KR102658068B1 - Thermoplastic polyester resin composition and polyester resin prepared from the composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열가소성 폴리에스테르 수지 조성물 및 이로부터 제조된 폴리에스테르 수지에 관한 것으로, 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은 적정 함량의 1,4-사이클로헥산디메탄올 및 폴리에테르 폴리올을 포함하되, 상기 수지 조성물 내 산 성분 및 알코올 성분들을 특정 비율로 조절함으로써 원하는 결정성을 가진 폴리에스테르 엘라스토머 수지를 제공할 수 있다. 나아가, 상기 폴리에스테르 수지는 적절한 결정성을 나타내어 펠렛으로 가공, 성형시 펠렛끼리의 융착이나 변형 등을 일으키지 않고, 기계적 물성 및 투명성을 동시에 충족시킬 수 있다.The present invention relates to a thermoplastic polyester resin composition and a polyester resin prepared therefrom. The polyester resin composition of the present invention includes an appropriate amount of 1,4-cyclohexanedimethanol and polyether polyol, and the resin composition By adjusting the acid and alcohol components to a specific ratio, it is possible to provide a polyester elastomer resin with the desired crystallinity. Furthermore, the polyester resin exhibits appropriate crystallinity, so that it does not cause fusion or deformation of the pellets during processing and molding into pellets, and can simultaneously satisfy mechanical properties and transparency.
Description
본 발명은 열가소성 폴리에스테르 수지 조성물 및 이로부터 제조된 폴리에스테르 수지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가공 성형시 열융착이 없고 높은 투명성을 구현할 수 있는 엘라스토머 수지를 제공할 수 있는 열가소성 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a thermoplastic polyester resin composition and a polyester resin manufactured therefrom, and more specifically, to a thermoplastic polyester resin composition capable of providing an elastomer resin that is free from heat fusion during processing and molding and can realize high transparency. It's about.
일반적으로 탄성력 및 낮은 경도를 갖는 고분자 소재는 케이블 및 호스 산업용품, 스마트 밴드, 휴대폰, 이어폰 등의 전자용품, 신발의 폼(foam), 탄성 모노필러 섬유 등의 스포츠 레저용품 등 다양한 분야에 사용되고 있다. In general, polymer materials with elasticity and low hardness are used in various fields such as cable and hose industrial products, electronic products such as smart bands, mobile phones, and earphones, shoe foam, and sports leisure products such as elastic monofiller fibers. .
종래 낮은 경도를 갖는 투명 탄성 소재로는 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride; PVC)가 있다. 그러나, PVC 소재는 PVC 자체로서 환경 오염을 유발하는 원인이 되고, 가소제 사용으로 투명한 고분자(또는 제품)를 얻을 수는 있으나, 가소제가 제품 표면으로 표출되는(blooming) 불량이 발생할 수 있다. Conventionally, a transparent elastic material with low hardness includes polyvinyl chloride (PVC). However, PVC material itself causes environmental pollution, and although a transparent polymer (or product) can be obtained by using a plasticizer, defects such as blooming of the plasticizer on the surface of the product may occur.
예를 들면, 한국 공개특허 제2000-0007680호는 PVC와 가소제를 이용하여 제조된 투명한 PVC 플라스틱 필름을 개시하고 있으나, 필름 표면에 가소제가 표출되는 불량이 발생할 수 있고, 폐기물 소각시 유해 가스가 발생된다는 단점이 있다. For example, Korean Patent Publication No. 2000-0007680 discloses a transparent PVC plastic film manufactured using PVC and a plasticizer, but defects may occur in which the plasticizer is exposed on the film surface, and harmful gases are generated when waste is incinerated. There is a downside to this.
이에, 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane; TPU), 열가소성 폴리아미드 에스테르(thermoplastic polyamide ester), 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(thermoplastic polyester elastomer; TPEE) 등의 엔지니어링 엘라스토머 소재가 많이 사용되고 있으나, 이들 모두 가소제 표출이나 시간 경과에 따른 황변 문제를 갖는다. Accordingly, engineering elastomer materials such as thermoplastic polyurethane (TPU), thermoplastic polyamide ester, and thermoplastic polyester elastomer (TPEE) are widely used, but all of them have poor plasticizer expression or time lapse. There is a yellowing problem due to.
예를 들어, 한국 공개특허 제2000-0060104호는 투명한 마우스 패드를 개시하면서, 이의 소재로서 PCV, TPU, TPEE, 고무 등을 가소제와 혼합하여 투명한 고분자를 만들고자 하였으나, TPEE의 경우 일반 가소제와 혼합하여 성형품으로 사출하는 경우, 일정 기간이 지나면 성형품 외부에 가소제가 표출되는 문제가 있고, TPU의 경우 시간 경과에 따라 황변이 발생한다는 문제가 있다. 또한, 한국 공개특허 제 2007-0058080 호도 투명한 열가소성 엘라스토머 조성물을 개시하면서 폴리에스테르 엘라스토머와 non-phthalate 계통의 가소제를 혼합하여 사용함으로써 여전히 가소제 표출 문제를 해결하지 못하였다. For example, Korean Patent Publication No. 2000-0060104 discloses a transparent mouse pad and attempted to make a transparent polymer by mixing PCV, TPU, TPEE, and rubber as materials with a plasticizer. However, in the case of TPEE, it is mixed with a general plasticizer. When injection molded products are used, there is a problem that plasticizers are expressed on the outside of the molded product after a certain period of time, and in the case of TPU, there is a problem that yellowing occurs over time. In addition, Korean Patent Publication No. 2007-0058080, while disclosing a transparent thermoplastic elastomer composition, still failed to solve the problem of plasticizer expression by using a mixture of polyester elastomer and a non-phthalate plasticizer.
최근 각광받는 엔지니어링 엘라스토머 소재인 TPEE는 소프트 세그먼트(soft segment; SS)와 하드 세그먼트(hard segment; HS)의 블록 공중합체를 말하는데, TPEE를 이루는 단량체들의 종류, 함량에 따라 수지의 결정화도 및 투명도가 달라진다. TPEE, an engineering elastomer material that has recently been in the spotlight, refers to a block copolymer of a soft segment (SS) and a hard segment (HS). The crystallinity and transparency of the resin vary depending on the type and content of the monomers that make up TPEE. .
TPEE에서 소프트 세그먼트란 긴 사슬 체인 구조를 갖는 폴리올 성분과 이염기산과의 중축합 반응에 의한 에스테르 결합 구조를 갖는 폴리에스테르 수지를 말하고, 하드 세그먼트란 지방족 디올 성분과 이염기산과의 중축합 반응에 의한 에스테르 결합 구조를 갖는 폴리에스테르 수지를 말한다. In TPEE, the soft segment refers to a polyester resin with an ester bond structure resulting from a polycondensation reaction between a polyol component with a long chain structure and a dibasic acid, and the hard segment refers to a polyester resin with a polycondensation reaction between an aliphatic diol component and a dibasic acid. Refers to a polyester resin having an ester bond structure.
종래에는 하드 세그먼트로서 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리부틸렌나프탈레이트(PBN) 등의 결정성이 보다 높은 폴리에스테르를 사용하고, 소프트 세그먼트로서 폴리옥시알킬렌글리콜류, 폴리카프로락톤(PCL), 폴리부틸렌아디페이트(PBA) 등의 결정성이 보다 낮은 폴리에스테르를 사용하였다. Conventionally, polyesters with higher crystallinity such as polybutylene terephthalate (PBT) and polybutylene naphthalate (PBN) were used as hard segments, and polyoxyalkylene glycols and polycaprolactone (PCL) were used as soft segments. , polyester with lower crystallinity, such as polybutylene adipate (PBA), was used.
그러나, 하드 세그먼트로서 PBT 및/또는 PBN를 사용하여 제조된 폴리에스테르 엘라스토머 수지는 결정성이 높아서 불투명하다는 단점이 있다. PBT 및 PBN보다 결정성이 낮은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 소프트 세그먼트 구성성분으로 제시할 수도 있으나, PET에 폴리옥시알킬렌글리콜류, 폴리카프로락톤(PCL), 폴리부틸렌아디페이트(PBA) 등의 폴리에스테르를 소프트 세그먼트 구성성분으로서 도입하면 결정성이 커져서 원하는 투명성을 얻을 수 없다. 이는 소프트 세그먼트 구성성분이 하드 세그먼트 구성성분의 폴리머 체인의 움직임을 극대화시켜서 결정화 속도(crystallization rate)를 높이기 때문이다(비특허문헌 1 및 2 참고).However, polyester elastomer resins manufactured using PBT and/or PBN as hard segments have the disadvantage of being opaque due to their high crystallinity. Polyethylene terephthalate (PET), which has lower crystallinity than PBT and PBN, may be presented as a soft segment component, but PET includes polyoxyalkylene glycols, polycaprolactone (PCL), polybutylene adipate (PBA), etc. When polyester is introduced as a soft segment component, crystallinity increases and the desired transparency cannot be obtained. This is because the soft segment component maximizes the movement of the polymer chain of the hard segment component and increases the crystallization rate (see Non-Patent Documents 1 and 2).
