피마자 기반 수성 폴리우레탄(CPUD)을 얻기 위해 무 변성 피마자유 (CO) 와 투명 필름을 얻기 위해 이소포론 디이소시아네이트(IPDI)를 사용했다. 유연성을 증가시키기 위해 폴리프로필렌글리콜 (PPG)의 혼합 효과를 분석하였다. 또한, 사슬연장제로 에틸렌다이아민(EDA)을 사용했다. 각각 피마자유 함유에 따른 변화와 사슬연장제 변화에 따른 인장강도, 연신율 내마모성을 측정했다. 피마자유 함유가 많은 시료의 인장강도가 1.112kgf/㎟, 연신율 88%로 나타났으며, 사슬연장제 함유가 많은 시료의 인장 강도가 3.33kgf/㎟, 연신율 99%로 측정되었다. 표면강도는 SEM을 통해 육안으로 확인하였다.

친환경 폴리우레탄은 다양한 분야에서 다양하게 사용되는 활용성이 높은 소재로 정의 할 수 있다. 이소시아네이트와 폴리올의 합성에 따른 다양한 구조적 특성 관계는 제조현장에서 사용상의 다양 성과 맞춤화를 제공하고 있다. 폴리우레탄의 특성은 부드러운 터치 코팅부터 바위처럼 단단한 건축 자재 에 이르기까지 활용 범위가 매우 다양하다. 이러한 기계적, 화학적 및 생물학적 특성과 맞춤의 용이성은 연구분야에서 뿐만 아니라 관련 산업에서도 엄청난 관심을 불러오고 있다. 수분산 폴리우레탄 재료의 성 능향상을 높이기 위해서는 원료의 배합을 조정하고 첨가제와 나노 소재등을 추가하는 등의 과정을 통해 이끌어 낼 수 있다. 본 연구에서는 의료 과학, 자동차, 코팅, 접착제, 페인트, 섬유, 해양 산업, 목재 복 합 재료 및 의류분야의 친환경 수분산 폴리우레탄 기본 화학 구조를 조명한다.

본 연구에서는 폴리비닐알콜(PVA)와 폴리프로필렌글리콜(PPG)기반의 창상피복용 수분산 폴리우레탄수지를 합성하였으며, 시료의 물리적 특성을 필름 시료와 피혁(Full-Grain) 표면에 코팅을 하여 물리적 특성 변화를 연구하였다. 인장강도의 경우 PVA가장 적게 반응된 PUD-PA1 2.00 kgf/㎟ 으로 가장 높은 저항성을 보였으며. 마찬가지로 연실율은 PVA가장 적게 반응된 PUD-PA1가 554%로 높게 측정되었다. 내마모성 측정 결과 PVA 반응이 증가함에 따라 표면의 강도나 낮게 36.77 ㎎.loss로 감소 됨을 알수 있었다.

본 연구에서는 에틸아세테이트와 피페라진을 적용한 가죽 표면 코팅제로 사용할 수용성 폴리우레탄의 합성을 위해 poly(tetramethylene ether) glycol(PTMG)를 기반으로 isoporon diisocyanate (IPDI)와 dimethylolbutanoic acid(DMBA)의 반응을 통해 프리폴리머를 합성하였다. 이후 수분산시킨 수지에 피페라진을 0.01M, 0.03M, 0.05M, 0.07M을 쇄연장 반응을 해서 각각의 인장강도, 연신율, CV(cyclic voltammetry), 내용제성 분석을 실시했다. 준비된 시료의 인장강도는 피페라진 함량 0.07M일 때 5.422 kgf/㎟ 로 측정되었으며, 연신율을 측정한 결과 피페라진이 0.01M 일 때 587 %로 측정되었다. 내용제성 분석결과 피페라진 함량과 상관없이 동등한 내용제성으로 측정되었으며, CV 측정을 통해 피페라진 함량에 따라 산화환원전위가 변화되는 것을 확인 할 수 있었다.

이소시아네이트와 아민의 빠른 반응성으로 인해 고가의 전용 도포 설비가 있어야만 시공이 가능하였던 우레아 수지를, 일반적인 도포 설비로도 시공이 가능하도록 수분산 상태의 우레아 수지를 합성하기 위한 조건을 설정하기 위하여, 1차적으로 분자량과 관능기의 수가 다른 폴리이서 아민과 다이이 소시아네이트를 사용하여 기계적 물성이 우수한 수분산 우레아 수지 합성 조건을 찾고, 2차적으로 DMPA [2,2-Bis(hydroxymethyl)propanoic acid]의 함량이 수분산 우레아 수지의 수분산 안정성에 미치는 영향을 연구하였다. 우레아기의 형성은 FT-IR ATR 분광법으로 확인하였다. 그 결과 수분산 우레아 수지의 기계적 물성은 분자량과 관능기수가 다른 폴리이서 디아민과 폴리이서 트리아민을 함께 투입한 PU-4와 PU-6 배합의 경우, 각각 인장강도가 10.5 N/㎟, 12.7 N/㎟ 및 신장률이 1165 %, 969 %로 우수하였다. 또한, 인장강도가 가장 높은 PU-6 배합에 DMPA을 0.5 몰 첨가하여 합성한 후 트리에틸 아민으로 중화시킨 수분산 우레아 수지가 14.2 N/㎟의 인장강도와 993 %의 신율로 가장 우수하였으며, 8 주 동안의 저장안전성 평가에서도 수분산 상태가 가장 안정하게 유지되었다.

