KR101889569B1 - 아미노트리아진 알콕실레이트의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나 이상의 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)를 하나 이상의 아미노트리아진 (b)와 혼합하고 하나 이상의 알킬렌 옥시드 (c)와 반응시키는 단계를 포함하고, 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)는 하나 이상의 아미노트리아진 (d)를 하나 이상의 알킬렌 옥시드 (e) 및/또는 하나 이상의 알킬렌 카보네이트 (g), 및 경우에 따라 하나 이상의 아미노트리아진 알콕실레이트 (f)와 반응시켜 얻어질 수 있는, 아미노트리아진 알콕실레이트의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 아미노-1,3,5-트리아진 폴리에테롤(이하, 아미노트리아진 알콕실레이트로 지칭됨), 보다 구체적으로는 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진 폴리에테롤(멜라민 알콕실레이트라고도 알려짐)의 제조방법, 및 또한 본 발명에 따라 얻어질 수 있는 아미노-1,3,5-트리아진 폴리에테롤 및 이의 용도에 관한 것이다.
알콕실화 아미노트리아진의 제조는 대체로 알려져 있다. US 3812122는 염기성 촉매의 존재하에 용매로서 N,N-디알킬카르복스아마이드 중에서 90-200℃에서 아미노트리아진을 알킬렌 옥시드와 반응시키는 공정을 기재하고 있다.
US 3328321은 예를 들어 염기성 촉매 및 용매 예컨대 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디메틸포름아마이드 및 기타의 존재하에 멜라민을 에틸렌 카보네이트 또는 알킬렌 옥시드와 반응시켜 멜라민 알콕실레이트를 수득할 수 있음을 명시하고 있다.
US 3438986은 용매로서 아릴디아민의 존재하에 아미노트리아진을 알킬렌 옥시드와 반응시켜 아미노트리아진 알콕실레이트를 제조하는 방법을 기재하고 있다.
GB 1064148은 염기성 조건하에 아미노트리아진과 알킬렌 옥시드의 반응이 또한 방향족, 포화 또는 불포화 폴리올의 존재하에 수행될 수 있음을 명시하고 있다. 그러나, 멜라민의 사용은 디메틸 술폭시드와 같은 불활성 용매의 부가적인 존재를 필요로 한다.
DE 3412082A1은 촉매의 존재없이 그리고 불활성 용매의 사용없이 아미노트리아진과 알킬렌 옥시드의 반응을 기재하고 있다. 그러나, 이 공정은 코스타터(co-starter)로서 하나 이상의 2가 내지 6가 지방족 및/또는 지환족 알콜을 이용한다.
앞서 열거한 문헌들에 기재된 방법들은 심각한 단점들을 가진다. 이들 방법은 a) 반응 후 값비싸고 불편한 방식으로 생성물로부터 제거되어야 하는 극성의 그리고 이로인해 일반적으로 고비등의 불활성 용매(디메틸포름아마이드 또는 디메틸 술폭시드)의 존재, 및/또는 b) 생성물에서 아미노트리아진 알콕실레이트와 코스타터 알콕실레이트의 혼합물을 유도하는 하나 이상의 히드록실- 또는 아미노-개질된 코스타터의 존재를 필요로 한다. 이에 따라, 아미노트리아진 알콕실레이트는 불순물로서 코스타터 알콕실레이트를 함유한다. 고비등 극성 용매의 제거는 상당한 기술적 불편과 연관되고 코스타터 알콕실레이트의 존재는 생성물 성질에 악영향을 미칠 수 있기 때문에, 이러한 종류의 생성물은 지금까지 시판화되지 못하고 있다.
본 발명의 일 목적은 a) 불활성 용매의 사용없이 수행될 수 있고 b) 불순물로서 임의의 다른 폴리에테롤을 함유하지 않는 아미노트리아진 알콕실레이트를 제공하는, 아미노트리아진 알콕실레이트의 대안적인 제조 방법을 개발하는데 있다.
본 발명자들은 놀랍게도 상기 목적이 청구범위의 특징부들의 조합에 의해 달성된다는 점을 밝혀내었다.
따라서, 본 발명은 하나 이상의 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)를 하나 이상의 아미노트리아진 (b)와 혼합하고 하나 이상의 알킬렌 옥시드 (c)와 반응시키는 단계를 포함하고, 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)는 하나 이상의 아미노트리아진 (d)를 하나 이상의 알킬렌 옥시드 (e) 및/또는 하나 이상의 알킬렌 카보네이트 (g), 및 경우에 따라 하나 이상의 아미노트리아진 알콕실레이트 (f)와 반응시켜 얻어질 수 있는 것인 아미노트리아진 알콕실레이트의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 본 발명의 방법에 의해 얻어질 수 있는 아미노트리아진 알콕실레이트, 및 표면 활성 재료, 보다 구체적으로 계면활성제 및 유화제, 수성 시스템을 위한, 유기 용매를 위한 또는 폴리에테르 폴리올을 위한 분산제, 수불용성 화합물을 위한 가용화제(농업용 부형제 또는 약학용 부형제), 폴리우레탄 시스템 제제에서, 바람직하게는 경질 폴리우레탄 발포체 또는 폴리우레탄 코팅 제제에서, 보다 바람직하게는 경질 폴리우레탄 발포 시스템에서 폴리에테롤 성분을 위한, 본 발명의 방법에 의해 얻어질 수 있는 아미노트리아진 알콕실레이트의 용도를 제공한다.
