KR101915080B1 - Urethane oligomer having low glass transition and manufacture of method for the same - Google Patents

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김영철
이동구
김진우
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한국화학연구원
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Abstract

The present invention relates to a urethane oligomer having a low glass transition temperature, and a production method thereof. More specifically, the present invention relates to a method for producing a urethane oligomer which has a low glass transition temperature by using a branching agent containing ethylene oxide and a hydroxyl group in a molecule, and also exhibits outstanding physical properties at a low temperature. The present invention further relates to a urethane oligomer produced thereby.

Description

낮은 유리전이온도를 갖는 우레탄 올리고머 및 이의 제조방법{URETHANE OLIGOMER HAVING LOW GLASS TRANSITION AND MANUFACTURE OF METHOD FOR THE SAME}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a urethane oligomer having a low glass transition temperature and a process for producing the urethane oligomer.

본 발명은 낮은 유리전이온도를 갖는 우레탄 올리고머 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 상세하게는 분자 내에 에틸렌옥사이드 및 히드록시기를 함유하는 분지제를 이용하여 낮은 유리전이온도를 가지며, 저온에서도 우수한 물성을 구현할 수 있는 우레탄 올리고머의 제조방법 및 그로부터 제조되는 우레탄 올리고머에 관한 것이다. The present invention relates to a urethane oligomer having a low glass transition temperature and a process for producing the same. To a urethane oligomer having a low glass transition temperature using a branching agent containing ethylene oxide and a hydroxyl group in a molecule and capable of realizing excellent physical properties even at a low temperature and a urethane oligomer produced therefrom.

우레탄 올리고머는 2개 이상의 알코올기를 갖는 폴리올과 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물 등이 우레탄 결합을 통해 형성된다. 이는 고차원의 구조로 인해 다양하고 독특한 물성을 나타낸다. The urethane oligomer is formed through a urethane bond such as a polyol having two or more alcohol groups and a compound having two or more isocyanate groups or the like. It exhibits various and unique properties due to its high dimensional structure.

우레탄 올리고머는 분자 구조 내에 소프트 세그먼트(soft segments)와 하드 세그먼트(hard segments)를 동시에 가지고 있어 분자 길이를 자유롭게 설계할 수 있고, 우수한 물성을 구현하는데 유리한 특성을 가진다. 소프트 세그먼트와 하드 세그먼트는 각각 유리전이온도를 낮추거나 높일 수 있으며, 분자 내에서 상분리 현상을 발생시켜 분자 거동에도 중요한 영향을 미친다. Urethane oligomers have soft segments and hard segments at the same time in the molecular structure, so that they can freely design the molecular length and are advantageous in realizing excellent physical properties. The soft segment and the hard segment can lower or increase the glass transition temperature, respectively, and cause a phase separation phenomenon in the molecule, which has an important influence on the molecular behavior.

우레탄 올리고머는 분자량을 높일 수 있으면서도 보다 낮은 유리전이온도를 갖도록 하는 기술이 여전히 요구되고 있다. 즉, 동일한 단량체를 사용하여 소프트 세그먼트 및 하드세그먼트를 조절하지 않고도 보다 유리전이온도를 낮출 수 있으면서 폴리우레탄의 우수한 물성을 구현할 수 있도록 하는 우레탄 올리고머의 제조기술이 요구되고 있다. 물성 개선을 위해 가교제를 이용하여 가교도를 높임으로써 분자량을 올리는 방법이 있지만 여전히 상대적으로 분자량 상승에 비하여 유리전이온도를 보다 낮추기에는 여전히 부족하다.Urethane oligomers are still required to have a lower glass transition temperature while increasing the molecular weight. That is, there is a demand for a technique for producing urethane oligomers that can realize the excellent physical properties of polyurethane while using the same monomer to lower the glass transition temperature without adjusting soft segment and hard segment. In order to improve the physical properties, there is a method of increasing the molecular weight by increasing the degree of crosslinking using a crosslinking agent, but still it is still insufficient to lower the glass transition temperature as compared with the increase of the molecular weight.

미국공개특허 제5,278,257호에는 분지제(branching agent)가 개시되어 있으나, 자유부피(free volume)가 작아 유리전이온도를 낮추기 어렵고, 사용되는 디알릴비스페놀 A(Diallylbisphenol A)의 경우는 알릴기를 2개 가지고 있지만 이소시아네이트와 반응할 수 있는 히드록시기를 2개 가져 말단기에 다시 이소시아네이트와 반응하는 부반응이 발생하는 단점을 가진다. 미국등록특허 제7,557,169호에는 2-알릴페놀(2-allylphenol)이 사용되고 있으나, 이는 알릴기를 하나만 가지고 있어 물성 개선을 기대하기 어렵고 유리전이온도를 낮추는 효과가 미미하다. 한국등록특허 제1678419호에는 사슬연장제로 4,4′,4″-(1,3,5-트리아진-2,4,6-트리일)트리페놀을 사용하여 열안정성이 우수한 중합물을 제공하고 있으나, 상대적으로 유리전이온도가 낮지 않아 저온 특성을 요구하는 용도로는 제한적이다. 일본등록특허 제2009-536233호는 초분지 폴리우레탄에 관한 것으로, 2개의 이소시아네이트와 반응할 수 있는 수산기 또는 아민기를 가지는 물질을 하이퍼브렌치화제로 사용하여 오히려 높은 유리전이온도로 취성이 높아져 낮은 유리전이온도를 요구하는 충격보강제 등의 용도에 사용이 어려운 단점이 있다. US Patent No. 5,278,257 discloses a branching agent. However, it is difficult to lower the glass transition temperature due to a small free volume, and in the case of diallylbisphenol A used, two allyl groups But has two disadvantages in that a side reaction in which the isocyanate reacts with the isocyanate is generated due to the presence of two hydroxyl groups capable of reacting with isocyanate. United States Patent No. 7,557,169 discloses that 2-allylphenol is used, but it is difficult to expect improvement in physical properties and has only a small effect of lowering the glass transition temperature since it has only one allyl group. In Korean Patent No. 1678419, 4,4 ', 4 "- (1,3,5-triazine-2,4,6-triyl) triphenol is used as a chain extension agent to provide a polymer having excellent thermal stability However, since the glass transition temperature is relatively low, it is limited to applications requiring low temperature characteristics. Japanese Patent Registration No. 2009-536233 relates to a hyperbranched polyurethane, wherein a material having a hydroxyl group or an amine group capable of reacting with two isocyanates is used as a hyperbranched agent and the brittleness is increased to a higher glass transition temperature, It is difficult to use it for applications such as an impact modifier that requires a temperature.

따라서 폴리우레탄 본연의 우수한 접착력, 굴곡강도, 충격강도, 내열성, 유연성 등의 장점을 구현할 수 있으면서 높은 분자량에 대하여 상대적으로 유리전이온도를 효율적으로 낮출 수 있어 활용 가치를 더욱 높일 수 있는 기술에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is possible to realize the advantages of excellent adhesive strength, bending strength, impact strength, heat resistance and flexibility of the original polyurethane, while efficiently lowering the glass transition temperature relative to a high molecular weight, Development is necessary.

