A Study on the Bonding Strength, Reactivity and Thermal Properties of Epoxy Resin Mixed with ESBO

The purpose of this study was to investigate thermal stability, reactivity, and bonding strength of existing epoxy resin mixed with the epoxidized soybean oil (ESBO) in order to use soybean oil economically. In the dry shear test, the marked strengths showed $30.5kgf/cm^2$ at the ratio of ESBO to epoxy resin 9 : 1 and $6.2kgf/cm^2$ at the ratio 8 : 2. The bonding strengths of the others, except mixing ratios 2 : 8 and 1 : 9, exceeded the requirement of Korean plywood standard of $7.0kgf/cm^2$. In the wet shear test, the result was $5.8kgf/cm^2$ at the ratio 9 : 1. There were no thickness swelling and moisture absorption in the water resistance of the film. The value of activation energy, Tg (${\Delta}E$), by DSC analysis showed between $110^{\circ}C$ and $120^{\circ}C$ through all ratios. Epoxy in the epoxy resin fully reacted with the hardener (TETA), but it is difficult to decide that epoxys in the ESBO were reacted directly with the hardener from FT-IR analysis. As the mixing ratio of ESBO increased, the thermal stabilities dropped from TGA analysis. From the comprehensive view on the results of above experiments, it could be confirmed through experiments that the ESBO in the mixed adhesive of epoxy resin/ESBO played a role as an extending agent level of epoxy adhesive, and we were able to know that in order to utilize ESBO as an adhesive, a study should be performed on the condition of hardening, inducible of the hardening reaction.

에폭시수지-ESBO 혼용 비율에 따른 목재접착제의 접착력, 반응성 및 열분석에 관한 연구

본 연구의 목적은 천연자원이며 저렴한 콩기름의 이용을 위하여 기존 에폭시수지와 에폭시 콩기름(Epoxidized soybean oil: ESBO)을 혼용한 접착제의 물성과 반응성, 경화거동 및 열안정성을 구명하는 것이다. 이에 epoxy/ESBO의 혼합비율을 달리하여 접착력, 필름의 내수성, 열적성질, 반응성 및 포름알데히드와 TVOC 방산량에 대해 시험해 보았다. Epoxy resin/ESBO의 각 혼합비율에 대한 상태접착력 시험을 실시한 결과 혼합비율 9 : 1일 때 가장 우수한 접착력을 보였으며 혼합비율 2 : 8일 경우 가장 낮은 값을 보여 2 : 8과 1 : 9를 두 경우를 제외한 9가지 경우 모두 KS 합판 접착성(비내수) 규격인 $7.0kgf/cm^2$를 모두 상회하고 있었고, 준내수접착력을 실시한 결과 혼합비율이 9 : 1일 때 가장 우수하게 나타났으며 5 : 5일 때 가장 낮은 강도를 보였다. 혼합된 접착제의 내수성을 재검토하기 위해 필름을 제조하고 가열하여 필름의 상태와 두께 및 신장률을 조사한 결과 수분흡수율이나 두께 및 신장율의 변화는 없었다. Epoxy resin/ESBO의 각 혼합비율에 대한 Tg점은 $120{\sim}110^{\circ}C$ 사이에 나타났으며 가장 높은 Tg점은 혼합비율 10 : 0의 $122^{\circ}C$이며 7 : 3, 8 : 2, 9 : 1 순으로 나타났다. Epoxy resin/ESBO의 각 홉합비율에 대한 IR스펙트럼을 조사한 결과, 에폭시수지의 에폭시밴드는 모두 경화반응하나 ESBO는 완전히 경화된다고 판단하기 어렵다. Epoxy resin/ESBO의 각 혼합비율에 대한 열안정성 검토결과 ESBO 혼합 비율이 증가할수록 열안정성은 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 위와 같은 실험결과를 종합하여 봤을 때 epoxy resin/ESBO의 혼합접착제에서의 ESBO는 에폭시접착제의 증량제수준의 역할임을 실험을 통하여 확인할 수 있었으며, ESBO를 접착제로 활용하기 위해서는 경화반응을 유도할 수 있는 경화조건이 확립되어야 한다고 판단된다.