KR940010011B1 - Process for preparation of polyarylate - Google Patents

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제일합섬주식회사
이수환
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Abstract

This method is for preparation of polyarylate having high purity by direct reaction of reactants with melt polymerization without catalyst and crystallization solvent. A dihydric phenol or its derivatives and dicarboxyl acid or its derivatives directly reacts by three step having different temp. and time. The process in consist of: 1st step, reacting at 120-140 deg.C for 10-30 min and injecting N2 gas of 800-1000 ml/min; 2nd step, under same temp., leave alone without stirring for 2 hr; 3rd step, reacting at 260-280 deg.C for 40-70 min and injecting N2 gas of 800 ml/min over 250 deg.C with 120-180 rpm.

Description

폴리아릴레이트의 제조방법Method for preparing polyarylate

제 1 도는 공지의 방법에 따른 폴리아릴레이트(a)와 본 발명에 따라 제조된 폴리아릴레이트(b)의 H-NMR 데이타 비교그래프이다.1 is an H-NMR data comparison graph of a polyarylate (a) according to a known method and a polyarylate (b) prepared according to the present invention.

본 발명은 용융중합에 의해 폴리아릴레이트를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 촉매나 결정화 용매등을 사용치 아니하고 반응물질을 용융중합에 의해 직접 반응시켜서 폴리아릴레이트를 고순도로 직접 얻어내는 새로운 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing polyarylate by melt polymerization, and more particularly, to directly obtain a polyarylate with high purity by directly reacting a reactant by melt polymerization without using a catalyst or a crystallization solvent. It relates to a new manufacturing method.

일반적으로 특수 엔지니어링 플라스틱 군으로 분류되어 있는 폴리아릴레이트(polyarylatr)를 제조하는 방법은 계면중합에 의한 방법과 용액중합방법, 그리고 용융중합방법등으로 나눌 수 있다.Generally, polyarylaters, which are classified as special engineering plastics, can be divided into interfacial polymerization, solution polymerization, and melt polymerization.

이중에서 계면중합에 의해서 제조된 폴리아릴레이트는 유니티카등에서 U-100등의 상품명으로 상품화되어 있으나, 이러한 중합방법에 따른 제품은 반응기당 고분자 생산량이 너무 낮은 문제가 있었다. 따라서, 보다 높은 수율로 고분자를 생산하기 위한 방법들이 제시되고 있다.The polyarylate prepared by interfacial polymerization among them is commercialized under the trade name of U-100 in Unitika, etc., but the product according to the polymerization method has a problem in that the yield of polymer per reactor is too low. Thus, methods for producing polymers with higher yields have been proposed.

한편, 일반적으로 용융중합에 의한 방법은 방향족 디올과 방향족 디카르복실산으로부터 얻어지는 에스테르를 용융중합하여 고분자를 직접 생산할 수 있는 장점이 있으나, 높은 온도, 반응시간의 지연, 반응생성물의 착색등에 문제점이 발생하고 있다.On the other hand, in general, the melt polymerization method has an advantage of directly polymerizing a polymer obtained by melt polymerization of an ester obtained from an aromatic diol and an aromatic dicarboxylic acid, but has problems in high temperature, delay of reaction time, coloring of reaction product, and the like. It is happening.

또한, 미국특허 제4,485,230와 일본특허공개 소 60-53527호에 의하면 용융중합방법에 의한 폴리아릴레이트 제조기술이 제시되어 있으나, 이 경우는 고분자의 중합도가 점차 증가함에 따라 용융점도가 급상승하기 때문에 고중합도의 분자량을 갖는 폴리아릴레이트를 제조하는 것은 불가능하다.In addition, U.S. Patent No. 4,485,230 and Japanese Patent Publication No. 60-53527 disclose a polyarylate production technique by melt polymerization method, but in this case, the melt viscosity increases rapidly as the polymerization degree of the polymer increases. It is not possible to produce polyarylates having a molecular weight of polymerization degree.

따라서, 이러한 단점을 해결하기 위해서, 미국특허 제3,684,766호, 제3,780,148호 및 제4,612,360호에 의하면 우선 저분자량의 올리고머를 만든후, 이 올리고머를 분쇄하여 고상중합에 의하여 고분자를 제조하는 방법이 제시되었다.Therefore, in order to solve this disadvantage, U.S. Patent Nos. 3,684,766, 3,780,148 and 4,612,360 first proposed a method of preparing a polymer by solid phase polymerization by pulverizing the oligomer and then pulverizing the oligomer. .

이와 같은 방법에 의하면 올리고머를 결정화제와 접촉시켜서 고분자를 결정화시켜야 할 필요가 있기 때문에 그 제조공정이 매우 복잡하고, 까다롭다는 새로운 문제점이 발생하게 된다.According to this method, it is necessary to crystallize the polymer by bringing the oligomer into contact with the crystallizing agent, thereby creating a new problem that the manufacturing process is very complicated and difficult.

또한, 일본특허공개 소 57-2331호에 의하면 상기에서 지적된 결정화 공정을 생략하기 위해, 우선 제1단계인 올리고머의 제조에 있어서 다이페놀에테르등이 용제를 공존하게 하는 제조방법이 개발되어 있으나, 이 방법의 경우 결정화 공정을 생락하는 것이 가능하지만 고분자 본래의 좋은 물성을 저하시키는 단점이 문제로 지적되고 있다.In addition, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-2331, in order to omit the crystallization process pointed out above, a manufacturing method has been developed in which diphenol ether or the like coexists in the preparation of the oligomer which is the first step. In the case of this method, it is possible to eliminate the crystallization process, but the disadvantage of deteriorating the good physical properties of the polymer has been pointed out as a problem.

