KR20130094515A - Low temperature curing liquid hydroxymethyl thermoset composition and thermoset plastic material - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알칼리 금속 촉매 및/또는 아민의 존재하에 합성되는 저온 경화형 액상 히드록시메틸 열경화성 조성물(알데히드 또는 치환 알데히드가 부족함)에 관한 것이다.
본 발명은 둘 이상의 히드록시기를 포함하는 하나 이상의 방향족 화합물(A) 및 하나 이상의 알데히드 및/또는 알데히드 치환체(B)를 알칼리 금속 촉매(C)의 존재 및 물 및/또는 유기 용매의 존재하에서 결합시켜서 제조되는 것을 특징으로 한다. 이러한 저온 경화형 액상 히드록시메틸 열경화성 조성물은 증가된 내열성, 증가된 내화성, 증가된 내충격성, 섬유에 대한 수지의 증가된 부착성 및 감소된 파쇄성을 필요로 하는 복합체의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a low temperature curable liquid hydroxymethyl thermosetting composition (lacking aldehyde or substituted aldehyde) synthesized in the presence of an alkali metal catalyst and / or amine.
The present invention is prepared by combining at least one aromatic compound (A) comprising at least two hydroxyl groups and at least one aldehyde and / or aldehyde substituent (B) in the presence of an alkali metal catalyst (C) and in the presence of water and / or an organic solvent. It is characterized by. Such low temperature curable liquid hydroxymethyl thermosetting compositions can be usefully used in the preparation of composites requiring increased heat resistance, increased fire resistance, increased impact resistance, increased adhesion of resins to fibers and reduced fracture properties. .
Description
본 발명은 알칼리 금속 촉매 및/또는 아민의 존재하에 합성되는 저온 경화형 액상 히드록시메틸 열경화성 조성물(알데히드 또는 치환 알데히드가 부족함)에 관한 것이다.The present invention relates to a low temperature curable liquid hydroxymethyl thermosetting composition (lacking aldehyde or substituted aldehyde) synthesized in the presence of an alkali metal catalyst and / or amine.
중합체(플라스틱) 재료는 일반적으로 두 가지 재료, 즉 열가소성 수지 및 열경화성 수지로 나누어진다. 열가소성 수지는 긴 분자들로 이루어지는데, 각 분자는 다른 분자에 부착되지 않는(즉, 가교되지 않는) 측쇄 또는 측쇄기를 가질 수 있다. 이들 수지는 용융 및 개질됨으로써 가공시에 발생되는 어떠한 잔류물이 재사용될 수 있다. 일반적으로 가공 온도가 초과되지 않는 경우 성형 동안 화학적인 변화는 일어나지 않는다. 열가소성 수지의 사용 온도 범위는 이의 물리적 강도의 손실 및 승온에서의 용융에 의해 제한된다. Polymeric (plastic) materials are generally divided into two materials: thermoplastics and thermosets. Thermoplastic resins consist of long molecules, each of which may have side or side chain groups that do not attach (ie, do not crosslink) to other molecules. These resins can be melted and modified so that any residues generated during processing can be reused. In general, no chemical change occurs during molding unless the processing temperature is exceeded. The temperature range of use of the thermoplastic resin is limited by its loss of physical strength and melting at elevated temperatures.
한편, 열경화성 수지는 가공시 반응하여 재용융 및 재가공될 수 없는 가교 구조를 형성한다. 열경화성 수지는 액체 형태 또는 부분 중합된 고체상 성형 분말의 형태로 제공될 수 있다. 비경화 상태에서, 열경화성 수지는 압력하에 또는 압력이 없이 최종 제품 형상으로 성형되고 화학약품 및/또는 열을 이용하여 중합(가교)될 수 있다. On the other hand, thermosetting resins react during processing to form crosslinked structures that cannot be remelted and reprocessed. The thermosetting resin may be provided in liquid form or in the form of partially polymerized solid phase molding powder. In the uncured state, the thermosetting resin can be molded into the final product shape with or without pressure and polymerized (crosslinked) using chemicals and / or heat.
열가소성 수지와 열경화성 수지 사이의 차이가 항상 명확한 것은 아니다. 예를 들어, 열가소성 폴리에틸렌은 와이어용 피복물로서 압출된 다음, 화학적으로 또는 광조사를 통해 가교되어, 가열시 더 이상 용융되지 않는 열경화성 수지가 형성될 수 있다. 일부의 플라스티 재료는 두 부류에 속하는 성분을 가질 수 있는데, 예를 들면 열경화성인 동시에 열가소성인 폴리에스테르 수지가 있다.The difference between thermoplastics and thermosets is not always clear. For example, thermoplastic polyethylene can be extruded as a coating for wires and then crosslinked chemically or via light irradiation to form thermosetting resins that no longer melt upon heating. Some plastic materials may have components belonging to two classes, for example thermosetting and thermoplastic polyester resins.
강화 열경화성 수지(RTP) 복합체는 유리 강화 플라스틱(GRP), 유리섬유 강화 플라스틱(FRP) 복합체 및 간략히 줄여서 유리섬유를 포함한 몇 가지 이름으로 알려져 있는 강화 플라스틱이다. 구체적으로, 강화 열경화성 플라스틱(RTP) 복합체는 강화용 열경화성 중합체 매트릭스내에서 강화 섬유를 함유한다. 가장 일반적으로, 상기 강화 섬유는 유리섬유이지만, 특히 아라미드와 같은 고강도 섬유, 바솔트(basalt), 흑연 및 탄소 등을 포함한 강화재가 진보된 용도로 사용되는 경우도 있다. 상기 중합체 매트릭스는 열경화성 수지(강화 수지)이고, 이러한 구조의 제품은 "비금속성" 강화 열경화성 플라스틱(RTP) 복합체로서 간주된다. 유용한 RTP 복합체 제품은 몇 가지 제조 방법을 이용하여 제조할 있다. 이러한 방법은 당업자에게 잘 알려져 있고 수적층법(hand lay-up), 필라멘트 와인딩법(filament winding), 수지 이송 성형법(Resin Transfer Molding, RTM), 진공 보조 수지 이송 성형법(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding, VARTM), 인발 성형법(Pultrusion), 프리드래그법(Pre-preg) 등이 있다. 이러한 방법을 이용하여 제조한 중합체 제품은 실온에서 경화(가교)될 수 있거나 또는 승온 경화, 광개시 경화, 및/또는 당업자에게 알려진 몇 가지 다른 진보된 경화 방법을 포함한 가속 조건하에서 경화(가교)될 수 있다.Reinforced thermosetting resin (RTP) composites are glass plastics known by several names, including glass reinforced plastics (GRP), glass fiber reinforced plastics (FRP) composites and, in short, glass fibers. Specifically, the reinforced thermosetting plastics (RTP) composite contains reinforcing fibers in the reinforcing thermosetting polymer matrix. Most commonly, the reinforcing fibers are glass fibers, but reinforcing materials including high strength fibers such as aramid, basalt, graphite, carbon and the like are sometimes used for advanced applications. The polymer matrix is a thermosetting resin (reinforced resin), and products of this structure are considered as "nonmetallic" reinforced thermosetting plastic (RTP) composites. Useful RTP composite products can be prepared using several manufacturing methods. Such methods are well known to those skilled in the art and include hand lay-up, filament winding, resin transfer molding (RTM), and vacuum assisted resin transfer molding (VARTM). ), Pultrusion, pre-preg, and the like. Polymer products made using this method may be cured (crosslinked) at room temperature or cured (crosslinked) under accelerated conditions including elevated temperature curing, photoinitiated curing, and / or some other advanced curing methods known to those skilled in the art. Can be.
유용한 중합체 강화 수지로는 테레프탈레이트, 이소프탈레이트, 오르토프탈레이트, 비스페놀, 비닐 에스테르, 에폭시 비닐 에스테르, 에폭사이드, 페놀, 레조르시놀, 및 다수의 다른 유기 및 무기 수지 등이 있다. 지난 30년간, 건설 산업, 항공우주 산업, 해운 및 운송 산업, 대학, 및 화재 방지 및 화재 보험업에 종사하는 많은 사람들은 일반적으로 사용되는 비금속성 제품(열가소성 및 열경화성)중 많은 것들은 심각한 화재, 독성 및 열적 안정성 문제를 제기한다는 것을 알게 되었다.Useful polymer reinforced resins include terephthalate, isophthalate, orthophthalate, bisphenols, vinyl esters, epoxy vinyl esters, epoxides, phenols, resorcinol, and many other organic and inorganic resins. Over the last three decades, many people in the construction, aerospace, shipping and transportation industries, universities, and fire protection and fire insurance industries have found that many of the commonly used nonmetallic products (thermoplastics and thermosets) have been subjected to severe fire, toxicity and It raises the issue of thermal stability.
벤조옥사진, BMI(비스말레이미드), 시아네이트 에스테르, PEEK, 프탈로니트릴, 폴리이미드 등과 같은 유기 물질들이 보상을 위해 새로이 개발되고 있고 이러한 필요성을 만족시키기 위해 상당한 진전을 이루고 있다. 그러나, 이들 유기 물질들은 일부의 가공상의 어려움 및 이와 관련된 따른 높은 사용 비용의 문제점이 있다. 페놀-알데히드, 레조르시놀-알데히드, 페놀-레조르시놀-알데히드, 탄닌-알데히드, 우레아-알데히드, 멜라민-알데히드 수지, 카제인-알데히드 등과 같은 대표적인 히드록시메틸 화합물은 특정 용도로 사용시 비용이 더욱 낮다는 특별한 이점이 있다. 페놀 및/또는 레조르시놀을 포함하는 여러 가지 친전자성 화합물계는 고온 강도를 갖는 것으로 알려져 있다. Organic materials such as benzoxazine, BMI (bismaleimide), cyanate esters, PEEK, phthalonitrile, polyimide and the like are being newly developed for compensation and making significant progress to meet this need. However, these organic materials suffer from some processing difficulties and associated high usage costs. Representative hydroxymethyl compounds such as phenol-aldehydes, resorcinol-aldehydes, phenol-resorcinol-aldehydes, tannins-aldehydes, urea-aldehydes, melamine-aldehyde resins, casein-aldehydes, etc., have lower costs when used for specific applications. Has a special advantage. Various electrophilic compound systems, including phenols and / or resorcinol, are known to have high temperature strength.
일반적으로 페놀-포름알데히드 반응의 첫 번째 부분은 약 70 ℃에서 일어나서 히드록시메틸 페놀(수지)을 형성한다. 히드록시메틸 페놀은 약 120 ℃까지 가열시 가교되어 메틸렌 및 메틸 에테르 가교(bridge)를 형성하게 된다. 이때 상기 수지는 가교되기 시작하여, 공유 결합으로 이루어진 크게 연장된 3차원적 웹(web)을 형성하는데, 상기 웹은 중합된 페놀 수지를 대표하는 것이다. 페놀의 이러한 고도로 가교된 특성은 상기 페놀에 경도 및 양호한 열적 안정성을 부여하고 상기 페놀이 대부분의 산성 화학약품에 견디도록 한다.Generally, the first part of the phenol-formaldehyde reaction takes place at about 70 ° C. to form hydroxymethyl phenol (resin). Hydroxymethyl phenol crosslinks upon heating to about 120 ° C. to form methylene and methyl ether bridges. The resin then begins to crosslink, forming a highly elongated three-dimensional web consisting of covalent bonds, which represent a polymerized phenolic resin. This highly crosslinked nature of the phenol gives the phenol hardness and good thermal stability and makes the phenol resistant to most acidic chemicals.
페놀은 3개 이하의 포름알데히드 단위체가 고리에 부착될 수 있도록 오르토 및 파라 위치(즉, 2, 4 및 6 위치)에서 친전자성 화합물(즉, 포름알데히드 등)에 대하여 반응성이 있다. 상기 히드록시 메틸기는 또 다른 유리 오르토 또는 파라 위치와 반응하여 메틸렌 가교(bridge)를 형성하거나, 또 다른 히드록시메틸기와 반응하여 에테르 가교를 형성할 수 있다. Phenols are reactive toward electrophilic compounds (ie, formaldehyde, etc.) in the ortho and para positions (ie, 2, 4, and 6 positions) such that up to three formaldehyde units can be attached to the ring. The hydroxy methyl group can be reacted with another free ortho or para position to form a methylene bridge, or with another hydroxymethyl group to form an ether bridge.
또한, 포름알데히드는 2개 이하의 페놀과 반응할 수 있다. 최종 중합체에서 확인되는 실제 작용성은 페놀에 대한 파라포름알데히드 몰비에 의존한다(F:P). 상기 몰비가 1에 도달하는 경우(F:P =1), 이론적으로 모든 페놀은 메틸렌 가교를 통해 결합되어 단일 분자를 생성하고 완전히 가교된다. 페놀-포름알데히드(PF), 레조르시놀-포름알데히드(RF), 페놀-레조르시놀-포름알데히드(PRF), 페놀-멜라민-포름알데히드(PMF) 등과 같은 수지는 산 또는 염기에 의해 촉매될 수 있는 단계-성장 중합 반응(축합 반응으로 알려짐)에 의해 형성된다. In addition, formaldehyde may react with up to two phenols. The actual functionality found in the final polymer depends on the paraformaldehyde molar ratio to phenol (F: P). When the molar ratio reaches 1 (F: P = 1), theoretically all phenols are bonded via methylene crosslinking to form a single molecule and fully crosslinked. Resins such as phenol-formaldehyde (PF), resorcinol-formaldehyde (RF), phenol-resorcinol-formaldehyde (PRF), phenol-melamine-formaldehyde (PMF) and the like can be catalyzed by acids or bases. It is formed by a step-growth polymerization reaction (also known as a condensation reaction).
상기 단계-성장 중합 반응이 수행되는 경로는 사용되는 촉매 형태에 따라 변화한다. 페놀 수지의 생성의 경우, 페놀, 포름알데히드, 물 및 촉매가, 형성될 원하는 수지에 따라 원하는 양으로 혼합된 다음, 열을 통해 반응한다. 이러한 반응의 부산물은 물이다. 페놀에 대한 포름알데히드의 비, 재단일화 온도(reunification temperature), 및 촉매를 조절함으로써 여러 가지 페놀 수지가 생성될 수 있다. 페놀 및/또는 변성 페놀(즉, 레조르시놀 등)에 기반한 수지계는 일반적으로 하기와 같이 두 가지로 분류된다:The route through which the step-growth polymerization reaction is carried out varies depending on the type of catalyst used. For the production of phenolic resins, phenol, formaldehyde, water and catalyst are mixed in the desired amounts depending on the desired resin to be formed and then reacted through heat. The byproduct of this reaction is water. Various phenolic resins can be produced by adjusting the ratio of formaldehyde to phenol, the reunification temperature, and the catalyst. Resin systems based on phenols and / or modified phenols (ie, resorcinol, etc.) are generally classified into two categories:
1) 노볼락: 이액형(two-part) 수지(노볼락)은 대표적으로, 페놀(P)에 대한 포름알데히드(F)의 몰비가 1 미만(F:P < 1)인 산 촉매된 페놀 포름알데히드 수지이다. 페놀(P)에 대한 포름알데히드(F)의 몰비가 1 미만(F:P < 1)이기 때문에, 이들 수지는 적당한 가교제를 첨가하지 않고도 완전히 중합될 수 있다.1) Novolac: Two-part resins (novolaks) are typically acid catalyzed phenol forms having a molar ratio of formaldehyde (F) to phenol (P) of less than 1 (F: P <1). Aldehyde resin. Since the molar ratio of formaldehyde (F) to phenol (P) is less than 1 (F: P <1), these resins can be fully polymerized without adding a suitable crosslinking agent.
2) 레졸: 단일 단계(single-stage) 수지(레졸)은 대표적으로, 페놀에 대한 알데히드의 몰비가 1 초과인 (F:P >1) 알칼리 촉매된 페놀 포름알데히드(PF) 수지이고, 상기 몰비는 일반적으로 1.1:1 내지 2.5:1 이다. 래졸은 추가의 촉매 없이 가열 몰드에서 경화 공정을 완료하여 삼차원적으로 가교된 불용성 중합체를 형성한다.2) Resol: A single-stage resin (resol) is typically an alkali catalyzed phenol formaldehyde (PF) resin having a molar ratio of aldehyde to phenol greater than 1 (F: P> 1), wherein the molar ratio Is generally from 1.1: 1 to 2.5: 1. The lasol completes the curing process in the heating mold without additional catalyst to form three-dimensionally crosslinked insoluble polymer.