이처럼 엔지니어링 엘라스토머로 많이 사용되고 있는 TPEE는 종래 알려진 원료(=단량체)들을 단순 선택하여 혼합하는 것만으로는 목적하는 결정성을 갖는 투명한 수지를 구현하는 데에 한계가 있었다. TPEE, which is widely used as an engineering elastomer, has limitations in producing a transparent resin with the desired crystallinity simply by selecting and mixing conventionally known raw materials (=monomers).
따라서, 상술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위하여 본 발명은 TPEE 수지의 물성은 그대로 유지하면서 수지를 이루는 단량체 성분들의 종류 및/또는 함량을 조절하여 반결정성(semi-crystallinity)을 갖는 투명한 TPEE 수지를 제공하고자 한다. Therefore, in order to improve the problems described above, the present invention provides a transparent TPEE resin with semi-crystallinity by controlling the type and/or content of the monomer components that make up the resin while maintaining the physical properties of the TPEE resin. I want to do it.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 (a) 방향족 디카복실산을 포함하는 산 성분; 및 (b) (b-1) 에틸렌글리콜 및 1,4-사이클로헥산디메탄올, 및 (b-2) 폴리프로필렌글리콜 및 폴리테트라메틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 폴리에테르 폴리올을 포함하는 알코올 성분;을 포함하며, 상기 1,4-사이클로헥산디메탄올 및 폴리에테르 폴리올을 각각 상기 알코올 성분 총 중량을 기준으로 2 내지 40 중량% 및 16 내지 54 중량%의 양으로 포함하는, 폴리에스테르 수지 조성물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides (a) an acid component containing an aromatic dicarboxylic acid; and (b) (b-1) ethylene glycol and 1,4-cyclohexanedimethanol, and (b-2) polyether polyol containing at least one selected from the group consisting of polypropylene glycol and polytetramethylene glycol. an alcohol component containing; and containing the 1,4-cyclohexanedimethanol and polyether polyol in amounts of 2 to 40% by weight and 16 to 54% by weight, respectively, based on the total weight of the alcohol component. An ester resin composition is provided.
상기 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상기 폴리에스테르 수지 조성물로부터 유도되고, 2 mm 두께의 시트로 제조시 10% 이하의 헤이즈를 갖는, 폴리에스테르 수지를 제공한다.In order to achieve the above other objects, the present invention provides a polyester resin derived from the above polyester resin composition and having a haze of 10% or less when manufactured into a 2 mm thick sheet.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 (1) (a) 방향족 디카복실산을 포함하는 산 성분; 및 (b) (b-1) 에틸렌글리콜 및 1,4-사이클로헥산디메탄올, 및 (b-2) 폴리프로필렌글리콜 및 폴리테트라메틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 폴리에테르 폴리올을 포함하는 알코올 성분;을 포함하는 폴리에스테르 수지 조성물을 티타늄계 촉매 존재 하에서 에스테르화 또는 에스테르 교환반응시키는 단계; 및 (2) 상기 단계 (1)의 반응 생성물을 중축합 반응시키는 단계;를 포함하고, 상기 단계 (1)에서 상기 1,4-사이클로헥산디메탄올 및 폴리에테르 폴리올을 각각 상기 알코올 성분 총 중량을 기준으로 2 내지 40 중량% 및 16 내지 54 중량%의 양으로 사용하는, 폴리에스테르 수지의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above further object, the present invention provides (1) (a) an acid component containing an aromatic dicarboxylic acid; and (b) (b-1) ethylene glycol and 1,4-cyclohexanedimethanol, and (b-2) polyether polyol containing at least one selected from the group consisting of polypropylene glycol and polytetramethylene glycol. Esterifying or transesterifying a polyester resin composition containing an alcohol component in the presence of a titanium-based catalyst; and (2) subjecting the reaction product of step (1) to a polycondensation reaction, wherein in step (1), the total weight of the alcohol component is adjusted to 1,4-cyclohexanedimethanol and polyether polyol, respectively. A method for producing a polyester resin is provided, which is used in an amount of 2 to 40% by weight and 16 to 54% by weight as a standard.
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은 적정 함량의 1,4-사이클로헥산디메탄올 및 폴리에테르 폴리올을 포함하되, 상기 수지 조성물 내 산 성분 및 알코올 성분들을 특정 비율로 조절함으로써 원하는 결정성을 가진 폴리에스테르 엘라스토머 수지를 제공할 수 있다. 나아가, 상기 폴리에스테르 수지는 적절한 결정성을 나타내어 펠렛으로 가공, 성형시 펠렛끼리의 융착이나 변형 등을 일으키지 않고, 기계적 물성 및 투명성을 동시에 충족시킬 수 있으므로, 섬유, 필름, 시트를 비롯한 각종 성형재료로 사용할 수 있고, 예를 들어, 탄성사, 화장품 용기, 휴대폰 젤리 케이스, 치아미백용 성형품, 부츠, 기어, 튜브, 패킹, 전선피복재 등의 성형재료로 유용하게 사용할 수 있다.The polyester resin composition of the present invention contains an appropriate amount of 1,4-cyclohexanedimethanol and polyether polyol, and adjusts the acid and alcohol components in the resin composition to a specific ratio to produce a polyester elastomer with desired crystallinity. Resin can be provided. Furthermore, the polyester resin exhibits appropriate crystallinity and does not cause fusion or deformation of pellets when processed and molded into pellets, and can simultaneously satisfy mechanical properties and transparency, so it can be used as various molding materials including fibers, films, and sheets. For example, it can be useful as a molding material for elastic yarn, cosmetic containers, mobile phone jelly cases, molded products for teeth whitening, boots, gears, tubes, packing, and wire covering materials.
본 발명은 이하에 개시된 내용에 한정되는 것이 아니라, 발명의 요지가 변경되지 않는 한 다양한 형태로 변형될 수 있다. The present invention is not limited to the content disclosed below, and may be modified into various forms as long as the gist of the invention is not changed.
본 명세서에서 "포함"한다는 것은 특별한 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.In this specification, “includes” means that other components may be further included unless otherwise specified.
본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해하여야 한다. All numbers and expressions indicating the amounts of components, reaction conditions, etc. described in this specification should be understood as modified by the term “about” in all cases unless otherwise specified.
폴리에스테르 수지 조성물polyester resin composition
본 발명은 (a) 방향족 디카복실산을 포함하는 산 성분; 및 (b) (b-1) 에틸렌글리콜 및 1,4-사이클로헥산디메탄올, 및 (b-2) 폴리프로필렌글리콜 및 폴리테트라메틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 폴리에테르 폴리올을 포함하는 알코올 성분;을 포함하며, 상기 1,4-사이클로헥산디메탄올 및 폴리에테르 폴리올을 각각 상기 알코올 성분 총 중량을 기준으로 2 내지 40 중량% 및 16 내지 54 중량%의 양으로 포함하는, 폴리에스테르 수지 조성물을 제공한다.The present invention provides (a) an acid component containing an aromatic dicarboxylic acid; and (b) (b-1) ethylene glycol and 1,4-cyclohexanedimethanol, and (b-2) polyether polyol containing at least one selected from the group consisting of polypropylene glycol and polytetramethylene glycol. an alcohol component containing; and containing the 1,4-cyclohexanedimethanol and polyether polyol in amounts of 2 to 40% by weight and 16 to 54% by weight, respectively, based on the total weight of the alcohol component. An ester resin composition is provided.
(a) 산 성분(a) acid component
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은 산 성분(a)으로 방향족 디카복실산을 포함하며, 이 외에도 지방족 디카복실산으로서 사이클로지방족 디카복실산, 지방족 디카복실산, 이의 알킬 에스테르, 이의 산무수물(acid anhydride) 및 3가 이상의 다가산 성분으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.The polyester resin composition of the present invention contains aromatic dicarboxylic acid as the acid component (a), and in addition to aliphatic dicarboxylic acids, cycloaliphatic dicarboxylic acid, aliphatic dicarboxylic acid, alkyl esters thereof, acid anhydrides, and trivalent dicarboxylic acids. It may further include one or more types selected from the group consisting of the above polyacidic components.
상기 방향족 디카복실산은 폴리에스테르 수지의 제조에 통상적으로 사용되는 방향족 디카복실산, 이의 알킬 에스테르 및 이의 산무수물을 포함할 수 있다.The aromatic dicarboxylic acid may include aromatic dicarboxylic acid, its alkyl ester, and its acid anhydride that are commonly used in the production of polyester resin.
