1)
†
Corresponding author: Do-Hoon Hwang, Yu Jin Jung ([email protected], [email protected])
방향족 고리를 가지는 아크릴계 비이온 반응성 유화제 합성 및 이를 이용한 수성 점착제 물성 연구
염도영 1,2 ⋅김동환 1 ⋅황가은 1 ⋅황도훈 2† ⋅정유진 1†
1한국화학연구원 정밀화학융합기술연구센터
2부산대학교 화학과
(2021년 03월 10일 접수, 2021년 03월 29일 수정, 2021년 03월 29일 채택)
Synthesis of Acrylic Nonionic Reactive Emulsifier with Aromatic Ring and the Properties of Water-based Acryl Pressure Sensitive Adhesive
Do-Young Yeom 1,2 , Dong Hwan Kim 1 , Gaeun Hwang 1 , Do-Hoon Hwang 2† , Yu Jin Jung 1†
1 Research Center for Advanced Specialty Chemicals,
Korea Research Institute of Chemical Technology, Ulsan 44412, Korea
2 Department of Chemistry and Chemistry Institute for Functional Materials, Pusan National University, Busan 46241, Korea
(Received March 10, 2021; Revised March 29, 2021; Accepted March 29, 2021)
요 약 : 본 연구에서는 polyoxyethylene(10) dodecylphenyl ether와 3-butenoic acid를 사용하여 방향족을 포함한 아크릴계 비이온 반응성 유화제를 합성하였으며, 합성된 비이온 반응성 유화제는
1
H-NMR과 FT-IR로 구조를 확인하였다. 수성 아크릴 베이스 에멀젼의 제조에서 합성된 방향족을 포함한 비이온 반응성 유화제와 방향족을 포함하지 않은 비이온 반응성 유화제 및 음이온 유화제를 사용하여 고형 분, 전환율, 입도분포, 박리강도와 내열유지력의 물성을 확인하였다. 입도분포의 경우 370~698 nm 범 위에서 측정되었으며, 박리강도는 평균 1.507~1.802 kgf
/in범위에서 측정되었다. 제조된 베이스 에멀젼 의 내열유지력은 0.50~2.00 mm 범위에서 측정되었으며, 특히 합성된 방향족을 포함한 비이온 반응성 유화제를 사용한 경우, 방향족을 포함하지 않는 비이온 반응성 유화제를 사용한 경우보다 내열 유지 력이 가장 뛰어남을 확인하였으며, 수성 아크릴 점착제로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.Abstract: In this study, a nonionic reactive emulsifier with aromatic and acryl group was synthesized by using polyoxyethylene(10) dodecylphenyl ether with 3-butenoic acid. The synthesized nonionic reactive emulsifier was confirmed by 1 H-NMR and FT-IR. In addition, the reactive emulsifier synthesized in the preparation of aqueous acrylic adhesives base emulsion was used and the properties of the solid content, conversion, particle size distribution, peel strength and high temperature holding force were compared to those of nonionic emulsifiers without aromatic group. The particle size was distributed from 370 nm to 698 nm, and the peel strength were measured in the range of 1.507~1.802 kg f . The high temperature holding force of prepared adhesives base emulsion were measured in the range of 0.50~2.00 mm. Especially, in the result of synthesized nonionic reactive emulsifier with aromatic group, it was confirmed that high temperature holding force results were the most excellent than the case of using other nonionic reactive emulsifiers, and it can be useful for water-based acryl pressure sensitive adhesive.
