KR20240080456A - Preparing Method for Terephthalate-Based Ester Compound - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a terephthalate-based ester compound.
PET는 일반 합성수지 중에서 가장 폭 넓게 많이 사용되고 있는 만큼 매년 많은 양의 PET 폐기물이 발생하고 있으며, 자연 분해되지 않는 특성으로 인해 최근 심각한 환경오염의 주범이 되고 있다. 이에 따라 사용 후 버려지는 음료수 병과 같은 PET 폐기물 재활용이 큰 관심사로 대두되고 있다. 폐 PET를 재활용하는 방법에는 크게 물리적 재활용과 화학적 재활용의 두 가지 방법이 있다. 특히 화학적 재활용을 위하여 폐 PET에 대하여 해중합을 통하여 BHET(Bis-Hydroxyethyl Terephthalate) 물질로 분해하여 다시 PET 중합의 원료로 사용된다. 폐 PET는 순환 자원 활용 측면에서 주로 화학적 재활용 PET(C-rPET) 제품으로 활용이 가능하다. 그러나 C-rPET 제품의 경우 공정은 비교적 복잡하고 고가의 설비를 필요로 하거나, 결과물의 수율이 낮아 공정 효율 및 경제성이 떨어지는 문제가 있다. 그러므로, 이와 같은 폐 PET의 효과적인 재활용 방안에 대한 연구가 필요한 실정이다. As PET is the most widely used among general synthetic resins, a large amount of PET waste is generated every year, and due to its non-natural decomposition properties, it has recently become a major cause of serious environmental pollution. Accordingly, recycling of PET waste, such as discarded beverage bottles, is emerging as a major concern. There are two main ways to recycle waste PET: physical recycling and chemical recycling. In particular, for chemical recycling, waste PET is depolymerized into BHET (Bis-Hydroxyethyl Terephthalate) material and used as a raw material for PET polymerization. Waste PET can be mainly used as chemically recycled PET (C-rPET) products in terms of recycling resource utilization. However, in the case of C-rPET products, the process is relatively complicated and requires expensive equipment, or the yield of the resulting product is low, resulting in low process efficiency and economic feasibility. Therefore, research into effective recycling methods for waste PET is needed.
또한, 현재 통용되는 가소제 제품 중 디옥틸 프탈레이트로 대변되는 일부 프탈레이트계 제품들은 내분비계를 교란시키는 환경 호르몬 문제로 인하여 다양한 제품군에서 환경 규제가 실시되고 있으며, 이러한 추세는 친환경 가소제의 개발 및 사용을 확대시키고 있다. 예를 들어, 상용 가소제 중 하나인 디(2-에틸헥실)프탈레이트는 프탈산계 가소제로서, 점도가 높고 저온에서 유연성이 양호하지 않은 문제점이 있다. 그러므로, 환경 및 인체 유해성이 낮으며, 기존의 상용 가소제와 동등하거나 그 이상의 물성을 가지는 가소제에 대한 요구가 높은 실정이다. In addition, among currently used plasticizer products, some phthalate-based products, such as dioctyl phthalate, are subject to environmental regulations in various product groups due to problems with environmental hormones that disrupt the endocrine system, and this trend is expanding the development and use of eco-friendly plasticizers. I am ordering it. For example, di(2-ethylhexyl)phthalate, one of the commercial plasticizers, is a phthalic acid-based plasticizer, and has the problem of high viscosity and poor flexibility at low temperatures. Therefore, there is a high demand for plasticizers that have low environmental and human hazards and have physical properties equal to or higher than those of existing commercial plasticizers.
본 발명은 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 제조방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 PET 플레이크 또는 폐 PET 플레이크로부터, 환경 및 인체 유해성이 낮고 우수한 물성을 가지는 가소제 화합물을 제공하고자 한다. The present invention provides a method for producing a terephthalate-based ester compound. Specifically, the present invention seeks to provide a plasticizer compound from PET flakes or waste PET flakes, with low environmental and human hazard and excellent physical properties.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 일 실시상태는, 촉매의 존재 하에, PET를 하기 화학식 1로 표시되는 글리콜 에테르 화합물과 반응시켜, 하기 화학식 2로 표시되는 테레프탈레이트계 에스테르 화합물을 수득하는, 에스테르 교환 단계;를 포함하는, 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 제조방법을 제공한다. One embodiment of the present invention includes a transesterification step of reacting PET with a glycol ether compound represented by Formula 1 below in the presence of a catalyst to obtain a terephthalate-based ester compound represented by Formula 2 below. , provides a method for producing a terephthalate-based ester compound.
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
화학식 1 및 2에 있어서,In Formulas 1 and 2,
R은 각각 수소; 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기; 또는 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기;이고, R is each hydrogen; Aryl group having 6 to 20 carbon atoms; Alkylaryl group having 7 to 20 carbon atoms; Or an arylalkyl group having 7 to 20 carbon atoms,
l은 1 내지 10의 정수이며, l is an integer from 1 to 10,
m 및 n은 각각 독립적으로, 1 내지 10의 정수이다.m and n are each independently integers from 1 to 10.
본 발명의 일 실시상태에 따른 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 제조방법은 PET 폐기물을 이용하여 환경 및 인체 유해성이 낮은 친환경 가소제 화합물을 제조할 수 있으므로, 폐 PET의 재순환이 가능하고, 폐 PET로부터 높은 수익성을 가지는 가소제 화합물을 수득할 수 있는 장점이 있다. The method for producing a terephthalate-based ester compound according to an embodiment of the present invention can produce an eco-friendly plasticizer compound with low environmental and human hazards using PET waste, thereby enabling recycling of waste PET and high profitability from waste PET. There is an advantage in being able to obtain a plasticizer compound having .
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부 품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are intended to indicate the presence of one or more other It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
본 명세서에 기재된 용어 "알킬기"는 탄소 및 수소 원자만으로 구성된 1가의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄의 포화 탄화수소기를 의미하는 것으로, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 옥틸기, 도데실기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 시클로노닐기, 시클로데실기 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.The term “alkyl group” as used herein refers to a monovalent straight-chain, branched-chain, or ring-chain saturated hydrocarbon group consisting only of carbon and hydrogen atoms, and includes methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, cyclononyl group, cyclodecyl group, etc. Including but not limited to this.
본 명세서에 기재된 용어 "아릴기"는 하나의 수소 제거에 의 해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기기를 의미하는 것으로, 단일 또는 융합고리계를 포함한다. 상기 아릴기의 구체적인 예는 페닐기, 나프틸기, 비페닐기, 안트릴기, 플루오레닐기, 페난트릴기, 트라이페닐레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 플루오란테닐기 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.The term “aryl group” as used herein refers to an organic group derived from an aromatic hydrocarbon by removal of one hydrogen, and includes a single or fused ring system. Specific examples of the aryl group include phenyl group, naphthyl group, biphenyl group, anthryl group, fluorenyl group, phenanthryl group, triphenylenyl group, pyrenyl group, perylenyl group, chrysenyl group, naphthacenyl group, and fluorane. It includes, but is not limited to, a tenyl group and the like.
