KR20200136237A - 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법 - Google Patents

바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200136237A
KR20200136237A KR1020190062073A KR20190062073A KR20200136237A KR 20200136237 A KR20200136237 A KR 20200136237A KR 1020190062073 A KR1020190062073 A KR 1020190062073A KR 20190062073 A KR20190062073 A KR 20190062073A KR 20200136237 A KR20200136237 A KR 20200136237A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polyurethane resin
mixture
weight
parts
fabric coating
Prior art date
Application number
KR1020190062073A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102245471B1 (ko
Inventor
이동광
서석훈
최필준
고재왕
이재연
Original Assignee
(주)화성인터내셔날
한국신발피혁연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)화성인터내셔날, 한국신발피혁연구원 filed Critical (주)화성인터내셔날
Priority to KR1020190062073A priority Critical patent/KR102245471B1/ko
Publication of KR20200136237A publication Critical patent/KR20200136237A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102245471B1 publication Critical patent/KR102245471B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04Polyurethanes
    • C09D175/08Polyurethanes from polyethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/32Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
    • C08G18/3203Polyhydroxy compounds
    • C08G18/3218Polyhydroxy compounds containing cyclic groups having at least one oxygen atom in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48Polyethers
    • C08G18/4833Polyethers containing oxyethylene units
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6666Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
    • C08G18/667Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6674Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7657Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
    • C08G18/7664Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
    • C08G18/7671Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups containing only one alkylene bisphenyl group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/20Diluents or solvents
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/564Polyureas, polyurethanes or other polymers having ureide or urethane links; Precondensation products forming them

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

본 발명은 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜(poly tetramethylene ether glycol, PTMG)과, 이소소르비드(isosorbide, ISB) 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트( methylene diphenyl diisocyanate, MDI)가 1 : 3 내지 4 : 4.5 내지 5.5의 몰비로 혼합된 반응물 25 내지 35 중량부와, 유기용매 35 내지 75 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합물 제조단계와, 상기 혼합물에 촉매를 첨가하여, 120 내지 140℃의 온도조건에서 11 내지 13시간 동안 상기 반응물의 중합반응을 수행하는 중합단계 및 상기 중합단계를 거친 혼합물에 경화제를 첨가하여, 35 내지 45℃의 온도조건에서 70 내지 74시간 동안 진공 건조시키는 건조단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법 {Manufacturing method of polyurethane resin for coating fabric using biomass contents}
본 발명은 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 바이오매스 자원으로부터 얻어지는 이소소르비드를 이용한 고강도 원단 코팅용 폴리우레탄 수지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 폴리우레탄 수지는 분자 중에 우레탄 결합을 가진 것으로서 주로 디이소시아네이트(diisocyanate)류와 폴리올(polyol) 화합물과의 반응에 의해 합성된 고분자 화합물로서, 내마모성, 내유성 및 내용제성에 뛰어나고, 탄성이 우수하므로 접착제, 코팅제, 사출물, 페인트, 잉크, 도료, 발포체, 신발부품, 의류, 의료용 고분자 등 다양한 분야에서 적용되어지고 있다.
폴리우레탄 코팅제의 경우에는 거의 대부분이 가격이 저렴한 폴리에스테르 디올을 주재료로 사용하여 합성하고 있으나, 현재 원단 코팅용으로 사용하기에 충분한 열적 특성 및 기계적 물성을 가지되, 바이오 매스를 활용하여 환경 문제를 개선할 수 있는 친환경적인 소재와 관련된 기술의 개발은 미미한 상황이다.
