WO2023075475A1 - 아코니테이트계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물 - Google Patents

아코니테이트계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물 Download PDF

Info

Publication number
WO2023075475A1
WO2023075475A1 PCT/KR2022/016620 KR2022016620W WO2023075475A1 WO 2023075475 A1 WO2023075475 A1 WO 2023075475A1 KR 2022016620 W KR2022016620 W KR 2022016620W WO 2023075475 A1 WO2023075475 A1 WO 2023075475A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
weight
isomer mixture
parts
hexyl alcohol
methylpentanol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2022/016620
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김현규
김주호
김은석
문정주
정석호
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
Priority to JP2023560168A priority Critical patent/JP7683897B2/ja
Priority to US18/285,228 priority patent/US20240199846A1/en
Priority to CN202280024632.4A priority patent/CN117120533B/zh
Priority to EP22887670.2A priority patent/EP4293074A4/en
Priority to MX2023011594A priority patent/MX2023011594A/es
Publication of WO2023075475A1 publication Critical patent/WO2023075475A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/10—Esters; Ether-esters
    • C08K5/11—Esters; Ether-esters of acyclic polycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0016—Plasticisers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/013—Additives applied to the surface of polymers or polymer particles

Definitions

  • 'tensile strength' refers to a crosshead speed of 200 mm/min (1T) using a test device, U.T.M (manufacturer; Instron, model name: 4466) according to the ASTM D638 method. ) After pulling, the point where the specimen is cut is measured and calculated by Equation 1 below.
  • 'volatile loss' refers to measuring the weight of a specimen after working the specimen at 80 ° C for 72 hours.
  • the hexyl alcohol isomer mixture of the plasticizer composition according to an embodiment of the present invention may have a branching degree of 2.0 or less, preferably 1.5 or less. Specifically, the degree of branching may be 1.5 or less, may be 1.3 or less, more preferably 1.1 or less, and particularly preferably 1.0 or less. In addition, it may be 0.1 or more, may be 0.2 or more, may be 0.3 or more, and most preferably 0.7 or more. The degree of branching of this isomer mixture of hexyl alcohol can remain the same even in the aconitate-based plasticizer composition produced from hexyl alcohol.
  • the branched hexyl alcohol including 2-methylpentanol may be included in an amount of 40 parts by weight or more, 50 parts by weight or more, 60 parts by weight or more, preferably 65 parts by weight or more, 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the isomer mixture. More than one part may be included.
  • the maximum amount may be entirely branched, and may be included in 99 parts by weight or less, 98 parts by weight, preferably 95 parts by weight or less, or 90 parts by weight or less. When branched hexyl alcohol is included in this range, mechanical properties can be improved.
  • Di(2-ethylhexyl) terephthalate (GL300, LG Chem) was used as a plasticizer.
  • CYP-M cyclopentyl methanol
  • Example 1 87.0 39.7 223.4 111.4 333.7 87.8
  • Example 2 87.2 39.9 224.8 108.4 340.2 93.4
  • Example 3 87.1 39.9 230.4 113.5 338.4 92.5
  • Comparative Example 1 86.3 39.3 211.6 116.4 313.2 78.2
  • Comparative Example 2 88.0 41.3 223.0 102.5 330.0 90.6
  • Comparative Example 4 86.8 39.5 204.5 105.6 311.5 89.4
  • Comparative Example 5 90.2 43.9 235.8 101.4 311.4 91.0
  • Comparative Example 6 86.1 38.0 204.5 101.2 315.4 90.0
  • Comparative Example 7 86.5 38.2 206.7 92.3 280.6 70.8

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 아코니테이트로서, 알킬기가 헥실 알코올의 이성질체 혼합물로부터 유래되는 것을 특징으로 하며, 이를 수지에 적용할 경우, 가소화 효율이 높으면서도, 우수한 내이행성, 가열 감량 및 내스트레스성을 구현할 수 있다.

