KR102242852B1 - 기계-화학적 반응을 통한 고성능 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 및 이의 제조방법 - Google Patents

기계-화학적 반응을 통한 고성능 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102242852B1
KR102242852B1 KR1020190131806A KR20190131806A KR102242852B1 KR 102242852 B1 KR102242852 B1 KR 102242852B1 KR 1020190131806 A KR1020190131806 A KR 1020190131806A KR 20190131806 A KR20190131806 A KR 20190131806A KR 102242852 B1 KR102242852 B1 KR 102242852B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polyketone
polyurethane
polymer
copolymer
polyurethane copolymer
Prior art date
Application number
KR1020190131806A
Other languages
English (en)
Inventor
박종혁
이상수
박민
김희숙
손정곤
정승준
이필립
유지완
최한형
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020190131806A priority Critical patent/KR102242852B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102242852B1 publication Critical patent/KR102242852B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/83Chemically modified polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G67/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing oxygen or oxygen and carbon, not provided for in groups C08G2/00 - C08G65/00
    • C08G67/02Copolymers of carbon monoxide and aliphatic unsaturated compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/28Treatment by wave energy or particle radiation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 기계-화학적 반응을 통해 고분자 간의 화학 결합을 형성시킨 고분자 공중합체에 관한 것으로서, 상세하게는 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자를 이용하여 상용화제 사용 없이 공중합체를 제조하고 산업용 부품으로 적용 가능한 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체는 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 간의 기계-화학적 반응을 통해 계면 친화성을 크게 향상시켜 상 분리 현상을 최소화시킴으로써 인장강도와 충격강도가 우수하며, 이러한 물성을 바탕으로 종래에 비하여 다양한 분야의 재료로 이용될 수 있다.

Description

기계-화학적 반응을 통한 고성능 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 및 이의 제조방법{High-performance polyketone-polyurethane copolymer by mechanochemical reaction and preparation methods thereof}
본 발명은 기계-화학적 반응을 통해 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 간의 화학 결합을 형성시켜, 기존의 단순 혼합된 폴리케톤/폴리우레탄 블렌드 대비 물성이 크게 향상된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
폴리케톤은 기존 엔지니어링 플라스틱(engineering plastics, EP) 대비 물성이 뛰어난 고분자이다. 폴리케톤은 주사슬이 모두 탄소로 구성되어 치밀한 결정 구조를 가지고 있으며, 기존 EP보다 내충격성, 내화학성, 치수안정성, 기체차단성 및 내마모성 등의 물성이 특히 우수하다. 예를 들어, 나일론(nylon)이나 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT) 대비 우수한 충격강도를 가지고 있기 때문에 자동차 휠 커버나 엔진 커버 등에 적용이 가능하다. 또한, 가솔린이나 염화칼슘 등의 화학물질들에 대해 나일론 6나 나일론 66에 비해 뛰어난 안정성을 보유하는 등 내화학성이 뛰어나고, 수분흡수율이 낮으며 내가수분해성이 우수하여 수분에 대한 물성 변화가 거의 없다. 게다가, 기체차단성이 우수하여 연료 탱크, 튜브 및 파이프 등에도 적용 가능하며, 내마모성이 우수하여 각종 기어 등으로 적용할 수 있고, 기존 섬유 대비 고강도 및 고탄성율을 나타내어 타이어코드 및 산업용 로프 등에도 적용될 수 있다.
이러한 폴리케톤의 장점들에 기초하여, 폴리케톤이 가지고 있는 우수한 물성을 더욱 향상시키고 새로운 기능성을 도입하기 위한 연구가 주목받고 있다. 이러한 연구의 일환으로 폴리케톤에 폴리우레탄을 혼합하여 블렌드를 제조함으로써 인장강도뿐 아니라 충격강도를 향상시키는 연구가 진행되었으나 폴리케톤과 폴리우레탄 간의 상 분리 현상 때문에 물성의 향상이 제한되는 문제가 있다.
한국등록특허 제10-1338132호 한국등록특허 제10-1527520호
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자를 기계-화학적 반응(mechanochemical reaction)을 통해 서로 간의 화학 결합을 형성시킴으로써 공중합체를 제조하여, 계면 친화성을 향상시키고 상용화제 사용 없이 상 분리 현상을 최소화할 수 있는 공중합체로서, 기존의 단순 혼합된 폴리케톤/폴리우레탄 블렌드 대비 인장강도와 충격강도를 동시에 향상시킨 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상기 특징을 갖는 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 폴리케톤 고분자; 및 메카노퓨전(mechanofusion)과 플라즈마(plasma)의 동시 처리를 포함하는 기계-화학적 반응에 의해 상기 폴리케톤 고분자와 화학 결합된 폴리우레탄 고분자;를 포함하는 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 제공한다.
또한, 본 발명은 (a) 건식 고에너지형 혼합기의 챔버에 폴리케톤 고분자 및 폴리우레탄 고분자를 투여하는 단계; 및 (b) 상기 챔버 내부에 플라즈마를 생성시킴과 동시에 메카노퓨전을 실시하여 상기 폴리케톤 고분자 및 폴리우레탄 고분자 간의 화학 결합을 형성하여 공중합체를 제조하는 단계;를 포함하는 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 사출; 또는 압출 및 사출;하여 제조되는 엔지니어링 플라스틱을 제공한다.
