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KR20160136502A - Method for manufacturing uv curable oligomer using long chain dicarboxylic acid derived from biomass resources, and uv curable coating composition - Google Patents

Method for manufacturing uv curable oligomer using long chain dicarboxylic acid derived from biomass resources, and uv curable coating composition Download PDF

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KR20160136502A
KR20160136502A KR1020150069530A KR20150069530A KR20160136502A KR 20160136502 A KR20160136502 A KR 20160136502A KR 1020150069530 A KR1020150069530 A KR 1020150069530A KR 20150069530 A KR20150069530 A KR 20150069530A KR 20160136502 A KR20160136502 A KR 20160136502A
Authority
KR
South Korea
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diisocyanate
polyester polyol
glycol
dicarboxylic acid
polyisocyanate
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020150069530A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이상구
공형준
허남정
우성만
Original Assignee
주식회사 범진인더스트리
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to KR1020150069530A priority Critical patent/KR20160136502A/en
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Abstract

본 발명은 바이오매스 유래의 장쇄 디카르복실산을 이용한 자외선 경화형 올리고머 제조방법 및 자외선 경화형 올리고머를 이용한 자외선 경화형 코팅제 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 자외선 경화형 코팅제는 기존의 석유류가 아닌 자원 순환형 소재인 식물성 오일로부터 제조된 우레탄아크릴레이트 올리고머를 자외선 경화형 코팅제에 이용함으로써 매우 친환경적인 코팅제를 제공할 수 있다.The present invention relates to a process for producing an ultraviolet curable oligomer using a long chain dicarboxylic acid derived from biomass and an ultraviolet curable coating composition using the ultraviolet curable oligomer. The ultraviolet curable coating material of the present invention is a conventional material recycling type material By using a urethane acrylate oligomer prepared from vegetable oil in an ultraviolet curable coating agent, a very environmentally friendly coating agent can be provided.

Description

바이오매스 유래의 장쇄 디카르복실산을 활용한 자외선 경화형 올리고머 제조방법 및 이를 이용한 자외선 경화형 코팅제 조성물 {METHOD FOR MANUFACTURING UV CURABLE OLIGOMER USING LONG CHAIN DICARBOXYLIC ACID DERIVED FROM BIOMASS RESOURCES, AND UV CURABLE COATING COMPOSITION}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an ultraviolet-curable oligomer using a long-chain dicarboxylic acid derived from biomass, and an ultraviolet curable coating composition using the same. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 바이오매스 유래의 장쇄 디카르복실산 활용 자외선 경화형 올리고머 제조 및 이를 이용한 자외선 경화형 코팅제 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to the preparation of long chain dicarboxylic acid-derived ultraviolet curable oligomers derived from biomass and an ultraviolet curable coating composition using the same.

장쇄 디카르복실산을 활용하여 제조되는 폴리에스테르/폴리우레탄/폴리아마이드/아크릴계 중합체는 코팅제 등에 다양하게 사용할 수 있으며 특히 자외선 경화형 코팅제에 적용 가능하다. 일반적으로 렌즈, 광학 스크린, 광학 필터, 프리즘 시트 등과 같은 광학적 기능성 제품을 비롯한 많은 상업적 제품들은 열경화성 또는 열가소성 중합체로 제조되고 있다. 예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 페놀수지, 셀룰로오스수지, 폴리스티렌, 스티렌공중합체, 에폭시수지 등으로 제조되고 있다. 그러나 상기와 같은 많은 열경화성 및 열가소성 중합체들은 치수 안정성, 투명성 및 내충격성 등이 탁월하지만 내마모성 및 내용제성이 약하여 상기 중합체로부터 만들어진 제품은 긁힘이나 마모 등에 취약하다. 이러한 이유로 상기한 수지제품들은 물리적 또는 기계적 손상으로부터 보호하기 위해 표면에 내마모성의 하드코팅(hard coating)을 하고 있다.Polyester / polyurethane / polyamide / acrylic polymer produced by using long chain dicarboxylic acid can be used variously in coatings and the like, and is particularly applicable to an ultraviolet ray curable coating agent. In general, many commercial products, including optical functional products such as lenses, optical screens, optical filters, prism sheets, and the like, are made of thermosetting or thermoplastic polymers. For example, polycarbonate, polymethylmethacrylate, polyurethane, polyester, phenol resin, cellulose resin, polystyrene, styrene copolymer, epoxy resin and the like. However, many thermosetting and thermoplastic polymers as described above are excellent in dimensional stability, transparency and impact resistance, but are poor in abrasion resistance and solvent resistance, and products made from the polymers are vulnerable to scratches and abrasion. For this reason, the above-mentioned resin products are subjected to wear-resistant hard coating on their surfaces in order to protect them from physical or mechanical damage.

이 중에서, 자외선 경화형 아크릴계 코팅제는 짧은 시간에 경화가 가능하고 상온 경화가 가능하며 각종 플라스틱제품들의 표면보호 코팅제로 사용되고 있다. 이러한 자외선 경화형 아크릴계 코팅제가 적용되기 위해서는 우수한 경도와 아울러 수지 및 플라스틱 필름과의 부착력, 표면 경도 및 도막의 외관이 우수해야 한다.Of these, ultraviolet curable acrylic coating agents can be cured in a short time, can be cured at room temperature, and are used as surface protective coatings for various plastic products. In order to apply such an ultraviolet curable acrylic coating agent, it is required to have excellent hardness, excellent adhesion to a resin and a plastic film, surface hardness and appearance of a coating film.

일반적으로 사용되는 자외선 경화형 아크릴계 코팅제는, 아크릴성 중합체, 우레탄 중합체, 에폭시 중합체, 규소중합체, 또는 실리카 화합물 등이 모노머 혹은 올리고머 형태로 바인더로 사용되며, 이들에 광개시제 및 첨가제등을 부가하여 이루어진 조성물에 자외선 등의 광 조사에 의하여 경화시킴으로써 하드코팅성을 갖게 된다.A generally used ultraviolet curable acrylic coating agent is a composition comprising an acrylic polymer, a urethane polymer, an epoxy polymer, a silicon polymer, or a silica compound as a binder in the form of a monomer or oligomer, and adding a photoinitiator and an additive thereto And cured by light irradiation such as ultraviolet rays to have hard coatability.

기존 코팅원료로 사용되는 소재는 석유계로부터 파생되는 것으로 석유자원의 고갈 및 이산화탄소 배출 등의 환경적인 문제와 환경호르몬 유발 유해성분이 배출되는 것이 큰 문제가 될 수 있기 때문에 이에 대한 대체기술 및 제품이 시급히 확립되어야 할 필요성이 있다. 앞으로 석유 유래 제품의 가격이 급등하고 석유자원이 고갈되면 무궁한 바이오매스 자원을 활용한 대체품의 요구는 증대될 것으로 예상되며 기존의 석유화학 기반 화학 산업을 바이오매스 기반의 바이오산업으로 대체하려는 노력은 세계적인 추세다.The materials used for the conventional coating materials are derived from petroleum, and it is a big problem that environmental problems such as depletion of petroleum resources and carbon dioxide emission and environmental hormone-induced harmful substances are discharged, so that alternative technologies and products are urgently needed There is a need to be established. In the future, as prices of petroleum-derived products surge and petroleum resources become depleted, demand for alternative products using endless biomass resources is expected to increase. Efforts to replace existing petrochemical-based chemical industries with biomass- Trend.

