반응성 핫멜트 접착제는 유기용제를 함유하고 있지 않고 상온에서 고체이며, 비반응성 핫멜트 접착제에 비해 우수한 내열성 및 내용제성을 보유하고 있다. 대부분의 반응성 핫멜트 접착제는 이소시아네이트말단기를 가지고 있는 습기경화형 폴리우레탄이다. 반응성 핫멜트 접착제는 용융상태로 도포되며, 냉각에 의해 고화되면서 초기접착력이 발현된다. 공기중의 수분과 반응하여 가교되면서 우수한 물성이 발현된다. 폴리우레탄 예비중합물은 도포공정이 용이하도록 낮은 점도를 가지도록 설계되기 때문에 분자량이 수천에 불과하다. 따라서, 고화에 의해 발현되는 초기접착력이 고분자량으로 이루어진 비반응성 핫멜트 접착제에 비해 열세이다. 이를 극복하기 위해 초기고화속도를 증대시켜야 하며, 반응성 핫멜트 접착제에 ...
반응성 핫멜트 접착제는 유기용제를 함유하고 있지 않고 상온에서 고체이며, 비반응성 핫멜트 접착제에 비해 우수한 내열성 및 내용제성을 보유하고 있다. 대부분의 반응성 핫멜트 접착제는 이소시아네이트말단기를 가지고 있는 습기경화형 폴리우레탄이다. 반응성 핫멜트 접착제는 용융상태로 도포되며, 냉각에 의해 고화되면서 초기접착력이 발현된다. 공기중의 수분과 반응하여 가교되면서 우수한 물성이 발현된다. 폴리우레탄 예비중합물은 도포공정이 용이하도록 낮은 점도를 가지도록 설계되기 때문에 분자량이 수천에 불과하다. 따라서, 고화에 의해 발현되는 초기접착력이 고분자량으로 이루어진 비반응성 핫멜트 접착제에 비해 열세이다. 이를 극복하기 위해 초기고화속도를 증대시켜야 하며, 반응성 핫멜트 접착제에 유리전이온도가 높은 아크릴계 고분자 혹은 결정성의 지방족 폴리에스테르를 첨가하여 사용한다. 고분자 나노복합체는 두께가 1nm 근처인 층상 실리케이트로 이루어져 있으며, 얇은 층들이 적층된 구조를 가지고 있어서, 고분자 매트릭스내에 미세 분산시키는 것이 과학적인 측면 뿐만 아니라, 기술적인 측면에서도 큰 관심을 받고 있다. 나노복합재료에서는 고분자 사슬들이 실리케이트 층 사이에 갇혀있거나 실리케이트 표면과 강한 상호작용를 하고 있기 때문에 고분자 사슬들의 이동이 제약을 받고 있다. 따라서, 층상실리케이트를 반응성 핫멜트 접착제내에 미세 분산시키면, 초기고화속도 증대에따른 초기접착력 증대가 가능하리라 예상된다. 동일한 반응 처방에 의해 만들어진 폴리우레탄도 분자량 분포 또는 경질세그먼트 길이등이 변화됨에 따라 물성이 변화된다. 폴리우레탄 예비중합물로 이루어진 반응성 핫멜트 접착제의 경우에도 중량평균분자량을 변화시킴에 의해 초기접착력을 비롯한 기계적 물성 변화가 가능하다. 블렌딩에 의한 고분자 개질은 단일 고분자 단독으로는 발현하기 힘든 물성을 나타내게 한다. 대부분의 상업화된 고분자 블렌드들은 상분리 혼합물로 이루어져 있으며, 블렌드의 물성은 블렌드의 계면장력, 고분자의 점도와 같은 모폴로지에 따라 변화된다. 열가소성폴리우레탄은 선형 고분자로서, 고무상의 연질 세그먼트와 경질상의 경질세그먼트로 구성되어 있다. 고무에 비해 높은 인장 모듈러스를 나타내며, 내마모성, 인열강도, 내화학약품성등이 우수한 특징을 가지고 있다. 열가소성 폴리올레핀은 폴리프로필렌과 폴리올레핀 고무가 동적 가교된 구조이며, 경량, 가공용이성 및 우수한 재활용성 때문에 가장 범용적으로 사용되고 있는 열가소성수지이다. 하지만, 표면에너지가 낮고, 반응 가능한 관능기가 없어서 접착, 페인팅이 어려운 단점을 가지고 있다. 열가소성 폴리올레핀에 극성을 부여하는 방법은 폴리올레핀 주쇄에 극성기를 도입하는 방법, 플라즈마 혹은 코로나 방전으로 표면을 처리하는 방법, 무수 말레인산을 도입하는 방법이 알려져 있다. 폴리우레탄 반응성 핫멜트 접착제의 분자 구조와 물성의 상관관계를 확인하기 위하여 폴리에틸렌이 삽입된 Na-MMT (Na-MMT/PEG)로 개질된 열가소성 폴리우레탄으로 제조한 폴리우레탄 반응성 핫멜트 접착제가 접착력, 유변학적 및 기계적 물성에 미치는 영향을 연구하였다. 