KR950006716B1 - 열경화성 폴리아릴레이트 수지 - Google Patents

열경화성 폴리아릴레이트 수지 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

열경화성 폴리아릴레이트 수지
제 1도는 경화폴리아릴레이트 수지(P-Ⅲ-a)의 TGA곡선이고,
제 2도는 나드이미드계 단말기를 가지는 폴리아릴레이트 수지(P-Ⅱ-a)의 DSC곡선이다.
본발명은 신규한 폴리아릴레이트 수지와 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일반적인 폴리아릴레이트 수지의 말단에 나드이미드기를 도입시킨 후, 열경화 반응을 수행하여 내열성은 물론 내약품성 및 기계적 성질이 뛰어난 새로운 형태의 폴리아릴레이트 수지를 제조하는 것이다.
여기서 폴리아릴레이트 수지라함은 방향족 디카르복실산(aromatic dicarboxylic acid)와 방향족 디올(aromatic diol) 을 축중합시켜 제조한 전방향족 선형 폴리에스테르(wholly aromatic polyester)수지를 말한다.
따라서 폴리아릴레이트 수지는 사용한 단량체의 종류에 의해 여러가지의 분자 구조를 가질 수 있으나, 다음 구조식(i)으로 표시한 바와 같이 방향족 디올로서는 비스페놀 A(bisphenol A ; 이하 BPA라함)를, 방향족 디카르복실산으로서는 테레프탈산(terephthalic acid ; 이하 TPA라함)및 이소프탈산(isophthalic acid ; 이하 IPA라함)을 축중합시킨 수지가 가장 대표적이다.
이와같은 구조식(i)의 폴리아릴레이트 수지는 일본특허공개 소 49-101,944호 및 일본특허공개 소 55-115,871호에 기재되어 있는데, 이는 투명한 비결정성의 수지로서 다음과 같은 특징이 있다.
첫째, 분자 구조내에 방향족기인 벤젠 고리의 밀도가 아주 높아서 유리 섬유로 강화시키지 않아도 내열성과 기계적 강도가 탁월하다.
둘째, 연하점(softening point)과 열분해 온도의 차이가 아주 커서 압출성형, 중공성형 및 사출성형이 모두 가능하다.
셋째, 한계산소지수가 37%로서 수지 자체만으로도 난연성이 우수하다.
넷째, 자외선 흡수 능력이 커서 내후성이 양호하다.
다섯째, 타수지와의 상용성이 우수하고 수지의 조성 변경이 용이해서 물성 개질의 폭이 넓다. 즉, 상기 구조식(i)의 폴리아릴레이트 수지는 제반 물성이 우수한 특수 엔지니어링 플라스틱의 일종으로서 전기 ㆍ전자제품 분야의 스위치류, 소켓트류, 전자렌지 부품, 릴레이 케이스 및 기판등에 사용되고, 또 기계분야의 시계 내ㆍ외장부품, 광학기계부품, 가스차단기등 열기기부품 또는 펌프하우징등이나, 자동차 분야의 렌즈류, 계기판등의 각종 구조 재료 및 포장 재료로서 광범위하게 이용되고 있으며 현재 상업화되어 있는 폴리아릴레이트 수지는 거의 대부분이 상기 구조식(i)의 구조를 가지고 있다.
그러나, 상기 구조식(i)로 표시한 기존의 폴리아릴레이트 수지는 높은 내열성을 갖지만 용융 점도가 아주 커서 약 400℃의 고온에서 용융 가공을 해야하므로 그 용융가공성이 아주 좋지 못하기 때문에 가공중에 수지의 열분해가 심하고 특수한 가공 설비가 요구되므로 설비비가 아주 고가인 단점이 있다. 종래 폴리아릴레이트 수지의 이와같은 단점을 개선하기 위한 것으로 미국 특허 제4,126,602호에서는 TPA 및 IPA 의 일부를 지방족 디카르복실산으로 대체하여 사용하는 기술이 개시되어 있고, 영국특허 제2,085,458호에서는 두개의 벤젠고리 사이에 -O-, -S-, -SO-, -SO2- 및 -CO-등의 유연성 구조가 있는 디카르복실산을 사용하는 기술이 개시되어 있다.
또한 일본특허공개 소 51-136793호, 56-29684호 등에서는 BPA 대신에 두개의 벤젠 고리 사이에 -O-, -S-, -SO-등의 결합이 도입된 비페놀이나 할로겐원소 또는 곁가지가 치환된 BPA(또는 비페놀)를 사용한 예가 제안되어있다.