Garment skin leather 표면 코팅에 사용된 폴리우레탄 수지는 polyethylene glycole(PEG)의 함유를 [NCO]/[OH] mole % 비로 달리하면서 합성하였으며, 합성된 폴리우레탄 수지의 기계적 특성은 SEM, FT-IR, UTM 등을 이용하여 측정하였다. 비이온성을 띄고 있는 PEG(poly ethylene glycol)의 [NCO]/[OH] mole % 비가 증가함에 따라 내굴곡성(건식, 습식)의 변화는 없었으며, 내마모도, 인장강 도수치가 낮아짐을 알 수 있었다. 반대로 연신율 물성은 증가함을 알 수 있었다. 점도 변화 측정 결과에 는 PEG의 [NCO]/[OH] mole % 증가에 따라 점도가 묽어짐을 알 수 있었다.

PPG와 PTMG의 몰비를 달리하면서 첨가하여 합성된 폴리우레탄 수지의 물리적 특성을 SEM, FT-IR, UTM 을 이용하여 측정하였다. 본 연구를 통해 4개의 메틸렌기를 포함한 PTMG의 몰비 가 증가함에 따라 내마모도(60.26 mg.loss), 인장강도(5.24 kgf/㎟)가 증가함을 알 수 있었다. 반대로 연 신율(297 %)은 감소함을 확인 할 수 있었으며. 톨루엔을 이용한 내용제성 물성측정 결과로부터 PTMG 의 반응 몰비 증가에 따른 물성 증감 효과는 없었다. 또한 PTMG의 몰비가 증가함에 따라 점도(4.8 cp) 가 상승함을 확인 할 수 있었다.

Buffalo leather 표면 코팅에 사용된 폴리우레탄 수지에 glycerol의 함유를 mole % 비로 달리 하면서 첨가 하였다. 합성된 폴리우레탄 수지의 기계적 특성은 SEM, FT-IR, UTM 등을 이용하여 측정 하였다. 친환경적인 고분자 수지의 관심이 고조됨에 따라 용제의 사용을 최소화한 buffalo leather 코팅에 사용되는 수분산 수지를 합성하였다. 지방족 3가 알콜인 glycerol의 mole % 비가 증가함에 따라 내마모 도, 인장강도가 감소함을 알 수 있었다. 반대로 연신율, 내굴곡 물성은 증가함을 알 수 있었다. Toluene 을 이용한 내용제성 물성측정 결과에는 glycerol의 mole % 증가에 따른 물성 증감 효과는 없었다.

Vegetable leather 표면 코팅에 사용된 폴리우레탄 수지는 glycerol의 함유를 mole% 비로 달 리하면서 합성하였다. 합성된 폴리우레탄 수지의 기계적 특성은 SEM, FT-IR, UTM 등을 이용하여 측 정하였다. 친환경적인 고분자 수지의 관심이 고조됨에 따라 용제의 사용을 최소화한 vegetable leather 코팅에 사용되는 수분산 수지를 합성하였다. 지방족 3가 알콜인 glycerol의 mole% 비가 증가함에 따라 내마모도, 인장강도가 증가함을 알 수 있었다. 반대로 연신율, 내굴곡 물성은 감소함을 알 수 있었다. Toluene을 이용한 내용제성 물성측정 결과에는 glycerol의 mole% 증가에 따른 물성 증감 효과는 없었 다.

본 논문에서는 피혁에 사용되는 수용성 폴리우레탄 사슬 연장제인 1,4-butanediol(1,4-BD)의 함유에 따른 물성변화를 조사하였다. 합성에 사용된 시약은 poly propylene glycol(PPG), isoporon diisocyanate((IPDI), dimethylolpropionic acid(DMPA), 1,4-BD를 사용하였다. 1,4-BD의 함유에 따른 내용제성과 내굴곡성 측정값은 시료 전부 우수한 물성을 보였다. 인장강도, 내마모성 측정결과 1,4-BD가 많이 함유된 시료들이 각각 1.80kgf/mm2, 49.54 mg.loss로 우수한 물성을 확인하였다. 연실율 측정결과 1,4-BD가 적게 함유된 시료가 364%로 가장 우수한 측정값을 나타냈다.

