KR20120107634A

KR20120107634A - 천연폴리올，이의 제조방법 및 이로부터 제조된 폴리우레탄

Info

Publication number: KR20120107634A
Application number: KR1020110025253A
Authority: KR
Inventors: 노상용; 권오필; 정현철; 김태자; 정재혁
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2012-10-04

Abstract

본 발명은 천연폴리올, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 폴리우레탄에 관한 것으로, 구체적으로는 다양한 바이오매스 부산물과 피마자유, 대두유 등 식물유를 주원료로 하는 천연폴리올 제조 및 이를 이용한 폴리우레탄을 제공할 수 있다.
본 발명은 바이오매스 및 식물유 유래 천연폴리올의 제조 및 이를 이용한 우레탄을 다방면으로 활용하여 우레탄 관련 산업 및 친환경 사업의 부가가치를 극대화시키고, 화학물질 재활용 및 바이오 부산물의 고부가치화를 위하여 다양한 식물유 및 바이오매스의 다각적인 공정을 통하여 천연폴리올을 제조하고 이를 이용하여 폴리우레탄을 제조하여 상용화할 수 있으며, 이는 석유자원의 의존도를 낮추고 증가되는 친환경 제품에 대한 요구를 만족시킬 수 있다.

Description

천연폴리올，이의 제조방법 및 이로부터 제조된 폴리우레탄{NATURE POLYOL, METHOD OF PRODUCING THE SAME AND POLYURETHANE MANUFACTURED BY THE SAME}

본 발명은 천연폴리올, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 폴리우레탄에 관한 것이다.

폴리올은 분자중에 알콜기(-OH)를 2개 이상 갖는 다관능 알콜 물질로서 다양한 산업적 응용성을 가지며 폴리우레탄 제조시에 필수적인 원료이다.

폴리우레탄은 2개 이상의 이소시아네이트기(-N=C=O)를 갖고 있는 이소시아네이트류와 2개 이상의 수산기(-OH)를 갖는 다관능 알콜류의 반응에 의하여 [-NHCOO-]n의 구조의 우레탄 결합을 형성하는 고분자로써 내약품성, 내마모성이 우수하고 가소제 사용 없이 softness 변화가 가능하여 자동차, 건축, 가구, 신발, 코팅제, 탄성체 등 다양한 분야에 활용된다.

최근 지구온난화, 대기오염, 에너지자원 보존에 대한 관심이 증가되고 규제가 강화됨에 따라 건축용 판넬용 우레탄 폼의 친환경화가 절실한 상황이며, 또한 셀룰로오스계 바이오매스 부산물의 발생량이 증가되고 있으며 이를 이용한 폴리올의 제조 및 우레탄 폼을 활용하여 이와 관련된 산업의 부가가치를 극대화시킬 수 있는 방법을 활발히 연구 중에 있다.

한편, 국내 우레탄 폼 시장은 약 100 만톤 규모(2007년 기준)이며 그 재료가 되는 합성폴리올 중 Polytetramethylene Ether Glycol (PTMEG)와 Polypropylene Glycol은 30 만톤과 7 만톤을 생산할 정도로 아시아의 중요한 합성폴리올 수출국이다.

그러나 폴리우레탄의 다양한 응용 가능성 및 100 만톤에 달하는 국내 폴리우레탄 시장 규모에도 불구하고 자체의 응용 제품의 개발은 활발히 진행되고 있으나, 그 주재료가 되고 있는 폴리올은 폴리에테르 폴리올(Polyether Polyol)과 폴리에스테르 폴리올 (Polyester Polyol) 등의 합성 폴리올에 기반을 두고 있어 천연 폴리올을 사용하여 우레탄 폼을 제조하는 시장은 전무한 실정이다.

