60 Byeongho Seo et al. / Elastomers and Composites Vol. 49, No. 1, pp. 59~65 (March 2014) 일반적으로사용되는촉매는 3급아민, 이미다졸류, 암모늄염, 포스포늄염, 금속착화합물등이있다. 이미다졸류는소량의

Size: px

Start display at page:

Download "60 Byeongho Seo et al. / Elastomers and Composites Vol. 49, No. 1, pp. 59~65 (March 2014) 일반적으로사용되는촉매는 3급아민, 이미다졸류, 암모늄염, 포스포늄염, 금속착화합물등이있다. 이미다졸류는소량의"

국진 내
6 years ago
Views:

1 Elastomers and Composites Vol. 49, No. 1, pp. 59~65 (March 2014) Print ISSN / nline ISSN doi: 촉매로서금속착화합물이실리카가충전된에폭시 - 산무수물복합체의경화거동및물성에미치는영향 서병호 이동훈 이누리 도기원 * 마경남 * 김원호 부산대학교화학공학과 * 한화종합연구소접수일 (2014 년 2 월 17 일 ), 수정일 (2014 년 2 월 27 일 ), 게재확정일 (2014 년 3 월 5 일 ) Effect of Metal Complexes as a Catalyst on Curing Behavior and Mechanical Properties of Silica Filled Epoxy-Anhydride Compounds Byeongho Seo, Dong-Hoon Lee, Noori Lee, Kiwon Do *, Kyungnam Ma, and Wonho Kim Department of Chemical Engineering, Pusan National University, San 30 Jangjeon-Dong, Gumjung-Gu, Busan , Korea * Research & Development Institute, Hanwha Corporation, 52-1 Woisam-Dong, Yuseong-Gu, Daejeon, , Korea (Received February 17, 2014, Revised February 27, 2014, Accepted March 5, 2014) 요약 : 본연구에서는, 71 /40 시간의경화조건에서에폭시 / 산무수물로구성된몰딩컴파운드를경화시키기위하여촉매로서코발트 (II) 아세틸아세토네이트, 칼륨아세틸아세토네이트, 철 (III) 아세틸아세토네이트및크롬 (III) 옥토에이트와같은다양한금속착화합물들을각각적용하였고, 몰딩컴파운드의기계적강도를향상시키기위하여에폭시부 / 경화제부의무게비를조절하였다. 실험결과에따라크롬 (III) 옥토에이트촉매는 71 /40 시간의경화조건에서몰딩컴파운드의경화반응을완료시킬뿐만아니라크롬 (III) 옥토에이트촉매가적용된컴파운드는상온에서적절한가공성을나타내었다. 경화된몰딩컴파운드의기계적특성에서는에폭시부 / 경화제부의무게비가 0.9/1 에서 0.5/1 사이에서제조된컴파운드가가장높은굴곡강도를나타내었고, 경화제부의함량이증가함에따라더높은압축강도를나타내었다. ABSTRACT In this study, in order to complete curing reaction of the molding compound comprising an epoxy/anhydride at 71 for 40 hours, metal coordination complexes such as cobalt (II) acetylacetonate, potassium acetylacetonate, iron (III) acetylacetonate and chromium (III) octoate as a catalyst were applied to the epoxy/anhydride compounds respectively. The weight ratio of an epoxy part/an anhydride part was adjusted to improve the mechanical properties of the molding compound. According to the experimental results, an epoxy/anhydride compound containing chromium (III) octoate showed a high conversion at 71 for 40 hours as well as a proper processability at room temperature among the several metal coordination complexes. For the mechanical properties of the cured epoxy/anhydride compound, the compounds containing weight ratio from 0.9/1 to 0.5/1 of the epoxy part/anhydride part with chromium (III) octoate showed the high flexural strength, and higher compressive strength was shown with increasing of the hardener part. Keywords metal complexes, catalyst, epoxy, anhydride, epoxy molding compound 서론에폭시수지는적절한경화제와함께경화시켰을때, 높은강도를가지는열경화성물질이되어외부의충격에의해쉽게파손될수있는부품들을보호하는하우징에도적용될수있다. 하지만전자부품및내부에장착되는화학물질들은온도에민감하여에폭시수지의경화과정에수반되는높은경화온도나반응열에의해악영향을받을우려가있다. 1,2 Corresponding Author. whkim@pusan.ac.kr 이러한문제점을최소화하기위해서는저온에서경화시키는것이하나의방법이다. 저온경화에사용되는아민타입의경화제는상온경화가가능하지만, 독성이강하고, 반응열이높으며, 화학적침식의우려가있어경화제로부적합한경우가많다. 3 반면, 비아민계인산무수물계경화제는저점도로작업성과고온물성이우수하며, 낮은경화발열및수축율을나타내지만아민류나페놀류에비해고온경화가요구되며, 낮은경화속도를보완하기위한적절한촉매의선정이중요하다. 3,4 촉매는에폭시수지와산무수물계경화제와의경화반응을촉진시켜주고경화온도를낮추어주는역할을한다.

