KR102123279B1 - Method for separating partial (meth)acrylated polyols and urethane-based materials functionalized with (meth)acrylate produced by the partial (meth)acrylated polyols - Google Patents
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Abstract
본 발명의 부분(메트)아크릴레이트화 폴리올의 분리 방법은, 트리올 및 (메트)아크릴레이트가 반응하는 단계; 상기 반응하는 단계로부터 제조된 부분(메트)아크릴레이트화 폴리올에 물을 가하여 1차 추출하는 단계; 및 상기 1차 추출하는 단계에서는 제1 유기상 및 제1 수성상이 분리되고, 상기 수성상에 용매를 가하여 2차 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 (메트)아크릴레이트로 관능화된 우레탄-계 물질은, 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올 및 이소시아네이트와의 반응에 의해 제조될 수 있다.The separation method of the partial (meth)acrylated polyol of the present invention comprises the steps of reacting a triol and (meth)acrylate; Primary extraction by adding water to the partial (meth)acrylated polyol prepared from the reacting step; And in the first extraction step, a first organic phase and a first aqueous phase are separated, and a second extraction is performed by adding a solvent to the aqueous phase.
The urethane-based material functionalized with (meth)acrylate of the present invention can be prepared by reaction with a partial (meth)acrylated polyol and isocyanate.
Description
본 발명의 다양한 실시예는 모노-(메트)아크릴레이트화 폴리올(mono-(meth)acrylated polyol) 및 디-(메트)아크릴레이트화 폴리올(di-(meth)acrylated polyol)의 제조 방법 및 이를 분리하는 방법에 관한 것이다. 더 자세하게는, 3가 알콜 (예: 트리메틸올프로판(trimethylolpropane), 트리메틸올에탄(trimethylolethane) 및 트리메틸올리한(trimethylolryhane))과 (메트)아크릴레이트로((meth)acrylate)부터 광-경화성 3가 모노- 및 디-(메트)아크릴레이트를 제조하는 방법 및 이를 분리하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 3가 모노- 및 디-(메트)아크릴레이트와 디- 또는 폴리이소시아네이트로부터 제조된 광-경화성 폴리-, 멀티- 및 디우레탄에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 광-경화성 폴리-, 멀티- 및 디우레탄의 상이한 적용, 예를 들어, 플라스틱, 가교결합제, 수지, 코팅제, 및 광-유도 중합에 의한 (3D)-프린팅을 위한 이들 우레탄계 물질의 용도에 관한 것이다.Various embodiments of the present invention is a method for producing mono-(meth)acrylated polyols and di-(meth)acrylated polyols and separation thereof How to do. More specifically, trivalent alcohols (e.g. trimethylolpropane, trimethylolethane and trimethylolryhane) and photo-curable trivalent from (meth)acrylate It relates to a method for producing mono- and di- (meth) acrylate and a method for separating it. In addition, the present invention relates to photo-curable poly-, multi- and diurethanes made from trivalent mono- and di-(meth)acrylates and di- or polyisocyanates. In addition, the present invention provides these urethane-based materials for different applications of photo-curable poly-, multi- and diurethanes, such as plastics, crosslinkers, resins, coatings, and (3D)-printing by photo-induced polymerization. It relates to the use of.
광-경화성 불포화 단량체성 물질인, (메트)아크릴레이트는 광범위한 용도로 사용되고 있다. 기존의 (메트)아크릴레이트 단독중합은 광-복사(photo-radiations)에 의한 광-개시제를 사용하는 유리-라디칼 연쇄 공정을 통해 용이하게 진행되었다. 오늘날, UV-경화성 폴리우레탄 아크릴레이트 및 아크릴 수지는 다양한 시장에서 이용 가능하다. 그들 중, 높은 활성 희석액으로서의 폴리올-계 아크릴 수지는 그들의 유용한 특성, 예를 들어, 신속한 처리, 개선된 코팅 기계적 특성 및 높은 강성으로 인하여 다양한 적용에 광범위하게 사용된다.(Meth)acrylate, a photo-curable unsaturated monomeric material, has been used for a wide range of applications. Existing (meth)acrylate homopolymerization was easily carried out through a glass-radical chaining process using a photo-initiator by photo-radiations. Today, UV-curable polyurethane acrylates and acrylic resins are available in a variety of markets. Among them, polyol-based acrylic resins as high active diluents are widely used in various applications due to their useful properties, such as rapid treatment, improved coating mechanical properties and high stiffness.
폴리올-계 아크릴 수지, 예를 들어, 트리메틸올프로판 아크릴레이트, 펜타에리트리톨 아크릴레이트 및 네오펜틸 글리콜 아크릴레이트가 합성되었고, 경화된 아크릴레이트의 특성이 연구되었다. 그러나, 이들 폴리올-계 (메트)아크릴레이트는 모노-, 디- 및 멀티-(메트)아크릴레이트화 폴리올의 혼합물이거나 완전 (메트)아크릴레이트화 폴리올 (예: 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트 및 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트)이다.Polyol-based acrylic resins such as trimethylolpropane acrylate, pentaerythritol acrylate and neopentyl glycol acrylate were synthesized and the properties of the cured acrylate were studied. However, these polyol-based (meth)acrylates are mixtures of mono-, di- and multi-(meth)acrylated polyols or fully (meth)acrylated polyols (e.g. trimethylolpropane tri(meth)acrylate) And pentaerythritol tetra(meth)acrylate).
3가 알콜의 경우에, 트리메틸올프로판, 1,1,1-트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 및 트리메타크릴레이트가 벌크한 화학 시장에서 유일하게 시판되고 있다. 이에 따라, 트리메틸올프로판 모노-(메트)아크릴레이트 및 디-(메트)아크릴레이트의 효율적인 제조 방법 및 분리가 필요하다. 고반응성의 (메트)아크릴레이트 그룹은, 예를 들어, 반응 혼합물로부터 이들 성분의 분리를 위한 증류 동안 고온에서 용이하게 중합시킬 수 있다. 또는, 완전 (메트)아크릴레이트화 폴리올은 폴리올에 과량의 (메트)아크릴레이트의 사용에 의한 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올의 복잡한 분리를 피하기 위해 제조되었다. 부가적으로, 크로마토그래피법은 공업적인 벌크 화학제품의 대규모 제조에 적용될 수 없다.In the case of trihydric alcohols, trimethylolpropane, 1,1,1-trimethylolpropane triacrylate and trimethacrylate are the only commercially available bulk chemical markets. Accordingly, there is a need for an efficient method and separation of trimethylolpropane mono-(meth)acrylate and di-(meth)acrylate. Highly reactive (meth)acrylate groups can be readily polymerized at high temperatures, for example, during distillation for separation of these components from the reaction mixture. Alternatively, fully (meth)acrylated polyols were prepared to avoid complex separation of partially (meth)acrylated polyols by using excess (meth)acrylate in the polyol. Additionally, chromatographic methods cannot be applied to large-scale production of industrial bulk chemicals.
1: 대표적인 폴리올, 예를 들어, 트리메틸올프로판(trimethylolpropane), 트리메틸올에탄(trimethylolethane), 펜타에리트리톨(pentaerythritol)1: Representative polyols, such as trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol
2: (메트)아크릴레이트 ((meth)acrylate)2: (meth)acrylate
3: 모노- (메트)아크릴레이트화 폴리올 (mono-(meth)acrylated polyols)3: mono-(meth)acrylated polyols
4: 디-(메트)아크릴레이트화 폴리올 (di--(meth)acrylated polyols)4: di-(meth)acrylated polyols
5: 트리- (메트)아크릴레이트화 폴리올 (tri-(meth)acrylated polyols)5: tri-(meth)acrylated polyols
6: 테트라- (메트)아크릴레이트화 폴리올.(tetra--(meth)acrylated polyols)6: Tetra-(meth)acrylated polyols.