Keywords: Nonionic emulsifier, Reactive emulsifier, Adhesive base emulsion, Peel strength, Particle size
distribution, High temperature holding force
능성 점착제품을 필요로 하며, 그 시장도 점점 커지고 있다. 자동차나 전기기기, 건재, 표시용, 의료용 등 폭 넓은 분야에서 점착제가 사용되고 있으며, 수요에 따 라 점착제의 본래 기능인 점착성 이외에도 내열성, 내 구성, 내수성 등의 성능면이나 전도성, 난연성 등의 기 능면에서 또는 환경친화적인 기능성 점착제가 요구된 다 [13]. 최근 국내⋅외 친환경 이슈에 따른 각종 규제 및 신기술 요구에 따라 용제형 점착제만이 가질 수 있 는 다양한 성능, 점착력 등을 동등히 발현하면서 유기 용제를 사용하지 않는 친환경 수성 점착 소재 기술 개 발이 요구되고 있다. 수성형 점착제는 휘발성 유기화 합물(VOCs)을 용매로 사용하는 용제형 점착제와는 달 리 물을 분산매로 사용하기 때문에 작업환경이 안정적 이고 환경 친화적이다. 하지만, 성능면에서 초기점착 력, 박리력, 내열유지력 등의 점착물성이 용제형 점착 제에 비해 떨어지며, 긴 건조시간이 필요하다 [14-19].
수성 점착제의 물성 저하는 에멀젼 중합 시에 함유되 는 유화제, 점착부여제, 소포제, 습윤제, 표면조정제 등 의 저분자 성분들이 피막형성 과정에 영향을 주기 때 문이다. 특히, 수성형 점착제 베이스 에멀젼의 유화 중 합에는 비이온성 및 음이온성 유화제가 많이 사용되고 있으며, 비이온성 유화제의 경우 중합되는 입자들이 안정성을 가지지만 생성입자는 크고 음이온성 유화제 의 경우에는 유화효과가 큰 반면에 안정성이 떨어진 다. 뿐만 아니라 비이온성 및 음이온성 유화제는 대부 분이 저분자량이기 때문에 필름 형성 시 유화제가 표 면으로 이동하는 현상이 일어나 시간이 지날수록 내수 성 및 내습성이 저하되는 문제점이 있다 [20]. 이를 보 완하기 위해 반응성을 가진 유화제를 사용하게 되면 중합 시 모노머로써도 작용하여 중합 후 남는 유화제 양을 줄여 친환경성과 향상된 물성을 가진 점착제를 얻을 수 있다 [21-23].
본 연구에서는 polyoxyethylene(10) dodecylphenyl ether와 3-butenoic acid를 사용하여 방향족을 포함한 아 크릴계 비이온 반응성 유화제를 합성하였으며,
성 유화제의 합성을 위해 시약은 polyoxyethylene(10) dodecylphenyl ether(Hannong Chem., 한국), 3-butenoic acid(Sigma Aldrich, 미국), benzene(Sigma Aldrich, 미 국), p-toluene sulfonic acid(p-TsOH, Sigma Aldrich, 미 국), sodium carbonate(Sigma Aldrich, 미국)를 사용하였 다. 수성형 아크릴 점착제 베이스 에멀젼 제조를 위해 사용된 단량체는 2-Ethyl hexyl acrylate(2-EHAM, LG Chem., 한국)와 n-butyl acrylate(BAM, Mijung Tec, 한 국), methyl methacrylate(MMA, LG MMA, 한국), acrylic acid(AA, LG Chem., 한국)를 사용했으며, 완충 제로는 ammonium hydroxide (Sigma Aldrich, 미국), 개 시제로는 ammonium persulfate(APS, Sigma Aldrich, 미 국)를 사용하였다. 유화제 사용에 따른 수성 점착제 물 성 비교 실험을 위해 사용한 유화제는 비이온 음이온 유화제로 SR-3025(ADEKA, 일본)를 사용했으며 방향족 이 없는 아크릴계 비이온 반응성 유화제인 dodecyloxy- polyethyleneglycol(9) 3-butenoate와 dodecyloxy- polyethyleneglycol(20) 3-butenoate는 자체적으로 합성 한 것을 사용하였다. 유화제 합성 및 점착제 베이스 에 멀젼 실험에 사용된 시약들은 특별한 정제 과정없이 사용하였다. 실험에 사용한 장치는 500 mL 용량의 3구/
4구 환저 플라스크, 환류 냉각기, 적가 깔때기, 질소 주 입관 및 온도계 등으로 구성하였다.
