KR20240062527A - Binary liquid type polyurethane resin composition for potting of membrane with excellent dimensional stability and cutting performance - Google Patents
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Abstract
본 발명은 치수안정성과 절삭성이 우수한 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물에 관한 것으로, 폴리올 파트(A) 및 다관능성 이소시아네이트 또는 그 프리폴리머로 구성되는 주제 파트(B)를 포함하는 이액형 폴리우레탄 수지조성물에 있어서, (a) OH기가 2개 이상 3개 미만인 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 2 ~ 40중량%와, (b) OH기가 3개 이상 4개 미만인 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 2 ~ 30중량%와, (c) OH기가 4개 이상 5개 미만인 수평균분자량 400 ~ 1500의 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 20 ~ 70중량%와, (d) 관능기가 2개인 분자량 50 ~ 200의 사슬연장제 0.1 ~ 5중량%와, (e) 가소제 1 ~ 10중량%와, (f) 마이크로 중공구 입자 0.1 ~ 7중량%와, (g) 녹는점이 80 ~ 100℃인 열가소성 폴리우레탄(TPU) 0.1 ~ 5중량%를 혼합하는 제1단계로 이루어지는 폴리올 파트(A) 100중량부에 대하여, NCO기가 2개 이상인 이소시아네이트 또는 그 프리폴리머로 구성되는 주제 파트(B)를 90 ~ 110중량부의 비율로 혼합하여 반응시키는 제2단계로 이루어진다. 본 발명은 폴리올 파트에 OH기의 수가 서로 다른 다양한 종류의 폴리올 함량을 조절하여 저온 속경화가 가능한 망상구조를 형성함으로써 치수안정성과 내구성이 우수하며, 또한 이에 마이크로 중공구 입자와 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 적용한 후 주제 파트와 혼합하여 반응시킴으로써 제품 가공시의 절삭성이 양호한 효과가 있다.The present invention relates to a two-part polyurethane resin composition for membrane potting with excellent dimensional stability and cutting properties, and is a two-part polyurethane resin comprising a polyol part (A) and a main part (B) composed of a polyfunctional isocyanate or a prepolymer thereof. In the composition, (a) 2 to 40% by weight of any one or more polyols selected from polyester polyols, polyether polyols, and castor oil derivatives having a number average molecular weight of 200 to 1000 and having 2 to 3 OH groups, and (b) 2 to 30% by weight of any one or more polyols selected from polyether polyols, polyester polyols, and castor oil derivatives with a number average molecular weight of 200 to 1000 having 3 to 4 OH groups, and (c) 4 to 5 OH groups. 20 to 70% by weight of at least one polyol selected from polyether polyols, polyester polyols, and castor oil derivatives with a number average molecular weight of less than 400 to 1,500, and (d) 0.1 to 0.1% of a chain extender with two functional groups and a molecular weight of 50 to 200. 5% by weight, (e) 1 to 10% by weight of plasticizer, (f) 0.1 to 7% by weight of micro hollow sphere particles, and (g) 0.1 to 5% by weight of thermoplastic polyurethane (TPU) with a melting point of 80 to 100°C. An agent that is reacted by mixing 90 to 110 parts by weight of the main part (B), which is composed of an isocyanate having two or more NCO groups or a prepolymer thereof, with respect to 100 parts by weight of the polyol part (A) consisting of the first step of mixing. It takes place in two stages. The present invention has excellent dimensional stability and durability by controlling the content of various types of polyols with different numbers of OH groups in the polyol part to form a network structure that can be quickly cured at low temperatures. In addition, micro hollow sphere particles and thermoplastic polyurethane (TPU) are used in the polyol part. ) is applied and then mixed with the main part to react, which has the effect of improving machinability during product processing.
Description
본 발명은 치수안정성과 절삭성이 우수한 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리올 파트에 OH기의 수가 서로 다른 다양한 종류의 폴리올 함량을 조절하여 저온 속경화가 가능한 망상구조를 형성함으로써 치수안정성과 내구성을 향상시키며, 이에 마이크로 중공구 입자와 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 적용한 후 주제 파트와 혼합하여 반응시킴으로써 제품 가공시의 절삭성이 양호한 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a two-component polyurethane resin composition for membrane potting with excellent dimensional stability and machinability. More specifically, it relates to a network structure capable of low-temperature rapid curing by controlling the content of various types of polyols with different numbers of OH groups in the polyol part. It improves dimensional stability and durability by forming a two-component polyurethane resin composition for membrane potting with good machinability during product processing by applying micro hollow sphere particles and thermoplastic polyurethane (TPU) and then mixing and reacting with the main part. It's about.
최근 들어 다양한 분야의 멤브레인 장치에 적용되고 있는 중공사막 모듈(hollow fiber membrane module)은 중공사(hollow fiber)를 분리막으로 이용하는 여과처리장치로서, 상기 중공사막 모듈은 물처리막 등의 산업분야, 혈액 처리와 같은 의료분야 등의 한외여과 또는 정밀여과 분야에서 다방면에 걸쳐서 이용되고 있으며, 최근 들어 가정용 정수기, 공업용 정수기, 인공신장, 인공폐 등의 용도에 있어서는 그 수요가 급증하고 있고 처리비용 절감을 위해 대형의 중공사막 모듈이 요구되고 있다.The hollow fiber membrane module, which has recently been applied to membrane devices in various fields, is a filtration treatment device that uses hollow fiber as a separation membrane. The hollow fiber membrane module is used in industrial fields such as water treatment membranes, blood It is used in a variety of fields such as medical fields such as ultrafiltration or microfiltration, and recently, demand for it has been rapidly increasing in applications such as household water purifiers, industrial water purifiers, artificial kidneys, and artificial lungs, and to reduce processing costs. Large hollow fiber membrane modules are required.
상기 중공사막 모듈은 외압식 또는 내압식 중공사막 모듈의 경우, 원통형 케이스에 중공사막을 삽입하고 양쪽 끝단 또는 한쪽 끝단을 수지로 밀봉하는 과정을 거쳐 제조하는데, 이러한 과정을 ‘포팅(potting)’이라고 하며, 중공사막 모듈의 포팅 시 사용하는 접착제 또는 충진제로는 폴리우레탄, 에폭시 수지 등이 있으며, 이를 커팅하여 유로를 형성시켜 중공사막 모듈을 제조한다.In the case of an external pressure type or internal pressure type hollow fiber membrane module, the hollow fiber membrane module is manufactured through the process of inserting a hollow fiber membrane into a cylindrical case and sealing both ends or one end with resin. This process is called 'potting'. Adhesives or fillers used when potting hollow fiber membrane modules include polyurethane and epoxy resin, and these are cut to form flow paths to manufacture hollow fiber membrane modules.
이러한 중공사막 모듈은 사용 중 외부로부터의 압력이나 중공사막 세척 시 공기압력에 대한 저항성 및 내구성이 유지되어야 하며, 그렇지 않은 경우에는 누수 및 막의 파단 등의 사고가 발생하게 된다. 이러한 이유로 중공사막 모듈의 포팅된 부위는 외부 힘에 대한 저항성 및 중공사막과의 밀봉성, 치수안정성 및 내구성 등이 중요하다.These hollow fiber membrane modules must maintain resistance and durability against external pressure during use or air pressure when cleaning the hollow fiber membrane, otherwise accidents such as water leakage and membrane rupture may occur. For this reason, the potted area of the hollow fiber membrane module is important in terms of resistance to external force, sealing with the hollow fiber membrane, dimensional stability, and durability.
상기와 같은 이유로, 산업용 멤브레인에 사용되는 포팅재의 경우에는 고온에서의 안정성과 다양한 힘에 대한 내충격성을 강화하기 위한 탄성과 경도가 중요시되고 있으나, 일반적으로 상온에서 경화 시 포팅재 조성물의 점도가 너무 낮거나 높을 경우에 형태 유지가 어렵고 몰드를 충분히 채우지 못해 성형체의 형태가 불량해질 수 있으며, 또한 경화 및 가사시간이 길어질 경우에는 생산성이 떨어지는 문제가 발생한다.For the above reasons, in the case of potting materials used in industrial membranes, elasticity and hardness are considered important to enhance stability at high temperatures and impact resistance to various forces. However, in general, when cured at room temperature, the viscosity of the potting material composition is too high. If it is low or high, it may be difficult to maintain the shape and the mold may not be filled sufficiently, which may result in poor shape of the molded body. Additionally, if curing and pot life are prolonged, productivity may decrease.
