Synthesis and Mechanical Properties of Water-soluble Polyurethane = 수용성폴리우레탄의 합성과 미케니칼특성

국문 초록 (Abstract)

수용성폴리우레탄은 사용하는 폴리올, 이소시아네이트, 촉매 및 사슬 연장제에 따라서 매우 다른 물성을 갖는다. 일반적으로 폴리올에 의한 유연한 물성과 이소시아네이트에 의한 경직된 물성으로 폴리우레탄의 물성이 결정된다. 경직된 물성을 나타내는 hard segment는 사용하는 사슬연장제에 따라 우레탄 및 우레아 결합을 형성하게 된다. 따라서 본 논문에서는 사슬 연장제로서 물을 사용하여 우레탄과 우레아 결합을 갖게 하여 경직된 rigidness를 갖는 수용성폴리우레탄을 합성하고자 하였다.
기계적 특성이 우수하고 내화학성을 갖는 수용성폴리우레탄 소재를 만들기 위하여 물을 함유한 폴리프로필렌 글리콜과 이소시아네이트를 사용하여 고기능성 수용성폴리우레탄을 합성하였다. 합성시 발현하는 반응을 파악하기 위하여 반응시의 Free NCO의 함량의 변화를 측정하였으며 합성된 폴리우레탄을 필름화하여 FT-IR spectra를 사용하여 우레탄 및 우레아에 의한 특성 스펙트럼을 확인함으로서 합성된 폴리우레탄의 구조를 파악하고자 하였다. 또한 물의 함량과 사용 폴리올과 이소시아네이트의 당량비에 따른 합성 폴리우레탄의 열적성질, 흐름특성, 그리고 기계적 특성을 고찰하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Water-soluble polyurethane is the most versatile class of polymers for the coating and leather material. Water-soluble polyurethane need to have chemical stability and good mechanical property. In this study, high performance water-soluble polyurethane was synthesis by water containing and isocyanate. Water in PPG is used as the chain extender to produce urea link. The structure of synthesized water-soluble polyurethane was identified by FT-IR spectra and push-pull scale and water content. Self-levelling ability and mechanical properties were also investigated.
It has been found that water in PPG caused the formation of urea link which provide the rigid property of water-soluble polyurethane. Urea links are more pronounced with increasing NCO/OH ratio and water content. Hydrogen bonding between soft segment and rigid segment were dissosiated and reacted free NCO in urethane. Viscosity was become more densely increasing with water content and NCO/OH ratio. In high ratio of NCO/OH, the modulus and tensile strength was dramticaly increased.

목차 (Table of Contents)

• 국문요약
• 목차 = ⅰ
• Ⅰ. 서론
• 1. 폴리우레탄(Polyurethane, PU) = 1
• Ⅱ. 이론 = 3
• 1. 폴리우레탄 수분산체의 이론적 배경 = 3
• 가. Isocyanates = 4
• 나. 폴리올(Polyols) = 6
• 다. 촉매(Catalysts) = 9
• 라. Chain extenders = 11
• 2. 합성반응(Synthetic reaction) = 12
• 가. 활성수소 화합물과의 부가 반응 = 13
• 1) 알코올류와의 반응 = 13
• 2) 아민류와의 반응 = 13
• 3) 물과의 반응 = 13
• 4) 카르복실산과의 반응 = 14
• 5) 페놀과의 반응 = 14
• 6) 우레탄기와의 반응 = 14
• 7) 우레아기와의 반응 = 15
• 8) 이소시아네이트의 자체부가반응 = 15
• Ⅲ. 실험 = 21
• 1. 시약 및 기기 = 21
• 2. 폴리우레탄 합성 방법 = 28
• 3. 실험 방법 = 29
• 4. 합성 폴리우레탄의 Mechanical 특성 = 31
• Ⅳ. 결론 = 32
• 1. FT-IR을 이용한 수용성폴리우레탄의 합성 Mechanism에 대한 고찰 = 32
• 부록 = 43
• 참고문헌 = 45
• ABSTRACT = 48
• 감사의 글 = 49