환경 친화형 하이솔리드 아크릴수지의 합성과 아크릴 우레탄 도료의 경화 특성 Synthesis of Eco-Friendly High Solid Acrylic Resins and Curing Properties of Acrylic Urethane Resin Coatings원문보기
본 연구에서는 n-butyl acrylate (BA), methyl methacrylate (MMA), 2-hydroxypropyl methacrylate (HPMA) 및 acetoacetoxyethyl methacrylate(AAEM) 단량체를 부가 중합시켜 고형분이 75%인 아크릴수지를 합성하였다. 이때, 아크릴수지의 유리전이온도($T_g$)를 20, 30, $40^{\circ}C$로, 수산기가(OHvalue)를 60, 90, 120으로 변화시켰다. 그 결과, 아크릴수지의 점성도는 $T_g$와 수산기가가 증가할수록 증가하였다. 합성된 아크릴수지는 높은 가교밀도를 갖도록 설계되어 고탄력성과 고내구성을 유지하였다. 가교된 아크릴수지는 블록이소시아네이트(Desmodur BL-3175)와 경화 반응시켜 아크릴 우레탄 투명 도료를 제조하는데 사용되었다. 도료에 대하여 점성도, 접착성, 연필경도 및 $60^{\circ}$ 경면광택도 등의 측정을 통해 물리적 특성을 분석하였고, 아크릴 우레탄 투명 도료는 코일코팅용 상도 도료로서 적용되기 위하여 시편으로 제조되어 다양한 특성이 평가되었다. 제조된 도료는 접착력이 뛰어났고, $60^{\circ}$ 경면광택도와 연필경도에서 우수한 특성을 나타내었으며, 환경 친화적이었다.
본 연구에서는 n-butyl acrylate (BA), methyl methacrylate (MMA), 2-hydroxypropyl methacrylate (HPMA) 및 acetoacetoxyethyl methacrylate(AAEM) 단량체를 부가 중합시켜 고형분이 75%인 아크릴수지를 합성하였다. 이때, 아크릴수지의 유리전이온도($T_g$)를 20, 30, $40^{\circ}C$로, 수산기가(OH value)를 60, 90, 120으로 변화시켰다. 그 결과, 아크릴수지의 점성도는 $T_g$와 수산기가가 증가할수록 증가하였다. 합성된 아크릴수지는 높은 가교밀도를 갖도록 설계되어 고탄력성과 고내구성을 유지하였다. 가교된 아크릴수지는 블록이소시아네이트(Desmodur BL-3175)와 경화 반응시켜 아크릴 우레탄 투명 도료를 제조하는데 사용되었다. 도료에 대하여 점성도, 접착성, 연필경도 및 $60^{\circ}$ 경면광택도 등의 측정을 통해 물리적 특성을 분석하였고, 아크릴 우레탄 투명 도료는 코일코팅용 상도 도료로서 적용되기 위하여 시편으로 제조되어 다양한 특성이 평가되었다. 제조된 도료는 접착력이 뛰어났고, $60^{\circ}$ 경면광택도와 연필경도에서 우수한 특성을 나타내었으며, 환경 친화적이었다.
In this study, acrylic resins with solids content of 75% were prepared by addition polymerization of n-butyl acrylate (BA), methyl methacrylate (MMA), 2-hydroxypropyl methacrylate (HPMA) and acetoacetoxyethyl methacrylate (AAEM) monomers. At this time, the glass transition temperature ($T_g$
In this study, acrylic resins with solids content of 75% were prepared by addition polymerization of n-butyl acrylate (BA), methyl methacrylate (MMA), 2-hydroxypropyl methacrylate (HPMA) and acetoacetoxyethyl methacrylate (AAEM) monomers. At this time, the glass transition temperature ($T_g$) of the acrylic resin was changed to 20, 30 and $40^{\circ}C$, and the hydroxyl value (OH value) was changed to 60, 90 and 120. As a result, the viscosity of acrylic resin increased with increasing $T_g$ and hydroxyl (OH) value. The synthesized acrylic resin was designed to have a high cross-link density to maintain high elasticity and high durability. The crosslinked acrylic resin was used to prepare an acrylic urethane clear coating by curing reaction with a block isocyanate (Desmodur BL-3175). The physical properties of the clear paints were analyzed by measuring viscosity, adhesion, pencil hardness and $60^{\circ}$ specular gloss. Acrylic urethane clear coatings were prepared as specimens and evaluated for various properties to be applied as top coatings for coil coating. The prepared coatings were excellent in adhesion, excellent in $60^{\circ}$ specular gloss and pencil hardness, and eco-friendly.
