WO2022097903A1 - 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트의 고순도화 정제 방법 및 이를 포함하는 폴리에스테르 수지 - Google Patents

비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트의 고순도화 정제 방법 및 이를 포함하는 폴리에스테르 수지 Download PDF

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reactor
mixture
bis
pressure
temperature
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황다영
이용진
이유진
이종인
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에스케이케미칼 주식회사
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/48—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C67/52—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/28—Preparation of carboxylic acid esters by modifying the hydroxylic moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group
    • C07C67/29—Preparation of carboxylic acid esters by modifying the hydroxylic moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by introduction of oxygen-containing functional groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/60—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from the reaction of a mixture of hydroxy carboxylic acids, polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
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    • C08G63/66—Polyesters containing oxygen in the form of ether groups
    • C08G63/668—Polyesters containing oxygen in the form of ether groups derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds

Definitions

  • the present invention is to provide a high-purity purification method of bis-2-hydroxyethyl terephthalate and a polyester resin comprising the same.
  • PET Polyethylene terephthalate
  • Physical recycling is to use PET after washing it by pulverizing it into large particles or flakes
  • chemical recycling is to recovering PET monomers through a chemical reaction.
  • Double chemical recycling is decomposed into monomers by a chemical reaction, and the resulting monomers can be reused as raw materials for polyester production.
  • the monomers produced by decomposition have the same chemical properties as the monomers used in the initial polymer synthesis.
  • PET can be prepared by condensation of terephthalic acid (TPA) with ethylene glycol (EG) or by reaction of dimethyl terephthalate (DMT) with EG. Both methods are polymerized into PET through bis-2-hydroxyethyl terephthalate (BHET), a monomer of PET.
  • BHET bis-2-hydroxyethyl terephthalate
  • a monomer can be obtained by depolymerizing PET with EG.
  • BHET obtained from depolymerization can be used for PET polymerization again after undergoing separation and purification from depolymerization by-products.
  • U.S. Patent No. 9127136 attempted to separate and purify BHET by liquid chromatography treatment using a mixed solvent of methanol and water for BHET.
  • the mixed solvent is used in the separation and purification process, there may be difficulties in the recovery process of the mixed solvent.
  • US Patent Nos. 3120560 and 3268575 used water, ethylene dichloride and hexyl alcohol as a crystallization solvent for BHET purification.
  • ethylene dichloride is used as a solvent, crystallization occurs at a high temperature of 70° C. or higher, and separation at a high temperature is required.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2000-169623 discloses a BHET crystallization and purification process using ethylene glycol, but it is difficult to completely remove side reactants, and low-quality polyester with discoloration is produced from recycled polyester produced using the same. will do
  • Japanese Patent Laid-Open Nos. 2008-088096, 2000-053802, 2016-536291, etc. disclose the purification of BHET obtained by depolymerizing PET, but also purified BHET and manufactured using the same. There is a problem that the color quality of polyester is not satisfactory.
  • the inventors of the present invention in the method of purifying BHET by crystallizing BHET, in the case of the conventionally used crystallization solvent, there is a limitation in removing impurities in BHET and improving color accordingly.
  • the crystallization solvent As a result, as a result of repeated research, the crystallization solvent As a result, it was confirmed that when a single solvent, particularly ethanol, is used, the color of purified BHET and polyester produced using it as a recycled raw material can be improved, and the present invention has been reached.
  • the present invention is to provide a high-purity purification method of bis-2-hydroxyethyl terephthalate and a polyester resin comprising the same.
  • the present invention provides a method for purifying bis-2-hydroxyethyl terephthalate comprising the steps of:
  • Step 1 of the present invention is a step of mixing bis-2-hydroxyethyl terephthalate and ethanol.
  • the ethanol is a solvent used for purification of bis-2-hydroxyethyl terephthalate.
  • methanol reacts with bis-2-hydroxyethyl terephthalate during the purification process to produce a side reaction product.
  • Ethanol used in the present invention does not react with bis-2-hydroxyethyl terephthalate during the purification process. It was confirmed that, unlike the case of using methanol, no side reaction was produced.
  • the bis-2-hydroxyethyl terephthalate to be purified in the present invention is not particularly limited, but bis-2-hydroxyethyl terephthalate obtained by depolymerizing polyester or polyester recovered after consumption is used.
  • PET is put into EG and then boiled at high temperature to depolymerize. impurities are formed.
  • EG is boiled at a high temperature in an oxygen-uncontrolled condition, it turns yellow, and discolored chemicals may be mixed.
  • recycled PET collected after consumption is colored, there may be an excess of pigments or dyes. During depolymerization, these dyes and pigments are dissolved in EG as they are, and if they are not properly purified, bis- It may be mixed with 2-hydroxyethyl terephthalate.
  • ethanol is used as a single solvent.
  • the use of the single solvent means that any solvent that dissolves bis-2-hydroxyethyl terephthalate other than ethanol is not used.
  • using ethanol as a single solvent is advantageous in removing impurities and improving color than using a mixed solvent of water and alcohol.
  • the yield from the alcohol solvent may decrease because the solubility in alcohol is relatively high compared to the solubility in water in a certain temperature range.
  • the washing process not only impurities but also a small amount of bis-2-hydroxyethyl terephthalate may be dissolved together.
  • ethanol is easily separated from bis-2-hydroxyethyl terephthalate crystals in solid-liquid separation, and impurities and color-inhibiting substances are relatively easily separated into an alcohol solvent.
  • step 1 bis-2-hydroxyethyl terephthalate is mixed so that the concentration in ethanol is 0.1 to 1 kg/L.
  • step 1 is performed at 10 to 70°C. More preferably, step 1 is performed at 20°C or higher, 30°C or higher, or 40°C or higher, and 70°C or lower, or 65°C or lower.
  • step 1 in order to remove insoluble particles present in the mixture, the step of filtering the mixture of step 1 may be added.
  • insoluble particles may be present if undepolymerized PET is not removed in the previous step. This can be removed.
  • Step 2 of the present invention is a step of inducing crystals from the mixture of Step 1.
  • the mixture of step 1 it is preferable to cool the mixture of step 1 as necessary, and the cooling is preferably to cool the mixture of step 1 to 10° C. to 30° C.
  • the seed is bis-2-hydroxyethyl terephthalate crystals.
  • These may be bis-2-hydroxyethyl terephthalate crystals obtained by purification by the production method according to the present invention.
  • Step 3 according to the present invention is a step of recovering the crystals of bis-2-hydroxyethyl terephthalate produced in step 2 above.
  • the recovery is not particularly limited as long as the resulting bis-2-hydroxyethyl terephthalate crystals and the solution are separated, and it is preferably recovered by a centrifugal separation method.
  • the purification method according to the present invention may further include washing or drying the recovered bis-2-hydroxyethyl terephthalate crystals if necessary.
  • washing it is preferable to use ethanol, which is the solution previously used for separation.
  • drying may be performed through a drying process such as heat drying, hot air drying, dehumidification drying, vacuum drying, and the like.
  • step 3 ethanol is the main component of the remaining mother liquor after recovering the crystals of bis-2-hydroxyethyl terephthalate. Therefore, after refining the mother liquor, it can be recycled again in step 1 according to the present invention. Since the mother liquid contains impurities and the like, it is preferable to use the mother liquid after purification using activated carbon or zeolite.
  • the polyester copolymer comprises: It provides a polyester copolymer comprising 1 to 90% by weight of the moiety derived from the bis-2-hydroxyethyl terephthalate.
  • the copolymer according to the present invention relates to a copolymer prepared by copolymerizing dicarboxylic acid or a derivative thereof with a diol containing ethylene glycol and a comonomer, and bis-2 purified by the purification method described above in the copolymerization process.
  • -Hydroxyethyl terephthalate relates to a polyester copolymer prepared by participating in the reaction.
  • each of the acid moiety derived from the dicarboxylic acid or derivative thereof and the diol moiety derived from the diol refers to a repeating unit in the polyester copolymer formed by an esterification reaction or a polycondensation reaction.
  • the moiety derived from bis-2-hydroxyethyl terephthalate means a repeating unit in the polyester copolymer formed by the esterification reaction in the copolymerization reaction.
  • the dicarboxylic acid or derivative thereof used in the present invention means a main monomer constituting the polyester copolymer together with the diol component.
  • the dicarboxylic acid includes terephthalic acid, and physical properties such as heat resistance, chemical resistance, and weather resistance of the polyester copolymer according to the present invention may be improved by terephthalic acid.
  • the terephthalic acid moiety may also be formed from terephthalic acid alkyl esters, preferably dimethylterephthalic acid.
  • the dicarboxylic acid component may further include an aromatic dicarboxylic acid component, an aliphatic dicarboxylic acid component, or a mixture thereof in addition to terephthalic acid.
  • the dicarboxylic acid component other than terephthalic acid is preferably included in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the total dicarboxylic acid component.
  • the aromatic dicarboxylic acid component may be an aromatic dicarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms, preferably 8 to 14 carbon atoms, or a mixture thereof.
  • the aromatic dicarboxylic acid include isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid such as 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, diphenyl dicarboxylic acid, 4,4'-stilbenedicarboxylic acid, 2, 5-furandicarboxylic acid, 2,5-thiophenedicarboxylic acid, and the like, but specific examples of the aromatic dicarboxylic acid are not limited thereto.
  • the aliphatic dicarboxylic acid component may be an aliphatic dicarboxylic acid component having 4 to 20 carbon atoms, preferably an aliphatic dicarboxylic acid component having 4 to 12 carbon atoms, or a mixture thereof.
  • aliphatic dicarboxylic acid examples include cyclohexanedicarboxylic acid such as 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid and 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, phthalic acid, sebacic acid, succinic acid, isodecylsuccinic acid, There are linear, branched or cyclic aliphatic dicarboxylic acid components such as maleic acid, fumaric acid, adipic acid, glutaric acid, and azelaic acid, but specific examples of the aliphatic dicarboxylic acid are not limited thereto.
  • the diol component used in the present invention means a main monomer constituting the polyester copolymer together with the aforementioned dicarboxylic acid or derivative thereof.
  • the diol component includes ethylene glycol and a comonomer, and the comonomer includes cyclohexanedimethanol or child carbide.
  • the ethylene glycol is a component contributing to the improvement of transparency and impact strength of the polyester copolymer.