그러나 이와같은 개질된 대부분의 폴리아릴레이트 수지는 사슬의 유연성이 증대되어 용융성형온도는 다서 낮아지는 효과가 있지만 중합체의 열안정성, 기계적 성질, 내후성등이 심각하게 저하되어 실용성이 없다.
일반적으로 폴리아릴레이트 수지의 제조방법에는 용액중합법, 용융중합법 및 계면중합법등을 대표적으로 꼽을 수 있는바, 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 용액중합법은 방향족 디카르복실산을 염화아실(acid chloride) 형태로 만든다음, 이것을 방향족 디올과 피리딘이나 트리에틸아민등의 존재하에 용액중에서 반응을 시킨다. 즉, 상기 구조식(i)과 같은 폴리아릴레이트 수지를 제조할 경우에는 TPA와 IPA를 연화아실 형태인 테레프탈로일크로라이드(Terephthaloyl chloride : 이하 TPC라함) 및 이소프탈로일클로라이트(Isophthaloyl chloride : 이하 IPC라함)로 바꾼다음 방향족 디올과 용매 존재하에서 축중합시키는 방법으로서, 이때 반응용매와 반응 온도에 따라 저온 용액중합법과 고온 용액중합법으로 구분된다.
여기서, 저온 용액중합의 대표적인 예로는 미극특허 제3,234,168호, 제4,049,629호 및 제4,051,107호 등을 들 수 있는데, 이들 특허에서는 테트라하이드로푸란(tetrahydrofuran)등을 용매로 사용하여 -10℃ 내지 30℃에서 축중합시키는 기술이 개시되어 있다. 반면에, 고온 용액중합법으로서 디클로로에틸벤젠이나 디토일메탄등과 같은 비점이 높은 용매를 사용하여 215℃내지 220℃의 고온에서 축중합을 행하는 방법은 미국 특허 제3,133,898호, 제3,702,838호 및 제3,733,306호등에 개시되어 있다. 그러나, 이러한 용액중합법으로는 분자량이 큰 중합체를 얻기가 어렵고 용매의 회수 및 정제 비용이 많이 들기 때문에 상업적 생산에서는 경제성이 없는 문제가 있다.
둘째, 용융중합법은 방향족 디올의 디아세테이트 화합물과 방향족 디카르복실산 또는 방향족 디카르복실산의 디페닐 에스테르와 방향족 디올을 촉매존재하에서 220℃ 내지 330℃의 고온에서 축중합시키는 방법으로서, 일본특허공개 소 53-35796호, 미극특허 제 3,317,464호 제 3,975,487호 및 제 3,553,167호들에 개시되어 있는 바, 여기서는 중합반응이 진행됨에 따라 반응기내의 용융 점도가 급속히 높아져서 교반이 곤란하고 따라서 분자량이 큰 중합체를 얻기가 어렵다. 뿐만아니라 중합반응이 고온에서 진행되므로 중합체의 열분해나 부반응등이 동시에 일어나서 중합체의 색상이 좋지 못하게 되는 문제가 있다.
셋째, 계면중합법은 방향족 디카르복실산의 염화아실(aromatic dicarboxylic acid chloride)을 물과 혼합되지 않는 이염화메탄과 같은 유기용매에서 녹인 후, 방향족 디올을 가성소다 수용액에 녹인 용액에 가하면서 격렬하게 교반하면서 중합시키는 방법이다. 이때 필요에 따라 트리메실 암모늄 브로마이드등과 같은 상전이 촉매(phase transfer catalyst)를 사용하기도 한다[S. C. Temin, in 'Interfacial Synthesis' ed. F. Mellich and C.E. Carraher, Dekker, New York, 1977, Vol. II, p.27 ; H.-B. Tsai and Y.-D. Lee, J.Polym. Sci., Polym. Chem. Ed. 1987, 25, 1505 ; 미국특허 제4,229,565호등].