In this study, acrylic resins with solids content of 75% were prepared by addition polymerization of n-butyl acrylate (BA), methyl methacrylate (MMA), 2-hydroxypropyl methacrylate (HPMA) and acetoacetoxyethyl methacrylate (AAEM) monomers. At this time, the glass transition temperature ($T_g$) of the acrylic resin was changed to 20, 30 and $40^{\circ}C$, and the hydroxyl value (OH value) was changed to 60, 90 and 120. As a result, the viscosity of acrylic resin increased with increasing $T_g$ and hydroxyl (OH) value. The synthesized acrylic resin was designed to have a high cross-link density to maintain high elasticity and high durability. The crosslinked acrylic resin was used to prepare an acrylic urethane clear coating by curing reaction with a block isocyanate (Desmodur BL-3175). The physical properties of the clear paints were analyzed by measuring viscosity, adhesion, pencil hardness and $60^{\circ}$ specular gloss. Acrylic urethane clear coatings were prepared as specimens and evaluated for various properties to be applied as top coatings for coil coating. The prepared coatings were excellent in adhesion, excellent in $60^{\circ}$ specular gloss and pencil hardness, and eco-friendly.
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문제 정의
가 높아 도막의 경도, 내열성, 내약품성, 내후성 등은 좋으나 경도가 높아 가소성이 나쁘게 되는 서로 상반되는 성질이 있다. 따라서 본 연구에서는 기능성 도료를 개발하기 위하여 아크릴레이트와 메타크릴레이트를 최적으로 블렌드하여 최고의 물성을 나타내도록 아크릴수지의 합성을 설계하였다.
본 연구에서 합성한 수산기 함유 하이솔리드 아크릴수지를 주성분으로 하는 아크릴 우레탄 도료를 제조하여 도료의 물성에 대하여 고찰하였다. 이를 위하여 본 연구에서 합성한 각각의 9종류 하이솔리드 아크릴수지에 도료용매, 경화촉매, 소포제 등을 최적으로 배합하고, 경화제는 블록이소시아네이트를 사용한배합표를 Table 3에 나타내었다.
본 연구에서는 n-butyl acrylate (BA), methyl methacrylate (MMA), 2-hydroxypropyl methacrylate (HPMA) 및 acetoacetoxyethyl methacrylate(AAEM) 단량체를 부가 중합시켜 4원 공중합체인 아크릴수지를 합성하고자한다. 합성한 acetoacetoxyethyl기 도입 아크릴수지에 대하여 Tg와 수산기가(OH value)가 변화됨에 따라 점성도와 분자량 변화를 고찰하고자한다.
본 연구에서는 n-butyl acrylate (BA), methyl methacrylate (MMA), 2-hydroxypropyl methacrylate (HPMA) 및 acetoacetoxyethyl methacrylate(AAEM) 단량체를 부가 중합시켜 4원 공중합체인 아크릴수지를 합성하고자한다. 합성한 acetoacetoxyethyl기 도입 아크릴수지에 대하여 Tg와 수산기가(OH value)가 변화됨에 따라 점성도와 분자량 변화를 고찰하고자한다. 합성한 아크릴수지는 블록이소시아네이트와 경화반응되어 코일 코팅용 도료로서의 응용 가능성을 타진하기 위하여 각종 물성시험을 행하여 각각에 대하여 고찰하고자한다.
