KR102625325B1 - 자가치유 가능한 에폭시접착제 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 에폭시수지, 충진제, 희석제, 및 황을 포함하는 경화제를 포함하고, 상기 경화제는 다이설파이드 결합을 할 수 있어 경화된 에폭시접착제가 취성에 의해 손상되더라도 자가치유 가능한 효과를 제공하는 것을 특징으로 하는, 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 에폭시접착제는 취성에 따라 손상되더라도 시간이 지남에 따라 에폭시접착제 내의 황을 포함하는 아민계경화제가 다이설파이드 결합을 형성하면서 자가치유 가능한 효과를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 에폭시접착제는 취성에 따라 손상되더라도 시간이 지남에 따라 에폭시접착제 내의 황을 포함하는 아민계경화제가 다이설파이드 결합을 형성하면서 자가치유 가능한 효과를 가진다.
Description
본 발명은 자가치유 가능한 에폭시접착제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이설파이드를 갖는 아민계경화제를 사용하여 취성에 의해 경화된 에폭시접착제가 손상되더라도 자가치유 가능하게 에폭시접착제에 관한 것이다.
에폭시수지는 분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 가지는 화합물을 의미하며, 에폭시수지는 에폭시기의 강한 반응성으로 인하여 다양한 화합물들과 반응하여 유리질의 망상구조를 형성할 수 있어 다양한 물성의 고분자물질을 합성하는 데 사용될 수 있다.
에폭시접착제는 상기 에폭시수지를 포함하는 접착제로서, 열경화성 접착제중의 하나이며, 에폭시수지와 경화제의 조합에 따라 그 특성을 용이하게 바꿀 수 있다. 이에 따라 접착성, 내구성, 물성 등이 우수해지기 때문에 전기, 토목, 건축, 등 여러 산업분야에서 다양하게 사용되고 있다.
상기 에폭시접착제의 구성 중 하나인 경화제는 성분에 따라서 아민계경화제, 산무수물계경화제, 폴리아미드계경화제 등으로 구분이 가능하며, 경화환경에 따라서는 저온계경화제, 고온계경화제 등으로 구분이 가능하다. 이때 아민계경화제의 경우에는 잠재성 경화제라고 하는 분말상으로, 실온에서는 에폭시수지에 용해되지 않고 분산되어 있어, 반응의 진행이 매우 느려 저장안정성이 우수하다는 장점이 있다.
그러나, 아민계경화제의 경우, 경화된 이후에는 일반적으로 취성으로 인해 주위환경과 외력으로 인하여 균열이 쉽게 발생한다. 또한, 고형화된 에폭시접착제 내부에서 상기 균열이 발생하면, 이 균열을 통해 피접착제들과의 박리가 진행되므로 에폭시접착제에 의한 고정은 유지되기 어렵다는 문제점이 있다.
이에 에폭시접착제가 경화된 이후, 상기 취성에 의해 에폭시접착제가 손상되더라도 자가치유 가능한 에폭시접착제가 요구되는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 취성으로 쉽게 균열이 생기는 에폭시접착제에 자가치유 기능을 도입하여 균열이 스스로 치유할 수 있는 에폭시접착제를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 에폭시접착제의 아민계경화제에 다이설파이드 결합을 포함하도록 하여, 에폭시접착제가 경화된 이후 취성에 의해 균열이 발생하더라도, 상기 균열의 표면에서 다이설파이드 결합의 복분해 반응을 통해 균열이 자가치유되도록 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 에폭시접착제에 첨가되어 자가치유 기능을 제공하는 경화제에 있어서, 상기 경화제는 구성요소로 다이설파이드 결합을 포함하고, 상기 경화제가 에폭시접착제에 조성물로 포함되면 에폭시접착제 내에서 다이설파이드 결합의 가역적인 복분해 반응을 하여 경화된 에폭시접착제가 손상되더라도 자가치유 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는, 경화제를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 경화제는 아민계경화제인 것을 특징으로 하는, 경화제일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 경화제는, 하기 화학식1로 표시되는 화합물을 포함하는, 경화제일 수 있다.
