번호 검색 :0 저자 :사이트 편집기 게시: 2025-11-25 원산지 :강화 된
PET, PBT, PC, PA 및 EVA와 같은 엔지니어링 플라스틱은 현대 제조의 중추이며 자동차 EV 배터리 인클로저, 5G 통신 장치 및 산업 기계의 중요한 구성 요소에 전원을 공급합니다. 가볍고, 고강도이며, 비용 효율적인 특성으로 인해 대체할 수 없지만 아킬레스 건은 고온, 습도 및 주기적인 습기 노출과 같은 가혹한 조건에 의해 유발되는 조용한 분해 과정인 가수분해에 있습니다. 온도가 120℃를 초과하거나 실외 전자 장치가 95% 상대 습도(RH)에 노출되는 EV 엔진 베이에서 보호되지 않은 플라스틱은 1,000시간 이내에 인장 강도가 최대 70% 손실되어 치명적인 고장과 값비싼 리콜로 이어집니다. 해결책은? 표적화된 가수분해 방지제 - 분자 수준에서 분해를 차단하여 재료의 무결성을 보존하고 사용 수명을 연장하는 특수 첨가제입니다. 이 기사에서는 이러한 플라스틱이 실패하는 이유, 가수분해 방지제가 작동하는 방식, 내구성이 뛰어나고 혹독한 환경에 대비한 구성 요소에 활용하는 방법에 대해 자세히 설명합니다.
가수분해는 무작위가 아니며 폴리머 사슬의 구조적 취약성을 공격합니다. 이러한 각 엔지니어링 플라스틱에는 물 분자(H2O)가 분자 결합을 끊고 자체 가속 분해 주기를 촉발하는 '가수분해 핫스팟' 역할을 하는 화학 그룹이 포함되어 있습니다.
개시: 물은 폴리머 매트릭스에 침투하여 에스테르 그룹(PET/PBT/EVA), 아미드 그룹(PA) 또는 카보네이트 그룹(PC)을 공격합니다. 예를 들어, PET에서는 에스테르 결합(-COO-)이 H2O와 반응하여 카르복실산(-COOH)과 폴리올 조각으로 분리됩니다.
가속: 카르복실산 부산물은 촉매 역할을 하여 결합 절단 속도를 높입니다. 단일 산 분자는 수백 개의 추가 폴리머 사슬을 깨뜨려 '눈덩이 효과' 분해를 일으킬 수 있습니다.
실패: 사슬 절단으로 인해 분자량이 감소하여 취성(PET/PBT), 치수 불안정성(PA) 또는 투명성 손실(PC)이 발생합니다. 5G 안테나 절연체에 사용되는 EVA는 가수분해가 진행되면서 유연성과 전기 절연성이 떨어진다.
각 폴리머는 화학 구조와 직접적으로 연관되어 고유한 가수분해 위험에 직면해 있습니다.
PET/PBT: 에스테르 그룹은 물 공격에 매우 취약합니다. 산업용 펌프의 보호되지 않은 PBT 기어는 85℃/85%RH 환경에서 6개월 후에 충격 저항이 50% 감소합니다.
PA(나일론): 아미드 그룹은 습기를 쉽게 흡수합니다. PA66 커넥터는 무게의 8~10%를 물에서 흡수하여 20%의 치수 팽창과 전기 전도성 스파이크를 일으킬 수 있습니다.
PC: 탄산염 그룹은 산성 또는 습한 조건에서 분해되어 전해질 증기에 노출된 EV 배터리 인클로저에 '응력 균열'이 발생합니다.
EVA: 결정성이 낮기 때문에 물이 투과하기 때문에 실외 배선 및 5G 기지국 구성 요소에서 절연 불량이 발생할 위험이 있습니다.
가수분해 방지제는 유해한 부산물을 중화하거나 끊어진 사슬을 복구하여 자가촉매 순환을 방해하도록 설계된 반응성 첨가제입니다. 모든 물질이 동일한 것은 아닙니다. 효과적인 제형은 폴리머의 구조와 폴리머가 직면하는 가혹한 조건에 맞게 조정됩니다. 다음은 세 가지 주요 유형, 해당 메커니즘 및 대상 플라스틱과의 호환성입니다.