본 발명에 따른 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자를 메카노퓨전과 플라즈마를 동시 처리하여 기계-화학적 반응에 의해 화학 결합이 형성된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체는 종래의 헨셀 타입 믹서, 롤밀 또는 핀밀 등의 건식 혼합기로 제조한 폴리케톤/폴리우레탄 블렌드 대비 폴리케톤과 폴리우레탄 간의 계면 친화성이 매우 우수하다. 특히, 종래의 폴리케톤/폴리우레탄 블렌드는 순수한 폴리케톤 대비 기계적 물성이 저하되는 문제가 있었으나, 본 발명에 따른 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체는 상용화제 사용 없이 폴리케톤과 폴리우레탄 사이에 계면 친화성이 증가하여 기존 단순 혼합된 폴리케톤/폴리우레탄 블렌드 대비 기계적 물성이 크게 향상된다. 또한, 상기 폴리케톤 고분자와 상기 폴리우레탄 고분자 사이에 형성된 화학 결합은 폴리케톤과 폴리우레탄 간의 상 분리 현상을 최소화하여 공중합체 내 폴리우레탄의 크기를 감소시킴으로써 상호 간의 계면의 면적을 크게 증가시켜 인장강도와 충격강도를 동시에 향상시킬 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체는 향상된 물성을 바탕으로 종래에 비하여 다양한 분야의 재료로 이용이 가능하다.
도 1은 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자의 혼합물이 메카노퓨전과 플라즈마 동시 처리를 포함하는 기계-화학적 반응에 의해 화학 결합되어 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 형성하는 것을 도식화한 것이다.
도 2는 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자의 혼합물이 메카노퓨전과 플라즈마 동시 처리를 포함하는 기계-화학적 반응에 의해 화학 결합되어 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 형성한 것을 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy, SEM)으로 관찰한 결과이다.
도 3는 순수한 폴리케톤 고분자, 순수한 폴리우레탄 고분자, 실시예 3-1, 비교예 3-1, 비교예 8-1 시편을 퓨리에 변환 적외선 분광기(FT-IR spectrometer)로 분석한 결과이다.
도 4a는 실시예 3-1에 따른 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 시편을 액체 질소 내에서 냉각시킨 후 파단하고 폴리우레탄 부분을 용매로 제거하여 공중합체 내 폴리우레탄의 크기를 주사 전자 현미경으로 분석한 결과이다.
도 4b는 비교예 3-1에 따른 폴리케톤/폴리우레탄 블렌드 시편을 액체 질소 내에서 냉각시킨 후 파단하고 폴리우레탄 부분을 용매로 제거하여 공중합체 내 폴리우레탄의 크기를 주사 전자 현미경으로 분석한 결과이다.
도 5a는 실시예 3-1에 따른 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 시편의 충격 파단면을 주사 전자 현미경으로 분석한 결과이다.
도 5b는 비교예 3-1에 따른 폴리케톤/폴리우레탄 블렌드 시편의 충격 파단면을 주사 전자 현미경으로 분석한 결과이다.
이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명은 서로 친화성이 좋지 않은 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자를 메카노퓨전과 플라즈마의 동시 처리를 통해 서로 간의 화학 결합을 형성시킨 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 공중합체는 폴리케톤과 폴리우레탄 간의 계면 친화성이 우수하여, 종래의 상용화제를 사용하거나 압출/사출 성형으로 제조한 폴리케톤/폴리우레탄 블렌드에 비하여 폴리우레탄의 함량을 증가시켜도 공중합체의 인장강도는 비슷하게 유지되면서, 충격강도가 현저히 증가된다. 특히, 본 발명에 따른 공중합체는 폴리우레탄의 많은 함량을 투입하지 않고도 우수한 충격강도를 얻을 수 있으므로 기존 제품의 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 더욱 우수한 특성을 요구하는 분야에서도 활용될 수 있다.
종래 기술에 따라 단순 혼합된 폴리케톤/폴리우레탄 블렌드는 폴리케톤과 폴리우레탄의 친화성이 좋지 못하여 상 분리 현상에 의해 충격강도를 저하시킨다. 이러한 낮은 충격강도는 폴리우레탄의 함량을 증가시켜 개선할 수 있으나, 블렌드의 인장강도와 탄성율을 크게 하락시키는 문제점을 가지고 있다.
이에 본 발명자들은 메카노퓨전과 플라즈마의 동시 처리를 포함하는 기계-화학적 반응을 통해 폴리케톤과 폴리우레탄의 계면에서 물리적 및 화학적인 방법으로 두 물질 사이의 화학 결합을 형성시킨 결과 인장강도는 물론 충격강도 역시 우수한 공중합체를 제조하여 본 발명을 완성하게 되었다.
폴리케톤-폴리우레탄 공중합체에 화학 결합이 형성됨에 따라 파괴 거동은 크게 변하게 된다. 저속 균열 성장 지역의 범위가 넓어지고, 이 부분에서는 광범위하게 공동화와 연속상의 전단 항복이 일어나는 것이 관찰되었다. 이론적으로 분산상의 계면 탈착과 공동화는 주변 폴리케톤의 응력 상태를 평면 변형에서 평면 응력 상태로 바꾸어 전단 항복을 유발한다. 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체에 화학 결합이 형성됨에 따라 크게 낮아진 계면 장력에 의해 폴리우레탄 분산상은 작고 고르게 분포하게 된다. 이때, 입자 사이 폴리케톤은 평면 변형에서 평면 응력으로 응력 상태가 바뀌어 전단 항복이 일어나 보다 많은 충격 에너지가 흡수 및 분산되어 충격 강도가 크게 향상될 수 있다. 이러한 형태의 파단면은 외부 충격에 대해 서로 다른 층에서 크레이즈(craze)가 발달하여 크랙이 되어 나타난다. 이러한 표면 형태는 크랙 꺾임이 존재한다는 것을 의미하며 고분자 공중합체의 강인성을 높이는 역할을 한다.
본 발명은 폴리케톤 고분자; 및 메카노퓨전(mechanofusion)과 플라즈마(plasma)의 동시 처리를 포함하는 기계-화학적 반응에 의해 폴리케톤 고분자와 화학 결합된 폴리우레탄 고분자;를 포함하는 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 제공한다.
