KR20240002411A - 탄소 저감형 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents
탄소 저감형 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240002411A KR20240002411A KR1020220079585A KR20220079585A KR20240002411A KR 20240002411 A KR20240002411 A KR 20240002411A KR 1020220079585 A KR1020220079585 A KR 1020220079585A KR 20220079585 A KR20220079585 A KR 20220079585A KR 20240002411 A KR20240002411 A KR 20240002411A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polyurethane elastomer
- elastomer composition
- polyether carbonate
- carbonate polyol
- producing
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 6
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title description 5
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 title description 5
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 title description 4
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 title description 4
- -1 carbonate polyol Chemical class 0.000 claims abstract description 90
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims abstract description 79
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims abstract description 72
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims abstract description 72
- 229920003225 polyurethane elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 47
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000004970 Chain extender Substances 0.000 claims abstract description 33
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 23
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 15
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 15
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical group OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 12
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 claims description 8
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 claims description 8
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 229920000909 polytetrahydrofuran Polymers 0.000 claims description 5
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KXBFLNPZHXDQLV-UHFFFAOYSA-N [cyclohexyl(diisocyanato)methyl]cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1C(N=C=O)(N=C=O)C1CCCCC1 KXBFLNPZHXDQLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol Chemical compound CCCC(O)O CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 4
- ACCCMOQWYVYDOT-UHFFFAOYSA-N hexane-1,1-diol Chemical compound CCCCCC(O)O ACCCMOQWYVYDOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 12
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 5
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 4
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 239000012796 inorganic flame retardant Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 239000003348 petrochemical agent Substances 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000223 polyglycerol Polymers 0.000 description 1
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 1
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
- C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
- C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
- C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
- C08G18/7657—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
- C08G18/7664—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
- C08G18/7671—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups containing only one alkylene bisphenyl group
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L75/04—Polyurethanes
- C08L75/08—Polyurethanes from polyethers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/48—Polyethers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/08—Processes
- C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/08—Processes
- C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
- C08G18/12—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step using two or more compounds having active hydrogen in the first polymerisation step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/30—Low-molecular-weight compounds
- C08G18/32—Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
- C08G18/3203—Polyhydroxy compounds
- C08G18/3206—Polyhydroxy compounds aliphatic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/42—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
- C08G18/44—Polycarbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G64/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
- C08G64/20—General preparatory processes
- C08G64/32—General preparatory processes using carbon dioxide
- C08G64/34—General preparatory processes using carbon dioxide and cyclic ethers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/48—Polyethers
- C08G18/4887—Polyethers containing carboxylic ester groups derived from carboxylic acids other than acids of higher fatty oils or other than resin acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G2261/10—Definition of the polymer structure
- C08G2261/12—Copolymers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법은 폴리에테르 카보네이트 폴리올, 이소시아네이트 화합물 및 사슬연장제를 적절한 함량으로 포함함으로써, 우수한 저온 특성 성능을 가질 수 있다.
Description
본 발명은 탄소 저감형 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자동차용 탄성소재로 사용되는 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머는 다양한 부품의 연결부위의 소재로 사용된다. 기존의 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머는 일반적으로 석유계 기반의 폴리올을 사용하여 제조되고 있다.
최근 자동차 부품에 있어서, 석유화학 소재의 저탄소화에 관한 관심과 규제가 심화되고 있다. 석유화학 소재의 저탄소화를 위해서는, 원료물질 및 폴리머 합성공정에서, 이산화탄소를 적게 배출하거나 이산화탄소를 원료물질로 삽입하는 방법이 있다.
한편, 폴리우레탄(polyurethane)은 1937년 독일의 오토 바이어(Otto bayer)에 의해 개발되었으며, 다양한 구성성분을 가지고 있고 반응성이 우수하여 여러 분야에서 폭넓게 사용되고 있다.
폴리우레탄은 분자 내에 2개 이상의 알코올기(-OH)를 가진 폴리올과 2개 이상의 이소시아네이트기(-NCO)를 가진 폴리이소시아네이트의 결합으로 생성되는 다수의 우레탄결합(-NHCOO-)을 가지는 고분자 화합물이다.