또한, 멤브레인에 사용되는 포팅재의 경우 완전 경화 후 다양한 온도에 적용되는데, 온도에 따른 치수 변화가 크면 그로 인한 삼투압 불량이 발생할 수 있고, 특히 자동차에 적용되는 멤브레인의 경우 온도의 격차가 크기 때문에 치수안정성에 대한 문제가 대두되고 있다.In addition, potting materials used in membranes are applied to various temperatures after being fully cured. If the dimensional change according to temperature is large, osmotic pressure defects may occur as a result. In particular, in the case of membranes applied to automobiles, the temperature gap is large, so dimensional stability is poor. The problem is emerging.
그리고 폴리우레탄계 포팅재는 성형 후 일정시간 동안 경화가 진행되고 이를 절단하여 적용하게 되는데, 상기 폴리우레탄 수지의 경도가 너무 높으면 절단 시 커터의 날이 손상되는 문제 또는 절단면이 매끄럽지 못하여 깨지는 현상이 발생하며, 반대로 경도가 너무 낮으면 절단 시 깔끔하게 절단되지 않는 등의 문제가 발생할 수 있다.In addition, the polyurethane-based potting material is cured for a certain period of time after molding and is cut and applied. If the hardness of the polyurethane resin is too high, the cutter blade may be damaged during cutting or the cutting surface may not be smooth and may break. Conversely, if the hardness is too low, problems such as not being cut cleanly may occur when cutting.
이에 종래의 포팅재 소재로 사용되는 폴리우레탄 수지를 살펴보면, 대한민국 특허 제10-1526478호에서는 이소시아네이트 성분을 함유하는 주제 및 폴리올 성분을 함유하는 경화제를 포함하는 폴리우레탄 수지; 및 라우릴알콜에톡실레이트 (Lauryl Alcohol Ethoxylate), 트리데실알콜에톡실레이트 (Tridecyl Alcohol Ethoxylate), 설폭사이드 (sulfoxides), 에톡시레이티드 지방산(ethoxylated fatty acid) 및 글리세롤 에스테르(Glyceol ester)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함한 첨가제;를 포함하는 80Hs 내지 95Hs의 경도를 가지는 중공사막 모듈의 포팅재용 폴리우레탄 수지조성물로서, 이는 모듈 케이스와의 높은 접착력 및 우수한 내구성을 가지며, 모듈의 오염을 최소화할 수 있다고 한다.Accordingly, looking at the polyurethane resin used as a conventional potting material, Korean Patent No. 10-1526478 discloses a polyurethane resin containing a main agent containing an isocyanate component and a curing agent containing a polyol component; and Lauryl Alcohol Ethoxylate, Tridecyl Alcohol Ethoxylate, sulfoxides, ethoxylated fatty acid, and glycerol ester. A polyurethane resin composition for potting material of a hollow fiber membrane module having a hardness of 80Hs to 95Hs containing an additive containing one or more compounds selected from the group, which has high adhesion to the module case and excellent durability, and prevents contamination of the module. They say it can be minimized.
또한, 대한민국 공개특허 제10-2017-0087905호는 적어도 제1부분 및 제2부분을 포함하는 다부분 폴리우레탄 조성물로서, 상기 제1부분은 폴리우레탄 예비중합체(prepolymer) 조성물의 총중량을 기준으로 NCO 함량이 15중량% 내지 24중량%인 폴리우레탄 예비중합체 조성물을 포함하고; 상기 제2부분은 하이드록실 작용기가 4개 내지 6개인 폴리올 및 건조제를 포함하며; 상기 조성물은 조성물의 총중량을 기준으로 1중량% 내지 30중량%의 가소제를 포함하며, 상기 가소제는 상기 부분 중 임의의 하나 이상에 존재하고; 상기 조성물은 화학량론이 1:1 내지 1.2:1이며, 여기서 화학량론은 상기 조성물 중 이소시아네이트 작용기의 당량 대 하이드록실 작용기의 당량의 비로서 정의되는 다부분 폴리우레탄 조성물을 개시하고 있다.In addition, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0087905 is a multi-part polyurethane composition comprising at least a first part and a second part, wherein the first part is NCO based on the total weight of the polyurethane prepolymer composition. comprising a polyurethane prepolymer composition in an amount of 15% to 24% by weight; The second part includes a polyol having 4 to 6 hydroxyl functional groups and a desiccant; The composition comprises from 1% to 30% by weight of a plasticizer based on the total weight of the composition, the plasticizer being present in any one or more of the portions; The composition discloses a multi-part polyurethane composition having a stoichiometry of 1:1 to 1.2:1, where stoichiometry is defined as the ratio of equivalents of isocyanate functionality to equivalents of hydroxyl functionality in the composition.
또한, 대한민국 특허 제10-2068114호에서는 특정의 다관능기의 캐스트오일 및 부타디엔 폴리올을 사용하여 내열성 및 내가수분해성이 향상된 중공사막 모듈 포팅용 폴리우레탄 수지조성물로서, 폴리올 파트(A) 및 다관능성 이소시아네이트 프리폴리머 파트(B)를 포함하는 이액형 폴리우레탄 수지조성물에 있어서, 내열성 및 내가수분해성을 개선하기 위하여, 상기 폴리올 파트(A)는 OH 작용기가 적어도 5개인 변성 캐스트 오일 및 폴리부타디엔 폴리올을 포함하되, 상기 폴리올 파트(A)에서 상기 폴리부타디엔 폴리올은 900~1200의 수평균분자량을 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, Republic of Korea Patent No. 10-2068114 discloses a polyurethane resin composition for hollow fiber membrane module potting with improved heat resistance and hydrolysis resistance using cast oil and butadiene polyol of a specific multifunctional group, polyol part (A) and multifunctional isocyanate. In the two-component polyurethane resin composition containing the prepolymer part (B), in order to improve heat resistance and hydrolysis resistance, the polyol part (A) includes a modified cast oil having at least 5 OH functional groups and a polybutadiene polyol. , in the polyol part (A), the polybutadiene polyol is characterized in that it has a number average molecular weight of 900 to 1200.
그리고 대한민국 특허 제10-2101723호는 중공사 분리막의 정수기 모듈 제작에 필요한 중공사 분리막 모듈 포팅재용 이액형 폴리우레탄 수지조성물로서, 이소시아네이트 성분을 함유하는 디이소시아네이트 프리폴리머; 및 폴리올 성분을 함유하는 변성 피마자유 경화제로 이루어지고, 상기 디이소시아네이트 프리폴리머와 상기 변성 피마자유 경화제의 25℃에서의 점도 차이가 상기 디이소시아네이트 프리폴리머와 상기 변성 피마자유 경화제 중 25℃에서 더 큰 점도 수치를 기준으로 10% 이하이고, 상기 디이소시아네이트 프리폴리머와 상기 변성 피마자유 경화제의 25℃에서의 혼합점도가 3,000cps 이상이며, 상기 변성 피마자유 경화제는 피마자유 및 디이소시아네이트가 반응하여 이루어진 것이고, 상기 디이소시아네이트는 상기 변성 피마자유 경화제의 전체중량 중 2중량% 초과 내지 4중량% 미만으로 포함되어 있다.And Republic of Korea Patent No. 10-2101723 is a two-component polyurethane resin composition for hollow fiber separator module potting material required for manufacturing water purifier modules of hollow fiber separators, including a diisocyanate prepolymer containing an isocyanate component; and a modified castor oil hardener containing a polyol component, wherein the difference in viscosity at 25°C between the diisocyanate prepolymer and the modified castor oil hardener is a greater viscosity value at 25°C between the diisocyanate prepolymer and the modified castor oil hardener. is 10% or less based on, and the mixed viscosity of the diisocyanate prepolymer and the modified castor oil hardener at 25°C is 3,000 cps or more, and the modified castor oil hardener is made by reacting castor oil and diisocyanate, and the diisocyanate Isocyanate is contained in an amount of more than 2% by weight to less than 4% by weight of the total weight of the modified castor oil hardener.
