KR101938615B1 - Method for preparing polyamide resin - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폴리아미드 수지 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경제적인 방법으로 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polyamide resin, and more particularly, to a method for producing a linear aliphatic polyamide resin by an economical method.
폴리아미드(Polyamide; PA)는 자동차, 전기전자 부품 등에 널리 사용되고 있는 엔지니어링 플라스틱 중의 하나로서, 구성 성분의 탄소 수에 따라 서로 다른 물성을 가지게 되고, 산업적 용도에 맞는 물성에 따라서 다양한 분야에 사용되고 있다.Polyamide (PA) is one of the engineering plastics widely used in automobiles, electric and electronic parts, etc., and has different physical properties depending on the number of carbon atoms of constituent components, and is used in various fields depending on properties suitable for industrial use.
이러한 폴리아미드는 크게 개환반응과 축합반응의 2가지 제조방법을 통해서 생산되고 있는데, 축합반응을 통해 제조되는 폴리아미드 수지인 PA66, PA610, PA612, PA6T 등은 아미드 단량체로 주로 헥사메틸렌디아민(hexamethylene diamine; HMDA)이 사용되고 있다.These polyamides are produced mainly through ring-opening reaction and condensation reaction. PAAM, PA610, PA612, and PA6T, which are polyamide resins prepared through the condensation reaction, are amide monomers mainly composed of hexamethylene diamine ; HMDA) have been used.
HMDA 이외에 사용되는 디아민 단량체로 1,4-부탄디아민(1,4-butanediamine), 1,10-데칸디아민(1,10-decanediamine), 1,12-도데칸디아민(1,12-dodecanediamine) 등 짝수 개의 탄소를 보유하고 있는 단량체가 주로 사용되었다. 이는 홀수 개의 탄소를 보유하고 있는 석유화학 기반 디아민을 고분자의 단량체로 사용하는데 경제성 문제가 따르기 때문이었다.Examples of diamine monomers other than HMDA include 1,4-butanediamine, 1,10-decanediamine, 1,12-dodecanediamine, and the like. Monomers having an even number of carbons were mainly used. This is due to the economical problem of using a petrochemical-based diamine having an odd number of carbons as a monomer of a polymer.
그러나 단량체를 생물학적으로 생산 가능한 기술이 발전함에 따라 다양한 디아민 단량체가 생산되기 시작하였으며, 홀수 개의 탄소를 가진 카다베린(cadaverine; CAD)이 대두되었다. 카다베린은 5개의 탄소를 보유하고 있으며, 바이오매스에서 생산된 라이신의 탈이산화탄소 반응을 통해 생물학적으로 생산 가능하고, 고분자의 단량체로 적용 가능한 경제성을 보유하고 있다.However, as the technology capable of biologically producing monomers developed, various diamine monomers began to be produced, and an odd number of carbon-bearing cadaverine (CAD) appeared. Cadaverine has five carbons, biologically producible through de-carbonation of lysine produced from biomass, and economically applicable as a polymeric monomer.
비특허문헌 1(Dyetec vision 139, 2016, p12-15)은 홀수 개의 탄소를 가진 바이오 유래 카다베린을 도입한 PA56이 PA66 대비 염색성 및 수분흡수성이 우수하다는 것을 보여주고 있으며, 그 이유는 카다베린이 헥사메틸렌디아민 대비 탄소 개수가 하나 부족함에 따라 모든 NH가 수소 결합에 완벽히 참여하지 못하고 남게 되어 염료 및 수분을 받아들이는 공간이 증가되기 때문이라고 기재하고 있다. 다만, 이 문헌은 카다베린을 포함하는 고분자의 특성에 대한 문헌으로 제조 기술에 대해서는 기재하고 있지 않다.Non-Patent Document 1 (Dyetec vision 139, 2016, p12-15) shows that PA56 incorporating bio-derived cadaverine having an odd number of carbons is excellent in dyeability and water absorbency compared to PA66, The lack of one carbon number relative to hexamethylenediamine indicates that all the NHs are not fully involved in the hydrogen bonding, leaving room for the acceptance of dye and moisture. However, this document does not describe the manufacturing technique as a literature on the characteristics of polymers including cadaverine.
이와 같이 카다베린을 도입한 신규 폴리아미드 수지를 합성하면 새로운 물성을 보유한 폴리아미드 수지를 개발할 수 있어 다양한 용도 확대가 기대된다. 그러나 카다베린을 도입한 신규 수지를 고온, 고압 하에서 생산할 시 탈암모니아 반응에 의한 환형 부산물이 생성되는 문제가 있으며, 고온에 의한 칼라 변색에 대한 문제 또한 발생하기 때문에, 가능한 한 저온에서의 제조가 필요하다.The synthesis of novel polyamide resins incorporating cadaverine in this way can develop polyamide resins having new physical properties and is expected to be used for various applications. However, there is a problem in that cyclic by-products are generated by deammonia reaction when a new resin introducing cadaverine is produced at a high temperature and a high pressure, and a problem of color discoloration due to high temperature also occurs, Do.
국제공개특허 제WO2010-113736호는 생물학적으로 생산된 카다베린에 지방족(aliphatic) 장쇄 디애시드(diacid)를 용융 중축합 반응시켜 지방족 폴리아미드 수지를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이 특허에서는 생물학적으로 생산된 카다베린의 환형 부산물의 함량을 제한하고 있으나, 중합을 통해 생산된 환형 부산물에 대한 언급은 하지 않고 있으며, 용융중합을 통해서 제조하는 방법에 대해서만 기재하고 있다.WO2010-113736 discloses a method for producing an aliphatic polyamide resin by melt polycondensation reaction of biologically produced cadaverine with an aliphatic long chain diacid. This patent restricts the content of cyclic by-products of biologically produced cadaverine, but does not refer to cyclic by-products produced through polymerization, and describes only the method of preparation by melt polymerization.
한국공개특허 제2015-0062943호는 프리폴리머의 고상중합을 통한 지방족 폴리아미드 수지 제조에 관해 개시하고 있으나, 지환식(alicyclic) 형태의 디아민을 주 단량체로 적용하고 있으며, 카다베린을 단량체로 사용하는 것에 대해서는 언급하고 있지 않다. 이때 폴리아미드 수지의 프리폴리머의 고상중합 시 200℃ 이상의 온도에서 실시하는 공정을 반드시 포함해야 한다. 또한 프리폴리머를 고상중합기로 도입하기 위해, 고온 및 고압에서 상온 및 상압으로 플래쉬해서 토출하는 플래쉬 공정을 포함하고 있으나, 고온 및 고압에서 순간적으로 상온 및 상압으로 토출하는 공정 적용을 위해서는 상업화 시 이에 적절한 장비를 추가로 도입해야 하는 문제가 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0062943 discloses the preparation of an aliphatic polyamide resin through solid-state polymerization of a prepolymer, but alicyclic diamine is used as a main monomer, and the use of cadaverine as a monomer . In this case, it is necessary to include a step of carrying out the solid phase polymerization of the prepolymer of the polyamide resin at a temperature of 200 ° C or more. In order to introduce the prepolymer into the solid-state polymerization reactor, it includes a flash process in which the polymer is flash-discharged at a high temperature and a high pressure at room temperature and atmospheric pressure. However, for the process of discharging at a normal temperature and atmospheric pressure instantaneously at high temperature and high pressure, There is a problem in that it is necessary to additionally introduce it.
