수분산 폴리우레탄과 수용성 고분자와의 블랜딩 필름과 이를 코팅한 직물의 제조 및 특성 Properties of Water Vapor permeable Nylon Fabrics Coated with Waterborne Polyurethane/Water Soluble Polymer Blends원문보기
높은 강도, 경도 및 높은 신율등의 좋은 물리적 특성으로 폴리우레탄은 널리 개발되고 있으며, 현재 다양한 섬유직물, 플라스틱, 유리섬유 또는 금속과 같은 다양한 기질에의 코팅제로 널리 쓰이고 있다. 그러나 기존의 폴리우레탄은 그 물리적 특성이 우수한 반면 유기요제(DMF, MEK, TOL 등)을 이용하여 제조되는 만큼 산업용으로 쓰이기에 환경문제 등 많은 문제들이 대두되어 왔으며, 그 결과 ...
높은 강도, 경도 및 높은 신율등의 좋은 물리적 특성으로 폴리우레탄은 널리 개발되고 있으며, 현재 다양한 섬유직물, 플라스틱, 유리섬유 또는 금속과 같은 다양한 기질에의 코팅제로 널리 쓰이고 있다. 그러나 기존의 폴리우레탄은 그 물리적 특성이 우수한 반면 유기요제(DMF, MEK, TOL 등)을 이용하여 제조되는 만큼 산업용으로 쓰이기에 환경문제 등 많은 문제들이 대두되어 왔으며, 그 결과 유기용제를 사용하지 않은 저 공해, 저 독성의 제품에 관한 연구가 집중되고 있다. 본 논문에서는 우레탄의 출발물질인 폴리올 [PTMG, triblock glycol(TBG)', 이소시아네이트 [4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate(H_(12)MDI)], 친수성작용기[dimethylolpropionic (DMPA)], 중화제[triethylamine (TEA)], 및 chain extender[ethylenediamine(EDA)]를 이용하여 수분산 폴리우레탄을 합성한 후, 수용성 고분자인 Poly(vinyl alcohol)(PVA) 기리고 Sodium alginate(SA)과의 블랜딩을 통해 필름과 코딩 직물을 제조하여, 열적물성, 기계적 특성등을 연구하였다. 특히 제조된 필름과 코팅직물을 물에 유출시켜서, 수용성 고분자를 용해시켜 내었을 때, 만들어질 것이라고 예상되는 필름과, 코팅내의 미세 공극을 통해 그 투습성 향상을 중심적으로 연구하였다. Part Ⅰ 에서는 PTMG(Mn=3,000)과 Triblock Polyol(caprolactone_(4.5)-PTMG(Mn=2,000)-caprolactone_(4.5)) 두가지 폴리올과, H12MDI,DMPA,TEA를 사용하여 prepolymer를 제조한 후 EDA를 쇄연장제로 사용하여 두가지 type의 수분산 폴리우레탄을 제조하였다. 제조한 수분산 폴리우레탄을 수용성 고분자인 PVA와 여러 가지 비율로 블랜딩을 한 후, 필름을 제조하고, Nylon직물에 코팅하여 그 물성을 비교하였다. 제조된 필름에서는 PVA함량이 증가할수록 열안정성은 감소하였고, DSC그래프에서 soft영역의 T_(m)의 이동이 약간 일어나는 것으로 보아서 두 물질사이에 상용성이 있다는 것을 알아내었다. DMTA그래프에서는 두개의 T_(g) peak를 확인하였는데, PVA함량이 증가함에 따라 soft 영역의 T_(g)는 감소하였고, hard 영역의 T_(g)는 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 인장강도를 통하여 PVA함량이 증가함에 따라 WBPU/PVA 블랜드 필름의 초기기울기가 커지는 것을 확인할 수 있었다. SEM micrograph를 통하여, 용출 후 film표면내의 미세한 공극을 확인할 수 있었고, 이는 코팅한 직물의 투습도를 측정하였을 때, 이러한 공극의 영향으로 PVA함량이 증가함에 따라, 또는 용출시켜내었을 때, 그 투습도의 증가를 확인할 수 있었다. PTMG type과 Triblock type 두가지를 비교하였을 때, SEM micrographs 과 투습도 측정을 통하여 Triblock type 보다는 PTMG type 이 PVA와의 블랜딩에 적합한 것을 알 수 있었다. Part Ⅱ 에서는 PTMG(Mn=2,000), H_(12)MDI, DMPA, TEA를 사용하여 prepolymer를 제조한 후 EDA를 쇄연장제로 사용하여 폴리우레탄을 제조하였다. 제조한 수분산 폴리우레탄을 수용성 고분자인 SA와 여러 가지 비율로 블랜딩을 한 후, 필름을 제조하고, Nylon직물에 코팅하여 그 물성을 비교하였다. Film의 특성으로는 TGA 측정을 통하여 PVA함량이 증가할수록 제조된 필름의 열안정성이 떨어짐을 알 수 있었으며, DSC그래프에서의 soft영역의 T_(m)의 변화를 통해서 두 물질간에 상용성이 있음을 알 수 있었다. SA함량이 증가할수록 initial modulus는 증가하고, total strain은 감소하였고, SA를 용출시켜내었을 때, 초기기울기는 W/S-20을 제외하고는 모두 비슷했음을 알 수 있었다. Contact angle 측정결과 SA 함량이 증가할수록 제조된 필름의 친수성이 증가함을 알 수 있었고, 용출 후에는 그 결과값이 W/S-20을 제외하고는 모두 비슷했다. 표면 Morphology 확인을 통하여 용출 후, 제조된 필름 표면에의 미세공극을 확인할 수 있었으며, 투습도 측정을 통하여 SA함량이 증가할수록, SA를 용출시켜 내었을 때 투습도가 증가함을 알 수 있었다. 이러한 결과로써 WBPU에 수용성 고분자를 블랜딩한 후 그 수용성 고분자를 용출시켜 내었을 때, 원하는 투습성이 좋은 필름이나 코팅액의 제조가 가능하였다.