Description

아코니테이트계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
본 발명은 동일한 탄소수 내 다양한 구조의 알킬기를 갖는 아코니테이트를 포함하는 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물에 관한 것이다.
통상적으로 가소제는 알코올이 프탈산 및 아디프산과 같은 폴리카복시산과 반응하여 이에 상응하는 에스터를 형성한다. 또한 인체에 유해한 프탈레이트계 가소제의 국내외 규제를 고려하여, 테레프탈레이트계, 아디페이트계, 기타 고분자계 등의 프탈레이트계 가소제를 대체할 수 있는 가소제 조성물들에 대한 연구가 계속되고 있다.
한편, 바닥재, 벽지, 연질 및 경질 시트 등의 플라스티졸 업종, 캘린더링 업종, 압출/사출 컴파운드 업종을 막론하고, 이러한 친환경 제품에 대한 요구가 증대고 있으며, 이에 대한 완제품별 품질 특성, 가공성 및 생산성을 강화하기 위하여 변색 및 이행성, 기계적 물성 등을 고려하여 적절한 가소제를 사용하여야 한다.
이러한 다양한 사용 영역에서 업종별 요구되는 특성인 인장강도, 신율, 내광성, 이행성, 겔링성 혹은 흡수속도 등에 따라 PVC 수지에 가소제, 충전제, 안정제, 점도저하제, 분산제, 소포제, 발포제 등의 부원료등을 배합하게 된다.
일례로, PVC에 적용 가능한 가소제 조성물 중, 가격이 상대적으로 저렴하면서 가장 범용적으로 사용되는 디(2-에틸헥실) 테레프탈레이트(DEHTP)를 적용할 경우, 경도 혹은 졸 점도가 높고 가소제의 흡수 속도가 상대적으로 느리며, 이행성 및 스트레스 이행성도 양호하지 않았다.
이에 대한 개선으로 DEHTP를 포함하는 조성물로서, 부탄올과의 트랜스 에스터화 반응의 생성물을 가소제로 적용하는 것을 고려할 수 있으나, 가소화 효율은 개선되는 반면, 가열감량이나 열안정성 등이 열악하고, 기계적 물성이 다소 저하되는 등 물성의 개선이 요구되어 일반적으로 다른 2차 가소제와의 혼용을 통해서 이를 보완하는 방식을 채용하는 것 외에는 현재로써 해결책이 없는 상황이다.
그러나, 2차 가소제를 적용하는 경우에는 물성 변화에 대한 예측이 어렵고, 제품 단가가 상승하는 요인으로 작용할 수 있으며, 특정한 경우 이외에는 물성의 개선이 뚜렷하게 나타나지 않으며, 수지와의 상용성에 문제를 일으키는 등 예상치 못한 문제점이 발생한다는 단점이 있다.
또한, 상기 DEHTP 제품의 열악한 이행성과 감량 특성을 개선하기 위해 트리멜리테이트 계열의 제품으로서 트리(2-에틸헥실) 트리멜리테이트나 트리이소노닐 트리멜리테이트와 같은 물질을 적용하는 경우, 이행성이나 감량 특성은 개선되는 반면에, 가소화 효율이 열악해져, 수지에 적절한 가소화 효과를 부여하기 위해서는 상당량 투입하여야 하는 문제가 있고, 이에 비교적 단가가 높은 제품들이라는 점에서, 상용화가 불가능한 실정에 있다.
이에, 기존 제품으로써 프탈레이트계 제품의 환경적 이슈를 해결하기 위한 제품 또는 프탈레이트계 제품의 환경 이슈를 개선하기 위한 친환경 제품들의 열악한 물성을 개선한 제품 등의 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은 가소제 조성물로, 알킬기가 헥실 알코올의 이성질체 혼합물로부터 유래된 아코니테이트를 포함함으로써, 기존 가소제 대비 기계적 물성과 내스트레스성을 동등 이상의 수준으로 유지함과 동시에, 가소화 효율 및 내이행성을 개선할 수 있는 가소제 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 가소제 조성물 및 상기 가소제 조성물을 포함하는 수지 조성물을 제공한다.
구체적으로, (1) 본 발명은 하기 화학식 1의 아코니테이트가 1 이상 포함된 아코니테이트계 조성물을 포함하고, 상기 아코니테이트의 알킬기는 헥실 알코올의 이성질체 혼합물로부터 유래되며, 상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 1-헥산올, 1-메틸펜탄올, 2-메틸펜탄올, 3-메틸펜탄올, 4-메틸펜탄올, 1,1-디메틸부탄올, 1,2-디메틸부탄올, 1,3-디메틸부탄올, 2,2-디메틸부탄올, 2,3-디메틸부탄올, 3,3-디메틸부탄올, 1-에틸부탄올, 2-에틸부탄올, 3-에틸부탄올 및 사이클로펜틸 메탄올로 이루어진 군에서 선택된 2 이상을 포함하는 것인 아코니테이트계 가소제 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2022016620-appb-img-000001
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R3는 각각 독립적으로, n-헥실기, 분지형 헥실기 또는 사이클로펜틸메틸기이다.
(2) 본 발명은 상기 (1)에 있어서, 상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 분지화도가 2.0 이하인 것인 가소제 조성물을 제공한다.
(3) 본 발명은 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 분지화도가 1.5 이하인 것인 가소제 조성물을 제공한다.
(4) 본 발명은 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 1-헥산올, 2-메틸펜탄올 및 3-메틸펜탄올을 포함하는 것인 가소제 조성물을 제공한다.
(5) 본 발명은 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은, 이성질체 혼합물 100 중량부에 대하여, 분지형 알코올이 40 중량부 이상으로 포함되는 것인 가소제 조성물을 제공한다.
(6) 본 발명은 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은, 이성질체 혼합물 100 중량부에 대하여, 분지형 알코올이 50 내지 95 중량부로 포함되는 것인 가소제 조성물을 제공한다.
(7) 본 발명은 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은, 이성질체 혼합물 100 중량부에 대하여, 1-헥산올이 40 중량부 이하로 포함되는 것인 가소제 조성물을 제공한다.
(8) 본 발명은 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 1-헥산올, 2-메틸펜탄올, 3-메틸펜탄올 및 사이클로펜틸 메탄올을 포함하는 것인 가소제 조성물을 제공한다.
(9) 본 발명은 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은, 이성질체 혼합물 100 중량부에 대하여, 사이클로펜틸 메탄올이 20 중량부 이하로 포함되는 것인 가소제 조성물을 제공한다.
(10) 본 발명은 수지 100 중량부 및 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 따른 가소제 조성물 5 내지 150 중량부를 포함하는 수지 조성물을 제공한다.
(11) 본 발명은 상기 (10)에 있어서, 상기 수지는 스트레이트 염화비닐 중합체, 페이스트 염화비닐 중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 중합체, 프로필렌 중합체, 폴리케톤, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리락틱산, 천연고무 및 합성고무로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상인 것인 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가소제 조성물은, 수지 조성물에 사용할 경우, 기존 가소제 대비 기계적 물성과 내스트레스성을 동등 이상의 수준으로 유지 및 개선함과 동시에, 내이행성과 가소화 효율 등의 물성을 개선할 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
용어의 정의