미국공개특허 제5,278,257호(1994.10.11)U.S. Patent No. 5,278,257 (Oct. 10, 1994) 미국등록특허 제7,557,169호(2009.07.07)United States Patent No. 7,557,169 (July 7, 2009) 한국등록특허 제10-1678419호(2016.11.22)Korean Patent No. 10-1678419 (November 22, 2016) 일본공개특허 제2009-536233호(2009.10.08)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-536233 (2009.10.08)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 높은 분자량을 가지면서도 분자 내 사슬이 유연한 구조를 가질 수 있도록 하여, 분자량에 비해 상대적으로 보다 낮은 유리전이온도를 가지며 저온 특성이 탁월한 우레탄 올리고머 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a urethane oligomer having a high molecular weight and having a flexible structure in a molecular chain and having a glass transition temperature relatively lower than a molecular weight, And a method for producing the same.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 디이소시아네이트 및 디올을 반응시켜 양말단에 이소시아네이트기를 가지는 선형구조의 프리폴리머를 제조하는 단계, 상기 프리폴리머에 분자 내에 에틸렌옥사이드기 및 히드록시기를 함유하는 분지제를 투입하여 분지화하는 단계 및 분지화된 프리폴리머에 캡핑제를 반응시켜 엔드캡핑된 폴리우레탄 올리고머를 제조하는 단계를 포함하는 우레탄 올리고머의 제조방법에 관한 것이다. One aspect of the present invention for achieving the above object is a process for producing a prepolymer having a linear structure having an isocyanate group at both ends by reacting a diisocyanate and a diol. The prepolymer includes a branching agent containing an ethylene oxide group and a hydroxyl group in the molecule And reacting the branched prepolymer with a capping agent to prepare an end capped polyurethane oligomer. The present invention also relates to a process for producing an urethane oligomer.

본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 올리고머의 제조방법에 있어서, 상기 분지제는 에틸렌옥사이드기 및 히드록시기의 비(EO/OH)가 0.26 내지 14이며, 수평균분자량이 150 내지 2,000인 것일 수 있다. In the process for preparing a urethane oligomer according to an embodiment of the present invention, the branching agent may have an ethylene oxide group and a hydroxyl group ratio (EO / OH) of 0.26 to 14 and a number average molecular weight of 150 to 2,000.

본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 올리고머의 제조방법에 있어서, 상기 분지제는 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다. In the process for preparing a urethane oligomer according to an embodiment of the present invention, the branching agent may be represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112017083704723-pat00001
Figure 112017083704723-pat00001

(상기 화학식 1에서, a, b 및 c는 1 내지 20의 정수이다.)(Wherein, a, b and c are integers of 1 to 20).

본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 올리고머의 제조방법에 있어서, 상기 캡핑제는 이소시아네이트와 반응하는 기능기를 하나 가지는 디알릴에테르인 것일 수 있다. In the process for preparing a urethane oligomer according to an embodiment of the present invention, the capping agent may be a diallyl ether having one functional group reactive with isocyanate.

본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 올리고머의 제조방법에 있어서, 상기 디이소시아네이트는 이소포론 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸린 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트 및 메틸린디페닐 이소시아네이트 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다. In the process for preparing a urethane oligomer according to an embodiment of the present invention, the diisocyanate is at least one selected from the group consisting of isophorone diisocyanate, 1,6-hexamethylenediisocyanate, toluene diisocyanate and methyllindiphenyl isocyanate .

본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 올리고머의 제조방법에 있어서, 상기 디올은 수평균분자량이 100 내지 6,000이며, 지방족에테르계 디올 및 에스테르계 디올 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것일 수 있다. In the process for preparing a urethane oligomer according to an embodiment of the present invention, the diol may have a number average molecular weight of 100 to 6,000, and may be at least one selected from an aliphatic ether diol and an ester diol.

본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 올리고머의 제조방법에 있어서, 상기 프리폴리머는 수평균분자량이 4,000 내지 20,000인 것일 수 있다. In the process for preparing a urethane oligomer according to an embodiment of the present invention, the prepolymer may have a number average molecular weight of 4,000 to 20,000.

본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 올리고머의 제조방법에 있어서, 상기 디이소시아네이트는 디올에 대한 몰비가 1.5 내지 2.0인 것일 수 있다. In the process for preparing a urethane oligomer according to an embodiment of the present invention, the molar ratio of the diisocyanate to the diol may be 1.5 to 2.0.

본 발명의 또 다른 양태는 상술한 우레탄 올리고머의 제조방법에 의해 제조되는 우레탄 올리고머에 관한 것이다. Another aspect of the present invention relates to a urethane oligomer produced by the above-described process for producing a urethane oligomer.

본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 올리고머는 수평균분자량 5,000 내지 70,000이며, 다분산지수 1.5 내지 12이고, 점도(25℃, 브룩필드 점도계)가 100,000 내지 1,000,000 cP인 것일 수 있다. The urethane oligomer according to an embodiment of the present invention may have a number average molecular weight of 5,000 to 70,000, a polydispersity index of 1.5 to 12, and a viscosity (25 ° C, Brookfield viscometer) of 100,000 to 1,000,000 cP.

본 발명의 일 구현예에 따른 우레탄 올리고머는 분자량을 효과적으로 제어할 수 있으며, 높은 분자량을 가지면서도 상대적으로 보다 낮은 유리전이온도를 유도할 수 있어 저온에서의 물성이 우수한 장점을 가진다. The urethane oligomer according to an embodiment of the present invention has an advantage of excellent physical properties at a low temperature since it can effectively control the molecular weight and can induce a relatively low glass transition temperature while having a high molecular weight.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 우레탄 올리고머는 낮은 유리전이온도를 가지고 있으면서 저온에서도 폴리우레탄 본연의 우수한 물성을 구현할 수 있어 산업 전반에 다양한 분야에 적용이 가능한 장점을 가진다. In addition, the urethane oligomer according to one embodiment of the present invention has the advantage of being applicable to various fields throughout the industry because it has low glass transition temperature and realizes excellent physical properties of polyurethane even at a low temperature.

도 1은 압축 전단 접착 강도 측정을 위한 KS M 3705에 따른 시편을 도시한 것이다.
도 2는 충격전단접착강도 측정을 위한 KS M 3729에 따른 시편을 도시한 것이다.
1 shows a specimen according to KS M 3705 for measuring the compressive shear bond strength.
Figure 2 shows a specimen according to KS M 3729 for impact shear bond strength measurement.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 우레탄 올리고머 조성물 및 상기 조성물로부터 제조되는 우레탄 올리고머를 상세히 설명한다. 이때, 사용되는 기술 용어는 특별히 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다. 또한, 이는 하기 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. Hereinafter, the urethane oligomer composition according to the present invention and the urethane oligomer prepared from the composition will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Herein, the technical terms used have the meanings that are normally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise specified. In addition, it is not intended to limit the scope of protection defined by the following claims.

