KR20190105289A - Bio polymer and fabricating method of the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a biopolymer compound synthesized by using a material derived from nature and a manufacturing method thereof. A polymer compound derived from nature according to an embodiment of the present invention is synthesized by using a cashew nut shell liquid (CNSL) as a starting material. A biopolyurethane manufactured by applying the biopolymer compound has improved thermal stability and mechanical properties.

Description

천연유래 고분자 화합물 및 이의 제조방법{Bio polymer and fabricating method of the same}Naturally Derived Polymeric Compounds and Method for Preparing the Same {Bio polymer and fabricating method of the same}

본 발명은 천연유래 물질을 이용하여 합성된 바이오 고분자 화합물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 카슈넛껍질 추출액(cashew net shell liquild: CNSL)을 출발물질로 한 고분자 화합물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a biopolymer compound synthesized using a naturally derived material and a method for preparing the same, and to a polymer compound and a method for preparing the same, using as cashew net shell liquild (CNSL) a starting material.

폴리우레탄은 하이드록시기(-OH)를 갖는 폴리올 화합물과 이소시아네이트기(-NCO)를 갖는 이소시아네이트 화합물을 원료로 사용하여, 우레탄 반응을 통해 제조된다. 최근까지 폴리우레탄 산업에서는 석유화학 제품에서 얻어지는 폴리올을 원료로 사용하였으나 환경에 대한 경각심과 재생산 가능한 바이오폴리올(Biopolyol)의 요구가 꾸준히 증가함에 따라 폐식용유, 대우유, 팜유, 아마유, 평지유 등을 이용한 다용도 친환경 폴리올 소재의 개발에 관심이 고조되고 있다. 일반적으로 석유계 폴리올은 낮은 점도와 가공성이 우수하여 제조된 폴리우레탄의 물성이 우수한 장점이 있는 반면에, 천연 유지로부터 제조된 바이오폴리올은 석유계 폴리올과 비교시 사용성이 낮고 제조된 폴리우레탄의 물성이 낮은 문제점을 갖고 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 문제점에도 불구하고 꾸준히 바이오폴리올의 용도 개발이 진행되고 있고, 첨가제 등의 기술발전으로 바이오폴리올의 단점을 상쇄하려는 노력이 지속되고 있다.Polyurethane is produced through a urethane reaction using a polyol compound having a hydroxyl group (-OH) and an isocyanate compound having an isocyanate group (-NCO) as raw materials. Until recently, the polyurethane industry used polyols obtained from petrochemical products as raw materials, but waste cooking oil, Daewoo oil, palm oil, linseed oil, rapeseed oil, etc. have increased as environmental awareness and demand for reproducible biopolyol have increased steadily. There is a growing interest in the development of multi-use eco-friendly polyol materials. In general, petroleum-based polyols have the advantages of low viscosity and excellent workability of the polyurethane produced, whereas biopolyols prepared from natural fats and oils have lower usability and physical properties of the prepared polyurethanes compared to petroleum-based polyols. It is known to have this low problem. Despite these problems, the development of the use of biopolyol is steadily progressing, and efforts to offset the shortcomings of the biopolyol through technology development of additives and the like continue.

바이오폴리올의 제조방법은 크게 생물학적인 합성방법과 화학적인 합성방법으로 대별될 수 있다. 카길(Cargill), 듀퐁(Dupont), AMD 등의 대형 회사에서는 식물성 유지를 사용하여 생물학적인 방법으로 바이오폴리올을 제조하여 판매하고 있지만, 생물학적인 방법 특성상 대량 생산이 용이하지 않은 문제가 있다. 이에 상업적으로 생물학적인 합성법보다는 유기합성법이 선호되고 있다.Biopolyol production methods can be roughly classified into biological synthesis methods and chemical synthesis methods. Large companies such as Cargill, Dupont, and AMD manufacture and sell biopolyols in a biological manner using vegetable oils, but there is a problem that mass production is not easy due to the characteristics of biological methods. Thus, organic synthesis is preferred over biological synthesis.

공개특허공보 제10-2009-0038269호Published Patent Publication No. 10-2009-0038269

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 비식용 바이오 유래물질인 카다놀 기반의 바이오 폴리올과 바이오 폴리우레탄의 제조에 관한 것으로, 원료물질인 카다놀을 개질하여 바이오 폴리올을 제조하고, 제조한 바이오 폴리올을 사용하여 폴리우레탄을 제조한다. 이렇게 제조한 바이오 폴리우레탄의 경우 항균성을 가짐과 동시에 물성향상의 가능성을 보유하고 있으므로 카다놀 기반의 바이오 폴리올은 추후 석유기반의 폴리올의 대체제는 물론, 차별화된 분자구조를 가진 항균 폴리올로서 친환경 바이오 폴리우레탄 생산에 새로운 가능성을 보여준다.The problem to be solved by the present invention relates to the production of non-edible bio-derived cardanol-based bio-polyols and bio-polyurethanes, to produce a bio-polyol by modifying the raw material cardanol, using the prepared bio-polyol To prepare polyurethane. The bio-polyurethanes produced in this way have antimicrobial properties and the possibility of improving physical properties. Therefore, cardanol-based biopolyols are not only substitutes for petroleum-based polyols, but also eco-friendly biopolyols as antimicrobial polyols with differentiated molecular structures. New possibilities for urethane production.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, claims and drawings.

상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 천연유래 폴리올 화합물은 카슈넛껍질 추출액(cashew net shell liquild: CNSL)을 출발물질로 한다.Naturally derived polyol compound according to an embodiment of the present invention for achieving the problem to be solved by using a cashew nut shell extract (cashew net shell liquild: CNSL) as a starting material.

상기 추출액은 카다놀, 카돌, 메틸 카돌, 아나카딕산 중 어느 하나이다. The extract is any one of cardanol, cardol, methyl cardol, and anacardic acid.

상기 추출액이 카다놀인 경우, 하기 화학식 2로 표시된다.When the extract is cardanol, it is represented by the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00001
Figure pat00002

상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 천연유래 고분자 화합물은 카슈넛껍질 추출액(cashew net shell liquild: CNSL)을 출발물질로 한다.Naturally-derived polymer compound according to another embodiment of the present invention for achieving the problem to be solved by using a cashew nut shell extract (cashew net shell liquild: CNSL) as a starting material.

상기 추출액은 카다놀, 카돌, 메틸 카돌, 아나카딕산 중 어느 하나이다.The extract is any one of cardanol, cardol, methyl cardol, and anacardic acid.

상기 추출액이 상기 카다놀인 경우, 하기 화학식 2로 표시된다.When the extract is the cardanol, it is represented by the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00003
Figure pat00004

천연유래 고분자 화합물은 하기 화학식 3으로 표시된다.Naturally derived polymer compounds are represented by the following formula (3).