그리고, 일본특허출원 소 59-177650호 및 소 60-51940호에서도 고중합도의 폴리아릴레이트를 제조하는 방법이 제안되어 있지만, 이 경우 역시 보다 고중합도의 제품을 제조하기 위해서는 통상 올리고머를 10시간 정도 이상 중축합시킬 필요가 있기 때문에 공정상 큰 단점이 되고 있다.In addition, Japanese Patent Application Nos. 59-177650 and 60-51940 have also proposed methods for producing a high degree of polymerization of polyarylate, but in this case, in order to manufacture a product having a higher degree of polymerization, the oligomer is usually about 10 hours. Since it needs to be polycondensed above, it becomes a big disadvantage in process.

그외에도 일본특허출원 소 59-257195호에 의하면 감압 혼련식 중합법이 제안되었으나, 이 방법을 사용하는 경우에 있어서도 용융점도가 상당히 높기때문에 대부분 총괄물질 이동속도가 지극히 나빠져서 고중합도의 폴리아릴레이트를 제조하는 것 자체가 매우 곤란한 문제가 있다.In addition, according to Japanese Patent Application No. 59-257195, a reduced pressure kneading polymerization method has been proposed. However, even when this method is used, since the melt viscosity is considerably high, the rate of transport of the bulk material is extremely poor, so that polyarylate of high polymerization degree is obtained. There is a problem that manufacturing itself is very difficult.

이와 같이, 방향족 디올과 방향족 디카르복실산으로 얻어지는 에스테르 화합물을 용융중합하여 상업상 이용가능할 정도로 높은 분자량을 갖는 폴리아릴레이트를 얻기는 매우 힘들다.As such, it is very difficult to melt polymerize an ester compound obtained from an aromatic diol and an aromatic dicarboxylic acid to obtain a polyarylate having a molecular weight that is high enough to be commercially available.

이에 본 발명자들은 종래에 여러 용융방법에도 불구하고 만족할만한 분자량을 갖는 고분자를 제조하는 방법을 얻지 못하였기 때문에 용융중합방법의 개선에 오랜동안 연구를 집중한 결과 그 공정이 매우 간단하고 편리하면서도 높은 분자량을 갖는 폴리아릴레이트 고분자를 제조하는 새로운 방법을 개발하게 되어 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors have not been able to obtain a method of preparing a polymer having a satisfactory molecular weight in spite of various melting methods. To develop a new method for preparing a polyarylate polymer having a complete the present invention.

따라서, 본 발명은 용융중합방법에 의해 폴리아릴레이트를 제조함에 있어서, 촉매나 결정화 용매등을 사용하지 아니하고 반응물질을 직접반응시켜 간단하고 편리한 방법으로 고분자량의 폴리아릴레이트를 고순도, 고수율로 제조할 수 있는 개선된 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a high purity and high yield of high molecular weight polyarylate in a simple and convenient way by directly reacting the reactants without using a catalyst or crystallization solvent in the production of polyarylate by melt polymerization method. It is an object of the present invention to provide an improved method for manufacturing.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 용융중합방법에 의해 폴리아릴레이트를 제조함에 있어서, 반응물질로서 디하이드릭페놀 또는 그 유도체와 방향족 디카르복실산 또는 그 유도체를 직접 반응시켜서 폴리아릴레이트를 제조하는데 그 특징이 있다.The present invention is characterized in producing polyarylate by directly reacting dihydric phenol or its derivative with aromatic dicarboxylic acid or its derivative as a reactant in preparing polyarylate by melt polymerization method.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention in more detail as follows.

본 발명은 반응물질로서 디하이드릭페놀 및 그 유도체와 방향족 디카르복실산 및 그 유도체로부터 폴리아릴레이트를 용융중합에 의하여 합성하는 방법인바, 특히 기존의 방법들이 모두 촉매나 결정화 용매등을 사용한데 반하여 본 발명에서는 상기 반응물질을 직접 반응시켜서 목적하는 고분자를 직접 얻는 방법인 것이다.The present invention is a method for synthesizing polyarylate from dihydric phenol and its derivatives and aromatic dicarboxylic acid and its derivatives by melt polymerization as a reactant. In particular, all existing methods use catalysts or crystallization solvents. In contrast, the present invention is a method of directly obtaining the desired polymer by directly reacting the reactants.

또한, 본 발명에서는 상기 폴리아릴레이트 고분자의 물성을 보다 좋게하기 위해서는 상기 사용되는 방향족 디카르복실산을 이소프탈산과 테레프탈산의 혼합물로 사용하면 더욱 바람직하다.Further, in the present invention, in order to improve the physical properties of the polyarylate polymer, it is more preferable to use the aromatic dicarboxylic acid to be used as a mixture of isophthalic acid and terephthalic acid.