  • the ethylene glycol residue is included in an amount of 5 to 100 moles relative to 100 moles of the total diol component residues.
  • the cyclohexanedimethanol is the transparency and impact strength of the polyester copolymer to be prepared component that contributes to the improvement of Preferably, the cyclohexanedimethanol residue is included in an amount of 5 to 90 moles based on 100 moles of the total diol component residues.
  • the isosorbide is used to improve the processability of the polyester copolymer to be produced.
  • the transparency and impact strength of the polyester copolymer are improved by the above-described diol component of cyclohexanedimethanol and ethylene glycol.
  • shear fluidization properties must be improved and the crystallization rate must be delayed.
  • Cyclohexanedimethanol and ethylene glycol It is difficult to achieve its effect with glycol alone. Accordingly, when child carbide is included as a diol component, while maintaining transparency and impact strength, shear fluidization properties are improved and crystallization rate is delayed, thereby improving processability of the prepared polyester copolymer.
  • the child carbide residue is included in an amount of 0.1 to 50 moles relative to 100 moles of the total diol component residues.
  • the molar ratio of the comonomer to ethylene glycol is preferably 0.1:1 to 20:1.
  • the 'molar ratio' means a molar ratio of the components to be added during copolymerization of the polyester copolymer.
  • the molar ratio is less than 0.1, there is a problem in that the transparency and impact resistance of the polyester copolymer is lowered, and when the molar ratio is more than 20, by-products increase and become a factor of deterioration of the quality of the polyester copolymer.
  • Bis-2-hydroxyethyl terephthalate purified by the above-described purification method is used as a main monomer constituting the polyester copolymer according to the present invention, wherein the polyester copolymer is the bis-2-hydroxyethyl terephthalate
  • the residue of phthalate is adjusted to contain 1 to 90 wt%.
  • the residue of the bis-2-hydroxyethyl terephthalate is less than 1% by weight, the content of the above-described diol is relatively high, and accordingly, by-products derived from the diol component, especially by-products derived from ethylene glycol, increase. It becomes a factor in the deterioration of the quality of the polyester copolymer.
  • the residue of the reused bis-2-hydroxyethyl terephthalate is more than 90% by weight, there is a problem in that the color quality and transparency of the polyester copolymer are deteriorated.
  • the "weight %" means a ratio with respect to the total weight of the polyester copolymer.
  • the polyester copolymer according to the present invention may be prepared by copolymerizing the aforementioned bis-2-hydroxyethyl terephthalate, dicarboxylic acid or a derivative thereof, and ethylene glycol and a comonomer.
  • the copolymerization may be performed sequentially by an esterification reaction (step 1) and a polycondensation reaction (step 2).
  • the esterification reaction is performed in the presence of an esterification reaction catalyst, and an esterification reaction catalyst including a zinc-based compound may be used.
  • an esterification reaction catalyst including a zinc-based compound
  • the zinc-based catalyst include zinc acetate, zinc acetate dihydrate, zinc chloride, zinc sulfate, zinc sulfide, zinc carbonate, zinc citrate, zinc gluconate, or a mixture thereof.
  • the amount of use of each starting material is the same as described above.
  • the esterification reaction may be performed at a pressure of 0 to 10.0 kg/cm 2 and a temperature of 150 to 300° C.
  • the esterification reaction conditions may be appropriately adjusted according to specific characteristics of the polyester to be prepared, the ratio of each component, or process conditions. Specifically, as a preferred example of the esterification reaction conditions, a pressure of 0 to 5.0 kg/cm 2 , more preferably 0.1 to 3.0 kg/cm 2 ; 200-270 degreeC, More preferably, the temperature of 240-260 degreeC is mentioned.
  • the esterification reaction may be performed in a batch or continuous manner, and each raw material may be added separately, but a dicarboxylic acid component and recycled bis-2-hydroxy acid are added to the diol component. It is preferable to input in the form of a slurry in which ethyl terephthalate is mixed.
  • a diol component such as child carbide, which is a solid component at room temperature, is dissolved in water or ethylene glycol, and then mixed with a dicarboxylic acid component such as terephthalic acid to form a slurry.
  • a slurry may be prepared by mixing a dicarboxylic acid component such as tetephthalic acid and other diol components.
  • water may be additionally added to the mixed slurry to help increase the fluidity of the slurry.
  • the polycondensation reaction may be performed by reacting the esterification product at a temperature of 150 to 300° C. and a reduced pressure of 600 to 0.01 mmHg for 1 to 24 hours.
  • This polycondensation reaction is 150 to 300 °C, preferably 200 to 290 °C, more preferably 260 to 280 °C reaction temperature; and 600 to 0.01 mmHg, preferably 200 to 0.05 mmHg, and more preferably 100 to 0.1 mmHg.
  • the polycondensation reaction occurs outside the temperature range of 150 to 300 ° C.
  • glycol a by-product of the polycondensation reaction
  • the polycondensation reaction may be carried out for a required time until the intrinsic viscosity of the final reaction product reaches an appropriate level, for example, for an average residence time of 1 to 24 hours.
  • the polycondensation reaction may use a polycondensation catalyst including a titanium-based compound, a germanium-based compound, an antimony-based compound, an aluminum-based compound, a tin-based compound, or a mixture thereof.
  • titanium-based compound examples include tetraethyl titanate, acetyltripropyl titanate, tetrapropyl titanate, tetrabutyl titanate, 2-ethylhexyl titanate, octylene glycol titanate, lactate titanate, triethanolamine titanate nate, acetylacetonate titanate, ethylacetoacetic ester titanate, isostearyl titanate, titanium dioxide, and the like.
  • germanium-based compound examples include germanium dioxide, germanium tetrachloride, germanium ethylene glycoloxide, germanium acetate, a copolymer using these, or a mixture thereof.
  • germanium dioxide may be used, and as such germanium dioxide, both crystalline or amorphous may be used, and glycol solubility may also be used.
  • the polyester copolymer according to the present invention has an intrinsic viscosity of 0.50 to 1.0 dl/g, preferably 0.50 to 0.85 dl/g, and more preferably 0.55 to 0.80 dl/g.
  • the method for measuring the intrinsic viscosity will be specified in Examples to be described later.
  • Plaque Color L-b '(Hunter L color value)-(Hunter b color value)' (hereinafter referred to as Plaque Color L-b) for a 6 mm thick specimen of the polyester copolymer according to the present invention is 87 or more, more preferably Preferably, it is 88 or more, 89 or more, or 90 or more.
  • the upper limit of the Plaque Color L-b may be 100, and in the present invention may be 99 or less, 98 or less, 97 or less, 96 or less, or 95 or less.
  • the measuring method of the Plaque Color L-b will be specified in Examples to be described later.
  • the present invention provides an article comprising the polyester copolymer.
  • the purification method according to the present invention can purify bis-2-hydroxyethyl terephthalate with high purity, and when it is used as a polyester copolymer, color quality is excellent.
  • BHET Bis-2-hydroxyethyl terephthalate
  • a 2 L jacketed reactor was filled with 500 g of BHET and 1 L of ethanol as a solvent, and heated with stirring to 60°C. When BHET was completely dissolved, it was maintained at 60° C. for 1 hour. At this time, impurities that were not dissolved in the completely dissolved solution were filtered through a filter to remove impurities, and then the following process was performed.
  • the solution from which the insoluble substances were removed was cooled to room temperature (25° C.), and 1 g of crystals obtained by primary crystallization using ethanol was added to induce crystallization, and crystals of BHET were obtained.
  • the obtained BHET crystals were separated from the mixed solution mixed with impurities through a filter, washed with ethanol during the separation process, and dried under reduced pressure to obtain purified BHET.
  • BHET was purified and obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that distilled water was used instead of ethanol and heated with stirring to 75°C instead of 60°C.
  • BHET was purified and obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that ethylene glycol was used instead of ethanol.
  • Example 1 Example 2 Comparative Example 1 Comparative Example 2 menstruum ethanol Activated Carbon Treated Ethanol Distilled water EG BHET Purity (%) 98.6 98.5 98.2 96.3
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 280° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring speed is appropriately adjusted if the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactants or the temperature of the reactants rises above the set temperature. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.55 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of about 12 to 14 mg.
  • the particles were left at 150° C. for 1 hour to crystallize, and then put into a 20 L volume solid-state polymerization reactor. Then, nitrogen was flowed into the reactor at a rate of 50 L/min. At this time, the temperature of the reactor was raised from room temperature to 140°C at a rate of 40°C/hour, maintained at 140°C for 3 hours, and then heated to 200°C at a rate of 40°C/hour to maintain 200°C. The solid-state polymerization reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the particles in the reactor became 0.70 dl/g, thereby preparing a polyester copolymer.
  • IV intrinsic viscosity
  • r-BHET (3461.1 g), TPA (969.4 g), EG (12.1 g), CHDM (140.2) prepared in Preparation Example 1 in a 10 L volume reactor connected with a column and a condenser that can be cooled by water g), ISB (113.7 g) was added, GeO 2 (1.0 g) as a catalyst, phosphoric acid (1.46 g) as a stabilizer, and cobalt acetate (0.7 g) as a coloring agent were added.
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 280° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring speed is appropriately adjusted if the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactants or the temperature of the reactants rises above the set temperature. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.60 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of about 12 to 14 mg.
  • the particles were left at 150° C. for 1 hour to crystallize, and then put into a 20 L volume solid-state polymerization reactor. Then, nitrogen was flowed into the reactor at a rate of 50 L/min. At this time, the temperature of the reactor was raised from room temperature to 140°C at a rate of 40°C/hour, maintained at 140°C for 3 hours, and then heated to 200°C at a rate of 40°C/hour to maintain 200°C. The solid-state polymerization reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the particles in the reactor became 0.95 dl/g, thereby preparing a polyester copolymer.
  • IV intrinsic viscosity
  • r-BHET 4715.8 g
  • TPA 420.3 g
  • CHDM (121.5 g) prepared in Preparation Example 1
  • TiO 2 /SiO 2 copolymer 0.5 g
  • phosphoric acid 1.46 g
  • Polysynthren Blue RLS (Clarient, 0.016 g) as a blue toner
  • Solvaperm Red BB (Clarient, 0.004) as a red toner g) was added.
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 275° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring speed is appropriately adjusted if the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactants or the temperature of the reactants rises above the set temperature. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.60 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of about 12 to 14 mg.