본 발명을 기술하는 명세서 전반에 걸쳐, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the description describing the present invention, "including" an element means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.

본 발명의 일 양태는 우레탄 구조의 골격을 가지며 분자 내에 에틸렌옥사이드기 및 히드록시기를 함유하는 분지제를 이용하여 그 말단을 다수의 알릴기와 이소시아네이트와 반응할 수 있는 모노반응성 물질을 도입함으로써 다기능의 분지화가 가능하고 유연한 구조를 가지며, 특히 낮은 유리전이온도를 가짐으로써 저온 특성이 탁월한 우레탄 올리고머 및 이의 제조방법에 관한 것이다. One aspect of the present invention is to provide a multi-functional branched structure having a skeleton of a urethane structure and using a branching agent containing an ethylene oxide group and a hydroxyl group in the molecule and introducing a mono-reactive substance capable of reacting at its terminals with a plurality of allyl groups and isocyanates, And particularly to a urethane oligomer excellent in low temperature characteristics by having a low glass transition temperature and a method for producing the urethane oligomer.

상세하게, 본 발명에 따른 우레탄 올리고머의 제조방법은 디이소시아네이트 및 디올을 반응시켜 양말단에 이소시아네이트기를 가지는 선형구조의 프리폴리머를 제조하는 단계, 상기 프리폴리머에 분자 내에 에틸렌옥사이드기 및 히드록시기를 함유하는 분지제를 투입하여 분지화하는 단계 및 상기 분지화된 프리폴리머에 캡핑제를 반응시켜 엔드캡핑된 폴리우레탄 올리고머를 제조하는 단계를 포함하는 것이다. In detail, the process for preparing a urethane oligomer according to the present invention comprises the steps of reacting a diisocyanate and a diol to prepare a prepolymer having a linear structure having an isocyanate group at both ends thereof, a branching agent containing an ethylene oxide group and a hydroxyl group To form an end capped polyurethane oligomer by reacting the branched prepolymer with a capping agent.

본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 올리고머의 제조방법은 하기 반응식 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 디이소시아네이트 및 디올의 반응에 의한 프리폴리머 제조단계(1), 에틸렌옥사이드기 및 히드록시기를 함유하는 분지제 도입으로 인한 프리폴리머의 분지화 단계(2) 및 캡핑제 도입으로 말단을 캡핑하는 캡핑 단계(3)를 포함하여 실시될 수 있다. As shown in the following Reaction Scheme 1, the process for preparing a urethane oligomer according to an embodiment of the present invention includes the steps of (1) preparing a prepolymer by reaction of a diisocyanate and a diol, introducing a branching agent containing an ethylene oxide group and a hydroxyl group And a capping step (3) of capping the end with introduction of a capping agent.

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본 발명에서 상기 프리폴리머를 제조하는 단계는 디이소시아네이트 및 디올이 포함된 혼합물을 교반하여 반응시켜 양말단에 이소시아네이트기를 가지는 선형구조의 프리폴리머를 제조하는 단계이다. In the present invention, the step of preparing the prepolymer is a step of preparing a prepolymer having a linear structure having an isocyanate group at both ends by stirring and reacting a mixture containing diisocyanate and diol.

상기 디이소시아네이트는 방향족, 지방족계가 사용될 수 있으며, 크게 제한되는 것은 아니지만, 구체적인 일예로, 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyante), 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(1,6-hexamethylene diisocyante), 4,4'-메틸렌디페닐 디이소시아네이트(4,4'-methylenediphenyl diisocyanate), 톨루엔 디이소시아네이트(toluene diisocyanate), 자일렌 디이소시아네이트(xylene diisocyanate), 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트(trimethyl hexamethylene diisocyanate), 테트라메틸렌 디이소시아네이트(tetramethylene diisocyanante), 4,4'-디이소시아네이토 디사이클로헥실메탄(4,4'-diisocyanato dicyclohexylmethane), 메틸펜타메틸렌 디이소시아네이트(methylpentamethylene diisocyanate), 도데카메틸렌 디이소시아네이트(dodecamethylene diisocyanate), 1,4-디이소시아네이토 시클로헥산(1,4-diisocyanato cyclohexane), 4,4'-디이소시아네이토 디시클로헥실프로판-(2,2)(4,4'-diisocyanato dicyclohexylpropane-(2,2)), 1,4-디이소시아네이토 벤젠(1,4-diisocyanatobenzene), 및 p-이소프로필리덴 디이소시아네이트(p-isopropylidene diisocyanate)중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 바람직하게는 이소포론 디이소시아네이트를 사용하는 것이 프리폴리머 제조 효율면에서 유리한 특성을 가진다. The diisocyanate may be aromatic or aliphatic. Examples of the diisocyanate include, but are not limited to, isophorone diisocyante, 1,6-hexamethylene diisocyante, 4, 4'-methylenediphenyl diisocyanate, toluene diisocyanate, xylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, 4,4'-diisocyanato dicyclohexylmethane, methylpentamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 1, 4'-diisocyanato dicyclohexylmethane, 1,4-diisocyanato cyclohexane, 4,4'- (2,2) (4,4'-diisocyanato dicyclohexylpropane- (2,2)), 1,4-diisocyanatobenzene, and p-toluenesulfonic acid. (P-isopropylidene diisocyanate) may be used. Preferably, the use of isophorone diisocyanate is advantageous in terms of the efficiency of prepolymer production.

상기 디올은 분자 내에 히드록시기를 2개 이상 가진 물질이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 구체적인 일예로, 폴리에테르디올, 폴리에스터폴리올, 폴리프로필렌글리콜, 폴리부틸렌글리콜, 폴리테트라하이드로퓨란글리콜 및 폴리카프로락톤 폴리올 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 폴리프로필렌글리콜을 사용하는 것이 프리폴리머 제조 측면에서 보다 효율적이다. The diol can be used without limitation as long as it is a substance having two or more hydroxy groups in the molecule. Specific examples thereof include polyether diols, polyester polyols, polypropylene glycols, polybutylene glycols, polytetrahydrofuran glycols and polycaprolactone polyols , And the like. Preferably, the use of polypropylene glycol is more efficient in terms of prepolymer production.

상기 디올은 히드록시기 당량(분자량/히드록시기의 수) 범위가 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 200 내지 3,000일 수 있으며, 보다 바람직하게는 500 내지 2,000일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 반응 효율 및 제조되는 프리폴리머의 분지화 효율 측면에서 효과적이나, 이는 비한정적인 일예일 뿐 상기 수치범위에 제한받지 않는다. The diol is not particularly limited in the range of the hydroxyl group equivalent (molecular weight / number of hydroxy groups), but may be preferably 200 to 3,000, more preferably 500 to 2,000. When the above range is satisfied, it is effective in terms of the reaction efficiency and the branching efficiency of the prepared prepolymer, but this is a non-limiting example and is not limited to the above numerical range.