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00005
Figure pat00006

상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고분자 화합물의 제조방법은, 카슈넛껍질 추출액(cashew net shell liquild: CNSL)을 출발물질로 하되, 상기 추출액을 개질하여 폴리올 화합물을 제조하는 단계와, 상기 폴리올 화합물을 이용하여 고분자를 합성하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of preparing a polymer compound, wherein a cashew net shell liquild (CNSL) is used as a starting material, and the polyol compound is modified by modifying the extract. And preparing a polymer using the polyol compound.

상기 추출액은 카다놀, 카돌, 메틸 카돌, 아나카딕산 중 어느 하나이다.The extract is any one of cardanol, cardol, methyl cardol, and anacardic acid.

상기 추출액이 카다놀인 경우, 상기 폴리올 화합물을 제조하는 단계는, 상기 카다놀을 개질시키는 단계를 포함할 수 있다.When the extract is cardanol, preparing the polyol compound may include modifying the cardanol.

상기 카다놀을 개질시키는 단계는, 상기 카다놀과 1,4-다이브로모부탄 및 탄산칼륨을 반응시켜 중간화합물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The modifying the cardanol may include reacting the cardanol with 1,4-dibromobutane and potassium carbonate to form an intermediate compound.

상기 중간화합물과 탄산칼륨 및 다이에탄올아민을 반응시켜, 하기 화학식 2로 표시되는 상기 폴리올 화합물을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include preparing the polyol compound represented by Chemical Formula 2 by reacting the intermediate compound with potassium carbonate and diethanolamine.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00007
Figure pat00008

상기 폴리올 화합물이 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 경우, 상기 고분자를 합성하는 단계는, 하기 화학식 2와 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 반응시키는 것을 포함할 수 있다. When the polyol compound is a compound represented by the following Chemical Formula 2, the step of synthesizing the polymer may include reacting the compound represented by the following Chemical Formula 2 and the following Chemical Formula 4.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00009
Figure pat00010
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[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00011
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상기 고분자 합성시, 상기 화학식 4의 -NCO기와 상기 화학식 2의 -OH기의 비율(-NCO/-OH)이 1.1 내지 1.4가 되도록 상기 화학식 4의 화합물과 상기 화학식 2의 화합물을 반응시킨다.When the polymer is synthesized, the compound of Formula 4 and the compound of Formula 2 are reacted such that the ratio (-NCO / -OH) of the -NCO group of Formula 4 to the -OH group of Formula 2 is 1.1 to 1.4.

상기 고분자는 하기 화학식 3으로 표시된다.The polymer is represented by the following formula (3).

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00012
Figure pat00013
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본 발명에 의할 경우, 비식용의 바이오 유래 물질인 카다놀을 이용한 바이오 폴리올 화합물을 제조함으로써, 석유 대체제의 바이오 폴리올 화합물을 적용할 수 있다. 또한, 기존 식물유 바이오 폴리올 화합물은 가수분해와 미생물에 분해되는 단점을 가지고 있었으나, 본 발명은 이러한 단점을 극복한 것으로, 이를 적용하여 제조된 바이오 폴리우레탄은 향상된 열적 안정성 및 기계적 특성을 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 바이오 폴리우레탄은 열 경화도 가능하기 때문에, 열에 의한 물성 향상도 갖는다.According to the present invention, a biopolyol compound of a petroleum substitute can be applied by producing a biopolyol compound using cardanol which is a non-edible bio-derived material. In addition, the conventional vegetable oil bio polyol compound has the disadvantages of hydrolysis and degradation to microorganisms, the present invention overcomes these disadvantages, the bio-polyurethane prepared by applying it has improved thermal stability and mechanical properties. In addition, since the bio-polyurethane according to the present invention can be thermally cured, it also has an improvement in physical properties due to heat.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 화합물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 폴리올의 합성 전후에 따른 분자구조의 작용기 NMR 피크를 나타낸 것이다.
도 3은 폴리올의 합성 전후에 따른 분자결합의 IR측정 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 의해 제조된 폴리우레탄 필름의 사진이다.
도 5는 폴리우레탄의 합성 전후에 따른 분자결합의 IR측정 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 폴리우레탄 필름의 항균성을 실험한 사진이다.
도 7은 열 및 반응시간에 따른 폴리우레탄의 경화반응 정도를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 폴리우레탄에 대한 TGA 측정결과이다.
도 9는 폴리우레탄 및 폴리우레탄 필름의 인장강도를 비교한 것이다.
1 is a flow chart showing a method for producing a polymer compound according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the functional group NMR peak of the molecular structure before and after the synthesis of the polyol.
Figure 3 shows the IR measurement results of the molecular bonds before and after the synthesis of the polyol.
Figure 4 is a photograph of the polyurethane film produced by the present invention.
Figure 5 shows the results of IR measurement of molecular bonds before and after the synthesis of polyurethane.
Figure 6 is a photograph experimenting with the antimicrobial properties of the polyurethane film.
Figure 7 shows the degree of curing reaction of polyurethane with heat and reaction time.
8 is a TGA measurement result for the polyurethane of the present invention.
Figure 9 compares the tensile strength of the polyurethane and polyurethane film.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 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.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Regardless of the drawings, the same reference numbers refer to the same components, and “and / or” includes each and every combination of one or more of the items mentioned.

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.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" and / or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the mentioned components.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. In addition, the terms defined in the commonly used dictionaries are not ideally or excessively interpreted unless they are specifically defined clearly.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 천연유래 폴리올 화합물 및 이를 바탕으로 한 천연유래 고분자 화합물에 대해 설명한다.Hereinafter, a naturally derived polyol compound and a naturally derived polymer compound based on the same will be described.

본 발명의 천연유래 폴리올 화합물 및 고분자 화합물은 각각 카슈넛껍질 추출액(cashew net shell liquild: CNSL)을 출발물질로 한다.Naturally derived polyol compounds and polymer compounds of the present invention are each a cashew net shell liquild (CNSL) as a starting material.

열대 우림에서 서식하는 옻나무과에 속하는 카슈(cashew)의 열매 표피에서 추출한 천연식물성 오일인 카슈넛껍질 추출액으로부터 얻어지는 유도체들은 에폭시 경화제, 페놀성 수지, 계면활성제 및 에멀전 브레이커 등에서 많이 사용되어 왔다. 이러한 카슈넛껍질 추출액으로는 카다놀, 카돌, 메틸 카돌, 아나카딕산 등이 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 천연유래 폴리올 화합물 및 고분자 화합물은 상기 나열된 추출액 중 어느 하나를 출발물질로 하여 제조될 수 있다. 다만, 가공성 또는 항균성 등으로 고려했을 때, 카다놀을 출발물질로 선택하는 것이 가장 바람직하다. 이하에서는 설명의 편의상 카슈넛껍질 추출액이 카다놀이라 가정한다. Derivatives derived from the cashew nut shell extract, a natural vegetable oil extracted from the cashew fruit skin of the lacquer family in the rain forest, have been widely used in epoxy curing agents, phenolic resins, surfactants and emulsion breakers. Such cashew nut shell extracts include cardanol, kadol, methyl kadol, anacardic acid, and the like. Naturally derived polyol compounds and polymer compounds according to an embodiment of the present invention can be prepared using any one of the extracts listed above as a starting material. However, in consideration of processability or antimicrobial activity, it is most preferable to select cardanol as a starting material. Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the cashew nut shell extract is cardanol.

