KR20200000712A - Water dispersing polyurethane composition for removing chemical warefare agents and method of preparing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a water-dispersible polyurethane composition for adsorbing or removing a toxic chemical substance or a chemical agent, comprising: a water-dispersible polyurethane including a carboxyl group as a substituent; and an active material dispersed in the water-dispersible polyurethane and including a metal-organic framework (MOFs). The present invention can improve miscibility with UiO66 by controlling surface energy of polyurethane to have a similar value to UiO66 in order to disperse UiO66, which is an organophosphate-based pesticide and a nerve agent decomposing substance, in water-dispersible polyurethane. In addition, it is possible to prepare coating agents, paints, etc., in which particulate UiO66 having excellent performance in decomposing the organic organophosphate-based pesticides and nerve agent decomposing substance is dispersed, and to prepare films capable of adsorbing and removing enormous toxic industrial chemical substances and chemical agents having structures and properties similar to those of pesticide and nerve agent-like substances by using the coating agents, paints, and the like.

Description

화학작용제 제거용 수분산성 폴리우레탄 조성물 및 그의 제조방법{WATER DISPERSING POLYURETHANE COMPOSITION FOR REMOVING CHEMICAL WAREFARE AGENTS AND METHOD OF PREPARING THE SAME}Water dispersible polyurethane composition for chemical agent removal and its manufacturing method {WATER DISPERSING POLYURETHANE COMPOSITION FOR REMOVING CHEMICAL WAREFARE AGENTS AND METHOD OF PREPARING THE SAME}

본 발명은 화학작용제 제거용 수분산성 폴리우레탄 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 독성 산업용 화학물질 및 화학작용제 흡착 및 제거용 수분산성 폴리우레탄과 활성물질을 포함하는 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a water dispersible polyurethane composition for chemical agent removal, and a method for preparing the same, and more particularly, to a composition comprising a water dispersible polyurethane and active material for adsorbing and removing toxic industrial chemicals and chemical agents, and a method for preparing the same. It is about.

화학작용제는 화학적 성질에 의하여 인원을 살상, 무능화 또는 심한 피해를 입히기 위해 운용되는 화합물을 의미한다. 이러한 화학작용제에는 무능화 작용제, 폭동 진압 작용제, 살초제 등이 있으며 작용제 지속 시간에 따라 지속성 작용제와 비지속성 작용제로 구분하기도 한다.Chemical agent means a compound that is operated to kill, disable or cause serious damage to personnel by its chemical nature. These chemical agents include incapacitating agents, riot suppressing agents, herbicides, etc., and may be classified into persistent agents and non-persistent agents depending on the duration of the agent.

화학작용제에 의한 공격시 발생하는 현상과 그에 따른 피해는 상황에 따라 매우 심각하게 발생할 수 있다는 것인데, 화학무기는 파괴되는 시점에서 그 기능과 위험성을 잃는 재래식 무기와 핵무기와는 다르게 유독성 잔존 물질을 남겨 주변 지역에 피해를 입힐 확률이 매우 높다.The phenomena and damages caused by the attack by chemical agents can occur very seriously depending on the situation.The chemical weapons, unlike conventional weapons and nuclear weapons, which lose their function and danger at the time of destruction, leave toxic residues. There is a high probability of damaging the surrounding area.

화학작용제로 분자량이 작은 시안화수소(AC) 및 염화시안(CK)부터 분자량이 큰 에틸 N,N-디메틸포스포라미도시아니데이트(Tabun), 이소프로필 메틸포스포노플루오리데이트(Sarin), 피타콜릴 틸포스포토플루오리데이트(Soman) 또는 O-에틸 S-(2-디이소프로필아미노에틸)메틸포스포노티올레이트 등 다양한 물질이 있다.Chemical agents include hydrogen cyanide (AC) and cyan chloride (CK) with low molecular weights, ethyl N, N-dimethylphosphoramidocyanidate (Tabun), isopropyl methylphosphonofluoridate (Sarin), and pita. Various materials such as collyl ylphosphofluoride (Soman) or O-ethyl S- (2-diisopropylaminoethyl) methylphosphonothiolate.

이러한 화학작용제에 대한 방호법으로서 2차 세계대전 이후 현재까지 널리 사용되는 방법은 활성탄에 의한 흡착법이다. 분자량이 큰 화학작용제, 이를 테면 Sarin(GB), Soman(GD) 및 Mustard(HD)는 활성탄이나 고분자 수지와 같이 기공 크기가 큰 흡착제에 잘 흡착하며, 분자량이 작은 화학작용제, 이를 테면 시안화수소(AC) 및 염화시안(CK)은 분자체에 잘 흡착한다.As a method for protecting such chemical agents, a widely used method since World War II to the present is adsorption by activated carbon. High molecular weight chemical agents such as Sarin (GB), Soman (GD) and Mustard (HD) adsorb well on adsorbents with large pore sizes, such as activated carbon or polymer resins, and have low molecular weight chemicals such as hydrogen cyanide ( AC) and cyanide chloride (CK) adsorb well on molecular sieves.

그러나 흡착법은 단순한 물리적 흡착에 의한 일시적인 화학작용제의 제거법으로서 기존의 흡착제는 고온 다습한 조건에서는 흡착되었던 물질들이 쉽게 탈착될 수 있으며, 또한 방호법으로서 갖추어야 할 중요한 요건인 수명이 짧다는 단점들을 동시에 지니고 있다.However, the adsorption method is a temporary removal of chemical agents by simple physical adsorption. Existing adsorbents have the disadvantages that the adsorbed materials can be easily desorbed under high temperature and high humidity conditions, and the short lifespan, which is an important requirement for protection, is also short. have.

또한, 유기인계 (organophosphate) 살충제 및 신경작용제 보호막으로는 소수성 코팅을 이용하여 상기 물질이 흡착되는 것을 방지하여 보호하는 기술이 알려져 있으나, 상기 필름은 분해기능을 가지고 있지 않아 고농도 노출 시 보호성능에 한계가 있었다.In addition, as the organophosphate insecticide and nerve agent protective film is known to protect the adsorbent by using a hydrophobic coating to protect the material, the film does not have a degrading function is limited to the protection performance when exposed to high concentrations There was.

한편, 유기인계 살충제 및 신경작용제 분해물질로서 금속-유기 프레임워크 (metal organic framework)의 일종인 UiO66이 알려져 있으나, UiO66은 입자형태로 존재하여 그 활용성이 제한을 받고 있다.On the other hand, UiO66, which is a kind of metal organic framework, is known as organophosphorus insecticide and nerve agent degrading agent, but UiO66 is present in the form of particles and its utilization is limited.

따라서, UiO66를 활용하여 독성 산업용 화학물질 및 화학작용제를 분해/제거할 수 있는 물질의 개발에 대한 요구가 있다.Therefore, there is a need for the development of materials capable of decomposing / removing toxic industrial chemicals and chemical agents using UiO66.

KRKR 10-184777310-1847773 B1B1

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유기 인계(organophosphate) 살충제 및 신경작용제 분해물질인 UiO66을 수분산성 폴리우레탄에 분산시키기 위하여 폴리우레탄의 표면에너지를 UiO66과 유사한 값을 가지도록 제어하였다.An object of the present invention is to solve the above problems, in order to disperse the organic phosphorus (organophosphate) insecticide and neurodegrading agent UiO66 in the water-dispersible polyurethane, the surface energy of the polyurethane was controlled to have a value similar to UiO66 .

본 발명의 또 다른 목적은 유기 인계인 살충제와 신경작용제 화학물질 분해에 뛰어난 성능을 보이는 입자상의 UiO66가 분산된 코팅제, 페인트 등의 제조가 가능하고, 이를 이용하여 살충제 및 신경작용제 유사물질과 비슷한 구조 및 성질을 지닌 방대한 독성 산업용 화학물질 및 화학작용제의 흡착과 제거가 가능한 조성물 및 이를 포함하는 필름을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to prepare a coating, paint, etc. dispersed in a particle UiO66 dispersed in the organic phosphorus pesticides and nerve agent chemicals, using this structure similar to the insecticide and nerve agent-like substance And it provides a composition capable of adsorption and removal of a large number of toxic industrial chemicals and chemical agents and properties and a film comprising the same.

본 발명의 일 측면에 따르면, According to one aspect of the invention,

치환기로서 카르복실기를 포함하는 수분산성 폴리우레탄; 및 상기 수분산성 폴리우레탄에 분산되고, 금속-유기 프레임워크(Metal-organic framework, MOFs)을 포함하는 활성물질;을 포함하고, 독성 화학물질 또는 화학 작용제의 흡착 또는 제거를 위한 수분산성 폴리우레탄 조성물을 제공한다.Water-dispersible polyurethane containing a carboxyl group as a substituent; And an active material dispersed in the water-dispersible polyurethane and comprising a metal-organic framework (MOFs), wherein the water-dispersible polyurethane composition for adsorption or removal of toxic chemicals or chemical agents To provide.

상기 수분산성 폴리우레탄 조성물이 폴리비닐알키랄(poly(vinyl alkyral))을 추가로 포함하고, 여기서 상기 폴리비닐알키랄에 포함된 알킬기는 C1 내지 C6일 수 있다.The water dispersible polyurethane composition further includes polyvinyl alkyral (poly (vinyl alkyral)), wherein the alkyl group contained in the polyvinyl alkral may be C1 to C6.

상기 수분산성 폴리우레탄 조성물이 극성용매를 추가로 포함할 수 있다.The water dispersible polyurethane composition may further include a polar solvent.

상기 수분산성 폴리우레탄 조성물이 상기 수분산성 폴리우레탄 100중량부; 상기 활성물질 5 내지 30 중량부: 상기 폴리비닐알키랄(poly(vinyl alkyral)) 20 내지 50 중량부: 및 잔량의 상기 극성용매:를 포함할 수 있다.The water dispersible polyurethane composition is 100 parts by weight of the water dispersible polyurethane; 5 to 30 parts by weight of the active substance: 20 to 50 parts by weight of the poly (vinyl alkyral), and a balance of the polar solvent: may be included.

상기 수분산성 폴리우레탄은 폴리올 화합물, 치환기로서 카르복시기를 갖는 디올 화합물, 및 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 양 말단이 각각 이소시아네이트기로 치환된 제1 프리폴리머를 제조하고, 상기 제1 프리폴리머를 치환기로서 히드록시기를 2 내지 5개 갖는 알코올 화합물 중 1종 이상과 반응시켜 2 내지 5개의 말단의 전부 또는 일부가 각각 이소시아네이트기로 치환된 제2 프리폴리머를 제조하고, 상기 제2 프리폴리머의 카르복시기를 중화제를 사용하여 중화시켜 제2 프리폴리머 염을 제조하고, 상기 제 프리폴리머 염에 사슬 연장제를 투입하여 상기 제2 프리폴리머 염의 이소시아네이트기와 상기 사슬 연장제의 히드록시기를 반응시켜 제조된 폴리우레탄이고, 상기 폴리올 화합물은 선형이고, 양 말단이 히드록시기로 치환된 폴리에테르폴리올 또는 폴리에스터폴리올을 포함하고, 상기 디이소아네이트 화합물은 선형, 분지형, 환형 또는 그들의 조합이고, 상기 알코올 화합물은 선형, 분지형, 환형 또는 그들의 조합이고, 상기 사슬연장제는 디올 화합물 또는 디아민 화합물을 포함할 수 있다.The water-dispersible polyurethane reacts with a polyol compound, a diol compound having a carboxyl group as a substituent, and a diisocyanate compound to prepare a first prepolymer in which both ends are substituted with an isocyanate group, and the first prepolymer is substituted with a hydroxyl group as a substituent. Reacting with at least one of five alcohol compounds to prepare a second prepolymer in which all or part of 2 to 5 terminals are each substituted with an isocyanate group, and neutralizing the carboxyl group of the second prepolymer by using a neutralizing agent to form a second prepolymer. A salt is prepared and a polyurethane is prepared by reacting an isocyanate group of the second prepolymer salt with a hydroxy group of the chain extender by adding a chain extender to the first prepolymer salt, wherein the polyol compound is linear, and both ends thereof are hydroxyl groups. Substituted polyether A polyol or polyesterpolyol, wherein the diisanate compound is linear, branched, cyclic, or a combination thereof, the alcohol compound is linear, branched, cyclic, or a combination thereof, and the chain extender is a diol compound or diamine It may include a compound.

