KR101092603B1 - 톨루엔디이소시아네이트 증류 부산물을 이용한 폴리이소시아네이트 및 경질 폴리우레탄 발포체의 제조방법 - Google Patents
톨루엔디이소시아네이트 증류 부산물을 이용한 폴리이소시아네이트 및 경질 폴리우레탄 발포체의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 톨루엔디이소시아네이트 증류 부산물을 이용한 폴리이소시아네이트 및 경질 폴리우레탄 발포체의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소각 및 매립되던 톨루엔디이소시아네이트 증류 부산물을 재활용 함으로써, 점도가 우수한 폴리이소시아네이트를 제조할 수 있으며, 이를 원료로 하는 경질 폴리우레탄 발포체에 관한 것이다.
톨루엔디이소시아네이트, 폴리이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 폴리우레탄
Description
본 발명은 톨루엔디이소시아네이트 증류 부산물을 이용한 폴리이소시아네이트 및 경질 폴리우레탄 발포체의 제조방법에 관한 것으로서, 이소시아네이트의 함량이 좋고, 점도가 우수하며, 종래에 소각 및 매립되던 톨루엔디이소시아네이트 부산물을 이용함으로써 경제적이며 폐기시 발생하는 유독가스를 방지 할 수 있는 발명에 관한 것이다.
톨루엔디이소시아네이트는 일반적으로 디니트로톨루엔을 수소화하여 톨루엔디아민을 제조한 다음 포스겐과 반응시켜 제조한다. 이렇게 제조된 조(crude) 톨루엔디이소시아네이트를 증류하는 과정에서 필연적으로 부산물이 발생하게 되는데, 이 부산물은 유용한 톨루엔디이소시아네이트를 포함하고 있으며, 이 외에도 고비점 물질들인 뷰렛 화합물, 폴리카보디미드, 이소시아뉴레이트, 여러 이소시아네 이트 부가물 및 타르성 물질 등을 포함한다.
톨루엔디이소시아네이트 부산물의 일반적인 조성은 다음 표 1과 같다.
| 종류 | 톨루엔디이소시아네이트 | 고비점 물질* | 타르성 물질 |
| 함량(중량%) | 20 ~ 50 | 0 ~ 20 | 50 ~ 80 |
| * 고비점 물질 : 뷰렛 화합물, 폴리카보디미드, 이소시아뉴레이트, 여러 이소시아네이트 부가물 | |||
톨루엔디이소시아네이트 부산물은 주로 연료로 사용하기 위해 소각을 하는데, 인체에 유해한 유독가스를 발생시켜 환경을 오염시키는 문제를 야기하고 있다. 또한, 소각을 하는 경우, 부산물의 점도가 높고 이송이 어려워 이송 설비 및 유독가스 처리장치 등 막대한 비용이 추가되는 문제가 있다.
따라서, 활성 이소시아네이트를 불활성화 시켜 여러 플라스틱 물질의 첨가제로 사용하거나, 톨루엔디이소시아네이트 단량체를 회수하는 방법 등 톨루엔디이소시아네이트 부산물을 응용할 수 있는 방법들이 요구되어 많은 연구가 진행되어왔다.
미합중국 특허 제 4,032,574 호에는 톨루엔디이소시아네이트 부산물에 메틸렌 셀루솔브와 가성소다를 첨가하여 분해한 후, 산화에틸렌과 산화프로필렌을 부가중합하여 폴리올을 제조하는 방법이 소개되어 있다. 그러나, 이러한 방법은 압력반응이기 때문에 그에 따른 설비 투자가 따르게 되는 문제가 있다.
미합중국 특허 제 4,560,040 호에는 톨루엔디이소시아네이트 부산물을 물과 반응시켜 활성 이소시아네이트기를 불활성화 시킨 후, 고분자량의 폴리올에 분산시켜 발포체나 탄성체의 첨가제로 사용하는 방법이 소개되어 있다. 그러나, 이러한 경우, 생성물의 경제적인 가치가 떨어지는 문제가 있다.