  • the particles were left at 150° C. for 1 hour to crystallize, and then put into a 20 L volume solid-state polymerization reactor. Then, nitrogen was flowed into the reactor at a rate of 50 L/min. At this time, the temperature of the reactor was raised from room temperature to 140°C at a rate of 40°C/hour, maintained at 140°C for 3 hours, and then heated to 210°C at a rate of 40°C/hour to maintain 210°C. The solid-state polymerization reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the particles in the reactor became 0.80 dl/g, thereby preparing a polyester copolymer.
  • IV intrinsic viscosity
  • r-BHET (795.8 g), TPA (3814.0 g), EG (1554.0 g), CHDM (188.0) prepared in Preparation Example 2 in a 10 L volume reactor connected to a column and a condenser that can be cooled by water g), TiO 2 /SiO 2 copolymer (0.5 g) as a catalyst, phosphoric acid (1.46 g) as a stabilizer, and cobalt acetate (1.1 g) as a coloring agent were added.
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 265° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring speed is appropriately adjusted if the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactants or the temperature of the reactants rises above the set temperature. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.55 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of about 12 to 14 mg.
  • the particles were left at 150° C. for 1 hour to crystallize, and then put into a 20 L volume solid-state polymerization reactor. Then, nitrogen was flowed into the reactor at a rate of 50 L/min. At this time, the temperature of the reactor was raised from room temperature to 140°C at a rate of 40°C/hour, maintained at 140°C for 3 hours, and then heated to 220°C at a rate of 40°C/hour to maintain 220°C. The solid-state polymerization reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the particles in the reactor became 0.85 dl/g, thereby preparing a polyester copolymer.
  • IV intrinsic viscosity
  • r-BHET 2439.2 g prepared in Preparation Example 1, TPA (1471.5 g), EG (68.7 g), CHDM (797.8 g), TiO 2 /SiO 2 copolymer (1.0 g) as a catalyst, phosphoric acid (1.46 g) as a stabilizer, and cobalt acetate (0.8 g) as a coloring agent were added.
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 285° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring speed is appropriately adjusted if the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactants or the temperature of the reactants rises above the set temperature. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.70 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of about 12 to 14 mg, polyester copolymer was prepared.
  • r-BHET (1852.6 g), TPA (1816.1 g), EG (339.2 g), CHDM (525.1) prepared in Preparation Example 2 in a 10 L volume reactor connected with a column and a condenser that can be cooled by water g), GeO 2 (1.0 g) as a catalyst, phosphoric acid (1.46 g) as a stabilizer, and cobalt acetate (1.0 g) as a coloring agent were added.
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 270° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactants, or when the temperature of the reactants rises above the set temperature, the stirring speed can be appropriately adjusted. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.80 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of about 12 to 14 mg, polyester copolymer was prepared.
  • r-BHET (1132.4 g) prepared in Preparation Example 1, TPA (2220.2 g), EG (265.4 g), CHDM (1284.0 g), ISB (156.2 g) was added, GeO 2 (1.0 g) as a catalyst, phosphoric acid (1.46 g) as a stabilizer, Polysynthren Blue RLS (Clarient, 0.013 g) as a blue toner, and a red toner Solvaperm Red BB (Clarient, 0.004 g) was added.
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 275° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring speed is appropriately adjusted if the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactants or the temperature of the reactants rises above the set temperature. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.65 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of about 12 to 14 mg, polyester copolymer was prepared.
  • r-BHET (40.9 g), TPA (2643.1 g), EG (329.1 g), CHDM (1158.0 g), ISB (587.0 g) was added, GeO 2 (1.0 g) as a catalyst, phosphoric acid (1.46 g) as a stabilizer, Polysynthren Blue RLS (Clarient, 0.020 g) as a blue toner, and a red toner Solvaperm Red BB (Clarient, 0.008 g) was added.
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 275° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring speed is appropriately adjusted if the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactants or the temperature of the reactants rises above the set temperature. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.80 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of about 12 to 14 mg, polyester copolymer was prepared.
  • r-BHET (3418.5 g), TPA (957.5 g), DMT (dimethyl terephthalate; 1119.0 g), prepared in Preparation Example 1, in a 10 L reactor connected with a column and a condenser that can be cooled by water, EG (345.7 g), CHDM (221.5 g), and ISB (84.2 g) were added, Mn(II) acetate tetrahydrate (1.5 g) and Sb 2 O 3 (1.8 g) as a catalyst, and cobalt acetate as a colorant , 0.7 g) was added.
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 265° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring speed is appropriately adjusted if the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactants or the temperature of the reactants rises above the set temperature. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.60 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of about 12 to 14 mg.
  • the particles were left at 150° C. for 1 hour to crystallize, and then put into a 20 L volume solid-state polymerization reactor. Then, nitrogen was flowed into the reactor at a rate of 50 L/min. At this time, the temperature of the reactor was raised from room temperature to 140°C at a rate of 40°C/hour, maintained at 140°C for 3 hours, and then heated to 200°C at a rate of 40°C/hour to maintain 200°C. The solid-state polymerization reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the particles in the reactor became 0.95 dl/g, thereby preparing a polyester copolymer.
  • IV intrinsic viscosity
  • r-BHET (3461.1 g) prepared in Preparation Example 2, TPA (969.4 g), IPA (isophthalic acid; 2262.0 g), EG (12.1 g), CHDM (140.2 g), and ISB (113.7 g) were added, and Ge 2 O (1.0 g) as a catalyst and cobalt acetate (0.7 g) as a colorant were added.
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 280° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring speed is appropriately adjusted if the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactants or the temperature of the reactants rises above the set temperature. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.60 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of about 12 to 14 mg.
  • the particles were left at 150° C. for 1 hour to crystallize, and then put into a 20 L volume solid-state polymerization reactor. Then, nitrogen was flowed into the reactor at a rate of 50 L/min. At this time, the temperature of the reactor was raised from room temperature to 140°C at a rate of 40°C/hour, maintained at 140°C for 3 hours, and then heated to 190°C at a rate of 40°C/hour to maintain 190°C. The solid-state polymerization reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the particles in the reactor became 1.0 dl/g, thereby preparing a polyester copolymer.
  • IV intrinsic viscosity
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 280° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring speed is appropriately adjusted if the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactants or the temperature of the reactants rises above the set temperature. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.60 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of about 12 to 14 mg.
  • the particles were left at 150° C. for 1 hour to crystallize, and then put into a 20 L volume solid-state polymerization reactor. Then, nitrogen was flowed into the reactor at a rate of 50 L/min. At this time, the temperature of the reactor was raised from room temperature to 140°C at a rate of 40°C/hour, maintained at 140°C for 3 hours, and then heated to 200°C at a rate of 40°C/hour to maintain 200°C. The solid-state polymerization reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the particles in the reactor became 0.70 dl/g, thereby preparing a polyester copolymer.
  • IV intrinsic viscosity
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 280° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring speed is appropriately adjusted if the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactants or the temperature of the reactants rises above the set temperature. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.75 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of 12 to 14 mg to obtain a polyester copolymer.
  • a cooling solution granulated to an average weight of 12 to 14 mg to obtain a polyester copolymer.
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 270° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring speed is appropriately adjusted if the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactants or the temperature of the reactants rises above the set temperature. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.65 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of about 12 to 14 mg.
  • the particles were left at 150° C. for 1 hour to crystallize, and then put into a 20 L volume solid-state polymerization reactor. Then, nitrogen was flowed into the reactor at a rate of 50 L/min. At this time, the temperature of the reactor was raised from room temperature to 140°C at a rate of 40°C/hour, maintained at 140°C for 3 hours, and then heated to 220°C at a rate of 40°C/hour to maintain 220°C. The solid-state polymerization reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the particles in the reactor became 0.85 dl/g, thereby preparing a polyester copolymer.
  • IV intrinsic viscosity
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 280° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring speed is appropriately adjusted if the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactants or the temperature of the reactants rises above the set temperature. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.60 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of about 12 to 14 mg.
  • the particles were left at 150° C. for 1 hour to crystallize, and then put into a 20 L volume solid-state polymerization reactor. Thereafter, nitrogen was flowed into the reactor at a rate of 50 L/min. At this time, the temperature of the reactor was raised from room temperature to 140°C at a rate of 40°C/hour, maintained at 140°C for 3 hours, and then heated to 200°C at a rate of 40°C/hour to maintain 200°C. The solid-state polymerization reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the particles in the reactor became 0.70 dl/g, thereby preparing a polyester copolymer.
  • IV intrinsic viscosity
  • r-BHET (2613.6 g), TPA (1708.1 g), EG (1103.7 g), CHDM ( 296.3 g) and ISB (105.2 g) were added, Ge 2 O (1.0 g) as a catalyst, phosphoric acid (1.46 g) as a stabilizer, and cobalt acetate (0.7 g) as a colorant were added.
  • the pressure of the reactor was lowered from atmospheric pressure to 5 Torr (absolute pressure: 5 mmHg) over 30 minutes, and at the same time, the temperature of the reactor was raised to 280° C. over 1 hour, and the pressure of the reactor was increased to 1 Torr (absolute pressure: 1) mmHg) or less, and the polycondensation reaction was carried out.
  • the stirring speed is set quickly, but as the polycondensation reaction proceeds, the stirring force is weakened due to the increase in the viscosity of the reactant, or when the temperature of the reactant rises above the set temperature, the stirring speed can be appropriately adjusted. .
  • the polycondensation reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the mixture (melt) in the reactor became 0.60 dl/g.
  • IV intrinsic viscosity
  • the mixture was discharged to the outside of the reactor to form a strand, which was solidified with a cooling solution and then granulated to an average weight of 12 to 14 mg.
  • the particles were left at 150° C. for 1 hour to crystallize, and then put into a 20 L volume solid-state polymerization reactor. Thereafter, nitrogen was flowed into the reactor at a rate of 50 L/min. At this time, the temperature of the reactor was raised from room temperature to 140°C at a rate of 40°C/hour, maintained at 140°C for 3 hours, and then heated to 200°C at a rate of 40°C/hour to maintain 200°C. The solid-state polymerization reaction was carried out until the intrinsic viscosity (IV) of the particles in the reactor became 0.95 dl/g, thereby preparing a polyester copolymer.