본 명세서에서 이용되는 바와 같은 "조성물"이란 용어는, 해당 조성물의 재료로부터 형성된 반응 생성물 및 분해 생성물뿐만 아니라 해당 조성물을 포함하는 재료들의 혼합물을 포함한다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같은 "스트레이트 염화비닐 중합체"란 용어는, 염화비닐 중합체의 종류 중 하나로서, 현탁 중합 또는 벌크 중합 등을 통해 중합된 것을 의미할 수 있고, 수십 내지 수백 마이크로미터 크기를 가지는 다량의 기공이 분포된 다공성 입자의 형태를 갖고 응집성이 없으며 흐름성이 우수한중합체를 말한다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같은 "페이스트 염화비닐 중합체"란 용어는, 염화비닐 중합체의 종류 중 하나로서, 미세현탁 중합, 미세시드 중합, 또는 유화 중합 등을 통해 중합된 것을 의미할 수 있고, 수십 내지 수천 나노미터 크기를 가지는 미세하고 치밀한 공극이 없는 입자로서 응집성을 갖고 흐름성이 열악한 중합체를 말한다.
'포함하는', '가지는'이란 용어 및 이들의 파생어는, 이들이 구체적으로 개시되어 있든지 그렇치 않든지 간에, 임의의 추가의 성분, 단계 혹은 절차의 존재를 배제하도록 의도된 것은 아니다. 어떠한 불확실함도 피하기 위하여, '포함하는'이란 용어의 사용을 통해 청구된 모든 조성물은, 반대로 기술되지 않는 한, 중합체든지 혹은 그 밖의 다른 것이든지 간에, 임의의 추가의 첨가제, 보조제, 혹은 화합물을 포함할 수 있다. 이와 대조적으로, '로 본질적으로 구성되는'이란 용어는, 조작성에 필수적이지 않은 것을 제외하고, 임의의 기타 성분, 단계 혹은 절차를 임의의 연속하는 설명의 범위로부터 배제한다. '로 구성되는'이란 용어는 구체적으로 기술되거나 열거되지 않은 임의의 성분, 단계 혹은 절차를 배제한다.
측정 방법
본 명세서에서 조성물 내의 성분들의 함량 분석은 가스 크로마토그래피 측정을 통해 수행하며, Agilent 사의 가스 크로마토그래피 기기(제품명: Agilent 7890 GC, 컬럼: HP-5, 캐리어 가스: 헬륨(flow rate 2.4mL/min), 디텍터: F.I.D, 인젝션 볼륨: 1uL, 초기값: 70℃/4.2min, 종기값: 280℃/7.8min, program rate: 15℃/min)로 분석한다.
본 명세서에서, '경도(hardness)'는 ASTM D2240을 이용하여, 25℃에서의 쇼어 경도(Shore "A" 및/또는 Shore "D")를 의미하며, 3T 10s의 조건에서 측정하고, 가소화 효율을 평가하는 지표가 될 수 있으며 낮을수록 가소화 효율이 우수함을 의미한다.
본 명세서에서, '인장강도(tensile strength)'는 ASTM D638 방법에 의하여, 테스트 기기인 U.T.M (제조사; Instron, 모델명; 4466)을 이용하여 크로스헤드 스피드(cross head speed)를 200 ㎜/min(1T)으로 당긴 후, 시편이 절단되는 지점을 측정하고 하기 수학식 1로 계산한다.
[수학식 1]
인장 강도(kgf/cm2) = 로드 (load)값(kgf) / 두께(cm) x 폭(cm)
본 명세서에서 '신율(elongation rate)'은 ASTM D638 방법에 의하여, 상기 U.T.M을 이용하여 크로스헤드 스피드(cross head speed)를 200 ㎜/min(1T)으로 당긴 후, 시편이 절단되는 지점을 측정한 후, 하기 수학식 2로 계산한다.
[수학식 2]
신율(%) = 신장 후 길이 / 초기 길이 x 100
본 명세서에서 '이행 손실(migration loss)'은 KSM-3156에 따라 두께 2 mm 이상의 시험편을 얻고, 시험편 양면에 Glass Plate를 붙인 후 1 kgf/cm2 의 하중을 가한다. 시험편을 열풍 순환식 오븐(80℃)에서 72 시간 동안 방치한 후 꺼내서 상온에서 4 시간 동안 냉각시킨다. 그런 후 시험편의 양면에 부착된 Glass Plate를 제거한 후 Glass Plate와 Specimen Plate를 오븐에 방치하기 전과 후의 중량을 측정하여 이행손실량을 하기 수학식 3에 의하여 계산한다.
[수학식 3]
이행손실량(%) = {(초기 시편 중량 - 오븐 방치 후 시편 중량) / (초기 시편 중량)} x 100
본 명세서에서 '가열 감량(volatile loss)'은 시편을 80℃에서 72시간 동안 작업한 후, 시편의 무게를 측정한다.
[수학식 4]
가열 감량 (중량%) = {(초기 시편 중량 - 작업 후 시편 중량) / (초기 시편 중량)} x 100
상기 다양한 측정 조건들의 경우, 온도, 회전속도, 시간 등의 세부 조건은 경우에 따라 다소 상이해질 수 있으며, 상이한 경우에는 별도로 그 측정 방법 및 조건을 명시한다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하기 화학식 1의 아코니테이트가 1 이상 포함된 아코니테이트계 조성물을 포함하고, 상기 아코니테이트의 알킬기는 헥실 알코올의 이성질체 혼합물로부터 유래되며, 상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 1-헥산올, 1-메틸펜탄올, 2-메틸펜탄올, 3-메틸펜탄올, 4-메틸펜탄올, 1,1-디메틸부탄올, 1,2-디메틸부탄올, 1,3-디메틸부탄올, 2,2-디메틸부탄올, 2,3-디메틸부탄올, 3,3-디메틸부탄올, 1-에틸부탄올, 2-에틸부탄올, 3-에틸부탄올 및 사이클로펜틸 메탄올로 이루어진 군에서 선택된 2 이상을 포함하는 것인 아코니테이트계 가소제 조성물이 제공된다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2022016620-appb-img-000002
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R3는 각각 독립적으로, n-헥실기, 분지형 헥실기 또는 싸이클로펜틸 메틸기이다.
상기 가소제 조성물은 아코니트산 또는 이의 유도체와 헥실 알코올 혼합물 사이의 직접 에스터화 반응이나, 트리알킬 아코니테이트와 헥실 알코올 혼합물 사이의 트랜스 에스터화 반응에 의해 생성되는 생성물일 수 있는데, 이 때 적용되는 헥실 알코올의 혼합물은 서로 다른 구조를 갖는 헥실 알코올의 혼합물, 즉 구조 이성질체의 혼합물일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 1-헥산올, 1-메틸펜탄올, 2-메틸펜탄올, 3-메틸펜탄올, 4-메틸펜탄올, 1,1-디메틸부탄올, 1,2-디메틸부탄올, 1,3-디메틸부탄올, 2,2-디메틸부탄올, 2,3-디메틸부탄올, 3,3-디메틸부탄올, 1-에틸부탄올, 2-에틸부탄올, 3-에틸부탄올 및 사이클로펜틸 메탄올로 이루어진 군에서 선택된 2 이상을 포함하는 것일 수 있다.
이러한 헥실 알코올 이성질체 내 포함된 알코올에 따라, 상기 화학식 1의 R1 내지 R3의 알킬기가 정해질 수 있고, 최종 조성물에는 상기 세 개의 알킬기에 헥실 알코올의 이성질체 알킬기들이 각각 3개, 2개 또는 1개가 결합된 다양한 조성물이 포함될 수 있으며, 최종 조성물 내 성분들의 비율은 반응하는 헥실 알코올 혼합물 내 각 구조 이성질체 성분들의 비율에 따라 정해질 수 있다.
이와 같이, 아코니테이트계 가소제를 적용함에 있어서 탄소수가 6인 알코올을 사용하는 경우에는 탄소수가 6이 미달되는 것 대비 인장강도, 신율 및 가열감량이 크게 개선될 수 있으며, 탄소수가 6을 넘는 경우 대비하여 가소화 효율이 우수할 수 있고, 내이행성, 인장강도 및 신율 역시 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가소제 조성물의 헥실 알코올 이성질체 혼합물은 분지화도가 2.0 이하이며, 바람직하게 1.5 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 분지화도는 1.5 이하일 수 있고, 1.3 이하일 수 있으며, 더 바람직하게 1.1 이하, 특히 바람직하게는 1.0 이하일 수 있다. 또한, 0.1 이상일 수 있고, 0.2 이상일 수 있으며, 0.3 이상일 수 있으며, 가장 바람직하게 0.7 이상일 수 있다. 이 헥실 알코올의 이성질체 혼합물의 분지화도는 헥실 알코올로부터 생성된 아코니테이트계 가소제 조성물에도 동일하게 유지될 수 있다. 분지화도가 너무 높으면 물성간 균형이 깨져 제품이 어느 하나 이상의 평가 기준에 미달되는 문제가 발생할 수 있지만, 바람직한 범위로 1.5 이하인 경우에는 기계적 물성뿐만 아니라 이행손실과 가열감량의 개선이 보다 최적화될 수 있고 물성간 균형이 우수할 수 있다.