아미노트리아진 알콕실레이트의 제조를 위한 본 발명의 방법의 바람직한 일 실시양태에서, 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)는 하기 화학식의 하나 이상의 화합물 또는 이러한 화학식을 가진 화합물들의 혼합물과 하나 이상의 알킬렌 옥시드 (e)의 반응 생성물을 포함하는 군으로부터 선택된다:
상기 식에서, R' 및 R"는 각각 H, 분지형 또는 선형 C1-C22 화합물, 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜로부터 선택되고, R"' 및 R""은 각각 H, NR'R", OH, 할라이드, 분지형 또는 선형 C1-C22 사슬, C6R5(여기서 R은 H, 분지형 또는 선형 C1-C22 알킬 사슬로부터 선택됨), 아릴로부터 선택된다.
제1 반응 뱃치(batch)의 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)는 앞서 인용된 특허 문헌들에서 기재한 방법들 중 임의의 일 방법에 의해 수득가능하다.
이외에도, 제1 반응 뱃치의 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)는 하기 공정 단계들에 의해 얻어질 수 있다: 1.) 아미노트리아진을 수성 KOH 또는 NaOH 용액과 반응시킨 다음 진공 스트리핑에 의해 물을 제거하는 단계, 2.) 생성된 아미노트리아진의 금속염을 알킬렌 옥시드와 반응시키는 단계, 3.) (바람직하게는 브뢴스테드 산, 예컨대 인산, 염산, 황산뿐만 아니라 CO2 또는 마크로솔브(Makrosorb)®(예를 들면, 마크로솔브® MP5, 특히 폴리올 정제를 위해 개발된 이네오스 실리카즈(INEOS Silicas)의 마그네슘 실리케이트)를 사용하여) 반응 생성물을 중화시키는 단계, 4.) 단계 3에서 얻어진 중화염과 단계 2의 비전환 아미노트리아진을 여과에 의해 아미노트리아진 알콕실레이트로부터 제거하는 단계. 이렇게 중화된 아미노트리아진 알콕실레이트는 앞서 기재한 공정에서 출발 물질 (a)로서 사용될 수 있다.
아미노트리아진 알콕실레이트 (a)는 촉매의 존재 또는 부재하에 얻어질 수 있다.
본 발명의 방법의 일 실시양태에서, 본 발명의 방법의 출발 물질인 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)는 용매의 존재하에 얻어진다. 이 경우, 아미노트리아진 알콕실레이트의 제조를 위한 본 발명의 방법에서 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)를 사용하기 이전에 용매 잔사를 통상적인 방식으로 제거하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법의 추가 실시양태에서, 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)는 용매의 부재하에 얻어진다.
당업자는 반응 뱃치가 출발 성분과 함께, 이 경우 아미노트리아진과 함께 이전 반응 뱃치("힐(heel)")의 반응 생성물의 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유사 공정들이 "힐 공정"으로도 지칭되는 것을 숙지하고 있을 것이다. 이러한 공정 단계는 스타터의 용해도를 개선시키는데, 그 이유는 반응 생성물이 가용화제로서 작용하여 반응을 보다 완벽하게 진행시키고 반응 생성물 중에 비전환 아미노트리아진을 남기지 않기 때문이다. 반응 생성물 중의 비전환 아미노트리아진은 반응 생성물에서 고체 형태로 존재하고 액체 반응 생성물과 상분리되기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 다수의 경우에, 아미노트리아진의 아미노 작용기가 알킬렌 옥시드의 첨가 단계에 대해 자가촉매적으로 작용하기 때문에 본 발명의 방법에서 촉매가 첨가될 필요가 없다.
따라서 본 발명의 방법은 특히 다수의 경우에 촉매가 요구되지 않기 때문에 경제적 이점을 제공하며; 나아가, 생성물이 순수한 형태로 그리고 부가적인 정제 요구없이(통상적인 공정에서는 코스타터로 인한 오염 또는 고비등 용매로 인해 부가적인 정제 요구가 높다) 특정 적용에 곧바로 사용될 수 있다. 또한, 기존 힐 공정과 달리, 이 경우에 알콕실화 촉매의 첨가가 생략될 수 있다.