2.2. 방향족을 포함한 아크릴계 비이온 반응성 유화제의 합성
방향족을 포함한 아크릴계 비이온 반응성 유화제의
합성은 polyoxyethylene(10) dodecylphenyl ether 30 g
(0.042 mol)과 용매인 benzene 100 mL와 촉매 p-TsOH
0.43 g(0.0025 mol)을 250 mL 3구 환저 플라스크에 혼
합한 용액에 3-butenoic acid 7.23 g(0.084 mol)을 첨가
후 80°C에서 24시간 동안 반응을 진행하였다. 반응이
종료된 후 Na 2 CO 3 4.71 g(0.0445 mol)을 첨가하여 70°C
에서, 30분 동안 합성한 유화제에 잔류하는 촉매를 중
화하여 제거하였다. 분액깔대기를 사용하여 촉매를 제
거한 용액과 증류수를 층 분리시켜 유상층을 얻었다.
얻은 유상층 용액을 회전농축증발기로 감압 증류하여 용매를 제거한 후 벤젠으로 3회 세척한 뒤 건조시켜 최종 생성물인 방향족을 포함한 아크릴계 비이온 반응 성 유화제를 얻었다. 유화제의 합성 반응 및 과정은 Fig. 1에 나타내었다.
2.3. 수성형 아크릴 점착제 베이스 에멀젼의 제조
합성된 방향족을 포함한 아크릴계 비이온 반응성 유화 제인 dodecylphenyloxy-polyethylene glycol(10) 3-butenoate 와 음이온 유화제인 SR-3025(Adeka, 일본)을 사용하여 수성 아크릴 점착제 베이스 에멀젼을 제조하였다. 제 조 방법은 Fig. 2에 도식화하였으며, 구체적인 제조 방 법은 다음과 같다. 먼저 수상과 유상의 프리에멀젼 두 단계를 나누어 제조한다. 수상에서는 4구 플라스크 반 응기 안에 증류수 147.5 mL를 넣고 개시제 (NH 4 ) 2 S 2 O 8
10%용액을 11.8 mL(0.00517 mol)를 넣은 뒤, 150 rpm 속도로 교반하면서 반응기 내부의 온도를 80°C로 유지
시켜 만든다. 프리에멀젼에서는 증류수 110.6 mL와 유 화제 그리고 acrylic acid(AA) 4.17 g(0.0579 mol)를 용 해시킨 후 n-butyl acrylate(BAM) 176.95 g(1.38 mol), 2-ethylhexyl acrylate(2-EHAM) 176.95 g(1.38 mol), methyl methacrylate(MMA) 62.67 g(0.489 mol)을 첨가 하여 400 rpm으로 30분 동안 유화시킨다. 프리에멀젼 3 g을 수상에 (NH 4 ) 2 S 2 O 8 3.8%용액 1.8 mL(0.000307 mol)와 투입하여 80°C에서 5분간 예비 반응한 후 나머 지 프리에멀젼을 3시간 동안 일정한 속도로 적하시키 며 반응시킨다. 적하가 완료되면 미반응 모노머를 제거 하기 위해 먼저 (NH 4 ) 2 S 2 O 8 20%용액 1.0 mL(0.000694 mol) 를 1시간 동안 온도와 교반속도를 유지하며 추가적으 로 교반시킨다. 교반이 종료되면 상온으로 냉각한 뒤 pH 조절을 위해 NH 4 OH를 첨가하여 최종 수성 아크릴 점착제 베이스 에멀젼을 얻었다.
유화제 관능기에 따른 점착제 물성을 비교하기 위해 자체적으로 합성한 방향족이 없는 아크릴계 비이온 반 응성 유화제인 dodecyloxy-polyethyleneglycol(9) 3-butenoate 와 dodecyloxy-polyethyleneglycol(20) 3-butenoate를 첨 가하여 에멀젼을 제조하였다. 베이스 에멀젼 중합에 사용된 유화제 조합은 방향족을 포함한 비이온 반응성 유화제인 dodecylphenyloxy-polyethylene glycol(10) 3-butenoate와 음이온 유화제를 사용한 경우 PSA-1로 명명하였으며 음이온 유화제와 방향족을 포함하지 않는 비이온 반응성 유화제 dodecyloxy-polyethyleneglycol(9) 3-butenoate와 dodecyloxy-polyethyleneglycol(20) 3-butenoate 를 사용한 경우 차례로 PSA-2, PSA-3으로 각각 명명하 였다. 마지막으로 음이온 유화제만 사용한 경우는 PSA-4로 명명하였다. 점착제 베이스 에멀젼의 제조 배 합은 Table 1에 나타내었다.