한국공개특허공보 제1994-0014478호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 원단 코팅용으로 사용하기에 충분한 열적 특성 및 기계적 물성을 가질 뿐만 아니라, 바이오 매스를 활용하여 친환경적인 효과를 제공할 수 있는 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은, 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜(poly tetramethylene ether glycol, PTMG)과, 이소소르비드(isosorbide, ISB) 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate, MDI)가 1 : 3 내지 4 : 4.5 내지 5.5의 몰비로 혼합된 반응물 25 내지 35 중량부와, 유기용매 65 내지 75 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합물 제조단계와, 상기 혼합물에 촉매를 첨가하여, 120 내지 140℃의 온도조건에서 11 내지 13시간 동안 상기 반응물의 중합반응을 수행하는 중합단계 및 상기 중합단계를 거친 혼합물에 경화제를 첨가하여, 35 내지 45℃의 온도조건에서 70 내지 74시간 동안 진공 건조시키는 건조단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 경화제는, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 0.3 내지 0.4 중량부가 첨가되는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 유기용매는, 디메틸포름아미드(dimethyl formamide, DMF) 및 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK)으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법은 폴리올로서 바이오 매스 유래의 이소소르비드를 사용함으로써, 우수한 열적 특성 및 기계적 물성을 확보함과 동시에 종래 원단 코팅용 폴리우레탄 수지에 비해 친환경적인 효과를 제공할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법의 순서도이다.
도 2는 실시예 및 비교예 1 내지 4에 따른 폴리우레탄 수지의 중합 상태를 측정한 그래프이다.
도 3은 실시예에 따른 폴리우레탄 수지의 열분해 온도를 측정한 그래프이다.
도 4는 비교예 1에 따른 폴리우레탄 수지의 열분해 온도를 측정한 그래프이다.
도 5는 비교예 2에 따른 폴리우레탄 수지의 열분해 온도를 측정한 그래프이다.
도 6은 비교예 3에 따른 폴리우레탄 수지의 열분해 온도를 측정한 그래프이다.
도 7은 비교예 4에 따른 폴리우레탄 수지의 열분해 온도를 측정한 그래프이다.
도 8은 실시예 및 비교예 1 내지 4에 따른 폴리우레탄 수지의 인장강도를 측정한 그래프이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법의 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법은 혼합물 제조단계(S100), 중합단계(S200) 및 건조단계(S300)를 포함한다.
먼저, 혼합물 제조단계(S100)는 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜(poly tetramethylene ether glycol, PTMG)과, 이소소르비드(isosorbide, ISB) 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate, MDI)가 1 : 3 내지 4 : 4.5 내지 5.5의 몰비로 혼합된 반응물 25 내지 35 중량부와, 유기용매 65 내지 75 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계이다.
폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜의 경우, 중량평균분자량이 2000인 것이 사용되는 것이 바람직하며, 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜의 중량평균분자량이 2000 미만이 될 경우에는, 최종 중합체인 폴리우레탄 수지의 유연성과 저온 특성이 우수하지 못하고, 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜의 중량평균분자량이 2000을 초과하는 경우에는 프리폴리머 합성시 점도가 높아 겔이 발생할 수 있으며, 인장강도와 100% 모듈러스가 낮아질 우려가 있다.
또한, 상기 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜 1몰에 대하여 상기 이소소르비드의 몰수가 3 미만인 경우에는, 친환경적인 효과가 미비할 수 있으며, 반면 상기 이소소르비드의 몰수가 4 초과인 경우에는 디올 함량이 증가하여 기계적 물성이 나빠질 우려가 있다.
또한, 상기 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜 1몰에 대하여 상기 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 몰수가 4.5 미만인 경우에는, 폴리우레탄이 충분히 합성되지 않을 우려가 있으며, 반면 상기 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 몰수가 5.5 초과인 경우에는 반응에 참여하지 않은 과량의 디이소시아네이트가 공기 중 수분과 반응하여 쉽게 경화되어질 우려가 있다.
즉, 상술한 바와 같이, 본 발명은 바이오 매스 유래의 이소소르비드를 사용하여 종래 원단 코팅용 폴리우레탄 수지에 비해 친환경적인 효과가 있으며, 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜, 이소소르비드 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 1 : 3 내지 4 : 4.5 내지 5.5의 몰비 범위로 사용하는 경우, 원단 코팅용 폴리우레탄 수지로 사용하기에 충분한 열적 특성을 가질 뿐만 아니라, 종래 원단 코팅용 폴리우레탄 수지에 비해 우수한 기계적 물성을 갖는다는 점이 확인되었으며, 이와 관련된 내용은 하기한 실험예 1에서 자세히 설명하기로 한다.
