번호 검색 :0 저자 :사이트 편집기 게시: 2025-11-04 원산지 :강화 된
TPU(열가소성 폴리우레탄), CPU(캐스트 폴리우레탄), MPU(미세 폴리우레탄)를 포함한 폴리우레탄 엘라스토머는 현대 재료 과학의 주력 제품입니다. 탄력성, 내마모성 및 성형성의 탁월한 조합으로 높이 평가되는 이 제품은 산업용 광산 스크린부터 소비자 스마트폰 케이스, 의료용 카테터에 이르기까지 모든 것을 지원합니다. 그러나 이들의 잠재력은 가수분해라는 치명적인 결함으로 인해 오랫동안 방해를 받았습니다. 고온의 EV 엔진 베이, 습한 열대 전자 장치 또는 산성 광산 슬러리와 같은 복잡한 환경에서 물 분자는 이러한 엘라스토머의 에스테르, 우레탄 및 요소 그룹을 공격하여 급속한 분해를 유발합니다. 인장 강도 감소, 탄성 손실 및 조기 파손. 곳이 바로 여기입니다 카르보디이미드 가수분해 방지제가 판도를 바꾸는 . 분자 수준에서 가수분해를 중화함으로써 TPU, CPU, MPU의 성능을 보존하여 기존 응용 한계를 뛰어넘고 산업, 소비자 및 의료 분야에 새로운 문을 열어줍니다.
카르보디이미드 가수분해 방지제가 어떻게 폴리우레탄 엘라스토머에 혁신을 가져왔는지 이해하려면 먼저 이러한 재료가 가수분해에 취약한 이유를 밝혀야 합니다. 이들의 분해는 무작위가 아닙니다. 화학 구조에 뿌리를 두고 있으며 가혹한 환경 조건에 의해 증폭됩니다.
모든 폴리우레탄 엘라스토머는 가수분해 핫스팟 역할을 하는 작용기를 공유합니다.
에스테르 그룹: 폴리에스터 유형의 TPU 및 CPU에서 주로 사용되는 그룹으로 물 공격에 가장 취약합니다. 습기에 노출되면 에스테르 결합(-COO-)이 카르복실산(-COOH)과 알코올로 분리됩니다. 그런 다음 이러한 카르복실산은 촉매 역할을 하여 자가촉매 주기에서 결합 절단을 더욱 가속화합니다. 단일 산 분자는 수백 개의 추가 폴리머 사슬을 끊을 수 있습니다.
우레탄/우레아 그룹: 모든 폴리우레탄 엘라스토머(폴리에테르 유형 TPU도 포함)에 존재하며, 이러한 그룹(-NHCOO- 또는 -NHCONH-)도 가수분해되지만 에스테르보다 더 느립니다. 그 결과는 여전히 파괴적입니다. 분자량이 감소하고 재료 무결성이 약화됩니다.
폴리우레탄 엘라스토머의 각 유형은 고유한 가수분해로 인한 고장을 나타내므로 사용이 직접적으로 제한됩니다.
TPU: 열가소성 수지로 압출(예: 케이블 재킷) 및 사출 성형(예: 휴대폰 케이스)에 널리 사용됩니다. 가수분해로 인해 처음에는 부드러워졌다가 부서지기 쉬워집니다. 60℃ 물에서 1,000시간 후에 인열 저항이 최대 60% 손실됩니다(상온보다 3~5배 빠른 분해 속도).
CPU: 광산용 스크린 패널 및 산업용 부싱과 같은 두껍고 내구성이 뛰어난 부품에 주조됩니다. 가수분해는 표면 균열과 내부 공극을 유발합니다. 산성 광산 슬러리(pH 4.0~5.0)에서는 처리되지 않은 CPU가 3개월 이내에 고장날 수 있습니다.