또한, 본 발명에서 상기 디이소시아네이트와 디올의 몰비는 필요에 따라 조절될 수 있다. 이때, 상기 디이소시아네이트 및 디올의 몰비(디이소시아네이트/디올)는 1.5 내지 2.0, 바람직하게는 1.6 내지 1.9인 것일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 최종 수득되는 우레탄 올리고머의 물성이나 반응 거동이 목적하는 효과 달성 측면에서 유리하나, 이는 비한정적인 일예일 뿐 상기 수치범위에 제한받지 않는다. In the present invention, the molar ratio of the diisocyanate to the diol may be adjusted as needed. At this time, the molar ratio (diisocyanate / diol) of the diisocyanate and the diol may be 1.5 to 2.0, preferably 1.6 to 1.9. When the above range is satisfied, the properties and the reaction behavior of the ultimately obtained urethane oligomer are advantageous from the viewpoint of achieving the desired effect, but this is only a non-limiting example and is not limited to the above numerical range.

상기 프리폴리머를 제조하는 단계는 혼합물에 촉매를 더 포함하여 반응을 실시할 수 있다. 상기 촉매로는 그 종류에 크게 제한이 없으나, 유기 주석계 화합물, 유기 티탄계 화합물 및 아민계 촉매 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 유기 주석계 화합물로 di-n-butylbis(dodecylthio)tin 및 dibutyl tin dilaurate 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. The step of preparing the prepolymer may further include a catalyst in the mixture to carry out the reaction. The catalyst may be any one selected from organotin compounds, organotitanium compounds and amine catalysts, preferably organotin compounds such as di-n-butylbis ( dodecylthio) tin and dibutyltin dilaurate may be used.

상기 프리폴리머 제조단계에서 제조된 프리폴리머는 선형구조를 갖는 것을 특징으로 하며, 이는 최종물인 우레탄 올리고머가 유연한 구조를 갖도록 하는데 유리하며, 유리전이온도를 낮출 수 있는 효과를 가진다. The prepolymer prepared in the preparation of the prepolymer has a linear structure, which is advantageous in that the final urethane oligomer has a flexible structure and has an effect of lowering the glass transition temperature.

또한, 바람직하게는 상기 제조된 프리폴리머는 수평균분자량이 4,000 내지 20,000, 보다 바람직하게는 5,000 내지 18,000인 것일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 후단의 분지화 단계를 통한 유연한 사슬 구조의 확보 및 낮은 유리전이온도 구현 측면에서 효과적이나, 이는 비한정적인 일예일 뿐 상기 수치범위에 제한받지 않는다. Preferably, the prepared prepolymer may have a number average molecular weight of 4,000 to 20,000, more preferably 5,000 to 18,000. When the above range is satisfied, it is effective in securing a flexible chain structure through the branching step at the downstream and realizing a low glass transition temperature, but this is a non-limiting example and is not limited to the above numerical range.

다음으로, 상기 제조된 프리폴리머에 분지제를 도입하여 분지화하는 단계를 실시한다. 이때, 분지제는 분자 내에 에틸렌옥사이드기 및 히드록시기를 함유하는 것을 특징으로 한다. 분자 내에 에틸렌옥사이드를 함유하는 분지제를 사용하는 경우 브렌치의 길이를 균일하게 형성할 수 있도록 반응시킬 수 있으며, 유리전이온도를 상승시키지 않으면서 동시에 분자량을 높일 수 있는 특성을 가진다. 나아가, 상기 분지제를 디이소시아네이트 및 디올의 중합시에 함께 중합하여 분지화하는 경우에 비하여 분지도를 낮게 할 수 있고 더욱 유연한 구조를 가질 수 있어 저온에서의 우수한 물성 구현에 더욱 효과적이다. Next, a branching agent is introduced into the prepared prepolymer to perform branching. At this time, the branching agent is characterized by containing an ethylene oxide group and a hydroxyl group in the molecule. When a branching agent containing ethylene oxide is used in the molecule, it can be reacted so that the length of the branch can be uniformly formed, and the molecular weight can be increased without increasing the glass transition temperature. Further, the branching agent can be lowered in branching degree as compared with the case where the branching agent is polymerized and polymerized at the time of polymerization of diisocyanate and diol, and can have a more flexible structure, so that it is more effective in realizing excellent physical properties at low temperatures.

상기 분지제는 바람직하게는 에틸렌옥사이드 및 히드록시기의 비(EO/OH)가 0.26 내지 14, 보다 바람직하게는 0.26 내지 10인 것일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 분지화 효율면에서 우수하고, 유연한 사슬 구조를 확보하여 유리전이온도를 낮추는데 더욱 효과적이다. The branching agent may preferably have a ratio of ethylene oxide to hydroxyl group (EO / OH) of 0.26 to 14, more preferably 0.26 to 10. When the above-mentioned range is satisfied, it is superior in branching efficiency and more effective in securing a flexible chain structure and lowering the glass transition temperature.

본 발명에서 상기 분지제는 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다. In the present invention, the branching agent may be represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112017083704723-pat00003
Figure 112017083704723-pat00003

(상기 화학식 1에서, a, b 및 c는 1 내지 14의 정수이다.)(Wherein a, b, and c are integers of 1 to 14).

상기 분지제는 바람직하게는 수평균분자량이 100 내지 2,000, 보다 바람직하게는 150 내지 1,800인 것일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 분지화 반응에 효율적이며, 제조된 프리폴리머에 균일한 브렌치를 도입할 수 있는 측면에서 효과적이나, 이는 비한정적인 일예일 뿐 상기 수치범위에 제한받지 않는다. The branching agent may preferably have a number average molecular weight of 100 to 2,000, more preferably 150 to 1,800. When the above range is satisfied, it is effective in the branching reaction and effective in terms of introducing a uniform branch to the prepared prepolymer, but this is only a non-limiting example and is not limited to the above numerical range.

상기 분지제는 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 반응성기를 3개 가지며, 그 반응에 의해 제조된 프리폴리머를 브렌치로 가질 수 있게 되며, 분자 내 에틸렌옥사이드기를 갖는 반복단위를 포함하여 최종 제조되는 우레탄 폴리머에 유연한 사슬(flexible chain) 그룹을 포함하는 구조를 용이하게 유도할 수 있고, 폴리우레탄의 물성을 저하시키지 않으면서도 높은 분자량을 갖는 것에 비하여 상대적으로 유리전이온도를 낮출 수 있는 특성을 가진다. The branching agent has three reactive groups capable of reacting with an isocyanate group, and the prepolymer produced by the reaction can be used as a branch. The branched polymer includes a repeating unit having an ethylene oxide group in the molecule, and a urethane polymer a structure including a flexible chain group can be easily derived and the glass transition temperature can be relatively lowered as compared with a polyurethane having a high molecular weight without deteriorating the physical properties of the polyurethane.