불운하게도, 이들 페놀류중 많은 것들은 더욱 높은 경화 온도를 필요로 하고, 취성(embrittlement)의 경향이 있고, 산 촉매를 필요로 하고, "유리 포름알데히드"를 필요로 하는 것으로 확인되었다. 이러한 페놀 수지계중 일부에서 화재, 연기 및 독성 문제를 감소시키기 위한 상당한 연구가 수행되고 있는데, 이에는 할로겐 및 ATH, MgO 및 기타 재료와 같은 충진제를 이용하는 것이 포함된다. 이러한 페놀 수지계의 적용시 유리섬유로 일반적으로 알려져 있는 강화 재료의 사용으로 인해 다수의 다른 문제들이 발생한다. 이러한 페놀 수지계는 유리섬유 강화재에 잘 결합하지 않으려는 경향이 있었다. 일반적으로 상기 유리섬유 강화재는 유리섬유를 더욱 유연하게 만들고 수지에 대한 유리섬유의 결합을 개선하는 결합제(coupling agent)와 같은 화학약품 및 염으로 처리된다. 예를 들어, 축합 반응으로부터 방출된 물은 유리 섬유상에서 이들 염 및 결합제와 반응하여, 분해 및 취성을 유발하고 상기 결합제의 일반적인 사용을 방해하는 경향이 있다. 또한, 강도 및 내구성을 달성하기 위하여 강화 유리 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 고온 및 고압에서 유리섬유를 경화할 필요없이 유리섬유를 성형할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 대표적인 페놀은 고온 경화하에서 수행된 단계 중합의 결과로서 발생된 공극(voild)을 가지려는 경향이 있다. 이로써, 최종 복합체는 심하게 약화된다. 공극이 없는 적당한 복합체를 제공하는 것이 바람직하다.Unfortunately, many of these phenols have been found to require higher curing temperatures, tend to be embrittlement, require acid catalysts, and require "free formaldehyde". In some of these phenolic resins, considerable research is being conducted to reduce fire, smoke and toxicity problems, including the use of halogens and fillers such as ATH, MgO and other materials. Many other problems arise from the use of reinforcing materials commonly known as glass fibers in such phenolic resin applications. Such phenolic resins tend not to bind well to glass fiber reinforcements. Generally, the glass fiber reinforcement is treated with chemicals and salts, such as a coupling agent, which makes the glass fiber more flexible and improves the binding of the glass fiber to the resin. For example, water released from condensation reactions tends to react with these salts and binders on glass fibers, causing degradation and brittleness and hindering the general use of such binders. It is also desirable to use tempered glass fibers to achieve strength and durability. It is also desirable to be able to mold glass fibers without the need to cure them at high temperatures and pressures. Representative phenols also tend to have voids generated as a result of step polymerizations performed under high temperature curing. As a result, the final complex is severely weakened. It is desirable to provide suitable composites free of voids.
여러 가지 형태의 열경화성 수지, 특히 페놀 수지와 레조르시놀 수지 사이에는 상기 차이점 외에도 몇 가지의 차이점이 있다. 구체적으로, 열경화성 강화 수지는 열경화성 접착제 및/또는 점착부여 수지와 같은 다른 열경화성 수지와 고형분 및 중합체 매트릭스 형상(geometry) 등이 다르다. 열경화성 강화 수지는 더욱 측쇄의 구조를 가짐으로써, 삼차원적 중합체 매트릭스를 형성하여 더욱 강하고 열적으로 더욱 안정한 구조를 얻는 것이 가능하다.In addition to the above differences, there are several differences between the various types of thermosetting resins, in particular phenol resins and resorcinol resins. Specifically, the thermosetting resins differ from other thermosetting resins such as thermosetting adhesives and / or tackifying resins in terms of solids and polymer matrix geometry. Thermosetting reinforcement resins have a side chain structure, whereby it is possible to form a three-dimensional polymer matrix to obtain a stronger and thermally more stable structure.
대표적인 페놀계 강화 수지: 가교된 3차원적 매트릭스 Representative Phenolic Reinforced Resin: Crosslinked Three-Dimensional Matrix
반면에, 열경화성 접착제 및/또는 점착부여 수지는 선형 구조이다.On the other hand, thermosetting adhesives and / or tackifying resins are linear structures.
대표적인 노볼락 점착부여 수지: 선형 매트릭스Representative Novolak Tackifying Resin: Linear Matrix
따라서, 열경화성 강화 수지는 강화된 열경화성 플라스틱(RTP) 복합체의 제조에 사용되는 때 열경화성 접착제 및/또는 점착부여 수지의 경우보다 더욱 큰 기계적 하중에 견디려는 능력이 있다. 상기 열경화성 접착제 및/또는 점착부여 수지는 강화된 열경화성 플라스틱(RTP) 복합체의 제조 목적을 위한 양호한 적층 수지를 제공하지 못한다는 것이 당업자에게 잘 알려져 있다.Thus, thermoset reinforced resins have the ability to withstand greater mechanical loads than those of thermoset adhesives and / or tackifying resins when used in the manufacture of reinforced thermoset plastics (RTP) composites. It is well known to those skilled in the art that such thermoset adhesives and / or tackifying resins do not provide good laminate resins for the purpose of making reinforced thermoset plastics (RTP) composites.
강화된 열경화성 플라스틱((RTP) 복합체는 유리 강화 플라스틱(GRP), 유리섬유 강화 플라스틱(FRP) 복합체 및 간략히 줄여서 유리섬유 등을 포함한 몇 가지 이름으로 알려져 있는 강화 플라스틱류이다. 구체적으로, 강화된 열경화성 플라스틱(RTP) 복합체는 열경화성 강화 중합체 매트릭스내에서 강화 섬유를 함유한다. 가장 일반적으로, 상기 강화 섬유는 유리 섬유이지만, 아라미드와 같은 고강도 섬유, 바솔트, 흑연 및 탄소 등을 포함한 강화재가 고도의 용도로 사용되는 경우도 있다. 상기 중합체 매트릭스는 열경화성 수지(강화 수지)이고, 이러한 구조의 제품은 "비금속성" 강화 열경화성 플라스틱(RTP) 복합체로 간주된다.Reinforced thermosetting plastics (RTP) composites are reinforcing plastics known by several names, including glass reinforced plastics (GRP), glass fiber reinforced plastics (FRP) composites, and for short glass fibers, etc. Specifically, reinforced thermosetting Plastic (RTP) composites contain reinforcing fibers in a thermoset reinforcing polymer matrix, most commonly the reinforcing fibers are glass fibers, but reinforcing materials, including high strength fibers such as aramid, base salt, graphite and carbon, etc. The polymer matrix is a thermosetting resin (reinforced resin) and the product of this structure is considered a "nonmetallic" reinforced thermoset plastic (RTP) composite.
페놀 레졸 및/또는 노볼락은 페놀, 레조르시놀, 비스페놀, 플로로글루시놀, 크레졸, 알킬 페놀, 페놀 에스테르, 탄닌, 리그닌, 멜라민, 우레아 및 기타 히드록시기 성분 등과 같은 여러 가지 페놀계 화합물들을 단독 또는 조합으로 포함할 수 있다는 것이 당업자에게 잘 알려져 있다. Phenolic resols and / or novolacs can be used alone or in combination with various phenolic compounds such as phenol, resorcinol, bisphenol, phloroglucinol, cresol, alkyl phenols, phenol esters, tannins, lignin, melamine, urea and other hydroxyl groups. It is well known to those skilled in the art that they can include in combination.
페놀(히드록시벤젠)이 알칼리성 용액에서 친전자성 화합물(즉, 포름알데히드)과 반응하는 경우, 단계 중합 반응이 일어나서, 페놀기에 대한 오르토 또는 파라 위치에서 방향족 핵상에 히드록시 메틸기가 도입된다. 알칼리성 조건하에서, 페놀은 페녹시 음이온을 형성하는데, 상기 페녹시 음이온은 일반적으로, 친전자성 화합물과 반응하는 페놀 형태인 것으로 여겨진다. 알칼리성 용액에서 친전자성 화합물과 다른 페놀계 화합물의 반응은 유사한 형태로 일어나는 것을 확인할 수 있다. 이러한 알칼리성 반응은 본 발명에 아주 유익한 것으로 보인다.When phenol (hydroxybenzene) is reacted with an electrophilic compound (ie formaldehyde) in an alkaline solution, a step polymerization reaction takes place, introducing a hydroxy methyl group onto the aromatic nucleus at the ortho or para position to the phenol group. Under alkaline conditions, phenols form phenoxy anions, which are generally believed to be in the form of phenols that react with electrophilic compounds. It can be seen that the reaction between the electrophilic compound and the other phenolic compound in the alkaline solution occurs in a similar form. This alkaline reaction appears to be very beneficial to the present invention.
레조르시놀(1,3-디히드록시벤젠)이 친전자성 화합물(예를 들어, 포름알데히드)과 반응할 때 단계 중합 반응이 일어난다. 이러한 반응에 의하여, 히드록시메틸기가 히드록시에 대한 오르토 위치에서 방향족 핵상에 도입된다. 레조르시놀은 페놀보다 더욱 반응성이 있다는 것이 당업자에게 알려져 있다. 레조르시놀을 페놀에 도입하면 페놀을 더욱 낮은 온도에서 경화하는 것이 가능하다. 더욱 낮은 온도에서의 경화는 본 발명에 아주 유익한 것으로 보인다. 또한, 레조르시놀은 페놀의 인성(내충격성)을 증가시킨다는 것이 당업자에게 잘 알려져 있다. 내충격성은 본 발명에 아주 유익한 것으로 보인다.A step polymerization reaction occurs when resorcinol (1,3-dihydroxybenzene) is reacted with an electrophilic compound (eg formaldehyde). By this reaction, hydroxymethyl groups are introduced on the aromatic nucleus at the ortho position relative to the hydroxy. It is known to those skilled in the art that resorcinol is more reactive than phenol. Incorporation of resorcinol into phenol makes it possible to cure at lower temperatures. Curing at lower temperatures appears to be very beneficial to the present invention. It is also well known to those skilled in the art that resorcinol increases the toughness (impact resistance) of phenol. Impact resistance seems to be very beneficial to the present invention.
친전자성 화합물(예를 들어, 포름알데히드, 포름알데히드 치환체 등)이 부족한 페놀 및 레조르시놀 노볼락 수지에는 적당한 가교제를 첨가하여 경화(완전 가교)할 필요가 있다는 것이 당업자에게 잘 알려져 있다. It is well known to those skilled in the art that phenols and resorcinol novolac resins lacking electrophilic compounds (e.g., formaldehyde, formaldehyde substituents, etc.) need to be cured (completely crosslinked) by addition of a suitable crosslinking agent.
유용한 알데히드의 소오스들이 잘 알려져 있고 이의 예로는 포름알데히드(CH2O), 파라포름알데히드(CH2O)n, 트리옥시메틸렌(C3H6O3), 헥사메틸렌트리아민(헥사)(C6H12N4), 푸르푸랄(C5H4O2), 푸르푸릴 알콜(C5H6O2), 아크롤레인(C3H4O)과 같은 화합물 외에도. 우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드 등과 같은 기타 포름알데히드 함유 화합물 등이 있으나 이에 제한되지 않는다.Useful sources of aldehydes are well known and examples thereof include formaldehyde (CH 2 O), paraformaldehyde (CH 2 O) n, trioxymethylene (C 3 H 6 O 3), hexamethylenetriamine (hexa) (C 6 H 12 N 4), furfural (C 5 H 4 O 2), and fur In addition to compounds such as furyl alcohol (C5H6O2), acrolein (C3H4O). Other formaldehyde-containing compounds such as urea-formaldehyde, melamine-formaldehyde and the like.
또한, 포름알데히드는 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 시클로헥산디카르복스알데히드, 벤즈알데히드, 푸르푸랄, 및 기타 아릴 또는 헤테로고리 알데히드 등을 이용하여 더욱 더 치환될 수 있다는 것이 잘 알려져 있다.It is also well known that formaldehyde may be further substituted using acetaldehyde, propionaldehyde, cyclohexanedicarboxaldehyde, benzaldehyde, furfural, and other aryl or heterocyclic aldehydes and the like.
친전자성 화합물(예를 들어, 알데히드) 및 카르보닐에 인접한 탄소 또는 질소 원자상에서 반응성 수소를 갖는 카르보닐 함유 화합물 사이의 반응에서 형성되는, 페놀-포름알데히드, 페놀-레조르시놀-포름알데히드, 레조르시놀-포름알데히드, 탄닌-포름알데히드, 페놀-멜라민-포름알데히드, 및 이와 유사한 강화 수지와 같은 열경화성 강화 수지계는 강화 열경화성 플라스틱(RTP) 복합체 산업에서 포름알데드에 대한 수십조 달러의 요건을 구성한다. 이러한 열경화성 강화 수지는 이들의 우수한 FST (화재, 연기 및 독성) 특성 때문에 강화 열경화성 플라스틱(RTP)에서 이용되는 것으로, 본 발명에 유익한 것이다.Phenol-formaldehyde, phenol-resorcinol-formaldehyde, formed in the reaction between an electrophilic compound (e.g., an aldehyde) and a carbonyl containing compound having a reactive hydrogen on a carbon or nitrogen atom adjacent to carbonyl, Thermosetting reinforced resin systems, such as resorcinol-formaldehyde, tannin-formaldehyde, phenol-melamine-formaldehyde, and similar reinforced resins, constitute the multi-billion-dollar requirement for formaldehyde in the reinforced thermosetting plastic (RTP) composite industry. do. Such thermosetting reinforcing resins are used in reinforced thermosetting plastics (RTP) because of their excellent FST (fire, smoke and toxicity) properties and are advantageous for the present invention.
양호한 저장 수명을 갖는 페놀(PF) 또는 레조르시놀(PRF) 열경화성 강화 수지를 제조하기 위하여, 상기 수지는 친전자성 화합물(알데히드 또는 파라포름알데히드와 같은 알데히드)이 부족한 형태로 제조된다. 이러한 페놀 또는 레조르시놀 열경화성 강화 수지를 반응시켜 완전하게 만들기 위하여, 추가의 친전자성 화합물(알데히드 또는 파라포름알데히드와 같은 알데히드)이 상기 수지의 사용시 상기 수지에 혼입된다. 상기 완료된 반응에 의하여, 상기 수지가 강화 열경화성 수지(RTP) 복합체(제품)의 제조에 적당한 경화된 물질로 전환된다.In order to prepare phenol (PF) or resorcinol (PRF) thermosetting reinforced resins with good shelf life, the resins are prepared in a form lacking electrophilic compounds (aldehydes such as aldehydes or paraformaldehydes). In order to react and make these phenol or resorcinol thermosetting strengthening resins complete, additional electrophilic compounds (aldehydes such as aldehydes or paraformaldehydes) are incorporated into the resins when the resins are used. By the completed reaction, the resin is converted to a cured material suitable for the production of reinforced thermosetting resin (RTP) composites (products).
여러 가지 반응성 성분(예를 들어, 레조르시놀, 페놀 및 알데히드; 페놀, 멜라민 및 알데히드; 페놀, 푸르푸릴 및 알데히드; 등) 및 알칼리성 촉매가 혼입된 노볼락 수지 제품을 제조하기 위한 상당한 연구가 수행되어 왔다. 상기 노볼락 수지 제품은 경화 온도가 낮고, pH 수준이 완전히 중성이고, 경화시 취성(embrittlement) 및 균열발생(cracking)이 적으면서도 화염 전파가 낮고, 열방출율이 양호하고 연기 방출이 낮은 특별한 장점이 있다. 그러나, 대표적으로 이러한 수지는 겔화 사이클(gelation cycle)이 비교적 짧고, 상온 경화 사이클이 길고, 아주 부서지기 쉽고, 섬유에 대한 부착성이 양호하지 않다. 섬유에 대한 수지의 부착성을 더욱 좋게하는 것은 본 발명에 유익한 것이다.Considerable research has been conducted to produce novolak resin products incorporating various reactive components (e.g., resorcinol, phenol and aldehyde; phenol, melamine and aldehyde; phenol, furfuryl and aldehyde; etc.) and alkaline catalysts. Has been. The novolak resin products have the special advantages of low curing temperature, completely neutral pH level, low embrittlement and cracking during curing, low flame propagation, good heat release rate and low smoke emission. have. Typically, however, such resins have relatively short gelation cycles, long room temperature curing cycles, very brittleness and poor adhesion to fibers. It is advantageous for the present invention to further improve the adhesion of the resin to the fibers.
