KR100892236B1 - 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물의 제조 방법 - Google Patents

폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우레탄기를 기본으로 하는 폴리우레탄 화합물을 합성하는데 사용되는 반응 촉매에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1종 이상의 에시드(acid) 화합물과 금속을 포함하는 금속염 화합물인 촉매 조성물이 이소시아네이트와 하이드록시 관능기를 지닌 화합물의 반응에 의한 폴리우레탄 화합물 합성에 사용되며, 자체로 독성이 없어서 친환경적이며, 폴리우레탄 화합물 합성을 위한 화합물의 반응 속도를 증가시키며, 합성된 폴리우레탄 화합물의 물성을 크게 향상시킬 수 있는 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물 및 그 제조 방법을 제공한다.
이소시아네이트, 하이드록시 관능기, 우레탄, 유기금속촉매, 에시드화합물

Description

폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물의 제조 방법{Method of preparing metal salts catalytic compound for manufactured polyurethane}
본 발명은 우레탄기를 기본으로 하는 폴리우레탄 화합물을 합성하는데 사용되는 반응 촉매에 관한 것으로서, 상세하게는 에시드 화합물을 포함하는 금속염 화합물이 폴리우레탄 화합물의 합성에 사용되며, 독성이 없어서 친환경적이며, 폴리우레탄 화합물 합성을 위한 화합물의 반응 속도를 증가시키며, 합성된 폴리우레탄 화합물의 물성을 향상시킬 수 있는 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
폴리우레탄은 내장재, 단열재, 쿠션, 도료, 접착제, 코팅제, 페인트, 엘라스토머, 섬유 및 인공장기에 이르기까지 다양한 형태로 사용되고 있는 범용 수지이다.
일반적으로 폴리우레탄은 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르계 폴리올 등의 폴리올과 다관능기 이소시아네이트를 촉매 존재하에서 반응시켜서 제조하며, 필요에 따라서 디올, 디아민 등의 쇄연장제나 각종 첨가제를 사용하여 물성을 조절할 수 있으며, 또한 발포제, 계면활성제 등의 각종 첨가제를 사용하여 다양한 물성의 폴리우레탄 발포체를 제조할 수 있다.
폴리우레탄의 합성 및 경화에 사용되는 촉매로는 디부틸틴디라우레이트, 레드(Pb)옥토에이트, 코발트옥토에이트 등의 금속 화합물과 3급 아민이 널리 사용되고 있다. 유기주석 화합물 계통의 촉매는 활성이 뛰어나고 부반응이 적으면서 저장안정성이 우수하여 가장 광범위하게 사용되고 있었으나 주석 화합물의 유해성이 알려진 후에는 규제 대상 물질에 포함되어 있으며, 중금속 및 3급 아민을 함유하는 촉매 역시 독성이 높아서 환경적으로 적합하지 못하다.
따라서 다양한 산업분야에 사용되고 있지만 환경적인 문제가 발생되는 유기주석 화합물 계통의 촉매, 중금속 및 3급 아민을 함유하는 촉매 등과 같은 종래의 우레탄 촉매를 효율이 우수하고 인체에 무해한 촉매로 대체하기 위한 연구개발 결과가 보고되어 있다.
이에 따라 디케톤 또는 알킬아세토아세테이트를 포함하는 지르코늄 또는 하프늄착체 개발 및 물성연구(USA 5846897), 지르코늄 아세틸아세토네이트 및 지르코늄 테트라-3-시아노펜탄디오네이트 금속착염 합성과 촉매효율 평가(영국특허 제908949), 케토아미드 리간드를 포함하는 지르코늄 화합물 개발(WO 2007-003966), 복합 금속 시아나이드 촉매 합성에 관한 연구(US91-07777), 디케톤 화합물을 포함하는 지르코늄 또는 하프늄 착체 합성(일본특허, P2005-336178A) 등의 대체 촉매가 개시되었지만, 고가인 가격, 촉매 효율 부족, 합성된 폴리우레탄 화합물의 물성 저하 등과 같은 각종 문제점이 나타나서 실용화되지 않고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 폴리우레탄 화합물의 합성에 사용되며, 독성이 없어서 친환경적이며, 폴리우레탄 화합물 합성을 위한 화합물의 반응 속도를 증가시키며, 합성된 폴리우레탄 화합물의 물성을 향상시킬 수 있는 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는 1종 이상의 에시드 화합물과 금속을 포함하는 M(R1)(R1)n-1 (M : 금속, R1 : C10∼C18의 직쇄 또는 분쇄 알킬기를 포함하는 에시드 화합물, R2 : C2∼C18의 직쇄 또는 분쇄 알킬기를 포함하는 에시드 화합물, n : 금속의 배위수)의 금속염 화합물인 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물이 제공된다.
