폴리에스테르계와 폴리에테르계 수성 폴리우레탄 수지의 내열 성능 비교

화학적 관점에서 볼 때, 수성 폴리우레탄 수지는 본질적으로 물에 균일하게 분산된 젤 입자로 구성된 무점도 액체입니다. 사슬 성장 과정에서 에멀젼의 점도는 일반적으로 평형 상태를 유지하며 그 변화는 주로 입자 자체의 분자량 증가에 따라 발생합니다. 실제 적용에서, 필름 형성 온도가 중합체 입자의 융점을 초과하는 경우, 입자 사이에 균일하게 분포된 연속 필름 층이 형성됩니다. 더 낮은 온도의 경우, 건조된 코팅은 입자 간 접착의 불연속적인 상태를 나타냅니다.

폴리머의 내열성을 논의할 때 두 가지 중요한 온도 지표, 즉 연화 온도와 열분해 온도를 언급해야 합니다. 연화 온도는 이름에서 알 수 있듯이 폴리머가 탄성 상태에서 점성 흐름 상태로 전환되는 임계 온도, 즉 폴리머 사슬이 미끄러지기 시작하는 가장 낮은 지점을 나타냅니다. 이 온도에서 발생하는 변형은 되돌릴 수 없습니다. 이 온도는 폴리머의 성형을 통한 가공 범위를 결정할 뿐만 아니라 폴리머 제품의 사용에 대한 온도 제한을 설정합니다. 열분해 온도는 가열 중에 폴리머의 화학 결합이 끊어지는 최저 온도이며, 폴리머 제품의 장기 작동 온도는 이 온도보다 낮아야 합니다. 열분해 온도와 연화 온도 사이의 관계는 고정되어 있지 않으며 연화 온도보다 높거나 낮을 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 수성 폴리우레탄의 경우 열분해 온도는 일반적으로 연화 온도보다 낮으며 열분해 과정은 종종 산화 및 가수분해와 같은 다른 분해 과정과 얽혀 서로를 촉진합니다.

수성 폴리우레탄 에멀젼 의 열분해 온도는 고분자 구조의 다양한 작용기의 내열성에 크게 영향을 받습니다. 예를 들어, 이량체 요소와 우레탄 메타크릴레이트의 열분해 온도는 우레탄과 요소의 열분해 온도보다 상당히 낮습니다. 문헌 기록에 따르면 다이머 요소의 열분해 온도는 120°C인 반면, 우레탄 메타크릴레이트의 분해 온도는 106°C에 불과합니다. 우레탄의 열분해 온도는 모체 화합물의 구조와 밀접한 관련이 있으며, 지방족 디이소시아네이트는 일반적으로 방향족 디이소시아네이트보다 내열성이 더 좋고, 지방족 알코올은 방향족 알코올(예: 페놀)보다 내열성이 더 좋습니다. 방향족 디이소시아네이트의 내열성 순서는 일반적으로 PPDI > NDI > MDI > TDI입니다.

또한, 서로 다른 구조의 지방알코올을 동일한 이소시아네이트와 반응시켜 얻은 우레탄-아크릴레이트의 열분해 온도에는 상당한 차이가 있습니다. 그 중 1차 알코올의 열분해 온도가 가장 높고, 3차 알코올의 열분해 온도가 가장 낮으며, 일부는 50°C에서도 분해되기 시작합니다. 이는 주로 3차 탄소 원자와 4차 탄소 원자 근처의 결합이 더 약하고 파손되기 쉽기 때문입니다. 소프트 세그먼트의 구조도 열분해 온도에 영향을 미칩니다. 카르보닐기의 우수한 열 안정성과 에테르기의 α-탄소 원자에 있는 수소의 산화 민감성으로 인해 폴리에스테르 기반 소재는 일반적으로 폴리에테르 기반 소재보다 열 공기 노화에 대한 저항성이 더 좋습니다. 또한, 소프트 세그먼트에 이중 결합이 존재하면 엘라스토머의 내열성이 저하되는 반면, 이소시아누레이트 고리 및 무기 원소를 도입하면 엘라스토머의 내열성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 폴리에스테르 폴리올은 일반적으로 분자 사이의 분자간 힘이 더 크기 때문에 폴리에테르 폴리올보다 열 분해 성능이 더 좋습니다. 폴리머의 열 안정성은 높은 결합 에너지 특성으로 인해 실리콘-산소 결합의 존재로 인해 크게 향상됩니다. 무기재료는 열안정성과 기계적 강도가 우수하여 고분자의 내열성을 높이기 위해 자주 사용됩니다.