본 발명과 관련된 종래기술로는 대한민국 공개특허 2010-0072566호 등이 있으나, 수율이 떨어지고, 만족할 만한 부착성이나 연필경도를 보이지는 못했다.
The prior art related to the present invention is Korea Unexamined Patent Publication No. 2010-0072566, but the yield is low, and satisfactory adhesion and pencil hardness are not exhibited.

이에 본 발명자들은 바이오매스 유래의 장쇄디카르복실산을 이용하여 폴리에스테르 폴리올을 합성하고 이를 자외선 경화형 올리고머의 제조에 사용함으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Accordingly, the present inventors have completed the present invention by synthesizing a polyester polyol using a long-chain dicarboxylic acid derived from biomass and using it for the preparation of an ultraviolet curable oligomer.

따라서, 본 발명의 목적은 우수한 연필경도 및 부착력을 갖는 자외선 경화형 코팅제 원료인 우레탄아크릴레이트 올리고머의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a process for producing a urethane acrylate oligomer which is an ultraviolet curable coating material raw material having excellent pencil hardness and adhesion.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 광경화형 올리고머의 제조 방법을 제공한다:In order to achieve the above object, the present invention provides a process for producing a photocurable oligomer comprising the steps of:

a) 바이오매스 유래 디카르복실산에 지방족 디올을 첨가하여 150~250℃에서 에스테르화 반응을 시켜 폴리에스테르 폴리올을 제조하는 단계;a) adding an aliphatic diol to a biomass-derived dicarboxylic acid and performing an esterification reaction at 150 to 250 ° C to prepare a polyester polyol;

b) 상기 폴리에스테르 폴리올에 폴리이소시아네이트를 첨가하여 40~90℃의 온도에서 2~24시간 동안 반응시켜 우레탄 프리폴리머를 제조하는 단계; 및b) adding a polyisocyanate to the polyester polyol and reacting the polyester polyol at a temperature of 40 to 90 ° C for 2 to 24 hours to prepare a urethane prepolymer; And

c) 상기 우레탄 프리폴리머에 아크릴레이트를 첨가하여 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 제조하는 단계.c) adding acrylate to the urethane prepolymer to prepare a urethane acrylate oligomer.

본 발명의 일구현예로, 상기 디카르복실산은 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the dicarboxylic acid may be represented by the following general formula (1).

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서 n은 9~13의 정수이다.In Formula 1, n is an integer of 9 to 13.

본 발명의 다른 구현예로, 상기 지방족 디올은 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 및 트리프로필렌글리콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 디올인 것일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the aliphatic diol is selected from the group consisting of ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, And at least one diol selected from the group consisting of hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, and tripropylene glycol.

본 발명의 또다른 구현예로, 상기 폴리에스테르 폴리올은 수평균분자량이 400~8,000인 것일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the polyester polyol may have a number average molecular weight of 400 to 8,000.

본 발명의 또다른 구현예로, 상기 폴리이소시아네이트는 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 다이머산디이소시아네이트, 리신디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 수첨 디페닐메탄디이소시아네이트(H12MDI), 수첨 자일릴렌디이소시아네이트, 시클로헥산디이소시아네이트, 1,3-비스(이소시아나토메틸)시클로헥산, 및 노르보르넨디이소시아네이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 폴리이소시아네이트인 것일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the polyisocyanate is selected from the group consisting of hexamethylene diisocyanate (HDI), dimer acid diisocyanate, lysine diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI), hydrogenated diphenylmethane diisocyanate (H12MDI) And may be at least one polyisocyanate selected from the group consisting of rhenylene diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, and norbornene diisocyanate.

또한, 본 발명은 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머 40 내지 80 중량부, 광개시제 1 내지 15 중량부, 및 표면 조절용 첨가제 0.1~10 중량부를 포함하는 자외선 경화형 코팅제 조성물을 제공할 수 있다.
Also, the present invention can provide an ultraviolet curable coating composition comprising 40 to 80 parts by weight of the urethane acrylate oligomer, 1 to 15 parts by weight of the photoinitiator, and 0.1 to 10 parts by weight of the additive for surface control.

본 발명은 바이오매스 유래인 디카르복실산을 이용하여 폴리에스테르 폴리올을 제조하고, 상기 폴리에스테르 폴리올에 폴리이소시아네이트를 첨가하여 우레탄 프리폴리머를 제조하고, 우레탄 프리폴리머에 아크릴레이트를 첨가하여 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 제조함으로써, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 코팅제에 포함시켜 부착성과 연필경도가 모두 우수한 코팅제 조성물을 제공 할 수 있다.
The present invention relates to a process for producing a polyester polyol by using a dicarboxylic acid derived from biomass, adding a polyisocyanate to the polyester polyol to prepare a urethane prepolymer, adding urethane acrylate oligomer to the urethane prepolymer By incorporating the urethane acrylate oligomer into the coating agent, it is possible to provide a coating composition having both excellent adhesion and pencil hardness.

본 발명은 종래 기술이 석유 유래 제품을 사용하여 자외선 경화형 코팅제를 제조함에 의해서 생기는 환경 부하 등의 문제를 해결하기 위한 것으로, 친환경적인 원료인 바이오매스 유래의 장쇄디카르복실산을 이용하여 폴리에스테르 폴리올을 합성한 다음 이를 이용하여 다양한 아크릴 관능기수를 갖는 자외선 경화형 올리고머를 합성한다. 바이오매스 유래의 원료를 사용하여 합성된 자외선 경화형 올리고머를 이용하여 우수한 외관과 표면 경도를 가지고 친환경적인 자외선 경화형 코팅제 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a process for the preparation of a UV-curable coating composition using a petroleum-derived product, and a process for producing the same. The process comprises the steps of: preparing a polyester polyol from a biomass-derived long chain dicarboxylic acid And ultraviolet curable oligomers having various acrylic functional groups are synthesized by using the synthesized oligomers. It is an object of the present invention to provide an environmentally friendly ultraviolet curable coating composition having excellent appearance and surface hardness by using ultraviolet curable oligomers synthesized using raw materials derived from biomass.

즉 본 발명은 하기 단계를 포함하는 자외선 경화형 올리고머의 제조 방법을 제공한다:That is, the present invention provides a process for producing an ultraviolet-curable oligomer comprising the steps of:

a) 디카르복실산에 지방족 디올을 첨가하여 150~250℃에서 에스테르화 반응을 시켜 폴리에스테르 폴리올을 제조하는 단계;a) preparing an polyester polyol by adding an aliphatic diol to a dicarboxylic acid and performing an esterification reaction at 150 to 250 ° C;

b) 상기 폴리에스테르 폴리올에 폴리이소시아네이트를 첨가하여 40~90℃의 온도에서 2~24시간 동안 반응시켜 우레탄 프리폴리머를 제조하는 단계; 및b) adding a polyisocyanate to the polyester polyol and reacting the polyester polyol at a temperature of 40 to 90 ° C for 2 to 24 hours to prepare a urethane prepolymer; And

c) 상기 우레탄 프리폴리머에 아크릴레이트를 첨가하여 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 제조하는 단계.c) adding acrylate to the urethane prepolymer to prepare a urethane acrylate oligomer.

