화학공학소재연구정보센터
홈 로그인 로그아웃 연락처 사이트맵
Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.11, No.4, 371-376, June, 2000
Export Citation
불소 변성 폴리우레탄의 합성과 표면 개질; II. 폴리올 구조와 분자량의 영향
Synthesis of Fluorine Modified Polyurethane and Surface Modification; II. Effect of Polyol Structure and Molecular Weight
임철환, 최희성, 노시태†
  • 한양대학교 공학대학 화학공학과, 안산 425-791
Chul Hwan Lim, Hee Sung Choi, and Si Tae Noh†
  • Department of Chemical Engineering, Hanyang University, Ansan 425-791, Korea
E-mail:
초록
과불화 1가 알코올인 N-ethyl-N-2-hydroxyethyl-perfluorooctanesulfonamide (HFA)와 삼관능성 이소시아네이트인 tris(6-isocyanatohexyl)isocyanurate (TIHI)를 반응시켜 불소를 함유한 디이소이아네이트(FMD)를 합성한 후, 각각 폴리에테르 ( =2000, 1000 g/mol)형과 폴리에스테르( =2000, 1000 g/mol)형의 폴리올을 반응시켜 폴리우레탄 표면 개질제로서 불소 변성 폴리우레탄 (FMPU)을 합성하였다. 이렇게 합성한 불소 변성 폴리우레탄(FMPU)을 일반 합성피혁 제조용으로 사용되는 폴리에스테르 형의 폴리우레탄(BPU)에 혼합하여 FMPU의 폴리올 구조와 분자량 크기가 표면 물성과 열적 성질에 미치는 영향을 고찰하였다. 표면 성질과 열적 성질은 각각 접촉각 측정기와 시차 주사 열분석기(DSC)로 측정하였고, 우레탄 필름의 단면 모폴로지는 전자현미경(SEM)으로 관찰하였다. FMPU의 폴리올 분자량이 적을수록 혼합된 폴리우레탄의 표면 에너지는 감소하는 경향을 보였다. 이러한 현상은 폴리올의 분자량 감소에 따라 불소 원자의 표면 배향이 보다 용이하게 되는데 기인하는 것으로 생각된다. BPU와 동일한 폴리올로 제조된 폴리에스테르 형 FMPU를 혼합한 경우가 폴리에테르 형의 FMPU를 혼합한 경우보다 낮은 표면 에너지를 나타내었다. 이러한 결과는 폴리에테르 폴리올과 폴리에스테르 폴리올 사이의 비상용성으로 인하여 불소의 표면 배향을 제한하기 때문이라고 생각된다. FMPU 첨가에 따른 분리 현상은 fluorine 함량이 0.573wt% 일 때 DSC와 SEM을 사용함으로써 관찰되었다.
Fluorine modified diisocyanates (FMD) was synthesized from tris(6-isocyanatohexyl)isocyanate (TIHI) and N-ethyl-N-2-hydroxyethyl-perfluoroctanesulfonamide(HFA). Then fluorine modified polyurethane (FMPU) was synthesized from FMD and two type polyols, polyehter and polyester, which had molecular weight of 2000 g/mol and 1000 g/mol respectively. To observe the effects of polyol structure and molecular weight on the surface energy of blended polyurethane, the FMPU was mixed into the polyester type polyurethane which is commonly used in artificial lether manufacturing. The surface energies and the thermal properties of the blended PU film were measured by a contact angle meter and DSC. The film morphology of cross section was observed by SEM. The surface energies of of blended PU decreased with decreasing the molecular weight of polyols. This result indicates that the improved surface arrangement of fluorine was caused by the decrease molecular weight of polyol. The surface energies of blended PU with polyester type FMPU showed lower value than that of polyether type FMPU, due to the limited degree of surface arrangement of fluorine caused by the incompatibility between polyether polyol and polyester polyol. Using DSC and SEM, a phase separation of FMPU was observed when the fluorine content was 0.573 wt%.
Keywords:fluorine modified polyurethanes;surface energy;degree of surface arrangement of fluorine;incompatibility
  1. Tang YW, Santerre JP, Labow RS, Taylor DG, J. Appl. Polym. Sci., 62(8), 1133 (1996) 
  2. Tonelli C, Trombetta T, Scicchitano M, Castiglioni G, J. Appl. Polym. Sci., 57(9), 1031 (1995) 
  3. Oertel G, "Polyurethane Handbook," Hanser Publisher, Munich Vienna, New York (1985)
  4. Tonelli C, Trombetta T, Scicchitano M, Simeone G, Ajroldi G, J. Appl. Polym. Sci., 59(2), 311 (1996) 
  5. Champman TB, J. Polym. Sci. A-Polym. Chem., U27, 1993 (1989)
  6. Hare EF, Shafrin EG, Zisman WA, J. Phys. Chem., 58, 236 (1954) 
  7. Benrashid R, Nelson GL, Linn JH, Hanley KH, J. Appl. Polym. Sci., 49, 523 (1993) 
  8. Kine B, "Encyclopedia of Chem. Tech.," 15, 377, John Wiley & Sons, New York (1981)
  9. Park IJ, Kim DK, Lee SB, Prospect. Ind. Chem., 2(2), 13 (1999)
  10. Ward RS, White KA, Hu CB, "Polyurethanes in Biomedical Engineering," Eds., H. Planck, G. Egbers, and I. Syre, 181, Elsevier Science Publishers, Amsterdam (1984)
  11. Yoon SC, Ratner BD, Macromolecules, 21, 2392 (1988) 
  12. Yoon SC, Ratner BD, Macromolecules, 21, 2401 (1988) 
  13. Yoon SC, Sung YK, Ratner BD, Macromolecules, 23, 4351 (1990) 
  14. Lim CH, Choi HS, Noh ST, J. Korean Ind. Eng. Chem., 10(6), 913 (1999)
  15. Van Krevelen DW, "Properties of Polymers," 3, 227, Elsevier Scientific Publishing Company, Arnhem (1990)