또한, 본 발명에서는 적어도 1종 이상의 에시드 화합물을 용매와 혼합하여 에시드 화합물 용액을 형성하는 단계; 상기 에시드 화합물 용액을 교반하면서 금속산화물을 투입하여 에시드 금속 혼합물을 형성하는 단계; 상기 에시드 금속 혼합물을 70∼110 ℃에서 2∼4 시간동안 반응시켜서 합성물을 형성하는 단계; 및 상기 합성물을 감압증류하여 용매와 반응 중에 생성된 물을 제거하고, 여과하여 금속염 촉매 조성물을 수득하는 단계를 포함하는 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 의한 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물은 자체로 독성이 없어서 친환경적이며, 폴리우레탄 화합물 합성을 위한 화합물의 반응 속도를 증가시키며, 합성된 폴리우레탄 화합물의 물성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 지니고 있다.
또한, 본 발명의 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물은 원료의 가격이 저렴하고, 제조 방법이 간단하여 제조원가를 절감하는 효과를 지니고 있다.
본 발명의 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물에 대하여 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 금속염 촉매 조성물은 다음 화학식 1로 표시되며, 하이드록시 관능기와 이소시아네이트의 반응속도를 높이고 합성된 폴리우레탄의 물성을 향상시키도록 금속과 적어도 1종 이상의 에시드 화합물을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
< 화학식 1 >
M(R1)(R2)n-1
상기 화학식 1의 금속염 촉매 조성물에 포함되는 금속인 M은 에시드 화합물과의 착체 반응성이 탁월한 아연, 지르코늄, 칼슘, 니켈 및 비스무스로 이루어지는 군으로부터 하나 이상 선택되어 사용된다.
상기 화학식 1의 금속염 촉매 조성물에 포함되는 리간드인 R1은 C10∼C18의 직쇄 또는 분쇄 알킬기를 포함하는 에시드 화합물을 나타내며, 탄소수 10개 이상 18개 이하인 데카노익에시드, 도데카노익에시드, 헥사데카노익에시드 및 올레익에 시드 등을 사용할 수 있다. 금속염 촉매 조성물에 포함되는 R1의 탄소수가 10개 미만일 때는 상기 금속염 촉매 조성물의 용해도가 저하되며, 금속염 촉매 조성물에 포함되는 R1의 탄소수가 18개를 초과할 때는 상기 금속염 촉매 조성물의 활성이 저하된다.
또한, 상기 화학식 1의 금속염 촉매 조성물에 포함되는 리간드인 R2은 C2∼C18의 직쇄 또는 분쇄 알킬기를 포함하는 에시드 화합물을 나타내며, 탄소수 2개 이상 18개 이하인 데카노익에시드, 도데카노익에시드, 헥사데카노익에시드, 올레익에시드, 아세틸아세틱에시드, 헥사노익에시드 및 에틸헥사노익에시드 등을 사용할 수 있다. R2의 탄소수가 2개 미만인 경우에는 본 발명의 금속염 촉매 조성물이 아예 성립되지 않으며, 금속염 촉매 조성물에 포함되는 R2의 탄소수가 18개를 초과할 때는 상기 금속염 촉매 조성물의 활성이 저하된다.
그리고, 상기 화학식 1의 n은 금속의 배위수를 나타낸다.
상기와 같은 M(R1)(R2)n-1의 화학식을 지닌 금속염 촉매 조성물은 자체로 독성이 없으며, 폴리우레탄 화합물 합성을 위한 화합물의 반응 속도를 증가시키며, 합성된 폴리우레탄 화합물의 물성을 크게 향상시키도록 지원한다.
본 발명에 의한 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물의 제조 방법에 대하여 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물의 제조 방법은 적어도 1종 이상의 에시드 화합물을 용매와 혼합하여 에시드 화합물 용액을 형성하는 단계가 포함된다.