폴리우레탄은 원료의 종류나 배합 비율을 달리함에 따라 경도, 열안정성, 접착강도 등 물리적 특성의 조절이 가능하기 때문에 성분이 되는 신물질의 발굴 및 배합 기술의 도출이 매우 중요하다.
종래에는 폴리우레탄의 주요 물질인 폴리올과 이소시아네이트 화합물의 저탄소화 합성법이 개발되지 않아, 폴리우레탄 접착제의 저탄소화 방법이 도출되지 않은 상황이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 탄소 저감 효과를 구현하면서, 우수한 저온 성능을 가지는 폴리우레탄 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물은
폴리에테르 카보네이트 폴리올(Polyether carbonate polyol), 이소시아네이트(Isocyanate) 화합물, 및 사슬연장제를 포함할 수 있다.
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 프로필렌 옥사이드 및 이산화탄소의 공중합체를 포함하고, 하기 [화학식 1]로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
(상기 x는 10 내지 20의 수이고, 상기 y는 10 내지 20의 수이다.)
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올 전체 중량을 기준으로, 카보네이트 함량이 5중량% 내지 15중량%일 수 있다.
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 수산기 값(Hydroxyl value)이 40mgKOH/g 내지 80mgKOH/g이고, 중량 평균 분자량(Mw)이 1500g/mol 내지 2500g/mol일 수 있다.
상기 이소시아네이트 화합물은 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI; diphenyl methane diisocyanate), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI; tolunene diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI; hexamethylene diisocyanate), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(H12MDI; dicyclohexylmethane diisocyanate) 및 이소포론 디이소시아네이트(IPDI; Isophorone diisocyanate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 이소시아네이트 화합물은 중량 평균 분자량(Mv)이 200g/mol 내지 300g/mol일 수 있다.
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올과 이소시아네이트 화합물은 1:2 내지 3의 몰비로 포함될 수 있다.
상기 사슬연장제는 1,4-부틸렌글리콜(1, 4-butylene glycol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 부탄디올(butane diol), 헥산디올(hexane diol), 트리메틸올프로판(trimethylol propane), 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올과 사슬연장제는 1:3.4 내지 3.6의 몰비로 포함될 수 있다.
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올, 이소시아네이트 및 사슬연장제는 1: 2 내지 3: 3.4 내지 3.6의 몰비로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물은 유리전이온도(Glass Transition Temperature, Tg)가 -20 ℃ 내지 -30 ℃일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법은 폴리에테르 카보네이트 폴리올(Polyether carbonate polyol) 및 이소시아네이트(Isocyanate) 화합물을 포함하는 혼합물을 제조하는 단계 및 상기 혼합물에 사슬 연장제를 첨가하고 반응시켜 생성물을 얻는 단계를 포함할 수 있다.
상기 생성물을 얻는 단계는 80 ℃ 내지 90 ℃의 온도에서 반응시켜 생성물을 얻는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법은 폴리에테르 카보네이트 폴리올(Polyether carbonate polyol), 이소시아네이트(Isocyanate) 화합물 및 사슬연장제를 적절한 함량으로 배합하여 반응시킴으로써, 우수한 저온특성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법은 탄소 저감 효과를 구현할 수 있는 폴리에테르 카보네이트 폴리올을 사용함으로써, 석유계 폴리에테르 폴리올을 사용할 때보다 이산화탄소를 저감시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법을 간단히 도시한 순서도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 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. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물은 폴리에테르 카보네이트 폴리올(Polyether carbonate polyol), 이소시아네이트(Isocyanate) 화합물 및 사슬연장제를 반응시켜 수득되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 각 성분에 대해 구체적으로 설명한다.
(A) 폴리에테르 카보네이트 폴리올(Polyether carbonate polyol)
본 발명에 따른 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 프로필렌 옥사이드 및 이산화탄소의 공중합체를 포함할 수 있다. 여기서, 중합시킨 폴리올을 사용하는 이유는 최종 폴리우레탄 엘라스토머의 연질 세그먼트(soft setment) 부분 구조 조절이 가능하여 최종 제품의 진동전달 특성을 조절할 수 있기 때문이다.