본 발명에서는 상기 방법으로 제조된 우레탄아크릴레이트 올리고머, 광개시제, 표면조절용 첨가제 및 유기용제로 구성되는 자외선 경화형 코팅제 조성물을 제공할 수 있다.The present invention can provide an ultraviolet curable coating composition comprising the urethane acrylate oligomer, the photoinitiator, the additive for controlling the surface, and the organic solvent prepared by the above method.

또한, 상기 우레탄아크릴레이트 올리고머 제조에 사용하는 폴리에스테르 폴리올을 합성하는데 있어서 하기 화학식 1로 표시되는 바이오매스 유래의 장쇄디카르복실산을 포함하는 것을 특징으로 한다.The polyester polyol used in the preparation of the urethane acrylate oligomer is also characterized in that it contains a long chain dicarboxylic acid derived from a biomass represented by the following formula (1).

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1에서 n은 9~13의 정수이다.In Formula 1, n is an integer of 9 to 13.

본 발명의 자외선 경화형 우레탄아크릴레이트 올리고머는 먼저 폴리에스테르 폴리올(A)과 폴리이소시아네이트를 반응시켜서 얻어지는 분자 말단에 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 프리폴리머(B)를 합성한 다음, 수산기를 갖는 (메타)아크릴 화합물을 부가 반응시켜서 분자 말단에 (메타)아크릴기를 갖는 우레탄아크릴레이트 올리고머(C)를 얻을 수 있다. 얻어진 우레탄아크릴레이트를 이용하여 자외선 경화형 코팅제(D)를 제조한 후 PET 필름에 코팅하여 경화도막의 물성을 측정하였다.
The ultraviolet curing type urethane acrylate oligomer of the present invention is produced by first synthesizing a urethane prepolymer (B) having an isocyanate group at a molecular end obtained by reacting a polyester polyol (A) with a polyisocyanate, and then adding a (meth) To obtain a urethane acrylate oligomer (C) having a (meth) acrylic group at the molecular end. The ultraviolet curing type coating agent (D) was prepared using the obtained urethane acrylate and then coated on a PET film to measure the physical properties of the cured coating film.

(A) 폴리에스테르 (A) Polyester 폴리올Polyol

상기 폴리에스테르 폴리올은 디카르복실산과 디올의 에스테르화 반응에 의해서 제조할 수 있다. 폴리에스테르 폴리올의 제조에 사용하는 디카르복실산은, 방향족 골격을 갖지 않는 디카르복실산이며, 예를들면, 숙신산, 아디프산, 아젤라익산, 세바식산, 도데칸디카르복시산, 무수말레산, 푸마르산 및 상기 바이오매스 유래의 장쇄디카르복실산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 10~60중량%를 함유하는 것이 바람직하며 상기 바이오매스 유래의 장쇄디카르복실산 중 1종 이상을 꼭 포함해야 한다. 상기 바이오매스 유래의 장쇄디카르복실산 올레익산 또는 리시놀레익산에서 바이오 공정으로 제조된 것이 바람직하다. The polyester polyol can be prepared by an esterification reaction between a dicarboxylic acid and a diol. The dicarboxylic acid used in the production of the polyester polyol is a dicarboxylic acid having no aromatic skeleton, and examples thereof include succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid, maleic anhydride, fumaric acid and And 10 to 60% by weight of at least one member selected from the group consisting of the long-chain dicarboxylic acids derived from the biomass, and it should include at least one of the long-chain dicarboxylic acids derived from the biomass . It is preferable that the biodegradable polymer is produced from the biomass-derived long chain dicarboxylic acid oleic acid or ricinoleic acid by a bioprocess.

상기 폴리에스테르폴리올의 제조에 사용하는 디올은, 방향족 골격을 갖지 않는 디올이며, 예를 들면, 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜 등의 지방족 디올로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 20~80중량%를 함유하는 것이 바람직하다.The diol used in the production of the polyester polyol is a diol having no aromatic skeleton and includes, for example, ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4 Aliphatic diols such as butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol and tripropylene glycol It is preferable that at least one kind contains 20 to 80% by weight.

본 발명의 상기 폴리에스테르 폴리올은 예를 들면, 최초에 부분적으로 에스테르화반응을 실시하고, 이어서 얻어진 반응생성물을 보다 고온, 감압하에서 에스테르화반응을 시키는 것에 의해서 얻을 수 있다. 이때, 에스테르화 촉매를 공존시켜도 무방하다. 에스테르화반응은 바람직하게는 150~250℃, 보다 바람직하게는 180~220℃에서 실시된다. 또한 사용되는 상기 디카르복실산과 디올의 당량비를 조절하여 합성된 폴리에스테르 폴리올의 분자량을 조절할 수 있다. 본 발명의 폴리에스테르 폴리올의 수평균분자량은 바람직하게는 400~8,000이고, 보다 바람직하게는 700~4,000이다. 폴리에스테르 폴리올의 수평균분자량이 이러한 범위이면, 2단계 반응에서 이소시아네이트기가 말단에 존재하는 우레탄 프리폴리머의 이상 점도 상승이 일어나지 않아, 적당한 용융 점도의 우레탄 프리폴리머를 얻을 수 있다.
The polyester polyol of the present invention can be obtained, for example, by first performing a partial esterification reaction, and then subjecting the resulting reaction product to esterification reaction at a higher temperature and a reduced pressure. At this time, an esterification catalyst may be coexistent. The esterification reaction is preferably carried out at 150 to 250 ° C, more preferably 180 to 220 ° C. Also, the molecular weight of the synthesized polyester polyol can be controlled by controlling the equivalent ratio of the dicarboxylic acid to the diol used. The number average molecular weight of the polyester polyol of the present invention is preferably from 400 to 8,000, more preferably from 700 to 4,000. When the number average molecular weight of the polyester polyol is within this range, the urethane prepolymer having an isocyanate group at the terminal in the two-step reaction does not rise in the anomalous viscosity, and a urethane prepolymer having an appropriate melt viscosity can be obtained.

(B) 분자 말단에 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 (B) urethane having an isocyanate group at the molecular terminal 프리폴리머Prepolymer

다음으로, 본 발명에서 사용하는 분자 말단에 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 프리폴리머(B)에 대하여 설명한다. 이소시아네이트기 말단 우레탄 프리폴리머는 상기 방향족 골격을 갖지 않는 폴리에스테르 폴리올(A)과 방향족 골격을 갖지 않는 폴리이소시아네이트를 필수로 사용해서 얻을 수 있다.Next, the urethane prepolymer (B) having an isocyanate group at the molecular end used in the present invention will be described. The isocyanate-terminated urethane prepolymer can be obtained by essentially using a polyester polyol (A) having no aromatic skeleton and a polyisocyanate having no aromatic skeleton.