화학식이 M(R1)(R2)n-1인 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물에 포함되는 리간드인 R1은 C10∼C18의 직쇄 또는 분쇄 알킬기를 포함하는 에시드 화합물을 나타내며, 다른 리간드인 R2은 C2∼C18의 직쇄 또는 분쇄 알킬기를 포함하는 에시드 화합물을 나타낸다.
이러한 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물을 구성하기 위하여 C10∼C18의 직쇄 또는 분쇄 알킬기를 포함하는 에시드 화합물, C2∼C18의 직쇄 또는 분쇄 알킬기를 포함하는 에시드 화합물을 용매와 혼합하여 에시드 화합물 용액을 형성한다.
구체적으로,R1을 구성하도록 탄소수 10개 이상 18개 이하인 데카노익에시드, 도데카노익에시드, 헥사데카노익에시드 및 올레익에시드 등을 사용하고, R2를 구성하도록 탄소수 2개 이상 18개 이하인 데카노익에시드, 도데카노익에시드, 헥사데카노익에시드, 올레익에시드, 아세틸아세틱에시드, 헥사노익에시드 및 에틸헥사노익에시드 등을 사용하며, 상기 R1, R2은 물론 다음 단계에서 투입되는 금속산화물, 및 합성되는 금속염 촉매 조성물까지 모두 용해시키도록 톨루엔, 벤젠, 자일렌, 헥산, 옥탄 등의 용매를 단독으로 또는 혼합 사용하여 에시드 화합물 용액을 형성하는 것이다.
또한, 본 발명의 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물의 제조 방법은 상기 에시드 화합물 용액을 교반하면서 금속산화물을 투입하여 에시드 금속 혼합물을 형성하는 단계가 포함된다.
금속염 촉매 조성물은 에시드 화합물과 금속 사이의 착체 형성에 의해 수득 된다.
따라서, 에시드 화합물 용액에 함유된 에시드 화합물을 사용한 착체 형성을 유도하기 위하여, 상기 에시드 화합물 용액을 교반하면서 금속산화물을 투입하여, 금속염 촉매 조성물의 제조를 위한 전구 물질인 에시드 금속 혼합물을 형성하는 것이다.
이를 위하여, 에시드 화합물과의 착체 반응성이 탁월한 아연, 지르코늄, 칼슘, 니켈 및 비스무스로 이루어지는 군으로부터 하나 이상 선택되는 금속의 산화물이 교반 중인 에시드 화합물 용액에 투입되고 용해되어 1종 이상의 에시드 화합물, 용매 및 금속산화물로 이루어지는 에시드 금속 혼합물이 형성된다.
또한, 본 발명의 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물의 제조 방법은 상기 에시드 금속 혼합물을 70∼110 ℃에서 2∼4 시간동안 반응시켜서 합성물을 형성하는 단계가 포함된다.
상기와 같이 적어도 1종 이상의 에시드 화합물, 용매 및 금속산화물로 이루어지는 에시드 금속 혼합물을 70∼110 ℃에서 2∼4 시간동안 반응시켜서 상기 에시드 화합물과 금속이 착체 형성된 상태인 합성물을 형성한다.
에시드 화합물과 금속이 착체 형성된 상태인 합성물을 형성하기 위하여 에시드 금속 혼합물을 반응시키는 온도가 70 ℃ 미만이면 상기 에시드 금속 혼합물에서의 에시드 화합물과 금속이 착체 형성되지 않으며, 에시드 금속 혼합물을 반응시키는 온도가 110 ℃를 초과하면 상기 에시드 금속 혼합물의 용매가 급속 증발되어 에시드 화합물과 금속 사이의 착체 형성에 악영향을 미치고 합성물이 변성될 수 있 다.
또한, 에시드 화합물과 금속이 착체 형성된 상태인 합성물을 형성하기 위하여 에시드 금속 혼합물을 반응시키는 시간이 2 시간 미만이면 상기 에시드 금속 혼합물에서 에시드 화합물과 금속 사이의 착체 반응이 제대로 일어나지 않으며, 에시드 금속 혼합물을 반응시키는 시간이 4 시간을 초과하면 상기 에시드 금속 혼합물에서의 에시드 화합물과 금속이 더 이상 착체 형성되지 않는다.
