KR102945827B1 - Polyol composition, composition for preparing polyurethane and battery module comprising the same - Google Patents
Polyol composition, composition for preparing polyurethane and battery module comprising the sameInfo
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Abstract
본 발명에 따른 폴리올 조성물은 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨로부터 유래된 제1 단위, 및 알킬렌 옥사이드로부터 유래된 제2 단위를 포함하며, 하기 측정 방법에 따른 불포화도가 0.02 meq/g 이하이다.
<측정 방법>(발명의 설명 참조)The polyol composition according to the present invention comprises at least one first unit derived from 1,4:3,6-dianhydrohexitol and a second unit derived from alkylene oxide, and has a degree of unsaturation of 0.02 meq/g or less according to the following measurement method.
<Measurement Method> (Refer to Description of Invention)
Description
본 발명은 폴리올 조성물, 폴리우레탄 제조용 조성물 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a polyol composition, a composition for manufacturing polyurethane, and a battery module comprising the same.
폴리우레탄 폼은 우수한 단열 특성 및 난연성을 가진다. 이러한 폴리우레탄 폼은 포장용 상자, 건축용 판넬, 가전제품, 포장재, 건축 내장재 및 단열재 등과 같은 다양한 분야에 사용되고 있다. 폴리우레탄 폼은 폴리우레탄을 발포하여 제조될 수 있으며, 폴리우레탄은 폴리올과 이소시아네이트의 중부가 반응(polyaddition reaction)으로 제조될 수 있다. Polyurethane foam possesses excellent thermal insulation properties and flame retardancy. Such polyurethane foam is used in various fields, including packaging boxes, construction panels, home appliances, packaging materials, building interior materials, and insulation materials. Polyurethane foam can be manufactured by foaming polyurethane, and polyurethane can be produced through the polyaddition reaction of polyols and isocyanates.
폴리올은 탄화수소 사슬의 말단에 알코올기(-OH)가 2개 이상 결합한 액상 고분자 물질이다. 폴리올은 통상적으로 석유계 원료로부터 제조된다. 다만, 최근 석유자원의 고갈문제, 환경 보호와 관련된 온실가스 감축문제 등으로 친환경적이며 재생 가능한 재료에 대한 요구가 커지고 있다. 무수당 알코올은 재생 가능한 천연자원으로부터 유래한 친환경 물질이며, 폴리우레탄의 물성을 향상시킬 수 있는 점에서 많은 연구가 진행되어 오고 있다. 무수당 알코올 중 옥수수, 밀, 설탕 등과 같은 바이오매스로부터 유래되며, 폴리사카라이드(polysaccharide)를 구성 성분으로 함유하는 1,4:3,6-디안히드로헥시톨(1,4:3,6-dianhydrohexitol)이 폴리올 원료로서 널리 사용되고 있다.Polyols are liquid polymeric materials in which two or more alcohol groups (-OH) are bonded to the ends of hydrocarbon chains. Polyols are typically manufactured from petroleum-based raw materials. However, recently, there has been a growing demand for eco-friendly and renewable materials due to issues such as the depletion of petroleum resources and the reduction of greenhouse gases related to environmental protection. Anhydrous sugar alcohols are eco-friendly materials derived from renewable natural resources, and much research has been conducted on them as they can improve the physical properties of polyurethanes. Among anhydrous sugar alcohols, 1,4:3,6-dianhydrohexitol, which is derived from biomass such as corn, wheat, and sugar and contains polysaccharides as constituents, is widely used as a raw material for polyols.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨 및 알킬렌 옥사이드는 촉매의 존재 하에 폴리올로 제조될 수 있다. 상기 촉매는 알칼리 촉매, 또는 이중금속 시안화물 촉매가 사용될 수 있다. 상기 알칼리 촉매를 사용하는 경우 부산물로서 모노올이 다량으로 발생되어, 폴리올과 이소시아네이트와의 반응성이 저하될 수 있다. 이는, 폴리우레탄 수지를 제조할 때 가교 및 고분자량화를 방해하여 결과적으로 폴리우레탄 수지의 물성이 저하되는 문제를 유발하였다. 한편, 이중금속 시안화물 촉매를 사용하는 경우 경제적이지 않으며, 상기 이소소르비드와 알킬렌 옥사이드와의 중합 반응 개시가 원활하게 진행되지 않는 문제가 있었다. The above 1,4:3,6-dianhydrohexitol and alkylene oxide can be prepared into polyols in the presence of a catalyst. The catalyst may be an alkali catalyst or a bimetallic cyanide catalyst. When the alkali catalyst is used, a large amount of monool is generated as a byproduct, which may reduce the reactivity between the polyol and the isocyanate. This hinders crosslinking and high molecular weight polymerization when manufacturing polyurethane resins, resulting in a problem where the physical properties of the polyurethane resin are degraded. On the other hand, when using a bimetallic cyanide catalyst, it is not economical, and there was a problem in that the initiation of the polymerization reaction between the isosorbide and the alkylene oxide did not proceed smoothly.
이에 따라, 이소시아네이트와의 반응성을 향상시킬 수 있고, 제조된 폴리우레탄 폼의 물성이 우수한 기술 개발이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for the development of technology that can improve reactivity with isocyanates and produce polyurethane foam with excellent physical properties.
본 발명은 이소시아네이트와의 반응성이 우수하며, 제조된 폴리우레탄 폼의 물성이 우수한 폴리올 조성물, 폴리우레탄 제조용 조성물 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공한다.The present invention provides a polyol composition having excellent reactivity with isocyanate and excellent physical properties of the manufactured polyurethane foam, a composition for manufacturing polyurethane, and a battery module comprising the same.
본 발명에 따른 폴리올 조성물은 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨로부터 유래된 제1 단위, 및 알킬렌 옥사이드로부터 유래된 제2 단위를 포함하며, 하기 측정 방법에 따른 불포화도가 0.02 meq/g 이하이다.The polyol composition according to the present invention comprises at least one first unit derived from 1,4:3,6-dianhydrohexitol and a second unit derived from alkylene oxide, and has a degree of unsaturation of 0.02 meq/g or less according to the following measurement method.
<측정 방법><Measurement Method>
1) 상기 폴리올 조성물 30g가 투입된 제1 플라스크 및 상기 폴리올 조성물이 투입되지 않은 제2 플라스크를 준비하며, 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 아세트산 수은 50ml을 투입한 후, 30분 간 교반한다.1) Prepare a first flask into which 30g of the above polyol composition is added and a second flask into which the above polyol composition is not added, and add 50ml of mercury acetate to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
2) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 브롬화나트륨(NaBr) 9g을 투입한 후, 30분 간 교반한다.2) Add 9g of sodium bromide (NaBr) to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
3) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 1% 페놀프탈레인 지시약 0.5ml을 첨가하고, 0.1N 수산화칼륨(KOH)으로 적정한다.3) Add 0.5 ml of 1% phenolphthalein indicator to each of the first flask and the second flask, and titrate with 0.1 N potassium hydroxide (KOH).
4) 하기 식 1에 의해 불포화도를 계산한다.4) Calculate the degree of unsaturation using the following Equation 1.
[식 1][Equation 1]
불포화도(meq/g) = (Vs × Vb × 0.1 × F) / MDegree of unsaturation (meq/g) = (V s × V b × 0.1 × F) / M
(상기 식 1에서, 상기 Vs는 상기 제1 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이며, 상기 Vb는 상기 제2 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이고, 상기 F는 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 팩터(Factor)이며, 상기 M는 상기 제1 플라스크에 투입된 상기 폴리올 조성물의 무게(g)이다.)(In the above Formula 1, V s is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the first flask, V b is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the second flask, F is the factor of 0.1N potassium hydroxide (KOH), and M is the weight (g) of the polyol composition introduced into the first flask.)
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 이소소르비드(isosorbide)를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, at least one of the 1,4:3,6-dianhydrohexitols may include isosorbide.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 폴리올 조성물은 상기 폴리올 조성물 총 중량을 기준으로. 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨로부터 유래된 제1 단위를 5 중량% 내지 50 중량%로 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the polyol composition may contain 5% to 50% by weight of a first unit derived from 1,4:3,6-dianhydrohexitol based on the total weight of the polyol composition.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 알킬렌 옥사이드로부터 유래된 제2 단위는 탄소수 3 내지 10의 치환 또는 비치환된 분지형 알킬렌기를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second unit derived from the alkylene oxide may include a substituted or unsubstituted branched alkylene group having 3 to 10 carbon atoms.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 폴리올 조성물은 상기 폴리올 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 분지형 알킬렌기를 40 중량% 내지 85 중량%로 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the polyol composition may contain 40% to 85% by weight of the branched alkylene group based on the total weight of the polyol composition.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 알킬렌 옥사이드로부터 유래된 제2 단위는 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환된 선형 알킬렌기를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second unit derived from the alkylene oxide may include a substituted or unsubstituted linear alkylene group having 2 to 10 carbon atoms.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 폴리올 조성물은 상기 폴리올 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 선형 알킬렌기를 0 중량% 초과 내지 20 중량%로 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the polyol composition may contain more than 0 weight% to 20 weight% of the linear alkylene group based on the total weight of the polyol composition.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 폴리올 조성물의 수평균분자량(Mn)은 500 g/mol 내지 12,000 g/mol일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the number average molecular weight (Mn) of the polyol composition may be 500 g/mol to 12,000 g/mol.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 폴리올 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the polyol composition may include a compound represented by the following chemical formula 1.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서,In the above chemical formula 1,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이며, R1 and R2 are each independently substituted or unsubstituted alkylene groups having 2 to 10 carbon atoms, and
a 및 f는 각각 독립적으로 1 내지 60의 정수이고,a and f are each independently integers from 1 to 60, and
b 및 e는 각각 독립적으로 1 내지 6의 정수이며,b and e are each independently integers from 1 to 6, and
c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이고,c and d are each independently integers from 1 to 30, and
x는 1 내지 5의 정수이다.x is an integer from 1 to 5.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1에서, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 3 내지 10의 치환 또는 비치환된 분지형 알킬렌기일 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the formula 1, R1 and R2 may each independently be a substituted or unsubstituted branched alkylene group having 3 to 10 carbon atoms.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화학식 1에서, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환된 선형 알킬렌기, 및 탄소수 3 내지 10의 치환 또는 비치환된 분지형 알킬렌기가 랜덤형으로 중합될 수 있다.In one embodiment of the present invention, in Formula 1, R1 and R2 may each independently polymerize a substituted or unsubstituted linear alkylene group having 2 to 10 carbon atoms and a substituted or unsubstituted branched alkylene group having 3 to 10 carbon atoms in a random manner.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 폴리올 조성물은 산화 방지제를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the polyol composition may further include an antioxidant.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 폴리올 조성물은 상기 폴리올 조성물 총 중량을 기준으로. 상기 산화 방지제를 0.03 중량% 내지 1.00 중량%로 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the polyol composition may contain the antioxidant in an amount of 0.03% to 1.00% by weight based on the total weight of the polyol composition.
본 발명에 따른 폴리우레탄 제조용 조성물은 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨로부터 유래된 제1 단위, 및 알킬렌 옥사이드로부터 유래된 제2 단위를 포함하며, 하기 측정 방법에 따른 불포화도가 0.02 meq/g 이하인 폴리올 조성물, 및 이소시아네이트계 조성물을 포함한다.The composition for manufacturing polyurethane according to the present invention comprises a polyol composition having a degree of unsaturation of 0.02 meq/g or less according to the following measurement method, and an isocyanate-based composition, comprising at least one first unit derived from 1,4:3,6-dianhydrohexitol and a second unit derived from alkylene oxide.
<측정 방법><Measurement Method>
1) 상기 폴리올 조성물 30g가 투입된 제1 플라스크 및 상기 폴리올 조성물이 투입되지 않은 제2 플라스크를 준비하며, 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 아세트산 수은 50ml을 투입한 후, 30분 간 교반한다.1) Prepare a first flask into which 30g of the above polyol composition is added and a second flask into which the above polyol composition is not added, and add 50ml of mercury acetate to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
2) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 브롬화나트륨(NaBr) 9g을 투입한 후, 30분 간 교반한다.2) Add 9g of sodium bromide (NaBr) to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
3) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 1% 페놀프탈레인 지시약 0.5ml을 첨가하고, 0.1N 수산화칼륨(KOH)으로 적정한다.3) Add 0.5 ml of 1% phenolphthalein indicator to each of the first flask and the second flask, and titrate with 0.1 N potassium hydroxide (KOH).
4) 하기 식 1에 의해 불포화도를 계산한다.4) Calculate the degree of unsaturation using the following Equation 1.
[식 1][Equation 1]
불포화도(meq/g) = (Vs × Vb × 0.1 × F) / MDegree of unsaturation (meq/g) = (V s × V b × 0.1 × F) / M
(상기 식 1에서, 상기 Vs는 상기 제1 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이며, 상기 Vb는 상기 제2 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이고, 상기 F는 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 팩터(Factor)이며, 상기 M는 상기 제1 플라스크에 투입된 상기 폴리올 조성물의 무게(g)이다.)(In the above Formula 1, V s is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the first flask, V b is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the second flask, F is the factor of 0.1N potassium hydroxide (KOH), and M is the weight (g) of the polyol composition introduced into the first flask.)
본 발명에 따른 배터리 모듈은 하우징, 상기 하우징 내부에 수용된 복수개의 배터리 셀, 및 상기 복수개의 배터리 셀 사이에 배치된 폴리우레탄 폼을 포함하는 배터리 모듈로서, 상기 폴리우레탄 폼은 폴리올 조성물 및 이소시아네이트계 조성물을 포함하는 폴리우레탄 제조용 조성물을 포함하며, 상기 폴리올 조성물은 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨로부터 유래된 제1 단위, 및 알킬렌 옥사이드로부터 유래된 제2 단위를 포함하며, 하기 측정 방법에 따른 불포화도가 0.02 meq/g 이하이다.A battery module according to the present invention comprises a housing, a plurality of battery cells accommodated inside the housing, and a polyurethane foam disposed between the plurality of battery cells, wherein the polyurethane foam comprises a composition for manufacturing polyurethane comprising a polyol composition and an isocyanate-based composition, and the polyol composition comprises at least one first unit derived from 1,4:3,6-dianhydrohexitol and a second unit derived from an alkylene oxide, and the degree of unsaturation according to the following measurement method is 0.02 meq/g or less.
<측정 방법><Measurement Method>
1) 상기 폴리올 조성물 30g가 투입된 제1 플라스크 및 상기 폴리올 조성물이 투입되지 않은 제2 플라스크를 준비하며, 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 아세트산 수은 50ml을 투입한 후, 30분 간 교반한다.1) Prepare a first flask into which 30g of the above polyol composition is added and a second flask into which the above polyol composition is not added, and add 50ml of mercury acetate to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
2) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 브롬화나트륨(NaBr) 9g을 투입한 후, 30분 간 교반한다.2) Add 9g of sodium bromide (NaBr) to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
3) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 1% 페놀프탈레인 지시약 0.5ml을 첨가하고, 0.1N 수산화칼륨(KOH)으로 적정한다.3) Add 0.5 ml of 1% phenolphthalein indicator to each of the first flask and the second flask, and titrate with 0.1 N potassium hydroxide (KOH).
4) 하기 식 1에 의해 불포화도를 계산한다.4) Calculate the degree of unsaturation using the following Equation 1.
[식 1][Equation 1]
불포화도(meq/g) = (Vs × Vb × 0.1 × F) / MDegree of unsaturation (meq/g) = (V s × V b × 0.1 × F) / M
(상기 식 1에서, 상기 Vs는 상기 제1 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이며, 상기 Vb는 상기 제2 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이고, 상기 F는 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 팩터(Factor)이며, 상기 M는 상기 제1 플라스크에 투입된 상기 폴리올 조성물의 무게(g)이다.)(In the above Formula 1, V s is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the first flask, V b is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the second flask, F is the factor of 0.1N potassium hydroxide (KOH), and M is the weight (g) of the polyol composition introduced into the first flask.)
본 발명에 따른 폴리올 조성물은 재생 가능한 천연자원으로부터 제조될 수 있는 이소소르비드를 포함함으로써, 친환경적이며 에너지 절감이 가능한 효과가 있다.The polyol composition according to the present invention comprises isosorbide, which can be produced from renewable natural resources, thereby having the effect of being eco-friendly and capable of saving energy.
본 발명에 따른 폴리올 조성물은 모노올의 함량이 크게 감소되어, 이소시아네이트와의 반응성이 우수한 효과가 있다. 이로 인해, 상기 폴리올 조성물로부터 폴리우레탄 수지를 제조할 때 가교 및 고분자량화가 원활히 진행되어, 폴리우레탄 수지의 물성이 향상되는 효과가 있다. The polyol composition according to the present invention has a significantly reduced monool content, which has the effect of excellent reactivity with isocyanates. As a result, when manufacturing a polyurethane resin from the polyol composition, crosslinking and high molecular weight conversion proceed smoothly, thereby improving the physical properties of the polyurethane resin.
도 1은 본 발명에 따른 폴리올 조성물의 제조 공정을 간략히 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 모듈을 간략히 도시한 단면도이다.FIG. 1 is a flowchart briefly illustrating the manufacturing process of a polyol composition according to the present invention.
FIG. 2 is a simplified cross-sectional view of a battery module according to the present invention.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 실시예들에 대한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들은 본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 실시예들 이외에도 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상이 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다.The structural or functional descriptions of the embodiments disclosed in this specification or application are merely illustrative for the purpose of explaining embodiments according to the technical concept of the present invention. Embodiments according to the technical concept of the present invention may be implemented in various forms other than those disclosed in this specification or application, and the technical concept of the present invention is not to be interpreted as being limited to the embodiments described in this specification or application.
또한, 본 명세서 또는 출원에 어떤 구성요소를 '포함' 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 본 명세서 또는 출원에 기재된 구성요소의 물성 값, 치수 등을 나타내는 모든 수치 범위는 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 '약'이라는 용어로 수식되는 것으로 이해하여야 한다.Furthermore, when a component is described as "comprising" in this specification or application, this means that, unless specifically stated otherwise, it does not exclude other components but may include additional components. Additionally, all numerical ranges representing physical properties, dimensions, etc., of components described in this specification or application should be understood to be modified by the term "approximately" in all cases, unless otherwise specifically stated.
이하에서, 본 발명에 따른 폴리올 조성물, 폴리우레탄 제조용 조성물 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 대하여 설명한다.Hereinafter, a polyol composition, a composition for manufacturing polyurethane, and a battery module including the same according to the present invention will be described.
<폴리올 조성물>Polyol Composition
본 발명에 따른 폴리올 조성물은 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨로부터 유래된 제1 단위, 및 알킬렌 옥사이드로부터 유래된 제2 단위를 포함하며, 하기 측정 방법에 따른 불포화도가 0.02 meq/g 이하이다.The polyol composition according to the present invention comprises at least one first unit derived from 1,4:3,6-dianhydrohexitol and a second unit derived from alkylene oxide, and has a degree of unsaturation of 0.02 meq/g or less according to the following measurement method.
<측정 방법><Measurement Method>
1) 상기 폴리올 조성물 30g가 투입된 제1 플라스크 및 상기 폴리올 조성물이 투입되지 않은 제2 플라스크를 준비하며, 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 아세트산 수은 50ml을 투입한 후, 30분 간 교반한다.1) Prepare a first flask into which 30g of the above polyol composition is added and a second flask into which the above polyol composition is not added, and add 50ml of mercury acetate to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
2) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 브롬화나트륨(NaBr) 9g을 투입한 후, 30분 간 교반한다.2) Add 9g of sodium bromide (NaBr) to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
3) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 1% 페놀프탈레인 지시약 0.5ml을 첨가하고, 0.1N 수산화칼륨(KOH)으로 적정한다.3) Add 0.5 ml of 1% phenolphthalein indicator to each of the first flask and the second flask, and titrate with 0.1 N potassium hydroxide (KOH).
4) 하기 식 1에 의해 불포화도를 계산한다.4) Calculate the degree of unsaturation using the following Equation 1.
