Studies on Chemical Strutures and Adhesion Performance of pMDI Adhesives Modified by Ozonized Soybean Oil with Different Mixing Ratios

오존산화 콩기름의 구조분석 및 이를 이용한 변성 pMDI 접착제의 중량비에 따른 접착력 변화

The purpose of this study was to investigate and develop an eco-friendly wood adhesive based on vegetable oil (especially soybean oil), the renewable and sustainable natural resources, using ozonification technology for the chemical structure modification. The soybean oil (SBO) was reacted with $O_3$ at the rate of 7.13 g/h for different times, 15 minutes, 30 minutes, 60 minutes, and 120 minutes. The investigation of the modified chemical structure of the ozonized SBOs were conducted using FT-IR, $^1H$-NMR, MALDI-TOF MS, and GC/MS. As ozonification time increased, the peak of the unsaturated double bonds was disappeared and aldehyde or carboxyl peak appeared because ozonification broke the oil into small molecules. The plywoods were made at $110^{\circ}C$ with 30 seconds/mm hot-press time using the different ozonized SBO/pMDI adhesives and were tested for the dry, wet, cyclic boil test according to the Korea Industrial Standard F3101 Ordinary plywood. The bond strengths gradually increased with increasing ozonification time. The weight ratio 1:1 (ozonized SBO/pMDI), all strengths in 15, 30 and 60 minuets, exceeded constantly the dry, wet, cyclic boiling standard requirement. The range of ozonification time and weight ratio can fulfil1 the requirment of the wet test standard were 30~60 minutes and more than 0.5 pMDI. From the comprehensive view on the results of above experiments, it could be confirmed through experiments that ozonized SBO/pMDI has characteristics of effective reactivity and wet stability showed as an excellent candidate of wood adhesive applications.

본 연구의 목적은 콩기름을 오존 산화 처리하여 기능기를 도입하고 이를 바탕으로 친환경 목재 접착제를 개발하는 것이다. 시판용 콩기름을 시간당 약 7.13 g의 오존을 발생시켜 15분, 30분, 60분, 120분간 오존산화 처리한 후 FT-IR, $^1H$-NMR, MALDI-TOF MS, GC/MS 측정하여 구조변화를 분석하였다. 기기분석 결과 오존산화처리에 의하여 콩기름의 불포화 이중결합이 개열되어 카르복실기 또는 알데하이드기가 생성됨을 확인하였다. 오존산화콩기름 변성 pMDI 접착제의 접착력은 오존처리 정도와 pMDI의 혼합비율에 따라 달라지며, KS F 3101 보통합판기준 내수 접착강도를 안정적으로 만족 시키는 조건은 오존산화 처리시간 30분~60분, pMDI와 1:1로 혼합한 경우이며, 준내수 접착강도를 만족시키는 범위는 오존산화 처리시간 30분~60분, pMDI의 혼합비 0.5이상, 상태접착강도를 만족시키는 범위는 오존산화 처리시간 15분~60분, pMDI의 혼합비 0.25 이상임을 알 수 있었다. 위의 실험결과를 종합하여 볼 때, 오존산화 처리한 식용유는 오존처리시간 및 pMDI의 혼합비율을 조절하면 상태접착력 뿐만 아니라 내수접착력이 요구되는 목질복합재료 제조용 접착제 제조가 가능함을 확인할 수 있었다.