상기와 같은 착체 반응에 의해 에시드 화합물과 금속이 착체 형성된 상태인 합성물로부터 용매와 반응 중에 생성된 생성수를 제거하여 금속염 촉매 조성물을 형성한다.
또한, 본 발명의 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물의 제조 방법은 상기 합성물을 감압증류하여 용매와 반응 중에 생성된 물을 제거하고, 여과하여 금속염 촉매 조성물을 수득하는 단계가 포함된다.
상기와 같은 착체 반응에 의해 형성된 합성물은 금속염 촉매 조성물 뿐만 아니라 용매, 반응 중에 생성된 물이 함께 포함된 상태이다.
이에 따라, 에시드 화합물과 금속이 착체 형성된 상태인 합성물을 감압증류하여 용매, 반응 중에 생성된 물의 대부분을 제거하여 페이스트 상의 합성물을 형성하고, 상기 페이스트 상의 합성물을 여과 건조하여 용매, 수분을 완전히 제거하므로써, 본 발명의 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물을 수득한다.
상기에서 기술된 바와 같이, 본 발명의 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물은 제조 방법이 매우 간단하여 제조원가를 대폭 절감할 수 있다.
본 발명의 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물 및 그 제조 방법에 대하여 구체적인 제조예를 참조하여 상세하게 설명한다. 단, 다음에 기술되는 제조예들은 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
< 제조예 1 >
1. 4구 3L 플라스크에 에시드 화합물인 네오데카노익에시드 341 중량부와 용매인 자일렌 150 중량부를 주입하여 에시드 화합물 용액을 형성하였다.
2. 상기 에시드 화합물 용액을 교반하면서 산화아연 100중량부를 천천히 투입하여 에시드 금속 혼합물을 형성하였다.
3. 상기 에시드 금속 혼합물을 95℃에서 2시간동안 반응시켜서 합성물을 형성하였다.
4. 상기 합성물을 감압증류하여 자일렌과 반응 중에 생성된 물을 제거하고 여과하여 금속염 촉매 조성물인 아연화 염을 수득하였다.
< 제조예 2 >
1. 4구 3L 플라스크에 에시드 화합물인 네오데카노익에시드 114 중량부와 Dearomatized aliphatic계 용매(제품명 YK-D40, SK chemical사 제품) 150 중량부를 주입하여 에시드 화합물 용액을 형성하였다.
2. 상기 에시드 화합물 용액을 교반하면서 지르코늄 옥시클로라이드 100중량부를 천천히 투입하여 에시드 금속 혼합물을 형성하였다.
3. 상기 에시드 금속 혼합물을 95℃에서 2시간동안 반응시켜서 합성물을 형 성하였다.
4. 상기 합성물을 감압증류하여 자일렌과 반응 중에 생성된 물을 제거하고 여과하여 금속염 촉매 조성물인 지르코늄 염을 수득하였다.
< 제조예 3 >
1. 4구 3L 플라스크에 에시드 화합물인 네오데카노익에시드 57 중량부, 아세틸아세틱에시드 38중량부 및 Dearomatized aliphatic계 용매(제품명 YK-D40, SK chemical 제품) 150 중량부를 주입하여 에시드 화합물 용액을 형성하였다.
2. 상기 에시드 화합물 용액을 교반하면서 지르코늄 옥시클로라이드 100중량부를 천천히 투입하여 에시드 금속 혼합물을 형성하였다.
3. 상기 에시드 금속 혼합물을 95℃에서 2시간동안 반응시켜서 합성물을 형성하였다.
4. 상기 합성물을 감압증류하여 자일렌과 반응 중에 생성된 물을 제거하고 여과하여 금속염 촉매 조성물인 지르코늄 염을 수득하였다.
상기 제조예 1 내지 3에서 금속염 촉매 조성물을 구성하기 위하여 사용되는 원재료의 종류 및 구성비를 다음의 표 1에 나타낸다.
