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KR101671487B1 - 염화비닐계 수지의 제조 방법 - Google Patents

염화비닐계 수지의 제조 방법 Download PDF

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KR101671487B1
KR101671487B1 KR1020140114311A KR20140114311A KR101671487B1 KR 101671487 B1 KR101671487 B1 KR 101671487B1 KR 1020140114311 A KR1020140114311 A KR 1020140114311A KR 20140114311 A KR20140114311 A KR 20140114311A KR 101671487 B1 KR101671487 B1 KR 101671487B1
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vinyl chloride
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soluble initiator
vinyl
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고정환
강바울
김지원
심형훈
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한화케미칼 주식회사
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Abstract

단량체; 유용성 개시제; 분산제; 및 유화제, 수용성 개시제 또는 이들의 조합을 포함하는 첨가제를 혼합하여 현탁 중합법에 의해 슬러리를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 단량체는 염화비닐, 불포화 카르복실산계 화합물 및 이와 공중합 가능한 에틸렌성 불포화 화합물을 포함하고, 상기 유화제는 음이온성 유화제, 비이온성 유화제 또는 이들의 조합을 포함하는 염화비닐계 수지의 제조 방법이 제공된다.

Description

염화비닐계 수지의 제조 방법{METHOD OF PREPARING VINYL CHLORIDE BASED RESIN}
염화비닐계 수지의 제조 방법에 관한 것이다.
염화비닐계 수지는 염화비닐, 불포화 카르복실산 및 비닐아세테이트를 단량체로 사용하며 철이나 알루미늄과 같은 금속 소재에 대한 접착력이 우수하여 잉크 바인더 및 접착제 용도로 광범위하게 사용되고 있다.
카르복실산을 함유하는 염화비닐계 수지는 주로 중국, 중동, 인도 등에서 사용되는데, 고온다습한 환경 하에서 이들 국가들로 상기 수지를 장기간 운송하거나 오래 보관하는 경우 수지 색상이 초기 백색에서 핑크색 또는 적색으로 변색이 되는 문제가 있다. 운송 중 또는 보관 중 열에 의해 수지 색상이 변색되면 수지의 상품 가치가 상실될 뿐만 아니라 열 변색에 의한 분자구조 변화로 인해 접착력, 용액 변색성 등의 품질이 저하될 수 있다.
일 구현예는 열에 의한 변색을 방지하고 접착성, 용액 투명성 등이 우수한 염화비닐계 수지의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
일 구현예는 단량체; 유용성 개시제; 분산제; 및 유화제, 수용성 개시제 또는 이들의 조합을 포함하는 첨가제를 혼합하여 현탁 중합법에 의해 슬러리를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 단량체는 염화비닐, 불포화 카르복실산계 화합물 및 이와 공중합 가능한 에틸렌성 불포화 화합물을 포함하고, 상기 유화제는 음이온성 유화제, 비이온성 유화제 또는 이들의 조합을 포함하는 염화비닐계 수지의 제조 방법을 제공한다.
상기 제조된 슬러리에서 미반응 단량체를 제거하는 단계, 그리고 상기 미반응 단량체가 제거된 슬러리를 탈수 및 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 음이온성 유화제는 C6 내지 C20 지방산의 알칼리 금속염 또는 암모늄염, C6 내지 C20 알킬설폰산의 알칼리 금속염 또는 암모늄염, C6 내지 C20 알킬벤젠설폰산의 알칼리 금속염 또는 암모늄염, C6 내지 C20 알킬설페이트의 알칼리 금속염 또는 암모늄염, C6 내지 C20 알킬디설폰산 디페닐옥사이드의 알칼리 금속염 또는 암모늄염, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 비이온성 유화제는 C6 내지 C20의 알코올, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 소르비탄 모노라우레이트(sorbitan monolaurate), 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 상기 염화비닐 100 중량부에 대하여 0.005 내지 1.0 중량부로 혼합될 수 있다.