MPU: 미세세포(거품 모양)이며 소비재(예: 신발 안창) 및 의료 기기(예: 상처 드레싱)에 사용됩니다. 가수분해는 압축 영구 변형(압력 후 영구 변형)을 증가시키고 구조적 붕괴를 유발합니다. 처리되지 않은 MPU 깔창은 습기가 많은 상태에서 1년 동안 쿠셔닝을 50% 잃습니다.
가수분해는 진공 상태에서는 일어나지 않습니다. 특정 조건은 그 효과를 증폭시켜 보호되지 않은 엘라스토머가 작동하지 않는 '복잡한 환경'을 만듭니다.
고온(>50℃): 물-폴리머 반응 속도를 높입니다. 10℃씩 증가할 때마다 가수분해 속도가 두 배로 늘어납니다.
높은 습도(>85% RH): 폴리머 매트릭스로의 수분 흡수를 증가시키며, 특히 열대 지역의 소비재에 중요합니다.
산성/알칼리성 매체: 산업 환경(예: 광업, 폐수 처리) 및 의료 응용 분야(예: 체액)에서 흔히 발생하는 이러한 환경은 중성 조건보다 더 빠르게 에스테르/우레탄 그룹을 분해합니다.
금속 이온 오염: 미량 금속(예: 광산 장비의 철)은 촉매 역할을 하여 분해를 더욱 가속화합니다.
카르보디이미드 가수분해 방지제는 가수분해를 위한 단순한 '반창고'가 아닙니다. 이는 분해를 원천적으로 멈추는 표적 솔루션입니다. 전통적인 안정제(예: 에폭시 또는 아민 기반 첨가제)보다 우수하므로 폴리우레탄 엘라스토머에 이상적인 선택입니다.
작용제의 효능은 반응성 –N=C=N– 그룹으로 정의되는 독특한 화학 구조에 있습니다. 단계별 메커니즘은 다음과 같습니다.
유해한 부산물 차단: 가수분해로 인해 카르복실산(분해의 주요 촉매)이 생성되면 –N=C=N– 그룹이 이러한 산과 반응합니다.
안정적인 결합 형성: 이 반응은 반응성 카르복실산 대신 불활성 요소 결합(-NHCONH-)을 생성합니다. 이는 자가촉매 주기를 제거하여 추가 사슬 절단을 중단시킵니다.
끊어진 사슬 수리: 고분자 카르보디이미드(약제의 핵심 변형)는 한 단계 더 나아갑니다. 긴 고분자 사슬이 부분적으로 끊어진 폴리우레탄 세그먼트를 다시 연결하여 분자량과 기계적 특성을 복원합니다.
이 메커니즘은 대안보다 훨씬 효과적입니다. 예를 들어, 에폭시 기반 안정제는 카르복실산을 일시적으로 '캡'하는 반면, 카르보디이미드는 이를 영구적으로 중화하여 장기적인 보호 기능을 제공합니다.
Carbodiimide 가수분해 방지제가 TPU/CPU/MPU에 가장 적합한 선택인 이유를 강조하기 위해 이를 일반적인 대안과 비교했습니다.
| 특징 | 카르보디이미드 가수분해 방지제 | 에폭시 기반 안정제 | 아민 기반 안정제 엘라스토머 |
|---|---|---|---|
| 카르복실산과의 반응성 | 높음(빠르고 영구적인 중화) | 보통(임시 한도) | 낮음(느린 반응) |
| 엘라스토머 탄성에 미치는 영향 | 없음(유연성 유지) | 탄력성을 감소시킬 수 있음(과도한 가교) | 종종 취성을 유발합니다. |
| 열 안정성 | 우수 (330℃까지 안정, TPU 압출에도 안전) | 나쁨(250℃ 이상에서는 분해됨) | 보통(280℃ 이상에서는 분해됨) |
| 처리 호환성 | 높음(압출, 주조, 발포에 사용) | 낮음(주조 주형 막힘) | 제한적(저온발포에만 해당) |
| 장기 보호 | 엘라스토머의 수명이 2~3배 길어졌습니다. | 1.2~1.5배 수명 연장 | 최소(1.2배 이하 확장) |
당사의 독점적인 Bio-SAH™ 시리즈는 다음과 같은 장점을 보여줍니다. Bio-SAH™ 342Liquid(고분자 카르보디이미드) 및 Bio-SAH™ 362Powder(단량체 카르보디이미드)는 폴리우레탄 엘라스토머에 맞게 맞춤화되어 업계 최고의 가수분해 보호 기능을 제공하는 동시에 탄성 손실을 보장합니다.
