KR102382596B1 - 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바이오매스 유래 원료의 폴리올, 폴리아민 및 에폭시를 이용한 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 수지 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 바이오매스 유래 탄소 함량이 20% 이상인 폴리우레아 조성물에 있어서, 바이오매스 유래 이소시아네이트, 석유계 이소시아네이트 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물과, 바이오매스 유래 폴리올, 석유계 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 폴리올 혼합물을 반응시킨 프리폴리머 90 내지 99 중량부와, 가소제 1 내지 10 중량부를 포함하는 주제 100 중량부; 및 바이오매스 유래 사슬연장제, 석유계 사슬연장제 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 사슬연장제 혼합물 5 내지 35 중량부와, 어덕트 5 내지 50 중량부와, 폴리아민 30 내지 75 중량부와, 조색제 1 내지 5 중량부와, 첨가제 1 내지 5 중량부를 포함하는 경화제 100 중량부;로 포함하는 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명은 바이오매스 유래 탄소 함량이 20% 이상인 폴리우레아 조성물에 있어서, 바이오매스 유래 이소시아네이트, 석유계 이소시아네이트 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물과, 바이오매스 유래 폴리올, 석유계 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 폴리올 혼합물을 반응시킨 프리폴리머 90 내지 99 중량부와, 가소제 1 내지 10 중량부를 포함하는 주제 100 중량부; 및 바이오매스 유래 사슬연장제, 석유계 사슬연장제 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 사슬연장제 혼합물 5 내지 35 중량부와, 어덕트 5 내지 50 중량부와, 폴리아민 30 내지 75 중량부와, 조색제 1 내지 5 중량부와, 첨가제 1 내지 5 중량부를 포함하는 경화제 100 중량부;로 포함하는 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 바이오매스로부터 만들어지는 폴리올, 이소시아네이트, 아민, 에폭시를 원료로 하여 합성된 수지를 도료에 적용함으로써 석유자원 고갈 및 지구 온난화 문제의 해결에 도움이 될 뿐만 아니라 기존의 석유계 원료로 만들어진 폴리우레아 도료의 내후성, 내마모성, 내수성, 내충격성, 부착강도, 열안정성, 도막강도 등과 비교하여 동등 이상의 물성을 가지는 친환경 폴리우레아 도료 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
건축 및 토목 분야에 사용되는 도료로는 폴리우레탄, 폴리우레아, 에폭시, 알키드, 아크릴, 폴리에스테르 도료 등이 있으며, 이 가운데 폴리우레아 도료는 작업성 및 방수, 방식, 신장, 탄성 및 경도 등의 물성이 우수하여 방수 및 바닥용 도료분야에 활용가치가 높아 점진적으로 사용량이 증가하고 있다.
종래의 폴리우레아 도료는 석유계 아민류와 이소시아네이트류를 혼합하여 도장하는 2액형 도료를 기반으로 한다. 이러한 석유계 원료들은 석유자원에 대한 의존도가 높고, 온실가스 배출량이 많아 지구온난화 등의 문제를 발생시킨다. 최근에 전세계적으로 탄소 중립을 위한 법적규제가 점차 강화되고 있어, 이를 만족시키기 위한 대안으로 바이오매스 유래 원료에 대한 관심이 높아지고 있다.
바이오매스 원료는 식물, 동물, 미생물 등의 모든 유기 생물체로부터 만들어진 원료를 의미하며, 석유계 원료와 달리 오염 물질을 거의 만들지 않아 친환경적 원료로 각광받고 있으나 현재까지 관련 연구는 기초단계에 머물러 있다.
한국 등록특허 제10-1471506호, 한국 공개특허 제10-2015-0139209호 및 한국 등록특허 제10-1638794호는 바이오매스 유래 폴리올을 사용한 폴리우레탄 조성물에 대한 발명이나, 본 발명은 바이오매스 유래 폴리올, 이소시아네이트, 아민, 에폭시를 사용한 폴리우레아 도료 조성물에 관한 발명으로 선행기술에서 사용된 조성물과 현저한 차이를 보이며, 주제와 경화제 모두 바이오매스 유래 원료를 사용하기 때문에 상기 발명들에 비해 더욱 친환경적이다.
이에 따라, 본 발명은 바이오매스 유래 폴리올, 이소시아네이트, 아민, 에폭시를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 개발에 중점을 두었다. 화학산업은 석유 의존도가 높으며, 온실가스를 많이 배출하여, 현재, 화석연료의 고갈과 지구 온난화라는 문제에 직면해 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위한 대안으로 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있는 실정이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 바이오매스 유래 원료를 사용한 폴리우레아 도료 조성물 및 이의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기존의 석유계 원료로 만들어진 폴리우레아 도료의 내후성, 내마모성, 내수성, 내충격성, 부착강도, 열안정성, 도막강도 등과 비교하여 동등 이상의 물성을 가지는 친환경 폴리우레아 도료 조성물 및 이의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 바이오매스 유래 탄소 함량이 20% 이상인 폴리우레아 조성물에 있어서, 바이오매스 유래 이소시아네이트, 석유계 이소시아네이트 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물과, 바이오매스 유래 폴리올, 석유계 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 폴리올 혼합물을 반응시킨 프리폴리머 90 내지 99 중량부와, 가소제 1 내지 10 중량부를 포함하는 주제 100 중량부; 및 바이오매스 유래 사슬연장제, 석유계 사슬연장제 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 사슬연장제 혼합물 5 내지 35 중량부와, 어덕트 5 내지 50 중량부와, 폴리아민 30 내지 75 중량부와, 조색제 1 내지 5 중량부와, 첨가제 1 내지 5 중량부를 포함하는 경화제 100 중량부;로 포함하는 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물을 제공할 수 있다.
이때, 상기 주제는 바이오매스 유래 이소시아네이트, 석유계 이소시아네이트 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물 20 내지 80 중량부와, 바이오매스 유래 폴리올, 석유계 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 1종 이상이 선택된 폴리올 혼합물 20 내지 80 중량부를 혼합하여 반응시킨 프리폴리머 90 내지 99 중량부에 가소제 1 내지 10 중량부를 첨가하는 것을 특징으로 한다.
게다가, 상기 바이오매스 유래 폴리올은 중량평균분자량이 300 내지 4,000g/mol이고 수산기가가 25 내지 380인 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 석유계 폴리올은 중량평균분자량이 400 내지 5,000g/mol이고 수산기가가 25 내지 280인 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 어덕트는 에폭시-아민 어덕트인 것을 특징으로 한다.
이와 더불어, 상기 어덕트는 바이오매스 유래 아민, 석유계 아민 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 아민 혼합물 20 내지 80 중량부와, 바이오매스 유래 에폭시, 석유계 에폭시 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 에폭시 혼합물 20 내지 80 중량부를 반응시키는 것을 특징으로 한다.
게다가, 상기 바이오매스 유래 아민은 중량평균분자량이 300 내지 2,000g/mol인 지방족, 지환족, 방향족 폴리아민 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 석유계 아민은 중량평균분자량이 230 내지 5,000g/mol인 지방족, 지환족, 방향족 폴리아민 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 바이오매스 유래 에폭시는 중량평균분자량이 500 내지 3,000g/mol인 지방족, 지환족, 방향족 에폭시 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 석유계 에폭시는 중량평균분자량이 300 내지 2000g/mol이고, 지방족, 지환족, 방향족 에폭시 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 첨가제는 분산제, 자외선 흡수제, 증점제 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서, 바이오매스 유래 탄소 함량이 20% 이상인 2액형 폴리우레아 조성물 제조방법에 있어서, 프리폴리머 90 내지 99 중량부와, 가소제 1 내지 10 중량부를 혼합하여 제조하는 주제 제조단계(S100); 및 사슬연장제 혼합물 5 내지 35 중량부와, 어덕트 5 내지 50 중량부와, 폴리아민 30 내지 75 중량부와, 조색제 1 내지 5 중량부와, 첨가제 1 내지 5 중량부를 혼합하여 제조하는 경화제 제조단계(S200);를 포함하는 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물 제조방법을 제공할 수 있다.