상기 첨가제가 상기 유화제를 포함하고, 상기 유화제가 상기 음이온성 유화제 및 상기 비이온성 유화제를 포함하는 경우, 상기 음이온성 유화제 및 상기 비이온성 유화제는 1:0.5 내지 1:200의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 수용성 개시제는 포타슘 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트, 소듐 비설페이트, 소듐 하이드로설파이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 유용성 개시제는 t-부틸퍼옥시 네오데카노에이트, 디이소프로필퍼옥시 디카보네이트, 메틸에틸케톤 퍼옥사이드, 디-2-에틸헥실퍼옥시 디카보네이트, 디-3-메톡시부틸퍼옥시 디카보네이트, t-부틸퍼옥시 피발레이트(pivalate), t-아밀퍼옥시 피발레이트, t-헥실퍼옥시 피발레이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 상기 유화제 및 상기 수용성 개시제를 포함할 수 있고, 상기 유화제 및 상기 수용성 개시제는 1:50 내지 50:1의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 염화비닐은 일괄 투입하거나 또는 부분 투입하여 중합될 수 있다.
상기 불포화 카르복실산계 화합물은 말레산, 말레산 무수물, 이타콘산, 아크릴산, 메타크릴산, 알파-시아노아크릴산 또는 이들의 조합을 포함하는 불포화 카르복실산; 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 시아노에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 불포화 카르복실산의 알킬에스테르; 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화 화합물은 비닐아세테이트, 프로피온산 비닐 에스테르, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 메틸아크릴아마이드, N-메틸올아크릴아마이드, 에틸비닐에테르, 클로로에틸비닐에테르, 알파-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 클로로스티렌, 비닐나프탈렌, 비닐리덴 플루오라이드, 비닐리덴클로라이드, 비닐클로로아세테이트, 올레핀, 클로로화 올레핀, 이소부틸비닐 에테르, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 불포화 카르복실산계 화합물 및 상기 에틸렌성 불포화 화합물의 총 함량은 상기 염화비닐 100 중량부에 대하여 1 내지 40 중량부일 수 있다.
상기 분산제는 검화도가 40% 이상인 폴리비닐알코올, 셀룰로오스, 젤라틴, 아크릴산 중합체, 메타아크릴산 중합체, 이타콘산 중합체, 푸마르산 중합체, 말레인산 중합체, 숙신산 중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
기타 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
상기 제조 방법에 따라 제조된 염화비닐계 수지는 운송 및 보관 중 고온의 환경 하에서 발생하는 열 변색이 방지될 뿐만 아니라 접착성 및 용액 투명성이 우수하여, 잉크 바인더, 접착제 등에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 　다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
염화비닐계 수지는 염화비닐, 불포화 카르복실산계 화합물 및 이와 공중합 가능한 에틸렌성 불포화 화합물을 포함하는 단량체로부터 중합될 수 있다. 상기 단량체로 중합된 염화비닐계 수지는 열에 의한 변색이 일어날 수 있는데, 이는 상기 불포화 카르복실산계 화합물이 상기 염화비닐과 결합하여 열에 취약한 분자 구조를 형성할 뿐만 아니라 미반응된 불포화 카르복실산계 화합물이 수지에 잔류함으로써 수지의 변색이 일어날 수 있다.
일 구현예에서는 상기 단량체를 이용하여 현탁 중합 방법으로 중합시 유화제, 수용성 개시제 또는 이들의 조합을 포함하는 첨가제를 사용함으로써, 상기 불포화 카르복실산계 화합물의 반응을 유도하여 상기 불포화 카르복실산계 화합물의 전환율을 증가시키고, 또한 첨가된 상기 유화제나 수용성 개시제는 중합된 염화비닐계 수지의 표면에 위치됨에 따라 수지 내부에 전달되는 열을 차단할 수 있다. 이에 따라 상기 염화비닐계 수지의 열 변색을 방지할 수 있다.
이러한 작용을 보다 구체적으로 설명하면, 상기 불포화 카르복실산계 화합물은 상기 염화비닐에 비해 물에 대한 용해도가 높으므로, 유용성 개시제가 사용되는 현탁 중합에서 염화비닐의 액적 내부 보다는 염화비닐의 액적 외부 또는 수상에 불포화 카르복실산계 화합물이 분포할 확률이 높다. 상기 유화제는 음이온성 유화제, 비이온성 유화제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는데, 이러한 유화제는 친수성을 가지므로 염화비닐의 액적 외부와 수상에 분포되어 있는 불포화 카르복실산계 화합물을 포집하여 중합에 참여할 수 있도록 유도함으로써, 불포화 카르복실산계 화합물의 반응 전환율을 높일 수 있다. 또한 상기 수용성 개시제도 마찬가지로 불포화 카르복실산계 화합물의 반응 전환율을 높일 수 있다. 또한 상기 유화제 또는 상기 수용성 개시제는 중합된 염화비닐계 수지의 표면에 분포되는 입자 모폴로지 형성을 유도하여 열에 의해 이중결합 생성에 의한 발색단과 같은 분자 구조로의 변화를 최소화할 수 있다.