국내에서는 합성폴리올을 바탕으로 한 우레탄의 물성에 관한 연구는 활발히 진행 되고 있으나 작물계 원료로부터 유래하는 천연폴리올 제조에 관한 연구나 이의 특성 변화에 대한 연구는 미미한 실정이며 따라서 작물계 원료로부터 천연폴리올을 제조하는 원천기술 개발이 시급한 상황이다.

본 발명은 증가되는 환경친화성 제품의 요구와 바이오 산업공정에서 발생하는 부생성물의 가치를 높이고, 청정기반 사업 구축을 위하여 현재 폴리에테르 폴리올(Polyether Polyol)과 폴리에스테르 폴리올(Polyester Polyol) 등의 합성 폴리올에 기반을 두고 있는 폴리올 재료를 다양한 바이오매스의 부산물과 피마자유(Castor Oil), 대두유(Soybean Oil) 등 식물유를 주원료로 하는 천연폴리올을 제조하고 이를 이용하여 다양한 폴리우레탄을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 구현예는 알코올기(-OH)를 가지는 천연오일과 환형 무수물을 반응시켜 천연폴리올 전구체를 합성하는 단계(S1); 상기 천연폴리올 전구체와 알코올 아민계 화합물을 반응시켜 1차 알코올기가 도입된 천연폴리올을 합성하는 단계(S2)를 포함하는 천연폴리올의 제조방법이다.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 S1 단계에서 천연오일은 대두유, 아몬드유, 살구씨유, 아보카도유, 옥수수오일, 목화씨유, 아마인류, 포도씨유, 헤이즐넛오일, 해바라기씨유, 팜유 및 피마자유 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 천연폴리올의 제조방법이다.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 S1 단계에서 천연오일은 피마자유인 천연폴리올의 제조방법이다.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 S1 단계에서 환형 무수물은 하기 화학식 1로 표시되는 천연폴리올의 제조방법이다.

<화학식 1>

(상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20인 지방족 탄화수소, 탄소수 1 내지 20인 지환족 탄화수소 또는 탄소수 1 내지 20인 방향족 탄화수소이다.)

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 S1 단계에서 환형 무수물은 말레산무수물, 프탈산무수물 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 천연폴리올의 제조방법이다.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 S1 단계에서 천연오일의 알코올기대 환형 무수물의 몰비가 1: 0.1 내지 5인 천연폴리올의 제조방법이다.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 S2 단계에서 알코올 아민계 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 천연폴리올의 제조방법이다.

<화학식 2>

(상기 식에서 R3는 탄소수 1 내지 24인 지방족 탄화수소, 탄소수 1 내지 24인 지환족 탄화수소 또는 탄소수 1 내지 24인 방향족 탄화수소인 것이다.)

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 S2 단계에서 1차 알코올기가 도입된 천연폴리올은 중량평균분자량이 500 내지 10000인 천연폴리올의 제조방법이다.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 S2 단계에서 천연폴리올 전구체의 카르복실산기대 알코올 아민계 화합물의 몰비가 1 : 0.1 내지 3인 천연폴리올의 제조방법이다.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 S1 단계 후 카르복실산기를 가지는 천연폴리올 전구체를 추출하는 단계(S1-1)를 더 포함하는 천연폴리올의 제조방법이다.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 S1-1 단계는 알코올기를 가지는 천연오일과 환형 무수물을 반응시킨 반응물을 비극성 용매 및 극성 용매의 혼합 용매에 녹여 분별한 후, 감압증류로 비극성 용매를 제거하는 천연폴리올의 제조방법이다.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 제조방법으로 제조되는 천연폴리올이다.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 천연폴리올로 제조되는 폴리우레탄이다.