| 가수분해 방지제의 종류 | 주요 메커니즘 | 적합한 엔지니어링 플라스틱 | 핵심 장점 |
|---|---|---|---|
| 카보 디 이미 미드 기반 | 카르복실산과 반응하여 안정적인 요소 결합을 형성하고 추가 가수분해를 위한 촉매를 제거합니다. | PET, PBT, EVA | 반응성이 높고, 무유황, 무변색 |
| 에폭시 기반 | 카르복실/수산기와 교차 결합하여 끊어진 사슬을 '수리'하고 수분 투과성을 줄입니다. | PA, PC | 가수분해를 방지하면서 기계적 강도를 향상시킵니다. |
| 복합 제제 | 가수분해 + UV/열에 대한 시너지적 보호를 위해 카르보디이미드, 에폭시 및 항산화제를 혼합합니다. | PC/PA 합금, EVA | 다중 환경 저항(예: EV 언더후드 + 실외 노출) |
당사의 독자적인 Bio-SAH™ 시리즈는 PET/PBT용 단량체 카르보디이미드(Bio-SAH™ 362Powder), PA용 고분자 카르보디이미드(Bio-SAH™ 372N), EVA용 수용성 액체 변형체(Bio-SAH™ 342Liquid)와 같은 맞춤형 접근 방식을 예시합니다. 모두 이소시아네이트 축합 공정을 통해 제조되어 99% 이상의 순도와 황 잔류물이 없음을 보장합니다. 이는 PC 대시보드 패널과 같은 눈에 보이는 구성 요소의 미적 측면과 성능에 매우 중요합니다.
내구성을 최대화하려면 가수분해 방지제가 폴리머의 화학적 특성 및 용도와 일치해야 합니다. 다음은 2024년 업계 테스트 데이터를 바탕으로 각 대상 플라스틱에 대한 입증된 전략입니다.
PET와 PBT는 강도를 위해 에스테르 결합에 의존하므로 카르보디이미드 기반 가수분해 방지제의 주요 후보가 됩니다. 이러한 물질은 자가촉매작용을 유발하기 전에 카르복실산을 제거합니다.
권장 제제: Bio-SAH™ 362Powder(단량체 카르보디이미드, ≥99% 순도).
최적 첨가 수준: 중량 기준 1.0~3.0%.
성능 영향: 가속 노화 테스트(85℃/100%RH에서 1,000시간)에서 2% Bio-SAH™ 362Powder를 함유한 PBT는 인장 강도를 92% 유지한 반면, 보호되지 않은 PBT에서는 38%의 인장 강도를 유지했습니다.
주요 응용 분야: EV 배터리 냉각 파이프, 산업용 기어 휠 및 PET 음료 포장 금형.
PA의 아미드 그룹은 수분을 흡수하므로 여기서 가수분해 방지제는 산을 중화하고 수분 투과성을 줄여야 합니다.
권장 에이전트: Bio-SAH™ 372N(고분자 카르보디이미드, ≥12% 반응성 함량) + 에폭시 보조 첨가제.
최적 첨가 수준: PA6의 경우 1.5~2.5%; PA66의 경우 2.0~3.0%.
성능 영향: Bio-SAH™ 372N으로 처리된 PA6 커넥터는 처리되지 않은 PA6의 15%에 비해 95℃ 끓는 물에서 500시간 후 <7%의 중량 증가를 나타냈습니다. 또한 EV 고전압 시스템에 중요한 CTI 600V 절연 등급을 유지했습니다.
주요 응용 분야: EV 배터리 인클로저(Tepex 복합재와 결합), 자동차 엔진룸 센서 및 워터 펌프 임펠러.
PC의 탄산염기는 습기와 화학물질에 의해 분해되므로 가수분해 방지제는 응력 균열을 방지하면서 투명성을 유지해야 합니다.
권장 에이전트: Bio-SAH™ 복합 혼합물(폴리카르보디이미드 + UV 안정제).
최적의 첨가 수준: 0.8~1.5%.
성능 영향: 복합제가 포함된 PC EV 헤드라이트 렌즈는 85℃/85%RH에서 2,000시간 동안 노화 후에도 98%의 투명도를 유지한 반면 보호되지 않은 PC에서는 75%를 유지했습니다. 또한 배터리 전해질 증기에 노출되었을 때 균열이 발생하는 것을 방지했습니다.
주요 응용 분야: EV 조명 커버, 5G 라우터 인클로저, 의료 기기 하우징.
EVA의 낮은 결정성은 유연성을 방해하지 않고 균일하게 분산되는 가수분해 방지제를 요구합니다.
권장 제제: Bio-SAH™ 342Liquid(수용성 고분자 카르보디이미드).
최적의 첨가 수준: 0.5~1.5%.
성능 영향: 1% Bio-SAH™ 342Liquid를 함유한 EVA 5G 안테나 절연체는 1,500시간의 실외 노출 후 파단 신율을 90% 유지한 반면, 처리되지 않은 EVA는 45%를 유지했습니다.