미합중국 특허 제 6,673,960 호에는 초임계 유체를 이용하여 톨루엔디이소시아네이트 부산물을 분해한 후, 톨루엔디아민을 회수하는 방법을 소개하고 있다. 그러나, 톨루엔디아민을 회수하기 위해서는 공정단계에서 다량의 고체가 생성이 되며, 초임계 유체 사용에 따른 부식 문제가 발생하게 되고 기존 설비 이외의 고가의 설비를 도입해야 하는 문제가 있다.
대한민국특허공개 제 1999-024063 호에는 톨루엔디이소시아네이트 부산물을 용제를 이용하여 이소시아네이트 화합물과 활성화 수소물질에 적당한 온도 범위에서 용해시킨 다음, 반응시켜 변성체를 제조하고 경질 폴리우레탄 발포체에 적용하는 방법을 제시하고 있다. 그러나, 이러한 방법에 의해 얻어진 생성물은 물성이 떨어지고 용제를 함유하고 있어 환경 오염을 야기 할 수 있다는 문제가 있다.
일반적으로, 폴리우레탄은 다음 반응식 1에서와 같이 이소시아네이트기(-NCO)를 함유하는 물질과 활성수소를 가진 화합물과의 화학반응에 의해 얻어지는 우레탄 결합을 갖는 고분자 화합물이다. 이들은 원료 및 적용기술에 따라서 자동차 및 가구용 쿠션재, 건축물의 단열재, 접착제, 방수제, 바닥재, 인조가죽, 코팅제, 씰링(Sealing)재 및 인조섬유 등 모든 산업분야에서 널리 활용되고 많은 주목을 받고 있다.
상기 반응식 1에서 A와 B는 방향족 또는 지방족 화합물이다.
이와 같은 폴리우레탄의 제조과정에서 원료로 사용되는 이소시아네이트계 화합물은 디페닐메탄디이소시아네이트(Diphenylmethanediisocyanate : C15H10N2O2, MDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(Hexamethylenediisocyanate : OCN(CH2)6NCO) 및 톨루엔디이소시아네이트(Toluenediisocyanate : C9H6N2O2, TDI)이고, 바람직하게는 디페닐메탄디이소시아네이트와 톨루엔디이소시아네이트가 경질 폴리우레탄 발포체 제조에 주로 사용된다. 이중 디페닐메탄디이소시아네이트는 주로 조(crude) 디페닐메탄디이소시아네이트를 사용하는데, 일반적으로 이소시아네이트 함량이 약 31 %이고 점도가 200 cps(25 ℃)인 제품을 사용하며, 톨루엔디이소시아네이트의 경우, 이소시아네이트 함량이 약 48 %이고, 점도는 3 cps(25 ℃)이다.
활성수소를 가진 화합물로는 주로 폴리올이 사용되고 바람직하게는 폴리에스테르(polyester) 폴리올과 폴리에테르(polyether) 폴리올이 가장 일반적으로 사용된다.
상기 폴리에스테르 폴리올은 다염기산과 다가 알코올의 축합반응에 의해 얻어지며, 폴리에테르 폴리올은 산화에틸렌이나 산화프로필렌의 부가중합에 의해 얻 어진다.
따라서, 이러한 톨루엔디이소시아네이트 부산물을 처리하여 부가가치를 올리고 산업적으로 이용할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하고자 연구 노력한 결과, 톨루엔디이소시아네이트 부산물을 이용하여 이소시아네이트의 함량이 25 ~ 35 %이고, 점도가 우수한 폴리이소시아네이트를 제조하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기 폴리이소시아네이트를 촉매 반응시켜 경질 폴리우레탄 발포체를 제조하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 톨루엔디이소시아테이트 단량체의 함량이 40 ~ 60 중량%인 톨루엔디이소시아네이트 부산물에 용제인 톨루엔을 첨가하여 교반하면서 100 ~ 110 ℃로 승온하여 혼합물을 용해시키는 제 1 단계; 상기 용해된 혼합물을 50 ~ 80 ℃로 냉각시킨 후 진공을 걸어 용제의 일부를 제거한 다음 조 디페닐메탄디이소시아네이트를 첨가한 후 교반시키는 제 2 단계;및 상기 교반시킨 혼합물을 질소 분위기 하에서 진공을 걸어 용제를 완전히 제거하는 제 3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리이소시아네이트 제조방법을 그 특징으로 한다.
