친환경 난연 Poly(Urethane-Isocyanurate) 복합체 합성과 열적 특성 분석

국문 초록 (Abstract)

유기나노점토와 분말상의 인계와 멜라민계 난연성분이 도입된 poly(urethane -isocyanurate) 복합체를 합성하고, 그 복합체의 열적 안정성과 난연성을 연구하였다. Poly(urethane-isocyanurate) 복합체에 난연성분이 균일하고 안정되게 분산되도록, 유기나노점토와 입자상 난연제가 균일하게 박리 분산된 (oxyethylene-co-adipate)diol과 (oxyethylene-co-adipate)diol/Ammonium polyphosphate, (oxyethylene-co-adipate)diol/Melamine phosphate 복합체를 합성하고, 이를 사용하여 poly(urethane-isocyanurate) foam을 제조하였다.
Isocyanurate화 촉매, NCO index, 입자상의 인계난연성분이 poly(urethane- isocyanurate) foam의 열안정성과 난연성에 주는 영향을 중심으로 수행되었다.
Poly(urethane-isocyanurate) 합성에 일반적으로 사용되는 유기금속촉매(Dabco K-15)와 hydroxyl기를 가지고 있는 반응성촉매(Dabco TMR-30와 Toyocat RX-5)를 사용하여, 촉매와 NCO index에 따른 isocyanurate 조성과 열안정성 변화를 비교하였다. 세 가지 촉매 중 Dabco TMR-30이 가장 isocyanurate를 잘 형성하며, NCO index가 증가함에 따라 생성되는 urea와 isocyanurate의 조성이 증가하고 urethane은 감소한다. 그로 인하여 같은 온도에서의 분해 잔량이 증가하며 열안정성이 개선되었다.
Phosphate 난연 성분은 473 K부터 분해가 시작되어서 이들이 함유되어있지 않은 poly(urethane-isocyanurate) 복합체보다 분해시작온도가 낮다. 그러나 723 K 이상에서 인 성분이 탄소와 결합하여 인-탄화 char를 형성하여 고온에서의 열안정성을 향상시켰다. 특히, 유기나노점토와 ammonium polyphosphate가 박리/분산된 poly(urethane- isocyanurate) 복합체의 고온 열안정성과 난연성이 현저하게 개선되었다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 연구 배경 3
• 1. Poly(urethane-isocyanurate) 복합체의 합성 3
• 가. Polyurethane foam 3
• 나. Polyisocyanurate foam / Poly(urethane-isocyanurate)복합체 3
• 2. Isocyanate의 반응성 및 반응 Scheme 4
• Ⅲ. 실험 6
• 1. 시약 및 재료 6
• 2. Base-(oxyehtylene-co-adipate)diol의 합성 9
• 3. 난연-(oxyehtylene-co-adipate)diol의 합성 9
• 4. Base 및 난연 Poly(urethane-isocyanurate) 복합체의 합성 12
• 5. 분석 14
• Ⅳ. 결과 및 고찰 15
• 1. (oxyethylene-co-adipate)diol의 합성 확인 및 물성 측정 15
• 2. Poly(urethane-isocyanurate) 복합체의 정량 및 분석 18
• 가. 합성 후 시간 경과에 따른 poly(urethane-isocyanurate) 복합체의 조성 변화 21
• 나. NCO index에 따른 PUIR foam의 정량 분석 22
• 3. Poly(urethane-isocyanurate) 복합체의 열적 특성 26
• 가. NCO index에 따른 Base-PUIR foam의 열적 특성 26
• 나. 난연제 투입 유무/종류/NCO index에 따른 PUIR foam의 열적 특성 31
• (1) 난연제의 열적 특성 31
• (2) 난연제 투입 유무/종류/NCO index에 따른 PUIR foam의 열적 특성 33
• Ⅳ. 결론 38
• 가. NCO index에 따른 Poly(urethane-isocyanurate) 복합체의 열적 안정성 38
• 나. 난연제 투입에 따른 Poly(urethane-isocyanurate) 복합체의 열적 안정성 38
• 참고문헌 40
• Abstract 42