구체적으로, 상기 분지제는 트리메틸로프로판 에톡실레이트(trimethylolpropane ethoxylate)를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. Specifically, the branching agent may be trimethylolpropane ethoxylate, but is not limited thereto.

상기 분지제는 에틸렌옥사이드기를 통해 유연한 사슬 그룹을 포함하여 우레탄 올리고머가 유연한 구조를 갖도록 하며 동시에 말단 히드록시기를 포함하여 모노 반응성 물질과의 반응으로 엔드캡핑에 유리한 특성을 가진다. The branching agent has a flexible chain group including an ethylene oxide group so that the urethane oligomer has a flexible structure and at the same time has a property favorable for end capping by reaction with a mono-reactive material including a terminal hydroxyl group.

상기 분지제는 프리폴리머 중합 유닛의 함량, 예를 들어, 디이소시아네이트 1몰에 대하여 0.01 내지 1몰, 바람직하게는 0.05 내지 0.8몰일 수 있다. 상기 분지제의 함량은 우레탄 올리고머의 일부 말단이 이소시아네이트기를 가지는 함량이며, 잔존 이소시아네이트기는 캡핑제에 의해 캡핑된다. The branching agent may be used in an amount of 0.01 to 1 mole, preferably 0.05 to 0.8 mole, per mol of the diisocyanate, for example, the content of the prepolymer polymerization unit. The content of the branching agent is the content at which some terminals of the urethane oligomer have an isocyanate group, and remaining isocyanate groups are capped by the capping agent.

상기 분지화된 프리폴리머는 말단의 이소시아네이트기에 일릴기 및 비닐기 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 반응성기를 갖는 캡핑제를 도입하여 상기 캡핑제와의 반응으로 말단을 캡핑하여 엔드캡핑된 폴리우레탄 올리고머를 제조하는 단계를 실시한다. 상기의 캡핑 단계는 전단계로서 특정 분지제를 도입하여 분지화하는 단계와의 조합으로 우레탄 올리고머의 분자 구조 내 유연한 사슬 그룹을 형성하게 하고, 유리전이온도를 현저히 낮출 수 있으면서도 폴리우레탄 본연의 물성을 구현할 수 있도록 하는데 더욱 효과적이다. The branched prepolymer is prepared by introducing a capping agent having at least one reactive group selected from the group consisting of an yl group and a vinyl group into a terminal isocyanate group and capping the end by reaction with the capping agent to prepare an end capped polyurethane oligomer . The capping step may be performed in combination with the step of introducing a branching agent as a preliminary step and branching to form a flexible chain group in the molecular structure of the urethane oligomer and realize the inherent property of the polyurethane while remarkably lowering the glass transition temperature It is more effective.

상기 분지화된 프리폴리머의 이소시아네이트 말단을 캡핑하는 캡핑제는 말단기 또는 측쇄기가 히드록시기, 티올기, 아민기 등의 이소시아네이트와 반응할 수 있는 반응기를 하나 가지는 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 바람직하게는, 이소시아네이트와 반응할 수 있는 반응기를 하나 가지면서도 알릴기 또는 비닐기를 갖는 반응성 캡핑제를 사용할 수 있다. 이 경우 우레탄 올리고머의 기계적 물성을 향상시킬 수 있어 효과적이다. 구체적으로, 디알릴에테르, 2-알릴페놀 및 알릴옥시비스페놀 A로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 모노 반응성 알콜을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 보다 바람직하게는 디알릴에테르를 포함할 수 있으며, 구체적인 일예로, 트리메틸올프로판 디알릴에테르, 펜타에리트리톨 트리알릴에테르, 글리세린디알릴에테르, 펜타에리트리톨디알릴에테르 및 소르비톨디알릴에테르 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 들 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 트리메틸올프로판 디알릴에테르를 사용하는 것이 모노 반응성 유도 측면에서 더욱 효과적이다. The capping agent capping the isocyanate end of the branched prepolymer may be used without limitation as long as the terminal group or the side chain group has one reactor capable of reacting with an isocyanate such as a hydroxyl group, a thiol group or an amine group. Preferably, a reactive capping agent having an allyl group or a vinyl group with one reactor capable of reacting with isocyanate may be used. In this case, the mechanical properties of the urethane oligomer can be improved, which is effective. Specifically, any one or more mono-reactive alcohols selected from the group consisting of diallyl ether, 2-allylphenol and allyloxy bisphenol A may be used, but not always limited thereto. And more preferably, diallyl ether. Specific examples include trimethylolpropane diallyl ether, pentaerythritol triallyl ether, glycerine diallyl ether, pentaerythritol diallyl ether, and sorbitol diallyl ether But is not limited thereto. Preferably, the use of trimethylolpropane diallyl ether is more effective in terms of mono-reactive induction.

상기 반응성 캡핑제를 사용하여 캡핑된 우레탄 올리고머의 경우 에폭시 등과 혼합하는 경우 취성이나 충격강도 등의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있는 특성을 가진다. 또한, 에폭시 접착제 등의 접착제 혼합물에 적용되는 경우, 경화 후에도 지속적으로 경화가 진행되어 충격이나 압축 접착력이 상승하는 효과를 가진다. When the urethane oligomer is capped with the reactive capping agent, it has a property of further improving mechanical strength such as brittleness and impact strength when it is mixed with an epoxy or the like. In addition, when applied to an adhesive mixture such as an epoxy adhesive, curing is continuously performed even after curing, so that the impact and compressive adhesive force are increased.

본 발명에서 엔드캡핑된 우레탄 올리고머는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 유리전이온도가 -40℃ 내지 80℃, 바람직하게는 50℃ 내지 -70℃인 것일 수 있다. 또한, 수평균분자량이 5,000 내지 70,000, 바람직하게는 8,000 내지 50,000이며, 다분산지수 1.5 내지 12, 바람직하게는 2.5 내지 5.0인 것일 수 있다. 또한, 상기 우레탄 올리고머는 점도가 100,000 내지 1,000,000 cP, 바람직하게는 200,000 내지 500,000 cP인 것일 수 있다. 이때, 점도는 25℃에서 브룩필드 점도계 HB타입(스핀들 #51)을 이용하여 측정된 것이다. The urethane oligomer endcapped in the present invention is not particularly limited, but may have a glass transition temperature of -40 캜 to 80 캜, preferably 50 캜 to -70 캜. The number average molecular weight may be 5,000 to 70,000, preferably 8,000 to 50,000, and the polydispersity index may be 1.5 to 12, preferably 2.5 to 5.0. The urethane oligomer may have a viscosity of 100,000 to 1,000,000 cP, preferably 200,000 to 500,000 cP. At this time, the viscosity was measured using a Brookfield viscometer HB type (spindle # 51) at 25 ° C.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.

