KR910002461B1 - 방향성이 개선된 디시클로펜타디엔 중합체의 제조를 위한 촉매 - Google Patents

방향성이 개선된 디시클로펜타디엔 중합체의 제조를 위한 촉매 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

방향성이 개선된 디시클로펜타디엔 중합체의 제조를 위한 촉매
본 발명은 디시클로펜타디엔 중합체, 더욱 상세하게 방취제를 함유하여 개선된 방향성을 갖는 디시클로펜타디엔 중합체의 촉매에 관한 것이다.
미합중국특허 제 4,400,340호에는 올레핀 복분해 촉매를 사용하여 반응 사출성형(RIM)공정으로 디시클로펜타디엔의 열경화성 중합체를 형성하는 방법이 기술되어 있는데 상기 특허는 여기에 참고로 삽입된 것이다. 2개의 반응성이 디시클로펩타디엔(DCPD) 단량체 스트림은 혼합 헤드에서 합쳐져서 중합 반응을 개시하는데, 이것은 성형기로 사출된 뒤에 발생한다. 2-부 복분해 중합 촉매의 첫번째부는 알루미늄 알킬로 구성되는데 이것은 에테르 또는 에스테르등의 루이스 염기와 미리 착화되어 중합개시전의 유도시간을 조절한다. 두번째부는 텅스텐 헥사클로라이드 또는 텅스텐 옥시테트라클로라이드로 부터 유도된 텅스텐 화합물이다.
상기 방법으로 형성된 열경화성 폴리(디시클로 펜타디엔)(PDCP)은 일반적으로 0.1 내지 3중량%의 미반응 디시클로펜타디엔 단량체를 함유한다. 디시클로펜타디엔 단량체는 공기중에 10억분의 5부(ppb) 정도의 낮은 함량으로 존재하여도 감지될 만한 심한 자극성 올레핀향을 갖는다. 성형 물품으로 부터 디시클로펜타디엔이 확산되면 매우 불쾌한 향이 발생된다. 성형된 표면에서 보다는 성형된 물품을 절단함으로써 노출된 표면에서 이런 현상이 두드러진다. 물품들을 선적카톤과 같은 봉합 용기내에 저장했을 때 용기내의 대기는 디시클로펜타디엔 냄새로 가득차게 된다.
다양한 플라스틱에 대한 상업적으로 유용한 방향성 첨가제가 생성물에 바람직한 향을 부여한다. 일례로 미합중국특허 제 3,926,655호에는 약 1 내지 30%의 향료오일과 그것으로 제조된 보석을 함유하는 열가소성 폴리아미드 수지로 구성된 투명한 열가소성 수지가 기술되어 있다. 상기와 같이 제조된 생성물은 향기를 낸다.
향료 첨가제는 일반적으로 과일, 꽃, 나무 또는 그외의 향을 갖는 에스테로, 알데히드 또는 케톤(또는 이들의 혼합물)이다. 이들은 플라스틱의 냄새가 안나거나 향료의 냄새로 대치될 정도로 100부당 몇부 정도로 사용된다. 그러나 이와같은 함량에 있어서 많은 향료첨가제 특히 알데히드와 케톤을 함유하는 향료첨가제는 PDCP 촉매와 상용될 수 없다. 이들은 활성 촉매의 형성을 방해하고 중합반응을 억제한다. 일례로 S. S. Schoenmann Inc. 으로 부터의 과일향 바닐라 #61604를 약 0.5% 사용했을 때 튜브내의 디시클로펜타디엔의 중합반응은 5분내에 발생하지 않은 반면 향료로 처리되지 않은 대조용은 35초에 중합반응이 일어났다. 저농도(백만분의 부)에 있어서, 이들은 디시클로펜타디엔의 냄새를 중화시키거나 없애는데 효과적이지 못하다. 고농도 범위에서 상용가능한 그외의 첨가제는 향료 또는 냄새를 없애는 방취제로서 비효과적이다. 예컨대, 테르펜향을 갖는 리모넨은 중합반응에 역효과를 주지 않으면서 10% 농도로 디시클로펜타디엔에 첨가될 수 있으나 성형된 PDCP 물체의 냄새를 뛰어나게 개선하지는 못한다.