  • IV intrinsic viscosity
  • the residue composition (mol%) derived from acids and diols in the polyester resin was obtained at 25° C. using a nuclear magnetic resonance device (JEOL, 600 MHz FT-NMR) after dissolving the sample in a CDCl 3 solvent at a concentration of 3 mg/mL. It was confirmed through 1H-NMR spectrum.
  • the TMA residue is a spectrum measured at 250 ° C using gas chromatography (Agilent Technologies, 7890B) for the content of benzene-1,2,4-triethyl carboxylate produced by the reaction of ethanol with TMA through ethanolysis. It was confirmed through quantitative analysis, and it was confirmed as the content (wt%) relative to the total weight of the polyester resin.
  • the intrinsic viscosity was measured in a constant temperature bath at 35° C. using a Uvelod type viscometer. Specifically, the temperature of the viscosity tube was maintained at 35° C., and the efflux time t0 and the time t required for the solution to pass through the specific internal section of the viscosity tube were obtained. . Then, the specific viscosity was calculated by substituting the t0 value and the t value into Equation 1, and the calculated specific viscosity value was substituted into Equation 2 to calculate the intrinsic viscosity.
  • OCP orthochlorophenol
  • the chromaticity and brightness of the samples were measured using a Varian Cary 5 UV/Vis/NIR spectrophotometer equipped with a diffuse reflection accessory.
  • a polyester resin specimen with a thickness of 6 mm was prepared, and transmission data was obtained with an Illuminant D65 at an angle of 2° of the observer, which was processed using a color analysis device in the Grams/32 software to hunt (Hunter) L*a*b* values were calculated, and the result (L-b) obtained by subtracting the b value from the L value is described in the table below.
  • the polyester copolymers (Examples 1 to 8) prepared using bis-2-hydroxyethyl terephthalate purified according to the present invention had excellent color L-b values of 87 or more,
  • the polyester copolymers (Comparative Examples 1 to 5) prepared using unrefined or purified bis-2-hydroxyethyl terephthalate as in Comparative Preparation Examples 1 and 2 showed values that did not reach this level.

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Abstract

본 발명은 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트의 고순도화 정제 방법 및 이를 포함하는 폴리에스테르 수지를 제공하기 위한 것이다.

Description

비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트의 고순도화 정제 방법 및 이를 포함하는 폴리에스테르 수지
본 발명은 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트의 고순도화 정제 방법 및 이를 포함하는 폴리에스테르 수지를 제공하기 위한 것이다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 사용 후 재사용이 가능하며, 크게 물리적 재활용 방법과 화학적 재활용 방법으로 재활용한다. 물리적 재활용은 PET를 세정 후 큰 입자나 플레이크 형태로 분쇄하여 사용하는 것이고, 화학적 재활용은 화학 반응을 통하여 PET의 단량체로 회수하는 것이다. 이중 화학적 재활용은 화학 반응에 의해서 단량체로 분해되고 생성된 단량체는 폴리에스터 제조의 원료물질로 재사용될 수 있다. 분해에 의해 생성된 단량체들은 처음의 고분자 합성에 이용되는 단량체와 동등한 화학적 성질을 갖는다.
PET는 테레프탈산(TPA)과 에틸렌 글리콜(EG)의 축합에 의해 제조되거나 디메틸 테레프탈레이트(DMT)와 EG의 반응에 의해 제조될 수 있다. 두 방법 모두 PET의 단량체인 비스-2-하이드록시 에틸 테레프탈레이트(Bis(2-hydroxylethyl) terephthalate; BHET)를 거쳐 PET로 중합된다. PET의 리싸이클은 PET를 EG로 해중합하면 단량체인 BHET를 얻을 수 있다. 해중합에서 얻은 BHET는 해중합 부산물들로부터 분리 정제를 거쳐야 다시 PET 중합에 이용할 수 있다.
미국특허 등록번호 제9127136호는 BHET에 대해 메탄올과 물 혼합 용매를 이용하여 liquid chromatography 처리하여 BHET 분리정제 공정을 시도하였다. 그러나, 혼합 용매를 분리 정제 공정에 이용할 경우, 혼합 용매의 회수 과정에서 어려움이 있을 수 있다. 또한, 미국특허 등록번호 제3120560호와 제3268575호는 BHET 정제를 위한 결정화 용매로 물, 에틸렌 다이클로라이드와 헥실 알코올 등을 사용하였다. 그러나, 에틸렌 다이클로라이드를 용매로 사용할 경우, 70℃ 이상의 고온에서 결정화가 이루어져 고온에서의 분리가 요구된다. 또한, 미국특허 등록번호 제3632830호는 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등 방향족 용매를 이용한 BHET 결정화를 통하여 정제를 시도하였다. 유럽특허 공개번호 EP0723951는 PET 해중합 후, 여과하여 얻은 BHET를 물을 이용한 결정화를 통하여 BHET의 정제를 시도하였다.
일본특허 공개번호 제2000-169623호는 에틸렌 글리콜을 이용한 BHET 결정화 정제 공정을 개시하고 있으나, 부반응물을 완전히 제거하기 어려우며, 이를 이용하여 제조한 재생 폴리에스터에서 색상이 변색된 저품질의 폴리에스터를 생성하게 된다. 또한, 일본특허 공개번호 제2008-088096호, 제2000-053802호, 제2016-536291호 등에서도 PET를 해중합하여 수득되는 BHET의 정제에 관해 개시하고 있으나, 역시 정제된 BHET 및 이를 이용하여 제조되는 폴리에스터의 색상 품질이 만족스럽지 않은 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 BHET를 결정화하여 BHET를 정제하는 방법에 있어, 종래 사용되는 결정화 용매의 경우 BHET 내 불순물 제거와 이에 따른 색상 개선에 한계가 있음을 직시하고 예의 연구를 거듭한 결과, 상기 결정화 용매로서 단일 용매, 특히 에탄올을 사용할 경우 정제 BHET와 이를 재생 원료로 하여 제조되는 폴리에스터의 색상을 개선시킬 수 있음을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.
본 발명은 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트의 고순도화 정제 방법 및 이를 포함하는 폴리에스테르 수지를 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트의 정제 방법을 제공한다:
1) 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 및 에탄올을 혼합하는 단계;
2) 상기 단계 1의 혼합물로부터 결정을 유도하는 단계; 및
3) 상기 단계 2에서 생성된 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 결정을 회수하는 단계.
이하 각 단계 별로 본 발명을 상세히 설명한다.
(단계 1)
본 발명의 단계 1은, 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 및 에탄올을 혼합하는 단계이다.
상기 에탄올은 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트의 정제를 위하여 사용하는 용매이다. 특히, 알코올류 중에서 메탄올은 정제 과정에서 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트와 반응하여 부반응물을 생성하는데, 본 발명에서 사용하는 에탄올은 정제 과정에서 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트와 반응하지 않으며, 메탄올을 이용할 경우와 다르게 부반응물을 생성하지 않음을 확인하였다.
본 발명에서 정제 대상이 되는 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트는 특별히 한정되지 않으나, 폴리에스터 또는 소비 후 회수된 폴리에스터를 해중합하여 수득되는 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트를 사용한다.
일반적으로 소비 후 수거된 재활용 PET를 이용하여 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트를 제조할 때 PET를 EG에 넣은 후 고온으로 끓여 해중합하는데, 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트와 더불어 다이머 등의 불순물이 생성된다. 또한, 산소가 제어되지 않은 조건에서 EG는 고온으로 끓이게 되면 황색으로 변하게 되며, 변색된 화학 물질들이 섞여 나올 수 있다. 또한, 소비 후 수거된 재활용 PET가 색상이 있는 경우에는 과량의 안료나 염료가 있을 수 있는데, 해중합 시 이러한 염료와 안료가 그대로 EG에 녹아 있게 되며 이들이 제대로 된 정제 과정을 거치지 못하게 될 경우 형성된 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트에 섞여 나올 수 있다.
따라서, 상기와 같이 정제 과정에서 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트를 제외한 나머지 물질들을 제거하기 위하여, 본 발명에서는 에탄올을 사용하여, 후술할 바와 같이 물을 용매로 사용하는 것에 비하여 그 제거 효과가 현저히 우수하다.
바람직하게는, 상기 단계 1에서, 에탄올을 단일 용매로 사용한다. 상기 단일 용매로 사용한다는 의미는, 에탄올 외에 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트를 용해시키는 어떠한 용매도 사용하지 않는 것을 의미한다. 특히, 물과 알코올류 혼합 용매를 사용하는 것보다 에탄올을 단일 용매로 사용하는 것이 불순물 제거와 색상 개선이 유리한 것을 확인하였다.
비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트에 대한 용매로 물과 알코올의 혼합 용매를 사용하였을 경우, 일정 온도 범위에서 알코올에 대한 용해도가 물에 대한 용해도 대비 상대적으로 높기 때문에 알코올 용매로부터의 수율이 감소할 수 있다. 또한, 고액 분리 과정 중, 세척 과정에서도 불순물뿐만 아니라 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트도 소량 함께 용해되는 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 에탄올은 물과 비교하여, 고액 분리에서 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 결정과 분리가 용이하며, 불순물과 색상 저해 물질의 알코올 용매로의 분리가 상대적으로 용이함을 확인하였다.
바람직하게는, 상기 단계 1에서 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트가 에탄올 내 농도가 0.1 내지 1 kg/L가 되도록 혼합한다.
또한, 바람직하게는, 상기 단계 1은 10 내지 70℃에서 수행한다. 보다 바람직하게는, 상기 단계 1은 20℃ 이상, 30℃ 이상, 또는 40℃ 이상에서 수행하고, 70℃ 이하, 또는 65℃ 이하에서 수행한다.
한편, 상기 단계 1의 수행 후에, 혼합물에 존재하는 불용성 입자를 제거하기 위하여, 상기 단계 1의 혼합물을 여과하는 단계가 추가될 수 있다. 재활용 PET를 이용하여 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트를 제조하는 경우에는 PET를 해중합하는 것이기 때문에, 해중합되지 않은 PET가 이전의 단계에서 제거되지 않은 경우 불용성 입자가 있을 수 있으므로, 상기 여과를 통하여 이를 제거할 수 있다.
(단계 2)
본 발명의 단계 2는, 상기 단계 1의 혼합물로부터 결정을 유도하는 단계이다.