상기 폴리올 화합물은 폴리(테트라메틸렌 에테르)글리콜(Poly(tetramethylene ether) glycol, PTMG), 폴리카프로락톤 디올(Polycaprolactone diol,PCL), 폴리프로필렌글리콜 디올(Poly(propylene glycol) diol, PPG) 및 폴리부틸렌 아디페이트 디올 (Poly(butylene adipate) diol, PBA) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 디올 화합물은 디메틸올프로피오닉산(Dimethylolpropionic Acid), 및 디메틸올부타노익산(Dimethylolbutanoic Acid) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 디이소시아네이트 화합물은 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate, IPDI), 4,4'-메틸렌-비스-시클로헥실 이소시아네이트(4,4'-Methylenebis(cyclohexyl isocyanate), H12MDI), 헥사메틸렌 디이아이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate, HDI), 에틸렌 디이소시아네이트(Ethylene diisocyanate), 부탄-1,4-디이소시아네이트(Butane-1,4-diisocyanate), 테트라메틸부탄-1,4-디이소시아네이트(Tetramethylbutane-1,4-diisocyanate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 알코올 화합물은 트리스 히드록시메틸 프로판(1,1,1-Tris(hydroxylmethyl)propane), 글리세린(Glycerin),트리에탄올아민(Triethanolamine) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 사슬 연장제는 에틸렌글리콜, 부탄디올, 헥산디올 및 프로판디올 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The polyol compound may be poly (tetramethylene ether) glycol (PTMG), polycaprolactone diol (PCL), polypropylene glycol diol (PPG) and polybutyl 1 or more selected from poly (butylene adipate) diol (PBA), wherein the diol compound is selected from dimethylolpropionic acid, and dimethylolbutanoic acid. Including at least a species, the diisocyanate compound is isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4'-methylene-bis-cyclohexyl isocyanate (4,4'-Methylenebis (cyclohexyl isocyanate), H12MDI), hexa Methylene diisocyanate (HDI), ethylene diisocyanate, butane-1,4-diisocyanate, tetra It contains at least one selected from the group consisting of butylbutane-1,4-diisocyanate (Tetramethylbutane-1,4-diisocyanate), the alcohol compound is tris hydroxymethyl propane (1,1,1-Tris (hydroxylmethyl) propane), Glycerin, triethanolamine may include at least one selected from the chain extender may include at least one selected from ethylene glycol, butanediol, hexanediol and propanediol.

상기 금속-유기 프레임워크는 금속이온과 상기 금속이온에 배위결합된 유기 리간드를 포함하고, 상기 금속이온은 지르코늄, 아연, 망간, 구리, 베릴륨, 마그네숨, 및 코발트 중에서 선택된 어느 하나의 이온을 포함할 수 있다.The metal-organic framework includes a metal ion and an organic ligand coordinated to the metal ion, and the metal ion includes one of ions selected from zirconium, zinc, manganese, copper, beryllium, magnesium, and cobalt. can do.

상기 금속-유기 프레임워크는 UiO-66, UiO-67, 및 UiO-68 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.The metal-organic framework may include any one selected from UiO-66, UiO-67, and UiO-68.

상기 폴리올 화합물의 중량평균분자량(Molecular Weight, Mw)이 500 내지 3000g/mol일 수 잇다.The weight average molecular weight (Mw) of the polyol compound may be 500 to 3000 g / mol.

상기 극성용매가 물, 메틸에틸케톤, 에탄올, 1-에틸-2-피롤리돈(1-Ethyl-2-pyrrolidone), 아세톤, 1-메틸-2-피롤리돈(1-methyl-2-pyrrolidinone) 및 디메틸포름아미드(Dimethylformamide) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The polar solvent is water, methyl ethyl ketone, ethanol, 1-ethyl-2-pyrrolidone (1-Ethyl-2-pyrrolidone), acetone, 1-methyl-2-pyrrolidone (1-methyl-2-pyrrolidinone ) And dimethylformamide (Dimethylformamide).

상기 독성 화학물질 또는 화학 작용제가 유기 인계 살충제(organophosphorous insecticide) 및 유사 신경작용제(Nerve Agent) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The toxic chemicals or chemical agents may include one or more selected from organophosphorous insecticides and similar nerve agents.

상기 중화제가 아민 화합물일 수 있다.The neutralizing agent may be an amine compound.

본 발명의 다른 일 측면에 있어서, 수분산성 폴리우레탄 조성물을 포함하고, 독성 화학물질 또는 화학 작용제의 흡착 또는 제거를 위한 복합 필름을 제공한다.In another aspect of the invention, there is provided a composite film comprising a water dispersible polyurethane composition, for adsorption or removal of toxic chemicals or chemical agents.

본 발명의 또 다른 일 측면에 있어서, (a) 치환기로서 카르복실기를 포함하는 수분산성 폴리우레탄을 제조하는 단계; 및 (b) 금속-유기 프레임워크(Metal-organic framework, MOFs)을 포함하는 활성물질과, 상기 수분산성 폴리우레탄과, 극성용매를 혼합하여 수분산성 폴리우레탄 조성물을 제조하는 단계; 를 포함하는 수분산성 폴리우레탄 조성물의 제조방법을 제공한다.In another aspect of the invention, (a) preparing a water-dispersible polyurethane comprising a carboxyl group as a substituent; And (b) mixing an active material including a metal-organic framework (MOFs), the water-dispersible polyurethane, and a polar solvent to prepare a water-dispersible polyurethane composition; It provides a method for producing a water-dispersible polyurethane composition comprising a.

상기 단계 (a)가 (a-1) 폴리올 화합물, 치환기로서 카르복시기를 갖는 디올 화합물, 및 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 양 말단이 각각 이소시아네이트기로 치환된 제1 프리폴리머를 제조하는 단계; (a-2) 상기 제1 프리폴리머를 치환기로서 히드록시기를 2 내지 5개 갖는 알코올 화합물 중 1종 이상과 반응시켜 2 내지 5개의 말단의 전부 또는 일부가 각각 이소시아네이트기로 치환된 제2 프리폴리머를 제조하는 단계: 및 (a-3) 상기 제2 프리폴리머의 카르복시기를 중화시켜 제2 프리폴리머 염을 제조하는 단계; 및 (a-4) 상기 제2 프리폴리머 염에 사슬 연장제를 투입하여 상기 제2 프리폴리머 염의 이소시아네이트기와 상기 사슬 연장제의 히드록시기를 반응시켜 폴리우레탄을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 폴리올 화합물은 선형이고, 양 말단이 히드록시기로 치환된 폴리에테르폴리올 또는 폴리에스터폴리올을 포함하고, 상기 디이소아네이트 화합물은 선형, 분지형, 환형 또는 그들의 조합이고, 상기 알코올 화합물은 선형, 분지형, 환형 또는 그들의 조합이고, 상기 사슬연장제는 디올 화합물 또는 디아민 화합물을 포함할 수 있다.Step (a) is a reaction of the polyol compound (a-1), a diol compound having a carboxyl group as a substituent, and a diisocyanate compound to prepare a first prepolymer, each terminal is substituted with an isocyanate group; (a-2) reacting the first prepolymer with at least one of the alcohol compounds having 2 to 5 hydroxyl groups as a substituent to prepare a second prepolymer in which all or part of the 2 to 5 terminals are each substituted with an isocyanate group And (a-3) neutralizing the carboxy group of the second prepolymer to prepare a second prepolymer salt; And (a-4) adding a chain extender to the second prepolymer salt to react the isocyanate group of the second prepolymer salt with a hydroxy group of the chain extender to prepare a polyurethane, wherein the polyol compound is linear A polyetherpolyol or a polyesterpolyol substituted at both ends with a hydroxy group, wherein the diisoanate compound is linear, branched, cyclic, or a combination thereof, and the alcohol compound is linear, branched, cyclic, or a combination thereof The chain extender may include a diol compound or a diamine compound.

본 발명의 다른 일 측면에 있어서, 상기 수분산성 폴리우레탄 조성물의 제조방법; 및 (c) 상기 조성물을 기재에 코팅하고 건조하여 복합 필름을 제조하는 단계;를 포함하는 복합필름의 제조방법을 제공한다.In another aspect of the present invention, a method for producing the water dispersible polyurethane composition; It provides a method for producing a composite film comprising a; and (c) coating the composition on a substrate and dried to produce a composite film.

본 발명은 유기 인계(organophosphate) 살충제 및 신경작용제 분해물질인 UiO66을 수분산성 폴리우레탄에 분산시키기 위하여 폴리우레탄의 표면에너지를 UiO66과 유사한 값을 가지도록 제어하여, UiO66과의 혼화도를 향상시킬 수 있다.The present invention can improve the miscibility with UiO66 by controlling the surface energy of the polyurethane to have a value similar to that of UiO66 in order to disperse UiO66, which is an organophosphate insecticide and neuroagent decomposition agent, in a water dispersible polyurethane. have.

