[논문]폴리아미드계 열가소성탄성체의 합성, 특성 및 응용

이강석; 최명찬; 김성만; 장영욱

폴리아미드계 열가소성탄성체의 합성, 특성 및 응용
Synthesis, Properties and Applications of Polyamide Thermoplastic Elastomers 원문보기

Elastomers and composites = 엘라스토머 및 콤포지트, v.45 no.3, 2010년, pp.156 - 164

이강석 (한양대학교 바이오나노학과) , 최명찬 (한양대학교 바이오나노학과) , 김성만 (한양대학교 바이오나노학과) , 장영욱 (한양대학교 바이오나노학과)

초록
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열가소성 탄성체(TPE)는 사용 온도 범위에서 일반 열경화성 고무와 같은 고무 탄성을 지니면서 용융 가공이 가능한 친환경 소재로써 산업 전반에 걸쳐 활용도가 꾸준히 증가하고 있다. 폴리아미드계 TPE (TPAE)는 하드세그멘트가 엔지니어링 플라스틱인 폴리아미드로 이루어져 있고, 소프트 세그먼트가 유리전이온도가 낮은 폴리에테르로 이루어진 다중 블록 공중합체로써 우수한 기계적 물성, 내화학성, 내열성 및 가공성을 나타낸다. 이러한 폴리아미드계 TPE는 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트의 구조 및 상대적 조성에 따라 탄성체에서부터 연질 폴리아미드까지의 광범위한 특성이 발현되며, 또한, 다양한 무기 입자와의 하이브리드화를 통한 기능성 소재로의 활용이 기대되는 소재이다. 본 보문에서는 이러한 TPAE를 합성 할 수 있는 중합 방법과 특성 및 응용 분야에 대해 정리하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Thermoplastic elastomers (TPEs) exhibit both elastomeric behaviors at used temperature range and melt processibility. Polyamide based thermoplastic elastomers (TPAEs) are segmented block copolymers with hard blocks consisting of polyamide segments, while the soft blocks usually consist of flexible segments having a low glass transition temperature. The TPAE is one of the engineering TPEs possessing high thermal stability, excellent mechanical performances, chemical resistance and excellent processibility. And they showed wide range of physical and functional properties depending upon the structure of each segment and their relative contents and the hybridization with various inorganic particles. In this review, synthesis, properties, and possible applications of TPAEs are summarized.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이러한 TPAE는 하드 세그먼트를 이루는 폴리아미드로 인하여 TPE 소재 중 사용 온도 한계가 높으며, 뛰어난 내굴곡 피로 파괴 특성, 내마모성, 내화학성 등을 지녀, 폴리우레탄계 TPE, 폴리에스터계 TPE, 실리콘 고무 등과 경쟁하고 있으며, 현재 스포츠용품, 자동차의 연료호스, 유압 및 공압기기, 의료용 튜브 등에 응용되고 있고(Figure 3), 향후 다양한 기능성을 부여함으로써 적용 분야가 확대될 수 있는 고부가가치의 엔지니어링 탄성 소재이다. 본고에서는 이러한 polyamide계 TPE의 합성 방법, 특성 및 응용 분야 등을 소개하고자 한다.

제안 방법

32 용해도 인자의 차이를 극복하기 위한 또 다른 방법으로써 아사히 화학의 연구자들은 폴리에테르를 필요한 몰수의 두 배만큼의 사슬 정지제(예를 들어, 아디프산)와 먼저 반응시켜 양 말단에 카복실기를 갖는 폴리에스테르에테르를 제조하고 여기에 과량의 PA66 염을 첨가하여 카복실기 말단 고분자를 제조한 후 이를 추가적으로 PTMO와 반응시킴으로써 PA66- PTMO 멀티 블록 공중합체를 합성하는 방법을 제안하였다.
폴리아미드와 폴리에테르를 에스테르 교환 반응을 이용하여 반응시키고자 하는 시도도 이루어졌다. 반응성이 낮은 디올의 경우 diester와의 축합 반응은 이염기산과의 반응에 비해 더 효과적으로 일어날 수 있다.

성능/효과

TPAE는 TPE 중 비중이 낮고 성형 가공성이 우수하며, 물성적으로도 내가수분해성, 열안정성, 내약품성 등 균형이 잘 이루어진 성질을 가지고 있다. 폴리에스터계 TPE는 TPAE와 비슷하나 성형성과 비중은 TPAE보다 다소 떨어지며, 우레탄계 TPE는 접착성과 내마찰성이 우수하지만 다른 성능면에서는 사용하기에 좋지 않은 재료임을 알 수 있다. 특히 TPAE는 가공 시의 열안정성이 양호하고 사이클이 짧으며, 안료나 염료의 착색이 용이하며, 더블인젝션에 의한 금형 내 접착이 가능하며 성형 후의 치수 안정성이 양호하며, 결정화 속도가 빨라 사출 성형 사이클이 짧다는 장점이 있어 자동화에 의한 비용절감에 유리한 특성을 갖는다.