일 구현예에 따른 염화비닐계 수지의 제조 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
단량체, 유용성 개시제, 분산제 및 첨가제를 혼합하여 현탁 중합법에 의해 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리에서 미반응 단량체를 제거한 다음, 상기 미반응 단량체가 제거된 슬러리를 탈수 및 건조함으로써 염화비닐계 수지를 제조할 수 있다. 이때 상기 첨가제는 유화제, 수용성 개시제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 현탁 중합법은 상온 또는 고온의 중합수가 반응 매질로 사용될 수 있다. 또한 상기 단량체와 상기 분산제가 균일하게 분산되고 상기 유용성 개시제가 일정한 온도, 예를 들면 50℃ 내지 70℃에서 분해되어 상기 염화비닐 단량체와의 연쇄 반응에 의해 중합이 진행될 수 있다. 또한 상기 불포화 카르복실산계 화합물의 반응 전환율이 일정 시점에 도달하면 중합을 종료할 수 있다.
상기 제조된 염화비닐계 수지는 50 내지 200 ㎛ 크기의 입자 형태로 얻어질 수 있다. 이렇게 얻어진 염화비닐계 수지는 에틸아세테이트 또는 케톤계 용매에 용해한 후 접착력이 요구되는 코팅제로 사용될 수 있다.
상기 단량체는 염화비닐, 불포화 카르복실산계 화합물 및 이와 공중합 가능한 에틸렌성 불포화 화합물을 포함할 수 있다.
상기 염화비닐은 중합시 총량을 한꺼번에 일괄 투입할 수도 있고, 또는 몇 회로 나누어서 일부량을 부분 투입할 수도 있다.
상기 불포화 카르복실산계 화합물은 말레산, 말레산 무수물, 이타콘산, 아크릴산, 메타크릴산, 알파-시아노아크릴산 또는 이들의 조합을 포함하는 불포화 카르복실산; 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 시아노에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 불포화 카르복실산의 알킬에스테르; 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이들 중 상기 말레산, 상기 말레산 무수물 및 상기 이타콘산은 물에 대한 용해도가 높으므로 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 불포화 카르복실산계 화합물은 상기 염화비닐 100 중량부에 대하여 0.5 내지 40 중량부로 투입될 수 있고, 구체적으로는 1 내지 5 중량부로 투입될 수 있다. 상기 불포화 카르복실산계 화합물이 상기 함량 범위 내로 사용될 경우 중합 종류 후 수지에 잔존하는 미반응 불포화 카르복실산계 화합물의 양을 줄일 수 있고, 이에 따라 염화비닐계 수지의 열에 의한 변색을 최소화할 수 있다.
상기 불포화 카르복실산계 화합물 및 상기 에틸렌성 불포화 화합물의 총 함량은 상기 염화비닐 100 중량부에 대하여 1 내지 40 중량부로 사용될 수 있고, 구체적으로는 10 내지 30 중량부로 사용될 수 있다. 상기 단량체가 상기 함량 범위 내로 사용될 경우 미반응 불포화 카르복실산계 화합물 의 양을 줄일 수 있고, 이에 따라 염화비닐계 수지의 열 변색을 최소화할 수 있다.