본 발명에 따라서, 첫번째부는 촉매 활성화제와 선택적으로 속도조절제를 포함하며 두번째부는 WCl6와 WOCl4및 선택적으로 페놀성 화합물, 킬레이트화제 또는 t-부탄올로 구성된 군으로 부터 선택된 화합물을 포함하는 2부 촉매가 제공되는데, 상기 촉매부중 최소한 한 부는 디시클로펜타디엔 단량체를 함유하며 상기 촉매부의 최소한 한 부는 하기 기술된 군에서 선택된 액체 방향제를 약 2 내지 500ppm(디시클로펜타디엔의 중량을 기준)포함함을 특징으로 한다 ; 시클라세트, 시클라프로프, β-다마세논, β-다마스콘, 장미산화물, 테르펜C, 시트로낼릴메틸에테르, 시트로낼릴에틸에테르, 제라닐메틸에테르, 제라닐에틸에테르, 2, 6-디메틸옥틸메틸에테르, 2, 6-디메틸옥틸에틸에테르, α-테르페닐 메틸에테르, α-테르페닐 에틸에테르, 메틸 살리실레이트, 메틸옥틴 카르보네이트 및 1, 3, 5-운데카트리엔.
본 발명은 상기 액체방취제를 약 2 내지 약 500부/1백만 (디시클로펜타디엔의 중량을 기준) 함유하여 개선된 방향성을 갖는 열경화성 디시클로펜타디엔 중합체를 제공한다.
본 발명은 성형된 물품 형태의 열경화성 디시클로펜타디엔 중합체를 제공한다.
놀랍게도, 열경화성 디시클로펜타디엔 중합체의 전구체에 소량의 특정 방취용 첨가제를 혼합하면 중합반응이 방해받지 않으며, 동시에 생성된 중합체의 방향성이 뛰어나게 개선되는 것으로 밝혀졌다. PDCP 성형된 물품의 강한 냄새를 줄이기 위하여 올레핀 복분해 촉매를 사용한 RIM 공정으로 디시클로펜타디엔의 열경화성 중합체를 제조하는 공정에 사용되는 반응성 단량체 스트림중 하나 또는 둘 모두에 방취용 개체 첨가제를 혼합시킬 수 있다.
방취용 첨가제는 인지된 냄새를 다른 냄새 즉, 허용할 수 있는 냄새로 전환시킴으로서 미반응 디시클로펜타디엔 단량체(일반적으로 약 0.1-3중량%로 존재함)의 냄새를 중화시킨다. 방취용 첨가제로서 유용하려면, 유효 농도로 단량체 스트림에 첨가되었을 때 복분해 촉매와 화학적으로 상용가능한 것이어서 디시클로펜타디엔의 중합반응을 방해하지 않는 것이어야 한다.
바람직한 방취용 첨가제와 그들의 효과적인 사용 농도는 그들의 원래의 향 또는 화학적 구조로 부터 예견할 수 없다. 몇몇 방취제는 설명할 수 없으나 그 자체가 불쾌한 냄새를 가지며, 적합한 것으로 보이는 첨가제는 상이한 몇가지 구조를 갖는다. 유용하다고 알려진 방취제는 상이한 향과 상이한 유기구조를 보인다. 그들은 다음과 같다 : 시클라세트[헥사히드로-4, 7-메타노인덴-5(또는 6)-일 아세테이트], 시클라프로프[헥사히드로-4, 7-메타노인덴-5(또는 6)-일 프로피오네이트], β-다마세논[2-부텐-1-온, 1-(2, 6, 6-트리메틸-1, 3-시클로헥사디엔-1-일)], β-다마스콘(2, 6, 6-트리메틸-1-크로토닐 시클로헥센-1), 장미산화물[시스-2-(2-메틸-1-프로페닐)-4-메틸테트라하이드로피란]과 테르펜 C(1.4-시네올 또는 1.8-시네올 또는 이들의 혼합물), 시트로낼릴 메틸에테르, 시트로낼릴 에틸에테르, 제라닐 메틸에테르, 제라닐 에틸에테르, 2, 6-디메틸옥틸에테르, α-테르페닐 메틸에테르, α-테르페닐 에틸에테르, 메틸살리실레이트, 메틸옥틴 카르보네이트, 및 1, 3, 5-운데카트리엔. 양호한 방취제는 시클라세트, 시클라프로프, β-다마세논, β-다마스콘, 장미산화물과 테르펜 C로 구성된 군으로 부터 선택된다. 가장 적합한 방취제는 장미산화물이다. 방취용 첨가제는 충진된 디시클로펜타디엔의 중량을 기준으로 했을 때 약 2 내지 약 500ppm 범위의 농도가 유용한데, 약 2 내지 약 100ppm이 더욱 바람직하며 가장 바람직한 범위는 약 20 내지 약 30ppm이다.