방향족 골격을 갖지 않는 폴리이소시아네이트란 분자 중에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 말한다. 본 발명에서는, 지방족 폴리이소시아네이트, 지환족 폴리이소시아네이트의 어느 것도 사용할 수 있다. 이들은 단독 사용이어도 2종 이상을 병용해도 된다. 지방족 폴리이소시아네이트로서는 예를 들면, 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 다이머산디이소시아네이트, 리신디이소시아네이트 등을 들 수 있다. 지환족 폴리이소시아네이트로서는 예를 들면, 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 수첨 디페닐메탄디이소시아네이트(H12MDI), 수첨 자일릴렌디이소시아네이트, 시클로헥산디이소시아네이트, 1,3-비스(이소시아나토메틸)시클로헥산, 노르보르넨디이소시아네이트 등을 들 수 있다.Polyisocyanate having no aromatic skeleton means a compound having two or more isocyanate groups in the molecule. In the present invention, any of aliphatic polyisocyanate and alicyclic polyisocyanate can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Examples of the aliphatic polyisocyanate include hexamethylene diisocyanate (HDI), dimeric acid diisocyanate, and lysine diisocyanate. Examples of the alicyclic polyisocyanate include isophorone diisocyanate (IPDI), hydrogenated diphenylmethane diisocyanate (H12MDI), hydrogenated xylylene diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) Hexane, norbornenedisocyanate, and the like.

상기 이소시아네이트기 말단 우레탄 프리폴리머(B)는 폴리이소시아네이트가 갖는 이소시아네이트기(NCO기)가 상기 폴리에스테르 폴리올(A)이 갖는 수산기(OH기)에 대하여, 당량비를 과잉으로 투입하여 다음과 같은 방법에 의해 반응시킬 수 있다.The isocyanate group-terminated urethane prepolymer (B) is prepared by adding an isocyanate group (NCO group) of a polyisocyanate to an hydroxyl group (OH group) of the polyester polyol (A) in an excessively equivalent ratio, .

상기 이소시아네이트기 말단 우레탄 프리폴리머(B)의 합성에 있어서, 폴리이소시아네이트의 이소시아네이트 당량(NCO 당량)과 폴리에스테르 폴리올(A)의 수산기 당량(OH 당량)과의 비(즉[NCO/OH 당량비])는 목표로 하는 물성, 제품 품질, 반응 거동 등을 고려해서 설정하면 되며, 바람직하게는 1.5/1.0~10.0/1.0 당량비의 범위, 보다 바람직하게는 2.0/1.0~5.0/1.0 당량비의 범위이다.In the synthesis of the isocyanate-terminated urethane prepolymer (B), the ratio of the isocyanate equivalent (NCO equivalent) of the polyisocyanate to the hydroxyl equivalent (OH equivalent) of the polyester polyol (A) (i.e., [NCO / OH equivalent ratio] It may be set in consideration of target physical properties, product quality, reaction behavior and the like, and is preferably in the range of 1.5 / 1.0 to 10.0 / 1.0 equivalent ratio, more preferably 2.0 / 1.0 to 5.0 / 1.0 equivalent ratio.

상기 이소시아네이트기 말단 우레탄 프리폴리머(B)의 합성 방법으로서는, 특히 한정하지 않지만, 예를 들면, [방법 1]반응 용기 중에 투입한 폴리이소시아네이트에 수분을 제거한 폴리에스테르 폴리올(A)을 적하, 분할, 일괄 등 적당한 수단으로 투입하고 폴리에스테르 폴리올(A)이 갖는 수산기가 실질적으로 없어질 때까지 반응시키는 방법, 또는 [방법 2]반응 용기 중에 투입한 수분을 제거한 폴리에스테르 폴리올(A)에 폴리이소시아네이트를 적하, 분할, 일괄 등 적당한 수단으로 투입하고 폴리에스테르 폴리올(A)이 갖는 수산기가 실질적으로 없어질 때까지 반응시키는 방법, 등을 들 수 있다. 반응 중의 발열을 제어하면서 안전하고 정상적으로 반응을 진행시키기 위해서는 적하 또는 분할에 의한 투입 방법이 바람직하다.[Method 1] A polyester polyol (A) obtained by removing water from a polyisocyanate introduced into a reaction vessel is dropped into a reaction vessel and divided into a batch Or a method in which the reaction is carried out until the hydroxyl group of the polyester polyol (A) substantially disappears, or [2] a method in which polyisocyanate is added dropwise to the polyester polyol (A) , A method of dividing or batching the polyester polyol (A) by a suitable means and allowing the polyester polyol (A) to react until substantially no hydroxyl groups are present. In order to safely and normally proceed the reaction while controlling the exothermic reaction during the reaction, a dropwise addition or division method is preferable.

상기 이소시아네이트기 말단 우레탄 프리폴리머(B)의 제조는, 통상, 무용제로 행하지만 반응 안정성을 위하여 메틸에틸케톤, 에틸아세테이트, 디메틸포름아마이드, 톨루엔 등의 용제중에서 행할 수도 있다. 이들의 용제는 단독으로 사용하여도 2종 이상을 병용하여도 무방하다.The isocyanate-terminated urethane prepolymer (B) is usually prepared in the absence of a solvent, but may be carried out in a solvent such as methyl ethyl ketone, ethyl acetate, dimethylformamide or toluene for the purpose of reaction stability. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

상기 이소시아네이트기 말단 우레탄 프리폴리머(B)의 반응 조건(온도, 시간 등)은 반응 거동이나 제품 품질 등을 고려해서 정상적으로 제어할 수 있는 범위에서 설정하면 되며 특별히 한정하지 않는다. 통상은 반응 온도 40~90℃에서, 반응 시간 2~24시간의 조건으로 행하는 것이 바람직하다. 반응 방식은 예를 들면, 배치, 반연속, 연속 등의 반응 방식을 선택할 수 있으며 특별히 한정하지 않는다.The reaction conditions (temperature, time, etc.) of the isocyanate-terminated urethane prepolymer (B) may be set within a range that can be normally controlled in consideration of reaction behavior and product quality, and are not particularly limited. It is usually carried out at a reaction temperature of 40 to 90 DEG C and a reaction time of 2 to 24 hours. The reaction system can be selected from, for example, a batch system, semi-continuous system, continuous system and the like, and is not particularly limited.

또한, 상기 이소시아네이트기 말단 우레탄 프리폴리머(B)를 제조할 때에는 필요에 따라서 우레탄화 촉매를 사용할 수 있다. 상기 촉매는, 원료 투입 공정, 반응 공정 중 임의의 단계에서 적절하게 첨가 할 수 있다. 촉매의 첨가 방법은 일괄, 분할, 연속 등 특별히 한정하지 않는다. 우레탄화 촉매로서는 예를 들면, 티타늄테트라부톡시드, 디부틸주석옥사이드, 디라우르산디부틸주석, 2-에틸카프로산주석, 나프텐산아연, 나프텐산코발트, 2-에틸카프로산아연, 글리콜산몰리브덴, 아세트산칼륨, 스테아르산아연, 옥틸산주석, 디부틸주석디라우레이트 등의 유기 금속 화합물 등을 들 수 있다.
Further, in producing the isocyanate-terminated urethane prepolymer (B), a urethane-forming catalyst may be used if necessary. The catalyst may be appropriately added at any stage of the raw material introduction step and the reaction step. The method of adding the catalyst is not particularly limited such as batch, division, and continuous. Examples of the urethanization catalyst include titanium tetrabutoxide, dibutyltin oxide, dibutyltin dilaurate, tin 2-ethylcaproate, zinc naphthenate, cobalt naphthenate, zinc 2-ethylcaproate, molybdic glycolate, And organic metal compounds such as potassium acetate, zinc stearate, stannous octylate and dibutyltin dilaurate.