[화학식1]
상기 R1은, C1 내지 C8의 사슬형지방족유기기, C3 내지 C10의 고리형지방족유기기 또는 C5 내지 C20의 방향족유기기 중 어느하나인 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 에폭시수지; 및 다이설파이드 결합을 포함하는 경화제를 포함하고, 상기 다이설파이드 결합을 포함하는 경화제는 복분해반응을 할 수 있어 경화된 에폭시접착제가 취성에 의해 손상되더라도 자가치유 가능한 효과를 제공하는 것을 특징으로 하는, 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 경화제는, 아민계경화제인 것을 특징으로 하는, 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 경화제는 본 발명의 일실시예에 의해 제공되는 아민계경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 경화제에 포함된 화합물의 다이설파이드 결합은, 에폭시수지의 에폭사이드기 당량수의 0.6배 내지 1.2배인, 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 에폭시수지는 에폭시기를 2개 함유하는 화합물로서, 비스페놀계 에폭시수지(비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 F형 에폭시수지 등), 아미노페놀계 에폭시수지, 불소계 에폭시수지, 실록산계 에폭시수지, 및 지환식 에폭시수지로 이루어진 군 중 어느하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물은 20℃ 내지 200℃에서 자가치유 기능을 가지는, 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 에폭시접착제가 경화된 이후 취성에 의해 손상되더라도, 시간이 지남에 따라 다이설파이드 결합의 복분해 반응을 통해 자가치유 가능한 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도1은 황을 포함하는 화합물이 결합이 끊어지고 형성되는 과정에서 나타나는 다이설파이드 결합을 보여주는 도면이다.
도2는 아민계경화제의 다이설파이드결합에 의해 접착되어 있는 상태의 손상 전의 에폭시접착제를 나타내는 도면이다.
도3은 다이설파이드 결합을 포함하는 아민계경화제를 구성성분으로 포함하는 에폭시접착제가 취성에 의해 손상된 상태를 나타내는 도면이다.
도4와 도5는 다이설파이드 결합을 포함하는 아민계경화제를 구성성분으로 포함하는 에폭시접착제가 손상된 이후 다이설파이드 결합이 회복된 상태를 나타내는 도면이다.
도6은 상기 제조예를 통해 제조한 자가치유 가능한 에폭시접착제의 실험사진이다.
도2는 아민계경화제의 다이설파이드결합에 의해 접착되어 있는 상태의 손상 전의 에폭시접착제를 나타내는 도면이다.
도3은 다이설파이드 결합을 포함하는 아민계경화제를 구성성분으로 포함하는 에폭시접착제가 취성에 의해 손상된 상태를 나타내는 도면이다.
도4와 도5는 다이설파이드 결합을 포함하는 아민계경화제를 구성성분으로 포함하는 에폭시접착제가 손상된 이후 다이설파이드 결합이 회복된 상태를 나타내는 도면이다.
도6은 상기 제조예를 통해 제조한 자가치유 가능한 에폭시접착제의 실험사진이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, “자가치유” 된다고 함은, 에폭시접착제가 경화된 이후, 취성에 의해 표면 또는 내부에 손상이 발생하면 아민계경화제의 다이설파이드 결합이 끊어지고 인접한 황 원자들이 결합하면서 새로운 다이설파이드 결합이 형성되며, 손상면이 서로 가까이 인접하게 되면 손상면에 존재하는 다이설파이드 결합 사이에 복분해 반응이 일어나 고분자 사슬이 엉키면서 상기 균열 또는 손상이 회복되는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
에폭시접착제는 일반적으로, 에폭시수지, 경화제, 충진제, 희석제, 촉매 등 다양한 물질들을 혼합하여 공업상 사용되는데, 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 에폭시접착제의 취성으로 인해 균열이 발생한 경우, 시간이 경과함에 따라 해당 균열이 자가치유 되도록 하는 다이설파이드 결합을 포함하는 경화제를 제공한다.
이때 상기 에폭시접착제용 경화제는, 다이설파이드 결합을 포함하는 아민계경화제일 수 있다.
황은 원소주기율표에서 제3주기의 제16족 원소로서, 외부의 에너지 제공 없이 바닥상태에서 황 원자끼리 다이설파이드 결합(Disulfide Bond)을 용이하게 형성할 수도 있고 끊을 수도 있다. 이때 상기 다이설파이드 결합은 전자를 공유하기 때문에 그 인력이 비교적 강하다. 즉, 상기 다이설파이드 결합의 성질을 이용하면 에폭시접착제가 손상된 경우 자가치유 효과를 제공하는 데 이용할 수 있다.
이하에서는, 에폭시접착제가 경화된 이후, 상기 경화된 에폭시접착제에 균열이 발생하고, 상기 균열이 자가치유되는 과정에 대하여 설명한다.