일본공개특허 제1999-228690호는 프리폴리머의 고상중합을 통한 폴리아미드 수지 제조방법을 개시하고 있으나, 방향족 폴리아미드 수지에 대해서만 언급하고 있으며, 또한 고상중합을 2단계로 실시하여 융착을 방지하는 기술을 개시하면서 1단계에서는 195℃ 이하, 2단계는 205~280℃ 온도에서 고상중합을 수행하고 기술을 개시하고 있다. 융착 방지를 위해 1단계에서는 200℃ 미만의 온도에서 고상중합을 수행하지만, 결국 최종적으로는 200℃ 이상의 온도에서 고상중합을 실시해야만 하는 문제가 있다. 또한 앞선 선행특허와 마찬가지로 프리폴리머를 고상중합기로 도입하기 위해, 고온 및 고압에서 상온 및 상압으로 플래쉬해서 토출하는 플래쉬 공정을 포함하는 문제가 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 1999-228690 discloses a method for producing a polyamide resin by solid-state polymerization of a prepolymer, but refers only to an aromatic polyamide resin, and furthermore, a technique for preventing fusion by performing solid- The solid phase polymerization is carried out at a temperature of 195 占 폚 or less in the first stage and 205 to 280 占 폚 in the second stage, and the technique is disclosed. In order to prevent fusion, the solid phase polymerization is carried out at a temperature lower than 200 deg. C in the first stage, but finally, the solid phase polymerization must be carried out at a temperature of 200 deg. Further, there is a problem that it involves a flash process in which a prepolymer is introduced into a solid-state polymerization reactor at a high temperature and a high pressure under normal temperature and atmospheric pressure, and is then discharged in the same manner as the preceding prior patent.
본 발명은 카다베린를 포함하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지를 제조함에 있어 중합 시 발생하는 환형 부산물을 저감시키고, 고온 및 고압 하에서 발생하는 색상 변색을 저감시키면서도, 플래쉬 공정 채용이 필요 없는 새로운 방식의 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention relates to a novel straight-chain type aliphatic polyamide resin containing cadarin which is capable of reducing cyclic by-products generated during polymerization and reducing discoloration of color occurring under high temperature and high pressure, And a method for producing an aliphatic polyamide resin.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, (a) 제1 반응기에 디카르복실산, 디아민 및 용매를 투입 후 예비중합하여 프리폴리머를 제조하는 단계; (b) 상기 예비중합된 프리폴리머의 온도를 상기 예비중합된 프리폴리머의 융점보다 높게 유지하여 토출하여 고화시키는 단계; 및 (c) 상기 고화된 프리폴리머를 제2 반응기에 투입하여 200℃ 미만의 온도에서 고상중합하는 단계;를 포함하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.(A) preparing a prepolymer by adding a dicarboxylic acid, a diamine, and a solvent to the first reactor and preliminarily polymerizing the mixture; (b) discharging and solidifying the temperature of the prepolymerized prepolymer while keeping the temperature higher than the melting point of the prepolymerized prepolymer; And (c) introducing the solidified prepolymer into a second reactor to solid-phase-polymerize at a temperature of less than 200 ° C. The present invention also provides a method for producing a linear aliphatic polyamide resin.
또한 상기 디카르복실산은 탄소수 4~14개의 직쇄형 지방족 디카르복실산이고, 상기 디아민은 카다베린(cadaverine)인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.And the dicarboxylic acid is a straight chain aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 14 carbon atoms and the diamine is cadaverine.
또한 상기 용매의 투입량은 상기 제1 반응기에 투입되는 원료 총 중량 100중량부 대비 20~70중량부인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.And the amount of the solvent is 20 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the raw materials to be fed into the first reactor.
또한 상기 예비중합은, ⅰ) 불활성 기체로 상기 제1 반응기를 치환 및 상기 투입된 디카르복실산의 녹는점보다 1~20℃ 높은 온도까지 승온시킨 후 10분~3시간 교반시켜 폴리아미드 염을 형성하는 단계; 및 ⅱ) 상기 제1 반응기 온도를 200~250℃로 승온시킨 후 30~300분 동안 5~30bar의 압력을 유지하면서 예비중합 반응을 수행하여 프리폴리머를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.The prepolymerization may be carried out by: i) substituting the first reactor with an inert gas, raising the temperature to 1 to 20 ° C above the melting point of the added dicarboxylic acid, and then stirring for 10 minutes to 3 hours to form a polyamide salt ; And ii) raising the temperature of the first reactor to 200 to 250 ° C and then carrying out a prepolymerization reaction while maintaining a pressure of 5 to 30 bar for 30 to 300 minutes to prepare a prepolymer. The present invention provides a method for producing a chain aliphatic polyamide resin.
또한 상기 제1 반응기에 모노카르복실산인 말단밀봉제를 더 투입하되, 상기 말단밀봉제 투입량은 상기 디카르복실산 대비 0.001~0.1당량인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a process for producing a linear aliphatic polyamide resin, wherein a terminal sealing agent, which is a monocarboxylic acid, is further added to the first reactor, and the amount of the terminal sealing agent is 0.001 to 0.1 equivalent based on the dicarboxylic acid .
또한 상기 프리폴리머의 융점보다 높은 온도는 200~250℃인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.And the temperature higher than the melting point of the prepolymer is 200 to 250 ° C. The present invention also provides a method for producing the linear aliphatic polyamide resin.
또한 상기 프리폴리머의 토출 시 상기 제1 반응기의 압력은 제1 반응기 외부압력과 동일한 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.And the pressure of the first reactor during discharge of the prepolymer is equal to the pressure outside the first reactor.
또한 상기 고상중합은 상기 제2 반응기에 불활성 기체를 계속적으로 투입하여 수행되거나, 1torr 이하의 진공 조건에서 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.Wherein the solid phase polymerization is carried out by continuously introducing an inert gas into the second reactor or under a vacuum of 1 torr or less.
또한 상기 (a) 단계에서 제조되는 프리폴리머의 상대점도(RV)는 1.0~2.0이고, 상기 (b) 단계 후 중합된 중합물의 상대점도(RV)는 2.0~4.0인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.The relative viscosity (RV) of the prepolymer prepared in the step (a) is 1.0 to 2.0, and the relative viscosity (RV) of the polymerized polymer after the step (b) is 2.0 to 4.0. Amide resin.
또한 상기 (b) 단계 후 중합된 중합물의 환형 부산물 함량은 10몰% 이하인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공한다.And the cyclic byproduct content of the polymerized polymer after step (b) is 10 mol% or less.
본 발명에 따르면 카다베린을 포함하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지를 제조함에 있어 프리폴리머 제조 후 고상중합을 수행하되, 프리폴리머 토출 시 프리폴리머의 온도를 중합되는 프리폴리머의 융점보다 높게 유지하여 토출되도록 함으로써, 종래 플래쉬 공정의 도입 없이 200℃ 미만의 저온에서 고상중합을 수행하여, 중합 시 발생하는 환형 부산물을 저감시키고, 고온 및 고압 하에서 발생하는 색상 변색을 저감시킬 수 있는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, in the production of a linear aliphatic polyamide resin containing cadaverine, solid phase polymerization is carried out after preparation of a prepolymer, and the temperature of the prepolymer is kept higher than the melting point of the prepolymer to be polymerized during the discharge of the prepolymer, There is provided a process for producing a linear aliphatic polyamide resin which can perform solid phase polymerization at a low temperature of less than 200 占 폚 without introduction of a process to reduce cyclic by-products generated during polymerization and reduce color discoloration occurring under high temperature and high pressure .
또한, 종래 용융중합 공정 적용 대신 200℃ 미만의 낮은 온도에서 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지를 제조하도록 함으로써 열효율을 증가시켜 최종 제품에 가격 경쟁력을 부여할 수 있으며, 플래쉬 공정 도입이 필요 없어 플래쉬 공정 설비가 없는 기존 생산 라인에도 본 발명에 따른 새로운 방식의 제조방법이 곧바로 적용 가능한 이점이 있다.In addition, instead of applying the conventional melt polymerization process, the linear aliphatic polyamide resin can be produced at a low temperature of less than 200 ° C to increase the thermal efficiency, thereby providing price competitiveness to the final product. There is an advantage that the manufacturing method of the new method according to the present invention can be applied immediately to the existing production line without.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Throughout the specification, when an element is referred to as "including " an element, it means that it can include other elements, not excluding other elements, unless specifically stated otherwise.