상기 결정화를 위하여, 필요에 따라 상기 단계 1의 혼합물을 냉각하는 것이 바람직하며, 상기 냉각은 상기 단계 1의 혼합물을 10℃ 내지 30℃로 냉각하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 결정을 유도하기 위하여, 상기 단계 1의 혼합물에 시드(seed)를 첨가하는 것이 바람직하다. 이를 통하여 생성되는 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트의 결정의 크기를 크게 할 수 있어 고액분리를 효율적으로 유도할 수 있다. 바람직하게는, 상기 시드는 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 결정이다. 이는 본 발명에 따른 제조 방법으로 정제하여 얻은 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 결정일 수 있다.
(단계 3)
본 발명에 따른 단계 3은, 상기 단계 2에서 생성된 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 결정을 회수하는 단계이다.
상기 회수는 생성된 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 결정과 용액을 분리하는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 원심 분리 방법으로 회수할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 정제 방법은, 필요에 따라 상기 회수된 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 결정을 세척 또는 건조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 세척은 앞서 분리에 사용한 용액인 에탄올을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 건조는 열건조, 열풍건조, 제습건조, 진공건조 등의 건조 공정을 통하여 건조할 수 있다.
한편, 상기 단계 3에서, 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 결정을 회수한 후 나머지 모액은 에탄올이 주성분이다. 따라서, 상기 모액을 정제한 후 다시 본 발명에 따른 단계 1에서 재활용할 수 있다. 상기 모액에는 불순물 등이 포함되어 있기 때문에, 상기 모액을 활성탄이나 제올라이트를 이용하여 정제한 후 사용하는 것이 바람직하다.
(폴리에스테르 공중합체)
또한, 본 발명은 상술한 정제방법으로 정제된 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트, 디카르복실산 또는 이의 유도체, 및 에틸렌 글리콜 및 공단량체를 포함하는 디올이 공중합되어, 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트로부터 유도되는 부분, 상기 디카르복실산 또는 이의 유도체로부터 유도된 산 부분, 및 상기 디올로부터 유도된 디올 부분이 반복되는 구조를 가지는 폴리에스테르 수지에 있어서, 상기 폴리에스테르 공중합체는, 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트로부터 유도되는 부분을 1 내지 90 중량%를 포함하는, 폴리에스테르 공중합체를 제공한다.
용어의 정의
본 발명에 따른 공중합체는 디카르복실산 또는 이의 유도체와, 에틸렌 글리콜 및 공단량체를 포함하는 디올이 공중합되어 제조되는 공중합체에 관한 것으로, 상기 공중합 과정에서 상술한 정제방법으로 정제된 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트가 반응에 참여하여 제조되는 폴리에스테르 공중합체에 관한 것이다.
본 명세서에서 사용하는 용어, '유도'는 특정한 화합물이 화학 반응에 참여하였을 때, 그 화학 반응의 결과물에 포함되는 상기 특정 화합물로부터 유래한 일정한 부분 또는 단위를 의미한다. 구체적으로, 상기 디카르복실산 또는 이의 유도체로부터 유도된 산 부분, 및 상기 디올로부터 유도된 디올 부분 각각은, 에스테르화 반응 또는 축중합 반응으로 형성되는 폴리에스테르 공중합체 내 반복단위를 의미한다. 또한, 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트로부터 유도되는 부분은, 상기 공중합 반응에서 에스테르화 반응으로 형성되는 폴리에스테르 공중합체 내 반복단위를 의미한다.
디카르복실산 또는 이의 유도체
본 발명에서 사용되는 디카르복실산 또는 이의 유도체는 디올 성분과 함께 폴리에스테르 공중합체를 구성하는 주요 단량체를 의미한다. 특히, 상기 디카르복실산은 테레프탈산을 포함하며, 테레프탈산에 의하여 본 발명에 따른 폴리에스테르 공중합체의 내열성, 내화학성, 내후성 등의 물성이 향상될 수 있다. 또한, 상기 테레프탈산 잔기는, 테레프탈산 알킬 에스테르, 바람직하게는 디메틸테레프탈산으로부터도 형성될 수 있다.
상기 디카르복실산 성분은 테레프탈산 외에 방향족 디카르복실산 성분, 지방족 디카르복실산 성분, 또는 이들의 혼합물을 추가로 포함할 수 있다. 이 경우, 테레프탈산 이외의 디카르복실산 성분은 전체 디카르복실산 성분의 총 중량 대비 1 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 방향족 디카르복실산 성분은 탄소수 8 내지 20, 바람직하게는 탄소수 8 내지 14의 방향족 디카르복실산 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다. 상기 방향족 디카르복실산의 예로, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산 등의 나프탈렌디카르복실산, 디페닐 디카르복실산, 4,4'-스틸벤디카르복실산, 2,5-퓨란디카르복실산, 2,5-티오펜디카르복실산 등이 있으나, 상기 방향족 디카르복실산의 구체적인 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 지방족 디카르복실산 성분은 탄소수 4 내지 20, 바람직하게는 탄소수 4 내지 12의 지방족 디카르복실산 성분 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다. 상기 지방족 디카르복실산의 예로, 1,4-사이클로헥산디카르복실산, 1,3-사이클로헥산디카르복실산 등의 사이클로헥산디카르복실산, 프탈산, 세바식산, 숙신산, 이소데실숙신산, 말레산, 푸마르산, 아디픽산, 글루타릭산, 아젤라이산 등의 선형, 가지형 또는 고리형 지방족 디카르복실산 성분 등이 있으나, 상기 지방족 디카르복실산의 구체적인 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
디올
본 발명에서 사용되는 디올 성분은 상술한 디카르복실산 또는 이의 유도체와 함께 폴리에스테르 공중합체를 구성하는 주요 단량체를 의미한다. 특히, 상기 디올 성분은 에틸렌 글리콜 및 공단량체를 포함하며, 상기 공단량체는 사이클로헥산디메탄올 또는 아이소소바이드를 포함한다.
상기 에틸렌 글리콜은 폴리에스테르 공중합체의 투명성과 내충격강도의 향상에 기여하는 성분이다. 바람직하게는, 상기 에틸렌글리콜 잔기는 상기 전체 디올 성분 잔기 100 몰 대비 5 내지 100 몰로 포함된다.
상기 사이클로헥산디메탄올(예를 들어, 1,2-사이클로헥산디메탄올, 1,3-사이클로헥산디메탄올 또는 1,4-사이클로헥산디메탄올)은, 제조되는 폴리에스테르 공중합체의 투명성과 내충격강도의 향상에 기여하는 성분이다. 바람직하게는, 상기 사이클로헥산디메탄올 잔기는 상기 전체 디올 성분 잔기 100 몰 대비 5 내지 90 몰로 포함된다.
상기 아이소소바이드(isosorbide)는 제조되는 폴리에스테르 공중합체의 가공성을 향상시키기 위하여 사용된다. 상술한 사이클로헥산디메탄올과 에틸렌 글리콜의 디올 성분에 의하여 폴리에스테르 공중합체의 투명성과 내충격강도가 향상되나, 가공성을 위하여 전단 유동화 특성이 개선되어야 하고 결정화 속도가 지연되어야 하는데, 사이클로헥산디메탄올과 에틸렌 글리콜 만으로는 이의 효과를 달성하기 어렵다. 이에 디올 성분으로서 아이소소바이드를 포함할 경우, 투명성과 내충격강도가 유지되면서도 전단 유동화 특성이 개선되고 결정화 속도가 지연됨으로써, 제조되는 폴리에스테르 공중합체의 가공성이 개선된다. 바람직하게는, 상기 아이소소바이드 잔기는 상기 전체 디올 성분 잔기 100 몰 대비 0.1 내지 50몰로 포함된다.
한편, 본 발명에 따른 폴리에스테르 공중합체의 공중합에서 사용되는 디올 성분 중에서, 상기 공단량체와 에틸렌 글리콜의 몰 비(공단량체: 에틸렌 글리콜)는 0.1:1 내지 20:1이 바람직하다. 이때 ‘몰 비’란 상기 폴리에스테르 공중합체의 공중합시 투입되는 성분들에 대한 몰 비를 의미한다. 상기 몰비가 0.1 미만인 경우에는 폴리에스테르 공중합체의 투명성과 내충격강도가 떨어지는 문제가 있고, 상기 몰비가 20 초과인 경우에는 부산물이 많아져 폴리에스테르 공중합체의 품질 저하의 한 요인이 된다.
비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트
상술한 정제방법으로 정제된 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 본 발명에 따른 폴리에스테르 공중합체를 구성하는 주요 단량체로 사용하되, 상기 폴리에스테르 공중합체는, 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트의 잔기를 1 내지 90 중량%를 포함하도록 조절한다. 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트의 잔기가 1 중량% 미만인 경우에는, 상술한 디올의 함량이 상대적으로 높아지는데, 이에 따라 디올 성분에서 유래하는 부산물, 특히 에틸렌 글리콜에서 유래하는 부산물이 많아져 폴리에스테르 공중합체의 품질 저하의 한 요인이 된다. 또한, 상기 재사용 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트의 잔기가 90 중량% 초과인 경우에는, 폴리에스테르 공중합체의 색상 품질 및 투명성이 저하되는 문제가 있다. 한편, 상기 “중량 %”는 상기 폴리에스테르 공중합체의 총 중량에 대한 비율을 의미한다.
폴리에스테르 공중합체
본 발명에 따른 폴리에스테르 공중합체는, 상술한 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트, 디카르복실산 또는 이의 유도체, 및 에틸렌 글리콜 및 공단량체를 공중합하여 제조할 수 있다. 이때, 상기 공중합은 에스테르화 반응(단계 1)과 중축합 반응(단계 2)을 순차적으로 수행할 수 있다.
상기 에스테르화 반응은 에스테르화 반응 촉매의 존재 하에 수행하며, 아연계 화합물을 포함하는 에스테르화 반응 촉매를 사용할 수 있다. 이러한 아연계 촉매의 구체적인 예로는 아연 아세테이트, 아연 아세테이트 디하이드레이트, 염화아연, 황산아연, 황화아연, 탄산아연, 아연 시트레이트, 글루콘산 아연, 또는 이의 혼합물을 들 수 있다. 또한, 각 출발물질의 사용량은 앞서 설명한 바와 같다.