Figure 1. Synthetic diagram of dodecylphenyloxy-polyethylene glycol (10) 3-butenoate.
Figure 2. Flow chart for preparation of water based adhesive.
포함된 관능기는 FT-IR(Nicolet 6700 W, Thermo Fisher Scientific) 측정을 하여 분석을 진행하였다. 구조 분석 은 1 H-NMR(AVANCE III 300 MHz, Bruker)을 이용하 여 chemical shift를 측정하였고, 용매는 Chloroform-d를 사용했다.
2.5. 점착제 베이스 에멀젼의 물성 평가 2.5.1. 고형분 측정
한국산업규격에 규정된 접착제의 일반 시험 방법인 KS M 6638 규격으로 진행하였다. 수분을 제외한 고형 분의 무게 측정은 시료 0.5 g을 알루미늄 접시에 소수 점 이하 네 자리까지 무게를 측정한 후, 오븐에 150°C, 30분 동안 건조시킨다. 그 후 건조 시켰던 무게를 다시 측정하여 각각의 알루미늄 접시의 무게를 뺀 수치인 건조된 무게 측정값을 건조 전의 무게 측정값으로 나 누어 백분율(%)로 산출하였다.
2.5.2. 점도 및 pH
수성 아크릴 점착제 베이스 에멀젼의 점도를 확인하기 위해 점도계(DV-E Viscometer/LV, Brookfield Ametek) 를 사용하여 측정하였다. 점도는 초기 점도와 제조 후 4주 뒤의 점도 측정을 통해 안정성을 평가할 수 있고 pH는 피부용 점착제로 사용가능성을 평가하고자 사용 되었다.
2.5.3. 입도분포
수성 아크릴 점착제 베이스 에멀젼의 평균 입자크기 를 확인하기 위해서 입도분포 분석기(Zetasizer Nano ZS90, Malvern)를 사용하였다. 분석 샘플 제작은 50 mL 증류수에 0.1 g의 점착제 베이스 에멀젼을 희석한 후 평균값으로 입자크기를 측정하였다. 측정된 값의 정확도를 위해 각각 5회 이상 측정하여 평균값으로 나 타내었다.
2.5.5. 내열유지력
ASTM D3654에 의거하여 실험을 진행하였으며 대 성시험기㈜의 Drying oven tape retentiyity tester를 사용 하였다. 가로 × 세로가 25 mm × 25 mm 크기로 재단된 시험편을 SUS 304로 된 시험판에 부착한 뒤, 자동 압 착 롤러를 300 mm/min 속도로 1회 왕복하여 압착시키 고 상온에서 5분간 유지하였다. 80±2°C의 오븐기에 1 kg의 추를 이용하여 하중을 주어 60분간 방치한 후, 하 중을 제거하고 시험판에서 시험편이 밀려난 거리를 측 정하였다.
3. 결과 및 토의
3.1. 방향족을 포함한 아크릴계 비이온 반응성 유화제의 합성 및 분석
Polyoxyethylene(10) dodecylphenyl ether와 3-butenoic acid를 반응시켜 방향족을 포함한 아크릴계 비이온 반 응성 유화제인 dodecylphenyloxy-polyethylene glycol(10) 3-butenoate를 얻었다. 합성 수율은 92%이며, 상온에서 는 고체 상태로 존재한다. 1 H-NMR과 FT-IR 기기 분석 을 통해 화합물의 합성 여부 및 구조를 확인하였다.