본 발명자들은 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지를 제조함에 있어 플래쉬 공정의 도입 없이 200℃ 미만의 저온에서 고상중합 수행이 가능한 방법을 도출하고자 연구를 거듭한 결과, 놀랍게도 프리폴리머 제조 후 고상중합을 수행하되, 프리폴리머 토출 시 프리폴리머의 온도를 중합되는 프리폴리머의 융점보다 높게 유지하여 토출되도록 할 경우 플래쉬 공정의 도입 없이 200℃ 미만의 저온에서 고상중합을 수행하여, 중합 시 발생하는 환형 부산물을 저감시키고, 고온 및 고압 하에서 발생하는 색상 변색을 저감시킬 수 있는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 제공할 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.The present inventors have conducted intensive studies to obtain a method capable of performing solid-state polymerization at a low temperature of less than 200 ° C without introducing a flash process in the production of a linear aliphatic polyamide resin. As a result, it has been surprisingly found that solid phase polymerization is carried out after preparation of a prepolymer, When the temperature of the prepolymer is maintained at a temperature higher than the melting point of the prepolymer to be polymerized, the solid phase polymerization is carried out at a low temperature of less than 200 ° C without introduction of a flash process to reduce cyclic byproducts generated during polymerization, It is possible to provide a method of producing a linear aliphatic polyamide resin capable of reducing the discoloration of color occurring, leading to the present invention.
이에, 본 발명은 (a) 제1 반응기에 디카르복실산, 디아민 및 용매를 투입 후 예비중합하여 프리폴리머를 제조하는 단계; (b) 상기 예비중합된 프리폴리머의 온도를 상기 예비중합된 프리폴리머의 융점보다 높게 유지하여 토출하여 고화시키는 단계; 및 (c) 상기 고화된 프리폴리머를 제2 반응기에 투입하여 200℃ 미만의 온도에서 고상중합하는 단계;를 포함하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법을 개시한다.Accordingly, the present invention provides a process for producing a prepolymer, comprising: (a) adding a dicarboxylic acid, a diamine and a solvent to a first reactor and then preliminarily polymerizing to prepare a prepolymer; (b) discharging and solidifying the temperature of the prepolymerized prepolymer while keeping the temperature higher than the melting point of the prepolymerized prepolymer; And (c) introducing the solidified prepolymer into a second reactor to solid-phase-polymerize at a temperature of less than 200 ° C to produce a linear aliphatic polyamide resin.
제1 중합 단계The first polymerization step
본 발명에서 제1 중합 단계는 제1 반응기에서 용액중합으로 폴리아미드 수지를 예비중합 후 토출시켜 프리폴리머를 제조하는 단계로, 이하의 폴리아미드 수지의 용액중합 및 토출 방법에 따라 수행될 수 있다.In the present invention, the first polymerization step is a step of prepolymerizing polyamide resin by solution polymerization in a first reactor and then discharging it to prepare a prepolymer, which can be carried out according to the following solution polymerization and discharge method of polyamide resin.
먼저, 디카르복실산 및 용매를 제1 반응기에 투입한 후 액체 형태의 디아민을 이어서 제1 반응기에 투입한다. 여기서, 제1 반응기는 공지의 폴리아미드 수지의 용액중합이 가능한 반응기라면 특별히 제한되는 것은 아니다.First, the dicarboxylic acid and the solvent are introduced into the first reactor, and then the liquid type diamine is then introduced into the first reactor. Here, the first reactor is not particularly limited as long as it is a reactor capable of solution polymerization of a known polyamide resin.
본 발명에서 폴리아미드 수지 제조 원료로 사용되는 상기 디카르복실산 성분은 직쇄형 지방족 디카르복실산으로서, 바람직하게는 탄소수 4~14개의 직쇄형 지방족 디카르복실산일 수 있고, 예컨대 숙신산(succinic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 피멜산(pimelic acid), 수베르산(suberic acid), 아젤라산(azelaic acid), 세바식산(sebacic acid), 운데칸 이산(undecanedioic acid), 도데칸 이산(dodecanedioic acid), 브라실산(brassylic acid), 테트라데칸 이산(tetradecanedioic acid) 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 세바식산(sebacic acid) 또는 도데칸 이산(dodecanedioic acid)이 사용될 수 있다.The dicarboxylic acid component used as a raw material for producing a polyamide resin in the present invention is a linear aliphatic dicarboxylic acid, preferably a straight chain aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 14 carbon atoms, such as succinic acid ), Glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, brassylic acid, tetradecanedioic acid and the like, preferably sebacic acid or dodecanedioic acid, Can be used.
또한 본 발명에서 폴리아미드 수지 제조 원료로 사용되는 상기 디아민 성분은 직쇄형 지방족 디아민으로서, 폴리아미드 수지 제조에 사용되는 디아민 성분을 제한 없이 사용할 수 있으나, 다만 본 발명에서는 종래 디아민 성분으로서 카다베린 도입에 따른 환형 부산물 생성, 고온에 의한 칼라 변색 등의 문제를 개선하면서도, 종래 플래쉬 공정의 도입 없이 200℃ 미만의 저온에서 고상중합 수행이 가능한 방법의 제시라는 본 발명의 해결하고자 하는 과제에 비추어 상기 디아민 성분으로 카다베린을 선택하는 것이 바람직하다. 이때 상기 카다베린은 석유화학 유래로 제조되거나 바이오 유래로 제조된 것이 모두 사용될 수 있고, 순도 95% 이상, 바람직하게는 98% 이상의 것이 사용될 수 있다.The diamine component used as a raw material for producing a polyamide resin in the present invention is a straight chain aliphatic diamine. The diamine component used in the production of the polyamide resin can be used without limitation. However, in the present invention, In view of the problems to be solved by the present invention, there is proposed a method capable of performing solid-state polymerization at a low temperature of less than 200 캜 without introducing a flash process, while improving problems such as generation of cyclic byproducts and high- It is preferable to select cadaverine. The cadaverine may be either petrochemical-derived or bio-derived, and may have a purity of 95% or more, preferably 98% or more.
한편, 본 발명에서 상기 디카르복실산 성분과 상기 디아민 성분의 당량비는 1:1~1:4 범위인 것이 바람직하고, 반응 수율 및 프리폴리머 제조 효율을 고려하여 더욱 바람직하게는 1:1~1:1.2 범위일 수 있고, 가장 바람직하게는 1:1~1:1.05 범위일 수 있다.In the present invention, the equivalent ratio of the dicarboxylic acid component to the diamine component is preferably in the range of 1: 1 to 1: 4, more preferably in the range of 1: 1 to 1: 4 in consideration of the reaction yield and the prepolymer production efficiency. 1.2, and most preferably in the range of 1: 1 to 1: 1.05.
상기 용매로는 통상의 폴리아미드 수지의 용액중합 시 사용되는 용매라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 물, 메탄올, 에탄올 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 물이 사용될 수 있다. 상기 용매를 사용하여 중합을 수행함으로써 중합 시 발생하는 고분자의 열화 및 고화를 방지할 수 있다. 용매 함량은 투입되는 원료 총 중량 100중량부 대비 20~70중량부인 것이 바람직하고, 30~60중량부인 것이 더욱 바람직하고, 40~50중량부인 것이 가장 바람직하다. 용매의 함량이 20중량부 미만일 경우 중합 시 발생하는 열화 및 고화 방지를 위한 용매 도입 효과가 미미할 수 있고, 70중량부를 초과할 경우 용매 제거에 소요되는 시간이 길어져 효율성이 저하될 수 있다.The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent used in the solution polymerization of a conventional polyamide resin. For example, water, methanol, ethanol and the like can be used, and water can be preferably used. By performing the polymerization using the above solvent, deterioration and solidification of the polymer generated during polymerization can be prevented. The solvent content is preferably 20 to 70 parts by weight, more preferably 30 to 60 parts by weight, and most preferably 40 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total weight of the raw materials to be added. When the content of the solvent is less than 20 parts by weight, the effect of introducing a solvent for preventing deterioration and solidification during polymerization may be insignificant. If the content of the solvent is more than 70 parts by weight, the time required for removing the solvent may become longer.