한편, 상기 유기 용매는 디메틸포름아미드(dimethyl formamide, DMF) 및 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK)으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된다.
상세하게는, 상기 유기 용매는 디메틸포름아미드 25 내지 35 중량부 및 메틸에틸케톤 65 내지 75 중량부가 혼합되어 사용됨이 바람직하다.
상기 메텔에틸케톤은 끓는점(즉, 휘발온도)이 낮으므로 디메틸포름아미드에 혼합되어 디메틸포름아미드의 끓는점을 낮출 수 있으며, 이는 후술할 건조단계의 건조시간(즉, 휘발시간)을 단축시키는 효과가 있다.
이에 따라, 상기 메텔에틸케톤이 65 중량부 미만으로 혼합될 경우에는 상술한 건조시간을 단축시키는 효과를 충분히 발휘할 수 없으며, 상기 메틸에틸케톤이 75 중량부 초과 혼합될 경우에는 상대적으로 끓는점이 낮아져 폴리우레탄 수지 고형분의 물성을 그대로 유지할 수 없는 문제점이 발생한다.
즉, 상기의 배합비는 반응물이 충분히 용해되고 반응에 바람직하지 않은 영향을 미치지 않되, 건조단계의 건조시간을 충분히 단축시킬 수 있는 범위로서 본 발명인이 다수의 실험으로 얻어낸 결과이다.
이러한 유기 용매는 혼합물 내 상기 반응물 고형분 함량이 25 내지 35%가 될 수 있도록 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜(poly tetramethylene ether glycol, PTMG), 이소소르비드(isosorbide, ISB) 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate, MDI)가 혼합된 반응물 25 내지 35 중량부에 65 내지 75 중량부가 혼합됨이 바람직하다.
상기 유기 용매가 65 중량부 미만으로 혼합되어 상기 반응물 고형분 함량이 35% 초과할 경우에는 혼합물의 점도가 너무 높아 혼합물이 균일하게 섞이기 어려울 뿐만 아니라 작업성이 저하되는 문제점이 있다.
반면, 상기 유기 용매가 75 중량부 초과로 혼합되어 상기 반응물 고형분 함량이 25% 미만일 경우에는, 상대적으로 유기 용매의 함량이 많아 건조 및 경화 시 불필요한 에너지가 소비되는 문제가 있으며, 또한 용매 사용량 증가에 따라 제조 단가가 상승할 우려가 있다.
다음으로, 중합단계(S200)는 상기 혼합물에 촉매를 첨가하여, 120 내지 140℃의 온도조건에서 11 내지 13시간 동안 상기 반응물의 중합반응을 수행하는 단계이다.
이는 반응물이 충분히 중합되기 위한 최적의 조건으로서, 120℃ 미만의 온도 조건에서 11시간 미만으로 반응시킬 경우, 충분한 중합효율을 얻을 수 없어 바람직하지 않고, 140℃ 초과의 온도 조건에서 13시간을 초과하여 반응시킬 경우, 촉매의 활성이 저하될 뿐만 아니라, 중합체 덩어리가 생성되기 쉽다는 문제점이 있어 바람직하지 않다.
그리고, 상기 중합단계(S200)에서 사용되는 촉매는 우레탄화 반응 촉매로서 유기 금속 촉매인 디부틸 주석 디라우레이트(Dibutyltin dilaurae, DBTDL)가 사용됨이 바람직하다.
디부틸 주석 디라우레이트 촉매의 경우, 촉매의 활성이 적당하여 합성 시에 부반응이 적게 일어나며, 합성한 폴리우레탄 수지의 저장안정성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 상기 촉매는 혼합물 중 반응물 고형분 100 중량부에 대하여 0.03 중량부가 첨가됨이 바람직하다.