그러나, 자가촉매(autocatalytic) 전환은 달성될 분자량을 고려했을 때 일반적으로 제한되기 때문에, 염기성 촉매 예컨대 알칼리 금속 히드록시드, 알칼리 금속 알콕시드 또는 아민, 예컨대 디메틸에탄올아민 또는 이미다졸의 존재하에 기재된 공정의 반응 생성물과 알킬렌 옥시드의 추가 반응이 또한 가능하다.
아미노트리아진 (b) 및 (d)로서 유용한 아미노트리아진은 분자 중에 부착된 하나 이상의 아미노기, 바람직하게는 2 이상의 아미노기를 포함하는 모든 아미노트리아진을 포함한다. 이들은 예를 들면 1-18개의 탄소 원자를 가진 지방족, 지환족 또는 방향족 라디칼로 치환된 아미노트리아진, 예컨대: 6-메틸-, 6-에틸-, 6-n-프로필-, 6-이소프로필-, 6-부틸-, 6-헥실-, 6-노닐-, 6-스테아릴-, 6-부테닐-, 6-시클로헥실-, 6-페닐-, 6-디메틸아미노-2,4-디아미노-1,3,5-트리아진이다. 나아가, 히드록실 치환기를 가진 아미노트리아진, 예를 들어 6-히드록시-2,4-디아미노-1,3,5-트리아진(아멜린(ammeline))을 사용할 수 있다. 난용성의 고융점 아미노트리아진, 예를 들면 6-메틸-2,4-디아미노-1,3,5-트리아진, 6-페닐-2,4-디아미노-1,3,5-트리아진, 및 특히 멜라민을 사용하는 것이 바람직하다. 아미노트리아진은 단독으로 사용되거나 혼합물의 형태로 사용될 수 있다.
아미노트리아진 (b) 및 (d)는 각각 독립적으로 하기 화학식의 화합물 또는 이러한 화학식을 가진 화합물들의 혼합물로부터 선택될 수 있다:
상기 식에서, R' 및 R"는 각각 H, 분지형 또는 선형 C1-C22 화합물, 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜로부터 선택되고, R"' 및 R""은 각각 H, NR'R", OH, 할라이드, 분지형 또는 선형 C1-C22 사슬, C6R5(여기서 R은 H, 분지형 또는 선형 C1-C22 알킬 사슬로부터 선택됨), 아릴로부터 선택된다.
여기서 아미노트리아진 (b) 및 (d)는 동일하거나 상이할 수 있다.
아미노트리아진 (b) 및/또는 (d)로서 사용하기 위해 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진(멜라민으로도 알려짐)이 바람직하다.
아미노트리아진 알콕실레이트의 제조를 위한 본 발명의 방법의 바람직한 일 실시양태에서, 아미노트리아진 알콕실레이트 (f)는 하기 화학식의 하나 이상의 화합물 또는 이러한 화학식을 가진 화합물들의 혼합물과 하나 이상의 알킬렌 옥시드 (i)의 반응 생성물을 포함하는 군으로부터 선택된다:
상기 식에서, R' 및 R"는 각각 H, 분지형 또는 선형 C1-C22 화합물, 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜로부터 선택되고, R"' 및 R""은 각각 H, NR'R", OH, 할라이드, 분지형 또는 선형 C1-C22 사슬, C6R5(여기서 R은 H, 분지형 또는 선형 C1-C22 알킬 사슬로부터 선택됨), 아릴로부터 선택된다.
본 발명의 방법의 일 실시양태에서는, 아미노트리아진 알콕실레이트 (f)가 존재한다.
본 발명의 방법의 또 다른 실시양태에서는, 아미노트리아진 알콕실레이트 (f)가 존재하지 않는다.
알킬렌 옥시드 (c), (e) 및 (i)는 바람직하게는 각각 독립적으로 산화프로필렌, 산화에틸렌, 1,2-부틸렌 옥시드, 2,3-부틸렌 옥시드, 이소부틸렌 옥시드, 1,2-펜텐 옥시드, 스티렌 옥시드, 에피클로로히드린, 글리시돌 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다. 마찬가지로, 2,3-펜텐 옥시드, 1,2-헥센 옥시드, 시클로헥센 옥시드, 글리시딜 에테르 및/또는 부타디엔 모노옥시드 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 각각의 경우에 산화프로필렌 및 산화에틸렌이 특히 바람직하다.
알킬렌 카보네이트 (g)는 바람직하게는 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 글리세롤 카보네이트 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다.
아미노트리아진 알콕실레이트의 존재하에 아미노트리아진과 알킬렌 옥시드의 반응은 바람직하게는 100 내지 200℃, 보다 바람직하게는 150 내지 180℃의 온도에서, 일반적으로 1-10 bar의 압력에서 수행된다.
