KR101044656B1 - Flame retardant compound - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 난연화합물은 종래의 난연화합물에 비하여 박리강도, 유리전이온도, 내열성, 접착력 및 난연성이 우수하다.The flame retardant compound according to the present invention has superior peeling strength, glass transition temperature, heat resistance, adhesion, and flame retardancy compared to conventional flame retardant compounds.
Description
본 발명은 난연 화합물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우수한 접착력, 난연성 및 고분자와의 상용성이 우수한 내열특성을 가지는 난연 화합물에 관한 것이다.The present invention relates to a flame retardant compound, and more particularly to a flame retardant compound having excellent heat-resistance characteristics excellent adhesion, flame retardancy and compatibility with the polymer.
현재 플라스틱의 용도가 전기기기, 수송기기, 건축재료 등의 각종 산업분야에서는 광범위하게 사용되고 있으나 대부분 탄소, 산소, 수소 등의 유기물질로 연소하기 쉬운 특성으로 인하여 화재 발생시 안전을 고려한 난연화에 대한 필요성이 지속적으로 증대되고 있다. 일반적으로 불이 발생하기 위해서는 연료, 산소, 에너지가 필수적으로 필요한데 이중 하나라도 조건을 만족시키지 못할경우 화재는 발생할 수가 없다. 즉 플라스틱의 난연화하는 방법 중 하나는 화재 발생 3인자 중 하나 이상의 요인을 제거함으로써 구현할 수 있다. 난연제는 연소하기 쉬운 성질을 가진 고분자 재료에 할로겐계, 인계, 질소계 혹은 금속산물 등의 난연성 부여 효과가 큰 화합물을 화학적 혹은 물리적으로 첨가함으로써 발화를 늦춰주고, 연소의 확대를 막아 주는 물질을 말한다. Currently, plastics are widely used in various industrial fields such as electrical equipment, transportation equipment, and building materials, but most of them need to be flame-retardant in consideration of safety in case of fire due to the characteristics of being easily burned with organic materials such as carbon, oxygen, and hydrogen. This is constantly increasing. Generally, fuel, oxygen and energy are necessary for a fire to occur. If any of these conditions are not met, a fire cannot occur. In other words, one method of flame retardant plastics can be implemented by eliminating one or more of the three factors that cause fire. A flame retardant is a substance that slows the ignition and prevents the expansion of combustion by chemically or physically adding a compound having a high flame retardancy effect such as halogen-based, phosphorus-based, nitrogen-based or metal products to a polymer material having a property of easy combustion. .
난연제는 종료별 용도별로 다양하게 나뉘어져 있는데 크게 반응형과 첨가형으로 나뉠수 있다. 반응형 난연제는 분자 내에 관능기를 가지고 화학적 반응을 하는 타입으로 외부조건에 크게 영향을 받지 않고 난연 효과를 지속시키는 난연제를 말하며 첨가형 난연제는 플라스틱 내에 물리적으로 혼합, 첨가, 분산하여 난연효과를 얻는 것으로 주로 열가소성 플라스틱에 사용된다. Flame retardants are divided into various types according to the end use, and can be divided into reactive and additive types. Reactive flame retardant is a type that reacts chemically with functional groups in the molecule. It is a flame retardant that keeps flame retardant effect without being greatly influenced by external conditions. Used in thermoplastics.
현재까지 알려진 첨가형이나 또는 반응형 난연제의 종류는 여러가지가 있는데, 첨가형 난연제로서는 트리크레실 포스페이트, 크레실디페닐포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리부틸포스페이트, 트리스(브로모 클로로프로필)포스페이트, 트리스(디클로로프로필)포스페이트 등이 있으며, 반응형 난연제는 브로모페놀을 비롯한 브로모 페닐알릴에테르, 비닐클로로아세테이트, 안티모니글리콜, 테트라브로모비스페놀에이 등이 이에 속한다. There are various types of additives or reactive flame retardants known to date. Examples of additive flame retardants include tricresyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, triphenyl phosphate, tributyl phosphate, tris (bromo chloropropyl) phosphate, and tris (dichloropropyl). Phosphate, etc., and reactive flame retardants include bromo phenyl allyl ether including bromophenol, vinyl chloroacetate, antimony glycol, tetrabromobisphenol A, and the like.
반응형 난연제는 기질(substrate)과 화학적으로 반응하는 것이므로 중합체 구조물에 영원히 혼합되나 첨가형 난연제 시스템은 난연성을 발휘하는 물질과 중합체 기질과 화학적인 반응을 일으키는 것이 아니기 때문에 첨가되는 난연성 물질은 단순히 기질에 분산 또는 용해되어 종종 기질로부터 손실되는 경우가 많다.
Reactive flame retardants are chemically reacted with the substrate, so they are permanently mixed into the polymer structure, but additive flame retardant systems do not cause chemical reactions with the flame retardant and polymeric substrates, so the added flame retardant is simply dispersed in the substrate. Or dissolve and are often lost from the substrate.
한편 에폭시수지에 난연성을 부여하는 기술로는 할로겐 함유 화합물(예, 테트라브로모비스페놀에이)를 에폭시수지 합성시 함께 반응시키거나, 에폭시수지 조성물상태에서 할로겐 함유 화합물을 첨가하는 것이다. 이러한 할로겐계 난연 경화지를 사용하여 에폭시수지 조성물에 난연성을 부여할 경우에는 난연 경화제 연소시 폴리할로게네이티드아로마틱 다이옥신(Polyhalogenated aromatic dioxin) 또는 디벤조퓨란 등의 유독성 발암물질이 발생된다. 특히 폴리브롬계 난연 경화지의 경우에는 디카브로모페닐디옥사이드(Decabromo phenyldioxide) 및 옥타브로모페닐에테르(Octabromophenylether)등의 유독성 발암물질이 발생되는 문제가 발생된다. 아울러 할로겐계 화합물의 경우 연소시 발생하는 HBr 및 HCl 등의 가스로 인해 인체에 유해하고, 금속이 부식되는 문제로 정밀한 전자기기가 설치된 장소에서는 사용에 주의하여야 하는 등의 문제점이 있다. 이에 인 함유 난연 경화지 시스템은 환경적인 측면에서 할로겐, 특히 브롬함유 난연 경화제 시스템보다 선호된다. On the other hand, as a technique for imparting flame retardancy to epoxy resins, halogen-containing compounds (eg, tetrabromobisphenol-A) are reacted together during the synthesis of epoxy resins, or halogen-containing compounds are added in the epoxy resin composition. When the flame retardant is imparted to the epoxy resin composition using the halogen-based flame-retardant curing paper, toxic carcinogens such as polyhalogenated aromatic dioxin or dibenzofuran are generated during combustion of the flame-retardant curing agent. Particularly in the case of polybrominated flame-retardant paper, a problem occurs that toxic carcinogens such as decabromo phenyldioxide and octabromophenylether are generated. In addition, the halogen-based compound is harmful to the human body due to the gas such as HBr and HCl generated during combustion, there is a problem that must be used in places where precision electronic equipment is installed due to the problem of corrosion of metal. Phosphorus-containing flame retardant hardener systems are therefore preferred over halogens, in particular bromine-containing flame retardant systems.