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 하기 [화학식 1]로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
상기 [화학식 1]에서 x, y는 목적하는 상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올의 중량 평균 분자량에 맞게 적절히 조절할 수 있다. 예를 들어, x, y는 각각 10 내지 20에 속하는 수일 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 하기 [화학 반응식 1]과 같이 폴리에테르 폴리올, 프로필렌 옥사이드 및 이산화탄소를 공중합하여 제조할 수 있다.
[화학 반응식 1]
상기 [화학 반응식 1]에서 x, y는 목적하는 상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올의 중량 평균 분자량에 맞게 적절히 조절할 수 있다. 예를 들어, x, y는 각각 10 내지 20에 속하는 수일 수 있다.
상기 [화학 반응식 1]은 폴리에테르 카보네이트 폴리올의 합성 시 폴리프로필렌 옥사이드 등의 석유 기반 원료의 일부를 이산화탄소(CO2)로 대체한 것이다. 따라서 본 발명에 따르면 종래에 비해 공급원료 비용을 절감할 수 있고, 탄소 배출량을 줄일 수 있어 친환경적이다.
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 이산화탄소를 원료로 사용하기 때문에 카보네이트를 포함할 수 있다. 여기서, 카보네이트는 -O-R-O-CO- (여기서, R은 탄소수 1 내지 3의 알킬기임)로 표현되는 구조를 의미하고, 예를 들어 상기 [화학식 1]의 폴리에테르 카보네이트 폴리올의 우측 말단의 반복단위를 의미할 수 있다.
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올 전체 중량을 기준으로, 카보네이트를 5중량% 내지 15중량%로 포함할 수 있다. 이 때, 상기 카보네이트 함량이 5중량% 미만일 경우, 공급원료 비용의 절감, 탄소 배출량 저감의 효과가 미미할 수 있다. 또한, 상기 카보네이트 함량이 15중량%를 초과할 경우, 폴리에테르 카보네이트 폴리올의 고유 물성이 떨어질 수 있다.
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 촉매의 존재 하에서 폴리에테르 폴리올, 이산화탄소 및 프로필렌 옥사이드를 공중합하여 얻을 수 있다.
상기 촉매의 종류는 특별히 제한되지 않고, 이중금속시안염 촉매(Double metal cyanides catalyst) 등을 포함할 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올은 폴리프로필렌글리콜 블록공중합체, 폴리에틸렌글리콜 블록공중합체, 폴리테트라메틸렌 에테르글리콜 블록공중합체, 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드의 블록공중합체, 산화부틸렌 고분자 및 초분기(hyper branched) 폴리글리시톨 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올, 프로필렌 옥사이드 및 이산화탄소의 반응량은 특별히 제한되지 않고, 목적하는 상기 폴리에테르 폴리올, 프로필렌 옥사이드 및 이산화탄소의 중량 평균 분자량, 화학양론 등에 따라 적절히 조절할 수 있다. 예를 들면, 폴리에테르 카보네이트 폴리올 전체 중량을 기준으로, 이산화탄소가 15중량% 내지 25중량%로 포함될 수 있고, 이를 통해 결과적으로 제조 과정에서 석유화학물질의 사용을 15% 내지 25% 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올은 수산기 값(Hydroxyl value)이 40mgKOH/g 내지 80mgKOH/g일 수 있다. 이 때, 상기 수산기 값이 40mgKOH/g 미만일 경우, 이소시아네이트와의 우레탄 화학반응이 원할하지 않은 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 수산기 값이 80mgKOH/g을 초과할 경우에도 상기와같은 같은 문제가 발생할 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올은 중량 평균 분자량(Mw)이 1500g/mol 내지 2500g/mol일 수 있다. 이 때, 상기 중량 평균 분자량이 1500g/mol 미만일 경우, 본 발명이 추구하는 폴리우레탄 엘라스토머 합성품의 기계적 물성이 저하되고, 각각 물성간 조화(balance)가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 중량 평균 분자량이 2500g/mol를 초과할 경우에도, 상기와 같은 문제가 발생할 수 있다.
(B) 이소시아네이트(Isocyanate) 화합물
본 발명에 따른 이소시아네이트(Isocyanate) 화합물은 폴리우레탄 제조 시 필수로 첨가되는 성분이며, 폴리올과 화학반응을 일으키게 하는 특징이 있다.
