도료(Paint)란 물체의 표면에 도포하여 건조된 피막 층을 형성시켜 물체에 소기의 성능을 부여하는 화학제품으로써, 산업의 활성화로 인해 현재에는 여러 분야에서 필수적인 요소가 되었으며, 다양한 종류의 페인트가 개발되고 있다. 특히 환경 친화적인 페인트를 요구하는 경향이 뚜렷하게 증가하고 있는데 무용제형, 수분산형 페인트 등은 환경친화형 도료의 대표적인 예라고 할 수 있다. 이러한 도료는 용도에 따라 건축용, 목공용, 자동차용, 공업용, 선박용 도료 등으로 나눌 수 있다. 다양한 용도의 도료 중, 선박용 도료는 선박의 선가를 낮추고, 조선의 능률을 올리며, 부식을 막고 부착을 억제하며, 갑판의 미끄럼을 방지하는 등의 다양한 역할을 하는데, 크게 사용 용도에 따라 부식을 막기 위한 방청도료와 선저의 오염 ...
도료(Paint)란 물체의 표면에 도포하여 건조된 피막 층을 형성시켜 물체에 소기의 성능을 부여하는 화학제품으로써, 산업의 활성화로 인해 현재에는 여러 분야에서 필수적인 요소가 되었으며, 다양한 종류의 페인트가 개발되고 있다. 특히 환경 친화적인 페인트를 요구하는 경향이 뚜렷하게 증가하고 있는데 무용제형, 수분산형 페인트 등은 환경친화형 도료의 대표적인 예라고 할 수 있다. 이러한 도료는 용도에 따라 건축용, 목공용, 자동차용, 공업용, 선박용 도료 등으로 나눌 수 있다. 다양한 용도의 도료 중, 선박용 도료는 선박의 선가를 낮추고, 조선의 능률을 올리며, 부식을 막고 부착을 억제하며, 갑판의 미끄럼을 방지하는 등의 다양한 역할을 하는데, 크게 사용 용도에 따라 부식을 막기 위한 방청도료와 선저의 오염 부착물을 방지하기 위한 방오도료로 나눌 수 있다. 바다를 운항하는 선박 및 해양 구조물에는 해수의 침지 부위에 다음과 같은 약 1746종의 미생물 및 조류, 따개비 등이 부착되어 서식할 수 있는데, 이러한 유기 생물체는 선박의 전체 중량을 더욱 증가시키고, 선체의 불균일성을 증가시켜 장거리 운송을 하는 배의 이동에 큰 저항을 주어서 운송의 주 에너지인 석유의 소모를 증가 시킨다. 실제로 노르웨이 선박 연구소의 보고에 따르면, 선체의 불균일성이 10마이크로 미터가 증가함에 따라 운항 연료의 약 1%가 증가한다는 보고가 있다. 방오 도료란 이와 같은 선박이나 해양구조물에 부착하여 서식하는 패각 및 해초류 등과 같은 해양생물의 부착 및 성장을 억제하여 선박이나 해양구조물을 보호하고, 이동 중인 선박의 속도저항을 줄여 에너지를 절감하기 위해 사용하는 도료이다. 우리나라의 경우 한 해 동안 약 10만 톤 이상의 방오도료가 사용되는 것으로 볼 때, 세계적으로 방오페인트의 수요는 매우 크다고 할 수 있겠다. 1970년대 oil shock 이후로 1990년경 까지는 해양생물의 세포에 대한 침투성과 방오능이 그 이전의 구리계 화합물 보다 10배나 큰 유기주석을 사용한 아크릴계 방오도료가 주로 사용되었다. 하지만 주석계 방오도료는 환경에의 잔류성, 축적성이 높고, 특이한 현상으로서 패류의 암수 생식기가 공존하는 임포섹스와 같은 현상을 유발하는 등, 많은 문제를 발생시켜, 1990년 이후부터는 사용이 규제되기 시작하였으며, 2003년부터는 전면적으로 사용이 금지 되었다. 그리하여 현재 방오도료는 무주석 함량화의 추세로 가고 있으며, 더욱더 환경 친화적인 추세로 이어지고 있다. 이로 인해 방오도료에 사용되는 살생물제 및 수지에 대해 다양한 방법을 통한 새로운 시도가 이뤄지고 있으며, 수지의 경우 종전의 아크릴계 수지를 개량한 개질화된 아크릴레이트 수지, 생분해성 수지, 실릴 아크릴레이트 수지 등이 개발되고 있다. 본 연구에서는 최근 개발되고 있는 이러한 수지 외에 아직은 방오도료 수지로서 연구에 대한 보고가 거의 알려지지 않은 우레탄을 이용한 방오도료 수지를 제조하여 그 성능을 시험해 보고자 한다. 방오도료용 우레탄 수지를 합성하기 위해 먼저, 디이소시아네이트로써 기계적 물성이 뛰어난 4,4-diphenylmethane diisocyanate(MDI)와 폴리올로써 친수성과 피브리노겐의 비흡착성을 동시에 가지는 polyethylene glycol(PEG)중 가장 효과가 좋았던 분자량 2000인 PEG를 이용하여 프리폴리머를 제조한 후, 2,2‘-Bis(hydroxyl methyl)- propionic acid(DMPA)를 이용하여 폴리우레탄을 제조하고 측쇄인 카복실기에 살생물제인 trialkyl amine계 모노머를 결합시켜 해수 내에서 방오적 기능을 발휘할 것으로 예상되는 quaternary ammonium salt group을 지닌 우레탄 수지를 제조 하였다. 합성 시 사용된 용매는 부 반응이 적고 수율이 좋은 N,N’-Dimethylacetamide(DMAc)를 사용하였다.