상기 첨가제로 상기 유화제가 사용되는 경우, 상기 유화제는 음이온성 유화제, 비이온성 유화제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 음이온성 유화제는 C6 내지 C20 지방산의 알칼리 금속염 또는 암모늄염, C6 내지 C20 알킬설폰산의 알칼리 금속염 또는 암모늄염, C6 내지 C20 알킬벤젠설폰산의 알칼리 금속염 또는 암모늄염, C6 내지 C20 알킬설페이트의 알칼리 금속염 또는 암모늄염, C6 내지 C20 알킬디설폰산 디페닐옥사이드의 알칼리 금속염 또는 암모늄염, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 알킬설페이트의 알칼리 금속염의 예로는 소듐 라우릴설페이트 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이들 중 열에 강한 상기 C6 내지 C20 지방산의 알칼리 금속염 또는 암모늄염이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 비이온성 유화제는 C6 내지 C20의 알코올, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 소르비탄 모노라우레이트(sorbitan monolaurate), 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 알코올의 예로는 세틸 알코올 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이들 중 열에 강한 상기 알코올이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 유화제는 상기 음이온성 유화제와 상기 비이온성 유화제를 혼합하여 사용할 수도 있다. 이때 상기 음이온성 유화제 및 상기 비이온성 유화제는 1:0.5 내지 1:200의 중량비로 혼합될 수 있고, 구체적으로는 1:2 내지 1:50의 중량비로 혼합될 수 있다. 상기 음이온성 유화제 및 상기 비이온성 유화제가 상기 중량비 범위 내로 혼합될 경우 슬러리의 안정성을 확보할 수 있고, 상기 에틸렌성 불포화 화합물의 반응 전환율을 최대한 증가시킬 수 있으며, 중합된 염화비닐계 수지의 표면에서 수지 내부로의 열 전달을 최대한 방지할 수 있다.
상기 유화제는 상기 염화비닐 100 중량부에 대하여 0.005 내지 1.0 중량부로 혼합될 수 있고, 구체적으로는 0.01 내지 0.1 중량부로 혼합될 수 있다. 상기 유화제가 상기 함량 범위 내로 사용될 경우 상기 에틸렌성 불포화 화합물의 반응 전환율을 최대한 증가시킬 수 있고 중합된 염화비닐계 수지의 표면에서 수지 내부로의 열 전달을 최대한 방지함에 따라 염화비닐계 수지의 열 변색을 최소화할 수 있다.
상기 현탁 중합시 사용되는 상기 유용성 개시제는 t-부틸퍼옥시 네오데카노에이트, 디이소프로필퍼옥시 디카보네이트, 메틸에틸케톤 퍼옥사이드, 디-2-에틸헥실퍼옥시 디카보네이트, 디-3-메톡시부틸퍼옥시 디카보네이트, t-부틸퍼옥시 피발레이트(pivalate), t-아밀퍼옥시 피발레이트, t-헥실퍼옥시 피발레이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 유용성 개시제는 상기 염화비닐 100 중량부에 대하여 0.01 내지 1 중량부로 사용될 수 있고, 구체적으로는 0.02 내지 0.1 중량부로 사용될 수 있다. 상기 유용성 개시제가 상기 함량 범위 내로 사용될 경우 중합 반응성이 우수하고 중합 반응열을 제어하기 용이하다.
상기 첨가제로 사용되는 상기 수용성 개시제는 포타슘 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트, 소듐 비설페이트, 소듐 하이드로설파이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 유용성 개시제와 상기 수용성 개시제를 함께 사용할 경우, 각각은 95:5 내지 5:95의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있고, 예를 들면, 90:10 내지 10:90의 중량비로 혼합 사용할 수 있다. 유용성 개시제와 수용성 개시제를 상기 비율 범위 내로 혼합 사용할 경우 중합시간을 적절히 조절하여 생산성을 향상할 수 있다.
상기 첨가제로서 상기 유화제와 상기 수용성 개시제를 모두 사용하는 경우, 상기 유화제 및 상기 수용성 개시제는 1:50 내지 50:1의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있고, 예를 들면, 1:20 내지 20:1의 중량비, 1:1 내지 20:1의 중량비, 2:1 내지 15:1의 중량비로 혼합 사용할 수 있다. 유화제와 수용성 개시제를 상기 비율 범위 내로 혼합 사용할 경우 유화제 사용에 따른 접착성 저하를 최소화하면서 우수한 수지 변색성을 얻을 수 있다.
