Synthesis and Properties of Photo-curable Biomass-based Urethane Acrylate Oligomers

광경화형 바이오매스계 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 합성 및 물성 연구

Generally, solvent-type coatings generate a large amount of volatile organic chemicals(VOC), which are carcinogenic substances, in the manufacturing process, and their use is regulated due to environmental problems. There is also the problem of resource depletion due to limited fossil fuels. Therefore, in this study, UV-curable urethane acrylate oligomers were synthesized with different contents of isosorbide, which is a biomass material, and proceeded to evaluate the physical properties of coatings. As the isosorbide contents increased, the viscosity, glass transition temperature, tensile strength, stain resistance, and pencil hardness increased, but elongation and flexibility decreased, and BOI-3 showed the best adhesion. The isosorbide content of the oligomer fixed at 20%, UV-curable urethane acrylate oligomer was synthesized according to the content ratio of polycaprolactone diol(PCL) and Ecoprol H1000(Ecoprol). As the PCL/Ecoprol content ratio increased, the glass transition temperature, elongation, and flexibility increased, but the tensile strength and pencil hardness decreased. It was confirmed that the adhesion and stain resistance increased by improving the surface bonding strength of PCL. All films of oligomers synthesized were transparent without discoloration.

일반적으로 유기 용매를 이용한 코팅제는 제조 과정에서 발암성 물질인 휘발성 유기화합물 (Volatile Organic Compounds, VOC)을 배출하게 되어 환경적인 문제로 사용이 규제되고 있다. 게다가 기존의 화석 연료 자원이 한정적이라 에너지 자원 고갈을 야기시킨다는 문제가 있다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스 물질인 isosorbide의 함량을 달리하여 광경화형 바이오매스계 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 합성하여 코팅제의 물성 평가를 진행하였다. Isosorbide 함량이 증가할수록 점도, 유리전이온도, 인장강도, 내오염성, 연필경도 등이 증가하였고 신율 및 굴곡성은 낮게 측정되었으며, 부착력은 BOI-3가 가장 좋은 결과를 나타내었다. 올리고머의 isosorbide 함량을 20% 로 고정하고 polycaprolactone diol(PCL)과 Ecoprol H1000(Ecoprol)의 함량비에 따라 광경화형 바이오매스계 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 합성하여 코팅제의 물성 평가를 진행하였다. PCL/Ecoprol의 함량비가 증가할수록 유리전이온도, 신율 및 굴곡성은 증가하였지만 인장강도와 연필경도는 감소하였으며, PCL 첨가로 인한 표면 결합력 향상으로 부착력과 내오염성이 크게 증진한 것을 확인할 수 있었다. 합성된 올리고머의 필름은 모두 변색 없이 투명한 결과를 나타내었다.