본 발명의 목적은 폴리올 파트에 OH기의 수가 서로 다른 다양한 종류의 폴리올 함량을 조절하여 저온 속경화가 가능한 망상구조를 형성함으로써 치수안정성 및 내구성을 향상시키며, 이에 마이크로 중공구 입자와 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 적용한 후 주제 파트와 혼합하여 반응시킴으로써 제품 가공시의 절삭성이 양호한 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to improve dimensional stability and durability by controlling the content of various types of polyols with different numbers of OH groups in the polyol part to form a network structure capable of rapid curing at low temperatures, thereby improving dimensional stability and durability by forming micro hollow sphere particles and thermoplastic polyurethane ( A two-component polyurethane resin composition for membrane potting with good machinability during product processing is provided by applying TPU and then mixing and reacting with the main part.
본 발명에 의한 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물은, 폴리올 파트(A) 및 다관능성 이소시아네이트 또는 그 프리폴리머로 구성되는 주제 파트(B)를 포함하는 이액형 폴리우레탄 수지조성물에 있어서, (a) OH기가 2개 이상 3개 미만인 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 2 ~ 40중량%와, (b) OH기가 3개 이상 4개 미만인 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 2 ~ 30중량%와, (c) OH기가 4개 이상 5개 미만인 수평균분자량 400 ~ 1500의 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 20 ~ 70중량%와, (d) 관능기가 2개인 분자량 50 ~ 200의 사슬연장제 0.1 ~ 5중량%와, (e) 가소제 1 ~ 10중량%와, (f) 마이크로 중공구 입자 0.1 ~ 7중량%와, (g) 녹는점이 80 ~ 100℃인 열가소성 폴리우레탄(TPU) 0.1 ~ 5중량%를 혼합하는 제1단계로 이루어지는 폴리올 파트(A) 100중량부에 대하여, NCO기가 2개 이상인 이소시아네이트 또는 그 프리폴리머로 구성되는 주제 파트(B)를 90 ~ 110중량부의 비율로 혼합하여 반응시키는 제2단계로 이루어진다.The two-part polyurethane resin composition for membrane potting according to the present invention includes a polyol part (A) and a main part (B) composed of a polyfunctional isocyanate or a prepolymer thereof, (a) 2 to 40% by weight of at least one polyol selected from polyester polyols, polyether polyols, and castor oil derivatives with a number average molecular weight of 200 to 1000 having 2 to 3 OH groups, and (b) 3 to 4 OH groups. 2 to 30% by weight of at least one polyol selected from polyether polyols, polyester polyols, and castor oil derivatives with a number average molecular weight of less than 200 to 1,000, and (c) a number average molecular weight of 400 to 1,500 with 4 to 5 OH groups. 20 to 70% by weight of one or more polyols selected from polyether polyols, polyester polyols, and castor oil derivatives, (d) 0.1 to 5% by weight of a chain extender with two functional groups and a molecular weight of 50 to 200, and (e ) The first step of mixing 1 to 10% by weight of plasticizer, (f) 0.1 to 7% by weight of micro hollow sphere particles, and (g) 0.1 to 5% by weight of thermoplastic polyurethane (TPU) with a melting point of 80 to 100°C. The second step is to mix and react the main part (B), which is composed of an isocyanate having two or more NCO groups or a prepolymer thereof, at a ratio of 90 to 110 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol part (A).
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 사슬연장제(d)는 글리콜류, 아민류 중에서 선택되는 어느 1종 이상을 사용하며, 상기 가소제(e)는 탈수 피마자유를 사용하는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the chain extender (d) uses at least one selected from glycols and amines, and the plasticizer (e) uses dehydrated castor oil.
또한, 상기 마이크로 중공구 입자(e)는 글라스 또는 폴리스틸렌으로 이루어진 중공구를 실란 커플링제로 표면 처리하여 직경이 1 ~ 200㎛이고 비중이 0.5 ~ 1.0 범위로서, 상기 실란 커플링제는 비닐계, 에폭시계, 메타크릴옥시계, 아크릴옥시계, 아미노계 중에서 선택되는 어느 1종을 사용하며, 상기 열가소성 폴리우레탄(f)은 녹는점이 100℃ 이하이고 흐름성 지수가 50g/10min(170℃/2.16㎏) 이상인 것을 특징으로 한다.In addition, the micro hollow sphere particles (e) are hollow spheres made of glass or polystyrene, surface-treated with a silane coupling agent, and have a diameter of 1 to 200 ㎛ and a specific gravity in the range of 0.5 to 1.0. The silane coupling agent is vinyl-based or epoxy. Any one selected from polyurethane-based polyurethane, methacryloxy-based, acryloxy-based, and amino-based is used, and the thermoplastic polyurethane (f) has a melting point of 100°C or less and a flow index of 50g/10min (170°C/2.16kg). ) or more.
그리고 상기 주제 파트(B)는 NCO기가 2개 이상인 순수이소시아네이트(pure isocyanate), 폴리머릭이소시아네이트(polymeric isocyanate), 개질이소시아네이트(modified isocyanate) 중에서 선택되는 어느 1종 이상을 사용하며, NCO/OH 인덱스(INDEX)를 1.0 ~ 1.1 범위가 되도록 혼합하는 것을 특징으로 하고 있다.And the subject part (B) uses at least one selected from pure isocyanate, polymeric isocyanate, and modified isocyanate having two or more NCO groups, and the NCO/OH index ( It is characterized by mixing so that INDEX) is in the range of 1.0 to 1.1.
본 발명의 치수안정성과 절삭성이 우수한 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물은 폴리올 파트에 OH기의 수가 서로 다른 다양한 종류의 폴리올 함량을 조절하여 저온 속경화가 가능한 망상구조를 형성함으로써 치수안정성과 내구성이 우수하며, 또한 이에 마이크로 중공구 입자와 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 적용한 후 주제 파트와 혼합하여 반응시킴으로써 제품 가공시의 절삭성이 양호한 효과가 있다.The two-component polyurethane resin composition for membrane potting with excellent dimensional stability and machinability of the present invention provides dimensional stability and durability by controlling the content of various types of polyols with different numbers of OH groups in the polyol part to form a network structure capable of rapid curing at low temperatures. This is excellent, and by applying micro hollow sphere particles and thermoplastic polyurethane (TPU) and then mixing and reacting with the main part, there is an effect of good machinability during product processing.
이하에서는 본 발명에 의한 치수안정성과 절삭성이 우수한 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물에 관하여 설명하기로 하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 예시하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.Hereinafter, the two-component polyurethane resin composition for membrane potting, which has excellent dimensional stability and cutting properties according to the present invention, will be described, which allows a person skilled in the art to easily carry out the invention. It is intended to illustrate to the extent possible, but does not mean that the technical idea and scope of the present invention is limited.