본 발명의 제조방법으로 제조된 폴리이소시아네이트는 이소시아네이트의 함량이 25 ~ 35 %이고, 점도가 우수하며, 이를 이용하여 경질 폴리우레탄 발포체를 제조 할 수 있었다.
또한, 소각을 통해 버려지던 폐기물을 부가가치를 높일 수 있는 원료로 재생 하고, 소각시 발생하는 유독가스에 의한 대기오염을 방지 할 수 있었다.
이하, 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 톨루엔디이소시아네이트 부산물과 디페닐메탄디이소시아네이트를 반응시켜 폴리이소시아네이트를 제조하는 방법 및 제조된 폴리이소시아네이트를 원료로하는 경질 폴리우레탄 발포체를 그 특징으로 한다.
톨루엔디이소시아네이트 부산물
일반적인 톨루엔디이소시아네이트 부산물은 상기에서 설명하였듯이 톨루엔디이소시아네이트를 20 ~ 50 중량% 정도 포함한다.
톨루엔디이소시아네이트 부산물을 유용한 성분으로 활용하기 위해서는 각 성분의 함량을 일정 수준으로 유지하는 것이 중요한데, 일반적으로 고비점 물질과 타르성 물질의 함량 변화는 크지 않은데 반해, 톨루엔디이소시아네이트 단량체의 함량은 증류공정 조건에 따라 많이 달라지므로 추가적인 톨루엔디이소시아네이트 단 량체의 첨가로 각 함량의 비율을 맞출 수 있다. 본 발명의 톨루엔디이소시아네이트 부산물은 전체 톨루엔디이소시아네이트 부산물에 대하여 톨루엔디이소시아네이트 단량체를 40 ~ 60 중량% 함유하는 것이 바람직한데 톨루엔디이소시아네이트 단량체의 함량이 60 중량%를 초과하면 고가인 톨루엔디이소시아네이트 단량체 첨가에 따른 원가상승의 문제가 생길 수 있고, 40 중량% 미만이면 부산물 중 톨루엔디이소시아네이트 단량체 및 기타 성분의 조성이 일정하지 않은 문제가 발생할 수 있으므로 상기의 범위가 바람직하다. 이에 본 발명에서 사용한 톨루엔디이소시아네이트 부산물의 조성은 다음 표 2와 같다.
| 종류 | 톨루엔디이소시아네이트 | 고비점 물질* | 타르성 물질 |
| 함량(중량%) | 40 ~ 60 | 0 ~ 10 | 30 ~ 70 |
| * 고비점 물질 : 뷰렛 화합물, 폴리카보디미드, 이소시아뉴레이트, 여러 이소시아네이트 부가물 | |||
그러나, 본 발명의 톨루엔디이소시아네이트 부산물의 조성이 상기 표 2에 의하여 한정되는 것은 아니다.
폴리이소시아네이트 제조방법
톨루엔디이소시아네이트 단량체의 함량이 40 ~ 60 중량%인 톨루엔디이소시아네이트 부산물에 톨루엔을 첨가하여 교반하면서 100 ~ 110 ℃로 승온시켜 혼합물을 용해시키는 제 1 단계;
상기 용해된 혼합물을 50 ~ 80 ℃로 냉각시킨 후 진공을 걸어 용제의 일부를 제거한 다음 조(crude) 디페닐메탄디이소시아네이트를 첨가한 후 교반 시키는 제 2 단계;및
상기 교반시킨 혼합물을 질소 분위기 하에서 진공을 걸어 용제를 완전히 제거하는 제 3 단계;
를 포함하며 그 제조방법을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
제 1 단계의 상기 톨루엔은 전체 톨루엔디이소시아네이트 부산물에 대하여 100 ~ 500 중량부를 첨가하는 것이 바람직한데, 톨루엔의 함량이 100 중량부 미만이면 부산물의 침전물이 너무 많아 폴리이소시아네이트 제조 시 침전물이 많이 발생하여 안정성이 떨어질 수 있으며, 500 중량부를 초과하면 가공성이 떨어지고 제조원가에 부담이 되는 문제가 발생할 수 있으므로 상기의 범위가 바람직하다.