다음으로, 상기 제1 반응기에 상기 단량체 성분 및 용매 이외에 촉매 및 말단밀봉제를 투입할 수 있으며, 상기 촉매 및 말단밀봉제는 그 자체로 투입되거나, 용매에 녹여서 투입될 수 있다.Next, the catalyst and the end sealant may be added to the first reactor in addition to the monomer component and the solvent, and the catalyst and the end sealant may be introduced by itself or dissolved in a solvent.
본 발명에서 촉매로는 인계 촉매가 사용될 수 있으며, 예컨대 인산, 아인산, 차아인산, 인산염, 아인산염, 차아인산염 등이 사용될 수 있고, 더욱 바람직하게는 차아인산염이 사용될 수 있다. 다만, 촉매는 상기 물질 외에도 인화합물 중 중합 반응을 저해하지 않는 물질이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 중합 반응에 인계 촉매를 적용 시 촉매는 중합 반응 속도를 빠르게 해주는 것 뿐만이 아니라 중합 반응의 열안정제로도 작용한다. 따라서 인계 화합물을 촉매로 적용하는 것이 바람직하며, 그 사용량은 생성되는 중합물 대비 10~5,000ppm인 것이 바람직하고, 30~1,000ppm인 것이 더욱 바람직하고, 50~300ppm인 것이 가장 바람직하다. 촉매의 사용량이 10ppm 이하일 경우 촉매의 작용이 충분히 나타나지 않을 수 있고, 5,000ppm을 초과할 경우 최종 제품에 잔존하는 촉매로 인해 가공 시 분해 반응이 발생하여 물성이 저하될 수 있다.As the catalyst in the present invention, a phosphorus-based catalyst may be used, and for example, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, phosphates, phosphites, hypophosphites and the like may be used, more preferably hypophosphite may be used. However, the catalyst is not particularly limited as long as it is a substance which does not inhibit the polymerization reaction among the phosphorus compounds in addition to the above-mentioned substances. When the phosphorus catalyst is applied to the polymerization reaction, the catalyst not only accelerates the polymerization reaction but also acts as a thermal stabilizer for the polymerization reaction. Therefore, it is preferable to use the phosphorus compound as a catalyst. The amount of the phosphorus compound to be used is preferably 10 to 5,000 ppm, more preferably 30 to 1,000 ppm, and most preferably 50 to 300 ppm based on the polymerized product. If the amount of the catalyst used is less than 10 ppm, the action of the catalyst may not be sufficiently exhibited. If the amount of the catalyst is more than 5,000 ppm, the decomposition reaction may occur during processing due to the catalyst remaining in the final product.
본 발명에서 상기 말단밀봉제는 분자량을 조절하기 위해 투입되는 것으로, 예컨대 단관능기의 모노카르복실산이나 모노아민이 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 고상중합을 촉진시키고 고상중합 시 겔이 형성되는 것을 방지하기 위해 모노카르복실산을 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the end sealant is added to control the molecular weight. For example, a monocarboxylic acid or a monoamine of a monofunctional group may be used. In the present invention, the solid encapsulant is promoted, It is preferable to use a monocarboxylic acid.
상기 모노카르복실산 말단밀봉제는 아세트산, 프로피온산, 뷰티르산, 발레릭산, 카프로산, 카르릴산, 라우릭산, 트라이데실산, 미리스틱산, 팔미트산, 스테아르산, 피발산, 아이소뷰틸산 등의 지방족 모노카르복실산이나, 사이클로헥산 카르복실산 등의 지환식 모노카르복실산, 벤조산, 톨루익산, 나프탈렌카르복실산, 페닐아세트산 등의 방향족 모노카르복실산일 수 있고, 바람직하게는 지방족으로서 경제성 및 가용성이 우수한 아세트산일 수 있다.Wherein the monocarboxylic acid end-capping agent is selected from the group consisting of acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, carraic acid, lauric acid, tridecylic acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, pivalic acid, isobutylic acid Alicyclic monocarboxylic acids such as aliphatic monocarboxylic acids and cyclohexanecarboxylic acids, aromatic monocarboxylic acids such as benzoic acid, toluic acid, naphthalenecarboxylic acid and phenylacetic acid, And acetic acid with good solubility.
상기 말단밀봉제의 함량은 투입되는 상기 디카르복실산 대비 0.001~0.1당량인 것이 바람직하고, 0.002~0.1당량인 것이 더욱 바람직하고, 0.005~0.1당량인 것이 가장 바람직하다. 말단밀봉제의 함량이 0.001당량 미만일 경우 분자량 조절 효과가 미미할 수 있고, 0.1당량을 초과할 경우 원하는 고분자량의 중합품을 얻기 어려울 수 있다.The content of the end sealant is preferably 0.001 to 0.1 equivalents, more preferably 0.002 to 0.1 equivalents, and most preferably 0.005 to 0.1 equivalents, relative to the amount of the dicarboxylic acid to be added. If the content of the end-capping agent is less than 0.001 equivalent, the effect of controlling the molecular weight may be insignificant, and if it exceeds 0.1 equivalent, it may be difficult to obtain a desired high molecular weight polymer product.
다음으로, 상기 성분들이 투입된 제1 반응기에서 폴리아미드 염을 형성시킨 후 예비중합(prepolymerization) 반응을 수행하여 프리폴리머를 제조한다.Next, a prepolymer is prepared by forming a polyamide salt in a first reactor into which the above components are introduced, and then performing a prepolymerization reaction.
상기 폴리아미드 염 형성은 예컨대, 상온에서 질소, 아르곤 등의 불활성 기체로 제1 반응기를 충분히 치환시킨 후 반응기를 완전히 밀폐하고 투입된 디카르복실산의 녹는점보다 1~20℃, 바람직하게는 1~10℃ 높은 온도까지 승온시키고, 승온이 완료되면 그 온도에서 10분~3시간, 바람직하게는 30분~1시간 가량 교반시켜 완벽하게 폴리아미드 염이 형성되도록 할 수 있다.The formation of the polyamide salt can be carried out, for example, by sufficiently replacing the first reactor with an inert gas such as nitrogen or argon at room temperature, then completely sealing the reactor and adding 1 to 20 ° C, The temperature is elevated to a high temperature of 10 ° C, and when the temperature is elevated, stirring is carried out at that temperature for 10 minutes to 3 hours, preferably 30 minutes to 1 hour, so that the polyamide salt is completely formed.
이후, 제1 반응기 온도를 200~250℃, 바람직하게는 210~230℃로 승온시킨 후 그 온도에서 30~300분, 바람직하게는 60~180분 동안 5~30bar, 바람직하게는 15~20bar의 압력을 유지하면서 예비중합 반응을 진행하여 프리폴리머를 제조하게 된다. 이때 제1 반응기 내부의 압력을 유지하기 위해 내부의 용매 및 생성되는 축합물을 제거할 수 있다.Thereafter, the temperature of the first reactor is raised to 200 to 250 ° C, preferably 210 to 230 ° C, and then the temperature is raised to 5 to 30 bar, preferably 15 to 20 bar, for 30 to 300 minutes, preferably 60 to 180 minutes The prepolymerization reaction proceeds while maintaining the pressure to prepare the prepolymer. At this time, the inner solvent and the resulting condensate may be removed to maintain the pressure inside the first reactor.
다음으로, 상기 예비중합 반응으로 중합된 중합물을 토출시켜 고화된 프리폴리머를 제조한다.Next, the polymerized polymerized by the prepolymerization reaction is discharged to prepare a solidified prepolymer.