본 발명에 따른 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물은, 기본적으로 폴리올 파트(A) 및 다관능성 이소시아네이트 또는 그 프리폴리머로 구성되는 주제 파트(B)를 포함하는 이액형 폴리우레탄 수지조성물로서, (a) OH기가 2개 이상 3개 미만인 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 2 ~ 40중량%와, (b) OH기가 3개 이상 4개 미만인 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 2 ~ 30중량%와, (c) OH기가 4개 이상 5개 미만인 수평균분자량 400 ~ 1500의 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 20 ~ 70중량%와, (d) 관능기가 2개인 분자량 50 ~ 200의 사슬연장제 0.1 ~ 5중량%와, (e) 가소제 1 ~ 10중량%와, (f) 마이크로 중공구 입자 0.1 ~ 7중량%와, (g) 녹는점이 80 ~ 100℃인 열가소성 폴리우레탄(TPU) 0.1 ~ 5중량%를 혼합하는 제1단계로 이루어지는 폴리올 파트(A) 100중량부에 대하여, NCO기가 2개 이상인 이소시아네이트 또는 그 프리폴리머로 구성되는 주제 파트(B)를 90 ~ 110중량부의 비율로 혼합하여 반응시키는 제2단계로 이루어진다.The two-part polyurethane resin composition for membrane potting according to the present invention is basically a two-part polyurethane resin composition comprising a polyol part (A) and a main part (B) consisting of a polyfunctional isocyanate or a prepolymer thereof, (a) ) 2 to 40% by weight of at least one polyol selected from among polyester polyols, polyether polyols, and castor oil derivatives with a number average molecular weight of 200 to 1000 having 2 to 3 OH groups, and (b) 3 or more OH groups 4 2 to 30% by weight of at least one polyol selected from polyether polyols, polyester polyols, and castor oil derivatives with a number average molecular weight of less than 200 to 1000, and (c) a number average molecular weight of 400 to 400 or less than 5 OH groups. 20 to 70% by weight of at least one polyol selected from 1500 polyether polyol, polyester polyol, and castor oil derivative, (d) 0.1 to 5% by weight of a chain extender with two functional groups and a molecular weight of 50 to 200, ( e) 1 to 10% by weight of plasticizer, (f) 0.1 to 7% by weight of micro hollow sphere particles, and (g) 0.1 to 5% by weight of thermoplastic polyurethane (TPU) with a melting point of 80 to 100°C. The second step is to mix and react the main part (B), which is composed of an isocyanate having two or more NCO groups or a prepolymer thereof, at a ratio of 90 to 110 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol part (A).
상기 ‘포팅(potting)’이란 용어는 액상 포팅재료가 도입되면서 장치를 둘러싼 외피나 케이스를 포트(pot)로 사용하는 것에서 유래되었으며, 포팅재를 장치나 컴포넌트를 포팅재에 내장하여 습기로부터 보호는 물론 전기절연을 실현하고 어셈블리에서 장치를 안전하게 보호하여 설계대로 작업을 진행할 수 있다. 현재 시장에는 다양한 포팅 및 캡슐화 화합물이 출시되고 있으나, 그 중에서 가장 보편적으로 사용되고 있는 재료로는 본 발명과 같은 우레탄 재질 외에도 에폭시, 핫멜트, 불포화 폴리에스테르, 실리콘 등을 꼽을 수 있다.The term 'potting' originated from the use of the shell or case surrounding a device as a pot with the introduction of liquid potting material, and the potting material was used to protect the device or component from moisture by embedding it in the potting material. Of course, electrical isolation is achieved and the device is safely protected in assembly, allowing work to proceed as designed. Currently, a variety of potting and encapsulation compounds are on the market, but the most commonly used materials include epoxy, hot melt, unsaturated polyester, and silicone, in addition to the urethane material of the present invention.
상기와 같은 다양한 재질의 포팅재 중에서 충전될 공간과 포트의 양을 고려하여 어떤 종류의 장치/부품을 포팅할 것인가, 운영환경은 어떠한가, 허용 가능한 경화 또는 겔(gel) 시간은 얼마이고 어떤 경화메커니즘을 사용하는가, 그리고 애플리케이션에 대한 포팅재의 내구성과 결합강도, 경도, 열팽창계수, 내열성 등의 특성과 재료비 등을 고려하여 포팅재를 선택하게 된다.Among the various potting materials mentioned above, what type of device/part will be potted considering the amount of space and port to be filled, what is the operating environment, what is the allowable curing or gel time, and what curing mechanism is required? The potting material is selected by considering its durability, bonding strength, hardness, thermal expansion coefficient, heat resistance, and material cost for the application.
이러한 이유로, 본 발명에서 사용되는 우레탄 재질은 광범위한 온도에서의 경도특성을 가지면서 경화속도를 변경하는 것이 가능하기 때문에 치수안정성이 우수할 뿐만 아니라 마이크로 중공구 입자와 열가소성 폴리우레탄(TPU) 적용으로 인한 절삭성이 양호한 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물을 개발하여 본 발명을 완성하였다.For this reason, the urethane material used in the present invention not only has excellent dimensional stability because it has hardness characteristics over a wide range of temperatures and can change the curing speed, but also has excellent dimensional stability due to the application of micro hollow sphere particles and thermoplastic polyurethane (TPU). The present invention was completed by developing a two-component polyurethane resin composition for membrane potting with good cutting properties.
먼저, 본 발명에 따른 폴리우레탄 수지조성물은 이액형으로서, 폴리올 파트(A)는 (a) OH기가 2개 이상 3개 미만인 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 2 ~ 40중량%와, (b) OH기가 3개 이상 4개 미만인 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 2 ~ 30중량%와, (c) OH기가 4개 이상 5개 미만인 수평균분자량 400 ~ 1500의 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 20 ~ 70중량%와, (d) 관능기가 2개인 분자량 50 ~ 200의 사슬연장제 0.1 ~ 5중량%와, (e) 가소제 1 ~ 10중량%와, (f) 마이크로 중공구 입자 0.1 ~ 7중량%와, (g) 녹는점이 80 ~ 100℃인 열가소성 폴리우레탄(TPU) 0.1 ~ 5중량%를 혼합하는 제1단계로 이루어지는데, 본 발명에서는 OH기의 수가 서로 다른 다양한 종류의 폴리올(a)(b)(c)을 조합하여 사용함에 따라 경화속도가 빠르고 치수안정성과 경도, 그리고 열안정성과 내습성이 우수하고 성형성이 양호하여 생산성이 개선되는 효과를 발휘할 수 있다.First, the polyurethane resin composition according to the present invention is a two-component type, and the polyol part (A) is (a) a polyester polyol, polyether polyol, and castor oil derivative with a number average molecular weight of 200 to 1000 and having 2 to 3 OH groups. 2 to 40% by weight of one or more polyols selected from among, and (b) one or more polyols selected from polyether polyols, polyester polyols, and castor oil derivatives with a number average molecular weight of 200 to 1000 and having 3 to 4 OH groups. 2 to 30% by weight, and (c) 20 to 70% by weight of any one or more polyols selected from polyether polyols, polyester polyols, and castor oil derivatives with a number average molecular weight of 400 to 1500 and having 4 to 5 OH groups, (d) 0.1 to 5% by weight of a chain extender having two functional groups and a molecular weight of 50 to 200, (e) 1 to 10% by weight of a plasticizer, (f) 0.1 to 7% by weight of micro hollow sphere particles, and (g) The first step is to mix 0.1 to 5% by weight of thermoplastic polyurethane (TPU) with a melting point of 80 to 100°C. In the present invention, various types of polyols (a) (b) (c) with different numbers of OH groups are used. When used in combination, the curing speed is fast, dimensional stability, hardness, heat stability and moisture resistance are excellent, and moldability is good, thereby improving productivity.
상기 폴리올 파트(A)의 폴리올 성분으로서 예를 들면, 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 피마자유, 피마자유계 폴리올, 피마자유 지방산, 피마자유의 디올형 부분 탈수화물 또는 부분 아실화물, 및 각각의 화합물의 수소첨가물 등을 들 수 있는데, 본 발명은 OH기의 수에 따라 폴리올의 경화속도가 다르고 경도 및 열안정성에 크게 영향을 미친다는 사실에 착안하였으며, 상기 OH기의 수가 서로 다른 각 폴리올(a)(b)(c)의 함량은 수많은 실험을 거쳐 도출된 결과임을 밝혀둔다.Examples of the polyol component of the polyol part (A) include polyester polyol, polyether polyol, castor oil, castor oil-based polyol, castor oil fatty acid, diol-type partial dehydrate or partial acylate of castor oil, and the respective compounds. Hydrogen additives, etc. can be mentioned. The present invention focuses on the fact that the curing speed of polyol varies depending on the number of OH groups and greatly affects hardness and thermal stability, and each polyol (a) with different numbers of OH groups It should be noted that the contents of (b) and (c) are the results of numerous experiments.
