KR100900802B1 - 염색성이 향상된 폴리우레탄 수지조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 염색성이 우수한 폴리우레탄 수지조성물에 관한 것으로, 실란 카플링제 및 실리카 입자를 0.5중량% ~ 5.0중량%의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하며, 본 발명의 폴리우레탄 수지조성물은 섬유화 되었을 경우 다른 물성 저하를 가져오지 않으면서도 염색성을 향상시킬 수 있다.
염색성, 실란 커플링제, 실리카, 아미노실란, 폴리우레탄, 탄성사
Description
본 발명은 염색성이 우수한 폴리우레탄 수지조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게로는 실란 카플링제 및 실리카 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 수지조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 염색성을 향상시키는 실란 카플링제 및 실리카 입자와 폴리우레탄용첨가제를 먼저 제조 후, 이를 폴리우레탄 수지용액과 혼합하여 사용하여 물성 저하를 가져오지 않으면서도 폴리우레탄의 염색성을 향상시킬 수 있다.
폴리우레탄은 일반적으로 고분자량의 디올 화합물인 폴리올과 과량의 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 폴리올의 양 말단에 이소시아네이트기를 가지는 예비 중합체(Prepolymer)를 얻는 1차 중합반응과 상기 예비 중합체를 적절한 용매에 용해시킨 후 그 용액에 디아민계 또는 디올계 쇄연장제를 첨가하여 반응시키는 2차 중합반응에 의해 제조된다.
일반적으로 폴리우레탄 섬유는 용도에 따라 아크릴, 울, 면, 견 등과 같은 다른 여러 가지 섬유와 조합되어 사용될 수 있으며, 특히 긴 사슬의 세그먼트의 함량이 85중량% 이상인 탄성섬유를 스판덱스라 한다.
폴리우레탄 섬유는 높은 탄성을 갖는 고유의 특징 때문에 다양한 용도로 활발하게 사용되고 있으며, 그 용도의 확대에 따라 기존의 폴리우레탄 섬유에 새로운 부가적인 특성이 계속하여 요구되고 있다. 지금까지 내열성 및 탄성 회복력이 더욱 강화된 폴리우레탄 섬유가 다수 개발되었으며, 최근에는 높은 열세트성을 갖는 폴리우레탄 섬유에 대한 수요가 점차 증가하고 있다.
인공 피혁이나 스판덱스 등의 제조시에 사용되는 폴리우레탄의 염색성을 향상시키기 위한 일반적인 기술로는 1) 제3급 질소원자를 폴리우레탄 중합쇄 내에 도입하는 방법(일본 특허 공고 62-23097), 2) 유기산 또는 무기산과 제3급 아민과의 염을 폴리우레탄 중합쇄 중에 도입하는 방법(일본 특허공고 75-17520), 3) 폴리우레탄 중합쇄의 말단에 제3급 또는 제4급 질소원자를 도입하는 방법(일본 특허 공고 69-16386), 4) 쇄신장제로서 저분자 디아민을 사용하는 방법(일본 공개 특허 공보 소59-108021) 등이 있다.
그러나 방법 1)과 방법 2)는 반응 중 겔(Gel)이 되기 쉽고, 방법 3)은 질소 원자의 도입량을 제어하기 어려운 문제가 있다. 또, 쇄신장제로서 저분자 디아민을 사용하는 방법 4)는 염색성을 향상시킬 수는 있으나 연질성과 탄성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
그리고, 선출원된 종래의 기술(출원번호 : 93-9904호, 발명의 명칭 : 염색성이 향상된 폴리우레탄 수지 조성물)에서는 유기디이소시아네이트, 고분자디올, 질 소를 함유하지 않는 저분자디올, 고분자 트리올, 유기용매에 질소원자를 함유하는 저분자디올을 함께 투입하여 폴리우레탄을합성함으로써 상기의 문제점을 어느 정도 보완하기는 했으나, 염색성 향상을 위해 질소원자를 함유하는 저분자디올을 함께 투입하여 폴리우레탄을 합성함으로써 상기의 문제점을 어느 정도 보완하기는 했으나, 염색성 향상을 위해 질소원자를 포함하는 저분자 디올을 일정량 이상 투입할 경우 물성저하를 초래하므로 폴리우레탄의 염색성을 충분히 향상시키기에는 어려움이 있었다. 이와 같은 문제점들은 근본적으로 질소원자가 폴리우레탄 중합쇄 내에 존재하기 때문에 발생되는 것이다.
본 발명은 제반 물성저하를 가져오지 않으면서 동시에 염색성을 향상시킬 수 있는 폴리우레탄 수지 조성물을 제공하는 것으로 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 제반 문제점들을 해결하기 위하여 연구한 결과, 염색성을 향상을 가져오는 실란 카플링제 및 실리카 입자를 폴리우레탄 수지용액에 혼합사용하면, 실란 카플링제 및 실리카 입자가 폴리우레탄 중합쇄 밖에 존재하게 되므로 물성의 저하를 감소시키고 염색성을 향상시킬 수 있음을 밝혀 내게 되었다.
즉 본 발명은 제반 물성저하를 가져오지 않으면서 동시에 염색성을 향상시킬 수 있는 폴리우레탄 수지 조성물을 얻기 위하여 실란 카플링제 및 실리카 입자 중 하나인 아미노실란을 일정량 폴리우레탄 수지용액과 혼합함을 특징으로 한다.
