Reaction Kinetics between a Cycloaliphatic Diisocyanate(H₁₂MDI) and n-Hexanol

환상지방족 Isocyanate(H₁₂MDI)와 n-Hexanol의 반응속도론

Reaction kinetics between 4,4'-dihexyl methane diisocyanate($H_{12}MDI$) and n-hexanol in toluene with dibutyltin dilaurate(DBTDL) as catalyst was studied by experimental measurements and mathematical modeling. Experiments were carried out at various temperatures, catalyst concentrations and [NCO]/[OH] ratios, and the reaction kinetics were described by two second-order reactions, the one between NCO and OH leading to urethane and the other between urethane and NCO leading to allophanate. The rate constants were estimated by the Runge-Kutta 4th-order method. Experiments and mathematical simulations showed a good agreement for various experimental conditions. The [allophanate]/[urethane] ratios at 90% conversion of initial NCO were estimated to be over 20% for most conditions employed in the present study, indicating that allophanate formation might significantly affect the properties of urethane polymers.

우레탄 생성반응의 동역학을 조사하기 위해 지방족 이소시아네이트인 4,4'-dihexyl methane diisocyanate($H_{12}MDI$)와 1 관능기 알코올인 n-hexanol간의 반응을 실험적 측정과 수학적 모델링을 통해 연구하였다. 실험은 dibutyltin dilaurate(DBTDL)을 촉매로, 톨루엔을 용매로 온도, 촉매농도, [NCO]/[OH] 비 등을 변화시키면서 실시하였고, 반응동역학은 NCO기와 OH기의 반응에 의한 우레탄 생성반응 및 NCO기와 우레탄간의 반응에 의한 allophanate 생성반응 등 2가지 2차반응식으로 모사하였다. 반응속도상수는 Runge-Kutta 4th order 방법에 의한 전산모사방법으로 계산하였다. 대부분의 조건에서 실험치와 계산치가 잘 일치하여 본 연구에서 제안하는 반응 모델과 속도상수 계산방법이 적절함을 알 수 있었다. 또한 NCO기 90% 전환율에서 allophante/urethane의 비를 계산하였는데 대부분의 조건에서 20% 이상의 높은 값이 얻어져 allophanate 생성반응이 우레탄 물성에 중요한 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었다.