그리고 상기 사슬연장제(d)는 관능기가 2개인 분자량 50 ~ 200의 글리콜류, 아민류 중에서 선택된 어느 1종 이상을 0.1 ~ 5중량% 범위로 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 1,4-BD, MEG, 1,6-HD 중 어느 1종 이상을 사용할 수 있다.In addition, the chain extender (d) is preferably used in an amount of 0.1 to 5% by weight of at least one selected from glycols and amines having two functional groups and a molecular weight of 50 to 200, specifically 1,4-BD. , MEG, or 1,6-HD can be used.
또한, 상기 가소제(e)는 그 구체적인 종류에 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 본 발명에서는 상기 폴리올(a)(b)(c)과의 상용성이 우수한 탈수 피마자유를 1 ~ 10중량% 범위로 사용하는 것이 적절한 것으로 확인되었으며, 이로부터 제품의 점도특성 및 치수안정성이 양호하고, 특히 포팅 후 성형 및 절단이 더욱 용이하게 된다.In addition, the plasticizer (e) is not particularly limited in its specific type, but in the present invention, dehydrated castor oil, which has excellent compatibility with the polyol (a) (b) (c), is used in the range of 1 to 10% by weight. It was confirmed that it is appropriate to use, and as a result, the viscosity characteristics and dimensional stability of the product are good, and in particular, molding and cutting after potting become easier.
특히 본 발명에서 구현하고자 하는 가장 특징적인 기술은 폴리올 파트(A)에 마이크로 중공구 입자(f) 및 녹는점이 80 ~ 100℃인 열가소성 폴리우레탄(TPU)(g)를 일정량 함유함으로써 이액형 폴리우레탄 수지조성물로 형성되는 경질 포팅재의 절삭성, 즉 가공성을 향상시키는데 있다.In particular, the most characteristic technology to be implemented in the present invention is to produce two-component polyurethane by containing a certain amount of micro hollow sphere particles (f) and thermoplastic polyurethane (TPU) (g) with a melting point of 80 to 100°C in the polyol part (A). The goal is to improve the machinability, or processability, of hard potting materials formed from resin compositions.
상기 마이크로 중공구 입자(f)는 폴리올 파트(A) 총중량을 기준으로 0.1 ~ 7중량% 범위로 함유함으로써 강도는 일정 수준으로 유지한 채 성형 및 절단이 더욱 쉽게 되는데, 이는 글라스(glass) 또는 폴리스틸렌(PS)으로 이루어진 중공구를 실란 커플링제로 표면 처리하여 직경이 1 ~ 200㎛이고 비중이 0.5 ~ 1.0 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하다.The micro hollow sphere particles (f) are contained in the range of 0.1 to 7% by weight based on the total weight of the polyol part (A), making it easier to mold and cut while maintaining the strength at a certain level, which is made of glass or polystyrene. It is preferable to use hollow spheres made of (PS) that are surface treated with a silane coupling agent and have a diameter of 1 to 200 ㎛ and a specific gravity in the range of 0.5 to 1.0.
상기 마이크로 중공구 입자(f)는 실란 커플링제로 표면 처리함으로써 조성물 내에서의 분산성 및 저장안전성을 향상시킬 뿐만 아니라 포팅재의 강도 유지에 더욱 유리하며, 상기 실란 커플링제는 일반적으로 비닐계, 에폭시계, 메타크릴옥시계, 아크릴옥시계, 아미노계 중에서 선택되는 어느 1종을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 실란 커플링제로 표면 처리된 HOLLOWLITE사의 HL60S와 같은 평균 35㎛ 사이즈의 마이크로 중공구 입자를 사용할 수 있다The micro hollow sphere particles (f) are surface treated with a silane coupling agent to improve dispersibility and storage stability in the composition and are more advantageous in maintaining the strength of the potting material. The silane coupling agent is generally vinyl-based or epoxy. It is preferable to use any one selected from the group consisting of a methacryloxy group, an acryloxy group, and an amino group. For example, micro hollow sphere particles with an average size of 35㎛, such as HOLLOWLITE's HL60S, surface treated with a silane coupling agent, can be used.
상기 마이크로 중공구 입자(f)를 실란 커플링제로 표면 처리하는 실례를 들면, 1000ml 비커에 에탄올 400ml과 3-메타아크릴록시 프로필 트리에톡시 실란(3-methacryloxypropyl triethoxysilane)을 넣고 혼합하여 0.3v/v% 용액을 제작한다. 상기 용액에 O₂ 플라즈마로 표면 처리된 S22(HOLLOWLITE) 100g을 투입하고 약 20분간 천천히 교반해준다. 상기와 같이 표면 처리를 끝낸 S22(HOLLOWLITE)을 필터링하고 에탄올 세척과정을 거친 뒤 100℃ 오븐에서 1시간 동안 건조시켜 실란 처리된 마이크로 중공구 입자를 제조할 수 있다.For an example of surface treating the micro hollow sphere particles (f) with a silane coupling agent, 400 ml of ethanol and 3-methacryloxypropyl triethoxysilane were added to a 1000 ml beaker and mixed to obtain 0.3 v/v. % solution is prepared. Add 100 g of S22 (HOLLOWLITE) surface-treated with O₂ plasma to the solution and stir slowly for about 20 minutes. Silane-treated micro hollow sphere particles can be manufactured by filtering the surface-treated S22 (HOLLOWLITE) as described above, going through an ethanol washing process, and then drying it in an oven at 100°C for 1 hour.
참고로, 상기 마이크로 중공구 입자(micro hollow sphere)는 다공성 혹은 비다공성 껍질(shell)로 둘러싸인 입자로 중앙이 비어있는 마이크로 구조를 가지고 있으며, 낮은 밀도, 높은 비표면적, 높은 흐름성 등의 특성으로 인해 경량 충진재 및 단열 재료, 센서, 촉매, 약물 전달체 등 많은 분야에 적용될 수 있다. 이러한 중공구 입자는 코어-쉘(core-shell), 에멀젼(emulsion), 분무건조(spray drying) 혹은 분무 열분해(spray pyrolysis), 자기조립(self assembly), 용융발포(smelting) 등 다양한 방법으로 제조할 수 있다.For reference, the micro hollow sphere is a particle surrounded by a porous or non-porous shell and has a micro structure with an empty center, and has characteristics such as low density, high specific surface area, and high flowability. Therefore, it can be applied to many fields such as lightweight fillers and insulation materials, sensors, catalysts, and drug carriers. These hollow sphere particles are manufactured by various methods such as core-shell, emulsion, spray drying or spray pyrolysis, self assembly, and smelting. can do.
또한, 본 발명에서는 상기 마이크로 중공구 입자와 함께 폴리올 파트(A)와의 상용성이 우수하고 고온에서의 물성이 취약한 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 더 적용하였는데, 이에 따라 녹는점이 80 ~ 100℃이면서 흐름성 지수가 50g/10min(170℃/2.16㎏) 이상{약 2000g/10min(170℃/2.16㎏) 이하}인 열가소성 폴리우레탄(g)을 폴리올 파트(A) 총중량을 기준으로 0.1 ~ 5중량% 범위로 함유함으로써 절단성을 더욱 용이하게 할 수 있다. 사용할 수 있는 제품의 예로써 Lubrizol사의 ECO 590이 있다.In addition, in the present invention, thermoplastic polyurethane (TPU), which has excellent compatibility with the polyol part (A) and has weak physical properties at high temperatures, was further applied along with the micro hollow sphere particles, and thus has a melting point of 80 to 100°C and flows. 0.1 to 5% by weight of thermoplastic polyurethane (g) with a plasticity index of 50g/10min (170℃/2.16kg) or more {approximately 2000g/10min (170℃/2.16kg) or less} based on the total weight of the polyol part (A). By containing it within the range, cutting properties can be further facilitated. An example of a product that can be used is ECO 590 from Lubrizol.