2 60 Byeongho Seo et al. / Elastomers and Composites Vol. 49, No. 1, pp. 59~65 (March 2014) 일반적으로사용되는촉매는 3급아민, 이미다졸류, 암모늄염, 포스포늄염, 금속착화합물등이있다. 이미다졸류는소량의첨가만으로도우수한반응효과를얻을수있지만전기적특성및저장안정성이떨어지는문제점이있다. 반면, 특정금속아세틸아세토네이트나금속카르복시산염은저온조건에서사용하기적절한촉매로알려져있다. 5 미국특허 3,635,869 에서는크롬 (III) 카르복시산염과전자를제공할수있는용매를사용하여상온에서는비활성이지만상승된온도에서는산무수물과에폭시와의반응을촉진시키는크롬 (III) 카르복시산염을소개하였다. 6 미국특허 6,359,147 B1 에서는크롬 (III) 카르복시산염을촉매로사용하여다양한헤테로고리화합물과산무수물사이에서생성될수있는반응물들을제시하였다. 7 에폭시 / 산무수물에적용된금속아세틸아세토네이트들은 95 C~ 170 C 사이에서촉매분해가일어나기전에는경화반응에어떠한영향도주지않으므로상온저장안정성이우수하다. 또한, 135 C~180 C 의특정반응온도에도달하면이미다졸류와유사하게소량으로도충분한경화효과를얻을수있다. Smith 는에폭시 / 산무수물컴파운드에적용된 22 종의금속아세틸아세토네이트들의잠재성과고온에서의 gel time 을평가하였고, 크롬 (III) 아세틸아세토네이트와에폭시 / 산무수물사이에서발생될수있는반응메커니즘을금속양이온에의한양이온중합 (cationic polymerization) 으로제안하였다. 8 하지만이연구에서는다양한촉매의적용과함께에폭시 / 산무수물컴파운드의저온경화특성에대해서는연구가되지않았다. 반면 MIL-M-48235B (AR) 에서는저온경화가가능한하우징용몰딩컴파운드에관한배합표 (formulation) 와필요한요구성능들이잘명시되어있다. 특히몰딩컴파운드의촉매로사용된우라닐아세틸아세토네이트 (uranyl acetylacetonate) 는미국특허 3,852,245 에나타낸바와같이폴리올이존재할경우 76.6 C 의경화온도에서에폭시 / 산무수물컴파운드를경화할수있는촉매로제시되었다. 9 하지만이촉매는방사능동위원소가포함되어있어보관및사용에상당한어려움이수반되기때문에상대적으로취급이용이하고저온경화가가능하며, 요구되는물성을만족시킬수있는대체촉매를적용하는것이매우중요하다. 따라서본연구에서는저온경화조건을만족시키기위한다양한금속착화합물들을선정하여에폭시 / 산무수물계몰딩제에적용하였고, 몰딩컴파운드의요구성능을충족시키기위하여에폭시수지부분과경화제부분의무게비를조절하였다. 각각의컴파운드들에대해서는저온경화조건 (71 C/40 시간 ) 에서의경화거동과저온경화로제조된몰딩제의기계적물성을측정하여저온경화조건에적합한촉매를확인하고자하였다. 실험 1. 재료 에폭시몰딩컴파운드 (EMC; epoxy molding compound) 는 주제 (Part A) 와경화제 (Part B) 로구성되어있다. Part A 에는 가공성및기포제거를용이하게하기위하여고내열성의페놀 노볼락형에폭시수지 (YDPN-638, epoxy equivalent weight (EEW); 170~190 g/eq, molecular weight (MW); g/mol, 국 도화학 ) 를저점도타입의비스페놀 F 에폭시수지 (KDS- 8170, EEW; 155~160 g/eq, MW; g/mol, 국도화학 ) 와함께적용 하였고, 이물질들의분자구조를 Scheme 1 에나타내었다. 또한, 반응희석제로는 2,3-epoxy-1-propanol (glycidol, C 3 H 6 2, MW; g/mol) 이사용되었다. 경화제로사용되는 Part B 에는 dipropylene glycol (HC 3 H 6 C 3 H 6 H, MW; g/mol) 이중합개시제로적용되었고, maleic anhydride (C 2 H 2 (C) 2, MW; g/mol), chlorendic anhydride (C 9 H 2 Cl 6 3, MW; g/mol), methyl tetrahydrophthalic anhydride (C 9 H 10 3, MW; g/mol) 가경화제로사용되었으며경화제의화학적구조는 Scheme 2 에나타내었다. 저온에서반응을촉진시키기위해 cobalt (II) acetylacetonate (Co(C 5 H 7 2 ) 2, MW; g/mol), potassium acetylacetonate (K(C 5 H 7 2 ), MW; g/mol), chromium (III) octoate (C 24 H 45 Cr 6, MW; g/mol), iron (III) acetylacetonate (Fe(C 5 H 7 2 ) 3, MW; g/mol) 촉매가각각 사용되었다. 또한, 보강제는유동성및패킹성이우수한용융 실리카 (fused silica, Tokuyama) 가사용되었으며, 입자크기가 다른두종류 (SE-40; 38 μm, SE-8; 8 μm) 가적용되었다. 실리카와 (a) (b) Scheme 1. Chemical structures of (a) novolac phenol epoxy resin and (b) bisphenol F diglycidyl ether. n