상기 이소시아네이트 화합물은 폴리올과의 화학 반응을 통하여 폴리우레탄 구조 내의 경질구조 부분(Hard segment)과 연질구조 부분(Soft segment)의 분포를 균일하게 할 수 있다. 이를 통하여 밀도의 고른 분포로 인하여 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 기계적 물성이 향상되므로, 경도 및 강성의 향상을 위한 충전제를 사용하지 않아도 되므로 원가절감효과를 얻을 수 있다.
상기 이소시아네이트 화합물은 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI; diphenyl methane diisocyanate), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI; tolunene diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI; hexamethylene diisocyanate), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(H12MDI; dicyclohexylmethane diisocyanate) 및 이소포론 디이소시아네이트(IPDI; Isophorone diisocyanate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 하기 [화학식 2]로 표현되는 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI; diphenyl methane diisocyanate)일 수 있다.
[화학식 2]
상기 이소시아네이트 화합물은 중량 평균 분자량(Mv)이 200g/mol 내지 300g/mol일 수 있다. 이 때, 상기 중량 평균 분자량이 200g/mol 미만일 경우, 최종 폴리우레탄 합성품의 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 중량 평균 분자량이 300g/mol을 초과할 경우, 최종 폴리우레탄 합성품의 과도한 분자량 증가에 의한 부품 성형단계에서 가공성 저하의 문제가 발생할 수 있다.
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올과 이소시아네이트 화합물은 1:2 내지 3의 몰비로 포함될 수 있다. 이 때, 상기 이소시아네이트 화합물의 몰비율이 2 미만일 경우, 최종 소재의 탄성 성능 저하 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 이소시아네이트 화합물의 몰비율이 3을 초과할 경우, 과도한 화학 반응 및 경도 증강에 따른 탄성체로서 요구되는 적절한 점성/탄성 특성을 구현하지 못하고, 또한 저온특성이 저하되는 문제가 발생될 수 있다. 여기서, 상기 저온특성이란, 저온에서도 탄성을 유지하는 온도가, 기존의 소재대비 더욱 낮아지는 효과를 말한다. 이러한 효과는 소재의 환경이 극저온으로 내려가는 경우에도, 소재 고유의 점탄성(viscoelastic) 특성을 유지하는 것을 의미한다.
(C) 사슬연장제
본 발명에 따른 사슬연장제는 폴리우레탄 사슬을 연장하거나 가교하여 폴리우레탄의 분자량을 높인다.
상기 사슬연장제는 1,4-부틸렌글리콜(1, 4-butylene glycol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 부탄디올(butane diol), 헥산디올(hexane diol), 트리메틸올프로판(trimethylol propane), 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 하기 [화학식 3]으로 표현되는 1,4-부틸렌글리콜(1, 4-butylene glycol)일 수 있다.
[화학식 3]
상기 1,4-부틸렌글리콜과 같은 저분자량의 사슬연장제와 이소시아네이트를 반응시키면, 이소시아네이트는 단단하게 응집하려는 경향이 커진다.
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올과 사슬연장제는 1:3.4 내지 3.6의 몰비로 포함될 수 있다. 이 때, 상기 사슬연장제의 몰비가 3.4 미만일 경우, 최종 소재의 구조가 불안정하여 기계적 물성 및 내구성이 떨어질 수 있다. 또한, 상기 사슬연장제의 몰비가 3.6을 초과할 경우, 과도한 가교결합으로 인한 부분적인 물성 편차가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물은 상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올, 이소시아네이트 및 사슬연장제를 1: 2 내지 3: 3.4 내지 3.6의 몰비로 포함할 수 있다.
(D) 첨가제
본 발명에 따른 첨가제는 폴리우레탄 엘라스토머 조성물에 다양한 기능성을 부여하기 위한 구성으로서, 첨가제는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 특별한 제한은 없이 공지된 것을 사용할 수 있다.