카다놀은 하기 화학식 1로 표시되는 물질이다.Cardanol is a substance represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00014
Figure pat00014

상기 식에서 알 수 있듯이, 카다놀은 메타(meta) 위치에 4가지 종류의 알킬기를 갖는 페놀 유도체들의 혼합물이며, 각각의 알킬기를 갖는 화합물들은 상기와 같이 각각 3%, 34%, 22% 및 41%의 비율로 혼합되어 있다. As can be seen from the above formula, cardanol is a mixture of phenol derivatives having four kinds of alkyl groups in the meta position, and compounds having respective alkyl groups are 3%, 34%, 22% and 41%, respectively, as described above. It is mixed at the ratio of.

그러나, 카다놀 자체로는 안정성이 크지 않은 문제점이 있다. 또한 카다놀에 존재하는 페놀기는 피부점막을 부식시키고, 단백질 및 세포원형을 변성시키며 적혈구의 세포막을 손상시켜 산소의 전달을 방해하여 암 유발 가능성이 있는 것으로 알려져 있다. 그리고, 중합 반응성이 매우 낮으므로, 적절한 온도와 습도를 유지하여 산화반응에 의해서 중합 및 경화가 일어나더라도 수평균 분자량 수천 이내의 고분자 물질밖에 얻을 수 없다.However, cardanol itself has a problem that the stability is not great. In addition, phenolic groups present in cardanol are known to corrode skin mucosa, denature proteins and cell prototypes, damage cell membranes of erythrocytes and interfere with the transfer of oxygen to cause cancer. In addition, since the polymerization reactivity is very low, only a polymer having a number average molecular weight of several thousand or less can be obtained even if polymerization and curing are caused by oxidation by maintaining an appropriate temperature and humidity.

이에, 카다놀을 고분자 물질 합성에 사용하려면, 개질이 필요하다.Thus, in order to use cardanol in the synthesis of high molecular materials, modification is required.

카다놀을 출발물질로 하여, 고분자 합성을 위한 중간물질인 폴리올 화합물을 형성할 수 있다.Using cardanol as a starting material, it is possible to form a polyol compound which is an intermediate for polymer synthesis.

헌연유래 성분인 카다놀을 출발물질로 하여, 제조된 천연유래 폴리올 화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.Naturally-derived polyol compounds prepared using cardanol, a component derived from consulates, may be represented by the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

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Figure pat00015
Figure pat00016

카다놀을 기반으로, 폴리올 화합물을 제조하는 내용은 후술하도록 한다. 한편, 폴리올 화합물은 상술한 카다놀 이외에, 카슈넛껍질 추출액인 카돌, 메틸 카돌, 아나카딕산을 출발물질로 해서 형성될 수도 있음은 물론이다. Based on the cardanol, the preparation of the polyol compound will be described later. On the other hand, the polyol compound, of course, in addition to the above-described cardanol, may be formed by using the starting material, kadol, methyl kadol, anacardic acid as the cashew nut shell extract.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 화합물은 천연유래 성분인 카슈넛껍질 추출액으로 합성될 수 있다. 즉, 카슈넛껍질 추출액인 카다놀, 카돌, 메틸 카돌, 아나카딕산 중 어느 하나로 고분자 화합물이 합성될 수 있다. 바람직하게는 카다놀이 이용될 수 있다. On the other hand, the polymer compound according to an embodiment of the present invention can be synthesized as a cashew nut shell extract which is a natural component. That is, the polymer compound may be synthesized with any one of the cashew nut shell extract cardanol, kadol, methyl kadol, and anacardic acid. Preferably cardanol may be used.

카다놀을 출발물질로 하여 천연유래 고분자 화합물을 합성하는 경우, 상술한 화학식 2의 폴리올 화합물이 중간물질로 사용될 수 있다. 즉, 화학식 2의 폴리올 화합물을 기반으로, 천연유래 고분자 화합물을 합성할 수 있다. 카다놀을 출발물질로 하여, 화학식 2의 폴리올 화합물을 기반으로, 합성된 천연유래 고분자 화합물은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.When synthesizing a naturally-derived high molecular compound by using a cardanol as a starting material, the above-described polyol compound of Formula 2 may be used as an intermediate material. That is, based on the polyol compound of Formula 2, it is possible to synthesize a natural-derived polymer compound. Based on the cardanol as a starting material, based on the polyol compound of Formula 2, the synthesized natural-derived polymer compound may be represented by the following formula (3).

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00017
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계속해서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 천연유래 고분자 화합물의 제조방법으로 설명한다.Subsequently, a description will be given of a method for producing a naturally-derived polymer compound according to another embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 천연유래 고분자 화합물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.1 is a flow chart showing a method for producing a naturally-derived polymer compound according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 천연유래 고분자 화합물의 제조방법은, 카슈넛껍질 추출액(cashew net shell liquild: CNSL)을 출발물질로 하고, 상기 추출액을 개질하여(S10)하여 폴리올 화합물을 제조(S20)하고, 상기 폴리올 화합물을 이용하여 고분자를 합성(S30)하는 단계를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, in the method for preparing a natural-derived polymer compound according to an embodiment of the present invention, a cashew net shell liquild (CNSL) is used as a starting material, and the extract is modified (S10). It may include preparing a polyol compound (S20), and synthesizing a polymer using the polyol compound (S30).

먼저, 카슈넛껍질 추출액(cashew net shell liquild: CNSL)을 개질(S10)한다. 카슈넛껍질 추출액으로는 카다놀, 카돌, 메틸 카돌, 아나카딕산 중 어느 하나가 선택될 수 있다. 다만, 바람직하게는 카다놀이 선택될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상, 상기 추출액이 카다놀이라 가정한다.First, cashew nut shell extract (cashew net shell liquild: CNSL) is modified (S10). The cashew nut shell extract may be selected from cardanol, cardol, methyl cardol, and anacardic acid. However, cardanol may be preferably selected. Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the extract is cardanol.

카다놀은 하기 화학식 1로 표시되는 물질이다. Cardanol is a substance represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00019
Figure pat00019

상기 식에서 알 수 있듯이, 카다놀은 메타(meta) 위치에 4가지 종류의 알킬기를 갖는 페놀 유도체들의 혼합물이며, 각각의 알킬기를 갖는 화합물들은 상기와 같이 각각 3%, 34%, 22% 및 41%의 비율로 혼합되어 있다. As can be seen from the above formula, cardanol is a mixture of phenol derivatives having four kinds of alkyl groups in the meta position, and compounds having respective alkyl groups are 3%, 34%, 22% and 41%, respectively, as described above. It is mixed at the ratio of.

