KR101888062B1 - Polyketone solution - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일산화탄소 및 하나 이상의 올레핀의 공중합체의 90중량% 이상이 일산화탄소 단위 및 올레핀 단위를 갖는 폴리케톤 공중합체; 및 염화칼슘/염화아연/염화리튬의 금속염을 함유하는 수용액인 용매;를 포함하는 폴리케톤 용액 및 상기 폴리케톤 용액으로 제조된 폴리케톤 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to polyketone copolymers wherein at least 90% by weight of the copolymer of carbon monoxide and one or more olefins have carbon monoxide units and olefin units; And a solvent which is an aqueous solution containing a metal salt of calcium chloride / zinc chloride / lithium chloride, and a polyketone fiber produced from the polyketone solution.
Description
본 발명은 일산화탄소 및 하나 이상의 올레핀의 공중합체의 90중량% 이상이 일산화탄소 단위 및 올레핀 단위를 갖는 폴리케톤 공중합체; 및 염화칼슘/염화아연/염화리튬의 금속염을 함유하는 수용액인 용매를 포함하는 폴리케톤 용액 및 상기 폴리케톤 용액으로 제조된 폴리케톤 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to polyketone copolymers wherein at least 90% by weight of the copolymer of carbon monoxide and one or more olefins have carbon monoxide units and olefin units; And a solvent which is an aqueous solution containing a metal salt of calcium chloride / zinc chloride / lithium chloride, and a polyketone fiber made from the polyketone solution.
일산화탄소와 에틸렌, 프로필렌과 같은 올레핀을 팔라듐이나 니켈 등과 같은 전이 금속 착체를 촉매로 사용하여 중합시키면 일산화탄소와 올레핀이 교대하는 폴리케톤이 얻어진다는 것은 알려진 사실이다. It is a known fact that olefins such as carbon monoxide and ethylene and propylene are polymerized by using a transition metal complex such as palladium or nickel as a catalyst to obtain a polyketone in which carbon monoxide and olefin alternate.
폴리케톤은 용융하면 열 가교하기 쉽기 때문에 섬유화하는 경우 습식 방사를 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 탁월한 물성을 갖는, 실질적으로 일산화탄소와 에틸렌만을 포함하는 폴리케톤 (폴리(1-옥소트리메틸렌)) 섬유는 열 가교하기 쉽다. 따라서, 이 섬유는 용융 방사로 제조하기 매우 어려우며 실질적으로 습식 방사에 의해서만 얻을 수 있다.Polyketone is preferably thermally crosslinked when it melts, so it is preferable to use wet spinning in the case of fiberization. Particularly, polyketone (poly (1-oxotrimethylene)) fibers having substantially excellent physical properties and substantially containing only carbon monoxide and ethylene are apt to undergo thermal crosslinking. Thus, the fibers are very difficult to produce by melt spinning and can only be obtained substantially by wet spinning.
폴리케톤을 습식 방사하는 경우, 사용하는 용매로는 헥사플루오로이소프로판올 및 m-크레졸, 레조르시놀/물과 같은 폐놀계 용매, 및 레조르시놀/카보네이트와 같은 유기 용매가 알려져 있다 (일본 특허 공개 (평)2-112413호 공보, 일본 특허공개 (평)4-228613호 공보, 일본 특허 공개 평7-508317호 공보). 그러나, 이러한 용매를 사용하여 습식 방사에 의해서 얻어진 섬유는 분섬되기 쉽고, 산업 자재로서 사용하기에는 내피로성 및 가공성이 불충분하다. 또한, 이러한 용매는 독성이나 가연성이 높고, 공업적 규모의 방사 설비를 만드는 데에는 용매의 독성 및 가연성에 대한 방대한 대책이 필요해지는 문제가 있다.When the polyketone is wet-spun, examples of the solvent to be used include hexafluoroisopropanol and an organic solvent such as m-cresol, phenolic solvent such as resorcinol / water, and resorcinol / carbonate 2-112413, 4-228613, and 7-508317). However, the fibers obtained by wet spinning using such a solvent tend to be easily dispersed, and fatigue resistance and workability are insufficient for use as an industrial material. In addition, such a solvent has high toxicity and flammability, and there is a problem that a large measure against the toxicity and flammability of a solvent is required to make a spinning facility of an industrial scale.
또한, 특정 농도의 염화아연, 브롬화아연 등의 할로겐화아연 또는 염화리튬, 요오드화리튬, 티오시안산리튬 등의 리튬염을 포함하는 수용액에 폴리케톤을 용해시켜 제조한 폴리케톤 용액을 사용하여 방사하는 방법이 제안되어 있다 (WO99/18143, USP5955019). 이들 수용액은 비교적 저가이며 독성도 적고 비가연성으로 폴리케톤의 용매로는 우수한 것이다.Further, a method of radiating using a polyketone solution prepared by dissolving a polyketone in an aqueous solution containing zinc chloride at a specific concentration, zinc halide such as zinc bromide, or lithium salt such as lithium chloride, lithium iodide and lithium thiocyanate (WO99 / 18143, USP5955019). These aqueous solutions are relatively inexpensive, have low toxicity and are non-flammable and are excellent as polyketone solvents.
폴리케톤의 용매로 사용되는 염화아연의 경우 공업용 저가 염화아연의 경우에는 염화암모늄 등의 암모늄 염을 다량 함유하고 있다. 암모늄 염의 함량이 많은 경우 용해 시 폴리케톤 용액의 착색, 삼차원 가교화 그리고 분해의 문제가 발생하기 쉬워진다. 또한 폴리케톤 섬유의 최종 강도가 저하되며 제조 공정 중에서 단사의 증가 등 섬유의 방사성과 연장성이 감소하게 된다. 그러나 기존 문헌에 개시되어 있는 특허에서는 이러한 물성 저하를 가져올 수 있는 암모늄 성분의 적합 함량을 제시하지 못하고 있다.Zinc chloride used as a solvent for polyketones contains a large amount of ammonium salts such as ammonium chloride in the case of industrial low-cost zinc chloride. When the content of the ammonium salt is large, problems such as coloration, three-dimensional crosslinking and decomposition of the polyketone solution tend to occur at the time of dissolution. Also, the ultimate strength of the polyketone fibers is lowered, and the radioactivity and extensibility of the fibers such as single yarns increase during the manufacturing process. However, the patents disclosed in the existing literature do not disclose a suitable content of the ammonium component which may cause such property deterioration.
이에 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 일산화탄소와 적어도 1종의 올레핀계 불포화 탄화수소로 이루어진 폴리케톤 공중합체를 사용하여 제조된 폴리케톤 용액 및 폴리케톤 섬유 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a polyketone solution and a polyketone fiber produced by using a polyketone copolymer composed of carbon monoxide and at least one olefinically unsaturated hydrocarbon, and a process for producing the same do.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 일반식(1)과 (2)로 표시되는 반복단위로 이루어지고, y/x가 0 내지 0.1이며, 고유 점도가 5 내지 7 dl/g인 폴리케톤 공중합체; 및 염화칼슘/염화아연/염화리튬의 금속염을 함유하는 수용액인 용매;를 포함하고, 상기 염화아연 내 염화암모늄의 함량은 0.5중량% 미만인 것을 특징으로 하는 폴리케톤 용액을 제공한다.In order to attain the above object, the present invention provides a poly (methyl methacrylate) having a y / x of 0 to 0.1 and an intrinsic viscosity of 5 to 7 dl / g, which is composed of the repeating units represented by the following general formulas (1) and A ketone copolymer; And a solvent which is an aqueous solution containing a metal salt of calcium chloride / zinc chloride / lithium chloride, wherein the content of ammonium chloride in the zinc chloride is less than 0.5% by weight.
-[-CH2CH2-CO-]x- (1)- [- CH2CH2-CO-] x- (1)
-[-CH2-CH(CH3)-CO-]y- (2)- [- CH2 --CH (CH3) - CO--] y- (2)
(x, y는 폴리머 중의 일반식 (1) 및 (2) 각각의 몰%)(x and y are mole% of each of the general formulas (1) and (2) in the polymer)
구체적으로, 상기 염화아연은 20 내지 30중량%이고, 상기 폴리케톤 용액의 황색도(YI)는 0.5 내지 2.5이며, 80℃에서의 점도 상승속도는 0.1 내지 1.0poise/min인 것을 특징으로 하는 폴리케톤 용액을 제공한다.Specifically, the zinc chloride is 20 to 30% by weight, the yellowness index (YI) of the polyketone solution is 0.5 to 2.5, and the rate of viscosity increase at 80 DEG C is 0.1 to 1.0 poise / min. Ketone solution.
또한 본 발명은 상기 폴리케톤 공중합체의 중합시 사용되는 촉매조성물의 구성요소는 (사이클로헥세인-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀인 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized in that the component of the catalyst composition used in the polymerization of the polyketone copolymer is (cyclohexane-1,1-diylbis (methylene)) bis (bis (2-methoxyphenyl) .
아울러, 상기 폴리케톤 용액을 방사노즐을 통하여 압출하여 미연신사를 얻고, 내열안정제로 처리한 후 핫롤타입으로 건조하고, 건조된 미연신사에 내열안정제를 추가적으로 처리한 후, 연신하여 제조된 것을 특징으로 하는 폴리케톤 섬유를 제공한다.The polyketone solution is extruded through a spinning nozzle to obtain an unstretched fiber, followed by treatment with a heat stabilizer, followed by drying in a hot-roll type, further treating the dried unstretched fiber with a heat stabilizer, Lt; / RTI > fibers.
본 발명은 일산화탄소, 적어도 1종의 올레핀계 공중합체로부터 폴리케톤 공중합체와 염화칼슘/염화아연/염화리튬의 금속염을 포함하는 수용액인 용매로 폴리케톤 용액을 제조하고, 상기 폴리케톤 용액의 황색도가 낮고, 점도상승 속도도 낮아 가교반응이 억제되어 용액 결정화도가 증가되어 안정적인 방사가 가능한 폴리케톤 용액 및 이를 이용하여 제조한 폴리케톤 섬유를 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a process for producing a polyketone solution from carbon monoxide, at least one olefin-based copolymer, which is an aqueous solution containing a polyketone copolymer and a metal salt of calcium chloride / zinc chloride / lithium chloride, And a crosslinking reaction is suppressed due to a low viscosity increase rate, thereby increasing the solution crystallinity and enabling stable spinning, and a polyketone fiber prepared using the same.
도 1은 종래 기술에 따른 내열안정제 역할을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 열풍 건조 방식 건조기의 개략도에 관한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 핫롤 건조 방식의 개략도에 관한 도면이다.
도 4는 종래 기술인 열풍 건조 방식에 따른 건조사 단면이다.
도 5는 본 발명의 핫롤 건조 방식에 따른 건조사 단면이다.1 is a view schematically showing the role of a heat-resistant stabilizer according to the prior art.
2 is a schematic view of a conventional hot air drying type dryer.
3 is a schematic view of a hot roll drying method according to the present invention.
Fig. 4 is a cross-sectional view of the dry irradiation according to the conventional hot air drying method.
Fig. 5 is a cross-section view of a dry-type drying method according to the present invention.
이하, 본 발명에 대해 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.
본 발명은 하기 일반식(1)과 (2)로 표시되는 반복단위로 이루어지고, y/x가 0 내지 0.1이며, 고유 점도가 5 내지 7 dl/g인 폴리케톤 공중합체; 및 염화칼슘/염화아연/염화리튬의 금속염을 함유하는 수용액인 용매;를 포함하고, 상기 염화아연 내 염화암모늄의 함량은 0.5중량% 미만인 것을 특징으로 하는 폴리케톤 용액을 제공한다.The present invention relates to a polyketone copolymer comprising repeating units represented by the following general formulas (1) and (2), having y / x of 0 to 0.1 and an intrinsic viscosity of 5 to 7 dl / g; And a solvent which is an aqueous solution containing a metal salt of calcium chloride / zinc chloride / lithium chloride, wherein the content of ammonium chloride in the zinc chloride is less than 0.5% by weight.