본 발명에 의하면, 상기 기계-화학적 반응은 무용매 공정일 수 있다. 본 명세서에서 무용매 공정이란 공정 중에 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 외에 다른 용매를 사용하지 않는 것을 의미한다.
상기 메카노퓨전은 챔버 자체 또는 챔버 내부의 로터를 100 내지 7000 rpm의 속도로 회전시켜 수행되는 것일 수 있다. 상기 메카노퓨전은 상기 폴리케톤 고분자 및 폴리우레탄 고분자에 기계적 힘(전단력, 압축력, 마찰력)을 인가하기 위하여 사용되며, 상기 기계적 힘에 의해 발생한 높은 열 에너지는 고분자 사슬을 절단하고 라디칼을 생성함으로써, 라디칼 반응에 의해 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 사이에서 화학 결합을 형성할 수 있도록 한다.
상기 챔버 자체 또는 챔버 내부의 로터 회전 속도는 상기 챔버에 투입된 폴리케톤 고분자 및 폴리우레탄 고분자의 양에 따라 상기 범위에서 적절히 선택될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 플라즈마는 질소 플라즈마, 산소 플라즈마, 공기 플라즈마, 아르곤 플라즈마 또는 이산화탄소 플라즈마일 수 있으며, 바람직하게는 산소 플라즈마 또는 공기 플라즈마일 수 있다.
본 발명에 의하면 상기 폴리케톤 고분자와 상기 폴리우레탄 고분자 사이에는 질소 및 산소 중에서 선택되는 하나 이상의 원자를 포함하는 도핑층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 플라즈마의 처리는 폴리케톤 고분자 및/또는 폴리우레탄 고분자의 표면에 상기 질소 또는 산소 원자를 아마이드기, 아민기, 히드록시기, 알데히드기, 카르복실기 및 카르보닐기 중에서 선택되는 1종 이상의 작용기 형태로 생성시킨다. 또한, 상기 폴리케톤 고분자 및 상기 폴리우레탄 고분자의 표면에 형성된 작용기들은 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 간에 강한 화학 결합을 형성시켜 폴리케톤과 폴리우레탄 사이의 친화성을 증가시키고 폴리케톤-폴리우레탄이 공중합체를 형성하게 하여 상 분리 현상을 최소화시킬 수 있다.
본 발명에 의하면 상기 폴리케톤 고분자와 상기 폴리우레탄 고분자 사이에는 아마이드 결합, 아민 결합, 에테르 결합, 카보닐 결합, 에틸렌 결합 및 아세탈 결합 중에서 선택되는 화학적 결합이 하나 이상 형성될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
상기 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체는 FT-IR 분석에서 1200 cm-1 내지 1000 cm-1 파장범위에서 피크를 가질 수 있다. 상기 범위의 피크는 상기 폴리케톤 및 폴리우레탄 고분자 사이에 에테르 결합이 형성되어있음을 의미하는데, 상기 에테르 결합은 화학적인 안정성을 바탕으로 상 분리 현상을 최소화할 수 있다는 점에서 바람직하다.
바람직하게는 상기 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 내부의 폴리우레탄의 크기가 1 μm 이하인 것일 수 있는데, 형태학적으로 상기 폴리케톤과 폴리우레탄 사이의 계면 장력이 낮아져 상 분리 현상을 최소화시킬 수 있어 우수한 상용성을 가질 수 있다는 점에서 바람직하다. 상기 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 내부의 폴리우레탄의 크기가 1 μm를 초과할 경우 계면 친화도가 낮아지고 계면 장력이 증가하여 상용성이 저하될 수 있다는 문제가 있을 수 있다.
본 발명에 따른 폴리케톤 고분자는 선공지된 방법으로 제조된 것이면 특별히 제한은 없으며, 예를 들어, 일산화탄소와 적어도 1종의 에틸렌계 불포화탄화수소로 이루어진 선상교대 폴리케톤 고분자일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 고분자는 선공지된 방법으로 제조된 것이면 특별히 제한은 없으며, 예를 들어, 다이 또는 트리 폴리이소시아네이트(di- or tri poly-isocyanate)와 폴리올(polyol) 간의 반응으로 생성된 고분자일 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체는 상기 폴리우레탄 고분자를 0.1 내지 30 중량% 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 10 중량%, 더 바람직하게는 1 내지 5 중량% 포함되는 것이 충격강도와 인장강도의 증가율이 높은 우수한 공중합체가 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체는 폴리우레탄 고분자가 폴리케톤 고분자와 기계-화학적 반응을 통해 화학 결합이 형성되었기 때문에 두 물질의 상 분리 현상을 최소화시킬 수 있어 공중합체에 가해지는 충격을 효과적으로 흡수할 수 있고 인장강도가 순수한 폴리케톤과 비교하여 유지되거나 증가할 수 있다.
상기 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체의 충격강도는 13 내지 34 kJ/m2 일 수 있다.
다음으로, 본 발명은 (a) 건식 고에너지형 혼합기의 챔버에 폴리케톤 고분자 및 폴리우레탄 고분자를 투여하는 단계; 및 (b) 상기 챔버 내부에 플라즈마를 생성시킴과 동시에 메카노퓨전을 실시하여 상기 폴리케톤 고분자 및 폴리우레탄 고분자 간의 화학 결합을 형성하여 공중합체를 제조하는 단계;를 포함하는 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체의 제조방법을 제공한다.
상기 메카노퓨전은 챔버 자체 또는 챔버 내부의 로터를 100 내지 7000 rpm의 속도로 회전시켜 수행되는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 메카노퓨전(mechanofusion)이란 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 혼합물에 강한 기계적 에너지를 가하면 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자가 강한 전단력에 의해서 마찰력과 압축력을 받게 되고, 이에 의해 발생한 높은 열에너지 때문에 고분자 사슬이 절단되어 라디칼을 생성시킴으로써 라디칼 반응에 의해 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 사이에서 화학 결합이 형성되는 것이다.
