561 Korean Chem. Eng. Res., Vol. 48, No. 5, October, 2010, pp. 561-567 Colloidal Silica 를 이용한 Silylated Waterborne Polyurethane/Silica Nanocomposite 의 제조 홍민기·신용탁·최진주·이원기*·이경배*·유병원*·이명구**·송기창 † 건양대학교 화공생명학과 320-711 충남 논산시 내동 26 * 한진화학 주식회사 기술연구소 437-801 경기도 의왕시 고천동 333 ** 나노스피어( 주) 경기도 화성시 송산면 중송리 95-3 (2010 년 4 월 9 일 접수, 2010 년 4 월 29 일 채택) Preparation of Silylated Waterborne Polyurethane/Silica Nanocomposites Using Colloidal Silica Min Gi Hong, Yong Tak Shin, Jin Joo Choi, Won Ki Lee*, Gyoung Bae Lee*, Byung Won Yoo*, Myung Goo Lee** and Ki Chang Song † Department of Chemical and Biochemical Engineering, Konyang University, 26 Nae-dong, Nonsan, Chungnam 320-711, Korea *Technical Research Institute, Hanjin Chemical Co., LTD, 333 Gocheon-dong, Uiwang, Gyeonggi 437-801, Korea **Nanosphere Co., LTD, 95-3 Jongsongri, Sonsanmyeon, Hwaseong, Gyeonggi, Korea (Received 9 April 2010; accepted 29 April 2010) 요 약 Isophrone diisocyanate, poly(tetramethylene glycol) 과 dimethylol propionic acid 로부터 제조된, polyurethane 부분중 합체의 미반응 NCO 기를 aminopropyl triethoxysilane 으로 capping 시켜 silylated waterborne polyurethane 을 합성하였다. 연이어 이것을 colloidal silica 와 혼합하여 silylated waterborne polyurethane/silica nanocomposite 를 제조하였다. 동적 빛 산란법에 의해 측정된 nanocomposite 입자의 평균 크기는 silica 함유량과 무관하게 거의 일정한 수치를 나타내었 다. 그러나 제조된 nanocomposite 의 열적안정성은 순수한 waterborne polyurethane 보다 우수하였다. Abstract - Silylated waterborne polyurethane was synthesized by capping the NCO groups of polyurethane prepoly- mer, prepared from isophrone diisocyanate, poly(tetramethylene glycol) and dimethylol propionic acid, with aminopro- pyl triethoxysilane. Subsequently, it was mixed with colloidal silica to prepare silylated waterborne polyurethane/silica nanocomposites. The average sizes of nanocomposite particles, measured by dynamic light scattering, showed almost the same value, irrespective of increasing silica content. However, the prepared nanocomposites showed better thermal stability than pure waterborne polyurethane. Key words: Silylated Waterborne Polyurethane, Aminopropyl Triethoxysilane, Colloidal Silica, Nanocomposite 1. 서 론 폴리우레탄(Polyurethane, PU) 은 다양한 물성을 지닌 수지로 도 료, 고무, 피혁, 섬유 등의 접착제 및 유리나 금속 재료 등의 코팅제 로 광범위한 방면에 널리 활용되고 있다. 따라서 유연성과 강인성 뿐만 아니라 내화학성, 내용매성, 내마모성과 같은 물성도 비교적 용이하게 제어할 수 있다[1]. PU 는 기본적으로 분자 말단에 2 개의 hydroxyl group(OH) 을 지닌 polyol 과 diisocyanate(NCO) 의 결합에 의해서 형성되며, polyol 의 강한 소수성으로 인해 전통적으로 BTX 등의 유기용제를 통해 유성으로 제조되어 왔다[2]. VOC(volatile organic compound) 규제가 확대됨에 따라 PU 에 대 한 환경친화적인 제조 방법들이 요구되고 있는 실정이고, 유성은 제 조공정이나 사용과정에서 유기용매의 방출에 따른 화재의 위험 및 대기오염이 심각하여 환경보존이나 작업환경 개선을 위해 수성으로의 전환이 요구되고 있는 실정이다[1-4]. 최근에는 소수성인 우레탄 결 합 내에 외부 유화제의 첨가 없이 극성 이온기를 도입하여 ionomer 형으로 유도한 후 물에 안정적으로 분산시키는 WPU(waterborne polyurethane) 의 제조와 그 물성 향상에 관한 연구가 활발히 진행되 고 있다[5-8]. Ionomer 형은 양이온 혹은 음이온기를 도입하는 방법 으로 자기 유화를 유도하는데, 산업적인 측면에서 가장 보편적으로 † To whom correspondence should be addressed. E-mail: [email protected]
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Colloidal Silica 를 이용한 Silylated Waterborne Polyurethane/Silica … · 2011. 11. 14. · Colloidal Silica를 이용한 Silylated Waterborne Polyurethane/Silica Nanocomposite의
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Korean Chem. Eng. Res., Vol. 48, No. 5, October, 2010, pp. 561-567
Colloidal Silica를 이용한 Silylated Waterborne Polyurethane/Silica
Nanocomposite의 제조
홍민기·신용탁·최진주·이원기*·이경배*·유병원*·이명구**·송기창†
건양대학교 화공생명학과
320-711 충남 논산시 내동 26
*한진화학 주식회사 기술연구소
437-801 경기도 의왕시 고천동 333
**나노스피어(주)
경기도 화성시 송산면 중송리 95-3
(2010년 4월 9일 접수, 2010년 4월 29일 채택)
Preparation of Silylated Waterborne Polyurethane/Silica Nanocomposites
Using Colloidal Silica
Min Gi Hong, Yong Tak Shin, Jin Joo Choi, Won Ki Lee*, Gyoung Bae Lee*, Byung Won Yoo*,
Myung Goo Lee** and Ki Chang Song†
Department of Chemical and Biochemical Engineering, Konyang University, 26 Nae-dong, Nonsan, Chungnam 320-711, Korea
*Technical Research Institute, Hanjin Chemical Co., LTD, 333 Gocheon-dong, Uiwang, Gyeonggi 437-801, Korea
**Nanosphere Co., LTD, 95-3 Jongsongri, Sonsanmyeon, Hwaseong, Gyeonggi, Korea