Synthesis and Properties of Water Dispersion Polyurethane Containing Fluorine

Environmentally friendly water dispersion polyurethanes containing fluorine were prepared with a fluorinated polyol having $62\%$ of fluorine $(Fluorolink^{(R)}\;M_n\;1000)$. In order to control the fluorine contents of the synthesized polyurethanes polytetramethylene glycol (PTMG2000) and $Fluorolink^{(R)}$ were mixed at assigned ratios and reacted with isophorone diisocyanate (IPDI) as a diisocyanate used. Introducing hydrophilic anion to the polymer chain was achieved by applying dimethyl propionic acid (DMPA). The ionic groups were neutralized with triethyl amine (TEA) before dispersion into water. Chain extension was executed by adding ethylene diamine at the final stage. Mechanical properties of the polymers showed that modulus increased with increasing $Fluorolink^{(R)}$ content. Surface energy values obtained from contact angle measurement decreased with increasing $Fluorolink^{(R)}$ content up to $20\%$. We expect that the synthesized polyurethanes present reliable effect from the fluorine atoms incorporated even at a small amount of $Fluorolink^{(R)}$.

불소기 함유 수분산 폴리우레탄의 합성과 물성

불소의 함량이 $62\%$인 불소화된 폴리올($Fluorolink^{(R)}$:평균분자량 1000)을 이용하여 환경친화적인 불소함유 수분산 폴리우레탄을 합성하였다. 사용된 diisocyanate는 isophorone diisocyanate(IPDI)였으며, 폴리우레탄 내 불소의 함량 조절을 위해 폴리올은 poly(tetramethylene glycol)(PTMGG2000)과 $Fluorolink^{(R)}$을 정해진 비율로 조절하였고 친수성 음이온기의 도입을 위해 dimethanol propionic acid(DMPA)를 사용하였다. 이온성 작용기는 수분산 전에 triethyl mine(TEA)으로 중화하여 생성하였으며, 최종적으로 ethylene diamine(EDA)을 이용하여 사슬연장하였다. 기계적 물성을 측정한 결과 불소의 함량이 증가함에 따라 탄성률은 증가하였으나, 파괴 변형률은 감소하는 것을 알 수 있었다. 접촉각으로부터 얻은 표면에너지 값은 불소함량에 따라 감소하였으나 $Fluorolink^{(R)}$가 $20\%$ 이상에서는 큰 변화가 없어 소량의 $Fluorolink^{(R)}$ 만으로도 불소함유의 충분한 효과를 얻을 것으로 예상된다. 또한 열적 성질을 알아본 결과, $Fluorolink^{(R)}$의 함량이 증가할수록 $T_g$와 열분해온도가 낮아졌는데 이것은 soft segment를 구성하는 $Fluorolink^{(R)}$의 $T_g$와 분해온도가 PTMG 2000보다 낮기 때문에 나타나는 현상으로 여겨진다.