또한, 유기 인계인 살충제와 신경작용제 화학물질 분해에 뛰어난 성능을 보이는 입자상의 UiO66가 분산된 코팅제, 페인트 등의 제조가 가능하고, 이를 이용하여 살충제 및 신경작용제 유사물질과 비슷한 구조 및 성질을 지닌 방대한 독성 산업용 화학물질 및 화학작용제의 흡착과 제거가 가능한 조성물 및 이를 이용한 필름을 제조할 수 있다.In addition, it is possible to prepare coatings and paints in which UiO66 is dispersed in the organic phosphorus-based insecticides and nerve agent chemicals, which have a structure and properties similar to those of insecticides and nerve agent analogs. It is possible to prepare a composition and a film using the same that can absorb and remove toxic industrial chemicals and chemical agents.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 UiO66이 수분산성 폴리우레탄에 분산된 복합 필름의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 UiO66의 화학구조 및 입체 구조를 나타낸 모식도이다.
도 3은 활성물질인 UiO66의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 폴리우레탄과 UiO66가 혼합된 조성물 사진이다.
도 5는 UiO66 함량에 따른 복합 필름의 인장강도 및 연신율 변화를 나타낸 것이다.
도 6은 UiO66 함량에 따른 복합 필름 표면 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 7은 UiO66 함량에 따른 복합 필름 단면 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 8은 유사 화학작용제인 메틸 파라옥손(methyl paraoxon)의 분해를 나타낸 UV-Vis 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 메틸 파라옥손(methyl paraoxon)의 분해에 따른 nitrophenolate의 생성량을 나타낸 Nitrophenolate의 농도별 흡광도 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 메틸 파라티온(methyl parathion)의 분해에 따른 nitrophenolate의 생성량을 나타낸 Nitrophenolate의 농도별 흡광도 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 11은 실시예 6의 폴리비닐부티랄을 포함하는 수분산성 폴리우레탄 조성물의 인장강도 및 연신율 변화를 나타낸 것이다.
도 12는 실시예 6의 폴리비닐부티랄을 포함하는 수분산성 폴리우레탄 조성물의 메틸 파라옥손(methyl paraoxon)의 분해 능력을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 13은 실시예 6의 폴리비닐부티랄을 포함하는 수분산성 폴리우레탄 조성물의 메틸 파라티온(methyl parathion) 의 분해 능력을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
1 shows a schematic diagram of a composite film in which UiO66 prepared according to an embodiment of the present invention is dispersed in a water dispersible polyurethane.
2 is a schematic diagram showing the chemical structure and three-dimensional structure of UiO66.
Figure 3 shows a SEM image of the active material UiO66.
Figure 4 is a photograph of a composition of a mixture of polyurethane and UiO66 prepared according to an embodiment of the present invention.
5 shows changes in tensile strength and elongation of the composite film according to the content of UiO66.
6 shows the SEM image of the composite film surface according to the content of UiO66.
7 shows a cross-sectional SEM image of the composite film according to the content of UiO66.
Figure 8 shows the UV-Vis spectral analysis showing the decomposition of methyl paraoxon (methyl paraoxon), a similar chemical agent.
Figure 9 shows the results of absorbance analysis by concentration of Nitrophenolate showing the amount of nitrophenolate produced by the decomposition of methyl paraoxone (methyl paraoxon).
Figure 10 shows the absorbance analysis results for each concentration of Nitrophenolate showing the amount of nitrophenolate produced by the decomposition of methyl parathion (methyl parathion).
FIG. 11 shows changes in tensile strength and elongation of the water-dispersible polyurethane composition including polyvinyl butyral of Example 6. FIG.
12 shows the results of analyzing the decomposition ability of methyl paraoxon (methyl paraoxon) of the water-dispersible polyurethane composition containing polyvinyl butyral of Example 6.
FIG. 13 shows the results of analyzing the decomposition ability of methyl parathion of the water-dispersible polyurethane composition including polyvinyl butyral of Example 6. FIG.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. In addition, terms including ordinal numbers such as first and second to be used below may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when a component is referred to as being "formed" or "laminated" on another component, it may be directly attached to, or laminated to, the front or one side on the surface of the other component, It will be understood that other components may exist in the.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

도 1은 본 발명의 수분산성 폴리우레탄과 활성물질을 포함하는 복합 필름을 나타낸 모식도이다.1 is a schematic view showing a composite film containing a water-dispersible polyurethane and an active material of the present invention.

이하, 본 발명의 수분산성 폴리우레탄 조성물에 대해서 설명하도록 한다.Hereinafter, the water dispersible polyurethane composition of the present invention will be described.

본 발명은 치환기로서 카르복실기를 포함하는 수분산성 폴리우레탄; 및 상기 수분산성 폴리우레탄에 분산되고, 금속-유기 프레임워크(Metal-organic framework, MOFs)을 포함하는 활성물질;을 포함하고, 독성 화학물질 또는 화학 작용제의 흡착 또는 제거를 위한 수분산성 폴리우레탄 조성물을 제공한다.The present invention is a water-dispersible polyurethane containing a carboxyl group as a substituent; And an active material dispersed in the water-dispersible polyurethane and comprising a metal-organic framework (MOFs), wherein the water-dispersible polyurethane composition for adsorption or removal of toxic chemicals or chemical agents To provide.

상기 수분산성 폴리우레탄 조성물이 폴리비닐알키랄(poly(vinyl alkyral))을 추가로 포함하고, 여기서 상기 폴리비닐알키랄에 포함된 알킬기는 C1 내지 C6일 수 있다.The water dispersible polyurethane composition further includes polyvinyl alkyral (poly (vinyl alkyral)), wherein the alkyl group contained in the polyvinyl alkral may be C1 to C6.

상기 수분산성 폴리우레탄 조성물은 극성용매를 추가로 포함할 수 있다.The water dispersible polyurethane composition may further include a polar solvent.

상기 수분산성 폴리우레탄 조성물은 상기 수분산성 폴리우레탄 100중량부; 상기 활성물질 5 내지 30 중량부: 상기 폴리비닐알키랄(poly(vinyl alkyral)) 20 내지 50 중량부: 및 잔량의 상기 극성용매:를 포함할 수 있다.The water dispersible polyurethane composition is 100 parts by weight of the water dispersible polyurethane; 5 to 30 parts by weight of the active substance: 20 to 50 parts by weight of the poly (vinyl alkyral), and a balance of the polar solvent: may be included.

상기 수분산성 폴리우레탄은 폴리올 화합물, 치환기로서 카르복시기를 갖는 디올 화합물, 및 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 양 말단이 각각 이소시아네이트기로 치환된 제1 프리폴리머를 제조하고, The water-dispersible polyurethane reacts with a polyol compound, a diol compound having a carboxyl group as a substituent, and a diisocyanate compound to prepare a first prepolymer in which both terminals are each substituted with an isocyanate group,

상기 제1 프리폴리머를 치환기로서 히드록시기를 2 내지 5개 갖는 알코올 화합물 중 1종 이상과 반응시켜 2 내지 5개의 말단의 전부 또는 일부가 각각 이소시아네이트기로 치환된 제2 프리폴리머를 제조하고,Reacting the first prepolymer with at least one of alcohol compounds having 2 to 5 hydroxy groups as a substituent to prepare a second prepolymer in which all or part of 2 to 5 terminals are each substituted with an isocyanate group,

상기 제2 프리폴리머의 카르복시기를 중화제를 사용하여 중화시켜 제2 프리폴리머 염을 제조하고,Neutralizing the carboxyl group of the second prepolymer using a neutralizing agent to prepare a second prepolymer salt,

상기 제 프리폴리머 염에 사슬 연장제를 투입하여 상기 제2 프리폴리머 염의 이소시아네이트기와 상기 사슬 연장제의 히드록시기를 반응시켜 제조된 폴리우레탄이고,A polyurethane prepared by adding a chain extender to the first prepolymer salt to react an isocyanate group of the second prepolymer salt with a hydroxy group of the chain extender,

상기 폴리올 화합물은 선형이고, 양 말단이 히드록시기로 치환된 폴리에테르폴리올 또는 폴리에스터폴리올을 포함하고,The polyol compound is linear and comprises a polyetherpolyol or a polyesterpolyol substituted at both ends with a hydroxy group,

상기 디이소아네이트 화합물은 선형, 분지형, 환형 또는 그들의 조합이고, 상기 알코올 화합물은 선형, 분지형, 환형 또는 그들의 조합이고, 상기 사슬연장제는 디올 화합물 또는 디아민 화합물을 포함할 수 있다.The diisoanate compound may be linear, branched, cyclic, or a combination thereof, the alcohol compound may be linear, branched, cyclic, or a combination thereof, and the chain extender may include a diol compound or a diamine compound.

상기 폴리올 화합물은 폴리(테트라메틸렌 에테르)글리콜(Poly(tetramethylene ether) glycol, PTMG), 폴리카프로락톤 디올(Polycaprolactone diol,PCL), 폴리프로필렌글리콜 디올(Poly(propylene glycol) diol, PPG), 폴리부틸렌 아디페이트 디올 (Poly(butylene adipate) diol, PBA) 등을 포함하고, 상기 디올 화합물은 디메틸올프로피오닉산(Dimethylolpropionic Acid), 디메틸올부타노익산(Dimethylolbutanoic Acid), 등을 포함하고, 상기 디이소시아네이트 화합물은 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate, IPDI), 4,4'-메틸렌-비스-시클로헥실 이소시아네이트(4,4'-Methylenebis(cyclohexyl isocyanate), H12MDI), 헥사메틸렌 디이아이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate, HDI), 에틸렌 디이소시아네이트(Ethylene diisocyanate), 부탄-1,4-디이소시아네이트(Butane-1,4-diisocyanate), 테트라메틸부탄-1,4-디이소시아네이트(Tetramethylbutane-1,4-diisocyanate) 등을 포함하고, 상기 알코올 화합물은 트리스 히드록시메틸 프로판(1,1,1-Tris(hydroxylmethyl)propane), 글리세린(Glycerin), 트리에탄올아민(Triethanolamine) 등을 포함하고, 상기 사슬 연장제는 에틸렌글리콜, 부탄디올, 헥산디올, 프로판디올 등을 포함할 수 있다.The polyol compound may be poly (tetramethylene ether) glycol (PTMG), polycaprolactone diol (PCL), polypropylene glycol diol (PPG), polybutyl Ethylene adipate diol (Poly (butylene adipate) diol, PBA) and the like, the diol compound includes dimethylol propionic acid (Dimethylolpropionic acid), dimethylol butanoic acid (Dimethylolbutanoic acid), and the like, Isocyanate compounds include isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4'-methylene-bis-cyclohexyl isocyanate (4,4'-Methylenebis (cyclohexyl isocyanate), H12MDI), hexamethylene diisocyanate, HDI), ethylene diisocyanate, butane-1,4-diisocyanate, tetramethylbutane-1,4-diisocyanate (Tetramethylbutane-1,4 -diisocyanate) and the like, the alcohol compound includes tris hydroxymethyl propane (1,1,1-Tris (hydroxylmethyl) propane), glycerin (Glycerin), triethanolamine (Triethanolamine) and the like, the chain extender May include ethylene glycol, butanediol, hexanediol, propanediol, and the like.

상기 금속-유기 프레임워크는 금속이온과 상기 금속이온에 배위결합된 유기 리간드를 포함하고, 상기 금속이온은 지르코늄, 아연, 망간, 구리, 베릴륨, 마그네숨, 코발트 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 금속 이온이 지르코늄을 포함하는 이온일 수 있다.The metal-organic framework may include a metal ion and an organic ligand coordinated to the metal ion, and the metal ion may include zirconium, zinc, manganese, copper, beryllium, magnesium, cobalt, and the like. May be an ion in which the metal ion includes zirconium.

상기 금속-유기 프레임워크는 UiO-66, UiO-67, UiO-68 등을 포함할 수 있다.The metal-organic framework may include UiO-66, UiO-67, UiO-68, and the like.

또한, 상기 활성물질은 독성 화학물질 또는 화학 작용제를 분해 또는 제거하는 기능을 포함하는 것을 모두 포함할 수 있다.In addition, the active substance may include all that include the function of decomposing or removing toxic chemicals or chemical agents.

상기 수분산성 폴리우레탄과 상기 활성물질은 표면에너지 값이 유사하여 상기 활성물질이 수분산성 폴리우레탄 내에 균일하게 분산될 수 있다.The water dispersible polyurethane and the active material may have similar surface energy values so that the active material may be uniformly dispersed in the water dispersible polyurethane.

상기 수분산성 폴리우레탄의 표면에너지(E1) 대비 상기 금속-유기 프레임워크의 표면에너지(E2)의 비(E1/E2, r)는 0.7≤r≤1.3, 바람직하게는 0.9≤r≤1.0일 수 있으며, 표면에너지 비가 0.9~1.0을 벗어나면 분산이 되지 않는다.The ratio (E1 / E2, r) of the surface energy (E2) of the metal-organic framework to the surface energy (E1) of the water-dispersible polyurethane may be 0.7≤r≤1.3, preferably 0.9≤r≤1.0 It is not dispersed when the surface energy ratio is out of 0.9 ~ 1.0.