본 발명에 사용될 수 있는 디하이드릭페놀은 예컨대 레조시놀, 하이드로퀴논, 디페놀, 디하이드록시나프탈렌, 비스(4-하이드록시페닐)메탄(비스페놀 F), 1,1-비스(4하이드록시페닐)에탄(비스페놀 E), 1,2-비스(4-하이드록시페닐)에탄(비스페놀 E), 비스(4-하이드록시페닐)설파이드, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판(비스페놀 A), 비스(4-하이드록시페닐)옥사이드, 그리고 비스(4-하이드록시페닐)설폰등을 들 수 있다. 이중에서 좋기로는 비스페놀 F,E 그리고 A이다. 또한 이와 동시에 사용될 수 있는 유도체로는 C1-C2의 알킬과 할로겐으로 치환된 것이 사용될 수 있다.Dihydricphenols that may be used in the present invention include, for example, resorcinol, hydroquinone, diphenol, dihydroxynaphthalene, bis (4-hydroxyphenyl) methane (bisphenol F), 1,1-bis (4hydroxy) Phenyl) ethane (bisphenol E), 1,2-bis (4-hydroxyphenyl) ethane (bisphenol E), bis (4-hydroxyphenyl) sulfide, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane ( Bisphenol A), bis (4-hydroxyphenyl) oxide, bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, etc. are mentioned. Among these, bisphenols F, E and A are preferred. In addition, derivatives that may be used simultaneously may be those substituted with C 1 -C 2 alkyl and halogen.

또한, 본 발명에서 사용된 방향족 디카르복실산으로는 예컨대, 테레프탈산, 이소프탈산, 디벤조산, 나프탈렌디카르복실산, 비스(4-카르복시페닐)메탄, 1,2-비스(4-카르복시페닐)에탄, 2,2-비스(4-카르복시페닐)프로판, 비스(4-카르복시페닐)옥사이드, 비스(4-카르복시페닐)설파이드, 그리고 비스(4-카르복시페닐)설폰등을 들 수 있으며, 더 좋기로는 테레프탈산 또는 이소프탈산이 사용될 수 있으며, 가장 좋기로는 테레프탈산과 이소프탈산을 적당한 비율로 혼합한 것이 바람직하다. 이때 테레프탈산과 이소프탈산은 70~50몰% 대 30~50몰%로 혼합사용하는 것이 좋다.In addition, examples of the aromatic dicarboxylic acid used in the present invention include terephthalic acid, isophthalic acid, dibenzoic acid, naphthalenedicarboxylic acid, bis (4-carboxyphenyl) methane and 1,2-bis (4-carboxyphenyl). Ethane, 2,2-bis (4-carboxyphenyl) propane, bis (4-carboxyphenyl) oxide, bis (4-carboxyphenyl) sulfide, and bis (4-carboxyphenyl) sulfone, and the like. Terephthalic acid or isophthalic acid may be used as the furnace, and most preferably, a mixture of terephthalic acid and isophthalic acid in an appropriate ratio is preferable. At this time, terephthalic acid and isophthalic acid is preferably used in a mixture of 70-50 mol% vs. 30-50 mol%.

또한 이와 동시에 사용될 수 있는 방향족 디카르복실산 유도체로는 알킬 또는 할로겐 치환화합물등이 사용될 수 있고, 이중에서도 할로겐 치환체가 더욱 바람직하다.In addition, as the aromatic dicarboxylic acid derivative that can be used at the same time, an alkyl or a halogen substituted compound may be used, and among these, a halogen substituent is more preferable.

한편, 본 발명의 반응공정을 구체적으로 살펴보면, 반응은 3단계로 반응온도와 시간을 달리하면서 진행시키는데, 우선 반응물질을 혼합하여 120~140℃에서 일차반응을 시킨다.On the other hand, looking at the reaction process of the present invention in detail, the reaction proceeds in three steps while varying the reaction temperature and time, first reacting the mixture at 120 ~ 140 ℃ the first reaction.

이때 반응물은 반응을 시작하며 부산물로서 예컨대, HCl과 같은 산이 생성된다. 그다음으로, 2차반응은 유리전이온도 근처에서 반응을 시키는데, 이때 검붉게된 반응물들이 중합정도가 커짐에 따라 점차 연노란색을 띠게 된다.At this point the reactants begin the reaction and produce an acid such as, for example, HCl. The secondary reaction then reacts near the glass transition temperature, where the darkened reactants become light yellow as the degree of polymerization increases.

이러한 반응을 거치면 반응된 고분자 물질은 그 온도에서 더이상 스터링이 불가능할 정도로 높은 용융점도를 갖는다. 이때 기존의 방법들에서는 용융점도를 낮추기 위하여 온도를 계속 상승시켰으나, 본 발명에서는 이 온도에서 반응물의 혼합을 중지하고 질소가스를 천천히 주입시키면서 2시간동안 방치한다.After such a reaction, the reacted polymer material has a high melt viscosity at which no further sterling is possible. At this time, the temperature was continuously raised in order to lower the melt viscosity in the conventional methods, but in the present invention, the reaction mixture is stopped at this temperature and allowed to stand for 2 hours while slowly injecting nitrogen gas.

그후 3차반응에서는 반응물을 250℃~300℃로 상승시켜 반응물을 녹인후 약 1~2시간동안 교반하여 준다.Then, in the third reaction, the reactants are raised to 250 ° C. to 300 ° C., and the reactants are dissolved and stirred for about 1 to 2 hours.

이러한 과정을 거치는 동안 상기 반응물은 교반가능한 정도로 점도가 낮아지게 된다.During this process, the reactants become low in viscosity to the point of agitation.