-[-CH2CH2-CO-]x- (1)- [- CH2CH2-CO-] x- (1)
-[-CH2-CH(CH3)-CO-]y- (2)- [- CH2 --CH (CH3) - CO--] y- (2)
(x, y는 폴리머 중의 일반식 (1) 및 (2) 각각의 몰%)(x and y are mole% of each of the general formulas (1) and (2) in the polymer)
구체적으로, 상기 염화아연은 20 내지 30중량%이고, 상기 폴리케톤 용액의 황색도(YI)는 0.5 내지 2.5이며, 80℃에서의 점도 상승속도는 0.1 내지 1.0poise/min인 것을 특징으로 하는 폴리케톤 용액을 제공한다.Specifically, the zinc chloride is 20 to 30% by weight, the yellowness index (YI) of the polyketone solution is 0.5 to 2.5, and the rate of viscosity increase at 80 DEG C is 0.1 to 1.0 poise / min. Ketone solution.
또한 본 발명은 상기 폴리케톤 공중합체의 중합시 사용되는 촉매조성물의 구성요소는 (사이클로헥세인-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀인 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized in that the component of the catalyst composition used in the polymerization of the polyketone copolymer is (cyclohexane-1,1-diylbis (methylene)) bis (bis (2-methoxyphenyl) .
아울러, 상기 폴리케톤 용액을 방사노즐을 통하여 압출하여 미연신사를 얻고, 내열안정제로 처리한 후 핫롤타입으로 건조하고, 건조된 미연신사에 내열안정제를 추가적으로 처리한 후, 연신하여 제조된 것을 특징으로 하는 폴리케톤 섬유를 제공한다.The polyketone solution is extruded through a spinning nozzle to obtain an unstretched fiber, followed by treatment with a heat stabilizer, followed by drying in a hot-roll type, further treating the dried unstretched fiber with a heat stabilizer, Lt; / RTI > fibers.
이하, 본 발명에 사용되는 폴리케톤의 중합방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the polymerization method of the polyketone used in the present invention will be described in detail.
단량체 단위가 교대로 있고, 따라서 중합체가 일반식-(CO)-A'-(여기서 A'는 적용된 단량체 A로부터 유래된 단량체 단위를 나타냄) 단위로 구성된, 하나 이상의 올레핀형 불포화 화합물(간단히 A로 나타냄)과 일산화탄소의 고분자량 선형중합체는, 중합체가 녹지 않거나 실제로 녹지 않는 희석액 내에서 단량체를 팔라듐-함유 촉매 조성물 용액과 접촉시켜 제조할 수 있다. 중합 과정 동안, 중합체는 희석액 내에서 현탁액의 형태로 얻어진다. 중합체 제조는 주로 배치식(batchwise)으로 수행된다.One or more olefinically unsaturated compounds (simply referred to as " A "), wherein the monomer units are alternating, and thus the polymer is composed of units of the formula - (CO) -A'- wherein A 'represents the monomer units derived from the applied monomer A ) And a high molecular weight linear polymer of carbon monoxide can be prepared by contacting monomers with a solution of a palladium-containing catalyst composition in a dilute solution in which the polymer does not dissolve or actually dissolve. During the polymerization process, the polymer is obtained in the form of a suspension in a diluent. The polymer preparation is carried out primarily batchwise.
중합체의 배치식 제조는 통상적으로 희석액 및 단량체를 함유하고 원하는 온도 및 압력을 갖는 반응기에 촉매를 도입시킴으로써 수행한다. 중합이 진행됨에 따라 압력이 떨어지고 희석액 내 중합체의 농도가 올라가며 현탁액의 점성이 높아진다. 현탁액의 점성이, 예를 들어 열 제거와 관련한 어려움이 생길 정도까지 높은 값에 도달할 때까지, 중합을 계속한다. 배치식 중합체 제조 동안, 원한다면 중합 동안 반응기에 단량체를 첨가하여 온도뿐만 아니라 압력을 일정하게 유지할 수 있다.The batchwise preparation of the polymer is typically carried out by introducing the catalyst into a reactor containing the diluent and the monomer and having the desired temperature and pressure. As the polymerization proceeds, the pressure drops, the concentration of the polymer in the diluent increases, and the viscosity of the suspension increases. The polymerization is continued until the viscosity of the suspension reaches a high value, for example, to the point where difficulties associated with heat removal occur. During batch polymer preparation, monomers can be added to the reactor during polymerization, if desired, to maintain the temperature as well as the pressure constant.
본 발명에서는 액상 매체로서 종래 폴리케톤의 제조에 주로 사용되어 오던 메탄올, 디클로로메탄 또는 니트로메탄 뿐 아니라, 초산과 물로 이루어지는 혼합용매, 에탄올과 프로파놀, 이소프로파놀 등을 사용할 수 있다. 특히 폴리케톤의 제조에 액상 매체로서 초산과 물의 혼합용매를 사용하면, 폴리케톤의 제조비용을 절감시키면서 촉매활성도 향상시킬 수 있다. 또한, 메탄올 또는 디클로로메탄 용매의 사용은 중합 단계 중 정지 반응을 유발하는 메카니즘을 형성하므로 용매에서 메탄올 또는 디클로로메탄을 제외한 초산, 물의 사용은 확률적으로 촉매 활성의 중단 효과를 가지고 있지 않으므로 중합 활성의 향상에 지대한 역할을 한다.In the present invention, not only methanol, dichloromethane or nitromethane, which has been conventionally used for producing polyketones, but also mixed solvents comprising acetic acid and water, ethanol, propanol, and isopropanol can be used as the liquid medium. Particularly, when a mixed solvent of acetic acid and water is used as a liquid medium in the production of polyketone, the catalyst activity can be improved while reducing the production cost of polyketone. Further, since the use of methanol or a dichloromethane solvent forms a mechanism for causing a stopping reaction during the polymerization step, the use of acetic acid or water other than methanol or dichloromethane in the solvent does not have an effect of stopping the catalytic activity stochastically, It plays a big role in improvement.
액상매체로서 초산과 물의 혼합용매를 사용시, 물의 농도가 10용량% 미만으로 적을 때는 촉매활성에 영향을 덜 미치지만, 10용량% 이상의 농도가 되면 촉매활성이 급격히 증가한다. 반면, 물의 농도가 30용량%를 초과하면 촉매활성은 감소하는 경향을 보인다. 본 발명에서는 액상매체로서 70~90용량%의 초산과 30~10용량%의 물로 이루어지는 혼합용매를 사용하는 것이 바람직하다.When a mixed solvent of acetic acid and water is used as a liquid medium, when the concentration of water is less than 10% by volume, the effect of the catalyst is less affected. When the concentration of water is 10% by volume or more, the catalytic activity increases sharply. On the other hand, when the concentration of water exceeds 30% by volume, the catalytic activity tends to decrease. In the present invention, it is preferable to use a mixed solvent comprising 70 to 90% by volume of acetic acid and 30 to 10% by volume of water as the liquid medium.
본 발명에 있어서 유기금속착체 촉매는, 주기율표 (IUPAC 무기화학 명명법 개정판, 1989)의 (a) 제9족, 제10족 또는 제11족 전이금속 화합물, (b) 제15족의 원소를 포함하는 리간드, 및 (c) pKa가 4 이하인 산의 음이온으로 이루어진다.In the present invention, the organometallic complex catalyst comprises (a) a Group 9, Group 10 or Group 11 transition metal compound of the Periodic Table of the Elements (IUPAC Inorganic Chemical Nomenclature Revised Edition, 1989), (b) And (c) an anion of an acid having a pKa of 4 or less.
제9족, 제10족 또는 제11족 전이금속 화합물(a) 중 제 9족 전이금속 화합물의 예로서는, 코발트 또는 루테늄의 착체, 카본산염, 인산염, 카바민산염, 술폰산염 등을 들 수 있고, 그 구체적인 예로서는 초산 코발트, 코발트 아세틸아세테이트, 초산 루테늄, 트리플루오로 초산 루테늄, 루테늄 아세틸아세테이트, 트리플루오로메탄 술폰산 루테늄 등을 들 수 있다.Examples of the Group 9 transition metal compound in the ninth, tenth, or eleventh group transition metal compound (a) include complexes of cobalt or ruthenium, carbonates, phosphates, carbamates, and sulfonates, Specific examples thereof include cobalt acetate, cobalt acetylacetate, ruthenium acetate, ruthenium trifluoroacetate, ruthenium acetylacetate and ruthenium trifluoromethanesulfonate.
제 10족 전이금속 화합물의 예로서는, 니켈 또는 팔라듐의 착체, 카본산염, 인산염, 카바민산염, 술폰산염 등을 들 수 있고, 그 구체적인 예로서는 초산 니켈, 니켈 아세틸아세테이트, 초산 팔라듐, 트리플루오로 초산 팔라듐, 팔라듐 아세틸아세테이트, 염화 팔라듐, 비스(N,N-디에틸카바메이트)비스(디에틸아민)팔라듐, 황산 팔라듐 등을 들 수 있다.Examples of the Group 10 transition metal compounds include complexes of nickel or palladium, carbonates, phosphates, carbamates, and sulfonates. Specific examples thereof include nickel acetate, nickel acetyl acetate, palladium acetate, palladium trifluoroacetate , Palladium acetylacetate, palladium chloride, bis (N, N-diethylcarbamate) bis (diethylamine) palladium and palladium sulfate.
제11족 전이금속 화합물의 예로서는, 구리 떠는 은의 착체, 카본산염, 인산염, 카바민산염, 술폰산염 등을 들 수 있고, 그 구체적인 예로서는 초산 구리, 트리플루오로 초산 구리, 구리 아세틸아세테이트, 초산 은, 트리플루오로 초산 은, 은 아세틸아세테이트, 트리플루오로메탄 술폰산 은 등을 들 수 있다.Examples of the Group 11 transition metal compound include a complex of copper and silver, a carbonate, a phosphate, a carbamate, and a sulfonate, and specific examples thereof include copper acetate, copper trifluoroacetate, copper acetylacetate, Examples of the trifluoroacetic acid include silver acetyl acetate, trifluoromethanesulfonic acid and the like.
이들 중에서 값싸고 경제적으로 바람직한 전이금속 화합물 (a)는 니켈 및 구리 화합물이고, 폴리케톤의 수득량 및 분자량의 면에서 바람직한 전이금속 화합물 (a)는 팔라듐 화합물이며, 촉매활성 및 고유점도 향상의 면에서는 초산 팔라듐을 사용하는 것이 가장 바람직하다.Of these, transition metal compounds (a), which are inexpensive and economically preferable, are nickel and copper compounds, and preferable transition metal compounds (a) in terms of yield and molecular weight of polyketones are palladium compounds, It is most preferable to use palladium acetate.
제 15족의 원자를 가지는 리간드(b)의 예로서는, 2,2-비피리딜, 4,4-디메틸-2,2-비피리딜, 2,2-비-4-피콜린, 2,2-비키놀린 등의 질소 리간드, 1,2-비스(디페닐포스피노)에탄, 1,3-비스(디페닐포스피노)프로판, 1,4-비스(디페닐포스피노)부탄, 1,3-비스[디(2-메틸)포스피노]프로판, 1,3-비스[디(2-이소프로필)포스피노]프로판, 1,3-비스[디(2-메톡시페닐) 포스피노]프로판, 1,3-비스[디(2-메톡시-4-술폰산나트륨-페닐)포스피노] 프로판, 1,2-비스(디페닐포스피노)시클로헥산, 1,2-비스(디페닐포스피노)벤젠, 1,2-비스[(디페닐포스피노)메틸]벤젠, 1,2-비스[[디(2-메톡시페닐)포스피노] 메틸]벤젠, 1,2-비스[[디(2-메톡시-4-술폰산나트륨-페닐)포스피노]메틸] 벤젠, 1,1-비스(디페닐포스피노)페로센, 2-히드록시-1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, 2,2-디메틸-1,3-비스[디(2-메톡시페닐) 포스피노]프로판 및 (사이클로헥세인-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀 등의 인 리간드를 들 수 있다.Examples of ligands (b) having a Group 15 atom include 2,2-bipyridyl, 4,4-dimethyl-2,2-bipyridyl, 2,2- (Diphenylphosphino) propane, 1,4-bis (diphenylphosphino) butane, 1,3-bis (diphenylphosphino) Bis [di (2-methylphenyl) phosphino] propane, 1,3-bis [di (2-isopropyl) Bis (diphenylphosphino) cyclohexane, 1,2-bis (diphenylphosphino) phosphine, ) Benzene, 1,2-bis [(diphenylphosphino) methyl] benzene, 1,2-bis [[di (2-methoxyphenyl) Bis (diphenylphosphino) ferrocene, 2-hydroxy-1,3-bis [di (2-methoxyphenyl) ) Phosphino] propane, 2,2-dimethyl-1,3-bis [di (2-methoxyphenyl) Phosphino] propane and phosphorus ligands such as (cyclohexane-1,1-diylbis (methylene)) bis (bis (2-methoxyphenyl) phosphine.