3.1.1. 1 H-NMR에 의한 합성 유화제 분석
합성된 방향족을 포함하는 아크릴계 비이온 반응성 유화제인 dodecyl-phenyloxy-polyethylene glycol(10) 3-butenoate의 1 H-NMR 스펙트럼은 Fig. 3에 도시하였 다. 합성된 비이온 반응성 유화제 dodecylphenyloxy- polyethylene glycol(10) 3-butenoate로부터 관측되는
1 H-NMR 스펙트럼들을 살펴보면 장쇄 알킬기의 수소
는 0.5-1.7 ppm(23 H)에서 나타나며, (-CH 2 CH 2 O-) 8 의
메틸렌기는 3.62 ppm(32 H), 3-butenoate에 가장 근접한
polyethyleneglycol의 메틸렌기인 -O-CH 2 CH 2 -O-C=O-와
-O-CH 2 CH 2 -O-C=O-의 메틸렌기의 경우 3.62 ppm(2 H),
4.22 ppm(2 H) dodecylphenyl기에 가까운 -Ph-O-CH 2 CH 2 -O-
와 -Ph-O-CH 2 CH 2 -O-의 메틸렌기는 4.08 ppm(2 H), 3.82 ppm(2 H), 3-butenoate에 의한 -O-C=O-CH 2 -의 메 틸렌기는 3.10 ppm(2 H), -CH 2 -CH=CH 2 이 5.90 ppm(1H), -CH 2 -CH=CH 2 이 5.13 ppm(2 H)이었으며 벤 젠은 산소에 가까운 쪽으로부터 각각 6.80 ppm(2 H), 7.15 ppm(2 H)임을 확인하였다.
3.1.2. FT-IR에 의한 합성 유화제 분석
방향족을 포함하는 아크릴계 비이온 반응성 유화제 의 합성여부를 확인하기 위한 FT-IR의 분석 결과는 Fig. 4에 나타내었다. FT-IR 스펙트럼으로 비이온 반응 성 유화제의 주요 피크들을 살펴보면, C-H기의 신축진 동 피크는 2,820~3,000 cm -1 , alkene의 C=C기 피크는 1,645 cm -1 , ether의 C-O-C기 피크는 1,100 cm -1 , ester의 COO 기는 1,730~1,740 cm -1 에서 나타났다. 합성에 사 용된 원물질인 polyoxyethylene(10) dodecylphenyl ether 를 합성된 유화제의 피크와 비교하면 원물질에는 없던 이중 결합 C=C 피크가 생기고, 3,400 cm -1 에 나타나는 –OH기 피크가 사라짐을 확인하였다. 3-butenoic acid와 합성된 유화제와 비교했을 때는 1,645 cm -1 에 나타나는 C=C 이중결합 피크가 비이온 유화제에 나타남을 확인 하였고 3,100 cm -1 에 나타났던 -COOH피크는 사라짐을 확인하였다.
3.2. 수성 아크릴 점착제 베이스 에멀젼의 물성평가 3.2.1. 고형분 측정
점착제 베이스 에멀젼의 고형분은 합성된 방향족을
포함한 비이온 반응성 유화제와 음이온 유화제를 사용 했던 PSA-1의 경우 60.1%, 방향족을 포함하지 않는 비 이온 반응성 유화제와 음이온 유화제를 사용했던 PSA-2, PSA-3의 경우 각각 59.9%, 60.0%였으며, 음이 온 유화제 단독으로 사용했던 PSA-4의 경우 60.1%의 고형분 농도를 갖는 것으로 측정되었다. 전환율은 모 두 97% 이상을 갖는 것으로 확인되었다.
3.2.2. 점도 및 pH
제조된 점착제 베이스 에멀젼의 점도 및 pH 측정결 과는 Table 2에 나타내었다. 점착제 베이스 에멀젼의 측정된 점도 값들은 171.6-386.5 cps/25°C로 낮은 점도 값을 보였으며, 이는 액체상태여서 취급이 매우 간편 하며, 에멀젼상태로 그냥 사용할 수 있기 때문에 재분
Figure 3.1
H-NMR spectrum of dodecylphenyloxy-polyethyleneglycol(10) 3-butenoate.