이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 폴리우레탄 제조시 사용되는 세그먼트 폴리우레탄은 유기 디이소시아네이트와 고분자 디올을 반응시켜 폴리우레탄 전구체를 제조하고, 이를 유기 용매에 용해한 후 디아민 및 모노아민과 반응시킴으로써 제조된다.
본 발명에 사용되는 폴리우레탄의 제조에 사용되는 유기 디이소시아네이트의 구체적인 예로는 4.4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 1,5'-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4'-페닐렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4'-시클로헥산디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실 메탄디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등이 있으며 이들 유기 디이소시아네이트의 1종 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로 예시할 수 있다.
또한 고분자 디올은 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리카보네이트디올 등이 있다. 사슬연장제로 디아민류가 사용되며, 그 예로는 에틸렌디아민, 1,2'-프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 크실렌디아민, 4,4'-디페닐메탄디아민, 하이드라진 등의 1종 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 예시할 수 있다.
염색성 향상에 영향을 주는 실란 카플링제 및 실리카입자는 평균입자크기가 0.1㎛이상 5㎛이하인 것을 사용한다. 이 범위 미만의 경우에는 재응집이 발생하기 쉬운 문제점이 있으며, 이 범위를 초과하는 경우에는 물성저하 및 공정성 저하의 문제점이 있다.
폴리우레탄 수지용액과의 혼합비율은 수지용액의 고형분 대비 0.5 내지 5중량%를 투입하는 것이 좋다. 실란 카플링제 및 실리카입자의 양이 0.5중량% 미만이면 염색성 증가의 효과가 없으며, 5중량%를 초과하면 폴리우레탄 수지의 물성저하를 초래하고 더 이상의 염색성 증가효과도 기대할 수 없다.
본 발명에서 사용되는 실란 카플링제 및 실리카입자는 다른 첨가제들과 함께 혼합하여 첨가할 수 있다.
본 발명의 실시예는 아래와 같다.
[실시예]
디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 518g과 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 2328g(분자량 1800)을 질소가스기류주에서 85℃, 90분간 교반하면서 반응시켜, 양 말단에 이소시아네이트를 포함하는 폴리우레탄 전구체를 제조하였다.
상기 폴리우레탄 전구체를 실온으로 냉각시킨 후, 여기에 디메틸아세트아미드 4643g을 첨가하고 용해시켜 폴리우레탄 전구체 용액을 수득하였다. 이어서, 프로필렌디아민 54g 및 디에틸아민 9.1g을 디메틸아세트아미드 1889g에 용해시킨 용액을, 10℃ 이하에서 상기 폴리우레탄 전구체 용액에 첨가하여 세그먼트 폴리우레탄 중합체 용액을 제조하였다.
상기 중합물에 통상의 첨가제인 UV안정제, 산화방지제, 황변방지제 등을 투입하고, 실란 카플링제 및 실리카 입자 중 하나인 아미노실란(Amino silane)을 중합체 용액의 고형분의 3wt%로 첨가한 다음, 호모 믹서(homo mixer)로 분산시켜 분산액을 제조하였다.
이 분산액을 상기 폴리우레탄 중합체 용액에 첨가하고, 니더(needer)에 혼합하여 방사원액을 제조하였다. 이 방사원액을 탈포시킨 후, 20% solids로 희석시킨 후에 유리판에 고루 펼친 후 상온에서 1hr, 60℃에서 4hr정도 건조시켜서 필름을 얻었다. 이후 제조된 필름을 산성Blue ER 1owf로 균염제와 pH조절제를 적정량 첨가한 후 염색하여 염색성을 평가하였으며, 그 결과는 아래의 표1과 같았다.
[비교예]
실란 카플링제 및 실리카 입자를 중합체 용액에 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 필름을 제조하였다. 이후 실시예에서 제조한 필름과의 색차이를 표 1에 나타내었다.
[표1]
| L | a* | b* | |
| 실시예 | 47.058 | -0.812 | -50.805 |
| 비교예 | 59.039 | -4.308 | -43.081 |
*b*값이 낮을수록 산성Blue ER에 대한 염색성이 좋음
본 발명의 폴리우레탄 수지조성물은 물성의 저하를 초래하지 않으면서 스판덱스 고유의 문제점인 염색성을 향상시키는 데에 그 효과가 있다.
Claims (3)
- 폴리올과 과량의 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 폴리올의 양 말단에 이소시아네이트기를 가지는 예비중합체를 얻은 후 이에 디아민계 또는 디올계 쇄연장제를 첨가하여 얻어지는 통상의 폴리우레탄 수지조성물에 있어서, 아미노실란 0.5중량% ~ 5.0중량%의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 염색성이 향상된 폴리우레탄 수지조성물.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 실리카 입자는 평균입자크기가 0.1㎛ 내지 5㎛인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 수지조성물.
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| JPH1067844A (ja) | 1996-08-28 | 1998-03-10 | Nippon Paint Co Ltd | 熱硬化性樹脂組成物 |
| US6447589B2 (en) * | 1999-12-13 | 2002-09-10 | Nippon Paint Co., Ltd. | Method of producing a water-base resin composition for rust-preventive coating |
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2005
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| JPS5580456A (en) | 1978-12-14 | 1980-06-17 | Dainippon Ink & Chem Inc | Production of thermoplastic resin highly filled with glass fiber reinforcing agent |
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