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KR-102961237-B1 - METHOD OF PREPARING DIISOCYANATE COMPOSITION AND OPTICAL LENS

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Abstract

구현예는 디아민으로부터 디아민 염산염을 거쳐 디이소시아네이트를 제조하는 과정에서, 염화수소 가스 대신 염산 수용액과 유기 용매를 이용하고 포스겐 가스 대신 고상의 트리포스겐을 이용할 수 있다. 또한, 구현예는 디아민 염산염 조성물 내의 금속 함량을 특정 범위 내로 조절함으로써, 환경 문제가 적으면서도 수율 및 품질이 우수한 디이소시아네이트 조성물 및 광학 렌즈의 제조방법을 제공한다.

Inventors

  • 배재영
  • 김정무
  • 명정환
  • 한혁희

Assignees

  • 주식회사 온빛

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20191206

Claims (12)

  1. 디아민 염산염 조성물을 이용하여 디이소시아네이트 조성물을 얻는 단계를 포함하고, 상기 디아민 염산염 조성물을 테트라하이드로퓨란(THF), 에틸아세테이트, 메틸아세테이트 및 메틸에틸케톤으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 용매로 세척하는 단계를 포함하며, 상기 디아민 염산염 조성물 내의 금속의 총 함량이 1 ppm 이상, 100 ppm 이하인, 디이소시아네이트 조성물의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 디아민 염산염 조성물은 디아민을 염산 수용액과 반응시키는 단계; 및 상기 디아민과 상기 염산 수용액의 반응 결과물에 제 1 유기 용매를 추가하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되고, 상기 제 1 유기 용매가 상기 염산 수용액의 중량 대비 1.3 배 내지 1.5 배의 중량으로 반응에 투입되는, 디이소시아네이트 조성물의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 유기 용매가 양친매성 유기 용매를 포함하는, 디이소시아네이트 조성물의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 유기 용매가 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, 디옥산, 테트라하이드로퓨란, 메탄올, 에탄올, 디메틸설폭사이드, 디메틸폼아마이드, 아세토나이트릴, 아세톤, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에탄, 트리클로로에탄, n-부탄올, 이소부탄올, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 이소프로판올 및 메틸아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 디이소시아네이트 조성물의 제조방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 디아민 및 상기 염산 수용액이 1 : 2 내지 5의 당량비로 반응에 투입되는, 디이소시아네이트 조성물의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 디아민 염산염 조성물을 6.2 내지 9.8의 극성을 갖는 용매에 용해한 후 재결정화하는 단계를 추가로 포함하는, 디이소시아네이트 조성물의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 재결정화 시에 양친매성 유기 용매, 및 20 중량% 내지 45 중량%의 농도를 갖는 염산 수용액이 함께 사용되는, 디이소시아네이트 조성물의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 디아민이 자일릴렌디아민이고, 상기 디이소시아네이트 조성물이 자일릴렌디이소시아네이트를 포함하는, 디이소시아네이트 조성물의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 디이소시아네이트 조성물은 상기 디아민 염산염 조성물과 트리포스겐을 반응시켜 얻는 것이고, 상기 디아민 염산염 조성물과 상기 트리포스겐의 반응의 결과물을 40℃ 내지 60℃에서 2시간 내지 8시간 동안 1차 증류한 후, 100℃ 내지 120℃에서 2시간 내지 10시간 동안 2차 증류하여 얻어진 것인, 디이소시아네이트 조성물의 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 디이소시아네이트 조성물 내의 금속의 총 함량이 5 ppm 이하인, 디이소시아네이트 조성물의 제조방법.
  12. 디아민 염산염 조성물을 이용하여 디이소시아네이트 조성물을 얻는 단계; 및 상기 디이소시아네이트 조성물을 티올 또는 에피설피드와 혼합하고 몰드에서 중합 및 경화시키는 단계를 포함하고, 상기 디아민 염산염 조성물을 테트라하이드로퓨란(THF), 에틸아세테이트, 메틸아세테이트 및 메틸에틸케톤으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 용매로 세척하는 단계를 포함하며, 상기 디아민 염산염 조성물 내의 금속의 총 함량이 1 ppm 이상, 100 ppm 이하인, 광학 렌즈의 제조방법.

