에폭시 수지 용도 - epogsi suji yongdo

에폭시 수지에 대하여...에폭시수지는 50년 전에 실용화가 되였으며 그간의 여러 연구과정을 거처 일부 산업에 사용 되였으나 사용이 미미 하였다.
1960대 초에야 이르러 산업응용분야를 개척하였으며 에폭시 특성이 우수하여 일부 군사용 응용되기 시작하였고 본격적인 사용량은 산업전반적인 발전이 거듭된 70년대라고 표해야 할 것이다.
특히 가전제품을 중심으로 절연재료용 에폭시 사용량이 증가 되였으며 특히 선박 철도 건축들 중방식용도료에 적용하면서 에폭시 하나의 단일시장으로도 매우 큰 시장형성을 하게 되였다

에폭시는 전기절연재료,섬유강화복합재료, 접착제,PCB기판,반도체의Packaging,도료(공업용,토목,건축,중방식,선박) 등 다양한 용도로 사용되고 있는 매우 중요한 수지로서 그 특성에 관한 연구가 지속적으로 진행되고 있다.

에폭시수지는 경화제를 배합하면 경화의 목적은 달성할 수가 있으나 사용목적, 용도, 조건 등에 부합되지 않음으로 이를 충족하기 위하여 부자재가 필요하다. 부자재의 사용목적은 경화 전 사용조건 및 작업조건에 적합하도록 변성시키는 것과 경화된 수지에 특성을 부여하는 것이다.

그러나 이 두 가지를 동시에 만족시킬 수 있는 것도 있지만 어느 한쪽은 만족시키면서 다른 쪽에는 역효과를 줄 수가 있으므로 각종 부자재의 적절한 선택이 중요하다.

부자재에는 경화제, 희석제, 충전제, 기타 첨가제 등으로 분류를 할 수가 있는데 먼저 경화제를 사용할 때의 유의사항은 작업온도에서의 점도·가사시간·발열·독성등과 경화시의 작업성·물리적·기계적·전기적·화학적 성질과 필요한 경화온도 및 경화시간이 무엇보다 중요하다.

에폭시 수지는 사용 용도나 특성에 따라서 기존의 DGEBA(Diglycidyl ether of bisphenol-A)수지를 이용한 많은 변성 수지들이 개발 되었으며 경화제도 지방족 아민,방향족 아민,산무수물 및 기타 다양한 종류의 경화제가 사용되고 있다.

에폭시계 분체도료는 수도용 파이프의 부식방지를 위한 내외면 도장,철근보호 도장,자동차부품,저항기,콘덴서 등의 절연도장 등에 주로 이용되고 있다. 또 에폭시계 분체도료 는 에폭시 수지를 경화할 수 있는 경화제의 종류가 다양하므로 경화제의 종류에 따라서 반응 속도 와 경화된 도막의 물리 화학적 성질이 큰 차이가 나므로 경화제의 선택이 매우 중요하다.

에폭시수지 중에서 가장 많이 사용되고 있는 type은 페놀과 아세톤으로부터 제조된 bisphenol -A 와 에피클로로 히드린을 60∼120C에서 수산화나트륨 또는 기타 촉매 존재 하에서 반응을 시켜서 조를 한다.

에폭시수지는 폴리에스테르 수지, 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지 등의 수지 와 비교시 반응수축율이 매우 작고, 휘발물질이 발생하지 않으며 기계적 성질, 전기절연성이 매우 우수하다.

또 내수성, 내약품성이 우수한 화학저항력이 높은 것을 만들 수가 있다. 그러나 경화 또는 촉매를 가하지 않고 가열을 하면 경화하지 않는 점이 다른 열경화성수지와 다른 특징이다. 그러나 자외선에 매우 약하여 빛에 노출 시 쉽게 변색되어 내후성이 요구되는 분야 에는 사용이 제한되어 옥외용 보다는 옥내용에 보다 많이 사용한다.

최근 들어 cycloaliphatic epoxy등장으로 옥외 내구성이 뛰어나 일부 도료 및 중전기용으로 사용되고 있다 이는 1961년부터 연구를 시작 하였으며 최근에 들어서야 비로서 옥외 안정성에 대한 신뢰성을 받은 것이다

최근 들어 국내에서 옥외용에 대한 관심이 증가 되고 있어 이분야 개발이 시급한 과제 이며 폐사도 이러한 연구에 박차를 가하고 있다...

EPOXY 수지란1. Epoxy 수지란

에폭시란 희랍어의 "넘어서"또는 "사이에"란 뜻과 영어의 "산소"의 합성어로서, 산소를 사이에 둔 화합물을 말하며,

즉 에폭시 수지는 구성하고 있는 분자의 화학적인 단위로서 반드시 에폭시결합을 갖고 있으며 제법으로 에피클로로히드린과 비스페놀 A를 중합하여 만들지며 일반적인 에폭시 수지는 고분자(polymer)로 표현하기엔 분자량이 작으며 올리고머라(고분자 보다 분자량이 적은 단량체) 표현하는 것이 바람직 할 것이다.
타 열경화성 수지와 달리 에폭시 (주제) 단독으로 가열이나 가압에 의하여 경화가 일어나지 않으며 아민류, 산무수물, 금속염, 루이스 산등의 경화제에 의하여 상온 또는 가열을 통하여 3차원적 망상구조의 단단한 고분자가 형성 되는 것이 특징이다.