주요 응용 분야: 실외 배선 절연, 태양광 패널 백시트 및 자동차 개스킷.
가수분해 방지제의 가치는 실제 성능으로 측정됩니다. 다음은 2024년 업계 시험의 데이터를 사용하여 주요 혹독한 환경 테스트에서 보호되지 않은 플라스틱과 에이전트 처리된 플라스틱을 비교한 것입니다.
| 테스트 조건 | 플라스틱 유형 | 비보호 플라스틱 | 플라스틱 + 가수분해 방지제(Bio-SAH™) |
|---|---|---|---|
| 1,000h @ 85℃/85%RH: 인장 강도 유지 | PBT | 38% | 92% (2% 362파우더) |
| 500h @ 95℃ 끓는 물: 체중 증가 | PA6 | 15% | 6.8% (2% 372N) |
| 2,000시간 실외 노출: 신율 유지 | 에바 | 45% | 90% (1% 342액체) |
| 1,500h @ 120℃/60%RH: 투명도 유지 | PC | 75% | 98%(1% 복합 혼합) |
EV 배터리 인클로저: 선도적인 자동차 제조업체는 배터리 하우징용 비보호 PA6을 PA6 + Bio-SAH™ 372N으로 교체했습니다. 현장 테스트에서는 처리된 인클로저가 원래 설계에서 18개월 동안 고장이 난 것과 비교하여 균열 없이 3년 동안 후드 아래 노출(최대 140℃의 온도)을 견딘 것으로 나타났습니다.
5G 기지국: Bio-SAH™ 342Liquid로 처리된 EVA 단열재는 열대 환경(90% RH, 40℃)에서 2년간 101⊃2;Ω 이상의 전기 저항을 유지하여 가수분해로 인한 전도성으로 인한 신호 끊김을 제거했습니다.
산업용 펌프: 2% Bio-SAH™ 362Powder가 포함된 PET 임펠러는 80℃ 물에서 5,000시간 동안 지속적으로 작동했지만 보호되지 않은 임펠러의 경우 1,200시간 동안 작동했습니다.
올바른 가수분해 방지제를 선택하려면 고분자 화학, 환경 조건 및 가공 요구 사항의 균형이 필요합니다. 비용이 많이 드는 불일치를 방지하려면 다음 프레임워크를 따르십시오.
에스테르 기반 플라스틱(PET/PBT/EVA): 카보디이미드 기반 제제(예: Bio-SAH™ 362Powder, 342Liquid)를 우선적으로 사용하여 카르복실산을 중화합니다.
아미드 기반 플라스틱(PA): 폴리카르보디이미드 또는 에폭시 혼합물(예: Bio-SAH™ 372N)을 사용하여 수분 흡수 및 산 촉매 작용을 차단합니다.
탄산염 기반 플라스틱(PC): 투명성을 유지하고 응력 균열을 방지하려면 UV 안정제가 포함된 복합재를 선택하십시오.
고온 환경(≥120℃): 처리 또는 사용 중 분해를 방지하려면 열적으로 안정한 제제(예: Bio-SAH™ 372N, TGA 손실 330℃에서 <5%)를 선택하십시오.
고습/화학적 노출: PET/PBT의 경우 수불용성 제제(예: Bio-SAH™ 362Powder)를 선택하고 수성 처리가 필요한 EVA 제제의 경우 수용성 변형제(예: 342Liquid)를 선택합니다.
건식 혼합/압출(PET/PBT/PA): 뭉침 없이 균일하게 분산하려면 고체 결정성 제제(예: Bio-SAH™ 362Powder)를 사용하세요.
액체 제제(EVA 접착제): 용융된 폴리머와 원활하게 혼합되는 액체 제제(예: Bio-SAH™ 342Liquid)를 선택하십시오.
고전단 사출 성형(PC): 전단 하에서 분해되는 저융점 제제를 피하십시오. 융해점이 200℃ 이상인 복합 혼합물을 선택하십시오.
식품 접촉 플라스틱(PET/PA): 21 CFR §177.1520을 준수하려면 FDA 인증 제품(예: Bio-SAH™ 362Powder)을 선택하세요.
전자제품(PC/EVA): 글로벌 시장 접근을 위해 RoHS/REACH 준수(중금속, 프탈레이트 없음)를 보장합니다.
최고의 가수분해 방지제라도 적절한 통합이 이루어지지 않으면 실패합니다. 성능을 최대화하려면 다음 단계를 따르십시오.
권장 범위의 하한값(예: PET의 경우 1.0%)부터 시작하고 노화 테스트를 기준으로 규모를 늘립니다. 과량 첨가(>3.0%)하면 충격 강도가 감소할 수 있습니다. 예를 들어 PA6에 4% 첨가제를 첨가하면 Izod 충격 저항이 15% 감소하는 것으로 나타났습니다.