본 발명의 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물은 상기와 같이 이루어지는 폴리올 파트(A) 100중량부에 대하여, NCO기가 2개 이상인 이소시아네이트 또는 그 프리폴리머로 구성되는 주제 파트(B)를 90 ~ 110중량부의 비율로 혼합하여 반응시키는 제2단계로 이루어지며, 상기 주제 파트(B)는 NCO기가 2개 이상인 순수이소시아네이트(pure isocyanate), 폴리머릭이소시아네이트(polymeric isocyanate), 개질이소시아네이트(modified isocyanate) 중에서 선택되는 어느 1종 이상을 사용하며, NCO/OH 인덱스(INDEX)를 1.0 ~ 1.1 범위가 되도록 혼합하고 경화시켜 사용한다.The two-component polyurethane resin composition for membrane potting of the present invention contains 90 to 110 parts by weight of the main part (B) composed of isocyanate having two or more NCO groups or a prepolymer thereof for 100 parts by weight of the polyol part (A) formed as described above. It consists of a second step of mixing and reacting in a negative ratio, and the main part (B) is selected from pure isocyanate, polymeric isocyanate, and modified isocyanate having two or more NCO groups. Use one or more types, mix and cure so that the NCO/OH index is in the range of 1.0 to 1.1.
상기 주제 파트(B)는 이소시아테이트 성분으로는 파라페닐렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene diphenyl diisocyanate, MDI), 나프탈렌디이소시아네이트(NDI)를 단독 또는 2이상을 혼합하여 사용 가능하고, 개질(modified) MDI, 폴리머릭(polymeric) MDI 등을 사용할 수 있다.The subject part (B) includes paraphenylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, toluene diisocyanate (TDI), methylene diphenyl diisocyanate (MDI), and naphthalene diisocyanate (NDI) as isocyanate components. It can be used alone or in combination of two or more, and modified MDI, polymeric MDI, etc. can be used.
또한, 이소시아네이트 프리폴리머는 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 톨루엔디이소시아네이트(TDI), 나프탈렌디이소시아네이트(NDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI) 및 카르보디이미드 변성체 등 함유 디페닐메탄디이소시아네이트를 활성수소기 함유 화합물과 반응시켜 얻어지는 이소시아네이트기 말단 프리폴리머이다. 예를 들면, MDI와 수평균분자량 650 ~ 2,000 사이의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG)를 80℃에서 3시간 동안 반응시켜 얻어진 이소시아네이트 말단 프리폴리머로서 NCO비율은 21 ~ 23%인 것이 바람직하며, 점도는 800 ~ 5,000cP 사이의 점성을 갖는 것이 적합하다.In addition, the isocyanate prepolymer contains diphenylmethane diisocyanate (MDI), toluene diisocyanate (TDI), naphthalene diisocyanate (NDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), and carbodiimide modified products. It is an isocyanate group-terminated prepolymer obtained by reacting with a hydrogen group-containing compound. For example, an isocyanate-terminated prepolymer obtained by reacting MDI with polytetramethylene ether glycol (PTMEG) with a number average molecular weight of 650 to 2,000 at 80°C for 3 hours. The NCO ratio is preferably 21 to 23%, and the viscosity is It is suitable to have a viscosity between 800 and 5,000cP.
상기와 같이 폴리올 파트(A) 및 다관능성 이소시아네이트 또는 그 프리폴리머로 구성되는 주제 파트(B)를 포함하는 이액형 폴리우레탄 수지조성물은 필요에 따라 첨가제로서 흡습제 및 계면활성제 등을 폴리우레탄 수지조성물의 물성을 저하시키지 않는 범위 내에서 사용할 수 있음은 물론이다.As described above, the two-component polyurethane resin composition containing the polyol part (A) and the main part (B) consisting of a polyfunctional isocyanate or a prepolymer thereof may include a moisture absorbent and a surfactant as additives, if necessary, to determine the physical properties of the polyurethane resin composition. Of course, it can be used within the range that does not deteriorate.
다음으로, 본 발명에 의한 치수안정성과 절삭성이 우수한 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물에 대한 합성예, 실시예, 실험예 등을 살펴보기로 하되, 이하에서는 통상의 지식을 가진 사람이 쉽게 이해하고 실시할 수 있을 정도의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.Next, we will look at synthesis examples, examples, and experimental examples of the two-component polyurethane resin composition for membrane potting with excellent dimensional stability and machinability according to the present invention. The following will be easily understood by those with ordinary knowledge. The present invention will be described through preferred embodiments that can be implemented.
1. 폴리올 파트(A)의 합성1. Synthesis of polyol part (A)
[합성예 1][Synthesis Example 1]
4구형 둥근유리 플라스크 반응기에 온도계, 질소 버블, 교반기, 임펠라, 냉각 콘덴서를 설치한다. 반응기 내부에 질소를 퍼지하고 HL60S(HOLLOWLITE) 50g, PEARLBOND™ ECO 590(Lubrizol) 40g을 넣고 80℃의 온도에서 1시간 동안 녹여준다. 이후 100℃의 진공오븐에서 1시간 동안 수분을 제거한 폴리올 및 원료 GP400(KPX green chemial) 250g, KR31(KPX green chemial) 200g, 피마자유 550g, 1,4-butanediol 10g, 탈수 피마자유 5g을 투입하고 80℃로 가열한 후 2시간 동안 교반한다.Install a thermometer, nitrogen bubble, stirrer, impeller, and cooling condenser in a four-neck round glass flask reactor. Purge nitrogen inside the reactor, add 50g of HL60S (HOLLOWLITE) and 40g of PEARLBOND™ ECO 590 (Lubrizol) and melt them at a temperature of 80°C for 1 hour. Afterwards, polyol and raw materials GP400 (KPX green chemial) 250g, KR31 (KPX green chemial) 200g, castor oil 550g, 1,4-butanediol 10g, and dehydrated castor oil 5g were added in a vacuum oven at 100°C for 1 hour to remove moisture. Heat to 80°C and stir for 2 hours.
[합성예 2][Synthesis Example 2]
4구형 둥근유리 플라스크 반응기에 온도계, 질소 버블, 교반기, 임펠라, 냉각 콘덴서를 설치한다. 반응기 내부에 질소를 퍼지하고 HL60S(HOLLOWLITE) 50g, PEARLBOND™ ECO 590(Lubrizol) 40g을 넣고 80℃의 온도에서 1시간 동안 녹여준다. 이후 100℃의 진공오븐에서 1시간 동안 수분을 제거한 폴리올 및 원료 GP400(KPX green chemial) 300g, KR31(KPX green chemial) 200g, 피마자유 500g, 1,4-butanediol 10g, 탈수 피마자유 5g을 투입하고 80℃로 가열한 후 2시간 동안 교반한다.Install a thermometer, nitrogen bubble, stirrer, impeller, and cooling condenser in a four-neck round glass flask reactor. Purge nitrogen inside the reactor, add 50g of HL60S (HOLLOWLITE) and 40g of PEARLBOND™ ECO 590 (Lubrizol) and melt them at a temperature of 80°C for 1 hour. Afterwards, polyol and raw materials GP400 (KPX green chemial) 300g, KR31 (KPX green chemial) 200g, castor oil 500g, 1,4-butanediol 10g, and dehydrated castor oil 5g were added in a vacuum oven at 100°C for 1 hour to remove moisture. Heat to 80°C and stir for 2 hours.
[합성예 3][Synthesis Example 3]
100℃의 진공오븐에서 1시간 동안 수분을 제거한 4구형 둥근유리 플라스크 반응기에 온도계, 질소 버블, 교반기, 임펠라, 냉각 콘덴서를 설치한다. 반응기 내부에 질소를 퍼지하고 HL60S(HOLLOWLITE) 50g, PEARLBOND™ ECO 590(Lubrizol) 40g을 넣고 80℃의 온도에서 1시간 동안 녹여준다. 이후 100℃의 진공오븐에서 1시간 동안 수분을 제거한 폴리올 및 원료 GP400(KPX green chemial) 250g, KR31(KPX green chemial) 220g, 피마자유 530g, 1,4-butanediol 10g, 탈수 피마자유 5g을 투입하고 80℃로 가열한 후 2시간 동안 교반한다.Install a thermometer, nitrogen bubble, stirrer, impeller, and cooling condenser in a four-neck round glass flask reactor from which moisture was removed for 1 hour in a vacuum oven at 100°C. Purge nitrogen inside the reactor, add 50g of HL60S (HOLLOWLITE) and 40g of PEARLBOND™ ECO 590 (Lubrizol) and melt them at a temperature of 80°C for 1 hour. Afterwards, polyol and raw materials GP400 (KPX green chemial) 250g, KR31 (KPX green chemial) 220g, castor oil 530g, 1,4-butanediol 10g, and dehydrated castor oil 5g were added in a vacuum oven at 100°C for 1 hour to remove moisture. Heat to 80°C and stir for 2 hours.