이들 중에서 바람직한 제 15족의 원소를 가지는 리간드(b)는, 제 15족의 원자를 가지는 인 리간드이고, 특히 폴리케톤의 수득량의 면에서 바람직한 인 리간드는 1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, 1,2-비스[[디(2-메톡시페닐)포스피노]메틸]벤젠이고, 폴리케톤의 분자량의 측면에서는 2-히드록시-1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판, 2,2-디메틸-1,3-비스[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판이고, 유기용제를 필요로 하지 않고 안전하다는 면에서는 수용성의 1,3-비스[디(2-메톡시-4-술폰산나트륨-페닐)포스피노]프로판, 1,2-비스[[디(2-메톡시-4-술폰산 나트륨-페닐)포스피노]메틸]벤젠이고, 합성이 용이하고 대량으로 입수가 가능하고 경제면에 있어서 바람직한 것은 1,3-비스(디페닐포스피노)프로판, 1,4-비스(디페닐포스피노)부탄이다.Among these ligands, preferred ligands (b) having a Group 15 element are phosphorus ligands having an atom of Group 15, and particularly preferred ligands in terms of yield of polyketone are 1,3-bis [di (2- Methoxyphenyl) phosphino] propane and 1,2-bis [[di (2-methoxyphenyl) phosphino] methyl] benzene, Di (2-methoxyphenyl) phosphino] propane, and it is safe in that it does not require an organic solvent. Soluble sodium salts such as 1,3-bis [di (2-methoxy-4-sulfonic acid sodium-phenyl) phosphino] propane, 1,2- ] Methyl] benzene, and 1,3-bis (diphenylphosphino) propane and 1,4-bis (diphenylphosphino) butane are preferred for ease of synthesis and availability in large quantities and economically.
폴리케톤의 고유점도 및 촉매활성의 향상에 중점을 둔 본 발명에 있어서 바람직한 제15족 원자를 가지는 리간드 (b)는 1,3-비스-[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판 또는 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)이고, 보다 바람직하게는 1,3-비스-[디(2-메톡시페닐)포스피노]프로판 또는 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)이 더 좋다.The ligand (b) having a group 15 atom preferred in the present invention, which focuses on the intrinsic viscosity and catalytic activity of the polyketone, is 1,3-bis- [di (2-methoxyphenyl) Bis (bis (methylene)) bis (bis (2-methoxyphenyl) phosphine), and more preferably 1,3-bis Bis (methylene)) bis (bis (2-methoxyphenyl) phosphino] propane or ((2,2-dimethyl-1,3-dioxane-5,5- ) Phosphine) is better.
상기 화학식 1의 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)은 현재까지 소개된 폴리케톤 중합촉매 중 최고활성을 보이는 것으로 알려진 3,3-비스-[비스-(2-메톡시페닐)포스파닐메틸]-1,5-디옥사-스파이로[5,5]운데칸과 동등한 활성 발현을 보이되 그 구조는 더욱 단순하고 분자량 또한 더욱 낮은 물질이다. 그 결과, 본 발명은 당분야의 폴리케톤 중합촉매로서 최고활성을 확보하면서도 그 제조비용 및 원가는 더욱 절감된 신규한 폴리케톤 중합촉매를 제공할 수 있게 되었다. 폴리케톤 중합촉매용 리간드의 제조방법은 다음과 같다. 비스(2-메톡시페닐)포스핀, 5,5-비스(브로모메틸)-2,2-디메틸-1,3-디옥산 및 수소화나트륨(NaH)을 사용하여 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)을 얻는 것을 특징으로 하는 폴리케톤 중합촉매용 리간드의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 폴리케톤 중합촉매용 리간드 제조방법은 종래 3,3-비스-[비스-(2-메톡시페닐)포스파닐메틸]-1,5-디옥사-스파이로[5,5]운데칸의 합성법과는 달리 리튬이 사용되지 않는 안전한 환경 하에서 용이한 프로세스를 통해 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)을 상업적으로 대량 합성할 수 있다. Bis (bis (2-methoxyphenyl) phosphine) bis ((2,2-dimethyl-1,3-dioxane-5,5-diyl) bis Activity equivalent to that of 3,3-bis- [bis- (2-methoxyphenyl) phosphanylmethyl] -1,5-dioxa-spiro [5,5] undecane, which is known to exhibit the highest activity among polymerization catalysts The structure is simpler and has a lower molecular weight. As a result, the present invention has been able to provide a novel polyketone polymerization catalyst having the highest activity as a polyketone polymerization catalyst of the present invention, while further reducing its manufacturing cost and cost. A method for producing a ligand for a polyketone polymerization catalyst is as follows. ((2,2-dimethyl) -2,3-dioxolane was obtained by using bis (2-methoxyphenyl) phosphine, 5,5-bis (bromomethyl) Bis (bis (methylene)) bis (bis (2-methoxyphenyl) phosphine) is obtained by reacting a bis (methylene) . The process for preparing a ligand for a polyketone polymerization catalyst according to the present invention is a process for producing a ligand for a polyketone polymerization catalyst which comprises reacting 3,3-bis- [bis- (2-methoxyphenyl) phosphanylmethyl] -1,5-dioxa-spiro [5,5] ((2,2-dimethyl-1,3-dioxane-5,5-diyl) bis (methylene)) bis (bis (2- Methoxyphenyl) phosphine) can be commercially synthesized in a large amount.
한편 중합촉매에 사용되는 리간드로 (사이클로헥세인-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀을 사용하는것도 바람직하다. 상기 리간드를 합성하는 방법은 다음과 같다.It is also preferable to use bis (bis (2-methoxyphenyl) phosphine as the ligand (cyclohexane-1,1-diylbis (methylene)) bis Respectively.
바람직한 일 구체예에서, 본 발명의 폴리케톤 중합촉매용 리간드 제조방법은 (a) 질소 대기 하에서 비스(2-메톡시페닐)포스핀 및 디메틸설폭시드(DMSO)를 반응용기에 투입하고 상온에서 수소화나트륨을 가한 뒤 교반하는 단계; (b) 얻어진 혼합액에 5,5-비스(브로모메틸)-2,2-디메틸-1,3-디옥산 및 디메틸설폭시드를 가한 뒤 교반하여 반응시키는 단계; (c) 반응 완료 후 메탄올을 투입하고 교반하는 단계;(d) 톨루엔 및 물을 투입하고 층분리 후, 유층을 물로 세척한 다음 무수황산나트륨으로 건조 후 감압 여과를 하고 감압 농축하는 단계; 및 (e) 잔류물을 메탄올 하에서 재결정하여 ((2,2-디메틸-1,3-디옥산-5,5-디일)비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀)를 얻는 단계를 거쳐 수행될 수 있다.In a preferred embodiment, the process for preparing a ligand for a polyketone polymerization catalyst of the present invention comprises: (a) introducing bis (2-methoxyphenyl) phosphine and dimethylsulfoxide (DMSO) into a reaction vessel under nitrogen atmosphere, Adding sodium and stirring; (b) adding 5,5-bis (bromomethyl) -2,2-dimethyl-1,3-dioxane and dimethylsulfoxide to the resulting mixture, followed by stirring and reacting; (c) adding methanol and stirring after completion of the reaction, (d) adding toluene and water, separating the layer, washing the oil layer with water, drying with anhydrous sodium sulfate, filtering under reduced pressure, and concentrating under reduced pressure; And (e) the residue was recrystallized from methanol to obtain ((2,2-dimethyl-1,3-dioxane-5,5- diyl) bis (methylene)) bis (bis (2- methoxyphenyl) And then performing a step of acquiring
제 9족, 제 10족 또는 제 11족 전이금속 화합물 (a)의 사용량은, 선택되는 에틸렌성 불포화 화합물의 종류나 다른 중합조건에 따라 그 적합한 값이 달라지기 때문에, 일률적으로 그 범위를 한정할 수는 없으나, 통상 반응대역의 용량 1리터당 0.01~100밀리몰, 바람직하게는 0.01~10밀리몰이다. 반응대역의 용량이라는 것은, 반응기의 액상의 용량을 말한다.The amount of the Group 9, Group 10 or Group 11 transition metal compound (a) varies depending on the kind of the ethylenically unsaturated compound to be selected and other polymerization conditions. But is usually 0.01 to 100 mmol, preferably 0.01 to 10 mmol, per liter of the reaction volume of the reaction zone. The capacity of the reaction zone means the liquid phase capacity of the reactor.
pKa가 4 이하인 산의 음이온(c)의 예로서는, 트리플루오로 초산, 트리플루오로메탄 술폰산, p-톨루엔 술폰산, m-톨루엔 술폰산 등의 pKa가 4 이하인 유기산의 음이온; 과염소산, 황산, 질산, 인산, 헤테로폴리산, 테트라플루오로붕산, 헥사플루오로인산, 플루오로규산 등의 pKa가 4 이하인 무기산의 음이온; 트리스펜타플루오로페닐보란, 트리스페닐카르베늄 테트라키스(펜타플루오로 페닐)보레이트, N,N-디메틸아리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트 등의 붕소화합물의 음이온을 들 수 있다.Examples of the anion (c) of the acid having a pKa of 4 or less include an anion of an organic acid having a pKa of 4 or less, such as trifluoroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, or m-toluenesulfonic acid; Anions of inorganic acids having a pKa of 4 or less such as perchloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, heteropoly acid, tetrafluoroboric acid, hexafluorophosphoric acid, and fluorosilicic acid; And anions of boron compounds such as trispentafluorophenylborane, trisphenylcarbenium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, and N, N-dimethylarinium tetrakis (pentafluorophenyl) borate.
특히 본 발명에 있어서 바람직한 pKa가 4 이하인 산의 음이온 (c)는 p-톨루엔 술폰산인데, 이는 액상매체로서 초산과 물의 혼합용매와 함께 사용하는 경우에, 높은 촉매 활성을 가질 뿐 아니라, 선박용 로프로 적합한 높은 고유점도를 가지는 폴리케톤의 제조가 가능해진다.In particular, the anion (c) of the acid having a pKa of 4 or less, which is preferred in the present invention, is p-toluenesulfonic acid, which has not only high catalytic activity when used together with a mixed solvent of acetic acid and water as a liquid medium, It becomes possible to produce a polyketone having a suitable high intrinsic viscosity.
상기 (a) 제 9족, 제 10족 또는 제 11족 전이금속 화합물과 (b) 제15족의 원소를 가지는 리간드의 몰비는 팔라듐 원소 1몰당 리간드의 제 15족 원소 0.1 내지 20몰, 바람직하게는 0.1 내지 10몰, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5몰의 비율로 첨가되는 것이 좋다. 리간드가 팔라듐 원소 대비 0.1몰 미만으로 첨가되면, 리간드와 전이금속간의 결속력이 저하되어 반응 도중 팔라듐의 탈착이 가속화되며, 반응이 빨리 종결되는 단점이 발생하고, 리간드가 팔라듐 원소 대비 20몰을 초과하여 첨가되면, 유기금속 착체 촉매에 의한 중합반응에 리간드가 가리움 효과를 발생시켜 반응속도가 현저히 저하되는 단점이 생길 수 있다.The molar ratio of (a) the ninth, tenth or eleventh group transition metal compound and (b) the ligand having an element of Group 15 element is 0.1 to 20 moles of the Group 15 element of the ligand per 1 mole of the palladium element, Is preferably added in a proportion of 0.1 to 10 moles, more preferably 0.1 to 5 moles. When the ligand is added in an amount of less than 0.1 mole based on the palladium element, the binding force between the ligand and the transition metal decreases, accelerating the desorption of the palladium during the reaction, and causing the reaction to terminate quickly. When the ligand exceeds 20 moles When added, the ligand is shielded from the polymerization reaction by the organometallic complex catalyst, so that the reaction rate is remarkably lowered.