여기서 분지화도란 조성물 내 포함된 물질에 결합된 알킬기들이 몇 개의 분지 탄소를 갖는지를 의미하는 것일 수 있고, 해당 물질의 중량비에 따라 그 정도가 결정될 수 있다. 예컨대, 알코올 혼합물에 n-헥실 알코올이 60 중량%, 메틸펜틸 알코올이 30 중량%, 그리고 에틸부틸 알코올이 10 중량% 포함되어 있다고 가정하면, 상기 각 알코올의 분지 탄소수는 각각 0, 1 및 2인 바, 분지화도는 [(60x0)+(30x1)+(10x2)] / 100으로 계산되어 0.5인 것일 수 있다. 한편, 본 발명의 분지화도를 정의함에 있어서, 사이클로펜틸 메탄올의 경우 분지 탄소수는 0인 것으로 간주한다.
상기 헥실 알코올 이성질체 혼합물은 1-헥산올 및 2-메틸펜탄올을 포함하는 것일 수 있다. 이처럼 이성질체 혼합물 내 1-헥산올과 2-메틸펜탄올이 함께 포함되면 물성간 균형을 유지할 수 있고, 가열감량 측면에서 우수한 효과를 얻을 수 있다. 바람직하게는 3-메틸펜탄올을 더 포함할 수 있고, 이 경우 물성간 균형이 매우 우수해지는 장점이 있다.
상기 2-메틸펜탄올을 포함하는 분지형 헥실 알코올은 이성질체 혼합물 100 중량부 대비 40 중량부 이상 포함될 수 있고, 50 중량부 이상, 60 중량부 이상 포함될 수 있고, 바람직하게 65 중량부 이상, 70 중량부 이상 포함될 수 있다. 최대량으로는 전부 분지형일 수 있으며, 99 중량부 이하, 98 중량부가 포함될 수 있고, 바람직하게 95 중량부 이하, 또는 90 중량부 이하로 포함될 수 있다. 이 범위로 분지형 헥실 알코올이 포함되는 경우에는 기계적 물성 개선을 기대할 수 있다.
또한, 상기 1-헥산올의 선형 알코올은 이성질체 혼합물 100 중량부 대비 50 중량부 이하로 포함될 수 있고, 40 중량부 이하일 수 있으며, 바람직하게 30 중량부 이하일 수 있다. 상기 1-헥산올은 성분 내 존재하지 않을 수 있으나, 최소 2 중량부 이상 포함될 수 있고, 이 경우 물성간 균형을 유지하면서도 기계적 물성이 개선되는 장점을 취할 수 있다. 선형 알코올은 이론상 우수한 효과를 낼 수 있는 것으로 알려져 있으나, 본 발명에서는 이러한 이론상 결과와 상이한 결과를 얻었고 분지형의 알코올이 포함된 이성질체 혼합물이 적용되는 경우가 보다 더 물성의 균형이 우수함을 확인하였다.
또, 상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 1-헥산올, 2-메틸펜탄올, 3-메틸펜탄올 및 사이클로펜틸 메탄올을 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게 사이클로펜틸 메탄올을 더 포함함으로써, 가소화 효율이나 인장강도를 소폭 개선할 수 있다.
이 경우, 상기 사이클로펜틸 메탄올은 이성질체 혼합물 100 중량부 대비 20 중량부 이하일 수 있고, 바람직하게 15 중량부 이하일 수 있으며, 존재하지 않거나, 이에 따른 효과를 얻기 위한 최소량은 2 중량부일 수 있다.
구체적으로, 최종 조성물 내에 분지형 알킬기가 전체 알킬 라디칼 중 어느 정도의 비율로 존재하는지, 더 나아가서는 분지형 알킬기 중 특정 분지 알킬 라디칼이 어느 비율로 존재하는지 등의 특징들로 인해서, 가소화 효율과 이행성/감량 특성의 물성에 균형을 맞출 수 있고, 인장강도와 신율과 같은 기계적 물성 및 내스트레스성도 동등 이상의 수준을 유지할 수 있으며, 이는 전술한 헥실 알코올의 이성질체의 성분 및 그 성분비로부터 달성될 수 있다.
이를 통해 기존의 프탈레이트계 제품의 환경적인 이슈를 제거하면서도 감량 특성을 더 개선한 제품의 구현이 가능하며, 기존 테레프탈레이트계 제품의 이행성 및 가소화 효율을 현저히 개선할 수 있고, 기존 상용 제품들 대비하여 가열 감량이 개선된 제품의 구현이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가소제 조성물을 제조하는 방법은 당업계에 알려진 방법으로서, 전술한 가소제 조성물을 제조할 수 있는 경우라면 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있다.
예를 들면, 아코니트산, 이의 무수물 또는 유도체와 헥실 알코올의 이성질체 혼합물을 직접 에스터화 반응시켜 상기 조성물을 제조할 수 있고, 트리알킬 아코니테이트와 헥실 알코올의 이성질체 혼합물을 트랜스 에스터화 반응시켜 조성물을 제조할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가소제 조성물은 상기 에스터화 반응을 적절하게 수행하여 제조된 물질로서, 전술한 조건에 부합하는 것으로 각 계열별 아코니테이트 간 중량비율 등이 바람직하게 맞추어질 수 있는 경우라면, 제조방법에 특별히 제한되는 바는 없다.
일례로, 상기 직접 에스터화 반응은, 아코니트산 또는 이의 유도체와 헥실 알코올의 이성질체 혼합물을 투입한 다음 촉매를 첨가하고 질소분위기 하에서 반응시키는 단계; 미반응 원료를 제거하는 단계; 미반응 원료 및 촉매를 중화(또는 비활성화)시키는 단계; 및 불순물을 제거(예컨대, 감압증류 등) 여과하는 단계;로 수행될 수 있다.
상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물의 성분 및 성분들의 중량비율은, 전술한 것과 같다. 상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은, 산 100 몰% 기준으로 200 내지 900 몰%, 200 내지 700 몰%, 200 내지 600 몰%, 250 내지 600 몰%, 혹은 270 내지 600 몰% 범위 내로 사용될 수 있으며, 이 알코올의 함량을 제어하는 것으로써 최종 조성물 내 성분비를 제어할 수 있다.
상기 촉매는 일례로, 황산, 염산, 인산, 질산, 파라톨루엔술폰산, 메탄술폰산, 에탄술폰산, 프로판술폰산, 부탄술폰산, 알킬 황산 등의 산 촉매, 유산 알루미늄, 불화리튬, 염화칼륨, 염화세슘, 염화칼슘, 염화철, 인산알루미늄 등의 금속염, 헤테로폴리산 등의 금속 산화물, 천연/합성 제올라이트, 양이온 및 음이온 교환수지, 테트라알킬 티타네이트(tetra alkyl titanate) 및 그 폴리머 등의 유기금속 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 촉매는 테트라알킬 티타네이트를 사용할 수 있다. 바람직하게는 활성 온도가 낮은 산촉매로서 파라톨루엔술폰산, 메탄술폰산 등이 적절할 수 있다.
촉매의 사용량은 종류에 따라 상이할 수 있으며, 일례로 균일 촉매의 경우에는 반응물 총 100 중량%에 대하여 0.01 내지 5 중량%, 0.01 내지 3 중량%, 1 내지 5 중량% 혹은 2 내지 4 중량% 범위 내, 그리고 불균일 촉매의 경우에는 반응물 총량의 5 내지 200 중량%, 5 내지 100 중량%, 20 내지 200 중량%, 혹은 20 내지 150 중량% 범위 내일 수 있다.
이때 상기 반응 온도는 100 내지 280℃, 100 내지 250℃, 혹은 120 내지 230℃ 범위 내일 수 있다.
다른 일례로, 상기 트랜스 에스터화 반응은 트리알킬 아코니테이트와, 상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물이 반응하는 것일 수 있다. 불순물을 최소화한다는 관점에서, 상기 트리알킬 아코니테이트의 알킬기는 헥실기인 것이 바람직할 수 있고, 이 경우, 상기 트리알킬 아코니테이트의 헥실기가 선형인 경우, 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 분지형 알코올을 포함하거나, 트리알킬 아코니테이트의 헥실기가 분지형인 경우, 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 선형 알코올을 포함하도록 하여, 최종적으로 얻어지는 아코니테이트의 알킬기가 선형 및 분지형을 모두 포함하도록 할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 "트랜스 에스터화 반응"은 하기 반응식 1과 같이 알코올과 에스터가 반응하여 이하 반응식 1에서 나타나듯이 에스터의 R"가 알코올의 R'와 서로 상호 교환되는 반응을 의미한다:
[반응식 1]
Figure PCTKR2022016620-appb-img-000003
