[논문]폴리카보네이트계 및 폴리에테르계 폴리올 기반 자가치유 기능 수분산 폴리우레탄 합성과 특성

권선영; 박수용; 백인규; 정일두

doi:10.17702/jai.2021.23.1.8

폴리카보네이트계 및 폴리에테르계 폴리올 기반 자가치유 기능 수분산 폴리우레탄 합성과 특성
Synthesis and Self-healing Properties of Waterborne Polyurethane Based on Polycarbonate and Polyether Polyol 원문보기

접착 및 계면 = Journal of adhesion and interface, v.23 no.1, 2022년, pp.8 - 16

권선영 (부산대학교 고분자공학과) , 박수용 (부산대학교 고분자공학과) , 백인규 (한국신발피혁연구원) , 정일두 (부산대학교 고분자공학과)

초록
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본 연구에서는 폴리올의 혼합으로 폴리우레탄의 물성 저하를 보완하고자 하였다. 신발 및 소재 코팅용으로서 자가치유 기능을 가지는 수분산 폴리우레탄 수지를 합성하기 위해 내구성 및 내열성이 우수한 polyether 폴리올과 기계적 물성이 뛰어난 polycarbonate 폴리올을 병용하여 합성하였으며, 자가치유 기능의 부여를 위해 disulfide기를 도입하였다. 합성된 자가치유 기능 수분산 폴리우레탄은 fourier transform-infrared spectroscopy (FT-IR)을 통해 확인되었으며, universial testing machine (UTM)과 scanning electron microscope (SEM) 측정을 통해 물리적 특성 및 자가치유 특성을 확인하였다. Polycarbonate 폴리올을 병용함으로써 인장강도 및 경도가 증가하였고, 신장율은 감소하였다. 또한 열적 특성의 비교 결과, polycarbonate 폴리올의 함량이 증가함에 따라 열 안정성이 증가하였다. 치료효율은 poly(tetramethylene ether)glycol : polycarbonate polyol = 0.75 : 0.25일 때 가장 높은 효율을 보여주었으며, 현미경 및 SEM을 이용한 표면 관찰을 통해 손상 부분이 치유된 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, self-healable waterborne polyurethane (SH-WPU) as shoes and coating materials with self-healable disulfide functionalities was synthesized by mixing polyether polyol to impart excellent durability and heat resistance and polycarbonate polyol to impart excellent mechanical properties. The synthesized SH-WPU was characterized by fourier transform-infrared spectroscopy (FT-IR), and physical and self-healing properties were confirmed through universal testing machine (UTM) and scanning electron microscope (SEM) measurements. Tensile strength and hardness were increased and elongation was decreased by using polycarbonate polyol. In addition, as a result of comparison of thermal properties, thermal stability has been increased as the content of polycarbonate polyol increased. The healing efficiency showed the highest efficiency when poly(tetramethylene ether)glycol : polycarbonate polyol = 0.75 : 0.25, and it was confirmed that the damaged part was healed through surface observation using a microscope and SEM.

주제어

표/그림 (13)

표 Table 1. Recipes for the synthesis of SH-WPU
그림 Figure 1. Synthesis mechanism of SH-WPU.
그림 Figure 2. FT-IR spectra of (a) SH-WPU-3 and (b) SH-WPUs.
표 Table 2. Physical properties of SH-WPUs
그림 Figure 3. (a) TGA and (b) DSC curves of SH-WPUs.
그림 Figure 4. (a) Tensile strength and elongation curves, and (b) hardness curves of SH-WPUs.
표 Table 3. Thermal properties of SH-WPU
표 Table 4. Mechanical properties of SH-WPU
그림 Figure 5. (a) Tensile strength of SH-WPUs before/after healing, and (b) healing efficiency of SH-WPUs.
표 Table 5. Before / after healing of tensile strength of SH-WPU
표 Table 6. Surface of SH-WPUs before/after healing at 60℃ for 3 hr
표 Table 7. SEM images of SH-WPU-2 before/after healing at 60℃ for 3 hr
표 Table 8. Contact angle results of SH-WPUs

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