고분자소재공학실험 A+ 레포트 폴리우레탄폼(polyurethane foam) 제조

소개

2024년 고분자소재공학실험에서 A+ 받은 레포트 입니다.
그동안의 레포트 작성하던 노하우를 바탕으로 이 실험과목에서 가장 완성도 높은 레포트를 작성했습니다.

사진 자료 O, 논문 참고 O, 관찰 결과 매우 상세합니다.

목차

1. Title
2. Date
3. Principle
4. Apparatus and Reagents
5. Procedure
6. Result
7. Discussion
8. Reference

본문내용

1. Title
폴리우레탄폼 제조

2. Date
2024.05.29

3. Principle
1) 폴리우레탄(polyurethane) 특징
양 말단에 하이드록시기(-OH)를 가지는 PPG나 PTMG, Polyester diol, PCL diol, PC diol 등의 polyol에 과량인 TDI나 MDI, NDI 등의 isocyanate를 중합 반응시켜 말단에 이소시아네이트기(-NCO)를 갖는 프리 폴리머가 만들어진다. 이때 이 프리 폴리머가 amine이나 diol과 같은 사슬 연장제로 부가 중합하면 폴리우레탄이 만들어진다. 이런 폴리우레탄은 ‘soft segment’와 ‘hard segment’의 반복 구조로 이루어져 있는데, soft segment는 polyol이 구성하고 hard segment는 isocyanate와 amine의 반응과 하이드록시기와의 반응 등이 구성한다. 따라서 폴리우레탄은 hard segment와 soft segment의 원료 조성을 변화시켜 다양한 특성을 가진 고분자를 제조할 수 있다.
이때 soft segment의 비율이 높을수록 경도가 낮고 탄력이 강한 부드러운 고무와 같은 구조가 되며 엉켜있는 구조로 인해 높은 연신율이 가능하게 된다. 반면에 hard segment의 비율이 높다면, 경도가 높아지고 강성이 커지는 구조가 될 수 있다. Figure 1은 폴리우레탄을 구성하는 hard segment와 soft segment 구조를 나타낸 그림이다. [1]

<figure 1. Polyurethane의 soft segment, hard segment 구조> [1]
폴리우레탄의 특성은 isocyanate와 polyol의 유형, 가교 결합의 정도 등에 영향을 받는다. 적은 가교 결합을 가진 긴 사슬로는 매우 신축성이 있는 중합체를 얻을 수 있다. 반면 많은 가교결합을 가진 짧은 사슬은 단단한 중합체를 생성할 수 있다. 중간 가교결합을 가진 긴 사슬은 폼 제조에 유용한 중합체를 합성한다. [2]

참고자료

· 구글, 폴리우레탄, http://www.ybsworld.com/home/polyurethan/
· 구글, polyurethane, https://en.wikipedia.org/wiki/Polyurethane
· Moises L.Pinto, Journal of chemical education, Vol.87, No.2, 2010, pp.212~214
· 구글, 발포제, https://ko.pvcadditives.net/news/types-and-requirements-of-foaming-agent-67567881.html
· 윤완희, 김상범, 발포제에 따른 폴리우레탄 폼의 발포 특성 및 물성, polym.Korea, Vol.45, No.3, 2020, pp.406~407, pp.409~412
· 구글, 폴리우레탄 폼 계면활성제, https://www.kmci.co.kr/kor/ts/get/15
· 김효주, 권순관, 최건형, 이영범, 김우년, 김상범, 경질 폴리우레탄 폼 제조에 있어서 촉매와 이소시아네이트가 미치는 영향, 한국가스학회 학술대회논문집, (2003), pp.182~184
· 심완섭, 폴리우레탄 합성과 polyol 분자량에 따른 물성에 대한 영향, PhD Thesis, 부경대학교 산업대학원, 2004, pp.1~2
· 구글, 폴리우레탄 촉매 역할, https://ko.pu-catalysts.com/info/what-is-the-metal-catalyst-for-polyurethane--91866635.html
· 한영수, 폴리우레탄 촉매의 최근 개발 동향, 한국과학기술정보연구원, p.5
· 이형일, 이기윤, 젤화 촉매의 종류 및 함량에 따른 경질 폴리우레탄 폼의 기계적 물성 변화, Polymer (Korea), Vol.39 No.4, 2015, pp. 529-532 p.536