[논문]비이온 폴리올을 이용한 Garment 코팅용 수분산 폴리우레탄의 합성 및 물성에 관한 연구

이주엽

doi:10.12925/jkocs.2017.34.1.83

초록
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Garment skin leather 표면 코팅에 사용된 폴리우레탄 수지는 polyethylene glycole(PEG)의 함유를 [NCO]/[OH] mole % 비로 달리하면서 합성하였으며, 합성된 폴리우레탄 수지의 기계적 특성은 SEM, FT-IR, UTM 등을 이용하여 측정하였다. 비이온성을 띄고 있는 PEG(poly ethylene glycol)의 [NCO]/[OH] mole % 비가 증가함에 따라 내굴곡성(건식, 습식)의 변화는 없었으며, 내마모도, 인장강도수치가 낮아짐을 알 수 있었다. 반대로 연신율 물성은 증가함을 알 수 있었다. 점도 변화 측정 결과에는 PEG의 [NCO]/[OH] mole % 증가에 따라 점도가 묽어짐을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The polyurethane resin used for the garment skin leather surface coating was synthesized by varying the content of polyethylene glycol (PEG) in [NCO] / [OH] mole % ratio. The mechanical properties of the synthesized polyurethane resin were analyzed by SEM, FT-IR, UTM. As the [NCO] / [OH] mole % rati...

The polyurethane resin used for the garment skin leather surface coating was synthesized by varying the content of polyethylene glycol (PEG) in [NCO] / [OH] mole % ratio. The mechanical properties of the synthesized polyurethane resin were analyzed by SEM, FT-IR, UTM. As the [NCO] / [OH] mole % ratio of nonionic poly ethylene glycol (PEG) increased, there was no change in flexural resistance (dry, wet) and abrasion resistance and tensile strength measurement value were lowered. In contrast, the elongation property values were increased. The result of viscosity measurement showed that the viscosity became thinner with increasing [NCO] / [OH] mole % of PEG.

주제어

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문제 정의

상기의 성질이 수지의 비이온성을 형성하는데 중요한 물성으로 본 연구에서는 보편적으로 피혁 가공에 base binder로써 많이 사용되고 있는 PPG를 이용한 수분산 폴리우레탄에 비이온성 폴리올인 PEG를 몰비에 따라 함유량을 변화시키면서 합성한 수분산 우레탄수지의 합성 및 물성 변화에 대해 연구하였다.

제안 방법

먼저 시료의 물리적 특성 분석을 위해 내 굴곡 특성, 내마모성, 인장강도, 연신율, 점도를 측정하였다. 물성 측정의 시료 중 내 굴곡특성, 내마모성 측정을 위해 가지제 처리와 탄닝 및 기초 염색 작업등 섬유화 작업이 끝난 상태의 Garment 가죽(케이디아이씨물산)에 수지를 0.
본 연구를 위해 PEG와 PPG의 몰비를 달리한 수분산 폴리우레탄 수지를 합성하였으며, 이후 시료를 준비 한 뒤 각각의 특성을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
본 연구에서는 기존에 음이온성 수분산 폴리우레탄의 합성공정에 비이온성 폴리올인 polyethylene glycol(PEG)을 polypropylene glycol과 같이 도입하여 합성하였다. 합성에 사용된 PEG는 반복되는 에틸렌 글리콜의 단위로 구성된 화합물을 칭한다[12-14].

대상 데이터

Polyethylene glycol(PEG, 분자량 1000, 대영화학), polypropylene glycol(PPG, 분자량 2000, 그린소크프켐), isoporone diisocyanate, (IPDI, Bayer), dimethylolpropionic acid(DMPA, GEO), acetone(Aldrich), dibutyltin dilaurate(DBTDL, Aldrich), triethylamine(TEA, Fluka), ethylene diamine(EDA, Fluka), BYK-024(소포제, BYK) 를 각각 사용하였다

이론/모형

SEM을 사용해 코팅된 표면의 변화정도를 확인해보면 표면에 코팅된 필름의 박리현상 및 cracking 현상이 없음을 확인할 수 있다. 내마모도 측정은 ASTM 1175 시험방법에 의거하여 코팅된 시편의 무게를 측정한 후 내마모도 측정 장비에 의해서 Wheel number CS-10 번으로 1,000싸이클 회전 후 시편의 감소된 무게 측정을 통해 표면 파괴정도를 측정하였다. Fig.