카다놀은 그 자체로 가공성이 떨어지기 때문에, 카다놀을 개질하여 사용하는 것이 일반적이다. 본 발명의 실시예에 의할 경우, 카다놀은 2단계로 개질될 수 있다. Since cardanol is inferior in processability by itself, it is common to modify and use cardanol. According to an embodiment of the present invention, cardanol may be modified in two stages.

카다놀을 개질하는 제1 단계는 카다놀과 1, 4-다이브로모부탄 및 탄산칼륨을 반응시켜 중간화합물을 형성한다. 이때, 카다놀과 1, 4-다이브로모부탄 및 탄산칼륨을 용매에 분산시켜 반응을 진행할 수 있는데, 용매로는 예를 들어, 아세톤이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 1단계 개질 반응은 예를 들어 24시간 동안 환류상태에서 수행될 수 있다. 반응시 필요에 따라 중간화합물의 순도를 높이기 위해 침전 및 미반응 물질 제거 공정을 추가로 수행할 수 있다.The first step of modifying cardanol is the reaction of cardanol with 1,4-dibromobutane and potassium carbonate to form an intermediate compound. In this case, the cardanol and 1, 4-dibromobutane and potassium carbonate may be dispersed in a solvent to proceed with the reaction. For example, acetone may be used as the solvent, but is not limited thereto. The one stage reforming reaction can be carried out, for example, at reflux for 24 hours. If necessary during the reaction, precipitation and unreacted material removal processes may be further performed to increase the purity of the intermediate compound.

계속해서, 카다놀을 개질하는 제 2 단계는 상기 중간화합물과 탄산칼륨 및 다이에탄올아민을 반응시킨다. 이때, 중간화합물, 탄산칼륨 및 다이에탄올아민을 용매에 분산시켜 반응을 진행할 수 있는데, 용매로는 예를 들어, 테트라하이드로퓨란이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 반응 후, 장류하는 용매를 제거한 후, 에틸아세테이트와 증류수를 이용하여 분획추출을 실시할 수 있다. 분획추출 후, 에틸아세테이트에 용해되어 있는 카다놀의 최종 개질물을 수득한다. 이러한 과정을 통해, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리올 화합물이 제조된다. 즉, 천연유래 성분인 카다놀이 2단계 개질 반응을 통해 최종적으로, 하기 화학식 2의 폴리올 화합물로 개질된다. Subsequently, the second step of modifying cardanol is to react the intermediate compound with potassium carbonate and diethanolamine. In this case, the intermediate compound, potassium carbonate and diethanolamine may be dispersed in a solvent to proceed with the reaction. For example, tetrahydrofuran may be used as the solvent, but is not limited thereto. After the reaction, after removing the solvent to be loaded, fractional extraction may be performed using ethyl acetate and distilled water. After fractionation, a final reformate of cardanol dissolved in ethyl acetate is obtained. Through this process, a polyol compound represented by Chemical Formula 2 is prepared. That is, the cardanol, which is a natural component, is finally modified into a polyol compound represented by Chemical Formula 2 through a two-stage reforming reaction.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00020
Figure pat00021

다음으로, 상기 화학식 2로 표시되는 폴리올 화합물을 이용하여 고분자를 합성한다(S30).Next, a polymer is synthesized using the polyol compound represented by Chemical Formula 2 (S30).

고분자를 합성하는 단계는 상기 화학식 2로 표시되는 폴리올 화합물과 하기 화학식 4로 표시되는 다관능 이소시아네이트 화합물을 반응시켜 진행된다. Synthesis of the polymer is carried out by reacting the polyol compound represented by Formula 2 with the polyfunctional isocyanate compound represented by Formula 4.

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00022
Figure pat00022

화학식 2의 히드록시기(-OH)와 화학식 4의 이소시아네이트기(-NCO)간의 우레탄 반응을 통해 하기 화학식 3으로 표시되는 폴리우레탄 고분자 화합물이 합성될 수 있다. A polyurethane polymer compound represented by the following Chemical Formula 3 may be synthesized through a urethane reaction between a hydroxyl group (-OH) of Formula 2 and an isocyanate group (-NCO) of Formula 4.

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00023
Figure pat00024

이때, 상기 화학식 4의 -NCO기와 상기 화학식 2의 -OH기의 비율(-NCO/-OH)이 1.1 내지 1.4가 되도록 상기 화학식 4의 화합물과 상기 화학식 2의 화합물을 반응시킬 수 있다. 상기 비율이 1.1 미만이면, 기계적 강도가 약하여 free standing이 불가한 고분자 화합물이 될 수 있고, 상기 비율이 1.4를 초과하면, 기계적 강도는 확보될 수 있으나(즉, 고분자가 free standing이 가능함) 혼합되는 양 대비 경제성을 만족할 수 없다. In this case, the compound of Formula 4 and the compound of Formula 2 may be reacted such that the ratio (-NCO / -OH) of the -NCO group of Formula 4 to the -OH group of Formula 2 is 1.1 to 1.4. When the ratio is less than 1.1, the mechanical strength is weak, so that the free standing can not be a high molecular compound, when the ratio exceeds 1.4, the mechanical strength can be secured (that is, the polymer is free standing) can be mixed The economy cannot be satisfactory.

본 발명의 실시예에 따른 고분자 화합물의 합성과정을 다음과 같이 나타낼 수 있다.Synthesis process of the polymer compound according to an embodiment of the present invention can be represented as follows.

Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00025
Figure pat00026

화학식 2의 폴리올 화합물과 화학식 4로 표시되는 다관능 이소시아네이트 화합물을 반응시켜, 최종적으로 상기 화학식 3으로 표시되는 폴리우레탄 고분자 화합물이 합성된다. 본 발명의 실시예에 다른 고분자 화합물은 천연유래 성분을 포함함으로써, 석유계 성분을 대체할 수 있다. By reacting the polyol compound of formula (2) and the polyfunctional isocyanate compound represented by formula (4), a polyurethane polymer compound represented by the formula (3) is finally synthesized. In another embodiment of the present invention, the polymer compound may include a natural component, thereby replacing the petroleum component.

비식용의 바이오 유래 물질인 카다놀을 이용한 바이오 폴리올 화합물을 제조함으로써, 석유 대체제의 바이오 폴리올 화합물을 적용할 수 있다. 또한, 기존 식물유 바이오 폴리올 화합물은 가수분해와 미생물에 분해되는 단점을 가지고 있었으나, 본 발명은 이러한 단점을 극복한 것으로, 이를 적용하여 제조된 바이오 폴리우레탄은 향상된 열적 안정성 및 기계적 특성을 나타내었다. 또한, 본 발명에 따른 바이오 폴리우레탄은 열 경화도 가능하기 때문에, 열에 의한 물성 향상도 기대할 수 있었다.The biopolyol compound of a petroleum substitute can be applied by manufacturing the bio polyol compound using cardanol which is a non-edible bio-derived substance. In addition, the conventional vegetable oil bio polyol compound had the disadvantages of hydrolysis and degradation to microorganisms, the present invention overcomes these disadvantages, the bio-polyurethane prepared by applying this showed improved thermal stability and mechanical properties. In addition, since the bio-polyurethane according to the present invention can be thermally cured, it was also expected to improve physical properties due to heat.