상기 프리폴리머의 토출은 상기 폴리아미드 염 형성 후 제1 반응기 내부 압력을 서서히 낮추어 반응기 압력을 제1 반응기 외부압력과 동일한 압력으로 한 후 생성된 프리폴리머를 제1 반응기 바닥의 토출부를 열어 토출시킴으로써 수행될 수 있다. 이때, 냉각수로 토출되도록 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 공기중으로 토출되도록 할 수 있음은 물론이다. 냉각수로 토출되도록 할 경우 냉각수의 온도는 일반적으로 상온일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 생성된 프리폴리머의 토출 시 고분자의 고화에 특별히 문제되지 않는다면 예컨대, 5~35℃의 냉각수가 사용될 수 있고, 바람직하게는 10~30℃의 냉각수가 사용될 수 있다.The discharge of the prepolymer may be performed by gradually lowering the pressure inside the first reactor after the formation of the polyamide salt to bring the pressure of the reactor to the same pressure as the pressure externally of the first reactor and then opening and discharging the resulting prepolymer at the bottom of the first reactor have. At this time, the cooling water can be discharged, but it is not limited thereto, and it is of course possible to discharge the air into the air. The cooling water may be cooled to room temperature. However, the temperature of the cooling water is not limited thereto. For example, cooling water at a temperature of 5 to 35 ° C may be used if there is no particular problem in solidification of the polymer during discharge of the generated prepolymer , Preferably 10 to 30 DEG C, may be used.
한편, 상기 '동일한 압력'이란 토출부를 개구한 후 반응기에 어떠한 외압도 가하지 않아 반응기 압력이 외부압력과 완전히 일치하는 경우는 물론이고, 외압이 가해지는 경우이기는 하나 원활한 토출을 위해 통상적으로 채용될 수 있는 블로잉과 같은 수단에 의해 대략 1기압, 바람직하게는 0.5기압 이내의 소폭의 압력 차이가 있는 상태를 포함하는 의미로 이해될 수 있다.On the other hand, the 'same pressure' refers to the case where no external pressure is applied to the reactor after opening the discharge portion, so that the pressure of the reactor is completely matched to the external pressure and the external pressure is applied. May be understood to mean a state in which there is a slight pressure difference of about 1 atm, preferably within 0.5 atm, by means such as blowing.
여기서, 본 발명에서는 상기 압력 조건에서 종래 플래쉬 공정을 사용하지 않고 효과적인 토출 공정이 수행되도록 하기 위해 토출 시 제1 반응기 온도를 생성된 프리폴리머의 융점보다 5~30℃, 바람직하게는 10~20℃ 높게 설정할 수 있다. 구체적으로 생성된 프리폴리머의 융점보다 높은 온도는 200~250℃일 수 있고, 바람직하게는 210~240℃, 가장 바람직하게는 225~235℃일 수 있다. 이후, 예비중합 반응을 마친 프리폴리머를 펠렛 형태로 만들어 후속 고상중합 공정에 사용되도록 할 수 있다.Here, in the present invention, in order to perform an effective discharging process without using the conventional flash process under the above-described pressure condition, the temperature of the first reactor at the time of discharging is set to be 5 to 30 ° C, preferably 10 to 20 ° C higher than the melting point of the generated prepolymer Can be set. The temperature higher than the melting point of the prepolymer specifically produced may be 200 to 250 ° C, preferably 210 to 240 ° C, and most preferably 225 to 235 ° C. Thereafter, the pre-polymerized prepolymer may be pelletized to be used in a subsequent solid-state polymerization process.
한편, 전술한 과정을 거쳐 제조되는 프리폴리머는 상대점도(RV, 98% 황산을 용매로 농도 1g/㎗로 분석)가 1.0~2.0 범위의 저분자량인 것으로서, 상기 점도 범위에서 토출 공정이 원활이 수행되었으며, 후속 고상중합 시 저온에서의 중합 수행이 가능한 것으로 확인되었다.On the other hand, the prepolymer prepared through the process described above has a low molecular weight ranging from 1.0 to 2.0 in terms of relative viscosity (RV, concentration of 1 g / dl with 98% sulfuric acid as a solvent) And it was confirmed that polymerization could be carried out at a low temperature in the subsequent solid phase polymerization.
종래 폴리아미드 제조 공정에 있어, 높은 융점(Tm)으로 인해 용융중합이 어려워 고상중합을 실시하게 된다. 예컨대, 폴리프탈아미드(polyphthalamide; PPA)의 경우 고상중합을 주로 실시하는데, 이는 융점이 300℃ 이상으로 용융중합을 위해서는 300℃ 이상의 온도가 필요하므로, 용융중합 대신 폴리프탈아미드 수지의 융점 이하의 온도에서 고상중합을 실시하게 된다. 따라서, 이 경우 예비중합 공정에서 플래쉬 공정을 사용하지 않는다면 토출이 불가하다. 즉, 폴리프탈아미드의 경우 예비중합은 230~250℃ 정도의 온도에서 수행되는데, 이 온도에서 폴리프탈아미드는 용매가 없을 경우 굳어서 토출되지 않으며, 따라서 용매인 물을 일부 포함한 상태에서 약 5bar 조건으로 순간적으로 물과 함께 토출되도록 하는 플래쉬 공정을 채용해야 한다.Conventional polyamide production processes are difficult to melt-polymerize due to their high melting point (Tm), so that solid-state polymerization is carried out. For example, in the case of polyphthalamide (PPA), solid phase polymerization is mainly carried out, since a melting point of 300 ° C or higher is required and a temperature of 300 ° C or higher is required for melt polymerization. Therefore, a temperature lower than the melting point of the polyphthalamide resin The solid phase polymerization is carried out. Therefore, in this case, ejection is not possible unless the flash process is used in the prepolymerization process. That is, in the case of the polyphthalamide, the prepolymerization is carried out at a temperature of about 230 to 250 ° C. At this temperature, the polyphthalamide is not hardly discharged when the solvent is not present. Therefore, It is necessary to adopt a flash process for instantaneously discharging it together with water.
이에 대해, 본 발명의 제1 중합 단계에서는 특히 일정 수준의 융점을 갖는 폴리아미드 수지를 예정할 경우 통상적인 폴리아미드 중합 시 사용되는 플래쉬 공정을 채용하지 않고, 상압까지 용매를 모두 제거한 후 프리폴리머를 토출함으로써 플래쉬 공정을 위한 추가 장비의 도입이 필요하지 않아 기존의 생산 라인에 바로 적용 가능한 장점이 있을 뿐 아니라, 후술하는 바와 같이, 200℃ 미만의 저온에서 고상중합을 수행할 경우 종래 용융중합을 수행할 경우 대비 동등 이상의 물성 및 품질을 가지는 폴리아미드 수지를 제조하도록 하는 효과가 있다.On the other hand, in the first polymerization step of the present invention, when a polyamide resin having a certain level of melting point is to be prepared, the flash process used in conventional polyamide polymerization is not employed, the solvent is completely removed to atmospheric pressure, In addition, there is a merit that it is possible to apply directly to an existing production line because it is not necessary to introduce additional equipment for the flash process. In addition, when performing solid phase polymerization at a low temperature of less than 200 캜, There is an effect of producing a polyamide resin having physical properties and quality equal to or higher than those of the polyamide resin.
제2 중합 단계Second polymerization step
본 발명에서 제2 중합 단계는 제2 반응기에서 상기 제1 중합 단계에서 제조된 펠렛상의 프리폴리머를 이용하여 고상중합을 수행하는 단계이다.In the present invention, the second polymerization step is a step of performing solid phase polymerization using the prepolymer on the pellet prepared in the first polymerization step in the second reactor.
고상중합에 사용되는 제2 반응기는 공지의 폴리아미드 수지의 고상중합이 가능한 반응기라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 유동층 반응기 또는 텀블러 반응기를 이용하여 수행될 수 있다.The second reactor used for solid phase polymerization is not particularly limited as long as it is a reactor capable of solid phase polymerization of a known polyamide resin, and can be carried out using, for example, a fluidized bed reactor or a tumbler reactor.
고상중합 반응은 제1 중합 단계에서 제조된 프리폴리머를 제2 반응기에 투입하여 수행하되, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 제2 반응기에 투입된 프리폴리머가 종래 플래쉬 공정을 통하여 수득된 것이 아닌, 토출 시 제1 반응기의 온도를 중합되는 프리폴리머의 융점보다 높게 유지하여 토출되도록 하여 수득된 것을 사용함에 따라, 종래 폴리아미드 수지의 용융중합 하 제조 대비 저온 환경에서 수행됨에도 불구하고 동등 이상의 물성 및 품질을 가지는 폴리아미드 수지가 제조되도록 하게 된다.In the solid phase polymerization reaction, the prepolymer prepared in the first polymerization step is introduced into the second reactor. In the present invention, however, the prepolymer introduced into the second reactor is not obtained through the conventional flash process, The temperature of the reactor is kept higher than the melting point of the prepolymer to be polymerized, and the polyamide resin thus obtained is discharged at a temperature higher than the melting point of the prepolymer to be polymerized. Is produced.