성능/효과

PPG와 비이온성 폴리올인 PEG의 몰비를 달리한 수분산 폴리우레탄 수지의 물성변화결과는 PEG 반응 함량이 늘어남에 따라 우레탄 결합이 약하게 형성되어 필름의 물리적 물성에 변화를 주는 것으로 판단되었다.
상기와 같은 우레탄수지의 물성변화는 비이온성 폴리올인 PEG의 반복되는 에틸렌기 (-CH₂CH₂O-)가 프로필렌기와 디이소시아네이트와의 반응시에 간섭해 우레탄결합 체인 구조를 연화시키는 물성을 부여하는 요인으로 작용했음을 확인할 수 있었다.
Dry 상태 측정결과 100,000회 이상에서 표면 균열이 생기지 않았으며, wet 상태도 10,000회 이상에서 표면 필름 막 균열이 생기지 않았음을 확인할 수 있었다. 위의 결과로 PPG 및 PEG 몰비에 따른 비이온성 폴리올에 의한 폴리우레탄 코팅제의 내수성 저하 영향은 없었음을 확인할 수 있었다. 굴곡 측정된(dry, wet) 표면의 상태를 Fig.
우레아 C=O 카르보닐 스트레칭 밴드그 룹영역은 1720 cm^-1에서 나타났으며, 우레탄 C=O 카르보닐 스트레칭 밴드그룹은 1700 cm^-1에서 확인되었다. 이소시아네이트 잔량 여부확인을 위한 N=C=O 스트레칭 밴드가 2200 cm^-1 부근에서 나타나지 않는 것으로 보아 잔류 이소시아네이트 미반응기가 존재하지 않아 폴리우레탄 수지합성이 적정하게 형성되었음을 확인할 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수분산 폴리우레탄의 특징은 무엇인가?	수분산 폴리우레탄(polyurethane dispersion, PUD)은 낮은 VOCs 함유와 무독성 성질 및 에너지 절약 재료로서 우수한 성능을 바탕으로 많은 분야에 활용되고 있다[1-3]. 그러나 수분산 폴리우레탄은 유기 용제형 폴리우레탄과 비교시 기계/화학적 물성 및 제조단가 등이 아직 유기 용제형 폴리우레탄의 수준에는 미치지 못하고 있는 수준이다[4].
	폴리 에틸렌 글리콜의 특징은 무엇인가?	폴리 에틸렌글리콜 (PEG) 은 산업 생산에서 의학에 이르기까지 다양한 용도로 사용되는 폴리 에테르 화합물이며 분자량에 따라 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO) 또는 폴리 옥시 에틸렌 (POE) 으로도 알려져 있다. PEG의 구조는 일반적으로 H- (O-CH2-CH2) n-OH로서 표현되며, 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤 니트릴, 벤젠 등에 용해되며 소수성 분자와 결합하여 비이온성 계면활성제를 생성하는 성질이 있다[15]. 상기의 성질이 수지의 비이온성을 형성하는데 중요한 물성으로 본 연구에서는 보편적으로 피혁 가공에 base binder 로써 많이 사용되고 있는 PPG를 이용한 수분산 폴리우레탄에 비이온성 폴리올인 PEG를 몰비에 따라 함유량을 변화시키면서 합성한 수분산 우레탄수지의 합성 및 물성 변화에 대해 연구하였다.
	수분산 폴리우레탄은 유기 용제형 폴리우레탄과 비교시 어떠한가?	수분산 폴리우레탄(polyurethane dispersion, PUD)은 낮은 VOCs 함유와 무독성 성질 및 에너지 절약 재료로서 우수한 성능을 바탕으로 많은 분야에 활용되고 있다[1-3]. 그러나 수분산 폴리우레탄은 유기 용제형 폴리우레탄과 비교시 기계/화학적 물성 및 제조단가 등이 아직 유기 용제형 폴리우레탄의 수준에는 미치지 못하고 있는 수준이다[4].

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