본 명세서에 기재된 용어 "알킬아릴기"는 아릴기의 1 이상의 수소가 알킬기에 의하여 치환된 유기기를 의미하는 것으로, 메틸페닐기, 에틸페닐기, n-프로필페닐기, iso-프로필페닐기, n-부틸페닐기, iso-부틸페닐기, tert-부틸페닐기 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.The term “alkylaryl group” as used herein refers to an organic group in which one or more hydrogens of an aryl group are replaced by an alkyl group, such as methylphenyl group, ethylphenyl group, n-propylphenyl group, iso-propylphenyl group, n-butylphenyl group, It includes, but is not limited to, iso-butylphenyl group, tert-butylphenyl group, etc.
본 명세서에 기재된 용어 "아릴알킬기"는 알킬기의 1 이상의 수소가 아릴기에 의하여 치환된 유기기를 의미하는 것으로, 페닐프로필기, 페닐헥실기 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.The term “arylalkyl group” as used herein refers to an organic group in which one or more hydrogens of an alkyl group are replaced by an aryl group, and includes, but is not limited to, phenylpropyl group, phenylhexyl group, etc.
본 명세서에서 상기 "알킬아릴기" 및 "아릴알킬기"는 전술한 알킬기 및 아릴기의 예시와 같을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In this specification, the “alkylaryl group” and “arylalkyl group” may be the same as the examples of the alkyl group and aryl group described above, but are not limited thereto.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 실시상태는, 촉매의 존재 하에, PET를 하기 화학식 1로 표시되는 글리콜 에테르 화합물과 반응시켜, 하기 화학식 2로 표시되는 테레프탈레이트계 에스테르 화합물을 수득하는, 에스테르 교환 단계;를 포함하는, 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 제조방법을 제공한다. One embodiment of the present invention includes a transesterification step of reacting PET with a glycol ether compound represented by Formula 1 below in the presence of a catalyst to obtain a terephthalate-based ester compound represented by Formula 2 below. , provides a method for producing a terephthalate-based ester compound.
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
화학식 1 및 2에 있어서,In Formulas 1 and 2,
R은 각각 수소; 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기; 또는 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기;이고, R is each hydrogen; Aryl group having 6 to 20 carbon atoms; Alkylaryl group having 7 to 20 carbon atoms; Or an arylalkyl group having 7 to 20 carbon atoms,
l은 1 내지 10의 정수이며, l is an integer from 1 to 10,
m 및 n은 각각 독립적으로, 1 내지 10의 정수이다.m and n are each independently integers from 1 to 10.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 PET는 PET 플레이크일 수 있다. 구체적으로, 상기 PET는 폐 PET 플레이크일 수 있다. 본 발명은 폐 PET 플레이크를 원료로 환경 및 인체 유해성이 낮은 가소제 화합물을 수득함으로써, PET 폐기물의 재순환에 도움을 줄 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the PET may be PET flakes. Specifically, the PET may be waste PET flakes. The present invention can help in the recycling of PET waste by obtaining a plasticizer compound with low environmental and human hazards using waste PET flakes as a raw material.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에스테르 교환 단계는, PET와 상기 화학식 1로 표시되는 특정 글리콜 에테르 간의 에스테르 교환 반응을 유도하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the transesterification step may be to induce a transesterification reaction between PET and a specific glycol ether represented by Formula 1.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 글리콜 에테르 화합물은 메틸 글리콜 에테르(MG, Methyl Glycol), 메틸 디 글리콜 에테르(MDG, Methyl Di Glycol ether), 메틸 트리 글리콜 에테르(MTG, Methyl Tri Glycol ether), 메틸 폴리 글리콜 에테르(MPG, Methyl Poly Glycol ether), 에틸 글리콜 에테르(EG, Ethyl Glycol ether), 에틸 디 글리콜 에테르(EDG, Ethyl Di Glycol ether), 부틸 글리콜 에테르(BG, Butyl Glycol ether), 부틸 디 글리콜 에테르(BDG, Butyl Di Glycol ether), 부틸 트리 글리콜 에테르(BTG, Butyl Tri Glycol ether), 부틸 폴리 글리콜 에테르(BPG, Butyl Poly Glycol ether), 메틸 프로필렌 글리콜 에테르(MPG, Methyl Propylene Glycol ether), 메틸 프로필렌 디 글리콜 에테르(MPDG, Methyl Propylene Di Glycol ether), 메틸 프로필렌 트리 글리콜 에테르(MPTG, Methyl Propylene Tri Glycol ether), 페닐 글리콜 에테르(PhG, Phenyl Glycol ether), 페닐 디 글리콜 에테르(PhDG, Phenyl Di Glycol ether)으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 글리콜 에테르 일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 글리콜 에테르 화합물은 부틸 디글리콜 에테르(BDG, Butyl Diglycol ether) 및 부틸 트리글리콜 에테르(BTG, Butyl Triglycol ether) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 글리콜 에테르 화합물은 부틸 디글리콜 에테르(BDG, Butyl Diglycol ether) 또는 부틸 트리글리콜 에테르(BTG, Butyl Triglycol ether)일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the glycol ether compound is methyl glycol ether (MG, Methyl Glycol), methyl di glycol ether (MDG, Methyl Di Glycol ether), methyl tri glycol ether (MTG, Methyl Tri Glycol ether), Methyl Poly Glycol ether (MPG), Ethyl Glycol ether (EG), Ethyl Di Glycol ether (EDG), Butyl Glycol ether (BG), Butyl Di Glycol ether (BG) Glycol ether (BDG, Butyl Di Glycol ether), Butyl Tri Glycol ether (BTG, Butyl Tri Glycol ether), Butyl Poly Glycol ether (BPG, Butyl Poly Glycol ether), Methyl Propylene Glycol ether (MPG, Methyl Propylene Glycol ether), Methyl Propylene Di Glycol ether (MPDG, Methyl Propylene Di Glycol ether), Methyl Propylene Tri Glycol ether (MPTG, Methyl Propylene Tri Glycol ether), Phenyl Glycol ether (PhG, Phenyl Glycol ether), Phenyl Di Glycol Ether (PhDG, Phenyl Di It may be one glycol ether selected from the group consisting of (glycol ether). Specifically, according to one embodiment of the present invention, the glycol ether compound represented by Formula 1 includes at least one of butyl diglycol ether (BDG, Butyl Diglycol ether) and butyl triglycol ether (BTG, Butyl Triglycol ether). can do. More specifically, the glycol ether compound represented by Formula 1 may be butyl diglycol ether (BDG, Butyl Diglycol ether) or butyl triglycol ether (BTG, Butyl Triglycol ether).
