Article
  • Properties of Epoxidized Soybean Oil Modified Epoxy Resins 2: Thermal, Mechanical, and Morphological Properties

  • Sangmook Lee†

  • Division of Chemical Engineering, Dankook University, 126, Jukjeon-dong, Suji-gu, Gyeonggi-do 16890, Korea

  • 에폭시 대두유로 개질된 에폭시 수지의 특성 2: 열적, 기계적 물성 및 모폴로지

  • 이상묵†

  • 단국대학교 화학공학과

Abstract

Cycloaliphatic epoxy resins were mixed with epoxidized soybean oil (ESO) and cured with cycloaliphatic anhydride. Thermal, mechanical properties and morphology of the epoxy resins were investigated by TGA, DMA, UTM, impact tester, and SEM. As ESO content increased, the tensile, flexural, and impact strengths of the epoxy resins increased and had maximum values at 10 wt% of ESO content. The morphology revealed that the impact strength increase was due to the flexible ESO aliphatic chain introduced into the epoxy network, which caused the rough fractured surface and absorbed the impact energy. Therefore it was thought that the epoxy resins with improved mechanical properties and good weatherability as well as environment friendliness and economic feasibility can be manufactured by adding a small amount of reactive ESO into cycloaliphatic epoxy resins.


에폭시 대두유(ESO)로 개질된 에폭시 수지를 지환형 산무수물로 경화시켰다. 경화한 에폭시 수지의 열적, 기계적 물성 및 모폴로지를 TGA, DMA, UTM, impact tester, SEM을 이용하여 조사하였다. ESO 함량이 증가함에 따라 인장강도, 굴곡강도 및 충격강도가 증가하였는데 모두 ESO 함량이 10 wt% 일 때 최대값을 보였다. 모폴로지를 관찰한 결과 충격강도의 증가는 에폭시 망상구조에 유연한 ESO의 지방족 분자사슬이 도입됨으로써 파단시 거친 표면을 생성시켜 충격 에너지를 흡수하는데 기인한다고 판단되었다. 이에 반응성 에폭시 대두유를 지환형 에폭시 수지에 소량 첨가함으로써 우수한 내후성과 경제성은 물론 개선된 기계적 특성 및 친환경 특성을 갖는 에폭시 수지를 제조할 수 있으리라 사료된다.


Keywords: epoxidized soybean oil, cycloaliphatic epoxy, cycloaliphatic anhydride, weatherability

서 론

환경문제에 대한 관심이 높아지는 가운데 지구환경의 지속성과 지구온난화 기체의 감소에 기여하는 재생가능한 자원으로부터 유도된 바이오소재의 사용이 증가하고 있다. 이용가능한 천연자원 중에서 식물성 오일이 고분자의 제조 및 개질에 신재생 원료로서 널리 사용되고 있으며 특히, 열경화성 수지의 합성에 활발하게 응용되고 있다.1,2
식물성 오일인 대두유는 풍부한 재생가능한 자원이다. 그러나 대두유는 반응성이 낮기 때문에 경화하기 위해서는 가교가 가능한 적당한 관능기를 갖도록 화학적으로 개질해야만 한다. 몇몇 연구자들은 이러한 대두유를 강직하거나 유연한 가교 폴리에스터로 개질시키는 다양한 시도를 하였다.3,4
대두유는 에폭시화하여 개질할 수도 있는데5,6 이렇게 지방산의 이중 결합을 에폭시화시킨 에폭시 대두유(ESO, epoxidized soybean oil)는 석유계의 에폭시 수지배합의 특성과 물성을 나타낼 수 있는 공업적으로 값싸고 재생가능한 물질이다.4
에폭시 수지는 낮은 제조압력, 저수축성 등 가공성 뿐만 아니라 기계적, 화학적, 전기적인 모든 특성이 우수하여 여러 산업분야에 널리 사용되고 있으나, 소재가 경화된 상태에서는 파단에너지가 낮아 잘 깨지는 단점이 있다. 이러한 약한 내충격성을 개선하기 위해 많은 연구가 진행되고 있는데 최근에는 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지에 ESO를 반응성 개질제로서 응용하는 방법도 제시되고 있다.7,8
본 연구에서는 상용화된 ESO를 지환형 에폭시 수지에 혼합하여 유연성이 우수한 에폭시 수지로 개량하고 산무수물경화제와 이미다졸 반응촉진제을 사용하여 경화한 에폭시 복합재의 기계적 특성과 열적 특성 등에 대하여 고찰하고자 한다.

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  • Indexed in SCIE

This Article

  • 2018; 42(3): 498-503

    Published online May 25, 2018

  • 10.7317/pk.2018.42.3.498
  • Received on Feb 4, 2018
  • Revised on Mar 15, 2018
  • Accepted on Mar 16, 2018

Correspondence to

  • Sangmook Lee

  • Division of Chemical Engineering, Dankook University, 126, Jukjeon-dong, Suji-gu, Gyeonggi-do 16890, Korea

  • E-mail: s_mlee@naver.com
  • ORCID:
    0000-0001-8965-3590