3 Effect of Metal Complexes as a Catalyst on Curing Behavior and Mechanical Properties of Silica Filled Epoxy-Anhydride Compounds 61 Table 1. Formulation of the Base Resin Composition (Part A) Items Materials wt (%) Epoxy resin YDPN-638/KDS /8.70 Reactive diluent 2, 3-epoxy propanol (glycidol) 3.07 Coupling agent 3-glycidoxypropyltrimethoxy silane 1.37 Silica filler 38 μm/8 μm 53.20/24.96 Foam reducer BYK-066N (silicon defoamer) 0.07 Table 2. Formulation of the Hardener Composition (Part B) Items Materials wt (%) Hardener Maleic anhydride 4.80 Hardener + Flame retardant Hardener Polymerization initiator Catalyst Coupling agent Chlorendic anhydride 6.41 Methyl tetrahydrophthalic anhydride 9.58 Dipropylene glycol 0.41 Chromium (III) octoate Iron (III) acetylacetonate Cobalt (II) acetylacetonate Potassium acetylacetonate 3-glycidoxypropyltrimethoxy silane variable 1.35 Filler 38 μm/8 μm 52.37/24.77 Foam reducer BYK-066N (silicon defoamer) 0.07 Scheme 2. Chemical structures of anhydride hardeners: (a) maleic anhydride, (b) chlorendic anhydride, and (c) methyl tetrahydrophthalic anhydride 에폭시수지와의결합력을증가시키기위한커플링제로 3-glycidoxypropyltrimethoxy silane 이적용되었으며, 소포제 (BYK- 066N, silicon defoamer, BYK) 는혼합과정중기포발생을억제 하기위해두컴파운드에공통적으로적용되었다. 2. 에폭시몰딩컴파운드 (epoxy molding compound; EMC) 의제조 에폭시몰딩컴파운드의혼합을위하여공, 자전이가능한 페이스트혼합기 (paste mixer, HPM-500, HanTech, Korea) 를 사용하였고, 조성물질들은 Table 1 과 2 에명시된배합표에 따라준비되었다. Part A 의제조를위해입자크기가다른 용융실리카는쇠구슬 (5 개 ) 과함께혼합기에서 2 분간혼합 한뒤실란커플링제, 소포제, 반응희석제및에폭시수지를 순서대로넣어 20 분간혼합기에서혼합하였다. 고점도노볼락형에폭시수지는 150 C 의오븐에서 1 시간, 비스페놀 F 타입의저점도용에폭시수지는 80 C 의오븐에서 24 시간동안방치하여점도를낮추어상온에서의취급이용이하도록하여사용하였다. Part B 의제조를위해서실리카는 Part A 와같은방식으로혼합하였고산무수물들, 중합개시제, 촉매, 실란커플링제, 소포제를넣어 20 분간혼합기에서혼합하였다. 혼합이완료된 Part A 와 Part B 는요구되는무게비에따라변량하여 5 분간혼합기에서혼합되었다. 이후제조과정에서발생한기포를제거하기위해서 50 C 의진공오븐을이용하여 1~2 torr 의진공상태에서 60 분간탈포하였다. 3. 실험방법 3.1. DSC를이용한에폭시 / 산무수물컴파운드의경화거동측정시차주사열량계 (differential scanning calorimetry; DSC, TA Instrument, Q100) 를이용하여온도상승에따른열거동을관