하지만 종래의 비할로겐계 난연 경화제는 에폭시 분자 구조에 충분한 난연특성을 부여하기 위하여 많은 양의 인계 원료를 주입함으로써 분자량 상승에 의한 겔화현상이 일어나거나 혹은 겔화현상이 일어나지 않더라도 분자량 상승으로 인한 경화밀도가 낮아지게되어 경화물의 고유 물성인 내열 특성, 접착 특성, 열안정특성이 현저히 떨어지는 단점이 있다. 다시 말해 많은 양의 인계 원료를 반응함으로써 충분한 난연성의 특성을 가질수는 있지만 상대적으로 거대한 화합물 분자구조를 가짐으로써 경화반응시 입체적 장애 및 낮은 경화밀도로 인하여 열적 특성 및 접착 특성들이 떨어지게 된다. 하지만 최근 인쇄회로 기판 및 각종 전기.전자 부품 절열재료 및 고신뢰성 반도체 봉지제 재료에 RoHS, PoHS등의 환경 규제로 인하여 특정 물질(납, 카드뮴,육가크롬 등)사용이 부분적 혹은 전면적으로 제한됨에 따라 난연 고분자 재료의 요구 물성 인 고내열, 열안정성, 접착력, 저흡수성등의 기대치가 높아지고 있는 실정이다. 특히 인쇄회로기판 제작시 솔더링 온도의 상승으로 인한 고내열, 열안정성, 저흡습성, 고접착력 등의 특성을 가진 난연 화합물에 관한 기술개발이 요구되었다.However, the conventional non-halogen flame-retardant curing agent by injecting a large amount of phosphorus-based raw material to give sufficient flame retardant properties to the epoxy molecular structure, even if the gelation phenomenon due to the increase in molecular weight or the gelation phenomenon does not occur, the curing density due to the molecular weight increase There is a disadvantage that the heat resistance properties, adhesive properties, heat stability properties that are inherent in the cured product is significantly lowered. In other words, by reacting a large amount of phosphorus-based raw material can have sufficient flame retardancy characteristics, but has a relatively large compound molecular structure, thermal properties and adhesive properties are deteriorated due to steric hindrance and low curing density during the curing reaction. Recently, due to environmental regulations such as RoHS, PoHS, etc. on printed circuit boards, various electrical / electronic parts insulation materials, and high reliability semiconductor encapsulant materials, the use of certain materials (lead, cadmium, hexavalent chromium, etc.) is partially or entirely restricted. Expectations such as high heat resistance, heat stability, adhesion, and low water absorption, which are required properties of flame retardant polymer materials, are rising. In particular, the development of a technology for a flame retardant compound having characteristics such as high heat resistance, thermal stability, low hygroscopicity, and high adhesion due to an increase in soldering temperature during printed circuit board manufacture was required.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 난연 화합물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우수한 접착력, 난연성 및 고분자와의 상용성이 우수한 내열특성을 가지는 난연 화합물을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-described problems, the present invention relates to a flame retardant compound, and more particularly to provide a flame retardant compound having excellent adhesion, flame retardancy and heat resistance excellent in compatibility with the polymer.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 하기 화학식 3으로 표시되는 난연 화합물을 제공한다.The present invention provides a flame retardant compound represented by the following formula (3) to solve the above problems.
[화학식 3](3)
n은 각각 독립적으로 0 또는 1의 정수이고, m은 1이다.n is each independently an integer of 0 or 1, and m is 1.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 화학식 3의 n 중 적어도 하나 이상이 1일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, at least one or more of n in the general formula (3) may be 1.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 전체 수지조성물 100중량%에 대하여 상기 난연 화합물 1 ~ 50 중량%를 포함하는 인쇄회로기판용 수지조성물을 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, a resin composition for a printed circuit board comprising 1 to 50% by weight of the flame retardant compound with respect to 100% by weight of the total resin composition.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, (1) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 알칼리 촉매하에서 알데하이드계 화합물과 반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물의 말단을 메티올기로 치환시키는 단계; (2) 아민류 화합물을 첨가하여 미반응 알데하이드계 화합물을 제거하는 단계; (3) 상기 메티올기로 치환된 화합물과 알콜을 포함하는 용제를 반응시키는 단계; 및 (4) 상기 메티올기로 치환된 화합물을 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 반응시켜 난연화합물을 제조하는 단계를 포함한다.According to one preferred embodiment of the invention, (1) reacting a compound represented by the formula (1) with an aldehyde-based compound under an alkali catalyst to replace the terminal of the compound represented by the formula (1) with a methol group; (2) adding an amine compound to remove the unreacted aldehyde compound; (3) reacting the solvent containing the compound substituted with the methiol group with an alcohol; And (4) preparing a flame retardant compound by reacting the compound substituted with the methiol group with a compound represented by the following Chemical Formula 2.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 알데하이드계 화합물은 포름알데하이드, 아세트알데하이드, 알킬 알데하이드, 벤즈 알데하이드, 알킬 치환 알데하이드, 하이드록시 벤즈 알데하이드, 나프토 알데하이드, 글루타르 알데하이드, 후탈 알데하이드 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the aldehyde-based compound alone formaldehyde, acetaldehyde, alkyl aldehyde, benz aldehyde, alkyl substituted aldehyde, hydroxy benz aldehyde, naphtho aldehyde, glutar aldehyde, futal aldehyde and the like Or it can mix and use.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 아민류 화합물은 1차아민 또는 2차아민일 수 있으며 바람직하게는 1차아민을 사용할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the amine compound may be a primary amine or a secondary amine, preferably a primary amine.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 알콜은 부탄올 일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the alcohol may be butanol.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (3) 단계에서 화학식 2로 표시되는 화합물과 메티올기로 치환된 화합물은 0.5 : 1.0 ~ 1.0 : 1.0의 몰비로 첨가될 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the compound represented by the formula (2) in the step (3) and the compound substituted with a methol group may be added in a molar ratio of 0.5: 1.0 ~ 1.0: 1.0.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (3) 단계는 150 ~ 220℃에서 수행될 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, step (3) may be performed at 150 ~ 220 ℃.
본 발명에 의한 난연화합물은 종래의 난연화합물에 비하여 박리강도, 유리전이온도, 내열성, 접착력 및 난연성이 우수하다.The flame retardant compound according to the present invention has superior peeling strength, glass transition temperature, heat resistance, adhesion, and flame retardancy compared to conventional flame retardant compounds.