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에스테르 교환 단계에서의 에스테르 교환 반응은 하기 반응식과 같을 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the transesterification reaction in the transesterification step may be as shown in the following reaction formula.
[반응식][Reaction formula]
상기 반응식은 예시적인 것으로서 여기에서의 반복단위 n은 임의의 값일 수 있다. The above reaction equation is an example, and the repeating unit n here may be an arbitrary value.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 PET, 촉매 및 글리콜 에테르 화합물의 총 중량에 대하여, 상기 PET의 함량은 10 중량% 이상 40 중량% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 PET, 촉매 및 글리콜 에테르 화합물의 총 중량에 대하여, 상기 PET의 함량은 10 중량% 이상 30 중량% 이하, 15 중량% 이상 25 중량% 이하일 수 있다. 상기 PET의 함량이 범위를 벗어나는 경우, 에스테르 교환 반응의 반응성이 저하되어 상기 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 수율 감소를 유발할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the content of PET may be 10% by weight or more and 40% by weight or less, based on the total weight of the PET, catalyst, and glycol ether compound. Specifically, with respect to the total weight of the PET, catalyst, and glycol ether compound, the content of PET may be 10% by weight to 30% by weight, and 15% to 25% by weight. If the PET content is outside the range, the reactivity of the transesterification reaction may decrease, causing a decrease in the yield of the terephthalate-based ester compound.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에스테르 교환 단계는 200 ℃ 이상 250 ℃ 이하의 온도 범위 하에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 에스테르 교환 단계는 210 ℃ 이상 240 ℃ 이하의 온도 범위 하에서 수행될 수 있다. 나아가, 상기 에스테르 교환 단계는 상기 온도 범위에서 3시간 내지 7시간 동안 수행될 수 있다. 상기 에스테르 교환 단계에서의 반응 시간은 반응물을 승온시켜, 상기 온도 범위 내에 도달한 시점부터 계산될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the transesterification step may be performed under a temperature range of 200°C or more and 250°C or less. Specifically, the transesterification step may be performed under a temperature range of 210°C or more and 240°C or less. Furthermore, the transesterification step may be performed in the above temperature range for 3 to 7 hours. The reaction time in the transesterification step can be calculated from the time the reactants are heated and reach the temperature range.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에스테르 교환 단계에서의 반응 시간은 7시간 내지 12 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 에스테르 교환 단계에서의 반응 시간은 반응물을 승온시켜, 상기 반응 온도에 도달한 시점부터 계산될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the reaction time in the transesterification step may be performed for 7 to 12 hours. The reaction time in the transesterification step can be calculated from the time the reaction temperature is reached by raising the temperature of the reactants.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에스테르 교환 단계는 반응 부산물로 에틸렌 글리콜 에테르가 생성될 수 있다. 그러므로, 상기 에스테르 교환 단계는 상기 반응 부산물인 에틸렌 글리콜 에테르를 제거할 필요가 있다. According to one embodiment of the present invention, the transesterification step may produce ethylene glycol ether as a reaction by-product. Therefore, the transesterification step needs to remove ethylene glycol ether, a by-product of the reaction.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에스테르 교환 단계는 불활성 분위기 하에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 에스테르 교환 단계는 질소 분위기 하에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 에스테르 교환 단계이 진행됨에 따라 생성되는 에틸렌 글리콜 에테르를 효과적으로 제거하기 위하여, 반응이 종료될 때까지 불활성 기체인 질소 가스를 반응액에 직접 주입할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the transesterification step may be performed under an inert atmosphere. Specifically, the transesterification step may be performed under a nitrogen atmosphere. Additionally, in order to effectively remove ethylene glycol ether generated as the transesterification step progresses, nitrogen gas, an inert gas, can be directly injected into the reaction solution until the reaction is completed.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에스테르 교환 단계 이후, 130 ℃ 이상 180 ℃ 이하의 온도 및 진공 분위기 하에서, 미반응 글리콜 에테르 및 반응 부산물을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 생성물인 테레프탈레이트계 에스테르 화합물은 사슬 내에 산소 원자가 존재하여 고온의 진공 분위기 하에서 황변이 발생할 수 있다. 그러므로, 생성물인 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 색상 변화를 방지하며, 상기 미반응 글리콜 에테르 및 반응 부산물인 에틸렌 글리콜 에테르를 제거하기 위하여, 상기 에스테르 교환 단계에서의 반응 온도보다 낮은 130 ℃ 이상 180 ℃ 이하의 온도 범위에서 수행될 필요가 있다. According to one embodiment of the present invention, after the transesterification step, the step of removing unreacted glycol ether and reaction by-products may be further included under a vacuum atmosphere and a temperature of 130°C or more and 180°C or less. The product, a terephthalate-based ester compound, may cause yellowing in a high-temperature vacuum atmosphere due to the presence of oxygen atoms in the chain. Therefore, in order to prevent the color change of the product terephthalate ester compound and remove the unreacted glycol ether and the reaction by-product ethylene glycol ether, the reaction temperature in the transesterification step is 130 ℃ or more and 180 ℃ or less. It needs to be performed over a range of temperatures.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 미반응 글리콜 에테르 화합물 및 반응 부산물을 제거하는 단계에서의 진공 분위기는 상기와 같은 온도 제어와 함께 진공 감압으로 수행되는 것일 수 있다. 이 때, 상기 진공 감압에서의 압력은 5 mmHg 이하, 3 mmHg 이하, 또는 1 mmHg 이하일 수 있다. 또한, 상기 미반응 글리콜 에테르 화합물 및 반응 부산물을 제거하는 단계는 상기 진공 조건 및/또는 온도 범위 하에서 30분 내지 5시간 동안 수행될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the vacuum atmosphere in the step of removing the unreacted glycol ether compound and reaction by-products may be performed by vacuum decompression with temperature control as described above. At this time, the pressure in the vacuum decompression may be 5 mmHg or less, 3 mmHg or less, or 1 mmHg or less. Additionally, the step of removing the unreacted glycol ether compound and reaction by-products may be performed for 30 minutes to 5 hours under the vacuum conditions and/or temperature range.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에스테르 교환 단계 이후, 황산나트륨 수용액을 이용하여 불순물을 제거하는 1차 여과 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 1차 여과 단계는 전술한 미반응 글리콜 에테르 및 반응 부산물을 제거하는 단계 이후에 수행될 수 있다. 생성물인 테레프탈레이트계 에스테르 화합물은 비중이 1 이상으로서, 물을 이용한 수세 공정을 수행하기에 어려운 문제가 있다. 그러므로, 황산나트륨 수용액을 투입하여 생성물인 테레프탈레이트계 에스테르 화합물은 상층부에 위치하고, 불순물은 하층부에 위치하도록 상분리를 유도한 후, 하층부를 제거하여 불순물을 제거할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 1차 여과 단계는 생성된 테레프탈레이트계 에스테르 화합물을 110 ℃ 내지 130 ℃의 온도로 냉각하고, 8 % 내지 15 %의 황산나트륨 수용액을 테레프탈레이트계 에스테르 화합물에 대하여 5 중량부 내지 10 중량부로 투입한 후, 2 내지 3시간 동안 교반하고, 하층부의 불순물을 제거하는 것일 수 있다. 