[합성예 4][Synthesis Example 4]
100℃의 진공오븐에서 1시간 동안 수분을 제거한 4구형 둥근유리 플라스크 반응기에 온도계, 질소 버블, 교반기, 임펠라, 냉각 콘덴서를 설치한다. 반응기 내부에 질소를 퍼지하고 PEARLBOND™ ECO 590(Lubrizol) 40g을 넣고 80℃의 온도에서 1시간 동안 녹여준다. 이후 100℃의 진공오븐에서 1시간 동안 수분을 제거한 폴리올 및 원료 GP400(KPX green chemial) 250g, KR31(KPX green chemial) 200g, 피마자유 550g, 1,4-butanediol 10g, 탈수 피마자유 5g을 투입한 후 80℃로 가열한 후 2시간 동안 교반한다.Install a thermometer, nitrogen bubble, stirrer, impeller, and cooling condenser in a four-neck round glass flask reactor from which moisture was removed for 1 hour in a vacuum oven at 100°C. Purge nitrogen inside the reactor, add 40g of PEARLBOND™ ECO 590 (Lubrizol), and dissolve at a temperature of 80°C for 1 hour. Afterwards, polyol and raw materials GP400 (KPX green chemial) 250g, KR31 (KPX green chemial) 200g, castor oil 550g, 1,4-butanediol 10g, and dehydrated castor oil 5g were added in a vacuum oven at 100°C for 1 hour to remove moisture. After heating to 80°C, stir for 2 hours.
[합성예 5][Synthesis Example 5]
100℃의 진공오븐에서 1시간 동안 수분을 제거한 4구형 둥근유리 플라스크 반응기에 온도계, 질소 버블, 교반기, 임펠라, 냉각 콘덴서를 설치한다. 반응기 내부에 질소를 퍼지하고 100℃의 진공오븐에서 1시간 동안 수분을 제거한 폴리올 및 원료 GP400(KPX green chemial) 250g, KR31(KPX green chemial) 200g, 피마자유 550g, 1,4-butanediol 10g, 탈수 피마자유 5g, HL60S(HOLLOWLITE) 50g을 투입하고 80℃로 가열한 후 2시간 동안 교반한다.Install a thermometer, nitrogen bubble, stirrer, impeller, and cooling condenser in a four-neck round glass flask reactor from which moisture was removed for 1 hour in a vacuum oven at 100°C. Nitrogen was purged inside the reactor and moisture was removed in a vacuum oven at 100°C for 1 hour. Polyol and raw materials GP400 (KPX green chemial) 250g, KR31 (KPX green chemial) 200g, castor oil 550g, 1,4-butanediol 10g, dehydrated. Add 5g of castor oil and 50g of HL60S (HOLLOWLITE), heat to 80°C, and stir for 2 hours.
[합성예 6][Synthesis Example 6]
100℃의 진공오븐에서 1시간 동안 수분을 제거한 4구형 둥근유리 플라스크 반응기에 온도계, 질소 버블, 교반기, 임펠라, 냉각 콘덴서를 설치한다. 반응기 내부에 질소를 퍼지하고 100℃의 진공오븐에서 1시간 동안 수분을 제거한 폴리올 및 원료 GP400(KPX green chemial) 250g, KR31(KPX green chemial) 200g, 피마자유 550g, 1,4-butanediol 10g을 투입하고 80℃로 가열한 후 2시간 동안 교반한다.Install a thermometer, nitrogen bubble, stirrer, impeller, and cooling condenser in a four-neck round glass flask reactor from which moisture was removed for 1 hour in a vacuum oven at 100°C. Nitrogen was purged inside the reactor and moisture was removed for 1 hour in a vacuum oven at 100°C. Polyol and raw materials 250g of GP400 (KPX green chemial), 200g of KR31 (KPX green chemial), 550g of castor oil, and 10g of 1,4-butanediol were added. and heated to 80°C and stirred for 2 hours.
상기 합성예 1 내지 합성예 6의 폴리올 파트(A)에 대한 각 구성성분의 배합량은 아래 [표 1]과 같다(단위 : g).The mixing amount of each component for the polyol part (A) of Synthesis Examples 1 to 6 is shown in [Table 1] below (unit: g).
2. 주제 파트(B)의 합성2. Synthesis of thematic parts (B)
[합성예 7][Synthesis Example 7]
구형 둥근유리 플라스크 반응기에 온도계, 질소 버블, 교반기, 임펠라, 냉각 콘덴서, 진공 펌프를 설치한다. 반응기 내부에 질소를 퍼지하고 MDI-50 901g을 투입한 후 교반을 하면서 천천히 60℃로 가열한다. 이후 피마자유를 천천히 33g 투입하고 30분 동안 반응을 진행하는 과정을 총 3회 진행한다. 이후 추가로 80℃로 가열하고 3시간 동안 반응시켜 이소시아네이트 프리폴리머를 제조하였다.Install a thermometer, nitrogen bubble, stirrer, impeller, cooling condenser, and vacuum pump in a spherical round glass flask reactor. Purge nitrogen inside the reactor, add 901 g of MDI-50, and slowly heat to 60°C while stirring. Afterwards, 33g of castor oil is slowly added and the reaction is carried out for 30 minutes, a total of 3 times. Afterwards, it was further heated to 80°C and reacted for 3 hours to prepare an isocyanate prepolymer.
3. 폴리우레탄 수지조성물의 제조3. Preparation of polyurethane resin composition
[실시예 1 ~ 3][Examples 1 to 3]
폴리올 파트(A)로서 합성예 1 내지 3에 대하여 주제 파트(B)로서 합성예 7의 재료를 각각 NCO/OH INDEX값이 1.04로 되도록 균일하게 혼합하여 가로×세로×높이가 4cm×30cm×1.5cm인 몰드에 주입하고 이 성형물을 50℃에서 24시간 동안 경화시켜 폴리우레탄 수지조성물을 합성하였다.The materials of Synthesis Examples 1 to 3 as the polyol part (A) and Synthesis Example 7 as the main part (B) were uniformly mixed so that the NCO/OH INDEX value was 1.04, and the width × length × height was 4 cm × 30 cm × 1.5. A polyurethane resin composition was synthesized by injecting it into a mold measuring cm and curing the molded product at 50°C for 24 hours.
[비교예 1 ~ 3][Comparative Examples 1 to 3]
폴리올 파트(A)로서 합성예 4 내지 6에 대하여 주제 파트(B)로서 합성예 7의 재료를 각각 NCO/OH INDEX 1.04로 되도록 균일하게 혼합하여 가로×세로×높이가 4cm×30cm×1.5cm인 몰드에 주입하고 이 성형물을 50℃에서 24시간 동안 경화시켜 폴리우레탄 수지조성물을 합성하였다.The materials of Synthesis Examples 4 to 6 as the polyol part (A) and Synthesis Example 7 as the main part (B) were mixed uniformly so that the NCO/OH INDEX was 1.04, and the width x length x height was 4 cm x 30 cm x 1.5 cm. A polyurethane resin composition was synthesized by injecting it into a mold and curing the molded product at 50°C for 24 hours.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 폴리우레탄 수지조성물에 대한 폴리올 파트(A)/주제 파트(B)의 혼합비율은 아래 [표 2]와 같다.The mixing ratio of polyol part (A)/main part (B) for the polyurethane resin composition prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 is shown in [Table 2] below.
[실험예][Experimental example]
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 실시한 폴리우레탄 수지조성물의 물성을 측정한 결과를 아래 [표 3]에 나타내었다.The results of measuring the physical properties of the polyurethane resin compositions performed in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in Table 3 below.
