폴리우레탄으로 개질한 불포화 폴리에스테르 수지의 강인성

Abstract

불포화 폴리에스테르 수지(unsaturated polyester,UP)는 대표적인 열경화성 수지로 점도가 낮아 다양한 복합재료 공정을 용이하게 이용할 수 있어 범용 복합재료 수지로 많이 쓰이고 있다. 그러나 UP는 경화 후 부피가 5-8%정도 감소하고 알칼리에 약하며 brittle하다는 결점을 가지고 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 다양한 종류의 첨가제와의 블렌딩을 통하여 해결하려는 연구들이 수행되어지고 있다. 본 연구에서는 UP말단에 폴리우레탄(polyurethane, PU)을 도입하여 강인성을 향상시키고 이때 폴리우레탄의 soft segment인 폴리올이 UP/PU 고분자 네트워크 혼합체의 강인성에 미치는 영향을 살펴보았다. UP 말단 히드록실기에 메틸디이소시아네이트(methyldiisocyanate, MDI)를 먼저 반응시킴으로써 PU를 UP말단에 도입할 수 있었다. UP에 대한 PU의 함량이 2 wt%일 때가 가장 높은 강인성 값을 보였다. 이는 UP와 PU의 결합에 의한 효과이며 그 이상일 때 강인성 값들이 감소하는 것은 미반응물로 존재하는 폴리올 때문인 것으로 보여진다. 그리고 폴리올의 분자량이 증가할수록 분자의 움직임이 떨어지게 되어 충분히 반응에 참여하지 못하기 때문에 강인성 값은 떨어지는 것으로 나타났다.

Unsaturated polyester(UP) resin is one of the major thermosetting resins. It is very useful as the matrix resin of the composite material because of its low viscosity. The polymer resin, however, has several drawbacks; The volume shrinkage occurs during the crosslinking reaction of the UP resin with styrene monomer and the resulting polymer is weak to the alkali and also brittle. The mechanical properties of UP resin can be improved by blending various materials. In this study, polyurethane(PU) was used as a modifier in order to enhance the toughness of the UP resin. The goal of the research is to study the effect of the polyol molecular weight as a PU soft segment and the PU contents on the toughness of PU-modified UP resins. UP/PU polymer network may occur through the reaction between isocyanate group in the methyldiisocyanate(MDI) and hydroxyl group in the UP molecules. The maximum toughness value was shown at 2 wt% of the PU content. This effect results from the incorporation of the PU segment into the UP resin.