구체적으로, 상기 방향족 디카복실산은 테레프탈산, 이소프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 나프탈렌 디카르복실산, 디메틸이소프탈레이트, 디에틸테레프탈레이트, 디메틸나프탈레이트, 디에틸이소프탈레이트, 디부틸테레프탈레이트, 디부틸이소프탈레이트, 5-술포이소프탈산 나트륨염 및 디메틸 5-술포이소프탈레이트 나트륨염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. Specifically, the aromatic dicarboxylic acids include terephthalic acid, isophthalic acid, dimethyl terephthalate, naphthalene dicarboxylic acid, dimethyl isophthalate, diethyl terephthalate, dimethyl naphthalate, diethyl isophthalate, dibutyl terephthalate, and dibutyl isophthalate. , 5-sulfoisophthalate sodium salt, and dimethyl 5-sulfoisophthalate sodium salt.
상기 방향족 디카복실산은 소수성이 높은 벤젠고리를 포함하므로, 폴리에스테르 수지 조성물로부터 얻어지는 수지의 내습성을 향상시키고, 수지의 융점(Tm)를 증가시켜 수지의 내열안정성을 향상시킬 수 있다. Since the aromatic dicarboxylic acid contains a highly hydrophobic benzene ring, it can improve the moisture resistance of the resin obtained from the polyester resin composition and improve the heat resistance stability of the resin by increasing the melting point (Tm) of the resin.
상기 방향족 디카복실산은 상기 산 성분 총 중량을 기준으로 70 내지 100 중량%, 80 내지 100 중량%, 90 내지 100 중량% 또는 95 내지 100 중량%의 양으로 포함될 수 있다. The aromatic dicarboxylic acid may be included in an amount of 70 to 100% by weight, 80 to 100% by weight, 90 to 100% by weight, or 95 to 100% by weight based on the total weight of the acid components.
구체적으로, 상기 지방족 디카복실산은 사이클로헥산디카복실산, 테트라히드로무수프탈산 등의 지환족 디카복실산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 아젤라인산, 세바신산, 다이머산, 수소첨가 다이머산 등일 수 있다. 상기 지방족 디카복실산은 수지의 융점을 크게 저하시키지 않는 범위, 예를 들면, 상기 산 성분(a) 총 중량을 기준으로 30 중량% 미만, 20 중량% 미만 또는 10 중량% 미만으로 사용할 수 있다. Specifically, the aliphatic dicarboxylic acid may be an alicyclic dicarboxylic acid such as cyclohexanedicarboxylic acid, tetrahydrophthalic anhydride, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dimer acid, hydrogenated dimer acid, etc. . The aliphatic dicarboxylic acid may be used in a range that does not significantly lower the melting point of the resin, for example, less than 30% by weight, less than 20% by weight, or less than 10% by weight based on the total weight of the acid component (a).
(b) 알코올 성분 (b) alcohol content
본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은 알코올 성분(b)으로서, (b-1) 에틸렌글리콜 및 1,4-사이클로헥산디메탄올, 및 (b-2) 폴리프로필렌글리콜 및 폴리테트라메틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 폴리에테르 폴리올을 포함한다.The polyester resin composition of the present invention is an alcohol component (b) from the group consisting of (b-1) ethylene glycol and 1,4-cyclohexanedimethanol, and (b-2) polypropylene glycol and polytetramethylene glycol. It includes a polyether polyol containing one or more selected species.
(b-1) 에틸렌글리콜 및 1,4-(b-1) ethylene glycol and 1,4- 사이클로헥산디메탄올Cyclohexanedimethanol
상기 알코올 성분(b)은 지방족 디올로서 에틸렌글리콜 및 1,4-사이클로헥산디메탄올을 포함하고, 프로필렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올 등의 지방족 디올을 더 포함할 수 있다. The alcohol component (b) is an aliphatic diol and includes ethylene glycol and 1,4-cyclohexanedimethanol, propylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1, It may further include aliphatic diols such as 5-pentanediol and 1,6-hexanediol.
상기 1,4-사이클로헥산디메탄올은 폴리에스테르 수지 제조시 생성되는 주쇄에 도입되어 폴리에스테르 수지가 반결정성(semi-crystallinity)을 가질 수 있도록 해준다.The 1,4-cyclohexanedimethanol is introduced into the main chain produced during polyester resin production, allowing the polyester resin to have semi-crystallinity.
특히, 상기 1,4-사이클로헥산디메탄올로부터 유래한 잔기는 폴리에스테르 수지 내 고분자 사슬의 규칙성을 낮추어 중축합 반응시 수지의 결정화 속도를 저하시킬 수 있으므로, 폴리에스테르 수지의 투명도를 높일 수 있다. In particular, the residue derived from 1,4-cyclohexanedimethanol can lower the regularity of the polymer chain in the polyester resin and reduce the crystallization rate of the resin during the polycondensation reaction, thereby increasing the transparency of the polyester resin. .
상기 1,4-사이클로헥산디메탄올은 상기 알코올 성분(b) 총 중량을 기준으로 2 내지 40 중량%, 3 내지 40 중량%, 3 내지 35 중량%, 5 내지 40 중량% 또는 5 내지 32 중량%의 양으로 포함할 수 있고, 상기 범위 내일 때, 적정 수준의 결정화 속도를 유지하여 반결정성을 가지면서 투명한 폴리에스테르 엘라스토머 수지를 얻을 수 있다. The 1,4-cyclohexanedimethanol is 2 to 40% by weight, 3 to 40% by weight, 3 to 35% by weight, 5 to 40% by weight, or 5 to 32% by weight based on the total weight of the alcohol component (b). It can be included in an amount of, and when it is within the above range, a transparent polyester elastomer resin with semi-crystallinity can be obtained by maintaining an appropriate level of crystallization rate.
상기 에틸렌글리콜은 상기 알코올 성분(b) 총 중량을 기준으로 20 내지 70 중량%, 25 내지 70 중량%, 30 내지 70 중량% 또는 30 내지 65 중량%의 양으로 포함될 수 있다. The ethylene glycol may be included in an amount of 20 to 70% by weight, 25 to 70% by weight, 30 to 70% by weight, or 30 to 65% by weight based on the total weight of the alcohol component (b).
만약, 상기 범위보다 과량으로 포함하는 경우 폴리에스테르 수지의 투명성은 확보할 수 있지만 결정화 속도가 지나치게 낮아져 기계적 물성이 저하될 수 있고, 펠렛으로 가공, 성형시 펠렛끼리 열융착하는 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 연신, 사출, 압출 등의 성형이 불가능하다. 또한, 상기 범위보다 소량으로 포함하는 경우에는 결정화 속도가 빨라져서 투명한 폴리에스테르 수지를 얻을 수 없고 엘라스토머 수지로서의 물성(예; 탄성력)도 가질 수 없다. If it is contained in excess of the above range, the transparency of the polyester resin can be secured, but the crystallization rate may be too low, which may deteriorate the mechanical properties, and problems such as heat fusion of the pellets may occur when processing or molding into pellets. Therefore, molding such as stretching, injection, and extrusion is impossible. In addition, if it is included in a small amount than the above range, the crystallization rate becomes faster, so a transparent polyester resin cannot be obtained and it cannot have the physical properties (e.g. elasticity) of an elastomer resin.
상기 에틸렌글리콜 및 1,4-사이클로헥산디메탄올은 상기 산 성분(a)과 반응하여 폴리에스테르 수지 내 하드 세그먼트를 이룬다.The ethylene glycol and 1,4-cyclohexanedimethanol react with the acid component (a) to form hard segments in the polyester resin.
(b-2) (b-2) 폴리프로필렌글리콜polypropylene glycol 및 and 폴리테트라메틸렌글리콜로Polytetramethylene glycol 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 폴리에테르 폴리올 Polyether polyol containing at least one selected from the group consisting of
상기 알코올 성분(b)은 폴리프로필렌글리콜 및 폴리테트라메틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 폴리에테르 폴리올(b-2)을 포함한다. 상기 폴리에테르 폴리올은 OH, -NH2 등의 활성화 수소를 2개 이상 가진 개시제에 산화프로필렌 또는 산화에틸렌을 부가하여 제조할 수 있다. The alcohol component (b) includes a polyether polyol (b-2) containing at least one selected from the group consisting of polypropylene glycol and polytetramethylene glycol. The polyether polyol can be produced by adding propylene oxide or ethylene oxide to an initiator having two or more activated hydrogens such as OH or -NH 2 .