그다음으로, 생성된 기체상의 산성분을 제거해내고 냉각시키면 목적하는 폴리아릴레이트가 얻어지게 된다. 제조된 고분자의 분자량을 알아보기 위하여 고유점도를 측정한 결과 고유점도 0.6~0.7정도의 분자량을 갖는 폴리아릴레이트가 얻어짐을 확인하였다.Next, the desired polyarylate is obtained by removing the resulting gaseous acid component and cooling. As a result of measuring the intrinsic viscosity to determine the molecular weight of the prepared polymer, it was confirmed that a polyarylate having a molecular weight of about 0.6 to 0.7 was obtained.

이는 유니티카사에서 공지방법으로 생산하여 상품화한 상품명 U-100 시리즈 제품의 분자량과 같은 크기로서 엔지니어링 플라스틱으로서의 충분한 물성을 발휘한다.This is the same size as the molecular weight of the U-100 series products manufactured and commercialized by Unitika, and exhibits sufficient physical properties as engineering plastics.

이러한 본 발명의 제조공정을 좀더 상세히 기술하면, 반응은 250㎖ 세개의 넥을 갖고 있는 반응기에 방향족 디카르복실산 또는 그 치환체 예를들어, 이소프탈릭 할라이드와 테레프탈릭 할라이드 50/50 혼합물을 0.1~0.2mol 정도 넣고 약 90℃까지 올려 충분히 녹인후, 스테인레스 스터러를 사용하여 두 반응물을 충분히 혼합시킨다.The process of the present invention will be described in more detail, where the reaction is carried out in a reactor having 250 ml three necks with an aromatic dicarboxylic acid or a substituent thereof, such as an isophthalic halide and terephthalic halide 50/50 mixture of 0.1-. After adding about 0.2mol, it melt | dissolves fully to about 90 degreeC, and fully mixes two reactants using a stainless stirrer.

그다음 반응물이 균일하게 잘 섞어지면 서서히 가열하면서 디하이드릭페놀 0.1~0.2몰을 서서히 가한다. 그러면, 120℃에서 140℃ 사이 온도에서 두 반응물이 반응되는데, 100℃ 근방에서 반응을 시작하면서 HCl 가스를 조금씩 발생한다.Then, when the reactants are mixed well, slowly add 0.1-0.2 mole of dihydricphenol while slowly heating. Then, the two reactants are reacted at a temperature between 120 ° C. and 140 ° C., and the HCl gas is generated little by little while starting the reaction near 100 ° C.

이때 1~2분정도는 질소가스를 주입하지 않고 있다가 온도가 120℃ 이상되면 질소가스 주입을 시작하며 회전속도(rpm)도 600~1000까지 높아진다. 그후 반응물은 140℃ 근방까지 곧바로 상승하며 계속 반응시킨다.At this time, the nitrogen gas is not injected for about 1 to 2 minutes, and when the temperature is 120 ° C. or higher, nitrogen gas is started and the rotational speed (rpm) is also increased to 600 to 1000. The reactant then continues to rise, rising straight up to around 140 ° C.

이 단계에서 중요한 인자는 반응온도, 반응물의 혼합정도, 회전속도 그리고 질소가스 주입속도 및 반응시간이다. 특히, 반응물의 혼합정도를 높이기 위해서 방향족 디카르복실산 화합물과 디하이드릭페놀 화합물을 동시에 놓고 혼합하면 이 혼합물의 녹는 온도가 심하게 차이가 나서 충분하게 혼합되지 않는다.Important factors at this stage are the reaction temperature, the degree of mixing of the reactants, the rotational speed, the rate of nitrogen gas injection and the reaction time. In particular, when the aromatic dicarboxylic acid compound and the dihydric phenol compound are placed and mixed at the same time in order to increase the degree of mixing of the reactants, the melting temperature of the mixture is severely different and not sufficiently mixed.

따라서, 녹는점이 낮은 화합물(일반적으로 디카르복실산 화합물)을 먼저 녹여 충분히 2성분의 디카르복실산을 혼합시킨후 여기에 디하이드릭페놀 화합물을 넣게되면 거의 완전한 혼합이 이루어 진다.Therefore, a compound having a low melting point (usually a dicarboxylic acid compound) is first melted, and then sufficiently mixed with two dicarboxylic acids, and then a dihydric phenol compound is added thereto to almost complete mixing.

이러한 반응시 반응온도는 120℃에서 140℃ 정도가 적당한데, 여기서 150℃ 이상이면 디카르복실산 화합물들의 증발이 너무많아 반응조건을 수립하기가 매우 곤란하다. 따라서 온도는 약 120~140℃의 범위가 매우 적당하다.In this reaction, the reaction temperature is suitably about 120 ° C. to 140 ° C., and when it is 150 ° C. or more, it is very difficult to establish reaction conditions due to too much evaporation of the dicarboxylic acid compounds. Therefore, the temperature is very suitable in the range of about 120 ~ 140 ℃.

한편, 반응시 회전 rpm은 600~1000 사이가 좋은데, 기아변속이 가능한 모터를 사용하여 반응물의 점도의 크기에 따라 변속이 가능하여아 한다. 본 발명에 따르면 이 단계에서 반응물의 점도는 매우 낮으므로 rpm은 800내외의 정도가 매우 적당한 것으로 나타났다.On the other hand, the rotational rpm during the reaction is good between 600 ~ 1000, using a motor capable of starvation shifting should be possible depending on the size of the viscosity of the reactants. According to the present invention, the viscosity of the reactants at this stage is very low, and the rpm was about 800.