따라서 이와 같은 카다놀 기반의 바이오 폴리올을 사용한 바이오 폴리우레탄은 기본적으로 항균성을 보유하고 있기에 기능성 바이오 폴리우레탄임과 동시에, 향상된 물성(기계적 및 열적)을 갖는 바이오 폴리우레탄이 될 수 있다.Therefore, biopolyurethanes using such cardanol-based biopolyols are basically functional biopolyurethanes because they possess antibacterial properties, and can be biopolyurethanes having improved physical properties (mechanical and thermal).

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention. .

제조예 1: 폴리올 화합물의 합성Preparation Example 1 Synthesis of Polyol Compound

카다놀(0.02mol, 6g, 미국팔머사), 1,4 다이브로모부탄(0.02mol, 3g, 미국시그마사), 탄산칼륨(0.02mol, 3g, 미국시그마사)을 아세톤 용매에 용해시킨 후, 반응을 시켰다. 반응은 24시간 동안 환류상태에서 이루어지며 반응 종결 후 미반응 물질 제거를 위해 메탄올을 이용하여 침전을 하였다. 여러 번의 침전 후에 남아있는 용매를 모두 제거한 후 중간화합물을 수득하였다. After dissolving cardanol (0.02 mol, 6 g, Palmer, USA), 1,4 dibromobutane (0.02 mol, 3 g, Sigma, USA) and potassium carbonate (0.02 mol, 3 g, Sigma, USA) in an acetone solvent, The reaction was carried out. The reaction was carried out at reflux for 24 hours, and precipitated using methanol to remove unreacted material after completion of the reaction. After several precipitations, all remaining solvent was removed to obtain an intermediate compound.

계속해서, 수득된 중간화합물(0.02mol, 3g), 탄산칼륨(0.02mol, 3g), 다이에탄올아민(0.02mol, 3g, 미국시그마사)을 테트라하이드로퓨란(THF) 용매에 용해시켜 24시간 동안 환류상태에서 반응시켰다. 반응 후 남아있는 용매를 먼저 제거한 후, 에틸 아세테이트(EA)와 증류수를 이용하여 분액추출을 시행하였다. 이후 EA에 녹아있는 개질 카다놀을 취하기 위해 남아있는 용매를 제거하여 개질 카다놀인 폴리올 화합물을 얻었다.Subsequently, the obtained intermediate compound (0.02 mol, 3 g), potassium carbonate (0.02 mol, 3 g) and diethanolamine (0.02 mol, 3 g, Sigma, USA) were dissolved in tetrahydrofuran (THF) solvent for 24 hours. The reaction was carried out at reflux. After removing the remaining solvent after the reaction first, the separation was performed using ethyl acetate (EA) and distilled water. Then, the remaining solvent was removed to take the modified cardanol dissolved in EA to obtain a polyol compound that is a modified cardanol.

도 2는 폴리올의 합성 전후에 따른 분자구조의 작용기 NMR 피크를 나타낸 것이고, 도 3은 폴리올의 합성 전후에 따른 분자결합의 IR측정 결과를 나타낸 것이다. 도 2 및 3에서 알 수 있듯이, 카다놀의 기본적인 골격은 유지하면서, -OH에 대한 피크가 나타났음을 알 수 있다. 즉, 상기 제조예에 의해, 카다놀 기반의 폴리올 화합물이 제조되었음을 알 수 있었다.Figure 2 shows the functional group NMR peak of the molecular structure before and after the synthesis of the polyol, Figure 3 shows the IR measurement results of the molecular bonds before and after the synthesis of the polyol. As can be seen in Figures 2 and 3, it can be seen that the peak for -OH appeared while maintaining the basic skeleton of cardanol. That is, it can be seen that by the preparation example, a cardanol-based polyol compound was prepared.

제조예 2: 폴리우레탄 고분자 합성Preparation Example 2 Polyurethane Polymer Synthesis

제조예 1에서 제조된 폴리올 화합물(0.02mol, 3g)과 하기 화학식 4의 하기 화학식 4로 표시되는 다관능 이소시아네이트 화합물(0.026mol, 3.9g, 미국시그마사)을 용매인 테트라하이드로퓨란(THF)에 용해시켜 고분자 합성반응을 진행하였다.A polyol compound (0.02 mol, 3 g) prepared in Preparation Example 1 and a polyfunctional isocyanate compound (0.026 mol, 3.9 g, Sigma, USA) represented by the following Chemical Formula 4 of Chemical Formula 4 were dissolved in tetrahydrofuran (THF) as a solvent. It dissolved and proceeded the polymer synthesis reaction.

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00027
Figure pat00027

반응기에서 반응시킨 후, 140mmx140mm(길이x폭)의 테프론 몰드 위에 교반액을 캐스팅하였다. 캐스팅 후 24시간 동안 50℃에서 경화시켰다. 이후 24시간 동안 50℃의 진공오븐에서 필름 내부에 존재하는 잔여 용매를 제거하였다. 이에 의해, 도 4와 같은 폴리우레탄 필름이 제조되었다. 하기 화학식 5는 가교결합된 폴리우레탄 필름을 나타낸 것이다. After reacting in the reactor, the stirring solution was cast on a 140 mm × 140 mm (length × width) Teflon mold. Curing at 50 ° C. for 24 hours after casting. Thereafter, residual solvent present in the film was removed in a vacuum oven at 50 ° C. for 24 hours. Thereby, the polyurethane film like FIG. 4 was manufactured. Formula 5 shows a crosslinked polyurethane film.

[화학식 5][Formula 5]

Figure pat00028
Figure pat00028

도 5는 폴리우레탄의 합성 전후에 따른 분자결합의 IR측정 결과를 나타낸 것이다. 도 5에서 알 수 있듯이, 폴리올의 기본적인 골격은 유지하면서, 반응 후 우레탄 작용기가 나타냈음을 알 수 있다. 즉, 상기 제조예에 의해, 상기 제조예 1의 폴리올 화합물에 기반한 폴리우레탄이 제조되었음을 알 수 있었다.Figure 5 shows the results of IR measurement of molecular bonds before and after the synthesis of polyurethane. As can be seen in Figure 5, it can be seen that the urethane functional group appeared after the reaction while maintaining the basic skeleton of the polyol. That is, it can be seen that the polyurethane based on the polyol compound of Preparation Example 1 was prepared by the Preparation Example.