상기 에스테르화 반응은 0 내지 10.0 kg/㎠의 압력 및 150 내지 300℃ 온도에서 수행할 수 있다. 상기 에스테르화 반응 조건은 제조되는 폴리에스테르의 구체적인 특성, 각 성분의 비율, 또는 공정 조건 등에 따라 적절히 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 에스테르화 반응 조건의 바람직한 예로, 0 내지 5.0kg/㎠, 보다 바람직하게는 0.1 내지 3.0 kg/㎠ 의 압력; 200 내지 270℃, 보다 바람직하게는 240 내지 260℃의 온도를 들 수 있다.
그리고, 상기 에스테르화 반응은 배치(batch)식 또는 연속식으로 수행될 수 있고, 각각의 원료는 별도로 투입될 수 있으나, 디올 성분에 디카르복실산 성분 및 재사용(recycled) 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트를 혼합한 슬러리 형태로 투입하는 것이 바람직하다. 그리고, 상온에서 고형분인 아이소소바이드 등의 디올 성분은 물 또는 에틸렌글리콜에 용해시킨 후, 테레프탈산 등의 디카르복실산 성분에 혼합하여 슬러리로 만들 수 있다. 또는, 60℃ 이상에서 아이소소바이드가 용융된 후, 테테프탈산 등의 디카르복실산 성분과 기타 디올 성분을 혼합하여 슬러리도 만들 수 있다. 또한, 상기 혼합된 슬러리에 물을 추가로 투입하여 슬러리의 유동성 증대에 도움을 줄 수도 있다.
상기 중축합 반응은, 상기 에스테르화 반응 생성물을 150 내지 300℃ 온도 및 600 내지 0.01 mmHg의 감압 조건에서 1 내지 24시간 동안 반응시킴으로써 수행할 수 있다.
이러한 중축합 반응은, 150 내지 300℃, 바람직하게는 200 내지 290℃, 보다 바람직하게는 260 내지 280℃의 반응 온도; 및 600 내지 0.01mmHg, 바람직하게는 200 내지 0.05 mmHg, 보다 바람직하게는 100 내지 0.1 mmHg의 감압 조건에서 수행될 수 있다. 상기 중축합 반응의 감압 조건을 적용함에 따라서 중축합 반응의 부산물인 글리콜을 계외로 제거할 수 있으며, 이에 따라 상기 중축합 반응이 400 내지 0.01 mmHg감압 조건 범위를 벗어나는 경우 부산물의 제거가 불충분할 수 있다. 또한, 상기 중축합 반응이 150 내지 300℃ 온도 범위 밖에서 일어나는 경우, 축중합 반응이 150℃ 이하로 진행되면 중축합 반응의 부산물인 글리콜을 효과적으로 계외로 제거하지 못해 최종 반응 생성물의 고유 점도가 낮아 제조되는 폴리에스테르 수지의 물성이 저하될 수 있으며, 300℃ 이상으로 반응이 진행될 경우, 제조되는 폴리에스테르 수지의 외관이 황변(yellow)이 될 가능성이 높아진다. 그리고, 상기 중축합 반응은 최종 반응 생성물의 고유 점도가 적절한 수준에 이를 때까지 필요한 시간 동안, 예를 들면, 평균 체류 시간 1 내지 24시간 동안 진행될 수 있다.
또한, 상기 중축합 반응은 티타늄계 화합물, 게르마늄계 화합물, 안티몬계 화합물, 알루미늄계 화합물, 주석계 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 중축합 촉매를 사용할 수 있다.
상기 티타늄계 화합물의 예로는, 테트라에틸 티타네이트, 아세틸트리프로필 티타네이트, 테트라프로필 티타네이트, 테트라부틸 티타네이트, 2-에틸헥실 티타네이트, 옥틸렌글리콜 티타네이트, 락테이트 티타네이트, 트리에탄올아민 티타네이트, 아세틸아세토네이트 티타네이트, 에틸아세토아세틱에스테르 티타네이트, 이소스테아릴 티타네이트, 티타늄 디옥사이드 등을 들 수 있다. 상기 게르마늄계 화합물의 예로는 게르마늄 디옥사이드, 게르마늄 테트라클로라이드, 게르마늄 에틸렌글리콕시드, 게르마늄 아세테이트, 이들을 이용한 공중합체, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 게르마늄 디옥사이드를 사용할 수 있으며, 이러한 게르마늄 디옥사이드로는 결정성 또는 비결정성 모두를 사용할 수 있고, 글리콜 가용성도 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 폴리에스테르 공중합체는, 고유 점도가 0.50 내지 1.0 dl/g이고, 바람직하게는 0.50 내지 0.85 dl/g이고, 보다 바람직하게는 0.55 내지 0.80 dl/g이다. 상기 고유 점도의 측정 방법은 후술할 실시예에서 구체화한다.
또한, 바람직하게는, 본 발명에 따른 폴리에스테르 공중합체의 두께 6 mm 시편에 대한 ‘(헌터 L 색가)-(헌터 b 색가)’(이하, Plaque Color L-b라 한다)가 87 이상이고, 보다 바람직하게는, 88 이상, 89 이상, 또는 90 이상이다. 또한, 상기 Plaque Color L-b의 상한은 100일 수 있으며, 본 발명에서는 99 이하, 98 이하, 97 이하, 96 이하, 또는 95 이하일 수 있다. 상기 Plaque Color L-b의 측정 방법은 후술할 실시예에서 구체화 한다.
또한, 본 발명은 상기 폴리에스테르 공중합체를 포함하는 물품을 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 정제 방법은 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트의 고순도로 정제할 수 있으며, 이를 폴리에스테르 공중합체로 사용할 경우 색상 품질이 우수하다는 특징이 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트(BHET)는 상업적으로 구매가능한 품질을 사용하였고, 이하 제조예, 실시예 및 비교예에서 동일하다.
[제조예]
제조예 1: 에탄올을 이용한 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 정제
2 L 자켓 반응기에 BHET 500 g과 용매로 에탄올 1L를 충진하여, 60℃까지 교반하며 가열하였다. BHET가 완전히 용해되면 60℃에서 1시간을 유지하였다. 이때, 완전 용해된 용액에서 녹지 않은 불순물을 필터로 걸러 불순물을 제거한 후 다음 과정을 진행하였다.
불용성 물질이 제거된 용액은 상온(25℃)까지 냉각시키면서 에탄올을 이용하여 1차 결정화하여 얻은 결정 1 g을 투입하여 결정화를 유도하고, BHET의 결정을 얻었다. 얻어진 BHET 결정은 필터를 통해 불순물이 섞인 혼합 용액과 분리하고, 분리 과정에서 에탄올로 세척하고 감압 건조를 통하여 건조하여 정제된 BHET를 수득하였다.
제조예 2: 재활용 용매를 이용한 BHET 정제
제조예 1과 같은 과정으로, 매번 새로운 BHET에 대해 5차례 정제를 수행하였으며, 이때 에탄올은 각 정제에서 회수한 다음 활성탄 처리한 후 다시 각 정제에 재사용하였다. 구체적으로, 제조예 1에서 에탄올을 회수하고 활성탄을 처리한 다음, 다시 제조예 1의 과정을 수행할 때 사용하였다.
비교제조예 1: 증류수를 이용한 BHET 정제
에탄올 대신 증류수를 사용하고, 60℃ 대신 75℃까지 교반하며 가열한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 BHET를 정제 및 수득하였다.
비교제조예 2: EG 이용한 BHET 정제
에탄올 대신 에틸렌 글리콜을 사용하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 BHET를 정제 및 수득하였다.
상기 실시예 및 비교예에서 수득한 BHET에 대해, HPLC 분석을 통해 순도 를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
용매 에탄올 활성탄 처리 에탄올 증류수 EG
BHET 순도 (%) 98.6 98.5 98.2 96.3
[실시예]
실시예 1
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 제조예 2에서 제조한 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트(1269.7 g; 이하 ‘r-BHET’라 한다), TPA(terephthalic acid; 2361.8 g), EG(ethylene glycol; 673.5 g), CHDM(1,4-cyclohexanedimethanol; 221.5 g), ISB(isosorbide; 98.2 g)을 투입하고, 촉매로 GeO2(1.0 g), 안정제로 인산(phosphoric acid, 1.46 g), 정색제로 코발트 아세테이트(cobalt acetate, 0.7 g)를 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력이 상압 보다 1.0 kgf/cm2 만큼 높은 가압 상태로 만들었다(절대 압력: 1495.6 mmHg). 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 260℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 260℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 280℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.55 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화 하였다.
상기 입자를 150℃에서 1시간 동안 방치하여 결정화 한 후, 20 L 용적의 고상 중합 반응기에 투입하였다. 이후, 상기 반응기에 질소를 50 L/min 속도로 흘려주었다. 이때, 반응기의 온도를 상온에서 140℃까지 40℃/시간의 속도로 올리고, 140℃에서 3 시간 유지한 후, 200℃까지 40℃/시간의 속도로 승온하여 200℃를 유지하였다. 상기 고상 중합 반응은 반응기 내의 입자의 고유점도(IV)가 0.70 dl/g이 될 때까지 진행하여, 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
실시예 2
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 제조예 1에서 제조한 r-BHET(3461.1 g), TPA(969.4 g), EG(12.1 g), CHDM(140.2 g), ISB(113.7 g)을 투입하고, 촉매로 GeO2(1.0 g), 안정제로 인산(phosphoric acid, 1.46 g), 정색제로 코발트 아세테이트(cobalt acetate, 0.7 g)를 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력이 상압 보다 1.0 kgf/cm2 만큼 높은 가압 상태로 만들었다(절대 압력: 1495.6 mmHg). 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 260℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 260℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 280℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.60 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화 하였다.
상기 입자를 150℃에서 1시간 동안 방치하여 결정화 한 후, 20 L 용적의 고상 중합 반응기에 투입하였다. 이후, 상기 반응기에 질소를 50 L/min 속도로 흘려주었다. 이때, 반응기의 온도를 상온에서 140℃까지 40℃/시간의 속도로 올리고, 140℃에서 3 시간 유지한 후, 200℃까지 40℃/시간의 속도로 승온하여 200℃를 유지하였다. 상기 고상 중합 반응은 반응기 내의 입자의 고유점도(IV)가 0.95 dl/g이 될 때까지 진행하여, 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
실시예 3
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 제조예 1에서 제조한 r-BHET(4715.8 g), TPA(420.3 g), CHDM(121.5 g)을 투입하고, 촉매로 TiO2/SiO2 copolymer(0.5 g), 안정제로 인산(phosphoric acid, 1.46 g), 블루토너로 Polysynthren Blue RLS(Clarient사, 0.016 g), 및 레드토너로 Solvaperm Red BB(Clarient사, 0.004 g)를 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력이 상압 보다 0.5 kgf/cm2 만큼 높은 가압 상태로 만들었다(절대 압력: 1127.8 mmHg). 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 260℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 260℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 275℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.60 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화 하였다.