이 중합방법은 상온에서 매우 빠르게 진행되고 높은 분자량의 중합체를 얻을 수가 있고, 원료의 순도가 그다지 문제되지 않으며 반응물간의 당량비가 반드시 일치하지 않아도 되는 장점이 있다. 한편 폴리아릴레이트 수지의 가공성을 향상시키기 위한 연구는 1980년대 들어 더욱 활발하게 진행되고 있은 추세이며, 폴리 아릴레이트 수지의 주사슬에 유연성기를 도입시키는 방법[P.Bajaj, D.N. Khanna and G. N. Babu, Eur. Polym. J., 15, 1083(1979) ; P.Bajaj and D.N.Khanna, Eur. Polym. J., 17,275(1981) ; D.N. Khanna, P. Bajaj and A.K. Gupta, Polmer, 24,596(1983)]이나, 혹은 이마이(Imai)와 그의 공동연구자들에 의해 보고된 t-부틸 측사슬이 도입된 폴리아릴레이트 수지의 제조에 대한 방법등이 대표적인 경우이다. [M.-A.Kakimoto, S.Harada, Y. Oishi, Y. Imai, J.Polym. Sci., Polym. Chem. Ed., 25,2747(1987)]. 그러나 이렇게 하여 얻어진 수지들은 용해도나 내산화성등은 개선되었으나, 기계적 성질은 다소 저하되는 결과를 보여주었다.
뿐만 아니라 극히 최근에 이르러서는 본 연구자들에 의해 우수한 내열성 및 기계적 물성을 겸비한 규소함유 측사슬이 도입된 새로운 폴리아릴레이트 수지들이 제조 보고된바 있다 [Kil-Yeong Choi, Mi Hie Yi and Sam-Kwon Choi, J.Polym. Sci.,Polym.Chem.Ed., in press].
이외에도 지난 수십년간 내열성 고분자학자들은 내열-열가소성 플라스틱의 내열성 및 우수한 물성을 크게 저해시키지 않는 범위내에서, 가공성 및 내약품성을 증가시키기 위한 노력을 계속한 결과 몇가지 새로운 구조의 내열성 고분자를 제조 보고하였다. 즉 폴리에테르에테르케톤[Polyetheretherketone : PEEK] 혹은 설폰블록코폴리머(sulfone block copolymer)와 같이, 중합체의 주사슬에 높은 결정성을 부여함으로써 내약품성을 크게 개선시켰으며, 또 비슷한 연구의 일환으로서, 열가소성 수지 올리고머의 말단에 경화가능한 불포화 반응기, 즉 하기식(ii)의 말레이미드(maleimide), 하기식(iii)의 시아네이토(cyanato), 하기식(iv)의 나드이미드(nadimide)및 하기식(v)의 아세틸렌기를 도입시킨후 열경화하여, 우수한 내약품성을 가지는 내열성 고분자들을 합성하였다.
대표적인 예로서, 1980년 시. 에이치. 세퍼드(C.H.Sheppard)등은 (vi)식과 같은 열가소성 수지의 하나인 폴리설폰(MW=20000)을 나드이미드기로 말단반응시킨 후 경화 반응을 수행하여, 폴리설폰의 단점인 내약품성을 크게 개선시켰다.
뿐만아니라 1984년 NASA의 피. 엠. 헤르겐로더(P.M.Hergenrother)등은 (vii)식과 같은 아세틸렌- 말단 폴리설폰[acetylene- terminated polysulfones(ATS)]의 합성 및 물성에 관한 광범위한 연구를 수행하여 그 결과를 발표하였다.
그러나 이와같은 일련의 연구들은 현재까지 폴리에테르설폰, 폴리설폰등 극소수의 열가소성 수지들에 관하여만 수행되어 온 실정이며, 다만 피. 엠. 헤르겐로더(P.M.Hergenrother)등에 의해 폴리아릴레이트 수지의 말단경화에 대한 연구가 미미하게 이루어졌을 뿐이다. 또한 극히 최근에 이르러서야 제이. 드 아바조(J. DE Abajo)등에 의해 여러가지 올리고에스테르의 말단반응 및 경화거동이 연구 발표되었다.
그리하여 본 연구실시에서는 이상의 연구 결과를 토대로 하여, 대표적인 엔지니어링 플라스틱중의 하나인 폴리아릴레이트 수지를 기본수지로 선정하여, 이 수지의 단점인 가공성 및 내약품성을 향상시키기 위한 연구를 시도하였다.