구체적으로는, 상기 촉매가 0.03 중량부 미만으로 혼합될 경우, 충분한 촉매 활성이 나타나지 않게 되어 반응속도가 느리고 미반응 물질이 남을 수 있으며, 상기 촉매가 0.03 중량부 초과로 혼합될 경우에는 반응속도는 빨라지지만 저분자량의 올리고머가 생성되어, 기계적 물성의 저하를 가져올 수 있다.
즉, 촉매는 촉매 성능을 충분히 발휘하여 반응물의 중합 반응이 원활하게 진행될 수 있도록 함은 물론, 중합체인 폴리우레탄 수지의 우수한 기계적 물성을 확보하기 위하여 혼합물 중 반응물 고형분 100 중량부에 대하여 0.03 중량부가 첨가됨이 바람직하며, 이와 관련된 내용은 하기한 실험예 1에서 확인할 수 있다.
다음으로, 건조단계(S300)는 상기 중합단계(S200)를 거친 혼합물에 경화제를 첨가하여, 35 내지 45℃의 온도조건에서 70 내지 74시간 동안 진공 건조시키는 단계이다.
이는 혼합물 내 잔류 유기용매를 완전히 제거하여 고순도의 폴리우레탄 수지를 얻기 위한 최적의 조건으로서, 35℃ 미만의 온도 조건에서 70시간 미만으로 건조시킬 경우, 충분한 건조가 이루어지지 않아 잔류 용매를 완전히 제거할 수 없으므로 바람직하지 않고, 45℃ 초과의 온도 조건에서 74시간을 초과하여 건조시킬 경우, 과도한 건조로 인한 중합체의 분해가 일어날 수 있어, 최종 형성되는 폴리우레탄 수지의 물성이 저하될 우려가 있으므로 바람직하지 않다.
상기 경화제는 에틸렌 디아민(Ethylene diamine, EDA)이 사용되며, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 0.3 내지 0.4 중량부가 첨가됨이 바람직하다.
상기 에틸렌 디아민의 경우, 디아민 화합물로서 중량평균분자량이 60 내지 200인 것이 사용됨이 바람직하며, 에틸렌 디아민의 중량평균분자량이 60 미만일 경우, 반응성이 너무 빨라 반응성을 제어하기 힘들고, 최종 제품이 딱딱해질 수 있는 문제가 있으며, 반면 중량평균분자량이 200을 초과할 경우, 반응성이 느려지고 최종 제품의 탄성률이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 경화제가 0.3 중량부 미만으로 혼합될 경우, 경화속도가 늦거나 경화가 불충분하여 내열성을 포함한 열적 특성이 저하되는 문제점이 발생하며, 상기 경화제가 0.4 중량부를 초과하여 혼합될 경우에는 경화시간이 급격히 빨라져 외관이 불량해지고, 가사시간이 짧아져 혼합 도중에 겔이 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 지나치게 경화되어 폴리우레탄 수지의 기계적 물성이 급격히 저하되는 결과를 가져오며, 이와 관련된 내용은 하기한 실험예 1에서 확인할 수 있다.
<실험예 1>
본 실험예 1에서는 폴리올의 종류에 따른 원단 코팅용 폴리우레탄 수지의 열분해 온도 및 인장강도를 측정하는 실험을 진행하였으며, 실시예 및 비교예 1 내지 4에 따른 원단 코팅용 폴리우레탄 수지의 제조비율은 하기의 표 1을 참조한다.
실시예에서는 폴리올로 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜(poly tetramethylene ether glycol, PTMG) 및 이소소르비드(isosorbide, ISB)를 사용하여 원단 코팅용 폴리우레탄 수지를 제조하였다.
비교예 1에서는 폴리올로 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜(poly tetramethylene ether glycol, PTMG) 및 에틸렌 글리콜(ethylene glycol, EG)을 사용하여 원단 코팅용 폴리우레탄 수지를 제조하였다.
비교예 2에서는 폴리올로 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜(poly tetramethylene ether glycol, PTMG) 및 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol, DEG)을 사용하여 원단 코팅용 폴리우레탄 수지를 제조하였다.