실험예 1: 제조된 폴리우레탄의 항균성 측정Experimental Example 1: Determination of the antimicrobial activity of the prepared polyurethane

Escherichia coli(E. coli, ATCC 8739)에 대하여 shaking flask method을 사용하여 제조한 폴리우레탄 필름의 항균성을 조사하였다. 박테리아 현탁액을 준비하기 위해 E.coli 세포를 37℃에서 18시간 동안 영양배지 용액에서 배양하였다. 백금이를 이용하여 콜로니를 들어올리고 30mL의 영양 배지에 넣고 37℃에서 18시간 동안 흔들어 주면서 배양했다. Phosphate buffersaline(PBS) 용액으로 2번 세척한 후 PBS용액에 재 분산시켜 mL당 1x107 CFU(colony-forming unit)를 산출했다. 박테리아 세포 농도는 600 nm에서 표준검량선과의 비교를 통해 세포 분산액의 흡광도를 측정하여 추정하였다. 폴리우레탄 필름의 살균 활성을 평가하기 위해, 세균 현탁액에 필름(2cm x 2 cm)을 침지한 후 25℃에서 24시간 동안 흔들어 주었다. 그 후 용액을 연속 희석하여 1x104 CFU 희석액 0.1mL를 한천배지 위에서 spreading하였다. Spreading된 한천배지는 37℃에서 18시간 동안 배양한 후, 생존한 집락수를 세어 측정하였다. 항균성은 다음 식(1)을 통해 계산하였다. Escherichia coli (E. coli, ATCC 8739) was investigated the antimicrobial activity of the polyurethane film prepared using the shaking flask method. E. coli cells were incubated in nutrient solution for 18 hours at 37 ° C. to prepare bacterial suspensions. The colonies were used to lift the colonies in 30mL nutrient medium and incubated with shaking at 37 ° C for 18 hours. After washing twice with Phosphate buffersaline (PBS) solution, redispersed in PBS solution to yield 1 × 10 7 CFU (colony-forming unit) per mL. The bacterial cell concentration was estimated by measuring the absorbance of the cell dispersion at 600 nm by comparison with the standard calibration curve. In order to evaluate the bactericidal activity of the polyurethane film, the film was immersed in a bacterial suspension (2 cm × 2 cm) and shaken at 25 ° C. for 24 hours. The solution was then serially diluted and 0.1 mL of 1 × 10 4 CFU dilution was spread over agar medium. Spreaded agar medium was incubated at 37 ° C. for 18 hours, and the number of surviving colonies was counted. Antimicrobial activity was calculated through the following equation (1).

식(1): Bactericidal property(%)=100x(N0-Ni)/N0 Expression (1): Bactericidal property (%) = 100x (N 0 -N i ) / N 0

N0: bacterial CFU of blankN 0 : bacterial CFU of blank

Ni: bacterial CFU of tested sample N i : bacterial CFU of tested sample

제조한 바이오 폴리우레탄은 Blank 용액과 비교하였을 때, 99.9%의 정균감소율을 보여주었다. 즉, 본 발명의 폴리우레탄은 우수한 항균성이 있음을 알 수 있었다. 도 6은 폴리우레탄 필름의 항균성을 실험한 사진으로, 도 6을 참조하면 본 발명의 폴리우레탄은 항균성이 있었음을 확인할 수 있었다.The prepared bio polyurethane showed a bacteriostatic reduction rate of 99.9% when compared to the blank solution. That is, it was found that the polyurethane of the present invention has excellent antibacterial properties. FIG. 6 is a photograph of the antimicrobial activity of the polyurethane film. Referring to FIG. 6, it was confirmed that the polyurethane of the present invention had antimicrobial activity.

실험예 2: 제조된 폴리우레탄 필름의 경화반응 측정Experimental Example 2 Measurement of the Curing Reaction of the Prepared Polyurethane Film

폴리올 화합물 내부에 있는 이중결합은 열 경화가 가능한 부분으로, 이를 바탕으로 제조된 폴리 우레탄 필름은 120 내지 160℃의 조건에서 열 경화가 가능하다. 이를 실험적으로 측정하였다. 폴리우레탄을 150℃ 조건에서 7일 간 열 경화를 시도했으나 경화가 진행되지 않았다(도 7의 a). 경화 진행을 돕기 위해 가속제로 cobalt naphthenate를 폴리우레탄 필름 제조시 3wt% 첨가한 경우, 48시간 동안 동일 조건에서 열 경화가 이루어지는 것을 확인할 수 있었다(도 7의 b). 도 7은 열 및 반응시간에 따른 폴리우레탄의 경화반응 정도를 나타낸 것이다.The double bond in the polyol compound is a heat-curable part, and the polyurethane film manufactured based on this may be heat-cured at a condition of 120 to 160 ° C. This was measured experimentally. Attempt to heat the polyurethane for 7 days at 150 ℃ conditions did not proceed curing (a of Figure 7). When cobalt naphthenate was added 3wt% when preparing a polyurethane film as an accelerator to assist the curing progress, it was confirmed that the thermal curing is performed under the same conditions for 48 hours (Fig. 7b). Figure 7 shows the degree of curing reaction of polyurethane with heat and reaction time.

실험예 3: 제조된 폴리우레탄의 경화 전후에 따른 물성 측정Experimental Example 3: Measurement of physical properties according to before and after curing of the prepared polyurethane

(1) 열적 안정석 분석(TGA) (1) thermal stability analysis (TGA)

열적 안정성 특성은 샘플의 열 중량 변화를 통해 측정하였다. 열 중량 변화를 측정하기 위해 perkinelmer사의 TGA 4000을 사용하여 실험하였다. Thermal stability characteristics were measured through the change in thermal weight of the sample. Experiments were performed using a TGA 4000 from Perkinelmer to measure the change in thermal weight.

식물성 오일의 경우 열적 안정성이 낮지만, 본 발명의 폴리우레탄의 원료인 카다놀은 기본적으로 식물성 오일에 비해 열적 안정성이 높다. 따라서 카다놀 기반으로 합성된 폴리올도 열적 안정성이 우수할 것으로 판단되며, 이러한 폴리올을 기반으로 합성된 폴리우레탄 필름 또한 열적 안정성이 우수할 것으로 예측되엇다. 상기 예측을 입증하기 위해 실험을 진행하였고, 예측대로 본 발명의 폴리우레탄은 우수한 열적 안정성을 갖는 것으로 나타났다.In the case of vegetable oil, the thermal stability is low, but cardanol, which is a raw material of the polyurethane of the present invention, is basically higher in thermal stability than vegetable oil. Therefore, the polyol synthesized on the cardanol basis is expected to have excellent thermal stability, and the polyurethane film synthesized on the basis of the polyol is also expected to have excellent thermal stability. Experiments were conducted to verify the predictions and, as predicted, the polyurethanes of the present invention were found to have excellent thermal stability.