본 발명의 방법의 바람직한 일 실시양태에서, 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)와 하나 이상의 아미노트리아진 (b) 및 하나 이상의 알킬렌 옥시드 (c)의 반응은 촉매의 부재하에 그리고 용매의 부재하에 100 내지 200℃의 온도에서 그리고 1-10 bar의 압력에서 수행된다.
아미노트리아진과 함께 반응기에 초기에 충전되는 아미노트리아진 알콕실레이트 (a) : 아미노트리아진 (b)의 질량비는 20%:80% 내지 95%:5%의 범위이고, 바람직하게는 40%:60% 내지 95%:5% 범위이다.
아미노트리아진 알콕실레이트의 존재하에 아미노트리아진과 알킬렌 옥시드의 반응은 염기성 촉매의 존재하에 일어날 수 있다. 유용한 촉매는 예를 들면 알칼리 및 알칼리 토금속 히드록시드 및 알콕시드를 포함한다. 이외에도, 아민이 촉매로서 사용될 수 있다. 아민의 사용은 특히 폴리우레탄 적용의 관점에서 볼때 촉매를 최종 생성물로부터 제거할 필요가 없고 이에 따라 부가적인 중화 및 여과 단계를 요구하지 않는 기술적 이점을 가진다. 3차 아민을 사용하는 것이 바람직하다. 아민 촉매의 예로는 트리메틸아민(TMA), 트리부틸아민, 트리에틸아민(TEA), 디메틸에탄올아민(DMEOA) 및 디메틸시클로헥실아민(DMCHA), 이미다졸 및 치환된 이미다졸 유도체가 있으며, 바람직하게는 디메틸에탄올아민이다.
DMEOA(디메틸에탄올아민), 이미다졸이 특히 바람직하다.
카르벤, 바람직하게는 N-복소환(heterocyclic) 카르벤이 또한 촉매로서 사용될 수 있다.
추가의 바람직한 실시양태에서, 아미노트리아진은 촉매의 존재없이 알킬렌 옥시드와 반응한다. 아미노트리아진 자체는 촉매적으로 유효한 작용기를 가지기 때문에, 반응은 자가촉매적으로 일어날 수 있다. 이 경우에도 또한 중화 및 여과가 필요없는 기술적 이점이 존재한다.
반응이 종결된 후, 반응 생성물은 일반적으로 진공 스트리핑에 의해 잔류 단량체 및 다른 휘발성 성분들이 제거된다. 스트리핑은 예를 들면 불활성 가스(예를 들어 질소)에 의해 또는 수증기를 사용하여 실시될 수 있다. 금속 히드록시드 또는 금속 알콕시드는 알킬렌 옥시드와의 반응에서 촉매로 사용되었을 때, 예를 들면 브뢴스테드산과 여과에 의해 반응 생성물로부터 분리된 금속염의 첨가에 의해 중화된다.
알킬렌 옥시드는 블록방식으로(blockwise) 또는 랜덤하게 첨가될 수 있다. 선형 및 혼합 알킬렌 옥시드가 모두 사용될 수 있다.
본 발명에서 아미노트리아진 알콕실레이트를 제조하기 위한 하나 이상의 아미노트리아진 (b) 및 하나 이상의 알킬렌 옥시드 (c)와 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)의 반응은 바람직하게는 불활성 용매의 사용없이 수행된다.
그러나, 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)의 제조는 언급한 바와 같이 경우에 따라 불활성 용매의 존재하에 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나 이상의 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)를 하나 이상의 아미노트리아진 (b) 및 하나 이상의 알킬렌 옥시드 (c)와 반응시켜 아미노트리아진 알콕실레이트를 제조하는 방법은 바람직하게는 임의의 코스타터, 예를 들어 히드록실기 또는 아미노기를 가진 반응성 용매를 사용하지 않는다.
그러나, 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)의 제조는 경우에 따라 히드록실 및/또는 아미노 작용성의 그리고 이에 따라 반응성인 코스타터의 존재하에 수행될 수 있다.
본 발명의 방법은 뱃치 공정으로서 또는 세미뱃치 공정으로서 불연속식으로 수행될 수 있다. 본 발명의 방법은 또한 아미노트리아진 또는 아미노트리아진 알콕실레이트와 아미노트리아진의 혼합물을 반응 탱크에 연속적으로 공급하고 생성물을 연속적으로 제거함으로써 연속식으로 수행될 수 있다.
기재된 방법을 사용하여 얻어질 수 있는 아미노트리아진 알콕실레이트는 일반적으로 10 - 600 mg KOH/g의 히드록실가, 바람직하게는 50 - 500 mg KOH/g의 히드록실가를 가진다. 본 발명의 아미노트리아진의 작용도(functionality)는 일반적으로 2-6, 바람직하게는 3-6이다. 분자량은 일반적으로 300 내지 15 000 g/mol, 바람직하게는 400 내지 5000 g/mol 이다.