또한 본 발명의 제조공정 과정에서 필연적으로 잔존하는 알데하이드류 화합물을 아민류 화합물로 제거하여 Phosphine류의 난연화합물과의 부반응을 억제할 수 있고 또한 보다 근본적으로 반응 공정 중의 중간체인 페놀 말단 메티올 치환체의 자가 탈수 축합반응의 부반응을 억제하여 난연화합물의 물성을 현저하게 향상시킬 수 있다.In addition, the aldehyde compounds inevitably remaining in the manufacturing process of the present invention can be removed with amine compounds to suppress side reactions with the flame retardant compounds of Phosphine, and more fundamentally, the self-contained phenol terminal methol substituents are intermediates in the reaction process. By suppressing side reactions of the dehydration condensation reaction, the physical properties of the flame retardant compound can be significantly improved.
나아가, 상기 상술한 방법에 의해 제조된 난연 화합물은 폴리카보네이트, ABS, HIPS등 엔지니어링 플라스틱의 첨가제로서 우수한 난연, 내열특성 및 물리, 화학적 물성을 가지며, 에폭시 레진, 시아네이트 레진 및 아크릴 레이트 레진의 원료 및 에폭시 레진의 난연 화합물서의 사용이 가능하다. 이를 통해 고신뢰성 전기.전자 부품의 절연재료, 우수한 난연성 및 열적 안정성을 요구하는 PCB 기판 및 절연판 등 각종 복합재료, 접착제, 코팅제, 도료 등에 폭넓게 적용될 수 있다.
Furthermore, the flame retardant compound prepared by the above-described method has excellent flame retardancy, heat resistance and physical and chemical properties as an additive of engineering plastics such as polycarbonate, ABS, HIPS, and is a raw material of epoxy resin, cyanate resin and acrylate resin. And flame retardant compounds of epoxy resins. Through this, it can be widely applied to a variety of composite materials, adhesives, coatings, paints, such as insulating materials of high reliability electrical and electronic components, PCB substrates and insulating plates requiring excellent flame retardancy and thermal stability.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 GPC 그래프이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따른 GPC 그래프이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따른 GPC 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따른 GPC 그래프이다.1 is a GPC graph according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a GPC graph according to another preferred embodiment of the present invention.
3 is a GPC graph according to another preferred embodiment of the present invention.
4 is a GPC graph according to another preferred embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
상술한 바와 같이, 할로겐 난연화합물의 단점을 극복하기 위하여 종래에 개시된 비할로겐 계열의 난연화합물의 경우 환경오염을 줄일 수 있다는 장점이 있으나, 할로겐 계열의 난연 경화제에 비하여 난연효과가 떨어질 뿐 아니라, 여러가지 물리적, 화학적 물성이 떨어지는 문제가 있었다.As described above, in order to overcome the disadvantages of the halogen flame retardant compound, the non-halogen-based flame retardant compound disclosed in the related art has an advantage of reducing environmental pollution. There was a problem of poor physical and chemical properties.
이에 본 발명에서는 종래의 난연화합물에 비하여 우수한 접착력, 우수한 난연효과, 우수한 내열특성 및 고분자와의 상용성이 우수한 난연 화합물 제공한다.
Accordingly, the present invention provides a flame retardant compound having excellent adhesion, excellent flame retardant effect, excellent heat resistance, and compatibility with a polymer compared to a conventional flame retardant compound.
구체적으로 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 본 발명의 난연 화합물의 제조방법은 (1) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 알칼리 촉매하에서 알데하이드계 화합물과 반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물의 말단을 메티올기로 치환시키는 단계; (2) 아민류 화합물을 첨가하여 미반응 알데하이드계 화합물을 제거하는 단계; (3) 상기 메티올기로 치환된 화합물과 알콜을 포함하는 용제를 반응시키는 단계; 및 (4) 상기 메티올기로 치환된 화합물을 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 반응시키는 단계를 포함하여 난연 화합물을 제조한다. 이를 통해 제조공정상 수율저하를 최소화할 수 있을 뿐 아니라 물성이 우수한 난연 화합물을 생산할 수 있다.Specifically, according to a preferred embodiment of the present invention, the method for producing a flame retardant compound of the present invention (1) reacting a compound represented by the formula (1) with an aldehyde-based compound under an alkali catalyst to the terminal of the compound represented by the formula (1) Replacing with a methiol group; (2) adding an amine compound to remove the unreacted aldehyde compound; (3) reacting the solvent containing the compound substituted with the methiol group with an alcohol; And (4) reacting the compound substituted with the methiol group with a compound represented by the following Chemical Formula 2 to prepare a flame retardant compound. Through this, it is possible to minimize yield reduction in the manufacturing process and to produce a flame retardant compound having excellent physical properties.
[화학식 1][Formula 1]
단 X는 각각 독립적으로 H 또는 비치환된 C1의 알킬기이다.Provided that each X is independently H or an unsubstituted C1 alkyl group.
[화학식 2][Formula 2]
먼저, (1) 단계로서 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 알칼리 촉매하에서 알데하이드계 화합물과 반응시켜 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 말단을 메티올기로 치환시킨다. First, as a step (1), the compound represented by the following Chemical Formula 1 is reacted with an aldehyde compound under an alkali catalyst to replace the terminal of the compound represented by the Chemical Formula 1 with a methol group.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 알데하이드계 화합물을 알카리 촉매하에서 1 : 1 ~ 1 : 5의 몰비, 반응온도 30 ~ 100℃에서 1~10시간 반응을 수행하여 화학식 1로 표시되는 화합물 말단을 메티올기로 치환시킬 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, by reacting the compound represented by the formula (1) and the aldehyde-based compound in the molar ratio of 1: 1 to 1: 5, the reaction temperature of 30 to 100 ℃ under an alkali catalyst for 1 to 10 hours The terminal of the compound represented by
한편, 본 발명에 사용될 수 있는 알데하이드계 화합물은 화학식 1의 화합물과의 반응을 통해 화학식 1로 표시되는 화합물 말단을 메티올기로 치환시킬 수 있는 것이면 제한없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 포름알데하이드, 아세트알데하이드, 알킬 알데하이드, 벤즈 알데하이드, 알킬 치환 알데하이드, 하이드록시 벤즈 알데하이드, 나프토 알데하이드, 글루타르 알데하이드 및 후탈 알데하이드를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 포름알데하이드를 사용할 수 있다.Meanwhile, the aldehyde-based compound which can be used in the present invention can be used without limitation as long as the terminal of the compound represented by the formula (1) can be substituted by the reaction of the compound of the formula (1) with a methiol group, preferably formaldehyde, acet Aldehydes, alkyl aldehydes, benzaldehydes, alkyl substituted aldehydes, hydroxy benzaldehydes, naphtho aldehydes, glutar aldehydes and futalaldehydes may be used alone or in combination, more preferably formaldehyde may be used.
또한, 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 알칼리 촉매는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화마그네슘, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산칼슘 및 아민으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. In addition, according to a preferred embodiment of the invention, the alkali catalyst may be any one or more selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, magnesium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, calcium carbonate and amine.