상기 입자를 150℃에서 1시간 동안 방치하여 결정화 한 후, 20 L 용적의 고상 중합 반응기에 투입하였다. 이후, 상기 반응기에 질소를 50 L/min 속도로 흘려주었다. 이때, 반응기의 온도를 상온에서 140℃까지 40℃/시간의 속도로 올리고, 140℃에서 3 시간 유지한 후, 210℃까지 40℃/시간의 속도로 승온하여 210℃를 유지하였다. 상기 고상 중합 반응은 반응기 내의 입자의 고유점도(IV)가 0.80 dl/g이 될 때까지 진행하여, 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
실시예 4
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 제조예 2에서 제조한 r-BHET(795.8 g), TPA(3814.0 g), EG(1554.0 g), CHDM(188.0 g)을 투입하고, 촉매로 TiO2/SiO2 copolymer(0.5 g), 안정제로 인산(phosphoric acid, 1.46 g), 정색제로 코발트 아세테이트(cobalt acetate, 1.1 g)를 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력이 상압 보다 1.0 kgf/cm2 만큼 높은 가압 상태로 만들었다(절대 압력: 1495.6 mmHg). 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 250℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 250℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 265℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.55 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화 하였다.
상기 입자를 150℃에서 1시간 동안 방치하여 결정화 한 후, 20 L 용적의 고상 중합 반응기에 투입하였다. 이후, 상기 반응기에 질소를 50 L/min 속도로 흘려주었다. 이때, 반응기의 온도를 상온에서 140℃까지 40℃/시간의 속도로 올리고, 140℃에서 3 시간 유지한 후, 220℃까지 40℃/시간의 속도로 승온하여 220℃를 유지하였다. 상기 고상 중합 반응은 반응기 내의 입자의 고유점도(IV)가 0.85 dl/g이 될 때까지 진행하여, 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
실시예 5
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 제조예 1에서 제조한 r-BHET(2439.2 g), TPA(1471.5 g), EG(68.7 g), CHDM(797.8 g)을 투입하고, 촉매로 TiO2/SiO2 copolymer(1.0 g), 안정제로 인산(phosphoric acid, 1.46 g), 정색제로 코발트 아세테이트(cobalt acetate, 0.8 g)를 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력이 상압 보다 2.0 kgf/cm2 만큼 높은 가압 상태로 만들었다(절대 압력: 2231.1 mmHg). 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 255℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 255℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 285℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.70 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화하여, 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
실시예 6
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 제조예 2에서 제조한 r-BHET(1852.6 g), TPA(1816.1 g), EG(339.2 g), CHDM(525.1 g)을 투입하고, 촉매로 GeO2(1.0 g), 안정제로 인산(phosphoric acid, 1.46 g), 정색제로 코발트 아세테이트(cobalt acetate, 1.0 g)를 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력이 상압 보다 1.5 kgf/cm2 만큼 높은 가압 상태로 만들었다(절대 압력: 1715.5 mmHg). 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 250℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 250℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 270℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.80 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화하여, 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
실시예 7
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 제조예 1에서 제조한 r-BHET(1132.4 g), TPA(2220.2 g), EG(265.4 g), CHDM(1284.0 g), ISB(156.2 g)을 투입하고, 촉매로 GeO2(1.0 g), 안정제로 인산(phosphoric acid, 1.46 g), 블루토너로 Polysynthren Blue RLS(Clarient사, 0.013 g), 및 레드토너로 Solvaperm Red BB(Clarient사, 0.004 g)를 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력이 상압 보다 1.0 kgf/cm2 만큼 높은 가압 상태로 만들었다(절대 압력: 1495.6 mmHg). 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 265℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 265℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 275℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.65 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화하여, 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
실시예 8
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 제조예 2에서 제조한 r-BHET(40.9 g), TPA(2643.1 g), EG(329.1 g), CHDM(1158.0 g), ISB(587.0 g)을 투입하고, 촉매로 GeO2(1.0 g), 안정제로 인산(phosphoric acid, 1.46 g), 블루토너로 Polysynthren Blue RLS(Clarient사, 0.020 g), 및 레드토너로 Solvaperm Red BB(Clarient사, 0.008 g)를 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력이 상압 보다 0.5 kgf/cm2 만큼 높은 가압 상태로 만들었다(절대 압력: 1127.8 mmHg). 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 260℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 260℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 275℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.80 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화하여, 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
실시예 9
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 제조예 1에서 제조한 r-BHET(3418.5 g), TPA(957.5 g), DMT(dimethyl terephthalate; 1119.0 g), EG(345.7 g), CHDM(221.5 g), ISB(84.2 g)을 투입하고, 촉매로 Mn(II) acetate tetrahydrate(1.5 g) 및 Sb2O3(1.8 g), 정색제로 코발트 아세테이트(cobalt acetate, 0.7 g)를 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력을 상압으로 만들었다. 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 240℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 240℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 265℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.60 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화 하였다.
상기 입자를 150℃에서 1시간 동안 방치하여 결정화 한 후, 20 L 용적의 고상 중합 반응기에 투입하였다. 이후, 상기 반응기에 질소를 50 L/min 속도로 흘려주었다. 이때, 반응기의 온도를 상온에서 140℃까지 40℃/시간의 속도로 올리고, 140℃에서 3 시간 유지한 후, 200℃까지 40℃/시간의 속도로 승온하여 200℃를 유지하였다. 상기 고상 중합 반응은 반응기 내의 입자의 고유점도(IV)가 0.95 dl/g이 될 때까지 진행하여, 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
실시예 10
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 제조예 2에서 제조한 r-BHET(3461.1 g), TPA(969.4 g), IPA(isophthalic acid; 2262.0 g), EG(12.1 g), CHDM(140.2 g), ISB(113.7 g)을 투입하고, 촉매로 Ge2O(1.0 g), 정색제로 코발트 아세테이트(cobalt acetate, 0.7 g)를 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력이 상압 보다 3.0 kgf/cm2 만큼 높은 가압 상태로 만들었다(절대 압력: 2956.7 mmHg). 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 260℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 260℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 280℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.60 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화 하였다.
상기 입자를 150℃에서 1시간 동안 방치하여 결정화 한 후, 20 L 용적의 고상 중합 반응기에 투입하였다. 이후, 상기 반응기에 질소를 50 L/min 속도로 흘려주었다. 이때, 반응기의 온도를 상온에서 140℃까지 40℃/시간의 속도로 올리고, 140℃에서 3 시간 유지한 후, 190℃까지 40℃/시간의 속도로 승온하여 190℃를 유지하였다. 상기 고상 중합 반응은 반응기 내의 입자의 고유점도(IV)가 1.0 dl/g이 될 때까지 진행하여, 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
비교예 1
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 정제하지 않은 r-BHET(1269.7 g), TPA(2361.8 g), EG(673.5 g), CHDM(221.5 g), ISB(98.2 g)을 투입하고, 촉매로 Ge2O(1.0 g), 안정제로 인산(phosphoric acid, 1.46 g)을 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력이 상압 보다 0.5 kgf/cm2 만큼 높은 가압 상태로 만들었다(절대 압력: 1127.8 mmHg). 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 260℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 260℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 280℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.60 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화 하였다.
상기 입자를 150℃에서 1시간 동안 방치하여 결정화 한 후, 20 L 용적의 고상 중합 반응기에 투입하였다. 이후, 상기 반응기에 질소를 50 L/min 속도로 흘려주었다. 이때, 반응기의 온도를 상온에서 140℃까지 40℃/시간의 속도로 올리고, 140℃에서 3 시간 유지한 후, 200℃까지 40℃/시간의 속도로 승온하여 200℃를 유지하였다. 상기 고상 중합 반응은 반응기 내의 입자의 고유점도(IV)가 0.70 dl/g이 될 때까지 진행하여, 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
비교예 2
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 정제하지 않은 r-BHET(304.1 g), TPA(2640.8 g), EG(583.3 g), CHDM(1231.6 g), ISB(25.0 g)을 투입하고, 촉매로 Ge2O(1.0 g), 안정제로 인산(phosphoric acid, 1.46 g), 블루토너로 Polysynthren Blue RLS(Clarient사, 0.012 g), 및 레드토너로 Solvaperm Red BB(Clarient사, 0.004 g)를 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력이 상압 보다 0.5 kgf/cm2 만큼 높은 가압 상태로 만들었다(절대 압력: 1127.8 mmHg). 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 255℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 255℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 280℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.75 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화하여 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
비교예 3
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 제조예 1에서 제조한 r-BHET(3898.7 g), TPA(162.6 g), EG(81.0 g), ISB(95.4 g)을 투입하고, 촉매로 Ge2O(1.0 g), 안정제로 인산(phosphoric acid, 1.46 g), 블루토너로 Polysynthren Blue RLS(Clarient사, 0.010 g), 및 레드토너로 Solvaperm Red BB(Clarient사, 0.003 g)를 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력이 상압 보다 0.1 kgf/cm2 만큼 높은 가압 상태로 만들었다(절대 압력: 823.6 mmHg). 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 260℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 260℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 270℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.65 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화 하였다.
상기 입자를 150℃에서 1시간 동안 방치하여 결정화 한 후, 20 L 용적의 고상 중합 반응기에 투입하였다. 이후, 상기 반응기에 질소를 50 L/min 속도로 흘려주었다. 이때, 반응기의 온도를 상온에서 140℃까지 40℃/시간의 속도로 올리고, 140℃에서 3 시간 유지한 후, 220℃까지 40℃/시간의 속도로 승온하여 220℃를 유지하였다. 상기 고상 중합 반응은 반응기 내의 입자의 고유점도(IV)가 0.85 dl/g이 될 때까지 진행하여, 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
비교예 4
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 비교제조예 1에서 제조한 r-BHET(735.6 g), TPA(2724.3 g), EG(1239.0 g), CHDM(222.4 g), ISB(98.7 g)을 투입하고, 촉매로 Ge2O(1.0 g), 안정제로 인산(phosphoric acid, 1.46 g)을 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력이 상압 보다 0.5 kgf/cm2 만큼 높은 가압 상태로 만들었다(절대 압력: 1127.8 mmHg). 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 260℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 260℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 280℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.60 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화 하였다.