지난 수 십 년 동안에 걸쳐서, 건설 산업, 항공우주 산업, 해운업, 운송업, 대학, 폐수 처리 공장, 반도체 공장, 화재 방지 및 화재 보험업에 종사하는 많은 사람들은 일반적으로 사용되는 비금속성 제품(열가소성 및 열경화성)은 심각한 화재 문제를 제기한다는 것을 알게 되었다. 1960 년대 후반부터 1990 년대 까지 시용된 수지계(강화 수지 포함)들중 거의 대부분은 난연성과 관련된 클레임을 제기하게 만들었다. "난연성 수지"는 화학약품을 함유하지 않는 경우에도 상기 수지를 쉽게 연소시키지 않는 난연 기구를 단순히 포함했다. 그럼에도, 이들 수지는 여전히 연소되었다. 많이 변화하지도 않았고, 여전히 대부분의 난연성 수지는 그다지 난연성이 없고 화재에 안전하지 않은 것이 확실하다.Over the last few decades, many people in the construction, aerospace, shipping, transportation, universities, wastewater treatment plants, semiconductor plants, fire protection and fire insurance industries have commonly used nonmetallic products (thermoplastics and thermosets). Learned that it poses a serious fire problem. Nearly all of the resin systems (including reinforced resins) used in the late 1960s and 1990s made claims related to flame retardancy. "Flame retardant resin" simply included a flame retarding mechanism that does not easily burn the resin even when it does not contain chemicals. Nevertheless, these resins still burned. It has not changed much, and it is certain that most flame retardant resins are not very flame retardant and are not fire safe.
페놀 복합체는 FST(화재, 연기 및 독성)가 우수하기 때문에 그 잠재적인 유용성이 오랫동안 인식되어 왔다. 화재에 대한 안전성이 중요한 더욱 광범위한 용도를 위하여, 난연성 폴리에스테르, 비닐 에스테르 등 이상으로 연구되고 있다. 화재 안전 용도로는 항공기, 버스, 열차, 지하철 차량, 및 특히 출구가 제한되는 경우에 사람들이 밀집될 수 있는 용도 등이 있다. 불운하게도, 통상적인 페놀은 부서지기 쉽고, 특수 가공을 필요로 하고, 일부의 직업 및 환경적인 문제를 제기하고 에너지 소비를 증가시키는 것으로 알려져 있다.Phenolic complexes have long been recognized for their potential utility because of their excellent FST (fire, smoke and toxicity). For a wider range of applications where safety against fire is important, flame retardant polyesters, vinyl esters and the like have been studied. Fire safety applications include aircraft, buses, trains, subway cars, and especially those where crowds of people may be crowded if exits are restricted. Unfortunately, conventional phenols are known to be brittle, require special processing, raise some occupational and environmental problems, and increase energy consumption.
Brown(미국특허 제 4,373,062호)는 포름알데히드: 페놀의 몰비가 1.7:1 내지 2.8:1인 페놀-포름알데히드 수지 조성물을 pH 5.6 내지 8.5에서 반응시킨 다음, 상기 반응을 2.1:1 내지 2.8:1의 포름알데히드: 페놀 몰비에 이르게 하여 레졸을 생성함으로써 페놀-포름알데히드 및 페 놀-레조르시놀-포름알데히드 열경화성 결합제 및 접착(점착부여) 수지를 제조할 수 있음을 개시하고 있다. 상기 얻어지는 레졸 수지 생성물은 열 경화성이 있다. 다음에, 이러한 열경화성 레졸 생성물은 상기 열경화성 생성물의 유리 포름알데히드 함량에 대하여 대략적으로 화학양론적인 양의 포름알데히드 포착제(scavenger)와 반응하고, 상기 페놀의 60 내지 140%의 양의 레조르시놀을 첨가하고, 얻어지는 혼합물을 공중합을 달성하는 시간-온도 기간 동안 반응시켜서, 추가의 포름알데히드와 혼합시 단단한 고체로 경화되는 안정한 페놀-레조르시놀 액상 수지 생성물을 얻는다. 상기 화학양론적 양의 포름알데히드에 암모니아를 첨가한 결과, 헥사메틸렌 테트라민(헥사)이 원위치에서 생성되었다. 이러한 얻어지는 액상 수지는 단량체 또는 중합체 포름알데히드의 첨가에 의해 활성화될 때 안정하고 접착제로서 유용하게 되는 합성의 염기-촉매된 페놀-레조르시놀-포름알데히드 노볼락 생성물이다. 이러한 수지계는 복합체 제품의 제조를 위한 열경화성 수지로는 유용하지 않다. Brown (US Pat. No. 4,373,062) discloses a phenol-formaldehyde resin composition having a molar ratio of formaldehyde to phenol of 1.7: 1 to 2.8: 1 at pH 5.6 to 8.5, and then reacting the reaction at 2.1: 1 to 2.8: 1. It is disclosed that phenol-formaldehyde and phenol-resorcinol-formaldehyde thermosetting binders and adhesive (adhesive) resins can be prepared by reaching a aldehyde-phenol ratio of to formaldehyde. The obtained resol resin product is thermosetting. This thermoset resol product is then reacted with a formaldehyde scavenger in an approximately stoichiometric amount relative to the free formaldehyde content of the thermoset product and reacts resorcinol in an amount of 60 to 140% of the phenol. The mixture obtained is reacted for a time-temperature period to achieve copolymerization to obtain a stable phenol-resorcinol liquid resin product that cures to a solid solid upon mixing with additional formaldehyde. As ammonia was added to the stoichiometric amount of formaldehyde, hexamethylene tetramin (hexa) was produced in situ. This resulting liquid resin is a synthetic base-catalyzed phenol-resorcinol-formaldehyde novolak product that is stable and useful as an adhesive when activated by the addition of monomers or polymer formaldehyde. Such resin systems are not useful as thermosetting resins for the production of composite products.
Shea(미국특허 제 4,107,127호 및 5,202,189호)는 화재 및 높은 열조건에 노출되는 때 낮은 화염 전파, 양호한 열방출 및 낮은 연기 방출을 나타내고 경화시 취성 및 균열 발생에 내성이 있는 강화 열경화성 플라스틱 복합 제품의 제조에 유용한 상온 경화형 조성물을 제조하기 위하여, 고형분이 60% 이상(페놀을 함유하거나 함유하지 않음)이고 포름알데히드 또는 파라포름알데히드를 함유하는 노볼락 레조르시놀 강화 수지 조성물의 제조를 개시하고 있다. Shea는 적당한 노볼락 수지가 단일 상으로 생성되는 것을 개시하고 있는데, 초기 단계는 페놀 및, 필요한 경우 레조르시놀을 포름알데히드(실질적으로 포름알데히드이거나 파라포름알데히드 또는 이들의 혼합물)와 혼합하고, 포름알데히드의 약간의 부족이 종료시까지 수지의 경화를 방지하는 지점까지 상기 얻어지는 혼합물을 예열하는 것이다. 또한, Shea는 상기 수지계가 알칼리성이고 촉매로서 여러 가지 무기 수산화물을 이용하는 것에 기반한다는 것을 개시하고 있다. 또한, Shea는 그의 노볼락 발명의 창안에 필요한 성분들의 실행가능한 범위(표 1)를 개시하고 있다.Shea (US Pat. Nos. 4,107,127 and 5,202,189) discloses a reinforced thermosetting plastic composite product that exhibits low flame propagation, good heat release and low smoke emission when exposed to fire and high thermal conditions and is resistant to brittleness and cracking upon curing. In order to prepare room temperature curable compositions useful for the preparation, the production of novolak resorcinol reinforced resin compositions containing at least 60% solids (with or without phenol) and containing formaldehyde or paraformaldehyde are disclosed. Shea discloses that a suitable novolak resin is produced in a single phase, the initial step is to mix phenol and, if necessary, resorcinol with formaldehyde (substantially formaldehyde or paraformaldehyde or mixtures thereof) and form A slight lack of aldehyde preheats the resulting mixture to the point of preventing curing of the resin until termination. Shea also discloses that the resin system is alkaline and based on using various inorganic hydroxides as catalysts. Shea also discloses a viable range of ingredients required in the invention of his novolak invention (Table 1).
구체적으로, Shea는 레조르시놀, 또는 페놀(또는 변성 페놀 또는 이의 조합)에 대한 포름알데히드의 몰량이 부족한 레조르시놀 및 페놀, 20 내지 115 중량부의 알칼리성 금속 수산화물 촉매 + 용매, 및 15 내지 35 중량부의 포름알데히드를 이용하여 노볼락 수지를 생성하는 것을 개시하고 있다. 또한, Shea 는 더욱 높은 고형분의 수지의 반응성은 더욱 낮은 고형분의 수지의 반응성과 다르다는 것을 개시하고 있다. 또한, Shea는 특정 경화제는 용액에서 포름알데히드외에도 파라포름알데히드를 포함할 수 있다는 것을 개시하고 있다. 또한, Shea는 우수한 내화성 및 낮은 화염 및 연기 발생을 나타내는 60% 이상의 고형분의 특수한 열경화성 강화 레조르시놀 수지를 개시하고 있다. 또한, Shea는 그의 주제 발명이 상온 경화될 수 있다는 것을 청구하고 있다. Shea는 예를 들어 그의 표 5에서, 28 중량부의 37% 포르말린을 함유한 71% 고형분의 수지의 주형물(casting)을 24 시간후 경화한 것을 개시하고 있다. 이러한 상온 경화의 청구범위는 Shea 발명의 중요한 부분이다.Specifically, Shea is a resorcinol and phenol lacking the molar amount of formaldehyde relative to resorcinol, or phenol (or modified phenol or combination thereof), 20 to 115 parts by weight of alkaline metal hydroxide catalyst + solvent, and 15 to 35 weight It is disclosed to produce a novolak resin using negative formaldehyde. Shea also discloses that the reactivity of higher solids resins differs from that of lower solids resins. Shea also discloses that certain curing agents may include paraformaldehyde in addition to formaldehyde in solution. Shea also discloses a special thermoset reinforced resorcinol resin of at least 60% solids that exhibits excellent fire resistance and low flame and smoke generation. Shea also claims that the subject invention can be cured at room temperature. Shea, for example, in its Table 5, discloses the casting of a 71% solids resin containing 28 parts by weight of 37% formalin after 24 hours of curing. This claim of room temperature cure is an important part of the Shea invention.
상기 Shea 특허의 수지는 Firebanㄾ Mark V 및 Mark VII 수지로 상업화되었다. 몇 가지 다른 치환물(permutation)들이 제조되어 왔는데, 모두 이러한 원리를 따르고 있다. Firebanㄾ 수지를 얻어서 경화를 평가했다. 여러 가지 캐스팅 및 적층 실험을 수행하여 상기 Shea 수지의 경화 사이클을 측정했다. 이러한 실험 결과, 상온에서 겔화(경화)하기 위한 Shea 발명의 능력이 명확히 확인되었다. The resin of the Shea patent was commercialized with Fireban® Mark V and Mark VII resins. Several different permutations have been made, all of which follow this principle. Fireban® resin was obtained to evaluate curing. Several casting and lamination experiments were performed to measure the cure cycle of the Shea resin. As a result of these experiments, the ability of the Shea invention to gel (cure) at room temperature was clearly confirmed.
겔화 속도(가사 시간; pot life)는 상기 수지를 이용하는 사람에게는 중요한 고려사항이다. 겔화 속도가 너무 빠른 경우, 고려할 사항은 강화재의 적당한 침적(wetting out)이 이루어지지 않는다는 것이다. 겔화 시간은 수지의 고형분, 사용된 알데히드 형태, 수지의 pH, 상온 및 수지 온도에 의존하였는데, 15 내지 40분의 겔화 시간이 대표적이었다. Shea 특허의 표 5의 정보는 믿게 만드는데, 상온에서 상기 얻어지는 주형물 및 적층물(laminate)은 24 시간 이내에 경화될 수 있었다.Gelation rate (pot life) is an important consideration for those using the resin. If the gelation rate is too fast, consideration should be given to adequate wetting out of the reinforcement. The gelation time was dependent on the solids of the resin, the aldehyde form used, the pH of the resin, room temperature and the resin temperature, with a gelation time of 15 to 40 minutes being representative. The information in Table 5 of the Shea patent makes me believe that the molds and laminates obtained above at room temperature could be cured within 24 hours.
복합체 산업에서 중요한 고려사항은 소정의 시간내에 달성되는 경화도이다. 이는 흔히 겔화에 대한(vs.) 굳어짐에 대한(vs.) 경화의 측면에서 고려된다. 얻어지는 복합체 제품이 충분히 경화되지 않는 경우, 여러 가지 중요한 특성(인장, 굴곡 및 압축 강도 등)이 충분히 얻어질 수 없다. 불충분하게 경화된 제품을 사용하면 파국적인 실패가 초래될 수 있었다. 열경화성 재료의 경도 측정을 이용하면 경화도를 예측할 수 있다. 새로이 창안된 주형물 또는 적층물의 경도에 대하여 알려진 완전히 경화된(최종 경화) 시편의 경도를 비교하면, 재료의 경화도를 쉽게 결정할 수 있다. 표적 측정값(복합체가 경화되는 것을 청구하길 원하는)은 흔히, 완전히 경화된 시편의 85%에 달하는 측정치이다. 예를 들어, Shea 특허의 적용가능한 데이터 시트에서, 완전히 경화된 Shea Firebanㄾ Mark VIITM 수지(Shea 발명의 주제)는 완전히 경화된 때 45-50의 바콜 경도(Barcol Hardness)를 갖는 것으로 나타나 있다. 상온에서의 경화도를 측정하기 위한 특정의 실험 결과, 상온에서 24 시간 경화후 얻어지는 바콜 경도는 영(0)인 것으로 확인되었다. 실제로, 실온에서 경화된 평판형 적층물은 수 일 내지 1 주(상온에 따라)까지 감지가능한 바콜 경도를 전혀 나타내지 않았다. 인장, 굴곡 및 압축에 대한 표준 ASTM 시험 결과, 8 주까지 상온 경화된 적층물의 경우 표준 미만의 결과가 얻어졌다. 그러나, 상온에 의해서건 승온의 도움에 의해서건 상관없이 경화가 최종적으로 달성되면, 얻어지는 적층물은 청구된 기계적 특성을 나타냈다. 이와 같이, 상기 Shea 수지는 상온 경화가능한 것임이 확실하다.An important consideration in the composite industry is the degree of cure achieved within a given time. This is often considered in terms of curing against gelling (vs.) and curing (vs.). If the resulting composite product is not sufficiently cured, various important properties (tensile, flexural and compressive strength, etc.) cannot be sufficiently obtained. Inadequately cured products could lead to catastrophic failure. By measuring the hardness of the thermosetting material, the degree of curing can be predicted. By comparing the hardness of known fully cured (final cured) specimens against the hardness of the newly created mold or laminate, the degree of curing of the material can be readily determined. Target measurements (the desire to claim the composite to cure) are often measurements of up to 85% of fully cured specimens. For example, in the applicable data sheet of the Shea patent, a fully cured Shea Fireban® Mark VIITM resin (subject of Shea invention) is shown to have a Barcol Hardness of 45-50 when fully cured. As a result of specific experiments for measuring the degree of curing at room temperature, the Bacol hardness obtained after curing at room temperature for 24 hours was found to be zero (0). Indeed, flat laminates cured at room temperature showed no detectable Bacol hardness up to several days to one week (depending on room temperature). Standard ASTM test results for tension, flexion and compression resulted in substandard results for laminates cured to room temperature up to 8 weeks. However, if curing was finally achieved, whether at room temperature or with the aid of an elevated temperature, the resulting laminate exhibited the claimed mechanical properties. As such, it is evident that the Shea resin is curable at room temperature.