상기 폴리에테르 폴리올(b-2)은 알코올 성분(b) 총 중량을 기준으로 16 내지 54 중량%, 16 내지 53 중량%, 16 내지 52 중량%, 16 내지 51 중량%, 16 내지 50 중량% 또는 17 내지 50 중량%의 양으로 포함될 수 있다. The polyether polyol (b-2) is 16 to 54% by weight, 16 to 53% by weight, 16 to 52% by weight, 16 to 51% by weight, 16 to 50% by weight, or It may be included in an amount of 17 to 50% by weight.
상기 폴리에테르 폴리올(b-2)은 500 내지 3,000 g/mol 또는 600 내지 3,000 g/mol의 수평균분자량을 가질 수 있다. 상기 범위 내일 때, 탄성력이 적정하게 유지되면서 투명한 폴리에스테르 엘라스토머 수지를 얻을 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우에는 수지의 물성 및 가공성이 저하될 수 있다.The polyether polyol (b-2) may have a number average molecular weight of 500 to 3,000 g/mol or 600 to 3,000 g/mol. When it is within the above range, a transparent polyester elastomer resin can be obtained while maintaining appropriate elasticity. If it is outside the above range, the physical properties and processability of the resin may deteriorate.
이외에, 상기 폴리에스테르 수지 조성물은 수지의 투명성을 저해하지 않는 범위 내에서 폴리카프로락톤, 폴리부틸렌아디페이트 등의 폴리올 성분을 더 포함할 수 있고, 구체적으로, 상기 알코올 성분(b) 총 중량을 기준으로 30 중량% 이하, 10 내지 30 중량% 또는 10 내지 20 중량%의 양으로 포함될 수 있다. In addition, the polyester resin composition may further include polyol components such as polycaprolactone and polybutylene adipate within the range that does not impair the transparency of the resin. Specifically, the total weight of the alcohol component (b) is It may be included in an amount of 30% by weight or less, 10 to 30% by weight, or 10 to 20% by weight.
상기 폴리올 성분들은 앞서 설명한 산 성분(a)과 반응하여 폴리에스테르 수지 내 소프트 세그먼트를 이룬다. The polyol components react with the acid component (a) described above to form soft segments in the polyester resin.
상기 수지 조성물은 3관능 이상의 폴리카복실산, 3관능 이상의 폴리올 또는 이들의 혼합물을 포함하는 분지화제를 더 포함할 수 있다. 분지화제는 예를 들면, 무수트리멜리트산, 벤조페논테트라카르복실산, 트리메틸올프로판, 글리세린 등을 들 수 있다. 상기 분지화제는 산 성분(a) 또는 알코올 성분(b) 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 1 중량부, 또는 0.03 내지 1 중량부의 양으로 포함할 수 있다.The resin composition may further include a branching agent including a trifunctional or higher polycarboxylic acid, a trifunctional or higher polyol, or a mixture thereof. Examples of branching agents include trimellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic acid, trimethylolpropane, and glycerin. The branching agent may be included in an amount of 0.01 to 1 part by weight, or 0.03 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the acid component (a) or alcohol component (b).
폴리에스테르 수지polyester resin
본 발명은 상기 폴리에스테르 수지 조성물로부터 유도되고, 2 mm 두께의 시트로 제조시 10% 이하의 헤이즈를 갖는, 폴리에스테르 수지(열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지; TPEE 수지)를 제공한다.The present invention provides a polyester resin (thermoplastic polyester elastomer resin; TPEE resin) derived from the above polyester resin composition and having a haze of 10% or less when manufactured into a 2 mm thick sheet.
상기 TPEE 수지는 앞서 설명한 바와 같이 산 성분(a)과 알코올 성분(b)을 반응시킴으로써 구조 내 하드 세그먼트 및 소프트 세그먼트를 가진다. As described above, the TPEE resin has a hard segment and a soft segment in the structure by reacting the acid component (a) and the alcohol component (b).
구체적으로, 상기 TPEE 수지는 방향족 디카복실산을 포함하는 산 성분(a)과 에틸렌글리콜 및 1,4-사이클로헥산디메탄올(b-1)과 반응시켜 얻어진 하드 세그먼트, 및 상기 방향족 디카복실산을 포함하는 산 성분(a)과 폴리에테르 폴리올(b-2)을 반응시켜 얻어진 소프트 세그먼트를 포함한다. Specifically, the TPEE resin includes a hard segment obtained by reacting an acid component (a) containing an aromatic dicarboxylic acid with ethylene glycol and 1,4-cyclohexanedimethanol (b-1), and the aromatic dicarboxylic acid. It includes a soft segment obtained by reacting the acid component (a) with the polyether polyol (b-2).
이때, TPEE 수지는 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트가 이소시아네이트, 글리시딜, 에폭시 화합물 등의 쇄연장제로 결합된 구조가 아니라, 하드 세그먼트 및/또는 소프트 세그먼트를 구성하는 단위(상기 수지 조성물의 단량체들)가 직접 에스테르 결합되어 있는 상태이다. At this time, the TPEE resin does not have a structure in which hard segments and soft segments are combined with a chain extender such as isocyanate, glycidyl, or epoxy compound, but the units constituting the hard segment and/or soft segment (monomers of the resin composition) It is in a direct ester bonded state.
상기 폴리에테르 폴리올(b-2)은 상기 폴리에스테르 수지 총 중량을 기준으로 9 내지 34 중량%, 10 내지 34 중량% 또는 10 내지 33 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 범위 내일 때 TPEE 수지가 적정 수준의 기계적 물성을 만족할 수 있다. 예를 들어, 상기 TPEE 수지는 20 내지 82 shore D, 20 내지 75 shore D, 20 내지 70 shore D, 20 내지 65 shore D, 20 내지 60 shore D 또는 20 내지 50 shore D의 경도를 가질 수 있다.The polyether polyol (b-2) may be included in an amount of 9 to 34% by weight, 10 to 34% by weight, or 10 to 33% by weight based on the total weight of the polyester resin. When within the above range, TPEE resin can satisfy an appropriate level of mechanical properties. For example, the TPEE resin may have a hardness of 20 to 82 shore D, 20 to 75 shore D, 20 to 70 shore D, 20 to 65 shore D, 20 to 60 shore D, or 20 to 50 shore D.
이 외에, 상기 TPEE 수지는 융점이 180 내지 225℃, 또는 185 내지 220℃이고, 융해열(△Hf)이 5 내지 40 J/g, 또는 5 내지 35 J/g일 수 있다. 또한, 상기 TPEE 수지는 고유 점도(IV)가 0.7 내지 1.1 dl/g, 또는 0.8 내지 1.1 dl/g 이고, ASTM D-1925에 따른 Color-b(황색도 지수)가 4 이하 또는 3.5 이하일 수 있다. 상기 범위 내일 때, 상기 TPEE 수지는 기계적 물성을 우수하게 유지하면서 높은 투명성을 가질 수 있다. In addition, the TPEE resin may have a melting point of 180 to 225°C, or 185 to 220°C, and a heat of fusion (ΔH f ) of 5 to 40 J/g, or 5 to 35 J/g. In addition, the TPEE resin may have an intrinsic viscosity (IV) of 0.7 to 1.1 dl/g, or 0.8 to 1.1 dl/g, and a Color-b (yellowness index) according to ASTM D-1925 of 4 or less or 3.5 or less. . When within the above range, the TPEE resin can have high transparency while maintaining excellent mechanical properties.
나아가, 상기 TPEE 수지는 용융흐름 지수(MI)가 3 내지 30 g/10분, 4 내지 20 g/10분, 또는 5 내지 20 g/10분일 수 있다. 상기 범위 내일 때 적정 점도를 가져 가공 및 성형이 용이하고, TPEE 수지가 우수한 탄성 회복력 및 기계적 강도를 가질 수 있다. 나아가, 상기 TPEE 수지를 펠렛으로 제조시 40℃ 이상의 온도에서 펠렛 간에 융착을 일으키지 않으므로, 가공성이 우수할 뿐만 아니라 고온에서도 변형없이 오랫동안 보관이 가능하다. Furthermore, the TPEE resin may have a melt flow index (MI) of 3 to 30 g/10 min, 4 to 20 g/10 min, or 5 to 20 g/10 min. When it is within the above range, it has an appropriate viscosity and is easy to process and mold, and the TPEE resin can have excellent elastic recovery and mechanical strength. Furthermore, when the TPEE resin is manufactured into pellets, fusion does not occur between pellets at a temperature of 40°C or higher, so not only is the processability excellent, but it can be stored for a long time without deformation even at high temperatures.
또한, 본 발명의 폴리에스테르 수지는 가공 보조제, 정전 인가제, 자외선 흡수제, 열 안정제, 대전 방지제, 안료, 난연제, 증점제, 핵제, 슬립제, 안티 블로킹제 등의 첨가제 1종 이상을 폴리에스테르 수지의 투명성을 소실시키지 않을 정도에 한하여 포함할 수 있다. In addition, the polyester resin of the present invention contains one or more additives such as processing aids, electrostatic applicators, ultraviolet absorbers, heat stabilizers, antistatic agents, pigments, flame retardants, thickeners, nucleating agents, slip agents, and anti-blocking agents. It can be included only to the extent that transparency is not lost.