본 발명에 따라 얻어진 아미노트리아진 알콕실레이트는 광범위한 다양한 목적을 위해, 예를 들면 하기의 경우에 유용하다:
1.) 포름알데히드 무함유 가죽 태닝제 및/또는 가죽 재태닝제(retanning agent)
2.) 표면 활성 재료(계면활성제, 유화제)
3.) 수성 시스템을 위한, 유기 용매를 위한 또는 폴리에테르 폴리올을 위한 분산제
4.) 수불용성 화합물을 위한 가용화제(농업용 부형제 또는 약학용 부형제)
5.) 폴리우레탄 시스템 제제에서, 바람직하게는 경질 폴리우레탄 발포체 및 폴리우레탄 코팅 제제에서, 보다 바람직하게는 경질 폴리우레탄 발포 시스템에서 폴리에테롤 성분.
이외에도, 본 발명의 방법에 의해 얻어질 수 있는 아미노트리아진 알콕실레이트는 아미노트리아진 알콕실레이트를 추가로 제조하기 위한 공정에서 초기 충전물(charge)로서 사용될 수 있다. 좀더 구체적으로, 본 발명의 방법에 의해 얻어질 수 있는 아미노트리아진 알콕실레이트는 본 발명의 방법과 유사한 아미노트리아진 알콕실레이트의 추가 제조 방법에서 초기 충전물로서 사용될 수도 있다. 이 경우, 본 발명에 따라 얻어질 수 있는 아미노트리아진 알콕실레이트는 다시 청구항 1에 따른 아미노트리아진 알콕실레이트 (a)로서 작용한다.
본 발명에 따라 얻어질 수 있는 아미노트리아진 알콕실레이트는 언급한 바와 같이 활성 타입의 표면 활성제를 형성하는데 매우 유용하다. 따라서 이러한 알콕실레이트는 울(wool), 솜(cotton) 또는 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 나이트레이트, 점성 및 유사 재료를 습윤화하거나 연화시키는데 매우 유용하다. 이러한 알콕실레이트는 또한 미네랄 오일, 글리세라이드, 지방, 오일, 등을 유화시키는데 유용하다. 본 발명에 따라 얻어질 수 있는 아미노트리아진 알콕실레이트는 인쇄 잉크, 염료 페이스트, 드라이 클리닝 용액(bath), 가죽 피니시 및 부유제(flotation agent)의 제제에서 적용을 찾을 수 있다. 본 발명에 따라 얻어질 수 있는 아미노트리아진 알콕실레이트를 사용함으로써, 레이온 및 다른 섬유의 경우에 벌크, 분해 저항 및 향상된 습윤 강도를 보장할 수 있다. 본 발명에 따라 얻어질 수 있는 아미노트리아진 알콕실레이트는 또한 처리된 직물 재료의 홈(creasing) 및 주름 성향을 감소시킨다.
실시예
하기의 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명한다.
실시예 1: 아미노트리아진 에톡실레이트 (a1)의 제조
46.2 g의 멜라민을 300 mL 스틸 오토클레이브에서 1.44 g의 KOH 수용액(50% 농도)과 혼합하고 반응 혼합물을 3회 질소 불활성화시켰다. 이후, 110℃에서 10 mbar로의 탈기(evacuation)에 의해 반응 혼합물에서 물을 제거했다. 이후 4 시간에 걸쳐 193.8 g의 산화에틸렌을 계량첨가하였다. 산화에틸렌 킥오프량(kickoff amount)에 도달한 후, 압력이 일정해질 때까지 후반응이 일어났다. 반응 후, 잔류 단량체를 110℃에서 10 mbar에서 30분간 증류 제거하고 미정제(crude) 생성물을 실온에서 방출시켰다. 미정제 생성물은 고체 형태의 비전환 멜라민을 부가적으로 함유했으며, 이는 초기에 여과에 의해 액체 멜라민 에톡실레이트로부터 분리되었다. 이후, 염기성 여액을 5% 물 및 3% 마크로솔브(Makrosorb)®와 혼합하고, 90℃에서 60분간 가열하고, 3 mbar 및 120℃에서 물과 다른 휘발성 성분을 제거했으며, 마지막으로 압력 여과하였다. 중화된 멜라민 에톡실레이트는 히드록실가가 174.0 mg KOH/g였고 잔류 알칼리도(residual alkalinity)가 < 10 ppm K+ (원자 흡수 분광법(AAS)으로 측정)였으며 후술된 실험 과정에 따라 본 발명의 방법을 위한 아미노트리아진 알콕실레이트 (a1)으로서 직접적으로 사용되었다.