그결과 내열성이나 강인성(toughness)등 기계적 성질이 우수하면서도 성형 가공이 용이하여 자동차, 전기·전자 및 우주·항공등 첨단 산업의 핵심 내열구조재로 사용 가능한 말단 경화형 내열성 수지를 창출하고 실용화 가능한 제조 기술을 개발하였다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
하기 반응도표(1)에 나타낸 바와 같이, 우선, 여러가지 분자량을 가지는 히드록시기 말단 폴리아릴레이트(Hydroxy - terminated polyarylate : 이하 HTPA라함) 프리폴리머(prepolymers)를 합성한 후, 4-나드이미도 벤조일 클로라이드(4-nadimido benzoyl chloride : 이하 4-NBC라함) 와 반응시켜 나드이미드 말단 폴리아릴레이트(Nadimide - terminated polyarylate : 이하 NTPA라함) 프리폴리머를 제조하였다. 이렇게 얻어진 프리폴리머를 적절한 경화조건항서 열경화시켜, 몇가지 새로운 형태의 경화 폴리아릴레이트 수지를 합성하였다.
반응도표(1)
반응도표(1)에서 n은 1, 2, 3 ...의 정수이다.
또한 본 발명은 다음 구조식(II)로 표시되는 4-NBC를 함유하는 새로운 구조의 말단경화형 폴리아릴레이트 프리폴리머 및 경화 폴리아릴레이트를 제조하는 방법을 포함한다.
이러한 상기 구조식(II)로 표시되는 나드이미드계 말단기를 함유한 본 발명의 폴리아릴레이트의 경화형 수지는 유리전이 온도가 203 내지 207℃의 범위에 있으며, 할로겐화탄화수소를 비롯하여 테트라하이드로푸란 및 진한 황산에조차도 녹지않는 뛰어난 내약품성을 보여주었다.
이와같은 본 발명을 그 제조방법을 중심으로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 신규한 말단 경화형 폴리아릴레이트 수지를 제조하기 위한 말단기 성분으로는 상기 구조식(II)로 표시된4-NBC가 사용되었는데, 즉 이 화합물과 이미 합성한 여러가지 분자량을 가지는 하이드록시기 말단 폴리아릴레이트 프리폴리머와 축합시킨 후, 열경화 반응을 수행하여 새로운 형태의 경화 폴리아릴레이트 수지를 합성할 수가 있다.
이때 4-NBC와 HTPAs의 축합반응은 10 내지 30℃의 온도에서 행해졌으며, 트리에틸아민(triethylamine : 이하 TEA라함)을 산 수용체(acid acceptor)로 사용하였다.
한편 본 중합에서 말단기 화합물(end-capping agent)로 사용되는 4-NBC는 다음 반응도표 (2)에 표시된 바와 같이 세단계 반응을 거쳐 합성된다.
반응도표(2)
(구조식 (II)라 함)
이와같은 상기 구조식(II)의 말단기 화합물4-NBC를 합성하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 비.에스.라오(B.S.Rao)등의 연구 결과에 따라 나딕산 무수물(nadic anhydride : 이하 NA라함)과 p-아미노벤조산(p-aminobenzoic acid : 이하 P-ABA라함)을 상온에서 반응시키면 중간 생성물인 아이드산 (amic acid) 유도체가 얻어지고 이것을 초산 나트륨(sodium acetate)의 존재하에서 무수초산(aceticanhydride)을 이용하여 화학적으로 이미드화(chemical imidation)시키면 4-나디이미도 벤조산(4-nadimido benzoic acid : 이하 4-NBA라함)이 제조된다. 이것을 제이.드. 아바조(J.DE. Adajo)의 방법에 의해 티오닐클로라이드(thionyl chloride)로 염소화하여 원하는 생성물인 4-NBC를 합성하였다. 이것을 여러가지 분자량을 가지는 하이드록시기 말단 폴리아릴레이트 프리폴리머와 축합시켜 나디이미드가 말단에 도입된 폴리아릴레이트 프리폴리머들을 제조하였으며, 가압하에서 열경화반응을 수행한 결과 새로운 형태의 경화 폴리아릴레이트 수지들을 합성하였다.
위와같이 합성한 분 발명의 경화 폴리아릴레이트 수지들은 클로로포름은 물론 피리딘, 진한 황산등에 조차 상온에서 거의 용해되지 않았으며, 그 결과 열가소성 폴리아릴레이트 수지의 단점인 내약품성이 크게 개선되었다.