그리고 나서, 40 분 내지 80 분 동안 진공 분위기 하에서 소정의 수분 함량에 도달할 때까지 수분을 제거하는 공정을 추가할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, after the transesterification step, a primary filtration step of removing impurities using an aqueous sodium sulfate solution may be further included. The first filtration step may be performed after the step of removing unreacted glycol ether and reaction by-products described above. The product, a terephthalate-based ester compound, has a specific gravity of 1 or more, making it difficult to perform a washing process using water. Therefore, by adding an aqueous sodium sulfate solution, phase separation is induced so that the product, the terephthalate-based ester compound, is located in the upper layer and the impurities are located in the lower layer, and then the lower layer is removed to remove the impurities. More specifically, in the first filtration step, the produced terephthalate-based ester compound is cooled to a temperature of 110°C to 130°C, and 8% to 15% aqueous sodium sulfate solution is added in an amount of 5 to 10 parts by weight based on the terephthalate-based ester compound. After adding in parts by weight, it may be stirred for 2 to 3 hours and impurities in the lower layer may be removed. Then, a process of removing moisture may be added under a vacuum atmosphere for 40 to 80 minutes until a predetermined moisture content is reached.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에스테르 교환 단계 이후, 흡착재를 이용하여 불순물을 제거하는 2차 여과 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 2차 여과 단계는 제조된 이소프탈레이트계 에스테르 화합물의 순도를 높이기 위한 것으로서, 흡착제를 이용하여 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 2차 여과 단계는 반응 생성물에 다공성 실리카, 규조토 및/또는 백토와 같은 분말상 흡착제를 혼합하여 불순물을 흡착시켜 여과를 수행할 수 있다. 이 때, 상기 분말상 흡착제의 함량은 반응 생성물 100 중량부에 대하여 1 중량부 이상 10 중량부 이하의 함량일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 분말상 흡착제의 종류 및/또는 상기 글리콜 에테르 화합물의 종류에 따라 조절될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, after the transesterification step, a secondary filtration step of removing impurities using an adsorbent may be further included. The secondary filtration step is to increase the purity of the prepared isophthalate-based ester compound and can be performed using an adsorbent. As an example, the secondary filtration step may be performed by mixing a powdered adsorbent such as porous silica, diatomaceous earth, and/or white earth with the reaction product to adsorb impurities. At this time, the content of the powdered adsorbent may be 1 part by weight or more and 10 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the reaction product, but is not limited thereto, and may vary depending on the type of the powdered adsorbent and/or the type of the glycol ether compound. It can be adjusted accordingly.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 촉매는 종래의 에스테르 교환 단계에서 사용하는 촉매를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 촉매는 유기금속촉매 및 산촉매 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 유기금속촉매는 Ti/Sn/Zn계 유기금속촉매 등이 있으며, 테트라 이소부틸티타네이트 (tetra-isobutyl titanate, TIBT), 테트라이소프로필티타네이트(tetra-isopropyl titanate, TIPT), 디부틸틴옥사이드 (dibutyl tin oxide, DBTO), 모노부틸틴옥사이드 (Monobutyltin oxide, MBTO), 틴 옥살레이트(Tin(II) oxalate), 및 아세트산아연 (Zinc acetate)로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함할 수 있다. 또한, 상기 산촉매는 파라톨루엔술폰산, 메탄술폰산, 에탄술폰산, 프로판술폰산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 에스테르 교환 단계에서의 촉매는 틴 옥살레이트(Tin(II) oxalate)일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the catalyst may be a catalyst used in a conventional transesterification step. Specifically, the catalyst may include at least one of an organometallic catalyst and an acid catalyst. More specifically, the organometallic catalyst includes Ti/Sn/Zn-based organometallic catalysts, such as tetra-isobutyl titanate (TIBT), tetra-isopropyl titanate (TIPT), Contains one member selected from the group consisting of dibutyl tin oxide (DBTO), monobutyltin oxide (MBTO), tin(II) oxalate, and zinc acetate. can do. Additionally, the acid catalyst may include one selected from the group consisting of paratoluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, and sulfuric acid. More specifically, the catalyst in the transesterification step may be tin oxalate (Tin(II) oxalate).
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 촉매의 함량은 상기 PET에 대하여 0.1 중량부 내지 1 중량부일 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우 방응 효율 저하 또는 생성물의 변색을 유발할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the content of the catalyst may be 0.1 part by weight to 1 part by weight based on the PET. If it is outside the above range, it may cause a decrease in response efficiency or discoloration of the product.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기일 수 있다. 구체적으로, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기일 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, in Formula 2, R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms; Alternatively, it may be an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. Specifically, R 1 and R 2 may each independently be an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to 10 carbon atoms, or 1 to 5 carbon atoms.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로, 비치환된 직쇄 또는 분지쇄의 1 내지 20의 알킬기일 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, R 1 and R 2 may each independently be an unsubstituted straight-chain or branched alkyl group of 1 to 20 atoms.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, in Formula 2, R 1 and R 2 may be the same or different from each other.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, m 및 n은 각각 독립적으로, 1 내지 7의 정수, 1 내지 5의 정수, 구체적으로 1 내지 3의 정수일 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, in Formula 2, m and n may each independently be an integer of 1 to 7, an integer of 1 to 5, and specifically an integer of 1 to 3.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, m 및 n은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1 또는 2-2일 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, in Formula 2, m and n may be the same or different from each other. According to an exemplary embodiment of the present invention, Formula 2 may be the following Formula 2-1 or 2-2.
[화학식 2-1][Formula 2-1]
[화학식 2-2][Formula 2-2]
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제조방법을 통하여, 산가 0.1 KOHmg/g 이하, 수분 함량 1,000 ppm 이하 및 순도 95% 이상의 상기 테레프탈레이트계 에스테르 화합물을 수득할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, through the above production method, the terephthalate-based ester compound can be obtained with an acid value of 0.1 KOHmg/g or less, a moisture content of 1,000 ppm or less, and a purity of 95% or more.