따라서 본 발명에서 상기 고상중합은 200℃ 미만의 온도에서 수행되며, 바람직하게는 150℃ 초과 200℃ 미만, 더욱 바람직하게는 170℃ 초과 200℃ 미만의 온도에서 수행될 수 있다. 이때 중합 시간은 환형 부산물 생성 및 색상 변색을 고려하여 1~48시간 범위에서 적절히 설정할 수 있으며, 바람직하게는 5~24시간 수행될 수 있다.Thus, in the present invention, the solid state polymerization is carried out at a temperature of less than 200 ° C, preferably greater than 150 ° C and less than 200 ° C, more preferably greater than 170 ° C and less than 200 ° C. In this case, the polymerization time may be suitably set in the range of 1 to 48 hours, preferably 5 to 24 hours, in consideration of generation of cyclic byproducts and color discoloration.
또한 상기 고상중합은 불활성 기체를 계속적으로 투입하여 진행되도록 할 수도 있고, 진공을 걸어 진행되도록 할 수도 있으며, 상기 2가지 방법 중 어떠한 방법도 무방하다. 상기 불활성 기체로 질소를 사용하는 것이 바람직하며, 진공을 통한 고상중합을 진행할 경우 진공은 1torr 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the solid state polymerization may be carried out by continuously introducing an inert gas, or may be carried out by applying a vacuum. Any of the two methods may be employed. Nitrogen is preferably used as the inert gas, and when the solid-state polymerization is carried out through vacuum, the vacuum is preferably made to be 1 torr or less.
상기 고상중합을 거쳐 제조되는 중합물은 상대점도(RV, 98% 황산을 용매로 농도 1g/㎗로 분석)가 2.0~4.0 범위의 것으로서, 색상 특성이 우수할 뿐 아니라 가공이 용이하여 자동차, 전기전자 재료 등의 용도로의 적용에 적합하다. 또한 상기 고상중합을 거쳐 제조되는 중합물의 환형 부산물 함량은 10몰% 이하, 바람직하게는 8몰% 이하, 더욱 바람직하게는 5몰% 이하, 더욱 더 바람직하게는 3몰% 이하로서 환형 부산물의 생성을 현저히 저감시킬 수 있다.The polymer produced through the solid phase polymerization has a relative viscosity (RV, analysis of 98% sulfuric acid as a solvent at a concentration of 1 g / dl) in the range of 2.0 to 4.0, It is suitable for application to materials. The cyclic byproduct content of the polymerized product produced through the solid phase polymerization is 10 mol% or less, preferably 8 mol% or less, more preferably 5 mol% or less, still more preferably 3 mol% or less, Can be significantly reduced.
이와 같이, 본 발명의 제2 중합 단계에서는 200℃ 미만의 저온에서 고상중합이 수행됨으로써 칼라 변색을 저감시켜 색상 특성이 우수하고, 카다베린을 포함하는 폴리아미드 수지의 중합 시 발생하는 환형 부산물의 생성을 극적으로 저감시킬 수 있는 폴리아미드 수지 제조방법을 제공할 수 있다. 특히, 카다베린을 포함하는 폴리아미드 수지의 중합 시 반응기 말단에서 카다베린의 환화에 의한 피페리딘 말단기의 생성을 저감시킬 수 있어, 말단기 캡핑에 의한 고분자 생성반응 저해를 최소화하여 고분자량의 카다베린을 포함하는 직쇄형 지방산 폴리아미드 수지의 제조가 가능하도록 할 수 있다.Thus, in the second polymerization step of the present invention, solid-state polymerization is carried out at a low temperature of less than 200 ° C, color discoloration is reduced and color characteristics are excellent, and generation of cyclic by-products generated in the polymerization of a polyamide resin containing cadaverine The present invention can provide a method for producing a polyamide resin capable of dramatically reducing the amount of the polyamide resin. Particularly, in the polymerization of a polyamide resin containing cadaverine, the generation of piperidine end groups by cyclization of cadaverine at the end of the reactor can be reduced, and the inhibition of the polymer production reaction by terminal group capping can be minimized, It is possible to manufacture a linear fatty acid polyamide resin containing cadaverine.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
실시예 1Example 1
세바식산 1,260g(6.23mol, 1.00eq), 카다베린 650g(6.36mol, 1.02eq), 증류수 1,700g(총 100중량부 대비 47중량부), 차아인산 나트륨 132mg(1.25mmol, 최종 중합체 기준 79ppm) 및 아세트산 1.87g(0.03mol, 0.005eq)을 10L 고압반응기에 투입한 후 상온에서 10분간 질소 치환하였다. 이후 반응기를 완전히 밀폐한 후 온도를 140℃로 승온시켰다. 승온이 완료된 후 140℃에서 30분 교반시켜 폴리아미드 염이 완전히 생성되도록 하였다. 이후 온도를 230℃로 세팅하고 서서히 온도를 올려 210℃가 되었을 때 압력이 17.2bar가 되어, 서서히 물을 제거시키면서 상기 압력을 유지시켰다. 상기 압력을 유지하기 위해 반응 온도는 서서히 230℃에 도달하였다. 230℃에 도달 후 더 이상 상기 압력을 유지할 수 없게 되면 반응기의 압력을 서서히 상압까지 감소시켰다. 상압이 되면 바로 반응기 바닥의 토출부를 열어 생성된 프리폴리머를 냉각수에 토출시켰다. 총 반응 시간은 승온 시간 포함 300분이 소요되었다.1,700 g (47 parts by weight based on 100 parts by weight total) of sodium cyanoborohydride, 132 mg (1.25 mmol, 79 ppm based on the final polymer) of sodium hypophosphite, 1,260 g (6.23 mol, 1.00 eq) of sebacic acid, 650 g (6.36 mol, 1.02 eq) (0.03 mol, 0.005 eq) of acetic acid were charged into a 10 L high-pressure reactor and then purged with nitrogen at room temperature for 10 minutes. After the reactor was completely closed, the temperature was raised to 140 占 폚. After the heating was completed, the mixture was stirred at 140 DEG C for 30 minutes to completely form the polyamide salt. Then, the temperature was set at 230 ° C, and the temperature was gradually raised. When the temperature reached 210 ° C, the pressure was 17.2 bar, and the pressure was maintained while gradually removing water. The reaction temperature gradually reached 230 DEG C to maintain the above pressure. After reaching 230 [deg.] C, the pressure in the reactor was slowly reduced to atmospheric pressure once the pressure could no longer be maintained. When the atmospheric pressure was reached, the discharge portion at the bottom of the reactor was opened to discharge the generated prepolymer to the cooling water. The total reaction time required 300 minutes including the temperature rise time.
상기와 같이 제조된 프리폴리머를 분쇄한 후 5L 텀블러 반응기에 300g을 투입한 후 밀폐하여 10rpm으로 서서히 회전시켰다. 진공을 걸어 반응기의 내압이 1torr 이하가 되도록 하면서, 상온에서 15분 동안 회전시켜, 내부 산소를 먼저 제거하였다. 이후 서서히 온도를 올려 190℃에 도달하도록 하여, 190℃에서 5시간 고상중합을 진행하였다. 중합을 마친 고상중합품을 냉각수에 토출하여 최종 폴리아미드 수지를 제조하였다.The prepared prepolymer was pulverized, and then 300 g was put into a 5 L tumbler reactor, and then it was closed and slowly rotated at 10 rpm. The internal oxygen was firstly removed by rotating the reactor at room temperature for 15 minutes while applying a vacuum so that the internal pressure of the reactor became 1 torr or less. Thereafter, the temperature was gradually raised to reach 190 캜, and solid state polymerization was carried out at 190 캜 for 5 hours. The polymerized solid product was discharged into cooling water to prepare a final polyamide resin.