4 62 Byeongho Seo et al. / Elastomers and Composites Vol. 49, No. 1, pp. 59~65 (March 2014) 찰하였다. 시료의양은 0.1 mg 으로제작하여질소분위기에서 0 C~300 C 까지 10 C/min 의승온속도로실험하여컴파운드의발열양 ( H, J/g) 및유리전이온도 (glass transition temperature; T g ) 를구하였다. 또한구해진경화전컴파운드의총반응열량 ( H ) 과특정경화시간까지경화된컴파운드의반응열량 ( H t ) 을이용하여경화시간에따른비 ( 전환율, α= H t / H ) 를결정하였다 굴곡강도의측정굴곡실험은 ASTM D 790 에명시된바와같이만능시험기 (universal testing machine; UTM, INSTRN 5582) 을이용하였으며, 사용된폭은 mm 로설정하여측정하였다. 완료된컴파운드는형틀에주입된후 71 C 에서 40 시간동안열오븐에서경화시켰다. 완성된시편 ( mm 3 ) 은표면을고르게한후 24 시간정도방습한후평가하였다 J/g (67% 의전환율 ) 의발열양이잔존하는것을확인하였다. 충분한경화를위해서 71 C 에서 80 시간까지경화시킬경우에도반응이완료되지못하였고, 약 23.5 J/g (86% 의전환율 ) 의반응열이잔존하였다. 반면, 150 C 의고온에서 2 시간동안경화시킨컴파운드에대해서는발열피크가소멸됨을확인함으로써반응이완료된것을알수있었다. 코발트 (II) 아세틸아세토네이트는잠재성촉매로서에폭시 / 산무수물컴파운드에적용시상온에서의점도변화가없어가공성에는유리한이점이있으나, 저온에서의경화속도가느린단점이있다. 12 따라서에폭시 / 산무수물컴파운드에코발트 (II) 아세틸아세토네이트촉매의사용은고온경화에서는적합하나, 저온경화에서는적용하기부적합한것으로판단되었다 압축강도의측정압축강도는 ASTM D 695 에따라만능시험기 (universal testing machine; UTM, INSTRN 5582) 를이용하여제작된시험편 ( mm 3 ) 을굴곡강도측정용시편과같이전처리후평가하였다. 결과및고찰 1. 촉매의종류에따른에폭시 / 산무수물컴파운드의저온경 화거동 열경화성에폭시수지는경화과정에서에폭시수지와경화제사이의가교반응으로 3 차원망상구조를가진다. 10 이단계는최종제품의물성에큰영향을끼치기때문에반드시경화반응이완료되어야한다. 11 시차주사열량계 (DSC) 로온도의상승에따른잔여반응량을측정하여 71 C 에서경화된에폭시 / 산무수물컴파운드의경화정도를관찰하였다. MIL-M (AR) 에따르면, 71 C ( 저온경화 ) 에서 40 시간에에폭시 / 산무수물컴파운드의경화반응은완료되어야한다. 컴파운드의저온경화를완료시키기위하여 Smith 8 의연구에서제시된금속아세틸아세토네이트촉매들중일부와금속카르복실산염촉매를적용하였으며, 경화온도나경화시간의변화에따른컴파운드의잔여발열량을관찰하였다. 코발트 (II) 아세틸아세토네이트가적용된에폭시 / 산무수물컴파운드를 71 C 에서다양한시간동안경화하여, 온도상승에따른잔여발열량을 Figure 1 에나타내었으며, 측정된잔여발열량으로부터경화시간에따른전환율을계산하여 Figure 2 에나타내었다. 실험결과, 코발트 (II) 아세틸아세토네이트촉매가적용된컴파운드는 71 C 에서 40 시간까지경화시약 Figure 1. DSC thermogram of the epoxy/anhydride compounds with cobalt (II) acetylacetonate as a catalyst (acac; acetylacetonate); cured at 71 C, unfilled compounds. Conversion. α (%, ) Cure time (h) Figure 2. Conversion and enthalpy of the epoxy/anhydride compound with cobalt (II) acetylacetonate; cured at 71 C Δ enthalpy (J/g, )