폴리에스테르 수지의 제조방법Manufacturing method of polyester resin
본 발명은 (1) (a) 방향족 디카복실산을 포함하는 산 성분; 및 (b) (b-1) 에틸렌글리콜 및 1,4-사이클로헥산디메탄올, 및 (b-2) 폴리프로필렌글리콜 및 폴리테트라메틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 폴리에테르 폴리올을 포함하는 알코올 성분;을 포함하는 폴리에스테르 수지 조성물을 티타늄계 촉매 존재 하에서 에스테르화 또는 에스테르 교환반응시키는 단계; 및 (2) 상기 단계 (1)의 반응 생성물을 중축합 반응시키는 단계;를 포함하고, 상기 단계 (1)에서 상기 1,4-사이클로헥산디메탄올 및 폴리에테르 폴리올을 각각 상기 알코올 성분 총 중량을 기준으로 2 내지 40 중량% 및 16 내지 54 중량%의 양으로 사용하는, 폴리에스테르(TPEE) 수지의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to (1) (a) an acid component containing an aromatic dicarboxylic acid; and (b) (b-1) ethylene glycol and 1,4-cyclohexanedimethanol, and (b-2) polyether polyol containing at least one selected from the group consisting of polypropylene glycol and polytetramethylene glycol. Esterifying or transesterifying a polyester resin composition containing an alcohol component in the presence of a titanium-based catalyst; and (2) subjecting the reaction product of step (1) to a polycondensation reaction, wherein in step (1), the total weight of the alcohol component is adjusted to 1,4-cyclohexanedimethanol and polyether polyol, respectively. A method for producing a polyester (TPEE) resin is provided, which is used in an amount of 2 to 40% by weight and 16 to 54% by weight as a standard.
단계 (1) : Step (1): 에스테르화esterification 또는 에스테르 교환반응 or transesterification reaction
먼저, 단계 (1)에서는 앞서 설명한 바와 같은 단량체들, 구체적으로 산 성분(a) 및 알코올 성분(b)을 에스테르화 또는 에스테르 교환반응시킨다. First, in step (1), the monomers described above, specifically the acid component (a) and the alcohol component (b), are esterified or transesterified.
상기 1,4-사이클로헥산디메탄올 및 폴리에테르 폴리올을 각각 상기 알코올 성분 총 중량을 기준으로 2 내지 40 중량% 및 16 내지 54 중량%의 양으로 사용할 수 있다. The 1,4-cyclohexanedimethanol and polyether polyol may be used in amounts of 2 to 40% by weight and 16 to 54% by weight, respectively, based on the total weight of the alcohol component.
이때, 산 성분(a)에 대한 알코올 성분(b)의 중량비는 1.2 내지 1.8, 또는 1.4 내지 1.6일 수 있다. 상기 범위 내일 때, 이어지는 중축합 반응에서(하기 단계 (2)) 중합속도가 적정하게 유지될 수 있고, 기계적 물성 및 투명성이 우수한 TPEE 수지를 제조할 수 있다. 만약, 상기 중량비가 1.2 미만인 경우 중축합 반응 이후 미반응한 산 성분이 잔류하게 되어 TPEE 수지의 기계적 물성을 저하시킬 수 있고, 1.8을 초과하는 경우에는 중축합 반응 속도가 느려져 생산성 측면에서 불리하다. At this time, the weight ratio of the alcohol component (b) to the acid component (a) may be 1.2 to 1.8, or 1.4 to 1.6. When within the above range, the polymerization rate can be maintained appropriately in the subsequent polycondensation reaction (step (2) below), and a TPEE resin with excellent mechanical properties and transparency can be produced. If the weight ratio is less than 1.2, unreacted acid components may remain after the polycondensation reaction, which may reduce the mechanical properties of the TPEE resin, and if it exceeds 1.8, the polycondensation reaction speed is slowed, which is disadvantageous in terms of productivity.
상기 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응은 테트라에틸티타네이트, 아세틸트리프로필티타네이트, 테트라프로필티타네이트, 테트라부틸티타네이트, 폴리부틸티타네이트, 에틸아세토아세틱에스테르티타네이트, 이소스테아릴티타네이트, 티타늄디옥사이드, TiO2/SiO2 공침전제, TiO2/ZrO2 공침전제 등의 티타늄계 촉매 존재 하에서 수행될 수 있고, 중금속 안티몬계, 주석계 촉매는 환경적인 관점에서 사용하지 않는 것이 바람직하다. The esterification reaction or transesterification reaction is tetraethyl titanate, acetyltripropyl titanate, tetrapropyl titanate, tetrabutyl titanate, polybutyl titanate, ethyl acetoacetic ester titanate, isostearyl titanate, titanium It can be performed in the presence of a titanium-based catalyst such as dioxide, TiO 2 /SiO 2 coprecipitant, and TiO 2 /ZrO 2 coprecipitant, and it is preferable not to use heavy metal antimony-based or tin-based catalysts from an environmental standpoint.
상기 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응은, 예를 들면 질소 기류 하에 180 내지 220℃의 반응온도에서 용융 혼합하면서 반응시키는 동안, 반응물로부터 생성되는 물 또는 알코올을 통상적인 방법으로 제거하면서 수행될 수 있다.The esterification reaction or transesterification reaction can be performed, for example, by removing water or alcohol generated from the reactants by a conventional method while melting and mixing the reaction mixture at a reaction temperature of 180 to 220° C. under a nitrogen stream.
상기 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응은 3관능 이상의 폴리카복실산, 3관능 이상의 폴리올 또는 이들의 혼합물을 포함하는 분지화제를 더 첨가하여 수행될 수 있으며, 분지화제의 종류 및 함량은 앞서 설명한 바와 같다. The esterification reaction or transesterification reaction may be performed by further adding a branching agent containing a trifunctional or higher polycarboxylic acid, a trifunctional or higher polyol, or a mixture thereof, and the type and content of the branching agent are as described above.
단계 (2) : Step (2): 중축합polycondensation 반응 reaction
상기 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응이 완료되면 중축합 반응을 수행한다. When the esterification reaction or transesterification reaction is completed, a polycondensation reaction is performed.
상기 단계 (2)는 통상적인 폴리에스테르 수지의 중축합 반응 조건에서 수행될 수 있다.Step (2) can be performed under typical polycondensation reaction conditions of polyester resin.
구체적으로, 단계 (2)에서는 상기 단계 (1)의 반응물을 250℃ 이하, 240℃ 이하 또는 210 내지 250℃의 온도에서 (a) 저진공에서 저속 교반하고, (b) 이어서 고진공에서 반응물을 고속 교반하며, (c) 반응기를 고진공으로 유지하면서, 저속 교반 상태에서 반응물을 반응시켜 원하는 중합도의 TPEE 수지를 제조할 수 있다. Specifically, in step (2), the reactants of step (1) are (a) stirred at low speed in low vacuum at a temperature of 250°C or lower, 240°C or lower or 210 to 250°C, and (b) then stirred at high speed in high vacuum. While stirring, (c) maintaining the reactor at high vacuum, the reactants can be reacted under low-speed stirring to produce a TPEE resin with a desired degree of polymerization.
상기 반응에서 발생하는 글리콜 등의 부산물은 증류 제거되고, 상기 단계 (b)는 0.01 내지 400 mmHg, 0.05 내지 100 mmHg 혹은 0.1 내지 10 mmHg의 감압 조건(고진공)에서 수행될 수 있다. 상기 0.01 내지 400 mmHg의 감압 범위 내일 때, 중축합 반응시 생성되는 저비점의 화합물을 반응계로부터 제거할 수 있다. By-products such as glycol generated in the reaction are distilled off, and step (b) may be performed under reduced pressure conditions (high vacuum) of 0.01 to 400 mmHg, 0.05 to 100 mmHg, or 0.1 to 10 mmHg. When within the reduced pressure range of 0.01 to 400 mmHg, low boiling point compounds generated during the polycondensation reaction can be removed from the reaction system.
상기 단계 (2)에 앞서, 상기 단계 (1)을 마친 반응물(용융 혼합된 상태) 내 잔존하는 촉매가 활성화되지 못하도록 처리(실활)해두는 것이 바람직하다. Prior to step (2), it is desirable to treat (deactivate) the remaining catalyst in the reactants (molten mixed state) after step (1) to prevent it from being activated.