합성한 acetoacetoxyethyl기 도입 아크릴수지에 대하여 Tg와 수산기가(OH value)가 변화됨에 따라 점성도와 분자량 변화를 고찰하고자한다. 합성한 아크릴수지는 블록이소시아네이트와 경화반응되어 코일 코팅용 도료로서의 응용 가능성을 타진하기 위하여 각종 물성시험을 행하여 각각에 대하여 고찰하고자한다.
제안 방법
Table 1에 나타낸 수산기가가 120으로 일정할 때의 아크릴수지 ARAA-12-20, ARAA-12-30, ARAA-12-40에 대해서 반응온도를 각각 130°C, 140°C로 조절하여 합성을 진행하고 Tg를 변화시켜가며 하이솔리드 아크릴수지의 점성도 변화를 고찰하였다.
투명 도료는 반복하여 제조되어 도료의 최적 구성성분 배합비를 Table 3에 나타내었다. Table 3의 조성으로서 수산기 함유 아크릴수지에 소포제 및 경화촉매 등을 사용하고, 경화제는 블록 이소시아네이트를 사용하여 이소시아네이트와 수산기의 당량비(NCO/OH)를1.2/1로 하고 불휘발분을 55 wt%로 제조하였다.
경도 측정은 KS M ISO 15184의 연필시험기에 의한 필름강도 측정법에 따라 유리판에 시편을 제작한 후, 시험방법은 코팅한 시편도막에 연필의 종류별(B, HB, F, H, 2H, 3H)로 45° 각도로 하여 그어 보았을 때 긁힘이 나는 정도를 조사하는 시험방법으로서 평가방법은 육안으로 하였다.
높은 고형분의 하이솔리드 도료를 제조하고자 먼저 모체 수지인 고형분이 75%인 아크릴수지(ARAA)를 합성한 후, 이를 경화제인 Blocked isocyanate (Desmodur BL-3175)와 NCO/OH의 당량비를 1.2/1로 하여 하이솔리드 아크릴 우레탄 투명 도료를 제조하였다. 제조한 도료로 도막의 물성시험을 한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
먼저 KS M ISO 1514 시험용 표준 판넬 제작방법에 따라 시편을 준비하고, SUS강판(#304)에 전처리 과정 없이 3-roll full reverse 코팅기로 건조도막두께 10 μm으로 투명 도료를 도장하였고, 도장조건은 철판온도 230~235°C에서 약 40초 가열 건조시켰다.
반응온도와 Tg를 일정하게 유지하고 수산기가를 변화시키며 합성한 하이솔리드 아크릴수지의 점성도 변화를 고찰하기 위하여 반응온도 130°C에서 Tg를 20, 30, 40°C로 변화시키면서 수산기가를 고형분 기준으로 60, 90, 120으로 변화시켜 합성한 하이솔리드 아크릴수지의 점성도 변화를 Fig. 7에 표시하였다.
본 실험에서 사용한 시편은 도료의 일반 시험방법에 따른 조건에 맞추어 제작되었다. 먼저 KS M ISO 1514 시험용 표준 판넬 제작방법에 따라 시편을 준비하고, SUS강판(#304)에 전처리 과정 없이 3-roll full reverse 코팅기로 건조도막두께 10 μm으로 투명 도료를 도장하였고, 도장조건은 철판온도 230~235°C에서 약 40초 가열 건조시켰다.
본 연구에서 합성한 9종류의 하이솔리드 아크릴수지를 이용하여 아크릴 우레탄 투명 도료를 제조하기 위하여 구성성분으로서 하이솔리드 아크릴수지, 경화제, 도료용매, 경화촉매, 소포제 등으로 하여 도료용매, 경화촉매, 소포제의 양을 고정시키고, 아크릴수지와 경화제의 양을 변화시켜가면서 투명 도료를 제조하였다.