일반적으로, 상기 트랜스 에스터화 반응이 이루어지면 알킬기가 2종일 경우에는 알코올의 알콕사이드가 에스터 화합물에 존재하는 세 개의 에스터(RCOOR")기의 탄소를 공격할 경우; 에스터 화합물에 존재하는 두 개의 에스터(RCOOR")기의 탄소를 공격할 경우; 에스터 화합물에 존재하는 한 개의 에스터(RCOOR")기의 탄소를 공격할 경우; 반응이 이루어지지 않은 미반응인 경우;와 같이, 네 가지의 경우에 수에 의해서 4 타입의 에스터 조성물이 생성될 수 있다.
다만, 본 발명에 따른 가소제 조성물에 포함되는 아코니테이트의 경우, 에스터기 결합 위치에 따라 두 개의 에스터기가 교환되는 경우 및 한 개의 에스터기가 교환되는 경우에 대해서는 각각 3종씩 형성될 수 있으며, 그에 따라 최종 조성물 내에는 최대 8종의 화합물이 혼합되어 있을 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 헥실 알코올의 이성질체 혼합물의 경우 존재하는 알킬기가 2종 이상이므로, 그 종류는 더욱 다양할 수 있다.
또한, 상기 트랜스 에스터화 반응은 산-알코올간 에스터화 반응과 비교하여 폐수 문제가 야기되지 않는 장점이 있다.
상기 트랜스 에스터화 반응에 의해 제조된 혼합물은 알코올의 첨가량에 따라 상기 혼합물의 조성 비율을 제어할 수 있다. 상기 알코올의 첨가량은 트리알킬 아코니테이트 화합물 100 중량부에 대해 0.1 내지 200 중량부, 구체적으로는 1 내지 150 중량부, 더욱 구체적으로는 5 내지 100 중량부일 수 있다. 참고로, 최종 조성물 내 성분비를 결정하는 것은 상기 직접 에스터화 반응에서와 같이 알코올의 첨가량일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 트랜스 에스터화 반응은 120 내지 190℃, 바람직하게는 135 내지 180℃, 더욱 바람직하게는 141 내지 179℃의 반응 온도 하에서 10분 내지 10시간, 바람직하게는 30분 내지 8시간, 더욱 바람직하게는 1 내지 6 시간에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 온도 및 시간 범위 내에서는 최종 가소제 조성물의 성분비를 효율적으로 제어할 수 있다. 이때, 상기 반응 시간은 반응물을 승온 후 반응 온도에 도달한 시점부터 계산될 수 있다.
상기 트랜스 에스터화 반응은 산 촉매 또는 금속 촉매 하에서 실시될 수 있고, 이 경우 반응시간이 단축되는 효과가 있다.
상기 산 촉매는 일례로 황산, 메탄설폰산 또는 p-톨루엔설폰산 등일 수 있고, 상기 금속 촉매는 일례로 유기금속 촉매, 금속 산화물 촉매, 금속염 촉매 또는 금속 자체일 수 있다.
상기 금속 성분은 일례로 주석, 티탄 및 지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
또한, 상기 트랜스 에스터화 반응 후 미반응 알코올과 반응 부산물 등을 증류시켜 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 증류는 일례로 상기 알코올과 반응 부산물의 끊는점 차이를 이용하여 따로 분리하는 2단계 증류일 수 있다. 또 다른 일례로, 상기 증류는 혼합증류일 수 있다. 이 경우 에스터계 가소제 조성물을 원하는 조성비로 비교적 안정적으로 확보할 수 있는 효과가 있다. 상기 혼합증류는 미반응 알코올과 반응 부산물을 동시에 증류하는 것을 의미한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 전술한 가소제 조성물 및 수지를 포함하는 수지 조성물이 제공된다.
상기 수지는 당 분야에 알려져 있는 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 스트레이트 염화비닐 중합체, 페이스트 염화비닐 중합체, 에틸렌초산비닐 공중합체, 에틸렌 중합체, 프로필렌 중합체, 폴리케톤, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리락틱산, 천연고무, 합성고무 및 열가소성 엘라스토머로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 혼합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 가소제 조성물은 상기 수지 100 중량부를 기준으로 5 내지 150 중량부, 바람직하게 5 내지 130 중량부, 또는 10 내지 120 중량부로 포함될 수 있다.
일반적으로, 가소제 조성물이 사용되는 수지는 용융 가공 또는 플라스티졸 가공을 통해 수지 제품으로 제조될 수 있으며, 용융 가공 수지와 플라스티졸 가공 수지는 각 중합 방법에 따라 다르게 생산되는 것일 수 있다.
예를 들어, 염화비닐 중합체는 용융 가공에 사용되는 경우 현탁 중합 등으로 제조되어 평균 입경이 큰 고체상의 수지 입자가 사용되며 이러한 염화비닐 중합체는 스트레이트 염화비닐 중합체로 불리우며, 플라스티졸 가공에 사용되는 경우 유화 중합 등으로 제조되어 미세한 수지 입자로서 졸 상태의 수지가 사용되며 이러한 염화비닐 중합체는 페이스트 염화비닐 수지로 불리운다.
이 때, 상기 스트레이트 염화비닐 중합체의 경우, 가소제는 중합체 100 중량부 대비 5 내지 80 중량부의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하며, 페이스트 염화비닐 중합체의 경우 중합체 100 중량부 대비 40 내지 120 중량부의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 수지 조성물은 충진제를 더 포함할 수 있다. 상기 충진제는 상기 수지 100 중량부를 기준으로 0 내지 300 중량부, 바람직하게는 50 내지 200 중량부, 더욱 바람직하게는 100 내지 200 중량부일 수 있다.
상기 충진제는 당 분야에 알려져 있는 충진제를 사용할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 실리카, 마그네슘 카보네이트, 칼슘 카보네이트, 경탄, 탈크, 수산화 마그네슘, 티타늄 디옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 수산화 칼슘, 수산화 알루미늄, 알루미늄 실리케이트, 마그네슘 실리케이트 및 황산바륨 중에서 선택된 1종 이상의 혼합물일 수 있다.
또한, 상기 수지 조성물은 필요에 따라 안정화제 등의 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 안정화제 등의 기타 첨가제는 일례로 각각 상기 수지 100 중량부를 기준으로 0 내지 20 중량부, 바람직하게는 1 내지 15 중량부일 수 있다.
상기 안정화제는 예를 들어 칼슘-아연의 복합 스테아린산 염 등의 칼슘-아연계(Ca-Zn계) 안정화제 또는 바륨-아연(Ba-Zn계) 안정화제를 사용할 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 수지 조성물은 전술한 것과 같이 용융 가공 및 플라스티졸 가공에 모두 적용될 수 있고, 예를 들어 용융 가공은 카렌더링 가공, 압출 가공, 또는 사출 가공이 적용될 수 있고, 플라스티졸 가공은 코팅 가공 등이 적용될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 1
교반기, 응축기 및 데칸터가 설치된 반응기에 아코니트산 452.7g, 헥실 알코올의 이성질체 혼합물 1035.1g, 및 테트라부틸 티타네이트(TnBT) 1.5g을 투입한 다음, 질소 분위기 하에서 에스터화 반응시켜 반응을 종료하고, 촉매 및 제품을 알칼리 수용액으로 중화하고 미반응 알코올 및 수분을 정제하여 최종적으로 가소제 조성물을 얻었다.
여기서 사용한 헥실 알코올의 이성질체 혼합물의 알코올 조성은 1-헥산올, 2-메틸펜탄올, 3-메틸펜탄올 및 사이클로펜틸 메탄올을 10:40:45:5의 중량비로 혼합한 것이다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 헥실 알코올의 이성질체 혼합물로 1-헥산올, 2-메틸펜타올 및 3-메틸펜탄올이 20:35:45의 중량비로 혼합된 것을 사용하여 가소제 조성물을 얻었다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 헥실 알코올의 이성질체 혼합물로 1-헥산올, 2-메틸펜타올, 3-메틸펜탄올 및 사이클로펜틸 메탄올이 10:45:30:15의 중량비로 혼합된 것을 사용하여 가소제 조성물을 얻었다.
