에폭시 수지/무기물 첨가제 복합체의 열팽창계수 조절 및 석조문화재의 응용
Tuning Thermal Expansion Coefficient of Composites Containing Epoxy Resin/Inorganic Additives for Stone Conservation
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초록
석조문화재에 사용되는 에폭시 수지에 열팽창계수가 낮은 무기물을 첨가하여 , 석재와 비슷한 수준으로의 열팽창계수 조절 및 무기물 첨가에 따른 기계적 변화를 연구하였다 . 사용된 에폭시 주제는 hydrogenated bisphenol A (HBA), 경화제로는 상온에서 경화가 가능한 Isophoronediamine (IPDA), 점도 조절을 위한 반응성 희석제로는 difunctional polyglycidyl epoxide (DPE)를 선정하였으며 열팽창계수를 조절하기 위한 무기물 첨가제는 talc와 fused silica를 사용하였다. 에폭시 수지와 희석제의 함량에 따라 점도를, 에폭시 수지와 무기물 첨가제의 부피비에 따른 열팽창계수를 측정하여 물리·화학적 물성 개선 가능성을 확인하였으며 인장강도, 전단강도 측정을 통하여 기계적 성능을 비교하였다. 연구결과 에폭시 수지에 첨가될 무기물 첨가제의 함량이 커질수록 열팽창 계수가 감소할 뿐만 아니라 , 굴곡강도가 감소하고 전단 강도는 증가하는 특성이 나타났으며, fused silica를 사용한 에폭시 수지가 talc를 사용한 제품군에 비해 열팽창계수가 크게 감소하여 석재와 비슷한 수준으로 조절 가능함을 확인하였다.
Abstract
The thermal expansion coefficient of epoxy/inorganic additives composites was controlled by changing the amount of the inorganic additives such as talc and fused silica. The epoxy resin comprises hydrogenated bisphenol A (HBA)-based epoxide, difunctional polyglycidyl epoxide (DPE) as a diluent and isophorone-diamine (IPDA) as a crosslinking agent, which was subsequently mixed with inorganic additives (talc and fused silica). The thermal expansion coefficient was decreased by increasing amount of inorganic additives, nearly to fresh granite. Fused silica was more effective than talc in lowering the thermal expansion coefficient. Additionally, flexural and tensile strengths of the composites were getting lower and higher with the amount of the inorganic fillers, respectively. It was thus concluded that an epoxy composite containing inorganic fillers was developed to show much lower thermal expansion coefficient, similar to fresh granite, than the neat epoxy resin, and also proper mechanical strengths for applications.
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