Description

디이소시아네이트 조성물 및 광학 렌즈의 제조방법{METHOD OF PREPARING DIISOCYANATE COMPOSITION AND OPTICAL LENS} 구현예는 디아민 염산염 조성물, 디이소시아네이트 조성물 및 광학 렌즈의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 구현예는 디아민 염산염 조성물을 제조하는 방법, 상기 디아민 염산염 조성물을 이용하여 디이소시아네이트 조성물을 제조하는 방법, 및 상기 디이소시아네이트 조성물을 이용하여 광학 렌즈를 제조하는 방법에 관한 것이다. 플라스틱 광학 렌즈의 원료로 사용되는 이소시아네이트는 포스겐법, 비포스겐법, 열분해법 등에 의해 제조된다. 포스겐법은 원료 아민을 포스겐(COCl2) 가스와 반응시켜 이소시아네이트를 합성하는 것이고, 또한 비포스겐법은 자일릴렌클로라이드를 촉매 존재 하에서 소듐시아네이트와 반응시켜 이소시아네이트로 합성하는 것이며, 열분해법은 아민을 알킬 클로로포르메이트와 반응시켜 카바메이트를 제조한 후 촉매 존재하의 고온에서 열분해하여 이소시아네이트를 합성하는 것이다. 이들 이소시아네이트 제법 중에서 포스겐법이 가장 널리 사용되고 있으며, 특히 아민에 포스겐 가스를 직접 반응시키는 직접법이 일반적으로 이용되어 왔으나, 이는 포스겐 가스의 직접 반응을 위한 다수의 장치를 필요로 하는 문제가 있었다. 한편 상기 직접법을 보완하기 위해, 한국 등록특허공보 제1994-0001948호와 같이 아민에 염화수소 가스를 반응시켜 중간물질인 아민 염산염을 얻고 이를 포스겐과 반응시키는 염산염법이 개발되었다. 종래의 이소시아네이트의 합성을 위한 포스겐법 중에서 아민을 염화수소 가스와 반응시켜 중간물질로 염산염을 얻는 방법은, 상압에서 염산염이 미세한 입자로 생성되어 반응기 내부의 교반 상태가 원활하지 않기 때문에, 반응기 내부의 압력을 높이기 위해 온도를 상승시키는 공정이 추가로 필요하며, 최종 제품의 수율도 낮은 문제가 있었다. 또한 종래의 포스겐법에서 사용되는 포스겐 가스는 맹독성으로 환경 규제 대상의 물질이고, 이를 보관하기 위해 별도의 냉각 장치가 필요하는 등 보관 및 관리가 어려운 문제가 있다. 도 1은 일 구현예에 따른 디이소시아네이트 조성물의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 2는 디아민 염산염과 트리포스겐의 반응을 위한 공정 장치의 예시를 나타낸 것이다. 본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 본 명세서에 기재된 구성성분의 물성 값, 함량, 치수 등을 나타내는 모든 수치 범위는 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수식되는 것으로 이해하여야 한다. 본 명세서에서 "아민(amine)"은 말단에 아민기를 하나 이상 갖는 화합물을 의미하고, "디아민(diamine)"은 말단에 아민기를 2개 갖는 화합물을 의미하며, 지방족 사슬, 지방족 고리, 방향족 고리의 골격에 따라 매우 다양한 구조를 가질 수 있다. 