상기 Shea 수지는 포름알데히드가 부족하도록 생성되었고 가교를 일으키기 위해 추가의 포름알데히드를 필요로 했다. Shea는 바람직한 경화제중 하나로서 Firebanㄾ (55% 포름알데히드, 35% 메탄올 및 10% 메톡시메탄올 또는 물)을 사용하는 것을 개시하고 있다. 불운하게도, 이러한 조합(수지 + 경화제)은 연기를 발생(유리 포름알데히드를 방출)하려는 경향이 있다. Shea 및 Ghiorso는 Shea 수지(미국특허 제 5,202,189호)의 양의 증가를 돕기 위하여 이용된 유용한 비포름알데히드 가교 치환체(WIPO 국제 공개 번호 WO 2004/029119호)를 제조하기 위하여 상당히 많은 연구를 수행했다. 1 분 내지 일주(또는 그 이상)의 겔화 시간이 소요될 수 있는 것이 확인되었다. 불운하게도, 여전히 상기 Shea 수지는 부서지려는 경향(얻어지는 복합체가 절단되어 유리 섬유를 노출할 때 분진(dust)을 발생하려는 경향)이 있어서, 섬유에 대한 수지의 부착성이 비교적 약하고, 상당한 변형물(modification)이 비-덕트배관(non-ductwork)용으로 사용될 필요가 있다는 것이 확인되었다. 상기 Shea 발명의 실질적인 한계는 덕트배관 및 기타 관형(자체 지지) 복합 제품의 한계인 것으로 보인다.The Shea resin was produced to lack formaldehyde and needed additional formaldehyde to cause crosslinking. Shea discloses the use of Fireban® (55% formaldehyde, 35% methanol and 10% methoxymethanol or water) as one of the preferred curing agents. Unfortunately, this combination (resin + hardener) tends to generate smoke (release free formaldehyde). Shea and Ghiorso have done a great deal of research to prepare useful nonformaldehyde crosslinking substituents (WIPO International Publication No. WO 2004/029119) used to help increase the amount of Shea resin (US Pat. No. 5,202,189). It has been found that gelling time of 1 minute to 1 week (or more) can be taken. Unfortunately, the Shea resin still tends to break (the resulting composite tends to cut and generate dust when exposing the glass fibers), so that the resin's adhesion to the fiber is relatively weak and significant deformation It has been found that modification needs to be used for non-ductwork. The practical limitation of the Shea invention appears to be that of duct piping and other tubular (self-supporting) composite products.
미국특허 제 5,075,413호 및 5,075,414호에서 Dailey는 열경화성 강화 수지 조성물, 즉 (a) 고형분이 바람직하게는 약 58 내지 71%이고 바람직한 포름알데히드 함량이 약 5 내지 11 중량%인 것으로, 레조르시놀 및 레조르시놀-포름알데히드 산-촉매된 노볼락 강화 수지로 최소한 이루어지는 성분 A 및 (b) 성분 A를 경화하는데 필요한 가교제(파라포름알데히드)를 함유하는 안정한(경화하지 않는) 수지 용액을 생성하기 위하여 고형분이 바람직하게는 약 55 내지 67%이고 파라포름알데히드 함량이 바람직하게는 35 내지 43%인 것으로, 바람직하게는 알칼리성 촉매의 존재하에 수행되는 반응을 통해 얻은 페놀 레졸 강화 수지인 부분 B로 이루어지는 이액형 액-액 예비-촉매된 조성물을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 최종적으로, 성분 A 및 성분 B는 서로 혼합됨으로써 상기 파라포름알데히드(성분 B에 미리 혼합됨)가 성분 A의 레조르시놀 노볼락 강화 수지와 반응하여 경화된(가교된) 내화성 조성물을 얻는 것이 가능하게 된다. 상기 성분 B의 미리 혼합된 파라포름알데히드는 성분 A에 대한 메틸렌 공여체로서, 상기 수지 조성물의 가교(경화)를 일으키는 것이다. 또한, Dailey는 혼합 점도(점도 조절제)를 감소시킴으로써 상기 강화 재료의 가공 및 침적을 개선하고 가교 밀도를 증가시킴으로써 강화 플라스틱의 강도를 증가시키기 위한 목적으로 추가의 메틸렌 공여체를 사용하는 것을 개시하고 있다. 이와 같이, Dailey는 열경화성 페놀 또는 레조르시놀 수지 조성물의 가교(경화)를 촉진하기 위해 사용된 메틸렌 공여체와 동일한 정의에서 추가의 메틸렌 공여체의 사용을 고려하지 않았다는 것이 명백하다.Dailey in U.S. Pat.Nos. 5,075,413 and 5,075,414 is a thermosetting reinforcing resin composition, i. Solid to produce a stable (uncured) resin solution containing component A consisting of at least a lecinol-formaldehyde acid-catalyzed novolak reinforced resin and (b) a crosslinking agent (paraformaldehyde) required to cure component A It is preferably about 55 to 67% and the paraformaldehyde content is preferably 35 to 43%, preferably a two-component type consisting of Part B which is a phenol resol reinforced resin obtained through a reaction carried out in the presence of an alkaline catalyst. A process for preparing a liquid-liquid pre-catalyzed composition is disclosed. Finally, component A and component B are mixed with each other so that the paraformaldehyde (premixed in component B) can react with the resorcinol novolak reinforced resin of component A to obtain a cured (crosslinked) fire resistant composition. Done. The premixed paraformaldehyde of component B is a methylene donor for component A, which causes crosslinking (curing) of the resin composition. Dailey also discloses the use of additional methylene donors for the purpose of increasing the strength of the reinforced plastics by reducing the mixing viscosity (viscosity regulator) to improve the processing and deposition of the reinforcing materials and to increase the crosslinking density. As such, it is evident that Dailey did not consider the use of additional methylene donors in the same definition as the methylene donors used to promote crosslinking (curing) of the thermosetting phenol or resorcinol resin compositions.
또한, Dailey는 이러한 목적(점도 조절)에 적당한 바람직한 "추가의 메틸렌 공여체"가 푸르푸랄, 푸르푸릴 알콜, 옥사졸리딘, 이크롤레인 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 물질이라는 것을 개시하고 있다. 푸르푸랄, 푸르푸릴 알콜 및 아크롤레인은 잘 알려진 메틸렌 공여체에 속하는 것들이다. 그러나, 다수의 옥사졸린 화합물이 이용가능하고 그중 일부는 반응성이 있고(양호한 포름알데히드 공여체) 나머지 것들은 반응성이 없다는 것이 당업자에게 잘 알려져 있다. 또한, 일부의 옥사졸린 화합물들이 열활성화되는 경우 상온에서 반응성이 있다는 것이 잘 알려져 있다. 따라서, 옥사졸린 화합물들 모두가 유용한 메틸렌 공여체인 것은 아닌 것으로 알려져 있으며, 이들은 Dailey의 정의에서 기재된 유용한 "메틸렌 공여체"일 수 있거나 아닐 수 있다. Dailey에서 제공된 모든 실시예들은 "추가의 메틸렌 공여체"로서 사용하기에 적당한 어떠한 특정 옥사졸린 화합물에 대한 실시예를 제공함이 없이 푸르푸랄을 이용했다. Dailey는 상온에서 경화되는 특정의 강화 수지 조성물이 밀도 조절제로서 "추가의 메틸렌 공여체"를 사용하여 내화성 강화 열경화 플라스틱 조성물의 점도를 감소시키고, 침적(wet out)을 개선하고 가교 밀도를 증가시킬 수 있다는 것을 개시하고 있다. 또한, Dailey는 산 촉매된 노볼락이 염기 촉매된 레졸 및 "추가의 메틸렌 공여체"와 함께 사용될 수 있다는 것을 개시하고 있다.Dailey also discloses that the preferred "additional methylene donor" suitable for this purpose (viscosity control) is a material selected from the group consisting of furfural, furfuryl alcohol, oxazolidine, ecrolein and combinations thereof. Furfural, furfuryl alcohol and acrolein are among the well known methylene donors. However, it is well known to those skilled in the art that many oxazoline compounds are available, some of which are reactive (good formaldehyde donors) and others that are not reactive. It is also well known that some oxazoline compounds are reactive at room temperature when thermally activated. Thus, not all oxazoline compounds are known to be useful methylene donors, which may or may not be useful "methylene donors" as defined in Dailey's definition. All examples provided by Dailey used furfural without providing an example for any particular oxazoline compound suitable for use as an "additional methylene donor." Dailey has found that certain reinforcement resin compositions that cure at room temperature can use "additional methylene donors" as density modifiers to reduce the viscosity of fire resistant reinforced thermoset plastic compositions, improve wet out and increase crosslink density. It is disclosed that there is. Dailey also discloses that acid catalyzed novolacs can be used with base catalyzed resols and “additional methylene donors”.
또한, Dailey는 상기 수지가 약 16 내지 160 ℃의 온도에서 20 시간 내지 0.06 시간 내에 경화될 수 있다는 것을 개시하고 있다. 또한, Dailey는 상기 경화는 실온(12 ℃ 내지 35 ℃)에서 8 시간 내지 14 시간 내에 일어난다는 것을 개시하고 있다. 그러나, 실제로는, 이러한 수지계는 승온 열경화를 필요로 했다.Dailey also discloses that the resin can be cured within 20 hours to 0.06 hours at a temperature of about 16 to 160 ° C. Dailey also discloses that the cure occurs at room temperature (12 ° C. to 35 ° C.) within 8 to 14 hours. In practice, however, such resin systems required elevated temperature thermosetting.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 알데히드 및/또는 치환 알데히드를 이용하여, 알칼리 금속 및/또는 아민의 존재하에 저온 경화형 액상 히드록시메틸 열경화성 조성물(알데히드 또는 치환된 알데히드가 부족함)을 제공함에 있다.The problem to be solved by the present invention is to provide a low-temperature curing liquid hydroxymethyl thermosetting composition (lacking aldehyde or substituted aldehyde) in the presence of alkali metals and / or amines using aldehydes and / or substituted aldehydes.
또한, 본 발명의 다른 해결과제는 포름알데히드, 파라포름알데히드, "헥사" 옥사졸리딘, 니트로알콜, 니트로아민, 이민, 아민-니트로알콜, 헥사히드로피리미딘, 니트론, 히드록실아민, 니트로-올레핀, 니트로아세탈, 및 이들의 변이체(variant), 치환체(permutation) 및 변형체(variation) 등을 포함한 여러 가지 알데히드 및 비-포름알데히드 경화제(hardener)와 함께 사용될 수 있는 저온 경화형 액상 히드록시메틸 열경화성 조성물을 제공함에 있다.In addition, other solutions of the present invention include formaldehyde, paraformaldehyde, "hexa" oxazolidine, nitroalcohol, nitroamine, imine, amine-nitroalcohol, hexahydropyrimidine, nitron, hydroxylamine, nitro- Low temperature curable liquid hydroxymethyl thermoset compositions that can be used with various aldehyde and non-formaldehyde hardeners, including olefins, nitroacetals, and variants, permutations, and variations thereof. In providing.
또한, 본 발명의 또다른 해결과제는 여러 가지 가교용 화합물과 함께 사용될 수 있는 저온 경화형 액상 히드록시메틸 열경화성 조성물을 제공함에 있다.In addition, another problem of the present invention is to provide a low-temperature curing liquid hydroxymethyl thermosetting composition that can be used with various crosslinking compounds.
본 발명의 저온 경화형 액상 히드록시메틸 열경화성 조성물은, 히드록시기 성분(A), 알데히드 또는 치환 알데히드(B), 15 중량부 미만의 알칼리 금속 촉매(C), 및 총중량이 15 중량부 미만인 알칼리 금속 촉매 + 용매(D)로 이루어진 것을 특징으로 한다.The low temperature curable liquid hydroxymethyl thermosetting composition of the present invention comprises a hydroxy group component (A), an aldehyde or a substituted aldehyde (B), an alkali metal catalyst (C) of less than 15 parts by weight, and an alkali metal catalyst having a total weight of less than 15 parts by weight. It is characterized by consisting of a solvent (D).
바람직하게, 상기 히드록시기 성분은 페놀, 레조르시놀, 비스페놀, 플로로글루시놀 크래졸, 알킬 페놀, 페놀 에스테르, 탄닌, 리그닌, 멜라민, 우레아 및 다른 히드록시기 성분 및 이들의 혼합물 중에서 선택한 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Preferably, the hydroxy group component is any one selected from phenol, resorcinol, bisphenol, phloroglucinol crasol, alkyl phenol, phenol esters, tannins, lignin, melamine, urea and other hydroxyl group components and mixtures thereof. It is done.
바람직하게, 상기 알데히드 또는 치환 알데히드는 포름알데히드, 파라포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 시클로헥산디카르복스알데히드, 벤즈알데히드,. 푸르푸랄, 및 다른 아릴 또는 헤테로고리 알데히드, 아민, 니트로 파라핀(및 유도체), 반응성 옥사졸린 및 이들의 혼합물 중에서 선택한 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Preferably, the aldehyde or substituted aldehyde is formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, cyclohexanedicarboxaldehyde, benzaldehyde ,. Furfural and other aryl or heterocyclic aldehydes, amines, nitro paraffins (and derivatives), reactive oxazolines and mixtures thereof.
바람직하게, 상기 용매는 사용되는 경우 물 또는 유기 용매인 것을 특징으로 한다.Preferably, the solvent is characterized in that it is water or an organic solvent when used.
또한, 본 발명의 저온 경화형 액상 히드록시메틸 열경화성 조성물은, 히드록시기 성분(A), 15 중량부 미만의 알데히드 또는 치환 알데히드(B), 15 중량부 미만의 알칼리 금속 촉매(C), 총중량이 15 중량부 미만인 알칼리 금속 촉매 + 용매(D)의 반응 생성물로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the low-temperature-curable liquid hydroxymethyl thermosetting composition of the present invention is a hydroxy group component (A), less than 15 parts by weight of aldehyde or substituted aldehyde (B), less than 15 parts by weight of an alkali metal catalyst (C), and a total weight of 15 parts by weight. It is characterized by consisting of a reaction product of less than a portion of the alkali metal catalyst + solvent (D).
본 발명은 알칼리 금속 촉매 및/또는 아민의 존재하에 촉매되는 합성 액상 레졸/노볼락 수지(알데히드 또는 치환 알데히드가 부족함)를 제조할 수 있다.The present invention can produce synthetic liquid resol / novolak resins (lacking aldehydes or substituted aldehydes) catalyzed in the presence of alkali metal catalysts and / or amines.
또한, 본 발명은 포름알데히드. 파라포름알데히드, "헥사" 옥사졸리딘, 니트로알콜, 니트로아민, 이민, 아민-니트로알콜, 헥사히드로피리미딘, 니트론, 히드록실아민, 니트로-올레핀, 니트로아세탈, 및 이들의 변이체(variant), 치환체(permutation) 및 변형체(variation) 등을 포함한 여러 가지 알데히드 및 비-포름알데히드 경화제(hardener)와 함께 사용될 수 있는 합성 액상 노볼락 수지계를 제조할 수 있다.In addition, the present invention is formaldehyde. Paraformaldehyde, "hexa" oxazolidine, nitroalcohol, nitroamine, imine, amine-nitroalcohol, hexahydropyrimidine, nitron, hydroxylamine, nitro-olefins, nitroacetals, and variants thereof Synthetic liquid novolac resin systems can be prepared that can be used with a variety of aldehyde and non-formaldehyde hardeners, including permutations, variants, and the like.
또한, 본 발명은 포름알데히드가 없는 것으로 간주되는 1 ppm 미만의 유리 포름알데히드(free formaldehyde)를 갖는 합성 액상 노볼락 수지계를 제조할 수 있다.In addition, the present invention can produce synthetic liquid novolac resin systems having less than 1 ppm of free formaldehyde that are considered to be free of formaldehyde.