비교예 3에서는 폴리올로 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜(poly tetramethylene ether glycol, PTMG) 및 1,4-부탄디올(1,4-butanediol, 1,4-BD)을 사용하여 원단 코팅용 폴리우레탄 수지를 제조하였다.
비교예 4에서는 폴리올로 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜(poly tetramethylene ether glycol, PTMG) 및 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol, 1,6-HD)을 사용하여 원단 코팅용 폴리우레탄 수지를 제조하였다.
구분 MW
(g/mol)
Ratio 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 실시예
poly tetramethylene ether glycol
(PTMG)
2000 0.04 80 80 80 80 80
ethylene glycol
(EG)
62.07 0.13 8.07 - - - -
diethylene glycol
(DEG)
106.12 - 13.80 - - -
1,4-
butanediol
(1,4-BD)
90.12 - - 11.72 - -
1,6-
hexanediol
(1,6-HD)
118.17 - - - 15.36 -
isosorbide (ISB) 146.14 - - - - 19.00
methylene diphenyl diisocyanate
(MDI)
262.35 0.2 52.47 52.47 52.47 52.47 52.47
Ethylene diamine
(EDA)
60.10 0.03 1.80 1.80 1.80 1.80 1.80
DMF - 3 98.38 102.39 100.93 103.48 106.03
MEK - 7 229.55 238.90 235.50 241.46 247.40
dibutyltin dilaurae
(DBTDL)
- - 고형분의 0.03 wt%
상기의 표 1에 개시된 바와 같이 혼합된 혼합물은 130℃의 온도조건에서 12시간 동안 동일한 조건으로 중합단계(S200)가 진행되었으며, 중합단계(S200) 완료 시 FT-IR 분광분석기를 이용하여 중합 상태를 측정하였으며, 그 결과는 도 2를 참조한다.
도 2는 실시예 및 비교예 1 내지 4에 따른 폴리우레탄 수지의 중합 상태를 측정한 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 및 비교예 1 내지 4에 따른 폴리우레탄 수지는 2200㎝-1의 파장 영역에서 이소시아네이트(isocyante, -NCO) 피크가 나타나지 않은 것으로 보아 폴리우레탄 수지의 중합 반응이 잘 진행되었음을 확인할 수 있다.
이에 따라, 상술한 촉매의 종류 및 배합비, 그리고 온도조건 및 반응시간을 포함한 중합단계(S200)의 반응조건은 반응물이 충분히 중합되기 위한 최적의 조건임을 확인하였다.
또한, 상기 중합단계(S200)를 거친 실시예 및 비교예 1 내지 4에 따른 혼합물은 경화제가 첨가되어, 40℃의 온도조건에서 72시간 동안 동일한 조건으로 건조단계(S300)가 진행되었으며, 경화제는 혼합물 100 중량부에 대하여 0.3 중량부의 에틸렌 디아민(Ethylene diamine, EDA)이 첨가되었다.
건조단계(S300) 완료 시, 실시예 및 비교예 1 내지 4에 따른 폴리우레탄 수지의 열분해 온도(즉, 열적 안정성) 및 인장강도를 측정하였으며, 그 결과는 하기와 같다.
먼저, 열분해 온도 측정 시에는 열중량분석기(Thermogravimetric Analyzer, TGA)를 이용하여 질소 분위기하에서 10℃/min의 승온속도 및 0 내지 800℃의 온도범위에서 측정하였으며, 실시예 및 비교예 1 내지 4에 따른 폴리우레탄 수지의 열분해 온도 결과는 하기 표 2 를 참조한다.
구분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예4 실시예
열분해 온도
(℃)
411.44 407.09 406.95 408.33 395.62
표 2에 개시된 바와 같이, 실시예에 따른 폴리우레탄 수지는 종래 원단 코팅용 폴리우레탄 수지로 사용되는 비교예 1 내지 4와 유사한 수준의 분해온도를 가짐에 따라 원단 코팅용 폴리우레탄 수지로 사용하기에 충분한 열적 특성(즉, 열적 안정성)을 가짐을 확인할 수 있었으며, 실시예 및 비교예 1 내지 4에 따른 폴리우레탄 수지의 열분해 온도를 측정한 그래프는 도 3 내지 7을 참조한다.
