Abstract
Reaction kinetics of polyurethane elastomers (PU) were studied using dynamic DSC and TGA for three PU samples of general purpose (Sample A), high temperature cross-likable CASE purpose with MOCA (Sample B), and RT cross-likable CASE purpose grade (Sample C). From DSC results, sample with MOCA(Sample B) showed lower shift of peak temperature, while showing broader thermograms than those of general purpose grade (Sample A). On the other hand, RT cross-linkable PU grade (Sample C) showed an interesting double mode reaction patterns, i.e., a lower temperature reaction at about $70\;^{\circ}C$, and a higher temperature reaction in the range of $140{\sim}170\;^{\circ}C$, indicating that it requires 2-step reaction process in order to complete the reaction. Once the cross-linking reaction completed, however, TGA results showed that all the samples would be considered to have similar chemical structures, showing similar decomposition processes. Sample C, especially, had showed decomposition properties of both Sample A and Sample B. Formation activation energies calculated from Kissinger method showed 10.39, 65.85, 36.52(Low $T_p$) and 18.21(High $T_p$) kcal/mol, while decomposition activation energies were 31.94, 30.84, 24.16 kcal/mol, respectively.
Dynamic DSC 및 TGA 열분석과 Kissinger의 비등온 해석방법을 도입하여 일반 연질용(Sample A), 고온경화 주형용(Sample B), 및 상온경화 주형용(Sample C)의 세 가지 폴리우레탄 탄성체(PU) 샘플에 대한 가교 반응 및 분해 반응에 대한 연구를 진행하였다. DSC에 의한 실험결과로부터, MOCA를 사용하는 고온경화 주형용 PU는 일반 연질용의 PU에 비해 상대적으로 반응 peak점의 온도가 좀 더 저온 쪽으로 이동하면서 반응의 온도범위가 훨씬 더 넓어지는 반응형태를 보이는 반면, 상온경화 주형용 PU의 경우에는 $70\;^{\circ}C$를 전후한 온도에서의 상대적으로 저온반응이 먼저 일어난 이 후에 $140{\sim}170\;^{\circ}C$의 온도범위에서 다시 고온반응이 일어나는 이중모드의 반응형태가 관찰되었으며, 이로부터 상온반응 후 고온에서의 2차반응에 의한 반응완결 과정이 필요함을 보여 주었다. 한편, TGA의 결과로부터, 열분해 반응의 형태는 세 가지 샘플들이 거의 비슷한 양상을 보였으며, 특히 상온경화 주형용 PU의 경우에는 일반용과 고온경화 주형용의 양 쪽 열분해 거동을 함께 지니고 있는 것이 밝혀졌다. 또한 Kissinger 비등온 해석방법이 본 연구의 반응 속도 해석에 대해서도 매우 유효하게 적용될 수 있음을 밝혀졌으며 이 방법을 적용하여 계산해 낸 활성화 에너지는, DSC로부터 각각 10.39, 65.85, 36.52(Low $T_p$) 및 18.21(High $T_p$) kcal/mol의 생성활성화 에너지 감을 나타내었고, TGA로부터의 분해활성화 에너지는 각각 31.94, 30.84, 24.16 kcal/mol의 값을 나타내었다.