[식 1][Equation 1]
불포화도(meq/g) = (Vs × Vb × 0.1 × F) / MDegree of unsaturation (meq/g) = (V s × V b × 0.1 × F) / M
상기 식 1에서, 상기 Vs는 상기 제1 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이며, 상기 Vb는 상기 제2 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이고, 상기 F는 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 팩터(Factor)이며, 상기 M는 상기 제1 플라스크에 투입된 상기 폴리올 조성물의 무게(g)이다.In the above Equation 1, V s is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the first flask, V b is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the second flask, F is the factor of 0.1N potassium hydroxide (KOH), and M is the weight (g) of the polyol composition added to the first flask.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 이소만니드(isomannide), 이소이다이드(isoidide), 및 이소소르비드(isosobide)의 3가지 이성질체로 존재할 수 있다. 상기 3가지 이성질체는 각각의 화합물 중 2개의 하이드록시기(-OH)의 상대적인 배열(configuration) 차이에 의해 구별될 수 있다. 상기 이소만니드는 D-만니톨(D-mannitol)의 탈수 반응에 의해 얻어질 수 있다. 상기 이소이다이드는 L-이디톨(L-iditol)의 탈수 반응에 의해 얻어질 수 있다. 제조 공정 및 효율 측면을 고려할 때, 상기 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨에는 이소소르비드(isosorbide)가 포함될 수 있다.The above 1,4:3,6-dianhydrohexitol may exist as three isomers: isomannide, isoidide, and isosobide. These three isomers can be distinguished by differences in the relative configuration of two hydroxyl groups (-OH) in each compound. The above isomannide may be obtained by the dehydration reaction of D-mannitol. The above isoidide may be obtained by the dehydration reaction of L-iditol. Considering the manufacturing process and efficiency, at least one of the above 1,4:3,6-dianhydrohexitols may include isosorbide.
상기 이소소르비드는 재생 가능한 천연자원인 D-솔비톨(D-sorbitol)의 탈수 반응에 의해 얻어질 수 있다. 본 발명의 폴리올 조성물은 상기 화합물을 포함함으로써, 친환경적이며 에너지 절감이 가능한 효과가 있다.The above isosorbide can be obtained by the dehydration reaction of D-sorbitol, a renewable natural resource. By including the above compound, the polyol composition of the present invention is environmentally friendly and has the effect of saving energy.
상기 폴리올 조성물은 상기 폴리올 조성물 총 중량을 기준으로. 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨로부터 유래된 제1 단위가 5 중량% 내지 50 중량%, 10 중량% 내지 50 중량%, 10 중량% 내지 45 중량%, 15 중량% 내지 45 중량%, 또는 20 중량% 내지 45 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 폴리올 조성물로부터 폴리우레탄 폼 제조 시 조성물의 점도가 증가하여 발포가 원활하게 이뤄지지 않는 문제를 야기하지 않으며, 제조된 폴리우레탄 폼의 성형 밀도 및 경도가 향상될 수 있다.Based on the total weight of the polyol composition, the polyol composition may contain a first unit derived from the 1,4:3,6-dianhydrohexitol in an amount of 5% to 50% by weight, 10% to 50% by weight, 10% to 45% by weight, 15% to 45% by weight, or 20% to 45% by weight. When the above range is satisfied, the problem of foaming not proceeding smoothly due to an increase in the viscosity of the composition when manufacturing polyurethane foam from the polyol composition is not caused, and the molding density and hardness of the manufactured polyurethane foam may be improved.
상기 알킬렌 옥사이드로부터 유래된 제2 단위에는 탄소수 3 내지 10의 치환 또는 비치환된 분지형 알킬렌기가 포함될 수 있다. 상기 분지형 알킬렌기는 프로필렌 옥사이드일 수 있다.The second unit derived from the above alkylene oxide may include a substituted or unsubstituted branched alkylene group having 3 to 10 carbon atoms. The branched alkylene group may be propylene oxide.
상기 폴리올 조성물은 상기 폴리올 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 분지형 알킬렌기가 20 중량% 내지 90 중량%, 25 중량% 내지 90 중량%, 30 중량% 내지 90 중량%, 35 중량% 내지 90 중량%, 35 중량% 내지 85 중량%, 또는 40 중량% 내지 85 중량%로 포함될 수 있다.The above polyol composition may contain the branched alkylene group in an amount of 20% to 90% by weight, 25% to 90% by weight, 30% to 90% by weight, 35% to 90% by weight, 35% to 85% by weight, or 40% to 85% by weight, based on the total weight of the polyol composition.
상기 알킬렌 옥사이드로부터 유래된 제2 단위에는 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환된 선형 알킬렌기가 포함될 수 있다. 상기 선형 알킬렌기는 에틸렌 옥사이드일 수 있다.The second unit derived from the above alkylene oxide may include a substituted or unsubstituted linear alkylene group having 2 to 10 carbon atoms. The linear alkylene group may be ethylene oxide.
상기 폴리올 조성물은 상기 폴리올 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 선형 알킬렌기가 0 중량% 초과 내지 40 중량%, 0 중량% 초과 내지 35 중량%, 0 중량% 초과 내지 30 중량%, 0 중량% 초과 내지 25 중량%, 또는 0 중량% 초과 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. The above polyol composition may contain the linear alkylene group in an amount greater than 0 wt% to 40 wt%, greater than 0 wt% to 35 wt%, greater than 0 wt% to 30 wt%, greater than 0 wt% to 25 wt%, or greater than 0 wt% to 20 wt%, based on the total weight of the polyol composition.
상기 폴리올 조성물은 하기 측정 방법에 따른 불포화도가 0.02 meq/g 이하이다.The above polyol composition has a degree of unsaturation of 0.02 meq/g or less according to the following measurement method.
<측정 방법><Measurement Method>
1) 상기 폴리올 조성물 30g가 투입된 제1 플라스크 및 상기 폴리올 조성물이 투입되지 않은 제2 플라스크를 준비하며, 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 아세트산 수은 50ml을 투입한 후, 30분 간 교반한다.1) Prepare a first flask into which 30g of the above polyol composition is added and a second flask into which the above polyol composition is not added, and add 50ml of mercury acetate to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
2) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 브롬화나트륨(NaBr) 9g을 투입한 후, 30분 간 교반한다.2) Add 9g of sodium bromide (NaBr) to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
3) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 1% 페놀프탈레인 지시약 0.5ml을 첨가하고, 0.1N 수산화칼륨(KOH)으로 적정한다.3) Add 0.5 ml of 1% phenolphthalein indicator to each of the first flask and the second flask, and titrate with 0.1 N potassium hydroxide (KOH).
4) 하기 식 1에 의해 불포화도를 계산한다.4) Calculate the degree of unsaturation using the following Equation 1.
[식 1][Equation 1]
불포화도(meq/g) = (Vs × Vb × 0.1 × F) / MDegree of unsaturation (meq/g) = (V s × V b × 0.1 × F) / M
상기 식 1에서, 상기 Vs는 상기 제1 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이며, 상기 Vb는 상기 제2 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이고, 상기 F는 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 팩터(Factor)이며, 상기 M는 상기 제1 플라스크에 투입된 상기 폴리올 조성물의 무게(g)이다.In the above Equation 1, V s is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the first flask, V b is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the second flask, F is the factor of 0.1N potassium hydroxide (KOH), and M is the weight (g) of the polyol composition added to the first flask.
상기 불포화도는 상기 폴리올 조성물 중의 모노올의 함량을 의미한다. 구체적으로, 상기 불포화도는 상기 폴리올 조성물 1g 당의 mg 불포화당량(meq/g)으로 표시될 수 있다. The degree of unsaturation above refers to the content of monool in the polyol composition. Specifically, the degree of unsaturation can be expressed as mg unsaturated equivalent (meq/g) per 1g of the polyol composition.
상기 모노올은 촉매를 사용하여 1,4:3,6-디안히드로헥시톨에 프로필렌 옥사이드를 부가 중합하는 공정에서 생성될 수 있다. 구체적으로, 상기 모노올은 상기 프로필렌 옥사이드가 알릴 알코올(allyl alcohol)로 전위하는 과정에서 생성될 수 있다.The above monool can be produced in a process of addition polymerization of propylene oxide to 1,4:3,6-dianhydrohexitol using a catalyst. Specifically, the above monool can be produced in a process in which the propylene oxide is converted to an allyl alcohol.
상기 모노올은 폴리올 조성물의 관능기수 저하를 야기할 수 있고, 상기 폴리올 조성물을 사용할 경우, 폴리우레탄 제조 시 가교 및 고분자량화를 방해하여 폴리우레탄 수지의 물성이 저하될 수 있다.The above monool may cause a decrease in the number of functional groups of the polyol composition, and if the above polyol composition is used, it may hinder crosslinking and high molecular weight development during polyurethane manufacturing, thereby degrading the physical properties of the polyurethane resin.
상기 폴리올 조성물의 불포화도는 0.020 meq/g 이하, 0.015 meq/g 이하, 0.013 meq/g 이하, 0.010 meq/g 이하, 0.005 meq/g 이하, 0.0045 meq/g 이하, 0.0040 meq/g 이하, 0.0038 meq/g 이하, 0.0036 meq/g 이하, 0.0034 meq/g 이하, 0.0033 meq/g 이하, 0.0032 meq/g 이하, 0.0031 meq/g 이하, 또는 0.0030 meq/g 이하일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 이소시아네이트와의 반응성이 우수하며, 상기 폴리올 조성물로부터 폴리우레탄 수지를 제조할 때 가교 및 고분자량화가 원활히 진행될 수 있어, 폴리우레탄 수지의 물성이 향상될 수 있다. The degree of unsaturation of the above polyol composition may be 0.020 meq/g or less, 0.015 meq/g or less, 0.013 meq/g or less, 0.010 meq/g or less, 0.005 meq/g or less, 0.0045 meq/g or less, 0.0040 meq/g or less, 0.0038 meq/g or less, 0.0036 meq/g or less, 0.0034 meq/g or less, 0.0033 meq/g or less, 0.0032 meq/g or less, 0.0031 meq/g or less, or 0.0030 meq/g or less. When the above range is satisfied, the reactivity with isocyanate is excellent, and when manufacturing a polyurethane resin from the polyol composition, crosslinking and high molecular weight can proceed smoothly, thereby improving the physical properties of the polyurethane resin.
상기 폴리올 조성물에는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함될 수 있다.The above polyol composition may include a compound represented by the following chemical formula 1.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이며, a 및 f는 각각 독립적으로 1 내지 60의 정수이고, b 및 e는 각각 독립적으로 1 내지 6의 정수이며, c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이고, x는 1 내지 5의 정수이다.In the above chemical formula 1, R1 and R2 are each independently a substituted or unsubstituted alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, a and f are each independently an integer from 1 to 60, b and e are each independently an integer from 1 to 6, c and d are each independently an integer from 1 to 30, and x is an integer from 1 to 5.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에는 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨로부터 유래된 모핵 구조가 포함될 수 있다. 상기 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨에는 이소소르비드가 포함될 수 있다.The compound represented by the above chemical formula 1 may include at least one core structure derived from 1,4:3,6-dianhydrohexitol. The at least one 1,4:3,6-dianhydrohexitol may include isosorbide.
상기 (b+e):(c+d)의 비율은 1:1.5 내지 1:6일 수 있다. 바람직하게는 상기 (b+e):(c+d)의 비율은 1:2 내지 1:6, 1:2.5 내지 1:6, 또는 1:3 내지 1:6일 수 있다. 상기 (b+c) 및 (d+e)는 각각 독립적으로 3 내지 50일 수 있다. 바람직하게는 상기 (b+c) 및 (d+e)는 각각 독립적으로 3 내지 30, 3 내지 20, 5 내지 20, 5 내지 10, 또는 5 내지 9일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 화합물이 포함된 폴리우레탄 폼은 경도가 향상되며, 영구 압축 변형율이 감소되고, 표면이 매끈해져 우수한 외관을 가질 수 있다. The ratio of (b+e):(c+d) above may be 1:1.5 to 1:6. Preferably, the ratio of (b+e):(c+d) above may be 1:2 to 1:6, 1:2.5 to 1:6, or 1:3 to 1:6. (b+c) and (d+e) above may each independently be 3 to 50. Preferably, (b+c) and (d+e) above may each independently be 3 to 30, 3 to 20, 5 to 20, 5 to 10, or 5 to 9. When satisfying the above ranges, the polyurethane foam containing the compound has improved hardness, reduced permanent compression strain, and a smooth surface, which can have an excellent appearance.
또한, 적정한 수준의 CFD(Compression Force Deformation)를 달성하여, 폴리우레탄 폼이 배터리 모듈에 적용되었을 때 배터리 셀의 팽창에 의한 부피 변화를 완충하여 체적을 일정하게 유지함으로써, 제품 안정성이 향상될 수 있다. 상기 CFD는 측정 대상을 압축시켰을 때의 반발력을 의미하는 파라미터이다.In addition, by achieving an appropriate level of Compression Force Deformation (CFD), product stability can be improved by buffering volume changes caused by the expansion of battery cells when polyurethane foam is applied to battery modules, thereby maintaining a constant volume. The aforementioned CFD is a parameter that refers to the repulsive force when a measurement target is compressed.
상기 CFD는 상온에서 폴리우레탄 폼을 5 cm × 5 cm의 규격으로 재단하여 UTM(Universal Testing Machine)과 같은 기기를 이용하여 압축시켰을 때의 반발력을 측정하여 이를 CFD로 평가할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리우레탄 폼을 25% 압축시켰을 때의 반발력은 CFD 25% 값으로 평가할 수 있고, 바람직한 상기 CFD 25% 값은 약 0.06 초과 kg/cm2 내지 0.15 미만 kg/cm2의 범위를 가질 수 있다. 또한, 상기 폴리우레탄 폼을 50% 압축시켰을 때의 반발력은 CFD 50% 값으로 평가할 수 있고, 바람직한 상기 CFD 50% 값은 약 0.09 초과 kg/cm2 내지 0.20 미만 kg/cm2의 범위를 가질 수 있다.The above CFD can be evaluated by measuring the repulsion force when the polyurethane foam is cut to a size of 5 cm × 5 cm at room temperature and compressed using a device such as a Universal Testing Machine (UTM). For example, the repulsion force when the polyurethane foam is compressed by 25% can be evaluated as a CFD 25% value, and the preferred CFD 25% value may have a range of approximately greater than 0.06 kg/ cm² to less than 0.15 kg/ cm² . Additionally, the repulsion force when the polyurethane foam is compressed by 50% can be evaluated as a CFD 50% value, and the preferred CFD 50% value may have a range of approximately greater than 0.09 kg/ cm² to less than 0.20 kg/ cm² .
상기 화학식 1에서, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 3 내지 10의 치환 또는 비치환된 분지형 알킬렌기일 수 있다. 상기 분지형 알킬렌기는 프로필렌 옥사이드일 수 있다.In the above chemical formula 1, R1 and R2 may each independently be a substituted or unsubstituted branched alkylene group having 3 to 10 carbon atoms. The branched alkylene group may be propylene oxide.
상기 화학식 1에서, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환된 선형 알킬렌기, 및 탄소수 3 내지 10의 치환 또는 비치환된 분지형 알킬렌기가 랜덤형으로 중합된 것일 수 있다. 상기 선형 알킬렌기는 에틸렌 옥사이드일 수 있다.In the above chemical formula 1, R1 and R2 may each be independently polymerized in a random manner by a substituted or unsubstituted linear alkylene group having 2 to 10 carbon atoms and a substituted or unsubstituted branched alkylene group having 3 to 10 carbon atoms. The linear alkylene group may be ethylene oxide.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에는 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨로부터 유래된 모핵 구조에 상기 분지형 알킬렌기가 중합된 제1 블록, 상기 선형 알킬렌기가 상기 제1 블록에 결합된 제2 블록이 형성될 수 있다. 또한, 상기 분지형 알킬렌기가 상기 제2 블록에 결합된 제3 블록이 형성될 수 있다. 또한, 상기 선형 알킬렌기 및 분지형 알킬렌기가 상기 제2 블록에 랜덤형으로 결합된 제3 블록이 형성될 수 있다. In the compound represented by Chemical Formula 1 above, a first block in which the branched alkylene group is polymerized to a core structure derived from at least one type of 1,4:3,6-dianhydrohexitol, and a second block in which the linear alkylene group is bonded to the first block may be formed. Additionally, a third block in which the branched alkylene group is bonded to the second block may be formed. Furthermore, a third block in which the linear alkylene group and the branched alkylene group are randomly bonded to the second block may be formed.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 종류는 하기 화학식 A 내지 화학식 G의 화합물로 나타낼 수 있다.The types of compounds represented by the above chemical formula 1 can be represented by compounds of the following chemical formulas A to G.
[화학식 A][Chemical Formula A]
[화학식 B][Chemical Formula B]
[화학식 C][Chemical Formula C]
[화학식 D][Chemical Formula D]
[화학식 E][Chemical Formula E]
[화학식 F][Chemical Formula F]
[화학식 G][Chemical Formula G]
상기 폴리올 조성물은 산화 방지제를 더 포함할 수 있다. 상기 산화 방지제는 상기 폴리올 조성물로부터 얻어지는 폴리우레탄 폼의 내열 안정성을 향상시킬 수 있다. 상기 산화 방지제는 페놀계 산화방지제(디부틸하이드록시톨루엔 등), 유황계 산화방지제 (메르캅토프로피온산유도체 등) 및 인계 산화방지제(9,10-디하이드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드 등)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 산화 방지제의 함량은 상기 폴리올 조성물 총 중량 기준 0.01 중량% 내지 3 중량%, 0.01 중량% 내지 2 중량%, 0.02 중량% 내지 2 중량%, 0.02 중량% 내지 1 중량%, 또는 0.03 중량% 내지 1 중량%일 수 있다. The above polyol composition may further include an antioxidant. The antioxidant can improve the heat resistance stability of the polyurethane foam obtained from the above polyol composition. The antioxidant may be one or more selected from the group consisting of phenolic antioxidants (dibutylhydroxytoluene, etc.), sulfur-based antioxidants (mercaptopropionic acid derivatives, etc.), and phosphorus-based antioxidants (9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide, etc.). The content of the antioxidant may be 0.01% to 3% by weight, 0.01% to 2% by weight, 0.02% to 2% by weight, 0.02% to 1% by weight, or 0.03% to 1% by weight based on the total weight of the polyol composition.
상기 폴리올 조성물의 CPR(Controlled Polymerization Rate)은 0.1 내지 5, 0.1 내지 4, 0.1 내지 3, 0.1 내지 2, 0.1 내지 1.5, 0.1 내지 1, 또는 0.2 내지 1일 수 있다. 상기 CRP은 폴리올 조성물 내 알칼리 물질의 양을 나타내는 지표로서, ASTM D6437의 실험방법에 따라 상기 폴리올 조성물 30g을 메탄올 50ml와 섞은 후 중화적정한 염산(농도:0.001N)의 양을 수치화하여 측정될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 제품의 제조 과정에서 반응성 제어가 용이하며, 제품 규격에 부합될 수 있다. The Controlled Polymerization Rate (CPR) of the above polyol composition may be 0.1 to 5, 0.1 to 4, 0.1 to 3, 0.1 to 2, 0.1 to 1.5, 0.1 to 1, or 0.2 to 1. The above CRP is an indicator representing the amount of alkaline substance in the polyol composition and can be measured by quantifying the amount of hydrochloric acid (concentration: 0.001N) obtained by neutralizing 30g of the above polyol composition with 50ml of methanol according to the test method of ASTM D6437. If the above range is satisfied, reactivity control is easy during the product manufacturing process, and the product can meet specifications.
상기 폴리올 조성물의 산가(acid value)는 0.0005 mgKOH/g 내지 0.0100 mgKOH/g, 0.0005 mgKOH/g 내지 0.0050 mgKOH/g, 0.0005 mgKOH/g 내지 0.0030 mgKOH/g, 또는 0.0005 mgKOH/g 내지 0.0020 mgKOH/g일 수 있다. 상기 산가는 샘플 1g의 산성 성분을 중화하는데 필요한 염기(KOH)의 양을 나타내는 지표이다. 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 폴리올 조성물로부터 제조되는 폴리우레탄 폼의 내산성이 강화될 수 있다.The acid value of the above polyol composition may be 0.0005 mgKOH/g to 0.0100 mgKOH/g, 0.0005 mgKOH/g to 0.0050 mgKOH/g, 0.0005 mgKOH/g to 0.0030 mgKOH/g, or 0.0005 mgKOH/g to 0.0020 mgKOH/g. The above acid value is an indicator representing the amount of base (KOH) required to neutralize the acidic component of 1 g of a sample. If the above range is satisfied, the acid resistance of the polyurethane foam produced from the above polyol composition may be enhanced.