선행 기술에서, 유용한 산-촉매화된 (메트)아크릴화로서 멀티-(메트)아크릴레이트화 폴리올의 혼합물 제조에 관한 많은 보고가 있었다. 예를 들어, 디트리메틸올프로판 (25 g, 0.2 mol), 아크릴산 (7.3 ml, 0.46 mol), p-톨루엔술폰산 (4.3 g), 벤젠 (40 g), 및 하이드로퀴논 (0.25 g)을 250 ml 유리 플라스크에서 혼합하고, 82 ℃까지 서서히 가열한 다음, 8시간 동안 반응시켰다. 분리 공정 후, 디트리메틸올프로판 아크릴레이트 혼합물의 엷은 액체가 수득되었고 (수율: 63.5%), 디트리메틸올프로판 아크릴레이트가 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트의 것보다 높은 경화 속도를 갖는 UV-경화 시험에 적용시켰다. In the prior art, there have been many reports regarding the preparation of mixtures of multi-(meth)acrylated polyols as useful acid-catalyzed (meth)acrylates. For example, 250 ml of ditrimethylolpropane (25 g, 0.2 mol), acrylic acid (7.3 ml, 0.46 mol), p-toluenesulfonic acid (4.3 g), benzene (40 g), and hydroquinone (0.25 g) Mix in a glass flask, slowly heat up to 82° C., and react for 8 hours. After the separation process, a pale liquid of a ditrimethylolpropane acrylate mixture was obtained (yield: 63.5%), and ditrimethylolpropane acrylate was subjected to UV-curing tests with a higher cure rate than that of trimethylolpropane triacrylate. Applied.
다른 예로서, 펜타에리트리톨 (3mole, 409g)은 촉매로서 46g의 진한 황산에 의해 약 88 ℃에서 무수 벤젠 속에서 산화제1구리 (3g, 중합 억제제) 및 p-메톡시페놀 (1%, 억제제)과 함께 과량 (18 mole, 1296g)의 빙아크릴산과 반응시켰다. 분리 공정 후, 사용된 펜타에리트리톨 mole당 316g이 0.54:0.46 몰 비인 트리- 및 테트라-아크릴레이트화 펜타에리트리톨의 혼합물로서 수득되었다. 그러나, 이들 예에서, 단지 폴리올 아크릴레이트의 혼합물 만이 제조되었다. As another example, pentaerythritol (3mole, 409g) is a cuprous oxide (3g, polymerization inhibitor) and p-methoxyphenol (1%, inhibitor) in anhydrous benzene at about 88°C with 46g concentrated sulfuric acid as catalyst. And reacted with excess (18 mole, 1296 g) glacial acrylic acid. After the separation process, 316 g per mole of pentaerythritol used was obtained as a mixture of tri- and tetra-acrylated pentaerythritol with a molar ratio of 0.54:0.46. However, in these examples, only a mixture of polyol acrylates was prepared.
한편, 이들 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올, 예를 들어, 모노- 및 디-(메트)아크릴레이트화 트리메틸올프로판, 모노- 및 디-(메트)아크릴레이트화 트리메틸올에탄, 모노-, 디- 및 트리-(메트)아크릴레이트화 펜타에리트리톨이 또한 분자에 광-경화성 그룹 및 하이드록실 그룹을 갖는 다-관능성 반응성 단량체로서 유용하고 중요하다. 이에 따라, 이들 관능성 단량체의 하이드록실 그룹은 이소시아네이트, 예를 들어, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 및 메틸렌디페닐 디이소시아네이트(TDI), 및 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI)와 반응하여 (메트)아크릴레이트화-폴리우레탄 또는 우레탄 화합물을 형성할 수 있고, 이는 다시 광-조사에 의해 추가로 중합시킬 수 있다. 상기 물질 및 중합 공정은 상이한 적용, 예를 들어, 코팅제 및 (3D)-프린팅을 위한 상기 우레탄-계 중합체의 용도에 사용될 수 있다.On the other hand, these partial (meth)acrylated polyols, for example, mono- and di-(meth)acrylated trimethylolpropane, mono- and di-(meth)acrylated trimethylolethane, mono-, di -And tri-(meth)acrylated pentaerythritol are also useful and important as multi-functional reactive monomers with photo-curable groups and hydroxyl groups in the molecule. Accordingly, the hydroxyl groups of these functional monomers react with isocyanates such as toluene diisocyanate (TDI) and methylenediphenyl diisocyanate (TDI), and hexamethylene diisocyanate (HDI) to (meth)acrylate Chemical-polyurethanes or urethane compounds can be formed, which in turn can be further polymerized by light-irradiation. The materials and polymerization process can be used in different applications, for example, the use of the urethane-based polymers for coatings and (3D)-printing.
최근에, 본 발명자는 다-관능성 반응성 단량체로서 사용될 수 있는, 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올의 제조 및 분리를 위한 가능하고 간단한 방법을 발견하였다. Recently, we have found a possible and simple method for the preparation and separation of partially (meth)acrylated polyols, which can be used as multi-functional reactive monomers.
본 발명은 각각 모노- 및 디-(메트)아크릴레이트화 트리메틸올프로판, 및 모노- 및 디-(메트)아크릴레이트화 트리메틸올에탄의 용이한 제조 공정을 제공한다. 분리 공정은 그들의 반응 용액으로부터 잔류하는 폴리올, 모노-(메트)아크릴레이트화 폴리올, 및 디-(메트)아크릴레이트화 폴리올을 각각 추출하기 위하여 물 및 유기 용매를 사용하는 액체-액체 추출의 몇 단계로 이루어진다. 게다가, 디이소시아네이트와의 반응에 의해 하이드록실 그룹을 갖는 (메트)아크릴레이트화 폴리올로부터 (메트)아크릴레이트화 디우레탄의 제조 방법이 개발되었다. 또한, 디- 또는 폴리-이소시아네이트와의 반응에 의해 적어도 2개의 하이드록실 그룹을 갖는 (메트)아크릴레이트화 폴리올로부터 (메트)아크릴레이트화 폴리우레탄의 제조 방법이 개발되었다. 또한, 폴리-이소시아네이트와의 반응에 의해 하이드록실 그룹을 갖는 (메트)아크릴레이트화 폴리올로부터 (메트)아크릴레이트화 폴리우레탄의 제조 방법이 개발되었다. 또한, 상이한 적용, 예를 들어, 코팅제 및 (3D)-프린팅을 위한 상기 우레탄-계 중합체의 용도에 사용하는 방법이 개발되었다.The present invention provides an easy manufacturing process of mono- and di-(meth)acrylated trimethylolpropane, and mono- and di-(meth)acrylated trimethylolethane, respectively. The separation process involves several steps of liquid-liquid extraction using water and an organic solvent to extract the residual polyol, mono-(meth)acrylated polyol, and di-(meth)acrylated polyol, respectively, from their reaction solution. Is made of Moreover, a process for the preparation of (meth)acrylated polyurethanes from (meth)acrylated polyols having hydroxyl groups by reaction with diisocyanates has been developed. In addition, a process for the preparation of (meth)acrylated polyurethanes from (meth)acrylated polyols having at least two hydroxyl groups by reaction with di- or poly-isocyanates has been developed. In addition, a method for producing (meth)acrylated polyurethanes from (meth)acrylated polyols having hydroxyl groups by reaction with poly-isocyanates has been developed. In addition, methods have been developed for use in the use of the urethane-based polymers for different applications, for example coatings and (3D)-printing.
본 발명의 부분(메트)아크릴레이트화 폴리올의 분리 방법은, 트리올 및 (메트)아크릴레이트가 반응하는 단계; 상기 반응하는 단계로부터 제조된 부분(메트)아크릴레이트화 폴리올에 물을 가하여 1차 추출하는 단계; 및 상기 1차 추출하는 단계에서는 제1 유기상 및 제1 수성상이 분리되고, 상기 수성상에 용매를 가하여 2차 추출하는 단계를 포함할 수 있다. The separation method of the partial (meth)acrylated polyol of the present invention comprises the steps of reacting a triol and (meth)acrylate; Primary extraction by adding water to the partial (meth)acrylated polyol prepared from the reacting step; And in the first extraction step, a first organic phase and a first aqueous phase are separated, and a second extraction is performed by adding a solvent to the aqueous phase.