본 발명의 일 실시상태는, 전술한 제조방법에 의하여 제조된 상기 화학식 2로 표시되는 테레프탈레이트계 에스테르 화합물을 제공한다. One embodiment of the present invention provides a terephthalate-based ester compound represented by Formula 2, prepared by the above-described production method.
나아가, 본 발명의 다른 실시상태는, 가소제로서 상기 테레프탈레이트계 에스테르 화합물, 및 수지를 포함하는 수지 조성물을 제공한다. 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 테레프탈레이트계 에스테르 화합물은 환경 호르몬과 같은 인체 유해성 물질이 아니므로, 가소제로 적용 시 인체 유해성을 최소화할 수 있고, 상용의 가소제와 동등 또는 그 이상의 물성을 가진다. 나아가, 본 발명에 따른 테레프탈레이트계 에스테르 화합물은 황변 현상을 억제하여, 외관 상 우수한 물성을 구현할 수 있다.Furthermore, another embodiment of the present invention provides a resin composition containing the above terephthalate-based ester compound and a resin as a plasticizer. As described above, the terephthalate-based ester compound according to the present invention is not a substance harmful to the human body such as environmental hormones, so it can minimize the human hazard when applied as a plasticizer, and has physical properties equivalent to or better than those of commercial plasticizers. Furthermore, the terephthalate-based ester compound according to the present invention can suppress yellowing and achieve excellent physical properties in appearance.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지는 가소제 적용 분야에 알려져 있는 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스타이렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 열가소성 엘라스토머 및 폴리유산 중에서 선택된 1종 이상의 혼합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the resin may be a resin known in the field of plasticizer application. For example, a mixture of one or more types selected from polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), thermoplastic elastomer, and polylactic acid may be used, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지 조성물에서의 수지는 폴리염화비닐(PVC) 수지이고, 상기 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 함량은 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 120 중량부, 또는 40 중량부 내지 80 중량부일 수 있다. 상기 함량 미만인 경우 컴파운드 처방의 점도가 낮아 가공성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 함량 초과인 경우 블리드 현상(bleeding effect, 가소제가 성형품의 표면으로 나오는 현상)이 발생할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the resin in the resin composition is a polyvinyl chloride (PVC) resin, and the content of the terephthalate-based ester compound is 5 to 120 parts by weight, or 40 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin. It may be from 80 parts by weight to 80 parts by weight. If the content is less than the above content, the viscosity of the compound formulation is low and processability may be reduced, and if the content is more than the above content, a bleeding effect (a phenomenon in which the plasticizer comes out to the surface of the molded product) may occur.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지 조성물은 필요에 따라 안정제 및 보조안정제를 더 포함할 수 있으며, 상기 첨가제는 안정제(Barium zinc) 및 스테아린산 일 수 있으며, 상기 수지 100 중량부를 기준으로 0 내지 20 중량부, 바람직하게는 1 내지 5 중량부일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the resin composition may further include a stabilizer and an auxiliary stabilizer as needed, and the additive may be a stabilizer (Barium zinc) and stearic acid, and the amount is 0 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin. It may be 20 parts by weight, preferably 1 to 5 parts by weight.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can be modified in various ways and can have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and explained in detail in the detailed description below. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
[실시예 1] [Example 1]
교반기 및 콘덴서가 부착된 500 ml의 4구 둥근 바닥 플라스크에 PET 플레이크 170 g(약 19.5 wt%), 부틸 디 글리콜 에테르(BDG, Butyl Diglycol ether) 700 g을 투입하고, 티타늄계 촉매(TIPT, tetra isopropyl titanate) 0.51 g(PET 플레이크 대비 0.3 중량부)을 첨가하여, 에스테르 교환 반응을 진행하였다. 이 때, 반응 온도를 천천히 승온하여 약 230 ℃에서 10 시간 동안 100 rpm의 속도로 교반하며, 100 cc/min의 유량으로 질소 가스를 반응액에 직접 투입하여 반응 부산물인 에틸렌 글리콜 에테르를 제거하였다. Add 170 g of PET flakes (about 19.5 wt%) and 700 g of butyl diglycol ether (BDG) into a 500 ml four-necked round bottom flask equipped with a stirrer and condenser, and add a titanium-based catalyst (TIPT, tetra). A transesterification reaction was performed by adding 0.51 g (0.3 parts by weight compared to PET flake) of isopropyl titanate). At this time, the reaction temperature was slowly raised and stirred at a speed of 100 rpm for 10 hours at about 230°C, and nitrogen gas was directly added to the reaction solution at a flow rate of 100 cc/min to remove ethylene glycol ether, a reaction by-product.
그리고 나서, 반응액의 온도를 약 160 ℃로 낮추고 진공 감압(<1mmHg) 하에서 3시간 동안 미반응 글리콜 에테르(BDG) 및 잔류 에틸렌 글리콜 에테르를 제거하였다. Then, the temperature of the reaction solution was lowered to about 160°C, and unreacted glycol ether (BDG) and residual ethylene glycol ether were removed under reduced vacuum pressure (<1 mmHg) for 3 hours.
그리고, 반응 생성물 내의 불순물을 제거하기 위하여, 반응액의 온도를 약 120 ℃로 낮추고 약 50 mL의 10% 황산나트륨 수용액을 투입하고 나서 약 2시간 동안 교반하였다. 그리고 불순물을 포함하는 하층액을 분리하여 제거하였다. 그리고 나서, 약 60 분 동안 진공 분위기 하에서 적정 수준 미만의 수분함량이 확보될 때까지 수분을 제거하였다. In order to remove impurities in the reaction product, the temperature of the reaction solution was lowered to about 120°C, about 50 mL of 10% aqueous sodium sulfate solution was added, and the mixture was stirred for about 2 hours. Then, the lower layer liquid containing impurities was separated and removed. Then, moisture was removed under a vacuum atmosphere for about 60 minutes until the moisture content was below an appropriate level.
마지막으로, 탈색 및 정제를 위하여 다공성 실리카를 기반으로 분말상 흡착 여재를 약 10 g 투입하여 약 30분 동안 교반한 후, 여과를 실시하여, 산가 약 0.1 KOHmg/g 이하 수준, 순도 97.9%, 색상(APHA) 128 값의 친환경 가소제 디-부틸-디글리콜 테레프탈레이트(Di-butyl diglycol terephthalate, DBDTP)을 수득하였다.Finally, for decolorization and purification, about 10 g of powdered adsorption media based on porous silica was added, stirred for about 30 minutes, and then filtered to obtain an acid value of about 0.1 KOHmg/g or less, purity of 97.9%, and color ( APHA) The eco-friendly plasticizer di-butyl-diglycol terephthalate (DBDTP) with a value of 128 was obtained.