(C) 분자 말단에 ((C) at the molecular end ( 메타Meta )) 아크릴기를Acrylic 갖는  Have 우레탄아크릴레이트Urethane acrylate 올리고머Oligomer

다음으로, 본 발명에서 사용하는 분자 말단에 (메타)아크릴기를 갖는 우레탄아크릴레이트 올리고머(C)(이하 「우레탄아크릴레이트 올리고머(C)」라 함)에 대하여 설명한다.Next, the urethane acrylate oligomer (C) (hereinafter referred to as "urethane acrylate oligomer (C)") having a (meth) acrylic group at the molecular end used in the present invention will be described.

상기 우레탄아크릴레이트 올리고머(C)는 상기 이소시아네이트기 말단 우레탄 프리폴리머(B) 100질량부에 대하여 수산기를 갖는 (메타)아크릴 화합물을 바람직하게는 5~300 질량부의 범위, 보다 바람직하게는 10~100 질량부의 범위에서 가하여 반응시킨 것이다. 상기 이소시아네이트기 말단 우레탄 프리폴리머(B)의 이소시아네이트기를 이러한 범위 내에서 수산기를 갖는 (메타)아크릴 화합물과 반응시키면, 우수한 경화성, 기재에 코팅 후의 기계적 강도, 내구성, 기재 밀착성 등의 성능을 발현할 수 있다.The urethane acrylate oligomer (C) preferably has a hydroxyl group-containing (meth) acrylic compound in an amount of from 5 to 300 parts by mass, more preferably from 10 to 100 parts by mass, per 100 parts by mass of the isocyanate-terminated urethane prepolymer (B) And the reaction was carried out in the range of the above-mentioned range. When the isocyanate group of the isocyanate group-terminated urethane prepolymer (B) is reacted with a (meth) acrylic compound having a hydroxyl group within this range, excellent curability and mechanical strength after coating, durability and substrate adhesion can be exhibited on the substrate .

수산기를 갖는 (메타)아크릴 화합물로서는 예를 들면, 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 3-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이들 중에서도 예를 들면, 자외선 조사에 의한 속경화성이 우수하며, 기계적 강도가 향상되는 점에서 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트가 바람직하다. 본 발명에서 이루고자 하는 자기치유성을 갖기 위하여 상기 화학식 2의 카프로락톤 유도체를 사용하여 변성시킨 아크릴레이트를 사용하는 것이 더 바람직하다. 구체적으로 미원상사의 M-100을 들 수 있다. 이들은 단독 사용이어도 2종 이상을 병용해도 된다.Examples of the (meth) acrylic compound having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) Butyl (meth) acrylate, pentaerythritol triacrylate, and the like. Of these, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, Pentaerythritol triacrylate is preferred. It is more preferable to use an acrylate modified by using the caprolactone derivative of the above formula (2) in order to have the self-healing property to be achieved in the present invention. Specifically, M-100 of Miwon Company is exemplified. These may be used alone or in combination of two or more.

상기 우레탄아크릴레이트 올리고머(C)의 (메타)아크릴 당량으로서는, 450~1100 g/당량의 범위이며, 바람직하게는 500~900 g/당량의 범위이고, 보다 바람직하게는 500~750 g/당량의 범위이다. (메타)아크릴 당량이 이러한 범위이면 우수한 표면경도과 양호한 자외선 경화성을 함께 발현할 수 있다. 그러나, 우레탄아크릴레이트 올리고머(C)의 (메타)아크릴 당량이 450 g/당량 미만인 경우에는, 얻어지는 박막 성형체의 경도가 지나치게 높아져 코팅면과의 부착성에 문제가 있을 수 있다. 또한, (메타)아크릴 당량이 1100 g/당량을 초과할 경우에는, 자외선 조사에 의한 경화 반응이 불충분해지기 쉬워 코팅 도막의 표면에서 끈적임이 발생할 수 있다.The (meth) acrylic equivalent of the urethane acrylate oligomer (C) is in the range of 450 to 1100 g / equivalent, preferably in the range of 500 to 900 g / equivalent, more preferably in the range of 500 to 750 g / Range. When the (meth) acrylic equivalent is within this range, excellent surface hardness and good ultraviolet curing properties can be exhibited. However, when the (meth) acrylic equivalent of the urethane acrylate oligomer (C) is less than 450 g / equivalent, the hardness of the obtained thin film molded article becomes excessively high, and there may be a problem in adhesion with the coated surface. When the (meth) acryl equivalent is more than 1100 g / equivalent, the curing reaction by ultraviolet irradiation tends to become insufficient, and tackiness may occur on the surface of the coating film.

상기 이소시아네이트기 말단 우레탄 프리폴리머(B)와 상기 수산기를 갖는 (메타)아크릴 화합물을 우레탄화 반응시킬 때에는 무촉매여도 되며 우레탄화 촉매 존재 하여도 되고 특별히 한정하지 않는다. 우레탄화 촉매를 사용하는 경우는 우레탄화 반응의 초기 또는 도중의 임의의 단계에서 적절하게 가할 수 있다. 우레탄화 촉매로서는 예를 들면, 트리에틸아민, 트리에틸렌디아민, N-메틸모르폴린 등의 함질소 화합물, 또는 아세트산칼륨, 스테아르산아연, 옥틸산제일주석 등의 유기 금속염, 혹은 디옥틸주석디라우레이트, 디부틸주석디라우레이트 등의 유기 금속 화합물을 들 수 있다. 우레탄화 촉매의 사용량은 반응 시의 안전성, 중간체 또는 제품의 안정성, 품질 등에 악영향을 주지 않으면 특별히 한정하지 않는다.
The urethane-forming reaction of the isocyanate-terminated urethane prepolymer (B) with the (meth) acrylic compound having a hydroxyl group may be non-catalytic or urethane-forming, and is not particularly limited. When an urethane catalyst is used, it can be appropriately added at an early stage or at any stage in the middle of the urethane reaction. Examples of the urethanization catalyst include nitrogen-containing compounds such as triethylamine, triethylenediamine and N-methylmorpholine, organic metal salts such as potassium acetate, zinc stearate and stannous octylate, And organic metal compounds such as dibutyltin dilaurate. The amount of the urethanization catalyst to be used is not particularly limited so long as it does not adversely affect the safety during reaction, the stability of the intermediate or the product, the quality, and the like.

