[중합공학실험]Synthesis of Urea-formaldehyde Resin

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 토의 사항
7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
가. Urea-formaldehyde 수지의 합성에 대한 이해 및 합성법 습득
나. 부가축합 반응에 대한 이해

2. 실험 이론 및 원리
가. Urea-formaldehyde Resin (UF)
Urea와 formaldehyde의 pH의 조절과 축합반응에 의해 생성된 열경화성 수지로 가격이 저렴하고, 반응시간이 빠르며, 수용성이 높고, 내마모성과 미생물에 대한 저항성 때문에 널리 활용된다. 용도는 화장품의 용기 캡 및 식기 부품의 성형품, 합판과 목재 접착재, 알코올 첨가한 도료용, 산성으로 열경화한 섬유 가공용 등이 활용되며 용도에 따른 제법이 달라진다.
Urea-formaldehyde polymer의 화학 구조는 반복단위로 구성되며 [그림 1]은 Urea-formaldehyde의 prepolymer의 합성과정을 나타낸 것이다. 첫 번째 반응은 urea와 formaldehyde의 부가반응이고 두 번째 반응은 부가반응으로 생성된 methylol urea이 반응해 탈수축합반응으로 두 반응이 단계적으로 일어난다. 이를 부가축합 반응이라고 한다.

<중략>

3. 실험 기구 및 시약
가. 실험 기구
2구 둥근 플라스크, 오일배스, 아답터, 비커, 삼각 플라스크, 실리콘 오일, 교반기, 핫플레이트 /

나. 실험 시약
urea, formaldehyde, ammonia water, butanol, phosphoric acid

4. 실험 방법
가. Urea-formaldehyde 수지의 합성 방법
1) 40% Formaldehyde 1.8 g과 25% aqueous ammonia 1방울을 2구 둥근 플라스크에 투입하여 65 ℃에서 1 hour 동안 교반 및 가열을 실시한다.
2) Aqueous ammonia를 이용하여 반응기의 pH가 7.5～8.5가 되도록 조절한다.
3) 2)의 혼합물을 교반시키면서 urea 1.5 g을 첨가하고, 1시간 동안 100 ℃가 되도록 천천히 승온을 실시한다.

참고 자료

Shital Amin, Nitin Padhiyar,“Formation of alkoxy groups in the synthesis of butylated urea formaldehyde resins: Reaction mechanism and kinetic model”, Science Direct, 2018
Johannes Fink, “Petroleum Engineer's Guide to Oil Field Chemicals and Fluids”, Science Direct, 2021
Qi-Ning Sun, Chung-Yun Hse, Todd F. Shupe,“Effect of Different Catalysts on Urea–Formaldehyde Resin Synthesi”, Inc. J. Appl. Polym. Sci, 2014, 131, 40644.
손명권(재편집자), 도료공학, 부산공업대학교 출판부, 2004, 7장 아미노수지도료