방취용 첨가제는 촉매스트림들중의 어느하나에 또는 두개의 촉매스트림 모두에 첨가될 수 있다. 그러나 텅스텐 촉매를 함유하는 촉매 스트림에만 첨가되는것이 바람직하다.
표 1은 방취용 첨가제의 화학적 상용성을 나타내는데, 첨가제가 함유되지 않은 대조군과 비교했을 때 첨가제를 고함량 포함하는 시험관내에서의 디시클로펜타디엔의 실험실 중합반응의 결과를 나타낸다. 이들 실시예의 촉매 스트림은 WCl6/트리-n-옥틸 알루미늄(TNOA)/디글라임(디에티렌 글리콜 디메틸 에테르)이다. 중합반은은 단량체/W/Al/디글라임 몰비가 1000/1/3/3에서 수행했다. 장시간의 상용성은 중합반응전에 24시간 동안 첨가제를 W-촉매와 접촉 저장함으로써 이루어진다. (표 1의 X샘플)
첨가제가 약 2-500ppm의 디시클로펜타디엔농도 범위로 사용될때 단량체/W 몰비는 약 500/1 내지 2000/1/의 범위로 조정되고, W/Al의 몰배는 약 1/2 내지 1/6의 범위로 조정되어야 한다. 중합 유도 시간을 조절하기 위해 사용되는 루이스염기(예, 디글라임)는 Al/루이스 염기의 몰비가 바람직하게 약 1/1로 유지되도록 조절한다. 이로써 RIM 공정에 적합한 순환시간(혼합, 주입, 경화와 탈형)이 제공될 것이다. 가장 바람직한 실시태양에 있어서, 방취용 첨가제는 디시클로펜타디엔을 기준했을 때 24ppm 농도의 장미산화물이며, 단량체/W/Al/디글라임의 몰비는 1000/1/3/3이다.
하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 제시된다. 모든 부와 %는 특별한 언급이 없는 한 중량에 대한 것이다.
[표 1]
Figure kpo00001
X=W-촉매와 함께 24시간 저장된 샘플
방취제를 함유하는 10"×10"×1/8" 크기의 성형 플라크로 부터 절단한 1"×1"×1/8" 샘플을 1-갤런의 유리병내에 봉합함으로써 성형된 플라크에 대한 감지도를 측정했다. 24시간 평형을 이룬뒤, 3명의 실험자가 병의 머리부분에서 샘플을 취하고, 이것을 방향제가 없는 대조 샘플과 비교하였다. 5일동안 매일 반복하여 측정했다. 등급은 다음과 같다. 대조와 비교하여 "나쁨", "개선없음", "약간개선" 또는 "개선".
[실시예 1]
장미산화물
촉매의 첫번째부를 함유하는 단량체 스트림은 94%의 디시클로펜타디엔과 6%의 용해된 스티렌/부타디엔 고무(SBR)로 제조된 12.5 1bs의 디시클로펜타디엔 용액, 및 몰 비율이 0.85/0.15/3인 트리-n-옥틸 알루미늄/디-n-옥틸 알루미늄아이오다이드/디글라임을 함유하는 알루미늄 알킬내의 1몰의 디시클로펜타디엔용액으로 구성되었다.
촉매의 두번째부를 함유하는 단량체 스트림은 94%의 디시클로펜타디엔과 6%의 용해된 SBR로 제조된 디시클로펜타디엔용액 12.5 1bs, Irganox 1076, 115g[옥타데실 3-(3', 5'-디-t-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트 항-산화제, Ciba Geigy 제품], 톨루엔중의 0.5몰 W-촉매용액 161ml(1몰의 WCl6, 0.25몰의 t-부탄올, 1.2몰의 노닐페놀 및 2몰의 아세틸 아세톤이 용해된 톨루엔 2ℓ용액에서 취함) 및 디시클로펜타디엔중의 1% 장미산화물용액 25ml로 구성되어 있다.