상기 수분산성 폴리우레탄의 표면에너지는 30 내지 50 mN/m, 바람직하게는 35 내지 50 mN/m, 더욱 바람직하게는 40 내지 50 mN/m일 수 있다.The surface energy of the water-dispersible polyurethane may be 30 to 50 mN / m, preferably 35 to 50 mN / m, more preferably 40 to 50 mN / m.

상기 폴리올 화합물의 중량평균분자량(Molecular Weight, Mw)은 500 내지 3000g/mol, 바람직하게는 600 내지 2800g/mol, 더욱 바람직하게는 600 내지 2200g/mol일 수 있다.The weight average molecular weight (Mw) of the polyol compound may be 500 to 3000 g / mol, preferably 600 to 2800 g / mol, more preferably 600 to 2200 g / mol.

상기 극성용매가 물, 메틸에틸케톤, 에탄올, 1-에틸-2-피롤리돈(1-Ethyl-2-pyrrolidone), 트리에탄올아민(Triethanolamine), 아세톤, 1-메틸-2피롤리돈(1-methyl-2-pyrrolidinone), 디메틸포름아미드(Dimethylformamide) 등을 포함할 수 있다.The polar solvent is water, methyl ethyl ketone, ethanol, 1-ethyl-2-pyrrolidone (1-Ethyl-2-pyrrolidone), triethanolamine, acetone, 1-methyl-2 pyrrolidone (1- methyl-2-pyrrolidinone), dimethylformamide, and the like.

상기 독성 화학물질 또는 화학 작용제가 유기 인계 살충제(organophosphorous insecticide), 유사 신경작용제(Nerve Agent)등을 포함할 수 있다.The toxic chemicals or chemical agents may include organophosphorous insecticides, neuronal agents, and the like.

상기 독성 산업용 화학물질 및 화학작용제가 유기 인계 살충제(organophosphorous insecticide), 유사 신경작용제(Nerve Agent)등을 포함할 수 있으며, 상기 유기 인계 살충제는 메틸 파라티온(methyl parathion)을 포함할 수 있으며, 상기 유사 신경작용제는 메틸 파라옥손(methyl paraoxon)을 포함할 수 있다.The toxic industrial chemicals and chemical agents may include an organophosphorous insecticide, a similar nerve agent, and the like, and the organophosphorus insecticide may include methyl parathion. Neurological agents may include methyl paraoxon.

상기 중화제가 아민 화합물을 포함할 수 있다.The neutralizing agent may comprise an amine compound.

본 발명은 수분산성 폴리우레탄 조성물을 포함하고, 독성 화학물질 또는 화학 작용제의 흡착 또는 제거를 위한 복합 필름을 제공한다.The present invention comprises a water dispersible polyurethane composition and provides a composite film for adsorption or removal of toxic chemicals or chemical agents.

본 발명의 수분산성 폴리우레탄 조성물은 아래와 같은 순서로 제조될 수 있다.The water dispersible polyurethane composition of the present invention may be prepared in the following order.

먼저, 치환기로서 카르복실기를 포함하는 수분산성 폴리우레탄을 제조한다(단계 a).First, a water dispersible polyurethane containing a carboxyl group as a substituent is prepared (step a).

단계 (a)는 아래와 같은 순서로 순차적으로 수행될 수 있다.Step (a) may be performed sequentially in the following order.

먼저, 폴리올 화합물, 치환기로서 카르복시기를 갖는 디올 화합물, 및 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 양 말단이 각각 이소시아네이트기로 치환된 제1 프리폴리머를 제조한다(단계 a-1).First, a polyol compound, a diol compound having a carboxyl group as a substituent, and a diisocyanate compound are reacted to prepare a first prepolymer in which both terminals are each substituted with an isocyanate group (step a-1).

상기 디이소아네이트 화합물은 선형, 분지형, 환형 또는 그들의 조합을 포함할 수 있다.The diisoanate compound may comprise linear, branched, cyclic, or a combination thereof.

다음으로, 상기 제1 프리폴리머를 치환기로서 히드록시기를 2 내지 5개 갖는 알코올 화합물 중 1종 이상과 반응시켜 2 내지 5개의 말단의 전부 또는 일부가 각각 이소시아네이트기로 치환된 제2 프리폴리머를 제조한다(a-2).Next, the first prepolymer is reacted with at least one of alcohol compounds having 2 to 5 hydroxyl groups as a substituent to prepare a second prepolymer in which all or part of 2 to 5 terminals are each substituted with isocyanate groups (a- 2).

상기 알코올 화합물은 선형, 분지형, 환형 또는 그들의 조합일 수 있다.The alcohol compound may be linear, branched, cyclic or a combination thereof.

다음으로, 상기 제2 프리폴리머의 카르복시기를 중화시켜 제2 프리폴리머 염을 제조한다(단계 a-3).Next, the carboxyl group of the second prepolymer is neutralized to prepare a second prepolymer salt (step a-3).

마지막으로, 상기 제2 프리폴리머 염에 사슬 연장제를 투입하여 상기 제2 프리폴리머 염의 이소시아네이트기와 상기 사슬 연장제의 히드록시기를 반응시켜 폴리우레탄을 제조한다(단계 a-4).Finally, a chain extender is added to the second prepolymer salt to prepare a polyurethane by reacting an isocyanate group of the second prepolymer salt with a hydroxy group of the chain extender (step a-4).

상기 사슬연장제는 디올 화합물 또는 디아민 화합물을 포함할 수 있다.The chain extender may include a diol compound or a diamine compound.

마지막으로, 금속-유기 Finally, metal-organic 프레임워크Framework (Metal-organic framework, (Metal-organic framework, MOFsMOFs )을 포함하는 활성물질과, 상기 수분산성 폴리우레탄과, 극성용매를 혼합하여 수분산성 폴리우레탄 조성물을 제조한다(단계 b).), A water-dispersible polyurethane, and a polar solvent are mixed to prepare a water-dispersible polyurethane composition (step b).

본 발명은 상기 단계 (b) 이후에, 상기 조성물 기재에 코팅하고 건조하여 복합 필름을 제조하는 단계(c)를 포함하는 복합필름의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a composite film comprising the step (c) after the step (b), coating the composition substrate and dried to produce a composite film.

단계 (c) 에서, 상기 기재는 상기 조성물을 코팅하기 위한 기판에 해당되는 것이다. 상기 기재는, 유리 기판, Stainless Steel, Aluminum plate, 도장 처리된 steel 등일 수 있으며, 본 발명의 범위가 여기에 한정되는 것은 아니다.In step (c), the substrate corresponds to a substrate for coating the composition. The substrate may be a glass substrate, stainless steel, aluminum plate, coated steel, etc., but the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예] EXAMPLE

제조예 1: 수분산성 폴리우레탄 제조(에틸렌글리콜 미사용)Preparation Example 1 Preparation of Water Dispersible Polyurethane (Without Ethylene Glycol)

(프리폴리머 제조 단계)(Prepolymer Preparation Step)

500ML 둥근바닥 플라스크에 PTMG(Poly(tetramethylene ether) glycol, Mw=2000 g/mol, Sigma Aldrich Co., USA) 0.015mol와 NEP(1-Ethyl-2-pyrrolidone)에 용해된 DMPA(2,2-dimethylolpropionic aicd) 0.015mol를 투입 후 70°C에서 30분동안 교반하였다. 촉매인 DBTDL(Dibutyltin dilaurate)과 이소시아네이트기를 포함하는 IPDI(Isophorone diisocyanate) 0.059mol를 첨가한 후 2시간 70℃온도에서 반응시켰다. DMPA (2,2-) dissolved in 0.015 mol of poly (tetramethylene ether) glycol, Mw = 2000 g / mol, Sigma Aldrich Co., USA) and NEP (1-Ethyl-2-pyrrolidone) in 500 ml round bottom flask Dimethylolpropionic aicd) 0.015mol was added and stirred at 70 ° C for 30 minutes. DBTDL (Dibutyltin dilaurate) and 0.059mol of IPDI (Isophorone diisocyanate) containing an isocyanate group were added and then reacted at 70 ° C. for 2 hours.

여기에 N-Ethylpyrrolidone(NEP)에 녹인 TMP(1,1,1-Tris(hydroxylmethyl)propan) 0.01mol를 첨가하고 2시간 반응을 더 시켜준 후, 60℃로 식혀주었다. 식혀주는 동안 점도가 높아지는 것을 방지하기 위해 acetone을 투입하였다. Here, 0.01 mol of TMP (1,1,1-Tris (hydroxylmethyl) propan) dissolved in N-Ethylpyrrolidone (NEP) was added thereto, followed by further reaction for 2 hours, and then cooled to 60 ° C. Acetone was added to prevent the viscosity from increasing during cooling.

(중화 및 사슬연장 단계)(Neutralization and chain extension stage)

60℃가 되면 TEA(DMPA와 동량)를 투입하여 중화시키고, 물을 첨가하여 rpm을 800으로 높여 30분간 분산을 시킨 후 35℃로 식혀주었다. 35℃가 되면 hydrazine을 첨가하여 사슬 연장 반응을 1시간 동안 진행한 후, 로터리로 acetone을 제거한 뒤, 푸른 빛의 수분산성 폴리우레탄 분산액을 얻었다. 수분산성 폴리우레탄 용액의 고형분은 30wt%로 조정하였다.When the temperature reached 60 ° C, the solution was neutralized by adding TEA (equivalent to DMPA). At 35 ° C., the chain extension reaction was carried out by adding hydrazine for 1 hour, after which acetone was removed by rotary, to obtain a blue water-dispersible polyurethane dispersion. Solid content of the water dispersible polyurethane solution was adjusted to 30wt%.

NEP와 acetone의 양은 각각 전체 고형분 함량의 4.6wt%, 20wt%를 넘지 않도록 하였다.The amounts of NEP and acetone did not exceed 4.6wt% and 20wt% of the total solids content, respectively.

[반응식 1]Scheme 1

Figure pat00001
Figure pat00001

제조예 2: 수분산성 폴리우레탄 제조Preparation Example 2 Preparation of Water Dispersible Polyurethane

제조예 1의 중량평균분자량이 Mw=2000 g/mol인 PTMG(Poly(tetramethylene ether) glycol) 대신에 중량평균분자량이 Mw=1000 g/mol인 PTMG를 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 수분산성 폴리우레탄을 제조하였다.The same method as in Preparation Example 1, except that PTMG having a weight average molecular weight of Mw = 1000 g / mol was used instead of PTMG (Poly (tetramethylene ether) glycol) having a weight average molecular weight of Preparation Example Mw = 2000 g / mol. A water dispersible polyurethane was prepared.

제조예 3: 수분산성 폴리우레탄 제조Preparation Example 3 Preparation of Water Dispersible Polyurethane

제조예 1의 중량평균분자량이 Mw=2000 g/mol인 PTMG(Poly(tetramethylene ether) glycol) 대신에 중량평균분자량이 Mw=650 g/mol인 PTMG를 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 수분산성 폴리우레탄을 제조하였다.The same method as in Preparation Example 1, except that PTMG having a weight average molecular weight of Mw = 650 g / mol was used instead of PTMG (Poly (tetramethylene ether) glycol) having a weight average molecular weight of Preparation Example 1 Mw = 2000 g / mol. A water dispersible polyurethane was prepared.