일반적으로 서로 다른 고분자들을 단순 블렌딩 한 경우, 서로 간에 상용성이 떨어져 조액이나 컴파운딩 제조 시 상 분리 현상이 발생하고, 이로 인해 인장강도, 인장신율, 탄성율 및 충격강도가 저하되어 상업적으로 적용되기 어려운 단점이 있다. 따라서 종래 기술에 따라 블렌드 제조하는 경우 상용성을 증가시키기 위해 적절한 상용화제를 탐색하고 적용해야만 하는 문제가 있었다.
이에, 본 발명자들은 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자를 메카노퓨전과 플라즈마 동시 처리를 포함하는 기계-화학적 반응에 의해 상호 간의 화학 결합을 형성시킴으로써 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 형성한 것을 확인하였으며, 특히 메카노퓨전과 플라즈마를 동시에 처리할 경우 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 사이에서 화학 결합을 효과적으로 형성시킬 수 있음을 확인하였다. 상기 폴리우레탄 고분자와 폴리케톤 고분자의 친화성 향상은 공중합체의 충격강도와 인장강도를 증가시켰고 특히, 충격강도를 현저히 증가시켰다.
상기 (a) 단계는 상기 폴리우레탄 고분자가 0.1 내지 30 중량% 포함되도록 투여하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 중량%로 투여되는 것일 수 있다. 상기 1 내지 5 중량%로 함유되는 것이 충격강도와 인장강도의 증가율이 높은 공중합체가 제조될 수 있다는 점에서 가장 바람직하다.
본 발명에 의하면, 상기 플라즈마 생성 및 메카노퓨전은 질소, 산소, 공기, 아르곤 또는 이산화탄소 기류 분위기 하에서 수행될 수 있다. 또한 상기 플라즈마는 폴리케톤 고분자 및 폴리우레탄 고분자 중 어느 하나 이상의 표면에 작용기(functional group)를 형성시키기 위한 것일 수 있으며, 상기 폴리케톤 고분자 및 상기 폴리우레탄 고분자 중에서 선택되는 1종 이상의 표면을 물리적 또는 화학적으로 개질시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 작용기는 아마이드기, 아민기, 히드록시기, 알데히드기, 카르복실기 및 카르보닐기 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 상기 폴리케톤 고분자 및/또는 상기 폴리우레탄 고분자의 표면에 형성된 상기 작용기는 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 사이의 친화성을 증가시키고 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 간에 아마이드 결합, 아민 결합, 에테르 결합, 카보닐 결합, 에틸렌 결합 및 아세탈 결합 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 결합을 형성시키며 안정적으로 결합될 수 있게 한다.
상기 폴리케톤 고분자 및 폴리우레탄 고분자 간의 화학 결합은 아마이드 결합, 아민 결합, 에테르 결합, 카보닐 결합, 에틸렌 결합 및 아세탈 결합 중에서 선택되는 화학적 결합이 하나 이상 형성될 수 있다.
본 발명의 가장 바람직한 구현예에 따르면, 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체의 제조방법은 상기 (a) 단계는 상기 폴리케톤 고분자를 95 내지 99 중량% 및 상기 폴리우레탄 고분자를 1 내지 5 중량% 포함되도록 투여하는 것이고, 상기 플라즈마는 상기 챔버의 내부에 2.0×102 내지 1.0×103 Pa의 산소 분위기 및 3 내지 4 kV의 전압 조건에 의해 생성되고, 상기 메카노퓨전은 챔버 내부의 로터가 1000 내지 4000 rpm의 속도로 30 분 내지 1 시간 동안 회전되는 것이고, 상기 (b) 단계는 50 내지 90 ℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다.
상기 조건 하에서 제조된 공중합체는 다른 조건 하의 공중합체와는 달리 순수 폴리케톤이 갖는 물성 즉, 높은 인장강도와 영률을 유지하면서 충격강도를 80% 내지 150%(폴리우레탄 함량 1%의 경우 80%, 5%의 경우 150%) 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 내에서 폴리우레탄의 입자 크기가 1 ㎛ 이하 수준으로 형성되어 상용화제 없이 상용성이 크게 증가한 효과를 확인할 수 있었다.
반면, 다른 조건 하에서 제조된 공중합체는 충격강도의 향상 폭이 감소하거나 폴리케톤이 갖는 물성인 인장강도와 영률이 순수 폴리케톤의 수준으로 유지되지 못하고 저하되었으며, 폴리우레탄의 입자 크기가 3 ㎛ 이상으로 크게 증가하여 상용성이 감소하는 것을 확인하였다.
이와 같은 본 발명은 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 제조에 있어서, 상용화제의 사용 없이 플라즈마를 생성시키는 동시에 메카노퓨전을 실시하는 간단한 공정으로 기존 공정 대비 제조시간이 단축되고, 상업적인 대량 생산에 적합하면서도 인장강도 및 충격강도가 향상된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체는 사출 또는 압출 및 사출하여 이용될 수 있다. 사출 또는 압출 및 사출된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체는 폴리케톤과 폴리우레탄의 상용성이 우수하여, 인장강도가 증가 또는 유지될 뿐만 아니라 충격강도가 매우 우수한 특징을 갖는다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않고, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
<실시예>
실시예 1. 0.5 중량% 폴리우레탄 함유 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체
폴리케톤 고분자 298.5 g, 폴리우레탄 고분자 1.5 g을 건식 고에너지형 혼합기의 챔버에 투여하였다. 챔버 내부의 공기를 산소 분위기로 교체하여 5.0×102 Pa의 압력을 갖도록 조절하였다. 챔버 내 로터의 회전속도를 2000 rpm의 속도로 설정하여 45 분 동안 메카노퓨전을 실시하였으며, 메카노퓨전을 실시하는 동안 챔버 내부에 3~4 kV의 전압을 걸어 챔버 내부에 플라즈마를 10분간 생성시켜 기계-화학적 반응을 통해 화학 결합이 형성된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 제조하였다. 챔버 내부의 온도는 70 ℃로 유지되었다.