[실시예 2][Example 2]
부틸 디 글리콜 에테르(BDG, Butyl Diglycol ether) 대신 부틸 트리글리콜 에테르(BTG, Butyl Triglycol ether)를 적용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행하여 순도 98.1%, 색상(APHA) 157을 가지는 디-부틸-트리글리콜 테레프탈레이트 Di-butyl triglycol terephthalate, DBTTP)을 수득하였다.Proceeding in the same manner as in Example 1, except that butyl triglycol ether (BTG) was used instead of butyl diglycol ether (BDG), a DI having a purity of 98.1% and a color (APHA) of 157 was obtained. -Butyl-triglycol terephthalate (Di-butyl triglycol terephthalate, DBTTP) was obtained.
[실시예 3][Example 3]
티타늄계 촉매(TIPT, tetra isopropyl titanate) 대신 아연계 촉매인 아세트산 아연(Zinc acetate)을 적용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행하여 순도 95.2%, 색상(APHA) 95의 가소제 디-부틸-디글리콜 테레프탈레이트(Di-butyl diglycol terephthalate, DBDTP)을 수득하였다.Proceeding in the same manner as Example 1, except that zinc acetate, a zinc-based catalyst, was used instead of the titanium-based catalyst (TIPT, tetra isopropyl titanate), the plasticizer di-butyl with a purity of 95.2% and a color (APHA) of 95 was used. -Di-butyl diglycol terephthalate (DBDTP) was obtained.
[실시예 4][Example 4]
티타늄계 촉매(TIPT, tetra isopropyl titanate) 대신 아연계 촉매인 아세트산 아연(Zinc acetate)을 적용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 진행하여 순도 96.5%, 색상(APHA) 108인 디-부틸-트리글리콜 테레프탈레이트 Di-butyl triglycol terephthalate, DBTTP)을 수득하였다.Proceeding in the same manner as Example 2, except that zinc acetate, a zinc-based catalyst, was used instead of the titanium-based catalyst (TIPT, tetra isopropyl titanate), di-butyl-purity 96.5% and color (APHA) 108 were obtained. Triglycol terephthalate (Di-butyl triglycol terephthalate, DBTTP) was obtained.
[실시예 5][Example 5]
티타늄계 촉매(TIPT, tetra isopropyl titanate) 대신 주석계 촉매인 틴 옥살레이트(Tin(II) oxalate)를 적용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행하여 순도 99.1%, 색상(APHA) 34을 가지는 디-부틸-디글리콜 테레프탈레이트(Di-butyl diglycol terephthalate, DBDTP)을 수득하였다.Proceeded in the same manner as Example 1, except that Tin(II) oxalate, a tin-based catalyst, was applied instead of titanium-based catalyst (TIPT, tetra isopropyl titanate), and purity was 99.1% and color (APHA) was 34. Di-butyl diglycol terephthalate (DBDTP) was obtained.
[실시예 6][Example 6]
티타늄계 촉매(TIPT, tetra isopropyl titanate) 대신 주석계 촉매인 틴 옥살레이트(Tin(II) oxalate)를 적용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 진행하여 순도 99.5% 및 색상(APHA) 42 가소제인 디-부틸-트리글리콜 테레프탈레이트 (Di-butyl triglycol terephthalate, DBTTP)를 수득하였다.Proceeding in the same manner as in Example 2, except that Tin(II) oxalate, a tin-based catalyst, was applied instead of the titanium-based catalyst (TIPT, tetra isopropyl titanate), a plasticizer with a purity of 99.5% and a color (APHA) of 42 was obtained. Di-butyl triglycol terephthalate (DBTTP) was obtained.
상기 실시예 1 내지 6에 따라 수득한 이소프탈레이트계 에스테르 화합물의 물성은 하기 표 1과 같았다.The physical properties of the isophthalate-based ester compounds obtained according to Examples 1 to 6 were shown in Table 1 below.
(%)water
(%)
(APHA)color
(APHA)
(KOHmg/g)Sanga
(KOHmg/g)
(ppm)moisture
(ppm)
- 순도(%): ASTM의 D3465에 따라, 가스 크로마토그래피(GC-Mass 분석기)로 시료의 순도(Ester Content)를 분석하였다.- Purity (%): Purity (Ester Content) of the sample was analyzed by gas chromatography (GC-Mass analyzer) according to ASTM D3465.
- 색상(APHA): APHA(미국 공중 보건 협회; American Public Health Association) 색상 측정은 JIS K6751/D5386에 따라, Pt/Co 표준 시약을 사용하여 육안으로 APHA COLOR 값을 확인하였다. - Color (APHA): APHA (American Public Health Association) color measurement was conducted in accordance with JIS K6751/D5386, and the APHA COLOR value was confirmed with the naked eye using Pt/Co standard reagent.
- 산가(KOH mg/g): JIS K 6751에 따라, 1 g 내지 5 g의 시료를 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)에 녹인 후, 페놀프탈레인(phenolphthalein) 용액 2 내지 3방울을 첨가하고 나서, 이를 0.1 N 농도의 수산화칼륨(KOH) 수용액으로 적정하여, 하기 계산식을 통하여 산가를 측정하였다.- Acid value (KOH mg/g): According to JIS K 6751, dissolve 1 g to 5 g of sample in isopropyl alcohol, add 2 to 3 drops of phenolphthalein solution, and then dissolve it to 0.1. It was titrated with an aqueous potassium hydroxide (KOH) solution of N concentration, and the acid value was measured using the following calculation formula.
산가(Acid Value) = (적정량 Х 5.6 Х factor)/시료량Acid Value = (appropriate amount Х 5.6 Х factor)/sample amount
여기서, 적정량은 적정에 사용된 0.1 N 농도의 KOH 수용액의 소모량(㎖)이고, factor는 KOH 수용액의 보정계수(0.1 N 농도의 KOH 수용액의 경우는 factor=1)이며, 시료량은 시료의 무게를 의미한다.Here, the titration amount is the consumption amount (ml) of the KOH aqueous solution of 0.1 N concentration used in the titration, the factor is the correction coefficient of the KOH aqueous solution (factor = 1 for the KOH aqueous solution of 0.1 N concentration), and the sample amount is the weight of the sample. it means.
- 수분(ppm): ASTM D1364에 따라, 시료 중의 수분 함유율(Moisture content by Karl Fischer)을 측정하였다. - Moisture (ppm): Moisture content in the sample (Moisture content by Karl Fischer) was measured according to ASTM D1364.