(D) (D) 우레탄아크릴레이트Urethane acrylate 올리고머를Oligomer 이용한 자외선 경화형 코팅제 조성물 UV-curable coating composition used

본 발명의 상기 자외선 경화형 코팅제 조성물은 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머(C) 40~80 중량부, 광개시제 1~15 중량부 및 표면조절용 첨가제 0.1~10 중량부를 포함하는 자외선 경화형 코팅제 조성물을 제공한다.The ultraviolet curable coating composition of the present invention provides an ultraviolet curable coating composition comprising 40 to 80 parts by weight of the urethane acrylate oligomer (C), 1 to 15 parts by weight of a photoinitiator, and 0.1 to 10 parts by weight of a surface control additive.

본 발명에서 사용되는 광개시제는 자외선에 의해 활성을 띠어 도막을 경화시키는 역할을 한다. 광개시제로는 벤조페논계화합물, 벤질 디메탈 케탈계 화합물, 아세토페논계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 벤질케탈계 화합물, 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 광개시제의 구체적 예를 들면, 2,2-디메톡시-2-페닐 아세토페논, 1-하이드록시사이크로헥실 페닐 케톤, 1-하이드록시 디메틸 페닐 케톤, 2-하이드록시 1,2-디페닐에타논, 2-이소프로필 1,2-페닐 에타논, 2-메틸1-4(메틸티오)페닐-2-모르폴리노 프로파논, 2-벤질2-디메틸아미노1-(4-모르폴리노페닐)-부타논, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있다. 현재 시판되고 있는 상품으로는 BASF사의 Irgacure 184, Irgacure 907, Irgacure 819 Irgacure 369, Merck사의 Darocure 1173, Darocure 4043 등이 있다. 광개시제의 사용량은 전체 조성물 중 1~10 중량부로 사용하며, 그 함량이 1 중량부 미만이면 코팅 도막의 충분한 경화가 어려워 물성을 저하시키고, 10 중량부를 초과하면 내약품성이 불량하다.The photoinitiator used in the present invention acts to cure the coating film by being activated by ultraviolet rays. Examples of the photoinitiator include benzophenone compounds, benzyldimethacetal compounds, acetophenone compounds, anthraquinone compounds, benzyl ketal compounds, and mixtures thereof. Specific examples of the photoinitiator include 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, 1 -hydroxydimethylphenylketone, 2-hydroxy 1,2- , 2-methyl1-4 (methylthio) phenyl-2-morpholinopropanone, 2-benzyl 2-dimethylamino 1- (4-morpholinophenyl) -Butanone, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, and the like. Commercially available products include Irgacure 184, Irgacure 907, Irgacure 819 Irgacure 369 from BASF, Darocure 1173 and Darocure 4043 from Merck. The amount of the photoinitiator is used in an amount of 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition. If the amount is less than 1 part by weight, sufficient hardening of the coating film is difficult and physical properties are deteriorated.

본 발명에서 사용하는 표면 조절용 첨가제는 소포(Defoam), 슬립(Slip) 및 레벨링(Levelling) 향상을 위하여 사용되며, 바람직하게는 실리콘 화합물, 실리콘 변성 폴리아크릴레이트 화합물 등이 사용될 수 있다. 구체적으로는 Tego-Chemie사의 Tego Rad 2500, 2250(제품명) BYK-Chemie사의 BYK-306, 310, 331(제품명)등을 들 수 있다. 상기 표면 조절용 첨가제의 사용량은 도막 성능에 악영향을 미치지 않은 범위를 고려하여 전체 조성물에 대하여 0.1-10 중량부 범위로 사용하는 것이 바람직하다.The surface modifying additive used in the present invention is used for improving defoam, slip and leveling, and preferably a silicone compound, a silicone modified polyacrylate compound and the like can be used. Specifically, Tego Rad 2500, 2250 (product name), and BYK-Chemie BYK-306, 310, 331 (product name) of Tego-Chemie can be mentioned. The amount of the surface modifying additive used is preferably in the range of 0.1-10 parts by weight with respect to the total composition in consideration of the range not adversely affecting the coating film performance.

본 발명에서는 추가로 유기용제를 적당량 첨가하여 점도를 조절할 수도 있다. 유기 용제는 도장작업을 용이하게 하고 도포를 균일하게 하는 역할을 한다. 사용 가능한 유기 용제류로는 케톤계 화합물, 아세테이트계 화합물, 방향족 화합물, 알콜계 화합물 등이 있으며, 이들은 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 유기 용제의 사용량은 전체 조성물에 대하여 20~80 중량부로 사용할 수 있다.
In the present invention, an appropriate amount of an organic solvent may be added to adjust the viscosity. The organic solvent serves to facilitate the coating operation and uniform the application. Examples of usable organic solvents include ketone-based compounds, acetate-based compounds, aromatic compounds, and alcohol-based compounds, and these may be used alone or in combination of two or more. The amount of the organic solvent to be used may be 20 to 80 parts by weight based on the total composition.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

실시예Example

실시예Example 1. One. 바이오매스Biomass 유래 디카르복실산 제조 Derived dicarboxylic acid production

바이오매스 원료로부터 디카르복실산 제조를 위해서, 항시 발현 시스템을 갖는 균주 (E. coli BL21(DE3) pAPTm-E6BVMO-ADH)를 이용하여 1 L 유가식 배양을 진행 하였다. pH 조절은 pH stat mode를 이용하여 조절하였고, 저농도 배양(< 10 OD)은 37 oC에서 수행 하고 고농도 배양 (>10 OD)은 20 oC에서 수행 하였다. 배양 후 단백질 발현을 SDS-PAGE를 통하여 확인 하였다. 원활한 생물 전환을 위해 전환 공정은 35 oC에서 수행 하였다.For the production of dicarboxylic acid from the biomass feedstock, a 1 L oil-in-water culture was carried out using a strain having an expression system (E. coli BL21 (DE3) pAPTm-E6BVMO-ADH) at all times. pH control was performed using pH stat mode. Low concentration cultures (<10 OD) were performed at 37 ° C and high concentration cultures (> 10 OD) at 20 ° C. After incubation, protein expression was confirmed by SDS-PAGE. The conversion process was performed at 35 oC for a smooth bioconversion.

상기 기질 농도 60 mM 의 경우 recinoleic acid가 모두 전환 되었으므로 최대 기질 농도를 선정하기 위하여 초기 100mM 투입 후 4시간 반응 후 50mM 추가 투입하고 6시간 후 50 mM 을 추가 투입하며 8시간 동안 생물 전환 공정을 진행하였다. In the case of the substrate concentration of 60 mM, recinoleic acid was all converted. Therefore, in order to select the maximum substrate concentration, after the initial 100 mM addition, the reaction was continued for 4 hours and 50 mM was further added. .

기질 다량 투입에 따라 반응 후반으로 갈수록 중간체 인 keto 화합물이 적체 되는 것을 알 수 있다. 농도가 진하여 샘플 추출을 통한 분석의 정확도를 보완하기 위해 발효액을 전량 ethyl acetate 로 추출 하여 정량 하였을 때 약 26g /L 의 농도를 확인 하였고 생산성은 4.3g/L/h 이었다. 기질의 농도는 100mM 정도가 적당 한 것으로 판단된다.It can be seen that the intermediate keto compound is added to the latter half of the reaction depending on a large amount of the substrate. In order to improve the accuracy of the analysis, the concentration of fermentation broth was determined to be about 26g / L when the total amount of the fermentation broth was extracted with ethyl acetate and the productivity was 4.3g / L / h. The concentration of the substrate is considered to be about 100 mM.