본 연구에서 합성한 9종의 하이솔리드 아크릴수지를 이용하여 제조한 투명도료에 대하여 도료 점성도, 경도, 60° 경면광택도, 접착성, 내용매성, 굴곡성, 내충격성 등의 항목에 대하여 물성이 측정되었고, 각각에 대한 상세한 방법은 다음과 같았다.
본 연구에서 합성한 9종의 하이솔리드 아크릴수지에 대하여 구조분석, 분자량 및 분자량분포, 점성도, 고형분 등의 물성측정이 이루어졌으며, 각각에 대한 상세한 방법은 다음과 같았다.
본 연구에서 합성한 수지의 확인은 Table 1에 나타낸 바와 같이 합성된 9종류의 하이솔리드 아크릴수지의 합성확인은 FT-IR 및 1H-NMR의 분석으로 이루어졌으며, 대표적으로 Table 1의 합성된 ARAA-6-20에 대한 분석결과를 Table 2에 나타내었고, 이를 도식적으로 고찰하기 위하여 Fig. 1, 2에 도시하였다.
분자량 및 분자량 분포분석은 미국 Waters사의 GPC (R-410형)를 사용하여 시료를 진공건조기로 충분히 건조시킨 다음, 농도 1.0%, 시료크기10 mg으로 하여 Shodex KF-802, KF-803, KF-804, KF-805의 4개컬럼을 연결하여 사용하였으며, 25°C에서 용매인 THF의 유속을1.0 ml/min로 하여 측정하였다.
얻어진 반응생성물을 용해시킨 후 노르말 헥산과 증류수의 용해도 차를 이용하여 정제하였으며, 40°C, 5 mmHg 하에서 감압 건조시켜 담황색 투명 액상인 아크릴수지를 얻었다.
이를 고려하여 Tg를 Fox Johnston equation[20]에 의한 이론값으로 20, 30, 40°C로 하고 HPMA를 사용하여 수산기가를 60, 90, 120으로 조정하였고, Table 1에 부가중합에 따른 제반 반응조건과 전환율 등을 각각 나타내었다.
적외선 분광분석은 합성한 아크릴수지시료를 아세톤에 10 wt%로 희석하여 KBr disc에 얇게 도포한 다음 진공건조기에서 30분 건조시킨 후, 미국 Bio-Rad사의 FT-IR (FTS-40형)을 사용하여 분석하였다. 핵자기공명 분광분석은 용매로서 CDCl3/TMS를 사용하여 JEOL사(JNM-AL400형) FT(1H)-NMR System으로 분석하였다.
60°경면광택도 측정은 KS M ISO 2813에 따른 비금속 도료도막의 20°, 60°, 85° 경면광택도 측정법에 따라 광원으로부터 입사각 60°, 수광각 60°로 하여 시험판을 측정하는데, 시험판 내의 측정지점을 바꾸어 5번 측정하고 그 평균값을 취하였다. 접착성 시험은 KS M ISO 2409의 도료의 밀착성 시험방법에 따라 시편의 위를 간격이 1 mm가 되도록 가로, 세로로 6줄을 긋고 그 위에 셀로판 접착테이프를 붙인 다음 떼어 보아서 도막 위에 25조각의 분리된 코팅 면 중 남아있는 조각의 상태에 따라 0에서 5의 숫자로 접착성을 평가하였다. 여기에서 0은 박리가 전혀 없는 것을, 5는 완전 박리된 것을 나타낸다.
하이솔리드 아크릴수지를 합성하기 위해, 수산기 단량체인 HPMA를 사용하여 수산기가를 60, 90, 120으로 하고, BA, MMA 단량체와 연질 단량체로 AAEM을 10% 사용하여 Tg를 20, 30,40°C로 변화시키면서 반응온도 130℃로 하여 9종류의 하이솔리드 아크릴수지(고형분 75%)를 합성하였다.
하이솔리드 아크릴수지의 분자량 변화를 Tg 및 수산기가를 변화시켜가며 고찰하였다.
