종래의 폴리우레탄(PU)은 원료의 소수성으로 인해 유기용매에서 용액 중합법으로 쉽게 제조되어 왔다. 1970년대 석유파동과 더불어 에너지 절약의 중요성이 급격하게 대두되고 산업분야의 지속적인 발전과 더불어 환경오염의 문제성이 일반대중에게 심각하게 인식되면서, 화학 산업분야에서 배출되는 휘발성 유기물의 규제가 시작되었다. 이러한 규제를 피하기 위해서 수성폴리우레탄(WPU)으로의 교체가 서서히 시도되어 왔다. 수성폴리우레탄은 친환경적 장점뿐 아니라, 고고형분, 고분자량 등의 제조가 가능하여 널리 각광받아오고 있다. 이러한 여러 장점들에도 불구하고 수성폴리우레탄은 사슬 내 친수성기의 도입으로 인해 건조속도가 느리고, 내가수분해능이 낮으며 초기접착력 및 기계적 물성이 종래의 유기용매를 사용한 폴리우레탄보다 떨어진다는 여러 단점들이 있다. 하지만 기존의 장점을 극대화 하고, 단점들을 보강하기 위한 여러 노력들이 시도되고 있다. 수성 폴리우레탄과 무기물의 혼성화를 이용한 기계적, 열적 물성의 향상, ...
종래의 폴리우레탄(PU)은 원료의 소수성으로 인해 유기용매에서 용액 중합법으로 쉽게 제조되어 왔다. 1970년대 석유파동과 더불어 에너지 절약의 중요성이 급격하게 대두되고 산업분야의 지속적인 발전과 더불어 환경오염의 문제성이 일반대중에게 심각하게 인식되면서, 화학 산업분야에서 배출되는 휘발성 유기물의 규제가 시작되었다. 이러한 규제를 피하기 위해서 수성폴리우레탄(WPU)으로의 교체가 서서히 시도되어 왔다. 수성폴리우레탄은 친환경적 장점뿐 아니라, 고고형분, 고분자량 등의 제조가 가능하여 널리 각광받아오고 있다. 이러한 여러 장점들에도 불구하고 수성폴리우레탄은 사슬 내 친수성기의 도입으로 인해 건조속도가 느리고, 내가수분해능이 낮으며 초기접착력 및 기계적 물성이 종래의 유기용매를 사용한 폴리우레탄보다 떨어진다는 여러 단점들이 있다. 하지만 기존의 장점을 극대화 하고, 단점들을 보강하기 위한 여러 노력들이 시도되고 있다. 수성 폴리우레탄과 무기물의 혼성화를 이용한 기계적, 열적 물성의 향상, UV 경화를 통한 내스크래치성, 내마모성 및 경도 향상 등의 방법이 이미 널리 응용되고 있다.
본 연구 제 1 장은 상용성이 없어 접착력이 거의 없는 금속과 플라스틱 사이에 접착력을 향상시키기 위한 수성폴리우레탄 프라이머의 제조에 관한 내용이다. 알루미늄 패널의 표면을 VTMS와 졸-겔 반응을 통하여 표면에 vinyl group을 부착하고, 여기에 역시 말단이 vinyl group으로 설계된 수성폴리우레탄을 도포한 뒤, 폴리카보네이트 지지체를 덮은 후 UV를 조사하여 알루미늄과 수성폴리우레탄 사이에 화학결합을 도입하였다. 세 가지 종류의 다른 폴리올 중, PCL을 사용한 프라이머가 가장 높은 접착강도를 보였다. 이것은 폴리카보네이트와 가장 유사한 구조를 가짐으로써 상용성이 높아졌음을 알 수 있었다. 또한 프리폴리머의 분자량이 5,000g/mol인 프라이머가 분자량 10,000g/mol 보다 더 높은 접착강도를 보였는데, 이는 분자량이 작을수록 플라스틱 지지체 내부에 더 잘 침투하기 때문이었다. 알루미늄과 프라이머는 화학적 결합이 되어있는 상태이므로, 소재와 접착제간의 접착이 알루미늄 패널과 접착제간의 접착보다 더 중요한 요소이고, 접착력을 향상시키기 위해서는 소재와 구조적 상용성을 가지는 분자설계가 가장 중요함을 알 수 있었다.
