국부 반응은 국부적으로 반응이 진행된 것을 의미한다. 설계된 분자 구조대로 우레탄 반응이 진행되지 않고 국부적으로 반응이 진행되어서 설계된 물성을 발현하지 못하거나 분산이 용이하게 이루어지지 않아서 수지의 저장 안정성이 현저하게 떨어질 수 있다.
국부 반응의 결과
국부 반응으로 인해서 발행할 수 있는 문제는 다음과 같다.
친유성과 친수성의 혼재로 인한 불안정한 분산상태 (유.수 혼재 문제) (분산 공정에서 물이 투입되면 분산 되었다가 물이 들어가지 않으면 다시 크림 형태로 변하는 현상)
분산된 수분산 폴리우레탄(PUD)의 입자 사이즈가 크고, 입자 시이즈 분포도가 너무 넓다.
분산 불량으로 인하여 저장 안정성이 현저하게 떨어져 쉽게 층분리가 발생한다.
입자 사이즈가 매우 거칠다. (유리 표면에서 매끄럽게 흘러내리지 않음)
국부 반응의 원인
표현
해결 방안
상용성 부족
원재료 상호 혼용성
용해력이 높은 용제 투입을 통한 용해 후 반응
상용성이 낮은 원재료 선 반응 진행
반응 시간을 일반 반응시간 보다 길게 설계(1.2배)
반응성 차이
원재료 사이의 반응성 차이
반응성이 느린 원재료 위주로 선 반응을 진행
반응 시간을 길게 설계
반응 온도를 높여서 반응 진행 (부반응 주의)
단계별 촉매 투입을 통한 반응 유도
촉매 효과
촉매 투입 싯점으로 인한 불균일 반응
반응 초기는 느리도록 무촉매 반응 진행
반응성이 빠른 원재료는 촉매 투입을 적절하게 조절
문제 해결 Tip
수분산 폴리우레탄(PUD)를 설계할 때 필히 원재료의 혼용성을 확인한다.
원재료의 반응성을 각각의 이소시아네이트와의 반응성을 항상 고려해서 제품을 설계한다.
초기에 용제 사용이 가능하면 충분하게 투입하여 혼용성을 높인다.
부반응
부반응은 폴리우레탄을 합성할때 빈번하게 발생하는 반응으로 원재료의 오염이나 과도한 반응 온도 및 시간 등으로 인해서 예측하지 못한 반응이 발생하는 것을 의미한다. 부반응의 발생은 합성물의 점도를 과도하게 올리고 간혹, 가교가 발생할 수도 있다. 또한 반응물에 슬러지를 발생시켜서 반응 진행을 어렵게 할 수도 있다.
부반응의 결과
부반응으로 인해서 발행할 수 있는 문제는 다음과 같다.
합성물의 점도가 매우 높아져서 분산하기 위해서 투입되는 용제의 양이 많이진다.
분산된 수분산 폴리우레탄(PUD)의 입자 사이즈가 작아질 확률이 높다.
분자량이 커지므로 인해서 물성이 설계한 것보다 높아진다.
합성 과정 중에 슬러지가 발생하여 반응이 순조롭게 진행되지 않는다.
부반응의 원인
표현
해결 방안
촉매 투입
촉매로 인한 과반응
촉매 투입 시기를 늦추어서 투입한다.
희석된 촉매로 소량으로 나누어서 투입한다.
높은 반응온도
고온 반응 온도으로 인한 부반응
고온 반응의 시간의 시간을 줄인다.
반응성이 느린 원료부터 먼저 반응을 시킨다.
원재료의 오염
수분 및 분자량 편차로 인한 부반응
수분 관리를 철저하게 한다.
분자량 분포도 관리를 철저하게 한다.
문제 해결 Tip
수분산 폴리우레탄(PUD)를 설계할 때 필히 원재료의 혼용성을 확인한다.
원재료의 반응성을 각각의 이소시아네이트와의 반응성을 항상 고려해서 제품을 설계한다.
초기에 용제 사용이 가능하면 충분하게 투입하여 혼용성을 높인다.
상용성
상용성은 원재료와 원재료의 혼용성을 의미한다. 원료가 서로 쉽게 혼용이 된다면 반응은 원재료의 반응성 및 분자량의 크고 작음에 의하여 반응 순서가 결정된다. 그러나 상용성이 결여된 원재료의 반응은 반응의 균일성이 결여되어 국부 반응의 원인이 된다. 그러므로, 제품을 개발하는 과정 중에서 가장 먼저 고려해야 할 요소이다. 아울러 개발 완료된 제품의 생산 안정성과 재현성을 부여하는 요소이다. 상용성은 제품 개발 및 생산의 필요조건이다.