카르보디이미드 가수분해 방지제의 진정한 가치는 실제 응용 분야에서 빛을 발합니다. 가혹하고 복잡한 환경에서 TPU/CPU/MPU 성능을 보존함으로써 산업 및 소비자 제조업체의 오랜 문제점을 해결합니다.
산업 응용 분야에서는 처리되지 않은 폴리우레탄이 빠르게 파손되는 영역인 고온, 화학 물질 및 지속적인 마모를 처리할 수 있는 엘라스토머가 필요합니다.
광업 및 건설(CPU):
과제: CPU 스크린 패널과 라이너는 산성 수성 슬러리(pH 4.0~5.5) 및 60~80℃ 온도에 노출됩니다. 처리되지 않은 CPU는 균열 및 가루 발생으로 인해 3~4개월 내에 고장납니다.
해결 방법: Bio-SAH™ 342Liquid 1.5~2.0phr(수지당 100분의 1)을 CPU 제제에 첨가합니다.
결과: CPU 수명은 9~12개월(3배 더 길어짐)로 연장되며, 슬러리에 1,000시간 담근 후에도 원래 인열 강도의 90%가 유지됩니다.
자동차 및 EV(TPU/CPU):
과제: TPU 씰(배터리 인클로저용) 및 CPU 부싱(서스펜션 시스템용)은 120℃+의 후드 내부 온도와 전해질 증기(EV 배터리에서 발생)에 직면합니다. 처리되지 않은 TPU는 6개월 만에 인장 강도의 40%를 잃습니다.
해결책: TPU는 0.8~1.2phr Bio-SAH™ 362Powder를 사용합니다. CPU는 1.2~1.8phr Bio-SAH™ 342Liquid를 사용합니다.
결과: TPU 씰은 <5% 압축 영구 변형(처리되지 않은 경우 25%)을 유지하고 전기 절연을 유지합니다. 이는 EV 배터리 안전에 매우 중요합니다. CPU 부싱은 엔진룸 환경에서 2배 더 오래 지속됩니다.
해양공학(TPU):
과제: 보트의 TPU 호스와 개스킷은 바닷물(3.5% NaCl)과 순환 습기에 노출됩니다. 처리되지 않은 TPU는 염분에 의한 가수분해로 인해 1년 안에 분해됩니다.
솔루션: TPU에 1.0~1.5 phr Bio-SAH™ 342Liquid.
결과: 5,000시간의 염수 분무 테스트 후에도 TPU는 92%의 인장 강도(미처리의 경우 40%)를 유지하고 표면 균열이 나타나지 않습니다.
소비자 제품은 편안함과 미적 아름다움을 위해 폴리우레탄 엘라스토머를 사용합니다. 가수분해로 인한 취성 또는 변색은 고객 불만 및 반품으로 이어집니다.
신발 및 스포츠 장비(TPU/MPU):
과제: TPU 신발 밑창과 MPU 깔창은 땀(pH 5.0~6.5), 비, 온도 주기(10~40℃)에 노출됩니다. 처리되지 않은 MPU 깔창은 1년 안에 쿠셔닝이 50% 감소합니다.
해결책: TPU 밑창은 0.5~0.8phr Bio-SAH™ 362Powder를 사용합니다. MPU 깔창은 0.8~1.0phr Bio-SAH™ 342Liquid를 사용합니다.