이는 반응메커니즘상 반응물들이 고분자화 됨에 따라 서로가 반응할 확률을 균등하게 하여 최종생성물의 분자량 분포도를 줄이기 위하여 필요하다. 또한 HCl 가스의 원활한 제거를 위해서도 높은 rpm을 유지하는것이 필요하다.This is necessary in order to reduce the molecular weight distribution of the final product by equalizing the probability of reacting with each other as the reactants are polymerized on the reaction mechanism. It is also necessary to maintain a high rpm for the smooth removal of HCl gas.

그다음으로 질소가스 주입속도는 분당 800~1000㎖ 정도로 하며 그 이상인 경우 반응물들도 함께 날아가버려 최종물성에 매우 나쁜 영향을 미치게 되므로, 이정도 속도로 질소를 주입하게 되면 반응이 진행됨에 따라 발생한 HCl 가스를 원활하게 반응기 밖으로 날려 제거해낼 수 있으며, 이보다 매우 작게 흘려보내면 HCl 가스제거에 어려움을 주게된다.Next, the injection rate of nitrogen gas is about 800 ~ 1000ml / min. If it is higher than that, the reactants are also blown away, which affects the final physical properties very badly. When nitrogen is injected at this rate, HCl gas generated as the reaction proceeds, It can be smoothly blown out of the reactor, and a very small flow will make it difficult to remove the HCl gas.

다만, 2단계 이상에서 질소가스를 180℃ 이상으로 예열시켜서 1000㎖/min 이상으로 주입시키면 HCl 가스제거가 원활하여 반응중 HCl에 의한 생성물의 분해를 막을 수 있어 죄종생성물의 물성을 향상시킬 수 있다.However, if nitrogen gas is preheated to 180 ℃ or higher and injected at 1000ml / min or more in two stages, HCl gas can be removed smoothly to prevent decomposition of product by HCl during the reaction, thereby improving the physical properties of the product. .

이렇게 주입되는 질소가스의 온도는 반응물의 온도와 크게 차이가 없어야 하지만, 일단계 반응에서는 상온하의 질소가스를 그대로 주입하여도 별무리가 없는 것으로 밝혀졌다.The temperature of the nitrogen gas thus injected should not be significantly different from the temperature of the reactants, but it was found that in one-stage reaction, even if the nitrogen gas under normal temperature is injected as it is, it does not matter much.

그다음으로 매우 중요한 인자는 반응시간인데, 실험결과를 분석해본 결과 2차반응 온도에서 30분 이상 반응한 고분자는 분자량도인 I.V(고유점도-페놀과 테트라클로로에탄 60/40 혼합물에 고분자 0.5g 녹임)가 0.5를 넘지 못하고 또 색깔도 심하게 착색되어 매우 불량한 고분자를 얻게된다.The next most important factor is the reaction time. As a result of analyzing the experimental results, the polymer reacted for 30 minutes or more at the secondary reaction temperature was dissolved in 0.5g of polymer (molecular viscosity-phenol and tetrachloroethane 60/40 mixture). ) Does not exceed 0.5 and the color is severely colored, resulting in a very poor polymer.

또한 반응시간이 충분히 길지못한 경우에는 매우 넓은 폭의 분자량 분포를 갖는 고분자를 얻게된다. 따라서, 이에대한 여러번의 실험을 한 결과 10분에서 30분정도가 적당하며, 특히 15분에서 25분정도가 매우 적절한 것으로 나타났다.In addition, when the reaction time is not long enough, a polymer having a very wide molecular weight distribution is obtained. Therefore, as a result of several experiments, it was found that 10 minutes to 30 minutes were appropriate, and 15 minutes to 25 minutes were particularly appropriate.

이렇게 1차로 반응이 진행된후 반응물을 폴리아릴레이트의 유리전이온도(약 192℃)보다 1~10℃ 높은 유리전이온도 근방으로 올려 2차반응을 진행시킨다. 이때 rpm은 500~600정도로 하고 더이상 교반이 불가능할때까지 계속 저어준다.After the reaction proceeds first, the reaction is carried out in the vicinity of the glass transition temperature 1 ~ 10 ℃ higher than the glass transition temperature (about 192 ℃) of polyarylate to proceed with the secondary reaction. At this time, the rpm should be about 500 ~ 600 and keep stirring until no more stirring is possible.

이렇게하면, 반응이 점차로 진행됨에 따라 1차반응에서 검붉게되었던 반응물들이 엷은 노란색으로 변하게 되며 점도는 매우 커지게 된다. 이때 교반속도를 300rpm 정도로 유지시키면 와이젠버그 효과 즉, 고분자의 점탄성 성질로 고분자가 모터축을 따라 계속해서 위로 올라가려는 현상으로 인한 고분자의 상승을 막아준다.In this way, as the reaction proceeds gradually, the reactants which turned red in the first reaction turn pale yellow, and the viscosity becomes very large. At this time, if the stirring speed is maintained at about 300rpm, the Weisenberg effect, that is, the viscoelastic nature of the polymer prevents the rise of the polymer due to the phenomenon that the polymer is continuously going up along the motor shaft.

이렇게하여 이제 더이상 교반이 불가능하게되면 이 온도에서 1~2시간정도 방치시키는데, 여기서는 물론 교반 모타는 정지시키지만 질소가스는 180℃ 정도로 에열시켜 계속 주입한다. 만일 그렇지 않으면 반응물의 온도가 균일하지 못하여 최종제품의 물성에 영향을 주기 때문에 바람직하지 못하다.Thus, when stirring is no longer possible, it is allowed to stand at this temperature for 1 to 2 hours. Here, of course, the stirring motor is stopped but nitrogen gas is heated to 180 ° C and continuously injected. Otherwise, this is undesirable because the temperature of the reactants is not uniform and affects the properties of the final product.

