br phenyl or alkyl of 1-4 carbon atoms, a ', b', d ', l', m '... z 'is an integer greater than or equal to zero.
3) 본 발명의 방법3) the method of the present invention
상기식에서, X는 H, Cl, Br 페닐 또는 탄소수 1-4의 알킬이고, a", b" 및 l"은 1이상의 정수이다.Wherein X is H, Cl, Br phenyl or alkyl of 1-4 carbon atoms, and a ", b" and l "are integers of 1 or more.
상기 1),2) 및 3)의 반응식에서 나타난 바와같이, 애시돌리시스 및 패놀리시스의 방법에서는 여러가지의 반복단위가 불규칙적으로 분포되어 랜덤 혹은 블록의 형태를 갖는 공중합체가 생성되는 반면, 본 발명에서의 방법을 채택하면As shown in the schemes 1), 2) and 3), in the method of asholisis and panolisis, various repeating units are irregularly distributed to produce a copolymer having a random or block form. Adopting the method in the invention
의 구조가반복되는 구조 규칙적인 중합체가 생성된다. A structured regular polymer is produced in which the structure of is repeated.
본 발명을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in more detail as follows.
본 발명은 2관능성 카르복실산, 특히 IPA와 반응시킬 경우, 구조 규칙성을 갖는 액정 형성성 폴리에스테르로서 방사성등의 성형성이 양호하며, 최종 성형제품의 물성이 좋은 고분자를 제조할 수 있는 구조식(Ⅰ)의 단량체의 제조에 관한 것이다.When reacting with bifunctional carboxylic acid, especially IPA, the present invention is a liquid crystal forming polyester having structural regularity, which has good moldability such as radioactivity, and can produce a polymer having good physical properties of the final molded product. It relates to the preparation of the monomer of structural formula (I).
APB의 합성법을 설명하면 다음과 같다.The synthesis method of APB is as follows.
ABA 1몰과 HD 1-4몰을 교반기, 질소주입구, 온도계 및 증류관이 부착된 플라스크에 넣고 가열하여 195℃근처에서부터 초산을 받아내면서 240-280℃까지 서서히 승온시키고 초산을 받아낸 다음 메탄올로써 결정을 석출시킨다. 그리고 메탄올로서 3-5회 세척하여 미반응 HD와 ABA를 제거하고 1-2N의 NaOH수용액 또는 NaHCO3수용액으로 2-4회 세척한 다음 물로써 4회 정도 세척하고 디옥산으로 재결정하여 구조식(Ⅰ)에서 X 및 Y가 H인 순수한 APB를 얻는다.Put 1 mole of ABA and 1-4 moles of HD into a flask equipped with a stirrer, nitrogen inlet, thermometer, and distillation tube, and heat up slowly to get 240-280 ° C while receiving acetic acid from around 195 ° C. Precipitate the crystals. After washing 3-5 times with methanol to remove unreacted HD and ABA, 2-4 times washing with 1-2N aqueous NaOH solution or NaHCO 3 aqueous solution, then washing 4 times with water and recrystallized with dioxane. ) Obtains pure APB where X and Y are H.
HD환에 Cl, Br 페닐 또는 탄소수 1-4의 알킬이 치환된 경우도 상기와 동일한 방법으로 합성한다.In the case where Cl, Br phenyl or alkyl having 1 to 4 carbon atoms is substituted on the HD ring, synthesis is also performed in the same manner as described above.
본 발명은 종래에 알려진 방법과 비교하여 더욱 자세히 설명하면, 종래의 방법인 애시돌리시스 방법 및 페놀리시스 방법에서는 사용한 단량체간의 반응성 차이로 인하여 구조식(Ⅱ)의 단위로 된 블록이 생기며, 이 블록은 4량체만 되어도 용융점이 340℃이상이 되어 이러한 단위가 폴리머에 포함될 경우 이 폴리머의 공업적 가치는 없다.When the present invention is described in more detail in comparison with the conventionally known methods, in the conventional asholithism method and the phenolicsis method, due to the difference in the reactivity between the monomers used, a block in the unit of structural formula (II) is generated. The silver tetramer alone has a melting point of 340 ° C or higher, so if these units are included in the polymer, there is no industrial value of this polymer.
이런 결점을 해소하기 위해서 페놀리시스 방법에 의해 구조식(Ⅱ)의 블록화를 막기 위하여 노력한 결과 애시돌리시스에 비해 중합체의 가공성이 훨씬 향상되었다고는 하지만, 본 발명자가 실험해본 결과, 전체적으로 큰 진전은 없는 것으로 사료되었다.Efforts to prevent the blockage of Structural Formula (II) by the phenolicsis method to solve this drawback have shown that the processability of the polymer is much improved compared to the ashidolisis. Was considered to be.