높은 강도, 경도 및 높은 신율등의 좋은 물리적 특성으로 폴리우레탄은 널리 개발되고 있으며, 현재 다양한 섬유직물, 플라스틱, 유리섬유 또는 금속과 같은 다양한 기질에의 코팅제로 널리 쓰이고 있다. 그러나 기존의 폴리우레탄은 그 물리적 특성이 우수한 반면 유기요제(DMF, MEK, TOL 등)을 이용하여 제조되는 만큼 산업용으로 쓰이기에 환경문제 등 많은 문제들이 대두되어 왔으며, 그 결과 유기용제를 사용하지 않은 저 공해, 저 독성의 제품에 관한 연구가 집중되고 있다. 본 논문에서는 우레탄의 출발물질인 폴리올 [PTMG, triblock glycol(TBG)', 이소시아네이트 [4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate(H_(12)MDI)], 친수성 작용기[dimethylolpropionic (DMPA)], 중화제[triethylamine (TEA)], 및 chain extender[ethylenediamine(EDA)]를 이용하여 수분산 폴리우레탄을 합성한 후, 수용성 고분자인 Poly(vinyl alcohol)(PVA) 기리고 Sodium alginate(SA)과의 블랜딩을 통해 필름과 코딩 직물을 제조하여, 열적물성, 기계적 특성등을 연구하였다. 특히 제조된 필름과 코팅직물을 물에 유출시켜서, 수용성 고분자를 용해시켜 내었을 때, 만들어질 것이라고 예상되는 필름과, 코팅내의 미세 공극을 통해 그 투습성 향상을 중심적으로 연구하였다. Part Ⅰ 에서는 PTMG(Mn=3,000)과 Triblock Polyol(caprolactone_(4.5)-PTMG(Mn=2,000)-caprolactone_(4.5)) 두가지 폴리올과, H12MDI,DMPA,TEA를 사용하여 prepolymer를 제조한 후 EDA를 쇄연장제로 사용하여 두가지 type의 수분산 폴리우레탄을 제조하였다. 제조한 수분산 폴리우레탄을 수용성 고분자인 PVA와 여러 가지 비율로 블랜딩을 한 후, 필름을 제조하고, Nylon직물에 코팅하여 그 물성을 비교하였다. 제조된 필름에서는 PVA함량이 증가할수록 열안정성은 감소하였고, DSC그래프에서 soft영역의 T_(m)의 이동이 약간 일어나는 것으로 보아서 두 물질사이에 상용성이 있다는 것을 알아내었다. DMTA그래프에서는 두개의 T_(g) peak를 확인하였는데, PVA함량이 증가함에 따라 soft 영역의 T_(g)는 감소하였고, hard 영역의 T_(g)는 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 인장강도를 통하여 PVA함량이 증가함에 따라 WBPU/PVA 블랜드 필름의 초기기울기가 커지는 것을 확인할 수 있었다. SEM micrograph를 통하여, 용출 후 film표면내의 미세한 공극을 확인할 수 있었고, 이는 코팅한 직물의 투습도를 측정하였을 때, 이러한 공극의 영향으로 PVA함량이 증가함에 따라, 또는 용출시켜내었을 때, 그 투습도의 증가를 확인할 수 있었다. PTMG type과 Triblock type 두가지를 비교하였을 때, SEM micrographs 과 투습도 측정을 통하여 Triblock type 보다는 PTMG type 이 PVA와의 블랜딩에 적합한 것을 알 수 있었다. Part Ⅱ 에서는 PTMG(Mn=2,000), H_(12)MDI, DMPA, TEA를 사용하여 prepolymer를 제조한 후 EDA를 쇄연장제로 사용하여 폴리우레탄을 제조하였다. 제조한 수분산 폴리우레탄을 수용성 고분자인 SA와 여러 가지 비율로 블랜딩을 한 후, 필름을 제조하고, Nylon직물에 코팅하여 그 물성을 비교하였다. Film의 특성으로는 TGA 측정을 통하여 PVA함량이 증가할수록 제조된 필름의 열안정성이 떨어짐을 알 수 있었으며, DSC그래프에서의 soft영역의 T_(m)의 변화를 통해서 두 물질간에 상용성이 있음을 알 수 있었다. SA함량이 증가할수록 initial modulus는 증가하고, total strain은 감소하였고, SA를 용출시켜내었을 때, 초기기울기는 W/S-20을 제외하고는 모두 비슷했음을 알 수 있었다. Contact angle 측정결과 SA 함량이 증가할수록 제조된 필름의 친수성이 증가함을 알 수 있었고, 용출 후에는 그 결과값이 W/S-20을 제외하고는 모두 비슷했다. 표면 Morphology 확인을 통하여 용출 후, 제조된 필름 표면에의 미세공극을 확인할 수 있었으며, 투습도 측정을 통하여 SA함량이 증가할수록, SA를 용출시켜 내었을 때 투습도가 증가함을 알 수 있었다. 이러한 결과로써 WBPU에 수용성 고분자를 블랜딩한 후 그 수용성 고분자를 용출시켜 내었을 때, 원하는 투습성이 좋은 필름이나 코팅액의 제조가 가능하였다.
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