(a) 제 9족, 제 10족 또는 제 11족 전이금속 화합물과 (c) pKa가 4 이하인 산의 음이온의 몰비는 팔라듐 원소 1몰당 산의 몰비가 0.1 내지 20몰, 바람직하게는 0.1 내지 10몰, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5몰의 비율로 첨가되는 것이 좋다. 산이 팔라듐 원소 대비 0.1몰 미만으로 첨가되면, 폴리케톤의 고유점도 향상의 효과가 만족스럽지 못하고, 산이 팔라듐 원소 대비 20몰을 초과하여 첨가되면, 폴리케톤 제조용 촉매 활성이 오히려 감소하는 경향이 있으므로 바람직하지 않다.The molar ratio of (a) the anion of the ninth, tenth or eleventh group transition metal compound and (c) the anion of the acid having a pKa of 4 or less is 0.1 to 20 mol, preferably 0.1 to 10 mol, Mol, and more preferably 0.1 to 5 mol. When the acid is added in an amount of less than 0.1 mol based on the palladium element, the effect of improving the intrinsic viscosity of the polyketone is unsatisfactory. If the acid is added in an amount exceeding 20 mol based on the palladium element, the catalytic activity for producing the polyketone tends to be rather reduced. not.
본 발명에 있어서, 상기 폴리케톤 제조용 촉매와 반응시키는 반응가스는 일산화탄소와 에틸렌성 불포화 화합물을 적절히 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. In the present invention, the reaction gas to be reacted with the catalyst for producing polyketone is preferably a mixture of carbon monoxide and an ethylenically unsaturated compound.
본 발명에 있어서, 일산화탄소와 공중합하는 에틸렌성 불포화 화합물의 예로서는, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 비닐시클로헥산을 포함하는 C2 내지 C20의 α-올레핀; 스티렌, α-메틸스티렌을 포함하는 C2 내지 C20의 알케닐 방향족 화합물; 시클로펜텐, 노르보르넨, 5-메틸노르보르넨, 5-페닐노르보르넨, 테트라시클로도데센, 트리시클로도데센, 트리시클로운데센, 펜타시클로펜타데센, 펜타시클로헥사데센, 8-에틸테트라시클로도데센을 포함하는 C4 내지 C40의 환상 올레핀; 염화비닐을 포함하는 C2 내지 C10의 할로겐화 비닐; 에틸아크릴레이트, 메틸아크릴레이트를 포함하는 C3 내지 C30의 아크릴산 에스테르 중 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 선택하여 사용할 수 있다. 이들 에틸렌성 불포화 화합물은 단독 또는 복수종의 혼합물로서 사용된다. 이들 중에서 바람직한 에틸렌성 불포화 화합물은 α-올레핀이고, 더욱 바람직하게는 탄소수가 2 내지 4인 α-올레핀, 가장 바람직하게는 에틸렌이다.Examples of the ethylenically unsaturated compound copolymerized with carbon monoxide in the present invention include ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, - C2 to C20 alpha-olefins including tetradecene, 1-hexadecene, vinylcyclohexane; Styrene, C2-C20 alkenyl aromatic compounds including? -Methylstyrene; But are not limited to, cyclopentene, norbornene, 5-methylnorbornene, 5-phenylnorbornene, tetracyclododecene, tricyclododecene, tricyclo undecene, pentacyclopentadecene, pentacyclohexadecene, C4 to C40 cyclic olefins including cyclododecene; C2 to C10 halogenated vinyls containing vinyl chloride; Ethyl acrylate, methyl acrylate, and mixtures of two or more selected from among C3 to C30 acrylic esters. These ethylenically unsaturated compounds are used singly or as a mixture of plural kinds. Of these, preferred ethylenically unsaturated compounds are? -Olefins, more preferably? -Olefins having 2 to 4 carbon atoms, and most preferably ethylene.
폴리케톤의 제조시, 일산화탄소와 에틸렌성 불포화 화합물의 투입비를 1:1로 하는 것이 일반적이지만, 본 발명에서는 일산화탄소와 에틸렌성 불포화 화합물의 투입비는 몰비율 1:10 내지 10:1로 조절하여 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서와 같이 에틸렌성 불포화 화합물과 일산화탄소를 적절한 비율로 혼합하여 사용할 경우, 촉매활성 면에서도 효과적이며, 제조된 폴리케톤의 고유점도 향상 효과를 동시에 달성할 수 있다. 일산화탄소 또는 에틸렌을 5몰% 미만 또는 95몰%를 초과하여 투입할 경우, 반응성이 떨어지며, 제조된 폴리케톤의 물성이 나빠질 수 있다. In the production of polyketones, the charging ratio of the carbon monoxide and the ethylenic unsaturated compound is generally 1: 1. In the present invention, the charging ratio of the carbon monoxide and the ethylenic unsaturated compound is adjusted to a molar ratio of 1:10 to 10: 1 . As in the present invention, when an ethylenically unsaturated compound and carbon monoxide are mixed in an appropriate ratio, they are effective also in terms of catalytic activity, and the intrinsic viscosity improvement effect of the produced polyketone can be simultaneously achieved. When carbon monoxide or ethylene is added in an amount of less than 5 mol% or more than 95 mol%, the reactivity is poor and the physical properties of the produced polyketone may be deteriorated.
한편, 섬유로 사용되는 폴리케톤 공중합체는 에틸렌, 프로필렌 및 일산화탄소로 이루어질 수 있는데 프로필렌의 몰비가 커질수록 선박용 로프로서는 부적합하며, 상기 에틸렌 및 프로필렌의 몰비%가 100:0 내지 90:10인 것이 바람직하다.On the other hand, the polyketone copolymer used as the fiber may be composed of ethylene, propylene and carbon monoxide. As the molar ratio of propylene becomes larger, it is not suitable for ship ropes, and the molar ratio of ethylene to propylene is preferably 100: 0 to 90:10 Do.
즉, 하기 일반식 (1) 및 (2)로 표시되는 폴리케톤 공중합체의 y/x는 0 내지 0.1 인 것이 바람직하다.That is, y / x of the polyketone copolymer represented by the following general formulas (1) and (2) is preferably 0 to 0.1.
-[-CH2CH2-CO-]x- (1)- [- CH2CH2-CO-] x- (1)
-[-CH2-CH(CH3)-CO-]y- (2)- [- CH2 --CH (CH3) - CO--] y- (2)
(x, y는 폴리머 중의 일반식 (1) 및 (2) 각각의 몰%)(x and y are mole% of each of the general formulas (1) and (2) in the polymer)
여기서 y/x가 0.1 초과하는 경우에는 섬유로서의 사용하기 어렵고, 가공성 또한 나빠지는 단점이 있다.Here, when y / x is more than 0.1, it is difficult to use as a fiber and the workability also deteriorates.
한편, 폴리케톤의 분자량 분포는 1.5 내지 4.0인 것이 바람직한데, 1.5 미만은 중합수율이 떨어지며, 4.0 이상은 가공성이 떨어지는 문제점이 있었다. 상기 분자량 분포를 조절하기 위해서는 팔라듐 촉매의 양과 중합온도에 따라 비례하여 조절이 가능하다. 즉, 팔라듐 촉매의 양이 많아지거나, 중합온도가 100 이상이면 분자량 분포가 커지는 양상을 보인다. 가장 바람직한 폴리케톤의 분자량 분포는 2.5 내지 3.5 이다.On the other hand, the molecular weight distribution of the polyketone is preferably in the range of 1.5 to 4.0, and if it is less than 1.5, the polymerization yield is lowered. In order to control the molecular weight distribution, it is possible to adjust proportionally according to the amount of the palladium catalyst and the polymerization temperature. That is, when the amount of the palladium catalyst is increased or when the polymerization temperature is 100 or more, the molecular weight distribution becomes large. The molecular weight distribution of the most preferred polyketones is 2.5 to 3.5.
또한, 겔 투과 크로마토그래피(chromatography)에 의하여 측정한 수평균 분자량이 100~200,000 특별히 20,000~90,000의 폴리케톤 폴리머가 특히 바람직하다. 폴리머의 물리적 특성은 분자량에 따라서, 폴리머가 코폴리머인, 또는 터폴리머인 것에 따라서, 또 터폴리머의 경우에는 존재하는 제2의 탄화 수소부분의 성질에 따라서 정해진다. 본 발명에서 사용하는 폴리머의 통산의 융점은 175~300℃이고, 또한 일반적으로는 210~270℃ 이다. 표준 세관점도 측정장치를 사용하고 HFIP(Hexafluoroisopropylalcohol)로 60℃에 측정한 폴리머의 극한 점도 수(LVN)는0.5dl/g~10dl/g, 또한 바람직하게는 5.0dl/g~7.0dl/g이다. 이 때, 폴리케톤 폴리머의 고유점도가 5.0 미만일 경우 섬유로의 제조시 기계적 강도가 떨어지며, 7.0을 초과하는 경우 작업성이 떨어진다.Particularly preferred are polyketone polymers having a number average molecular weight of from 100 to 200,000, especially from 20,000 to 90,000, as measured by gel permeation chromatography. The physical properties of the polymer are determined according to the molecular weight, depending on whether the polymer is a copolymer or a terpolymer and, in the case of a terpolymer, the properties of the second hydrocarbon part. The melting point of the total of the polymers used in the present invention is 175 to 300 占 폚, and is generally 210 to 270 占 폚. The intrinsic viscosity (LVN) of the polymer measured by HFIP (Hexafluoroisopropylalcohol) at 60 DEG C using a standard tubular viscosity measuring apparatus is 0.5 dl / g to 10 dl / g, and preferably 5.0 dl / g to 7.0 dl / g . At this time, when the intrinsic viscosity of the polyketone polymer is less than 5.0, the mechanical strength is lowered in production of the fiber, and when it exceeds 7.0, the workability is lowered.
본 발명의 폴리케톤 용액의 제조 방법에 대해서 설명하기로 한다. The production method of the polyketone solution of the present invention will be described.
폴리케톤 공중합체는 상기의 중합과정을 거친 폴리케톤 공중합체를 사용한다. 한편, 폴리케톤을 용해하는 용매로는 아연염, 칼슘염, 리튬염, 티오시안산염 및 철염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속염을 함유하는 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 아연염으로는 브롬화아연, 염화아연, 요오드화아연 등을 들 수 있고, 칼슘염으로는 브롬화칼슘, 염화칼슘, 요오드화칼슘 등을 들 수 있으며, 리튬염으로는 브롬화리튬, 염화리튬, 요오드화리튬 등을 들 수 있으며, 철염 으로는 브롬화철, 요오드화철 등을 들 수 있다. 이들 금속염 중에서 원료 폴리케톤의 용해성, 폴리케톤 용액의 균질성이라는 측면에서 브롬화아연, 브롬화칼슘, 브롬화리튬, 브롬화철로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 특히 바람직하다.As the polyketone copolymer, a polyketone copolymer which has undergone the above polymerization process is used. On the other hand, as the solvent for dissolving the polyketone, it is preferable to use an aqueous solution containing at least one metal salt selected from the group consisting of zinc salts, calcium salts, lithium salts, thiocyanates and iron salts. Specific examples of the zinc salt include zinc bromide, zinc chloride and zinc iodide. Examples of the calcium salt include calcium bromide, calcium chloride and calcium iodide. Examples of the lithium salt include lithium bromide, lithium chloride, lithium iodide . Examples of the iron salts include iron bromide and iron iodide. Among these metal salts, it is particularly preferable to use at least one selected from the group consisting of zinc bromide, calcium bromide, lithium bromide and iron bromide in terms of the solubility of the raw material polyketone and the homogeneity of the polyketone solution.
또한, 본 발명의 금속염 수용액 중 금속염의 농도가 30 내지 80 중량%인 것이 바람직하다. 이는 금속염의 농도가 30중량%이하이면 용해성이 떨어지게 되며, 금속염의 농도가 80 이상이면 농축하는데 드는 비용이 증가하여 경제적인 면에서 불리하다. 상기 금속염을 용해시키기 위한 용매로는 물, 메탄올, 에탄올 등을 사용할 수 있으나, 특히 물을 사용하는 것이 경제적인 측면이나 용매 회수에 유리하므로 본 발명에서는 물을 사용하였다.The concentration of the metal salt in the metal salt aqueous solution of the present invention is preferably 30 to 80% by weight. If the concentration of the metal salt is less than 30% by weight, the solubility is lowered. If the concentration of the metal salt is 80 or more, the cost for concentration increases, which is disadvantageous in terms of economy. As the solvent for dissolving the metal salt, water, methanol, ethanol and the like can be used. In particular, water is used in the present invention because it is economical and advantageous in solvent recovery.
