FRP 레진 설명

[이학영이사010-6284-9117]

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1. 불포화 폴리에스터수지

  - Orthophthalic - Maleic Anhydrid와 Phthalic anhydride를 Glycol과 반응하여 얻어

   가장 일반적

  - Isophthalic - Maleic Anhydrid와 Isophthalic Acid를 Glycol과 반응하여 얻어

   바닷물에 강해 배에 쓰임

  - Bisphenol - 

   기계적,열,내식에 아주 강함

2. 비닐에스터수지

   Vinyl alcohol을 폴리에스터 수지에서의 Glycol대신 부분적으로 사용하여 얻어지는 것으로 수분과 화학 물질에 대한 저항력과 고온에서 매우 안정하다는 장점이 있다.

3. 페놀에스터수지

  고온 물성이 탁월한 수지로 고온에서의 기계적 물성과 열, 산화 안정성 등이 매우 우수한 수지이다. 

4. 에폭시수지

  기계적 물성과 수분 및 화학 물질에 대한 저항성이 탁월한 수지로 항공용 구조물들 고성능 복합재료에 90%이상 사용되는 수지이다. 

5. Bismaleimide수지, polyimide수지, Cyanate Ester수지등 

불포화폴리에스테르수지(Unsaturated Polyester Resin) 

1. 기본사항 

  합성수지는 기본적으로 탄소원자(C)를 기본으로 하여 H,O,N를 위주로 하여 이루어져 있다. 

  (합성수지 및 유기물질을 이루는 4대원소는? 답:C,H,O,N) 

합성물질이 되기위한 기본요건은 각 원자간에는 결합이 되어야 하는데(화학적인 용어로는 공유결합이라고 함) 결합의 종류에는 

  - 단일결합 : 포화결합

  - 이중결합 : 불포화결합

  - 삼중결합 세가지 종류가 있다. 

합성수지를 이루는 원료는 여러가지가 있는데 폴리에스테르(Polyester) 수지를 말들 때 사용하는 원료는 주로

다가산(Acid)과 다가글리콜(Glycol)이다. 

다가산의 구성성분중 일부가 이중결합을 가지고 있는 원료를 사용하여 합성된 수지가 불포화 폴리에스테르다. 

2. 불포화폴리에스테르 수지의 원료 

  기본적으로 사용되는 원료에 따라 수지의 특성은 달라지게 되고 그에 따라 수지를 나눠 브르게 된다. 

산과 글리콜을 1:1로 반응시켜 고분자를 얻는다.. 

  

2-1)산(Acid) 

일반적으로 물에 녹았을 때에 pH가 7보다 낮은 물질을 말한다. 화학적으로는, 물에 녹았을 때 이온화하여 수소 이온 H+을 내놓는 물질을 말한다. [1]산은 전해질이며 일반적으로 신맛이 나며, 염기와 중화반응을 한다. 또한 일부 금속과 반응하여 수소를 발생한다. 산의 대표적인 예로는, 강산인 염산(HCl), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 약한 산인 아세트산(CH3COOH), 탄산(H2CO3)이 있다.

1.  에탄올(C2H5OH), 메탄(CH4), 포도당(C6H12O6)은 분자에 H가 포함되어 있지만, 수용액에서 H를 내놓지 못하므로 산이 아니다.
2. 1884년, 스웨덴의 화학자 스반테 아레니우스는 물에 녹였을 때 를 내놓는 물질을 산(acid), 를 내놓는 물질을 염기(base)로 정의했다.

 산 AH가 물에 녹으면서 반응하여 다음과 같이 이온화한다.

이때 산 해리상수는 이 반응의 평형 상태에서 정의된다.

강한 산일수록 큰 Ka 값을 가진다. 예를 들어 염산(HCl)의 Ka 값은 107이다. 반대로 약산일 경우에는 작은 값을 가진다. 아세트산의 Ka 값은 1.8 x 10-5이다.

  MAn : 대표적인 불포화산 

  PhAn: 가장 대표적인 포화산 

  IPA :내수, 강도, 내약품성 우수 

  기타 FA, TPA, AA, CA 

 

2-2) 글리콜(Glycol) 

히드록시기(OH) 2개가 서로 다른 탄소 원자와 결합하고 있는 알코올류에 속하는 유기화합물군의 총칭.

 - 에틸렌글리콜 : 에탄디올이라고도 하며 분자식이 HOCH2CH2OH인 단맛의 연한 향기를 지닌 무색의 유성(油性) 액체이다.