이때, 상기 주제의 제조는 바이오매스 유래 이소시아네이트, 석유계 이소시아네이트 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물을 계량하여 투입하는 투입단계(S110); 상기 이소시아네이트 혼합물에 바이오매스 유래 폴리올, 석유계 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 폴리올 혼합물을 첨가하는 첨가단계(S120); 상기 폴리올 혼합물이 첨가된 혼합물을 지속적으로 교반하면서 히터를 이용하여 80 내지 90℃로 가열하는 가열단계(S130); 상기 혼합물을 80 내지 90℃로 교반하면서 2 내지 4시간 가량 유지하여 반응시키는 유지반응단계(S140); 반응시킨 합성물을 45 내지 55℃로 냉각시키는 냉각단계(S150); 및 냉각시킨 상기 합성물에 가소제를 첨가하는 희석단계(S160);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 어덕트는 아민-에폭시 어덕트인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 어덕트의 제조는 바이오매스 유래 아민, 석유계 아민 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 아민 혼합물을 계량하여 투입하는 투입단계(S210); 상기 아민 혼합물을 지속적으로 교반하면서 히터를 이용하여 40 내지 120℃로 가열하는 가열단계(S220); 상기 아민 혼합물에 바이오매스 유래 에폭시, 석유계 유래 에폭시 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 에폭시 혼합물을 3시간 이내로 서서히 첨가하는 첨가단계(S230); 상기 에폭시 혼합물이 첨가된 혼합물을 40 내지 120℃에서 약 3 내지 5시간 가량 교반하면서 유지시키는 유지반응단계(S240); 및 반응시킨 합성물을 냉각시키는 냉각단계(S250);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 서술한 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물은 바이오매스 유래의 폴리올, 이소시아네이트, 아민, 에폭시를 이용하기 때문에 친환경적이라는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물은 석유계 폴리우레아 원료를 대체할 수 있어 온실가스 배출 저감에 도움 될 뿐만 아니라, 기존의 석유계 원료로 만들어진 폴리우레아 도료의 내후성, 내마모성, 내수성, 내충격성, 부착강도, 열안정성, 도막강도 등과 비교하여 동등 이상의 물성을 가지는 친환경 폴리우레아 도료 조성물을 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물의 주제 제조방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물의 아민-에폭시 어덕트 제조방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물의 아민-에폭시 어덕트 제조방법에 대한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 기본적으로 주제와 경화제가 첨가되는 2액형 도료 조성물로서, 바이오매스 유래 원료를 이용하여 제조되며, 본 발명에 따른 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물의 제조방법은 주제 제조단계(S100), 경화제 제조단계(S200)를 포함한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물의 주제 제조방법에 대한 순서도이다.
상기 주제 제조단계(S100)는 폴리우레아 수지의 주제를 제조하는 단계로 이소시아네이트 프리폴리머를 제조하는 단계이다.
도 1을 참조하면, 상기 주제 제조단계는 투입단계(S110), 첨가단계(S120), 가열단계(S130), 유지반응단계(S140), 냉각단계(S150), 희석단계(S160)를 포함한다.
상기 투입단계(S110)는 바이오매스 유래 이소시아네이트, 석유계 이소시아네이트 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 1종 이상이 선택된 이소시아네이트 혼합물을 계량하여 투입하는 단계이다.
본 발명에 있어 주제는 석유화 이소시아네이트, 바이오 이소시아네이트 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물 20 내지 80 중량부와 바이오매스 유래 폴리올, 석유계 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 1종 이상이 선택된 폴리올 혼합물 20 내지 80 중량부를 반응시킨 프리폴리머 90 내지 99 중량부에 바이오매스 유래 가소제, 석유계 가소제 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 1종 이상이 선택된 가소제 혼합물 1 내지 10 중량부를 첨가하여 제조된 친환경 폴리우레아 주제이다.
이때, 상기 바이오매스 유래 이소시아네이트는 1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트(PDI), 1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(PDI-TRIMER), L-라이신 에틸 에스테르 디이소시아네이트 Lysine ethyl ester diisocyanate LDI, L-라이신 메틸 에스테르 디이소시아네이트, 2,5-디이소시아네이토퓨란, 2-이소시아네이토-5-[(5-이소시아네이토퓨란-2-일)메틸]퓨란, 2,2'-(프로판-2,2-디일)비스[5-(이소시아네이토메틸)퓨란], 헵타메틸렌 디이소시아네이트, 옥타메틸렌 디이소시아네이트, 노나메틸렌 디이소시아네이트, 디머릴 디이소시아네이트(Ddi) 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
바람직한 실시예에서는 1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트 트라이머를 사용하였다.
상기 석유계 이소시아네이트는 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트 또는 리신디이소시아네이트로로 이루어진 지방족 이소시아네이트, 시클로헥산 1,4-디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 노르보르넨디이소시아네이트(NDI), 수소 첨가 크실릴렌디이소시아네이트 또는 수소첨가 비스(이소시아네이트페닐)메탄으로 이루어진 지환족 디이소시아네이트, 1,2(또는 1,3 또는 1,4)-크실릴렌디이소시아네이트(XDI) 또는 테트라메틸크실릴렌디이소시아네이트로 이루어진 방향 지방족 폴리이소시아네이트, 페닐렌디이소시아네이트, 2,4(또는 2,6)-톨루엔디이소시아네이트(TDI), 3,5-디에틸-2,4-디이소시아네이트톨루엔, 나프탈렌디이소시아네이트, 디페닐메탄-2,4'(또는 4,4')-디이소시아네이트(MDI), 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI) 카르보디이미드, 비스(이소시아네이트페닐)메탄, 톨루이딘디이소시아네이트 또는 1,3-비스(이소시아네이트페닐)프로판으로 이루어진 방향족 이소시아네이트 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택된다.
이때, 상기 이소시아네이트 혼합물은 바이오매스 유래 이소시아네이트 및 석유계 이소시아네이트를 1 : 0.5 내지 10의 중량비로 사용할 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니며 바이오매스 유래 탄소 함량 및 물성에 따라 적절히 혼합 또는 1종류만 사용할 수도 있다.
상기 이소시아네이트 혼합물에서 바이오매스 유래 이소시아네이트를 상기 범위를 초과하여 사용하는 경우, 굽혔을 시 도막이 깨지거나 신장율이 낮아질 수 있기 때문에 적절한 혼합이 필요하다.
또한, 상기 투입단계(S110)는 바람직한 실시예에 따르면, 질소 주입기구 및 온도계가 장착된 1000 ml 4구 플라스크에 질소를 주입하면서 상기 이소시아네이트 혼합물을 계량하여 투입한다.
다음으로, 상기 첨가단계(S120)는 상기 플라스크에 바이오매스 유래 폴리올, 석유계 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 1종 이상이 선택된 폴리올 혼합물을 계량하여 서서히 첨가하는 단계이다.
이때, 상기 폴리올 혼합물은 바이오매스 유래 폴리올 및 석유계 폴리올을 바이오매스 함량 기준을 충족하는 범위 내에서 적절하게 사용할 수 있다.
상기 바이오매스 유래 폴리올은 피마자유, 대두유, 옥수수당 등에서 만들어지는 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
이때, 피마자유(Caster oil) 유래 폴리올은 중량평균분자량이 500 내지 4,000이고, OH가(OH value)가 30 내지 120mgKOH/g이고, 점도는 800 내지 1,200 CPS이고, 비중은 0.95 내지 1.02이고, 관능기수(Functionality)가 2 내지 3이다.
또한, 대두유 폴리올(SOYBEAN BASED POLYOL)은 중량평균분자량이 1,000 내지 1,300이고, OH가(OH value)가 170 내지 200mgKOH/g이고, 점도가 500 내지 5,000 CPS이고, 비중은 1.00 내지 1.20이고, 관능기수(Functionality)가 2 내지 4이다.