또한 본 발명에서 제조한 경화폴리아릴레이트 수지들은 열안정성이 대단히 우수하였다. 즉 경화반응을 수행하지 않은 미경화 폴리아릴레이트 수지인 NTPA계 프리폴리머보다 13 내지 38℃ 정도 유리전이 온도가 높았으며 그 결과 현재 상업화되어 있는 폴리아릴레이트 수지보다 13 내지 17℃정도의 유리전이온도 상승효과를 나타내었다. 이외에도 본 발명의 폴리아릴레이트 수지는 뛰어난 전기적 특성, 난연성등을 나타내었으며 성형·가공성 역시 우수하였다.
이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
[제조예1]
[4-NBA의 합성]
깨끗하게 정제된 150ml의 디메틸포름알데히드에 용해시킨 27.4g(0.2mole)의 p-ABA에 32.8g(0.2mole)의 NA를 15분에 걸쳐서 천천히 첨가한 후, 질소 기류하에서 1시간동안 교반하였다. 얻어진 아미드산(anmicacid) 유도체를 이미드화 하기 위하여, 이 반응 혼합물에 50ml의 무수초산과 2.5g의 초산나트륨을 서서히 첨가하여 45℃의 온도에서 2시간동안 반응시켰다. 이 반응 혼합물을 과량의 물에서 침전시킨 결과, 연노랑색의 미정제 4-NBA를 얻을 수 있었으며, 에탄올/물 혼합용매(3/1, 부피비)에서 재결정하여 42.8g의 순수한 4-NBA를 합성하였다.
[수율 : 73.7%, 융점 : 230.5℃, 흰색분말]
[제조예 2]
[4-NBA의 합성]
깨끗하게 정제된 티오닐클로라이드 90ml와 340ml의 톨루엔 혼합용액에 42.45g(0.15mole)의 4-NBA를 첨가한 후 0.68ml의 디메틸포름아미드를 촉매로 하여 40℃에서 24시간 반응시킨다. 반응하지 않고 남은 과량의 티오닐클로라이드와 용매인 톨루엔의 증류·제거한 후, 남은 고체를 정제된 클로로포름에 용해시키고, 녹지않고 남은 부분을 여과에 의해 제거하였다. 얻어진 4-NBC 를 n-헥산으로 수차례 세척한 후 30 내지 40℃의 온도에서 진공건조하여 42.0g의 엷은 분홍색의 4-NBC를 제조하였다.
[수율 : 92.9%, 융점 : 147.2℃]
[실시예1]
교반기, 온도조절장치, 질소주입장치, 적하깔때기, 냉각기를 부착한 1리터 반응기에 에탄올이 제거된 정제 클로로포름 18ml와 2.28g(0.01mole)의 BPA, 10% 과량의 TEA을 투입하고 서서히 교반을 개시하였다. 온도조절장치를 이용하여 반응기 내부의 온도를 10℃로 유지하면서 IPC 0.87g(4.3mmol)과 TPC 0.87g(4.3mmol)을 함께 용해시킨 정제 클로로포름용액 15ml를 서서히 가한 후, 3시간동안 용액축중합을 실시하였다. 중합반응이 종료되면 용매인 클로로포름을 증류하고 반응혼합물을 과량의 아세톤에 가하여 중합체를 침전시킨 후 얻어진 고체 생성물을 여과분리하고 물과 메탄올등으로 여러번 세척하여 80℃의 진공건조기에서 12시간동안 건조하여 백색분말의 중합체 3.12g을 얻었다(P-I-a).
수득율은 92.0%이고 페놀/ 테트라클로로에탄=6/4(중량비)의 용액에서 0.5g/dL의 농도로 30℃에서 측정한 고유점도는 0.23dL/g이었으며, 겔 침투 크로마토그라피(Gel permeation Chromatography : GPC)에 의해 측정한 수평균 분자량은 2393의 값을 나타내었다.
이렇게 하여 얻어진 프리폴리머(P-I-a) 5.0g을 45ml의 에탄올이 제거된 정제 클로로포름에 완전히 용해시킨 후, 50% 과량의 TEA 를 첨가하고 질소가스를 서시히 주입하였다. 여기에 1.89g(6.3mmol, 50%과량) 4-NBC를 용해시킨 클로로포름용액 50ml를 서서히 첨가하였다. 이어지는 분리 과정은 하이드록시기말단 폴리아릴레이트 프리폴리머(P-I-a)의 제조에서와 거의 동일하게 수행하였다. 단지 반응하지 않고 남아있는 4-NBC(혹은 NBA)의 완전한 제거를 위하여 얻어진 반응혼합물을 뜨거운 메탄올로 여러차례 세척한 다음, 80℃의 진공건조기에서 12시간 동안 건조하여 5.3g의 연갈색의 중합체를 얻을 수 있었다(P-II-a). 수득율 78.7%이고, 페놀/테트라클로로에탄=6/4(중량비)의 용액에서 30℃, 0.5g/dL의 농도로 측정한 고유점도는 0.23dL/g의 값을 나타내었다.