제 2단계의 조(crude) 디페닐메탄디이소시아네이트는 이소시아네이트 함량이 30 ~ 32 중량%이고, 점도가 300 cps 이하인 것이 바람직한데, 점도가 300 cps 이상이면 폴리이소시아네이트의 점도가 너무 높아 가공성이 불량할 수 있기 때문에 300 cps 이하가 바람직하다. 톨루엔디이소시아네이트 부산물과 조(crude) 디페닐메탄디이소시아네이트의 중량 비율은 1 : 0.5 ~ 2.0 이 바람직한데, 중량 비율이 1 : 0.5 이하이면 생성된 폴리이소시아네이트의 점도가 너무 높아질 수 있고, 1 : 2.0 이상이면 원가가 상승하는 문제가 발생할 수 있으므로 상기의 중량 비율이 바람직하다.
제 3 단계는 상기 2 단계에서 교반된 조성물을 질소 분위기 하에서 진공을 걸어 용제인 톨루엔을 완전히 제거하여 폴리이소시아네이트를 제조한다.
이와 같이 제조된 폴리이소시아네이트는 이소시아네이트 함량이 25 ~ 35 %이고, 점도가 700 cps 이하인 물성을 갖는다. 상기 폴리이소시아네이트의 이소시아네이트 함량이 25 % 이하이면 점도가 너무 높아져 사용이 어려울 수 있고, 35 % 이상이면 반응성이 너무 높아지고 제품의 원가가 높아지는 문제가 발생 할 수 있다. 또한, 점도가 700 cps 이상이면 폴리우레탄 발포체 적용시 발포에 어려움이 따를 수 있으므로 본 발명에서는 상기 범위의 물성을 갖는 폴리이소시아네이트를 제조하였다.
경질 폴리우레탄 발포체
폴리우레탄은 이소시아네이트기를 함유하는 물질과 활성수소를 함유하는 화합물과의 화학반응에 의해 얻어지는 우레탄 결합을 갖는 고분자 화합물이다. 여기서 이소시아네이트를 함유하는 물질로는 본 발명에서 제조한 폴리이소시아네이트를 사용할 수 있고, 활성수소를 함유하는 화합물로는 통상의 폴리올을 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 폴리올은 에틸렌옥사이드나 프로필렌옥사이드의 개환 중합물인 폴리옥시알킬렌 폴리올 및 폴리카르복실릭산과 폴리하이드록시 알코올의 축합 반응물인 폴리에스테르 폴리올이 있으며 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
경질 폴리우레탄 발포체를 제조하기 위해서 통상의 촉매를 사용 할 수 있는데, 본 발명에서 사용가능한 촉매로는 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리이소프로판올아민, 트리부틸아민, 트리옥틸아민, 헥사데실디메틸아민, N-메틸몰포린, N-에틸몰포린, N-옥타데실몰포린, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 디메틸에탄올아민, 트리에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, 디에틸렌트리아민, N,N,N',N'-테트라메틸부탄디아민, N,N,N',N'-테트라메틸-1,3-부탄디아민, N,N,N',N'-테트라에틸헥사메틸렌디아민, 비스[2-(N,N-디메틸아미노)에틸]에테르, N,N-디메틸벤질아민, N,N-디메틸시클로헥실아민, N,N,N',N",N"-펜타메틸디에틸렌트리아민, 트리에틸렌디아민, 트리에틸렌디아민의 개미산 및 기타염, 제 1 및 제 2 아민의 아미노기와 옥시알킬렌부가물, N,N-디알킬피페라진류와 같은 아자고리화합물, 여러 가지의 N,N',N"-트리알킬아미노알킬헥사히드로트리아진류의 β-아미노카르보닐 등의 아민계 우레탄화 촉매를 사용할 수 있다.