또한, 옥수수당을 유래하여 만든 폴리올은 1,3-프로페인다이올(1,3-propanediol)을 사용하여 생산되는 제품으로, 중량평균분자량이 1,000 내지 2,000이고, 비중은 1.0 내지 1.05이고 관능기수(Functionality)가 2인 폴리에테르 폴리올(polyether polyol)로 사용할 수 있다.
상기 석유계 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 탄화수소 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있고, 상기 바이오매스 유래 및 석유계 폴리올의 중량평균분자량은 60 내지 5,000 g/mol이며, 수산기(-OH)가 25 내지 1,900 mgKOH/g이다.
여기서, 상기 바이오매스 유래 및 석유계 폴리올의 중량평균분자량이 60g/mol 이하가 되면 합성되는 프리폴리머의 분자량이 작아지고 하드세그먼트의 비율이 높아져 신장율이 낮아지고, 중량평균 분자량이 5,000g/mol 이상이면 분자량이 커지고 소프트세그먼트의 비율이 높아져 인장강도의 저하로 이어지기 때문에 적절한 분자량 선택이 필요하다.
또한, 본 발명에서, 상기 이소시아네이트 혼합물의 함량은 프리폴리머 총 중량을 기준으로 20 내지 80 중량부일 수 있다. 상기 이소시아네이트 혼합물의 함량이 20 중량부 미만인 경우, 프리폴리머 체인이 길어지고 분자량이 커지면서 도막의 경도 및 인장 강도가 저하될 수 있다. 반면 80 중량부를 초과할 경우, 분자 내에 우레탄 결합이 많아져 경도 및 인장강도는 높아지지만, 신장율은 저하된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 폴리올 혼합물의 함량은 프리폴리머 100 중량부에 대하여 20 내지 80 중량부일 수 있다. 폴리올 혼합물의 함량이 20 중량부 미만인 경우, 신장율이 낮아지고, 80 중량부를 초과하는 경우, 분자량이 커져 인장 강도가 하된다.
다음으로, 상기 가열단계(S130)는 상기 폴리올 혼합물이 첨가된 혼합물을 지속적으로 교반하면서 히터를 이용하여 80 내지 90℃로 가열하는 단계이다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 가열단계(S130)는 상기 혼합물을 지속적으로 교반하면서 전기 바스켓 히터를 이용하여 80 내지 90℃로 가열하는 단계이다.
다음으로, 상기 유지반응단계(S140)는 상기 혼합물을 80 내지 90℃에서 교반하면서 약 2 내지 4시간 가량 유지하여 반응시키는 단계이다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 유지반응단계는 3시간가량 유지한다.
다음으로, 상기 냉각단계(S150)는 반응시킨 합성물을 45 내지 55℃로 냉각시키는 단계이다.
또한, 상기 주제는 가소제를 포함하며, 이 가소제는 바이오매스 유래 가소제, 석유계 가소제 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 희석단계(S160)는 50℃ 이하로 냉각된 반응물을 바이오매스 유래 가소제, 석유계 가소제 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 1종 이상이 선택된 가소제 혼합물로 희석하는 단계이다.
상기 바이오매스 유래 가소제는 에폭시화 피마자유 기반 디글리시딜 프탈레이트(ECODP) 가소제, 카르다놀 및 에폭사이드 카르다놀 글리시딜 에테르(ECGE), 대두유 기반 에폭시화 글리시딜 지방산 에스테르(EGESOFa), 텅 오일 기반 텅-말레산 트리글리시딜 에스테르(TMTE) 가소제, 디에틸헥실숙시네이트, 디데실숙시네이트, 디도데실숙시네이트 등의 숙신계 가소제, 올리고(이소소르비드 아디페이트(OSA), 수베레이트 올리고(이소소르비드 수베레이트(OSS) 및 이소소르비드 디헥사노에이트(SDH)), 커큐민 디에스테르, 이소소르비드 디에스테르 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 석유계 가소제는 프탈레이트계를 제외한 가소제 중 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 바이오매스 함량 기준을 충족하는 범위 내에서 적절하게 사용할 수 있다.
다음으로, 경화제 제조단계(S200)는 폴리우레아 도료 조성물의 경화제를 제조하는 단계이다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 경화제는, 어덕트 5 내지 50 중량부, 폴리아민 30 내지 75 중량부, 바이오매스 유래 사슬연장제, 석유계 사슬연장제 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 1종 이상이 선택된 사슬연장제 혼합물 5 내지 35 중량부, 조색제 1 내지 5 중량부, 첨가제 1 내지 5 중량부를 포함한다.
이때, 상기 어덕트는 친환경적인 아민-에폭시 어덕트를 사용하는 것이 적절하다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물의 아민-에폭시 어덕트 제조방법에 대한 순서도이다. 도 2를 참조하여 바이오매스 유래 원료를 이용한 아민-에폭시 어덕트의 제조단계에 대해 설명하도록 한다.
상기 아민-에폭시 어덕트의 제조단계는 투입단계(S210), 가열단계(S220), 첨가단계(S230), 유지반응단계(S240), 냉각단계(S250)를 포함한다.
상기 투입단계(S210)는 바이오매스 유래 아민, 석유계 아민 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 1종 이상이 선택된 아민 혼합물을 계량하여 투입하는 단계이다.
상기 아민-에폭시 어덕트는 바이오매스 유래 아민, 석유계 아민 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 아민 혼합물 20 내지 80 중량부와, 바이오매스 유래 에폭시, 석유계 에폭시 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 에폭시 혼합물 20 내지 80 중량부를 반응시켜 제조한다.
이때, 상기 바이오매스 유래 아민은 단독 원료로서 사용이 가능하나, 분자량이 짧은 특성으로 인하여 급격히 경화되기 때문에 사용량이 많으면 겔(GEL)화 속도가 빨라져 스프레이 도장시 도막형성이 어려우며, 도막에 요철이 형성되어 외관이 나쁘게 된다. 더욱이, 상기 바이오매스 유래 아민은 사용량이 적으면 바이오 도료로서의 적합성이 낮아지기 때문에 분자량 및 함량을 높이기 위해서는 에폭시를 이용한 아민 어덕트를 이용하는 것이 필요하다.
상기 바이오매스 유래 아민은 중량평균분자량이 300 내지 2,000g/mol인 지방족, 지환족, 방향족 폴리아민 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 바이오매스 유래 아민은 펜탄디아민, 부탄디아민, 아그마틴, 노난디아민, 디바닐릴아민, 3,4-디메톡시디아닐린, 다이머 디아민 등을 사용할 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 바이오매스 유래 아민은 다이머-디아민을 사용하였다.
이때, 상기 석유계 아민은 중량평균분자량이 230 내지 5,000g/mol인 지방족, 지환족, 방향족 폴리아민 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 폴리아민은 폴리옥시프로필렌 디아민을 사용하였다.
상기 폴리아민의 함량이 30 중량부 이하인 경우, 신장율이 저하되며, 75 중량부 이상인 경우, 친환경 아민-에폭시 어덕트 사용량이 줄어들거나, 바이오매스 유레 탄소 함량이 낮아지기 때문에 바이오매스 합성수지 및 그 제품의 조건을 충족시키지 못할 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 투입단계(S210)는 적하 깔때기 및 온도계가 장착된 1000 ml 4구 플라스크에 상기 아민 혼합물을 계량하여 투입한다.
다음으로, 상기 가열단계(S220)는 상기 아민 혼합물을 지속적으로 교반하면서 전기 바스켓 히터를 이용하여 40 내지 120℃로 가열하는 단계이다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 가열단계(S220)는 전기 바스켓 히터를 이용하여 60 내지 80℃로 가열한다.
다음으로, 상기 첨가단계(S230)는 상기 아민 혼합물에 바이오매스 에폭시, 석유계 에폭시 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 1종 이상이 선택된 에폭시 혼합물을 1 내지 3시간 내에 서서히 첨가하는 단계이다.