본 발명의 (메트)아크릴레이트로 관능화된 우레탄-계 물질은, 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올 및 이소시아네이트와의 반응에 의해 제조될 수 있다.The urethane-based material functionalized with (meth)acrylate of the present invention can be prepared by reaction with a partial (meth)acrylated polyol and isocyanate.
본 발명은 다-관능성 반응성 단량체로서 사용될 수 있는, 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올의 제조 및 분리를 간단한 방법으로 할 수 있다. 또한, 이로부터 제조 및 분리된 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올을 이용하여 (메트)아크릴레이트로 관능화된 우레탄-계 물질을 제조할 수 있다. 또한, (메트)아크릴레이트로 관능화된 우레탄-계 물질을 다양한 분야에 사용할 수 있다.The present invention allows the production and separation of partially (meth)acrylated polyols, which can be used as multi-functional reactive monomers, by simple methods. In addition, a urethane-based material functionalized with (meth)acrylate may be prepared using a partially (meth)acrylated polyol prepared and separated therefrom. In addition, urethane-based materials functionalized with (meth)acrylates can be used in various fields.
도 1은 본 발명의 부분(메트)아크릴레이트화 폴리올의 분리 방법에 대한 모식도이다.
도 2의 (A)는 15시간 동안 80°C에서 트리메틸올프로판 및 메타크릴산의 반응물의 GC 크로마토그램이다.
도 2의 (B)는 1차 추출에서의 제1 유기상에 대한 GC 크로마토그램이다.
도 2의 (C)는 1차 추출에서의 제1 수성상에 대한 GC 크로마토그램이다.
도 2의 (D)는 2차 추출에서의 제2 수성상에 대한 GC 크로마토그램이다.
도 2의 (E)는 2차 추출에서의 제2 유기상에 대한 GC 크로마토그램이다.
도 2의 (F)는 제2 유기상으로부터의 모노-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판의 GC 크로마토그램이다.
도 2의 (G)는 제1 유기상으로부터의 디- 메타크릴레이트화 트리메틸올프로판의 GC 크로마토그램이다.
도 3의 (A)는 디-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판의 FT-IR 스펙트라이다.
도 3의 (B)는 톨루엔 2,4-디이소시아네이트의 FT-IR 스펙트라이다.
도 3의 (C)는 반응 성분 및 80°C에서 디-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판 및 톨루엔 2,4-디이소시아네이트의 반응 1시간 후 형성된 디우레탄 생성물의 FT-IR 스펙트라이다.
도 4의 (A)는 모노-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판의 FT-IR 스펙트라이다.
도 4의 (B)는 톨루엔 2,4-디이소시아네이트의 FT-IR 스펙트라이다.
도 4의 (C)는 반응 성분 및 80°C에서 모노-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판 및 톨루엔 2,4-디이소시아네이트의 반응 1시간 후 형성된 폴리우레탄 생성물의 FT-IR 스펙트라이다.1 is a schematic diagram of a method for separating a partial (meth)acrylated polyol of the present invention.
Figure 2 (A) is a GC chromatogram of reactants of trimethylolpropane and methacrylic acid at 80 °C for 15 hours.
2B is a GC chromatogram for the first organic phase in the primary extraction.
2(C) is a GC chromatogram for the first aqueous phase in the primary extraction.
Figure 2 (D) is a GC chromatogram for the second aqueous phase in the secondary extraction.
2(E) is a GC chromatogram for the second organic phase in the secondary extraction.
2(F) is a GC chromatogram of mono-methacrylated trimethylolpropane from the second organic phase.
FIG. 2G is a GC chromatogram of di-methacrylated trimethylolpropane from the first organic phase.
3(A) is an FT-IR spectra of di-methacrylated trimethylolpropane.
Fig. 3B is the FT-IR spectra of toluene 2,4-diisocyanate.
Figure 3 (C) is the FT-IR spectra of the reaction component and the diurethane product formed after 1 hour of reaction of di-methacrylated trimethylolpropane and toluene 2,4-diisocyanate at 80 °C.
4(A) is the FT-IR spectra of mono-methacrylated trimethylolpropane.
Fig. 4B is the FT-IR spectra of toluene 2,4-diisocyanate.
Figure 4 (C) is the FT-IR spectra of the polyurethane product formed after 1 hour of reaction of the reaction component and mono-methacrylated trimethylolpropane and toluene 2,4-diisocyanate at 80 °C.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, various embodiments of the present document will be described with reference to the accompanying drawings. It should be understood that the examples and terms used therein are not intended to limit the technology described in this document to specific embodiments, but include various modifications, equivalents, and/or substitutes of the examples.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 다-관능성 반응성 단량체로서 사용될 수 있는, 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올의 제조 및 분리를 위한 간단한 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a simple method for the production and separation of partially (meth)acrylated polyols, which can be used as multi-functional reactive monomers.
본 발명은 중합체 제조시 단량체 및 가교결합제로서 유용한, 폴리올 및 (메트)아크릴레이트로부터의 UV-경화성 모노- 및 디-(메트)아크릴레이트 폴리올, 및 그들의 UV-경화성 폴리- 및 올리고-우레탄의 제조 방법에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 상이한 적용, 예를 들어, 코팅제 및 (3D)-프린팅을 위한 상기 우레탄-계 중합체의 용도에 관한 것이다.The invention provides the preparation of UV-curable mono- and di-(meth)acrylate polyols from polyols and (meth)acrylates, and their UV-curable poly- and oligo-urethanes, useful as monomers and crosslinkers in polymer production It's about how. Moreover, the present invention relates to the use of the urethane-based polymers for different applications, for example coatings and (3D)-printing.
본 발명은 20 내지 150 ℃, 바람직하게는 50 내지 100 ℃의 온도에서 용액 및 임의의 유기 용매 속에서 산성 촉매 및 억제제의 존재하에 폴리올 및 (메트)아크릴레이트의 반응으로부터 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올, 예를 들어, 모노- 트리메틸올프로판 및 디- 트리메틸올프로판의 고선택성 제조 공정에 관한 것이다. 바람직한 용매는 수-불혼화성 용매, 예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸아세테이트, 에테르, 및 고급 알콜(higher-carbon alcohols) 또는 이들의 혼합물이나 상기 용매들을 함유하는 혼합물일 수 있다. 조건에 따라, 단지 미량의 원치 않는 부산물, 트리-메타크릴레이트화 트리올이 형성될 수 있다.The invention is partially (meth)acrylated from the reaction of polyols and (meth)acrylates in the presence of acidic catalysts and inhibitors in solution and in any organic solvent at a temperature of 20 to 150°C, preferably 50 to 100°C. High-selectivity manufacturing processes for polyols, such as mono-trimethylolpropane and di-trimethylolpropane. Preferred solvents can be water-immiscible solvents, for example benzene, toluene, xylene, ethyl acetate, ether, and higher-carbon alcohols or mixtures thereof or mixtures containing these solvents. Depending on the conditions, only minor traces of unwanted by-products, tri-methacrylated triols, can be formed.
또한, 본 발명은 그들의 반응 용액으로부터 잔류하는 폴리올, 모노-(메트)아크릴레이트화 폴리올, 및 디-(메트)아크릴레이트화 폴리올을 각각 추출하는 방법에 관한 것이다. 앞서 제조된 부분(메트)아크릴레이트화 폴리올에 물을 가하여 1차 추출하는 단계; 및 상기 1차 추출하는 단계에서는 제1 유기상 및 제1 수성상이 분리되고, 상기 수성상에 용매를 가하여 2차 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 1차 추출하는 단계 후, 상기 제1 유기상으로부터 디-(메트)아크릴레이트화 폴리올을 수득하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 2차 추출하는 단계에서 제2 유기상 및 제2 수성상이 분리되고, 상기 제2 유기상으로부터 모노-(메트)아크릴레이트화 폴리올을 수득하는 단계를 더 포함할 수 있다.The present invention also relates to a method of extracting the residual polyol, mono-(meth)acrylated polyol, and di-(meth)acrylated polyol, respectively, from their reaction solution. Primary extraction by adding water to the previously prepared partial (meth)acrylated polyol; And in the first extraction step, a first organic phase and a first aqueous phase are separated, and a second extraction is performed by adding a solvent to the aqueous phase. After the first extraction, the step of obtaining a di-(meth)acrylated polyol from the first organic phase may be further included. In the second extraction step, the second organic phase and the second aqueous phase are separated, and may further include the step of obtaining a mono-(meth)acrylated polyol from the second organic phase.