한편 잔존하는 알칼리 촉매는 산성의 특징을 가지는 화학식 2로 표시되는 난연 화합물과의 염화로 인하여 반응에 참여하지 못하여 최종 난연 화합물의 고분자화 혹은 첨가형 난연 형태로 존재하여 낮은 난연 효과, 낮은 접착력, 고분자와의 상용성이 떨어지는 등의 물성저하의 주된 원인이 될 수 있다. 또한, 잔존하는 알칼리 촉매는 메티올기를 치환한 화합물간의 자기 중합을 일으킬 원인을 제공할 가능성이 있다. 이에 본 발명에서는 산성촉매인 황산, 질산, 인산 수용액을 사용하여 중화 및 다수의 수세공정을 통하여 잔존 알카리 촉매 및 잔존 알데하이드류를 제거하는 공정을 수행할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법을 통해 분리될 수 있다.
On the other hand, the remaining alkali catalyst does not participate in the reaction due to the chloride with the flame-retardant compound represented by the formula (2) having acidic characteristics, and thus exists in the form of polymerized or additive flame-retardant compound of the final flame-retardant compound. This may be a major cause of deterioration in physical properties such as poor compatibility. In addition, the remaining alkali catalyst may provide a cause of causing self-polymerization between compounds substituted with a methiol group. Accordingly, the present invention may perform a process of removing the residual alkali catalyst and the remaining aldehydes through neutralization and a plurality of washing processes using an aqueous solution of sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid as acidic catalysts, but is not limited thereto. Can be.
다음, (2) 단계로서 아민류 화합물을 첨가하여 미반응 알데하이드계 화합물을 제거한다.Next, an amine compound is added as step (2) to remove the unreacted aldehyde compound.
구체적으로, 상기 (1) 단계를 거쳐 화학식 1의 화합물 말단이 메티올기로 치환된 화합물은 알칼리 촉매하에 다소 과량의 알데하이드계 화합물과 화학식 1의 화합물과의 반응을 통해서 얻을 수 있는데 이에 따른 미반응 알데하이드류가 필연적으로 존재할 수 있다. 잔존하는 미반응 알데하이드류가 이후 첨가되는 화학식 2로 표시되는 난연 화합물과 무촉매하에 반응이 수행되기 쉬우므로 난연 화합물 자체에 첨가형 난연제 형태로 존재하게 되어 결국 낮은 난연 효과, 낮은 접착력, 고분자와의 상용성이 떨어지는 등의 물성저하의 주된 원인이 된다.Specifically, the compound in which the terminal of the compound of
이에 본 발명에서는 상기 (1) 단계 이후 아민류 화합물을 첨가하여 미반응 알데하이드계 화합물을 제거한다. In the present invention, after the step (1) is added to the amine compound to remove the unreacted aldehyde compound.
구체적으로 상기 단계에서 아민류 화합물은 1차아민, 2차아민을 사용할수 있는데 1차 아민으로는 meta-phenylene diamine, benzoquanamine, trimethyl hexamethylene diamine, Isophorone diamine 등을 사용할수 있고 2차 아민으로는 N-Ethylbenzylamine, Bis(2-ethylhexy) amine, Dipropylamine 등을 사용할수 있는데 1차아민을 사용하는것이 알데하이드류 화합물을 제거하는데 효과적 일 수 있다. 이때 아민류 화합물은 알데하이드 화합물 대비 0.5 몰 이하로 첨가하는게 바람직하다. 일반적으로 알데하이드 화합물은 1차 혹은 2차 아민과 반응하여 우레아 반응이 진행되는데 미반응 알데하이드 화합물과 1차 혹은 2차 아민과의 반응으로 생성되는 우레아 화합물은 물에 용해가 용이하기 때문에 반응계에서의 제거가 용이하다. 이때 알데하이드 화합물 대비 아민류 화합물의 첨가 몰비가 0.5 몰 초과일 경우 최종 난연화합물에 아민류 화합물의 잔존가능성이 있어 내열도 감소 등의 문제가 발생할 수 있다.
Specifically, in the step, the amine compound may use primary amine or secondary amine, but meta-phenylene diamine, benzoquanamine, trimethyl hexamethylene diamine, Isophorone diamine, etc. may be used as the primary amine, and N-Ethylbenzylamine as the secondary amine. , Bis (2-ethylhexy) amine, Dipropylamine, etc. can be used. The use of primary amine may be effective to remove aldehyde compounds. At this time, the amine compound is preferably added in 0.5 mol or less compared to the aldehyde compound. Generally, aldehyde compounds are reacted with primary or secondary amines to proceed with urea reactions.Unreacted aldehyde compounds with urea compounds produced by reactions with primary or secondary amines are easily dissolved in water and are removed from the reaction system. Is easy. In this case, when the addition molar ratio of the amine compound to the aldehyde compound is more than 0.5 moles, there is a possibility of remaining of the amine compound in the final flame retardant compound, which may cause problems such as reduced heat resistance.
다음 (3) 단계로서 상기 메티올기로 치환된 화합물과 알콜을 포함하는 용제를 반응시킨다. 구체적으로 메티올기를 치환한 화합물은 상온 및 고온에서 자가 중합의 성질이 강하므로 완충제 역할을 하는 알콜류 용제와 먼저 반응을 수행하여야 한다. 상기 화학식 1 화합물 말단에 메티올기를 치환한 화합물은 낮은 온도에서 자가 중합이 일어나는 상당히 불안정한 물질로서 특히 염기성 촉매 혹은 산성 촉매 하에서는 부반응으로서 자가중합이 급속도로 이루어지는 문제가 있다. 따라서, 용제조건 하에서 상기 화학식 1 화합물 말단에 메티올기를 치환한 화합물과 하기 화학식 2로 표시되는 난연 화합물을 동시에 첨가하거나 2시간 이내에 순차적으로 첨가하여 반응시킬 경우 산성을 띄는 포스핀(Phosphine) 구조를 갖는 화학식 2로 표시되는 난연 화합물의 특성으로 인하여 화학식 1 화합물 말단에 메티올기를 치환한 화합물과 포스핀 구조를 갖는 난연 화합물이 반응을 수행하는 것이 아니라, 화학식 1 화합물 말단에 메티올기를 치환한 화합물간에 자가탈수축합 반응이 일어나게 된다. 그 결과 미반응 화학식 2로 표시되는 난연 화합물의 잔존으로 인한 난연특성, 접착력 등의 물성 저하 및 타겟 난연화합물의 수율이 현저하게 떨어지는 문제가 발생한다. In the next step (3), a solvent containing the compound substituted with the methiol group and an alcohol is reacted. Specifically, the compound substituted with the methiol group has a strong self-polymerization property at room temperature and high temperature, and therefore, a reaction must first be performed with an alcohol solvent serving as a buffer. Compounds substituted with a methiol group at the terminal of