상기 첨가제는 난연제를 포함할 수 있다. 상기 난연제는 반응형 난연제와 첨가형 난연제로 구분하거나, 할로겐계, 인계 및 무기질 난연제로 구분할 수 있다. 본 발명에 있어서는 특정 난연제의 종류에 한정되지 않고 할로겐계, 인계, 무기질 난연제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물은 가교결합 반응에 의해 형성된 형태일 수 있다. 상기 가교결합이란 분자와 분자간에 공유 결합이나 이온 결합과 같은 완전한 화학 결합을 의미할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법에 대해 상세하게 설명한다. 상기 제조방법에서, 폴리에테르 카보네이트 폴리올, 이소시아네이트 화합물 및 사슬연장제에 관한 구성은 상기 폴리우레탄 엘라스토머 조성물에서 전술한 것과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법을 간단히 도시한 순서도이다. 상기 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법은 폴리에테르 카보네이트 폴리올(Polyether carbonate polyol) 및 이소시아네이트(Isocyanate) 화합물을 포함하는 혼합물을 제조하는 단계(S10) 및 상기 혼합물에 사슬연장제를 첨가하고 반응시켜 생성물을 얻는 단계(S20)를 포함할 수 있다.
먼저, S10 단계에서는, 폴리에테르 카보네이트 폴리올(Polyether carbonate polyol) 및 이소시아네이트(Isocyanate) 화합물을 포함하는 혼합물을 제조하는 단계이다.
상기 S10단계를 통해, 폴리에테르 카보네이트 폴리올과 이소시아네이트 화합물을 혼합함으로써, 폴리우레탄 구조 내의 경질구조 부분(Hard segment)과 연질구조 부분(Soft segment)의 분포를 균일하게 할 수 있다. 이러한 조성물 내부 밀도의 고른 분포로 인해 물성의 증대효과를 볼 수 있다.
상기 S10단계에서는, 전술한 것과 같이, 상기 혼합물은 상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올과 이소시아네이트 화합물은 1:2 내지 3의 몰비로 포함할 수 있다.
마지막으로, S20 단계에서는, 상기 혼합물에 사슬 연장제를 첨가하고 반응시켜 생성물을 얻는 단계이다.
상기 S20단계를 통해, 상기 사슬연장제는 이소시아네이트 화합물과 반응하여 우레탄기를 형성하면서 고분자의 사슬과 사슬간을 연결시킴으로써, 분자량이 큰 중합체를 얻을 수 있다.
상기 S20 단계에서는, 전술한 것과 같이, 상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올, 이소시아네이트 및 사슬연장제를 1: 2 내지 3: 3.4 내지 3.6의 몰비로 포함할 수 있다.
상기 S20 단계는 80 ℃ 내지 90 ℃의 온도에서 반응시켜 생성물을 얻는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 온도가 80 ℃미만일 경우, 반응이 잘 일어나지 않을 수 있다. 또한, 상기 온도가 90 ℃를 초과할 경우, 반응 속도가 너무 빨라서 균일한 혼합이 이루어지지 않을 수 있다.
최종적으로 본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법으로 제조된 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 밀도는 30kg/m3 내지 140kg/m3일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물은 그 이용되는 분야에 제한이 없으나, 자동차용 부품 소재의 탄성체 물질로 사용될 수 있다. 특히, 자동차에서 적용되는 다양한 철강, 알루미늄 소재들의 체결 및 마찰 부위에 장착되어, 높은 수준의 점탄성 성능을 나타내어 산업적으로 유용하게 적용될 수 있다.
이하, 하기 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
실시예1 내지 3
하기 표 1에 나타낸 성분 및 함량으로 실시예 1 내지 3의 폴리우레탄 엘라스토머 조성물을 제조하였다.
구체적으로, 1atm, 30~32 ℃에서, 폴리에테르 카보네이트 폴리올과 이소시아네이트 화합물인 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)를 혼합하였다.
