KR101996074B1 - 형상기억 고분자 조성물, 형상기억 고분자, 형상기억 고분자의 제조방법 및 제품 - Google Patents

형상기억 고분자 조성물, 형상기억 고분자, 형상기억 고분자의 제조방법 및 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 형상기억 고분자 조성물, 형상기억 고분자, 형상기억 고분자의 제조방법 및 제품에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 에폭시 수지; 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물; 및 가교제; 를 포함하는, 형상기억 고분자 조성물, 형상기억 고분자, 형상기억 고분자의 제조방법 및 제품에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112018132001178-pat00011

(여기서, n은 1 이상의 정수이다.)

Description

형상기억 고분자 조성물, 형상기억 고분자, 형상기억 고분자의 제조방법 및 제품{SHAPE MEMORY POLYMER COMPOSITIONS, SHAPE MEMORY POLYMER, MANUFACTURING METHOD OF SHAPE MEMORY POLYMER, AND ARTICLES}
본 발명은, 형상기억 고분자 조성물, 형상기억 고분자, 형상기억 고분자의 제조방법 및 제품에 관한 것이다.
우주구조물은 인공위성, 우주 비행선, 우주왕복선 또는 우주정거장 등과 같이 지상에서 발사되는 발사체를 통해 우주 공간으로 도달하여 정해진 임무를 수행하는 구조물을 의미한다.
우주구조물은 발사체에 탑재되는 우주구조물의 무게와 부피가 커질수록 발사 비용이 증가하고 기술적으로 어려워진다는 점이 있어 우주구조물에 사용되는 부품은 무게와 부피를 최소화해야 한다고 알려져 있다.
특히, 우주 궤도에서 스스로 전개되는 가변형 안테나 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 우주구조물과 지상 관제소의 통신을 가능하게 하는 안테나는 도 1에 도시된 바와 같이 우주로 운반시에 우주구조물에 접혀진 상태로 부착, 보관되고, 안테나로서 사용될 때에는 넓게 펼쳐서 사용된다.
이러한 가변형 안테나의 전개 방식으로서 기계적인 전개 방식을 채용할 경우 무거운 전개장치를 구비해야 한다. 따라서, 최근에는 형상기억 부재를 이용하여 가변형의 접이식 안테나를 제조하는 방법이 각광을 받고 있다. 즉, 접혀진 상태로 우주 구조물에 구비되어 우주로 운반된 안테나는 공급되는 소정의 열에 의해 형상기억 부재가 원래의 형상으로 돌아와서 안테나가 펼쳐지게 된다. 그러나, 형상기억 부재로서 형상기억합금을 이용하는 경우 금속 재질로 인해 무게가 많이 나가고 접혀 있더라도 부피를 많이 차지하는 등의 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 형상기억 부재로서 형상기억 고분자로 된 필름을 이용하는 방법이 제안되었다. 형상기억 고분자는 형상기억합금보다 가볍고 접이성이 양호하므로 우주구조물의 가변형 안테나용 형상기억 부재로서 매우 유용하다. 다만, 우주환경에서 가변형 안테나로서 효율적으로 구동될 수 있도록 많은 개선이 필요한 상황이다.
본 발명은, 우수한 가변성과 형상기억 성능을 갖는 가변형 형상기억 부재를 제공할 수 있는, 형상기억 고분자 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은, 본 발명에 의한 형상기억 고분자 조성물로부터 제조된 형상기억 고분자를 제공하는 것이다.
본 발명은, 본 발명에 의한 형상기억 고분자를 포함하는 성형체를 제공하는 것이다.
본 발명은 본 발명에 의한 형상기억 고분자를 포함하는 가변형 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 에폭시 수지; 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물; 및 가교제; 를 포함하는, 형상기억 고분자 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112018132001178-pat00001
(여기서, n은 1 이상의 정수이다.)
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 에폭시 수지는, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르, 비스페놀 F 디글리시딜 에테르 및 비스페놀 S 디글리시딜 에테르으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 가교제는, 방향족 디아민 화합물이며, 상기 방향족 디아민 화합물은, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 메타페닐렌디아민, 디아미노디페닐설폰, 디에틸톨루엔디아민(DETDA), 3,3'-에틸-4,4'-디아미노페닐메탄, 테트라클로로-p-크실렌디아민, m-크실렌디아민, p-크실렌디아민, m-페닐렌디아민, o-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 