상기 입자를 150℃에서 1시간 동안 방치하여 결정화 한 후, 20 L 용적의 고상 중합 반응기에 투입하였다. 이후, 상기 반응기에 질소를 50 L/min 속도로 흘려주었다. 이때, 반응기의 온도를 상온에서 140℃까지 40℃/시간의 속도로 올리고, 140℃에서 3 시간 유지한 후, 200℃까지 40℃/시간의 속도로 승온하여 200℃를 유지하였다. 상기 고상 중합 반응은 반응기 내의 입자의 고유점도(IV)가 0.70 dl/g이 될 때까지 진행하여, 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
비교예 5
컬럼과, 물에 의해 냉각이 가능한 콘덴서가 연결되어 있는 10 L 용적의 반응기에, 비교제조예 2에서 제조한 r-BHET(2613.6 g), TPA(1708.1 g), EG(1103.7 g), CHDM(296.3 g), ISB(105.2 g)을 투입하고, 촉매로 Ge2O(1.0 g), 안정제로 인산(phosphoric acid, 1.46 g), 정색제로 코발트 아세테이트(cobalt acetate, 0.7 g)를 투입하였다.
이어서, 반응기에 질소를 주입하여 반응기의 압력이 상압 보다 1.0 kgf/cm2 만큼 높은 가압 상태로 만들었다(절대 압력: 1495.6 mmHg). 그리고 반응기의 온도를 220℃까지 90분에 걸쳐 올리고, 220℃에서 2시간 유지한 후, 260℃까지 2 시간에 걸쳐 올렸다. 그 다음, 반응기 내의 혼합물을 육안으로 관찰하여 혼합물이 투명해질 때까지 반응기의 온도를 260℃로 유지하며 에스테르화 반응을 진행하였다. 이 과정에서 컬럼과 콘덴서를 거쳐 부산물이 유출되었다. 에스테르화 반응이 완료되면, 가압 상태의 반응기 내의 질소를 외부로 배출하여 반응기의 압력을 상압으로 낮춘 후, 반응기 내의 혼합물을 진공 반응이 가능한 7 L 용적의 반응기로 이송시켰다.
그리고, 반응기의 압력을 상압 상태에서 5 Torr (절대 압력: 5 mmHg)까지 30분에 걸쳐 낮추고, 동시에 반응기의 온도를 280℃까지 1시간에 걸쳐서 올리고, 반응기의 압력을 1 Torr(절대 압력: 1 mmHg) 이하로 유지하면서 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응의 초기에는 교반 속도를 빠르게 설정하나, 중축합 반응이 진행됨에 따라 반응물의 점도 상승으로 인해 교반력이 약해지거나 또는 반응물의 온도가 설정한 온도 이상으로 올라갈 경우 교반 속도를 적절히 조절할 수 있다. 상기 중축합 반응은 반응기 내의 혼합물(용융물)의 고유점도(IV)가 0.60 dl/g이 될 때까지 진행하였다. 반응기 내의 혼합물의 고유점도가 원하는 수준에 도달하면, 혼합물을 반응기 외부로 토출하여 스트랜드(strand)화 하였으며, 이를 냉각액으로 고화 후 평균 무게가 12 내지 14 mg 정도가 되도록 입자화 하였다.
상기 입자를 150℃에서 1시간 동안 방치하여 결정화 한 후, 20 L 용적의 고상 중합 반응기에 투입하였다. 이후, 상기 반응기에 질소를 50 L/min 속도로 흘려주었다. 이때, 반응기의 온도를 상온에서 140℃까지 40℃/시간의 속도로 올리고, 140℃에서 3 시간 유지한 후, 200℃까지 40℃/시간의 속도로 승온하여 200℃를 유지하였다. 상기 고상 중합 반응은 반응기 내의 입자의 고유점도(IV)가 0.95 dl/g이 될 때까지 진행하여, 폴리에스테르 공중합체를 제조하였다.
[실험예]
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 공중합체에 대하여, 이하와 같이 물성을 평가하였다.
1) 잔기 조성
폴리에스테르 수지 내의 산 및 디올 유래의 잔기 조성(mol%)은 시료를 CDCl3 용매에 3 mg/mL의 농도로 용해한 후 핵자기 공명 장치(JEOL, 600MHz FT-NMR)를 이용하여 25℃에서 얻은 1H-NMR 스펙트럼을 통해 확인하였다. 또한, TMA 잔기는 Ethanolysis를 통해 에탄올이 TMA와 반응하여 생성된 벤젠-1,2,4-트리에틸카복실레이트의 함량을 가스 크로마토그래피(Agilent Technologies, 7890B)를 이용하여 250℃에서 측정한 스펙트럼을 통해 정량분석하여 확인하였으며, 전체 폴리에스테르 수지 중량 대비 함량(wt%)으로 확인하였다.
2) 고유 점도
150℃ 오르쏘클로로페놀(OCP)에 0.12% 농도로 폴리에스테르 공중합체를 용해시킨 후, 35℃의 항온조에서 우벨로드형 점도계를 사용하여 고유점도를 측정하였다. 구체적으로, 점도관의 온도를 35℃로 유지하고, 점도관의 특정 내부 구간 사이를 용매(solvent)가 통과하는데 걸리는 시간(efflux time) t0와 용액(solution)이 통과하는데 걸리는 시간 t를 구하였다. 이후, t0 값과 t 값을 식 1에 대입하여 비점도(specific viscosity)를 산출하고, 산출된 비점도 값을 식 2에 대입하여 고유점도를 산출하였다.
[식 1]
Figure PCTKR2021012483-appb-I000001
[식 2]
Figure PCTKR2021012483-appb-I000002
3) plaque color L-b
샘플의 색도 및 명도를 확산 반사 부속품을 장착한 바리안 캐리 (Cary) 5 UV/Vis/NIR 분광광도계를 사용해서 측정하였다. 두께 6 mm의 폴리에스테르 수지 시편을 준비하고, 관측자의 각도 2°에서 일루미넌트(Illuminant) D65로 투과 데이터를 얻었고, 이를 그램즈/32(Grams/32) 소프트웨어 내의 색 분석 장치를 사용해서 처리하여 헌터 (Hunter) L*a*b* 값을 계산하였고, 이하 표에서는 L 값에서 b 값을 뺀 결과(L-b)를 기재하였다.
상기 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
r-BHET CHDM ISB 고유점도 6T Color L-b
단위 wt% mol% mol% dg/l -
실시예 1 30 8 2 0.70 93
실시예 2 75 5 2 0.95 90
실시예 3 89 4 0 0.80 87
실시예 4 14 5 0 0.85 91
실시예 5 50 30 0 0.70 90
실시예 6 42 20 0 0.80 92
실시예 7 22 50 3 0.65 90
실시예 8 1 50 15 0.80 88
실시예 9 69 8 2 0.95 87
실시예 10 75 5 2 1.00 88
비교예 1 30 8 2 0.70 85
비교예 2 7 50 1 0.75 82
비교예 3 92 0 4 0.85 86
비교예 4 16 8 1 0.70 82
비교예 5 47 10 0 0.95 84
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 정제된 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트를 사용하여 제조한 폴리에스테르 공중합체(실시예 1 내지 8)는 Color L-b 값이 87 이상으로 우수한 반념, 반면, 정제되지 않거나 비교제조예 1 및 2와 같이 정제한 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트를 사용하여 제조한 폴리에스테르 공중합체(비교예 1 내지 5)는 이에 미치지 못하는 값을 나타내었다.
따라서, 본 발명에 따른 정제 방법으로 정제한 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트는 폴리에스테르 수지의 단량체로 사용하는 경우, 색상 품질이 우수함을 확인할 수 있었다.

Claims (13)

1) 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 및 에탄올을 혼합하는 단계;
2) 상기 단계 1의 혼합물로부터 결정을 유도하는 단계; 및
3) 상기 단계 2에서 생성된 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 결정을 회수하는 단계를 포함하는,
비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트의 정제 방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 1에서 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트가 에탄올 내 농도가 0.1 내지 1 kg/L가 되도록 혼합하는,
방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 1은 50 내지 70℃에서 수행하는,
방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 2는, 상기 단계 1의 혼합물을 10℃ 내지 30℃로 냉각하여 수행하는,
방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 2에서, 상기 단계 1의 혼합물에 시드(seed)를 첨가하여 결정을 유도하는,
방법.
제5항에 있어서,
상기 단계 2의 시드는 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 결정인,
방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 3에서 회수한 비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트 결정을 세척 또는 건조하는 단계를 추가로 포함하는,
방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 3에서 회수한 모액을 정제한 후, 상기 단계 1에 재사용하는,
방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 정제방법으로 정제된 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트, 디카르복실산 또는 이의 유도체, 및 에틸렌 글리콜 및 공단량체를 포함하는 디올이 공중합되어, 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트로부터 유도되는 부분, 상기 디카르복실산 또는 이의 유도체로부터 유도된 산 부분, 및 상기 디올로부터 유도된 디올 부분이 반복되는 구조를 가지는 폴리에스테르 수지에 있어서,
상기 폴리에스테르 공중합체는, 상기 비스-2-히드록시에틸테레프탈레이트로부터 유도되는 부분을 1 내지 90 중량%를 포함하는,
폴리에스테르 공중합체.
제9항에 있어서,
상기 공단량체는 사이클로헥산디메탄올 또는 아이소소바이드인,
폴리에스테르 공중합체.
제9항에 있어서,
상기 폴리에스테르 공중합체의 고유 점도가 0.50 내지 1.0 dl/g인,
폴리에스테르 공중합체.
제9항에 있어서,
상기 폴리에스테르 공중합체의 두께 6 mm 시편에 대한 (헌터 L 색가)-(헌터 b 색가)가 87 이상인,
폴리에스테르 공중합체.
제9항에 따른 폴리에스테르 공중합체를 포함하는, 물품.
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