상기 현탁 중합시 사용되는 상기 분산제는 검화도가 40% 이상인 폴리비닐알코올, 셀룰로오스, 젤라틴, 아크릴산 중합체, 메타아크릴산 중합체, 이타콘산 중합체, 푸마르산 중합체, 말레인산 중합체, 숙신산 중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 분산제는 상기 염화비닐 100 중량부에 대하여 0.03 내지 5 중량부로 사용될 수 있고, 구체적으로는 0.05 내지 2.5 중량부로 사용될 수 있다. 상기 분산제가 상기 함량 범위 내로 사용될 경우 80 내지 200 ㎛ 크기의 정상적인 입자를 생성할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
진공 펌프를 이용하여 100L 반응기 내부의 산소를 제거한 후, 염화비닐 단량체 30kg(100 중량부), 말레산 2 중량부 및 비닐아세테이트 16 중량부를 투입하고, 교반 하에서 검화도 80%인 폴리비닐알코올 0.1 중량부, 70℃의 중합수 60kg, 그리고 유화제로서 소듐 라우릴설페이트 0.02 중량부 및 세틸 알코올 0.04 중량부를 투입하였다. 여기에 유용성 개시제로 t-부틸퍼옥시 네오데카노에이트 0.07 중량부를 첨가하여 현탁 중합을 개시하였다. 반응기 온도를 68℃로 유지하면서 6시간 동안 반응시킨 다음 반응기의 압력이 중합 초기에 비해 1.0kg/㎠ 낮아진 시점에서 중합을 정지시키고 미반응 단량체를 회수하고 중합을 종료하였다. 중합된 슬러리를 탈수 및 건조하여 평균 입자 크기가 160㎛인 염화비닐계 수지를 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에서 유화제로서 소듐 라우릴설페이트 0.03 중량부 및 세틸 알코올 0.06 중량부를 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 수지를 제조하였다.
실시예 3
실시예 1에서 유화제로서 소듐 라우릴설페이트 0.04 중량부 및 세틸 알코올 0.08 중량부를 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 수지를 제조하였다.
실시예 4
실시예 1에서 유화제로서 소듐 라우릴설페이트 0.01 중량부 및 세틸 알코올 0.02 중량부 대신 세틸 알코올 0.1 중량부를 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 수지를 제조하였다.
실시예 5
실시예 1에서 유화제로서 소듐 라우릴설페이트 0.01 중량부 및 세틸 알코올 0.02 중량부 대신 세틸 알코올 0.2 중량부를 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 수지를 제조하였다.
실시예 6
실시예 1에서 유화제로서 소듐 라우릴설페이트 0.01 중량부 및 세틸 알코올 0.02 중량부 대신 세틸 알코올 0.3 중량부를 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 수지를 제조하였다.
실시예 7
실시예 1에서 유화제, 즉, 소듐 라우릴설페이트 및 세틸 알코올을 투입하지 않고, 유용성 개시제로 t-부틸퍼옥시 네오데카노에이트 0.04 중량부를 투입하고, 수용성 개시제로 포타슘 퍼설페이트 0.03 중량부를 추가로 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 수지를 제조하였다.
실시예 8
실시예 3에서 유용성 개시제로 t-부틸퍼옥시 네오데카노에이트 0.04 중량부를 투입하고, 수용성 개시제로 포타슘 퍼설페이트 0.03 중량부를 추가로 투입한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법으로 염화비닐계 수지를 제조하였다.
실시예 9
실시예 6에서 유용성 개시제로 t-부틸퍼옥시 네오데카노에이트 0.04 중량부를 투입하고, 수용성 개시제로 포타슘 퍼설페이트 0.03 중량부를 추가로 투입한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 염화비닐계 수지를 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서 유화제, 즉, 소듐 라우릴설페이트 및 세틸 알코올을 투입하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 염화비닐계 수지를 제조하였다.
비교예 2
진공 펌프를 이용하여 100L 반응기 내부의 산소를 제거한 후, 염화비닐 단량체 30kg(100 중량부), 말레산 2 중량부 및 비닐아세테이트 16 중량부를 투입하고, 교반 하에서 소듐 라우릴설페이트 0.8 중량부 및 세틸 알코올 1.5 중량부를 투입하였다. 여기에 개시제로 포타슘 퍼설페이트 0.07 중량부를 첨가하여 중합을 개시하였다. 반응기 온도를 68℃로 유지하면서 6시간 동안 반응시킨 다음 반응기의 압력이 중합 초기에 비해 1.0kg/㎠ 낮아진 시점에서 중합을 정지시키고 미반응 단량체를 회수하고 중합을 종료하였다. 중합된 슬러리를 탈수 및 건조하여 평균 입자 크기가 1.5㎛인 염화비닐계 수지를 제조하였다.