본 발명에 따른 천연폴리올, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 폴리우레탄은 우레탄 관련 산업 및 친환경 사업의 부가가치를 극대화시키고, 화학물질 재활용 및 바이오 부산물의 고부가치화를 위하여 다양한 식물유 및 바이오매스의 다각적인 공정을 통하여 천연폴리올을 제조하고 이를 이용하여 폴리우레탄을 제조하여 상용화할 수 있으며, 이는 석유자원의 의존도를 낮추고 증가되는 친환경 제품에 대한 요구를 만족시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 천연폴리올 전구체를 합성하는 반응식을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 1차 알코올기가 도입된 천연폴리올을 합성하는 반응식을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 천연폴리올을 사용하여 제조된 폴리우레탄 폼을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 천연폴리올을 사용하여 제조된 폴리우레탄 폼의 FT-IR을 측정한 그래프이다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 알코올기(-OH)를 가지는 천연오일과 환형 무수물을 반응시켜 천연폴리올 전구체를 합성하는 단계(S1); 상기 천연폴리올 전구체와 알코올 아민계 화합물을 반응시켜 1차 알코올기가 도입된 천연폴리올을 합성하는 단계(S2)를 포함하는 천연폴리올의 제조방법을 제공하는 것이다.

먼저, 알코올기(-OH)를 가지는 천연오일과 환형 무수물을 반응시켜 천연폴리올 전구체를 합성한다(S1).

상기 천연오일은 알코올기(-OH)를 가지는 것이면 모두 사용 가능하며, 상기 천연오일은 개질을 통해 알코올기를 도입한 천연오일을 포함한다.

상기 천연오일로는 대두유, 아몬드유, 살구씨유, 아보카도유, 옥수수오일, 목화씨유, 아마인류, 포도씨유, 헤이즐넛오일, 해바라기씨유, 팜유 및 피마자유 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 피마자유를 단독으로 사용하거나 피마자유를 포함하는 것이 좋다.

이를 구체적으로 설명하면, 자연생성물인 식물유를 고분자 중합체의 원재료로 사용하는 경우 식물유의 개질 가능성 및 반응성뿐만 아니라 원재료에 있는 구성성분 및 개질 반응의 용이성 또한 중요하다. 식물유는 기본적으로 트리글리세라이드(triglyceride) 지방산으로 구성되어 있으며, 식물유의 종류에 따라 포화지방산과 개질이 가능한 이중결합을 포함하고 있는 불포화지방산의 함량이 다르게 나타난다. 또한 불포화지방산의 구성성분도 식물유의 종류에 따라 다르게 나타난다. 일례로 대두유의 경우 oleic fatty acid와 linoleic fatty acid가 각각 23%와 53% 정도로 구성이 되어있다.

상기 피마자유는 구성성분이 복잡한 대두유와는 달리 리시놀레인산 (ricinoleic acid)의 함량이 높아 총 지방산 중 90% 정도의 함량을 차지하는 식물유이다. 상기 피마자유의 주요구성성분인 리시놀레인산은 C18 지방산으로 대두유의 주요 지방산과 마찬가지로 개질이 가능한 이중결합을 가지고 있으며, 또한 특이하게 탄소-12에 OH 그룹이 포함되어 있다.

따라서 단일 지방산으로 상대적으로 높은 OH 그룹의 함량을 가지고 있으며, 기타 다른 식물유와 비교하였을 때 폴리우레탄을 위한 폴리올 물질 제조시 많은 장점을 가지고 있어 천연오일로서 피마자유를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 환형 무수물은 하기 화학식 1로 표시되는 것이다.

<화학식 1>

상기 환형 무수물로는 말레산무수물, 프탈산무수물 중에서 선택된 1종 이상을 들 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 천연폴리올 전구체를 합성하는 반응식을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1은 상술한 알코올기(-OH)를 가지는 천연오일 중 피마자유와 환형 무수물 중 말레산무수물(maleic anhydride)을 반응시켜 천연폴리올 전구체를 합성하는 것으로, 도 1을 참조하여 이를 구체적으로 설명하면, 피마자유의 알코올기 개질을 통한 기능기 도입을 위하여 말레산무수물과의 부가반응을 수행한다.

말레산무수물과의 부가반응을 통하여 도 1에 나타낸 것처럼 이중결합과 카르복실산(carboxyl acid)기를 도입하게 되고, 이는 향후 추가적인 부가반응을 위한 기능기로 사용이 가능하다.