이와 같은 방법으로 1~2시간정도 방치한후 반응물을 신속히 가열시켜서 3차반응에 필요한 260℃~280℃로 상승시키고 교반해준다. 이때 생성된 고분자는 매우 점도가 높으며, 270℃ 부근에서 rpm을 120~180정도로 하여 계속 섞어준다.After standing for 1 to 2 hours in this manner, the reactant is heated rapidly and raised to 260 ℃ ~ 280 ℃ necessary for the third reaction and stirred. At this time, the produced polymer is very high in viscosity, and keep mixing at about 120-180 rpm around 270 ° C.

이 온도에서 40~70분정도 반응시키면 거의 100% 반응이 완료되며 그후에는 진공을 걸어준다. 이는 반응물속에 남아있던 HCl 가스를 완전히 제거하기 위한 것으로 5~10토르의 진공하에서 5~10분정도 계속 반응시킨다. 그다음 모든 것을 정지시키고 천천히 냉각시켜 반응을 종료시킨다.After 40 ~ 70 minutes of reaction at this temperature, almost 100% of the reaction is completed, and then vacuum is applied. This is to completely remove the HCl gas remaining in the reactants and continue to react for 5 to 10 minutes under a vacuum of 5 to 10 Torr. Then stop everything and cool slowly to end the reaction.

여기서, 발생되는 HCl 가스를 중화시키기 위해서는 NaOH 수용액을 만들어 HCl 가스를 유리분산망을 통해 NaOH 수용액과 접촉시키는 방식으로 발생되는 HCl 가스를 중화시킨다.In this case, in order to neutralize the generated HCl gas, the NaCl aqueous solution is made and the HCl gas is neutralized by contacting the HCl gas with the NaOH aqueous solution through the glass dispersion network.

첨부도면 제 1 도는 상기와 같이 제조된 본 발명에 따른 용융중합에 의한 폴리아릴레이트와 계면중합에 의해 제조된 폴리아릴레이트(상품명 ; U-100)의 H-NMR 데이타를 각각 (a)와 (b)로 나타내었는바, 이 도면에서 확인할 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 폴리아릴레이트는 방향족 에스테르 화합물인 디카르복실산과 디하이드릭페놀을 직접 반응시켜서 제조하므로써 다른 불순물이 전혀없는 고순도의 폴리아릴레이트를 얻을 수 있다.1 shows H-NMR data of polyarylate by melt polymerization and polyarylate (trade name; U-100) prepared by interfacial polymerization according to the present invention prepared as described above (a) and ( As shown in b), the polyarylate according to the present invention is prepared by directly reacting an aromatic ester compound, dicarboxylic acid and dihydric phenol, and thus has no other impurities. Can be obtained.

또한, 본 발명에 따른 제조공정은 비록 3단계의 공정이 있지만 그 각각의 공정이 매우 간단하고 편리하여 목적하는 고분자 화합물을 얻기가 매우 용이할뿐만 아니라, 그 생성되는 수율면에 있어서도 평균 95% 이상의 거의 완전한 반응이 일어나기 때문에 소규모의 반응기로서도 많은량의 고분자를 얻을 수 있고, 또 상업상 사용하기에 충분한 정도의 높은 분자량을 갖는 것으로 제조할 수가 있다.In addition, although the manufacturing process according to the present invention has a three-step process, each process is very simple and convenient, and it is not only very easy to obtain a desired polymer compound, but also an average of 95% or more in terms of its yield. Since almost complete reaction takes place, a large amount of polymer can be obtained even in a small reactor, and it can be prepared to have a high molecular weight sufficient to be commercially available.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by Examples.

[실시예 ]EXAMPLE

반응은 3차로 나누어 단계별로 실시하였다. 우선 이소프탈릭크로라이드 0.1mol, 테레프탈릭크로라이드 0.1mol을 100℃ 정도에서 완전히 교반하여 균일하게 두 물질이 분포되도록 잘 섞는다. 여기서 비스페놀 A 0.2mol을 조금씩 잘 저으면서 혼합시킨다.The reaction was carried out in three steps. First, 0.1 mol of isophthalic chloride and 0.1 mol of terephthalic chloride are thoroughly stirred at about 100 ° C. and mixed well so that the two substances are evenly distributed. Here, 0.2 mol of bisphenol A is stirred well and mixed.

1차반응은 곧 HCl 가스를 발생하면서 진행되는데, 이때 반응온도를 130℃ 유지하고 1분후부터는 질소가스를 800ml/min속도로 흘려주어 발생하는 HCl 가스를 반응기에서 내보낼 수 있도록 한다.The first reaction proceeds while generating HCl gas. At this time, the reaction temperature is maintained at 130 ° C. and 1 minute later, nitrogen gas is flowed at a rate of 800 ml / min so that the generated HCl gas can be discharged from the reactor.

이때까지 교반기의 회전속도를 160rpm 정도를 유지한다. 그후 곧 회전속도를 800rpm정도로 상승시키고 20분정도 반응시킨후 곧바로 유리전이온도보다 높은 197℃로 상승시킨다.Until this time, the rotational speed of the stirrer is maintained at about 160 rpm. Immediately thereafter, the rotational speed is increased to about 800rpm, reacted for about 20 minutes, and then immediately increased to 197 ° C higher than the glass transition temperature.