또한, 본 발명은 여러 가지 유리섬유 보강재와 함께 사용될 수 있고 여러 가지 온도 및 압력에서 경화될 수 있는 합성 액상 수지계를 제조할 수 있다.In addition, the present invention can produce a synthetic liquid resin system that can be used with various glass fiber reinforcement and can be cured at various temperatures and pressures.
또한, 본 발명은 화염 및 화염 충돌(flame impingement)에 대한 내성이 높은 복합체 제품을 제조할 수 있다.In addition, the present invention can produce a composite product having high resistance to flame and flame impingement.
또한, 본 발명은 복사(간접)열에 노출시 자동점화 경향이 거의 없는 복합체 제품을 제조할 수 있다.In addition, the present invention allows the production of composite products with little tendency to autoignite upon exposure to radiant (indirect) heat.
또한, 본 발명은 직접 화염 충돌 조건과 간접 열조사원에 노출시 연기를 거의 발생하지 않는 복합체 제품을 제조할 수 있다.In addition, the present invention can produce a composite product that generates little smoke upon exposure to direct flame impact conditions and indirect heat radiation sources.
또한, 본 발명은 파쇄성이 감소되고 강화재에 대한 수지의 부착성이 증가된 합성수지를 제조할 수 있다.In addition, the present invention can produce a synthetic resin with reduced fractureability and increased adhesion of the resin to the reinforcing material.
또한, 본 발명은 높은 열변형 온도(HDT), 높은 유리 전이 온도(Tg), 높은 열적 반응 파리미터(TRP), 낮은 최대열방출율(PHRR), 낮은 화염 전파 지수(FPI) 및 낮은 연기 피해 지수(SDI)를 갖는 제공하기 위해 사용될 수 있는 경화가능한 합성 액상 노볼락 수지(알데히드 또는 치환 알데히드가 부족함)를 제조할 수 있다.In addition, the present invention provides high heat deflection temperature (HDT), high glass transition temperature (Tg), high thermal reaction parameter (TRP), low maximum heat release rate (PHRR), low flame propagation index (FPI) and low smoke damage index ( A curable synthetic liquid novolak resin (lacking aldehyde or substituted aldehyde) can be prepared that can be used to provide with SDI).
하기의 실시예는 특정 특징 및/또는 실시양태를 예시하기 위하여 제공되는 것이다. The following examples are provided to illustrate certain features and / or embodiments.
본 발명의 저온 경화형 액상 히드록시메틸 열경화성 조성물의 하나인 신규한 합성 액상 노볼락 수지는 알데히드-반응성 수지-형성 화합물 및 알데히드 및/또는 알데히드 치환 화합물 및/또는 아민 및/또는 이들의 조합을 반응시켜서 제조한다. 구체적으로, 이러한 조성물은 알칼리 금속 촉매를 이용하여, 상기 히드록시 작용기 화합물에 대한 알데히드 및/또는 알데히드 치환 화합물의 몰비가 1 미만이 되도록 그 양을 100% 미만으로 반응시킨다.The novel synthetic liquid novolac resin, which is one of the low temperature curable liquid hydroxymethyl thermosetting compositions of the present invention, is made by reacting an aldehyde-reactive resin-forming compound with an aldehyde and / or an aldehyde substituted compound and / or an amine and / or combinations thereof. Manufacture. Specifically, the composition is reacted with an alkali metal catalyst in an amount of less than 100% so that the molar ratio of aldehyde and / or aldehyde substituted compound to the hydroxy functional compound is less than 1.
또한, 본 발명의 다른 저온 경화형 액상 히드록시메틸 열경화성 조성물인 신규한 합성 액상 노볼락 수지는 총중량을 기준으로 15 중량부 미만의 알칼리 금속 촉매 및/또는 촉매 + 용매 및/또는 기타 촉매를 이용한다. 축합 반응을 달성하기 위해 이용되는 알칼리 금속 촉매의 양은 약 0 내지 약 15 중량부 사이의 비교적 넓은 범위에 걸쳐서 변화할 수 있고, 대표적으로는 알데히드-반응성 수지-형성 화합물(예를 들어, 페놀, 치환된 페놀 등) 100 중량부를 기준으로 약 10 중량부 이하이다.In addition, the novel synthetic liquid novolak resin, another low temperature curable liquid hydroxymethyl thermosetting composition of the present invention, uses less than 15 parts by weight of alkali metal catalyst and / or catalyst + solvent and / or other catalyst based on the total weight. The amount of alkali metal catalyst used to achieve the condensation reaction can vary over a relatively wide range between about 0 to about 15 parts by weight, typically an aldehyde-reactive resin-forming compound (eg, phenol, substitution Less than about 10 parts by weight based on 100 parts by weight of phenol).
알데히드-반응성 수지-형성 화합물은 그 분자내에서 둘 이상의 알데히드-반응성 수소 부위를 갖는다. 상기 알데히드-반응성 수지-형성 화합물로는 아미노트리아진, 우레아, 페놀 등이 있다.An aldehyde-reactive resin-forming compound has two or more aldehyde-reactive hydrogen sites in its molecule. The aldehyde-reactive resin-forming compound includes aminotriazine, urea, phenol and the like.
페놀이 바람직한 출발 물질이지만, 오르토-크레졸, 메타-크레졸, 파라-크레졸, 파라-3차-부틸-페놀, 파라-옥틸페놀, 파라-노닐페놀, 파라페놀, 비스페놀, 레조르시놀, 플로로글루시놀, 탄닌, 리그닌, 및 캐슈 너트 외피유(cashew nut shell liquid)와 같은 치환 페놀을 단독 또는 조합으로 제한없이 이용될 수 있다. 이들 중에서, 페놀 및 레조르시놀이 출발물질로서 특히 바람직하다.Phenol is the preferred starting material, but ortho-cresol, meta-cresol, para-cresol, para-tert-butyl-phenol, para-octylphenol, para-nonylphenol, paraphenol, bisphenol, resorcinol, phlogrog Substituted phenols such as rucinol, tannin, lignin, and cashew nut shell liquid can be used without limitation, alone or in combination. Of these, phenol and resorcinol are particularly preferred as starting materials.
단독 또는 조합으로 사용될 수 있는 아미노트리아진으로는 아세토구아나민, 아멜리드, 아멜린, 벤조구아나민, 포르모구아나민, 멜라민 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다. 우레아 화합물로는 우레아 그 자체, 에틸렌 우레아 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다. 우레아 및 멜라민이 특히 바람직하다.Aminotriazines that may be used alone or in combination include, but are not limited to, acetoguanamine, amlides, amelin, benzoguanamine, formmoguanamine, melamine, and the like. Urea compounds include, but are not limited to, urea itself, ethylene urea, and the like. Urea and melamine are particularly preferred.
단독 또는 조합으로 이용될 수 있는 알데히드 화합물로는 아세트알데히드, 아크롤레인, 벤즈알데히드, 부티르알데히드, 시클로헥산디카르복스알데히드, 포름알데히드, 푸르푸랄, 헵타알데히드, 헥사메틸렌테트라민 및 기타 아민(예를 들어, 4,4-디메틸 옥사졸리딘, 7-에틸비시클로옥사졸리딘), 펜타알데히드, 프로피온알데히드, 기타 아릴 또는 헤테로고리 알데히드 등이 있으나 이에 제한되지 않는다. 대부분의 목적을 위하여, 포름알데히드가 이의 반응성, 입수성 및 비용의 측면에서 수지의 반응에 바람직하다.Aldehyde compounds that can be used alone or in combination include acetaldehyde, acrolein, benzaldehyde, butyraldehyde, cyclohexanedicarboxaldehyde, formaldehyde, furfural, heptaaldehyde, hexamethylenetetramine and other amines (e.g. , 4,4-dimethyl oxazolidine, 7-ethylbicyclooxazolidine), pentaaldehyde, propionaldehyde, other aryl or heterocyclic aldehydes, and the like. For most purposes, formaldehyde is preferred for the resin's reaction in view of its reactivity, availability and cost.
본 발명의 발견 동안, 여러 가지 형태 및 특성의 수지를 제조 및 확인했다. 이들 실시예는 예로서 개시되는 것이다. 대표적으로, 그 점도는 100-cps 내지 8,000-cps 범위였고, 비휘발분(고형분)은 약 50 내지 80% 이상의 범위였다. 이러한 수지의 점도 및 비휘발분은 쉽게 조절될 수 있다는 것이 당업자에게 알려져 있다. 본 발명의 요지를 효과적으로 입증하기 위하여, 여기에 개시한 실시예들은 페놀 및 레조르시놀로부터 실시되지만, 다른 알데히드-반응성 수지 형성 화합물도 쉽게 이용될 수 있다. 알데히드(또는 등가물)의 첨가는 페놀, 레조르시놀 또는 이들의 조합에 대한 알데히드의 몰량이 불충분하도록 수행된다. 그러나, 하나의 단계에서 제조한 알데히드의 과량은 또 다른 단계에서 제조된 알데히드 부족한 양에 의해 상쇄될 수 있고 최종 결과는 여전히 부족하다는 것이 당업자에게 명백하다. 이러한 실시예들은 여기에 기재된 특징 및 구현예로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않는다.During the discovery of the present invention, resins of various forms and properties were prepared and identified. These embodiments are disclosed by way of example. Typically, the viscosity ranged from 100-cps to 8,000-cps, and the nonvolatile content (solid content) ranged from about 50 to 80% or more. It is known to those skilled in the art that the viscosity and nonvolatile content of such resins can be easily adjusted. In order to effectively prove the gist of the present invention, the examples disclosed herein are carried out from phenol and resorcinol, but other aldehyde-reactive resin forming compounds may also be readily used. The addition of aldehydes (or equivalents) is carried out so that the molar amount of aldehydes relative to phenol, resorcinol or combinations thereof is insufficient. However, it will be apparent to those skilled in the art that an excess of aldehyde prepared in one step can be offset by an insufficient amount of aldehyde produced in another step and the final result is still lacking. These examples are not to be construed as limiting the invention to the features and embodiments described herein.
모든 실시예에서, 교반기, 온도계, 진공 장치, 환류 응축기 및 부가 깔대기를 구비한 500-mL 반응기를 이용하였다. 반응이 종결된 후, 필요한 경우 반응 온도를 조절한 다음, 물 증류물을 상압 및 감압하에 제거한다. 몇 개의 확인 단계를 이용하여 비휘발분, pH 및 점도를 조절한다. 모든 수지는 사용 전에 적당한 저장 용기에 분배하기에 앞서 여과했다. In all examples, a 500-mL reactor with a stirrer, thermometer, vacuum device, reflux condenser and addition funnel was used. After the reaction is completed, the reaction temperature is adjusted if necessary, and then the water distillate is removed under normal pressure and reduced pressure. Several confirmation steps are used to adjust the nonvolatile content, pH and viscosity. All resins were filtered prior to dispensing into suitable storage containers before use.
추가로 조절을 확인하기 위하여, 이들 노볼락 수지를 하기의 것들을 이용하여 가교시킨다:To further confirm the control, these novolac resins are crosslinked using the following:
1) 알데히드(포름알데히드 또는 파라포름알데히드).1) aldehyde (formaldehyde or paraformaldehyde).
2) 경화제(Swedo and Ghiorso가 일반적으로 기재한 바와 같음).2) curing agents (as generally described by Swedo and Ghiorso).
화재 조건동안 복합 재료의 거동을 예측하기 위해 여러 가지 내화성 및 내열성 테스트가 사용될 수 있다는 것이 당업자에게 잘 알려져 있다. 가장 일반적인 것은 ATSM E-84 터널 테스트이다. 또 다른 더욱 엄격한 테스트는 FM 승인의 FM 4910 연소성 장치 테스트(Flammability Apparatus Test)이다. It is well known to those skilled in the art that various fire and heat resistance tests can be used to predict the behavior of the composite material during fire conditions. The most common is the ATSM E-84 tunnel test. Another more rigorous test is the FM Approved FM 4910 Flammability Apparatus Test.
ASTM E-84 (Steiner Tunnel) 테스트는 아마도 북미에서 가장 광범위하게 사용되는 화재 테스트 장치이다. 이는 많은 상이한 명칭 및 테스트 명칭을 갖는데, UL 723, NFPA 255, ANSI 2.5, UBC 8-1, 및 더욱 일반적으로는 "터널 테스트" 등이 있다. "터널 테스트"는 높이가 약 1 피트이고, 폭이 1.5 피트이고 길이가 25 피트인 터널형 챔버에서 수행된다. 일측 말단에는 댐퍼(damper) 및 버너가 위치하고, 대향한 말단에는 댐퍼 세트 및 굴뚝이 위치한다. 밀폐된 관찰 창들이 측면을 따라 위치한다. 테스트될 재료는 상기 터널의 선단부에 고정된다.The ASTM E-84 (Steiner Tunnel) test is probably the most widely used fire test device in North America. It has many different names and test names, including UL 723, NFPA 255, ANSI 2.5, UBC 8-1, and more generally "tunnel test". The "tunnel test" is performed in a tunneled chamber about 1 foot high, 1.5 feet wide and 25 feet long. A damper and a burner are located at one end, and a damper set and a chimney are located at opposite ends. Closed viewing windows are located along the sides. The material to be tested is fixed to the tip of the tunnel.
초기에는 석면 시멘트 보드를 테스트하여 터널을 검정한다. 화염이 시편 아래로 이동하는 거리를 식(formula)에서 사용하고 그 결과를 제로 화염 전파로 설정한다. 다음에, 적참나무 바닥재를 테스트한다. 화염이 시편의 길이를 따라 이동하는데 필요한 시간을 식에서 사용하고, 그 결과를 100 화염 전파로 기록한다. 다음에, 평가될 재료를 동일한 방식으로 테스트하고, 그 결과를 석면 시멘트 보드 및 적참나무에 대한 검정치와 비교한다. 이러한 비교를 이용하여 화염 전파 등급을 결정한다. Initially, the tunnel is tested by testing the asbestos cement board. The distance the flame travels down the specimen is used in the formula and the result is set to zero flame propagation. Next, the red oak flooring is tested. Use the time required for the flame to travel along the length of the specimen in the equation and record the result as 100 flame propagation. Next, the material to be evaluated is tested in the same way and the results are compared with the test values for asbestos cement board and red oak. This comparison is used to determine the flame propagation class.
가장 일반적으로 승인된 화염 전파 분류 체계가 다음 문헌[National Fire 6 Protection Association Life Safety Code, NFPA No. 101]에서 보여지며, 이러한 등급을 내장재 벽 및 천장 마감재에 적용한다. 이러한 코드 그룹, 즉 화염 전파 및 연기 발생에 따른 부류가 하기의 (표 2)에서 보여진다:The most commonly approved flame spread classification system is the National Fire 6 Protection Association Life Safety Code, NFPA No. 101, which applies to interior wall and ceiling finishes. This code group, namely the class of flame propagation and smoke generation, is shown in Table 2 below:
상기 FM 4910 테스트 프로토콜에 따른 테스트는 재료의 화염 전파 거동, 연기 발생의 가능성, 및 FPI 및 SDI 지수를 이용한 연소의 부식 생성물에 의한 오염의 가능성을 평가한다. 반도체 클린 룸에 사용하기에 적당한 "화재 안전" 재료로서 분류 및 기입될 시험 재료의 능력을 확인하기 위하여 특정의 파라미터들을 설정되어 왔다(표 3).Tests according to the FM 4910 test protocol assess the flame propagation behavior of materials, the likelihood of smoke generation, and the possibility of contamination by corrosion products of combustion using FPI and SDI indices. Certain parameters have been set to confirm the ability of the test material to be classified and labeled as a "fire safe" material suitable for use in a semiconductor clean room (Table 3).
상기 두 테스트 프로토콜은 재료의 성능을 평가하기 위한 특정 파라미터를 갖는다. 이들 파라미터를 이용하여, 시험 재료가 특정의 원하는 요건을 충족시키는 지의 여부를 나타낼 수 있다. 이러한 테스트를 이용하여, 재료의 내화성을 평가하였다. 제한 인자는 아니지만, 본 발명의 얻어지는 신규한 합성 액상 노볼락 수지에 대한 원하는 결과는 ASTM E-85 Class A 등급이다. 일부의 경우, 유용한 FM 4910 테스트 프로토콜 번호를 이용하는 것도 바람직하다. 여기에 나타낸 실험들중 일부의 결과는 ASTM E-84 Class 등급을 나타내고 FM 4910 한계가 초과되었는 지의 여부를 나타낸다.