비교예 1
디옥틸 프탈레이트 (DOP, LG화학)를 가소제로 사용하였다.
비교예 2
디이소노닐 프탈레이트 (DINP, LG화학)를 가소제로 사용하였다.
비교예 3
디(2-에틸헥실) 테레프탈레이트 (GL300, LG화학)를 가소제로 사용하였다.
비교예 4
상기 실시예 1에서 아코니트산 대신 시트르산 493g을 사용하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 가소제 조성물을 얻었다.
비교예 5
상기 비교예 5에서 추가로 에스터화 반응 이후, 아세트산 무수물을 투입하고 아세틸화하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 가소제 조성물을 얻었다.
비교예 6
상기 실시예 1에서 헥실 알코올의 이성질체 혼합물 대신 2-메틸펜탄올 단일 화합물을 1035.1g 사용하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 가소제 조성물을 얻었다.
비교예 7
상기 실시예 1에서 헥실 알코올의 이성질체 혼합물 대신 n-펜탄올 단일 화합물을 680g 사용하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 가소제 조성물을 얻었다.
비교예 8
상기 실시예 1에서 헥실 알코올의 이성질체 혼합물 대신 n-헵탄올 단일 화합물을 890g 사용하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 가소제 조성물을 얻었다.
상기 실시예 및 비교예에서 사용된 산과 알코올의 종류를 정리하여, 하기 표 1로 나타내었다.
산 알코올(중량부)
1-H 2-MP 3-MP CYP-M
실시예 1 AA 10 40 45 5
실시예 2 AA 20 35 45 0
실시예 3 AA 10 45 30 15
비교예 1 DOP
비교예 2 DINP
비교예 3 DOTP
비교예 4 CA 10 40 45 5
비교예 5 ACA 10 40 45 5
비교예 6 AA 0 100 0 0
비교예 7 AA n-펜탄올 사용
비교예 8 AA n-헵탄올 사용
AA: 아코니트산
CA: 시트르산
ACA: 아세틸 시트르산
1-H: 1-헥산올
2-MP: 2-메틸펜탄올
3-MP: 3-메틸펜탄올
CYP-M: 사이클로펜틸 메탄올
실험예 1: 시트 성능 평가
실시예 및 비교예의 가소제를 사용하여, ASTM D638에 따라 다음과 같은 처방 및 제작 조건으로 시편을 제작하였다.
(1) 처방: 스트레이트 염화비닐 중합체(LS100) 100 중량부, 가소제 50 중량부 및 안정제(BZ-153T) 3 중량부
(2) 배합: 98℃에서 700 rpm으로 믹싱
(3) 시편 제작: 롤 밀(Roll mill)로 160℃에서 4 분, 프레스(press)로 180℃에서 2.5분(저압) 및 2분(고압) 작업하여 1T, 2T 및 3T 시트를 제작
(4) 평가 항목
1) 경도(hardness): ASTM D2240을 이용하여, 25℃에서의 쇼어 경도(Shore "A" 및 “D”)를 3T 시편으로 10초 동안 측정하였다. 수치가 작을수록 가소화 효율이 우수한 것으로 평가된다.
2) 인장 강도(tensile strength) 및 인장 잔율(tensile strength retention): ASTM D638 방법에 의하여, 테스트 기기인 U.T.M (제조사; Instron, 모델명; 4466)을 이용하여 크로스헤드 스피드(cross head speed)를 200 ㎜/min으로 당긴 후, 1T 시편이 절단되는 지점을 측정하였다. 인장강도는 다음과 같이 계산하였다:
인장 강도(kgf/cm2) = 로드 (load)값(kgf) / 두께(cm) x 폭(cm)
인장 잔율은 100℃의 오븐에서 시편을 168 시간 동안 방치한 후, 시편에 잔존하는 인장 강도의 비율을 측정하는 것이며, 측정 방법은 앞서 설명한 인장 강도 측정 방법과 동일하다.
3) 신율(tensile elongation) 및 신장 잔율 (tensile elongation retention) 측정: ASTM D638 방법에 의하여, 상기 U.T.M을 이용하여 크로스헤드 스피드(cross head speed)를 200 ㎜/min으로 당긴 후, 1T 시편이 절단되는 지점을 측정한 후, 신율을 다음과 같이 계산하였다:
신율 (%) = 신장 후 길이 / 초기 길이 x 100으로 계산하였다.
신장 잔율은 100℃의 오븐에서 시편을 168 시간 동안 방치한 후, 시편에 잔존하는 신율의 비율을 측정하는 것이며, 측정 방법은 앞서 설명한 신율 측정 방법과 동일하다.
4) 이행 손실(migration loss) 측정: KSM-3156에 따라 두께 2 mm 이상의 시험편을 얻었고, 1T 시편 양면에 Glass Plate를 붙인 후 1kgf/cm2 의 하중을 가하였다. 시편을 열풍 순환식 오븐(80℃)에서 72 시간 동안 방치한 후 꺼내서 상온에서 4 시간 동안 냉각시켰다. 그런 후 시험편의 양면에 부착된 Glass Plate를 제거한 후 Glass Plate와 Specimen Plate를 오븐에 방치하기 전과 후의 중량을 측정하여 이행손실량을 아래와 같은 식에 의하여 계산하였다.
이행손실량(%) = {(상온에서의 시험편의 초기 중량 - 오븐 방치후 시험편의 중량) / 상온에서의 시험편의 초기 중량} x 100
5) 가열 감량(volatile loss) 측정: 상기 제작된 시편을 80℃에서 72시간 동안 작업한 후, 시편의 무게를 측정하였다.
가열 감량 (중량%) = 초기 시편 무게 - (80℃, 72시간 작업 후 시편 무게) / 초기 시편 무게 x 100으로 계산하였다.
6) 스트레스 테스트(내스트레스성): 두께 2 ㎜인 시편을 구부린 상태로 23℃ 에서 168 시간 동안 방치한 후, 이행 정도(배어나오는 정도)를 관찰하고, 그 결과를 수치로 기재하였으며, 0에 가까울 수록 우수한 특성을 나타내었다.
7) 흡수속도 평가: 가소제와 수지 조성물의 배합 과정에서 믹서의 토크가 안정화되는 상태가 될 때까지의 시간을 측정하여 평가하였다.
(5) 평가 결과
상기 항목의 평가 결과를 하기 표 2 및 3에 나타내었다.
가소화 효율 인장 특성 신장 특성
Shore A Shore D 인장강도
(kgf/cm2)		 인장 잔율
(%)		 신율
(%)		 신장 잔율
(%)
실시예 1 87.0 39.7 223.4 111.4 333.7 87.8
실시예 2 87.2 39.9 224.8 108.4 340.2 93.4
실시예 3 87.1 39.9 230.4 113.5 338.4 92.5
비교예 1 86.3 39.3 211.6 116.4 313.2 78.2
비교예 2 88.0 41.3 223.0 102.5 330.0 90.6
비교예 3 89.7 42.5 235.5 101.5 343.6 91.8
비교예 4 86.8 39.5 204.5 105.6 311.5 89.4
비교예 5 90.2 43.9 235.8 101.4 311.4 91.0
비교예 6 86.1 38.0 204.5 101.2 315.4 90.0
비교예 7 86.5 38.2 206.7 92.3 280.6 70.8
비교예 8 89.0 42.1 218.7 95.6 312.0 93.2
이행손실
(%)		 가열감량
(%)		 내스트레스성 흡수속도
(mm:ss)
1일 3일 5일
실시예 1 2.05 1.59 0.5 0.5 0 6:40
실시예 2 1.75 1.50 0.5 0.5 0 6:30
실시예 3 1.65 1.42 0.5 0.5 0 6:20
비교예 1 1.48 1.81 0 0 0 5:56
비교예 2 2.03 0.83 0 0.5 0 7:06
비교예 3 6.16 0.91 1.5 3 3 8:08
비교예 4 1.64 1.38 0.5 0.5 0.5 6:15
비교예 5 3.28 0.96 0.5 1 1 7:50
비교예 6 2.07 1.32 0.5 0.5 0 6:45
비교예 7 1.45 6.00 0.5 1 1 5:20
비교예 8 3.87 1.45 2 2 3 7:50