동일한 부피의 2개의 단량체 스트림을 10"×10"×1/8" 몰드로 반응사출 성형함으로써 감지판에 의해 비교적 냄새가 없는것으로 판단된 PDCP 플라크를 제조했다(표 2 참조). 하기 조건하에서 Accuratio RIM Ⅱ장치를 사용하여 성형하였다 : 성형온도 70℃, 순환 및 주입압력 1000psi, 탱크온도 40℃, 탈형시간 30초.
[실시예 2]
β-다마스콘
장미산화물 대신 디시클로펜타디엔중의 0.16% β-다마스콘 용액을 사용한 것외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2-를 실시하였다.
[실시예 3]
β-다마세논
장미산화물 대신 디시클로펜타디엔중의 0.1% β-다마세논 용액을 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 3을 실시하였다.
[실시예 4]
시클라프로프
장미산화물 대신 디시클로펜타디엔중의 13.7% 시클라프로프용액 25ml를 사용한 것외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 4를 실시하였다.
[실시예 5]
시클라세트
장미산화물 대신 디시클로펜타디엔중의 13.7% 시클라세트용액 25ml를 사용한 것외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 5를 실시하였다.
[실시예 6]
테르펜 C
장미산화물 대신 디시클로펜타디엔중의 22.8% 테르펜 C 용액 25ml를 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 6을 실시하였다.
[표 2]
Figure kpo00002

Claims (10)

  1. 첫번째 촉매부가 촉매활성제 및 선택적으로 속도조정제를 포함하고, 두번째 촉매부가 WCl6및 WOCl4, 및 선택적으로 페놀성 화합물, 킬레이트제 또는 3급-부탄올중 하나 이상의 성분을 포함하고, 상기 촉매부들중 적어도 한부가 디시클로펜타디엔 단량체를 포함하는 2-부 복분해 중합 촉매에 있어서, 상기 촉매부중 적어도 한부는 시클라세트, 시클라프로프, β-다마세논, β-다마스콘, 장미산화물, 테르펜 C, 시트로낼릴 메틸에테르, 시트로낼릴 에틸에테르, 제라닐 메틸에테르, 제라닐 에틸에테르, 2, 6-디메틸옥틸메틸에테르, 2, 6-디메틸옥틸 에틸에테르, α-테르페닐 메틸에테르, α-테르페닐 에틸에테르, 메틸살리실레이트, 메틸옥틴카르보네이트 및 1, 3, 5-운데카트리엔으로 구성된 군으로 선택되는 액체방취제를 약 2 내지 약 500ppm(디시클로펜타디엔의 중량을 기준)함유함을 특징으로 하는 2-부 복분해 중합촉매.
  2. 제1항에 있어서, 액체방취제가 시클라세트, 시클라프로프, β-다마세논, β-다마스콘, 장미산화물 및 테르펜 C로 구성된 군으로 부터 선택되는 촉매.
  3. 제2항에 있어서, 상기 액체방취제가 시클라세트, 시클라프로프, β-다마세논 및 β-다마스콘으로 구성된 군으로부터 선택된 촉매.
  4. 제1항에 있어서, 액체방취제가 약 2 내지 100ppm의 양으로 존재하는 촉매.
  5. 제1항에 있어서, 액체방취제가 두번째부에만 존재하는 촉매.
  6. 제2항에 있어서, 액체방취제가 약 2 내지 100ppm의 양으로 존재하고 액체방취제가 두번째 부에만 존재하는 촉매.
  7. 제6항에 있어서, 액체방취제가 장미산화물인 촉매.
  8. 제6항에 있어서, 액체방취제가 약 20 내지 약 30ppm의 양으로 존재하는 촉매.
  9. 제6항에 있어서, 액체방취제가 약 20 내지 약 30ppm의 양으로 존재하는 장미산화물인 촉매.
  10. 제9항에 있어서, 장미산화물이 약 24ppm의 양으로 존재하는 촉매.
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