이어서, 사슬연장제인 1,4-부틸렌글리콜(1, 4-butylene glycol)을 첨가하고, 온도를 80~90℃로 상승시켰다. 이 때, 교반기를 이용하여 100rpm 내지 300rpm으로 교반하여 생성물인 실시예 1 내지 3을 제조하였다.
| 구분 (단위: 몰비) | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 |
| 폴리에테르 카보네이트 폴리올 | 1 | 1 | 1 |
| 이소시아네이트 화합물 (디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)) |
2 | 2 | 2 |
| 사슬연장제(1,4-부틸렌글리콜(1, 4-butylene glycol)) | 3.5 | 3.4 | 3.6 |
| 혼합비 | 1:2:3.5 | 1:2:3.4 | 1:2:3.6 |
| - 폴리에테르카보네이트 폴리올: 하기 [화학식 1]로 표현되는 화합물을 자체 합성함. [화학식 1]의 x, y는 중량 평균 분자량에 맞게 적절히 조절함. 카보네이트를 5중량% 내지 15중량%로 함유하며 중량 평균 분자량(Mw)이 2,000 g/mol이고, 수산기가 값이 40 ~ 80 mg KOH/g 임. - 이소시아네이트 화합물: 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 시그미알드리치 제품 - 사슬연장제: 1,4-부틸렌글리콜, 시그마알드리치 제품 |
|||
[화학식 1]
비교예 1 내지 3
하기 표 2에 나타낸 성분 및 함량으로 비교예 1 내지 3의 폴리우레탄 엘라스토머 조성물을 제조하였다.
구체적으로, 상기 실시예 1 내지 3과 동일한 방법으로 실시하되, 카보네이트를 포함하는 폴리에테르 카보네이트 폴리올 대신 석유게 폴리에테르 폴리올을 사용하여 비교예 1 내지 3을 제조하였다.
| 구분 (단위: 몰비) | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 |
| 석유계 폴리에테르 폴리올 | 1 | 1 | 1 |
| 이소시아네이트 화합물 (디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)) |
2 | 2 | 2 |
| 사슬연장제(1,4-부틸렌글리콜(1, 4-butylene glycol)) | 3.5 | 3.4 | 3.6 |
| 혼합비 | 1:2:3.5 | 1:2:3.4 | 1:2:3.6 |
| - 석유계 폴리에테르 폴리올: 카보네이트 기능기 함량이 0중량%임, KPX케미칼 제품 - 이소시아네이트 화합물: 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 시그미알드리치 제품 - 사슬연장제: 1,4-부틸렌글리콜, 시그마알드리치 제품 |
|||
실험예 1: 유리전이온도 비교 실험
실시예 및 비교예에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물을 각 시편에 대하여 하기와 같은 방법에 의해 물성(유리전이온도)을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.
[평가방법]
- 유리 전이 온도 (Glass Transition Temperature, Tg):
포괄적인 관점에서 유리 전이는 고분자의 뚜렷한 변형을 의미하며 깨지기 쉬운 유리상(glass-like)에서 고무상(rubber-like)으로의 변화를 의미한다.
유리전이온도는 DSC(Differential Scanning Calorimeter) 장비를 사용하여 측정하였다. DSC는 sample과 reference furnace에 공급된 보상 에너지로부터 얻은 온도, 열량 변화 data로부터 시료의 물리적, 화학적 성질을 알 수 있다. heat flow가 변화하기 시작하는 온도와 변화가 끝나는 온도의 중간값을 유리전이온도(Glass Transition Temperature, Tg)로 결정하였다.
| 구분 | 유리전이온도 (Glass Transition Temperature, Tg) |
| 실시예 1 | -25℃ |
| 실시예 2 | -26℃ |
| 실시예 3 | -25℃ |
| 구분 | 유리전이온도 (Glass Transition Temperature, Tg) |
| 비교예 1 | -2℃ |
| 비교예 2 | -1℃ |
| 비교예 3 | 0℃ |
상기 표 3을 참조하면, 카보네이트를 포함하는 폴리에테르 카보네이트 폴리올을 사용한 실시예 1 내지 3의 유리전이온도는 각각 -25 ℃, -26 ℃, -25 ℃이다. 따라서 본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물은 저온 특성이 매우 높은 수준임을 알 수 있었다.