본 발명에서 핵심적인 기술 사항으로서 원료 내 폴리케톤의 가교를 억제하고 방사성과 연장성이 우수한 폴리케톤 섬유를 얻기 위해서는 염화아연을 포함하는 수용액이 바람직하며, 염화칼슘/염화아연/염화리튬을 함께 사용하는 것이 바람직하다. As a key technical point in the present invention, an aqueous solution containing zinc chloride is preferable in order to obtain polyketone fibers which inhibit crosslinking of polyketones in raw materials and have excellent radioactivity and elongation, and it is preferable to use calcium chloride / zinc chloride / .
수용액 내의 염화아연의 중량은 20 내지 30중량%인 것이 바람직하다. 20중량% 미만이면 섬유의 방사성이 떨어지고, 30중량% 초과인 경우는 섬유의 연장성이 떨어진다.The weight of zinc chloride in the aqueous solution is preferably 20 to 30% by weight. If the content is less than 20% by weight, the spinnability of the fibers is deteriorated. If the content is more than 30% by weight, the extensibility of the fibers is deteriorated.
염화아연은 염화암모늄 등의 암모늄 염을 다량 함유하고 있는데, 본 발명에서는 염화칼슘/염화아연/염화리튬이 30:22:10의 비율로 이루어진 62%의 농도로 물에 용해되며, 상기 염화아연 22% 원료 내 염화암모늄의 함량이 0.5중량% 미만인 것이 바람직하다. 염화암모늄의 함량이 0.5%이상인 경우, 폴리케톤 용액의 황색도가 증가하고, 점도 상승속도 또한 증가하여 가교 반응이 촉진되어 최종적으로 제조될 폴리케톤 섬유의 방사성과 연장성이 떨어진다.The zinc chloride contains a large amount of ammonium salts such as ammonium chloride. In the present invention, calcium chloride / zinc chloride / lithium chloride is dissolved in water at a ratio of 30:22:10 of 62%, and the zinc chloride is 22% It is preferable that the content of ammonium chloride in the raw material is less than 0.5% by weight. When the content of ammonium chloride is 0.5% or more, the yellowness degree of the polyketone solution increases and the viscosity increasing rate is also increased, thereby accelerating the crosslinking reaction, thereby lowering the radioactivity and extensibility of the polyketone fiber to be finally produced.
본 발명에 따라 제조된 염화암모늄 함량이 0.5% 미만인 것을 특징으로 하는 폴리케톤 용액의 경우 용액의 황색도는 낮아지고, 80℃에서의 점도 상승속도가 낮아지며, 가교반응의 억제로 인해 용액의 결정화도가 증가함에 따라 폴리케톤 섬유로의 안정적인 방사가 가능해진다.In the case of the polyketone solution characterized in that the content of ammonium chloride prepared according to the present invention is less than 0.5%, the yellowness of the solution is lowered, the rate of rise in viscosity at 80 ° C is lowered, It is possible to stably radiate to polyketone fibers.
폴리케톤 용액의 제조 방법으로는 특히 제한되지 않지만, 이하에서 바람직한 제조 방법의 예에 대해 설명한다.The production method of the polyketone solution is not particularly limited, but an example of a preferable production method will be described below.
20 내지 40℃로 유지된 금속염 수용액을 200torr이하에서 탈포시킨 후 폴리케톤 중합체를 200torr이하의 진공상태에서 30 내지 100℃로 승온시켜 0.5 내지 10시간 교반시킨 후 충분히 용해된 균질한 도우프를 제조한다.The metal salt aqueous solution maintained at 20 to 40 캜 is defoamed at a temperature of 200 torr or less, the polyketone polymer is heated to a temperature of 30 to 100 캜 under a vacuum of 200 torr or less, and stirred for 0.5 to 10 hours to prepare a sufficiently dissolved homogeneous dope .
또한 본 발명에서는 상기 폴리케톤 중합체은 다른 고분자 물질 또는 첨가제를 혼합하여 사용할 수 있다. 고분자 물질로는 폴리비닐알콜, 카르복실메틸폴리케톤, 폴리에틸렌글리콜 등이 있으며, 첨가제로서는 점도강화제, 이산화티탄, 이산화실리카, 카본, 염화암모늄 등이 있다.In the present invention, the polyketone polymer may be mixed with other polymer materials or additives. Examples of the polymer material include polyvinyl alcohol, carboxymethyl polyketone, and polyethylene glycol. Examples of additives include viscosity improvers, titanium dioxide, silica dioxide, carbon, and ammonium chloride.
이하 본 발명의 상기 제조된 균질한 폴리케톤 용액으로 방사, 수세, 건조 및 연신하는 단계를 포함하는 폴리케톤 섬유의 제조방법을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명에서 청구되는 폴리케톤 섬유가 하기 공정에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, a method of producing a polyketone fiber including spinning, washing, drying and stretching the homogeneous polyketone solution of the present invention will be described in more detail. However, the polyketone fibers claimed in the present invention are not limited by the following process.
먼저, 방사노즐로부터 압출된 용액은 수직방향으로 에어 갭(air gap)을 통과하고 응고욕에서 응고된다. 이 때 에어 갭은 치밀하고 균일한 섬유를 얻기 위해서, 또 원활한 냉각효과를 부여하기 위해서 약 1~300mm의 범위 내에서 방사가 이루어진다.First, the solution extruded from the spinning nozzle passes through an air gap in a vertical direction and solidifies in a coagulating bath. At this time, the air gap is radiated within a range of about 1 to 300 mm in order to obtain a dense and uniform fiber and to provide a smooth cooling effect.
이후, 응고욕을 통과한 필라멘트는 수세조을 통과하게 된다. 이 때 응고욕과 수세조의 온도는 급격한 탈용매로 인한 섬유조직 내의 공극(pore)등의 형성으로 인한 물성의 저하를 막기 위해서 0~80℃정도로 유지 관리된다Thereafter, the filament passing through the coagulation bath passes through the water bath. At this time, the temperature of the coagulation bath and the water bath is maintained at about 0 to 80 ° C to prevent the deterioration of the physical properties due to the formation of pores in the fiber structure due to the rapid desolvation
그리고 수세조를 통과한 섬유는 산이 포함된 수용액내에서 산수세를 한 다음, 상기 산 제거를 위하여 2차 수세욕을 통과시킨 후, 건조기를 통과 한 다음, 유제처리장치에서 유제 및 첨가제를 함유하게 된다.The fibers having passed through the water-washing tank were subjected to acid washing in an aqueous solution containing the acid, passed through a second water-washing bath to remove the acid, passed through a dryer, and then emulsified in an emulsion- do.
또한, 편평성을 개선하여 집속성을 향상시키기 위하여 인터레이스 노즐을 통과하였다. 이 때 공기 압력은 0.5~4.0kg/cm2로 공급하였으며 필라멘트의 미터당 교락의 수를 2~40회로 하였다.In addition, in order to improve the flatness and improve the property of the housing, it passed the interlace nozzle. At this time, the air pressure was supplied at 0.5 to 4.0 kg / cm 2, and the number of entanglement per filament was 2 to 40.
이후, 인터레이스 노즐을 통과한 필라멘트사는 건조장치를 거치면서 건조되어진다. 이 때 건조온도와 건조 방식 등은 필라멘트의 후공정 및 물성에 큰 영향을 미치게 된다.Thereafter, the filament yarn passed through the interlace nozzle is dried while passing through the drying device. In this case, the drying temperature and the drying method have a great influence on the post-processing and physical properties of the filament.
그리고, 건조장치를 통과한 필라멘트는 2차 유제처리장치를 거쳐서 최종적으로 권취기에서 권취된다.The filament that has passed through the drying device is finally wound in a winder through a secondary emulsion treatment device.
또한, 본 발명의 폴리케톤 섬유에서 연신공정은 고강도 및 내열수성 향상을 위하여 매우 중요하다. 연신공정의 가열방식은 열풍가열식과 롤러가열식이 있지만 롤러가열식에서는 필라멘트가 롤러면과 접촉하여 섬유 표면이 손상되기 쉽기 때문에 기존의 방식으로는 고강도 폴리케톤 섬유제조에는 열풍가열식이 더 효과적이었다. 그러나 본원 발명의 발명자들은 롤러가열식 특히 핫롤건조방식을 사용하면서, 내열안정제를 적용하고, 섬유의 세정과정에서 1.0 내지 2.0배, 바람직하게는 1.2 내지 1.6배, 더욱 바람직하게는 1.4배의 연신하는 공정을 통해 고강도의 멀티필라멘트를 얻을 수 있었다. 이때, 1.0배 미만의 연신 시 섬유의 강도가 저하되고, 2.0배 초과의 연신 시 작업성이 저하 된다.Further, the stretching process in the polyketone fibers of the present invention is very important for improvement of high strength and water resistance. In the drawing method, hot air heating method and roller heating method are used, but since the filament is in contact with the roller surface in the roller heating method, the fiber surface is likely to be damaged, so that hot air heating method is more effective in manufacturing high strength polyketone fiber. However, the inventors of the present invention have found that by applying a heat-resistant stabilizer while applying a roller heating method, especially a hot-roll drying method, and performing a stretching process of 1.0 to 2.0 times, preferably 1.2 to 1.6 times, High strength multifilament could be obtained. At this time, the strength of the fiber at drawing of less than 1.0 times is lowered, and the workability at the time of drawing of more than 2.0 times is lowered.
즉, 본 발명에서는 230℃ 내지 300℃의 히팅 챔버(heating chamber)를 통과하는 방식을 사용하여 연신공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.That is, the present invention is characterized in that the stretching process is performed by using a method of passing through a heating chamber at 230 ° C to 300 ° C.
한편, 폴리케톤을 용해하는 용매로는 아연염, 칼슘염, 리튬염, 티오시안산염 및 철염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속염을 함유하는 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 아연염으로는 브롬화아연, 염화아연, 요오드화아연 등을 들 수 있고, 칼슘염으로는 브롬화칼슘, 염화칼슘, 요오드화칼슘 등을 들 수 있으며, 리튬염으로는 브롬화리튬, 염화리튬, 요오드화리튬 등을 들 수 있으며, 철염으로는 브롬화철, 요오드화철 등을 들 수 있다. 이들 금속염 중에서 원료 폴리케톤의 용해성, 폴리케톤 용액의 균질성이라는 측면에서 염화아연, 염화칼슘, 염화리튬, 염화철로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 본 발명에서는 염화칼슘/염화아연/염화리튬의 3종의 금속염을 함께 사용하고, 그 비율은 30:22:10의 비율로 이루어진 62중량%인 것이 바람직하다.On the other hand, as the solvent for dissolving the polyketone, it is preferable to use an aqueous solution containing at least one metal salt selected from the group consisting of zinc salts, calcium salts, lithium salts, thiocyanates and iron salts. Specific examples of the zinc salt include zinc bromide, zinc chloride and zinc iodide. Examples of the calcium salt include calcium bromide, calcium chloride and calcium iodide. Examples of the lithium salt include lithium bromide, lithium chloride, lithium iodide . Examples of the iron salts include iron bromide and iron iodide. Among these metal salts, it is particularly preferable to use at least one member selected from the group consisting of zinc chloride, calcium chloride, lithium chloride and iron chloride in terms of solubility of the raw material polyketone and homogeneity of the polyketone solution. In the present invention, it is preferable that three kinds of metal salts of calcium chloride / zinc chloride / lithium chloride are used together, and the ratio is preferably 62% by weight in a ratio of 30:22:10.
또한, 본 발명의 금속염 수용액 중 금속염의 농도가 30 내지 80 중량인 것이 바람직하다. 이는 금속염의 농도가 30중량%이하이면 용해성이 떨어지게 되며, 금속염의 농도가 80중량% 이상이면 농축하는데 드는 비용이 증가하여 경제적인 면에서 불리하다. 상기 금속염을 용해시키기 위한 용매로는 물, 메탄올, 에탄올 등을 사용할 수 있으나, 특히 물을 사용하는 것이 경제적인 측면이나 용매 회수에 유리하므로 본 발명에서는 물을 사용하였다.The concentration of the metal salt in the metal salt aqueous solution of the present invention is preferably 30 to 80 wt%. If the concentration of the metal salt is less than 30% by weight, the solubility decreases. If the concentration of the metal salt is more than 80% by weight, the cost for concentration increases, which is disadvantageous in terms of economy. As the solvent for dissolving the metal salt, water, methanol, ethanol and the like can be used. In particular, water is used in the present invention because it is economical and advantageous in solvent recovery.