 - 프로필렌글리콜 : 프로펜디올이라고도 하는 에틸렌글리콜과 물리적 성질이 비슷하다. 그러나 에틸렌글리콜과는 달리 독성이 없으므로 식품이나 화장품, 구강 위생용품의 용제(溶劑)나 방부제·함습제로 사용된다

 - 부탄디올, 헥산디올, 프로판디올

  EG :열변형 온도 저하,SM 상용성 불량,단독 사용 불가 

  DEG :내충격성 향상, 연질용, 단독 사용 불가 

  PG :SM 상용성 양호, 기계적,전기적 성질 우수 

  DPG :SM 상용성 양호, 표면 경도 우수, 내후성 불량 

  NPG: 내수성, 내약품성,내후성 우수 

 

2-3) 희석제(반응성모노머) 

  SM : 가장일반적인 희석제, 수지 용해성이 우수함 

  MMA : 내후성이 우수하며 일반적으로 SM과 Mix하여 사용함 

3. 불포화폴리에스테르 수지의 분류 및 특성 

 

3-1) 저반응성, 고반응성 

포화산과 불포화산을 혼합하여 수지를 합성하게 되는데 불포화산의 양에 따라 수지의 반응성이 결정된다. 

불포화산의 양이 많아지면 고반응성, 적으면 저반응성으로 분류되며 

 

3-2) 올소타입(Ortho Type) 

포화산 중에 “PhAn”을 사용하는 수지로서 가장 일반적이며 가격이 저렴하여 일반적인 제품 성형하는데는 많이 사용한다. 

비교적 약한 내후성,내수성,내약품성,내열성을 가진다. 강도는 보통이다.. 

 

3-3) 이소타입(Iso Type) 

포화산중에 “IPA”를 사용하는 수지로서 비교적으로 내후성이 좋으며, 내열성, 내수성, 내약품성도 상대적으로 양호하다, 

주로 내열성이 요구되는 제품 및 내후성이 요구되는 제품에 사용한다. 

 

3-4) 비닐에스테르 타입(Vinyl Ester Type) 

비스페놀A를 기본으로 하여 만들어진 제품으로 내약품성이 우수하여 내식기기 및 닥트등을 제조할 때 사용한다. 

그러나 내후성은 취약하다 

3-5) 노블락 비닐에스테르 타입(Novalc Type) 

노블락 에폭시를 기본으로 하여 제조된 수지로서 내약품성이 비닐에스테르 타입보다 더 우수하다.. 

내열성도 우수하고 강도도 우수하다. 

4.불포화 폴리에스테르의 물성 

l산 가 

수지 1g중에 함유된 카아복실기를 중화하는데 필요한 KOH의 밀리그람수 

l점 도 

수지의 점도는 실온 (25℃)에서 수십~수만 cps 까지 범위가 매우 넓다. 

수지를 이용하여 성형시 수지가 보강제 및 충진재의 표면을 충분히 적신 후 경화되는 성형볍이 많기 때문에 작업성 측면에서 수지의 점도는 중요한 인자가 된다. 

일반적으로 Hand Lay-Up으로 사용하는 UPE의 경우, 실온에서 300~700cps가 작업성이 좋다고 판단된다. 

수지의 점도는 알키드의 분자량, 연화점, SM의 양에 의해 결정된다. 

l색 상 

수지의 색상은 원재료의 순도, 반응온도 및 시간, 가스유량 등에 의해 영향을 받는다. 

색상 변동에 의한 경화물의 물성 변화는 거의 없으나 용도에 따라 액상 수지 색상은 중요한 관리 항목이다. 

l휘발분 함량 

수지내 포함된 수분, SM, 기타 휘발분을 건조시켜 감량분(%)으로서 결정한다. 

l요변도 

수직면 또는 경사가 있는 면에 UPE를 응용하는 경우 수지가 겔화되기 전까지 흘러내려 작업하기에 곤란한 경우가 있다. 

이때에는 액상 수지에 소량의 분말 실리카를 가하면 요변성이 생겨 수지가 흘러내리지 않게 된다. 

요변성이란 등온가역적인 졸-겔 변환을 의미한다. 

즉 정치 상태에서는 입자와 입자 사이에 약한 응집력이 생겨 3차원 구조를 형성하지만 전단 응력을 가하게 되면 이구조가 파괴되어 유동하기 쉽게 된다. 

l상온 경화 특성(측정온도 25℃) 

가사 시간 : 촉진제, 경화제 첨가 후 수지의 유동성이 없어져 작업이 곤란 할때 까지의 시간. 

겔화 시간 : 촉진제 및 경화제 첨가 후 시료의 온도가 25℃에서 30℃가 될때 까지의 시간. 

최소경화시간 : 촉진제 및 경화제 첨가 후 최고 발열 온도에 도달할 때 까지의 시간 

최고발열온도 : 수지가 경화되면서 도달하는 온도의 최고치. 

l고온 경화 특성 

측정 조건 : 80℃ oil bath, BPO 1% 

겔화 시간 : 시료의 온도가 65 ℃로 된 후 85℃에 도달 할 때 까지의 시간 

최소경화시간 : 65℃에서 최고 발열 온도에 이르기 까지의 시간 

최고발열온도 : 중합열(발열)에 의해 도달하는 온도의 최고치 

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