하기 실시 예 및 비교 예를 통해 제조된 우레탄 올리고머의 물성은 다음과 같이 측정되었다.The physical properties of urethane oligomers prepared through the following examples and comparative examples were measured as follows.

(유리전이온도)(Glass transition temperature)

유리전이온도는 Differential scanning calorimetry (DSC) 장비모델 TA DSC Q-2000을 이용하여 측정하였다. 측정 조건은 질소분위기 하에서, 5~15mg 질량범위, 10℃/min의 승온 속도로 80℃~50℃의 범위 내에서 이루어졌다.The glass transition temperature was measured using a differential scanning calorimetry (DSC) machine model TA DSC Q-2000. The measurement conditions were set in the range of 80 to 50 占 폚 at a temperature raising rate of 10 占 폚 / min in the range of 5 to 15 mg mass in a nitrogen atmosphere.

(평균분자량)(Average molecular weight)

평균분자량은 Gel Permeation Chromatography (GPC) 장비 모델 1260 infinity (aqilent Tech)로 측정하였다. 사용한 칼럼은 PLgel 5um MIXED-D 300 x 7.5 mm 2개, PLgel 5um 50 × 7.5 mm 1개를 연결하여 사용하였으며 테트라하이드로퓨란(THF)을 용매로 사용하여 측정하였다.The average molecular weight was measured by Gel Permeation Chromatography (GPC) instrument model 1260 infinity (aqilent Tech). The columns used were PLgel 5 μm MIXED-D 300 × 7.5 mm 2, PLgel 5 μm 50 × 7.5 mm, and tetrahydrofuran (THF) as solvent.

(압축전단접착 강도)(Compression shear adhesive strength)

에폭시 접착제의 압축 전단 접착 강도는 KS M 3705의 규정에 의거 측정하였다. 측정 시편은 알루미늄 판을 사용하였고, 규격은 도 1과 같다.The compressive shear bond strength of the epoxy adhesive was measured in accordance with KS M 3705. An aluminum plate was used as the measurement specimen, and the specifications are shown in Fig.

(충격전단접착 강도)(Impact shear bond strength)

에폭시 접착제의 충격 파괴 강도는 KS M 3729의 규정에 의거 아이조드 실험기를 통해 도 2와 같은 시편을 부착하여 측정하였다. 측정 시편은 알루미늄 (Al5052)을 사용하였다. The impact strength of the epoxy adhesive was measured by attaching the specimen as shown in FIG. 2 through an Izod experiment according to KS M 3729. Aluminum (Al5052) was used as the measurement specimen.

(실시예 1)(Example 1)

수평균분자량 2,000의 폴리프로필렌글리콜(PPG 2000) 80g(0.04몰)을 4구 플라스크에 넣은 후, 100℃에서 더 이상 기포 발생이 없을 때까지 감압 탈포한 후 60℃로 냉각하였다. 다음으로, 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 16g(0.072몰)을 넣고 폴리프로필렌글리콜과 혼합한 후, 주석계 촉매 (di-n-butylbis(dodecylthio)tin) 0.2g을 넣고 60분 동안 반응시켰다. 다음으로, 트리메틸올프로판 에톡실레이트(TMPE-1, trimethylolpropane ethoxylate, Mn~170, Sigma-Aldrich사) 0.64g(0.0037몰)을 넣어 반응시킨 후, 트리메틸올프로판 디알릴에테르(trimethylolpropane diallyl ether) 18.0g(0.1307몰) 첨가한 다음, 100℃로 승온시켜 60분 동안 반응시켜 액상의 우레탄 올리고머를 얻었다. 제조된 우레탄 올리고머의 수평균분자량, 중량평균분자량, 다분산지수 및 유리전이온도를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.80 g (0.04 mol) of polypropylene glycol (PPG 2000) having a number average molecular weight of 2,000 was placed in a four-necked flask, and the mixture was degassed under reduced pressure until no more bubbles were formed at 100 캜 and then cooled to 60 캜. Subsequently, 16 g (0.072 mol) of isophorone diisocyanate (IPDI) was added and mixed with polypropylene glycol. Then, 0.2 g of a tin catalyst (di-n-butylbis (dodecylthio) tin) was added and reacted for 60 minutes. Next, 0.64 g (0.0037 mol) of trimethylolpropane ethoxylate (Mn ~ 170, Sigma-Aldrich) was added to the reaction mixture, and trimethylolpropane diallyl ether 18.0 g (0.1307 mol), and the mixture was heated to 100 DEG C and reacted for 60 minutes to obtain a liquid urethane oligomer. The number average molecular weight, weight average molecular weight, polydispersity index and glass transition temperature of the urethane oligomer thus prepared were measured and reported in Table 1 below.

(실시예 2)(Example 2)

실시예 1에서 사용한 TMPE-1를 대신하여, 트리메틸올프로판 에톡실레이트(TMPE-2, Trimethylolpropane ethoxylate, Mn~450, Sigma-Aldrich사) 1.67g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 중합하였다. 제조된 우레탄 올리고머의 수평균분자량, 중량평균분자량, 다분산지수 및 유리전이온도를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.Except that 1.67 g of trimethylolpropane ethoxylate (TMPE-2, Mn ~ 450, Sigma-Aldrich) was used in place of TMPE-1 used in Example 1 . The number average molecular weight, weight average molecular weight, polydispersity index and glass transition temperature of the urethane oligomer thus prepared were measured and reported in Table 1 below.

(실시예 3)(Example 3)

실시예 1에서 사용한 TMPE-1를 대신하여, 트리메틸올프로판 에톡실레이트(TMPE-3, Trimethylolpropane ethoxylate, Mn~730, Sigma-Aldrich사) 2.70g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 중합하였다. 제조된 우레탄 올리고머의 수평균분자량, 중량평균분자량, 다분산지수 및 유리전이온도를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.Except that 2.70 g of trimethylolpropane ethoxylate (TMPE-3, Mn ~ 730, Sigma-Aldrich) was used instead of TMPE-1 used in Example 1 . The number average molecular weight, weight average molecular weight, polydispersity index and glass transition temperature of the urethane oligomer thus prepared were measured and reported in Table 1 below.

(실시예 4)(Example 4)

실시예 1에서 사용한 TMPE-1를 대신하여, 트리메틸올프로판 에톡실레이트(TMPE-4, Trimethylolpropane ethoxylate, Mn~1014, Sigma-Aldrich사) 3.75g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 중합하였다. 제조된 우레탄 올리고머의 수평균분자량, 중량평균분자량, 다분산지수 및 유리전이온도를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.Except that 3.75 g of trimethylolpropane ethoxylate (TMPE-4, Mn ~ 1014, Sigma-Aldrich) was used in place of TMPE-1 used in Example 1 . The number average molecular weight, weight average molecular weight, polydispersity index and glass transition temperature of the urethane oligomer thus prepared were measured and reported in Table 1 below.