상기 천연오일의 알코올기대 환형 무수물의 몰비는 1: 0.1 내지 5인 것이 바람직하다. 상기 천연오일의 알코올기대 환형 무수물의 몰비를 상기 범위 내에 조절함으로써 1차 알코올과 2차 알코올의 비율을 조절할 수 있어 향후 폴리우레탄 제조시의 물성을 조절할 수 있는 장점이 있다.

상기 천연폴리올 전구체를 합성하는 단계(S1)는 25 내지 150℃에서 30분 내지 10시간 동안 실시할 수 있다. 상기 S1 단계를 상기 조건으로 실시하는 경우 상대적으로 낮은 반응온도를 통하여 부반응이 적으면서도 높은 반응율을 보이는 효과가 있다.

이 때, 상기 S1 단계 후 카르복실산기를 가지는 천연폴리올 전구체를 추출하는 단계(S1-1)를 더 실시할 수 있다.

상기 S1-1 단계는 알코올기를 가지는 천연오일과 환형 무수물을 반응시킨 반응물을 비극성 용매 및 극성 용매의 혼합 용매에 녹여 분별한 후, 감압증류로 비극성 용매를 제거하여 카르복실산기를 가지는 천연폴리올 전구체를 추출할 수 있다.

상기 비극성 용매로는 톨루엔, 벤젠, 에틸아세테이트, 다이메틸렌클로라이드 등을 들 수 있다.

상기 극성 용매로는 비극성 유기용매와 상분리가 일어나는 물을 포함한 다양한 용매를 포함한다.

상기 비극성 용매 및 극성 용매의 혼합 용매는 임의로 비극성 용매 및 극성 용매를 혼합하여 제조 가능하다.

이어서, 상기 제조된 천연폴리올 전구체와 알코올 아민계 화합물을 반응시켜 1차 알코올기가 도입된 천연폴리올을 합성한다(S2).

상기 알코올 아민계 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것이다.

<화학식 2>

상기 알코올 아민계 화합물의 구체적인 일례로는 아미노에탄올(aminoethanol), 아미노프로판올(aminopropanol), 아미노에톡시에탄올(aminoethoxyethanol) 등을 들 수 있다.

상기 도 1에서 나타낸 바와 같이 피마자유에 말레산무수물을 이용한 부가반응은 이중결합 및 카르복실산 등을 높은 전환율을 가지고 도입할 수 있는 장점이 있으나, 폴리우레탄 제조의 기반이 되는 OH 그룹이 치환됨에 따라 새로운 OH 그룹을 도입하여야 한다. 이를 위하여 이중결합의 개질을 통해 카르복실산기를 개질하는 방법이 가능하다. 상기 카르복실산기는 이소시아네이트와의 반응이 가능하기는 하나, 반응성이 낮고 반응속도가 느려 실제 폴리우레탄 적용에 어려움이 있다. 이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 카르복실산의 다른 기능기와의 높은 반응성을 이용하여 1차 알콜 그룹을 도입하였다.

도 2는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 1차 알코올기가 도입된 천연폴리올을 합성하는 반응식을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 2는 상기 천연오일 중 피마자유를 사용하여 제조된 천연폴리올 전구체와 알코올 아민계 화합물로서 아미노프로판올을 반응시켜 1차 알코올기가 도입된 천연폴리올을 합성하는 것으로, 도 2를 참조하여 이를 구체적으로 설명하면, 카르복실산의 치환을 위하여 반응성이 높아 무촉매 상태에서도 반응이 진행될 수 있는 아민 그룹을 가지는 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 1차 알콜의 도입을 위하여 아민 그룹의 반대편에 1차 알콜 그룹이 있는 반응물을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 1차 알코올기가 도입된 천연폴리올은 중량평균분자량이 500 내지 10000인 것이 바람직하다. 상기 1차 알코올기가 도입된 천연폴리올의 중량평균분자량이 상기 범위 내에 있는 경우 일반적으로 사용되는 폴리우레탄의 물성을 조절할 수 있다는 장점이 있다.