제조예 4: 수분산성 폴리우레탄 제조(에틸렌 글리콜 사용)Preparation Example 4 Preparation of Water Dispersible Polyurethane (Using Ethylene Glycol)

(프리폴리머 제조단계)(Prepolymer Manufacturing Step)

500ML 둥근바닥 플라스크에 PTMG(Poly(tetramethylene ether) glycol, Mw=2000 g/mol, Sigma Aldrich Co., USA) 0.015mol와 NEP(1-Ethyl-2-pyrrolidone)에 용해된 DMPA(2,2-dimethylolpropionic aicd) 0.015mol를 투입 후 70°C에서 30분동안 교반하였다. 촉매인 DBTDL(Dibutyltin dilaurate)과 이소시아네이트기를 포함하는 IPDI(Isophorone diisocyanate)를 첨가한 후 2시간 70℃온도에서 반응시켰다. 이후, acetone에 녹인 EG(Ethylene glycol) 0.0117mol를 첨가한 뒤 1시간 동안 70℃온도에서 반응을 시켰다. 여기에 NEP에 녹인 TMP(1,1,1-Tris(hydroxylmethyl)propan) 0.0067mol를 첨가하고 2시간 반응을 더 시켜준 후 60℃로 식혀주었다. 식혀주는 동안 점도가 높아지는 것을 방지하기 위해 acetone을 투입하였다. DMPA (2,2-) dissolved in 0.015 mol of poly (tetramethylene ether) glycol, Mw = 2000 g / mol, Sigma Aldrich Co., USA) and NEP (1-Ethyl-2-pyrrolidone) in 500 ml round bottom flask Dimethylolpropionic aicd) 0.015mol was added and stirred at 70 ° C for 30 minutes. After the addition of the catalyst DBTDL (Dibutyltin dilaurate) and IPDI (Isophorone diisocyanate) containing an isocyanate group was reacted at 70 ℃ temperature for 2 hours. Thereafter, 0.0117mol of EG (Ethylene glycol) dissolved in acetone was added, followed by reaction at 70 ° C for 1 hour. To this was added 0.0067mol of TMP (1,1,1-Tris (hydroxylmethyl) propan) dissolved in NEP and allowed to react for 2 hours and then cooled to 60 ° C. Acetone was added to prevent the viscosity from increasing during cooling.

(중화 및 사슬연장)(Neutralization and chain extension)

60℃가 되면 TEA(DMPA와 동량)를 투입하여 중화시키고, 물을 첨가하여 rpm을 800으로 높여 30분간 분산을 시킨 후 35℃로 식혀주었다. 35℃가 되면 하이드라진(hydrazine, NH2-NH2)을 첨가하여 사슬 연장 반응을 1시간 동안 진행한 후, 로터리로 acetone을 제거한 뒤, 푸른 빛의 수분산성 폴리우레탄 분산액을 얻었다. 수분산성 폴리우레탄 용액의 고형분은 30wt%로 조정하였다.When the temperature reached 60 ° C, the solution was neutralized by adding TEA (equivalent to DMPA), water was added, the rpm was increased to 800, dispersed for 30 minutes, and cooled to 35 ° C. At 35 ° C., hydrazine (NH 2 -NH 2 ) was added to the chain extension reaction for 1 hour, after which acetone was removed by rotary, to obtain a blue water-dispersible polyurethane dispersion. Solid content of the water dispersible polyurethane solution was adjusted to 30wt%.

NEP와 acetone의 양은 각각 전체 고형분 함량의 4.6wt%, 20wt%를 넘지 않도록 하였다.The amounts of NEP and acetone did not exceed 4.6wt% and 20wt% of the total solids content, respectively.

[반응식 2] Scheme 2

Figure pat00002
Figure pat00002

제조예 5: 수분산성 폴리우레탄 제조Preparation Example 5 Preparation of Water Dispersible Polyurethane

제조예 4의 TMP(1,1,1-Tris(hydroxylmethyl)propan) 0.0067mol 및 EG(Ethylene glycol) 0.0117mol 대신에 TMP(1,1,1-Tris(hydroxylmethyl)propan) 0.003mol 및 EG(Ethylene glyco) 0.0135mol인 것을 사용한 것을 제외하고는 제조예 4와 동일한 방법으로 수분산성 폴리우레탄을 제조하였다.0.003 mol of TMP (1,1,1-Tris (hydroxylmethyl) propan) and 0.003 mol and EG (Ethylene) instead of 0.0017 mol of TMP (1,1,1-Tris (hydroxylmethyl) propan) and 0.0117 mol of ethylene (Ethylene glycol) of Preparation Example 4 glyco) A water-dispersible polyurethane was prepared in the same manner as in Preparation Example 4, except that 0.0135 mol was used.

제조예 6: 수분산성 폴리우레탄 제조(TMP 미사용) Preparation Example 6 Preparation of Water Dispersible Polyurethane (without TMP)

(프리폴리머 제조)(Prepolymer)

500ML 둥근바닥 플라스크에 PTMG(Poly(tetramethylene ether) glycol, Mw=2000 g/mol, Sigma Aldrich Co., USA) 0.015mol와 NEP(1-Ethyl-2-pyrrolidone)에 용해된 DMPA(2,2-dimethylolpropionic aicd) 0.015mol를 투입 후 70°C에서 30분동안 교반하였다. 촉매인 DBTDL(Dibutyltin dilaurate)과 이소시아네이트기를 포함하는 IPDI(Isophorone diisocyanate)를 첨가한 후 2시간 70℃온도에서 반응을 한 후, acetone에 녹인 EG(Ethylene glycol) 0.15mol를 첨가한 뒤 1시간 동안 70℃온도에서 반응 시켜준 후 60℃로 식혀주었다. 식혀주는 동안 점도가 높아지는 것을 방지하기 위해 acetone을 투입하였다. DMPA (2,2-) dissolved in 0.015 mol of PT (Poly (tetramethylene ether) glycol, Mw = 2000 g / mol, Sigma Aldrich Co., USA) and NEP (1-Ethyl-2-pyrrolidone) in 500 ml round bottom flask Dimethylolpropionic aicd) 0.015mol was added and stirred at 70 ° C for 30 minutes. After the addition of DBTDL (Dibutyltin dilaurate) and IPDI (Isophorone diisocyanate) containing isocyanate groups, the reaction was carried out at 70 ° C for 2 hours, and then 0.15mol of EG (Ethylene glycol) dissolved in acetone was added. After the reaction at ℃ temperature was cooled to 60 ℃. Acetone was added to prevent the viscosity from increasing during cooling.

(중화 및 사슬연장 단계)(Neutralization and chain extension stage)

60℃가 되면 TEA(DMPA와 동량)를 투입하여 중화시키고, 물을 첨가하여 rpm을 800으로 높여 30분간 분산을 시킨 후 35℃로 식혀주었다. 35℃가 되면 hydrazine을 첨가하여 사슬 연장 반응을 1시간 동안 진행한 후, 로터리로 acetone을 제거한 뒤, 푸른 빛의 수분산성 폴리우레탄 분산액을 얻었다. 수분산성 폴리우레탄 용액의 고형분은 30wt%로 조정하였다.When the temperature reached 60 ° C, the solution was neutralized by adding TEA (equivalent to DMPA), and water was added to increase the rpm to 800, followed by dispersion for 30 minutes, and then cooled to 35 ° C. At 35 ° C., the chain extension reaction was carried out by adding hydrazine for 1 hour, after which acetone was removed by rotary, to obtain a blue water-dispersible polyurethane dispersion. Solid content of the water dispersible polyurethane solution was adjusted to 30 wt%.

NEP와 acetone의 양은 각각 전체 고형분 함량의 4.6wt%, 20wt%를 넘지 않도록 하였다.The amounts of NEP and acetone did not exceed 4.6wt% and 20wt% of the total solids content, respectively.

상기 제조예 1 내지 6의 폴리올의 종류, 물질 함량과 수분산성 폴리우레탄의 특성을 하기 표 1과 같이 정리하였으며, 하기 표 1중 PTMG2000는 분자량이 Mw=2000 g/mol인 PTMG를 의미한다.The types, materials and properties of the water-dispersible polyurethane of the polyols of Preparation Examples 1 to 6 are summarized as in Table 1 below, and PTMG2000 in Table 1 means PTMG having a molecular weight of Mw = 2000 g / mol.

구분division 폴리올 종류Polyol Type TMP (mol)TMP (mol) EG
(mol)
EG
(mol)
DMPA
(mol)
DMPA
(mol)
Hard segment
(wt%)
Hard segment
(wt%)
T g
(°C)
T g
(° C)
Particle size
(nm)
Particle size
(nm)
E
(MPa)
E
(MPa)
s (MPa)s (MPa) e
(%)
e
(%)
제조예 1Preparation Example 1 PTMG 2000PTMG 2000 0.010.01 00 0.0150.015 35.5535.55 -72.6-72.6 97.297.2 15.0115.01 7.517.51 781.49781.49 제조예 2Preparation Example 2 PTMG 1000PTMG 1000 0.010.01 00 0.0150.015 46.4346.43 -44.9-44.9 73.373.3 91.1691.16 7.737.73 525.15525.15 제조예 3Preparation Example 3 PTMG 650PTMG 650 0.010.01 00 0.0150.015 52.8652.86 -11.5-11.5 57.657.6 121.06121.06 10.7610.76 290.07290.07 제조예 4Preparation Example 4 PTMG 2000PTMG 2000 0.00670.0067 0.01170.0117 0.0150.015 35.3835.38 -73.4-73.4 77.677.6 4.894.89 5.215.21 1055.411055.41 제조예 5Preparation Example 5 PTMG 2000PTMG 2000 0.0030.003 0.01350.0135 0.0150.015 35.3635.36 -74.0-74.0 76.176.1 4.194.19 4.104.10 1125.241125.24 제조예 6Preparation Example 6 PTMG 2000PTMG 2000 00 0.150.15 0.0150.015 35.1535.15 -74.5-74.5 80.380.3 3.113.11 3.303.30 1301.991301.99

비교제조예Comparative Production Example 1:  One: PCL2000을PCL2000 포함하는 폴리우레탄 Polyurethane containing

PTMG (Poly (tetramethylene ether) glycol, Mw=2000 g/mol, Sigma Aldrich Co., USA) 을 사용한 것 대신에 PCL2000 (polycarprolactone, Mw=2000 g/mol)을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.Same as Preparation Example 1 except that PCL2000 (polycarprolactone, Mw = 2000 g / mol) was used instead of PTMG (Poly (tetramethylene ether) glycol, Mw = 2000 g / mol, Sigma Aldrich Co., USA) It was prepared by the method.

비교제조예 2: PCL530을 포함하는 폴리우레탄Comparative Production Example 2: Polyurethane Including PCL530

PTMG (Poly(tetramethylene ether) glycol, Mw=2000 g/mol, Sigma Aldrich Co., USA)을 사용한 것 대신에 PCL530(polycarprolactone, Mw=530 g/mol)을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.Same as Preparation Example 1 except that PCL530 (polycarprolactone, Mw = 530 g / mol) was used instead of PTMG (Poly (tetramethylene ether) glycol, Mw = 2000 g / mol, Sigma Aldrich Co., USA) It was prepared by the method.

실시예 1: 7.1wt%의 UiO66 포함하는 조성물 및 복합 필름 제조Example 1 Preparation of a Composite Film and Composition Comprising 7.1wt% UiO66

(수분산성 폴리우레탄 조성물 제조)(Production of Water Dispersible Polyurethane Composition)

제조예 1에 따라 제조된 수분산성 폴리우레탄을 포함하는 용액에 메틸 에틸 케톤(MEK) 용매에 분산된 UiO66을 고형분 대비 7.1wt% 첨가한 후 30분 동안 소니케이션(sonication) 시켜 조성물을 제조하였다.The composition was prepared by adding 7.1 wt% of UiO66 dispersed in a methyl ethyl ketone (MEK) solvent to a solution containing the water-dispersible polyurethane prepared according to Preparation Example 1 and then sonicating for 30 minutes.