결과: MPU 깔창은 2년 사용 후에도 압축 영구 변형률이 10% 미만으로 유지되어 부서지기 쉽습니다. TPU 밑창은 황변이나 균열이 발생하지 않습니다. 이는 브랜드 미학에 매우 중요합니다.
전자제품(TPU):
과제: 열대 지역(95% RH, 35~40℃)의 TPU 휴대폰 케이스와 충전 케이블 재킷은 표면이 갈라지고 유연성이 저하됩니다. 치료되지 않은 TPU 케이스는 8~10개월 내에 실패합니다.
솔루션: TPU에 0.6~0.9phr Bio-SAH™ 362Powder.
결과: TPU 케이스는 18개월 동안 습한 환경에서 사용해도 균열 없이 98%의 신율을 유지하여 제품 수명을 2배 연장합니다.
의료 기기(MPU/TPU):
과제: MPU 상처 드레싱 및 TPU 카테터 튜브는 체액(pH 4.0~8.0) 및 멸균 주기(121℃에서 고압멸균)에 노출됩니다. 처리되지 않은 MPU는 30일 내에 구조적 완전성을 잃습니다.
솔루션: MPU는 1.0~1.2phr의 FDA 규격 Bio-SAH™ 372N을 사용합니다. TPU는 0.8~1.0phr Bio-SAH™ 362Powder를 사용합니다.
결과: MPU 드레싱은 체액에 담근 후 30일 후에도 95%의 인장 강도를 유지합니다. TPU 카테터는 성능 저하 없이 50회 이상의 오토클레이브 주기를 견딜 수 있어 의료 기기 표준을 충족합니다.
카르보디이미드 가수분해 방지제 이전에는 폴리우레탄 엘라스토머는 위험도가 낮은 환경(예: 실내 소비재)으로 제한되었습니다. 현재 에이전트는 2024년 최고의 업계 동향에 맞춰 이전에 제한되었던 부문에 대해 TPU/CPU/MPU의 복원력을 충분히 높여 새로운 고가치 애플리케이션을 구현합니다.
5G 기지국과 mmWave 안테나에는 실외, 고습 환경(90% RH, 45℃)에서 성능을 발휘하는 탄성 개스킷과 절연체가 필요합니다. 이전에는 가수분해로 인한 절연 손실로 인해 TPU를 사용하지 않았습니다. Bio-SAH™ 342Liquid를 사용하면 TPU 개스킷이 이제 5G 신호 무결성에 중요한 101⊃2;Ω 이상의 전기 저항을 3년 동안 유지합니다. 주요 통신 제조업체(예: Huawei, Ericsson)는 2024년 기지국 배포를 위해 이 솔루션을 채택했습니다.
바이오 기반 소재(예: 피마자유 유래 TPU)로의 전환은 핵심 지속 가능성 추세입니다. 그러나 바이오 기반 TPU는 석유 기반 TPU보다 가수분해에 더 취약합니다. 카르보디이미드 가수분해 방지제는 이 문제를 해결합니다. 바이오 기반 TPU에 0.8~1.2phr Bio-SAH™ 362Powder를 추가하면 1,000시간의 가수분해 테스트 후에도 인장 강도의 90%가 유지되는 동시에 생분해도도 유지됩니다(ASTM D638 기준). 이는 사용 중 습기에 저항해야 하는 일회용 소비재(예: 생분해성 신발 밑창)에 바이오 기반 TPU를 적용할 수 있게 해줍니다.
MPU와 TPU는 이식형 장치(예: 관절 쿠션, 약물 전달 튜브)에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 그러나 체액의 가수분해로 인해 수명이 2~3년으로 제한되었습니다. FDA를 준수하는 Bio-SAH™ 372N을 사용하는 MPU 임플란트는 이제 ISO 10993 생체 적합성 테스트(세포 독성 없음, 염증 없음)를 통과하여 5년 이상 구조적 무결성을 유지합니다. 이는 폴리우레탄 엘라스토머를 장기간 정형외과 및 심혈관 분야에 적용할 수 있도록 확장합니다.