상기 디아민의 구체적인 예로는, 자일릴렌디아민(XDA), 헥사메틸렌디아민(HDA), 2,2-디메틸펜탄디아민, 2,2,4-트리메틸헥산디아민, 부텐디아민, 1,3-부타디엔-1,4-디아민, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디아민, 비스(아미노에틸)카보네이트, 비스(아미노에틸)에테르, 리신디아미노메틸에스테르, 비스(아미노에틸)벤젠, 비스(아미노프로필)벤젠, α,α,α',α'-테트라메틸크시릴렌디아민, 비스(아미노부틸)벤젠, 비스(아미노메틸)나프탈렌, 비스(아미노메틸)디페닐에테르, 비스(아미노에틸)프탈레이트, 2,6-디(아미노메틸)퓨란, 수소화자일릴렌디아민(H6XDA), 디시클로헥실메탄디아민, 시클로헥산디아민, 메틸시클로헥산디아민, 이소포론디아민(IPDA), 디시클로헥실디메틸메탄디아민, 2,2-디메틸디시클로헥실메탄디아민, 2,5-비스(아미노메틸)비시클로-[2,2,1]-헵탄, 2,6-비스(아미노메틸)비시클로-[2,2,1]-헵탄, 3,8-비스(아미노메틸)트리시클로데칸, 3,9-비스(아미노메틸)트리시클로데칸, 4,8-비스(아미노메틸)트리시클로데칸, 4,9-비스(아미노메틸)트리시클로데칸, 노보넨디아민(NBDA), 비스(아미노메틸)설피드, 비스(아미노에틸)설피드, 비스(아미노프로필)설피드, 비스(아미노헥실)설피드, 비스(아미노메틸)설폰, 비스(아미노메틸)디설피드, 비스(아미노에틸)디설피드, 비스(아미노프로필)디설피드, 비스(아미노메틸티오)메탄, 비스(아미노에틸티오)메탄, 비스(아미노에틸티오)에탄, 비스(아미노메틸티오)에탄 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 디아민은 자일릴렌디아민(XDA), 노보넨디아민(NBDA), 수소화자일릴렌디아민(H6XDA), 이소포론디아민(IPDA) 및 헥사메틸렌디아민(HDA)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 상기 자일릴렌디아민(XDA)은 오르쏘자일릴렌디아민(o-XDA), 메타자일릴렌디아민(m-XDA) 및 파라자일릴렌디아민(p-XDA)을 포함한다. 본 명세서에서 "이소시아네이트(isocyanate)"는 NCO기를 갖는 화합물을 의미하고, "디이소시아네이트(diisocyanate)"는 말단에 NCO기를 두 개 갖는 화합물을 의미하며, 지방족 사슬, 지방족 고리, 방향족 고리의 골격에 따라 매우 다양한 구조를 가질 수 있다. 상기 디이소시아네이트의 구체적인 예로는 자일릴렌디이소시아네이트(XDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 2,5-비스(이소시아네이토메틸)-비시클로[2.2.1]헵탄, 2,6-비스(이소시아네이토메틸)-비시클로[2.2.1]헵탄, 수소화자일릴렌디이소시아네이트(H6XDI), 디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 1,2-디이소시아네이토벤젠, 1,3-디이소시아네이토벤젠, 1,4-디이소시아네이토벤젠, 2,4-디이소시아네이토톨루엔, 에틸페닐렌디이소시아네이트, 디메틸페닐렌디이소시아네이트, 비페닐디이소시아네이트, 톨루이딘디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌비스(페닐이소시아네이트), 1,2-비스(이소시아네이토메틸)벤젠, 1,3-비스(이소시아네이토메틸)벤젠, 1,4-비스(이소시아네이토메틸)벤젠, 1,2-비스(이소시아네이토에틸)벤젠, 1,3-비스(이소시아네이토에틸)벤젠, 1,4-비스(이소시아네이토에틸)벤젠, α,α,α',α'-테트라메틸자일릴렌디이소시아네이트, 비스(이소시아네이토메틸)나프탈렌, 비스(이소시아네이토메틸페닐)에테르, 노보넨디이소시아네이트(NBDI), 비스(이소시아네이토메틸)설피드, 비스(이소시아네이토에틸)설피드, 비스(이소시아네이토프로필)설피드, 2,5-디이소시아네이토테트라하이드로티오펜, 2,5-디이소시아네이토메틸테트라하이드로티오펜, 3,4-디이소시아네이토메틸테트라하이드로티오펜, 2,5-디이소시아네이토-1,4-디티안, 2,5-디이소시아네이토메틸-1,4-디티안 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 디이소시아네이트는 자일릴렌디이소시아네이트(XDI), 노보넨디이소시아네이트(NBDI), 수소화자일릴렌디이소시아네이트(H6XDI), 이소포론디이소시아네이트(IPDI) 및 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 상기 자일릴렌디이소시아네이트(XDI)는 오르쏘자일릴렌디이소시아네이트(o-XDI), 메타자일릴렌디이소시아네이트(m-XDI) 및 파라자일릴렌디이소시아네이트(p-XDI)을 포함한다. 