실시예 2. 1 중량% 폴리우레탄 함유 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체
폴리케톤 고분자 297 g, 폴리우레탄 고분자 3 g을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1의 방법으로 기계-화학적 반응을 통해 화학 결합이 형성된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 제조하였다.
실시예 3. 5 중량% 폴리우레탄 함유 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체
폴리케톤 고분자 285 g, 폴리우레탄 고분자 15 g을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1의 방법으로 기계-화학적 반응을 통해 화학 결합이 형성된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 제조하였다.
실시예 4. 10 중량% 폴리우레탄 함유 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체
폴리케톤 고분자 270 g, 폴리우레탄 고분자 30 g을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1의 방법으로 기계-화학적 반응을 통해 화학 결합이 형성된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 제조하였다.
실시예 5. 20 중량% 폴리우레탄 함유 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체
폴리케톤 고분자 240 g, 폴리우레탄 고분자 60 g을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1의 방법으로 기계-화학적 반응을 통해 화학 결합이 형성된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 제조하였다.
비교예 1.
폴리케톤 고분자 298.5 g, 폴리우레탄 고분자 1.5 g을 3 roll machine을 이용하여 72 시간 동안 혼합하여 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 제조하였다.
비교예 2.
폴리케톤 고분자 297 g, 폴리우레탄 고분자 3 g을 3 roll machine을 이용하여 72 시간 동안 혼합하여 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 제조하였다.
비교예 3.
폴리케톤 고분자 285 g, 폴리우레탄 고분자 15 g을 3 roll machine을 이용하여 72 시간 동안 혼합하여 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 제조하였다.
비교예 4.
폴리케톤 고분자 270 g, 폴리우레탄 고분자 30 g을 3 roll machine을 이용하여 72 시간 동안 혼합하여 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 제조하였다.
비교예 5.
폴리케톤 고분자 240 g, 폴리우레탄 고분자 60 g을 3 roll machine을 이용하여 72 시간 동안 혼합하여 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 제조하였다.
비교예 6.
폴리케톤 고분자 298.5 g, 폴리우레탄 고분자 1.5 g을 건식 고에너지형 혼합기의 챔버에 투여한 뒤, 플라즈마 생성 없이 메카노퓨전을 실시하였다.
비교예 7.
폴리케톤 고분자 297 g, 폴리우레탄 고분자 3 g을 건식 고에너지형 혼합기의 챔버에 투여한 뒤, 플라즈마 생성 없이 메카노퓨전을 실시하였다.
비교예 8.
폴리케톤 고분자 285 g, 폴리우레탄 고분자 15 g을 건식 고에너지형 혼합기의 챔버에 투여한 뒤, 플라즈마 생성 없이 메카노퓨전을 실시하였다.
비교예 9.
폴리케톤 고분자 270 g, 폴리우레탄 고분자 30 g을 건식 고에너지형 혼합기의 챔버에 투여한 뒤, 플라즈마 생성 없이 메카노퓨전을 실시하였다.
비교예 10.
폴리케톤 고분자 240 g, 폴리우레탄 고분자 60 g을 건식 고에너지형 혼합기의 챔버에 투여한 뒤, 플라즈마 생성 없이 메카노퓨전을 실시하였다.
실시예 1-1.
상기 실시예 1의 기계-화학적 반응을 통해 상호 간의 화학 결합이 형성된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 이축 압출기(twin screw extruder)에 넣고 압출하였다. 압출 조건은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 다이 온도를 각기 230, 240, 240, 240, 235, 235, 230 ℃로, 스크류 속도를 100 rpm으로 설정하였다. 압출된 시료는 펠렛타이저(pelletizer)를 이용하여 펠렛(pellet)으로 잘라주었다.
다음으로, 기계-화학적 반응을 통해 화학 결합이 형성된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 펠렛을 사출기(injection molding machine)를 이용하여 사출하여 시편을 제조하였다. 사출 조건은 1, 2, 3, 4 다이 온도를 각기 235, 240, 240, 240 ℃로, 스크류 속도를 200 rpm으로, 배압(back pressure)은 8.5 bar로 설정하였다.
실시예 2-1.
상기 실시예 1 대신에 실시예 2의 기계-화학적 반응을 통해 화학 결합이 형성된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 사용한 것을 제외하고 실시예 1-1의 방법으로 시편을 제조하였다.
실시예 3-1.
상기 실시예 1 대신에 실시예 3의 기계-화학적 반응을 통해 화학 결합이 형성된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 사용한 것을 제외하고 실시예 1-1의 방법으로 시편을 제조하였다.
실시예 4-1.
상기 실시예 1 대신에 실시예 4의 기계-화학적 반응을 통해 화학 결합이 형성된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 사용한 것을 제외하고 실시예 1-1의 방법으로 시편을 제조하였다.
실시예 5-1.
상기 실시예 1 대신에 실시예 5의 기계-화학적 반응을 통해 화학 결합이 형성된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 사용한 것을 제외하고 실시예 1-1의 방법으로 시편을 제조하였다.
비교예 1-1.
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 압출 및 사출하되, 상기 실시예 1의 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 대신에 비교예 1의 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 사용하였다.
비교예 2-1.
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 압출 및 사출하되, 상기 실시예 1의 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 대신에 비교예 2의 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 사용하였다.
비교예 3-1.
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 압출 및 사출하되, 상기 실시예 1의 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 대신에 비교예 3의 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 사용하였다.