2,4-디아미노아니솔, 2,4-톨루엔디아민, 2,4-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노-1,2-디페닐에탄 및 2,4-디아미노디페닐술폰으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대해, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 5 중량부 내지 80 중량부; 및 상기 가교제 15 중량부 내지 40 중량부;를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 형상기억 고분자 조성물은, 가교결합에 의해 유리전이온도 107 ℃내지 136 ℃충격강도 55 J/m 내지 80 J/m 및 신도 20 % 내지 40 % (유리전이온도 + 20 ℃에서)의 형상기억 고분자를 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명은, 에폭시 수지; 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물; 및 가교제; 를 포함하는 형상기억 고분자 조성물의 가교결합에 의한 생성물인 것인, 형상기억 고분자에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112018132001178-pat00002
(여기서, n은 1 이상의 정수이다.)
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 형상기억 고분자는, 유리전이온도 107 ℃내지 136 ℃충격강도 55 J/m 내지 80 J/m 및 신도 20 % 내지 40 % (유리전이온도 + 20 ℃에서)를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 형상기억 고분자는, 80 % 이상의 회복율을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명은, 에폭시 수지를 가열하는 단계; 상기 가열된 에폭시 수지와 하기의 화학식 1의 화합물을 혼합한 이후에 가교제를 첨가하여 반응 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 반응 혼합물을 가열하여 경화하는 단계; 를 포함하는, 형상기억 고분자의 제조방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112018132001178-pat00003
(여기서, n은 1 이상의 정수이다.)
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 반응 혼합물은, 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대해, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 5 중량부 내지 80 중량부; 및 상기 가교제 15 중량부 내지 40 중량부;를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 에폭시 수지를 가열하는 단계는, 30 ℃내지 100 ℃로 가열하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 경화하는 단계는, 100 ℃이상의 온도에서 열경화하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명은, 본 발명에 의한 형상기억 고분자를 포함하는, 성형체에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 성형체는, 가변형 형상기억 필름인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명은, 본 발명에 의한 형상기억 고분자를 포함하고, 우주구조물에 장착되는, 접이식 가변형 안테나에 관한 것이다.
본 발명은, 2종 이상의 에폭시 수지 및 방향족 디아민계 가교제를 포함하는 형상기억 고분자 조성물을 제공하고, 상기 고분자 조성물은, 가교결합에 의해서 유리전이온도 및 충격강도가 개선될 뿐만 아니라, 충분한 경화와 적절한 신율을 갖는 가변형 형상기억 고분자를 제공할 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 고분자 조성물 및/또는 형상기억 고분자를 이용하여 성형 및/또는 가공을 통하여 가변형 형상기억 부재를 제공할 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 고분자 조성물 및/또는 형상기억 고분자를 이용하여 우주구조물에 장착가능한 가변형 안테나를 제공할 수 있고, 상기 안테나는, 상기 언급한 고분자 특성에 의해서 접힘, 구부림 등과 같은 형태 변형이 잘 이루어지고, 원래 상태로의 회복율이 높고, 이러한 회복 과정에서 안테나의 손상을 줄일 수 있다.