즉, 물 및 유기 용매를 사용하는 액체-액체 추출의 몇 단계를 포함함으로써, 반응 용액으로부터 생성된 (메트)아크릴레이트화 폴리올, 예를 들어, 모노- 트리메틸올프로판 및 디- 트리메틸올프로판을 분리할 수 있다. 바람직한 용매인, 2개의 상을 만드는 물과 불혼화성인 임의의 용매는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸아세테이트, 디클로로메탄, 클로로포름, 에테르, 및 고급 알콜, 또는 이들의 혼합물이나 상기 용매들을 함유하는 혼합물일 수 있다.That is, by including several steps of liquid-liquid extraction using water and an organic solvent, (meth)acrylated polyols generated from the reaction solution, such as mono-trimethylolpropane and di-trimethylolpropane are separated. can do. Preferred solvents, any solvents which are immiscible with water to form two phases, are benzene, toluene, xylene, ethyl acetate, dichloromethane, chloroform, ether, and higher alcohols, or mixtures thereof or mixtures containing these solvents. Can be.
또한, 본 발명은 10 내지 200oC, 바람직하게는 30 내지 100oC의 온도에서 용매 및 무용매(solventless) 조건하에 지방족, 지환족, 방향족 또는 방향족-지방족 디이소시아네이트와의 반응에 의해 하이드록실 그룹을 갖는 (메트)아크릴레이트화 폴리올로부터 (메트)아크릴레이트화 디우레탄을 제조하는 공정에 관한 것이다.In addition, the present invention is hydroxyl by reaction with an aliphatic, alicyclic, aromatic or aromatic-aliphatic diisocyanate under solvent and solventless conditions at a temperature of 10 to 200 o C, preferably 30 to 100 o C. It relates to a process for producing a (meth)acrylated urethane from a (meth)acrylated polyol having a group.
이때, 바람직한 디이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트 (TDI), 메틸렌디페닐 디이소시아네이트(TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트, 펜타메틸렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 또는 크실릴렌 디이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물이나 상기 폴리이소시아네이트, 디이소시아네이트 및 이소시아네이트를 함유하는 혼합물일 수 있다. At this time, preferred diisocyanates are toluene diisocyanate (TDI), methylenediphenyl diisocyanate (TDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, or xylylene diisocyanate. It may be an isocyanate or a mixture thereof or a mixture containing the polyisocyanate, diisocyanate and isocyanate.
또한, 본 발명은 10-200oC, 바람직하게는 30-100oC의 온도에서 용매 및 무용매 조건하에 지방족, 지환족, 방향족 또는 방향족-지방족 폴리-이소시아네이트와의 반응에 의한 하이드록실 그룹을 갖는 (메트)아크릴레이트화 폴리올로부터 (메트)아크릴레이트화 멀티-우레탄을 제조하는 공정에 관한 것이다. 바람직한 폴리-이소시아네이트는 Basonat® 및 Desmodur®, 또는 이들의 혼합물이나 상기 폴리이소시아네이트, 디이소시아네이트 및 이소시아네이트를 함유하는 혼합물일 수 있다. The present invention also provides hydroxyl groups by reaction with aliphatic, cycloaliphatic, aromatic or aromatic-aliphatic poly-isocyanates under solvent and solvent-free conditions at a temperature of 10-200 o C, preferably 30-100 o C. It relates to a process for producing a (meth)acrylated multi-urethane from a (meth)acrylated polyol having. Preferred poly-isocyanates can be Basonat ® and Desmodur ® , or mixtures thereof or mixtures containing the polyisocyanates, diisocyanates and isocyanates.
또한, 본 발명은 10-200oC, 바람직하게는 30-100oC의 온도에서 용매 및 무용매 조건하에 지방족, 지환족, 방향족 또는 방향족-지방족 디이소시아네이트 또는 폴리이소시아네이트와의 반응에 의한 적어도 2개의 하이드록실 그룹을 갖는 (메트)아크릴레이트화 폴리올로부터 (메트)아크릴레이트화 폴리우레탄을 제조하는 공정에 관한 것이다. 바람직한 디- 및 폴리-이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트 (TDI), 메틸렌디페닐 디이소시아네이트(TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트, 펜타메틸렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, Basonat® 또는 Desmodur®, 또는 이들의 혼합물이나 상기 폴리이소시아네이트, 디이소시아네이트 및 이소시아네이트를 함유하는 혼합물일 수 있다. In addition, the present invention is at least 2 by reaction with an aliphatic, alicyclic, aromatic or aromatic-aliphatic diisocyanate or polyisocyanate under solvent and solvent-free conditions at a temperature of 10-200 o C, preferably 30-100 o C. It relates to a process for preparing a (meth)acrylated polyurethane from a (meth)acrylated polyol having two hydroxyl groups. Preferred di- and poly-isocyanates are toluene diisocyanate (TDI), methylenediphenyl diisocyanate (TDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, xylylene Diisocyanate, Basonat ® or Desmodur ® , or a mixture thereof or a mixture containing the polyisocyanate, diisocyanate and isocyanate.
또한, 본 발명은 상이한 적용, 예를 들어, 플라스틱, 가교결합제, 수지, 코팅제, 및 광-유도 중합에 의한 (3D)-프린팅을 위한 상기 우레탄-계 중합체의 용도에 사용하는 방법에 관한 것이다. 상기 (메트)아크릴레이트화-디우레탄 및 폴리우레탄은 10-200oC, 바람직하게는 30-100oC의 온도에서 광-유도 공정에 의해 용매 및 무용매 조건하에 임의의 개시제와 중합시킬 수 있다.The invention also relates to methods for use in the use of the urethane-based polymers for different applications, for example plastics, crosslinkers, resins, coatings, and (3D)-printing by photo-induced polymerization. The (meth)acrylated-diurethane and polyurethane can be polymerized with any initiator under solvent and solvent-free conditions by a photo-induced process at a temperature of 10-200 o C, preferably 30-100 o C. have.
이하 하기에서 보다 더 구체적으로 설명한다.It will be described in more detail below.
1. 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올의 고선택성 제조1. Preparation of high selectivity of partially (meth)acrylated polyols
본 발명은 폴리올 및 (메트)아크릴레이트의 반응으로부터 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올의 고선택성 제조 공정에 관한 것이다. 이때, 20 내지 150 ℃, 바람직하게는 50 내지 100 ℃의 온도에서, 용액 및 임의의 유기 용매, 산성 촉매 및 억제제의 존재하에 폴리올 및 (메트)아크릴레이트를 반응 시킬 수 있다. 이러한 반응으로부터 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올, 예를 들어, 모노- 트리메틸올프로판 및 디- 트리메틸올프로판이 제조 및 분리될 수 있다. The present invention relates to a high selectivity manufacturing process of partially (meth)acrylated polyols from the reaction of polyols and (meth)acrylates. At this time, the polyol and (meth)acrylate may be reacted at a temperature of 20 to 150°C, preferably 50 to 100°C, in the presence of a solution and any organic solvent, acid catalyst and inhibitor. Partial (meth)acrylated polyols such as mono-trimethylolpropane and di-trimethylolpropane can be prepared and separated from this reaction.