반도체 공장의 산업용 로봇은 습도가 조절된 150℃ 클린룸에서 작동합니다. 기존 CPU 로봇 그리퍼는 고온 가수분해로 인해 6개월 만에 고장이 났다. 1.8~2.0phr Bio-SAH™ 342Liquid를 사용하는 CPU 그리퍼는 이제 18개월 동안 지속되므로 칩 제조업체의 유지 관리 비용이 절감됩니다.
TPU/CPU/MPU용 카르보디이미드 가수분해 방지제의 이점을 극대화하려면 제조업체는 엘라스토머 유형 및 최종 사용 환경에 맞게 선택 및 적용을 조정해야 합니다.
다양한 폴리우레탄 엘라스토머에는 다양한 카르보디이미드 제제가 필요합니다. 즉, 엘라스토머의 가공 방법 및 구조에 에이전트를 맞추는 것이 중요합니다.
| 유형 | 권장 카르보디이미드제 | 핵심 이유 | 최적 첨가 수준(phr) |
|---|---|---|---|
| TPU(압출/성형) | Bio-SAH™ 362분말(단량체) | 건식 TPU 펠렛에 쉽게 분산됩니다. 압출온도(200~250℃)에서 안정함 | 0.5~1.2 |
| CPU(캐스팅) | Bio-SAH™ 342Liquid(고분자) | 액체 폴리올 성분과 원활하게 혼합됩니다. 곰팡이 막힘 없음 | 1.2~2.0 |
| MPU(발포) | Bio-SAH™ 372N(고분자 분말) | 저취; 폼 셀 구조를 방해하지 않습니다. | 0.8~1.5 |
올바른 에이전트라도 적절한 통합이 이루어지지 않으면 실패합니다. 균일한 보호를 보장하려면 다음 팁을 따르십시오.
폴리올 구성요소에 추가: CPU 및 MPU의 경우 경화 전에 카르보디이미드를 폴리올(이소시아네이트 아님)에 혼합합니다. 이렇게 하면 엘라스토머 매트릭스 전체에 고르게 분산됩니다.
처리 온도 제어: 단량체 카르보디이미드(예: Bio-SAH™ 362Powder)의 경우 270℃를 초과하지 말고 중합체 변형의 경우 300℃를 초과하지 마십시오. 높은 온도는 물질 분해를 유발합니다.
산화방지제와 결합: 고온 적용 분야(예: EV 엔진룸)의 경우 카르보디이미드 가수분해 방지제를 1차 산화방지제(예: Irganox 1010)와 결합하여 열 산화 분해를 방지합니다. 이렇게 하면 열과 습기에 대한 '이중 보호막'이 생성됩니다.
도포 후 엘라스토머를 테스트하여 내가수분해성을 확인하십시오.
노화 가속화: ASTM D570(수분 흡수) 및 ISO 4611을 사용하여 1,000시간 내에 5년 이상의 사용을 시뮬레이션합니다.
기계적 테스트: 노화 전후의 인장 강도, 파단 연신율 및 압축 변형을 측정합니다. 목표 유지율은 산업용 응용 분야의 경우 85% 이상, 소비자/의료 용도의 경우 90% 이상입니다.
폴리우레탄 엘라스토머의 카르보디이미드 가수분해 방지제에 대한 수요는 세 가지 주요 추세에 따라 빠르게 증가하고 있으며 미래 혁신을 통해 그 영향력이 더욱 확대될 것입니다.
