본 연구에서는 반응성 희석제로 사용되는 BA의 함량에 따른 자외선 경화형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지를 제조하여 수지의 열적 기계적 성질, 접착강도, 굴곡성을 확인하였다. BA의 함량이 40% 이상으로 증가할수록 Polyol의 Tg와 아크릴 수지의 Tg가 분리되어 나타난 것을 DSC로 통해 확인하였다. 또한 BA의 함량이 증가할수록 아크릴 수지의 낮은 기계적인 물성이 주도적으로 발현되어 인장강도와 신장률, 접착강도가 감소하는 것으로 나타났다. 굴곡성을 평가한 결과 BA의 함량이 40%인 경우 경도가 낮으면서 다른 수지에 비해 Tm이 낮아 굴곡성이 우수한 것으로 나타났다.
본 연구에서는 반응성 희석제로 사용되는 BA의 함량에 따른 자외선 경화형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지를 제조하여 수지의 열적 기계적 성질, 접착강도, 굴곡성을 확인하였다. BA의 함량이 40% 이상으로 증가할수록 Polyol의 Tg와 아크릴 수지의 Tg가 분리되어 나타난 것을 DSC로 통해 확인하였다. 또한 BA의 함량이 증가할수록 아크릴 수지의 낮은 기계적인 물성이 주도적으로 발현되어 인장강도와 신장률, 접착강도가 감소하는 것으로 나타났다. 굴곡성을 평가한 결과 BA의 함량이 40%인 경우 경도가 낮으면서 다른 수지에 비해 Tm이 낮아 굴곡성이 우수한 것으로 나타났다.
In this study, we synthesized UV-curable urethane acrylates with different contents of BA, reactive diluent and characterized their physical properties such as thermal, mechanical properties, adhesive strength and flexibility resistance. From a result of DSC, Tg of polyol and acrylate resin were sep...
In this study, we synthesized UV-curable urethane acrylates with different contents of BA, reactive diluent and characterized their physical properties such as thermal, mechanical properties, adhesive strength and flexibility resistance. From a result of DSC, Tg of polyol and acrylate resin were separated as the BA content increased more than 40%. Also, tensile strength, elongation and adhesive strength decreased with increasing the BA content. The UV-curable urethane acrylate with 40% BA has shown good flexibility resistance compared to other resin due to poor hardness and Tm of acrylate resin.
In this study, we synthesized UV-curable urethane acrylates with different contents of BA, reactive diluent and characterized their physical properties such as thermal, mechanical properties, adhesive strength and flexibility resistance. From a result of DSC, Tg of polyol and acrylate resin were separated as the BA content increased more than 40%. Also, tensile strength, elongation and adhesive strength decreased with increasing the BA content. The UV-curable urethane acrylate with 40% BA has shown good flexibility resistance compared to other resin due to poor hardness and Tm of acrylate resin.
본 연구에서는 섬유 및 갑피용 라미네이팅 수지로 응용할 수 있는 자외선 경화형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지를 합성하였으며 말단 아크릴기의 함량이 다른 폴리우레탄 아크릴레이트를 제조하여 경화도와 물성을 평가하였다. 또한, 반응성 희석제의 함량을 변화시키면서 자외선 경화 실험을 하였으며 희석제의 함량에 따른 상분리 현상과 기계적 물성 및 접착강도를 비교 평가하였다.
제안 방법
본 연구에서는 섬유 및 갑피용 라미네이팅 수지로 응용할 수 있는 자외선 경화형 폴리우레탄 아크릴레이트 수지를 합성하였으며 말단 아크릴기의 함량이 다른 폴리우레탄 아크릴레이트를 제조하여 경화도와 물성을 평가하였다. 또한, 반응성 희석제의 함량을 변화시키면서 자외선 경화 실험을 하였으며 희석제의 함량에 따른 상분리 현상과 기계적 물성 및 접착강도를 비교 평가하였다.
본 연구에서는 polyester polyol인 poly(butylene adipate) glycol(PBA, MW= 2,000, 대원포리머㈜)를 진공오븐에서 기포가 발생되지 않을 때까지 0.1mmHg 하에서 80℃로 3시간 탈포하여 사용하였다. 이소시아네이트로는 지방족 이소시아네이트인 isophorone diisocyanate(IPDI, Aldrich Chemical)를 사용하였다.
이론/모형
제조된 라미네이팅 필름을 110℃ 라미네이팅기를 이용하여 인조피혁에 전사한 후 90℃에서 하루 동안 숙성시켰다. 폴리우레탄 아크릴레이트 수지가 라미네이팅된 인조피혁은 수성 우레탄 접착제를 사용하여 가교고무와 접착하였으며 접착강도는 KSM 3725(접착제의 박리강도 시험방법)에 준해서 측정하였다. 20×100×4mm3 규격의 가교고무는 증류수에서 초음파 세척기를 사용하여 5분간 세척한 다음 고무용 표면처리제(LOCTITE BONDACE 007)를 도포한 후 60℃에서 5분간 건조하여 사용하였다.