또한, 경화 반응까지 진행할 경우 기존 열적 안정성 대비 전체적으로 더욱 향상된 열적 안정성이 나타남을 실험으로 입증하였다. 도 8은 본 발명의 폴리우레탄에 대한 TGA 측정결과이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 폴리우레탄은 원료인 카다놀 대비 향상된 열적 안정성을 나타내었고, 특히 경화가 진행된 폴리우레탄 필름(cross-linking BPU film)의 경우, 현저한 열적 안정성이 있음을 알 수 있었다. 또한, 이러한 수치를 하기 표 1에 정리하였다. In addition, it was proved by experiment that the progress to the curing reaction showed a more improved thermal stability as compared to the existing thermal stability as a whole. 8 is a TGA measurement result for the polyurethane of the present invention. Referring to FIG. 8, the polyurethane of the present invention showed improved thermal stability compared to cardanol, which is a raw material, and in particular, in the case of a cured polyurethane film (cross-linking BPU film), it was found that the thermal stability was remarkable. . In addition, these figures are summarized in Table 1 below.

샘플Sample T5% a(℃)T 5% a (℃) T5% a(℃)T 5% a (℃) T5% a(℃)T 5% a (℃) 잔류량(%, 700℃)Residual amount (%, 700 ℃) 카다놀Cardanol 259.07259.07 277.17277.17 321.17321.17 0.160.16 폴리올Polyol 303.33303.33 318.5318.5 363.67363.67 2.522.52 폴리우레탄Polyurethane 284.00284.00 303.50303.50 366.67366.67 0.990.99 경화 폴리우레탄Curing polyurethane 312.67312.67 336.33336.33 461.17461.17 16.8916.89

(2) 기계적 물성 측정(2) measuring mechanical properties

기계적 물성의 측정은 만능시험기(QM100S, Qmesys, Korea)를 사용하였고, 이때 cross-head의 속도는 50 mm/min로 하여 상온 조건에서 인장강도를 측정하였다. 측정 필름의 크기는 50mmx15mm(길이x폭)의 규격으로 모두 동일하게 진행하였다. 도 9를 참조하면, 경화를 진행함에 다라 기존 폴리우레탄 대비 인장강도가 약 3배 이상 증가함을 볼 수 있다. 또한, 이러한 수치를 하기 표 2에 정리하였다. Mechanical properties were measured using a universal testing machine (QM100S, Qmesys, Korea), and the tensile strength was measured at room temperature with the cross-head speed of 50 mm / min. The size of the measuring film was all the same in the standard of 50mm x 15mm (length x width). Referring to FIG. 9, it can be seen that as the curing proceeds, the tensile strength is increased by about 3 times or more compared to the existing polyurethane. In addition, these figures are summarized in Table 2 below.

샘플Sample Tensile strength(MPa)Tensile strength (MPa) Elongation at break (%)Elongation at break (%) Young's modulus(MPa)Young's modulus (MPa) 폴리우레탄Polyurethane 2.013±0.062.013 ± 0.06 135.92±4.75135.92 ± 4.75 14.96±1.4714.96 ± 1.47 경화 폴리우레탄Curing polyurethane 6.787±0.636.787 ± 0.63 5.01±0.475.01 ± 0.47 127.09±14.84127.09 ± 14.84

(3) 흡수도 측정(3) absorbance measurement

폴리우레탄 필름의 수분 흡수율 측정은 ASTM D570에 따라 20mmx20mm(길이x폭) 크기의 필름이 충분히 평형에 도달할 수 있도록 166시간 동안 침지한 후 필름의 표면에 잔재하는 수분을 제거한 다음, 무게 변화로부터 식 (2)를 이용하여 계산하였다. Moisture absorption of polyurethane film is measured according to ASTM D570 by 166 hours of immersion for 20 mm x 20 mm (length x width) of film so as to reach equilibrium, and then remove moisture remaining on the surface of the film. It calculated using (2).

식 (2):

Figure pat00029
Equation (2):
Figure pat00029

W0: the weight of the dry sample(g)W 0 : the weight of the dry sample (g)

W1: the weight of the wet sample(g)W 1 : the weight of the wet sample (g)

제조된 필름을 길이x폭 각각 10mm 크기로 자르고 초기무게(W0)를 측정한 후에 상온의 증류수에 담지하여 약 5분 간격으로 무게(W1)를 측정하였다. 결과를 하기 표 3에 정리하였다. The prepared film was cut into lengths of 10 mm in width and 10 mm in width, and the initial weight (W 0 ) was measured. Then, the film was loaded in distilled water at room temperature to measure the weight (W 1 ) at intervals of about 5 minutes. The results are summarized in Table 3 below.

샘플Sample Gel content (%)Gel content (%) Water uptake (%)Water uptake (%) 5wt% H2SO4 5 wt% H 2 SO 4 5wt% NaOH5wt% NaOH 5wt% NaCl5wt% NaCl 폴리우레탄Polyurethane 65.93±0.4865.93 ± 0.48 4.10±0.474.10 ± 0.47 경화 폴리우레탄Curing polyurethane 86.93±0.8886.93 ± 0.88 3.70±0.323.70 ± 0.32

(4) 가교도 측정(4) Crosslinking degree measurement

폴리우레탄 필름의 가교 전, 후 가교도를 평가하기 위해, 20mmx20mm(길이x폭) 필름이 충분히 평형에 도달할 수 있도록 166시간 동안 톨루엔 용액에 침지하였다. 오븐을 사용하여 80℃에서 약 2시간 동안 건조시킨 다음 필름 무게 변화를 측정하였다. 총 5개의 샘플을 이용하여 평균값을 도출하였으며, 겔 함량은 식(3)을 통해 계산하였다. 결과를 상기 표 3에 정리하였다.In order to evaluate the degree of crosslinking before and after crosslinking of the polyurethane film, the 20mmx20mm (lengthxwidth) film was immersed in the toluene solution for 166 hours to allow sufficient equilibrium to be reached. The oven was dried at 80 ° C. for about 2 hours and then the film weight change was measured. The average value was derived using a total of five samples, and the gel content was calculated through the equation (3). The results are summarized in Table 3 above.

식 (3):

Figure pat00030
Equation (3):
Figure pat00030

Wg: the weight of the insoluble sample(g)W g : the weight of the insoluble sample (g)

Wf: the weight of the original sample(g)W f : the weight of the original sample (g)

(5) 내화학성 평가(5) chemical resistance evaluation

내화학성 평가는 각각 5wt% H2SO4, 5wt% NaOH, 5wt% NaCl 수용액에 대하여 166시간 동안 필름을 침지한 후의 필름의 변화를 관찰하였다. 결과를 상기 표 3에 정리하였다.Chemical resistance evaluation was observed for the change of the film after immersing the film for 166 hours in 5wt% H 2 SO 4 , 5wt% NaOH, 5wt% NaCl aqueous solution, respectively. The results are summarized in Table 3 above.