본 발명에서 핵심적인 기술 사항으로서 고강도를 가지며, 내피로성 및 치수 안정성이 우수한 폴리케톤 섬유를 얻기 위해서는 원료 내 폴리케톤의 가교를 억제하고 방사성과 연장성이 우수한 폴리케톤 섬유를 얻기 위해서는 염화아연을 포함하는 수용액이 바람직하며, 염화칼슘/염화아연/염화리튬을 함께 사용하는 것이 바람직하다. In order to obtain polyketone fibers having high strength and high fatigue resistance and dimensional stability as core technical features of the present invention, in order to obtain polyketone fibers having excellent radioactivity and extensibility to inhibit crosslinking of polyketones in raw materials, zinc chloride , And it is preferable to use calcium chloride / zinc chloride / lithium chloride together.
수용액 내의 염화아연의 중량은 20 내지 30중량%인 것이 바람직하다. 20중량% 미만이면 섬유의 방사성이 떨어지고, 30중량% 초과인 경우는 섬유의 연장성이 떨어진다.The weight of zinc chloride in the aqueous solution is preferably 20 to 30% by weight. If the content is less than 20% by weight, the spinnability of the fibers is deteriorated. If the content is more than 30% by weight, the extensibility of the fibers is deteriorated.
염화아연은 염화암모늄 등의 암모늄 염을 다량 함유하고 있는데, 본 발명에서는 염화칼슘/염화아연/염화리튬이 30:22:10의 비율로 이루어진 62중량%의 농도로 용해되며, 상기 염화아연 22중량% 원료 내 염화암모늄의 함량이 0.5중량% 미만인 것이 바람직하다. 염화암모늄의 함량이 0.5 중량% 이상인 경우, 폴리케톤 용액의 황색도가 증가하고, 점도 상승속도 또한 증가하여 가교 반응이 촉진되어 최종적으로 제조될 폴리케톤 섬유의 방사성과 연장성이 떨어진다. 더욱 바람직하게는 염화암모늄 함량은 0.001 내지 0.1중량%인 것을 특징으로 한다.In the present invention, calcium chloride / zinc chloride / lithium chloride is dissolved at a concentration of 62 wt% in a ratio of 30:22:10, and the zinc chloride is contained in an amount of 22 wt% It is preferable that the content of ammonium chloride in the raw material is less than 0.5% by weight. When the content of ammonium chloride is 0.5% by weight or more, the yellowness degree of the polyketone solution increases and the rate of viscosity increase also increases, thereby accelerating the crosslinking reaction, thereby lowering the radioactivity and extensibility of the polyketone fiber finally prepared. More preferably, the content of ammonium chloride is 0.001 to 0.1% by weight.
본 발명에 따라 제조된 염화암모늄 함량이 0.5중량%미만인 것을 특징으로 하는 폴리케톤 용액의 경우 용액의 황색도는 낮아지고, 80℃에서의 점도 상승속도가 낮아지며, 가교반응의 억제로 인해 용액의 결정화도가 증가함에 따라 폴리케톤 섬유로의 안정적인 방사가 가능해진다.In the case of the polyketone solution having an ammonium chloride content of less than 0.5% by weight, the yellowness of the solution is lowered, the rate of increase in viscosity at 80 ° C is lowered, and the crystallization degree It becomes possible to stably radiate to polyketone fibers.
폴리케톤 용액의 제조 방법으로는 특히 제한되지 않지만, 이하에서 바람직한 제조 방법의 예에 대해 설명한다.The production method of the polyketone solution is not particularly limited, but an example of a preferable production method will be described below.
20 내지 40℃로 유지된 금속염 수용액을 200torr이하에서 탈포시킨 후 폴리케톤 중합체를 200torr이하의 진공상태에서 60 내지 100℃로 승온시켜 0.5 내지 10시간 교반시킨 후 충분히 용해된 균질한 도우프를 제조한다.The metal salt aqueous solution maintained at 20 to 40 캜 is defoamed at a pressure of 200 torr or less, the polyketone polymer is heated to 60 to 100 캜 under a vacuum of 200 torr or less, and stirred for 0.5 to 10 hours to prepare a sufficiently dissolved homogeneous dope .
또한 본 발명에서는 상기 폴리케톤 중합체는 다른 고분자 물질 또는 첨가제를 혼합하여 사용할 수 있다. 고분자 물질로는 폴리비닐알콜, 카르복실메틸폴리케톤, 폴리에틸렌글리콜 등이 있으며, 첨가제로서는 점도강화제, 이산화티탄, 이산화실리카, 카본, 염화암모늄 등이 있다.In the present invention, the polyketone polymer may be mixed with other polymer materials or additives. Examples of the polymer material include polyvinyl alcohol, carboxymethyl polyketone, and polyethylene glycol. Examples of additives include viscosity improvers, titanium dioxide, silica dioxide, carbon, and ammonium chloride.
이하 본 발명의 상기 제조된 균질한 폴리케톤 용액으로 방사, 수세, 건조 및 연신하는 단계를 포함하는 폴리케톤 섬유의 제조방법을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명에서 청구되는 폴리케톤 섬유가 하기 공정에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, a method of producing a polyketone fiber including spinning, washing, drying and stretching the homogeneous polyketone solution of the present invention will be described in more detail. However, the polyketone fibers claimed in the present invention are not limited by the following process.
본 발명에 따른 방법의 방사공정을 좀 더 구체적으로 설명하면, 직경 100 내지 500μm이고, 길이 100 내지 1500μm인 오리피스로서, 상기 직경과 길이의 비(L/D)가 1~3 내지 8배이고, 오리피스간 간격은 1.0 내지 5.0mm인 복수개의 오리피스를 포함한 방사 노즐을 통해 상기 방사원액을 압출 방사하여, 섬유상의 방사원액이 공기층을 통과하여 응고욕에 도달하도록 한 후, 이를 응고시켜 멀티필라멘트를 수득한다.The spinning process of the method according to the present invention will be described in more detail. An orifice having a diameter of 100 to 500 μm and a length of 100 to 1500 μm, wherein the ratio of the diameter to the length (L / D) is 1 to 3 to 8 times, The spinning stock solution is extruded and spun through a spinning nozzle containing a plurality of orifices having an interval of 1.0 to 5.0 mm to allow the fiber spinning solution to pass through the air layer to reach the coagulation bath and then solidify to obtain multifilaments .
사용한 방사노즐의 형태는 통상 원형이고, 노즐 직경이 50 내지 200mm, 더욱 바람직하게는 80 내지 130mm이다. 노즐 직경이 50mm 미만인 경우, 오리피스간 거리가 너무 짧아 토출된 용액이 응고되기 전에 점착이 일어날 수 있으며, 너무 크면 방사용 팩 및 노즐 등의 주변장치가 커져 설비 면에 불리하다. 또한, 노즐 오리피스의 직경이 100μm 미만이면 방사 시 사절(絲切)이 다수 발생하는 등 방사성에 나쁜 영향을 미치며, 500μm를 초과하면 방사 후 응고욕에서 용액의 응고 속도가 늦고, 금속염 수용액의 탈용매 및 수세가 힘들게 된다.The shape of the spinning nozzle used is usually circular, and the nozzle diameter is 50 to 200 mm, more preferably 80 to 130 mm. When the nozzle diameter is less than 50 mm, the distance between the orifices is too short, so that the adhesion may occur before the discharged solution solidifies. If the nozzle diameter is too large, peripheral devices such as spinning packs and nozzles become large, If the diameter of the nozzle orifice is less than 100 탆, a large number of yarn breaks occur at the time of spinning, which adversely affects radioactivity. If the diameter exceeds 500 탆, the coagulation speed of the solution in the spinning coagulation bath is slow, And water washing becomes difficult.
용액의 균일한 냉각을 위한 오리피스 간격을 고려하여, 오리피스 개수는 100 내지 2,200, 더욱 바람직하게는 300내지 1,400로 한다.Considering the orifice spacing for uniform cooling of the solution, the number of orifices should be 100 to 2,200, more preferably 300 to 1,400.
오리피스 개수가 100 미만이면 각 필라멘트의 섬도가 굵어져서 짧은 시간 내에 용매가 충분히 빠져나오지 못해 응고와 수세가 완전히 이루어지지 못한다. 그리고 오리피스 개수가 2,200개 초과이면 공기층 구간에서 인접 필라멘트와 접사가 생기기 쉬우며, 방사 후 각 필라멘트의 안정성이 떨어지게 되어 오히려 물성 저하가 생길 뿐만 아니라 이후 연사 및 열처리 공정에서 문제를 야기시킬 수 있다.If the number of orifices is less than 100, the fineness of each filament becomes thick and the solvent can not sufficiently escape within a short time, so that the coagulation and flushing can not be completely performed. If the number of orifices is more than 2,200, adjacent filaments are likely to be formed in close contact with each other in the air layer section. As a result, the stability of each filament after spinning is lowered, resulting in deterioration of physical properties and a problem in subsequent twisting and heat treatment.
방사노즐을 통과한 섬유상의 방사원액이 상부 응고액 속에서 응고될 때, 유체의 직경이 크게 되면 표면과 내부 사이에 응고속도의 차이가 커지므로 치밀하고 균일한 조직의 섬유를 얻기가 힘들어진다. 그러므로 폴리케톤 용액을 방사할 때에는 동일한 토출량이라도 적절한 공기층을 유지하면서 방사된 섬유가 보다 가는 직경을 지니며 응고액 속으로 입수할 수 있다.When the fiber stock solution passing through the spinning nozzle coagulates in the upper coagulating solution, the larger the diameter of the fluid becomes, the larger the difference in the coagulation speed between the surface and the inside becomes, and it becomes difficult to obtain a dense and uniform tissue fiber. Therefore, when the polyketone solution is spun, even if the same discharge amount is maintained, the spun fibers having a smaller diameter can be obtained in the coagulating solution while maintaining an appropriate air layer.
상기 공기층은 바람직하게는 5 내지 50mm, 더욱 바람직하게는 10 내지 20mm 이다. 너무 짧은 공기층 거리는 빠른 표면층 응고와 탈용매 과정에서 발생하는 미세공극 발생분율이 증가하여 연신비 증가에 방해가 되므로 방사속도를 높이기 힘든 반면, 너무 긴 공기층 거리는 필라멘트의 점착과 분위기 온도, 습도의 영향을 상대적으로 많이 받아 공정안정성을 유지하기 힘들다.The air layer is preferably 5 to 50 mm, more preferably 10 to 20 mm. It is difficult to increase the spinning speed because the too short air layer distance increases the micropore generation rate due to the rapid surface layer coagulation and desolvation process, and it is difficult to increase the spinning speed. On the other hand, the too long air layer distance is affected by the adhesion of the filament, It is difficult to maintain process stability.
본 발명에서 사용하는 응고욕의 조성은 금속염 수용액의 농도가 1~20 중량%가 되도록 한다. 응고욕 온도는 -10~60℃ 더욱 바람직하게는 -5~20℃로 유지한다. 응고욕에서 멀티필라멘트는 응고욕을 필라멘트가 통과할 때, 방사속도가 500m/min 이상 증가하면 필라멘트와 응고액과의 마찰에 의해 응고액의 흔들림이 심해진다. 연신배향을 통해 우수한 물성과 방사속도를 증가시켜 생산성을 향상시키는 데 있어 이와 같은 현상은 공정안정성을 저해하는 요인이 되므로 최소화하도록 할 필요가 있다.The composition of the coagulating bath used in the present invention is such that the concentration of the metal salt aqueous solution is 1 to 20% by weight. The coagulating bath temperature is maintained at -10 to 60 ° C, more preferably -5 to 20 ° C. In the coagulation bath, when the filament passes through the coagulation bath of the multifilament, when the spinning speed is increased by 500 m / min or more, the coagulation of the coagulating solution becomes severe due to the friction between the filament and coagulating liquid. In order to improve the productivity by increasing the excellent physical properties and the spinning speed through the stretching orientation, such a phenomenon is a factor that hinders the process stability, so that it is necessary to minimize such a phenomenon.
본 발명에서 응고욕은 온도가 -10 내지 40℃이고 금속염 농도가 1 내지 30중량%인 것이 특징이며, 수세욕은 온도가 0 내지 40℃이고 금속염 농도가 1 내지 30중량%인 것이 바람직하며, 산수세욕은 온도가 0 내지 40℃이고 산 농도가 0.5 내지 2중량%인 것이 바람직하며, 산 제거를 위한 2차 수세욕은 온도가 30 내지 70℃로 유지된다.In the present invention, the coagulating bath is characterized by a temperature of -10 to 40 ° C and a metal salt concentration of 1 to 30% by weight, and the water bath is preferably at a temperature of 0 to 40 ° C and a metal salt concentration of 1 to 30% The acid washing bath preferably has a temperature of 0 to 40 캜 and an acid concentration of 0.5 to 2% by weight, and the secondary washing bath for acid removal is maintained at a temperature of 30 to 70 캜.