합성된 폴리우레탄 아크릴레이트 수지의 기계적 특성을 측정하기 위해 인장강도 시편은 ASTM D638에따라 제작하였으며, Universal Testing Machine(UTM, Series 3345Q3776)을 사용하여 인장강도, 신장률을 측정하였다. Cross-head speed 는 200mm/min의 조건으로 하여 상온에서 측정하였으며 3회 측정하여 평균값을 얻었다.
성능/효과
DSC 결과를 통해 BA의 함량 변화에 따른 열적 특성을 확인할 수 있었다. BA의 함량이 40% 이상일 경우 두 개의 Tg가 나타났으며 아크릴의 함량 증가는 상분리에 크게 영향을 주지 않는 것을 확인하였다. DMA 결과를 통해 -60℃∼-50℃ 부근에서 storage modulus의 감소가 시작되었으며 30∼40℃ 부근에서는 polyol의 melting을 관찰할 수 있었다.
아크릴 희석제의 함량이 증가할수록 아크릴 수지의 낮은 기계적인 물성으로 인해 인장강도와 신장률, 접착강도가 저하됨을 확인할 수 있었다. 굴곡성은 희석제의 함량이 40%인 경우 경도가 낮고 Tm도 다른 수지에 비해 낮아 우수한 내굴곡성을 나타내었다.
DMA 결과를 통해 -60℃∼-50℃ 부근에서 storage modulus의 감소가 시작되었으며 30∼40℃ 부근에서는 polyol의 melting을 관찰할 수 있었다. 아크릴 희석제의 함량이 증가할수록 아크릴 수지의 낮은 기계적인 물성으로 인해 인장강도와 신장률, 접착강도가 저하됨을 확인할 수 있었다. 굴곡성은 희석제의 함량이 40%인 경우 경도가 낮고 Tm도 다른 수지에 비해 낮아 우수한 내굴곡성을 나타내었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
폴리우레탄 탄성체의 특징은 무엇인가?
폴리우레탄 탄성체는 유리전이 온도(Tg)가 상온보다 낮은 소프트 세그먼트(soft segment)와 상온보다 높은 하드 세그먼트(hard segment)가 연속적으로 연결되어 있는 공중합체로 이 두 블록은 서로 녹지 않기 때문에 상분리가 미시적으로 일어나 도메인을 형성하게 되며, 상온에서 하드 세그먼트는 소프트 세그먼트의 유동성을 억제하는 가교 역할을 하여 고무로서의 거동을 보인다[3,4]. 따라서 폴리우레탄은 분자설계에 따라 고무와 플리스틱의 경계를 이어주는 물성을 나타내며 유연성과 기계적 물성, 마모특성, 내약품성, 접착성 등이 우수하여 접착제, 도료, 발포체, 인공 및 합성피혁, 엘라스토머 등 매우 폭 넓은 분야에 이용되고 있는 재료이다[5,6].
폴리우레탄이란 무엇인가?
폴리우레탄은 수산기 또는 아민기와 이소시아네이트의 반응에 의해 형성되는 우레탄 결합으로 이루어진 고분자 화합물을 총칭하는 용어이며, 1930년대 말 Otto Bayer에 의해 합성된 이후 원료 물질의 반응성이 풍부하고 다양한 구조의 물질들이 개발되어 넓은 분야에 응용되고 있다[1,2].
폴리우레탄 아크릴레이트 내의 -NHCO 작용기가 주는 이점은 무엇인가?
폴리우레탄 아크릴레이트의 특징으로는 저온에서의 유연성, 내마모성, 광학적 성질, 내후성이 우수하다는 특징이 있으며 강직한 것에서부터 상당히 유연한 것에 이르기까지 다양한 물성을 지닌 생성물을 만들 수 있다[14,15]. 또한 -NHCO 작용기의 효과로 경화성이 우수하고 강한 도막이 형성되며 산소 농도가 높은 경우에도 경화가 잘 진행되고 우수한 pigment wetting성, chemical resistance을 나타낸다[16].
참고문헌 (20)
C. Hepburn, "Polyurethane Elstomer", Elsevier, New York, (1991).
C. Prisacariu, "Polyurethane Elastomers : from morphology to mechanical aspects", Springer, (2011).
K. C. Frrish and S. L. Reegan, "Advances in Urethane Science and Technology", vol. 1-8, Technomic USA, (1978).
R. Bonart, "Thermoplastic elastomers", Polymer, 20, 1389, (1979).
M. Braithwaite, S. Davidson, R. Holam, C. Lpwe, P. K. T. Oldring, M. S. Salim, and C. Wall, "Chemistry & Technology of UV & EB Formulation For Coatings, Ink & Paint", ed. P. K. T. Oldrin, SITA Technology, London, (1983).
C. R. Hegedus and K. A. Kloiber, Surf. Coat. Technol., 68, No. 860, 39 (1996).
Y. H. Jan, Y. T. Hwang, C. Y. Shih, and H. C. Li, Microphase structure and mechanical properties of the acrylic-PU aqueous dispersion; effects of acrylate polymerization processes; 22nd Waterborne, High-Solids and Powder Coatings Symp., New Orleans, 22-24 February (1995).
D. Kukanja, J. Golob, A. Zupanicic-Valant, and M. Krajnc, J. Appl. Polym. Sci., 78, 67 (2000).
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