전 세계 EV 생산량은 2030년까지 3,500만 대에 이를 것으로 예상되며, 각 EV에는 5~10kg의 폴리우레탄 엘라스토머(씰, 부싱, 배터리 절연체)가 사용됩니다. 자동차 제조업체가 8년 이상의 배터리 수명을 추구함에 따라 내가수분해성 TPU/CPU의 필요성이 중요해졌습니다. 당사의 Bio-SAH™ 시리즈는 Tesla와 BYD에서 이미 2025년 EV 모델용으로 지정했습니다. 이러한 추세로 인해 엘라스토머에 대한 카르보디이미드 수요가 연간 40% 증가할 것으로 예상됩니다.
바이오 기반 폴리우레탄 엘라스토머와 연계하기 위해 제조업체는 식물 유래 카르보디이미드를 개발하고 있습니다. 우리 R&D 팀은 석유 기반 변종의 성능과 일치하면서도 탄소 배출량을 30% 줄이는 피마자유 기반 카르보디이미드를 테스트하고 있습니다. 이는 완전히 지속 가능한 엘라스토머 제제를 목표로 하는 브랜드를 대상으로 2025년에 출시될 예정입니다.
미래의 카르보디이미드 가수분해 방지제는 가수분해 보호와 다른 이점을 결합합니다.
자외선 차단 + 가수분해 방지: 실외 소비재(예: 파티오 가구 MPU 쿠션)의 경우 별도의 자외선 안정제가 필요하지 않습니다.
저첨가, 고효율: 0.3~0.5phr(현재 0.5~1.2phr에서 감소)로 완전한 보호 기능을 제공하는 새로운 고분자 카르보디이미드를 사용하여 비용을 절감하고 폴리머 변형을 최소화합니다.
수십 년 동안 가수분해로 인해 폴리우레탄 엘라스토머는 위험도가 낮은 용도로 제한되어 잠재력을 최대한 활용하지 못했습니다. 카르보디이미드 가수분해 방지제가 이를 변화시킵니다. 카르복실산을 중화하고 자가촉매 분해를 중단하며 기계적 특성을 보존함으로써 TPU, CPU 및 MPU를 EV 엔진 베이부터 열대 전자 제품, 심지어 의료용 임플란트까지 복잡한 환경에서 사용할 수 있는 재료로 변환합니다. 그 영향은 내구성을 넘어 적용 범위를 확장하여 제조업체가 5G 및 바이오 기반 엘라스토머와 같은 고성장 분야에 진입할 수 있도록 합니다. 지속 가능성 목표에 맞춰 제품 수명을 연장함으로써 낭비를 줄입니다. 그리고 측정 가능한 ROI를 제공합니다. 즉, 산업 사용자를 위한 유지 관리 비용 절감, 소비자 브랜드의 반품 감소, 엄격한 의료 표준 준수 등을 제공합니다. 폴리우레탄 엘라스토머를 사용하는 모든 사람에게 메시지는 분명합니다. TPU, CPU 또는 MPU 제품을 혁신하려면 카르보디이미드 가수분해 방지제로 시작하십시오.
TPU, CPU 또는 MPU 공식의 잠재력을 최대한 활용할 준비가 되셨습니까? 압출, 주조, 발포 공정에 맞춰진 Bio-SAH™ 제품 라인업을 살펴보세요. EV 관련 테스트 데이터에 대한 기술 데이터시트를 다운로드하거나 당사 팀에 문의하여 애플리케이션에 대한 맞춤형 노화 테스트를 실행하세요. 내일의 제품에 활력을 불어넣는 내가수분해성 폴리우레탄 엘라스토머를 만들어 봅시다.
A: 가수분해를 중지하고 탄성/인장강도를 유지하며 열악한 환경에서도 수명을 연장합니다.
A: 매치 사용—TPU 압출용 362Powder 및 MPU, CPU 캐스팅용 342Liquid.
A: 아니요. 부정적인 영향 없이 유연성을 유지합니다.
A: 0.5~2.0phr(엘라스토머 유형에 따라 다름)