실시예 2Example 2
세바식산 126g(623mmol, 1.00eq), 카다베린 65g(636mol, 1.02eq), 증류수 170g(총 100중량부 대비 47중량부), 차아인산 나트륨 13.2mg(0.12mmol, 최종 중합체 기준 79ppm) 및 아세트산 187mg(31mmol, 0.005eq)을 1L 고압반응기에 투입한 후 상온에서 10분간 질소 치환하였다. 이후 반응기를 완전히 밀폐한 후 온도를 140℃로 승온시켰다. 승온이 완료된 후 140℃에서 30분 교반시켜 폴리아미드 염이 완전히 생성되도록 하였다. 이후 온도를 230℃로 세팅하고 서서히 온도를 올려 210℃가 되었을 때 압력이 17.2bar가 되어, 서서히 물을 제거시키면서 상기 압력을 유지시켰다. 상기 압력을 유지하기 위해 반응 온도는 서서히 230℃에 도달하였다. 230℃에 도달 후 더 이상 상기 압력을 유지할 수 없게 되면 반응기의 압력을 서서히 상압까지 감소시켰다. 상압이 되면 바로 반응기 바닥의 토출부를 열어 생성된 프리폴리머를 냉각수에 토출시켰다. 총 반응 시간은 승온 시간 포함 300분이 소요되었다.(633 mol, 1.02 eq), distilled water 170 g (47 parts by weight based on 100 parts by weight total), 13.2 mg (0.12 mmol, based on the final polymer 79 ppm) of sodium hypophosphite, and 187 mg (31 mmol, 0.005 eq) was introduced into a 1 L high-pressure reactor and then purged with nitrogen at room temperature for 10 minutes. After the reactor was completely closed, the temperature was raised to 140 占 폚. After the heating was completed, the mixture was stirred at 140 DEG C for 30 minutes to completely form the polyamide salt. Then, the temperature was set at 230 ° C, and the temperature was gradually raised. When the temperature reached 210 ° C, the pressure was 17.2 bar, and the pressure was maintained while gradually removing water. The reaction temperature gradually reached 230 DEG C to maintain the above pressure. After reaching 230 [deg.] C, the pressure in the reactor was slowly reduced to atmospheric pressure once the pressure could no longer be maintained. When the atmospheric pressure was reached, the discharge portion at the bottom of the reactor was opened to discharge the generated prepolymer to the cooling water. The total reaction time required 300 minutes including the temperature rise time.
상기와 같이 제조된 프리폴리머를 분쇄한 후 유동층 반응기에 50g 투입하였다. 180℃의 질소를 5L/m의 속도로 반응기에 불어넣어 주며, 24시간 동안 고상중합을 실시하여 최종 폴리아미드 수지를 제조하였다.The prepared prepolymer was pulverized, and then 50 g was added to the fluidized bed reactor. Nitrogen at 180 캜 was blown into the reactor at a rate of 5 L / m 2 and solid phase polymerization was carried out for 24 hours to prepare a final polyamide resin.
비교예Comparative Example
세바식산 1,260g(6.23mol, 1.00eq), 카다베린 650g(6.36mol, 1.02eq), 증류수 1,700g(총 100중량부 대비 47중량부), 차아인산 나트륨 132mg(1.25mmol, 최종 중합체 기준 79ppm) 및 아세트산 1.87g(0.03mol, 0.005eq)을 10L 고압반응기에 투입한 후 상온에서 10분간 질소 치환하였다. 이후 반응기를 완전히 밀폐한 후 온도를 140℃로 승온하였다. 승온이 완료 된 후 140℃에서 30분 교반시켜 폴리아미드 염이 완전히 생성되도록 하였다. 이후 온도를 230℃로 세팅하고 서서히 온도를 올려 210℃가 되었을 때 압력이 17.2bar가 되어, 서서히 물을 제거시키면서 상기 압력을 유지시켰다. 상기 압력을 유지하기 위해 반응 온도는 서서히 230℃에 도달하였다. 230℃에 도달 후 더 이상 상기 압력을 유지할 수 없게 되면 반응기의 압력을 서서히 상압까지 감소시켰다. 상압으로 된 반응기의 온도를 270℃로 20분간 승온시킨 후 상압에서 50분, 1torr 이하의 진공 상태에서 10분 동안 더 진행하였다. 중합을 마친 후 바닥의 토출부를 열어 생성된 폴리머를 냉각수에 토출하여 펠렛타이징하여 최종 폴리아미드 수지를 제조하였다. 총 반응 시간은 승온 시간 포함 380분이 소요되었다.1,700 g (47 parts by weight based on 100 parts by weight total) of sodium cyanoborohydride, 132 mg (1.25 mmol, 79 ppm based on the final polymer) of sodium hypophosphite, 1,260 g (6.23 mol, 1.00 eq) of sebacic acid, 650 g (6.36 mol, 1.02 eq) (0.03 mol, 0.005 eq) of acetic acid were charged into a 10 L high-pressure reactor and then purged with nitrogen at room temperature for 10 minutes. After the reactor was completely closed, the temperature was raised to 140 캜. After the heating was completed, the mixture was stirred at 140 DEG C for 30 minutes to completely produce the polyamide salt. Then, the temperature was set at 230 ° C, and the temperature was gradually raised. When the temperature reached 210 ° C, the pressure was 17.2 bar, and the pressure was maintained while gradually removing water. The reaction temperature gradually reached 230 DEG C to maintain the above pressure. After reaching 230 [deg.] C, the pressure in the reactor was slowly reduced to atmospheric pressure once the pressure could no longer be maintained. The temperature of the autoclave reactor was raised to 270 ° C for 20 minutes, and then the autoclave was further maintained at a normal pressure for 50 minutes and under a vacuum of 1 torr or less for 10 minutes. After completion of the polymerization, the discharged portion of the bottom was opened, and the resulting polymer was discharged into cooling water and pelletized to prepare a final polyamide resin. The total reaction time was 380 minutes including the temperature rise time.
시험예Test Example
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 폴리아미드 수지에 대하여 하기 방법으로 융점(Tm), 결정화온도(Tc), 상대점도(RV), 환형 부산물 함량, 색상을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The melting point (Tm), the crystallization temperature (Tc), the relative viscosity (RV), the cyclic byproduct content, and the color of the polyamide resin prepared according to the Examples and Comparative Examples were measured in the following manner. Respectively.
[측정방법][How to measure]
1) 융점(Tm) 및 결정화온도(Tc)1) Melting point (Tm) and crystallization temperature (Tc)
시차 주사 열량계(Differential Scanning Calorimetry; DSC)를 통해 융점 및 결정화 온도를 확인하였다. 20℃에서 300℃까지 10℃/min의 속도로 승온한 후 서서히 10℃/min으로 냉각 후 다시 승온한 결과이다.The melting point and the crystallization temperature were confirmed by differential scanning calorimetry (DSC). The temperature was raised from 20 ° C to 300 ° C at a rate of 10 ° C / min, then gradually cooled to 10 ° C / min and then increased again.