따라서, 본 발명자는 상기의 결점을 근본적으로 해결하기 위하여, 구조식(Ⅱ)의 반복단위로 된 블록의 형성 방치핵을 연구하던 중 APB를 합성하여 IPA와 반응시킴으로써 구조식(Ⅱ), (Ⅲ) 및 (Ⅳ)의 반복단위를 갖되, 구조식(Ⅱ)의 단위가 블록화될 수 있는 가능성을 없앰으로써 본 발명을 완성하였다. 그 결과 중합체의 구조 규칙성을 마음대로 조절할 수 있게 되었으며, 구조식(Ⅱ)의 단위가 블록화되지 않기 때문에 중합체의 용융점이 낮아지게 되고 구조 규칙성의 증가에 의해 용융상태에서 액정 영역이 넓어지고 액정 형성성 및 고체 상태의 결정도가 증가하여 중합체의 강도 및 모듈러스를 증가시킬 수 있게 되었다.Therefore, in order to solve the above-mentioned shortcomings, the inventors synthesized APB and reacted with IPA while studying the formation nuclei of blocks formed of repeating units of formula (II). The present invention has been completed by having the repeating unit of (IV), but eliminating the possibility that the unit of the structural formula (II) can be blocked. As a result, the structural regularity of the polymer can be controlled at will, and since the unit of formula (II) is not blocked, the melting point of the polymer is lowered, and the liquid crystal region is widened in the molten state due to the increase of the structural regularity, and the liquid crystal formability and The crystallinity of the solid state has been increased to increase the strength and modulus of the polymer.
아래 실시예에서, 정제된 APB를 클로로포름 : 1, 1, 1, 3, 3, 3-헥사플루오로-2-프로판올(1:1)(v/v)의 전개 용매계에서 TLC를 행하여 단일 물질임을 확인하고 원소분석, IR 및 NMR을 행하였다.In the examples below, purified APB was subjected to TLC in a developing solvent system of chloroform: 1, 1, 1, 3, 3, 3-hexafluoro-2-propanol (1: 1) (v / v) to obtain a single material. It was confirmed that the elemental analysis, IR and NMR were performed.
IR 결과, 구조식(Ⅱ)의 ABA의 특징적인 관능기인피크(1660 ㎝-1)가 없어졌으며, 구조식(Ⅰ)의 APB의 특징적인 관능기인(1740㎝-1)만 나타났다.IR results show that the functional group of ABA of structural formula (II) The peak (1660 cm -1 ) disappeared and is a characteristic functional group of APB of structural formula (I). (1740 cm -1 ) only appeared.
원소분석결과, C17H14O6에 대하여 다음과 같았다.As a result of elemental analysis, C 17 H 14 O 6 was as follows.
이론치 : C ; 64.77%, H ; 4.49%Theoretic value: C; 64.77%, H; 4.49%
실험치 : C ; 46.88%, H ; 4.51%Experimental value: C; 46.88%, H; 4.51%
그리고 NMR(CF3COOD)에 의해서 다음과 같이 나타났다.And it was shown as follows by NMR (CF 3 COOD).
a ; δ2.26 b ; δ2.36 c ; δ8.20a; δ 2.26 b; δ 2.36 c; δ8.20
d ; δ7.32 e ; δ7.12d; δ 7.32 e; δ7.12
[실시예]EXAMPLE
교반기, 질소주입구, 온도계 및 증류관이 장치된 플라스크에 ABA 180.15g(1몰) 및 HD 582.54g(3몰)을 투입하고 질소의 존재하에서 가열시켜 195℃근체에서부터 반응생성물인 초산을 받아내면서 265℃까지 서서히 승온시키고 초산을 받아낸 다음 메탄올로써 결정을 석출시킨다. 메탄올로 4회 세척하여 과잉량의 HD와 미반응 ABA를 제거하고, 1N의 NaHCO3수용액으로 3회 세척한 다음 물로써 4회 세척한후, 디옥산으로 재결정하여 구조식(Ⅳ)에서 X가 H인 순수한 APB를 얻는다.Into a flask equipped with a stirrer, a nitrogen inlet, a thermometer, and a distillation tube, ABA 180.15 g (1 mol) and HD 2.52.54 g (3 mol) were added and heated in the presence of nitrogen to obtain acetic acid, a reaction product, from the 195 ° C. 265 The temperature was gradually raised to 0 ° C, acetic acid was taken out, and the crystals were precipitated with methanol. Washed four times with methanol to remove excess HD and unreacted ABA, washed three times with 1N aqueous NaHCO 3 solution, washed four times with water, and recrystallized with dioxane to obtain X in the formula (IV). Get pure APB which is
수율 : 91.36%Yield: 91.36%
MP : 102.3-103.6℃MP: 102.3-103.6 ℃
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