KR20130127872A - 고기능성 중합용 첨가제 - Google Patents

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Abstract

모노머 흡수 촉진제로 작용하는 지방족 고급 알코올을 염화비닐계 수지 중합 공정에 투입하여 잔류 모노머의 양을 최소화하여 보다 안정한 라텍스를 얻을 수 있으며, 부가적으로 중합 중 모노머의 소비 효율을 증가시켜 생산성 향상 및 스케일 발생량을 줄일 수 있다.

Description

고기능성 중합용 첨가제{Additive for polymerization having high functionality}
본 발명은 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제(monomer absorption accelerator)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모노머 흡수 촉진제로 작용하는 지방족 고급 알코올을 중합 전에 투입하여 잔류 모노머의 양을 최소화화여 보다 안정한 라텍스를 얻을 수 있으며, 부가적으로 중합 중 모노머의 소비 효율을 증가시키는 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제에 관한 것이다.
염화비닐계 수지를 제조하는 중합에는 모노머와 유화제 외에도 사용 용도나 원하는 물성에 따라서 다양한 첨가제들이 사용되고 있다. 이온성 혹은 비이온성 유화제를 넣어 라텍스 안정성을 향상시키기도 하고 수소이온 농도 조절 목적으로 산이나 염기를 사용하기도 한다. 그 중에서도 비이온성 유화제로 쓰이는 물질은 종류가 매우 다양하며 그에 따른 결과도 매우 다르게 나타난다. 따라서 원하는 목적에 따라 적절한 물질을 선택하는 것이 매우 중요하며 간단하게 원하는 물성을 쉽게 발현시킬 수 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 본 발명의 목적은 염화비닐계 수지의 중합 완료 후 최종 라텍스의 물성에 영향을 끼치는 잔류 모노머의 양을 최소화하여 보다 안정한 라텍스를 얻을 수 있으며, 부가적으로 중합 중 모노머의 소비 효율을 증가시키며 생산성 향상 및 스케일 발생량을 줄일 수 있는 염화비닐계 수지의 제조방법에 사용되는 지방족 알코올을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 목적은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 하기 화학식 1로 나타내어지는 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제를 제공한다.
Figure pat00001
상기 화학식 1에서 n은 4 내지 24의 정수이다.
본 발명에 의한 모노머 흡수 촉진제를 염화비닐계 수지의 제조방법에 사용하면, 염화비닐계 수지의 중합 완료 후 최종 라텍스의 물성에 영향을 끼치는 잔류 모노머의 양을 최소화하여 보다 안정한 라텍스를 얻을 수 있으며, 부가적으로 중합 중 모노머의 소비 효율을 증가시키며 생산성 향상 및 스케일 발생량을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 모노머 흡수 촉진제를 사용한 경우와 그렇지 않은 경우의 중합 시간에 따른 총 누적 제열량 그래프를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따르면, 모노머 흡수 촉진제(monomer absorption accelerator)로 작용하는 지방족 고급 알코올을 중합 전에 투입하여 잔류 모노머의 양을 최소화한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
중합에 사용된 지방족 고급 알코올의 구조는 다음과 같다. 염화비닐계 수지의 중합에 하기한 지방족 고급 알코올을 투입하여 중합한다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서 n은 4 내지 24의 정수이며, 불포화 상태와 포화 상태 모두를 포함한다.
상기에서 n은 구체적으로 4 내지 24의 정수이며, 더욱 구체적으로는 8 내지 18의 정수이며, 이 범위 내에서 라텍스 입자 내부 침투를 용이하게 하는 효과가 있다.
고급 지방족 알코올은 C8 내지 C18의 지방족 고급 알코올이며, 구체적으로는 C8 지방족 고급 알코올, C10 지방족 고급 알코올, C12 지방족 고급 알코올, C14 지방족 고급 알코올, C16 지방족 고급 알코올 및 C18 지방족 고급 알코올로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되어 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
즉, 고급 지방족 알코올의 일례로는 C8 지방족 고급 알코올: C10 지방족 고급 알코올= 0~100:0~100의 중량비로 혼합된 혼합물을 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 C8:C10=0~55:0~45의 중량비로 혼합된 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, C12~C18 지방족 알코올 화합물 단독 또는 혼합물을 사용할 수 있으며, 이 때 각 지방족 알코올 화합물의 함량비는 0~100중량%일 수 있는데, 특히 C12 또는 C14의 비율이 60중량% 이상이다.