상기 천연폴리올 전구체의 카르복실산기대 알코올 아민계 화합물의 몰비는 1 : 0.1 내지 3인 것이 바람직하다.

상기 천연폴리올 전구체의 카르복실산기대 알코올 아민계 화합물의 몰비가 상기 범위 내에 있는 경우 1차 알코올기의 함량을 조절할 수 있어 향후의 폴리우레탄 제조시 물성을 조절할 수 있다는 장점을 가진다.

상기 1차 알코올기가 도입된 천연폴리올을 합성하는 단계(S2)는 25 내지 300℃에서 10분 내지 10시간 동안 실시할 수 있다. 상기 S2 단계를 상기 조건으로 실시하는 경우 1차 알콜로의 전환율을 조절할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다른 일 구현예는 상술한 제조방법으로 제조되는 천연폴리올을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 천연폴리올로 제조되는 폴리우레탄을 제공하는 것이다.

상기 천연폴리올을 사용하여 폴리우레탄을 제조하는 방법은 본 발명이 속한 분야에서 널리 알려진 방법 중 어느 하나를 채택하여 실시할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따라 제조된 천연폴리올을 사용하여 제조된 폴리우레탄폼을 나타낸 사진이고, 도 4는 본 발명에 따른 천연폴리올을 사용하여 제조된 폴리우레탄 폼의 FT-IR을 측정한 그래프이다.

도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 본 발명에 따른 천연폴리올을 사용하여 제조된 폴리우레탄 폼은 천연폴리올을 사용함으로써 친환경성을 가진 폴리우레탄이라는 장점을 가진다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 설명한다.　 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

1. 천연폴리올의 제조

실시예 1

피마자유 50㎖에 말레산무수물 12.6g을 넣어 피마자유의 알코올기와 말레산무수물의 몰비를 1:1로 하고, 질소 분위기 하에서 120℃, 5시간 동안 반응시켜 천연폴리올 전구체를 합성하였다. 이 때, 천연폴리올 전구체를 대략 0.5~1g 채취하여 50㎖ 톨루엔 및 5㎖ 물에 혼합한 후, 50℃에서 30분 동안 교반한 후, 지시약으로 phenol red(변색범위 6.8(노랑)~8.4(빨강) 및 적정용액으로 KOH ethanol 용액(0.1mol/L)을 사용하여 산가(acid number)를 확인하였다.

이어서, 피마자유와 말레산 무수물을 반응시킨 반응물을 separation funnel을 이용하여 300㎖ 톨루엔과 50㎖ 물로 분별하여 아래 쪽의 물층 및 제대로 분리되지 않은 부분(흰앙금)은 제거한 후, 감압증류로 톨루엔을 제거하여 카르복실산기를 가지는 천연폴리올 전구체를 추출하였다.

이 때, 상기 추출된 천연폴리올 전구체의 중량평균분자량은 1241.63이였다.

이어서, 상기 추출된 천연폴리올 전구체 50.64g 및 아미노에톡시에탄올 9.655g을 사용하여 천연폴리올 전구체의 카르복실산기 대 아미노에톡시에탄올의 몰비가 1 : 1로 하고, 질소 분위기 하에서 120℃, 3시간 동안 반응시켜 1차 알코올기가 도입된 천연폴리올을 합성하였다.

실시예 2

피마자유 100㎖에 말레산무수물 25.2g을 넣어 피마자유의 알코올기와 말레산무수물의 몰비를 1:1로 하고, 질소 분위기 하에서 120℃, 5시간 동안 반응시켜 천연폴리올 전구체를 합성하였다. 이 때, 천연폴리올 전구체를 대략 0.5~1g 채취하여 50㎖ 톨루엔 및 5㎖ 물에 혼합한 후, 50℃에서 30분 동안 교반한 후, 지시약으로 phenol red(변색범위 6.8(노랑)~8.4(빨강) 및 적정용액으로 KOH ethanol 용액(0.1mol/L)을 사용하여 산가(acid number)를 확인하였다.