상기 폴리올 조성물의 수평균분자량(Mn)은 300 g/mol 내지 20,000 g/mol, 300 g/mol 내지 18,000 g/mol, 300 g/mol 내지 15,000 g/mol, 300 g/mol 내지 12,000 g/mol, 500 g/mol 내지 12,000 g/mol, 500 g/mol 내지 10,000 g/mol, 또는 500 g/mol 내지 3,000 g/mol일 수 있다. 상기 폴리올 조성물의 다분산지수(PDI)는 0.8 내지 2.0, 0.8 내지 1.9, 0.8 내지 1.8, 0.8 내지 1.6, 0.8 내지 1.5, 또는 1.0 내지 1.3일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 폴리올 조성물과 이소시아네이트와의 반응성이 향상될 수 있다.The number average molecular weight (Mn) of the above polyol composition may be 300 g/mol to 20,000 g/mol, 300 g/mol to 18,000 g/mol, 300 g/mol to 15,000 g/mol, 300 g/mol to 12,000 g/mol, 500 g/mol to 12,000 g/mol, 500 g/mol to 10,000 g/mol, or 500 g/mol to 3,000 g/mol. The polydispersity index (PDI) of the above polyol composition may be 0.8 to 2.0, 0.8 to 1.9, 0.8 to 1.8, 0.8 to 1.6, 0.8 to 1.5, or 1.0 to 1.3. If the above range is satisfied, the reactivity between the polyol composition and the isocyanate can be improved.
상기 폴리올 조성물의 APHA(American Public Health Association) 컬러 값은 0.1 내지 40, 0.1 내지 30, 0.1 내지 25, 0.1 내지 20, 또는 0.1 내지 18일 수 있다. 상기 APHA 컬러 값은 ASTM D-1209의 실험방법에 따라 컬러퀘스트 XE(ColorQuest XE, 헌터랩社)를 사용하여 측정할 수 있으며, 컬러 값이 낮을수록 맑고 투명한 것으로 평가될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 폴리올 조성물 내 미반응 에틸렌 옥사이드, 미반응 프로필렌 옥사이드 등의 부산물이 거의 발생하지 않는 것으로서 제품 신뢰성이 향상될 수 있다. The APHA (American Public Health Association) color value of the above polyol composition may be 0.1 to 40, 0.1 to 30, 0.1 to 25, 0.1 to 20, or 0.1 to 18. The APHA color value can be measured using a ColorQuest XE (Hunter Labs) according to the test method of ASTM D-1209, and a lower color value may be evaluated as clearer and more transparent. When the above range is satisfied, by-products such as unreacted ethylene oxide and unreacted propylene oxide are hardly generated in the polyol composition, thereby improving product reliability.
상기 폴리올 조성물의 활성산소 함량은 100 pmm 이하, 90 pmm 이하, 80 pmm 이하, 50 pmm 이하, 40 pmm 이하, 또는 10 pmm 이하일 수 있다. 상기 활성산소의 측정은 공지된 방법을 이용할 수 있으며, 예를 들어 분광광도계를 이용하여 활성산소 함량에 따른 흡광도 변화의 검량 곡선을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 부반응이 감소되며, 저장 안정성이 향상되며, 색상의 변화를 야기하지 않을 수 있다.The active oxygen content of the above polyol composition may be 100 pmm or less, 90 pmm or less, 80 pmm or less, 50 pmm or less, 40 pmm or less, or 10 pmm or less. The active oxygen may be measured using known methods, for example, by using a spectrophotometer to measure the change in absorbance according to the active oxygen content using a calibration curve. When the above range is satisfied, side reactions are reduced, storage stability is improved, and no change in color may occur.
상기 폴리올 조성물의 상온에서의 점도는 200 cPs 내지 800 cPs, 300 cPs 내지 800 cPs, 350 cPs 내지 800 cPs, 400 cPs 내지 800 cPs, 또는 450 cPs 내지 700 cPs일 수 있다. 상기 점도의 측정은 공지된 방법을 이용할 수 있으며, 예를 들어 비접촉식 점도계를 이용하여 측정할 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 폴리우레탄 폼 제조 시 기포 발생을 방지할 수 있고, 경화의 불균형성을 방지할 수 있으며, 작업성이 향상될 수 있다.The viscosity of the above polyol composition at room temperature may be 200 cPs to 800 cPs, 300 cPs to 800 cPs, 350 cPs to 800 cPs, 400 cPs to 800 cPs, or 450 cPs to 700 cPs. The viscosity may be measured using known methods, for example, by using a non-contact viscometer. When the above range is satisfied, bubble formation during the manufacture of polyurethane foam can be prevented, uneven curing can be prevented, and workability can be improved.
<폴리올 조성물의 제조방법>Method for preparing a polyol composition
본 발명에 따른 폴리올 조성물의 제조방법은 (a) 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨와 알칼리 촉매를 혼합하여 중합 반응을 개시하는 단계, (b) 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨을 알킬렌 옥사이드와 반응시켜 예비 중합체를 제조하는 단계, 및 (c) 이중금속 시안화물 촉매 존재하에 상기 (b) 단계에서 제조된 예비 중합체를 알킬렌 옥사이드와 반응시켜 폴리올 조성물을 제조하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 폴리올 조성물은 하기 측정 방법에 따른 불포화도가 0.02 meq/g 이하일 수 있다.A method for preparing a polyol composition according to the present invention may include: (a) a step of initiating a polymerization reaction by mixing at least one type of 1,4:3,6-dianhydrohexitol with an alkali catalyst; (b) a step of preparing a prepolymer by reacting the 1,4:3,6-dianhydrohexitol with an alkylene oxide; and (c) a step of preparing a polyol composition by reacting the prepolymer prepared in step (b) with an alkylene oxide in the presence of a bimetallic cyanide catalyst, and the polyol composition may have a degree of unsaturation of 0.02 meq/g or less according to the following measurement method.
<측정 방법><Measurement Method>
1) 상기 폴리올 조성물 30g가 투입된 제1 플라스크 및 상기 폴리올 조성물이 투입되지 않은 제2 플라스크를 준비하며, 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 아세트산 수은 50ml을 투입한 후, 30분 간 교반한다.1) Prepare a first flask into which 30g of the above polyol composition is added and a second flask into which the above polyol composition is not added, and add 50ml of mercury acetate to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
2) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 브롬화나트륨(NaBr) 9g을 투입한 후, 30분 간 교반한다.2) Add 9g of sodium bromide (NaBr) to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
3) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 1% 페놀프탈레인 지시약 0.5ml을 첨가하고, 0.1N 수산화칼륨(KOH)으로 적정한다.3) Add 0.5 ml of 1% phenolphthalein indicator to each of the first flask and the second flask, and titrate with 0.1 N potassium hydroxide (KOH).
4) 하기 식 1에 의해 불포화도를 계산한다.4) Calculate the degree of unsaturation using the following Equation 1.
[식 1][Equation 1]
불포화도(meq/g) = (Vs × Vb × 0.1 × F) / MDegree of unsaturation (meq/g) = (V s × V b × 0.1 × F) / M
상기 식 1에서, 상기 Vs는 상기 제1 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이며, 상기 Vb는 상기 제2 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이고, 상기 F는 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 팩터(Factor)이며, 상기 M는 상기 제1 플라스크에 투입된 상기 폴리올 조성물의 무게(g)이다.In the above Equation 1, V s is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the first flask, V b is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the second flask, F is the factor of 0.1N potassium hydroxide (KOH), and M is the weight (g) of the polyol composition added to the first flask.
도 1은 본 발명에 따른 폴리올 조성물의 제조 공정을 간략히 도시한 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제조방법은 중합 반응을 개시하는 단계(S10)를 포함할 수 있다. 상기 S10에서는 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨 및 알칼리 촉매를 혼합할 수 있다.FIG. 1 is a flowchart briefly illustrating the manufacturing process of a polyol composition according to the present invention. Referring to FIG. 1, the manufacturing method of the present invention may include a step (S10) of initiating a polymerization reaction. In S10, at least one type of 1,4:3,6-dianhydrohexitol and an alkali catalyst may be mixed.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 이소소르비드를 포함할 수 있다.The above 1,4:3,6-dianhydrohexitol may include isosorbide.
상기 이소소르비드는 D-솔비톨(D-sorbitol)의 탈수 반응에 의해 얻어질 수 있다. 구체적으로, 상기 이소소르비드는 산 촉매하의 감압 조건에서 D-솔비톨의 탈수 반응에 의해 얻어질 수 있다.The above isosorbide can be obtained by the dehydration reaction of D-sorbitol. Specifically, the above isosorbide can be obtained by the dehydration reaction of D-sorbitol under reduced pressure conditions with an acid catalyst.
상기 산 촉매는 상기 D-솔비톨의 탈수 반응을 촉진시키는 역할을 한다. 산 촉매는 가용성 산 촉매, 균일계 산 촉매, 또는 산 처리가 된 불균일계 산촉매일 수 있다. 구체적으로, 산 촉매는 황산, 염산, 인산, 질산, 파라-톨루엔설폰산, 메탄설폰산, 황산화된 금속 산화물, 또는 헤테로폴리산 촉매(heteropoly acid catalyst)일 수 있다. 바람직하게는 산 촉매로서 황산을 사용할 수 있다.The above acid catalyst serves to promote the dehydration reaction of the D-sorbitol. The acid catalyst may be a soluble acid catalyst, a homogeneous acid catalyst, or an acid-treated heterogeneous acid catalyst. Specifically, the acid catalyst may be sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, nitric acid, para-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, sulfated metal oxide, or a heteropoly acid catalyst. Preferably, sulfuric acid may be used as the acid catalyst.
상기 산 촉매는 상기 D-솔비톨 100 중량부 대비 0.01 중량부 내지 15.00 중량부, 0.01 중량부 내지 10.00 중량부, 또는 0.01 중량부 내지 5.00 중량부로 첨가될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, D-솔비톨의 탈수 반응 속도가 향상될 수 있고, 잔류하는 촉매의 양을 최소화할 수 있다.The above acid catalyst may be added in an amount of 0.01 to 15.00 parts by weight, 0.01 to 10.00 parts by weight, or 0.01 to 5.00 parts by weight relative to 100 parts by weight of D-sorbitol. When the above range is satisfied, the dehydration reaction rate of D-sorbitol can be improved, and the amount of residual catalyst can be minimized.
상기 D-솔비톨은 분말 형태, 또는 상기 D-솔비톨이 50 중량% 내지 90 중량%의 농도로 포함된 수용액 형태일 수 있다. 또한, 상기 D-솔비톨은 자연으로부터 추출 또는 포도당으로부터 환원시켜 합성과정을 통해 얻어질 수 있다.The above D-sorbitol may be in powder form or in the form of an aqueous solution containing the above D-sorbitol at a concentration of 50% to 90% by weight. Additionally, the above D-sorbitol may be obtained through a synthesis process by extraction from nature or reduction from glucose.
상기 이소소르비드는 상기 D-솔비톨에서 물 분자 한 개가 제거된 중간 생성물인 1,4-솔비탄(1,4-sorbitan)을 형성한 후, 상기 1,4-솔비탄에서 추가적으로 물 분자 한 개가 제거되는 공정에 의해 얻어질 수 있다.The above isosorbide can be obtained by a process in which one water molecule is removed from the above D-sorbitol to form 1,4-sorbitan, an intermediate product, and then one additional water molecule is removed from the above 1,4-sorbitan.
상기 1,4-솔비탄은 상기 D-솔비톨을 포함하는 반응기에 상기 산 촉매를 첨가하고 상압하에 80℃ 내지 140℃의 온도 조건에서 1시간 내지 5시간 동안 탈수하여 형성될 수 있다. 상기 온도 범위를 만족하는 경우, 1,4-솔비탄 이외의 불순물 생성이 저감될 수 있고, D-솔비톨이 1,4-솔비탄으로 전환되는 탈수 반응의 효율이 향상될 수 있다.The above 1,4-sorbitan can be formed by adding the acid catalyst to a reactor containing the above D-sorbitol and dehydrating for 1 to 5 hours at a temperature of 80°C to 140°C under atmospheric pressure. When the above temperature range is satisfied, the generation of impurities other than 1,4-sorbitan can be reduced, and the efficiency of the dehydration reaction in which D-sorbitol is converted into 1,4-sorbitan can be improved.
상기 이소소르비드는 상기 1,4-솔비탄 형성 후, 상압하에 110℃ 내지 350℃의 온도 조건에서 1시간 내지 10시간 동안 탈수하여 얻어질 수 있다. 상기 온도 범위를 만족하는 경우, 이소소르비드 이외의 불순물 생성이 저감될 수 있고, 1,4-솔비탄이 이소소르비드로 전환되는 탈수 반응의 효율이 향상될 수 있다.The above isosorbide can be obtained by dehydrating for 1 to 10 hours at a temperature of 110°C to 350°C under atmospheric pressure after the formation of the above 1,4-sorbitan. When the above temperature range is satisfied, the generation of impurities other than isosorbide can be reduced, and the efficiency of the dehydration reaction in which 1,4-sorbitan is converted into isosorbide can be improved.
상기 1,4-솔비탄이 형성되는 탈수 공정은 상기 이소소르비드가 얻어지는 탈수 공정 대비 낮은 온도일 수 있다. 상기 1,4-솔비탄이 형성되는 탈수 공정의 온도가 상기 이소소르비드가 얻어지는 탈수 공정의 온도보다 낮게 조절될 경우, 산 촉매가 사용되지 않더라도, 높은 수율로 이소소르비드가 얻어질 수 있다.The dehydration process in which the 1,4-sorbitan is formed may be at a lower temperature than the dehydration process in which the isosorbide is obtained. If the temperature of the dehydration process in which the 1,4-sorbitan is formed is controlled to be lower than the temperature of the dehydration process in which the isosorbide is obtained, isosorbide can be obtained in a high yield even without the use of an acid catalyst.
상기 이소소르비드는 하기 반응식 1에 의해 얻어질 수 있다.The above isosorbide can be obtained by the following reaction scheme 1.
[반응식 1][Reaction Equation 1]
상기 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 알칼리 촉매와 혼합되어 중합 반응이 개시될 수 있다. 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 배치식 반응기(batch reactor)에 투입될 수 있다. At least one of the above 1,4:3,6-dianhydrohexitols can be mixed with an alkali catalyst to initiate a polymerization reaction. The above 1,4:3,6-dianhydrohexitol can be introduced into a batch reactor.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 상기 배치식 반응기에 투입되는 전체 원료 기준 약 15 중량% 내지 약 50 중량%, 약 15 중량% 내지 약 40 중량%, 약 25 중량% 내지 약 40 중량%, 또는 약 25 중량% 내지 약 35 중량%의 함량으로 상기 배치식 반응기에 투입될 수 있다.The above 1,4:3,6-dianhydrohexitol may be introduced into the batch reactor in an amount of about 15% to about 50% by weight, about 15% to about 40% by weight, about 25% to about 40% by weight, or about 25% to about 35% by weight based on the total raw materials introduced into the batch reactor.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 상기 배치식 반응기에 고체 상태로 투입될 수 있다. 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 상기 배치식 반응기에 분말 형태로 투입될 수 있다.The above 1,4:3,6-dianhydrohexitol can be introduced into the batch reactor in a solid state. The above 1,4:3,6-dianhydrohexitol can be introduced into the batch reactor in powder form.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨의 입자 형상은 구 형상, 플레이크 형상, 또는 막대 형상일 수 있다. The particle shape of the above 1,4:3,6-dianhydrohexitol may be spherical, flake-shaped, or rod-shaped.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨의 순도는 약 80% 이상, 약 90% 이상, 약 95% 이상, 또는 약 97% 이상일 수 있다.The purity of the above 1,4:3,6-dianhydrohexitol may be about 80% or more, about 90% or more, about 95% or more, or about 97% or more.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨의 평균 입경은 약 10㎛ 내지 약 200㎛, 약 10㎛ 내지 약 150㎛, 약 10㎛ 내지 약 100㎛, 또는 약 30㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다. 상기 평균 입경은 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정한 것으로서, 입자의 입경 분포 곡선에 있어서, 체적 누적량의 50%에 해당하는 입경으로 정의할 수 있다.The average particle size of the above 1,4:3,6-dianhydrohexitol may be about 10 µm to about 200 µm, about 10 µm to about 150 µm, about 10 µm to about 100 µm, or about 30 µm to about 100 µm. The above average particle size is measured using the laser diffraction method and can be defined as the particle size corresponding to 50% of the cumulative volume in the particle size distribution curve.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨의 함수율은 약 5 중량% 미만, 약 4 중량% 미만, 약 3 중량% 미만, 약 2 중량% 미만, 또는 약 1 중량% 미만일 수 있다. 상기 함수율은 1,4:3,6-디안히드로헥시톨의 건조 전 중량에서 1,4:3,6-디안히드로헥시톨의 건조 후 중량을 뺀 값을 1,4:3,6-디안히드로헥시톨의 건조 전 중량으로 나눈 다음 100을 곱하여 계산할 수 있다. 상기 건조는 상온에서 약 150℃까지 온도를 상승시킨 후, 150℃에서 유지하는 방식으로 총 건조시간은 온도상승단계 5분을 포함하여 20분으로 설정할 수 있다.The moisture content of the above 1,4:3,6-dianhydrohexitol may be less than about 5 wt%, less than about 4 wt%, less than about 3 wt%, less than about 2 wt%, or less than about 1 wt%. The moisture content can be calculated by subtracting the weight of 1,4:3,6-dianhydrohexitol after drying from the weight of 1,4:3,6-dianhydrohexitol before drying, dividing the result by the weight of 1,4:3,6-dianhydrohexitol before drying, and then multiplying by 100. The drying can be performed by raising the temperature from room temperature to about 150°C and maintaining it at 150°C, so the total drying time can be set to 20 minutes, including a 5-minute temperature raising step.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 상기 배치식 반응기에 수용액 상태로 투입될 수 있다. 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 상기 배치식 반응기에 약 70 중량% 내지 약 90 중량%, 약 75 중량% 내지 약 90 중량%, 또는 약 75 중량% 내지 약 85 중량%의 농도로 투입될 수 있다.The above 1,4:3,6-dianhydrohexitol may be introduced into the batch reactor in an aqueous solution state. The above 1,4:3,6-dianhydrohexitol may be introduced into the batch reactor at a concentration of about 70% to about 90% by weight, about 75% to about 90% by weight, or about 75% to about 85% by weight.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 상기 배치식 반응기에 일괄 투입될 수 있다. 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 상기 배치식 반응기에 약 5분 내지 약 60분, 약 10분 내지 약 50분, 또는 약 20분 내지 약 40분 동안 투입될 수 있다. 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 상기 배치식 반응기에 약 5분 내지 약 60분, 약 10분 내지 약 50분, 또는 약 20분 내지 약 40분 동안 동일한 함량으로 분할하여 투입될 수 있다.The above 1,4:3,6-dianhydrohexitol may be introduced into the batch reactor in a lump sum. The above 1,4:3,6-dianhydrohexitol may be introduced into the batch reactor for about 5 minutes to about 60 minutes, about 10 minutes to about 50 minutes, or about 20 minutes to about 40 minutes. The above 1,4:3,6-dianhydrohexitol may be introduced into the batch reactor in divided portions with equal amounts for about 5 minutes to about 60 minutes, about 10 minutes to about 50 minutes, or about 20 minutes to about 40 minutes.
상기 알칼리 촉매는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 칼륨 금속 및 나트륨 금속으로부터 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 강염기를 포함할 수 있다. The above alkali catalyst may include one or more strong bases selected from the group consisting of potassium hydroxide, sodium hydroxide, potassium metal, and sodium metal.
상기 S10에서는 이중금속 시안화물 촉매(DMC)를 사용하지 않는 것이 바람직하다. 상기 이중금속 시안화물 촉매는 일반적으로 1시간 또는 그 이상의 촉매 활성화 유도 시간이 필수적으로 요구될 수 있고, 상기 촉매가 활성화될 때까지 중합이 거의 또는 전혀 발생되지 않아, 생산 공정의 효율성이 현저히 저하될 수 있다.In the above S10, it is preferable not to use a bimetallic cyanide catalyst (DMC). Generally, the bimetallic cyanide catalyst may require a catalyst activation induction time of at least one hour, and since little or no polymerization occurs until the catalyst is activated, the efficiency of the production process may be significantly reduced.