또한, 상기 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제는 염화비닐계 중합체 제조시 0.1 내지 10phm(염화비닐 모노머에 대한)으로 사용되어 염화비닐계 수지의 중합 완료 후 최종 라텍스의 물성에 영향을 끼치는 잔류 모노머의 양을 최소화하여 보다 안정한 라텍스를 얻을 수 있다. 보다 구체적으로는 0.5 내지 3phm로 사용된다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
각 중합시 투입량을 변량하였으며, 비교예에서는 지방족 알코올을 투입하지 않았다. 중합 완료 후 모노머 리커버리 공정에서 잔류하는 모노머의 양을 확인하였다.
실시예 1
200L의 고압반응기에 탈이온수 110phm, 라우릴 퍼옥사이드(lauryl peroxide) 1.7phm, 파라퀴논(paraquinone) 0.003phm, 모노머 흡수 촉진제로 지방족 고급 알코올(CO810) 0.5phm을 투입하고 반응기에 -730mmHg로 진공을 걸은 후 염화비닐 모노머 100phm과 소디움 도데실 벤젠 술포네이트(sodium dodecyl benzene sulfonate) 1.6phm을 투입한 후 3kg/cm2 압력에서 20분간 교반하였다. 이후 로터-스테이터(rotor-stator) 타입의 균질기를 이용하여 65회 순환하였다. 균질화가 완료되면 반응기 온도를 42℃로 맞추고 중합을 실시하였다. 이렇게 얻어진 시드를 사용하여 61℃에서 시드 유화중합하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 지방족 고급 알코올의 투입량이 1phm이고 순환횟수가 50회인 것을 외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 중합체를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 지방족 고급 알코올의 투입량이 2phm이고 순환횟수가 40회인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 중합체를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 지방족 고급 알코올을 투입하지 않고 순환횟수를 55회인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 중합체를 제조하였다.
[시험예]
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 염화비닐계 중합체의 잔류 모노머의 양은 리커버리 라인에 설치된 유량계를 통해 확인하였다.
* 잔류 모노머: 중합 완료 후 잔류 모노머 회수 라인에 설치된 유량계를 통해 양을 확인하였다.
* 누적 제열량: 중합 중 매 분마다 제거된 열량을 시간에 따라 반응 종료시까지 누적 그래프를 표시하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
시드 지방족 알코올 (phm) 0.5 1 2 미투입
순환횟수 65 50 40 55
본중합 잔류 모노머(kg) 2.9 3 3.2 5.2
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 의하여 지방족 고급 알코올을 사용하여 염화비닐계 수지를 중합한 경우 중합 완료 후에 최종 라텍스의 물성에 영향을 미칠 수 있는 잔류 모노머의 양을 상당히 감소시킬 수 있으며, 중합 중 모노머의 소비 효율을 증가시킬 수 있는 것을 확인하였다. 또한, 모노머 흡수 촉진제를 사용한 경우와 그렇지 않은 경우의 총 누적 제열량 그래프를 비교해 보아도 모노머의 소비 효율이 개선되는 것을 확인할 수 있을 뿐만 아니라 잔류 모노머 양의 상대적인 비교가 가능하다.

Claims (5)

  1. 하기 화학식 1로 나타내어지는 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제.
    [화학식 1]
    Figure pat00003

    상기 화학식 1에서 n은 4 내지 24의 정수이다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 n은 8 내지 18의 정수인 것을 특징으로 하는 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제는 C8 내지 C18의 지방족 고급 알코올인 것을 특징으로 하는 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 고급 지방족 알코올은 C8 지방족 고급 알코올, C10 지방족 고급 알코올, C12 지방족 고급 알코올, C14 지방족 고급 알코올, C16 지방족 고급 알코올 및 C18 지방족 고급 알코올로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제는 염화비닐계 중합체 제조시 0.1 내지 10phm으로 사용하는 것을 특징으로 하는 염화비닐계 수지 제조용 모노머 흡수 촉진제.
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