전환율 및 생산성의 개선을 위해 100mM에서의 생물 전환 실험을 진행하였다. OD 116까지 균주를 배양 후 35 oC에서 기질 Ricinoleic acid 100mM을 투입하여 생물 전환 공정을 진행 하였다. 전환수율은 약 83%, 시간, 부피당 생산성은 2.6g/L/h 이었다.
Bioconversion experiments at 100 mM were conducted to improve conversion and productivity. After culturing the strain to OD 116, 100mM of substrate Ricinoleic acid was added at 35 o C for bioconversion. The conversion yield was about 83%, and the productivity per hour and volume was 2.6 g / L / h.

실시예Example 2. 폴리에스테르  2. Polyester 폴리올의Of polyol 합성 synthesis

합성예Synthetic example 2.1 2.1

250ml 3-neck round flask에 1,11-undecanedioic acid(바이오매스 유래) 35.6g, Adipic acid 24.1g, Diethylene glycol 58.4g 및 Dibutyltinoxide 0.2g을 넣고 150℃로 승온하여 탈수반응을 진행한다. 시간당 10℃씩 210℃까지 반응온도를 올리면서 탈수반응을 계속 진행하고 이론탈수량에 도달했을 때 반응을 종료하여 폴리에스테르 폴리올(A1)을 합성하였다.
35.6 g of 1,11-undecanedioic acid (derived from biomass), 24.1 g of adipic acid, 58.4 g of diethylene glycol, and 0.2 g of dibutyltinoxide are placed in a 250 ml 3-neck round flask, and the temperature is raised to 150 ° C. to conduct a dehydration reaction. The dehydration reaction was continued while increasing the reaction temperature to 210 ° C. at a rate of 10 ° C. per hour, and when the theoretical dehydration yield was reached, the reaction was terminated to synthesize a polyester polyol (A1).

합성예Synthetic example 2.2 2.2

합성에 사용된 1,11-undecanedioic acid를 바이오매스 유래가 아니라 석유 유래의 원료로 변경한 것 이외에는 합성예 2.1과 동일한 조건으로 합성하여 폴이에스테르 폴리올(A2)를 합성하였다.
Synthesis was carried out under the same conditions as in Synthesis Example 2.1 except that 1,11-undecanedioic acid used in the synthesis was changed to a petroleum-derived raw material instead of the biomass-derived material, to synthesize an ester polyol (A2).

실시예Example 3.  3. 우레탄아크릴레이트Urethane acrylate 올리고머Oligomer 합성 synthesis

합성예Synthetic example 3.1 3.1

100mL 3-neck round flask에 폴리에스테르 폴리올(A1)15.6g, DBTDL(Dibutyltin dilaurate) 0.06g 및 MEK 16g을 넣고 60℃로 승온한다. 60℃에서 IPDI(isophorone diisocyanate)18g을 dropping funnel을 이용하여 천천히 적하한다. 발열반응이 심할 경우 냉각수로 발열을 조절한다. IPDI 적하 종료 후 78℃에서 유지 반응하면서 NCO%를 측정하여 NCO%가 변화없는 시점을 확인하여 분자 말단에 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 프리폴리머(B)를 합성한다. 60℃로 냉각하고 중합금지제 0.02g 및 2-HEA(2-hydroxyethyl acrylate) 12.2g을 투입한다. 발열반응이 심할 경우 냉각수로 발열을 조절한다. 78℃에서 유지 반응하면서 NCO%를 측정하여 이소시아네이트가 모두 반응하고 없음을 확인한 후 반응을 종료한다. 최종적으로 양말단에 1개씩의 아크릴기를 갖는 2관능 우레탄아크릴레이트 올리고머(C1)를 합성하였다.
15.6 g of the polyester polyol (A1), 0.06 g of DBTDL (Dibutyltin dilaurate) and 16 g of MEK are placed in a 100 mL 3-neck round flask and the temperature is raised to 60 ° C. 18 g of IPDI (isophorone diisocyanate) is slowly dropped at 60 캜 using a dropping funnel. If the exothermic reaction is severe, heat is controlled by cooling water. After completion of the IPDI dropwise addition, the NCO% was measured while maintaining the reaction at 78 캜, and the point in time when the NCO% remained unchanged was confirmed to synthesize the urethane prepolymer (B) having an isocyanate group at the molecular end. After cooling to 60 캜, 0.02 g of a polymerization inhibitor and 12.2 g of 2-HEA (2-hydroxyethyl acrylate) are added. If the exothermic reaction is severe, heat is controlled by cooling water. The NCO% was measured while maintaining the reaction at 78 ° C to confirm that all the isocyanates did not react, and the reaction was terminated. Finally, a bifunctional urethane acrylate oligomer (C1) having one acryl group at each terminal was synthesized.

합성예Synthetic example 3.2 3.2

합성에 사용된 폴리에스테르 폴리올을 합성예 2.2에서 얻은 폴리에스테르 폴리올(A2)로 변경한 것 이외에는 합성예 3.1과 동일한 조건으로 합성하여 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머(C2)를 합성하였다.
A bifunctional urethane acrylate oligomer (C2) was synthesized under the same conditions as in Synthesis Example 3.1 except that the polyester polyol used in the synthesis was changed to the polyester polyol (A2) obtained in Synthesis Example 2.2.

합성예Synthetic example 3.3 3.3

합성예 3.1에서 아크릴기 도입시 사용된 2-HEA를 PETA(Pentaerythritol triacrylate)로 변경한 것 이외에는 합성예 3.1과 동일한 조건으로 합성하여 6관능 우레탄아크릴레이트 올리고머(C3)를 합성하였다.
A 6-functional urethane acrylate oligomer (C3) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 3.1, except that 2-HEA used in Synthesis Example 3.1 was changed to PETA (Pentaerythritol triacrylate).

합성예Synthetic example 3.4 3.4

합성예 3.2에서 아크릴기 도입시 사용된 2-HEA를 PETA(Pentaerythritol triacrylate)로 변경한 것 이외에는 합성예 3.2와 동일한 조건으로 합성하여 6관능 우레탄아크릴레이트 올리고머(C4)를 합성하였다.
A 6-functional urethane acrylate oligomer (C4) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 3.2 except that 2-HEA used in Synthesis Example 3.2 was changed to PETA (Pentaerythritol triacrylate).

실시예Example 4. 자외선 경화형 코팅제 조성물 제조 4. Preparation of ultraviolet curable coating composition

하기 표 1과 같은 함량으로 합성예 3.1~3.4에서 합성된 우레탄아크릴레이트 올리고머(C1~C4), 광개시제, 표면조절용 첨가제 및 유기용제를 사용하여 자외선 경화형 코팅제를 제조하였다.
UV-curable coating agents were prepared using urethane acrylate oligomers (C1 to C4) synthesized in Synthesis Examples 3.1 to 3.4, photoinitiators, additives for surface control, and organic solvents in the amounts shown in Table 1 below.