상기 알칼리 촉매는 상기 배치식 반응기에 수용액 상태로 투입될 수 있다. 예를 들어, 상기 배치식 반응기에는 수산화칼륨 수용액이 투입될 수 있다. 상기 알칼리 촉매는 상기 배치식 반응기에 상기 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨이 투입된 후 투입될 수 있다. 상기 알칼리 촉매는 상기 배치식 반응기에 일괄 투입될 수 있다. 상기 알칼리 촉매는 상기 배치식 반응기에 약 1분 내지 약 20분, 약 3분 내지 약 15분, 또는 약 8분 내지 약 12분 동안 투입될 수 있다. 상기 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 상기 배치식 반응기에 약 1분 내지 약 20분, 약 3분 내지 약 15분, 또는 약 8분 내지 약 12분 동안 동일한 함량으로 분할하여 투입될 수 있다.The alkali catalyst may be introduced into the batch reactor in an aqueous solution state. For example, an aqueous potassium hydroxide solution may be introduced into the batch reactor. The alkali catalyst may be introduced into the batch reactor after at least one type of 1,4:3,6-dianhydrohexitol has been introduced. The alkali catalyst may be introduced into the batch reactor in a lump sum. The alkali catalyst may be introduced into the batch reactor for about 1 minute to about 20 minutes, about 3 minutes to about 15 minutes, or about 8 minutes to about 12 minutes. The at least one type of 1,4:3,6-dianhydrohexitol may be introduced into the batch reactor in divided portions with equal amounts for about 1 minute to about 20 minutes, about 3 minutes to about 15 minutes, or about 8 minutes to about 12 minutes.
상기 S10에서는 상기 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨 100 중량부를 기준으로 상기 알칼리 촉매가 0.1 중량부 내지 5.0 중량부, 0.5 중량부 내지 4.0 중량부, 또는 1.0 중량부 내지 3.0 중량부로 혼합되어, 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨의 탈수 공정이 진행될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 1,4:3,6-디안히드로헥시톨의 탈수 반응 속도가 향상될 수 있고, 잔류하는 알칼리 촉매의 양을 최소화할 수 있다.In the above S10, the alkali catalyst is mixed in an amount of 0.1 to 5.0 parts by weight, 0.5 to 4.0 parts by weight, or 1.0 to 3.0 parts by weight based on 100 parts by weight of at least one type of 1,4:3,6-dianhydrohexitol, so that the dehydration process of the 1,4:3,6-dianhydrohexitol can be carried out. When the above range is satisfied, the dehydration reaction rate of the 1,4:3,6-dianhydrohexitol can be improved, and the amount of residual alkali catalyst can be minimized.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨의 탈수 공정은 약 80℃ 내지 약 120℃, 약 90℃ 내지 약 120℃, 또는 약 100℃ 내지 약 120℃의 온도 조건에서 진행될 수 있다.The dehydration process of the above 1,4:3,6-dianhydrohexitol can be carried out under temperature conditions of about 80°C to about 120°C, about 90°C to about 120°C, or about 100°C to about 120°C.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨의 탈수 공정은 약 0.1 torr 내지 약 100.0 torr, 약 0.1 torr 내지 약 80.0 torr, 또는 약 0.1 torr 내지 약 20.0 torr의 압력 조건에서 진행될 수 있다.The dehydration process of the above 1,4:3,6-dianhydrohexitol can be carried out under pressure conditions of about 0.1 torr to about 100.0 torr, about 0.1 torr to about 80.0 torr, or about 0.1 torr to about 20.0 torr.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨의 탈수 공정은 약 1시간 내지 약 6시간, 약 1시간 내지 약 5시간, 또는 약 2시간 내지 약 4시간 동안 진행될 수 있다.The dehydration process of the above 1,4:3,6-dianhydrohexitol may be carried out for about 1 hour to about 6 hours, about 1 hour to about 5 hours, or about 2 hours to about 4 hours.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨의 탈수 공정은 약 80℃ 내지 약 120℃의 온도 조건에서 약 1시간 내지 약 5시간 동안 진행할 수 있다. 바람직하게는, 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨의 탈수 공정은 약 80℃ 내지 약 120℃의 온도 조건 및 약 0.1 torr 내지 약 20.0 torr의 압력 조건에서 약 2시간 내지 약 4시간 동안 진행될 수 있다.The dehydration process of the 1,4:3,6-dianhydrohexitol can be carried out for about 1 hour to about 5 hours at a temperature of about 80°C to about 120°C. Preferably, the dehydration process of the 1,4:3,6-dianhydrohexitol can be carried out for about 2 hours to about 4 hours at a temperature of about 80°C to about 120°C and a pressure of about 0.1 torr to about 20.0 torr.
상기 S10 단계 후, 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨 내 수분 함량은 약 2,000ppm 미만, 약 1,000ppm 미만, 약 500ppm 미만 또는 약 300ppm 이하일 수 있다. 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 낮은 수분 함량으로 인해 폴리올 조성물의 수율이 향상될 수 있다.After step S10 above, the moisture content in the 1,4:3,6-dianhydrohexitol may be less than about 2,000 ppm, less than about 1,000 ppm, less than about 500 ppm, or less than about 300 ppm. Due to the low moisture content of the 1,4:3,6-dianhydrohexitol, the yield of the polyol composition may be improved.
본 발명의 제조방법은 예비 중합체를 제조하는 단계(S20)를 포함할 수 있다. 상기 S20에서는 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨을 알킬렌 옥사이드와 반응시켜 예비 중합체를 제조할 수 있다.The manufacturing method of the present invention may include a step (S20) of preparing a prepolymer. In S20, the 1,4:3,6-dianhydrohexitol may be reacted with an alkylene oxide to prepare a prepolymer.
상기 알킬렌 옥사이드는 분지형 알킬렌 옥사이드, 또는 선형 알킬렌 옥사이드일 수 있다. 상기 S20은 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨을 상기 분지형 알킬렌 옥사이드와 반응시켜 제1 예비 중합체를 제조하는 단계(S20-1), 상기 제1 예비 중합체를 상기 선형 알킬렌 옥사이드와 반응시켜 제2 예비 중합체를 제조하는 단계(S20-2), 잔류 금속 이온을 제거하는 단계(S20-3), 및 필터링하는 단계(S20-4)를 포함할 수 있다.The alkylene oxide may be a branched alkylene oxide or a linear alkylene oxide. The above S20 may include the step of preparing a first prepolymer by reacting the 1,4:3,6-dianhydrohexitol with the branched alkylene oxide (S20-1), the step of preparing a second prepolymer by reacting the first prepolymer with the linear alkylene oxide (S20-2), the step of removing residual metal ions (S20-3), and the step of filtering (S20-4).
상기 S20-1에서는 탄소수 3 내지 10의 치환 또는 비치환된 분지형 알킬렌 옥사이드와 반응시켜 제1 예비 중합체를 제조할 수 있다. 상기 탄소수 3 내지 10의 치환 또는 비치환된 분지형 알킬렌 옥사이드는 프로필렌 옥사이드일 수 있다. In the above S20-1, a first prepolymer can be prepared by reacting with a substituted or unsubstituted branched alkylene oxide having 3 to 10 carbon atoms. The substituted or unsubstituted branched alkylene oxide having 3 to 10 carbon atoms may be propylene oxide.
상기 프로필렌 옥사이드는 상기 배치식 반응기에 투입될 수 있다. The above propylene oxide can be introduced into the above batch reactor.
상기 프로필렌 옥사이드의 투입 공정은 약 80℃ 내지 약 130℃, 약 90℃ 내지 약 130℃, 또는 약 100℃ 내지 약 120℃의 온도 조건에서 진행될 수 있다.The above process of adding propylene oxide can be carried out under temperature conditions of about 80°C to about 130°C, about 90°C to about 130°C, or about 100°C to about 120°C.
상기 프로필렌 옥사이드의 투입 공정은 약 0.1 torr 내지 약 100.0 torr, 약 0.1 torr 내지 약 50.0 torr, 또는 약 0.1 torr 내지 약 30.0 torr의 압력 조건에서 진행될 수 있다.The above process of adding propylene oxide can be carried out under pressure conditions of about 0.1 torr to about 100.0 torr, about 0.1 torr to about 50.0 torr, or about 0.1 torr to about 30.0 torr.
상기 프로필렌 옥사이드의 투입 공정은 약 3시간 내지 약 10시간, 약 5시간 내지 약 10시간, 또는 약 6시간 내지 약 9시간 동안 진행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 프로필렌 옥사이드의 투입 공정은 약 80℃ 내지 약 120℃의 온도 조건 및 약 2 torr 내지 약 8 torr의 압력 조건에서 약 6시간 내지 약 9시간 동안 진행될 수 있다.The above process of adding propylene oxide may be carried out for about 3 hours to about 10 hours, about 5 hours to about 10 hours, or about 6 hours to about 9 hours. Preferably, the process of adding propylene oxide may be carried out for about 6 hours to about 9 hours under temperature conditions of about 80°C to about 120°C and pressure conditions of about 2 torr to about 8 torr.
상기 프로필렌 옥사이드의 투입 속도는 약 100kg/hr 내지 약 1,000kg/hr, 약 300kg/hr 내지 약 1,000kg/hr, 또는 약 500kg/hr 내지 약 900kg/hr일 수 있다.The input rate of the above propylene oxide may be about 100 kg/hr to about 1,000 kg/hr, about 300 kg/hr to about 1,000 kg/hr, or about 500 kg/hr to about 900 kg/hr.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨 100 중량부를 기준으로 상기 프로필렌 옥사이드는 약 100 중량부 내지 약 500 중량부, 약 150 중량부 내지 약 500 중량부, 또는 약 150 중량부 내지 약 450 중량부로 상기 배치식 반응기에 투입될 수 있다.Based on 100 parts by weight of the above 1,4:3,6-dianhydrohexitol, the above propylene oxide may be introduced into the batch reactor in an amount of about 100 parts by weight to about 500 parts by weight, about 150 parts by weight to about 500 parts by weight, or about 150 parts by weight to about 450 parts by weight.
상기 프로필렌 옥사이드는 상기 배치식 반응기 내의 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨과의 부가 반응(addition reaction)이 진행될 수 있다. 상기 부가 반응에 의해 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨 모핵 구조에 상기 프로필렌 옥사이드 유래 반복 단위를 포함하는 제1 예비 중합체가 제조될 수 있다. 상기 유래 반복 단위는 프로필렌 옥사이드로부터 기인한 성분, 구조 또는 프로필렌 옥사이드 자체를 의미할 수 있다.The above propylene oxide may undergo an addition reaction with the 1,4:3,6-dianhydrohexitol in the batch reactor. By the addition reaction, a first prepolymer comprising repeating units derived from the propylene oxide in the 1,4:3,6-dianhydrohexitol core structure may be prepared. The derived repeating units may refer to a component, structure derived from the propylene oxide, or the propylene oxide itself.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨과 상기 프로필렌 옥사이드의 부가 반응은 약 80℃ 내지 약 150℃, 약 90℃ 내지 약 150℃, 또는 약 100℃ 내지 약 140℃의 온도 조건에서 진행될 수 있다.The addition reaction of the above 1,4:3,6-dianhydrohexitol and the above propylene oxide may be carried out under temperature conditions of about 80°C to about 150°C, about 90°C to about 150°C, or about 100°C to about 140°C.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨과 상기 프로필렌 옥사이드의 부가 반응은 약 1시간 내지 약 4시간, 약 1시간 내지 약 3시간, 또는 약 1시간 내지 약 2시간 동안 진행될 수 있다. 바람직하게는 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨과 상기 프로필렌 옥사이드의 부가 반응은 약 100℃ 내지 약 140℃의 온도 조건에서 약 1시간 내지 약 2시간 동안 진행될 수 있다.The addition reaction between the 1,4:3,6-dianhydrohexitol and the propylene oxide may proceed for about 1 hour to about 4 hours, about 1 hour to about 3 hours, or about 1 hour to about 2 hours. Preferably, the addition reaction between the 1,4:3,6-dianhydrohexitol and the propylene oxide may proceed for about 1 hour to about 2 hours under temperature conditions of about 100°C to about 140°C.
상기 S20-1에서는 상기 제1 예비 중합체를 제조한 후, 잔류하는 분지형 알킬렌 옥사이드를 제거하는 공정이 더 포함될 수 있다. 상기 잔류하는 분지형 알킬렌 옥사이드는 프로필렌 옥사이드일 수 있다. 상기 잔류하는 분지형 알킬렌 옥사이드를 제거함으로써, 이소시아네이트와의 반응성이 향상되며, 폴리우레탄 폼의 경도 향상 및 외관이 개선되고, 제조 경제성이 향상될 수 있다.In the above S20-1, a process for removing residual branched alkylene oxide after preparing the first prepolymer may be further included. The residual branched alkylene oxide may be propylene oxide. By removing the residual branched alkylene oxide, reactivity with isocyanate is improved, the hardness and appearance of the polyurethane foam are improved, and manufacturing economic efficiency can be improved.
상기 잔류하는 프로필렌 옥사이드 제거 공정은 약 80℃ 내지 약 150℃, 약 90℃ 내지 약 150℃, 또는 약 100℃ 내지 약 140℃의 온도 조건에서 진행될 수 있다.The above residual propylene oxide removal process may be carried out under temperature conditions of about 80°C to about 150°C, about 90°C to about 150°C, or about 100°C to about 140°C.
상기 잔류하는 프로필렌 옥사이드 제거 공정은 약 0.1 torr 내지 약 100.0 torr, 약 0.1 torr 내지 약 80.0 torr, 또는 약 0.1 torr 내지 약 20.0 torr의 압력 조건에서 진행될 수 있다. The above residual propylene oxide removal process can be carried out under pressure conditions of about 0.1 torr to about 100.0 torr, about 0.1 torr to about 80.0 torr, or about 0.1 torr to about 20.0 torr.
상기 잔류하는 프로필렌 옥사이드 제거 공정은 약 10분 내지 약 120분, 약 10분 내지 약 60분, 또는 약 20분 내지 약 40분 동안 진행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 잔류하는 프로필렌 옥사이드 제거 공정은 약 100℃ 내지 약 140℃의 온도 조건 및 약 0.1 torr 내지 약 20.0 torr의 압력 조건에서 약 20분 내지 약 40분 동안 진행될 수 있다.The above residual propylene oxide removal process may be carried out for about 10 minutes to about 120 minutes, about 10 minutes to about 60 minutes, or about 20 minutes to about 40 minutes. Preferably, the above residual propylene oxide removal process may be carried out for about 20 minutes to about 40 minutes under temperature conditions of about 100°C to about 140°C and pressure conditions of about 0.1 torr to about 20.0 torr.
상기 S20-2에서는 상기 제1 예비 중합체 및 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환된 분지형 알킬렌 옥사이드와 반응시켜 제2 예비 중합체를 제조할 수 있다. 상기 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환된 선형 알킬렌 옥사이드는 에틸렌 옥사이드일 수 있다.In the above S20-2, a second prepolymer can be prepared by reacting the first prepolymer with a substituted or unsubstituted branched alkylene oxide having 2 to 10 carbon atoms. The substituted or unsubstituted linear alkylene oxide having 2 to 10 carbon atoms may be ethylene oxide.
상기 S20-1의 분지형 알킬렌 옥사이드 및 상기 S20-2의 선형 알킬렌 옥사이드의 중량비는 2:1 내지 8:1, 3:1 내지 7.5:1, 3.5:1 내지 7.5:1, 3:1 내지 7.5:1, 4.5:1 내지 7.5:1, 5:1 내지 7.5:1, 또는 5:1 내지 7:1일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 이소시아네이트와의 반응성이 증가되며, 상기 폴리올 조성물로부터 제조된 폴리우레탄 폼의 경도 및 외관 품질이 향상될 수 있다.The weight ratio of the branched alkylene oxide of S20-1 and the linear alkylene oxide of S20-2 may be 2:1 to 8:1, 3:1 to 7.5:1, 3.5:1 to 7.5:1, 3:1 to 7.5:1, 4.5:1 to 7.5:1, 5:1 to 7.5:1, or 5:1 to 7:1. When the above range is satisfied, reactivity with isocyanate is increased, and the hardness and appearance quality of the polyurethane foam prepared from the polyol composition may be improved.
상기 에틸렌 옥사이드는 상기 제1 예비 중합체의 제조가 완료된 상기 배치식 반응기에 투입될 수 있다.The above ethylene oxide can be introduced into the batch reactor in which the production of the first prepolymer is completed.
상기 에틸렌 옥사이드의 투입 공정은 약 80℃ 내지 약 140℃, 약 90℃ 내지 약 140℃, 또는 약 120℃ 내지 약 130℃의 온도 조건에서 진행될 수 있다.The above process of introducing ethylene oxide may be carried out under temperature conditions of about 80°C to about 140°C, about 90°C to about 140°C, or about 120°C to about 130°C.
상기 에틸렌 옥사이드의 투입 공정은 약 0.1 torr 내지 약 100.0 torr, 약 0.1 torr 내지 약 50.0 torr, 또는 약 0.1 torr 내지 약 30.0 torr의 압력 조건에서 진행될 수 있다.The above process of introducing ethylene oxide can be carried out under pressure conditions of about 0.1 torr to about 100.0 torr, about 0.1 torr to about 50.0 torr, or about 0.1 torr to about 30.0 torr.
상기 에틸렌 옥사이드의 투입 공정은 약 1시간 내지 약 5시간, 약 1시간 내지 약 3시간, 또는 약 2시간 내지 약 3시간 동안 진행될 수 있다. 바람직하게는 상기 에틸렌 옥사이드의 투입 공정은 약 120℃ 내지 약 130℃의 온도 조건 및 약 0.1 torr 내지 약 30.0 torr의 압력 조건에서 약 2시간 내지 약 3시간 동안 진행될 수 있다.The above process of introducing ethylene oxide may be carried out for about 1 hour to about 5 hours, about 1 hour to about 3 hours, or about 2 hours to about 3 hours. Preferably, the above process of introducing ethylene oxide may be carried out for about 2 hours to about 3 hours under temperature conditions of about 120°C to about 130°C and pressure conditions of about 0.1 torr to about 30.0 torr.
상기 에틸렌 옥사이드의 투입 속도는 약 100kg/hr 내지 약 1,000kg/hr, 약 200kg/hr 내지 약 700kg/hr, 또는 약 300kg/hr 내지 약 600kg/hr일 수 있다.The input rate of the above ethylene oxide may be about 100 kg/hr to about 1,000 kg/hr, about 200 kg/hr to about 700 kg/hr, or about 300 kg/hr to about 600 kg/hr.
상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨 100 중량부를 기준으로 상기 에틸렌 옥사이드는 약 10 중량부 내지 약 100 중량부, 약 20 중량부 내지 약 100 중량부, 약 20 중량부 내지 약 80 중량부, 또는 약 20 중량부 내지 약 60 중량부로 상기 배치식 반응기에 투입될 수 있다.Based on 100 parts by weight of the above 1,4:3,6-dianhydrohexitol, the above ethylene oxide may be introduced into the batch reactor in an amount of about 10 to about 100 parts by weight, about 20 to about 100 parts by weight, about 20 to about 80 parts by weight, or about 20 to about 60 parts by weight.
상기 에틸렌 옥사이드는 상기 배치식 반응기 내의 상기 제1 예비 중합체와의 부가 반응(addition reaction)이 진행될 수 있다. 상기 부가 반응에 의해 제1 예비 중합체에 상기 에틸렌 옥사이드 유래 반복 단위를 포함하는 제2 예비 중합체가 제조될 수 있다. 또한, 상기 프로필렌 옥사이드 유래 반복 단위 및 상기 에틸렌 옥사이드 유래 반복 단위를 블록형 공중합체로 포함하는 제2 예비 중합체가 제조될 수 있다. 상기 유래 반복 단위는 에틸렌 옥사이드로부터 기인한 성분, 구조 또는 에틸렌 옥사이드 자체를 의미할 수 있다.The above ethylene oxide may undergo an addition reaction with the first prepolymer in the batch reactor. By the addition reaction, a second prepolymer comprising repeating units derived from the ethylene oxide may be prepared in the first prepolymer. Additionally, a second prepolymer comprising repeating units derived from the propylene oxide and repeating units derived from the ethylene oxide may be prepared as a block copolymer. The derived repeating units may refer to components, structures, or ethylene oxide itself derived from ethylene oxide.