이어서, 피마자유와 말레산 무수물을 반응시킨 반응물을 separation funnel을 이용하여 500㎖ 톨루엔과 60㎖ 물로 분별하여 아래 쪽의 물층 및 제대로 분리되지 않은 부분(흰앙금)은 제거한 후, 감압증류로 톨루엔을 제거하여 카르복실산기를 가지는 천연폴리올 전구체를 추출하였다.

이 때, 상기 추출된 천연폴리올 전구체의 중량평균분자량은 1150.937이였다.

이어서, 상기 추출된 천연폴리올 전구체 34.13g 및 아미노에탄올 5.434g을 사용하여 천연폴리올 전구체의 카르복실산기 대 아미노에탄올의 몰비가 1 : 1으로 하고, 질소 분위기 하에서 120℃, 1시간 30분 동안 반응시켜 1차 알코올기가 도입된 천연폴리올을 합성하였다.

실시예 3

실시예 2와 동일한 방법으로 실시하되, 추출된 천연폴리올 전구체 31.28g 및 아미노에탄올 대신 아미노프로판올 6.199g을 사용하여 천연폴리올 전구체의 카르복실산기대 아미노프로판올의 몰비가 1 : 1으로 하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 실시하였다.

실시예 4

피마자유 100㎖에 말레산무수물 20.2g을 넣어 피마자유의 알코올기와 말레산무수물의 몰비를 1:0.8로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

2. 폴리우레탄 폼의 제조

실시예 5 내지 8 및 비교예 1

하기 표 1에 기재된 함량으로 각각의 성분들을 배합하여 폴리올 혼합물을 제조한 후, 15℃에서 보관하였고 손으로 혼합하고 몰드에 붓는 handmix procedure를 사용하였다. 1L PET bottle에 상기 제조된 폴리올 혼합물 100g을 넣고, 여기에 NCO Index가 110이 되도록 이소시아네이트를 넣고 3000rpm으로 5초 동안 혼합하였다. 상기에서 혼합한 혼합물을 45℃ 온도가 유지되는 몰드(30×30×5㎝)에 부어 폼을 형성시켰다. 이때 몰드는 이형제를 spray한 후 사용 하였으며, de-molding 시간은 30분을 주었으며 이러한 방법으로 경질우레탄 폼을 제조하였다.

		실시예5	실시예6	실시예7	실시예8	비교예1
천연 폴리올	실시예1	60.7	0	0	0	0
	실시예2	0	60.7	0	0	0
	실시예3	0	0	60.7	0	0
	실시예4	0	0	0	60.7	0
피마자유		0	0	0	0	60.7
촉매⁽¹⁾		0.8	0.8	0.8	0.8	0.8
가교제⁽²⁾		15	15	15	15	15
정포제⁽³⁾		1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
발포제⁽⁴⁾		22	22	22	22	22
실험 조건		NCO Index : 110⁽⁵⁾ 원료의 온도: 15℃

주) (1): 아민계 촉매로서 33LV(air product 사)이다.

(2): 에틸렌글리콜이다.

(3): 실리콘계 정포제로서 DC-5169(air product 사)이다.

(4): 1,1-디클로로-1-플루오로에탄(1,1-dichloro-1-fluoroethane)이다.

(5): 반응에 참여하는 이소시아네이트 작용기와 폴리올의 작용기가 같은 당량으로 반응할 때 NCO index를 100이라 한다. 구체적으로 설명하면, NCO index가 120이면 이소시아네이트의 당량이 폴리올 보다 20% 더 포함된 것을 말하고 140이면 40% 더 많음을 의미한다.