합성장치는 기계식 교반기, 환류냉각기, 온도계, 적하 깔때기 및 질소기류관을 부착한 용량 1L의 4구 플라스크로 구성되었고, 합성방법은 1 L 4구 플라스크에 유기용매인 MAK 33.3 g을 넣고 온도를 130°C (140°C)까지 올린 후 BA 52.30 g, MMA 23.79 g, HPMA 13.9 g, AAEM 10 g의 단량체 혼합액에 개시제 APEH 4 g과 연쇄이동제 MCE 4 g를 균일하게 혼합한 용액을 연동 미량펌프를 사용하여 4시간 동안 적하하였다.
적외선 분광분석은 합성한 아크릴수지시료를 아세톤에 10 wt%로 희석하여 KBr disc에 얇게 도포한 다음 진공건조기에서 30분 건조시킨 후, 미국 Bio-Rad사의 FT-IR (FTS-40형)을 사용하여 분석하였다. 핵자기공명 분광분석은 용매로서 CDCl3/TMS를 사용하여 JEOL사(JNM-AL400형) FT(1H)-NMR System으로 분석하였다. 분자량 및 분자량 분포분석은 미국 Waters사의 GPC (R-410형)를 사용하여 시료를 진공건조기로 충분히 건조시킨 다음, 농도 1.
대상 데이터
이를 위하여 본 연구에서 합성한 각각의 9종류 하이솔리드 아크릴수지에 도료용매, 경화촉매, 소포제 등을 최적으로 배합하고, 경화제는 블록이소시아네이트를 사용한배합표를 Table 3에 나타내었다. Table 3과 같이 이소시아네이트와 수산기의 당량비(NCO/OH)를 1.2/1로 하고 불휘발분을 55 wt%로 아크릴 우레탄투명 도료를 제조하였다.
아크릴수지의 주원료인 단량체로서 n-butyl acrylate (BA),methyl methacrylate (MMA), 2-hydroxypropyl methacrylate (HPMA)는 Aldrich Chemical사, acetoacetoxyethyl methacrylate (AAEM)는 Eastman사의 1급 시약을 각각 사용하였다. 개시제로 t-amyl peroxy 2-ethylhexanoate (APEH, 상풍명 : Luperox 575)는 Elf-ato Chem사의 정제품을, 연쇄이동제인 2-mercaptoethanol (MCE)은 Yakuri Pure Chemical사의 1급 시약을, 용매인 methyl-n-amylketone (MAK)는 Tokyo Kasei Kogyo사의 1급 시약을 각각 사용하였다.
1%) 정제품을 사용하였고, 소포제는 BYK사의 Byk-066N, 경화촉매는 송원산업사 시약인 di-n-butyltindilaurate (DBTDL)를 각각 사용하였다. 도료용 용매로 DOWANOL PMA는 DOW사의 정제품을, Kocosol #100은 SK chemical사의 정제품을, DBE (dibasic ester)는 Dupont사의 정제품을 사용하였다.
또한 경화제인 폴리이소시아네이트는 Bayer사의 블록이소시아네이트(Desmodur BL-3175, 75%, NCO 11.1%) 정제품을 사용하였고, 소포제는 BYK사의 Byk-066N, 경화촉매는 송원산업사 시약인 di-n-butyltindilaurate (DBTDL)를 각각 사용하였다. 도료용 용매로 DOWANOL PMA는 DOW사의 정제품을, Kocosol #100은 SK chemical사의 정제품을, DBE (dibasic ester)는 Dupont사의 정제품을 사용하였다.
아크릴수지의 주원료인 단량체로서 n-butyl acrylate (BA),methyl methacrylate (MMA), 2-hydroxypropyl methacrylate (HPMA)는 Aldrich Chemical사, acetoacetoxyethyl methacrylate (AAEM)는 Eastman사의 1급 시약을 각각 사용하였다. 개시제로 t-amyl peroxy 2-ethylhexanoate (APEH, 상풍명 : Luperox 575)는 Elf-ato Chem사의 정제품을, 연쇄이동제인 2-mercaptoethanol (MCE)은 Yakuri Pure Chemical사의 1급 시약을, 용매인 methyl-n-amylketone (MAK)는 Tokyo Kasei Kogyo사의 1급 시약을 각각 사용하였다.