상기 표 2 및 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가소제 조성물을 적용한 실시예 1 내지 3의 경우, 기존에 대표적인 프탈레이트계 가소제로 알려진 비교예 1 대비 유사한 가소화 효율, 이행성 및 가열 감량을 나타내었으며, 인장강도 및 신율 측면에서는 오히려 개선된 점을 나타내었다. 또한, 또 다른 프탈레이트계 가소제인 비교예 2 대비하여서는 이행성 및 기계적 물성 측면에서는 유사한 결과를 나타내었으며, 가소화 효율 및 흡수속도 측면에서 개선된 결과를 나타내었다. 본 발명의 아코니테이트계 가소제는 기존의 프탈레이트계 가소제와는 달리 친환경적이라는 점을 고려하면, 상기 결과로부터 본 발명의 아코니테이트계 가소제가 기존의 프탈레이트계 가소제 제품을 충분히 대체하여 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 상기 비교예 1 및 2의 프탈레이트계 가소제를 대체하기 위한 것으로 시판중인 테레프탈레이트계 가소제 제품인 비교예 3의 경우, 이행 손실 및 내스트레스성이 본 발명의 실시예 대비 크게 열위하였으며, 가소화 효율과 흡수 속도 측면에서도 열위하였다.
한편, 비교예 4 및 5는 본 발명의 실시예 1 내지 3과 동일하게 헥실 알코올의 이성질체 혼합물을 적용하되, 아코니트산이 아닌 시트르산 또는 아세틸 시트르산을 적용한 것인데, 시트르산을 사용한 비교예 4의 경우, 인장 특성과 신장 특성 모두 실시예 대비 열위하였고, 시트르산을 사용하고 추가로 아세틸화한 비교예 5의 경우에는 가소화 효율, 신장 특성, 이행성, 내스트레스성 및 흡수 속도 측면에서 실시예 대비 열위하였다. 즉, 이로부터 본 발명의 개선된 물성은 카복실산으로 아코니트산을 적용할 경우에만 달성될 수 있는 것임을 확인하였다.
또한, 비교예 6은 본 발명에서 사용된 헥실 알코올의 이성질체 혼합물 대신 단일한 2-메틸펜탄올을 사용한 것으로, 실시예 대비 인장강도 및 신율 측면이 열위하였다. 이로부터 단일한 알코올이 아닌 헥실 알코올의 이성질체 혼합물을 적용할 경우, 기계적 물성 측면에서의 효과 개선을 달성할 수 있음을 확인하였다.
마지막으로, 본 발명에서 사용된 헥실 알코올의 이성질체 혼합물 대신 탄소수 5의 알코올을 사용한 비교예 7의 경우, 실시예 대비 인장 특성 및 신장 특성이 크게 열위하였고, 가열감량이나 내스트레스성 측면에서도 실시예 대비 크게 열위하였다. 탄소수 7의 알코올을 사용한 비교예 8의 경우에는 가소화 효율이 실시예 대비 떨어졌으며, 마찬가지로 인장 특성 및 신장 특성 측면에서 실시예 대비 열위하였고, 이행성과 내스트레스성, 흡수 속도 모두 실시예 대비 열위하였다.
이를 통해서, 본 발명의 실시예와 같이 아코니트산과 헥실 알코올의 이성질체 혼합물의 에스터화 반응물을 가소제로 적용할 경우, 기존 제품을 충분히 대체할 수 있으면서도, 우수한 성능을 나타내는 가소제를 구현할 수 있으며, 특히 아코니트산과 헥실 알코올의 이성질체 혼합물이라는 산 및 알코올을 선택하여 적용함으로써 여러 물성 사이의 균형이 우수하면서도, 각 물성 역시 전반적으로 우수한 가소제 조성물을 제공할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1의 아코니테이트가 1 이상 포함된 아코니테이트계 조성물을 포함하고,
    상기 아코니테이트의 알킬기는 헥실 알코올의 이성질체 혼합물로부터 유래되며,
    상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 1-헥산올, 1-메틸펜탄올, 2-메틸펜탄올, 3-메틸펜탄올, 4-메틸펜탄올, 1,1-디메틸부탄올, 1,2-디메틸부탄올, 1,3-디메틸부탄올, 2,2-디메틸부탄올, 2,3-디메틸부탄올, 3,3-디메틸부탄올, 1-에틸부탄올, 2-에틸부탄올, 3-에틸부탄올 및 사이클로펜틸 메탄올로 이루어진 군에서 선택된 2 이상을 포함하는 것인 아코니테이트계 가소제 조성물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2022016620-appb-img-000004
    상기 화학식 1에서,
    R1 내지 R3는 각각 독립적으로, n-헥실기, 분지형 헥실기 또는 사이클로펜틸메틸기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 분지화도가 2.0 이하인 것인 가소제 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 분지화도가 1.5 이하인 것인 가소제 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 1-헥산올, 2-메틸펜탄올 및 3-메틸펜탄올을 포함하는 것인 가소제 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은, 이성질체 혼합물 100 중량부에 대하여, 분지형 알코올이 40 중량부 이상으로 포함되는 것인 가소제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은, 이성질체 혼합물 100 중량부에 대하여, 분지형 알코올이 50 내지 95 중량부로 포함되는 것인 가소제 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은, 이성질체 혼합물 100 중량부에 대하여, 1-헥산올이 40 중량부 이하로 포함되는 것인 가소제 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은 1-헥산올, 2-메틸펜탄올, 3-메틸펜탄올 및 사이클로펜틸 메탄올을 포함하는 것인 가소제 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 헥실 알코올의 이성질체 혼합물은, 이성질체 혼합물 100 중량부에 대하여, 사이클로펜틸 메탄올이 20 중량부 이하로 포함되는 것인 가소제 조성물.
  10. 수지 100 중량부; 및 제1항의 가소제 조성물 5 내지 150 중량부;를 포함하는 수지 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수지는 스트레이트 염화비닐 중합체, 페이스트 염화비닐 중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 중합체, 프로필렌 중합체, 폴리케톤, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리락틱산, 천연고무 및 합성고무로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상인 것인 수지 조성물.
PCT/KR2022/016620 2021-10-29 2022-10-27 아코니테이트계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물 Ceased WO2023075475A1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023560168A JP7683897B2 (ja) 2021-10-29 2022-10-27 アコニテート系可塑剤組成物およびこれを含む樹脂組成物
US18/285,228 US20240199846A1 (en) 2021-10-29 2022-10-27 Aconitate-based plasticizer composition and resin composition including the same
CN202280024632.4A CN117120533B (zh) 2021-10-29 2022-10-27 乌头酸酯类增塑剂组合物和包含其的树脂组合物
EP22887670.2A EP4293074A4 (en) 2021-10-29 2022-10-27 ACONITATE-BASED PLASTICIZER COMPOSITION AND RESIN COMPOSITION COMPRISING SAME
MX2023011594A MX2023011594A (es) 2021-10-29 2022-10-27 Composicion de plastificante a base de aconitato y composicion de resina que incluye la misma.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0146517 2021-10-29
KR20210146517 2021-10-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023075475A1 true WO2023075475A1 (ko) 2023-05-04