실시예 2: 초기 충전물로서 실시예 1의 생성물을 사용하여 멜라민 에톡실레이트의 제조
실시예 1의 멜라민 에톡실레이트 (a1) 63 g을 7 g의 멜라민과 함께 300 mL 오토클레이브에 초기 충전하고, 혼합물을 3회 질소 불활성화시켰다. 이후, 반응 뱃치를 110℃로 가열하고 104 g의 산화에틸렌을 7.5 시간에 걸쳐 계량첨가하였다. 계량첨가 완료시, 3시간 동안 반응이 일어났다. 반응이 종결된 후, 잔류 단량체를 진공하에 제거하고 생성물을 실온에서 방출시켜 히드록실가가 142 mg KOH/g인 균질 액체 170 g을 수득하였다.
실시예 3: 초기 충전물로서 실시예 2의 생성물을 사용하여 멜라민 에톡실레이트의 제조
실시예 2의 멜라민 에톡실레이트 63 g을 7 g의 멜라민과 함께 300 mL 오토클레이브에 초기 충전하고 혼합물을 3회 질소 불활성화시켰다. 이후, 반응 뱃치를 160℃까지 가열하고 4시간 걸쳐 104 g의 산화에틸렌을 계량첨가하였다. 계량첨가 완료시, 3시간 동안 반응이 일어났다. 반응이 종결된 후, 잔류 단량체를 진공하에 제거하고 생성물을 실온에서 방출시켜 히드록실가가 147 mg KOH/g인 균질 액체 170 g을 수득하였다.
실시예 4: 초기 충전물로서 실시예 3의 생성물을 사용하여 멜라민 에톡실레이트의 제조
실시예 3의 멜라민 에톡실레이트 40 g을 10 g의 멜라민과 함께 300 mL 오토클레이브에 초기 충전하고 혼합물을 3회 질소 불활성화시켰다. 이후, 반응 뱃치를 160℃까지 가열하고 4시간 걸쳐 171.6 g의 산화에틸렌을 계량첨가하였다. 계량첨가 완료시, 3시간 동안 반응이 일어났다. 반응이 종결된 후, 잔류 단량체를 진공하에 제거하고 생성물을 실온에서 방출시켜 히드록실가가 154.6 mg KOH/g인 균질 액체 210 g을 수득하였다.
실시예 5: 초기 충전물로서 실시예 4의 생성물을 사용하여 멜라민 에톡실레이트의 제조
실시예 4의 멜라민 에톡실레이트 28 g을 12 g의 멜라민과 함께 300 mL 오토클레이브에 초기 충전하고 혼합물을 3회 질소 불활성화시켰다. 이후, 반응 뱃치를 160℃까지 가열하고 7.5시간 걸쳐 196 g의 산화에틸렌을 계량첨가하였다. 계량첨가 완료시, 3시간 동안 반응이 일어났다. 반응이 종결된 후, 잔류 단량체를 진공하에 제거하고 생성물을 실온에서 방출시켜 히드록실가가 161.3 mg KOH/g인 균질 액체 230 g을 수득하였다.
실시예 6: 초기 충전물로서 실시예 5의 생성물을 사용하여 멜라민 에톡실레이트의 제조
실시예 5의 멜라민 에톡실레이트 20.3 g을 13.5 g의 멜라민과 함께 300 mL 오토클레이브에 초기 충전하고 혼합물을 3회 질소 불활성화시켰다. 이후, 반응 뱃치를 160℃까지 가열하고 10시간 걸쳐 206.2 g의 산화에틸렌을 계량첨가하였다. 계량첨가 완료시, 3시간 동안 반응이 일어났다. 반응이 종결된 후, 잔류 단량체를 진공하에 제거하고 생성물을 실온에서 방출시켜 히드록실가가 171.2 mg KOH/g인 균질 액체 230 g을 수득하였다.
실시예 7: 초기 충전물로서 실시예 6의 생성물을 사용하여 멜라민 에톡실레이트의 제조
실시예 6의 멜라민 에톡실레이트 14.6 g을 14.5 g의 멜라민과 함께 300 mL 오토클레이브에 초기 충전하고 혼합물을 3회 질소 불활성화시켰다. 이후, 반응 뱃치를 160℃까지 가열하고 12시간 걸쳐 209 g의 산화에틸렌을 계량첨가하였다. 계량첨가 완료시, 3시간 동안 반응이 일어났다. 반응이 종결된 후, 잔류 단량체를 진공하에 제거하고 생성물을 실온에서 방출시켜 히드록실가가 162.5 mg KOH/g인 균질 액체 228 g을 수득하였다.