도료(Paint)란 물체의 표면에 도포하여 건조된 피막 층을 형성시켜 물체에 소기의 성능을 부여하는 화학제품으로써, 산업의 활성화로 인해 현재에는 여러 분야에서 필수적인 요소가 되었으며, 다양한 종류의 페인트가 개발되고 있다. 특히 환경 친화적인 페인트를 요구하는 경향이 뚜렷하게 증가하고 있는데 무용제형, 수분산형 페인트 등은 환경친화형 도료의 대표적인 예라고 할 수 있다. 이러한 도료는 용도에 따라 건축용, 목공용, 자동차용, 공업용, 선박용 도료 등으로 나눌 수 있다. 다양한 용도의 도료 중, 선박용 도료는 선박의 선가를 낮추고, 조선의 능률을 올리며, 부식을 막고 부착을 억제하며, 갑판의 미끄럼을 방지하는 등의 다양한 역할을 하는데, 크게 사용 용도에 따라 부식을 막기 위한 방청도료와 선저의 오염 부착물을 방지하기 위한 방오도료로 나눌 수 있다. 바다를 운항하는 선박 및 해양 구조물에는 해수의 침지 부위에 다음과 같은 약 1746종의 미생물 및 조류, 따개비 등이 부착되어 서식할 수 있는데, 이러한 유기 생물체는 선박의 전체 중량을 더욱 증가시키고, 선체의 불균일성을 증가시켜 장거리 운송을 하는 배의 이동에 큰 저항을 주어서 운송의 주 에너지인 석유의 소모를 증가 시킨다. 실제로 노르웨이 선박 연구소의 보고에 따르면, 선체의 불균일성이 10마이크로 미터가 증가함에 따라 운항 연료의 약 1%가 증가한다는 보고가 있다. 방오 도료란 이와 같은 선박이나 해양구조물에 부착하여 서식하는 패각 및 해초류 등과 같은 해양생물의 부착 및 성장을 억제하여 선박이나 해양구조물을 보호하고, 이동 중인 선박의 속도저항을 줄여 에너지를 절감하기 위해 사용하는 도료이다. 우리나라의 경우 한 해 동안 약 10만 톤 이상의 방오도료가 사용되는 것으로 볼 때, 세계적으로 방오페인트의 수요는 매우 크다고 할 수 있겠다. 1970년대 oil shock 이후로 1990년경 까지는 해양생물의 세포에 대한 침투성과 방오능이 그 이전의 구리계 화합물 보다 10배나 큰 유기주석을 사용한 아크릴계 방오도료가 주로 사용되었다. 하지만 주석계 방오도료는 환경에의 잔류성, 축적성이 높고, 특이한 현상으로서 패류의 암수 생식기가 공존하는 임포섹스와 같은 현상을 유발하는 등, 많은 문제를 발생시켜, 1990년 이후부터는 사용이 규제되기 시작하였으며, 2003년부터는 전면적으로 사용이 금지 되었다. 그리하여 현재 방오도료는 무주석 함량화의 추세로 가고 있으며, 더욱더 환경 친화적인 추세로 이어지고 있다. 이로 인해 방오도료에 사용되는 살생물제 및 수지에 대해 다양한 방법을 통한 새로운 시도가 이뤄지고 있으며, 수지의 경우 종전의 아크릴계 수지를 개량한 개질화된 아크릴레이트 수지, 생분해성 수지, 실릴 아크릴레이트 수지 등이 개발되고 있다. 본 연구에서는 최근 개발되고 있는 이러한 수지 외에 아직은 방오도료 수지로서 연구에 대한 보고가 거의 알려지지 않은 우레탄을 이용한 방오도료 수지를 제조하여 그 성능을 시험해 보고자 한다. 방오도료용 우레탄 수지를 합성하기 위해 먼저, 디이소시아네이트로써 기계적 물성이 뛰어난 4,4-diphenylmethane diisocyanate(MDI)와 폴리올로써 친수성과 피브리노겐의 비흡착성을 동시에 가지는 polyethylene glycol(PEG)중 가장 효과가 좋았던 분자량 2000인 PEG를 이용하여 프리폴리머를 제조한 후, 2,2‘-Bis(hydroxyl methyl)- propionic acid(DMPA)를 이용하여 폴리우레탄을 제조하고 측쇄인 카복실기에 살생물제인 trialkyl amine계 모노머를 결합시켜 해수 내에서 방오적 기능을 발휘할 것으로 예상되는 quaternary ammonium salt group을 지닌 우레탄 수지를 제조 하였다. 합성 시 사용된 용매는 부 반응이 적고 수율이 좋은 N,N’-Dimethylacetamide(DMAc)를 사용하였다.
