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다양한 폴리올을 갖는 수분산 폴리우레탄의 특성 비교
Comparison of Properties of Waterborne Polyurethanes Containing Various Polyols 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.24 no.3, 2018년, pp.190 - 197  

서석훈 (부산대학교 유기소재시스템공학과) ,  이영희 (부산대학교 유기소재시스템공학과) ,  박차철 (동서대학교 교양대학) ,  김한도 (부산대학교 유기소재시스템공학과)

초록
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3-Methyl-1,5-pentanediol (MPD)/1,6-hexane diol (HD)/1,4-butanediol (BD)과 adipic acid (A)로부터 얻어진 에스터 폴리올(A/BD/MPD 및 A/BD)과 카보네이트 폴리올(C/HD/MPD, C/HD, C/BD)과 에터 폴리올 [poly(tetramethylene oxide glycol), PTMG]과 같은 3 종류의 폴리올을 사용한 수 분산 폴리우레탄(WPU) 에멀젼(평균 입도: 59 ~ 71 nm)을 제조하였다. 본 연구는 폴리올 분자구조(소프트 세그먼트의 분자구조)가 WPU의 특성에 미치는 영향에 대하여 초점을 맞추었다. 소프트 세그먼트 Tg (Tgs), 100% 탄성률 및 인장강도는 카보네이트 폴리올을 사용한 경우가 가장 높고 그 다음이 에스터 폴리올이며 에터 폴리올이 가장 낮게 나타났으나, 신도의 경우는 이와 반대의 경향을 나타내었다. 그리고 MPD가 함유된 폴리올을 이용하여 합성된 WPU의 경우가 MPD를 함유하지 않은 경우보다 Tgs, 100% 탄성률 및 강도는 낮고 신장률은 보다 높게 나타났다. MPD 성분을 함유한 WPU 필름의 투명도는 MPD 성분을 함유하지 않은 WPU 필름보다 광 투광도 및 투명도가 우수함을 알 수 있었으며, 카보네이트 폴리올 기반의 WPU 필름의 광 투광도 및 투명도가 에스터 폴리올 및 에터 폴리올 기반의 WPU 필름보다 약간 우수함을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Various waterborne polyurethanes (WPU) with three different types of polyol such as ester type polyol [adipic acid (A)/BD/3-methyl-1,5-pentandiol (MPD) and A/BD]//carbonate type polyol (C/HD/MPD, C/HD, C/BD)//ether type polyol (PTMG) were prepared in this study. This study focused on the effect of p...

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문제 정의

  • 본 연구에서는 3-methyl-1,5-pentanediol (MPD)을 함유한 카보네이트 폴리올과 에스터 폴리올을 이용하여 수분산 폴리우레탄(WPU)을 제조하고, MPD를 함유하지 않은 카보네이트 폴리올과 에스터 폴리올 그리고 에터 폴리올을 이용하여 WPU을 제조하였으며, 이들 폴리올의 분자구조가 WPU의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 소프트 세그먼트 Tg (Tgs), 100% 탄성율 및 인장강도는 카보네이트 폴리올을 사용한 경우가 가장 높고 그 다음이 에스터 폴리올이며 에터 폴리올이 가장 낮게 나타났으나, 신도의 경우는 이와 반대의 경향을 나타내었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
폴리우레탄 수성화를 위해 유화제를 사용한 강제 유화법의 단점은 무엇인가? 폴리우레탄을 수성화 시키기 위하여 종래에는 유화제를 사용한 강제 유화법을 이용했지만 유화제로 인한 물성 저하로 소수성인 폴리우레탄을 물에 대한 수용성과 수분산성을 증대시키기 위하여 폴리우레탄 골격에 이온기를 도입하여 친수화시킨 자기 유화법이 주로 사용되고 있다[6-8]. 충분한 함량의 이온기가 폴리우레탄에 도입된 폴리우레탄 ionomer는 물에 분산/용해되어 수 분산/용액 폴리우레탄을 형성한다.
폴리우레탄이 지니고 있는 여러 물성에 무엇이 있는가? 폴리우레탄은 일반적으로 섬유, 피혁, 플라스틱, 목재, 콘크리트, 유리, 금속재료 등의 기질에 코팅제 및 접착제, 충전제 등과 같은 다양한 형태와 폴리우레탄이 지니고 있는 여러 물성 즉, 내마모성, 유연성, 내구성, 강인성 때문에 공업적으로나 상업적으로 그 관심이 점점 높아지고 있다[1,2].
유기용제 사용으로 인해 제한되고 있는 폴리우레탄 제조의 대처 방안은 무엇인가? 환경에 대한 관심이 증대되면서 유기용제 사용에 규제를 받기 때문에 유기 용제를 사용한 폴리우레탄 제조에 점차 제한을 받고 있다. 이에 대한 방안으로 유기용제 사용에 따른 단점을 보완하고 환경을 오염시키지 않는 물을 사용한 친환경적인 수계 수지 특히 수분산 폴리우레탄에 대한 연구와 응용에 관심이 증대되었다. 수분산 폴리우레탄의 제조 및 응용에 관한 연구는 1970년대부터 연구되었으며 1980년대부터는 부분적으로 산업에 적용되기 시작했고 그 후 실용화 되었다[3-5].
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참고문헌 (28)

  1. Woods, G., "The ICI Polyurethane Book," ICI Polyurethanes, New Jersey, 88-100 (1987). 

  2. Oertel, G., "Polyurethane Handbook," Car; Hanser Verlag, Munich, 555-564 (1985). 

  3. Kim, B. K., and Kim, T. K., "Aqueous Dispersion of Polyurethanes from $H_{12}MDI$ , PTAd/PPG, and DMPA: Particle Size of Dispersion and Physical Properties of Emulsion Cast Films," J. Appl. Polym. Sci., 43, 393-398 (1991). 

  4. Kim, C. K., and Kim, B. K., "IPDI-Based Polyurethane Lonomer Dispersions: Effects of Ionic, Nonionic Hydrophilic Segments, and Extender on Particle Size and Physical Properties of Emulsion Cast Film," J. Appl. Polym. Sci., 43, 2295-2301 (1991). 

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  6. Goos, H. C., and Overbeek, G. C., "Aqueous Dispersions," U. S. Patent No. 5,137,961 (1992). 

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  10. Zdrahala, R. J., and Zdrahala, I. J., "Biomedical Applications of Polyurethanes: A Review of Past Promises, Present Realities, and a Vibrant Future," J. Biomater. Appl., 14, 67-90 (1999). 

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  27. Delpech, M. C., and Coutinho, F. M. B., "Waterborne Anionic Polyurethanes and Poly(urethane-urea)s: Influence of the Chain Extender on Mechanical and Adhesive Properties," Polym. Test., 19, 939-952 (2000). 

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