5 Effect of Metal Complexes as a Catalyst on Curing Behavior and Mechanical Properties of Silica Filled Epoxy-Anhydride Compounds 63 포타슘아세틸아세토네이트촉매가적용된에폭시 / 산무수물컴파운드는 71 C 에서 40 시간및 80 시간동안경화시켜 DSC 로잔여발열량을관찰하였고, 그결과를 Figure 3 에나타내었다. 포타슘아세틸아세토네이트촉매가적용된컴파운드는 40 시간까지경화시 J/g (97% 전환율 ) 정도의발열량이잔존하였다. 충분한경화를위해서 80 시간까지경화시간을연장시킬경우에도 J/g (99% 전환율 ) 정도의발열량이여전히남아있는것을확인하였다. 하지만 70 C/40 시간경화시코발트 (II) 아세틸아세토네이트촉매가적용된컴파운드대비 30% 더높은전환율을나타내었고, Figure 4 에서나타낸바와같이경화온도별유리전이온도 (T g ) 에서도코발트 (II) 아세틸아세토네이트촉매가적용된컴파운드대비포타슘아세틸아세토네이트촉매가적용된컴파운드에서더높은결과를나타내었다. 일반적으로컴파운드의 T g 는가교도와밀접한관련이있다. 13 두컴파운드모두경화시간이증가할수록 T g 가상승하는결과를나타내었으며, 경화시간을 45 시간까지지속시킨이후에도 T g 가꾸준히상승되었기때문에여전히저온에서의경화반응이완료되지못한것을추정할수있었다. 경화반응을완료시킬수있는적합한경화조건을찾기위해서경화온도에따라 40 시간까지경화된에폭시 / 산무수물들의열적거동을측정하여 Figure 5 에나타내었다. 70 C, 80 C, 90 C 에서 40 시간동안경화시킨컴파운드의경우여전히발열피크가존재하지만, 100 C 에서 40 시간동안경화시킨컴파운드에서는발열피크가완전히소멸되었다. 따라서, 포타슘아세틸아세토네이트촉매를포함하는에폭시 / 산무수물컴파운드에서완전경화반응을얻기위해서는 100 C 이상의경화온도를적용하여야함을확인할수있었다. 철 (III) 아세틸아세토네이트와크롬 (III) 옥토에이트촉매 가각각적용된에폭시 / 산무수물컴파운드또한저온경화이 후의잔여발열량을관찰하였고, 그결과를 Figure 6 과 Figure 7 에각각나타내었다. 철 (III) 아세틸아세토네이트촉매가 적용된컴파운드는저온경화후 70 C 에서 170 C 사이에서 나타나는발열피크는완전히소멸되었지만 200 C 부근에서 약 J/g 의발열피크가잔존하였다. 하지만경화반응이 약 98% 까지완료되었기때문에철 (III) 아세틸아세토네이트 촉매가적용된에폭시 / 산무수물컴파운드는저온경화가가능 할것으로판단되었다. 크롬 (III) 옥토에이트촉매가적용된 에폭시 / 산무수물컴파운드의경우, 139 C 주변에서나타나는 발열피크가저온경화가완료된이후에도완전히소멸되지 Figure 4. Variation of the glass transition temperatures (T g ) of the epoxy/anhydride compounds with different acetylacetonates as a catalyst (acac; acetylacetonate); cured at 71 C. Figure 3. DSC thermogram of the epoxy/anhydride compounds with potassium acetylacetonate as a catalyst (acac; acetylacetonate); cured at 71 C, unfilled compounds. Figure 5. DSC thermogram of the epoxy/anhydride compounds with potassium acetylacetonate as a catalyst by different curing temperatures (acac; acetylacetonate).