2) 상대 점도(Relative viscosity; RV)2) Relative viscosity (RV)
98% 황산을 용매로 사용하여, 농도 1g/㎗의 샘플을 25℃에서 우벨로드 점도관을 사용하여 하기 수학식 1에 따라 분석하였다.Using 98% sulfuric acid as a solvent, a sample having a concentration of 1 g / dl was analyzed at 25 캜 using a Ubbelohde viscosity tube according to the following equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
RV=η/η0 RV =? /? 0
(η: 시료를 녹인 용액의 낙하 초수, η0: 시료를 녹이지 않은 용매만의 낙하 초수)(η is the number of drops of the solution in which the sample is dissolved, and η 0 is the number of drops of the solvent in which the sample is not dissolved)
3) 중합품의 구조 및 카다베린 환화 반응에 의한 말단기 피페리딘의 함량3) Structure of polymer and content of terminal short-term piperidine by cyclodextrin cyclization reaction
NMR(Nuclear Magnetic Resonance) 분석을 통해 중합품의 구조 및 카다베린의 환화 반응에 의한 말단기의 피페리딘의 함량을 확인하였다. 분석할 폴리아미드를 소량 취해 Hexafluoro-2-propanol(HFIP) 용액에 녹인 후 그 용액 중 소량을 취해 CDCl3 NMR 용매로 1H-NMR 분석을 수행하였다. 1H-NMR 분석은 1H-NMR peak의 위치 및 적분값을 통해 중합품의 구조를 확인하여 수행되었다. 폴리아미드 주쇄의 아미드 결합의 질소 원자에 인접하는 탄소에 결합하는 수소(화학 시프트 값 3.0~3.5ppm)와 질소의 헤테로 고리의 질소 원자에 인접하는 탄소에 결합하는 수소(화학 시프트 값 3.5~4.0ppm)의 적분값을 통해 피페리딘 말단기의 함량을 계산하여, 환형 부산물의 함량을 산출하였다.Nuclear Magnetic Resonance (NMR) analysis confirmed the structure of the polymer and the content of piperidine in the terminal group by cyclization of cadaverine. A small amount of the polyamide to be analyzed was dissolved in Hexafluoro-2-propanol (HFIP) solution, and a small amount of the polyamide was analyzed by 1 H-NMR analysis using CDCl 3 NMR solvent. 1 H-NMR analysis was carried out by confirming the structure of the polymer product through the position and integral value of 1 H-NMR peak. (Chemical shift value: 3.0 to 3.5 ppm) bonded to the carbon adjacent to the nitrogen atom of the amide bond of the polyamide main chain and hydrogen bonded to the carbon adjacent to the nitrogen atom of the nitrogen hetero ring (chemical shift value: 3.5 to 4.0 ppm ) To calculate the content of the cyclic byproducts. ≪ tb >< TABLE >
4) 색상4) Color
중합품을 육안으로 관찰하였다.The polymer product was visually observed.
상기 표 1을 참조하면, 용융중합(비교예)과 고상중합(실시예 1 및 2)을 통한 최종 제품의 열적 특성 및 점도 특성은 차이가 없으나, 환형 부산물 함량 및 색상 특성 면에서는 고상중합을 실시한 실시예에서 월등히 우수한 것을 확인할 수 있다.Referring to the above Table 1, there is no difference in the thermal properties and the viscosity characteristics of the final product through the melt polymerization (Comparative Example) and the solid phase polymerization (Examples 1 and 2), but in the case of the cyclic byproduct content and color characteristics, It can be confirmed that it is superior in the examples.
즉, 본 발명에 따라 폴리아미드 수지의 예비중합에 있어 프리폴리머 토출 시 프리폴리머의 온도를 중합되는 프리폴리머의 융점보다 높게 유지하여 토출되도록 하는 공정 적용 시 종래 플래쉬 공정을 채용하지 않고도 200℃ 미만의 온도에서 고상중합이 효과적으로 진행되어 고분자량의 중합품을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 중합 시 발생하는 환형 부산물 생성과, 고온 및 고압 하에서 발생하는 색상 변색을 극적으로 저감시키는 것을 확인할 수 있다.That is, in the prepolymerization of the polyamide resin according to the present invention, when the prepolymer is discharged while maintaining the temperature of the prepolymer higher than the melting point of the prepolymer to be polymerized, It can be confirmed that not only polymerization can be effectively promoted to obtain a polymer product having a high molecular weight but also the production of cyclic byproducts occurring upon polymerization and the color discoloration occurring under high temperature and high pressure are dramatically reduced.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Accordingly, the scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning, range, and equivalence of the claims are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
Claims (10)
(b) 상기 예비중합된 프리폴리머의 온도를 상기 예비중합된 프리폴리머의 융점보다 높게 유지하여 토출하여 고화시키는 단계; 및
(c) 상기 고화된 프리폴리머를 제2 반응기에 투입하여 200℃ 미만의 온도에서 고상중합하는 단계;
를 포함하고,
상기 (a) 단계의 상기 디카르복실산은 탄소수 4~14개의 직쇄형 지방족 디카르복실산이고, 상기 디아민은 카다베린(cadaverine)이고,
상기 (b) 단계의 상기 프리폴리머의 융점보다 높은 온도는 200~250℃이고,
상기 (b) 단계는 상기 프리폴리머의 토출 전 상기 용매를 제거하고, 상기 제1 반응기의 압력을 감소시키며,
상기 (c) 단계 후 중합된 중합물의 환형 부산물 함량은 10몰% 이하인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.(a) adding a dicarboxylic acid, a diamine and a solvent to a first reactor and preliminarily polymerizing to prepare a prepolymer;
(b) discharging and solidifying the temperature of the prepolymerized prepolymer while keeping the temperature higher than the melting point of the prepolymerized prepolymer; And
(c) introducing the solidified prepolymer into a second reactor to solid-phase polymerize at a temperature of less than 200 ° C;
Lt; / RTI >
In the step (a), the dicarboxylic acid is a straight chain aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 14 carbon atoms, the diamine is cadaverine,
The temperature higher than the melting point of the prepolymer in step (b) is 200 to 250 ° C,
The step (b) may include removing the solvent before discharging the prepolymer, reducing the pressure of the first reactor,
Wherein the cyclic byproduct content of the polymerized polymer after step (c) is 10 mol% or less.
상기 용매의 투입량은 상기 제1 반응기에 투입되는 용매를 포함한 원료 총 중량 100중량부 대비 20~70중량부인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the amount of the solvent is 20 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of raw materials including the solvent to be added to the first reactor.
상기 예비중합은, ⅰ) 불활성 기체로 상기 제1 반응기를 치환 및 상기 투입된 디카르복실산의 녹는점보다 1~20℃ 높은 온도까지 승온시킨 후 10분~3시간 교반시켜 폴리아미드 염을 형성하는 단계; 및 ⅱ) 상기 제1 반응기 온도를 200~250℃로 승온시킨 후 30~300분 동안 5~30bar의 압력을 유지하면서 예비중합 반응을 수행하여 프리폴리머를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.The method according to claim 1,
The prepolymerization is carried out by: i) substituting the first reactor with an inert gas, raising the temperature to 1 to 20 ° C above the melting point of the added dicarboxylic acid, and then stirring for 10 minutes to 3 hours to form a polyamide salt step; And ii) raising the temperature of the first reactor to 200 to 250 ° C and then performing a prepolymerization reaction while maintaining a pressure of 5 to 30 bar for 30 to 300 minutes to form a prepolymer. A method for producing a chained aliphatic polyamide resin.
상기 제1 반응기에 모노카르복실산인 말단밀봉제를 더 투입하되, 상기 말단밀봉제 투입량은 상기 디카르복실산 대비 0.001~0.1당량인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the end sealant is further added to the first reactor and the amount of the end sealer is 0.001 to 0.1 equivalent based on the dicarboxylic acid.
상기 고상중합은 상기 제2 반응기에 불활성 기체를 계속적으로 투입하여 수행되거나, 1torr 이하의 진공 조건에서 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the solid-state polymerization is carried out by continuously introducing an inert gas into the second reactor, or is carried out under a vacuum of 1 torr or less.
상기 (a) 단계에서 제조되는 프리폴리머의 상대점도(RV)는 1.0~2.0이고, 상기 (b) 단계 후 중합된 중합물의 상대점도(RV)는 2.0~4.0인 것을 특징으로 하는 직쇄형 지방족 폴리아미드 수지 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the relative viscosity (RV) of the prepolymer prepared in the step (a) is 1.0 to 2.0 and the relative viscosity (RV) of the polymerized polymer after the step (b) is 2.0 to 4.0. Resin.
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Patent Citations (2)
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---|---|---|---|---|
JP2001348427A (en) | 2000-06-09 | 2001-12-18 | Kuraray Co Ltd | Method for producing polyamide |
WO2011030742A1 (en) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | Polyamide and polyamide composition |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118085272A (en) * | 2024-04-29 | 2024-05-28 | 江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司 | Short-process polyamide synthesis method |
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