또한 예비중합물의 분자량 분포변화, 반응성 유기화 클레이가 접착력, 유변학적 및 기계적 물성에 미치는 영향을 연구하였다. 그리고, 열가소성 폴리올레핀/열가소성 폴리우레탄 블렌드의 구조-물성 상관관계를 확인하기 위하여 비극성 수첨 폴리부타디엔 세그먼트를 도입시킨 열가소성 폴리우레탄과 폴리올레핀의 배합비에 따른 접착력, 유변학적 및 기계적 물성에 미치는 영향을 연구하였다. 제 3.1 장에서는 Na-MMT/PEG로 개질된 열가소성 폴리우레탄이 반응성 핫멜트 접착제의 접착력, 유변물성 및 기계적 물성에 미치는 영향을 연구하였다. 초기접착력이 현저히 개선되었으며, 유변물성 측정 결과 낮은 전단 속도 영역에서 유사 고체 성질을 보이고, 점도 증대도 아울러 관찰되었다. 이는 반응성 핫멜트 접착제와 Na-MMT/PEG의 상호작용이 매우 확고함을 의미한다. 또한 기계적 물성도 개선되었는데 특히 폴리에틸렌글리콜 분자량이 400 인 경우 반응성 핫멜트 접착제의 물성 보강 효과가 우수하였다. 제 3.2 장에서는 동일한 처방에서 중합 방법의 변경을 통한 예비중합물의 분자량 분포변화 시 및 반응성 유기 클레이 Cloisite 30B 첨가 시 접착력, 열적 특성, 유변물성 및 기계적 물성에 미치는 영향을 연구하였다. 중량평균분자량 증대 시 초기접착력이 현저히 개선되었으며, 유변물성 측정 결과 반응성 핫멜트 접착제의 점도도 증가하였지만, 가교도가 감소하여, 기계적 물성이 감소하였고, DMA 측정 결과 tan δ 값이 증가하였다. 반응성 유기 클레이 Cloisite 30B 첨가시에도 초기접착력이 현저히 개선되었으며, 유변물성 측정 결과 반응성 핫멜트 접착제의 점도도 증가하였지만, 가교도 감소가 관찰되었다. 제 3.3 장에서는 비극성 수첨 폴리부타디엔 세그먼트를 도입시킨 열가소성 폴리우레탄과 폴리올레핀의 배합비에 따른 접착력, 유변학적 및 기계적 물성에 미치는 영향을 연구하였다. 열가소성 폴리우레탄에 첨가된 비극성 수첨 폴리부타디엔 양이 증가할수록 전자현미경 분석 결과 열가소성 폴리올레핀/열가소성 폴리우레탄 블렌드물의 분산상의 입자 크기가 감소하였다. 이는 비극성 수첨 폴리부타디엔이 비상용성인 열가소성 폴리올레핀/열가소성 폴리우레탄 블렌드물에 상용성 증대를 시킴을 의미한다. 결정화 거동, 기계적 물성, 유변 물성 측정 결과도 동일한 결과를 보여주고 있다.
반응성 핫멜트 접착제는 유기용제를 함유하고 있지 않고 상온에서 고체이며, 비반응성 핫멜트 접착제에 비해 우수한 내열성 및 내용제성을 보유하고 있다. 대부분의 반응성 핫멜트 접착제는 이소시아네이트 말단기를 가지고 있는 습기경화형 폴리우레탄이다. 반응성 핫멜트 접착제는 용융상태로 도포되며, 냉각에 의해 고화되면서 초기접착력이 발현된다. 공기중의 수분과 반응하여 가교되면서 우수한 물성이 발현된다. 폴리우레탄 예비중합물은 도포공정이 용이하도록 낮은 점도를 가지도록 설계되기 때문에 분자량이 수천에 불과하다. 따라서, 고화에 의해 발현되는 초기접착력이 고분자량으로 이루어진 비반응성 핫멜트 접착제에 비해 열세이다. 이를 극복하기 위해 초기고화속도를 증대시켜야 하며, 반응성 핫멜트 접착제에 유리전이온도가 높은 아크릴계 고분자 혹은 결정성의 지방족 폴리에스테르를 첨가하여 사용한다. 고분자 나노복합체는 두께가 1nm 근처인 층상 실리케이트로 이루어져 있으며, 얇은 층들이 적층된 구조를 가지고 있어서, 고분자 매트릭스내에 미세 분산시키는 것이 과학적인 측면 뿐만 아니라, 기술적인 측면에서도 큰 관심을 받고 있다. 나노복합재료에서는 고분자 사슬들이 실리케이트 층 사이에 갇혀있거나 실리케이트 표면과 강한 상호작용를 하고 있기 때문에 고분자 사슬들의 이동이 제약을 받고 있다. 따라서, 층상실리케이트를 반응성 핫멜트 접착제내에 미세 분산시키면, 초기고화속도 증대에따른 초기접착력 증대가 가능하리라 예상된다. 동일한 반응 처방에 의해 만들어진 폴리우레탄도 분자량 분포 또는 경질세그먼트 길이등이 변화됨에 따라 물성이 변화된다. 