또한, 이소시아네이트와 반응하여 탄산가스를 방출시켜 발포제의 역할을 하기 위하여 물(H2O)을 첨가 할 수 있다.
이외에 통상적으로 폴리우레탄을 제조하는데 있어 보조발포제로서, 플로오르카본계 및 싸이클로펜탄계 화합물 등이 첨가될 수 있으며, 통상의 정포제, 난연제 및 기타 첨가제 등이 함께 사용 될 수 있다.
본 발명인 톨루엔디이소시아네이트 부산물로부터 폴리이소시아네이트와 경질 폴리우레탄 발포체를 제조하는 방법은 톨루엔디이소시아네이트 단량체를 증류하여 회수하거나 초임계유체를 이용하여 톨루엔디아민을 회수하는 방법에 비해 유효물질을 회수하는데 필요한 증류컬럼, 정제설비 등의 설비투자 및 운용비용이 필요하지 않고, 부산물 소각에 따른 유독가스 발생과 환경문제를 일으키지 않고 버려지던 소중한 자원을 재활용할 수 있기 때문에 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하겠으나 하기의 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
폴리이소시아네이트의 제조
실시예 1
교반기와 온도계가 부착된 3구 500 mL의 둥근 플라스크에 표 3과 같이 톨루엔디이소시아네이트 단량체가 44 중량%인 톨루엔디이소시아네이트 부산물 84 g과 톨루엔 336 g을 첨가하여 100 ~ 110 ℃ 온도 하에서 질소를 흘리면서 교반하였다. 1 시간 정도 교반한 후 온도를 50 ~ 70 ℃로 냉각시키고 50 mmHg 이하로 감압하여 톨루엔 270 g을 제거하였다.
톨루엔디이소시아네이트 부산물과 조(crude) 디페닐메탄디이소시아네이트의 중량비가 0.67이 되도록 M-5S(BASF) 126 g을 플라스크에 첨가하고 온도를 50 ~ 70 ℃로 유지하면서 1 시간 정도 교반한 다음 50 mmHg 이하로 감압한 후, 톨루엔을 완전히 제거하여, 침전물이 없고 점도가 안정한 갈색의 폴리이소시아네이트를 제조하였다.
실시예 2 ~ 6 및 비교예 1 ~ 3
실시예 1과 같은 방법으로 폴리이소시아네이트를 제조하였다.
| 구분 |
실시예 | 비교예 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 1 | 2 | 3 | |
| TDI 부산물 중 단량체 함량(%) |
44 | 60 | 52.8 | 60 | 37 | 50 | 70 | 37 | 37 |
| TDI 부산물(g) | 84 | 100 | 100 | 144 | 110 | 100 | 100 | 144 | 144 |
| MDI 종류 | M-5S | M-5S | M-5S | M-20 | M-5S | M-5S | M-5S | M-20 | M-5S |
| MDI(g) | 126 | 150 | 41.7 | 96 | 165 | 150 | 150 | 96 | 96 |
| TDI 부산물/ MDI 중량 비율 |
0.67 | 0.67 | 1.40 | 1.50 | 0.67 | 0.67 | 0.67 | 1.50 | 1.50 |
| 톨루엔(g) | 336 | 400 | 400 | 576 | 440 | 400 | 400 | 576 | 576 |
| 합계(g) | 546 | 650 | 541.7 | 816 | 782 | 650 | 650 | 816 | 816 |
[물성측정 평가]
실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 3에서 제조된 폴리이소시아네이트의 이소시아네이트 함량, 가수분해성염소 및 점도를 다음과 같은 방법으로 측정 한 후 그 결과를 다음 표 4에 나타내었다.
1. 이소시아네이트 함량
이소시아네이트의 함량은 폴리이소시아네이트를 과량의 1 N 디-n-부틸아민과 반응시킨 후 전위차 적정법을 이용하여 계산하였다.