또한 본 발명에서 건조기온도는 100℃이상이며, 바람직하게는 200℃이상이며 건조기를 통과한 섬유에 유제, 내열제, 항산화제 또는 안정제를 부여한다.Also, in the present invention, the temperature of the dryer is 100 ° C or higher, preferably 200 ° C or higher, and the emulsion, heat-resistant agent, antioxidant or stabilizer is added to the fiber passed through the dryer.
또한, 본 발명의 폴리케톤 섬유에서 연신공정은 고강도 및 내열수성 향상을 위하여 매우 중요하다.Further, the stretching process in the polyketone fibers of the present invention is very important for improvement of high strength and water resistance.
이하 본 발명에서 중요한 연신공정 및 건조방식에 대해 설명한다.Hereinafter, the stretching process and drying method important in the present invention will be described.
본 발명은 폴리케톤의 습식방사시 내열 안정성 확보와 직접건조방식을 통해 고강도 섬유를 제공한다. 기존 방사공정에서는 균인건조 및 연신 온도 최적화시에도 최고 강도는 13g/d 수준이나, 본 발명은 건조방법중 히팅방법과 온도 프로파일을 최적화 하여 건조사 단면을 퓨전(fusion)하여 치밀한 구조를 형성하며, 이로 인해 연신 배율 및 강도가 향상된다. 또한, 히팅시에 폴리케톤의 열열화 방지를 위해 건조와 연신시 내열안정제를 포함하는 공정을 통해 연신배율 및 강도향상이 이루어진다.The present invention provides a high-strength fiber by securing the heat stability of the polyketone during wet spinning and by directly drying the fiber. In the conventional spinning process, the maximum strength is 13 g / d even at the time of germination drying and optimization of the stretching temperature. However, the present invention optimizes the heating method and the temperature profile of the drying method to form a dense structure by fusion- As a result, the draw ratio and the strength are improved. Further, in order to prevent thermal deterioration of the polyketone at the time of heating, the stretching magnification and strength are improved by a process including a heat stabilizer during drying and stretching.
폴리케톤 섬유는 높은 온도에서 산화 또는 열화 메커니즘을 가진다. 라디칼에 의한 산화 메커니즘으로 폴리케톤은 90℃ 이상에서 산소에 노출 될 경우, 이산화탄소를 방출하며 산화성 열화(oxidative degradation)가 발생한다. 또한, 라디칼에 의한 열화 메커니즘으로 폴리케톤은 200℃ 이상의 고온에 노출될 경우, 일산화탄소 및 에틸렌을 방출하며 열열화(thermal degradation)가 발생한다. 이러한 높은 온도에서 폴리케톤의 산화 및 열화를 방지하기 위해 내열안정제를 사용한다. 내열 안정제로는 라디칼 산화 및 열화를 방지할 수 있는 내열안정제(antioxidant) 모두가 사용될 수 있다. Polyketone fibers have oxidation or degradation mechanisms at high temperatures. As a radical oxidation mechanism, polyketone releases carbon dioxide and oxidative degradation occurs when exposed to oxygen at temperatures above 90 ° C. In addition, due to the radical deterioration mechanism, when the polyketone is exposed to a high temperature of 200 ° C or more, carbon monoxide and ethylene are released and thermal degradation occurs. A heat-resistant stabilizer is used to prevent oxidation and deterioration of the polyketone at such a high temperature. As the heat-resistant stabilizer, both of antioxidants capable of preventing radical oxidation and deterioration can be used.
바람직하게는 페놀계 내열안정제가 사용되며, 내열안정제는 한 종류 이상이 혼합 혹은 단독으로 사용될 수 있다. 산화 및 열화 방지 메커니즘은 열 또는 자외선에 의해 발생되는 알킬 라디칼(alkyl radical)을 내열안정제로 라디칼을 잡아줌으로써 라디칼에 의한 연쇄반응을 방지한다(도 1참조). 내열안정제는 건조 전이나 연신 전에 사용할 수 있으며, 방식은 침지방식 또는 도포방식 단독 혹은 하나 이상이 사용될 수 있다. 구체적으로 본 발명의 일예로 건조 전 단계와 연신단계에서 페놀계 내열안정제를 메탄올 용매와 혼합한 페놀계 내열안정제의 용액 0.1%를 건조 전 단계와 연신단계에서 적용하고, 건조 전 단계에서 섬유상에 존재하는 내열 안정제는 250ppm 이었으나, 건조와 연신단계를 거친 후에는 25ppm이 잔존한다. 내열안정제는 공정에 따라 적절한 양을 사용하여야 하는데, 많으면 작업성이 떨어지며, 적으면 내열 안정효과가 충분하지 못하다. 내열 안정제는 원딥 혹은 투딥 또는 그 이상으로 사용할 수 있다.Preferably, phenolic heat stabilizers are used, and one or more heat stabilizers may be used alone or in combination. Oxidation and deterioration prevention mechanisms prevent radicals by radicals by capturing radicals with heat stabilizers (alkyl radicals) generated by heat or ultraviolet rays (see FIG. 1). The heat stabilizer may be used before drying or before stretching, and the immersion or application method may be used alone or in combination. Specifically, in an embodiment of the present invention, 0.1% of a solution of a phenolic heat stabilizer obtained by mixing a phenolic heat stabilizer with a methanol solvent in a pre-drying step and a stretching step is applied in a pre-drying step and a drawing step, Of the heat stabilizer was 250 ppm, but after the drying and the stretching step, 25 ppm remained. The heat stabilizer should be used in an appropriate amount depending on the process. If the heat stabilizer is large, the workability is poor. If the heat stabilizer is small, the heat stabilization effect is not sufficient. The heat stabilizer may be used in one-pot or two-pot or more.
한편, 본원발명은 섬유의 강도를 높이기 위해 기존에 열풍건조방식의 간접 건조방식이 아닌 핫롤러 건조방식의 직접 건조방식이 사용된다. 기존의 열풍 건조방식은 180℃의 온도로 체류시간 약 3분 30초 동안 도 2와 같은 열풍 건조방식을 사용하였다. 이는 균일건조가 가능하고 접사가 개선되는 효과가 있으나, 사엉킴이나, 루프(loop), 정전기 발생이 많고 퓨전(fusion)구조 발생이 어려워 조직이 치밀하지 못했다(도 4 참조). 본 발명은 핫 롤 건조방식으로 220 내지 230℃의 온도에서 체류시간 약 1분 30초 동안 도 3와 같은 핫 롤 건조방식을 사용한다. 이러한 건조방식을 이용하는 경우 사엉킴이 없고, 정전기 발생이 적으며, 퓨전(fusion)구조의 형성으로 조직이 치밀하고, 상용화 적용에 용이하다(도 5참조).Meanwhile, in order to increase the strength of the fiber, the present invention uses a direct drying method of a hot roller drying method, rather than an indirect drying method of a hot air drying method. In the conventional hot air drying method, a hot air drying method as shown in FIG. 2 was used at a temperature of 180 ° C. for a retention time of about 3 minutes and 30 seconds. This has the effect of achieving uniform drying and improving the affixation, but it is difficult to generate fusion, loops, static electricity, and fusion structure, so that the structure is not as dense (see FIG. 4). The present invention uses a hot-roll drying method as shown in Fig. 3 for a retention time of about 1 minute and 30 seconds at a temperature of 220 to 230 ° C. When such a drying method is used, there is no entanglement, less static electricity is generated, and a fine structure is formed due to the formation of a fusion structure, which is easy to apply for commercialization (see FIG. 5).
또한, 본 발명은 연신과정을 거치게 되는데 연신으로 인해 섬유는 15 내지 18 배 연신이 된다. 폴리케톤 섬유의 연신을 위해 1단 또는 2단 이상의 다단으로 연신을 수행한다. 또한, 다단 연신을 행하는 경우에는 연신 배율의 증가에 따라서 연신 온도가 서서히 높아져 가는 승온 연신이 바람직하다. 구체적으로 연신과정은 240 내지 270℃의 온도에서 수행하며, 체류시간은 약 1분 30초 이내이고, 1단과 2단의 과정을 거친다. 1단에서 7배, 2단에서 2.5배의 연신을 거치며, 2단에서는 3step 형식으로 단계적으로 연신을 수행한다. 1단을 거친 후 폴리케톤 섬유의 신도는 10%, 강도는 8g/d 이나, 2단을 거친 후에는 신도는 약 5.2%, 강도 20g/d의 폴리케톤 섬유를 얻는다. In addition, the present invention is subjected to a stretching process in which the fibers are stretched 15 to 18 times. For stretching the polyketone fibers, stretching is carried out in one or more stages. In the case of multi-stage stretching, it is preferable to perform the temperature-raising stretching in which the stretching temperature gradually increases with an increase in the stretching magnification. Specifically, the stretching process is performed at a temperature of 240 to 270 ° C, and the residence time is within about 1 minute and 30 seconds, and the first and second stages are performed. Stretching is carried out from step 1 to step 7, second step to step 2.5, and step 2 is stepwise stretching in a 3 step form. After the first stage, the elongation of the polyketone fibers is 10% and the strength is 8 g / d. After the second stage, the elongation is about 5.2%, and the strength of the polyketone fibers is 20 g / d.
이에 더해, 상기와 같은 건조와 연신과정으로 인해 높은 온도에서 폴리케톤의 열열화 등이 생기는 바 내열안정제를 첨가하게 되는데, 건조 전 또는 연신 전에 적용 되며, 본 발명에서는 원딥 혹은 투딥 모두 사용할 수 있다. 통상적으로 투딥 이상을 수행하는 경우 강도 증가와는 별개로 섬유의 신도는 떨어지나, 본 발명에 따른 핫 롤 건조방식의 경우 신도 저하가 거의 없다. In addition, since the polyketone is thermally deteriorated at a high temperature due to the drying and stretching process as described above, a heat stabilizer is added. It is applied before drying or before stretching. In the present invention, both raw or dip can be used. In general, when the two-dip or more is performed, the elongation of the fiber is decreased independently of the increase in the strength, but in the case of the hot-roll drying method according to the present invention, there is little decrease in elongation.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 멀티 필라멘트는 총 데니어 범위 500 내지 3,500이고, 절단 하중이 6.0 내지 40.0kg인 폴리케톤 멀티 필라멘트이다. 상기 멀티 필라멘트는 섬도 0.5 내지 8.0 데니어인, 100 내지 2200개의 개개의 필라멘트로 구성되어 있다. The multifilament produced by the method according to the present invention is a polyketone multifilament with a total denier range of 500 to 3,500 and a breaking load of 6.0 to 40.0 kg. The multifilament is composed of 100 to 2,200 individual filaments with a fineness of 0.5 to 8.0 denier.
본 발명의 핫롤 건조방식과 내열안정제를 첨가하는 공정에 의해 모노필라멘트의 섬유밀도는 1.295 내지 1.310 g/cm3을 보이며 그 구조는 도 5에서와 같은 치밀한 구성을 보인다. 그 결과 상기 공정에 의해 제조된 폴리케톤 모노필라멘트의 초기 모듈러스값은 200g/d 이상이고, 10.0 g/d 에서 신도가 2.5 내지 3.5%이며, 19.0g/d 이상에서 최소한 0.5% 이상 신장한다. The fiber density of the monofilament is 1.295 to 1.310 g / cm < 3 > by the hot-roll drying method of the present invention and the step of adding the heat stabilizer, and the structure thereof is as shown in Fig. As a result, the initial modulus value of the polyketone monofilament prepared by the above process is 200 g / d or more, elongation at 2.5 g / d at 2.5 g / d and elongation at least 0.5% at 19.0 g / d or more.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.
