폴리우레탄

3. 원자재

폴리우레탄 제조의 주요 원료는 이소시아네이트류(di- 및 tri-이소시아네이트)와 폴리올류(폴리올)이며, 중합체 처리 또는 중합체의 특성을 수정하기 위해 다른 물질이 추가된다. 폴리우레탄 폼(PU 폼) 제형에는 물이 첨가되는 경우도 있다.^[17]

일반적으로 글리콜을 주로 하는 폴리올과 주로 2관능의 이소시아네이트인 디이소시아네이트를 반응시켜 합성한다. 카르복시기, 아미노기 등의 작용기도 병용할 수 있어 매우 다양한 성질의 제품을 만들 수 있다. 우레탄폼(발포폴리우레탄)을 제조하기 위해서는 발포제를 첨가하여 중합시킨다.

3. 1. 이소시아네이트

3. 2. 폴리올

3. 3. 바이오 유래 물질

3. 4. 촉매

3. 5. 계면 활성제

4. 제조

폴리우레탄은 액체 이소시아네이트와 수지 혼합물을 균질하게 혼합하여 제조된다. 이때, 반응 액을 틀 또는 표면에 분배해 적합한 상태가 될 때까지 기다린 후 틀에서 떼어낸다.

분배 장비는 물질 저장 탱크, 정량 펌프, 혼합 헤드, 제어부 등으로 구성된다.

• '''물질 저장 탱크:''' 1에서 수백만 갤런 크기까지 다양하며, 드럼통, IBCs (Intermediate Bulk Containers, 중간 벌크 용기), 또는 대용량 저장 탱크에서 직접 공급받는다. 레벨 센서, 컨디셔닝 재킷(conditioning jacket), 믹서 등이 포함될 수 있다.
• '''정량 펌프:''' 초당 1그램부터 분당 수백 파운드까지 측정 가능하다. 회전식 펌프, 기어 펌프, 피스톤 펌프, 또는 강화된 랜스 펌프(lance pump) 등이 사용된다.
• '''혼합 헤드:''' 간단한 수치의 혼합 튜브, 회전식 재료 믹서, 저압 동적 믹서, 또는 고압 유압 믹서 등이 사용된다.
• '''제어부:''' 기본적인 온/오프 장치, 분배/중지 스위치, 아날로그식 압력 및 온도 측정기, 또는 컴퓨터를 이용한 제어 시스템 등이 사용된다.

5. 역사

6. 응용

폴리우레탄은 여러 가지로 사용된다. 대표적인 용도는 합성섬유 또는 페인트 등이다.

합성섬유는 흔히 스판덱스로 불리며 나일론과 같은 섬유로 덮어져 속옷, 양말, 수영복 등에 쓰인다.

폴리우레탄은 거품 구조를 가지기 때문에 탄성이 있고 견고하며 가벼운 특성을 가진다. 따라서 매트리스나 직물, 폴리우레탄 폼스펀지 등은 물론 비행기 날개의 심에도 사용된다.

또한 폴리우레탄을 이용한 페인트(폴리우레탄 수지(도료))는 강한 점착력과 방수 및 부식 저항력을 가진다.^[46]

폴리우레탄의 주요 용도는 다음과 같다.

7. 건강과 안전

완전히 반응한 폴리우레탄 폴리머는 화학적으로 비활성이다.^[37] 미국 산업 안전 보건청(OSHA)이나 미국 정부 산업 위생 전문가 협의회(ACGIH)는 폴리우레탄에 대한 노출 기준을 설정하지 않았으며, 발암성에 대해서도 OSHA의 규제를 받지 않는다.

폴리우레탄 폴리머는 가연성 고체이며, 화재 시 점화될 수 있다.^[38] 화재로 분해되면 주로 일산화탄소를 생성하고, 질소 산화물 및 시안화 수소를 미량 생성할 수 있다.^[39] 가연성이 높기 때문에, 특히 가구의 경우 유해하다고 여겨지는 난연제 처리를 해야 한다.^[40][41] 캘리포니아에서는 기술 공보 117 2013을 발표하여 대부분의 폴리우레탄 폼이 난연제를 사용하지 않고도 가연성 시험을 통과할 수 있게 했다. 그러나 그린 사이언스 폴리시 인스티튜트는 "새로운 표준은 난연제 없이도 충족될 수 있지만, 난연제 사용을 금지하는 것은 아니다."라고 밝혔다.^[42]

8. 가시광선의 영향

방향족 이소시아네이트를 사용하여 제조된 폴리우레탄은 빛과 상호작용하는 발색단을 포함한다.^[49][50] 이는 빛 안정성이 중요한 요소가 된다. 특히 폴리우레탄 코팅 분야에서 중요하며, 지방족 이소시아네이트가 폴리우레탄 코팅 제조에 사용되는 주된 이유이기도 하다.

9. 생분해

에콰도르 균류 ''Pestalotiopsis''의 두 종은 매립지 바닥과 같이 호기성 및 혐기성 조건에서 폴리우레탄을 생분해할 수 있다.^[55][56] 박물관에서 폴리우레탄 제품의 분해가 보고되었다.^[57] 폴리에스터형 폴리우레탄은 폴리에테르형보다 균류에 의해 더 쉽게 생분해된다.^[58]

참조

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