Family

ID=86158286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/016620 Ceased WO2023075475A1 (ko) 2021-10-29 2022-10-27 아코니테이트계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20240199846A1 (ko)
EP (1) EP4293074A4 (ko)
JP (1) JP7683897B2 (ko)
KR (1) KR102882219B1 (ko)
CN (1) CN117120533B (ko)
MX (1) MX2023011594A (ko)
TW (1) TW202328048A (ko)
WO (1) WO2023075475A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118993894A (zh) * 2023-05-22 2024-11-22 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种乌头酸混合酯及其制备方法和含有乌头酸混合酯的复合材料

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118994808A (zh) * 2023-05-22 2024-11-22 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种高耐寒pvc复合材料及其制备方法和应用
CN119081090A (zh) * 2024-10-09 2024-12-06 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种乌头酸基聚酯增塑剂及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2742495A (en) * 1951-06-29 1956-04-17 Gen Aniline & Film Corp Esterification of aconitic acid salts
WO2007038489A2 (en) * 2005-09-26 2007-04-05 Vertellus Performance Materials, Inc. Tricarboxylic acid ester plasticizers and methods of making
WO2016086977A1 (en) * 2014-12-02 2016-06-09 Amril Ag Ester plasticizers based on ethylhexanol and propylheptanol
KR20210014597A (ko) * 2019-07-30 2021-02-09 주식회사 엘지화학 시트레이트계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006026624A1 (de) * 2006-06-08 2007-12-13 Oxeno Olefinchemie Gmbh Tripentylcitrate und deren Verwendung
EP3845589B1 (en) * 2018-08-27 2024-05-01 Lg Chem, Ltd. Plasticizer composition and resin composition including the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2742495A (en) * 1951-06-29 1956-04-17 Gen Aniline & Film Corp Esterification of aconitic acid salts
WO2007038489A2 (en) * 2005-09-26 2007-04-05 Vertellus Performance Materials, Inc. Tricarboxylic acid ester plasticizers and methods of making
WO2016086977A1 (en) * 2014-12-02 2016-06-09 Amril Ag Ester plasticizers based on ethylhexanol and propylheptanol
KR20210014597A (ko) * 2019-07-30 2021-02-09 주식회사 엘지화학 시트레이트계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MAGNE FRANK C., ROBERT R. MOD: "Plasticizers from aconitic and tricarballylic acids", INDUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY, vol. 45, no. 7, 1 July 1953 (1953-07-01), pages 1546 - 1547, XP093059957 *
See also references of EP4293074A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118993894A (zh) * 2023-05-22 2024-11-22 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种乌头酸混合酯及其制备方法和含有乌头酸混合酯的复合材料

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230062421A (ko) 2023-05-09
JP2024513814A (ja) 2024-03-27
MX2023011594A (es) 2023-10-10
US20240199846A1 (en) 2024-06-20
CN117120533A (zh) 2023-11-24
EP4293074A4 (en) 2024-09-04
JP7683897B2 (ja) 2025-05-27
CN117120533B (zh) 2025-01-03
TW202328048A (zh) 2023-07-16
KR102882219B1 (ko) 2025-11-07
EP4293074A1 (en) 2023-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018048170A1 (ko) 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2020222500A1 (ko) 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2020222536A1 (ko) 사이클로헥산 트리에스터계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2023075475A1 (ko) 아코니테이트계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2014181922A1 (ko) 에스테르계 조성물, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2018008913A1 (ko) 가소제 조성물, 수지 조성물 및 이들의 제조 방법
WO2018147690A1 (ko) 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2015119355A1 (ko) 가소제, 수지 조성물 및 이들의 제조 방법
WO2017222232A1 (ko) 가소제 조성물, 수지 조성물 및 이들의 제조 방법
WO2018216985A1 (ko) 시트레이트계 가소제 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2021020878A1 (ko) 시트레이트계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2019088736A2 (ko) 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2017074057A1 (ko) 가소제 조성물, 수지 조성물 및 이들의 제조 방법
WO2016182376A1 (ko) 에스테르계 화합물, 이를 포함하는 조성물, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2018110922A1 (ko) 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2020251266A1 (ko) 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2018128314A1 (ko) 사이클로헥산 1,4-디에스터계 화합물을 포함하는 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2016153235A1 (ko) 가소제 조성물, 수지 조성물 및 이들의 제조 방법
WO2021145642A1 (ko) 시트레이트계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2023075470A1 (ko) 프로판 트리카복실레이트계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2021145643A1 (ko) 시트레이트계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2020222494A1 (ko) 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2017091040A1 (ko) 가소제 조성물, 수지 조성물 및 이들의 제조 방법
WO2023075472A1 (ko) 프로판 트리카복실레이트계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물
WO2022270910A1 (ko) 트라이에스터계 가소제 조성물 및 이를 포함하는 수지 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22887670

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 22887670

Country of ref document: EP

Ref document number: 2022887670

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022887670

Country of ref document: EP

Effective date: 20230915

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023560168

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202317065746

Country of ref document: IN

Ref document number: 18285228

Country of ref document: US

Ref document number: MX/A/2023/011594

Country of ref document: MX

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112023021338

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112023021338

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20231013

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 202280024632.4

Country of ref document: CN