Figure 4. FT-IR spectra of the raw materials and synthesized nonionic reactive surfactants. (a) 3-Butenoic acid, (b) Polyoxyethylene(10) dodecylphenyl ether, (c) Dodecylphenyloxy- polyethylene glycol(10) 3-butenoate.
한 첨가제 추가가 요구된다.
pH 값을 확인한 결과 5.36에서 6.36 범위로 측정되 었으며, 피부용 점착제와 같은 용도로 사용할 경우에 서는 pH가 7에 가까울수록 좋기 때문에 추가적인 pH 조절 첨가제를 사용하지 않아도 미용 점착제 용도로 사용 가능할 것으로 생각된다.
3.2.3. 입도분포
유화제에 따른 점착제 베이스 에멀젼의 입도분포를 확인하기 위하여 입자크기를 측정하였으며, 그결과는 Fig. 5에 나타냈다. 평균 입자크기는 합성된 방향족을 포함한 비이온 반응성 유화제와 음이온 유화제를 사용 했던 PSA-1의 경우 370 nm, 방향족을 포함하지 않는 비이온 반응성 유화제와 음이온 유화제를 사용했던 PSA-2, PSA-3의 경우 각각 698 nm, 574 nm로 측정되
이러한 현상이 나타나는 것이라 생각된다.
입자의 직경이 100 nm 미만이면, 입자 안정성이 악 화될 우려가 있고, 400 nm를 초과하면, 건조 후 입자의 응력이 떨어져 가공 후 코팅 물성과 점착물성이 저하 되는 경향을 보인다. 또한 100~400 nm 사이에서는 입 자크기가 작을수록 표면과의 접착력 증가하므로 사용 용도에 따라 비이온 반응성 유화제와 음이온 유화제를 혼합사용하여 평균입자크기를 조절할 수 있다.
3.2.4. 점착력
수성 아크릴 점착제 제조 시 사용한 유화제에 따른 점착제들의 점착력을 측정한 값과 평균값을 Table 3에 나타내었다. 합성된 방향족을 포함한 비이온 반응성 유화제와 음이온 유화제를 사용했던 PSA-1의 경우 최 대 접착강도 1.544 kg f /in, 최소 접착강도 1.469 kg f /in, 박리강도 1.507 kg f /in로 측정되었으며, 방향족을 포함 하지 않는 비이온 반응성 유화제와 음이온 유화제를 사용했던 PSA-2, PSA-3의 경우 최대 접착강도는 1.581, 1.822 kg f /in, 최소 접착강도 1.527, 1.775 kg f /in, 박리강도 1.561, 1.802 kg f /in로 측정되었다. 음이온 유 화제 단독으로 사용했던 PSA-4의 경우 최대 접착강도 1.446 kg f /in, 최소 접착강도 1.324 kg f /in, 박리강도 1.380 kg f /in로 측정되었다.
이 결과로 보아 음이온 유화제를 단독으로 만든 점 착제 베이스 에멀젼 보다 비이온 반응성 유화제와 음 이온 유화제를 혼합하여 만든 점착제 베이스 에멀젼에
Figure 5. Particle size distribution of the prepared PSAs with different surfactants.
Table 3. Peel strength of PSAs prepared with different emulsifiers
서 박리강도가 소폭 증가하는 경향을 나타내었다. 이 것은 비이온 반응성 유화제와 음이온 유화제를 혼합하 여 사용한 경우 점착제 내부 응력 및 마찰 계수의 증가 로 중합성이 향상되어 점착력이 증가한 것으로 해석할 수 있다. 그러나 혼합된 유화제를 사용한 경우 합성된 방향족을 포함한 비이온 반응성 유화제의 사용으로 인 한 점착력의 증가는 확인할 수 없었다.
3.2.5. 내열유지력
수성 아크릴 점착제는 유화제를 사용하므로 용제형 점착제와 달리 내열유지력이 약한 문제가 발생할 수 있으므로 본 연구에서는 80°C, 1 kg의 하중으로 1시간 동안 내열유지력을 확인한 결과를 Table 4에 나타내었다.