2. 가수분해성염소
가수분해성염소는 ASTM D 1638 방법을 약간 변형하여 사용하였는데, 폴리이소시아네이트에 메탄올을 첨가하여 반응시킨 후 아세톤으로 시료를 녹여준 다음 물을 첨가하고 가열하여 반응시킨 다음 냉각하여 질산을 첨가하고 0.01 N 질산은(AgNO3) 용액으로 전위차 적정을 실시하는 방법을 사용하였다.
3. 점도
점도는 브룩필드(brookfield) 점도계를 이용하여 25 ℃에서 측정하였다.
| 구분 |
실시예 | 비교예 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 1 | 2 | 3 | |
| 이소시아네이트함량(%) | 32.5 | 32 | 31.6 | 32.6 | 30.32 | 30.12 | 32.5 | 27.9 | 27.40 |
| 가수분해성염소(ppm) | 720 | 857 | 725 | 793 | 718 | 725 | 1361 | 1010 | 1160 |
| 점도 (25℃, cps) |
680 | 150 | 580 | 350 | 680 | 480 | 52 | 69000 | 9000 |
경질 폴리우레탄 발포체 제조
실시예 7 ~ 9
실시예 1, 4 및 6에서 제조된 폴리이소시아네이트를 다음 표 5와 같이 폴리에테르 폴리올과 정포제, 난연제, 촉매 및 발포제 및 기타첨가제로 이루어진 레진프리믹스와 고속 믹서기를 이용하여 상온에서 5 초간 6,000 rpm으로 교반시킨 후 이소시아네이트 인덱스로 반응 자유 발포시켜서 경질 폴리우레탄 발포체를 제조하였다.
비교예 4
상기 실시예 7 ~ 9와 동일하게 제조하되, 일반적으로 사용하는 폴리에테르 폴리올인 RP-6455(BASF), TE-360(BASF)와 조 디페닐메탄디이소시아네이트를 이소시아네이트 인덱스 110으로 반응시켜 경질 폴리우레탄 발포체를 제조하였다.
| 구분 (중량부) |
실시예 | 비교예 | |||
| 7 | 8 | 9 | 4 | ||
| 폴리이소시아네이트 | 실시예 1 | 실시예 4 | 실시예 6 | MDI1) | |
| 폴리에테르 폴리올 |
RP-6455 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| TE-360 | 50 | 50 | 50 | 50 | |
| 정포제 | B-84622) | 2.5 | - | 2.5 | 2.5 |
| 난연제 | TCPP | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 발포제 | H20 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 기타첨가제 |
DC-1933) | - | 2.5 | - | - |
| PC-84) | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | |
| T-455) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | |
| HCFC-146 | 25 | 25 | 25 | 25 | |
| 이소시아네이트 인덱스 | 110 | 110 | 110 | 110 | |
| 1) MDI : 디페닐메탄디이소시아네이트(M-20, BSAF) 2) B-8462: Goldschmit, Tegostab 3) DC-193 : Air Products, DABCO 4) PC-8 : Air Products, DABCO 5) T-45 : Air Products, DABCO |
|||||
삭제
[물성측정 평가 2]
실시예 7 ~ 9 및 비교예 4에서 제조된 경질 폴리우레탄 발포체의 반응성을 C/T, G/T 및 TF/T로 확인하였고, 그밖에 밀도, 압축강도 및 독립 기포율과 같은 외관의 물성측정결과를 다음 표 6에 나타내었다.
C/T(cream time)는 폴리올로 구성된 레진프리믹스와 MDI를 혼합한 후 액이 크림상태를 보이는 시간, G/T(gel time)는 혼합액이 반응이 진행되면서 gel화가 일어나는 시간, TF/T(tack free time)는 발포체의 표면에서 끈적임이 없어지는 시간으로 구분하여 측정하였다.
