고분자유화제의 분자량에 따른 수성 아크릴 점착제의 접착물성변화

Theories and Applications of Chem. Eng., 2002, Vol. 8, No. 1

화학공학의 이론과 응용 제8권 제1호 2002년

박명철, 이명천

동국대학교 화학공학과

Adhesion Property changes of Water-based Acryl Emulsion Pressure Sensitive Adhesive with Molecular Weight of Polymeric Emulsifier

MyungCheol  Park, MyungCheon Lee

Dept. of Chemical Engineering, Dongguk University

서론

최근 지구차원의 환경보호를 위해 모든 산업은 무독성 내지 저독성 제품을 만들기 위해 노력하고 있고 각 국가별로도 점차 환경보호를 위해 유독성 물질의 사용에 규제를 강화해 나가고 있는 실정이다. 그러나, 종전의 수계 점착제는 저분자량의 계면활성제를 사용함으로써 시간에 따른 접착성 변화와 수분저항성에 한계를 보이고 있다.

본 연구에서는 이러한 문제를 극복하고자 기존의 유화제를 이용한 중합법 대신에 유화제 역할을 하는 저분량의 고분자 수지를 아크릴산과 분자량조절제의 함량에 따라 중합한 다음, 합성된 저분자량 수지를 이용하여 아크릴 점착제를 제조하였으며, 중합조건을 변화시켜 초기점착력,  점착력 그리고 유지력을  측정함으로써 그 영향을 조사하였다.

실험 재료 및 방법

본 실험에서는 사용되는 조성은 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethyl hexyl acrylate)와 n-부틸아크릴레이트(n-butyl acrylate)의 단량체와 저분자량 수지, 개시제는 열분해형 개시제 potassium persulfate(K2S2O8), 중화제는 수산화칼륨 (KOH), 분자량조절제는 1-dodecanethiol (CTA), 탈이온수 (DDI)는 초순수 제조장치로 제조하여 사용하였다.

실험방법은 반응기안에 탈이온수, 수산화칼슘(KOH), 저분자량수지를 첨가한 후 교반하여 저분자량수지를 용해시킨다. 또한, pH를 조절하기 위해 수산화칼륨 용액을 정량펌프를 사용하여 첨가한다. 그 다음 비이커에 탈이온수, 그리고 개시제(Potassium persulfate)를 넣고 녹인 다음 단량체를 넣고 교반시켜 프리에멀젼 (pre-emulsion)을 만든다. 이때 반응기의 온도를 80℃에 도달하도록 하고 미리 제조된 프리에멀젼을 미량펌프를 통해 일정한 속도로 2시간 30분 가량 반응기에 투입시키며, 반응을 종결하기 위해 4시간 더 반응시켜 중합을 수행하였다. 또한, 기초 합성 실험을 위한 반응 조성물을 Table 1 에 나타내었고, 유화 중합 장치를 Figure 1 에 나타내었다.

Table 1.  Basic Recipe for Emulsion Polymerization with Polymeric Emusifier

□ Initial charge

Component	Amount(g)
KOH	variable
DDW	100

□ Pre-emulsion

Component	Amount(g)
Polymeric emulsifier	variable
K2S2O8	1.5
KOH	variable
DDW	40
n-BA	72
2-EHA	72

Figure 1.  Process Equipment for Resin-Fortified Emulsion polymerization

결과 및 토론

본 실험에서는 단량체 조성의 중합조건을 변화시켜 네 가지 중합물질을 얻었고 각각의 물성은 Table 3과 Figure 2, 3, 4 에 나타내었다.

Table 3.  The Adhesive Properties according to the Polymerization Conditions

Sample No.	Acid content in polymeric emulsifier (%)	Tg * (℃)	Tg** (℃)	Mv	Initial tackiness (ball number)	Peel strength (kgf/in)	Holding strength (hr)
A-1	20	-25.4	-51.7	2,991	30이상	1.45	0.37)
A-2	30	-18.7	-51.1	4,513	22	1.23	0.43
A-3	40	-8.7	-50.5	4,702	21	1.73	1.30
A-4	50	4.6	-50.8	5,538	20	2.01	1.89

Tg* : Glass transition of polymeric emulsifier,  Tg** : Glass transition of PSA

Figure 2.  The changes of peel strength with the concentration of

acrylic acid  (wt% based on monomer)

Figure 3.  The changes of Initial tackiness with the concentration of

acrylic acid (wt% based on monomer)

Figure 4.  The changes of Holding strength with the concentration of

acrylic acid (wt% based monomer)

실험결과를 살펴보면, 고분자유화제의 분자량이 증가함에 따라 접착력과 유지력은 증가하였으나, 초기점착력은 감소하는 경향을 나타내었다.

참고문헌

1. D. Satas,“ Handbook of Pressure-Sensitive Adhesive Technology”, 2nd                 Ed. (1989).

2.  Schmidt, U.S. Patent 4,529,787 (1985).

3.  Yih-Her Chang, Yu-Der Lee, Polymer, 40, 5929 (1999).

4.  MARI A  J. UNZUE, Journal of Applied Polymer Science, 66, 1803 (1997).

화학공학의 이론과 응용 제8권 제1호 2002년