2. 일반적 에폭시의 분자 구조 및 특성

1) 반응성

3. Epoxy 수지의 장점

1. 경화물의 전기적 기계적 특성이 매우 우수하다
2. 경화시 중량변화율이 낮아 정밀 성형이 가능하다
3. 경화후 비틀림이나 변형이 없어 내구성이 우수하다
4. 경화후 응력변화에 대한 저항력이 강하다
5. 내열성, 내약품성 , 내수성 내마모성등이 우수하다.
6. 경화제를 혼합하지 않으면 경화가 일어나지 않아 주제/ 경화제가 혼합되지 않은 상태에서는 장기간 보관이 가능하다.
7. 일반적인 착색제와 혼형성이 좋아 다향한 색상표현이 가능하다.
8. 용도에 따라 적합한 상태로 Formulation 할 수 있다

4. Epoxy 수지의 단점

1. 주제 경화제 혼합하여야 하는 불편함이 있다
2. 경화시 응력에 대한 변화가 일어 날 수 있다 ( 수축 등)
3. 옥외 사용시 황변현상(Yellowing)이 일어 날 수 있다.
(최근 cycloalyphatic epoxy 사용으로 극복할 수 있다)
4. 경화시간이 기다리는 불편함이 있다.
5. 결정성 Polymer 나 비극성 플라스틱 (PE,PP,Silicon,)에 접착력이 떨어진다 .
6. 외기 온도에 따른 경화속도 변화가 크다.

에폭시 종류와 특성1. Bisphpnol A epoxy Resin

가장 일반적으로 사용되며 일반전기 전자전자용. 접착, 토목건축용 . 도료 및 중방식재료,등의 범용적인 에폭시로서 가장 많이 사용되고 있다.

직접법 : BPA (Bisphenol A) 와 E.C.H (epichlorohydrine) NaOH 촉매하에 반응하며 당량은 BPA 와 ECH 와의 몰비로서 결정한다
간접법 :기본 BASE RESIN의 에폭시에다 BPA를 부가 중합 하는 방법으로 촉매는 NaOH를 사용하지 않아도 무방하다.

2. Biphenol F 형 EPOXY

Biphenol F와 ECH 반응으로 만들어 지며 Bisphenol A형 에폭시와 비교시 점도가 낮으며 이론상 기계적, 물리적,특성이 다소 떨어지나 실제상 물성저하를 느낄 수 없으며 오히려 일반적인 접착등에서 향상되는 특성도 나타낸다. 저점도를 요하는곳 또는 함침성을 요하는곳에 사용되며 외기 온도가 낮을 경우 결정성을 나타낸다.

3. 난연성 EPOXY

난연성 부여에 사용되며 기본적인 반응은 기본 BPA 에폭시를 이용하여 TBBA를 중합하는 방법으로 주 용도는 PWB(Printed Wiring boards) 즉 PCB 기판 및 컴퓨터 PC 케이스인 ABS 난연화 제조에 가장 널리 사용된다 일반적인 주형용 에폭시 난연화에도 사용되고 있다.

4. Novolac 형 EPOXY RESIN
대표적으로 Phenol Novolac 또는 o-Cresol Novolac 수지와 ECH와 반응하여 얻어 지며
특징으로 반응기가 3개 이상의 다관능형이라 반응성이 풍부하고 특히 기계적 강도가 뛰어나며 주 용도로는 복합재료 PCB등 에 사용된다.

1)Phenol Novolac EPOXY RESIN

2) O-Cresol Novolac EPOXY RESIN

5,다관능형 AMINE EPOXY RESIN

다관응형 Amine Epoxy수지는 반응성이 우수하여 특히 우수한 내열성과 내약품성을 나타내며 주원료는 에폭시 방향족 경화제인 DDM과 ECH와 반응으로 합성된다 주용도는 CFPP(Carbon Fiber Prepreg), 고강도, 내열성 접착제에 상용 된다

6.Cycloalipatic epoxy

일종의 에폭시 산무수물 경화제인 HHPA와 ECH 와 합성으로 만들어 지며 특징으로 옥외 안정성이 매우 우수하며 오랜 내구력을 가지고 있다.

7. 기타 Diol 형

일종의 다가알콜 즉 OH기가 있으면 대부분 에폭시화가 가능하다 특히 분자가 클 경우 가소성과 유연성을 가지며 기계적 강도와 내약품성은 떨어 지는 문제점을 가지고 있다

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