구체적으로, 트리올(예를 들어, 트리메틸올프로판 또는 트리메틸올에탄)은 20 내지 150 ℃, 바람직하게는 50 내지 100 ℃의 온도에서 용액 및 임의의 유기 용매, 산성 촉매 및 억제제의 존재하에 (메트)아크릴레이트와 반응할 수 있다. 이때 상기 트리올 및 (메트)아크릴레이트는 1:5 (mole/mole)의 비, 바람직하게는 1:2 (mole/mole)의 비, 바람직하게는 1:1 (mole/mole)의 비, 바람직하게는 1:0.5 (mole/mole)의 비로 반응할 수 있다. (메트)아크릴레이트는 (메트)아크릴산 또는 (메트)아크릴산 알킬 에스테르일 수 있다. Specifically, triol (e.g., trimethylolpropane or trimethylolethane) may be used in the presence of a solution (meth) ) It can react with acrylate. In this case, the triol and (meth)acrylate are in a ratio of 1:5 (mole/mole), preferably in a ratio of 1:2 (mole/mole), preferably in a ratio of 1:1 (mole/mole), Preferably it can react at a ratio of 1:0.5 (mole/mole). The (meth)acrylate may be (meth)acrylic acid or (meth)acrylic acid alkyl ester.
이때, 용매는 수-불혼화성 용매, 예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸아세테이트, 에테르, 및 고급 알콜(higher-carbon alcohols) 또는 이들의 혼합물이나 상기 용매들을 함유하는 혼합물일 수 있다. In this case, the solvent may be a water-immiscible solvent, for example, benzene, toluene, xylene, ethyl acetate, ether, and higher-carbon alcohols or a mixture thereof or a mixture containing the solvents.
바람직한 산성 촉매는 하이드로플루오르산, 황산, 인산, 알루미늄 트리클로라이드, 톨루엔술폰산, 니오브산, 폴리스티렌 술포네이트, 헤테로폴리산, 산성 양이온-교환 수지 및 제올라이트이다. 그러나, 사용된 촉매의 형태는 제한되지 않는다. 촉매는 바람직하게는 폴리올에 대해 0.01 내지 100%의 비로 사용될 수 있다. 억제제는 하이드로퀴논, 산화제1구리 및 p-메톡시페놀, 또는 이들의 혼합물이나 상기 억제제들을 함유하는 혼합물일 수 있다. 유기 용매는 DMF, DMSO, 피리딘, 탄화수소 및 사이클릭 탄화수소, 알킬 에스테르, 알콜, 케톤 및 그들의 혼합물로부터 선택될 수 있지만, 반응에 대해 제한되지 않는다. 바람직한 용매는 수-불혼화성 용매, 예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸아세테이트, 에테르, 및 고급 알콜 또는 이들의 혼합물이나, 상기 용매들을 함유하는 혼합물이다. 유기 용매는 폴리올에 대해 바람직하게는 1 내지 3000%, 바람직하게는 50 내지 1000%의 비로 사용될 수 있다. 이 조건에서, 단지 미량의 원치 않는 부산물, 트리-메타크릴레이트화 트리올, 예를 들면, 트리-(메트)아크릴레이트화 트리메틸올프로판이 형성될 수 있다.Preferred acidic catalysts are hydrofluoric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, aluminum trichloride, toluenesulfonic acid, niobic acid, polystyrene sulfonate, heteropoly acid, acidic cation-exchange resin and zeolite. However, the type of catalyst used is not limited. The catalyst may preferably be used in a ratio of 0.01 to 100% with respect to the polyol. The inhibitor may be hydroquinone, cuprous oxide and p-methoxyphenol, or mixtures thereof or mixtures containing the inhibitors. The organic solvent can be selected from DMF, DMSO, pyridine, hydrocarbon and cyclic hydrocarbon, alkyl ester, alcohol, ketone and mixtures thereof, but is not limited to the reaction. Preferred solvents are water-immiscible solvents, for example benzene, toluene, xylene, ethyl acetate, ether, and higher alcohols or mixtures thereof, or mixtures containing these solvents. The organic solvent may be used in a ratio of preferably 1 to 3000%, preferably 50 to 1000% with respect to the polyol. Under these conditions, only minor traces of unwanted byproducts, tri-methacrylated triols, such as tri-(meth)acrylated trimethylolpropane, can be formed.
<반응식 1><Scheme 1>
1: 트리올(예: 트리메틸올프로판 및 트리메틸올프로판) 1: Triol (e.g. trimethylolpropane and trimethylolpropane)
2: (메트)아크릴레이트 2: (meth)acrylate
3: 모노- (메트)아크릴레이트화 트리올 3: mono-(meth)acrylated triol
4: 디- (메트)아크릴레이트화 트리올 4: di-(meth)acrylated triol
5: 트리-(메트)아크릴레이트화 트리올 5: Tri-(meth)acrylated triol
2. 반응 용액으로부터 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올의 분리2. Separation of partially (meth)acrylated polyol from reaction solution
본 발명은 앞선 반응 용액으로부터 잔류하는 폴리올, 모노-(메트)아크릴레이트화 폴리올, 및 디-(메트)아크릴레이트화 폴리올을 각각 추출하기 위한 방법이다. 본 발명은, 물 및 유기 용매를 사용하는 액체-액체 추출의 몇 단계를 포함함으로써, 반응 용액으로부터 생성된 (메트)아크릴레이트화 폴리올, 예를 들어, 모노- 트리메틸올프로판 및 디- 트리메틸올프로판의 분리 공정에 관한 것이다. 바람직한 용매는, 2개의 상을 만드는 물과 불혼화성인 임의의 용매는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸아세테이트, 디클로로메탄, 클로로포름, 에테르, 및 고급 알콜, 또는 이들의 혼합물이나 상기 용매들을 함유하는 혼합물이다.The present invention is a method for extracting the residual polyol, mono-(meth)acrylated polyol, and di-(meth)acrylated polyol, respectively, from the previous reaction solution. The present invention includes (meth)acrylated polyols generated from reaction solutions, such as mono-trimethylolpropane and di-trimethylolpropane, by including several steps of liquid-liquid extraction using water and organic solvents. It relates to the separation process. Preferred solvents are benzene, toluene, xylene, ethyl acetate, dichloromethane, chloroform, ether, and higher alcohols, or mixtures of these solvents or mixtures of these solvents, with any solvent immiscible with water making the two phases .
구체적으로, 도 1을 참조하면, 1차 추출 단계로서, 반응이 완결된 후, 물을 반응물에 가하여 수성 및 유기 상의 두 상을 만들고, 수성 상은 추출한다. 물은 바람직하게는 폴리올에 대해 5 내지 500%의 비로, 바람직하게는 10 내지 100%의 비로, 바람직하게는 20 내지 50%의 비로 사용될 수 있다. 이 추출은 다수 회, 바람직하게는 5 내지 15회 반복되지만, 제한되지 않는다. Specifically, referring to FIG. 1, as a primary extraction step, after the reaction is completed, water is added to the reactants to form two phases of the aqueous and organic phases, and the aqueous phase is extracted. Water may preferably be used in a ratio of 5 to 500% with respect to the polyol, preferably in a ratio of 10 to 100%, preferably in a ratio of 20 to 50%. This extraction is repeated multiple times, preferably 5 to 15 times, but is not limited.
2차 추출 단계로서, 수성 상을 풀링(pooling)하고 수-불혼화성 용매를 수용액에 가하여 수성 및 유기 상의 2차 2개의 상을 만들고, 수성 상은 추출한다. 바람직한 용매인, 2개의 상을 만들기 위해 물과 불혼화성인 임의의 용매는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸아세테이트, 디클로로메탄, 클로로포름, 에테르, 및 고급 알콜, 또는 이들의 혼합물이나 상기 용매들을 함유하는 혼합물이다. 용매는 바람직하게는 수용액에 대해 5 내지 500%의 비로, 바람직하게는 10 내지 100%의 비로, 바람직하게는 20 내지 50%의 비로 사용될 수 있다. 이 추출은 다수 회, 바람직하게는 2 내지 5회 반복되지만, 제한되지 않는다. 유기 상을 풀링하고 분자체를 사용하여 건조시킨 후, 모노-(메트)아크릴레이트화 폴리올이 용매의 간단한 증발에 의해 수득될 수 있다.As a secondary extraction step, the aqueous phase is pooled and a water-immiscible solvent is added to the aqueous solution to make the secondary two phases of the aqueous and organic phases, and the aqueous phase is extracted. Preferred solvents, any solvent that is immiscible with water to make two phases are benzene, toluene, xylene, ethyl acetate, dichloromethane, chloroform, ether, and higher alcohols, or mixtures thereof or mixtures containing these solvents to be. The solvent may preferably be used in a ratio of 5 to 500% with respect to the aqueous solution, preferably in a ratio of 10 to 100%, preferably in a ratio of 20 to 50%. This extraction is repeated multiple times, preferably 2 to 5 times, but is not limited. After the organic phase is pooled and dried using molecular sieves, mono-(meth)acrylated polyols can be obtained by simple evaporation of the solvent.