이론/모형
60°경면광택도 측정은 KS M ISO 2813에 따른 비금속 도료도막의 20°, 60°, 85° 경면광택도 측정법에 따라 광원으로부터 입사각 60°, 수광각 60°로 하여 시험판을 측정하는데, 시험판 내의 측정지점을 바꾸어 5번 측정하고 그 평균값을 취하였다.
고형분 측정은 KS M ISO 3251의 도료, 바니시 및 도료와 바니시 결합제의 불휘발분 함량측정법에 따라 합성한 아크릴수지 시료 1 g을 105±2°C 항온건조기에 3시간 방치하여 무게변화가 없을 때까지 휘발성분을 충분히 건조시킨 후 시료의 무게를 측정하였다.
굴곡성 시험은 KS M ISO 1519의 도료의 굴곡성 시험방법에 따라 측정하였는데, 지름 2 mm의 굴림대(Mandrel : Pacific Scientific Co., Conical형) 위에 시험판의 중간지점이 오도록 올려놓고 1~2초 동안에 180°로 굴곡한 후 10배율의 확대 렌즈로 도막의 꺾인 부분의 균열 상태를 밝은 곳에서 육안으로 조사하였다.
여기에서 0은 박리가 전혀 없는 것을, 5는 완전 박리된 것을 나타낸다. 내용매성 시험은 ASTM D 4752의 MEK double rubs 시험방법에 따라MEK (methyl ethyl ketone)를 헝겊에 충분히 묻힌 다음, 도막에 눌러 문지르는 회수에 따라 도막이 벗겨지는 것을 외관으로 관찰하였다. 굴곡성 시험은 KS M ISO 1519의 도료의 굴곡성 시험방법에 따라 측정하였는데, 지름 2 mm의 굴림대(Mandrel : Pacific Scientific Co.
, Conical형) 위에 시험판의 중간지점이 오도록 올려놓고 1~2초 동안에 180°로 굴곡한 후 10배율의 확대 렌즈로 도막의 꺾인 부분의 균열 상태를 밝은 곳에서 육안으로 조사하였다. 내충격성 시험은KS M ISO 6272-2의 빠른 손상(충격저항성) 시험방법에 따라 지름 1/2 inch의 압흔기를 사용하여 측정하였는데, 일본 Ureshima Seisakusho Ltd., Dupont Impact Tester (552형)로 건조된 도막 위를 500 g의 분동을 50 cm에서 떨어뜨려 도막이 떨어진 부분의 표면 상태를 육안으로 판정하였다.
도료의 점성도는 ASTM D 4212에 따라 stainless steel dip viscosity cup No. 2 (volume : 44 cm3, orifice diameter : 2.74)를 사용하여 점성도를 측정하였다. 경도 측정은 KS M ISO 15184의 연필시험기에 의한 필름강도 측정법에 따라 유리판에 시편을 제작한 후, 시험방법은 코팅한 시편도막에 연필의 종류별(B, HB, F, H, 2H, 3H)로 45° 각도로 하여 그어 보았을 때 긁힘이 나는 정도를 조사하는 시험방법으로서 평가방법은 육안으로 하였다.
(2) 합성한 하이솔리드 아크릴수지의 수평균분자량은 3,800~5,600분자량 분포도는 1.4~1.8로 나타났다. 제조한 도료의 점성도는 90초 이하로 도장 작업성이 양호한 것으로 나타났다.