본 명세서에서 "조성물"은 잘 알려진 바와 같이 2종 이상의 화학적 성분이 개개의 고유한 특성을 대체로 유지한 채로 고상, 액상 및/또는 기상으로 혼합 또는 복합된 형태를 의미할 수 있다. 상기 구현예에 따른 각 반응 단계에서 사용되는 화합물(예: 트리포스겐)이나 반응 결과 수득되는 화합물(예: 디아민 염산염, 디이소시아네이트)은, 일반적으로 각 반응 단계에서 미반응 시료의 잔류, 부반응이나 수분과의 반응, 또는 화합물의 자연 분해로 인해 발생하는 이종의 성분들과 혼합 또는 결합된 상태로 존재하며, 이들 이종 성분들은 수 회의 정제를 거치더라도 미량이 남아 주성분과 함께 존재할 수 있다. 상기 구현예에 따르면 주 화합물과 혼합 또는 결합된 이러한 이종 성분들에 주목하고 있으므로, 미량의 이종 성분이라도 주 화합물과 혼합 또는 결합된 상태를 조성물로 취급하여 이의 성분 및 함량을 구체적으로 예시하였다. 또한 본 명세서에는 다양한 조성물들간의 명확하고 손쉬운 구분을 위하여, 조성물 내 주성분의 명칭과 함께 복합하여 용어를 기재하기도 하였으며, 예를 들어 "디아민 염산염 조성물"은 디아민 염산염을 주성분으로 포함하는 조성물을 의미하고, "디이소시아네이트 조성물"은 디이소시아네이트를 주성분으로 포함하는 조성물을 의미한다. 이때 조성물 내의 주성분의 함량은 50 중량% 이상, 80 중량% 이상 또는 90 중량% 이상일 수 있고, 예를 들어 90 중량% 내지 99.9 중량%일 수 있다. 본 명세서에서 ppm 단위는 중량을 기준으로 한 ppm을 의미한다. 본 명세서에서, "금속의 총 함량"이란 금속, 금속 이온 및 금속 화합물에 포함된 금속 성분의 함량의 총 합을 의미한다. [디이소시아네이트 조성물의 제조방법] 일 구현예에 따른 디이소시아네이트 조성물의 제조방법은 디아민 염산염 조성물을 이용하여 디이소시아네이트 조성물을 얻는 단계를 포함하고, 상기 디아민 염산염 조성물 내의 금속의 총 함량이 100 ppm 이하이다. 상기 디아민 염산염 조성물은 디아민을 염산 수용액과 반응시켜 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 구현예에 따른 디이소시아네이트 조성물의 제조방법은 디아민을 염산 수용액과 반응시켜 상기 디아민 염산염 조성물을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 도 1은 일 구현예에 따른 디이소시아네이트 조성물의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 1에서 R은 방향족 고리, 지방족 고리, 지방족 사슬 등을 포함하고, 구체적인 예로서 R은 자일릴렌, 노보넨, 수소화자일릴렌, 이소포론, 또는 헥사메틸렌일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이하 각 단계별로 구체적으로 설명한다. 디아민 염산염 조성물의 제조 먼저, 디아민을 염산 수용액과 반응시켜 디아민 염산염 조성물을 얻는다. 또한 상기 디아민 조성물과 염산 수용액의 반응 이후에 제 1 유기 용매를 추가로 투입하여 상기 디아민 염