만약, 단계 (1)의 반응물 내 촉매가 남아 있으면 에스테르화 또는 에스테르 교환반응이 더 진행되어 TPEE 수지의 황색도를 상승시켜 투명도를 저하시킬 수 있다. 또한, 컴파운딩 등의 성형시에도 에스테르화 또는 에스테르 교환반응이 더 진행되어 TPEE 수지의 물성에 영향을 줄 수 있다. If the catalyst remains in the reactant of step (1), the esterification or transesterification reaction may proceed further, increasing the yellowness of the TPEE resin and reducing transparency. In addition, even during molding such as compounding, esterification or transesterification reaction may proceed further and affect the physical properties of the TPEE resin.
따라서, 단계 (2)의 중축합 반응을 수행하기 전, 촉매의 금속 성분의 활성을 억제하기 위해 인(P) 성분을 포함하는 물질을 첨가할 수 있다.Therefore, before performing the polycondensation reaction in step (2), a material containing a phosphorus (P) component may be added to suppress the activity of the metal component of the catalyst.
상기 인 성분을 포함하는 물질은 예를 들면, 아인산, 인산, 인산트리페닐, 인산트리스트리에틸렌글리콜, 오르토인산, 아인산트리페닐, 인산트리메틸, 아인산트리메틸 등을 들 수 있다. Examples of substances containing the phosphorus component include phosphorous acid, phosphoric acid, triphenyl phosphate, tristriethylene glycol phosphate, orthophosphoric acid, triphenyl phosphite, trimethyl phosphate, and trimethyl phosphite.
상기 단계 (2)의 중축합 반응은 인(P)계 산화방지제, 코발트 아세테이트계 착색제 또는 이들 둘다를 더 첨가하여 수행될 수 있다. The polycondensation reaction of step (2) may be performed by further adding a phosphorus (P)-based antioxidant, a cobalt acetate-based colorant, or both.
대표적인 인계 산화방지제로는 예를 들면, 포스포러스 트리클로라이드와 1,1-비페닐 및 2,4-t-부틸페놀의 반응 생성물, 소듐 페닐 포스포네이트, 2,4-디-tert-부틸 페닐 포스파이트, 아릴 포스포나이트 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. Representative phosphorus-based antioxidants include, for example, the reaction product of phosphorus trichloride with 1,1-biphenyl and 2,4-t-butylphenol, sodium phenyl phosphonate, and 2,4-di-tert-butyl phenyl. Phosphites, aryl phosphonites, and mixtures thereof may be included.
상기 인계 산화방지제의 시판품으로는 포스포러스 트리클로라이드 및 비페닐의 프리델 크라프트 부가 생성물과, 2,4-디-tert-부틸 페놀의 축합반응에 의해 생성된 비페닐계 디-tert-부틸 페닐 포스포나이트 혼합물인 PEPQ(Clairant Co.)가 알려져 있다. Commercially available products of the phosphorus-based antioxidant include biphenyl-based di-tert-butyl phenyl phosphorus produced by the condensation reaction of phosphorus trichloride and the Friedel Kraft adduct of biphenyl and 2,4-di-tert-butyl phenol. A nite mixture, PEPQ (Clairant Co.), is known.
상기 인계 산화방지제의 함량은 상기 TPEE 수지 조성물 총 중량을 기준으로 100 내지 1,500 ppm, 또는 300 내지 1,000 ppm일 수 있다.The content of the phosphorus-based antioxidant may be 100 to 1,500 ppm, or 300 to 1,000 ppm, based on the total weight of the TPEE resin composition.
상기 범위 내일 때, 조성물 내 잔존하는 촉매에 의한 황색도 상승을 효과적으로 억제할 수 있다. When within the above range, the increase in yellowness caused by the catalyst remaining in the composition can be effectively suppressed.
나아가, TPEE 수지의 황색도 상승을 보다 더 억제하기 위해, 단계 (2)에서는 착색제로서 코발트 아세테이트를 소량 더 첨가할 수 있다. 이때, 코발트(Co)의 함량은 상기 TPEE 수지 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 내지 500 ppm, 0.1 내지 300 ppm, 10 내지 200 ppm, 10 내지 300 ppm, 100 내지 300 ppm 또는 100 내지 200 ppm일 수 있다. Furthermore, in order to further suppress the increase in yellowness of the TPEE resin, a small amount of cobalt acetate may be added as a colorant in step (2). At this time, the content of cobalt (Co) may be 0.1 to 500 ppm, 0.1 to 300 ppm, 10 to 200 ppm, 10 to 300 ppm, 100 to 300 ppm, or 100 to 200 ppm based on the total weight of the TPEE resin composition. .
상술한 바와 같이, 본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물은 적정 함량의 1,4-사이클로헥산디메탄올 및 폴리에테르 폴리올을 포함하되, 상기 수지 조성물 내 산 성분 및 알코올 성분들을 특정 비율로 조절함으로써 원하는 결정성을 가진 폴리에스테르 엘라스토머 수지를 제공할 수 있다. 나아가, 상기 폴리에스테르 수지는 적절한 결정성을 나타내어 펠렛으로 가공, 성형시 펠렛끼리의 융착이나 변형 등을 일으키지 않고, 기계적 물성 및 투명성을 동시에 충족시킬 수 있으므로, 섬유, 필름, 시트를 비롯한 각종 성형재료로 사용할 수 있고, 예를 들어, 탄성사, 화장품 용기, 휴대폰 젤리 케이스, 치아미백용 성형품, 부츠, 기어, 튜브, 패킹, 전선피복재 등의 성형재료로 유용하게 사용할 수 있다.As described above, the polyester resin composition of the present invention contains an appropriate amount of 1,4-cyclohexanedimethanol and polyether polyol, and achieves the desired crystallinity by adjusting the acid component and alcohol component in the resin composition to a specific ratio. A polyester elastomer resin having can be provided. Furthermore, the polyester resin exhibits appropriate crystallinity and does not cause fusion or deformation of pellets when processed and molded into pellets, and can simultaneously satisfy mechanical properties and transparency, so it can be used as various molding materials including fibers, films, and sheets. For example, it can be useful as a molding material for elastic yarn, cosmetic containers, mobile phone jelly cases, molded products for teeth whitening, boots, gears, tubes, packing, and wire covering materials.
상기 내용을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 실시예의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The above will be explained in more detail by the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the examples is not limited to these only.
[[ 실시예Example ] ]
이하 실시예 및 비교예에서는 하기 표 1의 화합물을 사용하였다.In the following examples and comparative examples, the compounds shown in Table 1 below were used.
실시예Example 1. 폴리에스테르 수지의 제조 1. Production of polyester resin
교반기와 유출 콘덴서를 장착한 반응기에, 산 성분 총 중량을 기준으로 DMT 95.7 중량% 및 IPA 4.3 중량%, 알코올 성분 총 중량을 기준으로 EG 46.5 중량%, CHDM 16.0 중량%, PTMG 650 36.9 중량% 및 TMP 0.6 중량%를 첨가하고, 촉매로서 TiO2/SiO2 공침전제를 산 성분에 대하여 100 ppm이 되도록 충진시켰다.In a reactor equipped with a stirrer and an effluent condenser, 95.7% by weight of DMT and 4.3% by weight of IPA based on the total weight of acid components, 46.5% by weight of EG, 16.0% by weight of CHDM, 36.9% by weight of PTMG 650 and 36.9% by weight of PTMG 650 based on the total weight of alcohol components. 0.6% by weight of TMP was added, and TiO 2 /SiO 2 coprecipitant as a catalyst was charged to 100 ppm based on the acid component.
이때, 상기 산 성분에 대한 알코올 성분의 비율(알코올 성분(b)/산 성분(a)=G/A)은 1.6이 되도록 하였다. At this time, the ratio of the alcohol component to the acid component (alcohol component (b)/acid component (a) = G/A) was set to 1.6.
질소기류 하에서 반응기의 온도를 220℃까지 서서히 상승시킴과 동시에, 부산물인 메탄올 및 물을 반응기 외부로 유출시키면서 에스테르화 반응을 수행하였다. 상기 메탄올의 발생 및 유출이 종료된 후, 반응물을 교반기, 냉각 콘덴서 및 진공 시스템이 장착된 중축합 반응기로 이송하고, 폴리에스테르 수지 조성물 총 중량을 기준으로 산화방지제로서 이가포스 168 1,000 ppm 및 착색제로서 코발트(II) 아세테이트 300 ppm을 첨가하였다. An esterification reaction was performed while gradually raising the temperature of the reactor to 220°C under a nitrogen stream and simultaneously discharging by-products, methanol and water, to the outside of the reactor. After the generation and discharge of methanol is completed, the reactant is transferred to a polycondensation reactor equipped with a stirrer, cooling condenser, and vacuum system, and 1,000 ppm of Igaphos 168 as an antioxidant and as a colorant based on the total weight of the polyester resin composition. 300 ppm of cobalt(II) acetate was added.