< 표 1 > 제조예에서 금속염 촉매 조성물을 구성하기 위하여 사용되는 원재료의 종류 및 구성비
구 분 제조예 1(중량부) 제조예 2(중량부) 제조예 3(중량부)
산화아연 100 - -
지르코늄 옥시클로라이드 - 100 100
네오데카노익에시드 341 114 57
아세틸아세틱에시드 - - 38
자일렌 150 - -
Dearomatized aliphatic 용매 - 150 150
상기 표 1 에서는 제조예에서 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물의 제조과정을 나타내었으며, 이하 실시예에서는 이렇게 제조된 금속염 촉매 조성물을 폴리우레탄 수지와 발포체를 제조하여 반응속도와 기계적 물성을 평가하였다.
< 실시예 1 >
1. 교반기, 냉각기, 온도계, dropping funnel, 질소 주입장치가 장착된 반응기에 분자량 2000의 폴리에스테르폴리올(제품명 DT-2040, 대원폴리머 제조) 80 중량부, 분자량 1000의 폴리에스테르폴리올(제품명 DT-1040, 대원폴리머 제조) 20 중량부, 메틸렌디페닐디이소시아네이트 22.5 중량부를 투입하여 122.5 중량부의 우레탄 조성물을 형성하고, 질소를 주입하면서 80 ℃로 승온하여 폴리우레탄 합성을 시작하였다.
2. 상기 122.5 중량부의 우레탄 조성물의 폴리우레탄 합성을 시작하고 2시간이 경과하여 상기 폴리에스테르폴리올이 모두 반응한 다음 쇄연장제로 1,4-부탄디올 2.7 중량부, 상기 제조예 1의 아연화 염 0.1 중량부를 투입하여 쇄연장 반응을 시작하였다.
3. 상기 쇄연장 반응을 시작하고 30분 간격으로 이소시아네이트 함량(%)을 측정하여 반응속도를 확인하였으며, 이소시아네이트가 모두 반응된 후에 합성을 종료하여 폴리우레탄을 제조하였다.
쇄연장 반응이 진행되는 동안 상기 우레탄 조성물 122.5 중량부에 대하여 메틸에틸케톤 320 중량부를 투입하여 점도를 조절하였으며, 최종 고형분 농도 28%, NCO/OH 값 1.5, Hard segment 함량 18.38 %로 조절하였다.
4. 상기 제조된 폴리우레탄을 필름 상태로 성형하여 물리적 특성을 평가하였다.
즉, 테플론 몰드에 폴리우레탄을 주입하고 실온(20 ℃)에서 48시간, 45℃의 오븐에서 24시간 건조시켜서 폴리우레탄 필름을 성형하고, 상기 성형된 폴리우레탄 필름의 기계적 물성을 평가하였다.
< 실시예 2 >
상기 제조예 1의 아연화 염 대신 제조예 2의 지르코늄 염을 사용하는 것 이외에는 상기 실시예 1와 동일하다.
< 실시예 3 >
상기 제조예 1의 아연화 염 대신 제조예 3의 지르코늄 염을 사용하는 것 이외에는 상기 실시예 1와 동일하다.
< 실시예 4 >
1. 교반기, 냉각기, 온도계, dropping funnel, 질소 주입장치가 장착된 반응기에 40 ℃로 유지된 폴리올 혼합물(제품명 MR 5460, 동성화학 제조) 115중량부를 주입하고, 이어 아민계 촉매(제품명 USC-1, 동성화학 제조) 0.6중량부, 상기 제조예 1의 아연화 염 0.1중량부를 투입하고 2000 rpm 으로 1분간 교반 혼합하여 폴리우레탄을 형성하였다.
2. 상기 폴리우레탄 115.7 중량부에 대하여 이소시아네이트 프레폴리머(제품명 MP-5460, NCO함량 20%, 동성화학 제조)를 100중량부 투입하고 2,000rpm의 속도로 5초간 교반하여 고분자 복합체를 형성하였다.
3. 상기 고분자 복합체를 몰드에 주형하고 열풍순환 오븐에서 10분 동안 방치해서 발포 및 가교 반응을 일으켜서 비중 0.28(block 비중)의 폴리우레탄 발포체를 제조하였다.
< 실시예 5 >
상기 제조예 1의 아연화 염 대신 제조예 2의 지르코늄 염을 사용하는 것 이외에는 상기 실시예 4와 동일하다.
< 실시예 6 >
상기 제조예 1의 아연화 염 대신 제조예 3의 지르코늄 염을 사용하는 것 이외에는 상기 실시예 1와 동일하다.