이에 상기 메티올기로 치환된 화합물과 알콜을 포함하는 용제를 먼저 반응시키면 메티올기의 알콜첨가 분해 반응을 통하여 메티올기의 자체 중합을 억제할수 있는 효과를 가질 수 있다. 이 때 메티올기로 치환된 화합물과 용제는 바람직하게는 2시간 ~ 5시간 동안 반응시키는 것이 좋다. 만일 2 시간 미만으로 반응시키는 경우 충분한 반응이 일어나지 않아 메티올기로 치환된 화합물간의 탈수 자기 중합으로 인한 최종 타겟 난연화합물의 고분자화 및 난연 특성 및 물성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있고, 5시간을 초과하면 난연 특성 및 물성이 우수한 타겟 난연화합물의 수율을 높일 수 있지만 반응 공정시간 연장으로 인하여 생산성이 현저히 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 또한 바람직하게는, 상기 용제 100 중량부에 대하여 메티올기로 치환된 화합물 20 ~ 80 중량부를 반응시키는 것이 유리하다. 만일 메티올기로 치환된 화합물이 20 중량부 미만으로 첨가되면 1 배치(batch)당 타겟 난연화합물의 수득량이 적어 생산성이 현저히 떨어지는 문제가 발생할수 있고, 80중량부를 초과하면 용제의 양이 적어 일부 메티올기로 치환된 화합물의 탈수 자기 중합으로 인한 타겟 난연화합물의 고분자화 및 난연 특성 및 물성이 떨어지는 문제가 발생할수 있다.The first reaction of the compound substituted with the methiol group and the alcohol containing alcohol may have the effect of inhibiting the self-polymerization of the methiol group through the alcohol decomposition decomposition reaction of the methiol group. In this case, the compound substituted with the methiol group and the solvent are preferably reacted for 2 hours to 5 hours. If the reaction is less than 2 hours, sufficient reaction does not occur, which may result in a problem of poor polymerization and flame retardant properties and physical properties of the final target flame retardant compound due to dehydration autopolymerization between the compounds substituted with methol groups. Although it is possible to increase the yield of the target flame retardant compound having excellent flame retardant properties and physical properties, the productivity may be remarkably reduced due to the extension of the reaction process time. Also preferably, it is advantageous to react 20 to 80 parts by weight of the compound substituted with a methiol group based on 100 parts by weight of the solvent. If the compound substituted with the methiol group is added in less than 20 parts by weight of the target flame retardant compound per batch (batch) may be a problem that the productivity is significantly lowered, if exceeding 80 parts by weight, the amount of solvent is small Due to the dehydration self-polymerization of the compound substituted with a methiol group, there may be a problem in that the polymerization of the target flame retardant compound and the flame retardant properties and physical properties are inferior.
한편 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 알콜류 용제는 메탄올, 에탄올, 부탄올, 프로판올, 글리콜, 2 메톡시 에탄올, 프로필렌 글리콜 모노메틸 이서, 에테르 및 페놀로 구성되는등으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으며, 가장 바람직하게는 부탄올을 사용하는 것이 물성향상에 매우 유리하다(표 1, 2 참조). Meanwhile, according to another preferred embodiment of the present invention, the alcohol solvent is selected from the group consisting of methanol, ethanol, butanol, propanol, glycol, 2 methoxy ethanol, propylene glycol monomethyl ether, ether and phenol It may be any one or more, and most preferably using butanol is very advantageous in terms of physical properties (see Table 1, 2).
상기 알콜류 용제에 대하여 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 다이옥산, DMF, DMSO 등을 혼용하여 사용할 수 있다. 하지만 케톤류를 용제로 사용하는 경우 인계 화합물과 부반응이 발생하게 되므로 이를 사용하지 않는 것이 바람직하다(하기 표 1, 2 참조)
Benzene, toluene, xylene, dioxane, DMF, DMSO and the like can be used in combination with the alcohol solvent. However, when ketones are used as a solvent, side reactions occur with phosphorus compounds, so it is preferable not to use them (see Tables 1 and 2 below).
다음 (4) 단계로서 상기 메티올기로 치환된 화합물을 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 반응시키는 단계를 포함하여 난연 화합물을 제조한다. 이 때, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물과 메티올기로 치환된 화합물은 몰비가 0.5 : 1.0 ~ 1.0 : 1.0으로 첨가되어 반응온도 100 ~ 250도, 바람직하게는 150 - 220도에서 탈수소화(Dehydration) 반응이 일어나면서 진행하게 된다. 만일 화학식 2로 표시되는 화합물의 몰비가 0.5 미만이면 반응에 참여하지 않은 메티올기로 치환된 화합물이 고온에서 탈수소화(Dehydration) 반응이 일어나면서 고분자화가 되어 겔화가 진행되거나 난연 특성 및 물성이 저하될 수 있는 문제가 발생할수 있고 , 몰비가 1.0을 초과하면 화학식 2로 표시되는 난연화합물이 최종 난연화합물에 미반응물로 잔존하게 되어 최종 난연화합물의 열적특성, 열안정성, 흡습으로 인한 안정성 등의 물성이 현저히 떨어질 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
As a next (4) step, to prepare a flame retardant compound comprising the step of reacting the compound represented by the formula (2) to the compound substituted with the methiol group. At this time, the compound represented by the formula (2) and the compound substituted with a methol group is added at a molar ratio of 0.5: 1.0 ~ 1.0: 1.0 and dehydrogenation (dehydration) at a reaction temperature of 100 ~ 250 degrees, preferably 150-220 degrees As the reaction occurs, it proceeds. If the molar ratio of the compound represented by the formula (2) is less than 0.5, the compound substituted with the methiol group, which does not participate in the reaction, may be polymerized by dehydration reaction at a high temperature, resulting in gelation or flame retardant properties and physical properties. If the molar ratio exceeds 1.0, the flame retardant compound represented by the formula (2) remains unreacted in the final flame retardant compound and the physical properties such as thermal properties, thermal stability, stability due to moisture absorption, etc. Problems that can fall significantly can occur.
상술한 본 발명의 바람직한 일실시예를 통해 제조된 난연화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물이다.Flame retardant compound prepared through the preferred embodiment of the present invention described above is a compound represented by the following formula (3).
[화학식 3](3)
n은 각각 독립적으로 0 또는 1의 정수이고, m은 1이다. 한편, 보다 바람직하게는 상기 n 중 적어도 하나가 1인 경우 물성의 개선효과가 극대활 될 수 있다(표 1, 2 참조).n is each independently an integer of 0 or 1, and m is 1. On the other hand, more preferably, when at least one of the n is 1, the effect of improving physical properties can be maximized (see Tables 1 and 2).
본 발명의 화학식 3으로 표시되는 난연 화합물은 종래의 난연화합물에 비하여 박리강도 내열성, 접착력 및 난연성이 우수하다.The flame retardant compound represented by Chemical Formula 3 of the present invention has excellent peel strength, heat resistance, adhesive strength, and flame retardancy as compared with the conventional flame retardant compound.
상술한 방법으로 제조된 최종 난연화합물의 인 함량은 바람직하게는 1 ~ 15%이고, 바람직하게는 5 ~ 15% 이다. 만일 인 함량이 1% 미만이면 난연효과가 미미하고, 15%를 초과하면 화학구조상 변성이 불가능한 문제가 있다.
