페놀 수지(Phenol Resin, PF)
1. 페놀 수지(Phenol Resin, PF)
합성 방법과 첨가제에 따라 여러 종류로 나뉘며, 페놀(Phenol)과 포름알데히드(Formaldehyde)를 원료로 하여
축합 반응을 통해 만들어지는 열경화성 플라스틱으로서, 1907년 Leo Baekeland에 의해 발명되었습니다.
1907년 레오 베이클랜드(Leo Baekeland)에 의해 '베이클라이트(Bakelite)'라는 이름으로 상용화되었습니다.
2. 화학 구조
(1) 기본 반응 메커니즘
페놀(Phenol) + 포름알데히드(Formaldehyde)
메틸올기(-CH2OH) 생성 → 축합 → 메틸렌 결합(-CH2-) 형성
(2) 레졸(Resol) 구조
특징: 메틸올기 포함 → 자체 가교 가능
Ph-OH + CH2O → Ph-CH2OH → Ph-CH2-Ph (가교)
3. 레졸 (Resol)과 노볼락 (Novolac) 페놀수지 물성 비교표
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항목 |
레졸 (Resol) |
노볼락 (Novolac) |
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상태 |
액상 또는 고상 |
고상 |
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경화 방식 |
열경화 (자체) |
경화제 필요 |
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경화 온도 |
120~180℃ |
150~200℃ |
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점도 |
낮음~중간 |
고체 |
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저장성 |
낮음 |
매우 우수 |
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열변형온도 (HDT) |
150~250℃ |
180~300℃ |
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압축강도 |
150~300 MPa |
200~400 MPa |
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굴곡강도 |
50~120 MPa |
70~150 MPa |
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탄성률 |
3~6 GPa |
4~8 GPa |
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경도 |
높음 |
매우 높음 |
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절연성 |
우수 |
우수 |
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유전율 |
4.5~6.0 |
4.0~5.5 |
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내열성 |
우수 |
매우 우수 |
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내화학성 |
산/용매에 강함 |
매우 우수 |
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난연성 |
자체 난연 |
매우 우수 |
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항목 |
레졸 |
노볼락 |
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가공성 |
좋음 (액상 사용 가능) |
분말 성형 |
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용도 |
접착제, 코팅, 단열재 |
반도체, 브레이크 라이닝 |
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경화 속도 |
빠름 |
중간 |
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수축률 |
중간 |
낮음 |
4. 페놀수지 (PF), 에폭시 수지 (EP), 폴리이미드 (PI) 특성 비교
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항목 |
페놀수지 (PF) |
에폭시 수지 (EP) |
폴리이미드 (PI) |
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기본 구조 |
방향족 + 메틸렌 결합 |
에폭시기 (-C-O-C-) |
이미드 고리 (-CO-N-CO-) |
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반응 방식 |
축합 반응 |
개환 중합 |
축합 + 고온 이미드화 |
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경화 특성 |
열경화 |
열/상온 경화 가능 |
고온 열경화 |
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구조 형태 |
3D 네트워크 |
3D 네트워크 |
고강성 사슬 + 부분 가교 |
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Tg (유리전이온도) |
150~250℃ |
80~180℃ |
250~400℃ |
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내열온도 (연속) |
~200℃ |
~150℃ |
300℃ 이상 |
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분해온도 |
~400℃ |
~350℃ |
500℃ 이상 |
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열팽창계수 (ppm/℃) |
32 ~ 60 |
47 ~ 70 |
23 ~ 50 |
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인장강도 |
40~80 MPa |
60~100 MPa |
100~200 MPa |
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탄성률 |
3~6 GPa |
2~5 GPa |
5~10 GPa |
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충격강도 |
낮음 (취성) |
중간 |
중간~높음 |
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체적 저항률 (Ω.cm) |
10^11~10^13 |
10^14~10^17 |
10^16~10^17 |
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유전율(1MHz 기준) |
4~6 |
3~4 |
3.3~3.5 |
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절연파괴 강도 (kV/mm) |
10 ~ 20 |
15 ~ 30 |
150 ~ 300 (Film) |
5. 주요 용도
1) 레졸(Resol)
- 전기 절연 부품 (PCB, 소켓, 플러그)
- 단열재 및 내화재
- 목재 접착제 (합판, MDF 등)
- 주조용 바인더 (Foundry Resin)
2) 노볼락(Novolac)
- 반도체 포토레지스트
- 브레이크 라이닝
- 연마재 바인더
- 전자재료 (몰딩 컴파운드)