Since tin-based copolymers were forbidden to use as antifouling paints because of their environmental problems like imposex phenomenon, other types of resins have been required in a field of antifouling paints. In this study, we first polymerized polyurethanes(PUs) as the other type of matrix wh...
Since tin-based copolymers were forbidden to use as antifouling paints because of their environmental problems like imposex phenomenon, other types of resins have been required in a field of antifouling paints. In this study, we first polymerized polyurethanes(PUs) as the other type of matrix which have carboxylic acid groups by using polyethylene glycol(PEG), 4,4’-diphenylmethane diisocyanate(MDI), and 2,2’-Bis(hydroxyl methyl)-propionic acid(DMPA). And next, we synthesized final antifouling paint resins having biocidal quaternary ammonium salts on pendant groups of PUs. After synthesis, we tested mechanical properties and hydrolysis property in dynamic condition in sea water. In the results, all the tested films of PUs using PEG 2000 or PEG 1000 were swept along the direction of water flow (cold-flow phenomena). And in the case of the content of PEG 600 was more than 25 mol%, the cold-flow phenomena were also occurred. From the results, it was considered that the PUs using PEG 2000 and PEG 1000 are not suitable as the antifouling paint matrix. And it was considered that the PEG 600 is proper to use as the materials of PU antifouling paint. But in the case of the PU using more than 25mol% of PEG 600, the cold-flow also can be occurred. In the end, PEG units have the advantage to prevent adsorbing of fibrinogen, but PEG units also have the disadvantage to decrease mechanical properties of PU resins. As the other results, we found that the higher content of carboxylic acid groups can make the resin more soluble in sea water (comparison of PU10-5-5(600) C00 and PU10-2-8(600) C00). And the bonded quaternary ammonium salts on pendant groups of PU can make the PU resins less soluble in sea water (comparison of PU10-2-8(600) C00 and PU10-2-8(600) C06 ~ C12). Therefore, it considered that the quaternary ammonium salts can prevent interaction of carboxylic acid groups with water. Otherwise, we could not find the effect of alkyl chain length in quaternary ammonium salts of C06~C12.
Since tin-based copolymers were forbidden to use as antifouling paints because of their environmental problems like imposex phenomenon, other types of resins have been required in a field of antifouling paints. In this study, we first polymerized polyurethanes(PUs) as the other type of matrix which have carboxylic acid groups by using polyethylene glycol(PEG), 4,4’-diphenylmethane diisocyanate(MDI), and 2,2’-Bis(hydroxyl methyl)-propionic acid(DMPA). And next, we synthesized final antifouling paint resins having biocidal quaternary ammonium salts on pendant groups of PUs. After synthesis, we tested mechanical properties and hydrolysis property in dynamic condition in sea water. In the results, all the tested films of PUs using PEG 2000 or PEG 1000 were swept along the direction of water flow (cold-flow phenomena). And in the case of the content of PEG 600 was more than 25 mol%, the cold-flow phenomena were also occurred. From the results, it was considered that the PUs using PEG 2000 and PEG 1000 are not suitable as the antifouling paint matrix. And it was considered that the PEG 600 is proper to use as the materials of PU antifouling paint. But in the case of the PU using more than 25mol% of PEG 600, the cold-flow also can be occurred. In the end, PEG units have the advantage to prevent adsorbing of fibrinogen, but PEG units also have the disadvantage to decrease mechanical properties of PU resins. As the other results, we found that the higher content of carboxylic acid groups can make the resin more soluble in sea water (comparison of PU10-5-5(600) C00 and PU10-2-8(600) C00). And the bonded quaternary ammonium salts on pendant groups of PU can make the PU resins less soluble in sea water (comparison of PU10-2-8(600) C00 and PU10-2-8(600) C06 ~ C12). Therefore, it considered that the quaternary ammonium salts can prevent interaction of carboxylic acid groups with water. Otherwise, we could not find the effect of alkyl chain length in quaternary ammonium salts of C06~C12.
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