원료명(중량부)Ingredient (parts by weight) 합성예 3.1Synthesis Example 3.1 합성예 3.2Synthesis Example 3.2 합성예 3.3Synthesis Example 3.3 합성예 3.4Synthesis Example 3.4 우레탄아크릴레이트 올리고머Urethane acrylate oligomer C1C1 64.564.5 C2C2 64.564.5 C3C3 64.564.5 C4C4 64.564.5 광개시제(Irgacure-184)Photoinitiator (Irgacure-184) 2.62.6 2.62.6 2.62.6 2.62.6 표면조절용 첨가제(Tego RAD2500)Additives for surface conditioning (Tego RAD2500) 0.60.6 0.60.6 0.60.6 0.60.6 유기용제(MEK)Organic solvents (MEK) 32.332.3 32.332.3 32.332.3 32.332.3 합계Sum 100100 100100 100100 100100

<자외선 경화형 코팅제 조성물의 물성평가>&Lt; Evaluation of physical properties of UV curable coating composition >

상기와 같이 제조된 자외선 경화형 코팅액을 PET 필름위에 Mater bar(#22)로 코팅하고 70℃ Dry oven에서 3분간 방치하여 용매를 날려보낸 후 UV경화기로 경화하여 도막의 물성을 측정하였다. 도막의 물성은 부착성 및 연필경도를 측정하였다. 그 결과는 표 2에 나타내었다. 물성평가 방법은 다음과 같다.
The UV-curable coating solution prepared above was coated on a PET film with a Mater bar (# 22) and allowed to stand in a 70 ° C oven for 3 minutes. The solvent was blown off and cured by a UV curing machine to measure the physical properties of the coating film. The physical properties of the coating film were measured for adhesion and pencil hardness. The results are shown in Table 2. The physical properties evaluation method is as follows.

(1) 연필경도(1) Pencil Hardness

ASTM D3502의 시험방법에 의하여 연필경도계로 연필경도를 평가하였다.
The pencil hardness was evaluated by a pencil hardness meter according to the test method of ASTM D3502.

(2) 부착력(2) Adhesion

KSD 6711-92의 시험방법에 의하여 칼로 1mm 간격으로 가로 및 세로를 커트(cross-cut)하여 테이프로 부착 후 신속히 떼는 방법으로 측정하였다.
Cross-cuts were made at intervals of 1 mm with a knife according to the test method of KSD 6711-92.

시험항목Test Items 합성예 3.1Synthesis Example 3.1 합성예 3.2Synthesis Example 3.2 합성예 3.3Synthesis Example 3.3 합성예 3.4Synthesis Example 3.4 부착성Attachment 100/100100/100 100/100100/100 100/100100/100 100/100100/100 연필경도Pencil hardness HBHB 3H3H BB HH

상기 시험항목의 평가 결과 바이오매스 유래의 장쇄 디카르복실산을 이용하여 합성한 우레탄아크릴레이트 올리고머인 합성예 3.1 및 3.3의 연필경도가 석유 유래의 장쇄 디카르복실산을 이용하여 합성한 우레탄 올리고머보다 우수함을 알 수 있으며 합성된 우레탄아크릴레이트 올리고머의 관능기수가 클수록 연필경도는 증가함을 알 수 있다. 기존 석유 유래의 원료를 바이오매스 유래의 원료로 대체함으로써 물성의 저하 없이 친환경적인 코팅제의 적용이 가능함을 알 수 있다.
As a result of the evaluation of the test items, the pencil hardnesses of Synthesis Examples 3.1 and 3.3, which are urethane acrylate oligomers synthesized using long-chain dicarboxylic acids derived from biomass, were compared with urethane oligomers synthesized using long chain dicarboxylic acids derived from petroleum And the pencil hardness increases as the number of functional groups of the synthesized urethane acrylate oligomer increases. It is possible to apply an environmentally friendly coating agent without lowering the physical properties by replacing the existing petroleum-derived raw material with the raw material derived from the biomass.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (6)

하기 단계를 포함하는 자외선 경화형 올리고머의 제조 방법:
a) 바이오매스 유래 디카르복실산에 지방족 디올을 첨가하여 150~250℃에서 에스테르화 반응을 시켜 폴리에스테르 폴리올을 제조하는 단계;
b) 상기 폴리에스테르 폴리올에 폴리이소시아네이트를 첨가하여 40~90℃의 온도에서 2~24시간 동안 반응시켜 우레탄 프리폴리머를 제조하는 단계; 및
c) 상기 우레탄 프리폴리머에 아크릴레이트를 첨가하여 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 제조하는 단계.
A process for preparing an ultraviolet-curable oligomer comprising the steps of:
a) adding an aliphatic diol to a biomass-derived dicarboxylic acid and performing an esterification reaction at 150 to 250 ° C to prepare a polyester polyol;
b) adding a polyisocyanate to the polyester polyol and reacting the polyester polyol at a temperature of 40 to 90 ° C for 2 to 24 hours to prepare a urethane prepolymer; And
c) adding acrylate to the urethane prepolymer to prepare a urethane acrylate oligomer.
제1항에 있어서,
상기 디카르복실산은 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 올리고머의 제조방법.
<화학식 1>
Figure pat00003

상기 화학식 1에서 n은 9~13의 정수이다.
The method according to claim 1,
Wherein the dicarboxylic acid is represented by the following formula (1).
&Lt; Formula 1 >
Figure pat00003

In Formula 1, n is an integer of 9 to 13.
제1항에 있어서,
상기 지방족 디올은 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 및 트리프로필렌글리콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 디올인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 올리고머의 제조방법.
The method according to claim 1,
The aliphatic diol may be at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol , At least one diol selected from the group consisting of diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, and tripropylene glycol.
제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 폴리올은 수평균분자량이 400~8,000인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 올리고머의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the polyester polyol has a number average molecular weight of 400 to 8,000.
제1항에 있어서,
상기 폴리이소시아네이트는 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 다이머산디이소시아네이트, 리신디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 수첨 디페닐메탄디이소시아네이트(H12MDI), 수첨 자일릴렌디이소시아네이트, 시클로헥산디이소시아네이트, 1,3-비스(이소시아나토메틸)시클로헥산, 및 노르보르넨디이소시아네이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 폴리이소시아네이트인 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 올리고머의 제조방법.
The method according to claim 1,
The polyisocyanate may be selected from the group consisting of hexamethylene diisocyanate (HDI), dimer acid diisocyanate, lysine diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI), hydrogenated diphenylmethane diisocyanate (H12MDI), hydrogenated xylylene diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, , 3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, and norbornene diisocyanate. 3. The process for producing an ultraviolet-curable oligomer according to claim 1, wherein the polyisocyanate is a polyisocyanate.
제1항의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 40 내지 80 중량부, 광개시제 1 내지 15 중량부, 및 표면 조절용 첨가제 0.1~10 중량부를 포함하는 자외선 경화형 코팅제 조성물.40 to 80 parts by weight of the urethane acrylate oligomer of claim 1, 1 to 15 parts by weight of a photoinitiator, and 0.1 to 10 parts by weight of an additive for surface control.
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