비교예 4-1.
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 압출 및 사출하되, 상기 실시예 1의 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 대신에 비교예 4의 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 사용하였다.
비교예 5-1.
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 압출 및 사출하되, 상기 실시예 1의 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 대신에 비교예 5의 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 사용하였다.
비교예 6-1.
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 압출 및 사출하되, 상기 실시예 1의 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 대신에 비교예 6의 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 사용하였다.
비교예 7-1.
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 압출 및 사출하되, 상기 실시예 1의 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 대신에 비교예 7의 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 사용하였다.
비교예 8-1.
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 압출 및 사출하되, 상기 실시예 1의 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 대신에 비교예 8의 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 사용하였다.
비교예 9-1.
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 압출 및 사출하되, 상기 실시예 1의 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 대신에 비교예 9의 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 사용하였다.
비교예 10-1.
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 압출 및 사출하되, 상기 실시예 1의 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 대신에 비교예 10의 폴리케톤/폴리우레탄 혼합물을 사용하였다.
비교예 11-1.
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 압출 및 사출하되, 상기 실시예 1의 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 대신에 순수 폴리케톤을 사용하였다.
<시험예>
시험예 1. 물성테스트
만능시험기(universal testing machine)와 충격강도 시험기(notched IZOD impact strength tester)를 이용하여 실시예 1-1 내지 5-1 및 비교예 1-1 내지 11-1에 따른 시편의 인장강도(tensile strength), 영율 및 충격강도를 측정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 인장강도
(MPa)
영율
(MPa)
충격강도
(kJ/m2)
실시예 1-1 61.5±0.4 1342.8±67.5 13.3±0.4
실시예 2-1 59.4±0.6 1326.9±102.7 15.7±0.2
실시예 3-1 58.5±0.7 1315.1±124.6 22.4±0.3
실시예 4-1 54.7±0.3 1301.9±114.1 28.5±0.5
실시예 5-1 48.9±0.8 1090.8±90.9 33.4±0.7
비교예 1-1 56.9±0.6 1293.1±101.9 9.9±1.1
비교예 2-1 53.4±1.2 1258.6±150.8 11.3±1.3
비교예 3-1 50.1±3.4 1114.9±127.8 11.8±2.4
비교예 4-1 44.2±5.3 1001.3±244.1 23.1±1.9
비교예 5-1 32.3±2.9 846.8±223.1 25.5±2.1
비교예 6-1 58.7±1.1 1321.2±126.9 11.6±1.5
비교예 7-1 55.1±1.9 1273.7±185.6 12.4±1.8
비교예 8-1 53.4±3.4 1180.2±174.1 15.7±1.7
비교예 9-1 49.6±1.9 1040.2±116.6 24.8±2.3
비교예 10-1 40.3±2.5 977.8±187.8 27.9±1.8
비교예 11-1 60.1±2.1 1339.2±163.5 8.7±1.4
표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 실시예의 시편들은 충격강도가 13 내지 34 kJ/m2, 인장강도가 45 내지 65 MPa의 값을 가졌으며, 폴리우레탄의 함량이 증가할수록 인장강도의 값은 조금씩 감소하였으나, 충격강도의 값은 크게 상승하였다. 본 발명에 따른 실시예 1-1 내지 5-1의 시편들이 비교예 1-1 내지 11-1 에 비하여 인장강도가 우수하였으며, 특히 충격강도가 우수하였다.
가장 바람직한 실시예인 실시예 3-1의 경우 순수한 폴리케톤을 시편으로 사용한 비교예 11-1에 비하여 인장강도는 비슷하게 유지되었으나, 충격강도가 150% 이상 향상되었으며, 폴리우레탄 함량이 동일한 비교예 3-1 및 비교예 8-1에 비하여 인장강도가 우수하였고, 특히 충격강도는 40% 이상 향상되었다.
시험예 2. 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy, SEM) 관측
주사 전자 현미경으로 기계-화학적 반응을 통해 화학 결합이 형성된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 관측하였으며, 이를 하기 도 2에 나타내었다.
도 2에서 큰 입자는 폴리케톤이며 작은 입자는 폴리우레탄이다. 폴리케톤 표면에 폴리우레탄이 강하게 결합하고 있는 것을 확인하였다.
주사 전자 현미경으로 실시예 3-1 및 비교예 3-1에 따른 시편을 액체 질소 조건에서 냉각시킨 후 파단한 단면에서 디메틸포름라마이드(dimethylformamide, DMF)를 이용하여 폴리우레탄 부분을 제거하여 폴리우레탄의 크기를 관측하였으며, 이를 하기 도 4에 나타내었다. 도 4a는 실시예 3-1의 SEM 이미지이며, 도 4b는 비교예 3-1의 SEM 이미지이다.
도 4a 및 4b에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 3-1은 비교예 3-1에 비해 폴리우레탄의 크기가 작아졌다. 도 4a에서의 평균 폴리우레탄의 크기는 1 μm 이하이며, 도 4b에서 평균 크기가 3 μm 이상이라는 것을 알 수 있다. 이는 두 고분자 사이 계면 친화도가 향상되어 폴리우레탄의 계면 장력이 낮아져 고분자 간의 상용성이 우수하다는 것을 보여준다.
주사 전자 현미경으로 실시예 3-1 및 비교예 3-1에 따른 시편의 충격 파단면을 관측하였으며, 이를 하기 도 5에 나타내었다. 도 5a는 실시예 3-1의 SEM 이미지이며, 도 5b는 비교예 3-1의 SEM 이미지이다.