6 64 Byeongho Seo et al. / Elastomers and Composites Vol. 49, No. 1, pp. 59~65 (March 2014) Iron (III) acac/uncured Iron (III) acac/cured for 40h Heat flow (mw, exo ) Flexural strength (psi) Temperature ( ) Figure 6. DSC thermogram of the epoxy/anhydride compounds with iron (III) acetylacetonate as a catalyst; cured at 71 C, unfilled compounds (acac; acetylacetonate) /1 1.0/1 0.9/1 0.8/1 0.7/1 0.6/1 0.5/1 Ratio of Part A/Part B Figure 8. Flexural strengths of the epoxy/anhydride compounds containing chromium (III) octoate with different ratio of Part A/Part B Heat flow (mw, exo ) Chromium (III) octoate/uncured Chromium (III) octoate/cured for 40h Compressive strength (psi) Temperature ( ) Figure 7. DSC thermogram of the epoxy/anhydride compounds with chromium (III) octoate as a catalyst; cured at 71 C, unfilled compounds. 못하고, 약 J/g 정도의잔여발열량이존재하는것을확 인하였다. 하지만이역시컴파운드의경화반응이 96% 까지 진행되었기때문에철 (III) 아세틸아세토네이트촉매와함께 에폭시 / 산무수물컴파운드의저온경화에적합한촉매로서선 정되었다. 2. 저온가능촉매가적용된실리카 / 에폭시 / 산무수물컴파운 드의기계적물성 DSC 의결과를바탕으로포타슘아세틸아세토네이트, 철 (III) 아세틸아세토네이트, 크롬 (III) 옥토에이트촉매는저온 경화가능성이있는촉매로선정되었고, 이를실리카가충전 된에폭시 / 산무수물컴파운드에적용하여요구되는굴곡강도 와압축강도같은기계적특성을평가하였다. 포타슘아세틸 /1 0.8/1 0.7/1 0.6/1 0.5/1 Ratio of Part A/Part B Figure 9. Compressive strengths of the epoxy/anhydride compounds containing chromium (III) octoate with different ratio of Part A/Part B. 아세토네이트는 Part B 의제조시촉매자체의응집력이강하 여분산불량을야기시켰다. 촉매로인해응집된덩어리는물 리적인방법으로풀리지않으며, 이는기계적강도측정시 외력에의해균열을개시시키는역할을하였다. 따라서이러 한외부의요인이기계적강도의결과에큰영향을끼치기 때문에포타슘아세틸아세토네이트가적용된컴파운드의기 계적강도결과는제시하지않았다. 철 (III) 아세틸아세토네이 트촉매가적용된컴파운드의경우 Smith 의특허에나타낸 바와같이낮은온도에서의가사시간이짧아혼합이후점도 를상승시켜시편제작이까다롭고, 겔화가촉진됨으로써내 부에갇혀있는기포가완벽히제거되지못해시편내부에 기공을형성시켰다. 14 따라서기계적강도측정시일부기공 으로인하여낮은강도에서파괴가되는문제점이발생되었 다. 크롬 (III) 옥토에이트가적용된컴파운드에서는앞서다른 촉매의적용시발생되었던문제점들은발생되지않았다. 하

