자동차 플라스틱 부품용 자가복원 폴리우레탄 수지의 물성 최적화 연구

Abstract

자동차 플라스틱 부품에 적용할 수 있는 자가복원 폴리우레탄 수지에 대한 물성 최적화 연구를 진행하였다. 자가복원도료 설계를 위하여, hydroxyl value(%) 값과 수평균 분자량에 따른 폴리 에스터 및 폴리카보네이트 수지를 선정하였으며, 각 수지의 혼합비율별 폴리우레탄 수지를 각각 합성하였다. 중량 혼합비율로 합성된 폴리우레탄 수지에 대한 구조 분석 및 열적, 기계적, 물리적 특성을 비교 분석하였으며, 도막의 신뢰성 및 시간에 따른 자가복원 능력을 확인하여 최적의 폴리에스터 와 폴리카보네이트 수지 함량을 도출하였다. 나노 인덴테이션을 통한 기계적 특성을 측정한 결과 폴리에스터 수지 함량이 높아질수록 동일한 압입 하중에서의 깊이가 깊어졌으며, 이는 폴리에스터 수지의 함량이 높아질수록 소프트하면서 탄성이 높은 도막을 형성하고 있다는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과는 초기 스크래치 발생 이후 도막 표면의 수직높이에 대한 자가 복원력이 폴리에스터 수지 함량이 6:4 이상으로 합성된 우레탄 수지의 경우 24시간 이내 10 μm 이하로 회복되는 결과를 통해 검증할 수 있었다.

A study was conducted to optimize properties of self-Healing polyurethane resins for automotive plastic parts. For the self-healing clear design, polyesterpolyol (PES) and polycarbonate diol (PCD) resins were selected according to the hydroxyl value (%) and the number average molecular weight, and polyurethane resins were synthesized for each resin mixing ratio. The structural analysis and thermal, mechanical, and physical properties of polyurethane resin syn-thesized by weight mixing ratio were compared and analyzed, and the reliability of the coating film and self-healing abil-ity over time were confirmed to derive the optimal PES / PCD resin content. As a result of measuring the mechanical properties through nano-indentation, the depth under the same indentation load became deeper as the PES resin content increased. This confirmed that the higher the PES resin content, the more soft and highly elastic the coating film was formed. This result could be verified through the results showing that the self-restoring power of the vertical height of the coating surface after the initial scratch recovered to less than 10 μm within 24 hours in the case of urethane resin syn-thesized with a PES resin content of 6:4 or more.