단량체 조성이 수용성 아크릴계 점착제의 점착 물성에 미치는 영향

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

서인선, 이명천

동국대 화학공학과

The effect of monomer composition on the adhesive properties

화학공학의 이론과 응용 제8권 제1호 2002년

of water soluble acrylic pressure sensitive adhesives

In-Seon Seo, Myung-Cheon Lee

Department of Chemical Engineering, Dongguk University

서론

본 연구에서는	2-ethylhexylacrylate(2-EHA), n-butylacrylate(n-BA), methacrylic acid(MAA), Acrylic acid(AA)로 이루어진 수용성 아크릴계 점착제 제조에서 MAA와 AA의 조성비가 변화가 점착제의 점착 물성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 total acid 함량을 17 wt%로 고정하고 분자량 조절제 첨가량을 0.25, 0.29, 0.32, 0.42 및 0.5 wt%로 변화시켜주면서 MAA/AA 조성비가 2/3, 3/2인 점착제를 각각 중합한 후 각각의 점착제 점착 물성을 측정하여 비교하였다. 중합 방법은 일단계 중합 방법을 사용하였고 개시제는 레독스형 개시제를 사용하였다.

실험장치 및 방법

그림 1과 같이 교반기, reflux condenser, 질소 투입 및 pre-emulsion 투입 펌프가 장착된 500ml 4구 플라스크에 증류수와 비이온성 유화제를 첨가한 후 N2 gas를 purge해주면서 반응기 온도가 일정 온도가 되도록 가열하였다. 반응기 온도가 일정 온도가 되었을 때 개시제 용액을 첨가하고 30분 경과 후, 미리 제조해 둔 pre-emulsion 소량을 반응기에 첨가하고 일정 속도로 교반해주면서 30분간 반응시킨 후 나머지 pre-emulsion의 내용물을 3시간 동안 투입해주었으며 1시간동안 후중합을 하였다. 중합된 점착제들의 분자량, 초기점착력, 점착력, 유지력을 측정하였다.

그림 1. 유화 중합 장치

실험결과

그림 2. MAA/AA 조성비 변화에 따른 분자량의 변화

그림 3. MAA/AA 조성비 변화에 따른 초기점착력의 변화

그림 4. MAA/AA 조성비 변화에 따른 점착력의 변화

그림 5. MAA/AA 조성비 변화에 따른 유지력의 변화

그림 2는 분자량 조절제의 첨가량에 따른 분자량의 변화를 나타낸 것으로 동일한 양의 분자량 조절제를 첨가해주었을 때 MAA/AA의 비가 3 : 2인 경우가 2 : 3인 경우보다 중합 분자량이 큰 것으로 나타났다.

그림 3은 MAA/AA 조성비 변화가 점착제의 초기점착력에 미치는 영향을 분자량 조절제 첨가량의 변화에 따라 비교한 결과로서 MAA/AA 조성비가 2/3인 경우의 초기점착력이 MAA/AA 조성비가 3/2인 경우의 초기점착력보다 높은 것으로 나타났다. 분자량 조절제 첨가량 변화에 따른 초기점착력의 변화를 비교해보면 MAA/AA 조성비가 2/3인 경우는 분자량 조절제 첨가량이 0.25 wt%에서 0.5 wt%로 증가했을 때 14, 13을 값을 나타내 큰 변화가 없었으나 MAA/AA 조성비가 3/2인 경우는 분자량 조절제 첨가량이 증가함에 따라 대체로 초기점착력도 함께 증가하는 것으로 나타났다.

그림 4는 MAA/AA 조성비 변화가 점착제의 점착력에 미치는 영향을 분자량 조절제 첨가량의 변화에 따라 비교한 결과로서 분자량 조절제 첨가량이 0.25 wt%에서 0.5 wt%로 증가함에 따라 MAA/AA 조성비가 2/3인 경우는 점착력이 4kgf/cm 이상에서 1.8 kgf/cm로 급격히 감소하였고 MAA/AA 조성비가 3/2인 경우는 0.25 wt%에서 0.42 wt%까지는 거의 변화가 없다가 0.42 wt%에서 0. 5 wt%로 증가할 때 1.2kgf/cm에서 3.8kgf/cm로 크게 증가하였다.

그림 5는 MAA/AA 조성비 변화가 점착제의 유지력에 미치는 영향을 분자량 조절제 첨가량의 변화에 따라 비교한 결과로서 분자량 조절제 첨가량이 0.25 wt%에서 0.5 wt%로 증가함에 따라 MAA/AA 조성비가 2/3인 경우와 3/2인 경우 모두 유지력이 감소하는 경향을 보였다. 그러나 유지력의 세기는 MAA/AA 조성비가 2/3인 경우가 3/2인 경우보다 큰 것으로 나타났다. 유지력 세기의 변화 범위를 살펴보면 MAA/AA 조성비가 3/2인 경우는 분자량 조절제 첨가량이 증가함에 따라 900분 이상에서 30분 정도 급격히 감소한 반면에 MAA/AA 조성비가 2/3인 경우는 분자량 조절제 첨가량이 증가함에 따라 140분에서 9분으로 감소하였다.

결론

MAA와 AA의 조성비 변화가 점착제의 점착 물성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 total acid 함량을 17 wt%로 고정하고 분자량 조절제 첨가량을 0.25, 0.29, 0.32, 0.42 및 0.5 wt%로 변화시켜주면서 MAA/AA 조성비가 2/3, 3/2인 점착제롤 각각 중합한 후 각각의 점착제 점착 물성을 측정하여 비교한 결과 동일한 CTA를 첨가해주었을 때 MAA/AA의 조성비가 2/3인 경우보다 3/2인 경우의 점착제의 분자량이 더욱 큰 것으로 나타났으며, 초기점착력과 점착력은 MAA/AA의 조성비가 2/3인 경우, 유지력은 3/2인 경우가 동일한 CTA를 첨가해주었을 때 물성이 더 좋은 것으로 나타났다.

참고문헌

1. D. Satas (Ed.), Handbook of Pressure-Sensitive Adhesive Technology, 2nd. Edn., Van Nostrand Reinhold, New York, 1989

2. John Garrett, Peter A. Lovell, Alison J. Shea and Roger D. Viney, Macromol. Symp. 151, 487-496 (2000)