(3) 제조한 9종 도료의 광택과 도막경도가 전반적으로 우수하였고, 접착성은 수산기 함량이 낮고, Tg가 낮은 ARAA-6-20과 ARAA-6-30에서 다소 불량한 결과를 나타내었고, 내용매성은 대체적으로 양호한 결과를 나타내었다. 또한 굴곡성과 내충격성은 수산기가가 낮고 Tg가 낮을수록 양호한 결과를 나타내었으며, ARAA-9-40, ARAA12-30 및 ARAA-12-40에서 도막경도가 2H로 약간 높게 나타나 미세 크랙이 발생하였다.
(4) 결과적으로, 도막 경도가 H인 ARAA-6-40, ARAA-9-20, ARAA9-30 및 ARAA-12-20은 코일코팅용 상도 도료로서의 60°경면광택도, 접착성, 내용매성, 굴곡성 및 내충격성시험에서 모두 우수한 결과를 나타내어 아크릴 우레탄 투명 도료가 성공적으로 제조되었음을 확인할 수 있었고, 이러한 성능을 발휘할 수 있는 2액형 기능성도료가 가질 수 없는 환경친화형 도료로 제조될 수 있다는 결과를 얻었다.
Fig. 1에서 보는 바와 같이, FT-IR 스펙트럼에서, 1727 cm-1에C=O 신축진동, 1152 cm-1에 C-O 신축진동의 흡수대가 나타나 구조 속에 에스테르결합이 존재함을 알았고, 3510 cm-1에 OH기의 신축진동, 1073 cm-1에 제 1차 알코올의 신축진동 흡수[21]가 각각 나타나는 것으로 미루어 수산기도 확인할 수 있었다.
3~5는 하이솔리드 아크릴수지의 GPC 측정에 의한 비교 용출곡선이다. Fig. 3~5에서 보는 바와 같이 동일한 Tg에서 수산기가가 증가할수록 머무름 시간(retention time)이 짧아지는 것으로 나타나 점성도와 마찬가지로 분자량이 증가하는 것을 확인할 수가 있었다.
Table 1로 부터 Tg 20℃의 동일한 조건에서 수산기가가 60, 90,120으로 변화되어 감에 따라 아크릴수지의 점성도는 각각에 대하여 3,700, 5,800, 7,200으로 증가하였고, 평균분자량도 3,830,3,940, 4,140으로 증가한다는 결과를 확인할 수가 있었다. 그리고 동일한 수산기가 에서는 Tg가 높은 중합체에 의해 점성 및 분자량이 증가함을 확인할 수 있었다.
결과적으로, 도막경도가 H인 ARAA-6-40, ARAA-9-20, ARAA9-30 및 ARAA-12-20은 코일코팅용 상도 도료로서의 60° 경면광택도, 접착성, 내용매성, 굴곡성 및 내충격성시험에서 모두 우수한 결과를 나타내어 아크릴 우레탄 투명 도료가 성공적으로 제조 되었음을 확인할 수 있었고, 이러한 성능을 발휘할 수 있는 2액 형 기능성도료가 가질 수 없는 환경친화형 도료로 제조될 수 있다는 결과를 얻었다.
20℃의 동일한 조건에서 수산기가가 60, 90,120으로 변화되어 감에 따라 아크릴수지의 점성도는 각각에 대하여 3,700, 5,800, 7,200으로 증가하였고, 평균분자량도 3,830,3,940, 4,140으로 증가한다는 결과를 확인할 수가 있었다. 그리고 동일한 수산기가 에서는 Tg가 높은 중합체에 의해 점성 및 분자량이 증가함을 확인할 수 있었다. 이러한 경향은 Tg 30℃ 및 40℃에서도 동일하게 나타났다.
이와 반대로 도막의 굴곡성은 상대적으로 나빠지는 것을 알 수 있었다. 도료의 점성도는 작업성에 관계되는 중요한 물성으로 작업성에 적합한 도료의 표준점성도는 Zahn cup (#2) 측정으로 100초 이하인데, 제조한 도료의 점성도는 70~90초의 양호한 결과를 나타내었다. 상도용 도료의 고외관 품질화에 영향을 미치는 것은 광택과 평활성이다.