도1은 황을 포함하는 화합물이 결합이 끊어지고 형성되는 과정에서 나타나는 다이설파이드 결합을 보여주는 도면이다. 이하에서는 도1을 참조하여 상기 다이설파이드 결합을 이용한 에폭시접착제의 자가치유 효과를 제공하는 방법을 설명한다.
도1에서 알 수 있듯이, R3-S-S-R4 황(S)화합물과 R5-S-S-R6 황(S)화합물이 인접한 경우, 상기 황화합물들 내부에서의 황 원자들간의 결합이 끊어지면서 라디칼을 형성할 수 있으며, 이 라디칼이 인근 황화합물과 반응을 하면서 그 결합이 변경될 수 있고, 이 과정을 통해 R3-S-S-R5와, R4-S-S-R6 황화합물들을 생성할 수 있게 된다. 이때, 상기 R3유기기 내지 R6유기기는, C2 내지 C4의 선형 알킬기, C3 내지 C4의 분지형 알킬기, C5 내지 C6의 고리형지방족 또는 1개의 방향족 구조를 포함할 수 있으며 이에 한정되지 않고 다이설파이드 결합을 방해하지 않는 유기기는 어느 것이든 포함할 수 있음이 명백하다.
도1을 통해 알 수 있듯이, 다이설파이드 결합을 포함하는 아민계경화제가 존재하기 때문에, 에폭시접착제 내에서 취성에 따라 황 사이의 결합이 끊어지면서 에폭시접착제에 손상 또는 균열이 발생하더라도, 에폭시접착제는 별도의 외부에서의 회복작업이 없더라도 다시 황 사이의 결합이 생성되면서 자연스럽게 자가치유될 수 있게 된다.
도2는 아민계경화제의 다이설파이드결합에 의해 접착되어 있는 상태의 손상 전의 에폭시접착제를 나타내는 도면이다.
도3은 다이설파이드 결합을 포함하는 아민계경화제를 구성성분으로 포함하는 에폭시접착제가 취성에 의해 손상된 상태를 나타내는 도면이다.
도4와 도5는 다이설파이드 결합을 포함하는 아민계경화제를 구성성분으로 포함하는 에폭시접착제가 손상된 이후 다이설파이드 결합이 회복된 상태를 나타내는 도면이다.
이하에서는 도2 내지 도5를 참조하여, 경화된 에폭시접착제에 균열이 생기는 단계와 그 후 자가치유되는 단계를 설명한다.
도2에서 알 수 있듯이, 자가치유 가능한 에폭시접착제는, 취성에 의해 분해될 경계(250a)를 사이에 두고, 다이설파이드 결합(200)을 하고 있는 구역(100a, 100b)들을 생각해볼 수 있다.
먼저 경화된 에폭시접착제에 균열이 생기는 단계를 설명한다. 에폭시접착제에 에폭시접착제의 외부에서 외력이 작용하는 경우, 취성에 의해 상기 다이설파이드 결합에 결합을 끊을 만큼의 에너지가 가해지는 경우가 존재할 수 있다. 이 경우에는 상기 경계(250a)를 기준으로 하여 결합이 끊어지면서 에폭시접착제에 균열이 발생하며, 이를 통해 상기 에폭시접착제는 두 부분(100c, 100d)로 분리될 수 있다.
이때 도3을 통해 알 수 있듯이, 다이설파이드 결합이 끊어지면, 손상된 에폭시접착제의 일측(100c), 그 반대측(100d)에 표면에는 황들(200a, 200b, 200c, 200d, 200e, 200f, 200g, 200h)이 존재하게 된다.
이때 손상된 에폭시접착제 양측(100c, 100d)을 사용자가 임의로 접촉시키는 경우, 균열이 크지 않아 손상된 에폭시접착제들이 스스로 접촉하는 경우, 에폭시접착제 내부에서 균열이 발생하여 에폭시접착제들이 스스로 접촉하는 경우, 등 어떠한 사유로 상기 손상된 에폭시접착제의 단면이 점촉하게 되는 경우에는, 표면에 존재하는 상기 황들(200a, 200b, 200c, 200d, 200e, 200f, 200g, 200h)은 인접한 황끼리 결합하여 새로운 다이설파이드 결합을 형성하게 된다.