한편, 1차 추출 단계로부터의 유기 상을 분자체로 건조시킨 후, 디-(메트)아크릴레이트화 폴리올이 용매의 간단한 증발에 의해 수득될 수 있다.On the other hand, after drying the organic phase from the primary extraction step with a molecular sieve, a di-(meth)acrylated polyol can be obtained by simple evaporation of the solvent.
3. (메트)아크릴레이트화 디우레탄의 제조 3. Preparation of (meth)acrylated diurethane
(메트)아크릴레이트화 디우레탄의 제조는, 하이드록실 그룹을 갖는 (메트)아크릴레이트화 폴리올과 디이소시아네이트와의 반응에 의해 수행될 수 있다.The production of the (meth)acrylated diurethane can be carried out by reaction of a (meth)acrylated polyol having a hydroxyl group with diisocyanate.
<반응식 2> 디-(메트)아크릴레이트화 트리메틸올프로판 및 디이소시아네이트로부터 (메트)아크릴레이트화 디우레탄 형성의 예<Reaction Scheme 2> Example of (meth)acrylated diurethane formation from di-(meth)acrylated trimethylolpropane and diisocyanate
하이드록실 그룹을 갖는 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올은 20-150 ℃, 바람직하게는 50-100 ℃의 온도에서 용매 또는 무용매 조건하에 0.1:1 - 50:1 (mole/mole) 범위의 비, 바람직하게는 0.5:1 - 10:1 (mole/mole) 범위의 비, 바람직하게는 1:1 - 5:1 (mole/mole) 범위의 비, 바람직하게는 1:1 - 2:1 (mole/mole) 범위의 비로 지방족, 지환족, 방향족 또는 방향족-지방족 디이소시아네이트와 반응시킬 수 있다. 그러나, (메트)아크릴레이트화 폴리올 및 디이소시아네이트의 비는 반응에서 제한되지 않는다. 유기 용매는 DMF, DMSO, 피리딘, 탄화수소 및 사이클릭 탄화수소, 알킬 에스테르, 알콜, 케톤 및 그들의 혼합물로부터 선택될 수 있지만, 반응에 대해 제한되지 않는다. 유기 용매는 바람직하게는 (메트)아크릴레이트화 폴리올에 대해 1 내지 3000%, 바람직하게는 50 내지 1000%의 비로 사용될 수 있다.Partial (meth)acrylated polyols with hydroxyl groups have a ratio in the range of 0.1:1-50:1 (mole/mole) under solvent or solvent-free conditions at a temperature of 20-150°C, preferably 50-100°C. , Preferably in a ratio ranging from 0.5:1 to 10:1 (mole/mole), preferably in a ratio ranging from 1:1 to 5:1 (mole/mole), preferably 1:1-2:1 ( mole/mole) ratio, it can be reacted with an aliphatic, alicyclic, aromatic or aromatic-aliphatic diisocyanate. However, the ratio of the (meth)acrylated polyol and diisocyanate is not limited in the reaction. The organic solvent can be selected from DMF, DMSO, pyridine, hydrocarbon and cyclic hydrocarbon, alkyl ester, alcohol, ketone and mixtures thereof, but is not limited to the reaction. The organic solvent may preferably be used in a ratio of 1 to 3000%, preferably 50 to 1000%, relative to the (meth)acrylated polyol.
4. (메트)아크릴레이트화 멀티-우레탄의 제조 4. Preparation of (meth)acrylated multi-urethane
(메트)아크릴레이트화 멀티-우레탄의 제조는, 하이드록실 그룹을 갖는 (메트)아크릴레이트화 폴리올과 폴리-이소시아네이트의 반응에 의해 수행될 수 있다.The production of the (meth)acrylated multi-urethane can be carried out by the reaction of a (meth)acrylated polyol having hydroxyl groups with a poly-isocyanate.
<반응식 3>디-(메트)아크릴레이트화 트리메틸올프로판 및 폴리이소시아네이트(트리이소시아네이트)로부터 (메트)아크릴레이트화 멀티-우레탄 제조의 예.<Reaction Scheme 3> Example of (meth)acrylated multi-urethane production from di-(meth)acrylated trimethylolpropane and polyisocyanate (triisocyanate).
하이드록실 그룹을 갖는 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올은 20-150 ℃, 바람직하게는 50-100 ℃의 온도에서 용매 또는 무용매 조건하에 0.1:1 - 100:1 (mole/mole) 범위의 비, 바람직하게는 0.5:1 - 50:1 (mole/mole) 범위의 비, 바람직하게는 1:1 - 10:1 (mole/mole) 범위의 비, 바람직하게는 1:1 - 3:1 (mole/mole) 범위의 비로 지방족, 지환족, 방향족 또는 방향족-지방족 트리- 및 폴리-이소시아네이트와 반응시킬 수 있다. 그러나, (메트)아크릴레이트화 폴리올 및 트리- 및 폴리-이소시아네이트의 비는 반응에서 제한되지 않는다. 유기 용매는 DMF, DMSO, 피리딘, 탄화수소 및 사이클릭 탄화수소, 알킬 에스테르, 알콜, 케톤 및 그들의 혼합물로부터 선택될 수 있지만, 반응에 대해 제한되지 않는다. 유기 용매는 바람직하게는 (메트)아크릴레이트화 폴리올에 대해 1 내지 3000%, 바람직하게는 50 내지 1000%의 비로 사용될 수 있다. Partial (meth)acrylated polyols with hydroxyl groups have a ratio in the range of 0.1:1-100:1 (mole/mole) under solvent or solvent-free conditions at a temperature of 20-150°C, preferably 50-100°C. , Preferably in the range of 0.5:1-50:1 (mole/mole), preferably in the range of 1:1-10:1 (mole/mole), preferably in the range 1:1-3:1 ( mole/mole) in a ratio in the range of aliphatic, alicyclic, aromatic or aromatic-aliphatic tri- and poly-isocyanates. However, the ratio of (meth)acrylated polyol and tri- and poly-isocyanate is not limited in the reaction. The organic solvent can be selected from DMF, DMSO, pyridine, hydrocarbon and cyclic hydrocarbon, alkyl ester, alcohol, ketone and mixtures thereof, but is not limited to the reaction. The organic solvent may preferably be used in a ratio of 1 to 3000%, preferably 50 to 1000%, relative to the (meth)acrylated polyol.
5. (메트)아크릴레이트화 폴리우레탄의 제조5. Preparation of (meth)acrylated polyurethane
(메트)아크릴레이트화 폴리우레탄의 제조는, 적어도 2개의 하이드록실 그룹을 갖는 (메트)아크릴레이트화 폴리올과 디- 또는 폴리-이소시아네이트의 반응에 의해 수행될 수 있다.The production of (meth)acrylated polyurethane can be carried out by reaction of a (meth)acrylated polyol having at least two hydroxyl groups with di- or poly-isocyanate.
<반응식 4> 모노-(메트)아크릴레이트화 트리메틸올프로판 및 디- 또는 폴리-이소시아네이트로부터 (메트)아크릴레이트화 폴리우레탄 제조의 예.<Reaction Scheme 4> Example of the production of (meth)acrylated polyurethane from mono-(meth)acrylated trimethylolpropane and di- or poly-isocyanate.