도 3은 실시예에 따른 폴리우레탄 수지의 열분해 온도를 측정한 그래프이며, 도 4는 비교예 1에 따른 폴리우레탄 수지의 열분해 온도를 측정한 그래프이며, 도 5는 비교예 2에 따른 폴리우레탄 수지의 열분해 온도를 측정한 그래프이며, 도 6은 비교예 3에 따른 폴리우레탄 수지의 열분해 온도를 측정한 그래프이며, 도 7은 비교예 4에 따른 폴리우레탄 수지의 열분해 온도를 측정한 그래프이다.
또한, 실시예 및 비교예 1 내지 4에 따른 폴리우레탄 수지의 인장강도 측정 결과는 도 8을 참조하며, 도 8은 실시예 및 비교예 1 내지 4에 따른 폴리우레탄 수지의 인장강도를 측정한 그래프이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 폴리우레탄 수지의 인장강도가 가장 우수한 것으로 나타난 바, 종래 원단 코팅용 폴리우레탄 수지에 비해 우수한 기계적 물성을 가짐을 확인할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 원단 코팅용 폴리우레탄 수지는 바이오 매스 유래의 이소소르비드를 사용하여 친환경적인 효과가 있음과 동시에 충분한 열적 특성 및 기계적 물성을 확보할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
S100 : 혼합물 제조단계
S200 : 중합단계
S300 : 건조단계

Claims (3)

  1. 폴리 테트라메틸렌 에테르 글리콜(poly tetramethylene ether glycol, PTMG)과, 이소소르비드(isosorbide, ISB) 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트( methylene diphenyl diisocyanate, MDI)가 1 : 3 내지 4 : 4.5 내지 5.5의 몰비로 혼합된 반응물 25 내지 35 중량부와, 유기용매 65 내지 75 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합물 제조단계;
    상기 혼합물에 촉매를 첨가하여, 120 내지 140℃의 온도조건에서 11 내지 13시간 동안 상기 반응물의 중합반응을 수행하는 중합단계; 및
    상기 중합단계를 거친 혼합물에 경화제를 첨가하여, 35 내지 45℃의 온도조건에서 70 내지 74시간 동안 진공 건조시키는 건조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화제는,
    상기 혼합물 100 중량부에 대하여 0.3 내지 0.4 중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기용매는,
    디메틸포름아미드(dimethyl formamide, DMF) 및 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK)으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법.
KR1020190062073A 2019-05-27 2019-05-27 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법 KR102245471B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190062073A KR102245471B1 (ko) 2019-05-27 2019-05-27 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190062073A KR102245471B1 (ko) 2019-05-27 2019-05-27 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200136237A true KR20200136237A (ko) 2020-12-07
KR102245471B1 KR102245471B1 (ko) 2021-04-28

Family

ID=73791370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190062073A KR102245471B1 (ko) 2019-05-27 2019-05-27 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102245471B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102526746B1 (ko) * 2022-09-20 2023-04-28 주식회사 일송글로벌 항곰팡이, 항균, 소취 및 내구성이 향상된 코팅직물의 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940014478A (ko) 1992-12-22 1994-07-18 구창남 열가소성 폴리우레탄 수지의 제조방법
JP2012072350A (ja) * 2010-04-14 2012-04-12 Mitsubishi Chemicals Corp ポリカーボネートジオール及びその製造法、並びにそれを用いたポリウレタン及び活性エネルギー線硬化性重合体組成物
KR20160037921A (ko) * 2013-07-31 2016-04-06 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 폴리카보네이트디올의 제조 방법 및 폴리카보네이트디올 그리고 폴리우레탄의 제조 방법 및 폴리우레탄