(실시예 5)(Example 5)

실시예 2에서 사용한 트리메틸올프로판 디알릴에테르(trimethylolpropane diallyl ether)를 대신하여, 2-알릴 페놀(2-AP, 2-allyl phenol)을 동일 몰 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 중합하였다. 제조된 우레탄 올리고머의 수평균분자량, 중량평균분자량, 다분산지수 및 유리전이온도를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.Except that 2-allyl phenol (2-AP, 2-allyl phenol) was used in place of trimethylolpropane diallyl ether used in Example 2, the polymerization was carried out in the same manner as in Example 2 Respectively. The number average molecular weight, weight average molecular weight, polydispersity index and glass transition temperature of the urethane oligomer thus prepared were measured and reported in Table 1 below.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

수평균분자량 2,000의 폴리프로필렌글리콜(PPG 2000) 80g(0.04몰)을 4구 플라스크에 넣은 후, 100℃에서 더 이상 기포 발생이 없을 때까지 감압 탈포한 후 60℃로 냉각하였다. 다음으로, 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 16g(0.072몰)을 넣고 폴리프로필렌글리콜과 혼합한 후, 주석계 촉매 (di-n-butylbis(dodecylthio)tin) 0.2g을 넣고 60분 동안 반응시켰다. 다음으로, 1,1,1-트리메틸올프로판(TMP, 1,1,1-trimethylolpropane) 0.5g(0.0037몰)을 넣어 반응시킨 후, 2-알릴페놀(2-allyphenol)을 첨가한 다음, 100℃로 승온시켜 60분 동안 반응시켜 액상의 우레탄 올리고머를 얻었다. 제조된 우레탄 올리고머의 수평균분자량, 중량평균분자량, 다분산지수 및 유리전이온도를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.80 g (0.04 mol) of polypropylene glycol (PPG 2000) having a number average molecular weight of 2,000 was placed in a four-necked flask, and the mixture was degassed under reduced pressure until no more bubbles were formed at 100 캜 and then cooled to 60 캜. Subsequently, 16 g (0.072 mol) of isophorone diisocyanate (IPDI) was added and mixed with polypropylene glycol. Then, 0.2 g of a tin catalyst (di-n-butylbis (dodecylthio) tin) was added and reacted for 60 minutes. Then, 0.5 g (0.0037 mol) of 1,1,1-trimethylolpropane was added to the reaction mixture, followed by addition of 2-allyphenol, and then 100 Lt; 0 > C and reacted for 60 minutes to obtain a liquid urethane oligomer. The number average molecular weight, weight average molecular weight, polydispersity index and glass transition temperature of the urethane oligomer thus prepared were measured and reported in Table 1 below.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

수평균분자량 2,000의 폴리프로필렌글리콜(PPG 2000) 80g(0.04몰)과 비스페놀 A 16.0g(0.07몰)을 4구 플라스크에 넣은 후, 100℃에서 비스페놀 A를 완전히 용해시킨 후 더 이상 기포 발생이 없을 때까지 감압 탈포한 후 60℃로 냉각하였다. 다음으로, 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 16g(0.072몰)와 1,1,1-트리메틸올프로판(TMP, 1,1,1-trimethylolpropane) 0.5g(0.0037몰)을 동시에 넣고 혼합한 후 주석계 촉매(di-n-butylbis(dodecyl thio)tin) 0.2g을 넣고 100분 동안 반응시켜 액상의 우레탄 올리고머를 얻었다. 제조된 폴리우레탄의 수평균분자량, 중량평균분자량, 다분산지수, 유리전이온도를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.80 g (0.04 mol) of polypropylene glycol (PPG 2000) having a number average molecular weight of 2,000 and 16.0 g (0.07 mol) of bisphenol A were placed in a four-necked flask, and after the bisphenol A was completely dissolved at 100 DEG C, Deg.] C, and then cooled to 60 [deg.] C. Subsequently, 16 g (0.072 mol) of isophorone diisocyanate (IPDI) and 0.5 g (0.0037 mol) of 1,1,1-trimethylolpropane were added and mixed at the same time, 0.2 g of a catalyst (di-n-butylbis (dodecyl thio) tin) was added and reacted for 100 minutes to obtain a liquid urethane oligomer. The number-average molecular weight, the weight-average molecular weight, the polydispersity index and the glass transition temperature of the prepared polyurethane were measured and described in Table 1 below.

특성characteristic 실시예 Example 비교예Comparative Example 1One 22 33 44 55 1One 22 Branching agentBranching agent TMPE-1 TMPE-1 TMPE-2TMPE-2 TMPE-3TMPE-3 TMPE-4TMPE-4 TMPE-2TMPE-2 TMPTMP TMPTMP IPDI/PPG
몰비
IPDI / PPG
Mole ratio
1.81.8 1.81.8 1.81.8 1.81.8 1.81.8 1.81.8 1.81.8
capping agentcapping agent TMP diallyl etherTMP diallyl ether TMP
diallyl ether
TMP
diallyl ether
TMP
diallyl ether
TMP
diallyl ether
TMP
diallyl ether
TMP
diallyl ether
2-AP2-AP 2-AP2-AP Bisphenol ABisphenol A
MnMn 9,2409,240 8,7408,740 8,0808,080 7,1507,150 7,6307,630 7,5007,500 4,9004,900 PDIPDI 2.872.87 2.252.25 1.961.96 1.731.73 1.561.56 1.321.32 1.831.83 Tg(℃)Tg (占 폚) -61.6-61.6 -61.0-61.0 -60.7-60.7 -60.4-60.4 -55.7-55.7 -49.2-49.2 -38.0-38.0

상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예들은 최저 -61.6℃의 낮은 유리전이온도를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 비교예들은 분지제를 에틸렌옥사이드를 함유하지 않은 1,1,1-트리메틸올프로판(TMP)을 사용하여 분지화에 도입으로 인한 분자 내 유연한 사슬 그룹을 확보할 수 없고, 실시예와 비교시 상대적으로 높은 유리전이온도를 나타내었다. 이렇게 낮은 유리전이온도를 가지는 우레탄 올리고머는 저온에서도 탄성체의 성질을 유지할 수 있어 저온 내충격성을 요하는 분야에 적용할 수 있는 장점을 가진다. 특히, 에폭시 구조용 접착제의 경우 에폭시의 취성이 강하기 때문에 이러한 성질을 보완해 줄 고무성질의 강인화제로 뛰어난 효과를 구현할 수 있다. As can be seen in Table 1 above, it can be seen that the embodiments according to the present invention have low glass transition temperatures as low as -61.6 ° C. On the other hand, the comparative examples are incapable of securing a flexible chain group in the molecule by introducing the branching agent into the branching using 1,1,1-trimethylol propane (TMP) not containing ethylene oxide, The glass transition temperature was relatively high. The urethane oligomer having such a low glass transition temperature has an advantage that it can be applied to a field requiring low temperature impact resistance because it can maintain the property of an elastic body even at a low temperature. Particularly, in the case of an epoxy structural adhesive, since the brittleness of the epoxy is strong, excellent effects can be realized with a rubber-like hardening agent to compensate for such properties.