도 5a 및 5b에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 3-1은 비교예 3-1 비해 매트릭스의 소성변형 영역이 증가하였다. 이 영역에서 폴리케톤과 폴리우레탄 계면 사이에서 결합이 깨지면서 삼축응력이 해소되어 더욱 효과적으로 에너지 손실을 야기하였다. 이와 같은 결과를 통해서, 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자가 메카노퓨전과 플라즈마 동시 처리를 포함하는 기계-화학적 반응에 의해 화학 결합이 형성됨으로써 상용화제 사용 없이 두 물질간 계면 친화성이 향상되어 공중합체가 높은 충격강도를 보임을 알 수 있다.
시험예 3. 퓨리에 변환 적외선 분광(FT-IR spectroscopy) 분석
본 발명에 따른 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체의 상호 결합이 메카노퓨전과 플라즈마의 복합화 공정에 의해 형성되는 것인지 확인하기 위하여 본 발명에 따른 실시예 3-1, 비교예 3-1, 비교예 8-1의 시편과 순수한 폴리케톤 고분자 그리고 순수한 폴리우레탄 고분자를 퓨리에 변환 적외선 분광 분석을 실시하였으며, 이를 하기 도 3에 나타냈다.
상기 도 3에서 확인할 수 있듯이, 실시예 3-1은 메카노퓨전과 플라즈마 처리에 의해 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 간의 화학 결합이 형성된 것을 확인할 수 있다. 반면, 비교예 3-1과 비교예 8-1은 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 간의 결합이 형성되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 상기와 같은 결과를 통해 메카노퓨전과 플라즈마 동시 처리가 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 사이의 화학 결합 형성에 관여하는 것을 입증하였다.
상기와 같은 결과로부터, 일반적인 압출/사출을 통해서 폴리케톤과 폴리우레탄의 상용성을 증가시키는 것이 어려우며, 이러한 단순 혼합된 폴리케톤/폴리우레탄 블렌드는 인장강도와 충격강도가 열악한 것으로 나타났다. 한편, 플라즈마 처리가 없는 메카노퓨전은 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자를 기계적 힘으로 혼합시켜 두 물질 간의 친화성을 소폭 개선시킬 수 있었으나, 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 사이의 화학 결합을 형성시키지 못하기 때문에 기계적 물성 향상에 한계를 나타내었다.
반면, 본 발명에 따라 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자를 플라즈마를 생성시키면서 동시에 메카노퓨전을 실시하는 경우, 폴리케톤 고분자와 폴리우레탄 고분자 사이에 기계-화학적 반응을 통해 화학 결합이 형성된 공중합체가 제조되는 것을 확인하였다. 이러한 기계-화학적 반응을 통해 제조된 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체는 상 분리 현상을 최소화하여 기계적 물성 향상 또는 유지할 뿐만 아니라 충격강도를 우수하게 하였다.
전술한 실시예 및 비교예는 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 폴리케톤 고분자; 및 메카노퓨전(mechanofusion)과 플라즈마(plasma)의 동시 처리를 포함하는 기계-화학적 반응에 의해 상기 폴리케톤 고분자와 화학 결합된 폴리우레탄 고분자;를 포함하고,
    상기 플라즈마는 산소 플라즈마이고,
    상기 폴리케톤 고분자와 상기 폴리우레탄 고분자 사이에는 산소원자를 포함하는 도핑층을 포함하고,
    상기 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체는 상기 폴리우레탄 고분자를 1 내지 10 중량% 포함하고,
    상기 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 내부의 폴리우레탄의 크기가 1 μm 이하이고,
    상기 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체의 충격강도가 13 내지 34 kJ/m2 인 것을 특징으로 하는 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기계-화학적 반응은 무용매 공정인 것을 특징으로 하는 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메카노퓨전은 챔버 자체 또는 챔버 내부의 로터를 100 내지 7000 rpm의 속도로 회전시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리케톤 고분자와 상기 폴리우레탄 고분자 사이에는 에테르 결합, 카보닐 결합, 에틸렌 결합 및 아세탈 결합 중에서 선택되는 화학적 결합이 하나 이상 형성된 것을 특징으로 하는 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체는 FT-IR 분석에서 1200 cm-1 내지 1000 cm-1 파장범위에서 피크를 갖는 것을 특징으로 하는 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. (a) 건식 고에너지형 혼합기의 챔버에 폴리케톤 고분자 및 폴리우레탄 고분자를 투여하는 단계; 및
    (b) 상기 챔버 내부에 플라즈마를 생성시킴과 동시에 메카노퓨전을 실시하여 상기 폴리케톤 고분자 및 폴리우레탄 고분자 간의 화학 결합을 형성하여 공중합체를 제조하는 단계;를 포함하고,
    상기 플라즈마 생성 및 메카노퓨전은 산소 기류 분위기 하에서 수행하고,
    상기 폴리케톤 고분자와 상기 폴리우레탄 고분자 사이에는 산소원자를 포함하는 도핑층을 포함하고,
    상기 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체는 상기 폴리우레탄 고분자를 1 내지 10 중량% 포함하고,
    상기 플라즈마는 상기 폴리케톤 고분자 및 상기 폴리우레탄 고분자 중에서 선택되는 1종 이상의 표면에 산소 원자를 포함하는 작용기(functional group)을 생성시키고,
    상기 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 내부의 폴리우레탄의 크기가 1 μm 이하이고,
    상기 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체의 충격강도가 13 내지 34 kJ/m2 인 것을 특징으로 하는 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 메카노퓨전은 챔버 자체 또는 챔버 내부의 로터를 100 내지 7000 rpm의 속도로 회전시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체의 제조방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서,
    상기 작용기는 히드록시기, 알데히드기, 카르복실기 및 카르보닐기 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체의 제조방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 폴리케톤 고분자 및 폴리우레탄 고분자 간의 화학 결합은 에테르 결합, 카보닐 결합, 에틸렌 결합 및 아세탈 결합 중에서 선택되는 화학적 결합이 하나 이상 형성된 것을 특징으로 하는 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체의 제조방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제1항 내지 제3항, 제6항, 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체를 사출; 또는 압출 및 사출;하여 제조되는 엔지니어링 플라스틱.