도 1은, 형상기억 부재를 구비한 우주 구조물의 가변형 안테나의 전개과정을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 형상기억 고분자의 제조방법의 공정 흐름을 예시적으로 나타낸 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은, 형상기억 고분자 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 형상기억 고분자 조성물은, 에폭시 수지; 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물; 및 가교제;를 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지는, 상기 형상기억 고분자 조성물의 베이스 수지이며, 상기 에폭시 수지는 적절한 수준에서 가교결합시키면 형상기억 특성을 제공할 수 있다. 상기 에폭시 수지는, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르, 비스페놀 F 디글리시딜 에테르, 및 비스페놀 S 디글리시딜 에테르으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 유연구조로 개질된 에폭시 수지이며, 상기 조성물의 가교결합 시 충격강도 및 신도가 개선된 고분자를 제공할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112018132001178-pat00004
여기서, n은 1 이상의 정수이고, 예를 들어, 1 내지 1000; 2 내지 100; 또는 2 내지 20의 정수일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 상기 에폭시 수지(즉, 상기 조성물의 베이스 에폭시 수지) 100 중량부에 대해 화합물 5 중량부 내지 80 중량부를 포함할 수 있다. 상기 함량이 5 중량부 미만일 경우에 충격강도의 개선효과가 불충분하고, 80 중량부를 초과할 경우에, 충격강도는 향상된 신도가 급격하게 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 가교제는, 방향족 디아민계 화합물이며, 상기 화학식 1의 화합물의 첨가에 따른 상기 조성물의 경화물의 경화도 및 유리전이온도를 소정 이상으로 일정하게 유지시킬 수 있다.
상기 방향족 디아민계 화합물은, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 메타페닐렌디아민, 디아미노디페닐설폰, 디에틸톨루엔디아민(DETDA), 3,3'-에틸-4,4'-디아미노페닐메탄, 테트라클로로-p-크실렌디아민, m-크실렌디아민, p-크실렌디아민, m-페닐렌디아민, o-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 2,4-디아미노아니솔, 2,4-톨루엔디아민, 2,4-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노-1,2-디페닐에탄 및 2,4-디아미노디페닐술폰으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 가교제는, 상기 에폭시 수지(즉, 상기 조성물의 베이스 에폭시 수지) 100 중량부에 대해 화합물 15 중량부 내지 40 중량부를 포함할 수 있다. 상기 가교제의 함량이 15 중량부 미만이면 유리전이온도가 지나치게 낮아질 수 있고, 40 중량부를 초과하면 유리전이온도가 지나치게 높아질 수 있다.
상기 형상기억 고분자 조성물은, 가교결합에 의한 생성물로 형상기억 고분자를 제공할 수 있고, 적용 분야에 적합한 다양한 형태로 제조, 가공 및/또는 성형된 성형체를 제공할 수 있다. 상기 형상기억 고분자 조성물은, 형상기억 특성을 이용하여 빛, 온도 등에 의해서 원래 형태로 회복되는, 가변성 형상기억 부재에 적용될 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 형상기억 고분자 조성물로부터 제조된 형상기억 고분자에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 형상기억 고분자는, 상기 고분자 조성물의 가교반응에 의해 형성된 경화물이다.
상기 형상기억 고분자는, 상기 형상기억 고분자 조성물의 각 성분들의 함량 범위 내로 구성하여 가교반응을 진행하고, 각 성분의 구성에 따라 유리전이온도, 충격강도 및/또는 신도가 조절될 수 있다.
상기 형상기억 고분자의 유리전이온도는, 105 ℃내지 137 ℃또는 107 ℃내지 136 ℃일 수 있으며, 상기 유리전이온도가 105 ℃미만이면 형상기억 고분자를 포함하는 부재(또는, 성형체 또는 제품)의 형태 유지성이 저하되고, 137 ℃를 초과하면, 상기 부재(또는, 성형체 또는 제품)의 변형 이후에 원래 형태로의 회복율이 낮아질 수 있다. 예를 들어, 상기 유리전이온도의 범위를 벗어나면, 형상기억 고분자 필름을 이용한 가변형 안테나의 제조 시, 우주 내에서 태양열에 의해 접혀진 상태에서 원래 형태로 펴지는 가변형 안테나 등과 같은 가변형 형상기억 부재로 적용하는 것이 어려울 수 있다.
상기 형상기억 고분자의 충격강도는, 50 J/m 이상; 또는 55 J/m 내지 80 J/m(ASTM D256에 의거하여 25 ℃일 수 있다. 상기 충격강도가 50 J/m 미만이면 외부 요인에 의해서 손상 가능성이 높고, 형상기억 고분자를 포함하는 부재(또는, 성형체 또는 제품)가 원래 형태로 회복되는 전개 과정 및/또는 후에 깨짐 등의 손상이 발생할 수 있다. 예를 들어, 우주환경에서 태양빛의 조사 방향에 따른 온도차로 인해 형상기억 고분자 필름을 포함하는 가변형 안테나의 전개 과정 및/또는 전개 후에 상기 형상기억 고분자 필름이 깨질 수 있다.