The phosphorus content of the final flame retardant compound prepared by the above-mentioned method is preferably 1 to 15%, preferably 5 to 15%. If the phosphorus content is less than 1%, the flame retardant effect is insignificant, and if the content exceeds 15%, there is a problem in that chemical modification is impossible.
상술한 방법을 통해 제조된 본 발명의 난연화합물은 기계적 물성 향상과 난연 성능 향상의 균형을 고려하여 수지 성분 100 중량부에 대하여 상기 난연화합물을 0.1 ~ 50 중량부, 바람직게는 1 ~ 30 중량부를 첨가할 수 있다. 이 경우 폴리카보네이트, ABS, HIPS등 엔지니어링 플라스틱의 첨가제로서 우수한 난연, 내열특성 및 물리, 화학적 물성을 가지며, 에폭시 레진, 시아네이트 레진 및 아크릴 레이트 레진의 원료 및 에폭시 레진의 경화제로써의 사용이 가능하다. 이를 통해 EMC와 같은 고신뢰성 전기.전자 부품의 절연재료, 할로겐 프리 화합물로써 우수한 난연성 및 열적 안정성을 요구하는 PCB 기판 및 절연판 등 각종 복합재료, 접착제, 코팅제, 도료 등에 폭넓게 적용될 수 있다.
The flame retardant compound of the present invention prepared by the above-described method is 0.1 to 50 parts by weight, preferably 1 to 30 parts by weight of the flame retardant compound with respect to 100 parts by weight of the resin component in consideration of the balance between mechanical properties and flame retardant performance improvement Can be added. In this case, it is an additive of engineering plastics such as polycarbonate, ABS, HIPS, and has excellent flame retardancy, heat resistance, physical and chemical properties, and can be used as a raw material of epoxy resin, cyanate resin and acrylate resin, and as a curing agent of epoxy resin. . Through this, it can be widely applied to various composite materials, adhesives, coatings, paints such as PCB boards and insulating plates which require excellent flame retardancy and thermal stability as insulation materials of halogen, high reliability electrical and electronic components such as EMC.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are not intended to limit the scope of the present invention, which will be construed as to help the understanding of the present invention.
<실시예 1>≪ Example 1 >
4,4-디히드록시-2,2-디페닐프로판(4,4-Dihydroxy-2,2-diphenyl propane) 228 g (1 mole), 메틸 알데하이드(methyl aldehyde) 수용액(41.5%) 216 g (3 mole) , 물 30g 및 수산화나트륨 50% 수용액 10g 을 반응조에 투입하고 가열 교반하면서 75℃에서 5시간 반응을 수행하였다. 그 뒤 물 100 g을 반응조에 투입하고 인산 0.1 N 5 g으로 중화반응을 진행한 후 상층부인 물을 제거한후 다시 물 100 g과 메타-자일렌디아민(meta-xylenediamine) 95.34 g(0.7 mole)을 반응조에 투입하여 미반응 메틸 알데하이드를 제거하였다. 이후 물 100g을 사용하여 3회의 정제공정을 추가적으로 진행하였다. 그 뒤 완충제로서 부탄올 610g에 투입한후 T= 105℃에서 5시간 알콜첨가 반응을 진행한 후 3,4,5,6-디벤조-1,2-옥사포스판-2-옥사이드(3,4,5,6-Dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide) (이하 HCA라 칭함) 522.15 g (2.417 mole)을 투입한후 가열 교반하에 회수되는 부탄올은 제거하면서 탈수소화(Dehydration) 반응을 T= 180 ℃ 에서 10시간 정도 진행하였다. 반응이 종료된후 감압하에서 잔존 물 및 부탄올을 제거 한 후 인 함량 9.3 %, Mw 780 g/mol(도 1)인 난연 화합물 749 g (수율 91.9%)을 수득하였다. (FT-IR 결과 : Phenol-like hydroxy group : 3300㎝-1, P=O : 1200㎝-1 / 1280㎝-1 , P-C-O(Aromatic) : 972 ㎝-1 , P-C(Aromatic) 1424 ㎝-1 )
228 g (1 mole) of 4,4-dihydroxy-2,2-diphenyl propane, aqueous solution of methyl aldehyde (41.5%) 216 g ( 3 mole), 30 g of water, and 10 g of a 50% sodium hydroxide aqueous solution were added to the reactor, and the reaction was performed at 75 ° C. for 5 hours while heating and stirring. Then, 100 g of water was added to the reaction tank and neutralized with 0.1 N 5 g of phosphoric acid. After removing the upper water, 100 g of water and 95.34 g (0.7 mole) of meta-xylenediamine were added again. Into the reactor to remove the unreacted methyl aldehyde. Thereafter, the purification process was further performed three times using 100 g of water. Thereafter, the mixture was added to 610 g of butanol as a buffer, followed by an alcoholic reaction at T = 105 ° C. for 5 hours, followed by 3,4,5,6-dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide (3,4 , 5,6-Dibenzo-1,2-oxaphosphane-2-oxide) (hereinafter referred to as HCA) After the addition of 522.15 g (2.417 mole) of butanol recovered under heating and stirring, the dehydration reaction was carried out. = It progressed for about 10 hours at 180 degreeC. After the reaction was completed, the remaining water and butanol were removed under reduced pressure to obtain 749 g (yield 91.9%) of a flame retardant compound having a phosphorus content of 9.3% and Mw 780 g / mol (FIG. 1). (FT-IR results: Phenol-like hydroxy group: 3300㎝ -1, P = O: 1200㎝ -1 / 1280㎝ -1, PCO (Aromatic): 972 ㎝ -1, 1424 ㎝ -1 PC (Aromatic))
<실시예 2><Example 2>
4,4-Dihydroxy-2,2-diphenyl propane 228 g (1 mole), methyl aldehyde 수용액(41.5%) 108.4 g (1.5 mole) , 물 30g 및 수산화나트륨 50% 수용액 5g 을 반응조에 투입하고 가열 교반하면서 75℃에서 5시간 반응을 수행하였다. 그 뒤 물 76 g을 반응조에 투입하고 인산 0.1 N 2.5 g으로 중화반응을 진행한 후 상층부인 물을 제거한후 다시 물 100 g과 meta-xylenediamine 47.67 g(0.35 mole)을 반응조에 투입하여 미반응 methyl aldehyde를 제거한다. 이후 물 76g을 사용하여 3회의 정제공정을 추가적으로 진행하였다. 그 뒤 완충제로서 부탄올 521g에 투입한후 T= 105℃에서 5시간 알콜첨가 반응을 진행한 후 HCA 261.6 g (1.211 mole)을 투입한후 가열 교반하에 회수되는 부탄올은 제거하면서 탈수소화(Dehydration) 반응을 T= 180 ℃ 에서 10시간 정도 진행하였다. 반응이 종료된후 감압하에서 잔존 물 및 부탄올을 제거 한 후 인 함량 7.38%, Mw 648 g/mol(도 2)인 난연 화합물 460 g (수율 91.26%)을 수득하였다. (FT-IR 결과 : Phenol-like hydroxy group : 3300㎝-1, P=O : 1200㎝-1 / 1280㎝-1 , P-C-O(Aromatic) : 972 ㎝-1 , P-C(Aromatic) 1424 ㎝-1 )