접착성은 수산기 함량이 낮고, Tg가 낮은 ARAA-6-20과 ARAA-6-30에서 다소 불량한 결과를 나타내었다. 도막의 경도는F~2H로 양호한 결과를 나타내었으며, ARAA-9-40, ARAA-12-30 및 ARAA-12-40에서 도막경도가 2H로 약간 높게 나타났으며, 굴곡성과 내충격성 시험에서 미세 크랙이 발생하였다.
따라서 고 외관을 얻기 위해서는 고광택이 요구되는데, 본 실험에서의 도료들은 60° 경면광택도가 100 이상으로 양호한 결과를 나타내었다.
가 낮은 ARAA-6-20과 ARAA-6-30에서 다소 불량한 결과를 나타내었고, 내용매성은 대체적으로 양호한 결과를 나타내었다. 또한 굴곡성과 내충격성은 수산기가가 낮고 Tg가 낮을수록 양호한 결과를 나타내었으며, ARAA-9-40, ARAA12-30 및 ARAA-12-40에서 도막경도가 2H로 약간 높게 나타나 미세 크랙이 발생하였다.
따라서 고 외관을 얻기 위해서는 고광택이 요구되는데, 본 실험에서의 도료들은 60° 경면광택도가 100 이상으로 양호한 결과를 나타내었다. 접착성은 수산기 함량이 낮고, Tg가 낮은 ARAA-6-20과 ARAA-6-30에서 다소 불량한 결과를 나타내었다. 도막의 경도는F~2H로 양호한 결과를 나타내었으며, ARAA-9-40, ARAA-12-30 및 ARAA-12-40에서 도막경도가 2H로 약간 높게 나타났으며, 굴곡성과 내충격성 시험에서 미세 크랙이 발생하였다.
8로 나타났다. 제조한 도료의 점성도는 90초 이하로 도장 작업성이 양호한 것으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
도료의 물성을 좌우하는 최대의 인자는 무엇인가?
도료의 물성을 좌우하는 최대의 인자는 수지의 분자구조를 구성하는 골격 단량체의 조성, 관능기의 종류와 양이며, 중합조건에 따라 분자량 분포, 분자의 배열, 분기상태 등의 조정이 가능하다. 도료용으로 사용되는 수지는 거의 공중합체이므로, 도료용 아크릴수지의 성질은 그 수지를 구성하는 단량체의 구성비에 의해 결정된다.
아크릴수지 도료는 무엇의 특징을 나타내는가?
아크릴수지 도료는 속건성, 내오염성, 내식성, 내후성등의 특징을 나타낸다[14]. 이러한 제반 장점때문에 아크릴계 하이솔리드도료의 개발에 관한 연구가 많이 시도되어 연구성과도 다수 발표되었다[15-18].
하이솔리드를 유지하기 위한 점성도 조절에 따른 수지 분자량의 저하로 내후성 등의 도막물성 저하와 흐름성 등의 도막 외관성능의 저하를 극복해야하는 여러 가지 기술적인 문제를 해결하기 위해 어떠한 시행을 하고 있는가?
이러한 문제를 해소하기 위하여 아세토아세틸기가 관능성기로서 도입되고 있으며, 아세토아세틸기는 멜라민, 이소시아네이트, 아민 및 킬레이트 결합 등과 다양한 반응 메커니즘을 통해 열경화성 도료에 사용되어 질 수 있다. 아세토아세틸기를 함유하는 단량체의합성은 Rector 등[13]에 의해 소개된 이후로 아크릴 단량체를 변성하는데 많이 사용되고 있으며, 아세토아세틸기를 도입한 아크릴수지는 acetoacetoxyethyl methacrylate (AAEM)로부터 제조되고, 중합체에 아세토아세틸기가 도입되면 사슬분리의 증가와 수소결합의 감소를 유발하여 용액의 점성도와 유리전이온도(Tg)가 감소하는 것과 동일한 효과를 나타낸다.
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