상기 바이오매스 유래 에폭시는 중량평균분자량이 500 내지 3,000g/mol인 지방족, 지환족, 방향족 에폭시 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 바이오매스 유래 에폭시는 중량평균분자량이 500 내지 3,000g/mol인 이소소르비드 디 글리시딜 에테르, 카테킨 디글리시딜 에테르, 퓨라닉 기반 에폭시, 카다놀 기반 에폭시, 리그닌 기반 에폭시, 갈산 기반 에폭시, 이타콘산 기반 에폭시(TEIA), 식물성 기름 기반 에폭시 등을 선택하여 사용할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 바이오매스 유래 에폭시는 카다놀 에폭시를 사용하였다.
이때, 석유계 에폭시는 중량평균분자량이 300 내지 2,000g/mol이고, 지방족, 지환족, 방향족 에폭시 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 석유계 에폭시는 2관능성 폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르를 사용하였다.
이때, 다관능성 에폭시를 사용하는 경우, 말단에 1차 아민이 형성되도록 아민과 에폭시의 몰비를 1 : 1 내지 2.4 : 1 로 하여 반응시킬 수 있고, 말단에 2차 아민이 형성되게 하기 위해 1관능성 에폭시를 사용하는 경우, 아민과 에폭시의 몰비를 1 : 1 내지 1 : 3 로 하여 반응시킬 수 있다.
상기 석유계 에폭시는 1관능성 에폭시 수지를 사용하는 경우, 말단에 2차아민이 형성되어 겔 타임(gel-time)을 늘릴 수 있어 충돌혼합 스프레이 도장 시 외관이 양호한 도막을 형성시킬 수 있으며, 반면, 다관능성 에폭시를 사용하는 경우, 겔(gel) 타임이 빨라 도막형성이 어려울 수 있다.
다음으로, 상기 유지반응단계(S240)는 상기 혼합물을 40 내지 120℃에서 약 3 내지 5시간가량 교반하면서 유지시키는 단계이다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 유지반응단계(S240)는 상기 혼합물을 60 내지 80℃에서 약 3 내지 5시간가량 교반하고, 남은 반응을 추가적으로 진행하기 위해 80 내지 90℃에서 1 내지 3시간 유지하였다.
다음으로, 상기 냉각단계(S250)는 반응시킨 합성물을 냉각하는 단계이다.
한편, 본 발명은 상기 경화제 100 중량부에 대하여 친환경 아민-에폭시 어덕트의 함량이 50 중량부 이상인 경우, 바이오매스 유래 탄소 함량은 높아지나 신장율 및 인장강도가 저하되어 적절한 함량이 필요하다.
또한, 상기 사슬연장제는 바이오매스 유래 사슬연장제, 석유계 사슬연장제 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 1종 이상을 선택하여 사용한다.
상기 바이오매스 유래 사슬연장제는 펜탄디아민, 부탄디아민, 아그마틴, 노난디아민, 디바닐릴아민, 3,4-디메톡시디아닐린, 다이머 디아민 등을 사용할 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 바이오매스 유래 사슬연장제는 다이머-디아민을 사용하였다.
상기 석유계 사슬 연장제는 방향족, 지방족, 지환족 아민류를 사용할 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 석유계 사슬 연장제는 디에틸톨루엔 디아민을 사용하였다.
상기 사슬연장제는 경화제 100 중량부에 5 내지 35 중량부일 때 우수한 인장강도를 부여할 수 있다.
아울러, 본 발명의 바이오매스 유래 원료를 이용한 도료 조성물은 자외선 흡수제, 분산제, 증점제 등 해당 기술분야에서 통상 포함되는 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 그 함량은 경화제 100 중량부에 대해 1 내지 5 중량부인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 폴리우레아의 색상을 부여하는 것으로 조색제를 경화제의 1 내지 5 중량부로 함유하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.
또한, 본 발명은 주제와 경화제의 부피비를 제한하지 않으나, 초속경화 폴리우레아 도료일 경우, 1 : 1의 부피비로 혼합하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 있어서 친환경 폴리우레아 도료의 도장 방법에는 특별한 제한이 없으며, 초속경화 도료일 경우 충돌혼합식, 즉 장비의 가온부에서 약 60 내지 75℃의 온도로 가열시킨 후 폴리우레아 전용 건(Gun)으로 보내어 고온고압 충돌혼합방식으로 도장한다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예, 비교예 및 실험예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
표 1은 본 발명에 따른 폴리우레아 도료 조성물의 비교예 1 내지 4의 성분을 나타낸 것으로, 하기 표 1에 따라 비교예 1 내지 4를 제조하였다.
| 구분 | 비 교 예 1 |
비 교 예 2 |
비 교 예 3 |
비 교 예 4 |
||
| 주 제 |
바이오매스 유래 이소시아네이트 |
1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트 트라이머 |
- | 220 | - | - |
| 석유계 이소시아네이트 |
2,4, 4.4-디페닐메탄 디이소시아네이트 |
300 | 300 | 300 | 300 | |
| 변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트 |
220 | - | 220 | 220 | ||
| 석유계 폴리올 | 폴리에테르 폴리올 | 400 | 400 | 400 | 400 | |
| 가소제 | 폴리프로필렌 카보네이트 | 60 | 60 | 60 | 60 | |
| 수첨 탄화수소계(C6-C20) | 20 | 20 | 20 | 20 | ||
| 소계 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | ||
| 경 화 제 |
친화경 아민- 에폭시 어덕트 |
바이오매스 유래 다이머디아민/ 폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르 |
- | - | 680 | |
| 폴리옥시프로필렌 디아민 /바이오매스 유래 카다놀 에폭시 |
- | - | - | 680 | ||
| 석유계 폴리아민 | 폴리옥시프로필렌 디아민 | 680 | 680 | - | - | |
| 사슬연장제 | 디에틸톨루엔디아민 | 260 | 260 | 260 | 260 | |
| 조색제 | 조색제 | 45 | 45 | 45 | 45 | |
| 첨가제 |
자외선 흡수제 | 8 | 8 | 8 | 8 | |
| 분산제 | 7 | 7 | 7 | 7 | ||
| 증점제 | 10 | 10 | 10 | 10 | ||
| 소계 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | ||
비교예 1
비교예 1의 주제는 2,4, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트 300g, 변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트 220g에 중량평균 분자량이 2,000g/mol 인 2관능성 폴리에테르 폴리올 400g을 투입하여 80℃에서 약 400 내지 500 rpm으로 교반하여 3시간 유지시킨 후 50℃로 냉각하였고, 가소제로 프로필렌 카보네이트 60g, 수첨 탄화수소계(C6-C20) 20g을 투입하여 주제를 제조하였다.
경화제는 폴리옥시프로필렌 디아민 680g, 사슬연장제로 디에틸톨루엔 디아민 260g, 조색제 45g, 첨가제로서 자외선 흡수제 8g, 분산제 7g, 증점제 10g을 첨가하여 교반기에서 500 내지 1,000rpm으로 30분 동안 고속 교반하여 경화제를 제조하였다.
비교예 2
비교예 2는 비교예 1과 경화제를 동일하게 제조하되, 주제는 바이오매스 유래 이소시아네이트인 1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트 트라이머 220g, 2,4, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트 300g에 중량평균 분자량이 2,000g/mol 인 2관능성 폴리에테르 폴리올 400g을 투입하여 90℃에서 약 400 내지 500 rpm으로 교반하여 4시간 유지시킨 후 50℃로 냉각시켰으며, 가소제로 프로필렌 카보네이트 60g, 수첨 탄화수소계(C6-C20) 20g을 투입하여 주제를 제조하였다.
비교예 3
비교예 3은 주제를 비교예 1과 동일하게 제조하며, 경화제는 석유계 폴리아민 대신 친환경 아민-에폭시 어덕트를 포함하여 즉, 바이오매스 유래 다이머 디아민/폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르 680g, 사슬연장제로 디에틸톨루엔 디아민 260g, 조색제로 45g, 첨가제로 자외선 흡수제 8g, 분산제 7g, 증점제 10g을 첨가하여 교반기에서 500 내지 1,000rpm으로 30분 동안 고속 교반하여 경화제를 제조하였다.