Both test protocols have specific parameters for evaluating the performance of the material. These parameters can be used to indicate whether the test material meets certain desired requirements. Using this test, the fire resistance of the material was evaluated. Although not a limiting factor, the desired results for the novel synthetic liquid novolac resins obtained of the present invention are ASTM E-85 Class A grades. In some cases it is also desirable to use a useful FM 4910 test protocol number. The results of some of the experiments presented here indicate the ASTM E-84 Class rating and indicate whether the FM 4910 limit has been exceeded.
하기의 실시예는 본 발명의 원리를 설명하기 위하여 제공되는 것으로서, 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 있는 것이 아니다.The following examples are provided to illustrate the principles of the invention and are not intended to limit the scope of the invention.
실시예 1: 액상 페놀-포름알데히드, 레조르시놀-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드 (등) 레졸 수지의 합성Example 1 Synthesis of Liquid Phenol-Formaldehyde, Resorcinol-Formaldehyde, Melamine-Formaldehyde (etc.) Resol Resins
포름알데히드 반응성 화합물(페놀, 치환 페놀(즉, 레조르시놀), 우레아 또는 멜라민)(P)을 알데히드(F)와 몰비가 1을 초과하도록((F:P >1) 결합시켜 신규한 합성 액상 페놀-포름알데히드, 레조르시놀-포름알데히드 또는 멜라민-포름알데히드 레졸 수지의 바람직한 예를 제조한다. New synthetic liquids by combining formaldehyde reactive compounds (phenol, substituted phenols (ie resorcinol), urea or melamine) (P) with aldehydes (F) in a molar ratio greater than 1 ((F: P> 1) Preferred examples of phenol-formaldehyde, resorcinol-formaldehyde or melamine-formaldehyde resol resins are prepared.
반응기에 상기 물질을 장입하고, 온도를 45 ℃ 초과 온도로 조절한다. pH 및 RI를 확인한다. 15 중량부 미만의 알칼리 금속 촉매를 서서히 첨가한다. 이러한 조성물을 상기 설정 온도에서 반응시킨다. 다음에, 온도를 최소한 70 ℃까지 조절하고, 원하는 점도가 달성될 때 까지 그 온도를 유지한다. 물, 메탄올 또는 에탄올 등과 같은 여러 가지 점도 조절제를 이용하여 필요한 경우 점도를 감소시킬 수 있다. 원하는 점도가 얻어지면, 그 액상 수지를 냉각하고, 여과하고 차후 사용을 위해 보관한다. 구체적으로, 알칼리 금속 촉매 + 점도 조절제(용매)의 양은 15 중량부 미만이다. 본 실시예에서 제조된 신규한 합성 액상 레졸 수지는 페놀-2 포름알데히드(PF), 레조르시놀-포름알데히드(RF), 우레아-포름알데히드(UF) 및 멜라민-포름알데히드(MF) 로 일반적으로 알려져 있다. 이와 같이 제조된 PF 레졸과, RF 레졸의 성분을 표 4 및 표 5에 나타내었다Charge the material into the reactor and adjust the temperature to a temperature above 45 ° C. Check pH and RI. Less than 15 parts by weight of alkali metal catalyst is slowly added. This composition is reacted at the set temperature. The temperature is then adjusted to at least 70 ° C. and maintained at that temperature until the desired viscosity is achieved. Various viscosity modifiers such as water, methanol or ethanol can be used to reduce the viscosity if necessary. Once the desired viscosity is obtained, the liquid resin is cooled, filtered and stored for later use. Specifically, the amount of alkali metal catalyst + viscosity modifier (solvent) is less than 15 parts by weight. The novel synthetic liquid resol resins prepared in this example are generally phenol-2 formaldehyde (PF), resorcinol-formaldehyde (RF), urea-formaldehyde (UF) and melamine-formaldehyde (MF). Known. The PF resol and RF resol prepared as described above are shown in Tables 4 and 5.
실시예 2: 포름알데히드 방출("유리 포름알데히드")이 감소된 액상 페놀-포름알데히드, 레조르시놀-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드 (등)의 레졸 수지의 합성Example 2: Synthesis of Resol Resins of Liquid Phenol-Formaldehyde, Resorcinol-Formaldehyde, Melamine-Formaldehyde (etc.) with Reduced Formaldehyde Release ("Free Formaldehyde")
포름알데히드의 몰량이 1을 초과하는 과량이 되도록(F:P>1) 신규한 합성 액상 페놀-포름알데히드, 레조르시놀-포름알데히드 또는 멜라민-포름알데히드 레졸 수지의 바람직한 예를 실시예 1에서 기재한 바와 같이 제조한다. 상기 과량의 포름알데히드는 화학양론적 당량의 포름알데히드에 암모니아 및/또는 암모니아 함유 화합물(우레아, 아민 등)을 첨가하여 포착한다. 이와 같이 제조된 유리 포름알데히드가 감소된 PF 레졸과 유리 포름알데히드가 감소된 RF 레졸의 성분을 표 6 및 표 7에 나타내었다., Preferred examples of novel synthetic liquid phenol-formaldehyde, resorcinol-formaldehyde or melamine-formaldehyde resol resins such that the molar amount of formaldehyde exceeds 1 (F: P> 1) are described in Example 1 Prepare as described. The excess formaldehyde is captured by adding ammonia and / or ammonia-containing compounds (urea, amines, etc.) to a stoichiometric equivalent of formaldehyde. The components of PF resol with reduced free formaldehyde and RF resol with reduced free formaldehyde are shown in Tables 6 and 7.
실시예 3: 액상 페놀-레조르시놀-포름알데히드 노볼락 수지의 합성Example 3: Synthesis of Liquid Phenol-Resorcinol-Formaldehyde Novolak Resin
실시예 1 내지 2에서 일반적으로 기재한 바와 같은 레졸 수지를 실시예 5 및 6에서 일반적으로 기재한 바와 같은 합성 액상 노볼락 수지를 결합시켜 신규한 합성 액상 페놀-레조르시놀-포름알데히드 노볼락 수지의 또 다른 바람직한 예를 제조한다. 구체적으로, 액상 페놀 레졸과 액상 레조르시놀 노볼락의 결합물은 본 발명에서 특별한 유용성이 있다. 이와 같이, 100 중량부의 페놀 수지를 5 내지 100 중량부 이상의 레조르시놀 노볼락과 결합시켜 합성 액상 페놀-노볼락 수지를 제조한다. 특히, R:P>0.1. 레졸을 노볼락과 배합하여 레졸 수지를 얻을 수 있다는 것이 당업자에게 잘 알려져 있다. 이러한 실시예의 경우, F:P (또는 치환 P) < 1를 확보하기 위한 화학양론적 비에 특별히 유의하고, 추가의 가교제를 첨가한다.A novel synthetic liquid phenol-resorcinol-formaldehyde novolak resin by combining a resol resin as generally described in Examples 1 to 2 with a synthetic liquid novolac resin as generally described in Examples 5 and 6 Another preferred example of is prepared. Specifically, the combination of liquid phenol resol and liquid resorcinol novolac has particular utility in the present invention. Thus, 100 parts by weight of the phenol resin is combined with 5 to 100 parts by weight or more of resorcinol novolac to prepare a synthetic liquid phenol-novolak resin. In particular, R: P> 0.1. It is well known to those skilled in the art that resol can be combined with novolac to obtain a resol resin. For this example, particular attention is paid to the stoichiometric ratio to ensure F: P (or substitution P) <1, and additional crosslinking agents are added.
실시예 4: 액상 페놀-레조르시놀-포름알데히드 노볼락 수지의 합성Example 4 Synthesis of Liquid Phenol-Resorcinol-Formaldehyde Novolak Resin
1 미만의 몰비(F:P<1)가 되도록 페놀(P)를 알데히드(F)와 결합시켜서 신규한 합성 액상 페놀-레조르시놀-포름알데히드 노볼락 수지의 바람직한 예를 제조한다. A preferred example of a novel synthetic liquid phenol-resorcinol-formaldehyde novolak resin is prepared by combining phenol (P) with aldehyde (F) to a molar ratio (F: P <1) of less than one.
반응기에 상기 물질들을 장입하고 온도를 45 ℃ 초과 온도로 조절한다. pH 및 RI를 확인한다. 15 중량부 미만의 알칼리 금속 촉매를 서서히 첨가한다. 이러한 조성물을 상기 설정 온도에서 반응시킨다. 다음에, 온도를 70 ℃를 초과하는 온도까지 올리고 원하는 점도가 달성될 때 까지 그 온도를 유지한다. 다음에, 레조르시놀(R)을 첨가한다. 이러한 첨가에 의하여 온도가 내려가게 된다. 상기 레조르시놀이 용해될 때 까지 초기온도에 근접하는 온도로 유지한다. 상기 조성물을 환류 온도까지 가열하고 그 온도에서 유지한다. 다음에, 온도를 감소시켜 알데히드(F) 또는 치환 알데히드를 첨가하는데, 알데히드의 총량은 화학양론적으로 불충분한 양이다. 알데히드를 첨가한 후, 온도를 단계적으로 순환시키고 70 ℃보다 높은 온도에서 유지한다. 끝으로, 온도를 조절하여 반응을 종결하고 탈수시킨다. 원하는 점도가 얻어지면, 그 액상 수지를 냉각 및 여과한다. 구체적으로, 알칼리금속 촉매 + 점도 조절제(용매)의 양은 수지의 전체 중량을 기준으로 15 중량부 미만이다. 첨가되는 알데히드의 총량은 일반적으로 수지의 중량을 기준으로 15 중량% 미만이다. 얻어지는 신규한 합성 액상 노볼락 수지는 페놀-레조르시놀-포름알데히드(PRF) 수지로 일반적으로 알려져 있다. PMF, PUF, RUF, RMF 등과 같은 다른 수지도 제조될 수 있다는 것이 당업자에게 알려져 있다. 이와 같이 제조된 PRF 노볼락, PRF 노볼락의 성분을 표 8 및 표 9에 나타내었다.Charge the materials into the reactor and adjust the temperature to a temperature above 45 ° C. Check pH and RI. Less than 15 parts by weight of alkali metal catalyst is slowly added. This composition is reacted at the set temperature. The temperature is then raised to a temperature above 70 ° C. and maintained until the desired viscosity is achieved. Next, resorcinol (R) is added. This addition lowers the temperature. The resorcinol is maintained at a temperature close to the initial temperature until dissolved. The composition is heated to reflux and maintained at that temperature. The temperature is then reduced to add aldehyde (F) or substituted aldehyde, with the total amount of aldehyde being an stoichiometrically insufficient amount. After the addition of the aldehyde, the temperature is cycled in stages and maintained at a temperature above 70 ° C. Finally, the temperature is controlled to terminate the reaction and dehydrate. Once the desired viscosity is obtained, the liquid resin is cooled and filtered. Specifically, the amount of alkali metal catalyst + viscosity modifier (solvent) is less than 15 parts by weight based on the total weight of the resin. The total amount of aldehyde added is generally less than 15% by weight based on the weight of the resin. The novel synthetic liquid novolak resins obtained are generally known as phenol-resorcinol-formaldehyde (PRF) resins. It is known to those skilled in the art that other resins such as PMF, PUF, RUF, RMF and the like can also be prepared. Thus prepared PRF novolac, PRF novolac components are shown in Table 8 and Table 9.
실시예 5: 액상 페놀-레조르시놀-포름알데히드 노볼락 수지의 합성Example 5: Synthesis of Liquid Phenol-Resorcinol-Formaldehyde Novolak Resin
몰비가 1 미만(F:P<1)이도록 페놀(P)를 알데히드(F)와 결합시켜서 신규한 합성 액상 페놀-레조르시놀-포름알데히드 노볼락 수지의 또 다른 예를 제조한다. Another example of a novel synthetic liquid phenol-resorcinol-formaldehyde novolak resin is prepared by combining phenol (P) with aldehyde (F) so that the molar ratio is less than 1 (F: P <1).
반응기에 상기 물질들을 채우고 온도를 45 ℃ 초과 온도로 조절한다. pH 및 RI를 확인한다. 15 중량부 미만의 알칼리 금속 촉매를 서서히 첨가한다. 이러한 조성물을 상기 설정 온도에서 반응시킨다. 다음에, 온도를 70 ℃ 초과 온도까지 올리고 원하는 점도가 달성될 때 까지 그 온도를 유지한다. 다음에, RF 수지(실시예 1에서 제조함)를 원하는 양으로 첨가하고 착화시킨다. 다음에, PRF 수지를 얻고 온도 및 점도를 조절하여 반응을 종결한다. 원하는 점도가 얻어지면, 그 액상 수지를 냉각 및 여과한다. 구체적으로, 알칼리 금속 촉매 + 점도 조절제(용매)의 양은 수지의 전체 중량을 기준으로 15 중량부 미만이다. 첨가되는 알데히드의 총량은 일반적으로 수지의 중량을 기준으로 15 중량% 미만이다. 얻어지는 신규한 합성 액상 노볼락 수지는 페놀-레조르시놀-포름알데히드(PRF) 수지로 일반적으로 알려져 있다. The materials are charged to the reactor and the temperature is adjusted to a temperature above 45 ° C. Check pH and RI. Less than 15 parts by weight of alkali metal catalyst is slowly added. This composition is reacted at the set temperature. The temperature is then raised to a temperature above 70 ° C. and maintained at that temperature until the desired viscosity is achieved. Next, RF resin (prepared in Example 1) is added in a desired amount and complexed. Next, the PRF resin is obtained and the temperature and viscosity are adjusted to terminate the reaction. Once the desired viscosity is obtained, the liquid resin is cooled and filtered. Specifically, the amount of alkali metal catalyst + viscosity modifier (solvent) is less than 15 parts by weight based on the total weight of the resin. The total amount of aldehyde added is generally less than 15% by weight based on the weight of the resin. The novel synthetic liquid novolak resins obtained are generally known as phenol-resorcinol-formaldehyde (PRF) resins.
실시예 6: 페놀-레조르시놀-포름알데히드 수지의 합성Example 6 Synthesis of Phenol-Resorcinol-Formaldehyde Resin
상기의 실시예들에서 기재한 바와 같이 제조한 수지로부터 신규한 합성 액상 페놀-레조르시놀-포름알데히드의 또 다른 예를 제조한다. PF 수지를 선택하여 여기에 RF 수지를 첨가한다. 얻어지는 신규한 합성 액상 노볼락 수지는 PRF 수지로 일반적으로 알려져 있다. 이러한 방법을 이용하여 PMF, PUF 및 PMRF 수지를 제조할 수 있음을 알 수 있다. Another example of a novel synthetic liquid phenol-resorcinol-formaldehyde is prepared from a resin prepared as described in the above examples. Select PF resin and add RF resin to it. The novel synthetic liquid novolak resins obtained are generally known as PRF resins. It can be seen that PMF, PUF and PMRF resins can be prepared using this method.
실시예 7: 레졸로부터 페놀-레조르시놀-포름알데히드 노볼락 수지의 합성Example 7 Synthesis of Phenol-Resorcinol-Formaldehyde Novolac Resin from Resol
구입한 염기성 페놀 레졸을 이용하고 상기의 실시예에서 기재한 바와 같이 제조한 RF 수지를 첨가하여 신규한 합성 액상 페놀-레조르시놀-포름알데히드 수지의 또 다른 바람직한 예를 제조한다. 얻어지는 신규한 합성 액상 노볼락 수지는 PRF 수지로 일반적으로 알려져 있다. 염기성 PF 수지는 쉽게 제조될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 이러한 방법을 이용하여 PMF, PUF 및 PMRF 수지를 제조할 수 있다는 것을 알 수 있다.Another preferred example of a novel synthetic liquid phenol-resorcinol-formaldehyde resin is prepared by using the purchased basic phenol resol and adding the RF resin prepared as described in the above examples. The novel synthetic liquid novolak resins obtained are generally known as PRF resins. It can be seen that the basic PF resin can be easily prepared. It can also be seen that PMF, PUF and PMRF resins can be prepared using this method.