JP2017519052A (ja) * 2015-04-01 2017-07-13 サムヤン コーポレイション ポリウレタン、その製造方法及び用途
JP2019019314A (ja) * 2017-07-05 2019-02-07 宇部興産株式会社 エマルジョン組成物

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940014478A (ko) 1992-12-22 1994-07-18 구창남 열가소성 폴리우레탄 수지의 제조방법
JP2012072350A (ja) * 2010-04-14 2012-04-12 Mitsubishi Chemicals Corp ポリカーボネートジオール及びその製造法、並びにそれを用いたポリウレタン及び活性エネルギー線硬化性重合体組成物
KR20160037921A (ko) * 2013-07-31 2016-04-06 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 폴리카보네이트디올의 제조 방법 및 폴리카보네이트디올 그리고 폴리우레탄의 제조 방법 및 폴리우레탄
JP2017519052A (ja) * 2015-04-01 2017-07-13 サムヤン コーポレイション ポリウレタン、その製造方法及び用途
JP2019019314A (ja) * 2017-07-05 2019-02-07 宇部興産株式会社 エマルジョン組成物

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102526746B1 (ko) * 2022-09-20 2023-04-28 주식회사 일송글로벌 항곰팡이, 항균, 소취 및 내구성이 향상된 코팅직물의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102245471B1 (ko) 2021-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101939978B1 (ko) 텍스타일 스킨 코팅용 친수성 수분산 폴리우레탄 수지 및 이를 이용한 친수성 필름의 제조방법
EP0194452A1 (en) Polyester-polyurethane and process for producing it
EP0299068B1 (en) Process for producing polyurethane
US3428609A (en) Polyurethane coating compositions and process of making same
US3905925A (en) Process for preparing polyurethane products
KR101369334B1 (ko) 습식 폴리우레탄수지 조성물 및 그 제조방법
CN114075322A (zh) 一种水性聚氨酯树脂乳液及其制备方法
CN110054744B (zh) 改性环氧树脂增强聚氨酯组合料及其制备方法和应用
KR102245471B1 (ko) 바이오 소재를 이용한 원단 코팅용 폴리우레탄 수지 제조방법
KR101313713B1 (ko) 내수성이 우수한 폴리우레탄 수분산 수지 조성물, 이를 이용한 폴리우레탄 수분산 수지의 제조방법 및 이 제조방법에 의해 제조된 폴리우레탄 수분산 수지를 포함하는 폴리우레탄 수분산 접착제
KR102110795B1 (ko) 습식 인조피혁용 폴리우레탄 수지의 제조방법
CN114269803A (zh) 单组分型聚氨酯预聚物组合物
EP3807333A1 (en) Lignin-based polyurethane prepolymers, polymers, related compositions, and related methods
JPH041764B2 (ko)
US3503934A (en) Manufacture of polyurethane solutions
Cakić et al. Thermal analysis of polyurethane dispersions based on different polyols
KR102251452B1 (ko) 텍스타일 코팅용 투습방수성 폴리우레탄 접착제의 제조방법 및 이를 이용한 코팅원단
KR101601782B1 (ko) 섬유 보강된 tpu 복합제
US20030027923A1 (en) High performance aqueous polyurethanes and methods of fabricating the same
KR101790486B1 (ko) 텍스타일 코팅용 친수성 수분산 폴리우레탄 수지 및 그 제조방법
KR20190057693A (ko) 내수성이 우수한 수분산 폴리우레탄 접착제의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 수분산 폴리우레탄 접착제
KR100971521B1 (ko) 아미노수지를 포함하는 발포체용 폴리우레탄 수지 조성물
KR101255033B1 (ko) 표면처리코팅용 친수성 폴리우레탄 수지의 제조방법
KR102207612B1 (ko) 고온 내구성을 갖는 바이오-폴리우레탄 수지, 바이오-폴리우레탄 필름 및 이의 제조방법
CN110964172B (zh) 一种改性无溶剂生物基聚氨酯树脂及其应用

Legal Events

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