KR1020190131806A 2019-10-23 2019-10-23 기계-화학적 반응을 통한 고성능 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 및 이의 제조방법 KR102242852B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190131806A KR102242852B1 (ko) 2019-10-23 2019-10-23 기계-화학적 반응을 통한 고성능 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190131806A KR102242852B1 (ko) 2019-10-23 2019-10-23 기계-화학적 반응을 통한 고성능 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 및 이의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102242852B1 true KR102242852B1 (ko) 2021-04-21

Family

ID=75743966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190131806A KR102242852B1 (ko) 2019-10-23 2019-10-23 기계-화학적 반응을 통한 고성능 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102242852B1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101338132B1 (ko) 2006-12-28 2013-12-06 주식회사 효성 폴리케톤의 제조방법
KR101527520B1 (ko) 2009-12-21 2015-06-10 주식회사 효성 폴리케톤 블렌드 및 그 제조방법
KR20160059891A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 주식회사 효성 열가소성 폴리우레탄 수지가 포함된 폴리케톤 조성물
KR20160059883A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 주식회사 효성 Atm 기어용 폴리케톤 수지 조성물
KR101795788B1 (ko) * 2016-10-27 2017-11-08 한국과학기술연구원 고분자-탄소필러 복합체 및 이의 제조방법
KR20180020501A (ko) * 2016-08-18 2018-02-28 한국과학기술연구원 폴리케톤-탄소필러 복합체 및 이의 제조방법
KR20190087232A (ko) * 2018-01-16 2019-07-24 한국과학기술연구원 향상된 기계적 물성과 열 안정성을 갖는 폴리케톤-하이브리드 탄소 필러 복합체 및 이의 제조방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101338132B1 (ko) 2006-12-28 2013-12-06 주식회사 효성 폴리케톤의 제조방법
KR101527520B1 (ko) 2009-12-21 2015-06-10 주식회사 효성 폴리케톤 블렌드 및 그 제조방법
KR20160059891A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 주식회사 효성 열가소성 폴리우레탄 수지가 포함된 폴리케톤 조성물
KR20160059883A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 주식회사 효성 Atm 기어용 폴리케톤 수지 조성물
KR20180020501A (ko) * 2016-08-18 2018-02-28 한국과학기술연구원 폴리케톤-탄소필러 복합체 및 이의 제조방법
KR101795788B1 (ko) * 2016-10-27 2017-11-08 한국과학기술연구원 고분자-탄소필러 복합체 및 이의 제조방법
KR20190087232A (ko) * 2018-01-16 2019-07-24 한국과학기술연구원 향상된 기계적 물성과 열 안정성을 갖는 폴리케톤-하이브리드 탄소 필러 복합체 및 이의 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhou et al. Interfacial crystallization enhanced interfacial interaction of Poly (butylene succinate)/ramie fiber biocomposites using dopamine as a modifier
Shi et al. Structure and performance of reclaimed rubber obtained by different methods
US7652084B2 (en) Nanocomposite fibers and film containing polyolefin and surface-modified carbon nanotubes
Hallad et al. Graphene reinforced natural fiber nanocomposites for structural applications
CN108546353B (zh) 一种车体制造用玄武岩纤维复合材料及其制备方法
KR102169771B1 (ko) 탄닌산이 코팅된 그래핀-에폭시 난연 복합소재 및 그의 제조방법
BRPI0602097B1 (pt) processo de confecção de compósitos de poliamidas com fibras naturais e compósitos de poliamidas com fibras naturais
KR101984207B1 (ko) 폴리케톤-탄소필러 복합체 및 이의 제조방법
Wu et al. Effect of KH550 on the preparation and compatibility of carbon fibers reinforced silicone rubber composites
CN106903959B (zh) 一种太阳能背板用阻隔膜及其制备方法
JP2020125473A (ja) ポリカーボネート−ナノセルロース複合素材およびその製造方法
Xue et al. Preparation and flame retardancy of polyurethane/POSS nanocomposites
Surajarusarn et al. Realising the potential of pineapple leaf fiber as green and high-performance reinforcement for natural rubber composite with liquid functionalized rubber
Wu et al. Enhancing β-phase content and tensile properties in poly (vinylidene fluoride) by adding halloysite nanotubes and injecting water during extrusion
KR101795788B1 (ko) 고분자-탄소필러 복합체 및 이의 제조방법
KR102242852B1 (ko) 기계-화학적 반응을 통한 고성능 폴리케톤-폴리우레탄 공중합체 및 이의 제조방법
CN112852133B (zh) 一种抗熔滴pla/pva复合材料及其制备方法
Hayeemasae et al. Influence of different vulcanizing agents on structures and properties of sepiolite-filled natural rubber composites
KR20190087232A (ko) 향상된 기계적 물성과 열 안정성을 갖는 폴리케톤-하이브리드 탄소 필러 복합체 및 이의 제조방법
Kolodziej et al. Investigations on natural rubber filled with multiwall carbon nanotubes
Zhang et al. Morphology, foaming rheology and physical properties of ethylene-propylene diene rubber/ground tyre rubber (GTR) composite foams: Effect of mechanochemical devulcanisation of GTR
Kusuktham Mechanical properties and morphologies of high density polyethylene reinforced with calcium carbonate and sawdust compatibilized with vinyltriethoxysilane
Wang et al. Comparison of ethylene‐propylene diene terpolymer composites filled with natural and synthesized micas
Wang et al. Mechano-chemical modification of waste rubber powder with 2-mercatobenzothiozole and 3-aminopropyltriethoxysilane
CN105733231A (zh) 以硫酸钙晶须改性的聚碳酸酯合金材料及其制法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant