[논문]Acrylic Polyol 함량을 달리한 폴리우레탄 제품의 형태학적 열적 및 동적·기계적 성질

김태성; 박찬영

doi:10.7473/ec.2013.48.4.276

Acrylic Polyol 함량을 달리한 폴리우레탄 제품의 형태학적 열적 및 동적·기계적 성질
Morphological, Thermal and Dynamic Mechanical Properties of Polyurethane Product with Various Contents of Acrylic Polyol 원문보기

Elastomers and composites = 엘라스토머 및 콤포지트, v.48 no.4, 2013년, pp.276 - 281

김태성 (태광산업(주) 중앙연구소) , 박찬영 (부경대학교 고분자공학과)

초록
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acrylic polyol로 개질한 polyester형 polyurethane foam을 quasi prepolymer법으로 제조하였다. 열적 및 동적 기계적 성질은 thermal gravimetric analysis 및 dynamic mechanical analysis에 의하여 분석하였다. 또한 유리전이온도는 differential scanning calorimeter로 측정하였다. Acrylic polyol 함량이 증가함에 따라 TGA에 의해 측정한 열적 안정성은 약간 감소하였다. 그리고 acrylic polyol 함량이 증가함에 따라 저장 탄성률은 증가한 반면에 tan delta 값은 감소하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Polyester type polyurethane foam modified with acrylic polyol was prepared by quasi prepolymer method. Thermal and dynamic mechanical properties of polyurethane foam were analysed by thermal gravimetric analysis(TGA) and dynamic mechanical analysis(DMA). Also, glass transition temperature was measured by differential scanning calorimeter(DSC). As acrylic polyol contents were increased, thermal stability measured by TGA was slightly decreased. Storage modulus was increased and tan delta was decreased with increasing of acrylic polyol contents.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 polyester형 polyurethane foam의 내가 수분해성 및 기계적 성질을 개선하기 위하여 당량체로 사용되는 polyol의 일부를 acrylic polyol로 대체하여 발포체를 제조하였으며 acrylic polyol 첨가량에 따른 형태학적, 열적 및 동적ˑ기계적 성질 등에 미치는 영향을 고찰하고자 한다.

제안 방법

Polyester polyol을 사용한 PU 발포체의 단점인 내수성이 약하다는 점을 보완하기 위하여 acrylic polyol을 도입한 발포체를 quasi-prepolymer법을 사용해 제작하였다. 또한 제조된 발포체가 어떠한 특성을 보이는지 알아보기 위하여 열적 및 동적ˑ기계적 특성을 측정하였다.
Polyester polyol을 사용한 PU 발포체의 단점인 내수성이 약하다는 점을 보완하기 위하여 acrylic polyol을 도입한 발포체를 quasi-prepolymer법을 사용해 제작하였다. 또한 제조된 발포체가 어떠한 특성을 보이는지 알아보기 위하여 열적 및 동적ˑ기계적 특성을 측정하였다. 또한 발포체의 중요한 특성인 열적 및 동적ˑ기계적 특성을 측정하기 위해 DSC, TGA 및 DMA 장비를 사용하여 분석하였다.

대상 데이터

125 g/mol을 나타내었다. Polyester polyol인 DT-2010은 대원 폴리머에서, acrylic polyol인 UH-2032는 Toagosei사에서 구입하였다. Polyol은 1ℓ 3-neck round flask에 500g을 넣어 70℃에서 용융 시킨 후 온도계와 진공 펌프를 연결하여 rota mantle에 내부온도 90℃를 유지하면서 magnetic bar로 교반해 degassing하여 사용하였다.
DT-2010은 분자량 2000g/mol이고 OH value는 56±3으로 백색 고상의 고분자이고, UH-2032는 분자량 2000g/mol이고 OH value는 110인 투명한 액상 고분자 물질이다. Resin premix는 polyol, catalyst, surfactant 및 blowing agent를 함께 혼합시켜 미리 만든 혼련물로서 구성 요소 중 하나인 NEOPAN MR-5460은 담황색 투명한 액상으로 동성화학에서 구입하였으며 MR-5460의 물성을 Table 1에 정리하였다.
기존 발포체에서 사용되는 R액인 MR-5460에 직접 제조한 prepolymer를 사용하여 발포하였다. PU foam의 발포 process로는 one shot법, two component법 및 quasi-prepolymer법 등이 있으나 본 실험에서는 과량의 isocyanate가 catalyst, surfactant 및 blowing agent가 포함된 polyol의 나머지 부분과 반응하는 quasi-prepolymer법을 이용하여 foam을 제조하였다.