실시예 8: 초기 충전물로서 실시예 7의 생성물을 사용하여 멜라민 에톡실레이트의 제조
실시예 7의 멜라민 에톡실레이트 14.6 g을 14.5 g의 멜라민과 함께 300 mL 오토클레이브에 초기 충전하고 혼합물을 3회 질소 불활성화시켰다. 이후, 반응 뱃치를 160℃까지 가열하고 7.5시간 걸쳐 209 g의 산화에틸렌을 계량첨가하였다. 계량첨가 완료시, 3시간 동안 반응이 일어났다. 반응이 종결된 후, 잔류 단량체를 진공하에 제거하고 생성물을 실온에서 방출시켜 히드록실가가 162.5 mg KOH/g인 균질 액체 228 g을 수득하였다.
실시예 9: 아미노트리아진 프로폭실레이트 (a2)의 제조
20.0 g의 멜라민을 300 mL 스틸 오토클레이브에서 2.4 g의 KOH 수용액(50% 농도)과 혼합하고 반응 혼합물을 3회 질소 불활성화시켰다. 이후, 반응 혼합물로부터 110℃에서 10 mbar로의 탈기에 의해 물을 제거하였다. 이후 20 시간 동안 220.0 g의 산화프로필렌을 계량 첨가하였다. 산화프로필렌 킥오프량에 도달한 후, 압력이 일정해질 때까지 후반응이 일어났다. 반응 후, 잔류 단량체를 110℃에서 30분간 10 mbar에서 증류제거하고 미정제 생성물을 실온에서 방출시켰다. 미정제 생성물은 고체 형태의 비전환 멜라민을 부가적으로 함유했으며, 이는 초기에 여과에 의해 액체 멜라민 프로폭실레이트로부터 분리되었다. 이후, 염기성 여액을 5% 물 및 3% 마크로솔브®와 혼합하고, 90℃에서 60분간 가열했고, 3 mbar 및 120℃에서 물과 다른 휘발성 성분을 제거했으며, 최종적으로 압력 여과하였다. 중화된 멜라민 프로폭실레이트는 히드록실가가 238.4 mg KOH/g였고 잔류 알칼리도가 < 10 ppm K+(원자 흡수 분광법(AAS)으로 측정)였으며 후술되는 후속 뱃치를 위한 출발 물질로서 직접적으로 사용되었다.
실시예 10: 초기 충전물로서 실시예 9의 생성물을 사용하여 멜라민 프로폭실레이트의 제조
실시예 9의 멜라민 프로폭실레이트 (a2) 106.1 g을 11.8 g의 멜라민과 함께 300 mL 오토클레이브에 초기 충전하고 혼합물을 3회 질소 불활성화시켰다. 이후, 반응 뱃치를 160℃로 가열하고 9시간에 걸쳐 122.2 g의 산화프로필렌을 계량첨가하였다. 계량첨가 완료시, 10시간 동안 반응이 일어났다. 반응이 종결된 후, 잔류 단량체를 진공하에 제거하고 생성물을 실온에서 방출시켜 히드록실가가 273 mg KOH/g인 균질 액체 230 g을 수득하였다.
실시예 11: 초기 충전물로서 실시예 10의 생성물을 사용하여 멜라민 프로폭실레이트의 제조
실시예 10의 멜라민 프로폭실레이트 63.2 g을 15.8 g의 멜라민과 함께 300 mL 오토클레이브에 초기 충전하고 혼합물을 3회 질소 불활성화시켰다. 이후, 반응 뱃치를 160℃로 가열하고 161 g의 산화프로필렌을 12시간에 걸쳐 계량첨가하였다. 계량첨가 완료시, 3시간 동안 반응이 일어났다. 반응이 종결된 후, 잔류 단량체를 진공하에 제거하고 생성물을 실온에서 방출시켜 히드록실가가 267 mg KOH/g인 균질 액체 230 g을 수득하였다.
실시예 12: 초기 충전물로서 실시예 11의 생성물을 사용하여 멜라민 프로폭실레이트의 제조
실시예 10의 멜라민 프로폭실레이트 63.2 g을 15.8 g의 멜라민과 함께 300 mL 오토클레이브에 초기 충전하고 혼합물을 3회 질소 불활성화시켰다. 이후, 반응 뱃치를 160℃로 가열하고 161 g의 산화프로필렌을 11시간에 걸쳐 계량첨가하였다. 계량첨가 완료시, 3시간 동안 반응이 일어났다. 반응이 종결된 후, 잔류 단량체를 진공하에 제거하고 생성물을 실온에서 방출시켜 히드록실가가 270 mg KOH/g인 균질 액체 230 g을 수득하였다.
실시예 13: 초기 충전물로서 실시예 12의 생성물을 사용하여 멜라민 프로폭실레이트의 제조
실시예 12의 멜라민 프로폭실레이트 63.2 g을 15.8 g의 멜라민과 함께 300 mL 오토클레이브에 초기 충전하고 혼합물을 3회 질소 불활성화시켰다. 이후, 반응 뱃치를 160℃로 가열하고 140 g의 산화프로필렌을 8시간에 걸쳐 계량첨가하였다. 계량첨가 완료시, 3시간 동안 반응이 일어났다. 반응이 종결된 후, 잔류 단량체를 진공하에 제거하고 생성물을 실온에서 방출시켜 히드록실가가 285 mg KOH/g인 균질 액체 210 g을 수득하였다.