228 g (1 mole) of 4,4-Dihydroxy-2,2-diphenyl propane, aqueous solution of methyl aldehyde (41.5%) 108.4 g (1.5 mole), 30 g of water, and 5 g of 50% aqueous sodium hydroxide solution were added to the reactor and heated and stirred. The reaction was carried out at 75 ° C. for 5 hours. Thereafter, 76 g of water was added to the reaction tank and neutralized with 0.1 N 2.5 g of phosphoric acid. After removing the water at the upper part, 100 g of water and 47.67 g (0.35 mole) of meta-xylenediamine were added to the reaction tank. Remove aldehyde. Thereafter, the purification process was further performed three times using 76 g of water. Thereafter, the mixture was added to 521 g of butanol as a buffer, followed by an alcoholic reaction at T = 105 ° C. for 5 hours, followed by adding 261.6 g (1.211 mole) of HCA, followed by dehydration while removing butanol recovered by heating and stirring. Was carried out at T = 180 ° C. for about 10 hours. After completion of the reaction, the residual water and butanol were removed under reduced pressure to obtain 460 g (yield 91.26%) of a flame retardant compound having a phosphorus content of 7.38% and Mw 648 g / mol (FIG. 2). (FT-IR results: Phenol-like hydroxy group: 3300㎝ -1, P = O: 1200㎝ -1 / 1280㎝ -1, PCO (Aromatic): 972 ㎝ -1, 1424 ㎝ -1 PC (Aromatic))
<실시예 3><Example 3>
4,4-Dihydroxy-2,2-diphenyl propane 228 g (1 mole), methyl aldehyde 수용액(41.5%) 288.4 g (4 mole) , 물 30g 및 수산화나트륨 50% 수용액 14g 을 반응조에 투입하고 가열 교반하면서 75℃에서 5시간 반응을 수행하였다. 그 뒤 물 116 g을 반응조에 투입하고 인산 0.1 N 6.7 g으로 중화반응을 진행한 후 상층부인 물을 제거한후 다시 물 116 g과 meta-xylenediamine 127.12 g(0.93 mole)을 반응조에 투입하여 미반응 methyl aldehyde를 제거한다. 이후 물 116g을 사용하여 3회의 정제공정을 추가적으로 진행하였다. 그 뒤 완충제로서 부탄올 646g에 투입한후 T= 105℃에서 5시간 알콜첨가 반응을 진행한 후 HCA 675.6 g (3.128 mole)을 투입한후 가열 교반하에 회수되는 부탄올은 제거하면서 탈수소화(Dehydration) 반응을 T= 180 ℃ 에서 10시간 정도 진행하였다. 반응이 종료된후 감압하에서 잔존 물 및 부탄올을 제거 한 후 인 함량 10.34 %, Mw 931/mol(도 3)인 난연 화합물 883 g (수율 97.42%)을 수득하였다. (FT-IR 결과 : Phenol-like hydroxy group : 3300㎝-1, P=O : 1200㎝-1 / 1280㎝-1 , P-C-O(Aromatic) : 972 ㎝-1 , P-C(Aromatic) 1424 ㎝-1 )
228 g (1 mole) of 4,4-Dihydroxy-2,2-diphenyl propane, aqueous solution of methyl aldehyde (41.5%), 288.4 g (4 mole), 30 g of water, and 14 g of 50% aqueous sodium hydroxide solution were added to the reactor and stirred while heating. The reaction was carried out at 75 ° C. for 5 hours. Thereafter, 116 g of water was added to the reaction tank, followed by neutralization with 0.1 N 6.7 g of phosphoric acid. After removing the water in the upper portion, 116 g of water and 127.12 g (0.93 mole) of meta-xylenediamine were added to the reaction tank. Remove aldehyde. Thereafter, the purification process was further performed three times using 116 g of water. Then, Buffer ethanol was added to 646 g of butanol, followed by an alcoholic reaction at T = 105 ° C. for 5 hours, followed by adding 675.6 g (3.128 mole) of HCA, followed by dehydration while removing butanol recovered under heating and stirring. Was carried out at T = 180 ° C. for about 10 hours. After completion of the reaction, the residual water and butanol were removed under reduced pressure to obtain 883 g (yield 97.42%) of a flame retardant compound having a phosphorus content of 10.34% and
<실시예 4><Example 4>
4,4-Dihydroxy-2,2-diphenyl propane 228 g (1 mole), methyl aldehyde 수용액(41.5%) 216 g (3 mole) , 물 30g 및 수산화나트륨 50% 수용액 10g 을 반응조에 투입하고 가열 교반하면서 75℃에서 5시간 반응을 수행하였다. 그 뒤 물 100 g을 반응조에 투입하고 인산 0.1 N 5 g으로 중화반응을 진행한 후 상층부인 물을 제거한후 다시 물 100 g과 meta-phenylene diamine 75.67 g(0.7 mole)을 반응조에 투입하여 미반응 methyl aldehyde를 제거한다. 이후 물 100g을 사용하여 3회의 정제공정을 추가적으로 진행하였다. 그 뒤 완충제로서 부탄올 610g에 투입한후 T= 105℃에서 5시간 알콜첨가 반응을 진행한 후 HCA 522.15 g (2.417 mole)을 투입한후 가열 교반하에 회수되는 부탄올은 제거하면서 탈수소화(Dehydration) 반응을 T= 180 ℃ 에서 10시간 정도 진행하였다. 반응이 종료된후 감압하에서 잔존 물 및 부탄올을 제거 한 후 인 함량 9.3 %, Mw 770 g/mol(도 4)인 난연 화합물 749 g (수율 91.9%)을 수득하였다. (FT-IR 결과 : Phenol-like hydroxy group : 3300㎝-1, P=O : 1200㎝-1 / 1280㎝-1 , P-C-O(Aromatic) : 972 ㎝-1 , P-C(Aromatic) 1424 ㎝-1 )
228 g (1 mole) of 4,4-Dihydroxy-2,2-diphenyl propane, 216 g (3 mole) of methyl aldehyde aqueous solution (41.5%), 30 g of water and 10 g of 50% aqueous sodium hydroxide solution were added to the reactor and stirred while heating. The reaction was carried out at 75 ° C. for 5 hours. Thereafter, 100 g of water was added to the reaction tank, followed by neutralization with 0.1 N 5 g of phosphoric acid. After removing the water in the upper part, 100 g of water and 75.67 g (0.7 mole) of meta-phenylene diamine were added to the reaction tank, and thus unreacted. Remove methyl aldehyde. Thereafter, the purification process was further performed three times using 100 g of water. Thereafter, the mixture was added to 610 g of butanol as a buffer, followed by an alcoholic reaction at T = 105 ° C. for 5 hours, followed by the addition of 522.15 g (2.417 mole) of HCA, followed by dehydration while removing butanol recovered under heating and stirring. Was carried out at T = 180 ° C. for about 10 hours. After the reaction was completed, the remaining water and butanol were removed under reduced pressure to obtain 749 g (yield 91.9%) of a flame retardant compound having a phosphorus content of 9.3% and Mw 770 g / mol (FIG. 4). (FT-IR results: Phenol-like hydroxy group: 3300㎝ -1, P = O: 1200㎝ -1 / 1280㎝ -1, PCO (Aromatic): 972 ㎝ -1, 1424 ㎝ -1 PC (Aromatic))
<비교예 1>Comparative Example 1
meta-xylene diamine을 사용하지 않은것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 난연화합물을 수득하였다.