상기 제1 예비 중합체와 상기 에틸렌 옥사이드의 부가 반응은 약 80℃ 내지 약 150℃, 약 90℃ 내지 약 150℃, 또는 약 100℃ 내지 약 140℃의 온도 조건에서 진행될 수 있다.The addition reaction between the first prepolymer and the ethylene oxide can be carried out under temperature conditions of about 80°C to about 150°C, about 90°C to about 150°C, or about 100°C to about 140°C.
상기 제1 예비 중합체와 상기 에틸렌 옥사이드의 부가 반응은 약 1시간 내지 약 4시간, 약 1시간 내지 약 3시간, 또는 약 1시간 내지 약 2시간 동안 진행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 예비 중합체와 상기 에틸렌 옥사이드의 부가 반응은 약 100℃ 내지 약 140℃의 온도 조건에서 약 1시간 내지 약 2시간 동안 진행될 수 있다.The addition reaction between the first prepolymer and the ethylene oxide may proceed for about 1 hour to about 4 hours, about 1 hour to about 3 hours, or about 1 hour to about 2 hours. Preferably, the addition reaction between the first prepolymer and the ethylene oxide may proceed for about 1 hour to about 2 hours under temperature conditions of about 100°C to about 140°C.
상기 S20-2에서는 상기 제2 예비 중합체를 제조한 후, 잔류하는 선형 알킬렌 옥사이드를 제거하는 공정이 더 포함될 수 있다. 상기 잔류하는 선형 알킬렌 옥사이드는 에틸렌 옥사이드일 수 있다.In the above S20-2, after preparing the second prepolymer, a process for removing residual linear alkylene oxide may be further included. The residual linear alkylene oxide may be ethylene oxide.
상기 잔류하는 에틸렌 옥사이드 제거 공정은 약 80℃ 내지 약 150℃, 약 90℃ 내지 약 150℃, 또는 약 100℃ 내지 약 140℃의 온도 조건에서 진행될 수 있다.The above residual ethylene oxide removal process may be carried out under temperature conditions of about 80°C to about 150°C, about 90°C to about 150°C, or about 100°C to about 140°C.
상기 잔류하는 프로필렌 옥사이드 제거 공정은 약 0.1 torr 내지 약 100.0 torr, 약 0.1 torr 내지 약 80.0 torr, 또는 약 0.1 torr 내지 약 20.0 torr의 압력 조건에서 진행될 수 있다.The above residual propylene oxide removal process can be carried out under pressure conditions of about 0.1 torr to about 100.0 torr, about 0.1 torr to about 80.0 torr, or about 0.1 torr to about 20.0 torr.
상기 잔류하는 에틸렌 옥사이드 제거 공정은 약 30분 내지 약 200분, 약 30분 내지 약 100분, 또는 약 40분 내지 약 80분 동안 진행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 잔류하는 에틸렌 옥사이드 제거 공정은 약 100℃ 내지 약 140℃의 온도 조건 및 약 0.1 torr 내지 약 20.0 torr의 압력 조건에서 약 40분 내지 약 80분 동안 진행될 수 있다.The above residual ethylene oxide removal process may be carried out for about 30 minutes to about 200 minutes, about 30 minutes to about 100 minutes, or about 40 minutes to about 80 minutes. Preferably, the above residual ethylene oxide removal process may be carried out for about 40 minutes to about 80 minutes under temperature conditions of about 100°C to about 140°C and pressure conditions of about 0.1 torr to about 20.0 torr.
상기 S20-3에서는 상기 폴리올 조성물 내 잔류 금속 이온을 제거하며, 상기 S20-4에서는 상기 잔류 금속 이온이 제거된 폴리올 조성물을 필터링하는 공정이 수행될 수 있다. In the above S20-3, residual metal ions in the polyol composition are removed, and in the above S20-4, a process of filtering the polyol composition from which the residual metal ions have been removed may be performed.
상기 S20-3에서는 상기 잔류 금속 이온을 제거하기 위해, 상기 반응이 완료된 폴리올 조성물에 첨가제가 투입될 수 있다. 상기 첨가제는 규조토, 알루미나, 마그네졸(MAGNESOL), 셀라이트(CELITE), 엠보졸(AMBOSOL), 및 실리카 겔로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. In the above S20-3, an additive may be added to the polyol composition after the reaction is completed in order to remove the residual metal ions. The additive may be one or more selected from the group consisting of diatomite, alumina, magnesiumol, celite, embosol, and silica gel.
상기 첨가제는 수분산액 형태로 상기 반응이 완료된 폴리올 조성물에 투입될 수 있다. 상기 첨가제의 함량은 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨 100 중량부 기준 1 중량부 내지 10 중량부, 1 중량부 내지 8 중량부, 2 중량부 내지 8 중량부, 3 중량부 내지 8 중량부, 또는 3 중량부 내지 6 중량부로 상기 반응이 완료된 폴리올 조성물에 투입될 수 있다. The above additive may be added to the polyol composition after the reaction is completed in the form of an aqueous dispersion. The content of the above additive may be added to the polyol composition after the reaction is completed in an amount of 1 to 10 parts by weight, 1 to 8 parts by weight, 2 to 8 parts by weight, 3 to 8 parts by weight, or 3 to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the 1,4:3,6-dianhydrohexitol.
이후, 상기 S20-3에서는 상기 첨가제가 투입된 폴리올 조성물의 중화 공정이 진행될 수 있다. 상기 중화 공정은 약 1시간 내지 약 4시간, 약 1시간 내지 약 3시간, 또는 약 1시간 내지 약 2시간일 수 있다. 이후, 상기 중화 공정이 완료된 상기 폴리올 조성물은 수분 제거 공정이 진행될 수 있다. 상기 수분 제거 공정은 약 90℃ 내지 약 130℃, 약 95℃ 내지 약 130℃, 또는 약 100℃ 내지 약 130℃에서 진행될 수 있다. 필요에 따라, 상기 S20-3에서는 상기 잔류 금속 이온을 검출하는 공정이 수행될 수 있고, 상기 잔류 금속 이온이 검출되지 않는 경우, 상기 폴리올 조성물을 약 50℃ 내지 약 90℃, 약 50℃ 내지 약 80℃, 또는 약 60℃ 내지 약 80℃의 온도 조건하에 유지할 수 있다. 상기 S20-4에서는 상기 수분이 제거된 폴리올 조성물을 필터링할 수 있다. 상기 필터링에 의해 상기 첨가제 및 부산물이 걸러질 수 있다.Subsequently, in S20-3, a neutralization process of the polyol composition into which the additive has been introduced may be carried out. The neutralization process may be for about 1 hour to about 4 hours, about 1 hour to about 3 hours, or about 1 hour to about 2 hours. Subsequently, a moisture removal process may be carried out on the polyol composition after the neutralization process is completed. The moisture removal process may be carried out at about 90°C to about 130°C, about 95°C to about 130°C, or about 100°C to about 130°C. If necessary, in S20-3, a process for detecting residual metal ions may be performed, and if the residual metal ions are not detected, the polyol composition may be maintained under temperature conditions of about 50°C to about 90°C, about 50°C to about 80°C, or about 60°C to about 80°C. In S20-4, the polyol composition from which moisture has been removed may be filtered. The additives and by-products can be filtered out by the above filtering.
본 발명의 제조방법은 폴리올 조성물을 제조하는 단계(S30)를 포함할 수 있다. 상기 S30에서는 이중금속 시안화물 촉매 존재하에 상기 S20에서 제조된 예비 중합체를 알킬렌 옥사이드와 반응시켜 폴리올 조성물을 제조할 수 있다.The manufacturing method of the present invention may include a step (S30) of preparing a polyol composition. In S30, the polyol composition may be prepared by reacting the prepolymer prepared in S20 with an alkylene oxide in the presence of a bimetallic cyanide catalyst.
상기 이중금속 시안화물 촉매는 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.The above-mentioned bimetallic cyanide catalyst can be represented by the following chemical formula 2.
[화학식 2][Chemical Formula 2]
Ma[M'(CN)6]b Lc L'd M a [M'(CN) 6 ] b L c L' d
상기 화학식 2에서, M은 Zn(II), Fe(II), Ni(II), Mn(II), Co(II), Sn(II), Pb(II), Fe(III), Mo(IV), Mo(VI), Al(II), V(V), V(IV), Sr(II), W(IV), W(VI), Cu(II) 및 Cr(III)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 원소이며, M'는 Fe(II), Fe(III), Co(II), Co(III), Cr(II), Cr(III), Mn(II), Mn(III), Ir(III), Ni(II), Rh(III), Ru(II), V(V) 및 V(IV)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 원소이고, L은 탄소수 1 내지 7의 알코올 리간드이며, L'는 수평균분자량 200 g/mol 미만의 에테르이고, a, b, c 및 d는 정수로서, 이들의 합은 M 및 M'의 전하수 합과 같다.In the above chemical formula 2, M is a metal element selected from the group consisting of Zn(II), Fe(II), Ni(II), Mn(II), Co(II), Sn(II), Pb(II), Fe(III), Mo(IV), Mo(VI), Al(II), V(V), V(IV), Sr(II), W(IV), W(VI), Cu(II) and Cr(III), M' is a metal element selected from the group consisting of Fe(II), Fe(III), Co(II), Co(III), Cr(II), Cr(III), Mn(II), Mn(III), Ir(III), Ni(II), Rh(III), Ru(II), V(V) and V(IV), L is an alcohol ligand having 1 to 7 carbon atoms, L' is an ether with a number average molecular weight of less than 200 g/mol, and a, b, c and d are integers, the sum of which is equal to the sum of the charge numbers of M and M'.
상기 이중금속 시안화물 촉매는 금속염과 금속 시아나이드를 착화제 (complexing agent)와 함께 반응시켜 제조될 수 있다. 상기 금속염은 수용성 금속염일 수 있다. 상기 금속 시아나이드는 수용성 금속 시아나이드일 수 있다. 구체적으로 상기 수용성 금속 시아나이드는 포타슘(III) 헥사시아노코발테이트(potassium hexacyanocobaltate), 포타슘(II) 헥사시아노페레이트(potassium hexacyanoferrate), 포타슘(III) 헥사시아노페레이트(potassium hexacyanoferrate), 칼슘(II) 헥사시아노코발테이트(calcium hexacyanocobaltate), 또는 리튬(II) 헥사시아노페레이트(lithium hexacyanoferrate)일 수 있다.The above-mentioned bimetallic cyanide catalyst can be prepared by reacting a metal salt and a metal cyanide with a complexing agent. The metal salt may be a water-soluble metal salt. The metal cyanide may be a water-soluble metal cyanide. Specifically, the water-soluble metal cyanide may be potassium (III) hexacyanocobaltate, potassium (II) hexacyanoferrate, potassium (III) hexacyanoferrate, calcium (II) hexacyanocobaltate, or lithium (II) hexacyanoferrate.
상기 S30에서 상기 이중금속 시안화물 촉매를 사용할 경우, 제1 예비 중합체와 프로필렌 옥사이드와의 중합 시에 모노올 생성이 저감될 수 있다. 이로 인해, 폴리올 조성물 중의 불포화도를 감소시킬 수 있어, 폴리우레탄 수지를 제조할 때 가교, 고분자량화가 원활히 진행될 수 있고, 폴리우레탄 수지의 물성이 향상될 수 있다.When the above-mentioned bimetallic cyanide catalyst is used in the above S30, the formation of monools can be reduced during the polymerization of the first prepolymer with propylene oxide. As a result, the degree of unsaturation in the polyol composition can be reduced, allowing crosslinking and high molecular weight to proceed smoothly when manufacturing the polyurethane resin, and the physical properties of the polyurethane resin can be improved.
상기 S30에서는 상기 이중금속 시안화물 촉매와 상기 알칼리 촉매를 함께 사용하지 않는 것이 바람직하다. 상기 이중금속 시안화물 촉매의 선택적인 활성도에 따라 상기 알칼리 촉매의 사용량이 증가될 수 있어, 폴리올 조성물 제조 후 다량의 알칼리 촉매가 잔존할 수 있다. 이로 인해, 상기 알칼리 촉매를 제거하기 위한 추가 공정이 필수적으로 요구되어, 제조 공정의 효율성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 알칼리 촉매에 의해 모노올 생성이 증가되어, 폴리우레탄 수지를 제조할 때 가교, 고분자량화가 방해받을 수 있고, 폴리우레탄 수지의 물성이 저하될 수 있다. In the above S30, it is preferable not to use the above-mentioned bimetallic cyanide catalyst and the above-mentioned alkali catalyst together. Depending on the selective activity of the above-mentioned bimetallic cyanide catalyst, the amount of the above-mentioned alkali catalyst used may increase, and a large amount of alkali catalyst may remain after the preparation of the polyol composition. As a result, an additional process to remove the above-mentioned alkali catalyst is necessarily required, which may reduce the efficiency of the manufacturing process. Furthermore, as the formation of monools is increased by the above-mentioned alkali catalyst, crosslinking and high molecular weight may be hindered when manufacturing the polyurethane resin, and the physical properties of the polyurethane resin may be degraded.
상기 제조방법에 따라 제조된 폴리올 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.The polyol composition prepared according to the above manufacturing method may include a compound represented by the following chemical formula 1.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서,In the above chemical formula 1,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이며, R1 and R2 are each independently substituted or unsubstituted alkylene groups having 2 to 10 carbon atoms, and
a 및 f는 각각 독립적으로 1 내지 60의 정수이고,a and f are each independently integers from 1 to 60, and
b 및 e는 각각 독립적으로 1 내지 6의 정수이며,b and e are each independently integers from 1 to 6, and
c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이고,c and d are each independently integers from 1 to 30, and
x는 1 내지 5의 정수이다.x is an integer from 1 to 5.
<폴리우레탄 제조용 조성물>Composition for manufacturing polyurethane
본 발명에 따른 폴리우레탄 제조용 조성물은 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨로부터 유래된 제1 단위, 및 알킬렌 옥사이드로부터 유래된 제2 단위를 포함하며, 하기 측정 방법에 따른 불포화도가 0.02 meq/g 이하인 폴리올 조성물, 및 이소시아네이트계 조성물을 포함한다.The composition for manufacturing polyurethane according to the present invention comprises a polyol composition having a degree of unsaturation of 0.02 meq/g or less according to the following measurement method, and an isocyanate-based composition, comprising at least one first unit derived from 1,4:3,6-dianhydrohexitol and a second unit derived from alkylene oxide.
<측정 방법><Measurement Method>
1) 상기 폴리올 조성물 30g가 투입된 제1 플라스크 및 상기 폴리올 조성물이 투입되지 않은 제2 플라스크를 준비하며, 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 아세트산 수은 50ml을 투입한 후, 30분 간 교반한다.1) Prepare a first flask into which 30g of the above polyol composition is added and a second flask into which the above polyol composition is not added, and add 50ml of mercury acetate to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
2) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 브롬화나트륨(NaBr) 9g을 투입한 후, 30분 간 교반한다.2) Add 9g of sodium bromide (NaBr) to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
3) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 1% 페놀프탈레인 지시약 0.5ml을 첨가하고, 0.1N 수산화칼륨(KOH)으로 적정한다.3) Add 0.5 ml of 1% phenolphthalein indicator to each of the first flask and the second flask, and titrate with 0.1 N potassium hydroxide (KOH).
4) 하기 식 1에 의해 불포화도를 계산한다.4) Calculate the degree of unsaturation using the following Equation 1.
[식 1][Equation 1]
불포화도(meq/g) = (Vs × Vb × 0.1 × F) / MDegree of unsaturation (meq/g) = (V s × V b × 0.1 × F) / M
상기 식 1에서, 상기 Vs는 상기 제1 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이며, 상기 Vb는 상기 제2 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이고, 상기 F는 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 팩터(Factor)이며, 상기 M는 상기 제1 플라스크에 투입된 상기 폴리올 조성물의 무게(g)이다.In the above Equation 1, V s is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the first flask, V b is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the second flask, F is the factor of 0.1N potassium hydroxide (KOH), and M is the weight (g) of the polyol composition added to the first flask.
상기 폴리올 조성물은 전술한 폴리올 조성물과 동일한 것일 수 있다. The above polyol composition may be the same as the polyol composition described above.
상기 이소시아네이트계 조성물은 지방족 폴리이소시아네이트, 시클로지방족 폴리이소시아네이트, 아르지방족 폴리이소시아네이트, 방향족 폴리이소시아네이트 및 헤테로사이클릭 폴리이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. The above isocyanate-based composition may include at least one selected from the group consisting of aliphatic polyisocyanates, cycloaliphatic polyisocyanates, ar aliphatic polyisocyanates, aromatic polyisocyanates, and heterocyclic polyisocyanates.
상기 이소시아네이트계 조성물은 개질되지 않은 폴리이소시아네이트 또는 개질된 폴리이소시아네이트를 포함할 수 있다.The above isocyanate-based composition may include an unmodified polyisocyanate or a modified polyisocyanate.
상기 폴리이소시아네이트는 메틸렌 디이소시아네이트, 에틸렌 디이소시아네이트, 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1-12-도데칸 디이소시아네이트, 시클로부탄-1,3-디이소시아네이트, 시클로 헥산-1,3-디이소시아네이트, 시클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 2-4-헥사히드로톨루엔 디이소시아네이트, 2.6-헥사히드로톨루엔 디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트(HMDI), 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄-2,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 중합성(polymeric) 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(PMDI) 및 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The above polyisocyanates are methylene diisocyanate, ethylene diisocyanate, 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1-12-dodecane diisocyanate, cyclobutane-1,3-diisocyanate, cyclohexane-1,3-diisocyanate, cyclohexane-1,4-diisocyanate, isophorone diisocyanate, 2-4-hexahydrotoluene diisocyanate, 2,6-hexahydrotoluene diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate (HMDI), 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, It may include at least one selected from the group consisting of diphenylmethane-2,4'-diisocyanate, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, polymeric methylene diphenyl diisocyanate (PMDI), and naphthalene-1,5-diisocyanate.
상기 폴리이소시아네이트는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트가 혼합된 톨루엔 디이소시아네이트(2,4-/2,6-이성질체비=80/20) 또는 중합성(Polymeric) 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트가 사용될 수 있다.The above polyisocyanate may be a toluene diisocyanate mixed with 2,4-toluene diisocyanate and 2,6-toluene diisocyanate (2,4-/2,6-isomer ratio = 80/20) or a polymerizable (Polymeric) methylene diphenyl diisocyanate.
상기 폴리이소시아네이트의 사용량은 이소시아네이트 지수(NCO index)로 70 내지 130, 80 내지 120, 바람직하게는 100 내지 120가 적합할 수 있다. The amount of the above polyisocyanate used may be suitable as an isocyanate index (NCO index) of 70 to 130, 80 to 120, preferably 100 to 120.
상기 이소시아네이트 지수는 폴리우레탄 반응물 중 폴리올 내에 존재하는 수산화기(-OH) 당량수 및 이소시아네이트의 당량수의 비율로, 이론적 당량에 대한 사용된 이소시아네이트의 양을 의미한다. The above isocyanate index is the ratio of the number of equivalents of hydroxyl groups (-OH) present in the polyol in the polyurethane reactant to the number of equivalents of isocyanate, representing the amount of isocyanate used relative to the theoretical equivalent.
상기 이소시아네이트 지수가 100 미만인 경우에는 과량의 폴리올이 존재한다는 것을 의미하고, 상기 이소시아네이트 지수가 100을 초과하는 경우에는 과량의 이소시아네이트가 존재한다는 것을 의미한다. If the above isocyanate index is less than 100, it means that an excess amount of polyol is present, and if the above isocyanate index exceeds 100, it means that an excess amount of isocyanate is present.
상기 이소시아네이트 지수가 70 미만인 경우에는 반응성이 떨어져 겔링 반응이 지연되어 경화가 안되는 문제가 발생될 수 있고, 상기 이소시아네이트 지수가 130 초과인 경우에는 하드세그먼트(hard segment)가 과도하게 증가하게 되어 수축 현상이 일어나는 문제가 발생될 수 있다.If the above isocyanate index is less than 70, the reactivity is reduced and the gelling reaction is delayed, which may result in a problem where the curing does not occur. If the above isocyanate index is greater than 130, the hard segment increases excessively, which may result in a shrinkage phenomenon.