상기 형상기억 고분자는, 유리전이온도 + 20 ℃에서의 신도는 20 % 이상; 20 % 내지 50 % 또는 20 % 내지 40 %일 수 있다. 상기 신도가 20% 미만이면 접힘, 구부림 등과 같은 형태 변형이 잘 이루어지지 않거나 형태 변형 과정에서 소성변형이 발생하여 원래 형태로의 복원이 어려울 수 있다. 예를 들어, 우주구조물을 우주로 발사하기 전에 형상기억 고분자 필름을 포함하는 가변형 안테나를 접는 과정에서 잘 접히지 않거나 소성변형이 발생할 수 있다.
또한, 상기 형상기억 고분자는, 80 % 이상의 회복율을 제공하고, 상기 언급한 충격강도, 유리전이온도, 신도 등의 특성과 부합되어 구부림, 접힘 등과 같은 변형이 잘 이루어지고, 변형 이후에 원래 형태로 손상 없이 복원되는 가변형 형상기억 부재로 적용될 수 있다. 예를 들어, 가변형 안테나의 부재로 적용 시, 우주구조물을 우주로 발사하기 전에 안테나를 접을 수 있고, 발사 이후에 우주공간에서 태양빛에 의해서 원래 상태로 손상 없이 안테나를 펼칠 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 형상기억 고분자의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제조방법은, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2에서 상기 제조방법은, 에폭시 수지를 가열하는 단계; 반응 혼합물을 형성하는 단계; 및 반응 혼합물을 가열하여 경화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지를 가열하는 단계는, 상기 조성물에서 언급한 베이스 수지인 에폭시 수지를 일정한 온도로 상승시켜 유지하는 단계이며, 예를 들어, 30 ℃내지 100 ℃의 온도 및 1분 이상 동안 유지할 수 있다.
상기 반응 혼합물을 형성하는 단계는, 가열된 에폭시 수지와 상기 화학식 1의 화합물을 혼합한 이후에 가교제를 첨가하여 균일하게 혼합하여 반응 혼합물을 형성하는 단계이다. 상기 반응 혼합물은, 본 발명에 의한 형상기억 고분자 조성물에 해당될 수 있다. 상기 반응 혼합물은, 상기 형상기억 고분자 조성물에서 언급한 각 성분의 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 반응 혼합물을 가열하여 경화하는 단계는, 상기 반응 혼합물을 가열하여 가교결합을 형성하는 단계이다. 상기 경화하는 단계는, 100 ℃이상; 120 ℃이상; 또는 150 ℃ 내지 200 ℃온도에서 열경화에 의해 가교결합이 이루어질 수 있다. 상기 경화하는 단계는 10 분 이상; 30분 이상; 또는 30분 내지 10 시간동안 실시될 수 있다. 예를 들어, 제1 온도에서 열처리하고 제2 온도에서 경화반응을 진행할 수 있다. 상기 제1 온도는 상기 제2 온도 보다 5 ℃ 이상 낮을 수 있고, 제1 온도 및 제2 온도에서 각각 10분 이상; 또는 30분 내지 5 시간 동안 유지할 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 형상기억 고분자 조성물 또는 형상기억 고분자로부터 제조된 성형체에 관한 것이다. 상기 성형체는, 상기 형상기억 고분자 조성물 또는 형상기억 고분자를 다양한 성형기 투입하거나 다양한 형태의 틀에 투입 또는 기재 상에 코팅한 이후 경화하고 가공하여 형성될 수 있다. 상기 성형 및 코팅 방법은 본 발명의 기술 분야에서 적용 가능한 것이면 제한 없이 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 다면, 필요 시 적절한 첨가제를 더 추가하여 성형체를 제조할 수 있다. 상기 첨가제는, 염료, 색소, 용제, 난연제 등일 수 있으며, 본 명세서는 구체적으로 언급하지 않는다.
상기 성형체는, 분말, 비즈, 필름, 시트, 섬유 등의 형태일 수 있으며, 바람직하게는 필름일 수 있다. 상기 성형체는 가변형 형상기억 부재로 적용되고, 예를 들어, 가변형 형상기억 고분자 필름일 수 있다.
상기 성형체는 형상기억 특성이 필요한 제품에 적용될 수 있고, 예를 들어, 상기 필름은, 우주구조물에 장착되는 접이식 가변형 안테나에 적용될 수 있다.
즉, 상기 접이식 가변형 안테나는, 본 발명에 의한 형상기억 고분자 필름을 적용하므로, 우주로 운반시에는 접혀진 상태를 유지하며 우주에서는 별도의 열공급 장치를 구비하지 않고도 우주환경에서 조사되는 태양빛에 의해 원래의 형상으로 회복되어 안테나가 펼쳐질 수 있다. 또한, 우주환경에서 태양빛의 조사 방향에 따른 온도차로 인해 안테나의 전개 과정 및/또는 전개 후에 필름 깨짐 등을 최소화할 수 있는 양호한 충격 강도를 갖는다. 이와 더불어, 상기 형상기억 고분자 필름이 충분한 신도(elongation)를 가지므로, 우주구조물을 우주로 발사하기 전에 안테나를 접는 과정에서 소성변형의 발생 없이 잘 접혀질 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 형상기억 고분자를 포함하는 우주구조물에 적용되는 부품 또는 이를 포함하는 우주구조물에 관한 것이다. 상기 우주구조물은, 인공위성, 우주 비행선, 우주왕복선, 우주정거장 등일 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