후속연구

기술적인 동향을 보면, 기본적인 주쇄의 조합에 의한 구조적인 개질 이외에 내가수분해성의 향상이나 열이나 노화에 대한 안정성 개선 등의 시험이 이루어지고 있으며, 무기 입자와의 친화성이 우수하여 다양한 유무기 나노복합체로써의 응용도 검토되고 있다. TPAE는 일부 선진 기업이 기술을 독점하고 있고 가격이 비싸 아직까지는 그 사용량이 적으나, 우수한 물성과 가공성을 가지며 다양한 기능성 발현이 가능한 친환경, 고성능, 기능성 탄성 소재라는 점에서 향후 발전 가능성이 높으며, 이에 대한 원천기술을 확보할 필요가 있다고 여겨진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	폴리아미드계 열가소성 탄성체의 발전 흐름은 어떻게 되는가?	폴리아미드계 TPE는 1983년 Atofina사(현 Arkema Chemical) 에서 최초로 생산되어 Pebax라는 상품명으로 출시되었다. 이후, 독일의 Evonik Degussa GmbH에서는 polyamide-12를 하드세그멘트로 하는 polyamide-b-polyether를 개발하여 VESTAMID E라는 상품명으로 출시하였고, 스위스의 EMS-Grivory AG에서는 나일론6, 나일론12를 하드 세그멘트로 하는 TPAE를 Grilamide라는 상품명으로 출시하였다. 2004년 일본의 UbeIndustry에서는 폴리아미드 분야의 합성 기술을 기반으로 하여 연질상을 폴리에테르 또는 폴리에스터로 구성된 TPAE를 개발하여 Ubesta XPA라는 상품명으로 출시하였으며 주로 shoe sole, power tool의 덮개 등으로 시장이 형성되어 2010년 현재 약 22억엔 가량의 판매고를 올리고 있는 것으로 파악되고 있다. 최근 Arkema사에서는 피마자유를 기반으로 제조될 수 있는 나일론11을 하드 세그멘트로 하는 바이오매스 기반의 TPAE를 Pebax renew라는 상품명으로 개발하였다.
	하드 세그먼트인 폴리아미드에는 무엇이 보고되고 있는가?	폴리아미드계 열가소성 탄성체(TPAE)는 Figure 1에 나타낸 바와 같이 결정성의 폴리아미드가 하드 세그먼트를 이루고, 유리전이온도가 낮은 고무상의 폴리에테르 또는 폴리에스터 소프트 세그먼트를 이루는 다중 블록 공중합체 형태의 대표적 엔지니어링 TPE이다. 하드 세그먼트인 폴리아미드로는 지방족의 나일론6, 나일론66, 나일론610, 나일론612, 나일론11, 나일론12 등과 방향족을 함유하는 나일론2.T, 나일론4.T, 나일론 6.T 등이 사용된 예가 보고되고 있으며, 1-14 소프트 세그멘트로는 poly(tetramethylene oxide)(PTMO, PTMG 또는 PTHF라고도 함), poly(ethylene oxide)(PEO, PEG라고도 함), poly (propylene oxide)(PPO, PPG라고도 함)등의 폴리에테르가 주로 사용되지만(Figure 2), 폴레에스테르, 15,16 폴라카보네이트, 17 폴리부타디엔,18,19 폴리디메틸실록산20 또는 이들의 혼합물이 사용되기도 한다. Table 1에는 상업적으로 시판되고 있는 TPAE의 제조 회사와 구조를 나타내었다.
	TPAE란 무엇인가?	이러한 TPAE는 하드 세그먼트를 이루는 폴리아미드로 인하여 TPE 소재 중 사용 온도 한계가 높으며, 뛰어난 내굴곡 피로 파괴 특성, 내마모성, 내화학성 등을 지녀, 폴리우레탄계 TPE, 폴리에스터계 TPE, 실리콘 고무 등과 경쟁하고 있으며, 현재 스포츠용품, 자동차의 연료호스, 유압 및 공압기기, 의료용 튜브 등에 응용되고 있고(Figure 3), 향후 다양한 기능성을 부여함으로써 적용 분야가 확대될 수 있는 고부가가치의 엔지니어링 탄성 소재이다. 본고에서는 이러한 polyamide계 TPE의 합성 방법, 특성 및 응용 분야 등을 소개하고자 한다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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