실시예 8: 레졸로부터 페놀-레조르시놀-포름알데히드 수지의 합성Example 8 Synthesis of Phenol-Resorcinol-Formaldehyde Resin from Resol
구입한 염기성 페놀 레졸을 이용하고 실시예 2에서 기재한 바와 같이 제조한 PRF를 첨가하여 신규한 합성 액상 페놀-레조르시놀-포름알데히드 수지의 또 다른 예를 제조한다. 얻어지는 신규한 합성 액상 노볼락 수지는 PRF 수지로 일반적으로 알려져 있다. 염기성 PF 수지는 쉽게 제조될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 이러한 방법을 이용하여 PMF, PUF 및 PMRF 수지를 제조할 수 있다는 것을 알 수 있다.
Another example of a novel synthetic liquid phenol-resorcinol-formaldehyde resin is prepared by using the purchased basic phenol resol and adding PRF prepared as described in Example 2. The novel synthetic liquid novolak resins obtained are generally known as PRF resins. It can be seen that the basic PF resin can be easily prepared. It can also be seen that PMF, PUF and PMRF resins can be prepared using this method.
표준 복합체의 제조Preparation of Standard Composites
본 발명의 섬유 강화 열경화성 플라스틱 복합체의 한 가지 장점은 상기 복합체가 통상적인 복합체 제조를 위한 대표적인 방법을 이용하여 제조할 수 있다는 것이다. 이의 예로는 수적층법, 필라멘트 와인딩법, 진공백 성형법(vacuum bagging), 수지 이송 성형법(RTM), 진공 보조 수지 이송 성형법(VARTM) 등이 있으나, 섬유 강화 열경화성 플라스틱 수지를 제공하는 모든 방법을 이용할 수 있다. 이러한 방법들은 서로 배타적인 것은 아니며 함께 동시에 사용될 수도 있다. 일부의 경우, 성형품을 형성하기에 앞서 섬유 강화 재료가 열경화성 중합체로 함침된다(프리프래그). 열경화성 중합체가 함침된 강화 섬유(필라멘트) 직물 또는 매트는 프리프래그(pre-preg) 형태로 제조되어 예를 들어 몰드, 와인딩 또는 수적층에서 차후 사용을 위해 보관될 수 있다.One advantage of the fiber reinforced thermoset plastic composites of the present invention is that the composites can be prepared using representative methods for conventional composite preparation. Examples thereof include water lamination, filament winding, vacuum bagging, resin transfer molding (RTM) and vacuum assisted resin transfer molding (VARTM), but all methods of providing fiber reinforced thermosetting plastic resins can be used. Can be. These methods are not mutually exclusive and may be used together. In some cases, the fiber reinforced material is impregnated with a thermoset polymer (prepreg) prior to forming the molded article. Reinforcing fiber (filament) fabrics or mats impregnated with a thermosetting polymer may be made in the form of pre-preg and stored for later use in, for example, molds, windings or water laminations.
수적층법(Hand lay-up)은 복합체 제조 공정의 가장 간단하고 오래된 오픈 성형(open molding) 방법이다. 대표적으로, 섬유 강화재 또는 열경화성 중합체가 함침된 강화재의 성분 또는 연속적인 플라이(ply)를 몰드에 가하고, 복합체를 만들고 손으로 처리한다. 경화(가교)는 일반적으로 상온에서 일어나지만, 바람직하다면, 가열하거나 경화 개시제를 첨가하여 경화를 촉진할 수도 있다. 대표적으로 강화 매트 또는 직포 또는 로빙(roving)과 같은 강화 섬유 일측 개방 몰드에 수동으로 위치시키고, 상기 섬유내로 열경화성 중합체를 주입, 브러싱 또는 분무한다(습식 적층). 핸드 로울러를 이용히여 열경화성 중합체를 섬유 매트의 두께 부분내로 침투시킬 수도 있다. 대표적으로, 갇힌 공기 또는 과량의 열경화성 중합체는 고무걸레 및/또는 로울러를 이용하여 제거하여 구조체를 완성한다. 상기 구조체를 경화시킨 다음 몰드로부터 해체한다. 이러한 공정은 대표적으로 열 및 압력의 영향하에서 수행되는 것이 아니기 때문에, 간단한 장치 및 도구를 이용할 수 있다.Hand lay-up is the simplest and oldest open molding method of the composite manufacturing process. Typically, components of the reinforcement impregnated with the fiber reinforcement or thermosetting polymer or a continuous ply are added to the mold, the composite is made and processed by hand. Curing (crosslinking) generally takes place at room temperature, but if desired, it may be accelerated by heating or by adding a curing initiator. Typically placed manually in a reinforcing mat or reinforcing fiber one side open mold, such as a woven or roving, the thermoset polymer is injected, brushed or sprayed into the fiber (wet lamination). Hand rollers may also be used to penetrate the thermosetting polymer into the thickness portion of the fiber mat. Typically, trapped air or excess thermoset polymer is removed using a rubber mop and / or roller to complete the structure. The structure is cured and then removed from the mold. Since this process is not typically carried out under the influence of heat and pressure, simple apparatus and tools can be used.
수적층법을 개량한 것인 진공백 성형법은 진공을 이용하여 갇힌 공기 및 과량의 열경화성 중합체를 제거한다. 수몰드 또는 암몰드 상에 적층 구조를 제작한 후, 대표적으로 비접착성 필름을 상기 적층 구조상에 위치시키고 몰드 플랜지에서 밀폐시킨다. 상기 필름으로 이루어진 백에 진공을 안가하면서 복합체를 상온 또는 승온에서 경화한다. 수적층법과 바교하여, 진공 백 성형법은 강화제의 농도가 더 높고, 층사이의 밀착력이 더 좋고, 중합체/섬유의 비가 더욱 잘 조절된다.The vacuum bag molding method, which is an improvement of the water lamination method, uses vacuum to remove trapped air and excess thermosetting polymer. After fabricating the laminate structure on the male or female mold, typically a non-adhesive film is placed on the laminate structure and sealed at the mold flange. The composite is cured at room temperature or elevated temperature while vacuuming the bag made of the film. In contrast to the water lamination method, the vacuum bag molding method has a higher concentration of reinforcing agent, better adhesion between layers, and a better control of the polymer / fiber ratio.
필라멘트 와인딩법의 경우, 연속적인 섬유 강화재(필라멘트 와인딩 유리)를 적당한 맨드릴(mandrel)에 감는다. 최종 제품의 형상은 맨드릴의 형상에 따라 결정된다. 대표적으로, 필라멘트 와인딩 장치가 원하는 강화 구조를 제작하는데 필요한 양 및 방향의 수지 함침 스트랜드를 맨드릴에 감는다. 또한, 상기 필라멘트 와인딩은 건식으로 수행될 수 있고 수지는 나중 단계에서 도포될 수 있다. 일반적으로 섬유 강화재는 크릴(creel)로부터 분배되는 로빙이다. 가이드 및 장력 장치를 통해, 스트랜드는 제어된 조건하에서 풀려진다. 일부의 경우, 필라멘트 와인딩법은 미리 함침된 필라멘트를 이용한다. 풀 배쓰(full bath) 또는 이송 로울러 장치가 필라멘트 스트랜드에 수지를 함침하고 그 수지의 양을 조절한다. 따라서, 함침된 스트랜드는 자동화 필라멘트 와인딩 기계를 이용하여 회전 맨드릴 상에 몇 개의 증으로 감겨진다. 이러한 습식 와인딩 단계 후, 복합 구조체가 감겨진 맨드릴은 회전하면서 경화된다. 열경화되면, 수지 중합이 완료된 것이고, 맨드릴이 제거된다. 때때로 맨드릴은 최종 복합체 제품내에서 그대로 유지될 수도 있다("라이너" 부분).In the case of the filament winding method, a continuous fiber reinforcement (filament winding glass) is wound on a suitable mandrel. The shape of the final product is determined by the shape of the mandrel. Typically, the resin impregnated strands of the amount and direction required to produce the desired reinforcing structure by the filament winding device are wound on the mandrel. In addition, the filament winding may be carried out dry and the resin may be applied in a later step. Generally, fiber reinforcements are rovings dispensed from creels. Through the guide and the tensioning device, the strand is released under controlled conditions. In some cases, the filament winding method utilizes pre-impregnated filaments. A full bath or transfer roller device impregnates the filament strand with the resin and controls the amount of the resin. Thus, the impregnated strands are wound in several pieces on a rotating mandrel using an automated filament winding machine. After this wet winding step, the mandrel on which the composite structure is wound is cured while rotating. Upon thermosetting, the resin polymerization is complete and the mandrel is removed. Sometimes the mandrel may remain intact in the final composite product ("liner" portion).
필라멘트 와인딩법을 이용하여 브레이드 섬유(braided fiber) 구조의 복합 재료를 제조할 수도 있다. 브레이딩법의 독특한 특징은 어떠한 형상 또는 크기의 맨드릴상에 배향 형태로 연속적인 섬유를 결합시킬 수 있다는 것이다. 브레이딩법은 연속적인 섬유들의 인터레이스 구조를 만듬으로써, 프리폼(pre-form)에 안정성을 제공하고 최종 제품에 중량 대비 강도 특성을 제공한다. 장력하에서 브레이드를 형성하면, 플라이(ply)들이 치밀화되고 주름형성 또는 핀칭(pinching)의 가능성이 제거된다.The filament winding method may also be used to produce a braided fiber composite material. A unique feature of the braiding method is the ability to bond continuous fibers in an orientation form on a mandrel of any shape or size. The braiding method creates an interlaced structure of continuous fibers, providing stability to the pre-form and providing strength-to-weight properties to the final product. Forming the braid under tension eliminates the possibility of plies and wrinkles or pinching.
수지 사출법이라고도 알려져 있는 수지 이송 성형법 (RTM)은 밀폐 몰드 가압 사출 시스템이다. 이 방법은 냉간 성형과 관련이 있는 열경화성 중합체 재료계를 이용하고 연속적 스트랜드, 천, 직조 로빙, 장섬유 및 촙드 스트랜드(chopped strand)와 같은 대부분의 강화재 형태와 양립할 수 있다. 이 방법은 성분의 크기에 따라 하나 또는 몇 개의 지점을 통해 수지를 사출함으로써 단단하고 밀폐된 몰드 캐비티를 채우는 것으로 이루어진다. 상기 강화재가 몰드 내부에 미리 위치한 다음, 상기 몰드는 밀폐되고 견고하게 체결된다. 필요한 생산 속도에 따라 여러 가지 형태의 몰드를 이용할 수 있다. 경화 시간을 단축하기 위하여 열을 인가할 수 있는데, 이 경우 강재 몰드가 필요할 수 있다. 상기 보강재는 연속적인 필라멘트 매트, 복합체 또는 직물일 수 있으나, 일반적으로는 연속적인 필라멘트 매트가 사용된다. 연속적인 스트랜드 매트를 이용하여 얻은 "프리-폼"을 이용하면, 생산 속도의 상당한 증가가 달성될 수 있다. 고성능 복합 구조체의 경화를 위해 프리-프래그를 사용하는 것은 지난 30 년 이상에 걸쳐서 기술 수준이었다. 최근에, 항공우주 산업에서는 진공 보조 수지 이송 성형(VARTM) 제조 방법을 이용하여 우주항공 등급의 복합 구조체를 얻기 위하여 복합 항공기 부품에 대한 비용 감소 프로그램을 착수하여 왔다. 이러한 방법은 잠시 동안 다른 산업에서 사용되어 왔다.Resin transfer molding (RTM), also known as resin injection, is a hermetically sealed mold injection system. This method utilizes a thermoset polymer material system associated with cold forming and is compatible with most reinforcement forms such as continuous strands, cloths, woven rovings, long fibers and chopped strands. This method consists of filling the tight and closed mold cavity by injecting the resin through one or several points depending on the size of the components. After the reinforcement is pre-positioned inside the mold, the mold is sealed and firmly fastened. Depending on the production rate required, different types of molds are available. Heat may be applied to shorten the curing time, in which case a steel mold may be required. The reinforcement may be a continuous filament mat, a composite or a woven fabric, but generally a continuous filament mat is used. With "pre-forms" obtained using continuous strand mats, a significant increase in production rate can be achieved. The use of pre-flags for hardening high performance composite structures has been a state of the art for over 30 years. Recently, the aerospace industry has undertaken cost reduction programs for composite aircraft components to obtain aerospace grade composite structures using vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) manufacturing methods. This method has been used in other industries for a while.
진공 보조 수지 이송 성형법(VARTM)은 일측 공구 표면만을 갖는 몰드 캐비티내에 위치한 건조한 섬유 "프리-폼"내로 액상 섬유가 진공만을 이용하여 이송되는 방법이다. VARTM 부품은 개방 캐비티 몰드내에서 형성됨으로써, 모든 표면이 공구(tool)로 성형되는 것은 아니다. 공구 표면에 대향한 표면은 주로, 이송 매체, 필 플라이(peel ply) 직물, 인출/호흡(bleeder/breather) 매체, 및 실링 테이프로 이루어진 진공백 표면이다. 상기 일측 공구는 대표적으로, 높은 공차까지 기계가공된 컴퓨터 수치 제어부(computer numerical control )일 수 있기 때문에, 성형된 표면은 형상이 복잡하고 매우 정밀할 수 있다. 이는 하나 만의 표면에 대한 치수 제어 및 공차를 필요로 하고 표면 마무리가 중요하게 되는 많은 대형 부품의 경우에 중요한 것이다. 복잡한 형상의 경우, 상이한 배향의 복잡한 표면에 진공 백 압력(대표적으로 약 15 psi)를 동시에 인가하기 위한 "경면 플레이트"(caul plates)와 같은 방법이 있다. VARTM 방법에서 시용되는 경면 플레이트는 적층물의 진공 백 표면상의 두께가 중요한 영역을 제어하는데 주된 목적이 있지만, 짝을 이룬 금속 공구를 이용하여 RTM 정도로 높은 공차를 달성할 수 없다.Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM) is a method in which liquid fibers are transferred using vacuum only into a dry fiber “pre-form” located within a mold cavity with only one tool surface. VARTM parts are formed in open cavity molds, so not all surfaces are molded with tools. The surface opposite the tool surface is mainly a vacuum bag surface consisting of a transfer medium, a peel ply fabric, a drawer / breather medium, and a sealing tape. Since the one tool can typically be a computer numerical control machined to high tolerances, the shaped surface can be complex in shape and very precise. This is important for many large parts where dimensional control and tolerance of only one surface is required and surface finishing becomes important. For complex shapes, there are methods such as "caul plates" for simultaneously applying vacuum bag pressure (typically about 15 psi) to complex surfaces of different orientations. Mirror plates used in the VARTM method have the primary purpose of controlling areas where thickness is important on the vacuum bag surface of the stack, but cannot achieve tolerances as high as RTM with a pair of metal tools.
인발성형법(pultrusion)은 균일한 단면의 여러 가지 강화 플라스틱 형상을 제조하는 연속적 방법이다. 일방향 로빙 및 다방향 유리 섬유 매트와 같은 섬유 강화재는 액상 수지 배쓰(bath)를 통해 충분히 적셔진 모든 섬유로 안내된다. 상기 강화재는 안내되고 다이로 들어가기 전에 제조될 프로필(profile)로 성형된다. 상기 수지 물질은 다이를 통해 진행하여 디자인 프로필에 일치하도록 성형됨에 따라, 상기 수지는 액상에서 겔로 변하고 최종적으로 경화된 단단한 복합체가 된다. 인발 장치(pulling device)는 상기 경화된 물질을 고정하여 상기 물질을 다이를 통해 측면으로 당긴다. (따라서, 인발성형이라 명명됨). 상기 경화된 제품이 인발 장치를 통과한 후, 원하는 길이로 절단된다. 인발 성형은 주문 형상에 이상적으로 적합하지만, 일부의 표준 제품으로는 로드, 바, 앵글, 채널, I-빔이 있다.Pultrusion is a continuous process for producing various reinforced plastic shapes of uniform cross section. Fiber reinforcements, such as one-way roving and multi-directional glass fiber mats, are guided to all fibers sufficiently wetted through a liquid resin bath. The reinforcement is guided and molded into a profile to be manufactured before entering the die. As the resin material proceeds through the die and is molded to conform to the design profile, the resin turns into a gel in the liquid phase and finally becomes a hardened hard composite. A pulling device secures the cured material and pulls the material laterally through the die. (Hence the name pultrusion). After the cured product has passed through the drawing device, it is cut to the desired length. Drawing is ideally suited to custom shapes, but some standard products include rods, bars, angles, channels, and I-beams.