상기 폴리우레탄 제조용 조성물은 경화 촉매를 포함할 수 있다. 상기 경화 촉매는 특별히 제한되지 않으며, 아민 촉매, 유기금속 촉매 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 경화 촉매는 상기 폴리올 조성물과 상기 이소시아네이트 조성물 간의 반응을 촉진시키는 역할을 수행할 수 있다.The above composition for manufacturing polyurethane may include a curing catalyst. The curing catalyst is not particularly limited and may be an amine catalyst, an organometallic catalyst, or a mixture thereof. The curing catalyst may play a role in promoting the reaction between the polyol composition and the isocyanate composition.
상기 아민 촉매의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 3급 아민 촉매 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 트리에틸렌디아민(Triethylene diamine), 트리에틸아민(Triethylamine), N-메틸몰포린(N-Methyl morpholine) 및 N-에틸몰포린(N-Ethylmorpholine)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다.The type of amine catalyst is not particularly limited, and preferably, one or a mixture of two or more selected from tertiary amine catalysts may be used. For example, at least one selected from the group consisting of triethylenediamine, triethylamine, N-methylmorpholine, and N-ethylmorpholine may be used.
상기 유기 금속 촉매는 폴리우레탄 폼의 제조에 통상적으로 사용되는 유기 금속 촉매를 사용할 수 있다. 예를 들어, 옥틸산주석, 디부틸틴 디라우레이트(DBTDL) 및 틴 비스[2-에틸헥사노에이트]로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다. The above organometallic catalyst may be an organometallic catalyst commonly used in the manufacture of polyurethane foam. For example, at least one selected from the group consisting of tin octylate, dibutyltin dilaurate (DBTDL), and tin bis[2-ethylhexanoate] may be used.
상기 경화 촉매의 함량은 상기 폴리올 조성물 100 중량부를 기준으로 약 0.01 중량부 내지 약 5 중량부, 0.01 중량부 내지 약 4 중량부, 0.01 중량부 내지 약 3 중량부, 0.1 중량부 내지 약 3 중량부, 또는 0.1 중량부 내지 약 2.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 경화 불량, 또는 수축이 발생하거나 폴리우레탄 폼이 형성되는 도중에 주저 앉는 현상이 저감될 수 있다. The content of the curing catalyst may be included in an amount of about 0.01 to about 5 parts by weight, 0.01 to about 4 parts by weight, 0.01 to about 3 parts by weight, 0.1 to about 3 parts by weight, or 0.1 to about 2.5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol composition. When the above range is satisfied, curing failure, shrinkage, or the phenomenon of the polyurethane foam collapsing during formation may be reduced.
상기 폴리우레탄 제조용 조성물은 정포제를 포함할 수 있다. 상기 정포제는 폴리우레탄 발포 폼 내부에서 셀(Cell)이 형성될 때 생성된 셀이 합일 또는 파괴되는 것을 방지하고, 균일한 모양 및 크기를 가지는 셀이 형성되도록 조정하는 역할을 할 수 있다.The above composition for manufacturing polyurethane may include a foam stabilizer. The foam stabilizer may serve to prevent cells from coalescing or breaking down when cells are formed inside the polyurethane foam, and to regulate the formation of cells having a uniform shape and size.
상기 정포제로는 폴리우레탄 발포 폼 제조에 통상적으로 사용하는 것이라면 특별한 제한되지 않으며, 예를 들어, 실리콘계 정포제가 사용될 수 있다. 상기 실리콘계 정포제는 실리콘 오일 및 그 유도체 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 구체적으로는 폴리알킬렌옥사이드메틸실록산 공중합체일 수 있다.The above-mentioned foam stabilizer is not particularly limited as long as it is commonly used in the manufacture of polyurethane foam, for example, a silicone-based foam stabilizer may be used. The above-mentioned silicone-based foam stabilizer may be one or more selected from silicone oil and derivatives thereof, and specifically, it may be a polyalkylene oxide methylsiloxane copolymer.
상기 정포제의 함량은 상기 폴리올 조성물 100 중량부를 기준으로 약 0.01 중량부 내지 10 중량부, 약 0.1 중량부 내지 10 중량부, 약 0.2 중량부 내지 10 중량부, 약 0.3 중량부 내지 10 중량부, 약 0.4 중량부 내지 10 중량부, 또는 약 0.5 중량부 내지 8 중량부일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 제조된 폼의 수축 현상을 방지할 수 있고, 균일한 성형성을 나타낼 수 있다.The content of the above foam stabilizer may be about 0.01 to 10 parts by weight, about 0.1 to 10 parts by weight, about 0.2 to 10 parts by weight, about 0.3 to 10 parts by weight, about 0.4 to 10 parts by weight, or about 0.5 to 8 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol composition. When the above range is satisfied, shrinkage of the manufactured foam can be prevented and uniform moldability can be exhibited.
상기 폴리우레탄 제조용 조성물은 발포제를 포함할 수 있다. 상기 발포제는 물이 대표적으로 사용될 수 있으며, 상기 물 이외에 염화메틸렌, n-부탄, 이소 부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 디메틸에테르, 아세톤, 이산화탄소, 및 1,1-디클로로1-플루오로에탄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 발포제는 통상의 사용 방법에 따라 사용될 수 있으며, 요구되는 발포 폼의 밀도나 그 밖의 특성 등에 따라 적절히 사용될 수 있다. The above composition for manufacturing polyurethane may include a blowing agent. Water may be used as a representative blowing agent, and in addition to water, at least one selected from the group consisting of methylene chloride, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, dimethyl ether, acetone, carbon dioxide, and 1,1-dichloro1-fluoroethane may be used. The blowing agent may be used according to a conventional method of use and may be appropriately used depending on the required density of the foam or other characteristics.
상기 발포제의 함량은 상기 폴리올 조성물 100 중량부를 기준으로 약 0.1 중량부 내지 약 60 중량부, 약 0.2 중량부 내지 약 60 중량부, 약 0.3 중량부 내지 약 60 중량부, 약 0.3 중량부 내지 약 50 중량부, 또는 약 1 중량부 내지 약 30 중량부일 수 있다.The content of the foaming agent may be about 0.1 to about 60 parts by weight, about 0.2 to about 60 parts by weight, about 0.3 to about 60 parts by weight, about 0.3 to about 50 parts by weight, or about 1 to about 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol composition.
상기 폴리우레탄 제조용 조성물은 상기 발포제를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 상기 폴리우레탄 제조용 조성물을 사용하여, 폴리우레탄 폼을 제조하는 과정에서, 질소 기체 등과 같은 기상 발포제가 상기 폴리우레탄 제조용 조성물에 직접 주입되어, 미세 셀이 형성될 수 있다.The above-described composition for manufacturing polyurethane may not include the foaming agent. That is, in the process of manufacturing polyurethane foam using the above-described composition for manufacturing polyurethane, a gaseous foaming agent, such as nitrogen gas, may be directly injected into the above-described composition for manufacturing polyurethane, thereby forming microcells.
상기 폴리우레탄 제조용 조성물은 난연제, 착색제, UV 안정화제, 증점제, 폼 안정화제, 충전제 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 보조 첨가제를 더 포함할 수 있다.The above-mentioned composition for manufacturing polyurethane may further include an auxiliary additive selected from the group consisting of flame retardants, colorants, UV stabilizers, thickeners, foam stabilizers, fillers, or combinations thereof.
상기 폴리우레탄 제조용 조성물은 1 액형 또는 2 액형일 수 있다. 상기 폴리우레탄 제조용 조성물이 2 액형인 경우, 2 개의 성분으로 나누어져 보관되었다가 상기 2 개의 성분이 폴리우레탄 수지의 제조 공정 직전에 혼합될 수 있다.The above polyurethane manufacturing composition may be a one-component or two-component type. If the above polyurethane manufacturing composition is a two-component type, it may be stored separately as two components and then mixed immediately before the manufacturing process of the polyurethane resin.
상기 폴리우레탄 제조용 조성물이 2 액형인 경우, 상기 폴리우레탄 제조용 조성분은 상기 폴리올 조성물을 주성분으로 하는 제 1 성분 및 상기 이소시아네이트 조성물을 주성분으로 하는 제 2 성분을 포함할 수 있다.In the case where the above polyurethane manufacturing composition is a two-component type, the above polyurethane manufacturing composition may include a first component having the above polyol composition as the main component and a second component having the above isocyanate composition as the main component.
상기 제 1 성분은 상기 폴리올 조성물, 상기 경화 촉매, 상기 정포제, 상기 발포제 및 상기 기타 첨가제를 포함할 수 있다.The first component above may include the polyol composition, the curing catalyst, the foaming agent, the foaming agent, and the other additives.
상기 제 2 성분은 상기 이소시아네이트 조성물을 포함할 수 있다.The second component above may include the isocyanate composition.
<폴리우레탄 폼의 제조방법>Method for manufacturing polyurethane foam
상기 폴리우레탄 제조용 조성물로부터 폴리우레탄 폼이 제조될 수 있다. 상기 폴리우레탄 폼의 제조방법은 (a) 이소시아네이트 공급기가 상기 제 2 성분을 공급하는 단계, (b) 가스공급기가 발포용 기체를 공급하는 가스 공급 단계, (c) 폴리올 공급기가 상기 제 1 성분을 공급하는 단계, (d) 믹서가 상기 제 1 성분, 상기 제 2 성분 및 상기 발포용 가스를 혼합하여, 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하는 단계, 및 (e) 상기 폴리우레탄 폼 조성물을 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.A polyurethane foam can be manufactured from the above polyurethane manufacturing composition. A method for manufacturing the polyurethane foam may include: (a) a step in which an isocyanate supplyer supplies the second component; (b) a gas supply step in which a gas supplyer supplies a foaming gas; (c) a step in which a polyol supplyer supplies the first component; (d) a step in which a mixer mixes the first component, the second component, and the foaming gas to manufacture a polyurethane foam composition; and (e) a step of curing the polyurethane foam composition.
상기 (b) 단계의 발포용 기체는 질소 또는 이산화탄소를 포함할 수 있다.The foaming gas in step (b) above may include nitrogen or carbon dioxide.
상기 (c) 단계의 제 1 성분은 경화 촉매, 정포제, 발포제 및 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. The first component of step (c) above may further include a curing catalyst, a foaming agent, a foaming agent, and other additives.
상기 (c) 단계에서 공급되는 상기 제 1 성분이 발포제를 포함하는 경우, 상기 (b) 단계의 가스 공급 단계는 생략될 수 있다.If the first component supplied in step (c) above includes a foaming agent, the gas supply step of step (b) above may be omitted.
제조된 상기 폴리우레탄 폼은 내부에 미세 클로즈드 셀(closed cell)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리우레탄 폼은 미세 닫힌 포어를 포함할 수 있다.The manufactured polyurethane foam may contain fine closed cells inside. For example, the polyurethane foam may contain fine closed pores.
상기 미세 클로즈드 셀의 평균 직경은 약 1 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 또는 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛일 수 있다.The average diameter of the micro-closed cell may be about 1 μm to about 200 μm, about 5 μm to about 200 μm, about 10 μm to about 200 μm, about 20 μm to about 200 μm, about 50 μm to about 200 μm, or about 50 μm to about 100 μm.
<배터리 모듈><Battery Module>
본 발명에 따른 배터리 모듈은 하우징, 상기 하우징 내부에 수용된 복수개의 배터리 셀, 및 상기 복수개의 배터리 셀 사이에 배치된 폴리우레탄 폼을 포함하는 배터리 모듈로서, 상기 폴리우레탄 폼은 폴리올 조성물 및 이소시아네이트계 조성물을 포함하는 폴리우레탄 제조용 조성물을 포함하며, 상기 폴리올 조성물은 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨로부터 유래된 제1 단위, 및 알킬렌 옥사이드로부터 유래된 제2 단위를 포함하며, 하기 측정 방법에 따른 불포화도가 0.02 meq/g 이하이다.A battery module according to the present invention comprises a housing, a plurality of battery cells accommodated inside the housing, and a polyurethane foam disposed between the plurality of battery cells, wherein the polyurethane foam comprises a composition for manufacturing polyurethane comprising a polyol composition and an isocyanate-based composition, and the polyol composition comprises at least one first unit derived from 1,4:3,6-dianhydrohexitol and a second unit derived from an alkylene oxide, and the degree of unsaturation according to the following measurement method is 0.02 meq/g or less.
<측정 방법><Measurement Method>
1) 상기 폴리올 조성물 30g가 투입된 제1 플라스크 및 상기 폴리올 조성물이 투입되지 않은 제2 플라스크를 준비하며, 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 아세트산 수은 50ml을 투입한 후, 30분 간 교반한다.1) Prepare a first flask into which 30g of the above polyol composition is added and a second flask into which the above polyol composition is not added, and add 50ml of mercury acetate to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
2) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 브롬화나트륨(NaBr) 9g을 투입한 후, 30분 간 교반한다.2) Add 9g of sodium bromide (NaBr) to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
3) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 1% 페놀프탈레인 지시약 0.5ml을 첨가하고, 0.1N 수산화칼륨(KOH)으로 적정한다.3) Add 0.5 ml of 1% phenolphthalein indicator to each of the first flask and the second flask, and titrate with 0.1 N potassium hydroxide (KOH).
4) 하기 식 1에 의해 불포화도를 계산한다.4) Calculate the degree of unsaturation using the following Equation 1.
[식 1][Equation 1]
불포화도(meq/g) = (Vs × Vb × 0.1 × F) / MDegree of unsaturation (meq/g) = (V s × V b × 0.1 × F) / M
상기 식 1에서, 상기 Vs는 상기 제1 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이며, 상기 Vb는 상기 제2 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이고, 상기 F는 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 팩터(Factor)이며, 상기 M는 상기 제1 플라스크에 투입된 상기 폴리올 조성물의 무게(g)이다.In the above Equation 1, V s is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the first flask, V b is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the second flask, F is the factor of 0.1N potassium hydroxide (KOH), and M is the weight (g) of the polyol composition added to the first flask.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 모듈을 간략히 도시한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈(100)은 하우징(101)을 포함한다. 상기 하우징(101)은 복수개의 배터리 셀(102)을 내부에 수용하고 외부 충격 등으로부터 보호할 수 있게 마련된 구조물일 수 있다. 상기 하우징(101)은 기계적 강성이 높은 금속 재질로 제작될 수 있다. 다만, 상기 하우징(101)은 금속 재질에 한정되는 것은 아니며, 절연성 확보를 위해 비금속 재질로 제작될 수 있다.FIG. 2 is a simplified cross-sectional view of a battery module according to the present invention. Referring to FIG. 2, the battery module (100) according to the present invention includes a housing (101). The housing (101) may be a structure configured to accommodate a plurality of battery cells (102) internally and protect them from external impacts. The housing (101) may be made of a metal material with high mechanical strength. However, the housing (101) is not limited to a metal material and may be made of a non-metal material to ensure insulation.
상기 배터리 모듈(100)은 열전도성 접착제(104)를 포함할 수 있다. 상기 열전도성 접착제(104)는 복수개의 배터리 셀(102)을 상기 하우징(101) 속에 고정시킬 수 있고, 상기 복수개의 배터리 셀(102)들의 열이 상기 하우징(101)에 잘 전달될 수 도록 한다. 상기 열전도성 접착제(104)는 열전도성 에폭시 접착제, 열전도성 실리콘 접착제, 열전도성 우레탄 접착제 등 다양한 유기 또는 무기 수지가 사용될 수 있다. The battery module (100) may include a thermally conductive adhesive (104). The thermally conductive adhesive (104) can fix a plurality of battery cells (102) inside the housing (101) and allows the heat of the plurality of battery cells (102) to be effectively transferred to the housing (101). Various organic or inorganic resins, such as thermally conductive epoxy adhesive, thermally conductive silicone adhesive, and thermally conductive urethane adhesive, may be used as the thermally conductive adhesive (104).
상기 복수개의 배터리 셀(102)은 단위 면적당 적층되는 수가 최대화될 수 있는 파우치형으로 제공될 수 있다. 상기 파우치형으로 제공되는 복수개의 배터리 셀(102)은 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극 조립체를 라미네이트 시트의 셀 케이스에 수납한 뒤, 상기 셀 케이스의 실링부를 열융착함으로써 제조될 수 있다. 다만, 상기 복수개의 배터리 셀(102)이 반드시 파우치형으로 제공되어야 하는 것은 아니며, 향후 장착될 디바이스가 요구되는 저장 용량이 달성되는 수준하에서, 각형, 원통형 또는 그 밖의 다양한 형태로 제공될 수 있다. The plurality of battery cells (102) may be provided in a pouch type such that the number of stacked cells per unit area can be maximized. The plurality of battery cells (102) provided in the pouch type may be manufactured by housing an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator in a cell case made of a laminate sheet, and then heat-sealing the sealing portion of the cell case. However, the plurality of battery cells (102) are not necessarily provided in a pouch type, and may be provided in a prismatic, cylindrical, or various other shapes as long as the storage capacity required by the device to be mounted in the future is achieved.
상기 배터리 모듈(100)은 하우징(101) 내부에 수용된 복수개의 배터리 셀(102) 및 상기 복수개의 배터리 셀(102) 사이에 배치된 폴리우레탄 폼(103)을 포함한다. 상기 폴리우레탄 폼(103)은 진동에 대한 흡수성 및 압축에 의한 반발력이 우수하여, 상기 복수개의 배터리 셀(102)에 스웰링 현상이 발생하더라도 치수 안정성이 유지될 수 있다. 또한, 상기 복수개의 배터리 셀(102)의 팽창에 따른 배터리 모듈(100)의 손상이 방지될 수 있다. 상기 복수개의 배터리 셀(102)은 화학적 특성, 사용 환경에 따라 팽창하는 정도가 달라질 수 있는 바, 이를 고려하여 상기 폴리우레탄 폼(103)의 최대 압축 가능한 두께 범위가 상기 복수개의 배터리 셀(102) 등의 팽창 두께를 소화할 수 있는 범위에서 선택될 수 있다.The battery module (100) comprises a plurality of battery cells (102) housed inside a housing (101) and a polyurethane foam (103) disposed between the plurality of battery cells (102). The polyurethane foam (103) has excellent vibration absorption and repulsion force due to compression, so dimensional stability can be maintained even if swelling occurs in the plurality of battery cells (102). In addition, damage to the battery module (100) due to the expansion of the plurality of battery cells (102) can be prevented. Since the degree of expansion of the plurality of battery cells (102) may vary depending on their chemical properties and usage environment, the maximum compressible thickness range of the polyurethane foam (103) can be selected in a range capable of accommodating the expansion thickness of the plurality of battery cells (102), taking this into consideration.
이하에서, 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, 다음의 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 다음의 실시예 및 비교예에 의해 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail below based on examples and comparative examples. However, the following examples and comparative examples are merely illustrative for further explaining the present invention, and the present invention is not limited by the following examples and comparative examples.
제조예 - 폴리올 조성물의 제조Preparation Example - Preparation of Polyol Composition
제조예 1Preparation Example 1
단계 (1) - 예비 중합체 제조Step (1) - Preparation of prepolymer
가압 및 가열이 가능한 반응기에 이소소르비드 796g 및 수산화칼륨 22g을 투입하였다. 이후, 질소를 이용하여 반응기 내부를 치환하고 112℃까지 가열한 후, 진공 감압 조건하에 반응기 내 수분을 제거하였다.796 g of isosorbide and 22 g of potassium hydroxide were introduced into a reactor capable of pressurization and heating. Subsequently, the inside of the reactor was purged using nitrogen and heated to 112°C, after which moisture inside the reactor was removed under vacuum reduced pressure conditions.
상기 반응기에 프로필렌 옥사이드 1,904g을 일정한 속도로 투입하면서, 약 115℃의 온도 조건에서 6시간 동안 반응을 진행하였다. 이때, 반응기 온도가 115℃를 넘지 않도록 조절하였다. 1,904 g of propylene oxide was introduced into the reactor at a constant rate, and the reaction was carried out for 6 hours at a temperature of approximately 115°C. At this time, the reactor temperature was controlled so as not to exceed 115°C.