합성예
[반응식 1]
Figure 112018132001178-pat00005
하기 반응식 1에 따라 화학식 1의 화합물(DBAEO-3)을 제조하였다. 보다 구체적으로, 500 ml 크기의 2구 플라스크에 냉각관을 장착한 후 플라스크 안을 질소로 치환하고 BPA-타입 옥시에틸렌 반복단위를 갖는 글리콜(glycol with six oxyethylene units, 98.4 g, 0.2 mol)와 에피클로로하이드린(Epichlorohydrin, 185.4 g, 2 mol)을 넣고 70 ℃에서 교반하여 균일한 혼합액을 만들었다. 여기에 수산화나트륨 (16 g, 0.4 mol)을 넣고 4시간 동안 반응시킨 후, 추가로 4 g을 더 넣고 6시간을 더 반응을 시키고 이후 온도를 85 ℃로 올린 후 1.5시간 더 반응시켰다. 반응이 끝난 후 300 ml 톨루엔을 넣고 증류수로 pH를 확인하여 중성이 될 때까지 여러 번 수세한 후 유기액층을 분리하여 감압 하에서 증류하여 톨루엔과 에피클로로하이드린을 제거하였다.
실시예 1 내지 실시예 7
화학식 2의 비스페놀 A형 에폭시 수지를 90 ℃의 오일 배스에 10분간 미리 가열해 준 뒤에 합성예에서 제조한 화학식 1의 화합물(DBAEO-3)를 하기 표 1의 비율대로 첨가한 후 격렬히 5분간 교반하여 균일한 용액을 만들었다. 이후 경화제인 하기 화학식 3의 화합물(DDM)을 하기 표 1의 비율로 첨가한 후 7분간 교반하고 40 ℃의 진공오븐에 10분간 넣어주어 혼합액 안에 존재하는 기포를 모두 제거하였다. 미리 가열된 150 ℃의 테프론 틀에 에폭시 혼합액을 부어 2시간 동안 열처리한 후 180 ℃에서 1시간 동안 더 경화반응을 진행하였다.
각 성분의 혼합량과 제조된 필름의 유리전이온도, 충격강도 및 신도를 측정하여 하기 표 1에 나타냈다.
[화학식 2]
Figure 112018132001178-pat00006
[화학식 3]
Figure 112018132001178-pat00007
비교예 1
화학식 1의 화합물(DBAEO-3)의 함량을 하기 표 1과 같이 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 각 성분의 혼합량과 제조된 필름의 유리전이온도, 충격강도 및 신도를 측정하여 하기 표 1에 나타냈다.
물성 평가
(1) 유리전이온도
DMA를 이용하여 유리 전이 온도를 측정하였다.
(2) 신도
UTM(Universal Test Machine)을 이용하여 유리전이온도 + 20 ℃의 온도에서 신도를 측정하였다. 본 발명에서 정한 신도를 측정하기 위하여 두께 1mm, 가로*세로의 길이=10 mm*50 mm의 크기로 시료를 제조하였다.
(3) 충격강도
Izod impact tester를 이용하여 ASTM D256에 의거하여 25 ℃에서 측정하였다. 본 발명에서 정한 충격강도를 측정하기 위하여 두께 4 mm, 가로*세로의 길이=12.7 mm*63 mm의 크기로 시료를 제조하였다.
Epoxy/DBAEO-3
/DDM
(w/w/w)		 Tg, DMA
(℃		 Impact
strength
(J/m)		 Elongation at Tg + 20 ℃(%) 회복율
(%)
실시예 1 90/10/19 118.7 56.0 33.7 80.4
실시예 2 80/20/19 113.4 61.3 34.4 80.9
실시예 3 70/30/19 107.8 70.3 37.4 84.1
실시예 4 90/10/21 135.8 65.5 21.4 86.3
실시예 5 80/20/21 126.8 68.7 22.8 85.6
실시예 6 70/30/21 121.2 72.4 29.8 84.6
실시예 7 60/40/21 109.5 77.2 24.9 85.1
비교예 1 100/0/21 140.0 58.3 17.6 82.2
표 1을 살펴보면, 본 발명에 의한 형상기억 고분자 조성물은 가교결합에 의해서 적절한 경화도 및 유리전이온도와 함께 우수한 복원력 및 충격강도를 갖는 형상기억 특성을 갖는 고분자 필름을 제공할 수 있다. 이와 더불어 신도가 우수하여 가변형 형상기억 부재로 적용이 가능하고, 더 나아가, 고분자 필름의 형상기억 특성에 의해서 우주구조물의 가변형 안테나의 형상기억 부재로의 적용이 가능하다.
반면에, 비교에 1은 충격강도 및 신도가 급격하게 저하되는 것을 확인할 수 있고, 이는 외부 충격 및 복원 과정에서 깨짐 등의 발생 가능성이 높다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 에폭시 수지;
    하기의 화학식 1로 표시되는 화합물; 및
    가교제;
    를 포함하고,
    상기 에폭시 수지 100 중량부에 대해 상기 가교제 15 중량부 내지 40 중량부;를 포함하고,
    가교결합에 의해 유리전이온도 107 ℃ 내지 136 ℃, 충격강도 55 J/m 내지 80 J/m 및 신도 20 % 내지 40 % (유리전이온도 + 20 ℃에서)의 형상기억 고분자를 형성하고,
    상기 형상기억 고분자는, 80 % 이상의 회복율을 갖는 것인,
    형상기억 고분자 조성물.