하기의 실시예는 특정의 특징 및/또는 실시양태를 예시하기 위하여 제공되는 것이다. 이들 실시예는 여기에 기재된 특별한 특징 또는 실시양태로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않는다.The following examples are provided to illustrate certain features and / or embodiments. These examples are not to be construed as limiting the invention to the particular features or embodiments described herein.
실험예 1 - 수적층Experimental Example 1-Lamination
4 개 층의 직조 로빙 및 3 개 층의 촙드 스트랜드(chopped strand) 매트를 이용하여 간단한 수적층물을 제조했다. 경화를 촉진하기 위한 화학양론적 양의 경화제가 혼입된 것으로, 상기의 실시예에서 각각 얻은 수지를 이용하여 필요한 적층물을 제조했다. 각각의 실시예의 수지를 이용했다. E-유리, ECR-유리, S-유리, S2-유리, 탄소, 바솔트(Basalt), 스테인리스망(Stainless Steel cloth) 및 여러 가지 아라미드를 포함한 여러 가지 강화재를 시험했다. 상온 겔화 시간을 기록한 다음, 승온을 이용하여 상기 적층물을 "경화 상태"로 가져갔다. 일반적으로, 상기 승온은 100 ℃ 미만이었다. 그러나, 이러한 온도는 단단한 겔화가 달성된 후에는 제한되지 않았다. 비제어(오픈 몰드) 경화 공정의 제한 인자는 경화(축합 반응) 동안 물의 방출이었다. 하기의 데이터는 다수의 여러 가지 경화를 이용한 상기 수지들에 대한 결과의 평균이다.Simple water laminates were prepared using four layers of woven roving and three layers of chopped strand mats. A stoichiometric amount of curing agent was incorporated to promote curing, and the necessary laminates were prepared using the resins obtained in the above examples. Resin of each Example was used. Various reinforcements were tested, including E-glass, ECR-glass, S-glass, S2-glass, carbon, Basalt, stainless steel cloth and various aramids. The gelation time at room temperature was recorded and then the laminate was brought to a "cured state" using elevated temperature. In general, the elevated temperature was less than 100 ° C. However, this temperature was not limited after hard gelation was achieved. The limiting factor of the uncontrolled (open mold) curing process was the release of water during the curing (condensation reaction). The data below is the average of the results for these resins using a number of different curings.
a) 포름알데히드계 경화제; 30 분내 겔화; 경화된 바콜 경도: 45-55a) formaldehyde-based curing agent; Gelation in 30 minutes; Cured Bacol Hardness: 45-55
b) 파라포름알데히드계 경화제: 45 분내 겔화; 경화된 바콜 경도: 45-55 b) paraformaldehyde-based curing agent: gelation in 45 minutes; Cured Bacol Hardness: 45-55
c) ZT-55(두고리 옥사졸리딘); 30 분내 겔화; 경화된 바콜 경도: 35-40c) ZT-55 (ducyclic oxazolidine); Gelation in 30 minutes; Cured Bacol Hardness: 35-40
d) TG-33C(두고리 옥사졸리딘); 30 분내 겔화; 경화된 바콜 경도: 45-55 d) TG-33C (ducyclic oxazolidine); Gelation in 30 minutes; Cured Bacol Hardness: 45-55
e) NFC-2836(두고리 옥사졸리딘); 20 분내 겔화; 경화된 바콜 경도: 35-45e) NFC-2836 (ducyclic oxazolidine); Gelation in 20 minutes; Cured Bacol Hardness: 35-45
f) TG-33CT(변성 이고리 옥사졸리딘); 45 분내 겔화; 경화된 바콜: 45-55 f) TG-33CT (modified cyclic oxazolidine); Gel in 45 minutes; Cured Bacol: 45-55
g) TG-30CT(변성 두고리 옥사졸리딘); 90 분내 겔화; 경화된 바콜: 45-55g) TG-30CT (modified bicyclic oxazolidine); Gel in 90 minutes; Cured Bacol: 45-55
h) TG-28CT(변성 두고리 옥사졸리딘); 2 시간내 겔화; 경화된 바콜:45-55h) TG-28CT (modified bicyclic oxazolidine); Gelation in 2 hours; Cured Bacol: 45-55
i) TG-24TN(변성 니트로알콜); 4 시간내 겔화; 경화된 바콜: 50-60i) TG-24TN (modified nitroalcohol); Gelation in 4 hours; Cured Bacol: 50-60
j) TG-24CT(변성 두고리 옥사졸리딘); 4 시간내 겔화; 경화된 바콜: 50-60j) TG-24CT (modified bicyclic oxazolidine); Gelation in 4 hours; Cured Bacol: 50-60
k) TG-22CT(변성 두고리 옥사졸리딘); 6 시간내 겔화; 경화된 바콜: 45-60k) TG-22CT (modified bicyclic oxazolidine); Gelation within 6 hours; Cured Bacol: 45-60
l) TG-20CT(변성 두고리 옥사졸리딘); 12 시간내 겔화; 경화된 바콜: 45-55l) TG-20CT (modified bicyclic oxazolidine); Gelation within 12 hours; Cured Bacol: 45-55
m) TG-20TN(변성 니트로알콜); 12 시간내 겔화; 경화된 바콜: 50-60m) TG-20TN (modified nitroalcohol); Gelation within 12 hours; Cured Bacol: 50-60
n) TG-100TN(변성 니트로알콜); 36 시간내 겔화; 경화된 바콜: 45-55 n) TG-100TN (modified nitroalcohol); Gel in 36 hours; Cured Bacol: 45-55
ASTM E-85: Class A (1)ASTM E-85: Class A (1)
FM-4910: FPI <6.0 & SDI <0.4
FM-4910: FPI <6.0 & SDI <0.4
실험예 2 - 필라멘트 와인딩Experimental Example 2-Filament Winding
일반적으로 수지는 상기 실시예들에서 제조한 것이었다. 적당한 경화제를 선택하여 적당한 양을 첨가하여 가교를 유발했다. 원주 및 나선형 외인딩을 이용하여 간단한 필라멘트 와인딩(filament wound) 부품을 제조했다. E-유리, ECR-유리, S-유리, S2-유리, 탄소, 바솔트, 스테인리스망(Stainless Steel cloth) 및 여러 가지 아라미드 등을 포함한 여러 가지 강화재를 시험했다. 통상의 과정에 따라 어려움 없이 필라멘트 와인딩 제품을 제조했다. 직접 사출 필라멘트 외인딩 및 더욱 전통적인 오픈 수지 배쓰 방법을 이용했다. 수지 배쓰의 가사 시간(pot life)는 실온에서 24 시간 겔화전에 약 30 분 이었다. 상기 필라멘트 와인딩 제품을 겔화시킨 다음 100 ℃ 미만의 온도에서 3 시간동안 열을 이용하여 경화를 촉진했다. 추가의 실험결과 가사 시간은 온도 및/또는 pH를 이용하여 더욱 더 조절될 있는 것으로 확인되었다. 일부의 부품은 실온에서 경화시켰고, 다른 부품들은 열을 이용하여 경화를 촉진했다. 실시예 6에서 얻은 수지를 이용한 제조 방법을 수행한 결과, 짧은 혼합 주기후 유리 포름알데히드 방출의 상당한 감소가 확인되었다. 상기 제조 공정 동안 측정가능한 "유리 포름알데히드"의 검출은 없었다.In general, the resin was prepared in the above examples. The appropriate curing agent was selected and the appropriate amount was added to cause crosslinking. Simple filament wound parts were made using circumferential and spiral outer windings. Various reinforcements were tested, including E-glass, ECR-glass, S-glass, S2-glass, carbon, basalt, stainless steel cloth and various aramids. A filament winding product was produced without difficulty according to a conventional procedure. Direct injection filament externalization and more traditional open resin bath methods were used. The pot life of the resin bath was about 30 minutes before gelling for 24 hours at room temperature. The filament winding product was gelled and then cured using heat for 3 hours at a temperature below 100 ° C. Further experiments confirmed that pot life can be further controlled using temperature and / or pH. Some parts were cured at room temperature, while others used heat to promote hardening. The preparation method using the resin obtained in Example 6 confirmed a significant reduction in free formaldehyde emissions after a short mixing cycle. There was no detectable "free formaldehyde" during the manufacturing process.
ASTM E-85: Class A (1)ASTM E-85: Class A (1)
FM-4910: FPI <6.0 & SDI <0.4 34
FM-4910: FPI <6.0 & SDI <0.4 34
실험예 3 -VARTM Experimental Example 3-VARTM
일반적으로 수지는 상기 실시예들에서 제조한 것이었다. 적당한 경화제를 선택하고 적당량을 첨가하여 가교를 유발했다. E-유리, ECR-유리, S-유리, S2-유리, 탄소, 바솔트, 스테인리스망(Stainless Steel cloth) 및 여러 가지 아라미드 등을 포함한 여러 가지 강화재를 이용하여 프리폼을 제조했다. 간단한 사출물을 제조했다. 직접 사출 주입(Direct Injection Infusion) 및 수지 포트(pot) 방법을 이용했다. 선택된 수지 포트의 가사 시간은 실온에서 겔화전 약 40 분이었고, 유리 포름알데히드의 방출이 없었다. 100 ℃ 미만의 온도에서 몇 시간 동안 열을 이용하여 경화를 촉진했다. 얻어지는 바콜 경도는 최종 경화된 시편에서 얻은 값의 85%를 초과하였다.In general, the resin was prepared in the above examples. The appropriate curing agent was selected and the appropriate amount added to cause crosslinking. Preforms were prepared using a variety of reinforcements including E-glass, ECR-glass, S-glass, S2-glass, carbon, basalt, stainless steel cloth, and various aramids. Simple injections were made. Direct injection infusion and resin pot methods were used. The pot life of the selected resin pot was about 40 minutes before gelation at room temperature and there was no release of free formaldehyde. Curing was promoted using heat for several hours at temperatures below 100 ° C. The obtained Bacol hardness exceeded 85% of the value obtained in the final cured specimen.
ASTM E-85: Class A (1)ASTM E-85: Class A (1)
FM-4910: FPI <6.0 & SDI <0.4
FM-4910: FPI <6.0 & SDI <0.4
실험예 4: 인발성형Experimental Example 4: Drawing
일반적으로 수지는 상기 실시예 9 및 10을 제외한 실시예들에서 제조한 것이었다. 적당한 경화제를 선택하고 적당량을 첨가하여 가교를 유발했다. 특별한 과정에 따라 아무런 어려움 없이 인발성형 부품을 제조했다. 다중상 경화 방법을 이용했다. "수지 배쓰" 및 "직접 사출" 인발성형 방법을 이용했다. 바콜 경도는 완전히 경화된 시편에서 얻은 값의 85 %를 초과했다. 인발 성형 과정 동안, "유리 포름알데히드"의 검출가능한 방출은 없었다.In general, the resins were prepared in Examples except Examples 9 and 10 above. The appropriate curing agent was selected and the appropriate amount added to cause crosslinking. According to a special process, the molded parts were manufactured without any difficulty. The multiphase curing method was used. "Resin bath" and "direct injection" pultrusion methods were used. Barcol hardness exceeded 85% of the value obtained for the fully cured specimen. During the pultrusion process, there was no detectable release of “free formaldehyde”.
ASTM E-85: Class A (1)ASTM E-85: Class A (1)
FM-4910: FPI <6.0 & SDI <0.4 16
FM-4910: FPI <6.0 & SDI <0.4 16
실험예 5: 변성 레졸을 이용한 인발성형Experimental Example 5: drawing molding using modified resol
일반적으로 수지는 상기 실시예 9 및 10에서와 같이 제조한 것이었다. 적당한 경화제를 선택하고 적당량을 첨가하여 가교를 유발했다. 특별한 과정에 따라 아무런 어려움 없이 인발성형 부품을 제조했다. 가교 속도는 표준 레졸과 비교하여 증가했다. 다중상 경화 방법을 이용했다. "수지 배쓰" 및 "직접 사출" 인발성형 방법을 이용했다. 바콜 경도는 완전히 경화된 시편에서 얻은 값의 85 %를 초과했다. 인발 성형 과정 동안, "유리 포름알데히드"의 검출가능한 방출은 없었다.In general, the resin was prepared as in Examples 9 and 10 above. The appropriate curing agent was selected and the appropriate amount added to cause crosslinking. According to a special process, the molded parts were manufactured without any difficulty. The crosslinking rate increased compared to standard resol. The multiphase curing method was used. "Resin bath" and "direct injection" pultrusion methods were used. Barcol hardness exceeded 85% of the value obtained for the fully cured specimen. During the pultrusion process, there was no detectable release of “free formaldehyde”.
ASTM E-85: Class A (1)ASTM E-85: Class A (1)
FM-4910: FPI <6.0 & SDI <0.4 28
FM-4910: FPI <6.0 & SDI <0.4 28
실험예 6: 프리프래그Experimental Example 6: Prefrag
일반적으로 수지는 상기 실시예들에서와 같이 제조한 것이었다. 경화제는 옥사졸린 및/또는 니트로알콜 화합물들의 조합으로부터 선택했다. 상기 수지를 "수지 배쓰"에 위치시킨 다음, 선택된 직조 로빙(천)을 상기 수지 배쓰를 통해 인발하고, 수지로 함침시킨 후, 원하는 B-단계까지 경화했다. 얻어지는 프리프래그를 층들 사이의 이형 필름을 이용하여 패키지 형상으로 말았다. 다음날, 상기 프리프래그를 필요한 경우 펼치고, 원하는 길이 및 형상으로 절단한 다음, 원하는 원하는 프리폼으로 적층했다(프리프래그 층들로부터 이형 필름을 제거함). 다음에, 상기 프리폼을 소정 시간 동안 열반 프래스(heated platen press)에서 경화시켰다. 바콜 경도는 완전히 경화된 시편에서 얻은 값의 85%를 초과했다. 프리프래그화 및 경화 과정 동안, 유리 포름알데히드의 검출가능한 방출은 없었다.In general, the resin was prepared as in the above examples. The curing agent was selected from the combination of oxazoline and / or nitroalcohol compounds. The resin was placed in a "resin bath" and then the selected woven roving (cloth) was drawn through the resin bath, impregnated with the resin, and then cured to the desired B-step. The resulting prepreg was rolled into a package shape using a release film between the layers. The next day, the prepreg was unfolded if necessary, cut to the desired length and shape, and then laminated to the desired preform (removing the release film from the prepreg layers). The preform was then cured in a heated platen press for a predetermined time. Barcol hardness exceeded 85% of the value obtained for the fully cured specimen. During the prefragmentation and curing process, there was no detectable release of free formaldehyde.
ASTM E-85: Class A (1)ASTM E-85: Class A (1)
FM-4910: FPI <6.0 & SDI <0.4 44 FM-4910: FPI <6.0 & SDI <0.4 44
Claims (6)
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KR1020120015834A KR20130094515A (en) | 2012-02-16 | 2012-02-16 | Low temperature curing liquid hydroxymethyl thermoset composition and thermoset plastic material |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020120015834A KR20130094515A (en) | 2012-02-16 | 2012-02-16 | Low temperature curing liquid hydroxymethyl thermoset composition and thermoset plastic material |
Publications (1)
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KR20130094515A true KR20130094515A (en) | 2013-08-26 |
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KR1020120015834A KR20130094515A (en) | 2012-02-16 | 2012-02-16 | Low temperature curing liquid hydroxymethyl thermoset composition and thermoset plastic material |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106750065A (en) * | 2016-11-30 | 2017-05-31 | 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 | A kind of modified phenolic resin adhesive |
-
2012
- 2012-02-16 KR KR1020120015834A patent/KR20130094515A/en not_active Application Discontinuation
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