(복합필름 제조)(Composite film production)

상기 수분산성 폴리우레탄과 UiO66이 분산된 조성물은 흰 색의 불투명한 색을 띠며, 상기 용액을 테플론 접시에 옮겨 담아 40℃오븐에서 12~24시간 건조시켜 복합 필름을 제조하였다.The dispersion of the water-dispersible polyurethane and UiO66 dispersed in a white opaque color, the solution was transferred to a Teflon dish and dried for 12 to 24 hours at 40 ℃ oven to prepare a composite film.

실시예 2: 13.3wt%의 UiO66 포함하는 조성물 및 복합 필름 제조Example 2: Composition and Composite Film Preparation Containing 13.3wt% UiO66

7.1wt%의 UiO66를 포함하는 조성물 대신에 13.3wt%의 UiO66를 포함하는 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합 필름을 제조하였다.A composite film was prepared in the same manner as in Example 1, except that a composition including 13.3 wt% of UiO66 was used instead of a composition containing 7.1 wt% of UiO66.

실시예 3: 18.7wt%의 UiO66 포함하는 조성물 및 복합 필름 제조Example 3: Composition and Composite Film Preparation Containing 18.7wt% UiO66

7.1wt%의 UiO66를 포함하는 조성물 대신에 18.7wt%의 UiO66를 포함하는 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합 필름을 제조하였다.A composite film was prepared in the same manner as in Example 1, except that a composition including 18.7 wt% of UiO66 was used instead of a composition containing 7.1 wt% of UiO66.

실시예 4: 23.5wt%의 UiO66 포함하는 조성물 및 복합 필름 제조Example 4 Preparation of a Composite Film and Composition Comprising 23.5 wt% of UiO66

7.1wt%의 UiO66를 포함하는 조성물 대신에 23.5wt%의 UiO66를 포함하는 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합 필름을 제조하였다.A composite film was prepared in the same manner as in Example 1, except that a composition including 23.5 wt% of UiO66 was used instead of a composition containing 7.1 wt% of UiO66.

실시예 5: 27.7wt%의 UiO66 포함하는 조성물 및 복합 필름 제조Example 5 Preparation of a Composition and Composite Film Comprising 27.7wt% UiO66

7.1wt%의 UiO66를 포함하는 조성물 대신에 27.7wt%의 UiO66를 포함하는 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합 필름을 제조하였다.A composite film was prepared in the same manner as in Example 1, except that a composition including 27.7 wt% of UiO66 was used instead of a composition containing 7.1 wt% of UiO66.

실시예 6: 폴리비닐부티랄을 포함하는 수분산성 폴리우레탄 조성물Example 6: Water Dispersible Polyurethane Composition Comprising Polyvinyl Butyral

(폴리비닐부티랄 포함 수분산성 폴리우레탄 조성물 제조)(Production of water dispersible polyurethane composition including polyvinyl butyral)

제조예 1에 따라 제조된 수분산성 폴리우레탄을 포함하는 용액 0.6g에 6 wt% 폴리비닐부티랄/에탄올 용액 1.4g, 메틸 에틸 케톤(MEK) 용매에 분산된 UiO66을 고형분 대비 18.7wt%의 UiO66을 첨가한 후 30분 동안 소니케이션(sonication) 시켜주었다. 0.6 g of a 6 wt% polyvinyl butyral / ethanol solution and UiO66 dispersed in a solvent of methyl ethyl ketone (MEK) in 0.6 g of a solution containing a water-dispersible polyurethane prepared according to Preparation Example 1 were 18.7 wt% of UiO66. After adding the sonication (sonication) for 30 minutes.

(복합필름 제조)(Composite film production)

상기 수분산성 폴리우레탄과 UiO66이 분산된 조성물은 흰 색의 불투명한 색을 띠며, 상기 용액을 테플론 접시에 옮겨 담아 40℃오븐에서 12~24시간 건조시켜 복합 필름을 제조하였다.The dispersion of the water-dispersible polyurethane and UiO66 dispersed in a white opaque color, the solution was transferred to a Teflon dish and dried for 12 to 24 hours at 40 ℃ oven to prepare a composite film.

하기 표 2는 실시예 1 내지 5에 따라 제조된 복합 필름에 사용된 수분산성 폴리우레탄 종류와 UiO66 함량을 정리하여 나타낸 것이다.Table 2 below shows the types of water-dispersible polyurethane and UiO66 content used in the composite film prepared according to Examples 1 to 5.

구분division UiO66 함량 (총용액기준)UiO66 Content (Based on Total Solution) UiO66 (복합필름 중량 기준)UiO66 (Composite Film Weight) 실시예 1Example 1 1 wt%1 wt% 7.1wt%7.1wt% 실시예 2Example 2 2 wt%2 wt% 13.3wt%13.3 wt% 실시예 3Example 3 3 wt%3 wt% 18.7wt%18.7 wt% 실시예 4Example 4 4 wt%4 wt% 23.5wt%23.5 wt% 실시예 5Example 5 5 wt%5 wt% 27.7wt%27.7wt%

비교예Comparative example 1: 수분산성 폴리우레탄만 포함하는 필름 1: film containing only water-dispersible polyurethane

제조예 1에 따라 제조된 폴리우레탄을 사용하여 필름을 제조하였다.The film was prepared using the polyurethane prepared according to Preparation Example 1.

비교예 2: UiO66 분산용액 제조Comparative Example 2: Preparation of UiO66 Dispersion Solution

UiO-66의 고체 샘플 2.5 mg을 n-EM 수용액 (1 mL, 0.45M)에 첨가하여 혼합물을 30분 동안 교반시키면서 UiO-66을 분산시켜 분산액을 제조하였다.2.5 mg of a solid sample of UiO-66 was added to an n-EM aqueous solution (1 mL, 0.45 M) to disperse UiO-66 while stirring the mixture for 30 minutes to prepare a dispersion.

[시험예][Test Example]

시험예Test Example 1: 수분산성 폴리우레탄 및  1: water dispersible polyurethane and UiO66를UiO66 포함하는 조성물의  Of the composition comprising UiO66UiO66 분산성 분석 Dispersibility Analysis

하기 표 3은 제조예 1 내지 3의 수분산성 폴리우레탄과 비교제조예 1 및 2의 폴리우레탄의 표면에너지와 UiO66과 혼화도를 분석한 것이고, 도 4는 PTMG2000 및 UiO66를 포함하는 조성물과 PCL530 및 UiO66를 포함하는 조성물을 찍은 사진이다.Table 3 shows the surface energy and UiO66 miscibility of the water dispersible polyurethanes of Preparation Examples 1 to 3 and the polyurethanes of Comparative Preparation Examples 1 and 2, and FIG. 4 shows PCL530 and a composition comprising PTMG2000 and UiO66 It is the photograph which took the composition containing UiO66.

폴리올 종류Polyol Type 제조예 1(PTMG2000)Preparation Example 1 (PTMG2000) 제조예 2(PTMG1000)Preparation Example 2 (PTMG1000) 제조예 3(PTMG650)Preparation Example 3 (PTMG650) 비교제조예 1(PCL2000)Comparative Production Example 1 (PCL2000) 비교제조예 2(PCL530)Comparative Production Example 2 (PCL530) 표면에너지(mN/m)Surface energy (mN / m) 43.943.9 46.746.7 48.548.5 49.649.6 50.950.9 UiO66과 혼화도Compatibility with UiO66 높음height 보통usually 낮음lowness 낮음lowness 낮음lowness

상기 표 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 수분산성 폴리우레탄의 제조에 사용된 폴리올 PTMG2000는 UiO66과의 혼화도가 우수하여 층분리 현상 없이 잘 혼합되는 것으로 나타났다.Referring to Table 3 and Figure 4, the polyol PTMG2000 used in the preparation of the water-dispersible polyurethane of the present invention was excellent in the miscibility with UiO66 was found to be well mixed without the layer separation phenomenon.

반면에 PCL530은 UiO66과 혼화도가 낮아 층분리 현상이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, PCL530 was found to have low layer miscibility with UiO66.

시험예 2: 복합 필름의 인장강도 및 연신율Test Example 2: Tensile Strength and Elongation of Composite Film

도 5는 UiO66의 함량에 따른 복합 필름의 인장강도 및 연신율을 나타낸 것이다.Figure 5 shows the tensile strength and elongation of the composite film according to the content of UiO66.

도 5를 참조하면, 인장강도의 경우, 복합 필름에 포함된 UiO66 함량이 증가할수록 인장강도가 낮아지는 것으로 나타났다. Referring to FIG. 5, in the case of the tensile strength, the tensile strength was lowered as the content of UiO66 included in the composite film was increased.

연신율의 경우, 복합 필름에 포함된 UiO66 함량이 증가할수록 연신율이 높아지는 것으로 나타났다.In the case of the elongation, the elongation was found to increase as the content of UiO66 contained in the composite film increases.

따라서, UiO66의 함량 조절을 통해 복합 필름의 연신율과 인장강도를 조절할 수 있는 것으로 판단된다.Therefore, it is determined that the elongation and tensile strength of the composite film can be controlled by controlling the content of UiO66.

시험예 3: 복합 필름 표면 및 단면 SEM 이미지 분석Test Example 3: Composite film surface and cross-sectional SEM image analysis

도 6 및 도 7은 실시예 2 내지 4에 따라 제조된 복합 필름과 비교예 1에 따라 제조된 필름의 표면과 단면의 SEM 이미지를 분석한 것이다.6 and 7 are SEM images of the surface and the cross-section of the composite film prepared according to Examples 2 to 4 and the film prepared according to Comparative Example 1.

도 6을 참조하면, 실시예 2 내지 4에 따라 제조된 복합 필름은 UiO66를 포함하고 있으므로 UiO66 입자가 표면에 고르게 분포된 것을 확인할 수 있었다. 특히, UiO66 함량이 많을수록 UiO66 입자가 많이 분포되는 것을 시각적으로 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 6, since the composite film prepared according to Examples 2 to 4 contained UiO66, it was confirmed that the UiO66 particles were evenly distributed on the surface. In particular, it was confirmed that the more UiO66 content, the more UiO66 particles are distributed.

또한, 도 7을 참조하면, UiO66 입자가 필름 전체에 고르게 분산되어 있는 것으로 나타났으며, UiO66 함량이 증가에 따라 하부에 UiO66 입자가 주로 분포되는 것을 확인할 수 있었다.In addition, referring to Figure 7, it was found that the UiO66 particles are evenly dispersed throughout the film, it was confirmed that the UiO66 particles are mainly distributed in the lower portion as the UiO66 content increases.

시험예Test Example 4: 유사  4: similar 화학작용제인Chemical agent 메틸methyl 파라옥손Paraoxone (methyl (methyl paraoxonparaoxon ) 분해특성 분석_UV-Vis 스펙트럼) Decomposition Characteristic Analysis_UV-Vis Spectrum

도 8은 유사 화학작용제인 메틸 파라옥손의 분해를 보여주는 UV-Vis 스펙트럼을 나타낸 것이다.8 shows UV-Vis spectra showing degradation of methyl paraoxone, a similar chemical agent.