상기 표 1에 따르면, 실시예 1 내지 6은 모두 우수한 순도, 색상, 산가 및 수분 함량을 가지는 것을 알 수 있었으며, 특히 주석계 촉매인 틴 옥살레이트(Tin(II) oxalate)를 적용하여 제조된 실시예 5 및 6이 가장 높은 순도 및 색상(APHA) 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. According to Table 1, it was found that Examples 1 to 6 all had excellent purity, color, acid value, and moisture content, and in particular, Examples 1 to 6 were prepared by applying tin oxalate (Tin(II) oxalate), a tin-based catalyst. It was confirmed that Examples 5 and 6 showed the highest purity and color (APHA) values.
[적용예 1] [Application example 1]
폴리염화비닐(PVC) 수지 100 중량부에 대하여 실시예 5에서 합성된 디-부틸-디글리콜 테레프탈레이트(Di-butyl diglycol terephthalate, DBDTP)을 함량별로(0, 10, 30, 50 중량부) 첨가하였으며, 각각의 수지의 특성을 표 2에 표기하였다.Di-butyl diglycol terephthalate (DBDTP) synthesized in Example 5 was added by content (0, 10, 30, 50 parts by weight) to 100 parts by weight of polyvinyl chloride (PVC) resin. The characteristics of each resin are listed in Table 2.
[적용예 2] [Application example 2]
폴리염화비닐(PVC) 수지 100 중량부에 대하여 실시예 6 합성된 디-부틸-트리글리콜 테레프탈레이트 (Di-butyl triglycol terephthalate, DBTTP)을 함량별로(0, 10, 30, 50 중량부) 첨가하였으며, 각각의 수지의 특성을 표 2에 표기하였다.Di-butyl triglycol terephthalate (DBTTP) synthesized in Example 6 was added by content (0, 10, 30, 50 parts by weight) to 100 parts by weight of polyvinyl chloride (PVC) resin. , the characteristics of each resin are listed in Table 2.
(중량부)Plasticizer content
(part by weight)
(℃)Tg
(℃)
(DBDTP)Application example 1
(DBDTP)
(DBTTP)Application example 2
(DBTTP)
상기 Tg는 승온 속도를 10℃/min로 하여 시차 주사 열량 분석기 (DSC-Q200(TA Instruments 社))로 측정하였으며, Tg가 낮을수록 가소화 효율이 우수한 것으로 평가할 수 있다. The Tg was measured with a differential scanning calorimeter (DSC-Q200 (TA Instruments)) at a temperature increase rate of 10°C/min. The lower the Tg, the better the plasticization efficiency.
상기 표 2에 따르면, 실시예에 따른 테레프탈레이트계 에스테르 화합물을 가소제로서 PVC 수지에 첨가할 경우, 가소제의 함량이 증가할수록 PVC 수지의 유연성을 확보할 수 있을 정도로 Tg가 점점 더 낮아졌다. 이는 가소제의 비극성 부분을 차지하는 알코올의 구조가 더 길어지거나 복잡한 구조를 가질 경우 고분자 사슬의 자유 용적(free volume)을 증가시킨 것으로서, 실시예에 따른 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 함량이 증가할 수록 가소화 효율을 더 우수해지는 것을 확인할 수 있었다.According to Table 2, when the terephthalate-based ester compound according to the example was added to the PVC resin as a plasticizer, as the content of the plasticizer increased, the Tg gradually lowered to the point where the flexibility of the PVC resin could be secured. This means that the free volume of the polymer chain increases when the structure of the alcohol that occupies the non-polar part of the plasticizer becomes longer or has a more complex structure. As the content of the terephthalate-based ester compound according to the example increases, plasticization increases. It was confirmed that efficiency was improved.
[적용예 3] [Application example 3]
폴리염화비닐(PVC) 수지 100 중량부에 대하여 실시예 5에서 합성된 디-부틸-디글리콜 테레프탈레이트(Di-butyl diglycol terephthalate, DBDTP) 가소제 50 중량부, 안정제(Barium zinc) 5 중량부 및 스테아린산 0.3 중량부를 배합하였다. 그리고, 롤밀(Roll mill)을 이용하여 170 ℃에서 5분 동안 작업하였고, 프레스(press)를 이용하여 180 ℃에서 5분(저압) 및 2분(고압)로 작업하여 3mm의 두께로 시트를 제작하였다.Based on 100 parts by weight of polyvinyl chloride (PVC) resin, 50 parts by weight of di-butyl diglycol terephthalate (DBDTP) plasticizer synthesized in Example 5, 5 parts by weight of stabilizer (Barium zinc), and stearic acid. 0.3 parts by weight were mixed. Then, a roll mill was used to work at 170 ℃ for 5 minutes, and a press was used to work at 180 ℃ for 5 minutes (low pressure) and 2 minutes (high pressure) to produce a sheet with a thickness of 3 mm. did.
[적용예 4][Application example 4]
가소제로서 실시예 6에서 합성된 디-부틸-트리글리콜 테레프탈레이트 (Di-butyl triglycol terephthalate, DBTTP)을 사용한 것을 제외하고는, 적용예 3과 동일한 방법으로 시트를 제작하였다.A sheet was manufactured in the same manner as Application Example 3, except that di-butyl triglycol terephthalate (DBTTP) synthesized in Example 6 was used as a plasticizer.
[비교 적용예 1][Comparative Application Example 1]
가소제로서 디옥틸테레프탈레이트(Dioctyl terephthalate, DOTP)를 사용한 것을 제외하고는, 적용예 3과 동일한 방법으로 시트를 제작하였다.A sheet was manufactured in the same manner as Application Example 3, except that Dioctyl terephthalate (DOTP) was used as a plasticizer.
[비교 적용예 2][Comparative Application Example 2]
가소제로서 디에틸헥실사이클로헥산(Diethyl hexylcyclohexane, DEHCH)를 사용한 것을 제외하고는, 적용예 3과 동일한 방법으로 시트를 제작하였다.A sheet was manufactured in the same manner as Application Example 3, except that diethyl hexylcyclohexane (DEHCH) was used as a plasticizer.
상기 적용예 3, 4 및 비교 적용예 1, 2에 따른 시트의 물성을 표 3에 표기하였다.The physical properties of the sheets according to Application Examples 3 and 4 and Comparative Application Examples 1 and 2 are shown in Table 3.
(DBDTP)Application example 3
(DBDTP)
(DBTTP)Application example 4
(DBTTP)
(DOTP)Comparative application example 1
(DOTP)
(DEHCH)Comparative application example 2
(DEHCH)
- 경도 (ASTM D2240): 쇼어(shore A)경도를 측정하기 위하여, 시편(3T)에 경도 시험기("C" type)침을 완전히 내린 후 10 초 후에 나타난 경도 값을 읽었다. 경도는 각각의 시편에 대해 3곳을 시험한 다음 평균 값을 계산하였다.- Hardness (ASTM D2240): To measure shore A hardness, the hardness tester ("C" type) needle was fully lowered into the specimen (3T) and the hardness value that appeared 10 seconds later was read. Hardness was tested at three locations for each specimen and then the average value was calculated.