합성된 방향족을 포함한 비이온 반응성 유화제와 음 이온 유화제를 사용했던 PSA-1은 0.50 mm만큼 미끄러 짐(creep)이 나타났으며, 방향족을 포함하지 않는 비이 온 반응성 유화제와 음이온 유화제를 사용했던 PSA-2, PSA-3의 경우 1.50 mm, 2.00 mm로 나타났다. 음이온 유화제 단독으로 사용했던 PSA-4의 경우 0.75 mm로 나타나, 방향족을 포함하지 않는 비이온 반응성 유화 제와 음이온 유화제를 사용했던 점착제는 음이온 유화 제를 단독으로 한 점착제보다 낮은 내열유지력을 보였 으나 합성된 방향족을 포함한 비이온 반응성 유화제를 사용한 점착제인 PSA-1은 가장 좋은 내열유지력을 나 타냈음을 알 수 있다. 이는 방향족을 포함한 비이온 반 응성 유화제와 음이온 유화제를 혼합하여 사용한 경우 점착제 내부의 응집력이 증가하기 때문에 내열유지력 이 높게 나타났을 것이라 예상된다. 하지만 방향족을 포함하지 않은 비이온 반응성 유화제와 음이온 유화제 를 사용한 경우는 점착력은 방향족을 포함한 비이온 반응성 유화제를 쓴 경우와 유사했지만, 내열유지력이 좋지 않은 결과를 보여주었는데, 이는 수성형 아크릴 점착제 베이스 에멀젼 제조를 위해 사용된 단량체의 조합 또는 유화제의 비율을 달리하면 향상될 수 있을 것으로 생각된다.
4. 결 론
본 연구에서는 방향족을 포함하는 아크릴계 비이온 반 응성 유화제인 dodecylphenyloxy-poly-ethylene glycol(10)
3-butenoate 를 합성한 뒤, 이를 음이온 유화제와 혼합 하여 수성 아크릴 점착제 베이스 에멀젼을 제조하였으 며 고형분, 점도, pH, 평균 입자 크기, 박리강도, 내열유 지력과 같은 점착특성들을 검토해본 결과, 다음의 결 론을 얻었다.
1. 방향족을 포함하는 아크릴계 비이온 반응성 유화제 는 polyoxyethylene(10) dodecylphenyl ether와 3-butenoic acid을 반응시켜 합성하였다. 구조 분석은 1 H-NMR과 FT-IR을 통해 수행하였으며, 합성 수율은 92%의 고체 를 얻었다.
2. 방향족을 포함한 비이온 반응성 유화제와 음이온 유화제를 혼합하여 제조된 점착제 베이스 에멀젼은 97% 이상의 전환율과 60.1%의 고형분을 얻었다. 입자 크기 및 입도분포의 경우 370 nm와 191 nm로 측정되어 매우 균일한 입자가 제조되었음을 확인하였다. 점착 물 성의 경우 박리강도와 같은 점착 물성은 음이온 유화제 단독으로 제조된 점착제 베이스 에멀젼보다 더 좋은 물 성을 가짐을 알 수 있었고, 특히 내열 유지력이 우수함 을 확인하였다. 이러한 결과를 통해 polyoxyethylene(10) dodecylphenyl ether와 3-butenoic acid을 반응시켜 합성 된 dodecylphenyloxy-polyethylene glycol(10) 3-butenoate 는 비이온 반응성 유화제로써 활용할 가치가 있음을 확 인할 수 있었다.
본 연구를 통해 신규 방향족을 포함하는 아크릴계 비이온성 반응성 유화제를 사용한 에멀젼 중합 및 점 착제로의 사용 가능성 확인하였고, 향후 이를 활용해 친환경 수성 점착제 등에 활용하고자 한다.
감사의 글
본 연구는 이 연구는 2021년도 산업통상자원부 및 산업기술평가관리원(KEIT) 연구비 지원에 의해 진행 한 연구결과입니다(과제번호 : 20010915).
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Table 4. High temperature holding force of PSAs prepared with different emulsifiers