이때, 상기 새로운 다이설파이드 결합은, 도4에서와 같이 손상된 에폭시접착제 양측(100c, 100d)에서 교차되어 다이설파이드결합(211,212,213)을 형성할 수도 있고, 반대로 도5에서와 같이 손상된 에폭시접착제의 동일측면에 존재하는 황들끼리 다이설파이드결합(221, 222, 223, 224)을 형성할 수도 있다.
이때 도5에서와 같이 동일측면에 존재하는 황들끼리 다이설파이드결합(221, 222, 223, 224)을 형성하게 되더라도, 복분해반응을 통해 또 다른 다이설파이드 결합(211, 212, 213)의 형성이 가능하며, 궁극적으로는 도4를 통해 알 수 있듯이, 상기 균열 또는 손상이 자가치유된 에폭시접착제를 형성할 수 있다.
이하에서는 상기 황을 포함하는 아민계경화제에 대하여 설명한다.
상기 황을 포함하는 아민계경화제는, 하기 화학식1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있으나, 상기 황을 포함하는 아민계경화제는 하기 화학식1로 한정되지 않는다.
[화학식1]
상기 R1은, C1 내지 C8의 사슬형지방족유기기, C3 내지 C10의 고리형지방족유기기 또는 C5 내지 C20의 방향족유기기 중 어느하나인 것이다.
본 발명의 다른 일 실시예에서는, 에폭시수지 및 다이설파이드 결합을 포함하는 아민계경화제를 포함하고, 상기 다이설파이드 결합을 포함하는 아민계경화제는 복분해반응을 할 수 있어 취성에 의해 손상되더라도 자가치유 가능한 것을 특징으로 하는, 에폭시접착제 조성물을 제공한다.
본 발명이 제공하는 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물은, 예를 들면, 상기 화학식1로 표시되는 아민계경화제 및 에폭시기를 2개 함유하는 화합물로서, 비스페놀계 에폭시수지(비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 F형 에폭시수지 등), 아미노페놀계 에폭시수지, 불소계 에폭시수지, 실록산계 에폭시수지, 지환식 에폭시수지로 이루어진 군 중 어느 하나 이상을 포함하는 에폭시접착제 조성물일 수 있다.
또한, 이때 상기 에폭시수지는 하기 화학식2로 표시되는 에폭시수지 화합물을 포함하는 에폭시접착제 조성물일 수 있다.
[화학식2]
상기 R2는, 비스페놀A형 또는 비스페놀F형인 것이다.
상기 화학식1로 표시되는 아민계경화제와 상기 화학식2로 표시되는 에폭시수지는, 하기 반응식1을 통하여 하기 화학식3으로 표시되는 고분자화합물을 형성하게 된다.
[반응식1]
[화학식3]
이때 상기 R1은, C1 내지 C8의 사슬형지방족유기기, C3 내지 C10의 고리형지방족유기기 또는 C5 내지 C20의 방향족유기기 중 어느하나인 것이고, 상기 R2는, 비스페놀A형 또는 비스페놀F형인 것이다.
상기 화학식3은 그 단위체내에 다이설파이드 결합을 포함하고 있는데, 전술한 바와 같이 상기 다이설파이드 결합은 공유결합으로써 그 결합력이 강함과 동시에, 가역적으로 결합이 끊어지고 형성될 수 있다. 해당 가역적인 반응은 하기 반응식2에서와 같이 표현될 수 있다.
[반응식2]
이하에서는 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물의 조성비에 대해 설명한다.
상기 경화된 에폭시접착제에 균열이 생기고 그 이후 자가치유되는 과정에 있어서, 황의 함유비율은 중요하다. 황의 함유량이 필요량보다 적은 경우에는 상기 자가치유 기능이 충분하지 않아, 회복된 이후에도 접착력을 유지하지 못할 수 있다. 반대로, 황의 함유량이 필요량보다 많은 경우에는 에폭시접착제에 균열이 발생하기 전에도 외부의 압력에 취약해져 경화된 에폭시접착제의 성능이 떨어지게 될 수도 있고, 경화된 에폭시접착제에 균열이 발생한 이후에는 분리된 에폭시접착제 내부에서의 황끼리 다이설파이드 결합을 하기되어 자가치유 성능이 저하될 수도 있다.
상기 황의 함유비율은, 에폭시수지의 에폭사이드기 당량수의 0.6배 내지 1.2배인 것을 특징으로 할 수 있으나, 반드시 이 수치범위에 한정되는 것은 아니다.