도 8을 참조하면, 메틸 파라옥손 분해시 발생하는 nitrophenolate 피이크 (407 nm)가 시간에 따라 즉, 메틸 파라옥손이 분해됨에 따라 증가하는 것으로 나타난다. Referring to FIG. 8, it appears that the nitrophenolate peak (407 nm) generated during methyl paraoxone decomposition increases with time, that is, as methyl paraoxone is degraded.

따라서, nitrophenolate 피크 분석을 통해 메틸 파라옥손이 분해되는 것으로 분석되었다.Therefore, it was analyzed that methyl paraoxone was degraded through nitrophenolate peak analysis.

시험예 5: 분해능력 분석 Test Example 5: Analysis of Degradability

UiO-66 입자의 분해능을 측정하기 위해 UiO-66의 고체 샘플 2.5 mg을 n-EM 수용액 (1 mL, 0.45M)에 첨가하여 혼합물을 30 분 동안 교반시키면서 UiO-66을 분산시켰다. 이 혼합물에 MPO (6.2 mg, 0.025 mmol)을 첨가하였다. UV-vis 측정 전에 주기적으로 20 μL를 분취하여 n-EM 수용액 (10 ml, 0.45M)에 첨가하여 희석하였다. 반응의 진행은 p-NP의 흡광도를 407nm에서 확인하였다.To measure the resolution of UiO-66 particles 2.5 mg of a solid sample of UiO-66 was added to an n-EM aqueous solution (1 mL, 0.45 M) to disperse the UiO-66 while stirring the mixture for 30 minutes. To this mixture was added MPO (6.2 mg, 0.025 mmol). Before the UV-vis measurement, 20 μL was aliquoted periodically and added to the n-EM aqueous solution (10 ml, 0.45 M) and diluted. Progress of the reaction confirmed the absorbance of p-NP at 407 nm.

또한, WPU/UiO66 복합 필름의 분해능을 측정하기 위해, 7.1~27.7wt% UiO66이 분산된 복합 필름을 1cm x 1cm로 잘라 n-EM 수용액 (1 mL, 0.45M)에 떨어뜨린 후 30분 동안 sonication 시켜주었다. 필름이 담겨있는 용액에 MPO (6.2mg, 0.025mmol)을 첨가하였다. UV-vis 측정 전에 주기적으로 20 μL를 분취하여 n-EM 수용액 (10 ml, 0.45M)에 첨가하여 희석하였다. 반응의 진행은 p-NP의 흡광도를 407nm에서 확인하였다.In addition, to measure the resolution of the WPU / UiO66 composite film, a composite film containing 7.1-27.7 wt% UiO66 dispersed was cut into 1 cm x 1 cm, dropped into an n-EM aqueous solution (1 mL, 0.45 M), and then sonication for 30 minutes. I let you. MPO (6.2 mg, 0.025 mmol) was added to the solution containing the film. Before the UV-vis measurement, 20 μL was aliquoted periodically and added to the n-EM aqueous solution (10 ml, 0.45 M) and diluted. Progress of the reaction confirmed the absorbance of p-NP at 407 nm.

시험예Test Example 5-1: 유사  5-1: Similar 화학작용제인Chemical agent 매틸Matyl 파라옥손Paraoxone (methyl (methyl paraoxonparaoxon ) 분해능력 분석) Resolution Analysis

도 9는 유사 화학작용제인 메틸 파라옥손 분해능력 결과를 나타낸 것이다.9 shows the results of degrading methyl paraoxone, a similar chemical agent.

상기 도 9를 참조하면, 메틸 파라옥손 분해능을 관찰한 결과, 비교예 1에 따라 제조된 폴리우레탄만 포함하는 필름(neat PU)는 메틸 파라옥손에 대한 분해능이 거의 없는 것으로 나타났으며, 본 발명에 따라 제조된 복합 필름의 경우 비교예 2의 UiO66 슬러리(분산 용액)과 유사한 분해성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 9, as a result of observing methyl paraoxone resolution, it was found that the film containing only polyurethane (neat PU) prepared according to Comparative Example 1 had little resolution for methyl paraoxone, and the present invention. In the case of the composite film prepared according to it was confirmed that the decomposition performance similar to the UiO66 slurry (dispersion solution) of Comparative Example 2.

이는 UiO66의 경우 염기성 용액에 낮은 안정성을 보여 분해능이 상대적으로 낮은 값을 보였기 때문이며, 복합 필름은 염기에 대한 분해가 억제되어 결과적으로 복합 필름과 유사한 분해능을 보인 것으로 판단된다.This is because UiO66 showed low stability in the basic solution, and the resolution was relatively low. The composite film was decomposed to the base, and thus, the resolution was similar to that of the composite film.

시험예Test Example 5-2: 유기 인계 살충제인  5-2: organophosphorus insecticide 메틸methyl 파라티온(methyl parathion) 분해능력 분석 Analysis of methyl parathion degradability

도 10은 유기 인계 살충제인 메틸 파라티온 분해능력 분석 결과를 나타낸 것이다.Figure 10 shows the results of the analysis of the decomposition ability of the organophosphorus insecticide methyl parathion.

도 10을 참조하면, 비교예 1에 따라 제조된 폴리우레탄만 포함하는 필름(neat PU)는 유기인계 살충제인 메틸 파라티온 에 대한 분해능이 거의 없는 것으로 나타났다.Referring to FIG. 10, the film including only polyurethane prepared according to Comparative Example 1 (neat PU) showed little resolution for methyl parathion, an organophosphorus insecticide.

한편, 본 발명의 수분산성 폴리우레탄과 UiO66을 포함하는 복합 필름과 UiO66 슬러리는 시간이 지날수록 nitrophenolate의 생성율이 증가하는 것으로 나타났으며, 본 발명의 수분산성 폴리우레탄과 UiO66를 포함하는 복합 필름은 UiO66 슬러리와 유사한 수준의 유기인계 살충제인 메틸 파라티온에 대한 분해성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, the composite film and the UiO66 slurry of the water-dispersible polyurethane and UiO66 of the present invention was found to increase the production rate of nitrophenolate over time, the composite film of the water-dispersible polyurethane and UiO66 of the present invention It was confirmed that the decomposition performance of methyl parathion, an organophosphorus insecticide, similar to that of the UiO66 slurry.

시험예Test Example 6:  6: 폴리비닐부티랄을Polyvinyl butyral 포함하는 수분산성 폴리우레탄 조성물의 특성(분해성능) 분석 Characterization (degradation performance) analysis of the water-dispersible polyurethane composition containing

도 11은 실시예 6에 따라 제조된 폴리비닐부티랄을 포함하는 수분산성 폴리우레탄 조성물의 인장강도 및 연신율을 나타낸 그래프이고, 하기 표 4는 실시예 6에 따라 제조된 폴리비닐부티랄을 포함하는 수분산성 폴리우레탄 필름의 인장강도 및 연신율을 정리한 것이다.11 is a graph showing the tensile strength and elongation of the water-dispersible polyurethane composition comprising a polyvinyl butyral prepared according to Example 6, Table 4 below comprises a polyvinyl butyral prepared according to Example 6 The tensile strength and elongation of the water-dispersible polyurethane film are summarized.

구분division 인장강도(Tensile strength, MPa)Tensile strength (MPa) 신장시 연신율(Elongation at break, %)Elongation at break (%) 모듈러스(Young's modulus, MPa)Young's modulus (MPa) 실시예 6Example 6 19.76±3.5519.76 ± 3.55 245.10±28.42245.10 ± 28.42 46.86±7.0646.86 ± 7.06

도 12를 참조하면, 메틸 파라옥손 분해능을 관찰한 결과, 비교예 1에 따라 제조된 폴리비닐부티랄이 포함된 수분산 폴리우레탄만 포함하는 필름(PU+PVB)는 메틸 파라옥손 에 대한 분해능이 거의 없는 것으로 나타났으며, 실시예 6의 복합 필름의 경우 비교예 2의 UiO66분산 용액과 유사한 분해성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 12, as a result of observing the resolution of methyl paraoxone, the film (PU + PVB) containing only the water-dispersed polyurethane containing polyvinyl butyral prepared according to Comparative Example 1 has a resolution of methyl paraoxone. It was found that almost no, in the case of the composite film of Example 6 it was confirmed that the degradation performance similar to the dispersion solution of UiO66 of Comparative Example 2.

도 13을 참조하면, 유기 인계 살충제인 메탈 파라티온 분해능력 분석 결과를 나타낸다. 한편, 실시예 6의 폴리비닐부티랄이 포함된 수분산성 폴리우레탄과 UiO66을 포함하는 복합 필름과 UiO66 슬러리는 시간이 지날수록 nitrophenolate의 생성율이 증가하는 것으로 나타났으며, 본 발명의 수분산성 폴리우레탄과 UiO66을 포함하는 복합 필름은 UiO66 슬러리와 유사한 수준의 유기인계 살충제인 메틸 파라옥손에 대한 분해성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 13, it shows a result of analyzing the decomposition ability of metal parathion, an organophosphorus insecticide. On the other hand, the composite film and the UiO66 slurry containing the water-dispersible polyurethane and UiO66 containing the polyvinyl butyral of Example 6 was found to increase the production rate of nitrophenolate over time, the water-dispersible polyurethane of the present invention The composite film containing and UiO66 showed a degrading performance for methyl paraoxone, an organophosphorus insecticide similar to that of the UiO66 slurry.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is possible.

Claims (17)