합성한 프리폴리머 P-I-a 및 P-II-a 구조는 핵자기 공명 스펙트럼 및 적회선분광 스펙트럼으로 확인하였으며 이 결과를 표 3에 정리하였다.
위와같이 제조되어진 나드이미드계 말단기를 갖는 폴리아릴레이트 프리폴리머(P-II-a)의 경화반응은 고압반응기 내에서 행하였으며, 250psi의 압력에서 290℃의 온도를 유지하며, 3시간동안 경화시킨 결과, 엷은 갈색의 투명한 경화 폴리아릴레이트 수지를 얻을 수가 있었다(P-I-c).
[실시예2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되 0.94g(4.6mmol)의 IPC와 0.94g(4.7mmol)의 TPC를 용해시킨 클로로포름 용액 17ml를 BPA의 클로로포름 용액에 적하시키는 방법으로 용액 중합하여 수평균 분자량이 약 4750인 3.46g의 폴리아릴레이트 프리폴리머(P-I-b)를 99.5%의 수율로 제조하였다. 얻어진 중합체의 고유점도는 페놀/ 테트라클로로에탄=6/4(중량비)의 용액에서 30℃, 0.5g/dL의 농도로 측정한 결과 0.33dL/g의 값을 나타내었다.
제조한 P-I-b 5g을 실시예 1과 동일한 조건하에서 0.95g(3.16mmol)의 4-NBC와 축합하여 연회색 분말상태의 중합체(P-II-b) 5.03g을 합성하였으며 수득율은 85.6%이었고, 실시예 1과 동일한 조건하에서 측정한 고유점도는 약 0.32dL/g의 값을 나타내었다. P-II-b의 경화반응은 실시예 1과 동일한 환경하에서 수행하였으며 이로부터 연갈색의 투명한 상태의 경화폴리아릴레이트 수지, P-III-b를 제조하였다. 표 3에 이합성결과를 정리하였다.
[실시예3]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되 0.98g(4.83mmol)의 IPC와 0.98g(4.83mmol)의 TPC를 용해시킨 클로로포름용액 17ml를 BPA의 클로로포름용액 18ml에 적하시켰으며, 이로부터 수평균 분자량이 약 9898인 폴리아릴레이트(P-I-c)를 3.5g제조하였다. 수득율은 약 99.0%이었으며, 실시예1과 동일한 조건하에 측정한 고유점도는 0.46dL/g의 값을 나타내었다. 얻어진 P-I-c, 5g을 실시예 1과 동일한 조건하에서, 0.46g(1.51mmol)의 4-NBC와 반응시킨 결과 연갈색 분말상에 중합체(P-II-c)를 합성하였으며 수득율 및 실시예1과 동일한 조건에서 측정한 고유점도는 각각 86.2%와 0.44dL/g이었다. 이상의 결과를 표3에 나타내었다. 또한 P-II-c의 경화를 위해 실시예 1과 마찬가지의 조건하에서 경화반응을 수행한 결과 경화 폴리아릴레이트 수지, P-III-c를 합성하였다.
[비교예1]
TPC 5.08g(0.025mole)과 IPC 5.07g(0.025mole)의 이염화메탄올용액을 11.4g(0.05mole)의 BPA 알칼리수용액에서 적하시키는 방법으로 10℃에서 1시간 교반하여 폴리아릴레이트 수지(PAR-TI)를 얻었다.
수득율은 98.0%이고 페놀/테트라클로로에탄=6/4(wt%)중에서 30℃, 0.5g/dL의 농도로 측정한 결과 0.70 dL/g의 고유점도를 나타내었다.
[용해도]
다음에 나타낸 표 1은 상기 실시예등에 의해 제조된 폴리아릴레이트 수지들의 클로로포름 용매에 대한 용해도 실험결과를 나타낸 것이다.
[표 1]
*상기표에서, ○ : 용해, × : 불용성을 나타낸다.