평가 1: 염화비닐계 수지의 평균입경 측정
실시예 1 내지 9와 비교예 1 및 2에서 제조된 염화비닐계 수지의 평균입경을 맬번 마스터사이저를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
평가 2: 염화비닐계 수지의 변색도 측정
실시예 1 내지 9와 비교예 1 및 2에서 제조된 염화비닐계 수지를 열풍 오븐을 이용하여 70℃의 온도에서 60시간 동안 체류하게 한 후 색상 측정기(Hunter Lab)를 이용하여 수지의 색차 L, a, b를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
평가 3: 염화비닐계 수지의 투명도 및 접착력 측정
실시예 1 내지 9와 비교예 1 및 2에서 제조된 염화비닐계 수지 20 중량부 및 에틸아세테이트 80 중량부를 50℃의 온도에서 90분 동안 교반하여 용해한 후 용액의 투명도와 접착력을 각각 측정하였다.
용액의 투명도는 자외선 분광기를 이용하여 600nm 구간에서 측정하였다.
접착력 측정을 위해 알루미늄 필름에 상기 용액을 코팅한 후 열봉합 시험기를 이용하여 180℃에서 2 kgf/㎠의 압력으로 1초간 가하여 시료를 제조하였고, 인장강도 측정기를 이용하여 50 mm/분의 조건으로 접착면의 강도를 측정하였다.
　 수지 내 함유된 카르복실산 함량(중량%)　 수지의 평균입경(㎛)　 색상 투명도
(%)　		 접착력
(gf)　
L a b
실시예 1 0.62 131 83.6 4.6 5.2 86.9 504
실시예 2 0.71 120 86.3 3.8 6.7 85.4 476
실시예 3 0.78 102 88.4 2.6 7.4 84.2 448
실시예 4 0.59 157 82.4 5 4.7 87.7 572
실시예 5 0.64 150 83.5 4.4 5.9 86.2 628
실시예 6 0.67 145 85.6 4 6.7 85.7 662
실시예 7 0.68 171 88.2 4.5 5.16 84.5 601
실시예 8 0.81 112 89.3 2.1 7.8 83.3 468
실시예 9 0.71 147 87.4 3.6 7.1 84.2 672
비교예 1 0.57 160 80.2 5.6 4.3 87.3 553
비교예 2 0.78 1.5 88.3 2.6 7.7 75.5 246
- L은 밝기를 나타내며, a는 레드 색상의 색차이고, b는 옐로우 색상의 색차를 나타낸다.
상기 표 1을 통하여, 일 구현예에 따라 염화비닐, 불포화 카르복실산계 화합물 및 이와 공중합 가능한 에틸렌성 불포화 화합물을 이용하여 현탁 중합시 유화제 및/또는 수용성 개시제를 첨가하여 제조한 실시예 1 내지 9의 경우, 유화제 및/또는 수용성 개시제를 첨가하지 않은 비교예 1과 유화 중합 방법으로 염화비닐계 수지를 제조한 비교예 2의 경우와 비교하여, 수지의 열 변색이 최소화될 뿐만 아니라 접착성 및 용액 투명성이 우수함을 알 수 있다.
또한 유용성 개시제와 수용성 개시제를 함께 첨가하여 제조한 실시예 7 내지 9는 비교예 1은 물론이고 수용성 개시제를 첨가하지 않은 실시예 3 및 6 보다 수지의 열 변색이 최소화될 뿐만 아니라 접착성 및 용액 투명성이 우수함을 알 수 있다.
또한 실시예 1 내지 3을 참고하면, 유화제의 첨가량이 증가함에 따라 수지 내에 존재하는 카르복실산의 함량이 증가하고, 그에 따라 수지 변색성이 더욱 개선됨을 알 수 있다. 상기 수지 내에 존재하는 카르복실산의 함량이 증가된 것은 중합시 불포화 카르복실산계 화합물의 반응 전환율이 높은 것을 의미하며, 이로부터 미반응 불포화 카르복실산계 화합물의 낮은 잔류량으로 인하여 열 변색이 최소화됨을 알 수 있다.
또한 실시예 4 내지 6을 참고하면, 유화제의 첨가량이 증가함에 따라 수지 변색성이 개선될 뿐만 아니라 접착성도 더욱 개선됨을 알 수 있다.
