6. 폴리우레탄 촉매^*

폴리우레탄은 그 생성 과정에 여러 종류의 반응, 즉, 우레탄 생성 반응, 발포 반응,

가교결합 반응, 고리 형성 반응 등이 일어나는데, 이 반응들의 속도를 조절함으로서

고분자의 구조를 조절할 수 있다. 고분자의 구조는 결국 물성에 영향을 미치게되므로,

촉매의 적절한 사용으로 고분자의 물성을 조절할수 있게된다.

폴리우레탄 생성 중에 일어나는 반응  

  (1). 우레탄 생성 반응

  (2). 요소 결합 생성 반응

  (3). 발포 반응

  (4). 가교결합 반응

  (5). 고리형성 반응 - isocyanurate 생성 반응

6.1. 촉매의 종류

         (1). 3차 아민 (tertiary amine)

          (2). 비양성자성 염 (aprotic salt)

          (3). 유기금속 화합물

 (1). 3차 아민

         a). 3차아민이 우레탄 촉매로 가장 많이 이용 (표 3 참조).

         b). 아민은 보통 dipropylene glycol 에 녹인 상태로 공급.

         c). 아민은 우레탄 생성과 발포반응을 촉진, 고리형성에는 비활성

         d). triethylene diamine (TEDA)와 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane이

              가장 많이 사용됨.

      3차 아민 사용시의 문제점 및 해결 방안

         a) 환경 문제 - 냄새, 휘발성, 변색.

         b). 고분자 사슬에 연결함 - (OH 기를 포함한 촉매 사용)

         c). 분자량이 큰 것과 가교결합을 하는 촉매 사용

      3차 아민의 촉매 메카니즘

*: M. S. Vratsanos, "Polymeric Materials Encyclopedia" 중에서, p 6947.

  표 3. 삼차 아민 촉매 몇가지의 구조 (Structures of Some Tertiary Amine Catalysts)

 

1,4-diazabicyclo[2,2,2]octane	bis(2-dimethylaminoethyl)ether
trimethylaminoethylethanolamine	N,N,N',N',N"-                                      pentamethyldiethylenetriamine
N,N'-dimethylethanolamine	dimethylaminopropylamine
N-ethylmorpholine	N,N-dimethylaminoethylmorpholine
N,N-dimethylcyclohexylamine	2-methyl-2-azanorbornane

(2). 비양성자성 염 (aprotic salt)

       4차암모늄과 알카리 금속의 카복시산 염 - 고리형성 반응을 촉진

       R¹R²R³R⁴N⁺ R⁵COO^-

(3). 유기금속 화합물

      (a). 유기주석 화합물 (organotin)이 가장 많이 사용됨.

      (b). 이중에서도 dialkyltin dicarboxylate

            예:

           dibutyltin dilaurate (CH₃CH₂CH₂CH₂)₂Sn[CH₃(CH₂)₁₀COO]₂

           stannous octoate Sn[C₇H₁₅COO]₂

           dibutyltin diacetate (CH₃CH₂CH₂CH₂)₂Sn[CH₃COO]₂

           dibutyltin dimercaptide (CH₃CH₂CH₂CH₂)₂Sn[SC₁₂H₂₅]

     (c). 아민 촉매에 비해서 우레탄 반응에 더 선택적임.

     (d). 단점 - 물이 있거나 온도가 높으면 활성을 잃는다.

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