Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.10, No.7, 990-995, November, 1999
DGEBA/선형 아민(EDA, HMDA) 경화제의 주쇄 탄소숫자와 물성과의 관계에 대한 연구
Chemo-mechanical Analysis of Bifunctional Linear DGEBA/ Linear Amine(EDA,HMDA) Resin Casting Systems
초록
경화된 에폭시수지의 삼차원 망상구조 형성에 관한 정보를 알 수 있는 chemomechanical한 관점에서의 물성 연구는 아직까지 매우 미진하다. 이를 위한 기초적인 작업의 한 일환으로, 선형구조를 가지고 양쪽 말단기에 에폭시기를 가지는 대표적 범용 에폭시수지인 DGEBA(diglycidylether of bisphenol A, YD-128, 국도화학(주))를 양쪽 관능기가 동일하고 주쇄의 사슬길이가 서로 다른 선형아민 경화제인 ethylene diamine(EDA, 주쇄의 탄소원자수: 2개)와 hexamethylene diamine(HMDA, 주쇄의 탄소원자수: 6개)으로 각각 1:1 당량비로 혼합하여 1차 및 2차의 경화조건으로 경화하였고, 이것을 경화제의 주쇄의 탄소원자수에 의한 분자량과 화학구조 차이가 반응특성, 기계적특성, 열적특성에 미치는 영향을 조사하였다. 반응특성을 측정하기 위하여 DSC 열분석, 열안정성을 알아보기 위해 TMA 분석, 에폭사이드기의 전환율 계산을 위해 FT-IR 분석, shrinkage(%)를 구하기 위하여 밀도측정, 유리전 이온도와 선팽창계수 측정을 위해 TMA 분석, 기계적특성 분석을 위하여 인장시험 및 삼점 굴곡시험을 행하였다. 그 결과, 수지 경화물의 특성은 경화제 주쇄의 탄소원자수에 따라 큰 영향을 받는다. 즉, 주쇄의 사슬길이가 짧은 EDA 경화물계는 주쇄 사슬길이가 긴 HMDA 경화물계 보다 열안정성, dpoxide group의 전환율, 밀도, 유리전이온도, 인장탄성율, 굴곡탄성율 및 굴곡강도가 높은 값을 나타냈고, 최대 발열온도, shrinkage(%), 선창팽창걔수, 인장강도의 값은 낮은 값을 나타내었다. 이는 주쇄의 탄소원자수 2개를 가지는 EDA가 3차원 망목상 구조 형성과정에서 packing ability가 우수하여 rigid한 특성을 가지기 때문이다.
To determine the effect of chemical structure of linear amine curing agents on thermal and mechanical properties, standard epoxy resin DGEBA was cured with ethylene diamine(EDA) and hexamethylene diamine(HMDA) in a stoichiometrically equivalent ratio. From this work, the effect of linear amine curing agents on the thermal and mechanical properties is significantly influenced by the chemical structure or chain length of curing agents. In contrast, the results show that the DGEBA/EDA system having the two carbons had higher values in the thermal stability, maximum conversion of epoxide, density, glass transition temperature, tensile modulus, flexural strength, and flexural modulus than the DGEBA/HMDA system having the six carbons, whereas the DGEBA/EDA cure system had relatively low values in the shrinkage(%), theemal expansion coefficient, tensile strength, and had similar values in the maximum exothemic temperature, and conversion of epoxide compared to the DGEBA/HMDA cure system. This findings indicate that packing ability in the HMDA structure affects the thermal and mechanical properties.
- May CA, "Epoxy Resins," Marcel Dekker, New York (1988)
- Morgan RJ, J. Appl. Polym. Sci., 23, 2711 (1980)
- Lee H, Neville K, "Handbook of Epoxy Resins," McGraw-Hill, New York, Ch 7 (1967)
- Smith IT, Polymer, 2, 95 (1961)
- Schecter L, Wymstra J, Kurkjy RE, Ind. Eng. Chem., 48, 94 (1956)
- Schecter L, Wymstra J, Kurkjy RE, Ind. Eng. Chem., 49, 1107 (1957)
- Schultz WJ, "International Encyclopedia of Composites," ed. By S.M. Lee, Vol. 2, p. 77, VCH Pub. Inc., New York (1990)
- Kamal MR, Huang B, "Handbook of Polymer Degradation," ed. By S.H. Hamid, M.B. Amin, and A.G. Maadhah, p. 127 ~ 168, Marcel Dekker Inc., New York (1992)
- Lin YG, Sautereau H, Pascault JP, J. Polym. Sci. A: Polym. Chem., 24, 2171 (1986)
- Wang X, Gillham JK, J. Appl. Polym. Sci., 43, 2267 (1991)
-
Skourlis TP, Mccullough RL, J. Appl. Polym. Sci., 62(3), 481 (1996)
- Gillham JK, Enns JB, TRIP, 2, 406 (1994)
- Lee JR, Kim JH, Lee KS, Lee SK, Polym.(Korea), 14(6), 590 (1990)
- Enns JB, "The Cure of thermosetting Epoxy/Amine Systems," Chap. 5, University Microfilms International, Ann Arbor, Michigan (1982)
- Pang KP, Gillham JK, J. Appl. Polym. Sci., 37, 1969 (1989)
- Lee JR, Kim JH, Composite (Korea), 1, 10 (1988)
- Turner DT, "Fractographic Effect of Glassy Organic Networks," in Characterization of Highly Cross-Linked Polymers ed. by S.S. Labana and R.A. Dickie, ACS Symp. Series, 243 (1984)
- Lee JR, Park JY, Lee JM, Composite (Korea), 7, 26 (1994)