이때 반응물은 검붉은 색깔을 띠며 197℃에서 더이상 교반이 불가능할때까지 계속 2차반응을 시킨다. 여기서 주의할점은 주입되는 질소가스의 온도를 180℃까지는 최소한 미리 예열시켜야 하고 회전 rpm도 160rpm 정도로 낮춘다.At this time, the reactant is dark red color and continues to the secondary reaction at 197 ℃ until further stirring is impossible. It should be noted that the temperature of the nitrogen gas to be injected should be preheated at least up to 180 ° C and the rotational rpm is also lowered to about 160rpm.

그렇게하면 반응물은 매우 엷은 노란색을 띠게되며, 더이상 교반이 되지않으며 교반을 멈추고 이 온도에서 약 2시간정도 그대로 유지한다. 이때 질소가스는 계속 흘려보내어 HCl 가스를 밖으로 배출시킨다.The reaction is then very pale yellow, no longer agitated, stops stirring and remains at this temperature for about 2 hours. At this time, the nitrogen gas continues to flow to discharge the HCl gas out.

다음 마지막 단계로 270℃ 정도로 반응물을 상승시키고 계속 질소가스를 흘려주면서 반응물이 부드럽고 교반가능할시에 다시 교반을 시작한다. 이 반응에서는 약 240℃ 이상에서 교반가능할 정도가 되며 260℃ 이상에서는 충분히 교반이 가능하게 된다. 이때 교반속도를 너무 크게하면 와인젠버그 효과(Weissenberg effects)에 의해 반응물이 교반축을 따라 위로 올라가 교반이 불가능하게 된다.The next step is to raise the reactant to about 270 ° C. and continue flowing nitrogen gas and start stirring again when the reactant is soft and stirrable. In this reaction, it becomes possible to stir at about 240 degreeC or more, and it becomes possible to fully stir at 260 degreeC or more. At this time, if the stirring speed is too high, the reaction material rises up along the stirring shaft due to Weissenberg effects, making stirring impossible.

따라서 교반속도를 160rpm 정도로 유지하면 무난하다. 이 단계에서 약 1시간정도 반응시키면 연노란색의 폴리아릴레이트가 얻어진다. 그후에는 진공펌프를 사용하여 20분간 반응물중에 남아있는 HCl 가스를 완전히 제거시키고, 고온상태의 반응물을 서서히 냉각하여 모든 반응을 종료시킨다. 얻어진 반응물의 I.V 값을 측정한 결과 I.V =0.612인 고분자 폴리아릴레이트가 얻어졌다.Therefore, it is safe to maintain the stirring speed of about 160rpm. Reaction at this stage for about 1 hour yields a pale yellow polyarylate. Thereafter, a vacuum pump is used to completely remove the HCl gas remaining in the reactants for 20 minutes, and the reaction mixture in the high temperature state is gradually cooled to terminate all reactions. As a result of measuring the I.V value of the obtained reactant, a polymer polyarylate having I.V = 0.612 was obtained.

[비교예 1]Comparative Example 1

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되 반응조건을 다음 표 1과 같이 하여 실시하였다. 그결과 얻어진 폴리아릴레이트의 고유점도는 0.604이었다.It carried out in the same manner as in Example 1 but the reaction conditions were carried out as shown in Table 1. The inherent viscosity of the resulting polyarylate was 0.604.

[비교예 2]Comparative Example 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되 반응조건을 다음 표 1과 같이 하여 실시하였다. 그결과 얻어진 폴리아릴레이트는 고유점도(I.V)는 0.46으로 다소 낮았다. 이는 1차반응 및 2차반응에서의 반응온도가 너무 높고 3차반응을 실시하지 아니한 결과로 생각된다.It carried out in the same manner as in Example 1 but the reaction conditions were carried out as shown in Table 1. The resulting polyarylate had a somewhat low intrinsic viscosity (I.V) of 0.46. This is thought to be the result of the reaction temperature in the first and second reactions being too high and the third reaction not being carried out.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00002
Figure kpo00002

*I.V.는 고분자 0.5을 페놀/테트라클로로에탄(60/40몰비) 100ml에 용해시켜서 30℃에서 측정한 값이다.* I.V. Is a value measured at 30 ° C by dissolving polymer 0.5 in 100 ml of phenol / tetrachloroethane (60/40 molar ratio).

상기 표 1에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 용융중합방법에 의해 제조된 폴리아릴레이트는 기존의 제품(상품명; U-100)의 I.V 값인 0.6에 비해 전혀 손색이 없는 제품임을 알 수 있다.As can be seen in Table 1, the polyarylate prepared by the melt polymerization method according to the present invention can be seen that the product is not inferior to the I.V value of 0.6 of the conventional product (trade name; U-100).