이때, 친화경 아민-에폭시 어덕트는 바이오매스 유래 다이머 디아민 650g을 계량하여 적하 깔때기 및 온도계가 장착된 1,000 ml 4구 플라스크의 반응구에 투입하여, 지속적으로 교반하면서 전기 바스켓 히터를 이용하여 60±5℃로 가열하였으며, 60±5℃에서 지속적으로 교반하며, 폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르 350g을 2 시간 내에 플라스크에 서서히 첨가하였다. 혼합물을 60℃에서 약 4시간 가량 교반시키고 남은 반응을 진행하기 위해 80℃에서 1시간 유지시키고 합성물을 실온까지 냉각시켜 친환경 아민-에폭시 바이오매스 유래 다이머 디아민/폴리프필렌 글리콜 디글리시딜 에테르를 제조하였다.
비교예 4
비교예 4는 비교예 1과 주제를 동일하게 제조하고 경화제는 비교예 3과 동일한 성분으로 제조하되, 바이오매스 유래 다이머 디아민/폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르를 다른 친환경 아민-에폭시 어덕트로 대체하여 포함하여 즉, 폴리옥시프로필렌디아민/바이오매스 유래 카다놀 에폭시 680g, 사슬연장제로 디에틸톨루엔디아민 260g, 조색제 45g, 첨가제로 자외선 흡수제 8g, 분산제 7g, 증점제 10g을 첨가하여 교반기에서 500 내지 1,000 rpm으로 30분 동안 고속 교반하여 경화제를 제조하였다.
이때, 폴리옥시프르필렌디아민/바이오매스 유래 카다놀 에폭시는 폴리옥시프로필렌디아민 200g을 계량하여 적하 깔때기 및 온도계가 장착된 1,000 ml 4구 플라스크의 반응구에 투입하여, 지속적으로 교반하면서 전기 바스켓 히터를 이용하여 60±5℃로 가열하였으며, 60±5℃에서 지속적으로 교반하며 카다놀 에폭시 모노머 800g을 2내지3 시간 내에 플라스크에 서서히 첨가하였다. 혼합물을 60℃에서 약 4시간가량 교반시키고 남은 반응을 진행하기 위해 80℃에서 2시간 유지시키고 합성물을 실온까지 냉각시켜 친환경 아민-에폭시 어덕트 폴리옥시프로필렌디아민/바이오매스 유래 카다놀 에폭시를 제조하였다.
다음으로, 실시예 1 내지 12는 하기 표 2에 나타난 성분으로 제조하였다.
| 구분 |
실 시 예 1 |
실 시 예 2 |
실 시 예 3 |
실 시 예 4 |
실 시 예 5 |
실 시 예 6 |
실 시 예 7 |
실 시 예 8 |
실 시 예 9 |
실 시 예 10 |
실 시 예 11 |
실 시 예 12 |
||
| 주 제 |
바이오 매스유래 이소시아네이트 |
1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트 트라이머 |
- | - | 40 | - | 100 | - | - | - | - | - | 40 | 80 |
| 석유계 이소시아네이트 |
2,4, 4.4-디페닐 메탄 디이소시아네이트 |
300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | |
| 변성 메틸렌비스페닐 이소시아네이트 | 220 | 220 | 180 | 220 | 140 | 220 | 220 | 220 | 220 | 220 | 180 | 150 | ||
| 바이오 매스 유래 폴리올 |
옥수수당 유래 폴리에테르폴리올 |
410 | 430 | 310 | 300 | 300 | 310 | 310 | 440 | 440 | 100 | 190 | 400 | |
| 피마자유 유래 폴리에스테르 폴리올 |
- | - | - | 100 | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| 석유계 폴리올 |
폴리에테르폴리올 | - | - | 100 | - | 100 | 100 | 100 | - | - | 340 | 220 | - | |
| 가소제 |
바이오매스 유래 가소제 이소소르비드 디에스테르 |
20 | - | 20 | 20 | - | 20 | 20 | - | - | - | 20 | 20 | |
| 폴리프로필렌 카보네이트 |
50 | 50 | 50 | 60 | 60 | 50 | 50 | 40 | 40 | 40 | 50 | 50 | ||
| 소계 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | ||
| 경 화 제 |
친화경 아민- 에폭시 어덕트 |
바이오매스 유래 다이머 디아민/ 폴리프로필렌 글리콜디글리시딜 에테르 |
50 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 폴리옥시프로필렌 디아민/ 바이오매스 유래 카다놀 에폭시 |
- | 50 | 50 | 50 | 50 | 100 | - | 200 | - | - | 90 | - | ||
| 바이오매스 유래 다이머디아민/ 바이오매스 유래 카다놀 에폭시 |
- | - | - | - | - | - | 100 | - | 200 | 200 | 90 | 130- | ||
| 석유계 폴리아민 |
폴리옥시프로필렌디아민 | 640 | 620 | 620 | 620 | 620 | 550 | 550 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 | |
| 사슬 연장제 |
디에틸 톨루엔디아민 |
240 | 260 | 260 | 260 | 260 | 240 | 240 | 240 | 240 | 240 | 240 | 220 | |
| 바이오매스 유래 다이머 디아민 | - | - | - | - | - | 40 | 40 | - | - | 40 | 30 | 80 | ||
| 조색제 | 조색제 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | |
| 첨가제 | 분산제 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | |
| 자외선 흡수제 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | ||
| 증점제 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | ||
| 소계 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | ||
실시예 1
실시예 1의 주제는 2,4, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트 300g, 변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트 220g에 옥수수당 유래 폴리에테르 폴리올 410g을 투입하여 80℃에서 약 400 내지 500 rpm으로 교반하여 3시간 유지시키고 합성물은 50℃로 냉각시켰으며, 가소제로 바이오매스 유래 가소제 이소소르비드 디에스테르 20g, 프로필렌 카보네이트 50g을 투입하여 주제를 제조하였다.
경화제는 비교예 3과 동일한 친환경 아민 에폭시 어덕트 즉, 바이오매스 유래 다이머 디아민/ 폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르 50g과 석유계 아민인 폴리옥시프로필렌 디아민 640g, 사슬연장제로 디에틸톨루엔 디아민 240g, 조색제 45g, 첨가제로 자외선 흡수제 8g, 분산제 7g, 증점제 10g을 첨가하여 교반기에서 500 내지 1,000 rpm으로 30분 동안 고속 교반하여 경화제를 제조하였다.
실시예 2
실시예 2의 주제는 2,4, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트 300g, 변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트 220g에 옥수수당 유래 폴리에테르 폴리올 430g을 투입하여 80℃에서 약 400 내지 500 rpm으로 교반하여 3시간 유지시키고 합성물은 50℃로 냉각시켰으며, 가소제로 프로필렌 카보네이트 50g을 투입하여 주제를 제조하였다.
경화제는 비교예 4와 동일한 친환경 아민 에폭시 어덕트 즉, 폴리옥시프로필렌디아민/바이오매스 유래 카다놀 에폭시 50g과 석유계 아민인 폴리옥시프로필렌 디아민 620g, 사슬연장제로 디에틸톨루엔 디아민 260g, 조색제 45g, 첨가제로 자외선 흡수제 8g, 분산제 7g, 증점제 10g을 첨가하여 교반기에서 500 내지 1,000 rpm으로 30분 동안 고속 교반하여 경화제를 제조하였다.
실시예 3
실시예 3은 실시예 2의 경화제와 동일한 배합으로 제조하되, 주제는 바이오매스 유래 이소시아네이트인 1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트 트라이머 40g 2,4, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트 300g, 변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트 180g에 옥수수당 유래 폴리에테르 폴리올 310g, 중량평균 분자량이 2,000g/mol 인 2관능성 폴리에테르 폴리올 100g을 투입하여 90℃에서 약 400 내지 500 rpm으로 교반하여 3시간 유지시키고 합성물은 50℃로 냉각시켰으며, 가소제로 바이오매스 유래 가소제 이소소르비드 디에스테르 20g, 프로필렌 카보네이트 50g을 투입하여 주제를 제조하였다.