상기한 바로부터 P-I-a, b, 및 P-II-a, b, c와 같은 미경화 폴리아릴레이트 수지 프리폴리머들은 기존의 상업화된 폴리아릴레이트 수지(P-TI)와 마찬가지로 클로로포름에 쉽게 용해됨으로써 내약품성이 상당히 저조하였으나, 본 발명에서 제조한 경화폴리아릴레이트 수지들(P-III-a, b, c)은 동일조건하에서 클로로포름에 전혀 용해되지 않음으로써 내약품성이 상당히 개선되었다. 뿐만아니라 미경화 폴리아릴레이트 수지의 필름은 프리폴리머들의 분자량이 작은 경우 (P-I-a, b 및 P-II-a, b) 상당히 쉽게 부서졌으나(drittle), 반면 경화폴리아릴레이트 수지의 경우(P-III-a, b, c)에는 프리폴리머의 분자량에 관계없이 모두 질긴 특성(tough)을 보여주었다.
[표 2]
*상기 표에서 ○ : 팽윤, △ : 약간 팽윤 ; × : 팽윤안됨을 나타낸다.
상기표에서 볼 수 있는 바와같이 본 발명의 경화폴리아릴레이트 수지들은 클로로포름은 물론 m-크레졸, 피리딘, 진한 황산등에 전혀 녹지 않았으며 단지 폴리아릴레이트 수지 프리폴리머의 분자량이 증가해감에 따라 약간의 팽윤 현상을 보여주었을 뿐이다.
따라서 자동차, 우주·항공분야등 사용소재의 내약품성이 크게 요구되는 분야에 광범위하게 이용되어질 수 있을 것으로 기대된다.
[분자량, 열분석]
다음 표 3은 상기 실시예들에 의해 합성한 폴리아릴레이트 수지의 분자량, 열분석 실험결과를 나타낸 것이다.
[표 3]
표 3에 나타난 바와 같이 제조된 경화폴리아릴레이트 수지는 203 내지 207 근처의 유리전이점을 가지며 350℃부근까지 가열하여도 중량변화가 거의 관찰되지 않았다(첨부도면1).
본 발명에 의해 제조된 경화폴리아릴레이트 수지는 종래의 상업화된 폴리아릴레이트 수지보다 유리전이 온도가 13 내지 17℃ 정도 증감함으로써 내열성으 개선으로 인한 수지 사용온도의 향상을 기대할 수 있다.
본 발명에 의해 제조된 나디이미드계 말단경화형 폴리아릴레이트 프리폴리머들은 종래의 폴리아릴레이트 수지에 비해 훨씬 낮은 온도(약 200℃ 부근)에서 용융될 뿐만 아니라, 100℃ 이상의 넓은 가공범위(processing window)를 가지고 있었으며(첨부도면2), 그결과 기존의 폴리아릴레이트 수지의 가공성이 현저히 개선되었음을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 다음 구조식(I)로 표시되는 폴리아릴레이트 수지 :
    상기식에서 n=1,2,3…의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서, 고유점도가 0.1 내지 0.5dL/g인 폴리아릴레이트 수지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 용융점이 200 내지 250℃인 폴리아릴레이트 수지.
  4. 다음 구조식(I)로 표시되는 폴리아릴레이트 수지를 열경화하여 제조한 경화 폴리아릴레이트 수지 :
    상기식(I)에서 n은 1,2,3…의 정수이다.
  5. 제4항에 있어서, 203 내지 207℃의 유리전이점을 갖는 폴리아릴레이트 수지.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 클로로포름, m-크레졸, 피리딘 및 진한황산등의 유기용매에 상온에서 거의 용해하지 않는 폴리아릴레이트 수지.
  7. 말단경화 성분으로서, 다음 구조식(II)으로 표시되는 4-나트이미도벤조일클로라이드를 사용하고, 테레프탈로일클로라이드 및 이소프탈로일클로라이드 등과 함께 비스페놀 A와 용액 축중합시켜서 다음 구조식(I)로 표시되는 폴리아릴레이트 수지를 제조하는 방법 :
    상기식에서 n 은 1,2,3…의 정수이다.
  8. 다음 구조식(I)로 표시되는 폴리아릴레이트 수지를 290 내지 300℃의 온도, 250psi의 압력하에서 3 내지 5시간동안 경화하여 제4항에 따른 경화 폴리아릴레이트 수지를 제조하는 방법 :
    상기식에서 n 은 1,2,3…의 정수이다.
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