○ 경도 : 폴리우레탄 수지경화물의 경도는 25℃에서 HT-6510D Shore D타입을 사용하여 평평한 면을 5곳을 측정하여 그 평균값을 나타내었다.○ Hardness: The hardness of the cured polyurethane resin was measured on five flat surfaces using HT-6510D Shore D type at 25℃ and the average value was shown.
○ 치수변화값 : 폴리우레탄 수지경화물의 치수변화값은 50℃의 mold에서 수지경화물을 탈형하여 치수를 측정한 후 7일후의 치수를 측정하여 그 변화를 나타내었다.○ Dimensional change value: The dimensional change value of the cured polyurethane resin was measured by demolding the cured resin from a mold at 50℃ and measuring the size 7 days later.
○ 절삭성 : 폴리우레탄 수지경화물의 경도는 80℃에서 3시간 방치 후 경도를 확인하고 커터로 절단하여 절단되는 상태와 절단면을 확인하였다(외관상 깔끔함: ◎, 층이 있음: ○, 부서짐: △, 절단 불가: ×).○ Machinability: The hardness of the cured polyurethane resin was checked after being left at 80℃ for 3 hours and cut with a cutter to check the cutting condition and cut surface (neat appearance: ◎, layered: ○, broken: △, Cannot be cut: ×).
상기 [표 3]에서와 같이, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 폴리우레탄 수지조성물의 물성을 측정한 실험결과를 비교하면, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 실시예 3은 비교예 1 내지 3에 비해 전반적으로 경화속도가 빠르고 발열온도도 비교적 안정적이며, 또한 경도가 우수하고 양호한 치수안정성을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라 성형성이 양호하여 생산성이 획기적으로 개선될 수 있으며, 나아가 절삭성도 매우 양호하다는 사실이 확인되었다.As shown in [Table 3], comparing the experimental results of measuring the physical properties of the polyurethane resin compositions prepared according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the results of Examples 1 to 3 prepared according to the present invention Example 3 has an overall faster curing speed and relatively stable heating temperature compared to Comparative Examples 1 to 3, and has excellent hardness and good dimensional stability, as well as good formability, which can dramatically improve productivity. , Furthermore, it was confirmed that the machinability was very good.
따라서 본 발명에 따라 제조된 치수안정성과 절삭성이 우수한 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능한 것으로, 본 발명과 같은 멤브레인 장치 외에도 항공우주, 자동차, 광학, 조명, PCB 보호, 전자 등의 각종 산업분야에 다양한 용도와 형태로 사용되어 질 수 있다.Therefore, the two-component polyurethane resin composition for membrane potting with excellent dimensional stability and machinability manufactured according to the present invention can be substituted, modified, and changed in various ways without departing from the technical spirit of the present invention, such as the present invention. In addition to membrane devices, it can be used in a variety of purposes and forms in various industrial fields such as aerospace, automobiles, optics, lighting, PCB protection, and electronics.
Claims (7)
(a) OH기가 2개 이상 3개 미만인 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 2 ~ 40중량%와,
(b) OH기가 3개 이상 4개 미만인 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 2 ~ 30중량%와,
(c) OH기가 4개 이상 5개 미만인 수평균분자량 400 ~ 1500의 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 피마자유 유도체 중에서 선택된 어느 1종 이상의 폴리올 20 ~ 70중량%와,
(d) 관능기가 2개인 분자량 50 ~ 200의 사슬연장제 0.1 ~ 5중량%와,
(e) 가소제 1 ~ 10중량%와,
(f) 마이크로 중공구 입자 0.1 ~ 7중량%와,
(g) 녹는점이 80 ~ 100℃인 열가소성 폴리우레탄(TPU) 0.1 ~ 5중량%를 혼합하는 제1단계로 이루어지는 폴리올 파트(A) 100중량부에 대하여,
NCO기가 2개 이상인 이소시아네이트 또는 그 프리폴리머로 구성되는 주제 파트(B)를 90 ~ 110중량부의 비율로 혼합하여 반응시키는 제2단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물.In the two-component polyurethane resin composition comprising a polyol part (A) and a main part (B) consisting of a polyfunctional isocyanate or a prepolymer thereof,
(a) 2 to 40% by weight of at least one polyol selected from polyester polyols, polyether polyols, and castor oil derivatives with a number average molecular weight of 200 to 1000 and having 2 to 3 OH groups,
(b) 2 to 30% by weight of at least one polyol selected from polyether polyols, polyester polyols, and castor oil derivatives with a number average molecular weight of 200 to 1000 and having 3 to 4 OH groups,
(c) 20 to 70% by weight of at least one polyol selected from polyether polyols, polyester polyols, and castor oil derivatives with a number average molecular weight of 400 to 1,500 and having 4 to 5 OH groups,
(d) 0.1 to 5% by weight of a chain extender with two functional groups and a molecular weight of 50 to 200,
(e) 1 to 10% by weight of plasticizer,
(f) 0.1 to 7% by weight of micro hollow sphere particles,
(g) With respect to 100 parts by weight of the polyol part (A) consisting of the first step of mixing 0.1 to 5% by weight of thermoplastic polyurethane (TPU) with a melting point of 80 to 100°C,
A two-component polyurethane resin composition for membrane potting, characterized in that it consists of a second step of mixing and reacting the main part (B) composed of isocyanate or a prepolymer thereof having two or more NCO groups at a ratio of 90 to 110 parts by weight.
상기 사슬연장제(d)는 글리콜류, 아민류 중에서 선택되는 어느 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물.According to paragraph 1,
The chain extender (d) is a two-component polyurethane resin composition for membrane potting, characterized in that one or more types selected from glycols and amines are used.
상기 가소제(e)는 탈수 피마자유를 사용하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물.According to paragraph 1,
The plasticizer (e) is a two-component polyurethane resin composition for membrane potting, characterized in that dehydrated castor oil is used.
상기 마이크로 중공구 입자(e)는 글라스 또는 폴리스틸렌으로 이루어진 중공구를 실란 커플링제로 표면 처리하여 직경이 1 ~ 200㎛이고 비중이 0.5 ~ 1.0 범위인 것을 특징으로 하는 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물.According to paragraph 1,
The micro hollow sphere particles (e) are hollow spheres made of glass or polystyrene, surface-treated with a silane coupling agent, and have a diameter of 1 to 200 ㎛ and a specific gravity in the range of 0.5 to 1.0. A two-component polyurethane resin for membrane potting. Composition.
상기 실란 커플링제는 비닐계, 에폭시계, 메타크릴옥시계, 아크릴옥시계, 아미노계 중에서 선택되는 어느 1종을 사용하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물.According to clause 4,
A two-component polyurethane resin composition for membrane potting, characterized in that the silane coupling agent is one selected from vinyl-based, epoxy-based, methacryloxy-based, acryloxy-based, and amino-based.
상기 열가소성 폴리우레탄(f)은 녹는점이 80 ~ 100℃이고 흐름성 지수가 50g/10min(170℃/2.16㎏) 이상인 것을 특징으로 하는 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물.According to paragraph 1,
The thermoplastic polyurethane (f) is a two-component polyurethane resin composition for membrane potting, characterized in that the melting point is 80 to 100 ℃ and the flow index is 50 g / 10 min (170 ℃ / 2.16 kg) or more.
상기 주제 파트(B)는 NCO기가 2개 이상인 순수이소시아네이트(pure isocyanate), 폴리머릭이소시아네이트(polymeric isocyanate), 개질이소시아네이트(modified isocyanate) 중에서 선택되는 어느 1종 이상을 사용하며, NCO/OH 인덱스(INDEX)를 1.0 ~ 1.2 범위가 되도록 혼합하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 포팅용 이액형 폴리우레탄 수지조성물.According to paragraph 1,
The subject part (B) uses at least one selected from pure isocyanate, polymeric isocyanate, and modified isocyanate having two or more NCO groups, and the NCO/OH index (INDEX) ) A two-component polyurethane resin composition for membrane potting, characterized in that it is mixed in a range of 1.0 to 1.2.
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