    [화학식 1]
    Figure 112019041291281-pat00008

    (여기서, n은 1 이상의 정수이다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르, 비스페놀 F 디글리시딜 에테르 및 비스페놀 S 디글리시딜 에테르로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인,
    형상기억 고분자 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가교제는, 방향족 디아민 화합물이며,
    상기 방향족 디아민 화합물은, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 메타페닐렌디아민, 디아미노디페닐설폰, 디에틸톨루엔디아민(DETDA), 3,3'-에틸-4,4'-디아미노페닐메탄, 테트라클로로-p-크실렌디아민, m-크실렌디아민, p-크실렌디아민, m-페닐렌디아민, o-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 2,4-디아미노아니솔, 2,4-톨루엔디아민, 2,4-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노-1,2-디페닐에탄 및 2,4-디아미노디페닐술폰으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인,
    형상기억 고분자 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지 100 중량부에 대해,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물 5 중량부 내지 80 중량부;
    를 포함하는 것인,
    형상기억 고분자 조성물.

  5. 삭제
  6. 에폭시 수지;
    하기의 화학식 1로 표시되는 화합물; 및
    가교제; 를 포함하는 형상기억 고분자 조성물의 가교결합에 의한 생성물이고,
    상기 에폭시 수지 100 중량부에 대해 상기 가교제 15 중량부 내지 40 중량부;를 포함하고,
    가교결합에 의해 유리전이온도 107 ℃ 내지 136 ℃, 충격강도 55 J/m 내지 80 J/m 및 신도 20 % 내지 40 % (유리전이온도 + 20 ℃에서)의 형상기억 고분자를 형성하고,
    상기 형상기억 고분자는, 80 % 이상의 회복율을 갖는 것인,
    형상기억 고분자.

    [화학식 1]
    Figure 112019041291281-pat00009

    (여기서, n은 1 이상의 정수이다.)

  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 에폭시 수지를 가열하는 단계;
    상기 가열된 에폭시 수지와 하기의 화학식 1의 화합물을 혼합한 이후에 가교제를 첨가하여 반응 혼합물을 형성하는 단계; 및
    상기 반응 혼합물을 가열하여 경화하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 에폭시 수지 100 중량부에 대해 상기 가교제 15 중량부 내지 40 중량부;를 포함하고,
    가교결합에 의해 유리전이온도 107 ℃ 내지 136 ℃, 충격강도 55 J/m 내지 80 J/m 및 신도 20 % 내지 40 % (유리전이온도 + 20 ℃에서)의 형상기억 고분자를 형성하고,
    상기 형상기억 고분자는, 80 % 이상의 회복율을 갖는 것인,
    형상기억 고분자의 제조방법.

    [화학식 1]
    Figure 112019041291281-pat00010

    (여기서, n은 1 이상의 정수이다.)
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반응 혼합물은, 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대해,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물 5 중량부 내지 80 중량부;
    를 포함하는 것인,
    형상기억 고분자의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 에폭시 수지를 가열하는 단계는, 30 ℃내지 100 ℃로 가열하는 것인,
    형상기억 고분자의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 경화하는 단계는, 100 ℃이상의 온도에서 열경화하는 것인,
    형상기억 고분자의 제조방법.
  13. 제6항의 형상기억 고분자를 포함하는,
    성형체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 성형체는, 가변형 형상기억 필름인 것인,
    성형체.
  15. 제6항의 형상기억 고분자를 포함하고, 우주구조물에 장착되는,
    접이식 가변형 안테나.
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