제 2 장에서는 유성 PU에 비해 상대적으로 낮은 WPU의 기계적 물성을 보완하기 위해 UV 경화를 통한 화학반응으로 그라펜 옥사이드(GO)을 PU 사슬 안에 도입하였다. 최근 활발히 연구되는 하이브리드는 단순히 고분자와 무기물의 물리적 블렌딩이 아닌, 화학적 결합의 도입으로 고분자의 기계적 강도, 열적 안정성 등의 물성을 증가시킬 수 있는 방안이다. 본 연구에서는 그래파이트를 산화시켜 그라펜 옥사이드(GO)를 제조하였고, 이를 다시 allyl isocyanate와 반응시켜 표면에 vinyl group을 가지는 GO를 제조하였다. 또한 수성폴리우레탄 사슬 말단을 vinyl group을 갖도록 구조설계 하였고, UV 경화를 통하여 GO를 수성폴리우레탄 사슬 안에 화학적으로 도입함으로써 보강재뿐 아니라 가교점으로의 역할도 하게 되었다. 결과적으로 그라펜 옥사이드가 단순 블렌드 된 것 보다 화학적 결합을 통해 사슬 내에 도입된 수성폴리우레탄의 파단강도, 유리상•고무상 탄성율, 유리전이 온도 및 열적 안정성이 확연히 증가함을 알 수 있었다. 하지만 개질된 GO의 함량이 2wt% 일 때 기계적 물성이 감소함에 따라 최적 GO의 함량은 1wt% 임을 알 수 있었다.
종래의 폴리우레탄(PU)은 원료의 소수성으로 인해 유기용매에서 용액 중합법으로 쉽게 제조되어 왔다. 1970년대 석유파동과 더불어 에너지 절약의 중요성이 급격하게 대두되고 산업분야의 지속적인 발전과 더불어 환경오염의 문제성이 일반대중에게 심각하게 인식되면서, 화학 산업분야에서 배출되는 휘발성 유기물의 규제가 시작되었다. 이러한 규제를 피하기 위해서 수성폴리우레탄(WPU)으로의 교체가 서서히 시도되어 왔다. 수성폴리우레탄은 친환경적 장점뿐 아니라, 고고형분, 고분자량 등의 제조가 가능하여 널리 각광받아오고 있다. 이러한 여러 장점들에도 불구하고 수성폴리우레탄은 사슬 내 친수성기의 도입으로 인해 건조속도가 느리고, 내가수분해능이 낮으며 초기접착력 및 기계적 물성이 종래의 유기용매를 사용한 폴리우레탄보다 떨어진다는 여러 단점들이 있다. 하지만 기존의 장점을 극대화 하고, 단점들을 보강하기 위한 여러 노력들이 시도되고 있다. 수성 폴리우레탄과 무기물의 혼성화를 이용한 기계적, 열적 물성의 향상, UV 경화를 통한 내스크래치성, 내마모성 및 경도 향상 등의 방법이 이미 널리 응용되고 있다.
본 연구 제 1 장은 상용성이 없어 접착력이 거의 없는 금속과 플라스틱 사이에 접착력을 향상시키기 위한 수성폴리우레탄 프라이머의 제조에 관한 내용이다. 알루미늄 패널의 표면을 VTMS와 졸-겔 반응을 통하여 표면에 vinyl group을 부착하고, 여기에 역시 말단이 vinyl group으로 설계된 수성폴리우레탄을 도포한 뒤, 폴리카보네이트 지지체를 덮은 후 UV를 조사하여 알루미늄과 수성폴리우레탄 사이에 화학결합을 도입하였다. 세 가지 종류의 다른 폴리올 중, PCL을 사용한 프라이머가 가장 높은 접착강도를 보였다. 이것은 폴리카보네이트와 가장 유사한 구조를 가짐으로써 상용성이 높아졌음을 알 수 있었다. 또한 프리폴리머의 분자량이 5,000g/mol인 프라이머가 분자량 10,000g/mol 보다 더 높은 접착강도를 보였는데, 이는 분자량이 작을수록 플라스틱 지지체 내부에 더 잘 침투하기 때문이었다. 알루미늄과 프라이머는 화학적 결합이 되어있는 상태이므로, 소재와 접착제간의 접착이 알루미늄 패널과 접착제간의 접착보다 더 중요한 요소이고, 접착력을 향상시키기 위해서는 소재와 구조적 상용성을 가지는 분자설계가 가장 중요함을 알 수 있었다.