또한 실시예 7 내지 9를 참고하면, 유용성 개시제 및 수용성 개시제와 함께 유화제를 첨가하여 제조된 실시예 8 및 9는 유화제는 사용하지 않고 유용성 개시제와 수용성 개시제만 첨가하여 제조된 실시예 7 보다 수지 변색성이 더욱 개선됨을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (14)

  1. 단량체; 유용성 개시제; 분산제; 및 첨가제를 혼합하여 현탁 중합법에 의해 슬러리를 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 단량체는 염화비닐, 불포화 카르복실산계 화합물 및 이와 공중합 가능한 에틸렌성 불포화 화합물을 포함하고,
    상기 첨가제는 수용성 개시제 또는 음이온성 유화제 중 적어도 1종과, 비이온성 유화제를 포함하며,
    평균 입경이 50 내지 200㎛인, 염화비닐계 수지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제조된 슬러리에서 미반응 단량체를 제거하는 단계, 그리고
    상기 미반응 단량체가 제거된 슬러리를 탈수 및 건조하는 단계
    를 더 포함하는 염화비닐계 수지의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 음이온성 유화제는 C6 내지 C20 지방산의 알칼리 금속염 또는 암모늄염, C6 내지 C20 알킬설폰산의 알칼리 금속염 또는 암모늄염, C6 내지 C20 알킬설페이트의 알칼리 금속염 또는 암모늄염, C6 내지 C20 알킬디설폰산 디페닐옥사이드의 알칼리 금속염 또는 암모늄염, 또는 이들의 조합을 포함하는 염화비닐계 수지의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비이온성 유화제는 C6 내지 C20의 알코올, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 소르비탄 모노라우레이트(sorbitan monolaurate), 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 또는 이들의 조합을 포함하는 염화비닐계 수지의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제는 상기 염화비닐 100 중량부에 대하여 0.005 내지 1.0 중량부로 혼합되는 염화비닐계 수지의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제가 상기 음이온성 유화제 및 상기 비이온성 유화제를 포함하는 경우,
    상기 음이온성 유화제 및 상기 비이온성 유화제는 1:0.5 내지 1:200의 중량비로 포함되는 염화비닐계 수지의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 개시제는 포타슘 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트, 소듐 비설페이트, 소듐 하이드로설파이트 또는 이들의 조합을 포함하는 염화비닐계 수지의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유용성 개시제는 t-부틸퍼옥시 네오데카노에이트, 디이소프로필퍼옥시 디카보네이트, 메틸에틸케톤 퍼옥사이드, 디-2-에틸헥실퍼옥시 디카보네이트, 디-3-메톡시부틸퍼옥시 디카보네이트, t-부틸퍼옥시 피발레이트(pivalate), t-아밀퍼옥시 피발레이트, t-헥실퍼옥시 피발레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 염화비닐계 수지의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제가 상기 음이온성 유화제 또는 음이온성 유화제를 포함하는 유화제와, 상기 수용성 개시제를 포함하는 경우,
    상기 유화제 및 상기 수용성 개시제는 1:50 내지 50:1의 중량비로 포함되는 염화비닐계 수지의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 염화비닐은 일괄 투입하거나 또는 부분 투입하여 중합되는 염화비닐계 수지의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 불포화 카르복실산계 화합물은 말레산, 말레산 무수물, 이타콘산, 아크릴산, 메타크릴산, 알파-시아노아크릴산 또는 이들의 조합을 포함하는 불포화 카르복실산; 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 시아노에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트 또는 이들의 조합을 포함하는 불포화 카르복실산의 알킬에스테르; 또는 이들의 조합을 포함하는 염화비닐계 수지의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌성 불포화 화합물은 비닐아세테이트, 프로피온산 비닐 에스테르, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 메틸아크릴아마이드, N-메틸올아크릴아마이드, 에틸비닐에테르, 클로로에틸비닐에테르, 알파-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 클로로스티렌, 비닐나프탈렌, 비닐리덴 플루오라이드, 비닐리덴클로라이드, 비닐클로로아세테이트, 올레핀, 클로로화 올레핀, 이소부틸비닐 에테르, 또는 이들의 조합을 포함하는 염화비닐계 수지의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 불포화 카르복실산계 화합물 및 상기 에틸렌성 불포화 화합물의 총 함량은 상기 염화비닐 100 중량부에 대하여 1 내지 40 중량부인 염화비닐계 수지의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 분산제는 검화도가 40% 이상인 폴리비닐알코올, 셀룰로오스, 젤라틴, 아크릴산 중합체, 메타아크릴산 중합체, 이타콘산 중합체, 푸마르산 중합체, 말레인산 중합체, 숙신산 중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 염화비닐계 수지의 제조 방법.
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