7 Effect of Metal Complexes as a Catalyst on Curing Behavior and Mechanical Properties of Silica Filled Epoxy-Anhydride Compounds 65 지만에폭시수지가포함되어있는 Part A 와경화제가포함된 Part B 의혼합비가 2/1 일경우에는경화반응이완벽하게 완료되지못하여 1.5/1 에서 0.5/1 의혼합비로제작된시편으 로굴곡강도및압축강도를측정하였고, 그결과를각각 Figure 8 과 Figure 9 에나타내었다. 실험결과, 경화제가포함되어있는 Part B 의무게비가증가 할수록우수한기계적강도를보여주었다. 특히, 굴곡강도는 Part A/Part B 의혼합비가 0.9~0.5 사이에서 18000~19000 psi 정도의높은값을나타내었고, 압축강도강도또한이혼합비 에서약 psi 정도의높은결과값을나타내었다.. 결론 본연구에서는에폭시 / 산무수물로구성된몰딩컴파운드의 저온경화조건 (71 C /40 시간 ) 을만족시키기위하여다양한 금속착화합물들을촉매로적용하였고, 몰딩컴파운드의기계 적특성을향상시키기위하여에폭시 / 경화제의무게비를조 절하였다. 실험결과에따라크롬 (III) 옥토에이트촉매는저 온조건에서의경화반응을완료시킬뿐만아니라상온에서 적절한가공성을나타내었다. 또한경화가완료된컴파운드를 이용하여기계적강도를측정한결과, 에폭시 / 경화제의무게 비가 0.9/1 에서 0.5/1 사이에서제조된컴파운드가가장높은 굴곡강도를나타내었고, 경화제의함량이증가할수록더높은 압축강도를나타내었다. 따라서에폭시 / 산무수물의저온경화 를완료시키기위해서는적절한금속착화물의선정과함께 에폭시수지와산무수물의적절한혼합비가고려되어야한다. 감사의글 본연구는 BK21 PLUS 동남권화학신기술창의인재양성 사업단 ( 과제번호 21A ) 과 한화 ( ) 의연구용역비의지원으로수행되었습니다. References 1. J. D. B. Smith and A. W. tt, Pre-Reacted Carboxylic Acid Anhydride Complexes as Low Temperature Curing Agents for Epoxy Resins, U.S. Patent (1981). 2. J. J. Miyashiro and A. W. Seiling, Epoxy Compositions Cured with Carboxylic Acid Anhydrides and Metallic Salt of Acetylacetone, U.S. Patent (1971). 3. J. R. Lee and S. J. Park, Development Trend of Matrix Resins in Polymer Composites, Polym. Sci. Technol., 10, 35 (1999). 4. C. H. Lee and K. M. Kim, A Study on Cure Behavior of an Epoxy/Anhydride System and Silica Filler Effects, J. Adh. Inter., 10, 117 (2009). 5. J. D. B. Smith, Quaternary Phosphonium Compounds as Latent Accelerators for Anhydride-Cured Epoxy Resins. I. Latency and Cure Characteristics, J. Appl. Polym. Sci., 23, 1385 (1979). 6. J. W. Barry, A. J. Katzakian, J. J. Scigliano and R. B. Steele, Use of Chromium (III) Carboxylates as a Catalyst, U.S. Patent (1972). 7. R. R. Rindone and K. Musker, Reactions Catalyzed by Chromium (III) Carboxylates, U.S. Patent B1 (2002). 8. J. D. B. Smith, Metal Acetylacetonates as Latent Accelerators, J. Appl. Polym. Sci., 26, 979 (1981). 9. N. W. Gregornik and F. D. Swanson, Low Temperature Epoxy Resin Curing Agent Comprising Blend of an Anhydride Mixture, an Anhydride Half Ester, and Uranyl Salt, U.S. Patent (1974). 10. R. Thomas, S. Durix, C. Sinturel, T. S. monov, S. Goossens, G. Groeninckx, P. Moldenaers and S. Thomas, Cure Kinetics, Morphology and Miscibility of Modified DGEBA-Based Epoxy Resin-Effects of a Liquid Rubber Inclusion, Polymer, 48, 1695 (2007). 11. A. R. Plepys and R. J. Farris, Evolution of Residual Stresses in Three-Dimensionally Constrained Epoxy Resins, Polymer, 31, 1932 (1990). 12. V. J. Eddy, J. E. Hallgren and R. E. Colborn, A New ne-component Anhydride-Cured Epoxy with an Aliphatic Disiloxane Dianhydride and Metal-Coordinated Lewis Bases, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem., 28, 2417 (1990). 13. J. B. Wang and J. U. Lee, A Study on the Structural Changes and the TSC Characteristics of Epoxy Composites Cured with Acid-Anhydride, J. KIEEME, 7, 32 (1994). 14. J. D. B. Smith and R. N. Kauffman, Latent Accelerators for Curing Epoxy Resins, U.S. Patent (1979).

(12-147).fm

(12-147).fm Polymer(Korea), Vol. 37, No. 2, pp. 240-248 http://dx.doi.org/10.7317/pk.2013.37.2.240 ISSN 0379-153X(Print) ISSN 2234-8077(Online) Mercaptan 경화제에의한저온속경화에폭시의경화거동에관한연구 엄세연 서상범 * 이기윤 충남대학교공과대학고분자공학과, * 천안시한국타코닉