| 구분 | 실시예 | 비교예 | |||
| 7 | 8 | 9 | 4 | ||
| 반응성 | C/T(sec) | 23 | 22 | 23 | 27 |
| G/T(sec) | 110 | 96 | 110 | 97 | |
| TF/T(sec) | 180 | 145 | 180 | 140 | |
| 밀도(kg/m3) | 38.4 | 37.5 | 39.6 | 40.3 | |
| 압축강도(kgf/cm2) | 2.1 | 2.3 | 2.1 | 2.5 | |
| 독립기포율(%) | 85 | 89 | 87 | 90 | |
| 외관 | 짙은 갈색 | 짙은 갈색 | 짙은 갈색 | 옅은 노란색 | |
상기의 표 6에서 살펴본 바와 같이, 톨루엔디이소시아네이트 부산물로 합성된 폴리이소시아네이트인 실시예 1과 실시예 2를 일반적으로 사용하는 조(crude) 디페닐메탄디이소이아네이트(M-20, BASF)로 대체하여 적용해 본 실시예 16, 실시예 17은 조(crude) 디페닐메탄디이소이아네이트(M-20, BASF)를 사용한 비교예 8의 경질 폴리우레탄 발포체에 대한 실험 데이터와 반응성, 물성 및 외관에 대한 실험결과가 별 차이가 없는 양호한 결과를 나타내었다.
따라서, 본 발명에서 제조된 톨루엔디이소시아네이트 부산물 자체를 이용하여 제조한 폴리이소시아네이트를 경질 폴리우레탄 발포체 제조에 사용하면 기존 사용되고 있는 고가의 조(crude) 디페닐메탄디이소이아네이트 및 폴리에테르 폴리올을 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 실시예 5에 따라 제조한 폴리이소시아네이트의 FTIR 분석 결과이다.
Claims (6)
- 톨루엔디이소시아테이트 단량체의 함량이 40 ~ 60 중량%인 톨루엔디이소시아네이트 부산물에 용제인 톨루엔을 첨가하여 교반하면서 100 ~ 110 ℃로 승온하여 혼합물을 용해시키는 제 1 단계;상기 용해된 혼합물을 50 ~ 80 ℃로 냉각시킨 후 진공을 걸어 용제의 일부를 제거한 다음 조 디페닐메탄디이소시아네이트를 첨가한 후 교반시키는 제 2 단계;및상기 교반시킨 혼합물을 질소 분위기 하에서 진공을 걸어 용제를 완전히 제거하는 제 3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리이소시아네이트 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 톨루엔은 전체 톨루엔디이소시아네이트 부산물에 대하여 100 ~ 500 중량부 인 것을 특징으로 하는 폴리이소시아네이트의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 톨루엔디이소시아네이트 부산물과 조 디페닐메탄디이소이아네이트의 중량 비율은 1 : 0.5 ~ 2.0인 것을 특징으로 하는 폴리이소시아네이트의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 폴리이소시아네이트는 이소시아네이트의 함량이 25 ~ 35 %이고, 점도가 700 cps(25 ℃) 이하인 것을 특징으로 하는 폴리이소시아네이트의 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 4 항에서 제조된 폴리이소시아네이트를 원료로 하는 경질 폴리우레탄 발포체.
- 제 5 항에 있어서,트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리이소프로판올아민, 트리부틸아민, 트리옥틸아민, 헥사데실디메틸아민, N-메틸몰포린, N-에틸몰포린, N-옥타데실몰포린, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 디메틸에탄올아민, 트리에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, 디에틸렌트리아민, N,N,N',N'-테트라메틸부탄디아민, N,N,N',N'-테트라메틸-1,3-부탄디아민, N,N,N',N'-테트라에틸헥사메틸렌디아민, 비스[2-(N,N-디메틸아미노)에틸]에테르, N,N-디메틸벤질아민, N,N-디메틸시클로헥실아민, N,N,N',N",N"-펜타메틸디에틸렌트리아민, 트리에틸렌디아민, 트리에틸렌디아민의 개미산염, 제 1 및 제 2 아민의 아미노기와 옥시알킬렌부가물, N,N-디알킬피페라진, N,N',N"-트리알킬아미노알킬헥사히드로트리아진 중에서 선택된 1 종 이상의 아민계 우레탄화 촉매를 사용하는 것을 특징으로 하는 경질 폴리우레탄 발포체.
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