폴리우레탄 예비중합물로 이루어진 반응성 핫멜트 접착제의 경우에도 중량평균분자량을 변화시킴에 의해 초기접착력을 비롯한 기계적 물성 변화가 가능하다. 블렌딩에 의한 고분자 개질은 단일 고분자 단독으로는 발현하기 힘든 물성을 나타내게 한다. 대부분의 상업화된 고분자 블렌드들은 상분리 혼합물로 이루어져 있으며, 블렌드의 물성은 블렌드의 계면장력, 고분자의 점도와 같은 모폴로지에 따라 변화된다. 열가소성 폴리우레탄은 선형 고분자로서, 고무상의 연질 세그먼트와 경질상의 경질세그먼트로 구성되어 있다. 고무에 비해 높은 인장 모듈러스를 나타내며, 내마모성, 인열강도, 내화학약품성등이 우수한 특징을 가지고 있다. 열가소성 폴리올레핀은 폴리프로필렌과 폴리올레핀 고무가 동적 가교된 구조이며, 경량, 가공용이성 및 우수한 재활용성 때문에 가장 범용적으로 사용되고 있는 열가소성수지이다. 하지만, 표면에너지가 낮고, 반응 가능한 관능기가 없어서 접착, 페인팅이 어려운 단점을 가지고 있다. 열가소성 폴리올레핀에 극성을 부여하는 방법은 폴리올레핀 주쇄에 극성기를 도입하는 방법, 플라즈마 혹은 코로나 방전으로 표면을 처리하는 방법, 무수 말레인산을 도입하는 방법이 알려져 있다. 폴리우레탄 반응성 핫멜트 접착제의 분자 구조와 물성의 상관관계를 확인하기 위하여 폴리에틸렌이 삽입된 Na-MMT (Na-MMT/PEG)로 개질된 열가소성 폴리우레탄으로 제조한 폴리우레탄 반응성 핫멜트 접착제가 접착력, 유변학적 및 기계적 물성에 미치는 영향을 연구하였다. 또한 예비중합물의 분자량 분포변화, 반응성 유기화 클레이가 접착력, 유변학적 및 기계적 물성에 미치는 영향을 연구하였다. 그리고, 열가소성 폴리올레핀/열가소성 폴리우레탄 블렌드의 구조-물성 상관관계를 확인하기 위하여 비극성 수첨 폴리부타디엔 세그먼트를 도입시킨 열가소성 폴리우레탄과 폴리올레핀의 배합비에 따른 접착력, 유변학적 및 기계적 물성에 미치는 영향을 연구하였다. 제 3.1 장에서는 Na-MMT/PEG로 개질된 열가소성 폴리우레탄이 반응성 핫멜트 접착제의 접착력, 유변물성 및 기계적 물성에 미치는 영향을 연구하였다. 초기접착력이 현저히 개선되었으며, 유변물성 측정 결과 낮은 전단 속도 영역에서 유사 고체 성질을 보이고, 점도 증대도 아울러 관찰되었다. 이는 반응성 핫멜트 접착제와 Na-MMT/PEG의 상호작용이 매우 확고함을 의미한다. 또한 기계적 물성도 개선되었는데 특히 폴리에틸렌글리콜 분자량이 400 인 경우 반응성 핫멜트 접착제의 물성 보강 효과가 우수하였다. 제 3.2 장에서는 동일한 처방에서 중합 방법의 변경을 통한 예비중합물의 분자량 분포변화 시 및 반응성 유기 클레이 Cloisite 30B 첨가 시 접착력, 열적 특성, 유변물성 및 기계적 물성에 미치는 영향을 연구하였다. 중량평균분자량 증대 시 초기접착력이 현저히 개선되었으며, 유변물성 측정 결과 반응성 핫멜트 접착제의 점도도 증가하였지만, 가교도가 감소하여, 기계적 물성이 감소하였고, DMA 측정 결과 tan δ 값이 증가하였다. 반응성 유기 클레이 Cloisite 30B 첨가시에도 초기접착력이 현저히 개선되었으며, 유변물성 측정 결과 반응성 핫멜트 접착제의 점도도 증가하였지만, 가교도 감소가 관찰되었다. 제 3.3 장에서는 비극성 수첨 폴리부타디엔 세그먼트를 도입시킨 열가소성 폴리우레탄과 폴리올레핀의 배합비에 따른 접착력, 유변학적 및 기계적 물성에 미치는 영향을 연구하였다. 열가소성 폴리우레탄에 첨가된 비극성 수첨 폴리부타디엔 양이 증가할수록 전자현미경 분석 결과 열가소성 폴리올레핀/열가소성 폴리우레탄 블렌드물의 분산상의 입자 크기가 감소하였다. 이는 비극성 수첨 폴리부타디엔이 비상용성인 열가소성 폴리올레핀/열가소성 폴리우레탄 블렌드물에 상용성 증대를 시킴을 의미한다. 결정화 거동, 기계적 물성, 유변 물성 측정 결과도 동일한 결과를 보여주고 있다.
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