상기 아민계경화제의 당량수가 에폭사이드기 당량수의 0.6배 미만인 경우에는 상기 아민계경화제의 부족으로 인해, 접착제로서 충분한 강도를 확보하지 못하고, 반면, 상기 아민계경화제의 당량수가 에폭사이드기 당량수의 1.2배를 초과하는 경우에는 높은 가교밀도로 인해 다이설파이드의 복분해반응이 일어나기에 충분한 유동성이 확보되지 못하여 치유성능이 급격히 떨어지는 부작용이 발생하는 바, 상기 아민계경화제는 에폭시수지의 에폭사이드기 당량수의 0.6배 내지 1.2배인 것이 바람직하다.
또한, 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물의 구성에 대해 설명한다.
상기 에폭시수지는 인장강도, 접착력 및 자가치유 성능의 향상을 위해 2종류 이상을 포함하는 것도 가능하며, 해당 에폭시수지는 상기 화학식2로 표시되는 화합물로 한정되는 것도 아니다.
상기 에폭시수지는 예를들면, 하기 에폭시기를 2개 함유하는 화합물로서, 비스페놀계 에폭시수지 (비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 F형 에폭시수지 등), 아미노 페놀계 에폭시수지, 불소계 에폭시수지, 실록산계 에폭시수지, 지환식 에폭시수지로 이루어진 군 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에서는, 다이설파이드 결합을 포함하는 아민계경화제와 촉매를 혼합하여 교반하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 혼합물에 에폭시수지 단량체를 첨가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물의 제조방법을 제공한다.
이하에서는 상기 다이설파이드 결합을 포함하는 아민계경화제를 제조방법을 설명한다.
본 제조방법에서는, 에폭시수지, 다이설파이드결합을 포함하는 아민계경화제, 및 촉매를 혼합하여 균일한 상이 될 때까지 교반한 뒤, 이에 에폭시수지를 넣어 벌크중합하여 경화되기 전의 에폭시접착제를 형성한다.
이후 상기 벌크중합된 경화되기 전의 에폭시접착제를 몰드에 옮겨, 경화시켜 제조가 가능하다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 하지만 본 발명이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
제조예1
본 제조예1에서는, 에폭시수지 단량체로 비스페놀 A형 에폭시인 DGEBA를 사용하였고, 다이설파이드 결합을 포함한 아민계경화제(디아민계경화제)로는 4-aminophenyl disulfide를 사용하였다.
우선 다이설파이드를 포함한 아민계경화제와 촉매인 dimethylbenzylamine을 100℃에서 균일한 상이 될 때까지 교반한 후, DGEBA를 넣어 벌크중합하였다.
이후 테플론 몰드에 부어 120℃에서 6시간, 150℃에서 1시간 경화하여 제조하였다.
상기 제조과정을 통하여 제조예1에서는 성공적으로 자가치유 가능한 에폭시접착제를 제조할 수 있었다.
실험예1
본 실험예1에서는, 상기 제조예1을 통해 제조한 자가치유 가능한 에폭시접착제의 자가치유 성능을 확인하는 실험을 진행하였다.
도6은 상기 제조예1을 통해 제조한 자가치유 가능한 에폭시접착제의 실험사진이다. 이하에서는 도7을 참조하여 본 실험예를 실험한다.
도6(a)를 통해 알 수 있듯이, 상기 제조예를 통해 제조한 약 3g의 에폭시접착제를 두 조각으로 분리한 뒤, 상기 분리된 두 조각의 에폭시접착제를 접촉시켜 5분을 두었다. 상기 5분이 경과한 뒤에는 도6(b)를 통해 알 수 있듯이, 1kg추를 들어올릴 수 있을 만큼, 상기 에폭시접착제가 온전히 회복되었다.
이를 통해, 상기 제조예1에서 제조한 에폭시접착제는, 상기 에폭시접착제의 무게인 3g의 300배에 가까운 무게를 견딜 수 있음을 보여준다.
실험예2
본 실험예2에서는, 상기 제조예를 통해 제조한 자가치유 가능한 에폭시접착제의 온도변화에 따른 자가치유 성능의 변화를 확인하는 실험을 진행하였다.
본 실험예2에 의하면, 전반적으로 상기 에폭시접착제는 대부분의 온도에서 우수한 자가치유성능을 보였다. 특히, 20℃ 내지 120℃에서 자가치유 기능을 가지는 것으로 나타났다.