실시예 4
실시예 4는 실시예 2의 경화제와 동일한 배합으로 제조하되, 주제는 2,4, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트 300g, 변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트 220g에 옥수수당 유래 폴리에테르 폴리올 300g, 중량평균 분자량이 1400g/mol이고, 수산기가가 80 내지 85mgKOH/g이고, 2내지3 관능성인 피마자유 유래 폴리에스테르 폴리올 100g을 투입하여 80℃에서 약 400 내지 500 rpm으로 교반하여 3시간 유지시키고 합성물은 50℃로 냉각시켰으며, 가소제로 바이오매스 유래 가소제 이소소르비드 디에스테르 20g, 프로필렌 카보네이트 60g을 투입하여 주제를 제조하였다.
실시예 5
실시예 5는 경화제는 실시예 2와 동일한 배합으로 제조하되, 주제는 바이오매스 유래 이소시아네이트인 1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트 트라이머 100g 2,4, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트 300g, 변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트 140g에 옥수수당 유래 폴리에테르 폴리올 300g, 중량평균 분자량이 2,000g/mol 인 2관능성 폴리에테르 폴리올 100g을 투입하여 90℃에서 약 400 내지 500 rpm으로 교반하여 3시간 유지시키고 합성물은 50℃로 냉각시켰으며, 가소제로 프로필렌 카보네이트 60g을 투입하여 주제를 제조하였다.
실시예 6
실시예 6의 주제는 2,4, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트 300g, 변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트 220g에 옥수수당 유래 폴리에테르 폴리올 310g, 중량평균 분자량이 2,000g/mol 인 2관능성 폴리에테르 폴리올 100g을 투입하여 80℃에서 약 400 내지 500 rpm으로 교반하여 3시간 유지시키고 합성물은 50℃로 냉각시켰으며, 가소제로 바이오매스 유래 가소제 이소소르비드 디에스테르 20g, 프로필렌 카보네이트 50g을 투입하여 주제를 제조하였다.
경화제는 실시예 2에서 함량을 변경하여, 즉, 친환경 아민-에폭시 어덕트 폴리옥시프로필렌디아민/바이오매스 유래 카다놀 에폭시 100g, 폴리옥시프로필렌 디아민 550g, 사슬연장제로 디에틸톨루엔 디아민 240g, 바이오매스 유래 다이머 디아민 40g, 조색제 45g, 첨가제로 자외선 흡수제 8g, 분산제 7g, 증점제 10g을 첨가하여 교반기에서 500 내지 1,000 rpm으로 30분 동안 고속 교반하여 경화제를 제조하였다.
실시예 7
실시예 7의 주제는 실시예의 6과 동일하게 제조하되, 경화제는 폴리옥시프로필렌디아민/바이오매스 유래 카다놀 에폭시를 다른 친환경 아민-에폭시 어덕트로 대체하여 포함하여 즉, 바이오매스 유래 다이머 디아민/바이오매스 유래 카다놀 에폭시 100g, 석유계 폴리옥시프로필렌 디아민 550g, 사슬연장제로 디에틸톨루엔 디아민 240g, 바이오매스 유래 다이머 디아민 40g을 포함하고 조색제 45g, 첨가제로 자외선 흡수제 8g, 분산제 7g, 증점제 10g을 첨가하여 교반기에서 500 내지 1,000 rpm으로 30분 동안 고속 교반하여 경화제를 제조하였다.
이때 바이오매스 유래 다이머디아민/바이오매스 유래 카다놀 에폭시는 바이오매스 유래 다이머디아민 363g을 계량하여 적하 깔때기 및 온도계가 장착된 1,000 ml 4구 플라스크의 반응구에 투입하여, 지속적으로 교반하면서 전기 바스켓 히터를 이용하여 70±5℃로 가열하였으며, 70±5℃에서 지속적으로 교반하며 카다놀 에폭시 637g을 2 내지 3 시간 내에 플라스크에 서서히 첨가하였다. 반응 혼합물을 70℃에서 약 4시간가량 교반시키고 남은 반응을 진행하기 위해 90℃에서 2시간 유지시키고 반응 혼합물을 실온까지 냉각시켜 바이오매스 유래 다이머 디아민/바이오매스 유래 카다놀 에폭시를 제조하였다.
실시예 8
실시예 8의 주제는 2,4, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트 300g, 변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트 220g에 옥수수당 유래 폴리에테르 폴리올 440g을 투입하여, 80℃에서 약 400 내지 500 rpm으로 교반하면서 3시간 유지시키고 합성물은 50℃로 냉각시켰으며, 가소제로 프로필렌 카보네이트 40g을 투입하여 주제를 제조하였다.
경화제는 비교예의 4와 동일하게 제조된 친환경 아민-에폭시 어덕트를 포함하며, 즉 폴리옥시프르필렌디아민/바이오매스 유래 카다놀 에폭시 200g, 석유계 폴리옥시프로필렌 디아민 500g, 사슬연장제로 디에틸톨루엔 디아민 240g, 조색제 45g, 첨가제로 자외선 흡수제 8g, 분산제 7g을 첨가하여 교반기에서 500 내지 1,000 rpm으로 30분 동안 고속 교반하여 경화제를 제조하였다.
실시예 9
실시예 9의 주제는 실시예 8과 동일하게 제조하되, 경화제는 실시예 7에서 제조된 친환경 아민-에폭시 어덕트를 포함하여 즉, 바이오매스 유래 다이머 디아민 / 바이오매스 유래 카다놀 에폭시 200g ,석유계 폴리옥시프로필렌 디아민 500g, 사슬연장제로 디에틸톨루엔 디아민 240g, 조색제 45g, 첨가제로 자외선 흡수제 8g, 분산제 7g을 첨가하여 교반기에서 500 내지 1,000 rpm으로 30분 동안 고속 교반하여 경화제를 제조하였다.
실시예 10
실시예 10의 경화제는 실시예 9와 동일배합으로 제조하되, 사슬연장제로 바이오 매스유래 다이머 디아민 40g을 추가로 포함하며, 주제는 2,4, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트 300g, 변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트 220g에 옥수수당 유래 폴리에테르 폴리올 100g, 중량평균 분자량이 2,000g/mol 인 2관능성 폴리에테르 폴리올 340g을 투입하여 80℃에서 약 400 내지 500 rpm으로 교반하여 3시간 유지시키고 합성물은 50℃로 냉각시켰으며, 가소제로 프로필렌 카보네이트 40g을 투입하여 주제를 제조하였다.
실시예 11
실시예 11의 주제는 바이오매스 유래 이소시아네이트인 1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트 트라이머 40g, 2,4, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트 300g, 변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트 180g에 옥수수당 유래 폴리에테르 폴리올 190g, 중량평균 분자량이 2,000g/mol 인 2관능성 폴리에테르 폴리올 220g을 투입하여 90℃에서 약 400 내지 500 rpm으로 교반하여 3시간 유지시키고 합성물은 50℃로 냉각시켰으며, 바이오매스 유래 가소제 이소소르비드 디에스테르 20g, 프로필렌 카보네이트 50g을 투입하여 주제를 제조하였다.
경화제는 비교예 4와 실시예 7에서 제조된 친환경 아민-에폭시 어덕트 2종을 추가로 포함하여 즉, 폴리옥시프르필렌디아민/바이오매스 유래 카다놀 에폭시 90g, 바이오매스 유래 다이머 디아민/바이오매스 유래 카다놀 에폭시 90g, 폴리옥시프로필렌 디아민 500g, 사슬연장제로 디에틸톨루엔 디아민 240g, 바이오매스 유래 다이머 디아민 30g, 조색제 45g, 첨가제로 자외선 흡수제 8g, 분산제 7g, 증점제 10g을 첨가하여 교반기에서 500 내지 1,000rpm 으로 30분 동안 고속 교반하여 경화제를 제조하였다.