제 2 장에서는 유성 PU에 비해 상대적으로 낮은 WPU의 기계적 물성을 보완하기 위해 UV 경화를 통한 화학반응으로 그라펜 옥사이드(GO)을 PU 사슬 안에 도입하였다. 최근 활발히 연구되는 하이브리드는 단순히 고분자와 무기물의 물리적 블렌딩이 아닌, 화학적 결합의 도입으로 고분자의 기계적 강도, 열적 안정성 등의 물성을 증가시킬 수 있는 방안이다. 본 연구에서는 그래파이트를 산화시켜 그라펜 옥사이드(GO)를 제조하였고, 이를 다시 allyl isocyanate와 반응시켜 표면에 vinyl group을 가지는 GO를 제조하였다. 또한 수성폴리우레탄 사슬 말단을 vinyl group을 갖도록 구조설계 하였고, UV 경화를 통하여 GO를 수성폴리우레탄 사슬 안에 화학적으로 도입함으로써 보강재뿐 아니라 가교점으로의 역할도 하게 되었다. 결과적으로 그라펜 옥사이드가 단순 블렌드 된 것 보다 화학적 결합을 통해 사슬 내에 도입된 수성폴리우레탄의 파단강도, 유리상•고무상 탄성율, 유리전이 온도 및 열적 안정성이 확연히 증가함을 알 수 있었다. 하지만 개질된 GO의 함량이 2wt% 일 때 기계적 물성이 감소함에 따라 최적 GO의 함량은 1wt% 임을 알 수 있었다.
Waterborne polyurethane (WPU) primers were synthesized from three types of polyol, viz., poly(propylene glycol) (PPG), poly(tetramethylene glycol) (PTMG) and polycaprolactone diol (PCL) at two prepolymer molecular weights have been synthesized and tested for the adhesion between vinyltrimethoxysilan...
Waterborne polyurethane (WPU) primers were synthesized from three types of polyol, viz., poly(propylene glycol) (PPG), poly(tetramethylene glycol) (PTMG) and polycaprolactone diol (PCL) at two prepolymer molecular weights have been synthesized and tested for the adhesion between vinyltrimethoxysilane (VTMS) modified aluminum panel and polycarbonate as well as mechanical and dynamic mechanical properties and dispersion size . It was found that chemical hybridization of Al panel with WPU via sol-gel reaction were crucial to enhance the adhesion. Among three types of polyol, PCL gave the highest adhesion strength, glassy and rubbery moduli, tensile strength, and glass transition temperature. On the other hand, smaller prepolymer molecular weight gave improved adhesion and mechanical properties due to the increased crosslink density and cohesive strength.We synthesized waterborne polyurethane (WPU) / allyl isocyanate modified graphene oxide (iGO) nanocomposite by UV cure, and the effects of iGO on the mechanical, dynamic mechanical, and thermal properties of the nanocomposites have been systematically investigated. It has been shown that the iGO incorporated into the WPU chains act as multifunctional cross-links as well as reinforcing fillers. Consequently, tensile strength, glassy and rubbery state moduli, glass transition temperature and thermal stability of the WPU significantly increased up to 1% of iGO beyond which most of the above properties showed a decrease due probably to the auto-inhibition of the allyl compounds.
Waterborne polyurethane (WPU) primers were synthesized from three types of polyol, viz., poly(propylene glycol) (PPG), poly(tetramethylene glycol) (PTMG) and polycaprolactone diol (PCL) at two prepolymer molecular weights have been synthesized and tested for the adhesion between vinyltrimethoxysilane (VTMS) modified aluminum panel and polycarbonate as well as mechanical and dynamic mechanical properties and dispersion size . It was found that chemical hybridization of Al panel with WPU via sol-gel reaction were crucial to enhance the adhesion. Among three types of polyol, PCL gave the highest adhesion strength, glassy and rubbery moduli, tensile strength, and glass transition temperature. On the other hand, smaller prepolymer molecular weight gave improved adhesion and mechanical properties due to the increased crosslink density and cohesive strength.We synthesized waterborne polyurethane (WPU) / allyl isocyanate modified graphene oxide (iGO) nanocomposite by UV cure, and the effects of iGO on the mechanical, dynamic mechanical, and thermal properties of the nanocomposites have been systematically investigated. It has been shown that the iGO incorporated into the WPU chains act as multifunctional cross-links as well as reinforcing fillers. Consequently, tensile strength, glassy and rubbery state moduli, glass transition temperature and thermal stability of the WPU significantly increased up to 1% of iGO beyond which most of the above properties showed a decrease due probably to the auto-inhibition of the allyl compounds.
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