< 비교예 1 >
상기 제조예 1의 아연화 염인 촉매를 사용하지 않는다는 것 이외에는 상기 실시예 1와 동일하다.
< 비교예 2 >
상기 제조예 1의 아연화 염인 촉매 대신 주석염 화합물인 디부틸틴디라우레이트 0.1중량부를 사용하는 것 이외에는 상기 실시예 1와 동일하다.
< 비교예 3 >
상기 제조예 1의 아연화 염인 촉매를 사용하지 않는다는 것 이외에는 상기 실시예 4와 동일하다.
< 비교예 4 >
상기 제조예 1의 아연화 염인 촉매 대신 주석염 화합물인 디부틸틴디라우레 이트 0.1중량부를 사용하는 것 이외에는 상기 실시예 4와 동일하다.
상기 실시예, 비교예의 폴리우레탄 필름을 구성하기 위하여 사용되는 원재료의 종류 및 구성비를 다음의 표 2에 나타내고, 실시예, 비교예의 폴리우레탄 발포체를 구성하기 위하여 사용되는 원재료의 종류 및 구성비를 다음의 표 3에 나타낸다.
< 표 2 > 실시예, 비교예의 폴리우레탄 필름을 구성하기 위하여 사용되는 원재료의 종류 및 구성비
구 분 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
DT-2040(중량부) 80 80 80 80 80
DT-1040(중량부) 20 20 20 20 20
메틸렌디페닐디이소시아네이트 (중량부) 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5
1,4-부탄디올(중량부) 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7
촉매(중량부) 제조예1 0.1 제조예2 0.1 제조예3 0.1 - 디부틸틴디라우레이트 0.1
메틸에틸케톤(중량부) 320 320 320 320 320
NCO/OH 값 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
Hard segment 함량(%) 18.38 18.38 18.38 18.38 18.38
< 표 3 > 실시예, 비교예의 폴리우레탄 발포체를 구성하기 위하여 사용되는 원재료의 종류 및 구성비
구 분 실시예4 실시예5 실시예6 비교예3 비교예4
폴리올 혼합물(중량부) 115 115 115 115 115
USC-1(중량부) 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
촉매(중량부) 제조예1 0.1 제조예2 0.1 제조예3 0.1 - 디부틸틴디라우레이트 0.1
이소시아네이트 프레폴리머(중량부) 100 100 100 100 100
상기에서 기술된 실시예와 비교예에 의거하여 제조된 폴리우레탄수지와 발포체의 시료에 대하여 다음과 같은 방법으로 기계적 특성을 평가하였다.
1. 비중(Specific gravity)
발포체의 시료의 비중은 block 비중을 사용하였으며, block 비중은 아래 식과 같이 계산하였다.
block 비중 = 발포체의 실제 중량 / 발포체의 실제 부피
2. 경도(Hardness)
ASTM D2240에 따라 C type의 경도계를 사용하여 시료의 경도를 측정하였다. 경도 측정은 시편의 임의 지점을 10회 이상 측정하여 그 평균값을 계산하였다.
3. 인장강도, 신장율(Tensile strength & Elongation)
각 실시예와 비교예의 폴리우레탄수지 및 발포체의 시료마다 5 mm 두께로 절단하고 KS M 6518에 준한 B형 cutter로 5개의 시편을 제작하고, 상기 시편을 사용하여 인장강도와 신장율을 측정하였다.
4. 인열강도(Tear strength)
상기 인장강도 실험과 마찬가지로 시편을 만능재료 실험기에 장착하고 외력을 가했을 때 파단되는 시점에서의 강도를 측정하는 ASTM D624에 의거하여 인열강도 실험을 실시하였다. 상기 인열강도 실험에서 만능재료시험기의 하중 500kgf, 연신속도 20cm/min을 기준으로 적용하였다.
5. 300% modulus
각 실시예와 비교예의 300% modulus는 ASTM D412에 의거하여 만능재료시험기를 사용하여 시편을 20cm/min의 연신속도로 연신하고 신장률이 300%에 도달했을 때 상기 시편에 걸리는 하중을 측정하여 계산하였다.