에폭시접착제의 자가치유 성능은 잘려진 단면이 다시 붙으면서 1kg의 추를 들어올릴 수 있는 치유 온도와 시간으로 측정되었으며, 15℃에서는 30분 이내에 추를 들어올렸으나 10℃ 이하에서는 하루 이상 붙여도 잘 치유되지 않는 것으로 나타났다. 120℃ 에서는 10초 이내에 1kg 추를 들 수 있을 정도로 치유가 빨랐다.
에폭시접착제의 자가치유 성능이 20℃ 내지 120℃에서 가장 우수한 경우, 일반적인 실생활 온도 근처에서 가장 우수한 효과를 가지는 것인바, 본 발명에서 제공하는 자가치유 에폭시접착제는 실생활에서 다양한 용도에서 사용이 가능할 것이다.
실험예3
본 실험예3에서는, 에폭사이드기 당량수 대비 다이설파이드 결합을 포함한 아민계경화제의 비율을 조절하여, 다이설파이드 결합의 비율이 에폭시접착제의 성능과 에폭시접착제에서 자가치유 효과에 미치는 영향을 실험하였다.
실험예3은 에폭시수지의 경화도에 따른 치유 성능 변화를 확인하는 실험을 진행하였다.
상기 실험예3을 통하여, 다이설파이드의 비율은 에폭시기의 당량수의 0.6배 내지 1.2배인 경우에 가장 우수한 자가치유 효과를 보이고 있음을 확인하였다.
황의 비율이 0.6이하에서는 접착제가 경화되지 못하고 액체상태가 되며, 황의 비율이 1.2배 이상에서는 경화도가 높아져 치유 효과가 매우 낮아진다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100a, 100b : 손상되기 전의 에폭시접착제의 일측 및 그 반대측
100c, 100d : 손상된 후의 에폭시접착제의 일측 및 그 반대측
200 : 손상되기 전의 다이설파이드 결합
200a 내지 200h : 손상된 후의 황
211 내지 213 : 손상된 후의 양측면 에폭시접착제 간의 다이설파이드 결합
221 내지 224 : 손상된 후의 동일측면 에폭시접착제 내의 다이설파이드 결합
250a : 손상되기 전의 경계
250b : 회복된 후의 경계
100c, 100d : 손상된 후의 에폭시접착제의 일측 및 그 반대측
200 : 손상되기 전의 다이설파이드 결합
200a 내지 200h : 손상된 후의 황
211 내지 213 : 손상된 후의 양측면 에폭시접착제 간의 다이설파이드 결합
221 내지 224 : 손상된 후의 동일측면 에폭시접착제 내의 다이설파이드 결합
250a : 손상되기 전의 경계
250b : 회복된 후의 경계
Claims (10)
- 에폭시수지; 충진제; 희석제; 및 경화제;를 포함하고,
상기 경화제는 구성요소로 황을 포함하고,
상기 경화제에 포함된 화합물의 황은, 상기 에폭시수지의 에폭사이드기 당량수의 0.6배 내지 1.2배이고,
상기 경화제는 하기 화학식1로 표시되는 화합물을 포함하는 것으로,
에폭시접착제 내에서 황이 가역적인 다이설파이드 결합을 하여 경화된 에폭시접착제가 손상되더라도 자가치유 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는, 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물:
[화학식1]
(상기 R1은, C1 내지 C8의 사슬형지방족유기기 및 C3 내지 C10의 고리형지방족유기기로 이루어진 군에서 선택되는 어느하나인 것임).
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 경화제는, 아민계경화제인 것을 특징으로 하는, 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 경화제는, 상기 화학식1로 표시되는 화합물 중에서, 상기 R1은 C7 내지 C20의 방향족유기기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 에폭시수지는 에폭시기를 2개 함유하는 화합물로서, 비스페놀계 에폭시수지, 아미노페놀계 에폭시수지, 불소계 에폭시수지, 실록산계 에폭시수지, 및 지환식 에폭시수지로 이루어진 군 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 에폭시수지는 하기 화학식2로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는, 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물:
[화학식2]
(상기 R2는, 비스페놀A형 또는 비스페놀F형인 것임). - 제1항에 있어서,
상기 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물은 20℃ 내지 120℃에서 자가치유 기능을 가지는 것을 특징으로 하는, 자가치유 가능한 에폭시접착제 조성물.
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