그리고, 반응온도를 240℃까지 상승시키고, 반응압력을 30분에 걸쳐 50 mmHg까지 감압하면서 저진공 하에서 반응시키면서, 과량의 디올 성분을 유출시켰다. 다음으로 반응압력을 0.1 mmHg까지 서서히 감압하여 고진공 하에서, 소정의 교반 토크가 나타낼 때까지 반응을 수행한 후에 반응을 종결하였다. 폴리에스테르 수지 중합 후 펠레타이징 공정(pelletizing step)을 거쳐 폴리에스테르 펠렛을 제조한 후, 80 내지 90℃의 온도에서 4시간 제습드라이어 건조 공정을 통하여 투명한 폴리에스테르 수지(폴리에스테르 엘라스토머 수지)를 수득하였다. Then, the reaction temperature was raised to 240°C, the reaction pressure was reduced to 50 mmHg over 30 minutes, and the reaction was carried out under low vacuum, while excess diol component was distilled out. Next, the reaction pressure was gradually reduced to 0.1 mmHg and the reaction was performed under high vacuum until a predetermined stirring torque was reached, and then the reaction was terminated. After polymerizing the polyester resin, polyester pellets are manufactured through a pelletizing step, and then subjected to a dehumidifying dryer drying process at a temperature of 80 to 90°C for 4 hours to obtain a transparent polyester resin (polyester elastomer resin). did.
실시예Example 2 내지 13 및 2 to 13 and 비교예Comparative example 1 내지 9. 폴리에스테르 수지의 제조 1 to 9. Preparation of polyester resin
하기 표 2에 기재된 바와 같이 산 성분 및/또는 알코올 성분의 종류 및 함량을 다르게 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 수지를 제조하였다.A polyester resin was prepared in the same manner as in Example 1, except that the type and content of the acid component and/or alcohol component were different as shown in Table 2 below.
[[ 평가예Evaluation example ]]
상기 실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 9에서 제조된 폴리에스테르 수지에 대하여 다음과 같은 방법으로 정량분석 및 물성을 평가하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다. The polyester resins prepared in Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 9 were quantitatively analyzed and evaluated for physical properties in the following manner. The results are shown in Table 3.
(1) 폴리에스테르 수지 내 폴리올 함량 산출-정량 분석(1) Calculation of polyol content in polyester resin - quantitative analysis
폴리에스테르 수지 내 폴리올의 함량을 구하기 위하여 600Mhz 핵자기공명(NMR) 스펙트로미터를 사용하여, 전체 폴리에스테르 수지 내의 PTMG, PPG, EO-PPG 또는 PEG 성분을 정량 분석하였다. To determine the polyol content in the polyester resin, a 600Mhz nuclear magnetic resonance (NMR) spectrometer was used to quantitatively analyze PTMG, PPG, EO-PPG, or PEG components in the entire polyester resin.
(2) (2) 내블로킹성Blocking resistance
80 내지 90℃ 온도의 건조 공정까지 마친 폴리에스테르 수지 펠렛의 외관을 살피어 다음과 같이 평가하였다.The appearance of the polyester resin pellets that had completed the drying process at a temperature of 80 to 90° C. was examined and evaluated as follows.
Ⅹ: 펠렛끼리 서로 융착되어 caking 형상이 발생하는 등의 펠렛 형상 변형, 또는 조대물이 발생Ⅹ: Deformation of pellet shape, such as a caking shape due to fusion of pellets together, or occurrence of coarse material
△: 펠렛 일부에 융착 현상 발생△: Fusion phenomenon occurs in part of the pellet
○: 펠렛 외관 변형이 없고 펠렛끼리 융착하지 않음. ○: There is no deformation in the appearance of the pellets, and the pellets do not fuse together.
(3) (3) 고유점도Intrinsic viscosity (IV)(IV)
폴리에스테르 수지 각각에 대하여 25 ml의 혼합 용매(페놀/테트라클로로에탄=60/40 중량비)에 0.25 g 용해시킨 후, 30℃ 에서 오스왈드 점도계를 사용하여 고유점도를 측정하였다. For each polyester resin, 0.25 g was dissolved in 25 ml of mixed solvent (phenol/tetrachloroethane = 60/40 weight ratio), and then the intrinsic viscosity was measured using an Oswald viscometer at 30°C.
(4) (4) 용융흐름melt flow 지수(MI, g/10분) Index (MI, g/10 min)
폴리에스테르 수지 각각에 대하여 ASTM D 1238에 따라 230℃, 2.16kg 하중에서 용융지수를 측정하였다.For each polyester resin, the melt index was measured at 230°C and a load of 2.16 kg according to ASTM D 1238.
(5) 경도 (5) Hardness
폴리에스테르 수지 각각에 대하여 ASTM D 2240의 방법으로 쇼어 D 타입으로 경도를 측정하였다.For each polyester resin, the hardness was measured using Shore D type according to ASTM D 2240.
(6) 융점((6) Melting point ( TmTm , ℃) 및 융해열(ΔH, ℃) and heat of fusion (ΔH f, f, J/g)J/g)
폴리에스테르 수지 각각에 대하여 다음과 같이 실험하였다. Each polyester resin was tested as follows.
시차주사열량계(TA Instruments사)를 사용하여, 50℃에서 15시간 감압 건조한 폴리에스테르 수지를 용융 급냉시킨 후에 10℃/분으로 승온시켜 측정하였다. 수지 용융에 의한 흡열 피크의 최대 지점을 융점(Tm)으로 하고, 이 융점 피크의 면적을 계산하여 융해열(ΔHf)을 계산하였다. Using a differential scanning calorimeter (TA Instruments), a polyester resin dried under reduced pressure at 50°C for 15 hours was melted and quenched, and then the temperature was raised at 10°C/min for measurement. The maximum point of the endothermic peak due to resin melting was set as the melting point (Tm), and the heat of fusion (ΔH f ) was calculated by calculating the area of this melting point peak.
(7) 황색도(color-b)(7) Yellowness (color-b)
폴리에스테르 수지 각각에 대하여 ASTM D-1925에 따라 황색도 지수를 평가하였다. For each polyester resin, the yellowness index was evaluated according to ASTM D-1925.
(8) 투과도((8) Transmittance ( TTTT , , %% ) 및 ) and 헤이즈Haze (Haze, (Haze, %% ) )
ASTM D1003의 방법에 따라 폴리에스테르 수지 각각을 2mm의 두께로 시트화하고, 상기 시트의 전체 투과도(total transmittance; TT) 및 헤이즈를 측정하였다. Each polyester resin was formed into a sheet with a thickness of 2 mm according to the method of ASTM D1003, and the total transmittance (TT) and haze of the sheet were measured.
상기 표 3을 살펴보면, 실시예 1 내지 13의 폴리에스테르 수지는 건조 공정 후에도 펠렛끼리의 열융착이나 변형을 일으키지 않았고 조대물 등의 불순물도 발생하지 않아 내블로킹성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예들의 폴리에스테르 수지는 본원발명에 해당하는 적정 수준의 융점 및 융해열을 나타내고 있으며, 황색도, 투과도 및 헤이즈와 같은 투명성 측면에서 비교예 1 내지 9에서 제조된 폴리에스테르 수지들에 비해 현저히 우수한 결과를 나타냈다.Looking at Table 3 above, it can be seen that the polyester resins of Examples 1 to 13 did not cause heat fusion or deformation between pellets even after the drying process, and no impurities such as coarse materials were generated, showing excellent blocking resistance. In addition, the polyester resins of the examples exhibit appropriate levels of melting point and heat of fusion corresponding to the present invention, and are significantly different from the polyester resins prepared in Comparative Examples 1 to 9 in terms of transparency such as yellowness, transmittance, and haze. It showed excellent results.
반면, CHDM을 사용하지 않거나 또는 CHDM을 2 중량% 미만으로 포함하는 비교예 1 및 2의 경우에는 융해열이 40 J/g을 초과하여 결정성이 커지므로 내블로킹성은 향상되었지만 투명성은 저조하였다. 또한, CHDM을 40 중량%를 초과하여 과량 사용한 비교예 3, 4 및 9의 경우에는 융해열이 5 J/g 미만으로 나타나 결정성이 낮으므로 투명성은 우수하지만 내블로킹성을 만족하지 못하였다. On the other hand, in the case of Comparative Examples 1 and 2, which did not use CHDM or contained less than 2% by weight of CHDM, the heat of fusion exceeded 40 J/g and crystallinity increased, so blocking resistance was improved, but transparency was low. In addition, in the case of Comparative Examples 3, 4, and 9 in which CHDM was used in excess of 40% by weight, the heat of fusion was less than 5 J/g and crystallinity was low, so transparency was excellent, but blocking resistance was not satisfied.