적어도 2개의 하이드록실 그룹을 갖는 부분 (메트)아크릴레이트화 폴리올은 20-150 ℃, 바람직하게는 50-100 ℃의 온도에서 용매 또는 무용매 조건하에 0.1:1 - 100:1 (mole/mole) 범위의 비, 바람직하게는 0.5:1 - 50:1 (mole/mole) 범위의 비, 바람직하게는 1:1 - 10:1 (mole/mole) 범위의 비, 바람직하게는 1:1 - 3:1 (mole/mole) 범위의 비로 지방족, 지환족, 방향족 또는 방향족-지방족 디-, 트리- 및 폴리-이소시아네이트와 반응시킬 수 있다. 그러나, (메트)아크릴레이트화 폴리올 및 디-, 트리- 및 폴리-이소시아네이트의 비는 반응에서 제한되지 않는다. 유기 용매는 DMF, DMSO, 피리딘, 탄화수소 및 사이클릭 탄화수소, 알킬 에스테르, 알콜, 케톤 및 그들의 혼합물로부터 선택될 수 있지만, 반응에 대해 제한되지 않는다. 유기 용매는 바람직하게는 (메트)아크릴레이트화 폴리올에 대해 1 내지 3000%, 바람직하게는 50 내지 1000%의 비로 사용될 수 있다.Partial (meth)acrylated polyols having at least two hydroxyl groups are 0.1:1-100:1 (mole/mole) under solvent or solvent-free conditions at a temperature of 20-150 °C, preferably 50-100 °C. Ratio in the range, preferably in the range of 0.5:1-50:1 (mole/mole), preferably in the range 1:1-10:1 (mole/mole), preferably in the range 1:1-3 It can be reacted with aliphatic, alicyclic, aromatic or aromatic-aliphatic di-, tri- and poly-isocyanates in a ratio in the range of :1 (mole/mole). However, the ratio of (meth)acrylated polyol and di-, tri- and poly-isocyanate is not limited in the reaction. The organic solvent can be selected from DMF, DMSO, pyridine, hydrocarbon and cyclic hydrocarbon, alkyl ester, alcohol, ketone and mixtures thereof, but is not limited to the reaction. The organic solvent may preferably be used in a ratio of 1 to 3000%, preferably 50 to 1000%, relative to the (meth)acrylated polyol.
6. 상이한 적용을 위한 우레탄-계 물질의 사용6. Use of urethane-based materials for different applications
(메트)아크릴레이트로 관능화된 우레탄-계 물질은 상이한 적용, 예를 들어, 플라스틱, 가교결합제, 수지, 코팅제, 및 광-유도 중합에 의한 (3D)-프린팅을 위해 사용될 수 있다. 그들은 10-200 ℃, 바람직하게는 30-100 ℃의 온도에서 광-유도 공정에 의해 용매 및 무용매 조건하에 임의의 개시제와 중합시킨다. 그러나, 개시제의 비 및 형태는 중합에서 제한되지 않는다. 유기 용매는 DMF, DMSO, 피리딘, 탄화수소 및 사이클릭 탄화수소, 알킬 에스테르, 알콜, 케톤 및 그들의 혼합물로부터 선택될 수 있지만, 반응에 대해 제한되지 않는다. 유기 용매는 바람직하게는 (메트)아크릴레이트화 폴리올에 대해 1 내지 3000%, 바람직하게는 50 내지 1000%의 비로 사용될 수 있다. Urethane-based materials functionalized with (meth)acrylates can be used for different applications, such as plastics, crosslinkers, resins, coatings, and (3D)-printing by photo-induced polymerization. They are polymerized with any initiator under solvent and solvent-free conditions by a photo-induced process at a temperature of 10-200°C, preferably 30-100°C. However, the ratio and form of initiator are not limited in polymerization. The organic solvent can be selected from DMF, DMSO, pyridine, hydrocarbon and cyclic hydrocarbon, alkyl ester, alcohol, ketone and mixtures thereof, but is not limited to the reaction. The organic solvent may preferably be used in a ratio of 1 to 3000%, preferably 50 to 1000%, relative to the (meth)acrylated polyol.
한편, 본 발명은 하기의 실시예를 참조로 보다 상세히 추가로 설명된다. 그러나, 이들 실시예는 어떠한 방법으로든 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.Meanwhile, the present invention is further described in more detail with reference to the following examples. However, these examples should not be construed as limiting the scope of the invention in any way.
실시예들의 반응 성분의 정량 분석은 FactorFour 모세관 칼럼, VF-1ms (Varian, 15M × 0.25mm) 및 불꽃 이온화 검출기가 장착된 기체 크로마토그래피 (GC, Varian 430-GC, Varian, USA)를 사용하여 수행하였다. 초기 칼럼 오븐 온도는 20 C/min의 속도 또는 40C/min의 속도로 50C에서 250C로 증가시켰다. 아세토니트릴을 사용하여 0.1-2 mg/mL의 최종 농도로 희석시킨 샘플을 275C에서 10%의 분할 주입 형태(split injection mode)로 주입시켰다. 기재(substrate) 전환율 및 생성물 비는 기체 크로마토그램의 피크 면적을 비교함으로써 계산하였다.Quantitative analysis of the reaction components of the examples was performed using gas chromatography (GC, Varian 430-GC, Varian, USA) equipped with a FactorFour capillary column, VF-1ms (Varian, 15M×0.25 mm) and a flame ionization detector. Did. The initial column oven temperature was increased from 50C to 250C at a rate of 20 C/min or 40C/min. Samples diluted to a final concentration of 0.1-2 mg/mL using acetonitrile were injected in a split injection mode of 10% at 275C. Substrate conversion and product ratio were calculated by comparing the peak area of the gas chromatogram.
실시예들의 사이클릭 카보네이트로부터 선형 카보네이트 그룹의 형성은 FT-IR 분석에 의해 중합된 물질로부터 수집된 샘플로부터 측정하였다. 샘플의 스펙트럼은 Nicolet-iS5 (Thermo Scientific, USA)를 사용하여 500-4000 cm-1의 영역에서 수득하였다. 에어 백그라운드 스펙트럼(air background spectrum)은 샘플 분석 전에 수집하였고, 각 샘플 스펙트럼에서 뺐다.The formation of linear carbonate groups from the cyclic carbonates of the examples was determined from samples collected from polymerized material by FT-IR analysis. Spectra of the samples were obtained in the region of 500-4000 cm -1 using Nicolet-iS5 (Thermo Scientific, USA). The air background spectrum was collected prior to sample analysis and subtracted from each sample spectrum.
실시예 1. 모노- 및 디-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판의 제조 및 분리Example 1. Preparation and separation of mono- and di-methacrylated trimethylolpropane
134g (1 mole)의 트리메틸올프로판 및 86g (1 mole)의 메타크릴산을 4g의 p-톨루엔술폰산, 1g의 p-메톡시페놀 및 1L의 수-불혼화성 용매 (예: 벤젠, 톨루엔 및 에틸아세테이트)와 함께 2L 반응 용기로 넣었다. 반응은 15시간 동안 80° C까지 온도를 증가시키면서 수행했다. 약 75% 트리메틸올프로판이 GC 분석에서 소비되었으면 (도 2의 (A)), 반응을 켄칭(quenched)시키고, 250 mL 물의 부가와 함께 실온으로 냉각시켰다. 이러한 상황에서, 원치 않는 부산물인, 트리-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판이 GC 크로마토그램에 단지 미량으로서 형성되었다. 134 g (1 mole) of trimethylolpropane and 86 g (1 mole) of methacrylic acid are 4 g of p-toluenesulfonic acid, 1 g of p-methoxyphenol and 1 L of a water-immiscible solvent such as benzene, toluene and ethyl Acetate) into a 2L reaction vessel. The reaction was carried out with increasing temperature to 80°C for 15 hours. Once about 75% trimethylolpropane was consumed in the GC analysis (Figure 2(A)), the reaction was quenched and cooled to room temperature with the addition of 250 mL water. In this situation, an undesired by-product, tri-methacrylated trimethylolpropane, was formed only in trace amounts in the GC chromatogram.