(실시예 8, 9 및 비교예 3 내지 5) (Examples 8 and 9 and Comparative Examples 3 to 5)

상기 실시예 1 및 비교예 1의 우레탄 올리고머를 저온 취성(충격성)이 비교적 우수한 변성 에폭시 수지 조성물[비스페놀A 에폭시 수지 : 아미큐어(Amicure CG-1200, Air Products) = 12.6 : 1 중량비]에 하기 표 2의 함량으로 혼합하여 충격 및 압축 전단접착강도를 측정한 결과를 표 2에 기재하였다. 그 결과, 본 발명에 따른 실시예 1의 우레탄올리고머를 사용한 실시예 8 및 9의 경우 비교예 4와 비교하여 현저히 향상된 압축 및 충격 전단접착강도를 나타냈다. 즉, 하기 표 2에서 볼 수 있듯이, 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 우레탄 올리고머의 특성은 크게 차이를 보이며, 이는 제조방법에 기인한 구조적 특징이 작용하고 있음을 확인할 수 있었다. The urethane oligomers of Example 1 and Comparative Example 1 were added to a modified epoxy resin composition (Bisphenol A epoxy resin: Amicure CG-1200, Air Products = 12.6: 1 by weight) having relatively low brittleness 2, and the impact strength and compressive shear bond strength were measured. The results are shown in Table 2. As a result, Examples 8 and 9 using the urethane oligomer of Example 1 according to the present invention exhibited remarkably improved compressive and impact shear bond strengths as compared with Comparative Example 4. That is, as shown in the following Table 2, the characteristics of the urethane oligomer prepared in Example 1 and Comparative Example 1 are greatly different from each other and it is confirmed that the structural characteristics attributed to the manufacturing method act.

구분division PolyurethanePolyurethane C-S RP modified
Epoxy resin (wt%)
CS RP modified
Epoxy resin (wt%)
TotalTotal 전단접착강도Shear bond strength
종 류Kinds 함량(wt%)Content (wt%) 압축 (MPa)Compression (MPa) 충격 (kgcm)Impact (kgcm) 실시예 8Example 8 실시예 1Example 1 0.20.2 99.899.8 100100 18.2518.25 167.2167.2 실시예 9Example 9 실시예 1Example 1 4.94.9 95.195.1 100100 25.4025.40 230.4230.4 비교예 3Comparative Example 3 -- 0.00.0 100.0100.0 100100 10.9810.98 133.5133.5 비교예 4Comparative Example 4 비교예 1Comparative Example 1 4.94.9 95.195.1 100100 11.3611.36 150.1150.1 비교예 5Comparative Example 5 상업제품 (D*)Commercial Products (D *) 4.94.9 95.195.1 100100 5.835.83 177.5177.5

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있으며, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limiting the scope of the present invention defined by the limitations of the following claims.

Claims (10)

디이소시아네이트 및 디올을 반응시켜 양말단에 이소시아네이트기를 가지는 선형구조의 프리폴리머를 제조하는 단계,
상기 프리폴리머에 하기 화학식 1로 표시되며, 분자 내에 에틸렌옥사이드기 및 히드록시기를 함유하는 분지제를 투입하여 분지화하는 단계 및
분지화된 프리폴리머에 캡핑제를 반응시켜 엔드캡핑된 폴리우레탄 올리고머를 제조하는 단계
를 포함하는 우레탄 올리고머의 제조방법.
[화학식 1]
Figure 112018057655168-pat00007

(상기 화학식 1에서, a, b 및 c는 1 내지 20의 정수이다.)
Reacting a diisocyanate and a diol to prepare a prepolymer having a linear structure having an isocyanate group at both terminal ends,
Introducing a branching agent represented by the following formula (1) into the prepolymer and containing an ethylene oxide group and a hydroxyl group in the molecule and branching the same; and
Reacting the capping agent with a branched prepolymer to prepare an endcapped polyurethane oligomer
≪ / RTI >
[Chemical Formula 1]
Figure 112018057655168-pat00007

(Wherein, a, b and c are integers of 1 to 20).
제1항에 있어서,
상기 분지제는 에틸렌옥사이드기 및 히드록시기의 비(EO/OH)가 0.26 내지 14이며, 수평균분자량이 150 내지 2,000인 우레탄 올리고머의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the branching agent is a urethane oligomer having an ethylene oxide group and a hydroxyl group ratio (EO / OH) of 0.26 to 14 and a number average molecular weight of 150 to 2,000.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 캡핑제는 이소시아네이트와 반응하는 기능기를 하나 가지는 디알릴에테르인 우레탄 올리고머의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the capping agent is a diallyl ether having one functional group that reacts with isocyanate.
제1항에 있어서,
상기 디이소시아네이트는 이소포론 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트 및 4,4'-메틸렌디페닐 이소시아네이트 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 우레탄 올리고머 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the diisocyanate is at least one selected from the group consisting of isophorone diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, toluene diisocyanate and 4,4'-methylene diphenyl isocyanate.
제1항에 있어서,
상기 디올은 수평균분자량이 100 내지 6,000이며, 지방족에테르계 디올 및 에스테르계 디올 중에서 선택된 어느 하나 이상인 우레탄 올리고머 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the diol has a number average molecular weight of 100 to 6,000 and is at least one selected from aliphatic ether diols and ester diols.
제1항에 있어서,
상기 프리폴리머는 수평균분자량이 4,000 내지 20,000인 우레탄 올리고머 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the prepolymer has a number average molecular weight of 4,000 to 20,000.
제1항에 있어서,
상기 디이소시아네이트는 디올에 대한 몰비가 1.5 내지 2.0인 우레탄 올리고머 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the diisocyanate has a molar ratio to the diol of 1.5 to 2.0.
제1항 내지 제2항 및 제4항 내지 제8항 중에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 우레탄 올리고머. A urethane oligomer produced by a process according to any one of claims 1 to 2 and 4 to 8. 제9항에 있어서,
상기 우레탄 올리고머는 수평균분자량 5,000 내지 70,000이며, 다분산지수 1.5 내지 12이고, 점도(40℃, 브룩필드 점도계)가 100,000 내지 1,000,000 cP인 우레탄 올리고머.
10. The method of claim 9,
The urethane oligomer is a urethane oligomer having a number average molecular weight of 5,000 to 70,000, a polydispersity index of 1.5 to 12, and a viscosity (40 ° C, Brookfield viscometer) of 100,000 to 1,000,000 cP.
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US6150454A (en) 1998-11-03 2000-11-21 Arteva North America S.A.R.L. Poly(terephthalic acid diester)-poly(isophthalic acid diester) resin formulations having improved gas barrier properties
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