실시예 12
실시예 12의 주제는 바이오매스 유래 이소시아네이트인 1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트 트라이머 80g, 2,4, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트 300g, 변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트 150g에 옥수수당 유래 폴리에테르 폴리올 400g을 투입하여 90℃에서 약 400 내지 500 rpm으로 교반하여 3시간 유지시키고 합성물은 50℃로 냉각시켰으며, 바이오매스 유래 가소제 이소소르비드 디에스테르 20g, 프로필렌 카보네이트 50g을 투입하여 주제를 제조하였다.
경화제는 실시예 7에서 제조된 친환경 아민-에폭시 어덕트 즉, 바이오매스 유래 다이머 디아민/바이오매스 유래 카다놀 에폭시 130g, 폴리옥시프로필렌 디아민 500g, 사슬연장제로 디에틸톨루엔 디아민 220g, 바이오매스 유래 다이머 디아민 80g, 조색제 45g, 첨가제로 자외선 흡수제 8g, 분산제 7g, 증점제 10g을 첨가하여 교반기에서 500 내지 1,000rpm 으로 30분 동안 고속 교반하여 경화제를 제조하였다.
실험예 1 - 바이오 베이스 함량 시험
바이오매스 함량은 ASTM D6866 시험 방법에 의거하여 측정하였으며, 바이오 함량의 국가별 인증 최소함량은 하기 표 3에 나타내었다.
| 국가별 인증 | 한국 | 미국 | 일본 | 벨기에 | 독일 | 비고 |
| 인증단체 (함량) |
KBMP (25% 이상) 환경표지 (20%이상) |
USDA (25%이상) |
JBPA (25%이상) |
Vincotte (20%이상) |
DIN CERTCO (20%이상) |
* ASTM D6866: 석유유래에서는 존재하지 않는 C14를 검출하여 바이오 함량을 측정함 |
실험예 2 - 물성평가
물성평가는 30㎝ × 30㎝ × 0.3㎝ 의 아크릴판에 2,000 마이크론으로 1회 스프레이 도장 후 1주일 간 실내 건조하여 도장 시편을 제조하여 물성을 측정하였다.
2-1. 폴리우레아 수지 도막 방수재 물성 시험
KS F 4922 폴리우레아 수지 도막 방수재의 시험 방법에 따라 인장강도, 파단시 신장율, 인열강도, 부착성능 및 내피로 성능을 측정하였다.
2-2. 방수성능(수밀성) 시험
KS F 2622 멤브레인 방수층 성능 평가 시험 방법에 따라 방수성능을 측정하였다.
2-3. 인장강도/파단시 신장률/인열강도/부착성능/내피로성능
KS F 4921 콘크리트용 에폭시 수지계 방수 방식재 시험 방법에 따라 투수성, 내충격성, 저온 고온반복시험 성능을 측정하였다.
2-4. 경도 시험
ASTM D2240에 따라 듀로 미터(DUROMETER) 경도계를 이용하여 경도를 측정하였다.
하기의 표 4는 실험예 1 및 실험예 2에 따른 비교예 1 내지 4의 폴리우레아 도료의 물성 측정 결과를 나타낸 표이다.
| 구분 | 규격 | 비 교 예 1 |
비 교 예 2 |
비 교 예 3 |
비 교 예 4 |
| 바이오매스유래 탄소 함량 % (ASTMD6866) |
20% 이상 |
- |
10.5 |
5.7 |
6.8 |
| GEL-TIME(SEC) |
- |
6 |
25 |
- |
60 |
| 지촉건조(SEC) |
- |
12 |
120 |
- |
180 |
| 외관(표면) | 양호 할것 |
양호 | 양호 | 도막 형성 불가 (실킹) |
양호 |
| 인장강도(Mpa) |
>16 |
18 |
24 |
- |
10 |
| 파단시신장율(%) |
>300 |
320 |
100 |
- |
180 |
| 인열성능(N/mm) |
>50 |
80 |
150 |
- |
58 |
| 경도(SHORE A) |
- |
95 |
60(D) |
- |
94 |
| 부착성능 (무처리) |
>1.5 |
2.0 |
3.0 |
- |
2.1 |
| 내피로 성능 (KSF4922) |
이상 없음 |
이상 없음 |
균열 | - |
이상 없음 |
| 방수성(수밀성) /KSF2622 | 이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
- | 이상 없음 |
| 투수성 (KSF4921) |
투수 되지 않음 |
투수 되지 않음 |
투수 되지 않음 |
- |
투수 되지 않음 |
| 내충격성 (KSF4921) |
균열 * 박리 발생 없음 |
균열 * 박리 발생 없음 |
균열 |
- |
균열 * 박리 발생 없음 |
| 저온고온 반복시험 (KSF4921) |
균열 * 벗겨짐 없음 |
균열 * 벗겨짐 없음 |
미세균열 |
- |
균열 * 벗겨짐 없음 |
하기의 표 5는 실험예 1 및 실험예 2에 따른 실시예 1 내지 12의 폴리우레아 도료의 물성 측정 결과를 나타낸 표이다.
| 구분 |
규격 |
실 시 예 1 |
실 시 예 2 |
실 시 예 3 |
실 시 예 4 |
실 시 예 5 |
실 시 예 6 |
실 시 예 7 |
실 시 예 8 |
실 시 예 9 |
실 시 예 10 |
실 시 예 11 |
실 시 예 12 |
| 바이오매스유래 탄소 함량 % (ASTMD6866) |
20% 이상 |
22.7 |
23.5 |
20.5 |
22.5 |
22 |
22 |
28.4 |
24.2 |
37.7 |
21.2 |
33.3 |
40.3 |
| GEL-TIME(SEC) |
- |
5 |
7 |
11 |
6 |
14 |
6 |
7 |
8 |
11 |
10 |
6 |
13 |
| 지촉건조(SEC) |
- |
9 |
13 |
18 |
9 |
22 |
9 |
10 |
14 |
20 |
18 |
9 |
22 |
| 외관(표면) |
양호할것 | 양호 |
양호 |
양호 |
양호 |
양호 |
양호 |
양호 |
양호 |
양호 |
양호 |
양호 |
양호 |
| 인장강도(Mpa) |
>16 |
23 |
22 |
25 |
18 |
26 |
19 |
19 |
20 |
19 |
18 |
17 |
23 |
| 파단시신장율(%) |
>300 |
380 |
420 |
360 |
320 |
310 |
340 |
330 |
340 |
330 |
310 |
338 |
310 |
| 인열성능(N/mm) |
>50 |
82 |
85 |
90 |
72 |
110 |
78 |
72 |
78 |
82 |
75 |
84 |
94 |
| 경도(SHORE A) |
- |
94 |
94 |
96 |
94 |
98 |
94 |
94 |
94 |
94 |
94 |
95 |
96 |
| 부착성능 (무처리) |
>1.5 |
2.2 |
2.1 |
2.3 |
2.4 |
3.0 |
2.4 |
2.5 |
2.4 |
2.5 |
2.2 |
2.0 |
3.0 |
| 내피로 성능 (KSF4922) |
이상없음 | 이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
| 방수성(수밀성) /KSF2622 | 이상없음 | 이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
이상 없음 |
| 투수성 (KSF4921) |
투수되지 않음 |
투수 되지 않음 |
투수 되지 않음 |
투수 되지 않음 |
투수 되지 않음 |
투수 되지 않음 |
투수 되지 않음 |
투수 되지 않음 |
투수 되지 않음 |
투수 되지 않음 |
투수 되지 않음 |
투수 되지 않음 |
투수 되지 않음 |
| 내충격성 (KSF4921) |
균열 * 박리 발생없음 |
균열 * 박리 발생 없음 |
균열 * 박리 발생 없음 |
균열 * 박리 발생 없음 |
균열 * 박리 발생 없음 |
균열 * 박리 발생 없음 |
균열 * 박리 발생 없음 |
균열 * 박리 발생 없음 |
균열 * 박리 발생 없음 |
균열 * 박리 발생 없음 |
균열 * 박리 발생 없음 |
균열 * 박리 발생 없음 |
균열 * 박리 발생 없음 |
| 저온고온 반복시험 (KSF4921) |
균열 * 벗겨짐 없음 |
균열 * 벗겨짐 없음 |
균열 * 벗겨짐 없음 |
균열 * 벗겨짐 없음 |
균열 * 벗겨짐 없음 |
균열 * 벗겨짐 없음 |
균열 * 벗겨짐 없음 |
균열 * 벗겨짐 없음 |
균열 * 벗겨짐 없음 |
균열 * 벗겨짐 없음 |
균열 * 벗겨짐 없음 |
균열 * 벗겨짐 없음 |
균열 * 벗겨짐 없음 |
표 4를 참조하면, 비교예 1은 석유계 폴리우레아이며, 비교예 2는 주제에 바이오매스 유래 이소시아네이트인 1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트 트라이머의 함량을 높게 적용할 경우 가교도가 높아 도막의 경도가 높아지고 신율이 낮아져 내충격성 등이 저하된다.