상기 반응기 내 잔류하는 프로필렌 옥사이드가 모두 반응할 때까지 교반하였으며, 반응이 완료된 후 반응기 온도를 122℃까지 가열하였다. 이후, 반응기에 에틸렌 옥사이드 270g을 일정한 속도로 투입하면서, 약 120℃의 온도 조건에서 1시간 30분 동안 반응을 진행하였다. 이때, 반응기 온도가 125℃를 넘지 않도록 조절하였다.The mixture was stirred until all the propylene oxide remaining in the reactor was reacted, and after the reaction was completed, the reactor temperature was heated to 122°C. Subsequently, 270g of ethylene oxide was introduced into the reactor at a constant rate, and the reaction was carried out for 1 hour and 30 minutes at a temperature of approximately 120°C. During this time, the reactor temperature was controlled so as not to exceed 125°C.
반응이 완료된 후, 반응기 온도를 90℃로 냉각하였으며, 반응기에 AMBOSOL 50g 및 규조토 5g을 투입하고, 약 100℃의 온도 조건에서 3시간 동안 교반하여 반응물 내 잔류하는 금속 이온을 제거하였다.After the reaction was completed, the reactor temperature was cooled to 90°C, 50g of AMBOSOL and 5g of diatomite were added to the reactor, and the mixture was stirred for 3 hours at a temperature of about 100°C to remove residual metal ions in the reaction mixture.
상기 반응물 내 잔류하는 금속 이온이 검출되지 않음을 확인한 후, 반응기 온도를 70℃로 낮춘 후, 잔여 부산물을 여과기를 통해 제거하여 예비 중합체 3,000g을 수득하였다. After confirming that no residual metal ions were detected in the above reaction mixture, the reactor temperature was lowered to 70°C, and the remaining by-products were removed through a filter to obtain 3,000g of prepolymer.
단계 (2) - 폴리올 조성물 제조Step (2) - Preparation of polyol composition
가압 및 가열이 가능한 반응기에 상기 예비 중합체 796g을 투입하였다. 이후, 질소를 이용하여 반응기 내부를 치환하고 112℃까지 가열한 후, 진공 감압 조건하에 반응기 내 수분을 제거하였다.796 g of the above prepolymer was introduced into a reactor capable of pressurization and heating. Afterward, the inside of the reactor was purged using nitrogen and heated to 112°C, and then moisture inside the reactor was removed under vacuum reduced pressure conditions.
상기 반응기에 이중금속 시안화물(Double metal cyanide) 0.14g을 투입한 후, 프로필렌 옥사이드 2,204g을 일정한 속도로 투입하면서, 약 110℃의 온도 조건에서 약 6시간 30분 동안 반응을 진행하였다. 이때, 반응기 온도가 115℃를 넘지 않도록 조절하였다. After adding 0.14g of double metal cyanide to the above reactor, 2,204g of propylene oxide was added at a constant rate, and the reaction was carried out for about 6 hours and 30 minutes at a temperature of about 110℃. At this time, the reactor temperature was controlled so as not to exceed 115℃.
상기 반응기 내에 잔류하는 프로필렌 옥사이드가 모두 반응할 때까지 교반을 유지하였다. 반응기 온도를 90℃로 낮춘 후, 폴리올 조성물 3,000g을 수득하였다. Stirring was maintained until all the propylene oxide remaining in the reactor was reacted. After lowering the reactor temperature to 90°C, 3,000g of polyol composition was obtained.
제조예 2Preparation Example 2
제조예 1의 단계 (2)에서 반응기에 프로필렌 옥사이드 2,204g을 투입하는 대신 반응기에 프로필렌 옥사이드 및 에틸렌 옥사이드가 6:4의 중량비로 혼합된 혼합물 2,204g을 투입하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정에 의해 폴리올 조성물을 수득하였다.A polyol composition was obtained by the same process as in Preparation Example 1, except that instead of introducing 2,204 g of propylene oxide into the reactor in step (2) of Preparation Example 1, 2,204 g of a mixture of propylene oxide and ethylene oxide mixed in a weight ratio of 6:4 was introduced into the reactor.
제조예 3Preparation Example 3
제조예 1의 단계 (2)에서 반응기에 프로필렌 옥사이드 2,204g을 투입하는 대신 반응기에 프로필렌 옥사이드 및 에틸렌 옥사이드가 5:5의 중량비로 혼합된 혼합물 2,204g을 투입하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정에 의해 폴리올 조성물을 수득하였다.A polyol composition was obtained by the same process as in Preparation Example 1, except that instead of introducing 2,204 g of propylene oxide into the reactor in step (2) of Preparation Example 1, 2,204 g of a mixture of propylene oxide and ethylene oxide mixed in a weight ratio of 5:5 was introduced into the reactor.
제조예 4Preparation Example 4
제조예 1의 단계 (2)에서 반응기에 프로필렌 옥사이드 2,204g을 투입하는 대신 반응기에 프로필렌 옥사이드 및 에틸렌 옥사이드가 4:6의 중량비로 혼합된 혼합물 2,204g을 투입하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정에 의해 폴리올 조성물을 수득하였다.A polyol composition was obtained by the same process as in Preparation Example 1, except that instead of introducing 2,204 g of propylene oxide into the reactor in step (2) of Preparation Example 1, 2,204 g of a mixture of propylene oxide and ethylene oxide mixed in a weight ratio of 4:6 was introduced into the reactor.
제조예 5Preparation Example 5
제조예 1의 단계 (1)에서 반응기에 수산화칼륨 22g을 투입하는 대신 반응기에 수산화칼륨 25g을 투입하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정에 의해 폴리올 조성물을 수득하였다.A polyol composition was obtained by the same process as in Preparation Example 1, except that 25g of potassium hydroxide was added to the reactor instead of 22g of potassium hydroxide in step (1) of Preparation Example 1.
제조예 6Preparation Example 6
제조예 1의 단계 (1)에서 반응기에 프로필렌 옥사이드 1,904g을 투입하는 대신 반응기에 프로필렌 옥사이드 2,100g을 투입하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정에 의해 폴리올 조성물을 수득하였다.A polyol composition was obtained by the same process as in Preparation Example 1, except that 2,100 g of propylene oxide was introduced into the reactor instead of 1,904 g of propylene oxide in step (1) of Preparation Example 1.
제조예 7Preparation Example 7
제조예 1의 단계 (1)에서 반응기에 에틸렌 옥사이드 270g을 투입하는 대신 반응기에 에틸렌 옥사이드 300g을 투입하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정에 의해 폴리올 조성물을 수득하였다.A polyol composition was obtained by the same process as in Preparation Example 1, except that 300g of ethylene oxide was introduced into the reactor instead of 270g of ethylene oxide in step (1) of Preparation Example 1.
제조예 8Preparation Example 8
제조예 1의 단계 (2)에서 반응기에 이중금속 시안화물 0.14g을 투입하는 대신 반응기에 이중금속 시안화물 0.25g을 투입하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정에 의해 폴리올 조성물을 수득하였다.A polyol composition was obtained by the same process as in Preparation Example 1, except that 0.25 g of bimetallic cyanide was added to the reactor instead of 0.14 g of bimetallic cyanide in step (2) of Preparation Example 1.
제조예 9Preparation Example 9
제조예 1의 단계 (2)에서 반응기에 이중금속 시안화물 0.14g을 투입하는 대신 반응기에 이중금속 시안화물 0.10g을 투입하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정에 의해 폴리올 조성물을 수득하였다.A polyol composition was obtained by the same process as in Preparation Example 1, except that 0.10 g of bimetallic cyanide was introduced into the reactor instead of 0.14 g of bimetallic cyanide in step (2) of Preparation Example 1.
제조예 10Preparation Example 10
제조예 1의 단계 (2)에서 반응기에 프로필렌 옥사이드 2,204g을 투입하는 대신 반응기에 프로필렌 옥사이드 2,300g을 투입하는 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 공정에 의해 폴리올 조성물을 수득하였다.A polyol composition was obtained by the same process as in Preparation Example 1, except that 2,300 g of propylene oxide was introduced into the reactor instead of 2,204 g of propylene oxide in step (2) of Preparation Example 1.
비교 제조예 1Comparative Manufacturing Example 1
가압 및 가열이 가능한 반응기에 제조예 1의 단계(1)에서 수득한 예비 중합체 796g 및 수산화칼륨 9.8g을 투입하였다. 이후, 질소를 이용하여 반응기 내부를 치환하고 112℃까지 가열한 후, 진공 감압 조건하에 반응기 내 수분을 제거하였다.796 g of the prepolymer obtained in step (1) of Preparation Example 1 and 9.8 g of potassium hydroxide were introduced into a reactor capable of pressurization and heating. Afterward, the inside of the reactor was purged using nitrogen and heated to 112°C, and then moisture inside the reactor was removed under vacuum reduced pressure conditions.
상기 반응기에 프로필렌 옥사이드 2,204g을 일정한 속도로 투입하면서, 약 110℃의 온도 조건에서 약 9시간 30분 동안 반응을 진행하였다. 이때, 반응기 온도가 115℃를 넘지 않도록 조절하였다. 2,204 g of propylene oxide was introduced into the above reactor at a constant rate, and the reaction was carried out for about 9 hours and 30 minutes at a temperature of about 110°C. At this time, the reactor temperature was controlled so as not to exceed 115°C.
상기 반응기 내 잔류하는 프로필렌 옥사이드가 모두 반응할 때까지 교반하였다. 반응이 완료된 후, 반응기 온도를 90℃로 냉각하였으며, 반응기에 AMBOSOL 50g 및 규조토 5g을 투입하고, 약 100℃의 온도 조건에서 3시간 동안 교반하여 반응물 내 잔류하는 금속 이온을 제거하였다.The mixture was stirred until all the propylene oxide remaining in the reactor was reacted. After the reaction was completed, the reactor temperature was cooled to 90°C, 50g of AMBOSOL and 5g of diatomite were added to the reactor, and the mixture was stirred for 3 hours at a temperature of approximately 100°C to remove any metal ions remaining in the reaction mixture.
상기 반응물 내 잔류하는 금속 이온이 검출되지 않음을 확인한 후, 반응기 온도를 70℃로 낮춘 후, 잔여 부산물을 여과기를 통해 제거하여 폴리올 조성물 3,000g을 수득하였다. After confirming that no residual metal ions were detected in the above reaction product, the reactor temperature was lowered to 70°C, and the remaining by-products were removed through a filter to obtain 3,000g of polyol composition.
비교 제조예 2Comparative Manufacturing Example 2
비교 제조예 1에서 반응기에 프로필렌 옥사이드 2,204g을 투입하는 대신 반응기에 프로필렌 옥사이드 및 에틸렌 옥사이드가 6:4의 중량비로 혼합된 혼합물 2,204g을 투입하는 것을 제외하고는, 비교 제조예 1과 동일한 공정에 의해 폴리올 조성물을 수득하였다.A polyol composition was obtained by the same process as in Comparative Preparation Example 1, except that instead of introducing 2,204 g of propylene oxide into the reactor in Comparative Preparation Example 1, 2,204 g of a mixture of propylene oxide and ethylene oxide mixed in a weight ratio of 6:4 was introduced into the reactor.
비교 제조예 3Comparative Manufacturing Example 3
가압 및 가열이 가능한 반응기에 이소소르비드 796g을 투입하였다. 이후, 질소를 이용하여 반응기 내부를 치환하고 112℃까지 가열한 후, 진공 감압 조건하에 반응기 내 수분을 제거하였다.796 g of isosorbide was introduced into a reactor capable of pressurization and heating. Subsequently, the inside of the reactor was purged using nitrogen and heated to 112°C, after which moisture inside the reactor was removed under vacuum reduced pressure conditions.
상기 반응기에 이중금속 시안화물(Double metal cyanide) 0.14g을 투입한 후, 프로필렌 옥사이드 2,204g을 일정한 속도로 투입하면서, 약 110℃의 온도 조건에서 약 2시간 동안 중합 반응을 시도하였으나, 상기 이중금속 시안화물의 촉매가 활성화되지 않아, 상기 이소소르비드 및 프로필렌 옥사이드와의 중합 반응이 진행되지 않았다. After introducing 0.14g of double metal cyanide into the reactor, 2,204g of propylene oxide was introduced at a constant rate, and a polymerization reaction was attempted for about 2 hours at a temperature of about 110℃, but the catalyst of the double metal cyanide was not activated, so the polymerization reaction with the isosorbide and propylene oxide did not proceed.
비교 제조예 4Comparative Manufacturing Example 4
가압 및 가열이 가능한 반응기에 제조예 1의 단계(1)에서 수득한 예비 중합체 796g을 투입하였다. 이후, 질소를 이용하여 반응기 내부를 치환하고 112℃까지 가열한 후, 진공 감압 조건하에 반응기 내 수분을 제거하였다.796 g of the prepolymer obtained in step (1) of Preparation Example 1 was introduced into a reactor capable of pressurization and heating. Afterward, the inside of the reactor was purged using nitrogen and heated to 112°C, and then moisture inside the reactor was removed under vacuum reduced pressure conditions.
상기 반응기에 이중금속 시안화물(Double metal cyanide) 0.14g 및 수산화칼륨 22g을 투입한 후, 프로필렌 옥사이드 2,204g을 일정한 속도로 투입하면서, 약 110℃의 온도 조건에서 약 9시간 30분 동안 반응을 진행하였다. 이때, 반응기 온도가 115℃를 넘지 않도록 조절하였다. After adding 0.14g of double metal cyanide and 22g of potassium hydroxide to the above reactor, 2,204g of propylene oxide was added at a constant rate, and the reaction was carried out for about 9 hours and 30 minutes at a temperature of about 110℃. At this time, the reactor temperature was controlled so as not to exceed 115℃.
상기 반응기 내 잔류하는 프로필렌 옥사이드가 모두 반응할 때까지 교반하였다. 반응이 완료된 후, 반응기 온도를 90℃로 냉각하였으며, 반응기에 AMBOSOL 50g 및 규조토 5g을 투입하고, 약 100℃의 온도 조건에서 3시간 동안 교반하여 반응물 내 잔류하는 금속 이온을 제거하였다.The mixture was stirred until all the propylene oxide remaining in the reactor was reacted. After the reaction was completed, the reactor temperature was cooled to 90°C, 50g of AMBOSOL and 5g of diatomite were added to the reactor, and the mixture was stirred for 3 hours at a temperature of approximately 100°C to remove any metal ions remaining in the reaction mixture.
상기 반응물 내 잔류하는 금속 이온이 검출되지 않음을 확인한 후, 반응기 온도를 70℃로 낮춘 후, 잔여 부산물을 여과기를 통해 제거하여 폴리올 조성물 3,000g을 수득하였다. After confirming that no residual metal ions were detected in the above reaction product, the reactor temperature was lowered to 70°C, and the remaining by-products were removed through a filter to obtain 3,000g of polyol composition.
실시예 - 폴리우레탄 폼 제조Example - Polyurethane Foam Manufacturing
실시예 1Example 1
플라스틱 비커에 제조예 1에서 제조된 폴리올 조성물 30g을 투입하였다. 이후, 상기 비커에 증류수 3.5g, 실리콘 정포제로서 B-8629(Evonik社) 0.2g 및 L-1501(Momentive社) 0.9g을 투입하였으며, 아민 촉매로서 D-33LV(Air Products社) 0.5g 및 M-50(Tosoh社) 0.1g, 가교제로서 디에탄올아민 0.6g을 투입하였다. 이후, 고속 교반기로 4,000 rpm으로 3분간 혼합하여 혼합물을 수득하였다. 30g of the polyol composition prepared in Preparation Example 1 was added to a plastic beaker. Subsequently, 3.5g of distilled water, 0.2g of B-8629 (Evonik) and 0.9g of L-1501 (Momentive) were added to the beaker as silicone foaming agents, 0.5g of D-33LV (Air Products) and 0.1g of M-50 (Tosoh) were added as amine catalysts, and 0.6g of diethanolamine was added as a crosslinking agent. Subsequently, the mixture was mixed with a high-speed stirrer at 4,000 rpm for 3 minutes to obtain a mixture.
이후, 상기 혼합물에 메틸렌디페닐이소시아네이트(CG-3701S, 금호社) 58 g을 투입한 후 발포하여, 폴리우레탄 폼을 제조하였다.Subsequently, 58 g of methylene diphenyl isocyanate (CG-3701S, Kumho Co.) was added to the above mixture and foamed to produce a polyurethane foam.
실시예 2 내지 10 및 비교예 1 내지 4Examples 2 to 10 and Comparative Examples 1 to 4
실시예 1에서 플라스틱 비커에 제조예 1에서 제조된 폴리올 조성물 30g을 투입하는 대신, 하기 표 2에 기재된 폴리올 조성물 30g을 투입하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정에 의해 폴리우레탄 폼을 제조하였다.Polyurethane foam was prepared by the same process as in Example 1, except that instead of adding 30g of the polyol composition prepared in Preparation Example 1 to a plastic beaker in Example 1, 30g of the polyol composition listed in Table 2 below was added.
실험예Experimental Example
실험예 1 - 불포화도 측정Experimental Example 1 - Measurement of Degree of Unsaturation
제조예 1 내지 10 및 비교 제조예 1 내지 4에서 제조된 폴리올 조성물 30g을 250 ml의 제1 플라스크에 각각 투입하였다. 이와 별도로, 블랭크(blank) 테스트를 위해, 250 ml의 제2 플라스크를 준비하였다. 이후, 상기 제1 플라스크 및 제2 플라스크 각각에 아세트산 수은(Mercuric acetate) 50 ml 및 불순물 제거를 위해 마그네틱 바(magnetic bar)를 투입하며, 상기 제1 플라스크 및 제2 플라스크의 마개를 실링한 후, 30분 간 교반하였다.30 g of the polyol compositions prepared in Preparation Examples 1 to 10 and Comparative Preparation Examples 1 to 4 were each added to a 250 ml first flask. Separately, a 250 ml second flask was prepared for a blank test. Subsequently, 50 ml of mercuric acetate and a magnetic bar for removing impurities were added to each of the first and second flasks, and after sealing the stoppers of the first and second flasks, the mixture was stirred for 30 minutes.
이후, 상기 제1 플라스크 및 제2 플라스크 각각에 브롬화나트륨(NaBr) 9g을 투입한 후, 30분 간 교반한다. 이후, 상기 제1 플라스크 및 제2 플라스크 각각에 1% 페놀프탈레인 지시약 0.5ml을 첨가하고, 육안으로 관찰하였을 때, 종말점에서 분홍색이 약 15초 동안 유지될 때까지 0.1N(노르말 농도)의 수산화칼륨(KOH)으로 적정하였다. 하기 식 1에 의해 불포화도를 계산하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Subsequently, 9g of sodium bromide (NaBr) was added to each of the first and second flasks and stirred for 30 minutes. Then, 0.5ml of 1% phenolphthalein indicator was added to each of the first and second flasks, and the mixture was titrated with 0.1N (normal concentration) potassium hydroxide (KOH) until the pink color was maintained for about 15 seconds at the endpoint when observed visually. The degree of unsaturation was calculated using Equation 1 below, and the results are shown in Table 1 below.
[식 1][Equation 1]
불포화도(meq/g) = (Vs × Vb × 0.1 × F) / MDegree of unsaturation (meq/g) = (V s × V b × 0.1 × F) / M
상기 식 1에서, 상기 Vs는 상기 제1 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이며, 상기 Vb는 상기 제2 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이고, 상기 F는 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 팩터(Factor)이며, 상기 M는 상기 제1 플라스크에 투입된 상기 폴리올 조성물의 무게(g)이다.In the above Equation 1, V s is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the first flask, V b is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the second flask, F is the factor of 0.1N potassium hydroxide (KOH), and M is the weight (g) of the polyol composition added to the first flask.