특히 대량 생산 시 일관된 분산을 위해 마스터배치 블렌딩(약제 농도 20~30%)을 사용합니다.
카르보디이미드 제제는 280℃ 이상에서 분해됩니다. PET/PBT의 경우 압출 온도를 270℃ 미만으로 유지합니다.
PA용 에폭시계 제제는 230~250℃에서 가장 잘 반응합니다. 교차 연결 오류를 방지하려면 과열을 피하십시오.
ASTM D570(수분 흡수) 및 ISO 4611(노화)에 따라 가속 노화를 수행합니다.
노화 전후에 기계적 특성(인장 강도, 신율)을 테스트하여 유지율이 85%를 넘는지 확인합니다. 이는 열악한 환경에 '내구성'인 부품의 임계값입니다.
엔지니어링 플라스틱에서 가수분해 방지제의 역할을 형성하는 두 가지 혁신적인 추세는 EV/5G의 부상과 지속 가능성에 대한 추진입니다.
EV 배터리 시스템: 자동차 제조업체가 플라스틱 배터리 인클로저(금속 대체)로 전환함에 따라 PA/PC 합금에는 전해질 증기 및 150℃+ 온도에 저항하는 가수분해 방지제가 필요합니다. 당사의 Bio-SAH™ 복합재 혼합물은 이제 2025년 모델에 대해 두 Tier 1 EV 공급업체에 의해 지정되었습니다.
5G 전자: mmWave 안테나의 EVA 단열재는 습기와 UV 노출에 모두 직면합니다. 다기능제(가수분해 방지 + UV 안정화)가 표준이 되어 성능을 향상시키면서 첨가제 부하를 줄입니다.
순환 경제: 가수분해 방지제는 플라스틱 사용 수명을 2~3배 연장하여 교체 폐기물을 줄입니다. 2024년 연구에 따르면 Bio-SAH™가 포함된 PA6 구성 요소는 보호되지 않은 부품보다 탄소 배출량이 60% 더 낮은 것으로 나타났습니다(교체 횟수 감소 = 제조 에너지 감소).
바이오 기반 플라스틱: 새로운 바이오 기반 PA(피마자유에서 추출) 및 PET에는 맞춤형 제제가 필요합니다. 당사의 Bio-SAH™ 372N은 이러한 물질과 호환되며 조기 가수분해를 방지하는 동시에 생분해성을 90% 유지합니다.
저첨가 제제: 새로운 고분자 카르보디이미드(예: Bio-SAH™ 372N)는 기존 약제의 2.0~3.0%에서 1.0~1.5%로 완전한 보호 기능을 제공하여 비용을 절감하고 폴리머 변형을 줄입니다.
시너지 효과가 있는 혼합물: 가수분해 방지제와 항산화제(예: Irganox 1010)를 결합하면 가수분해와 열 산화에 대한 '보호막'이 생성되며, 이는 EV 엔진룸 구성 요소에 매우 중요합니다.
PET, PBT, PC, PA 및 EVA와 같은 엔지니어링 플라스틱의 경우 혹독한 환경은 더 이상 장벽이 아닙니다. 올바른 가수분해 방지제가 이러한 문제를 해결합니다. 가수분해 촉매를 중화하고, 끊어진 사슬을 복구하고, 폴리머별 요구 사항에 적응함으로써 이러한 에이전트는 취약한 재료를 내구성 있고 오래 지속되는 구성 요소로 변환합니다. 3년 동안의 후드 내부 열을 견딜 수 있는 EV 배터리 인클로저를 설계하든, 열대 습도에서 작동하는 5G 안테나를 설계하든, Bio-SAH™ 시리즈는 업계 요구 사항을 앞서는 데 필요한 순도, 반응성 및 호환성을 제공합니다. 신뢰성이 곧 경쟁력인 시장에서 고성능 가수분해제에 대한 투자는 단순한 추가 기능이 아니라 내구성이 뛰어나고 미래 지향적인 제품의 기초입니다.
A: PET, PBT, PC, PA, EVA—가혹한 조건에서 가수분해되기 쉽습니다.
A: 가수분해를 중지하고 기계적 특성을 유지하며 사용 수명을 연장합니다.
A: 플라스틱 종류(예: PET용 362Powder)와 환경을 일치시키세요.
A: 일부(Bio-SAH™ 362Powder 등)는 식품 접촉에 대해 FDA 인증을 받았습니다.
A: 예를 들어 PBT는 92%의 인장 강도를 유지합니다(비보호 시 38%).