본 연구에서는 H12MDI(4,4'-methylene dicyclohexyl diisocyanate)를 이용한 수분산 폴리우레탄 수지를 합성한 다음 방염제로 활용이 되고 있는 2-인산암모늄(ammonium dihydrogen phosphate) 수용액을 수분산 우레탄 수지에 적하량을 점차 증가시켜 변화하는 물성을 피혁(leather)에 표면 코팅처리된 상태 및 열풍 건조시킨 필름의 물성을 측정 분석하였다. 내용제성 측정 결과 높은 내용제성 물성을 지닌 폴리우레탄 수지에 2-인산암모늄의 함량에 따른 물성적 변화는 크게 없었으며 모두 높은 물성치를 나타내었다. 인장 강도 측정치에서는 폴리우레탄 단독 필름의 측정치가 3.114 kgf/㎟로 가장 높은 수치를 나타내었으며, 2-인산암모늄의 합량이 제일 높은 DPU-AD3가 가장 낮은 인장력 2.510 kgf/㎟을 나타내었다. 또한 내마모도 측정에서는 DPU가 제일 높은 50.50 ㎎.loss로 우수한 물성변화를 나타내었고, 연실율의 경우역시 우레탄 단독 코팅인 DPU가 602 %로 가장 높은 수치를 나타내었다. DSC측정결과 2-인산암모늄의 함유가 높은 DPU-AD3이 Tm 값이 384℃로 고온에서 가장 안정한 수치를 나타내었다.

본 연구에서는 monoammonium phosphate가 WPU의 물성에 끼치는 영향을 필름 상태와 피혁(Full-Grain) 표면에 코팅을 하여 기계적 물성을 분석 하였다. DSC 결과 monoammonium phosphate가 많이 함유된 WPU-AM3 샘플이 382℃로 높은 물성이 측정되었으며, 내용제성은 모든 샘플이 우수함을 알 수 있었다. 인장강도의 경우 monoammonium phosphate가 가장 많이 함유된 WPU-AM3(2.130kgf/mm2)가 가장 낮은 물성을 보였으며, 연실율과 내마모성 역시 monoammonium phosphate가 많이 함유된 WPU-AM3가 615 % 및 52.07 mg.loss로 낮은 물성을 나타내었다.

본 연구에서는 바이오셀룰로오스를 산화 촉매인 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxy radical (TEMPO)을 이용해 카복실기로 치환된 수분산 바이오셀룰로오스 미세섬유(TC)를 합성하였다. 합성된 수분산 바이오셀룰로오스는 수용액 및 에멀젼에서도 그 구조를 유지하였다. 피부 표면에 미세섬유 구조로 안착된 수분 산 바이오셀룰로오스는 바이오셀룰로오스의 고유의 물성인 물리적 강도, 수분 흡수능을 유지하였다. 모델 피부인 젤라틴 젤에 수분산 바이오셀룰로오스를 코팅 후 경도 측정 시, 바이오셀룰로오스 미세섬유가 피부 표면을 잡아주기 때문에 코팅하지 않았을 때에 비해 약 20% 증가하는 것을 확인하였다. 수분 흡수능을 측정하기 위해 돼지피부에 수분산 바이오셀룰로오스를 도포 후 접촉각을 측정하였을 때, 낮은 초기 접촉각을 가지면서도 시간에 따라 급격히 감소하는 것을 확인하였다. 또한 O/W 제형에서도 수분산 바이오셀룰로오스가 함유된 O/W 제형 에서 시간에 따른 접촉각이 감소하는 것을 확인하였다. TC에 대한 연구는 피부 위에서의 미세섬유의 기능에 대한 새로운 인식을 제공할 뿐만 아니라, fiber-cosmetics이라는 새로운 개념의 화장품 제형 연구의 초석이 될 것으로 기대된다.

To improve the mechanical properties of hydroxyapatite (HA)/waterborne polyurethane (WBPU) composites, the hydroxyl group of HA was modified by urethane reactions: the hydroxyl groups of HA were reacted with aliphatic or cyclic diisocyanate, and then the modified HAs were extended by adding polyol and/or ε-caprolactone. Composites were prepared by the prepolymer process method: the modified HA was directly pured into the urethane reaction of isocyanate and polyol. The properties of modified HA/WBPU composites were investigated by thermogravimetric analysis, tensile strength, and water resistance. The results showed that the reactivity of aliphatic diisocyanate to the hydroxy group of HA was faster than that of cyclic one. Comparing to those of pure HA/WBPU composite films, the thermal stability, water resistance, and mechanical properties of the modified composite films increased with a degree of modification of HA.