표 3을 참고하면, 경화 여부에 상관없이 바이오 폴리우레탄은 높은 내수성과 내화학성을 보유하고 있음을 알 수 있었다.Referring to Table 3, it can be seen that the bio polyurethane has a high water resistance and chemical resistance regardless of the curing.

이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and can be manufactured in various forms, and a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains has the technical idea of the present invention. However, it will be understood that other specific forms may be practiced without changing the essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

Claims (15)

카슈넛껍질 추출액(cashew net shell liquild: CNSL)을 출발물질로 하여 유도된 천연유래 폴리올 화합물.Naturally derived polyol compound derived from cashew net shell liquild (CNSL) as a starting material. 제 1 항에 있어서,
상기 추출액은 카다놀, 카돌, 메틸 카돌, 아나카딕산 중 어느 하나인 천연유래 폴리올 화합물.
The method of claim 1,
The extract is a natural polyol compound of any one of cardanol, kadol, methyl kadol, anacardic acid.
제 1 항에 있어서,
상기 추출액이 카다놀인 경우, 하기 화학식 2로 표시되는 천연유래 폴리올 화합물.
[화학식 2]
Figure pat00031
Figure pat00032
The method of claim 1,
When the extract is cardanol, a naturally occurring polyol compound represented by the following formula (2).
[Formula 2]
Figure pat00031
Figure pat00032
카슈넛껍질 추출액(cashew net shell liquild: CNSL)을 출발물질로 하여 합성된 천연유래 고분자 화합물.Naturally derived high molecular compound synthesized using cashew net shell liquild (CNSL) as a starting material. 제 4 항에 있어서,
상기 추출액은 카다놀, 카돌, 메틸 카돌, 아나카딕산 중 어느 하나인 천연유래 고분자 화합물.
The method of claim 4, wherein
The extract is any one of cardanol, kadol, methyl kadol, anacardic acid-derived natural polymer compound.
제 4 항에 있어서,
상기 추출액이 상기 카다놀인 경우, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리올 화합물로 합성되는 천연유래 고분자 화합물.
[화학식 2]
Figure pat00033
Figure pat00034
The method of claim 4, wherein
When the extract is the cardanol, a natural derived polymer compound synthesized by a polyol compound represented by the following formula (2).
[Formula 2]
Figure pat00033
Figure pat00034
제 6 항에 있어서,
하기 화학식 3으로 표시되는 천연유래 고분자 화합물.
[화학식 3]
Figure pat00035
Figure pat00036
The method of claim 6,
Naturally derived high molecular compound represented by the formula (3).
[Formula 3]
Figure pat00035
Figure pat00036
카슈넛껍질 추출액(cashew net shell liquild: CNSL)을 출발물질로 하여 천연유래 고분자 화합물의 제조방법에 있어서,
상기 추출액을 개질하여 폴리올 화합물을 제조하는 단계; 및
상기 폴리올 화합물을 이용하여 고분자를 합성하는 단계를 포함하는 천연유래 고분자 화합물의 제조방법.
In the production method of a naturally-derived high molecular compound using cashew net shell liquild (CNSL) as a starting material,
Modifying the extract to prepare a polyol compound; And
Method of producing a natural-derived polymer compound comprising the step of synthesizing a polymer using the polyol compound.
제 8 항에 있어서,
상기 추출액은 카다놀, 카돌, 메틸 카돌, 아나카딕산 중 어느 하나인 천연유래 고분자 화합물의 제조방법.
The method of claim 8,
The extract is a method of producing a natural-derived polymer compound is any one of cardanol, kadol, methyl kadol, anacardic acid.
제 8 항에 있어서,
상기 추출액이 카다놀인 경우, 상기 폴리올 화합물을 제조하는 단계는, 상기 카다놀을 개질시키는 단계를 포함하는 천연유래 고분자 화합물의 제조방법.
The method of claim 8,
When the extract is cardanol, the step of preparing the polyol compound, a method of producing a natural-derived polymer compound comprising the step of modifying the cardanol.
제 10 항에 있어서,
상기 카다놀을 개질시키는 단계는,
상기 카다놀과 1,4-다이브로모부탄 및 탄산칼륨을 반응시켜 중간화합물을 형성하는 단계를 포함하는 천연유래 고분자 화합물의 제조방법.
The method of claim 10,
The step of modifying the cardanol,
A method for producing a natural-derived polymer compound comprising the step of reacting the cardanol with 1,4-dibromobutane and potassium carbonate to form an intermediate compound.
제 11 항에 있어서,
상기 중간화합물과 탄산칼륨 및 다이에탄올아민을 반응시켜, 하기 화학식 2로 표시되는 상기 폴리올 화합물을 제조하는 단계를 더 포함하는 천연유래 고분자 화합물의 제조방법.
[화학식 2]
Figure pat00037
Figure pat00038
The method of claim 11,
A method for preparing a naturally-derived polymer compound further comprising the step of reacting the intermediate compound with potassium carbonate and diethanolamine to prepare the polyol compound represented by the following Chemical Formula 2.
[Formula 2]
Figure pat00037
Figure pat00038
제 8 항에 있어서,
상기 폴리올 화합물이 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 경우, 상기 고분자를 합성하는 단계는,
하기 화학식 2와 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 반응시키는 것을 포함하는 천연유래 고분자 화합물의 제조방법.
[화학식 2]
Figure pat00039
Figure pat00040

[화학식 4]
Figure pat00041
The method of claim 8,
When the polyol compound is a compound represented by Formula 2, the step of synthesizing the polymer,
A method for preparing a naturally-derived polymer compound comprising reacting a compound represented by the following Chemical Formula 2 and the following Chemical Formula 4.
[Formula 2]
Figure pat00039
Figure pat00040

[Formula 4]
Figure pat00041
제 13 항에 있어서,
상기 고분자 합성시, 상기 화학식 4의 -NCO기와 상기 화학식 2의 -OH기의 비율(-NCO/-OH)이 1.1 내지 1.4가 되도록 상기 화학식 4의 화합물과 상기 화학식 2의 화합물을 반응시키는 천연유래 고분자 화합물의 제조방법.
The method of claim 13,
When the polymer is synthesized, a natural derivative of reacting the compound of Formula 4 and the compound of Formula 2 so that the ratio (-NCO / -OH) of the -NCO group of Formula 4 to the -OH group of Formula 2 is 1.1 to 1.4 Method for producing a high molecular compound.
제 13 항에 있어서,
상기 고분자는 하기 화학식 3으로 표시되는 천연유래 고분자 화합물의 제조방법.
[화학식 3]
Figure pat00042
Figure pat00043
The method of claim 13,
The polymer is a method of producing a natural-derived polymer compound represented by the formula (3).
[Formula 3]
Figure pat00042
Figure pat00043
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