이때, 비교예 3은 친환경 에폭시 어덕트 중 바이오매스 유래 다이머 디아민/ 폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르는 폴리옥시디아민에 비해 반응이 너무 빨라 도막형성이 불가능하고 외관이 나빠서 함량조절이 필요하며, 비교예 4의 경우는 방향족 아민을 형성한 아민 에폭시로 경화 속도가 느려 도막형성이 양호하나, 많은 양을 사용시 인장강도 및 신장율이 저하된다. 따라서 기존 석유계 폴리우레아와 동등한 물성을 갖기 위하여 아민-에폭시 함량의 적절한 비율이 요구되는 것을 알 수 있다.
실시예 1 내지 12는 표 5에 도시된 바와 같이, 바이오 베이스 함량 시험 및 물성 평가결과 도료의 물성이 우수하며, 이에 따라, 바이오매스 함량을 높이고 우수한 물성을 나타내기 위해서는 경화제에 친환경 아민-에폭시 어덕트의 사용이 필요함을 알 수 있다.
아울러, 본 발명은 실시예 1 내지 12에 도시된 바와 같이 주제에 적절한 바이오매스 유래 폴리올 또는 바이오매스 유래 이소시아네이트 및 바이오매스 유래 가소제를 사용하며, 경화제에 친환경 아민 에폭시 어덕트를 적절한 함량 사용 및 혼합시 기존 석유계 폴리우레아의 인장강도 및 신장률 등 물성이 동등하거나, 우수함을 알 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
S100: 주제 제조단계
S110: 투입단계
S120: 첨가단계
S130: 가열단계
S140: 유지반응단계
S150: 냉각단계
S160: 희석단계
S200: 경화제 제조단계
S210: 투입단계
S220: 가열단계
S230: 첨가단계
S240: 유지반응단계
S250: 냉각단계
S110: 투입단계
S120: 첨가단계
S130: 가열단계
S140: 유지반응단계
S150: 냉각단계
S160: 희석단계
S200: 경화제 제조단계
S210: 투입단계
S220: 가열단계
S230: 첨가단계
S240: 유지반응단계
S250: 냉각단계
Claims (8)
- 바이오매스 유래 탄소 함량이 20% 이상인 폴리우레아 조성물에 있어서,
바이오매스 유래 이소시아네이트, 석유계 이소시아네이트 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물과, 바이오매스 유래 폴리올, 석유계 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 폴리올 혼합물을 반응시킨 프리폴리머 90 내지 99 중량부와, 가소제 1 내지 10 중량부를 포함하는 주제 100 중량부; 및
바이오매스 유래 사슬연장제, 석유계 사슬연장제 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 사슬연장제 혼합물 5 내지 35 중량부와, 아민-에폭시 어덕트 5 내지 50 중량부와, 폴리아민 30 내지 75 중량부와, 조색제 1 내지 5 중량부와, 첨가제 1 내지 5 중량부를 포함하는 경화제 100 중량부;로 포함하되,
상기 아민-에폭시 어덕트는 바이오매스 유래 아민, 석유계 아민 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 아민 혼합물 20 내지 80 중량부와, 바이오매스 유래 에폭시, 석유계 에폭시 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 에폭시 혼합물 20 내지 80 중량부를 반응시키는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 주제는 바이오매스 유래 이소시아네이트, 석유계 이소시아네이트 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물 20 내지 80 중량부와, 바이오매스 유래 폴리올, 석유계 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 1종 이상이 선택된 폴리올 혼합물 20 내지 80 중량부를 혼합하여 반응시킨 프리폴리머 90 내지 99 중량부에 가소제 1 내지 10 중량부를 첨가하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 바이오매스 유래 폴리올은 중량평균분자량이 300 내지 4,000g/mol이고 수산기가가 25 내지 380인 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 친환경 폴리우레아 도료 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 석유계 폴리올은 중량평균분자량이 400 내지 5,000g/mol이고 수산기가가 25 내지 280인 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물. - 삭제
- 바이오매스 유래 탄소 함량이 20% 이상인 2액형 폴리우레아 조성물 제조방법에 있어서,
프리폴리머 90 내지 99 중량부와, 가소제 1 내지 10 중량부를 포함하는 주제 제조단계(S100); 및
사슬연장제 혼합물 5 내지 35 중량부와, 아민-에폭시 어덕트 5 내지 50 중량부와, 폴리아민 30 내지 75 중량부와, 조색제 1 내지 5 중량부와, 첨가제 1 내지 5 중량부를 포함하는 경화제 제조단계(S200);를 포함하되,
상기 아민-에폭시 어덕트의 제조는 바이오매스 유래 아민, 석유계 아민 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 아민 혼합물을 계량하여 투입하는 투입단계(S210);
상기 아민 혼합물을 지속적으로 교반하면서 히터를 이용하여 40 내지 120℃로 가열하는 가열단계(S220);
상기 아민 혼합물에 바이오매스 유래 에폭시, 석유계 유래 에폭시 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 에폭시 혼합물을 1 내지 3시간 내에 서서히 첨가하는 첨가단계(S230);
상기 에폭시 혼합물이 첨가된 혼합용액을 40 내지 120℃에서 교반하면서 유지시키는 유지반응단계(S240); 및
반응시킨 상기 혼합용액을 냉각시키는 냉각단계(S250);를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 주제의 제조는 바이오매스 유래 이소시아네이트, 석유계 이소시아네이트 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물을 계량하여 투입하는 투입단계(S110);
상기 이소시아네이트 혼합물에 바이오매스 유래 폴리올, 석유계 폴리올 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 혼합된 폴리올 혼합물을 첨가하는 첨가단계(S120);
상기 폴리올 혼합물이 첨가된 혼합물을 지속적으로 교반하면서 히터를 이용하여 80 내지 90℃로 가열하는 가열단계(S130);
상기 혼합물을 80 내지 90℃로 교반하면서 2 내지 4시간 가량 유지하여 반응시키는 유지반응단계(S140);
반응시킨 합성물을 45 내지 55℃로 냉각시키는 냉각단계(S150); 및
냉각된 상기 합성물에 가소제를 첨가하는 희석단계(S160);를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 폴리우레아 도료 조성물 제조방법. - 삭제
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| KR1020210136795A KR102382596B1 (ko) | 2021-10-14 | 2021-10-14 | 바이오매스 유래 원료를 이용한 친환경 폴리우레아 도료 조성물 및 이의 제조 방법 |
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Cited By (2)
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| KR20240077253A (ko) | 2022-11-24 | 2024-05-31 | 한국소재융합연구원 | 바이오매스 기반 결로방지용 콜라겐 펩타이드 도료 조성물 |
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| KR101638794B1 (ko) | 2014-02-24 | 2016-07-12 | 주식회사 노루홀딩스 | 천연물질 유도체를 함유한 바이오매스 폴리우레탄 수지 및 이의 제조방법 |
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- 2021-10-14 KR KR1020210136795A patent/KR102382596B1/ko active IP Right Grant
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