실시예 2. 모노- 및 디-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판의 분리Example 2. Separation of mono- and di-methacrylated trimethylolpropane
실시예 2에서 수득된 용액은 1차 추출에서 액체-액체 추출 방식에 의해 추출되어, 제1 수성상 및 제1 유기상으로 나뉘었다. 제1 수성상을 추출한 후, 250 mL 물을 제1 유기상에 가했고, 동일한 방식으로 추출했다. 총 10회의 추출을 수행한 후, 모든 제1 수성상이 풀링되었고 (도 2의 (C)), 300 mL 유기 용매, 디클로로메탄으로 2차 추출시켰다. 총 3회 추출 후, 제2 유기상이 풀링되었고 (도 2의 (E)), 100g의 분자체로 건조시켜, 간단한 증발에 의해 농축시켰다. 124g의 모노-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판 (98% 순도, 도 2의 (F))이 2차 추출에서 제2 유기상으로부터 수득되었다. 1차 추출로부터 생성된 제1 유기상 (도 2의 (B))은 50g의 분자체로 건조시켰고, 34g의 디-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판 (96% 순도, 도 2의 (G))이 간단한 증발에 의해 수득되었다.The solution obtained in Example 2 was extracted by a liquid-liquid extraction method in the first extraction, and was divided into a first aqueous phase and a first organic phase. After extracting the first aqueous phase, 250 mL water was added to the first organic phase and extracted in the same way. After performing a total of 10 extractions, all the first aqueous phases were pooled (FIG. 2(C)), and secondary extraction was performed with 300 mL organic solvent, dichloromethane. After a total of three extractions, the second organic phase was pooled (Fig. 2(E)), dried with 100 g of molecular sieve, and concentrated by simple evaporation. 124 g of mono-methacrylated trimethylolpropane (98% purity, FIG. 2(F)) was obtained from the second organic phase in the secondary extraction. The first organic phase resulting from the primary extraction (FIG. 2(B)) was dried with 50 g of molecular sieve, and 34 g of di-methacrylated trimethylolpropane (96% purity, FIG. 2(G)) Obtained by simple evaporation.
실시예Example 3. 모노- 및 디-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판의 제조 및 분리 (2) 3. Preparation and separation of mono- and di-methacrylated trimethylolpropane (2)
반응을 90°C에서 3시간 동안 수행되었다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 반응 및 실시예 2와 동일한 분리를 수행했다. 84g의 모노-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판 (98% 순도)이 2차 추출에서 제2 유기상으로부터 수득되었다. 24g의 디-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판 (95% 순도)이 1차 추출에서 제1 유기상으로부터 수득되었다.The same reaction as in Example 1 and the same separation as in Example 2 were performed except that the reaction was performed at 90°C for 3 hours. 84 g of mono-methacrylated trimethylolpropane (98% purity) was obtained from the second organic phase in the secondary extraction. 24 g of di-methacrylated trimethylolpropane (95% purity) was obtained from the first organic phase in the primary extraction.
실시예 4. 메타크릴레이트화 디우레탄의 제조 Example 4. Preparation of methacrylated urethane
실시예 1에서 수득한 270mg (1 mmole)의 디-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판은 70°C에서 1시간 동안 4 mL 유리 바이알에서 87mg (0.5 mmole)의 톨루엔 2,4-디이소시아네이트와 반응시켰다. 반응은 FT-IR에 의해 모니터하였다. 도 3의 (A)는 디-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판의 FT-IR 스펙트라이다. 도 3의 (B)는 톨루엔 2,4-디이소시아네이트의 FT-IR 스펙트라이다. 도 3의 (C)는 반응 성분 및 80°C에서 디-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판 및 톨루엔 2,4-디이소시아네이트의 반응 1시간 후 형성된 디우레탄 생성물의 FT-IR 스펙트라이다.The 270 mg (1 mmole) di-methacrylated trimethylolpropane obtained in Example 1 was reacted with 87 mg (0.5 mmole) of toluene 2,4-diisocyanate in a 4 mL glass vial for 1 hour at 70 °C. . The reaction was monitored by FT-IR. 3(A) is an FT-IR spectra of di-methacrylated trimethylolpropane. Fig. 3B is the FT-IR spectra of toluene 2,4-diisocyanate. 3(C) is the FT-IR spectra of the reaction component and the diurethane product formed after 1 hour of reaction of di-methacrylated trimethylolpropane and toluene 2,4-diisocyanate at 80°C.
실시예 5. 메타크릴레이트화 폴리우레탄의 제조 Example 5. Preparation of methacrylated polyurethane
실시예 1에서 수득한 202mg (1 mmole)의 모노-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판은 70°C에서 1시간 동안 4 mL 유리 바이알에서 174mg (1 mmole)의 톨루엔 2,4-디이소시아네이트와 반응시켰다. 반응은 FT-IR에 의해 모니터링하였다. 도 4의 (A)는 모노-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판의 FT-IR 스펙트라이다. 도 4의 (B)는 톨루엔 2,4-디이소시아네이트의 FT-IR 스펙트라이다. 도 4의 (C)는 반응 성분 및 80°C에서 모노-메타크릴레이트화 트리메틸올프로판 및 톨루엔 2,4-디이소시아네이트의 반응 1시간 후 형성된 폴리우레탄 생성물의 FT-IR 스펙트라이다.The 202 mg (1 mmole) mono-methacrylated trimethylolpropane obtained in Example 1 was reacted with 174 mg (1 mmole) of toluene 2,4-diisocyanate in a 4 mL glass vial for 1 hour at 70°C. . The reaction was monitored by FT-IR. 4(A) is the FT-IR spectra of mono-methacrylated trimethylolpropane. Fig. 4B is the FT-IR spectra of toluene 2,4-diisocyanate. Figure 4 (C) is the FT-IR spectra of the polyurethane product formed after 1 hour of reaction of the reaction component and mono-methacrylated trimethylolpropane and toluene 2,4-diisocyanate at 80 °C.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Features, structures, effects, and the like described in the above-described embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, features, structures, effects, and the like exemplified in each embodiment may be combined or modified for other embodiments by a person having ordinary knowledge in the field to which the embodiments belong. Therefore, the contents related to such combinations and modifications should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. In addition, although the embodiments have been mainly described above, these are merely examples and do not limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains are exemplified above in a range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be implemented by modification. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
Claims (3)
상기 반응하는 단계로부터 제조된 부분(메트)아크릴레이트화 폴리올에 물을 가하여 1차 추출하는 단계;
상기 1차 추출하는 단계에서는 제1 유기상 및 제1 수성상이 분리되고, 상기 제1 유기상으로부터 디-(메트)아크릴레이트화 폴리올을 수득하는 단계;
상기 제1 수성상에 용매를 가하여 2차 추출하는 단계;
상기 2차 추출하는 단계에서 제2 유기상 및 제2 수성상이 분리되고,
상기 제2 유기상으로부터 모노-(메트)아크릴레이트화 폴리올을 수득하는 단계; 및
상기 제2 수성상으로부터 잔류 폴리올을 수득하는 단계를 포함하는 부분(메트)아크릴레이트화 폴리올의 분리 방법.
Reacting triol and (meth)acrylate;
Primary extraction by adding water to the partial (meth)acrylated polyol prepared from the reacting step;
In the first extraction step, the first organic phase and the first aqueous phase are separated, and obtaining a di-(meth)acrylated polyol from the first organic phase;
Second extraction by adding a solvent to the first aqueous phase;
In the second extraction step, the second organic phase and the second aqueous phase are separated,
Obtaining a mono-(meth)acrylated polyol from the second organic phase; And
A method of separating a partial (meth)acrylated polyol comprising the step of obtaining a residual polyol from the second aqueous phase.
상기 물은 상기 부분(메트)아크릴레이트화 폴리올에 대해 5 내지 500 %의 비로 포함되는 것을 특징으로 하는 부분(메트)아크릴레이트화 폴리올의 분리 방법.
According to claim 1,
The water separation method of the partial (meth) acrylated polyol, characterized in that contained in a ratio of 5 to 500% relative to the partial (meth) acrylated polyol.
상기 1차 추출하는 단계는 1회 내지 15회 반복하는 것을 특징으로 하는 부분(메트)아크릴레이트화 폴리올의 분리 방법.According to claim 1,
The primary extraction step is a method of separating partial (meth) acrylated polyols, characterized in that repeated 1 to 15 times.
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