실험예 2 - 수평균분자량 측정Experimental Example 2 - Measurement of Number Average Molecular Weight
프탈산무수물 용액이 담겨진 각각의 용기에 제조예 1 내지 10 및 비교 제조예 1 내지 4에서 제조된 폴리올 조성물 2.75g을 각각 첨가한 후, 115℃로 30분 간 반응시켰다. 이후, 0.5N 수산화나트륨(NaOH) 수용액으로 적정하면서 pH를 관찰하여 변곡점까지 소요된 수산화나트륨(NaOH)의 부피(ml)를 측정하였다. 이와 별도로, 블랭크(blank) 테스트를 실시하였으며, 상기 과정과 동일하게 pH 변곡점까지 소요된 수산화나트륨(NaOH)의 부피(ml)를 측정하였다. 이후, 측정된 값을 토대로 폴리올 조성물의 산가(mgKOH/g)를 계산하였다. 이후, 상기 산가 및 하기 관계식 1을 이용하여, 제조예 1 내지 10 및 비교 제조예 1 내지 4에서 제조된 폴리올 조성물의 수평균분자량을 계산하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.2.75 g of the polyol compositions prepared in Preparation Examples 1 to 10 and Comparative Preparation Examples 1 to 4 were each added to a container holding a phthalic anhydride solution, and the mixture was reacted at 115°C for 30 minutes. Subsequently, the pH was observed while titrating with a 0.5 N aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution, and the volume (ml) of sodium hydroxide (NaOH) required to reach the pH inflection point was measured. Separately, a blank test was performed, and the volume (ml) of sodium hydroxide (NaOH) required to reach the pH inflection point was measured in the same manner as above. Subsequently, the acid value (mgKOH/g) of the polyol compositions was calculated based on the measured values. Then, using the above acid value and the following Equation 1, the number average molecular weight of the polyol compositions prepared in Preparation Examples 1 to 10 and Comparative Preparation Examples 1 to 4 was calculated, and the results are shown in Table 1 below.
[관계식 1][Relationship 1]
수평균분자량(g/mol) = (56,100 × 당량수)/측정된 산가Number average molecular weight (g/mol) = (56,100 × number of equivalents) / measured acid value
실험예 3 - 반응성 평가Experimental Example 3 - Reactivity Evaluation
촉매를 이용하여 제조예 1 내지 10 및 비교 제조예 1 내지 4의 폴리올 조성물을 제조함에 있어, 하기에 따른 기준으로 반응성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.In preparing the polyol compositions of Preparation Examples 1 to 10 and Comparative Preparation Examples 1 to 4 using a catalyst, the reactivity was evaluated according to the following criteria, and the results are shown in Table 1 below.
- ◎: 중합 반응이 원활히 이뤄짐- ◎: Polymerization reaction proceeds smoothly
- ○: 중합 반응이 진행되나, 중합 반응의 속도가 느림- ○: Polymerization proceeds, but the rate of the polymerization reaction is slow
- ×: 촉매가 활성화되지 않아, 중합 반응이 진행되지 않음- ×: The catalyst is not activated, so the polymerization reaction does not proceed.
알킬렌
옥사이드Step (1)
alkylene
oxide
촉매Step (2)
catalyst
알킬렌 옥사이드Step (2)
alkylene oxide
(meq/g)Degree of unsaturation
(meq/g)
분자량
(g/mol)numerical average
molecular weight
(g/mol)
제조예 2comparison
Preparation Example 2
제조예 3comparison
Preparation Example 3
제조예 4comparison
Preparation Example 4
2) EO: Ethylene Oxide
3) DMC: Double Metal Cyanide
4) N/A: 촉매가 활성화되지 않아, 중합 반응이 진행되지 않음 1) PO: Propylene Oxide
2) EO: Ethylene Oxide
3) DMC: Double Metal Cyanide
4) N/A: The catalyst is not activated, so the polymerization reaction does not proceed.
실험예 4 - 폴리우레탄 폼 물성 평가Experimental Example 4 - Evaluation of Polyurethane Foam Properties
실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 폴리우레탄 폼을 각각 5 cm × 5 cm의 규격으로 재단하여 샘플을 제조하였다. 이후, ASTM D3574-86에 의거하며, UTM(Universal Testing Machine)을 이용하여, 상기 샘플의 압축 경도, 신율, 압축영구줄음율, 및 반복압축줄음율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Polyurethane foams prepared in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 were each cut into 5 cm × 5 cm dimensions to prepare samples. Subsequently, according to ASTM D3574-86, the compressive hardness, elongation, permanent compression set, and repeated compression set of the samples were measured using a Universal Testing Machine (UTM), and the results are shown in Table 2 below.
조성물polyol
composition
(meq/g)Degree of unsaturation
(meq/g)
(kgf/cm2)25% compressive hardness 1)
(kgf/ cm² )
(kgf/cm2)50% compression hardness 2)
(kgf/ cm² )
2) 50% 압축 경도: 샘플을 25% 압축시켰을 때의 반발력
3) N/A: 중합 반응이 진행되지 않아, 샘플이 제조되지 않음1) 25% Compression Hardness: Repulsive force when the sample is compressed by 25%
2) 50% Compression Hardness: Rebound force when the sample is compressed by 25%
3) N/A: No sample was prepared as the polymerization reaction did not proceed.
상기 표 1 및 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 약 2,000 g/mol 내지 2,400 g/mol의 수평균분자량 기준으로, 불포화도가 0.02 meq/g 이하인 폴리올 조성물로부터 제조된 실시예 1 내지 10의 폴리우레탄 폼은 비교예 1 내지 4 대비 경도, 신율 등 기계적 물성이 현저히 향상된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 불포화도의 차이는 폴리올 조성물 제조 시, 촉매의 종류 또는 촉매의 투입 시점에 따라 달라질 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 비교 제조예 3의 경우, 단계 (1)의 예비 중합체 제조 공정에서 수산화 칼륨 촉매가 아닌 이중금속 시안화물 촉매를 사용함에 따라, 촉매가 활성화되지 않아 중합 반응이 진행되지 않는 문제를 확인할 수 있었다. 또한, 단계 (2)의 폴리올 조성물 제조 공정에서 이중금속 시안화물 촉매가 아닌, 수산화 칼륨 촉매를 사용하거나, 이중금속 시안화물 촉매와 수산화 칼륨 촉매를 병용하여 사용하는 경우, 제조된 폴리올 조성물의 불포화도가 0.02 meq/g를 초과하며, 폴리우레탄 폼의 경도, 신율, 압축영구줄음율 및 반복압축줄음율의 물성이 저하된 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in Tables 1 and 2 above, it was confirmed that the polyurethane foams of Examples 1 to 10, prepared from polyol compositions with a degree of unsaturation of 0.02 meq/g or less based on a number average molecular weight of about 2,000 g/mol to 2,400 g/mol, showed significantly improved mechanical properties such as hardness and elongation compared to Comparative Examples 1 to 4. In addition, it was confirmed that the difference in the degree of unsaturation may vary depending on the type of catalyst or the timing of catalyst addition when preparing the polyol composition. Specifically, in the case of Comparative Example 3, it was confirmed that the problem of the polymerization reaction not proceeding was that the catalyst was not activated because a bimetallic cyanide catalyst was used instead of a potassium hydroxide catalyst in the prepolymer preparation process of step (1). In addition, when a potassium hydroxide catalyst is used instead of a bimetallic cyanide catalyst in the polyol composition manufacturing process of step (2), or when a bimetallic cyanide catalyst and a potassium hydroxide catalyst are used in combination, it was confirmed that the degree of unsaturation of the manufactured polyol composition exceeds 0.02 meq/g, and the physical properties of the polyurethane foam, such as hardness, elongation, compression set, and repeated compression set, were reduced.
100: 배터리 모듈
101: 하우징
102: 배터리 셀
103: 폴리우레탄 폼
104: 열전도성 접착제100: Battery module
101: Housing
102: Battery cell
103: Polyurethane foam
104: Thermally conductive adhesive
Claims (15)
알킬렌 옥사이드로부터 유래된 제2 단위를 포함하며,
상기 제1 단위 모핵 구조에 상기 제2 단위가 결합된 블록 공중합체 화합물을 포함하고,
상기 블록 공중합체 화합물은 상기 제1 단위에 탄소수 3 내지 10의 치환 또는 비치환된 분지형 알킬렌기가 결합된 제1 블록, 상기 제1 블록에 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환된 선형 알킬렌기가 결합된 제2 블록, 및 상기 제2 블록에 상기 분지형 알킬렌기 및 선형 알킬렌기 중 적어도 하나가 랜덤형으로 결합된 제3 블록을 포함하며,
하기 측정 방법에 따른 불포화도가 0.02 meq/g 이하인 폴리올 조성물:
<측정 방법>
1) 상기 폴리올 조성물 30g가 투입된 제1 플라스크 및 상기 폴리올 조성물이 투입되지 않은 제2 플라스크를 준비하며, 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 아세트산 수은 50ml을 투입한 후, 30분 간 교반한다.
2) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 브롬화나트륨(NaBr) 9g을 투입한 후, 30분 간 교반한다.
3) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 1% 페놀프탈레인 지시약 0.5ml을 첨가하고, 0.1N 수산화칼륨(KOH)으로 적정한다.
4) 하기 식 1에 의해 불포화도를 계산한다.
[식 1]
불포화도(meq/g) = (Vs × Vb × 0.1 × F) / M
(상기 식 1에서, 상기 Vs는 상기 제1 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이며, 상기 Vb는 상기 제2 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이고, 상기 F는 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 팩터(Factor)이며, 상기 M는 상기 제1 플라스크에 투입된 상기 폴리올 조성물의 무게(g)이다.)A first unit derived from at least one type of 1,4:3,6-dianhydrohexitol; and
It comprises a second unit derived from alkylene oxide, and
It comprises a block copolymer compound in which the second unit is bonded to the first unit core structure, and
The block copolymer compound comprises a first block having a substituted or unsubstituted branched alkylene group having 3 to 10 carbon atoms bonded to the first unit, a second block having a substituted or unsubstituted linear alkylene group having 2 to 10 carbon atoms bonded to the first block, and a third block having at least one of the branched alkylene group and the linear alkylene group bonded randomly to the second block.
Polyol composition having a degree of unsaturation of 0.02 meq/g or less according to the following measurement method:
<Measurement Method>
1) Prepare a first flask into which 30g of the above polyol composition is added and a second flask into which the above polyol composition is not added, and add 50ml of mercury acetate to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
2) Add 9g of sodium bromide (NaBr) to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
3) Add 0.5 ml of 1% phenolphthalein indicator to each of the first flask and the second flask, and titrate with 0.1 N potassium hydroxide (KOH).
4) Calculate the degree of unsaturation using the following Equation 1.
[Equation 1]
Degree of unsaturation (meq/g) = (V s × V b × 0.1 × F) / M
(In the above Formula 1, V s is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the first flask, V b is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the second flask, F is the factor of 0.1N potassium hydroxide (KOH), and M is the weight (g) of the polyol composition introduced into the first flask.)
상기 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨은 이소소르비드(isosorbide)를 포함하는 것인 폴리올 조성물.In paragraph 1,
A polyol composition in which at least one of the above 1,4:3,6-dianhydrohexitols comprises isosorbide.
상기 폴리올 조성물은 상기 폴리올 조성물 총 중량을 기준으로. 상기 1,4:3,6-디안히드로헥시톨로부터 유래된 제1 단위를 5 중량% 내지 50 중량%로 포함하는 것인 폴리올 조성물.In paragraph 1,
The polyol composition comprises, based on the total weight of the polyol composition, a first unit derived from 1,4:3,6-dianhydrohexitol in an amount of 5% to 50% by weight.
상기 폴리올 조성물은 상기 폴리올 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 분지형 알킬렌기를 40 중량% 내지 85 중량%로 포함하는 것인 폴리올 조성물. In paragraph 1,
The polyol composition comprises 40% to 85% by weight of the branched alkylene group based on the total weight of the polyol composition.
상기 폴리올 조성물은 상기 폴리올 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 선형 알킬렌기를 0 중량% 초과 내지 20 중량%로 포함하는 것인 폴리올 조성물. In paragraph 1,
The polyol composition comprises the linear alkylene group in an amount greater than 0% by weight and up to 20% by weight, based on the total weight of the polyol composition.
상기 폴리올 조성물의 수평균분자량(Mn)은 500 g/mol 내지 12,000 g/mol인 것인 폴리올 조성물.In paragraph 1,
A polyol composition having a number average molecular weight (Mn) of 500 g/mol to 12,000 g/mol.
상기 폴리올 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 폴리올 조성물:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이며,
a 및 f는 각각 독립적으로 1 내지 60의 정수이고,
b 및 e는 각각 독립적으로 1 내지 6의 정수이며,
c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이고,
x는 1 내지 5의 정수이다.In paragraph 1,
The above polyol composition is a polyol composition comprising a compound represented by the following chemical formula 1:
[Chemical Formula 1]
In the above chemical formula 1,
R1 and R2 are each independently substituted or unsubstituted alkylene groups having 2 to 10 carbon atoms, and
a and f are each independently integers from 1 to 60, and
b and e are each independently integers from 1 to 6, and
c and d are each independently integers from 1 to 30, and
x is an integer from 1 to 5.
상기 화학식 1에서, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 3 내지 10의 치환 또는 비치환된 분지형 알킬렌기인 것인 폴리올 조성물.In Paragraph 9,
A polyol composition in which, in the above chemical formula 1, R1 and R2 are each independently a substituted or unsubstituted branched alkylene group having 3 to 10 carbon atoms.
상기 화학식 1에서, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환된 선형 알킬렌기, 및 탄소수 3 내지 10의 치환 또는 비치환된 분지형 알킬렌기가 랜덤형으로 중합된 것인 폴리올 조성물.In Paragraph 9,
A polyol composition in which, in the above chemical formula 1, R1 and R2 are each independently polymerized in a random manner from a substituted or unsubstituted linear alkylene group having 2 to 10 carbon atoms and a substituted or unsubstituted branched alkylene group having 3 to 10 carbon atoms.
상기 폴리올 조성물은 산화 방지제를 더 포함하는 것인 폴리올 조성물.In paragraph 1,
The above polyol composition is a polyol composition that further comprises an antioxidant.
상기 폴리올 조성물은 상기 폴리올 조성물 총 중량을 기준으로. 상기 산화 방지제를 0.03 중량% 내지 1.00 중량%로 포함하는 것인 폴리올 조성물.In Paragraph 12,
The polyol composition comprises the antioxidant in an amount of 0.03% to 1.00% by weight based on the total weight of the polyol composition.
이소시아네이트계 조성물을 포함하는 폴리우레탄 제조용 조성물:
<측정 방법>
1) 상기 폴리올 조성물 30g가 투입된 제1 플라스크 및 상기 폴리올 조성물이 투입되지 않은 제2 플라스크를 준비하며, 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 아세트산 수은 50ml을 투입한 후, 30분 간 교반한다.
2) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 브롬화나트륨(NaBr) 9g을 투입한 후, 30분 간 교반한다.
3) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 1% 페놀프탈레인 지시약 0.5ml을 첨가하고, 0.1N 수산화칼륨(KOH)으로 적정한다.
4) 하기 식 1에 의해 불포화도를 계산한다.
[식 1]
불포화도(meq/g) = (Vs × Vb × 0.1 × F) / M
(상기 식 1에서, 상기 Vs는 상기 제1 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이며, 상기 Vb는 상기 제2 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이고, 상기 F는 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 팩터(Factor)이며, 상기 M는 상기 제1 플라스크에 투입된 상기 폴리올 조성물의 무게(g)이다.)A polyol composition comprising a block copolymer compound comprising at least one first unit derived from 1,4:3,6-dianhydrohexitol and a second unit derived from an alkylene oxide, wherein the second unit is bonded to the first unit core structure, and wherein the block copolymer compound comprises a first block having a substituted or unsubstituted branched alkylene group having 3 to 10 carbon atoms bonded to the first unit, a second block having a substituted or unsubstituted linear alkylene group having 2 to 10 carbon atoms bonded to the first block, and a third block having at least one of the branched alkylene group and the linear alkylene group bonded randomly to the second block, and having a degree of unsaturation of 0.02 meq/g or less according to the following measurement method; and
Composition for manufacturing polyurethane comprising an isocyanate-based composition:
<Measurement Method>
1) Prepare a first flask into which 30g of the above polyol composition is added and a second flask into which the above polyol composition is not added, and add 50ml of mercury acetate to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
2) Add 9g of sodium bromide (NaBr) to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
3) Add 0.5 ml of 1% phenolphthalein indicator to each of the first flask and the second flask, and titrate with 0.1 N potassium hydroxide (KOH).
4) Calculate the degree of unsaturation using the following Equation 1.
[Equation 1]
Degree of unsaturation (meq/g) = (V s × V b × 0.1 × F) / M
(In the above Formula 1, V s is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the first flask, V b is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the second flask, F is the factor of 0.1N potassium hydroxide (KOH), and M is the weight (g) of the polyol composition introduced into the first flask.)
상기 하우징 내부에 수용된 복수개의 배터리 셀; 및
상기 복수개의 배터리 셀 사이에 배치된 폴리우레탄 폼을 포함하는 배터리 모듈로서,
상기 폴리우레탄 폼은 폴리올 조성물 및 이소시아네이트계 조성물을 포함하는 폴리우레탄 제조용 조성물을 포함하며,
상기 폴리올 조성물은 적어도 1종 이상의 1,4:3,6-디안히드로헥시톨로부터 유래된 제1 단위, 및 알킬렌 옥사이드로부터 유래된 제2 단위를 포함하며, 상기 제1 단위 모핵 구조에 상기 제2 단위가 결합된 블록 공중합체 화합물을 포함하고, 상기 블록 공중합체 화합물은 상기 제1 단위에 탄소수 3 내지 10의 치환 또는 비치환된 분지형 알킬렌기가 결합된 제1 블록, 상기 제1 블록에 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환된 선형 알킬렌기가 결합된 제2 블록, 및 상기 제2 블록에 상기 분지형 알킬렌기 및 선형 알킬렌기 중 적어도 하나가 랜덤형으로 결합된 제3 블록을 포함하며, 하기 측정 방법에 따른 불포화도가 0.02 meq/g 이하인 것인 배터리 모듈:
<측정 방법>
1) 상기 폴리올 조성물 30g가 투입된 제1 플라스크 및 상기 폴리올 조성물이 투입되지 않은 제2 플라스크를 준비하며, 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 아세트산 수은 50ml을 투입한 후, 30분 간 교반한다.
2) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 브롬화나트륨(NaBr) 9g을 투입한 후, 30분 간 교반한다.
3) 상기 제1 플라스크 및 상기 제2 플라스크 각각에 1% 페놀프탈레인 지시약 0.5ml을 첨가하고, 0.1N 수산화칼륨(KOH)으로 적정한다.
4) 하기 식 1에 의해 불포화도를 계산한다.
[식 1]
불포화도(meq/g) = (Vs × Vb × 0.1 × F) / M
(상기 식 1에서, 상기 Vs는 상기 제1 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이며, 상기 Vb는 상기 제2 플라스크에 첨가된 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 양(ml)이고, 상기 F는 상기 0.1N 수산화칼륨(KOH)의 팩터(Factor)이며, 상기 M는 상기 제1 플라스크에 투입된 상기 폴리올 조성물의 무게(g)이다.)
Housing;
A plurality of battery cells housed inside the above housing; and
A battery module comprising polyurethane foam disposed between the plurality of battery cells,
The above polyurethane foam comprises a composition for manufacturing polyurethane that includes a polyol composition and an isocyanate-based composition, and
The above polyol composition comprises a first unit derived from at least one type of 1,4:3,6-dianhydrohexitol and a second unit derived from an alkylene oxide, and comprises a block copolymer compound in which the second unit is bonded to the first unit core structure, wherein the block copolymer compound comprises a first block in which a substituted or unsubstituted branched alkylene group having 3 to 10 carbon atoms is bonded to the first unit, a second block in which a substituted or unsubstituted linear alkylene group having 2 to 10 carbon atoms is bonded to the first block, and a third block in which at least one of the branched alkylene group and the linear alkylene group is randomly bonded to the second block, and the degree of unsaturation according to the following measurement method is 0.02 meq/g or less:
<Measurement Method>
1) Prepare a first flask into which 30g of the above polyol composition is added and a second flask into which the above polyol composition is not added, and add 50ml of mercury acetate to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
2) Add 9g of sodium bromide (NaBr) to each of the first flask and the second flask, and stir for 30 minutes.
3) Add 0.5 ml of 1% phenolphthalein indicator to each of the first flask and the second flask, and titrate with 0.1 N potassium hydroxide (KOH).
4) Calculate the degree of unsaturation using the following Equation 1.
[Equation 1]
Degree of unsaturation (meq/g) = (V s × V b × 0.1 × F) / M
(In the above Formula 1, V s is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the first flask, V b is the amount (ml) of 0.1N potassium hydroxide (KOH) added to the second flask, F is the factor of 0.1N potassium hydroxide (KOH), and M is the weight (g) of the polyol composition introduced into the first flask.)
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