제조예 : 폴리케톤 중합체의 제조Preparation Example: Preparation of polyketone polymer
일산화탄소와 에틸렌으로 이루어진 선상 교대 폴리케톤 코폴리머는 초산 팔라듐, 트리 플루오르 초산 및 (사이클로헥세인-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀으로부터 생성한 촉매 조성물의 존재 하에서 제조했다. 상기 폴리케톤 코폴리머의 융점은 240℃이고, HFIP(hexafluoroisopropano)로 25℃에 측정한 고유점도가 6.0dl/g이며, MI(Melt index)가 10g/10min 및 분자량 분포(MWD)는 3.0이었다. Linear alternating polyketone copolymers composed of carbon monoxide and ethylene are prepared by reacting palladium acetate, trifluoroacetic acid and a catalyst (cyclohexane-1,1-diylbis (methylene)) bis (bis (2-methoxyphenyl) The polyketone copolymer had a melting point of 240 DEG C, an intrinsic viscosity of 6.0 dl / g measured by HFIP (hexafluoroisopropanol) at 25 DEG C, a MI index of 10 g / 10 min and a molecular weight distribution (MWD) was 3.0.
실시예 1Example 1
염화칼슘과 염화아연 및 염화리튬의 중량비가 30:22:10의 비율로 이루어진 62% 수용액을 주입온도 25℃로 내부가 30℃로 유지된 압출기에 기어펌프로 13000g/시간 속도로 주입하며 제조예에 따른 분자량 분포가 3.0, 고유점도가 6.0 ㎗/g인 폴리케톤 분말은 스크류식 공급기로 1160g/시간으로 압출기 주입하여 압출기 팽윤구역에서 체류시간은 0.8분으로 하고 온도는 40℃로 상승하게 하여 폴리케톤 분말을 금속염 용액에 충분히 용해시켜 폴리케톤 용액을 제조한다. 이 때, 상기 염화아연 내의 염화암모늄 함량은 0.01중량%였다. 폴리케톤 용액 내의 폴리케톤은 8중량% 였다.A 62% aqueous solution having a weight ratio of calcium chloride, zinc chloride and lithium chloride of 30:22:10 was injected into the extruder maintained at 30 ° C at an injection temperature of 25 ° C at a rate of 13,000 g / The polyketone powder having a molecular weight distribution of 3.0 and an intrinsic viscosity of 6.0 dl / g was injected into the extruder at a rate of 1160 g / hour by using a screw feeder, the residence time in the extruder swelling zone was set to 0.8 minutes, The powder is sufficiently dissolved in a metal salt solution to prepare a polyketone solution. At this time, the content of ammonium chloride in the zinc chloride was 0.01% by weight. The polyketone content in the polyketone solution was 8% by weight.
이후, 압출기의 용해구역에서 각 블록온도를 55 내지 60℃로 유지하고, 스크류를 110rpm으로 작동시켜 건습식 방사법에 의해서 폴리케톤 섬유를 제조하였다. Then, the polyketone fibers were produced by dry-wet spinning by operating the screw at 110 rpm while maintaining the block temperature at 55 to 60 DEG C in the melting zone of the extruder.
이때 노즐 홀수 및 홀 직경은 각각 667개 및 0.18mm이며 L/D가 1인 원형 노즐을 사용하였고 에어갭은 10mm이었다. 배출된 용액의 폴리케톤의 농도는 8.0중량%였으며, 미용해된 폴리케톤 입자가 함유되지 않은 균질한 상태였다. At this time, a circular nozzle having an odd number of nozzles of 667 and a diameter of 0.18 mm and an L / D of 1 was used, and an air gap was 10 mm. The concentration of the polyketone in the discharged solution was 8.0 wt%, and it was in a homogeneous state in which the undissolved polyketone particles were not contained.
얻어진 섬유를 세정과정에서 1.2배 연신을 수행하고, 건조 전에 페놀계 내열안정제로 Adeka사의 AO80와 메탄올의 혼합용액 0.1%용액으로 침지방식으로 내열안정제를 딥핑한다. 건조과정에서 핫롤 건조방식으로 1.2배 연신을 수행한 후에 heating chamber방식으로 Total연신배율 16.8배로 섬유를 제조하고, 1단에서 7배의 연신, 2단에서 2.4배의 연신을 거치며, 2단은 각각 1.5, 1.3, 1.23배의 3step 연신을 포함하며, 각 step은 240, 255, 265 및 268℃의 온도에서 수행한다.The fiber thus obtained is subjected to stretching at 1.2 times in the course of washing, and the heat stabilizer is dipped in a 0.1% solution of a mixed solution of AO80 and methanol of Adeka as a phenolic heat stabilizer before drying. In the drying process, 1.2-fold stretching was performed by a hot-roll drying method, and then fibers were produced in a heating chamber method at a total stretching magnification of 16.8 times, stretched at a stretch ratio of 7 times at the first stretch, 2.4 times at the second stretch, 1.5, 1.3, and 1.23 times, and each step is performed at temperatures of 240, 255, 265, and 268 ° C.
실시예 2Example 2
상기 염화아연 내의 염화암모늄 함량은 0.02중량%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리케톤 용액 및 폴리케톤 섬유를 제조하였다.A polyketone solution and a polyketone fiber were prepared in the same manner as in Example 1, except that the ammonium chloride content in the zinc chloride was 0.02 wt%.
비교예 1Comparative Example 1
상기 염화아연 내의 염화암모늄 함량은 0.5중량%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리케톤 용액 및 폴리케톤 섬유를 제조하였다.A polyketone solution and a polyketone fiber were prepared in the same manner as in Example 1, except that the ammonium chloride content in the zinc chloride was 0.5 wt%.
실시예 1, 2 및 비교예 1의 폴리케톤 용액의 황색도(Yellowness,YI) 및 80℃에서의 점도 상승 속도를 아래 표 1에 기재하였다.Yellowness (YI) of the polyketone solutions of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 and the viscosity increase rate at 80 ° C are shown in Table 1 below.
물성평가Property evaluation
(1) 고유 점도(1) intrinsic viscosity
페놀과 1,1,2,2-테트라클로로에탄올 6:4(무게비)로 혼합한 시약(90℃)에 시료 0.1g을 90분간 용해시킨 후 우베로데(Ubbelohde) 점도계에 옮겨 담아 30℃ 항온조에서 10분간 유지시키고, 점도계와 애스피레이터(Aspirator)를 이용하여 용액의 낙하초수를 구한다. 솔벤트의 낙하초수도 상기와 같은 방법으로 구한 아래의 수학식에 의해 R.V.값 및 I.V. 값을 계산하였다0.1 g of the sample was dissolved in a reagent (90 ° C) mixed with phenol and 1,1,2,2-tetrachloroethanol 6: 4 (weight ratio) for 90 minutes, transferred to a Ubbelohde viscometer, For 10 minutes, and use a viscometer and an aspirator to determine the number of drops of the solution. The number of drops of the solvent The RV value and I.V. The values were calculated
R.V. = 시료의 낙하초수/솔벤트 낙하초수R.V. = Sample falling water / solvent falling water water
I.V. = 1/4 × [(R.V.- 1)/C] + 3/4 × (In R.V./C)I.V. = 1/4 x [(R.V.- 1) / C] + 3/4 x (In R.V./C)
상기 식에서 ,C는 용액중의 시료의 농도(g/100㎖)를나타낸다.In the above equation, C represents the concentration (g / 100 ml) of the sample in the solution.
(2) 분자량 분포(2) Molecular weight distribution
0.01 N의 트리플루오로아세트산나트륨을 함유하는 헥사플루오로이소프로판올 용액에 폴리케톤을 폴리케톤 농도가0.01 중량%가 되도록 용해하고, 이하의 조건으로 측정했다.A polyketone was dissolved in a hexafluoroisopropanol solution containing 0.01 N sodium trifluoroacetate so as to have a polyketone concentration of 0.01% by weight and measured under the following conditions.
장치: SHIMADZU LC-10AdvpDevice: SHIMADZU LC-10Advp
컬럼: 하기의 컬럼을 (가), (나) 및 (다)의 순서로 연결하여 사용.Column: Use the following columns in the order of (a), (b) and (c).
(가): Shodex GPCHFIP-G(A): Shodex GPCHFIP-G
(나): Shodex HFIP-606M(B): Shodex HFIP-606M
(다): Shodex HFIP-606M(C): Shodex HFIP-606M
컬럼 온도: 40 ℃Column temperature: 40 ° C
이동상: 0.01 N의 트리플루오로아세트산나트륨을 함유하는 헥사플루오로이소프로판올 용액Mobile phase: hexafluoroisopropanol solution containing 0.01 N sodium trifluoroacetate
유량: 0.5 ㎖/분Flow rate: 0.5 ml / min
검출기: 시차 굴절계Detector: differential refractometer
주입량: 30 ㎕Injection volume: 30 μl
표준 시료로는 단분산인 분자량 분포를 갖는 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA)를 이용하고 (농도 0.01 중량%), 상기 측정 조건과 동일한 조건으로 얻어진 PMMA의 검량선으로부터 측정한 폴리케톤의 PMMA 환산의 중량 평균 분자량 (Mw)과 수 평균 분자량 (Mn)을 구하여, Mw/Mn을 분자량 분포로 하였다.As a standard sample, polymethyl methacrylate (PMMA) having a monodispersed molecular weight distribution was used (concentration: 0.01% by weight), and the weight of the polyketone in terms of PMMA measured from the calibration curve of PMMA obtained under the same conditions as the above- The average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) were determined, and Mw / Mn was determined as a molecular weight distribution.
(3) 황색도 측정(3) Measurement of yellowness
색차계(Konica Minolta사 제조)를 사용하여 각 폴리케톤 용액의 황색도(yellow index)를 측정하였다.The yellow index of each polyketone solution was measured using a color difference meter (manufactured by Konica Minolta).
(4) 점도 상승 속도 측정(4) Measurement of viscosity rise rate
80℃에서 Brookfield 점도계를 사용하여 각각 조건에 대한 점도를 측정하여 그 상승 속도를 측정하였다.Viscosity was measured for each condition using a Brookfield viscometer at 80 ° C, and the ascending rate was measured.
(5) 용액(도프) 결정화도 측정(5) Measurement of solution (doping) crystallization degree
결정화도는 용액(도프)을 증류수에 수세 후 상온 건조후에 DSC를 측정하였다.The crystallinity was measured by DSC after the solution (dope) was washed with distilled water and dried at room temperature.
(poise/min)Viscosity increase rate at 80 캜
(poise / min)
상기 실시예 1 및 2는 비교예에 비하여 폴리케톤 용액의 황색도가 낮고 점도 상승속도가 낮아 가교반응이 억제됨을 알 수 있다. 이에 따라 용액 결정화도가 기존 45%에서 53% 이상으로 증가하였고, 이에 폴리케톤 섬유로의 안정적인 방사가 가능하다.It can be seen that the crosslinking reaction is suppressed in Examples 1 and 2 because the polyketone solution has a low yellowing degree and a low viscosity increasing rate as compared with Comparative Examples. As a result, the solution crystallinity increased from 45% to over 53%, and stable emission to polyketone fibers is possible.
Claims (5)
염화칼슘/염화아연/염화리튬의 금속염을 함유하는 수용액인 용매;를 포함하고,
상기 염화아연의 함량은 20 내지 30중량%이며,
상기 염화아연 내 염화암모늄의 함량은 0.01 내지 0.02중량%이며,
상기 폴리케톤 공중합체의 중합시 사용되는 촉매조성물의 구성요소는 (사이클로헥세인-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀이며,
황색도(YI)는 1.0 내지 2.0이며, 80℃에서의 점도 상승속도는 0.3 내지 0.7poise/min인 것을 특징으로 하는 폴리케톤 용액.
-[-CH2CH2-CO-]x- (1)
-[-CH2-CH(CH3)-CO-]y- (2)
(x, y는 폴리머 중의 일반식 (1) 및 (2) 각각의 몰%)
A polyketone copolymer composed of the repeating units represented by the following general formulas (1) and (2), having y / x of 0 to 0.1 and an intrinsic viscosity of 5 to 7 dl / g; And
A solvent which is an aqueous solution containing a metal salt of calcium chloride / zinc chloride / lithium chloride,
The content of zinc chloride is 20 to 30% by weight,
The content of ammonium chloride in the zinc chloride is 0.01 to 0.02% by weight,
The component of the catalyst composition used in the polymerization of the polyketone copolymer is (cyclohexane-1,1-diylbis (methylene)) bis (bis (2-methoxyphenyl)
The yellowness index (YI) is 1.0 to 2.0, and the viscosity increasing rate at 80 DEG C is 0.3 to 0.7 poise / min.
- [- CH2CH2-CO-] x- (1)
- [- CH2 --CH (CH3) - CO--] y- (2)
(x and y are mole% of each of the general formulas (1) and (2) in the polymer)
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