이론/모형

기존 발포체에서 사용되는 R액인 MR-5460에 직접 제조한 prepolymer를 사용하여 발포하였다. PU foam의 발포 process로는 one shot법, two component법 및 quasi-prepolymer법 등이 있으나 본 실험에서는 과량의 isocyanate가 catalyst, surfactant 및 blowing agent가 포함된 polyol의 나머지 부분과 반응하는 quasi-prepolymer법을 이용하여 foam을 제조하였다. Figure 2에 quasi-prepolymer법의 흐름도를 나타내었다.

성능/효과

이러한 결과는 polyol의 상태 차이가 원인이고 Tg가 감소함에 따라 발포체의 특성인 elastic한 성질을 조금이나마 더 넓은 범위에서 가질 수 있다고 생각한다. Acrylic polyol 함량이 51 g, 102 g으로 증가함에 따라 TGA로 측정한 열 안정성은 감소하는 경향을 보였다. 그러나 이 감소폭도 매우 적어 발포체의 특성에 특별히 영향을 미치지는 않을 것으로 판단된다.
그러나 이 감소폭도 매우 적어 발포체의 특성에 특별히 영향을 미치지는 않을 것으로 판단된다. DMA로 동적ˑ기계적 특성을 측정한 결과 acrylic polyol 함량이 증가할수록 tan δ는 감소하는 한편 저장 탄성율은 증가하는 경향을 보이는데 이것은 acrylic polyol 함량이 증가함에 따라 cell 크기가 작아지고 open cell 함량이 감소한 데 기인하는 것으로 판단된다. 마찬가지로 acrylic polyol의 첨가량이 많아질수록 cell 크기가 작아지고 open cell 함량이 감소함으로써 인장강도 및 경도 등의 기계적 물성을 향상시키는 데 기여하는 것으로 판단된다.
DMA로 동적ˑ기계적 특성을 측정한 결과 acrylic polyol 함량이 증가할수록 tan δ는 감소하는 한편 저장 탄성율은 증가하는 경향을 보이는데 이것은 acrylic polyol 함량이 증가함에 따라 cell 크기가 작아지고 open cell 함량이 감소한 데 기인하는 것으로 판단된다. 마찬가지로 acrylic polyol의 첨가량이 많아질수록 cell 크기가 작아지고 open cell 함량이 감소함으로써 인장강도 및 경도 등의 기계적 물성을 향상시키는 데 기여하는 것으로 판단된다.²³

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	polyurethane foam은 어떠한 특징을 가지는가?	polyurethane foam은 저밀도임에도 불구하고 우수한 기계적 성질 및 낮은 열전도도를 가지므로 유용한 단열재료로 사용되고 있다. 한편 polyurethane은 사용원료에 따라 매우 부드럽고 유연한 foam으로부터 필름, 섬유, 성형품 등의 tough한 rigid foam 등의 광범위한 재료에 이른다.
	최종물성의 기술적 성능을 결정하는 인자는 무엇인가?	실제 산업현장에 있어서 모든 성분은 대개 한 단계로 함께 섞이므로 중합과 foam팽창이 즉각 시작된다. Premix 배합과 최종 반응성 혼합체 배합이 foam 제조시 팽창속도, 절연성 및 기계적 강도 등과 같은 최종물성의 기술적 성능을 주로 결정한다. 조성을 약간만 바꾸어도 foam의 팽창속도에 영향을 미칠 수 있으며 특히 계면활성제의 성질과 농도가 두 가지 중요한 매개변수이다.
	2단 연속단계 PU foam은 어떻게 제조되는가?	18,19 실험실 규모에서는 2단 연속단계에 의한 대표적인 공정으로 PU foam을 제조하고 있다. 즉 첫 번째 단계에서 단량체(polyol), 계면활성제, 발포제 등이 premix에서 함께 섞인다. premix 단독으로는 어떠한 화학반응도 일어나지 않으므로 장기간 저장될 수 있다. 두 번째 단계에서 가교제(diiso- cyanate)와 촉매가 premix에 가해지며 그때에 중합반응이 일어나고 동시에 발포가 시작된다. 실제 산업현장에 있어서 모든 성분은 대개 한 단계로 함께 섞이므로 중합과 foam팽창이 즉각 시작된다.

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저자의 다른 논문 :

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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