Analysis of the Characteristics of Polyurethane Synthesis Using Quartz Crystal Analyzer

수정진동자 분석기를 이용한 폴리우레탄 합성반응의 특성분석

In this study, we investigated the characteristics of polyurethane synthesis by simultaneously measuring resonant frequency and resonant resistance with a quartz crystal analyzer. The rapid decrease of resonant frequency was appeared because automatic catalytic reaction was caused by the polyurethane formed in initial stage of polyurethane synthesis. In prepolymer(PP) synthesis, the resonant frequency was slowly stabilized after a rapid decrease at a certain point of time. But in segmented polyurethane synthesis in which chain-extender was involved, the resonant frequency increased again after a rapid decrease at a certain point of time. It was considered that this tendency took place because the chain-extender, 1,4-butandiol, caused a soft segment to change to a hard segment. The resonant resistance was used in the analysis of mechanism. From the results, the characteristics of polyurethane synthesis could be analyzed on-line using a quartz crystal analyzer, and the synthesis mechanism could also be interpreted.

본 연구에서는 폴리우레탄 합성반응의 특성을 수정진동자 분석기(QCA)의 공진주파수와 공진저항을 동시에 측정하여 분석하였다. 폴리우레탄 합성반응 초기에 생성된 폴리우레탄이 자동촉매반응을 일으켜 공진주파수가 급격히 감소한다는 것을 알 수 있었다. 프리폴리머(prepolymer, PP) 합성반응에서는 어느 순간 급속히 공진주파수가 감소하다 서서히 안정화되었다. 사슬연장제가 첨가된 세그먼티드 폴리우레탄(segmented polyurethane, SPU) 합성반응에서는 어느 순간 공진주파수가 급속히 감소하다가 다시 증가하였다. 이는 소프트세그먼트(soft segment, SS)에 사슬연장제인 1, 4-butandiol이 반응하여 하드세그먼트(hard segment, HS)로 변화됨으로써 강직한 HS 분자구조의 생성에 따라 공진주파수가 증가하였다고 생각된다. 또한 공진저항은 각각의 메카니즘을 해석하는데 사용하였다. 본 연구 결과, 폴리우레탄의 반응특성을 수정진동자 분석기(QCA)를 이용함으로써 온라인 분석할 수 있었으며, 반응메카니즘을 해석할 수 있었다.