치환기로서 카르복실기를 포함하는 수분산성 폴리우레탄; 및
상기 수분산성 폴리우레탄에 분산되고, 금속-유기 프레임워크(Metal-organic framework, MOFs)을 포함하는 활성물질;을 포함하고,
독성 화학물질 또는 화학 작용제의 흡착 또는 제거를 위한 수분산성 폴리우레탄 조성물.
Water-dispersible polyurethane containing a carboxyl group as a substituent; And
And an active material dispersed in the water-dispersible polyurethane and comprising a metal-organic framework (MOFs).
Water dispersible polyurethane composition for adsorption or removal of toxic chemicals or chemical agents.
제1항에 있어서,
상기 수분산성 폴리우레탄 조성물이
폴리비닐알키랄(poly(vinyl alkyral))을 추가로 포함하고, 여기서 상기 폴리비닐알키랄에 포함된 알킬기는 C1 내지 C6인 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 조성물.
The method of claim 1,
The water dispersible polyurethane composition
Further comprising a polyvinyl alkyral (poly (vinyl alkyral)), wherein the alkyl group contained in the polyvinyl alkral water-dispersible polyurethane composition, characterized in that C1 to C6.
제1항에 있어서,
상기 수분산성 폴리우레탄 조성물이 극성용매를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 조성물.
The method of claim 1,
The water-dispersible polyurethane composition, wherein the water-dispersible polyurethane composition further comprises a polar solvent.
제3항에 있어서,
상기 수분산성 폴리우레탄 조성물이
상기 수분산성 폴리우레탄 100중량부;
상기 활성물질 5 내지 30 중량부:
상기 폴리비닐알키랄(poly(vinyl alkyral)) 20 내지 50 중량부: 및
잔량의 상기 극성용매:를 포함하는 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 조성물.
The method of claim 3,
The water dispersible polyurethane composition
100 parts by weight of the water dispersible polyurethane;
5 to 30 parts by weight of the active substance:
20 to 50 parts by weight of the polyvinyl alkyral (poly (vinyl alkyral)): and
A residual amount of the polar solvent: water-dispersible polyurethane composition, characterized in that it comprises a.
제1항에 있어서,
상기 수분산성 폴리우레탄은
폴리올 화합물, 치환기로서 카르복시기를 갖는 디올 화합물, 및 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 양 말단이 각각 이소시아네이트기로 치환된 제1 프리폴리머를 제조하고,
상기 제1 프리폴리머를 치환기로서 히드록시기를 2 내지 5개 갖는 알코올 화합물 중 1종 이상과 반응시켜 2 내지 5개의 말단의 전부 또는 일부가 각각 이소시아네이트기로 치환된 제2 프리폴리머를 제조하고,
상기 제2 프리폴리머의 카르복시기를 중화제를 사용하여 중화시켜 제2 프리폴리머 염을 제조하고,
상기 제 프리폴리머 염에 사슬 연장제를 투입하여 상기 제2 프리폴리머 염의 이소시아네이트기와 상기 사슬 연장제의 히드록시기를 반응시켜 제조된 폴리우레탄이고,
상기 폴리올 화합물은 선형이고, 양 말단이 히드록시기로 치환된 폴리에테르폴리올 또는 폴리에스터폴리올을 포함하고,
상기 디이소아네이트 화합물은 선형, 분지형, 환형 또는 그들의 조합이고,
상기 알코올 화합물은 선형, 분지형, 환형 또는 그들의 조합이고,
상기 사슬연장제는 디올 화합물 또는 디아민 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 조성물.
The method of claim 1,
The water dispersible polyurethane
Reacting a polyol compound, a diol compound having a carboxyl group as a substituent, and a diisocyanate compound to prepare a first prepolymer in which both terminals are each substituted with an isocyanate group,
Reacting the first prepolymer with at least one of alcohol compounds having 2 to 5 hydroxy groups as a substituent to prepare a second prepolymer in which all or part of 2 to 5 terminals are each substituted with an isocyanate group,
Neutralizing the carboxyl group of the second prepolymer using a neutralizing agent to prepare a second prepolymer salt,
A polyurethane prepared by adding a chain extender to the first prepolymer salt to react an isocyanate group of the second prepolymer salt with a hydroxy group of the chain extender,
The polyol compound is linear and comprises a polyetherpolyol or a polyesterpolyol substituted at both ends with a hydroxy group,
The diisoanate compound is linear, branched, cyclic or a combination thereof,
The alcohol compound is linear, branched, cyclic or a combination thereof,
The chain extender is a water-dispersible polyurethane composition, characterized in that it comprises a diol compound or a diamine compound.
제5항에 있어서,
상기 폴리올 화합물은 폴리(테트라메틸렌 에테르)글리콜(Poly(tetramethylene ether) glycol, PTMG), 폴리카프로락톤 디올(Polycaprolactone diol,PCL), 폴리프로필렌글리콜 디올(Poly(propylene glycol) diol, PPG) 및 폴리부틸렌 아디페이트 디올 (Poly(butylene adipate) diol, PBA) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 디올 화합물은 디메틸올프로피오닉산(Dimethylolpropionic Acid, DMPA), 및 디메틸올부타노익산(Dimethylolbutanoic Acid) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 디이소시아네이트 화합물은 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate, IPDI), 4,4'-메틸렌-비스-시클로헥실 이소시아네이트(4,4'-Methylenebis(cyclohexyl isocyanate), H12MDI), 헥사메틸렌 디이아이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate, HDI), 에틸렌 디이소시아네이트(Ethylene diisocyanate), 부탄-1,4-디이소시아네이트(Butane-1,4-diisocyanate), 테트라메틸부탄-1,4-디이소시아네이트(Tetramethylbutane-1,4-diisocyanate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 알코올 화합물은 1,1,1-Tris(hydroxylmethyl)propane, 글리세린(Glycerin), 트리에탄올아민(Triethanolamine) 중에서 선택된 1종 이상을 을 포함하고, 상기 사슬 연장제는 에틸렌글리콜, 부탄디올, 헥산디올 및 프로판디올 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 조성물.
The method of claim 5,
The polyol compound may be poly (tetramethylene ether) glycol (PTMG), polycaprolactone diol (PCL), polypropylene glycol diol (PPG) and polybutyl Ethylene adipate diol (Poly (butylene adipate) diol, PBA)
The diol compound includes at least one selected from dimethylolpropionic acid (DMPA), and dimethylolbutanoic acid,
The diisocyanate compound is isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4'-methylene-bis-cyclohexyl isocyanate (4,4'-Methylenebis (cyclohexyl isocyanate), H12MDI), hexamethylene diisocyanate (Hexamethylene diisocyanate (HDI), ethylene diisocyanate, butane-1,4-diisocyanate, tetramethylbutane-1,4-diisocyanate (Tetramethylbutane-1,4-diisocyanate) Including one or more selected from
The alcohol compound includes at least one selected from 1,1,1-Tris (hydroxylmethyl) propane, glycerin, triethanolamine, and the chain extender includes ethylene glycol, butanediol, hexanediol, and propane. Water-dispersible polyurethane composition, characterized in that it comprises at least one selected from diols.
제1항에 있어서,
상기 금속-유기 프레임워크는 금속이온과 상기 금속이온에 배위결합된 유기 리간드를 포함하고, 상기 금속이온은 지르코늄, 아연, 망간, 구리, 베릴륨, 마그네숨, 및 코발트 중에서 선택된 어느 하나의 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 조성물.
The method of claim 1,
The metal-organic framework includes a metal ion and an organic ligand coordinated to the metal ion, and the metal ion includes one of ions selected from zirconium, zinc, manganese, copper, beryllium, magnesium, and cobalt. Water-dispersible polyurethane composition, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 금속-유기 프레임워크는 UiO-66, UiO-67, 및 UiO-68 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 조성물.
The method of claim 1,
The metal-organic framework is water-dispersible polyurethane composition, characterized in that it comprises any one selected from UiO-66, UiO-67, and UiO-68.
제1항에 있어서,
상기 수분산성 폴리우레탄의 표면에너지가 35 내지 50 mN/m인 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 조성물.
The method of claim 1,
Water-dispersible polyurethane composition, characterized in that the surface energy of the water-dispersible polyurethane is 35 to 50 mN / m.
제5항에 있어서,
상기 폴리올 화합물의 중량평균분자량(Molecular Weight, Mw)이 500 내지 3000g/mol인 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 조성물.
The method of claim 5,
Water-dispersible polyurethane composition, characterized in that the weight average molecular weight (Mw) of the polyol compound is 500 to 3000g / mol.
제3항에 있어서,
상기 상기 극성용매가 물, 메틸에틸케톤, 에탄올, 1-에틸-2-피롤리돈(1-Ethyl-2-pyrrolidone), 아세톤, 1-메틸-2-피롤리돈(1-methyl-2-pyrrolidinone) 및 디메틸포름아미드(Dimethylformamide) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 조성물의 제조방법.
The method of claim 3,
The polar solvent is water, methyl ethyl ketone, ethanol, 1-ethyl-2-pyrrolidone (1-Ethyl-2-pyrrolidone), acetone, 1-methyl-2-pyrrolidone (1-methyl-2- pyrrolidinone) and dimethylformamide (Dimethylformamide) method for producing a polyurethane composition, characterized in that it comprises one or more selected from.
제1항에 있어서,
상기 독성 화학물질 또는 화학 작용제가 유기 인계 살충제(organophosphorous insecticide) 및 유사 신경작용제(Nerve Agent) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 조성물.
The method of claim 1,
The water-dispersible polyurethane composition, characterized in that the toxic chemicals or chemical agents comprise at least one selected from organophosphorous insecticides and similar nerve agents (Nerve Agent).
제5항에 있어서,
상기 중화제가 아민 화합물인 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 조성물.
The method of claim 5,
The water dispersible polyurethane composition, wherein the neutralizing agent is an amine compound.
제1항의 수분산성 폴리우레탄 조성물을 포함하고, 독성 화학물질 또는 화학 작용제의 흡착 또는 제거를 위한 복합 필름.A composite film comprising the water dispersible polyurethane composition of claim 1 for adsorption or removal of toxic chemicals or chemical agents. (a) 치환기로서 카르복실기를 포함하는 수분산성 폴리우레탄을 제조하는 단계; 및
(b) 금속-유기 프레임워크(Metal-organic framework, MOFs)을 포함하는 활성물질과, 상기 수분산성 폴리우레탄과, 극성용매를 혼합하여 수분산성 폴리우레탄 조성물을 제조하는 단계; 를
포함하는 수분산성 폴리우레탄 조성물의 제조방법.
(a) preparing a water dispersible polyurethane comprising a carboxyl group as a substituent; And
(b) mixing an active material including a metal-organic framework (MOFs), the water-dispersible polyurethane, and a polar solvent to prepare a water-dispersible polyurethane composition; To
Method for producing a water-dispersible polyurethane composition comprising.
제 15항에 있어서,
상기 단계 (a)가
(a-1) 폴리올 화합물, 치환기로서 카르복시기를 갖는 디올 화합물, 및 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 양 말단이 각각 이소시아네이트기로 치환된 제1 프리폴리머를 제조하는 단계;
(a-2) 상기 제1 프리폴리머를 치환기로서 히드록시기를 2 내지 5개 갖는 알코올 화합물 중 1종 이상과 반응시켜 2 내지 5개의 말단의 전부 또는 일부가 각각 이소시아네이트기로 치환된 제2 프리폴리머를 제조하는 단계: 및
(a-3) 상기 제2 프리폴리머의 카르복시기를 중화시켜 제2 프리폴리머 염을 제조하는 단계; 및
(a-4) 상기 제2 프리폴리머 염에 사슬 연장제를 투입하여 상기 제2 프리폴리머 염의 이소시아네이트기와 상기 사슬 연장제의 히드록시기를 반응시켜 폴리우레탄을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 폴리올 화합물은 선형이고, 양 말단이 히드록시기로 치환된 폴리에테르폴리올 또는 폴리에스터폴리올을 포함하고,
상기 디이소아네이트 화합물은 선형, 분지형, 환형 또는 그들의 조합이고,
상기 알코올 화합물은 선형, 분지형, 환형 또는 그들의 조합이고,
상기 사슬연장제는 디올 화합물 또는 디아민 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 조성물의 제조방법.
The method of claim 15,
Step (a)
(a-1) reacting a polyol compound, a diol compound having a carboxyl group as a substituent, and a diisocyanate compound to prepare a first prepolymer having both ends respectively substituted with an isocyanate group;
(a-2) reacting the first prepolymer with at least one of the alcohol compounds having 2 to 5 hydroxy groups as a substituent to prepare a second prepolymer in which all or part of the 2 to 5 terminals are each substituted with an isocyanate group : And
(a-3) neutralizing the carboxy group of the second prepolymer to prepare a second prepolymer salt; And
(a-4) preparing a polyurethane by injecting a chain extender into the second prepolymer salt by reacting an isocyanate group of the second prepolymer salt with a hydroxy group of the chain extender;
The polyol compound is linear and comprises a polyetherpolyol or a polyesterpolyol substituted at both ends with a hydroxy group,
The diisoanate compound is linear, branched, cyclic or a combination thereof,
The alcohol compound is linear, branched, cyclic or a combination thereof,
The chain extender is a method for producing a water dispersible polyurethane composition, characterized in that it comprises a diol compound or a diamine compound.
제15항 따른 수분산성 폴리우레탄 조성물의 제조방법; 및
(c) 상기 수분산성 폴리우레탄 조성물을 기재에 코팅하고 건조하여 복합 필름을 제조하는 단계;를
포함하는 복합필름의 제조방법.
A method for producing a water dispersible polyurethane composition according to claim 15; And
(c) coating the water-dispersible polyurethane composition on a substrate and drying to prepare a composite film;
Method for producing a composite film containing.
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