반면, 상기 표 4를 참조하면, 카보네이트를 포함하는 폴리에테르 카보네이트 폴리올을 사용하지 않은 비교예 1 내지 3의 유리전이온도는 각각 -2 ℃, -1 ℃, 0 ℃이다. 이를 통해, 석유계 폴리에테르 폴리올을 사용한 비교예는, 본 발명에 따른 실시예에 비하여 저온 특성이 현저히 낮음을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 폴리우레탄 엘라스토머 조성물은 폴리에테르 카보네이트 폴리올, 이소시아네이트 화합물 및 사슬연장제를 적절한 함량으로 포함함으로써, 우수한 저온 특성 성능을 가질 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (20)
- 폴리에테르 카보네이트 폴리올(Polyether carbonate polyol);
이소시아네이트(Isocyanate) 화합물; 및
사슬연장제;를 포함하는 폴리우레탄 엘라스토머 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 프로필렌 옥사이드 및 이산화탄소의 공중합체를 포함하고,
하기 [화학식 1]로 표현되는 폴리우레탄 엘라스토머 조성물.
[화학식 1]
(상기 x는 10 내지 20의 수이고, 상기 y는 10 내지 20의 수이다.) - 제1항에 있어서,
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올 전체 중량을 기준으로, 카보네이트 함량이 5중량% 내지 15중량%인 폴리우레탄 엘라스토머 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 수산기 값(Hydroxyl value)이 40mgKOH/g 내지 80mgKOH/g이고,
중량 평균 분자량(Mw)이 1500g/mol 내지 2500g/mol인 폴리우레탄 엘라스토머 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 이소시아네이트 화합물은 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI; diphenyl methane diisocyanate), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI; tolunene diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI; hexamethylene diisocyanate), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(H12MDI; dicyclohexylmethane diisocyanate) 및 이소포론 디이소시아네이트(IPDI; Isophorone diisocyanate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 폴리우레탄 엘라스토머 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 이소시아네이트 화합물은 중량 평균 분자량(Mv)이 200g/mol 내지 300g/mol인 폴리우레탄 엘라스토머 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올과 이소시아네이트 화합물은 1:2 내지 3의 몰비로 포함되는 폴리우레탄 엘라스토머 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 사슬연장제는 1,4-부틸렌글리콜(1, 4-butylene glycol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 부탄디올(butane diol), 헥산디올(hexane diol), 트리메틸올프로판(trimethylol propane), 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 폴리우레탄 엘라스토머 조성물 - 제1항에 있어서,
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올과 사슬연장제는 1:3.4 내지 3.6의 몰비로 포함되는 폴리우레탄 엘라스토머 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올, 이소시아네이트 및 사슬연장제는 1: 2 내지 3: 3.4 내지 3.6의 몰비로 포함되는 폴리우레탄 엘라스토머 조성물. - 제1항에 있어서,
유리전이온도(Glass Transition Temperature, Tg)가 -20 ℃ 내지 -30 ℃인 폴리우레탄 엘라스토머 조성물. - 폴리에테르 카보네이트 폴리올(Polyether carbonate polyol) 및 이소시아네이트(Isocyanate) 화합물을 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 혼합물에 사슬 연장제를 첨가하고 반응시켜 생성물을 얻는 단계;를 포함하는 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 프로필렌 옥사이드 및 이산화탄소의 공중합체를 포함하고,
하기 [화학식 1]로 표현되는 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법.
