Polymer cement mortar containing a hybrid epoxy resin with a three-dimensional network structure was prepared by mixing a hybrid epoxy resin containing silica particles and POSS-SH and cement mortar in a water solvent. The hybrid epoxy resin was synthesized using diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA), ethylene diamine (EDA) as a curing agent, silica particles as a filler, and POSS-SH as a curing accelerator. To increase the strength of the epoxy resin and the bonding force between cement, silica particles with the surface modified with –OH functional groups were used, and mercaptopropyl polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS-SH) with a silica core and eight SH functional groups was used to maximize the curing speed and improve strength of epoxy resin. The hybrid epoxy resin containing silica particles and POSS-SH had the best pencil hardness and thermal stability, and the structure and surface analysis of the hybrid epoxy resin were confirmed through fourier transform infrared (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) analysis. It was confirmed from data measuring the curing time according to the molar ratio of epoxy and a curing agent that the hybrid epoxy with the best mixing stability with cement mortar is a 1:1 combination of epoxy and a curing agent. This hybrid epoxy resin was mixed with mortar and water to make polymer cement mortar at room temperature. Due to the effect of silica particles and POSS-SH, a curing accelerator, the compressive strength of polymer cement mortar increased by more than two times compared to pure cement mortar, and the flexural strength also showed excellent results due to the influence of silica particles and epoxy resin.

3차원 망상구조의 하이브리드 에폭시 수지를 함유한 고분자 시멘트 모르타르는 실리카 입자와 POSS-SH를 함유한 하이브리드 에폭시 수지와 시멘트 모르타르를 물 용매 하에 혼합하여 제조하였다. 하이브리드 에폭시 수지는 diglycidyl ether of bisphenol A(DGEBA)와 경화제인 ethylene diamine(EDA), 필러인 실리카 입자, 경화 촉진제로 POSS-SH를 이용하여 합성되었다. 에폭시 수지의 강도와 시멘트 간의 결합력을 높여주기 위하여 -OH 작용기로 표면이 개질된 실리카 입자와 경화 속도 극대화 및 강도 향상을 위하여 실리카 코어와 8개의 SH 작용기를 가진 mercaptopropyl polyhedral oligomeric silsesquioxane(POSS-SH)를 사용하였다. 실리카 입자와 POSS-SH를 함유한 하이브리드 에폭시 수지의 경우에 연필경도 및 열적 안정성이 가장 우수하였고, 하이브리드 에폭시 수지의 구조 및 표면분석은 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR) 및 주사전자현미경(SEM) 분석을 통하여 확인하였다. 시멘트 모르타르와의 혼합 안정성이 가장 좋은 하이브리드 에폭시는 에폭시와 경화제 비율이 1:1 조합인 것을 에폭시와 경화제의 몰 비율에 따라 경화시간을 측정한 데이터로부터 확인하였고, 이를 모르타르와 물에 혼합하여 고분자 시멘트 모르타르를 상온에서 제조하였다. 실리카 입자와 경화 촉진제인 POSS-SH의 영향으로 고분자 시멘트 모르타르의 압축강도는 순수한 시멘트 모르타르에 비하여 2배 이상이 높아졌으며 실리카 입자 및 에폭시 수지의 영향으로 휨 강도도 우수한 결과를 나타내었다.

Keywords: mercaptopropyl polyhedral oligomeric silsesquioxane, silica particles, cement mortar, hybrid epoxy resin, polymer cement mortar.