A flame retardant compound was obtained in the same manner as in Example 1 except that meta-xylene diamine was not used.
<비교예 2>Comparative Example 2
페놀노볼락 에폭시수지인 YDPN-638(국도화학주식회사 제품, EEW:180g/eq) 800g에 DOPO 200g을 촉매 ETPPI(Ethyl Triphenyl Phosphonium Iodide)를 사용하여 반응온도 160℃에서 6시간 벌크중합하여 인변성 에폭시수지를 제조하였다. (EEW: 290g/eq, 인함량 : 2.7%)Phenolic novolac epoxy resin YDPN-638 (Kukdo Chemical Co., Ltd., EEW: 180g / eq) 800g of DOPO 200g using catalyst ETPPI (Ethyl Triphenyl Phosphonium Iodide) for 6 hours bulk polymerization at 160 ℃ Resin was prepared. (EEW: 290g / eq, phosphorus content: 2.7%)
<비교예 3>Comparative Example 3
완충제인 부탄올을 사용하지 않는것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였으나 반응중 겔화 되었다.
The same procedure as in Example 1 was conducted except that no buffer butanol was used, but gelated during the reaction.
<비교예 4><Comparative Example 4>
부탄올을 대신하여 에틸메틸케톤을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 난연성 화합물을 수득하였다.
A flame retardant compound was obtained in the same manner as in Example 1 except that ethyl methyl ketone was used instead of butanol.
<비교예 5>Comparative Example 5
반응조에 톨루엔216 g, HCA 216 g (1 mole), methyl aldehyde 수용액(41.5%) 72g 을 투입하고 80도 온도에서 10시간 반응시킨후 석출되는 반응물을 여과, 건조하여 난연성 화합물을 수득하였다.
Toluene 216g, HCA 216g (1 mole), methyl aldehyde aqueous solution (41.5%) 72g was added to the reactor and reacted at 80 ° C for 10 hours, and the precipitated reactant was filtered and dried to obtain a flame retardant compound.
<비교예 6> Comparative Example 6
부탄올과 HCA를 동시에 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 난연성 화합물을 수득하였다.
A flame-retardant compound was obtained in the same manner as in Example 1 except that butanol and HCA were added at the same time.
<실험예>Experimental Example
위 실시예 및 비교예에서 제조한 난연화합물의 물성을 평가를 하기 위해 하기 표 1, 2와 같이 배합을 실시하여 그 결과를 표에 나타내었다.In order to evaluate the properties of the flame retardant compounds prepared in the above Examples and Comparative Examples, the formulations were carried out as shown in Tables 1 and 2, and the results are shown in the table.
구체적으로 하기 표 1,2에 표기한 배합비로 실시예, 비교예에서 제조된 수지를 배합하여 바니쉬를 제작한 후 글라스 섬유에 함침을 하여 프리프레그 작업을 실시하였다. 프리프레그(prepreg)는 175에서 5분간 진행하여 반경화상태로 한 후 8겹의 시편을 190에서 25kgf/cm2 압력으로 15분간 프레싱 한 후 다시 120분간 40kgf/cm2 압력을 가하여 프레싱했다. 이후 30분간 냉매로 냉각시켰다. Specifically, the resins prepared in Examples and Comparative Examples were blended at the compounding ratios shown in Tables 1 and 2 to produce varnishes, and impregnated with glass fibers was performed to prepreg. Prepreg (prepreg) was pressed to proceed at 175 for 5 minutes by applying a semi-cured state 15 minutes after pressing the back 120 minutes 40kgf / cm 2 pressure to 25kgf / cm 2 pressure for specimens of 8-fold at 190 after a. After cooling for 30 minutes with a refrigerant.
난연성 시험은 UL-94 방법에 의해 실시하였다.The flame retardancy test was carried out by the UL-94 method.
유리전이온도 측정 실험은 시차열분석기(DSC)를 이용하였다. (20/min)Glass transition temperature measurement experiments using a differential thermal analyzer (DSC). (20 / min)
박리강도(Peel Strength) 는 GIS C-6471 방법에 의해 측정하였다.Peel strength was measured by GIS C-6471 method.
상기 표 1에서 Dicy는 통상의 잠재성 경화제로 Dicyandiamide이고, 2E4MZ은 경화촉진제로써 2-Ethyl-4-methyl imidazole, Bisphenol-A Resin(1)은 당량 186 g/eq인 에폭시이고 Bisphenol-A Resin(2)은 당량 475g/eq인 에폭시이고 Bisphenol-A Novolac Resin은 당량 210 g/eq인 에폭시이다. 또한 Bisphenol A Novolac Hardener는 OH 당량 120 g/eq인 경화제이다.In Table 1, Dicy is Dicyandiamide as a conventional latent curing agent, and 2E4MZ is 2-Ethyl-4-methyl imidazole, Bisphenol-A Resin (1) as an accelerator, and epoxy equivalent of 186 g / eq and Bisphenol-A Resin ( 2) is epoxy equivalent 475 g / eq and Bisphenol-A Novolac Resin is epoxy equivalent 210 g / eq. Bisphenol A Novolac Hardener is also a hardener with an OH equivalent of 120 g / eq.
상기 표 1, 2를 통해 알 수 있듯이, 실시예 1 ~ 4가 비교예 1 ~ 6에 비하여 유리전이온도 및 박리강도가 우수한 것을 확인할 수 있다.
As can be seen through Tables 1 and 2, it can be confirmed that Examples 1 to 4 are superior in glass transition temperature and peel strength compared to Comparative Examples 1 to 6.
본 발명의 제조방법을 통해 제조된 난연 화합물은 PCB 기판 및 절연판 등 각종 복합재료, 접착제, 코팅제, 도료에 적용될 수 있다.Flame retardant compounds produced through the production method of the present invention can be applied to various composite materials, such as PCB substrates and insulating plates, adhesives, coatings, paints.
Claims (3)
[화학식 3]
n은 각각 독립적으로 0 또는 1의 정수이고, m은 1이다.A flame retardant compound represented by the following formula (3).
(3)
n is each independently an integer of 0 or 1, and m is 1.
상기 화학식 3의 n 중 적어도 하나 이상이 1인 것을 특징으로 하는 난연화합물.The method of claim 1,
Flame retardant compound, characterized in that at least one of n in the formula (3) is 1.
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