비스(2-하이드록시에틸) 테레프탈레이트의 고효율 합성을 위한 디메틸 테레프탈레이트의 저온 에스테르 교환 반응에 관한 연구

Abstract

비스(2-하이드록시에틸) 테레프탈레이트 (BHET)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)를 제조하기 위한 전구체로서, 별도의 직접 또는 간접 에스테르화 공정 없이 PET 중합 원료로 바로 투입될 수 있다. 본 연구에서는 저온에서 디메틸 테레프탈레이트 (DMT)와 에틸렌글리콜 (EG)의 에스테르 교환 반응을 수행하여 BHET를 합성하였다. 촉매 성능평가에서 저가의 탄산 알칼리 금속염 촉매가 80 ℃의 저온에서 가장 효과적이었으며, 기존의 고온영역 (150—200 ℃)에서 효과적이었던 아세트산 금속염 촉매의 경우 가장 저조하였다. DMT 몰 수 대비 12배에 해당하는 EG와 0.005배의 탄산칼륨을 사용하여 80 ℃에서 4 시간 동안 에스테르 교환 반응을 실시하였고, DMT가 100% 전환되었으며 올리고머의 생성 없이 BHET의 수율이 95.6%에 달하였다. 또한, 폐 PET를 원료로 사용하여 저온영역에서 해중합 반응과 연계한 에스테르 교환 반응을 통해 BHET를 합성하였다. 최대 온도가 80 ℃로 반응 간 에너지 편차가 적기 때문에 에너지 소비를 효과적으로 줄일 수 있었고, 저가의 상용 촉매로서 탄산칼륨이 초기에 투입된 후 추가적인 부가 없이 반응 간 연속적으로 사용되었다.