또한, EO-PPG 및 PEG를 사용한 비교예 5 및 6(PTMG 포함 X)은 융해열이 너무 높아 투명한 폴리에스테르 수지를 얻을 수 없었다.In addition, Comparative Examples 5 and 6 (X including PTMG) using EO-PPG and PEG had too high a heat of fusion to obtain a transparent polyester resin.
또한, 폴리에스테르 수지 내 소프트 세그먼트를 이루는 폴리올 함량이 9 중량% 미만인 비교예 7은 경도가 너무 높아서 엘라스토머로서의 탄성력이 부족하고, 35 중량%의 폴리올을 포함하는 비교예 8은 경도가 너무 낮아서 내블로킹성이 저조하였다.In addition, Comparative Example 7, in which the polyol content of the soft segment in the polyester resin is less than 9% by weight, has too high hardness and lacks elasticity as an elastomer, and Comparative Example 8, which contains 35% by weight of polyol, has too low hardness, resulting in blocking resistance. Performance was low.
Claims (14)
2 mm 두께의 시트로 제조시 10% 이하의 헤이즈 및 10.6 내지 40 J/g의 융해열을 갖는 폴리에스테르 수지로서,
상기 폴리에스테르 수지 조성물은,
(a) 방향족 디카복실산을 포함하는 산 성분; 및
(b) (b-1) 에틸렌글리콜 및 1,4-사이클로헥산디메탄올, 및 (b-2) 폴리프로필렌글리콜 및 폴리테트라메틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 폴리에테르 폴리올을 포함하는 알코올 성분;을 포함하며,
상기 1,4-사이클로헥산디메탄올 및 폴리에테르 폴리올을 각각 상기 알코올 성분 총 중량을 기준으로 2 내지 40 중량% 및 16 내지 54 중량%의 양으로 포함하고,
상기 에틸렌글리콜을 상기 알코올 성분 총 중량을 기준으로 42.1 내지 58.8 중량%의 양으로 포함하는, 폴리에스테르 수지.Derived from a polyester resin composition,
A polyester resin having a haze of 10% or less and a heat of fusion of 10.6 to 40 J/g when manufactured into a 2 mm thick sheet,
The polyester resin composition,
(a) an acid component containing an aromatic dicarboxylic acid; and
(b) (b-1) ethylene glycol and 1,4-cyclohexanedimethanol, and (b-2) polyether polyol containing at least one selected from the group consisting of polypropylene glycol and polytetramethylene glycol. Contains an alcohol component,
The 1,4-cyclohexanedimethanol and polyether polyol are included in amounts of 2 to 40% by weight and 16 to 54% by weight, respectively, based on the total weight of the alcohol component,
A polyester resin comprising the ethylene glycol in an amount of 42.1 to 58.8% by weight based on the total weight of the alcohol component.
상기 방향족 디카복실산이 테레프탈산, 이소프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 나프탈렌 디카르복실산, 디메틸이소프탈레이트, 디에틸테레프탈레이트, 디메틸나프탈레이트, 디에틸이소프탈레이트, 디부틸테레프탈레이트, 디부틸이소프탈레이트, 5-술포이소프탈산 나트륨염 및 디메틸 5-술포이소프탈레이트 나트륨염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인, 폴리에스테르 수지.According to paragraph 1,
The aromatic dicarboxylic acid is terephthalic acid, isophthalic acid, dimethyl terephthalate, naphthalene dicarboxylic acid, dimethyl isophthalate, diethyl terephthalate, dimethyl naphthalate, diethyl isophthalate, dibutyl terephthalate, dibutyl isophthalate, 5- A polyester resin, which is at least one selected from the group consisting of sodium salt of sulfoisophthalate and sodium salt of dimethyl 5-sulfoisophthalate.
상기 폴리에테르 폴리올이 600 내지 3,000 g/mol의 수평균분자량을 갖는, 폴리에스테르 수지. According to paragraph 1,
A polyester resin wherein the polyether polyol has a number average molecular weight of 600 to 3,000 g/mol.
상기 수지 조성물이 상기 산 성분 또는 알코올 성분 100 중량부를 기준으로0.01 내지 1 중량부의 분지화제를 더 포함하는, 폴리에스테르 수지.According to paragraph 1,
A polyester resin, wherein the resin composition further includes 0.01 to 1 part by weight of a branching agent based on 100 parts by weight of the acid component or alcohol component.
상기 분지화제가 3관능 이상의 폴리카복실산, 3관능 이상의 폴리올 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 폴리에스테르 수지. According to paragraph 4,
A polyester resin wherein the branching agent includes a trifunctional or higher polycarboxylic acid, a trifunctional or higher polyol, or a mixture thereof.
상기 폴리에스테르 수지의 융점(Tm)이 180 내지 225℃인, 폴리에스테르 수지.According to paragraph 1,
A polyester resin having a melting point (Tm) of 180 to 225°C.
상기 폴리에스테르 수지의 고유 점도(IV)가 0.7 내지 1.1 dl/g 이고, ASTM D-1925에 따른 Color-b(황색도 지수)가 4 이하인, 폴리에스테르 수지.According to paragraph 1,
The polyester resin has an intrinsic viscosity (IV) of 0.7 to 1.1 dl/g and a Color-b (yellowness index) according to ASTM D-1925 of 4 or less.
상기 폴리에스테르 수지의 경도가 20 내지 82 shore D인, 폴리에스테르 수지.According to paragraph 1,
A polyester resin having a hardness of 20 to 82 shore D.
상기 폴리에스테르 수지를 펠렛으로 제조시 40℃ 이상의 온도에서 펠렛 간에 융착을 일으키지 않는, 폴리에스테르 수지.According to paragraph 1,
A polyester resin that does not cause fusion between pellets at a temperature of 40°C or higher when the polyester resin is manufactured into pellets.
상기 폴리에스테르 수지가 폴리에테르 폴리올을 상기 폴리에스테르 수지 총 중량을 기준으로 9 내지 34 중량%의 양으로 포함하는, 폴리에스테르 수지.According to paragraph 1,
The polyester resin includes polyether polyol in an amount of 9 to 34% by weight based on the total weight of the polyester resin.
(2) 상기 단계 (1)의 반응 생성물을 중축합 반응시키는 단계;를 포함하고,
상기 단계 (1)에서 상기 1,4-사이클로헥산디메탄올 및 폴리에테르 폴리올을 각각 상기 알코올 성분 총 중량을 기준으로 2 내지 40 중량% 및 16 내지 54 중량%의 양으로 사용하고, 상기 에틸렌글리콜을 상기 알코올 성분 총 중량을 기준으로 42.1 내지 58.8 중량%의 양으로 사용하고,
2 mm 두께의 시트로 제조시 10% 이하의 헤이즈 및 10.6 내지 40 J/g의 융해열을 갖는, 폴리에스테르 수지의 제조방법.(1) (a) an acid component containing an aromatic dicarboxylic acid; and (b) (b-1) ethylene glycol and 1,4-cyclohexanedimethanol, and (b-2) polyether polyol containing at least one selected from the group consisting of polypropylene glycol and polytetramethylene glycol. Esterifying or transesterifying a polyester resin composition containing an alcohol component in the presence of a titanium-based catalyst; and
(2) subjecting the reaction product of step (1) to a polycondensation reaction,
In step (1), the 1,4-cyclohexanedimethanol and polyether polyol are used in amounts of 2 to 40% by weight and 16 to 54% by weight, respectively, based on the total weight of the alcohol component, and the ethylene glycol is It is used in an amount of 42.1 to 58.8% by weight based on the total weight of the alcohol component,
A method for producing a polyester resin having a haze of 10% or less and a heat of fusion of 10.6 to 40 J/g when manufactured into a 2 mm thick sheet.
상기 단계 (1)의 에스테르화 또는 에스테르 교환반응에 3관능 이상의 폴리카복실산, 3관능 이상의 폴리올 또는 이들의 혼합물을 포함하는 분지화제를 더 첨가하여 수행하는 것인, 폴리에스테르 수지의 제조방법.According to clause 12,
A method for producing a polyester resin, which is carried out by further adding a branching agent containing a trifunctional or higher polycarboxylic acid, a trifunctional or higher polyol, or a mixture thereof to the esterification or transesterification reaction in step (1).
상기 단계 (2)의 중축합 반응에 인(P)계 산화방지제, 코발트 아세테이트계 착색제 또는 이들 둘 다를 더 첨가하여 수행하는 것인, 폴리에스테르 수지의 제조방법.According to clause 12,
A method for producing a polyester resin, which is carried out by further adding a phosphorus (P)-based antioxidant, a cobalt acetate-based colorant, or both to the polycondensation reaction of step (2).
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