6. 영구압축줄음율(Compression set)
각 실시예와 비교예의 영구압축줄음율 측정은 두께 10mm 두께, 직경 30±0.05mm의 원기둥 형태로 제조한 시편을 ASTM D-3754에 의거하여 실시하였다. 크롬 도금한 2장의 평행 금속판 사이에 시편을 넣고 상기 시편 두께의 50%인 spacer를 삽입하고 압축한 상태에서 50±0.1℃가 유지되는 열풍순환오븐에서 6 시간동안 열처리를 실시한 후, 상기 시편을 꺼내어 실온에서 30분간 냉각하고 두께를 측정하였다. 동일 시험에 3개의 시편을 사용하였으며, 아래 식에 의하여 계산된 평균값으로 영구압축줄음율을 산정하였다.
영구압축줄음율(%) = [ (t0-tf) / (t0-ts) ] × 100
t0 : 시편의 초기 두께
tf : 열처리 후 냉각되었을 때의 두께
ts : spacer bar의 두께
상기 실시예, 비교예에 의하여 구성된 폴리우레탄 필름의 물성을 다음의 표 4에 나타낸다.
< 표 4 > 실시예, 비교예의 폴리우레탄 필름의 물성 비교
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
반응시간(hr) 3 2.5 2.5 반응 미종료 3
인장강도(㎏f/㎠) 295 322 335 필름이 너무 soft하여 물성측정 불가 285
300% modulus(㎏f/㎠) 102 110 115 100
신장율(%) 850 810 800 770
상기 표 4에서 실시예에 의하여 제조된 폴리우레탄 필름이 비교예에 의하여 제조된 폴리우레탄 필름보다 물성이 훨씬 우수한 것으로 나타났다.
상기 실시예, 비교예에 의하여 구성된 폴리우레탄 발포체의 물성을 다음의 표 5에 나타낸다.
< 표 5 > 실시예, 비교예의 폴리우레탄 발포체의 물성 비교
구 분 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 3 비교예 4
비중(block) 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28
경도(c type) 55-57 54-55 54-55 51-52 54-55
인장강도(㎏f/㎠) 19.5 21.2 22 15 19
신장율(%) 275 310 300 275 250
인열강도(㎏f/㎠) 7.8 8.4 8.6 6.3 7.7
영구압축줄음율(%) 11 10 10 13 11
상기 표 5에서 실시예에 의하여 제조된 폴리우레탄 발포체가 비교예에 의하여 제조된 폴리우레탄 발포체보다 물성이 훨씬 우수한 것으로 나타났다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. M(R1)(R2)n-1(화학식 1)의 R1을 구성하도록 탄소수 10개 이상 18개 이하인 데카노익에시드, 도데카노익에시드, 헥사데카노익에시드 및 올레익에시드로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 에시드 화합물, R2를 구성하도록 탄소수 2개 이상 18개 이하인 데카노익에시드, 도데카노익에시드, 헥사데카노익에시드, 올레익에시드, 아세틸아세틱에시드, 헥사노익에시드 및 에틸헥사노익에시드로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 에시드 화합물을 용매와 혼합하여 에시드 화합물 용액을 형성하는 단계;
    상기 에시드 화합물 용액을 교반하면서 아연, 지르코늄, 칼슘, 니켈 및 비스무스로 이루어지는 군으로부터 하나 이상 선택되는 금속산화물을 투입하여 에시드 금속 혼합물을 형성하는 단계;
    상기 에시드 금속 혼합물을 70∼110 ℃에서 2∼4 시간동안 반응시켜서 합성물을 형성하는 단계; 및
    상기 합성물을 감압증류하여 용매와 반응 중에 생성된 물을 제거하고, 여과하여 금속염 촉매 조성물을 수득하는 단계를 포함하여 제조되며,
    1종 이상의 에시드(acid) 화합물과 금속을 포함하는 M(R1)(R2)n-1(M : 금속, R1 : C10∼C18의 직쇄 또는 분쇄 알킬기를 포함하는 에시드 화합물, R2 : C2∼C18의 직쇄 또는 분쇄 알킬기를 포함하는 에시드 화합물, n : 금속의 배위수)의 금속염 화합물이며, 상기 화학식 1에 포함되는 금속인 M은 아연, 지르코늄, 칼슘, 니켈 및 비스무스로 이루어지는 군으로부터 하나 이상 선택되어 사용되는 폴리우레탄 제조용 금속염 촉매 조성물의 제조 방법.
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