실시예 14: 멜라민과 에틸렌 카보네이트의 반응에 의해 제조된 멜라민 에톡실레이트를 초기 충전물로서 사용하여 멜라민 프로폭실레이트의 제조
미국 특허 제3,328,321호와 유사하게 멜라민과 에틸렌 카보네이트의 반응에 의해 제조된, 히드록실가가 515.8 mg KOH/g인 멜라민 에톡실레이트 (a3) 35.2 g을 3.5 g의 멜라민과 함께 300 mL 오토클레이브에 초기 충전하고 혼합물을 3회 질소 불활성화시켰다. 이후, 반응 뱃치를 100℃로 가열하고 100 g의 산화프로필렌을 2시간에 걸쳐 계량첨가하였다. 계량첨가 완료시, 3시간 동안 반응이 일어났다. 반응이 종결된 후, 잔류 단량체를 진공하에 제거하고 생성물을 실온에서 방출시켜 히드록실가가 195 mg KOH/g인 균질 액체 128 g을 수득하였다.
실험 결과는, 본 발명의 방법이 비-아미노트리아진 함유 코스타터의 사용없이 그리고 불활성 용매의 사용없이 균질 아미노트리아진 알콕실레이트를 제공함을 보여준다. 따라서, 생성물은 순수한 아미노트리아진 알콕실레이트이며, 이는 간단하면서도 경제적인 공정으로 수득가능하다.
Claims (15)
- 아미노트리아진 알콕실레이트의 제조 방법으로서, 하나 이상의 아미노트리아진 알콕실레이트(a)를 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진인 아미노트리아진(b)과 혼합하고, 상기 아미노트리아진(b)을 하나 이상의 알킬렌 옥시드(c)와 반응시켜 아미노트리아진 알콕실레이트를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 아미노트리아진 알콕실레이트(a)는 촉매로서 KOH 용액 또는 NaOH 용액을 사용하여, 하나 이상의 아미노트리아진 알콕실레이트(f)의 존재 또는 부재하에, 하나 이상의 아미노트리아진(d)을, 하나 이상의 알킬렌 옥시드(e) 및 하나 이상의 알킬렌 카보네이트(g)로부터 선택된 하나 이상과 반응시켜 얻어질 수 있는 것인 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 아미노트리아진 알콕실레이트(a)는 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진과 하나 이상의 알킬렌 옥시드(e)와의 반응 생성물을 포함하는 군으로부터 선택되는 것인 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 아미노트리아진(d)은 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진인 제조 방법.
- 삭제
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 아미노트리아진 알콕실레이트(a)와 아미노트리아진(b) 간의 질량비는 20:80 내지 95:5의 범위인 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 아미노트리아진 알콕실레이트(f)는 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진과 하나 이상의 알킬렌 옥시드(i)와의 반응 생성물을 포함하는 군으로부터 선택되는 것인 제조 방법.
- 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 아미노트리아진 알콕실레이트(f)가 존재하는 것인 제조 방법.
- 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 아미노트리아진 알콕실레이트(f)가 존재하지 않는 것인 제조 방법.
- 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 알킬렌 옥시드(c), (e) 및 (i)는 각각 독립적으로 산화프로필렌, 산화에틸렌, 1,2-부틸렌 옥시드, 2,3-부틸렌 옥시드, 이소부틸렌 옥시드, 1,2-펜텐 옥시드, 스티렌 옥시드, 에피클로로히드린, 글리시돌 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 것인 제조 방법.
- 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 알킬렌 카보네이트(g)는 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 글리세롤 카보네이트 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 것인 제조 방법.
- 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 아미노트리아진 알콕실레이트(a)는 용매의 존재하에 얻어지는 것인 제조 방법.
- 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 아미노트리아진 알콕실레이트(a)는 용매의 부재하에 얻어지는 것인 제조 방법.
- 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 아미노트리아진 알콕실레이트(a)와 아미노트리아진(b) 및 하나 이상의 알킬렌 옥시드(c)와의 반응은 100 내지 200℃의 온도에서 및 1 - 10 bar의 압력에서 촉매의 부재하에 및 용매의 부재하에 수행되는 것인 제조 방법.
- 제5항에 있어서, 아미노트리아진 알콕실레이트(a)와 아미노트리아진(b) 간의 질량비는 40:60 내지 95:5의 범위인 제조 방법.
- 제9항에 있어서, 알킬렌 옥시드(c), (e) 및 (i)는 각각 독립적으로 산화프로필렌 또는 산화에틸렌인 제조 방법.
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