3. 특성분석

실시예 5 내지 8 및 비교예 1에 따라 제조된 경질우레탄 폼을 아래와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

1) 압축강도

압축강도는 폼의 상승 방향에 대해 수직방향으로 측정하였다. 이때 최소 3개의 시편을 측정하여 평균하였으며, 10% 압축에서 측정하였다. 측정 장비는 인장강도기 Hounsfield H50K를 사용하였다.

2)굴곡강도

만능 재료 시험기를 사용하여 KS M 3830에 따라 측정하였다.

3)열전도율

열전도율(k-factor)은 발포 후 평균 온도 25℃에서 1주일 방치 후에 각각의 시험 시편을 25℃에서 측정하였으며 사용 장비는 Anacon Model TCA point 2를 사용하였다.

구분	실시예				비교예
구분	5	6	7	8	1
압축강도 (㎏/㎥)	0.9	0.9	0.8	0.7	0.3
굴곡강도 (㎏/㎥)	1.2	1.1	1.1	1.2	0.8
열전도도 (cal/m.h.℃)	0.0220	0.0220	0.0225	0.0230	0.0250

상기 표 2에서 보는 바와 같이 제조된 천연폴리올을 사용한 경질우레탄 폼은 피마자유를 사용한 경질우레탄 폼에 비해 압축강도, 굴곡강도 및 열전도도가 우수함을 알 수 있다.

본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.　

Claims

알코올기(-OH)를 가지는 천연오일과 환형 무수물을 반응시켜 천연폴리올 전구체를 합성하는 단계(S1);
상기 천연폴리올 전구체와 알코올 아민계 화합물을 반응시켜 1차 알코올기가 도입된 천연폴리올을 합성하는 단계(S2)를 포함하는 천연폴리올의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 S1 단계에서 천연오일은 대두유, 아몬드유, 살구씨유, 아보카도유, 옥수수오일, 목화씨유, 아마인류, 포도씨유, 헤이즐넛오일, 해바라기씨유, 팜유 및 피마자유 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 천연폴리올의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 S1 단계에서 천연오일은 피마자유인 천연폴리올의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 S1 단계에서 환형 무수물은 하기 화학식 1로 표시되는 천연폴리올의 제조방법.
<화학식 1>

(상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20인 지방족 탄화수소, 탄소수 1 내지 20인 지환족 탄화수소 또는 탄소수 1 내지 20인 방향족 탄화수소이다.)
제1항에 있어서, 상기 S1 단계에서 환형 무수물은 말레산무수물, 프탈산무수물 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 천연폴리올의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 S1 단계에서 천연오일의 알코올기대 환형 무수물의 몰비가 1: 0.1 내지 5인 천연폴리올의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 S2 단계에서 알코올 아민계 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 천연폴리올의 제조방법.

<화학식 2>

(상기 식에서 R3는 탄소수 1 내지 24인 지방족 탄화수소, 탄소수 1 내지 24인 지환족 탄화수소 또는 탄소수 1 내지 24인 방향족 탄화수소인 것이다.)
제1항에 있어서, 상기 S2 단계에서 1차 알코올기가 도입된 천연폴리올은 중량평균분자량이 500 내지 10000인 천연폴리올의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 S2 단계에서 천연폴리올 전구체의 카르복실산기대 알코올 아민계 화합물의 몰비가 1 : 0.1 내지 3인 천연폴리올의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 S1 단계 후 카르복실산기를 가지는 천연폴리올 전구체를 추출하는 단계(S1-1)를 더 포함하는 천연폴리올의 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 S1-1 단계는 알코올기를 가지는 천연오일과 환형 무수물을 반응시킨 반응물을 비극성 용매 및 극성 용매의 혼합 용매에 녹여 분별한 후, 감압증류로 비극성 용매를 제거하는 천연폴리올의 제조방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 제조방법으로 제조되는 천연폴리올.
제12항에 따른 천연폴리올로 제조되는 폴리우레탄.