[화학식 1]
(상기 x는 10 내지 20의 수이고, 상기 y는 10 내지 20의 수이다.) - 제12항에 있어서,
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올 전체 중량을 기준으로, 카보네이트 함량이 5중량% 내지 15중량%인 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올은 수산기 값(Hydroxyl value)이 40mgKOH/g 내지 80mgKOH/g이고,
중량 평균 분자량(Mw)이 1500g/mol 내지 2500g/mol인 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 이소시아네이트 화합물은 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI; diphenyl methane diisocyanate), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI; tolunene diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI; hexamethylene diisocyanate), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(H12MDI; dicyclohexylmethane diisocyanate) 및 이소포론 디이소시아네이트(IPDI; Isophorone diisocyanate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
중량 평균 분자량(Mv)이 200g/mol 내지 300g/mol인 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 사슬연장제는 1,4-부틸렌글리콜(1, 4-butylene glycol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 부탄디올(butane diol), 헥산디올(hexane diol), 트리메틸올프로판(trimethylol propane), 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 폴리에테르 카보네이트 폴리올, 이소시아네이트 및 사슬연장제는 1: 2 내지 3: 3.4 내지 3.6의 몰비로 포함되는 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 생성물을 얻는 단계는 80 ℃ 내지 90 ℃의 온도에서 반응시켜 생성물을 얻는 것인 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법. - 제12항에 있어서,
유리전이온도(Glass Transition Temperature, Tg)가 -20 ℃ 내지 -30 ℃인 폴리우레탄 엘라스토머 조성물의 제조방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220079585A KR20240002411A (ko) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 탄소 저감형 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법 |
| US17/990,437 US20240002660A1 (en) | 2022-06-29 | 2022-11-18 | Carbon reduction type thermoplastic polyurethane elastomer composition and method for preparing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220079585A KR20240002411A (ko) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 탄소 저감형 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240002411A true KR20240002411A (ko) | 2024-01-05 |
Family
ID=89433612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220079585A KR20240002411A (ko) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 탄소 저감형 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240002660A1 (ko) |
| KR (1) | KR20240002411A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210073545A (ko) | 2018-10-09 | 2021-06-18 | 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 | 강화 유리 및 강화 유리의 제조 방법 |
-
2022
- 2022-06-29 KR KR1020220079585A patent/KR20240002411A/ko unknown
- 2022-11-18 US US17/990,437 patent/US20240002660A1/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210073545A (ko) | 2018-10-09 | 2021-06-18 | 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 | 강화 유리 및 강화 유리의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20240002660A1 (en) | 2024-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5585413A (en) | Microcellular polyurethane elastomer and process for producing the same | |
| KR100860009B1 (ko) | 고부착력의 폴리우레아 코팅제의 제조방법 및 폴리우레아의 코팅방법 | |
| KR101912193B1 (ko) | 내구성이 향상된 열가소성 폴리에테르 에스테르 엘라스토머 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 | |
| KR100441926B1 (ko) | 폴리우레탄엘라스토머 | |
| KR100507847B1 (ko) | 경질 폴리우레탄 폼 조성물 및 이를 이용한 보냉재 | |
| JP2019218536A (ja) | 架橋性ポリウレタン樹脂組成物用ポリオールおよび架橋性ポリウレタン樹脂 | |
| CN112409559A (zh) | 一种聚氨酯微孔弹性体及其制备方法 | |
| JP2023522587A (ja) | リグニンモノマーを含有する解重合リグニンに由来するポリウレタン | |
| US20030176617A1 (en) | High performance sealant formulations based on MDI prepolymers | |
| US3332900A (en) | Processing aids | |
| DE10105559A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von niedrigdichten hydrophilen Polyurethanweichschaumstoffen | |
| CN114395105A (zh) | 一种聚氨酯微孔弹性体及应用该弹性体的鞋底材料、减震材料 | |
| JPH02269113A (ja) | 耐久性を有する熱可塑性ポリウレタン樹脂の製造方法 | |
| 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 | |
| CA1257444A (en) | Prepolymer formation | |
| JP7459112B2 (ja) | 硬質ポリウレタンフォームの製造 | |
| KR20240002411A (ko) | 탄소 저감형 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법 | |
| CN114369226B (zh) | 一种轻量化聚氨酯弹性体及其制造方法和应用 | |
| KR102280968B1 (ko) | 내구성 및 연신율이 우수한 친환경적인 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼 조성물 및 이를 이용하여 제조된 인테그랄 스킨 폴리우레탄 폼 | |
| KR101288295B1 (ko) | 피로저항성이 우수한 폴리우레탄의 제조방법 및 그에 의해 제조된 폴리우레탄 | |
| US4186261A (en) | Elastomeric polyurethane compositions and seals | |
| US4946872A (en) | Polyisocyanate prepolymers prepared from rigid polyaromatic precursor materials, and polyurethanes prepared therefrom | |
| CA1107893A (en) | Elastomeric compositions and seals | |
| KR20160139884A (ko) | 바이오 폴리올을 사용한 미세기공형 폼시트용 폴리우레탄 수지조성물 | |
| KR20230135343A (ko) | 자동차 내장재용 탄소 저감형 폴리우레탄 발포체 조성물 및 이의 제조방법 |