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Synthesis and characterization of polyurethane obtained from biopolyols based on dimeric acid from vegitable oil 원문보기

  • 저자

    우봉

  • 학위수여기관

    경상대학교 대학원

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    나노신소재공학부 나노신소재융합공학

  • 지도교수

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

    XIV, 108 p.

  • 키워드

    Polyurethane Waste vegetable oil Hydrophobicity Polyol Dimer acid;

  • 언어

    eng

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13534224&outLink=K  

  • 초록

    본 연구에서는 폐 대두유로부터 얻어지는 다이머산 (DA)을 사용하여 폴리에테르 폴리올과 폴리에스터 폴리올을 제조하였다. 폴리에테르 폴리올은 다이머산 (DA)과 프로필렌 옥사이드 (PO)을 개환 중합 반응을 시켜 제조하였다. 폴리올의 평균 분자량은 GPC 및 적정법에 의해 측정하였으며 DA와 PO의 합성 반응은 FTIR 및 NMR 분광법에 의해 구조를 확인하였다. 폴리올의 열 안정성은 TGA에 의해 측정하였으며 다이머산으로 만든 폴리올은 상업적인 폴리에틸렌 글리콜보다 더 좋은 열 안정성을 가지고 있는 것이 확인되었다. 녹색 폴리 우레탄(PU)을 만들기 위해서 제조한 폴리에테르 폴리올과 사슬연장제(에틸렌 글리콜, EG)와 이소시아네이트 (MDI)를 NCO/OH =1.15의 조건에서 반응시켰다. 폴리올의 정량 변화 실험을 통하여 분자량 1000으로 된 폴리올의 경우 소수성이 가장 좋다는 것을 알았으며, 폴리올과 EG, MDI의 몰 비를 변화시켜 실험해본 결과 1:4:5.7의 비율에서 기계적 강도가 가장 좋은 것으로 밝혀졌다. ATR-FTIR 분석을 통하여 각 원료의 화학변화와 분자 내 가능한 가교결합을 확인하였으며 TGA 및 DSC 분석을 통하여 합성한 녹색 PUs의 열 안정성을 알 수 있었다. 또한 인장강도, 신율 보유성 등의 특성 평가도 하였다. 내근성 분석으로 인해 분자량 1000인 폴리올으로 만든 우레탄이 더 좋은 내근성을 가지고 있다는 것을 알 수 있었다. 폴리에스터 폴리올은 다이머산(DA)과 1,4-부탄디올(1,4-BD)을 중합반응 시켜 얻었으며, 폴리올의 평균 분자량, 구조, 열 안정성은 각각 GPC, 적정법, FTIR, NMR, 그리고 TGA등을 사용하여 측정하였다. 폴리에스터 폴리올은 사슬 연장제 (1,4-부타디올, 1,4-BD)와 이소시아네이트 (MDI)를 NCO/OH=1.1의 조건에서 열가소성 폴리우레탄(TPU)를 만들었다. TPU의 구조, 기계적 물성, 열적 특성은 각각 ATR-FTIR, UTM, TGA, DSC등을 사용하여 측정하였으며, 다이머산으로 만든 폴리에스터 폴리우레탄이 가장 좋은 열안정성을 나타냈다.


    Vegetable oils are environmental friendly and renewable resources and have attracted considerable attention as a raw material for synthesis of polymers. In this study, dimer acid (DA) obtained from waste soybean oil was used together with propylene oxide (PO) to obtain a novel polyether polyols (prepolymers for polyurethanes) through ring opening polymerization reaction. The average molecular weight of polyols was estimated by GPC and titration method. The substantial reaction between DA and PO was evident from FTIR and NMR spectroscopy. The thermal stability of polyether polyols was estimated by TGA. Subsequently, the polyols were reacted with chain extender (ethylene glycol, EG) and isocyanate (MDI) to prepare green polyurethanes (PUs). The effect of molar ratio variation of EG and MDI with a fixed amount of polyols was estimated by measuring hydrophobicity and mechanical strength of PUs. The molar ratio such as 1:4:5.7 of polyol : EG : MDI was found to exhibit maximum hydrophobicity and improved mechanical strength that were comparable with commercially available PUs. ATR-FTIR spectroscopic analysis confirmed the chemical changes and possible crosslinking in PUs. TGA and DSC analysis also showed substantial thermal stability of the green PUs. Mechanical properties retention and organic solvents resistance was also used to evaluate the performance of green PUs. Puncture resistance test was performer to measures the puncture resistance capacity of the materials. The Polyol (Mn=DAP1000) based PU had slightly better puncture resistance. On the other hand, DA together with 1, 4-butanediol (1, 4-BDO) was initially polymerized to synthesize polyester polyols. The physical properties of the polyester polyols were characterized GPC, titration method, FTIR, NMR and TGA. TPUs were then synthesized by reacting polyols with chain extender (1, 4-butanediol, 1, 4-BDO) and isocyanate (MDI). The effects of TPUs on structure properties, thermal properties, and mechanical properties have been studied by ATR-FTIR TGA, DSC and UTM. TPUs were synthesized from polyester polyols that was derived from dimer acid (DA) was found to have better thermal performance.


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