Claims (10)

용융중합방법에 의해 폴리아릴레이트를 제조함에 있어서, 반응물질로서 디하이드릭케놀 또는 그 유도체와 방향족 디카르복실산 또는 그 유도체를 직접 반응시키되 3단계로 온도범위와 반응시간을 달리하면서 반응시키는 것을 특징으로 하는 폴리아릴레이트의 제조방법.In preparing the polyarylate by melt polymerization method, the reaction material of the dihydric kenol or its derivatives and the aromatic dicarboxylic acid or its derivatives can be directly reacted in three steps with different temperature ranges and reaction times. Method for producing a polyarylate characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 반응중에서 1차반응은 반응온도 120℃~140℃, 반응시간 10분~30분의 조건에서 실시함을 특징으로 하는 폴리아릴레이트의 제조방법.The method of claim 1, wherein the first reaction in the reaction is carried out under the conditions of reaction temperature 120 ℃ ~ 140 ℃, reaction time 10 minutes ~ 30 minutes. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 1차반응은 질소가스가 800~1000ml/min의 속도로 주입되는 조건하에서 시행함을 특징으로 하는 폴리아릴레이트의 제조방법.The method of claim 1 or 2, wherein the first reaction is a method for producing a polyarylate, characterized in that the nitrogen gas is carried out under the condition of being injected at a rate of 800 ~ 1000ml / min. 제 1 항에 있어서, 상기 반응중에서 2차 반응은 반응온도가 폴리아릴레이트의 유리전이온도보다 1℃~10℃ 높은 온도이고, 반응시간이 1~2시간인 조건에서 실시하는 것을 특징으로 하는 폴리아릴레이트의 제조방법.According to claim 1, wherein the secondary reaction in the reaction polya, characterized in that the reaction temperature is carried out at a temperature 1 ℃ ~ 10 ℃ higher than the glass transition temperature of the polyarylate, the reaction time is 1 to 2 hours Method of manufacturing the related. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 2차반응은 180℃ 이상의 질소가스를 800ml/min 이상의 주입속도로 주입시키는 조건하에서 시행함을 특징으로 하는 폴리아릴레이트의 제조방법.The method of claim 1 or 4, wherein the secondary reaction is carried out under the condition of injecting nitrogen gas of 180 ° C or more at an injection rate of 800 ml / min or more. 제 1 항에 있어서, 상기 반응중에서 3차반응은 반응온도 260℃~280℃, 반응시간 40~70분인 조건에서 실시하는 것을 특징으로 하는 폴리아릴레이트의 제조방법.The method of claim 1, wherein the tertiary reaction in the reaction is carried out under the conditions of the reaction temperature of 260 ℃ ~ 280 ℃, reaction time 40 ~ 70 minutes. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 3차반응은 교반속도 120~180rpm으로 교반시키면서 250℃ 이상의 질소가스를 800ml/min 이상의 주입속도로 주입시키는 조건하에서 시행함을 특징으로 하는 폴리아릴레이트의 제조방법.The polyarylate according to claim 1 or 6, wherein the tertiary reaction is carried out under the condition of injecting nitrogen gas at a temperature of 250 ° C. or higher at an injection rate of 800 ml / min or more while stirring at a stirring speed of 120 to 180 rpm. Way. 제 1 항에 있어서, 상기 디하이드릭페놀 또는 그 유도체로서는 레조시놀, 하이드로퀴논, 디페놀, 디하이드록시나프탈렌, 비스(4-하이드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 1,2-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 비스(4-하이드록시페닐)설파이드, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 비스(4-하이드록시페닐)옥사이드, 비스(4-하이드록시페닐)설폰 또는 이들의 C1-C2알킬 또는 할로겐 치환체 중에서 선택된 것을 사용하여서 되는 것을 특징으로 하는 폴리아릴레이트의 제조방법.The dihydric phenol or a derivative thereof according to claim 1, wherein resorcinol, hydroquinone, diphenol, dihydroxynaphthalene, bis (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1-bis (4-hydroxy) Phenyl) ethane, 1,2-bis (4-hydroxyphenyl) ethane, bis (4-hydroxyphenyl) sulfide, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, bis (4-hydroxyphenyl) A method for producing a polyarylate, characterized by using an oxide, bis (4-hydroxyphenyl) sulfone or a C 1 -C 2 alkyl or halogen substituent thereof. 제 1 항에 있어서, 상기 방향족 디카르복실산으로서는 테레프탈산, 이소프탈산, 디벤조산, 나프탈렌디카르복실산, 비스(4-카르복시페닐)메탄, 1,2-비스(4-카르복시페닐)에탄, 2,2-비스(4-카르복시페닐)프로판, 비스(4-카르복시페닐)옥사이드, 비스(4-카르복시페닐)설파이드, 비스(4-카르복시페닐)설폰 또는 이들의 C1-C2알킬 또는 할로겐 치환체 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하여서 되는 것을 특징으로 하는 폴리아릴레이트의 제조방법.The method of claim 1, wherein the aromatic dicarboxylic acid is terephthalic acid, isophthalic acid, dibenzoic acid, naphthalenedicarboxylic acid, bis (4-carboxyphenyl) methane, 1,2-bis (4-carboxyphenyl) ethane, , 2-bis (4-carboxyphenyl) propane, bis (4-carboxyphenyl) oxide, bis (4-carboxyphenyl) sulfide, bis (4-carboxyphenyl) sulfone or their C 1 -C 2 alkyl or halogen substituents Method for producing a polyarylate, characterized in that using at least one selected from. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 방향족 디카르복실산은 테레프탈산과 이소프탈산은 70~50몰% 대 30~50몰%로 사용하여서 됨을 특징으로 하는 폴리아릴레이트의 제조방법.10. The method according to claim 1 or 9, wherein the aromatic dicarboxylic acid is used at terephthalic acid and isophthalic acid at 70-50 mol% vs. 30-50 mol%.
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