- 시트 가열 감량: 상기 제작된 시편을 100℃ 에서 72시간 동안 작업한 후, 시편의 무게를 측정하였다. - Sheet heating loss: After working the prepared specimen at 100°C for 72 hours, the weight of the specimen was measured.
시트 가열 감량 (중량%) = 초기 시편 무게 - (100℃, 72시간 작업 후 시편 무게) / 초기 시편 무게 Х 100Sheet heating loss (% by weight) = initial specimen weight - (100℃, specimen weight after 72 hours of work) / initial specimen weight Х 100
- 이행 손실(내이행성): PVC 시트의 위/아래에 폴리프로필렌 재질의 유분 흡수용 필름을 위치시키고, 80℃에서 2kg의 하중을 가하여 가소제의 이행을 촉진시켰다. 3일간 방치한 후 필름의 무게 변화를 계산하였다. - Migration loss (migration resistance): An oil-absorbing film made of polypropylene was placed on/under the PVC sheet, and a load of 2 kg was applied at 80°C to promote migration of the plasticizer. After being left for 3 days, the change in weight of the film was calculated.
이행 손실 = (초기 필름 무게 - 이행 후 필름 무게) / (초기 필름 무게) x 100.Transition loss = (Initial film weight - Film weight after transition) / (Initial film weight) x 100.
- 인장 강도 (ASTM D638): 인스트론社(INSTRON)의 UTM 4466 인장시험기를 사용하여 크로스헤드 스피드(cross head speed)를 200 ㎜/min으로 당긴 후, 시편이 절단되는 지점을 측정하였다.- Tensile strength (ASTM D638): Using INSTRON's UTM 4466 tensile tester, the cross head speed was pulled to 200 mm/min, and then the point where the specimen was cut was measured.
인장 강도 (kgf/㎟) = 로드(load) 값 (kgf) / 두께 (㎜) Х 폭(㎜)Tensile strength (kgf/㎟) = load value (kgf) / thickness (mm) Х width (mm)
- 신율 (ASTM D882): 상기 인장강도와 같은 조건에서 시트가 파단할 때까지의 신율을 구하였다. - Elongation (ASTM D882): The elongation until the sheet breaks under the same conditions as the above tensile strength was determined.
신율 (%) = 신장 후 길이 / 초기 길이 Х 100Elongation (%) = length after stretching / initial length Х 100
상기 표 3에 따르면, 실시예 5 및 6에 따라 합성된 테레프탈레이트계 에스테르 화합물을 가소제로 사용한 폴리염화비닐 수지 필름의 물성은 기존 상업화된 가소제인 DOTP 또는 DEHCH를 적용한 폴리염화비닐 수지 필름의 물성에 비하여, 경도, 인장강도, 신율은 동등 이상의 수준을 나타내었으며, 특히 시트 가열 감량 및 이행 손실은 기존 상업화된 가소제 대비 우수한 물성을 가짐을 확인할 수 있었다. According to Table 3, the physical properties of the polyvinyl chloride resin film using the terephthalate-based ester compound synthesized according to Examples 5 and 6 as a plasticizer are the physical properties of the polyvinyl chloride resin film using DOTP or DEHCH, which are existing commercialized plasticizers. In comparison, the hardness, tensile strength, and elongation were at the same level or higher, and in particular, sheet heating loss and migration loss were confirmed to have superior physical properties compared to existing commercialized plasticizers.
Claims (7)
[화학식 1]
[화학식 2]
화학식 1 및 2에 있어서,
R은 각각 수소; 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기; 또는 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기;이고,
l은 1 내지 10의 정수이며,
m 및 n은 각각 독립적으로, 1 내지 10의 정수이다.In the presence of a catalyst, PET (Polyethylene terephthalate) is reacted with a glycol ether compound represented by the following Chemical Formula 1, to obtain a terephthalate-based ester compound represented by the following Chemical Formula 2, a terephthalate-based ester exchange step comprising: Method for producing ester compounds:
[Formula 1]
[Formula 2]
In Formulas 1 and 2,
R is each hydrogen; Aryl group having 6 to 20 carbon atoms; Alkylaryl group having 7 to 20 carbon atoms; Or an arylalkyl group having 7 to 20 carbon atoms,
l is an integer from 1 to 10,
m and n are each independently integers from 1 to 10.
상기 화학식 1로 표시되는 글리콜 에테르 화합물은 부틸 디글리콜 에테르(BDG, Butyl Diglycol ether) 및 부틸 트리글리콜 에테르(BTG, Butyl Triglycol ether) 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 제조방법. In claim 1,
A method for producing a terephthalate-based ester compound, wherein the glycol ether compound represented by Formula 1 includes at least one of butyl diglycol ether (BDG, Butyl Diglycol ether) and butyl triglycol ether (BTG, Butyl Triglycol ether). .
상기 PET, 촉매 및 글리콜 에테르 화합물의 총 중량에 대하여, 상기 PET의 함량은 10 중량% 이상 40 중량% 이하인 것인, 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 제조방법.In claim 1,
A method for producing a terephthalate-based ester compound, wherein the content of PET is 10% by weight or more and 40% by weight or less, based on the total weight of the PET, catalyst, and glycol ether compound.
상기 에스테르 교환 단계에서의 반응 온도는 200 ℃ 이상 250 ℃ 이하인 것인, 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 제조방법.In claim 1,
A method for producing a terephthalate-based ester compound, wherein the reaction temperature in the transesterification step is 200 ℃ or more and 250 ℃ or less.
상기 에스테르 교환 단계 이후, 130 ℃ 이상 180 ℃ 이하의 온도 및 진공 분위기 하에서, 미반응 글리콜 에테르 및 반응 부산물을 제거하는 단계를 더 포함하는, 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 제조방법.In claim 1,
After the transesterification step, the method for producing a terephthalate-based ester compound further includes the step of removing unreacted glycol ether and reaction by-products at a temperature of 130 ℃ or more and 180 ℃ or less and a vacuum atmosphere.
상기 에스테르 교환 단계 이후, 황산나트륨 수용액을 이용하여 불순물을 제거하는 1차 여과 단계; 및 흡착재를 이용하여 불순물을 제거하는 2차 여과 단계;를 더 포함하는, 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 제조방법.In claim 1,
After the transesterification step, a first filtration step of removing impurities using an aqueous sodium sulfate solution; and a secondary filtration step of removing impurities using an adsorbent.
상기 PET는 폐 PET 플레이크인 것인, 테레프탈레이트계 에스테르 화합물의 제조방법.In claim 1,
A method for producing a terephthalate-based ester compound, wherein the PET is waste PET flakes.
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