[논문]바인더의 공중합체 조성에 따른 안료잉크의 발색성 및 견뢰도 연구

권웅; 이민규; 정의경; 배진석

doi:10.5764/tcf.2018.30.4.256

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The binder polymers for digital textile printing(DTP) pigment inks were prepared using miniemulsion polymerization with various monomer compositions to study effects of monomer compositions on particle size distribution, average molecular weight, Tg, and color strength and rubbing fastness of the dy...

The binder polymers for digital textile printing(DTP) pigment inks were prepared using miniemulsion polymerization with various monomer compositions to study effects of monomer compositions on particle size distribution, average molecular weight, Tg, and color strength and rubbing fastness of the dyed fabrics with the prepared binder based pigment ink. The monomers used were MMA(Methyl methacrylate), BA(Butyl acrylate), MAA(Methacrylic acid), NMA(N-methylol acrylamide), NEA(N-ethylol acrylamide) and the ratios of the monomers were changed. The particle size was the smallest with 136nm when the MMA to BA weight ratio was 4:16 and the largest with 290nm when the MMA, BA, MAA, NEA ratio was 2.5:17:0.25:0.25. However, the glass transition temperature was lowest with $-41.90^{\circ}C$ and the color strength and rubbing fastness of the resulting sample were the best when the MMA, BA, MAA, NEA ratio was used. This suggested that the introduction of the NEA monomer to the binder polymer for the pigment ink could be an efficient way to enhance the rubbing fastness of the DTP pigment inks present.

주제어

표/그림 (6)

표 Table 1. Monomer compositions to prepare the binder polymers in this study
그림 Figure 1. Effect of the monomer compositions on the particle size distribution of the miniemulsion polymerized binders; (a) MMA:BA=4:16, (b) MMA:BA=8:12, (c) MMA:BA=12:8, (d) MMA:BA=16:4, (e) MMA:BA:NMA:MAA=2.5:17:0.25:0.25, (f) MMA:BA:NEA:MAA=2.5:17:0.25:0.25.
표 Table 2. The glass transition temperatures of the binders with various monomer compositions
표 Table 3. The molecular weights of the binders with various monomer compositions
그림 Figure 2. Color strength of the dyed cotton fabrics using the binders with various monomer compositions.
표 Table 4. Rubbing fastness of the dyed cotton fabrics with the binders with various monomer compositions

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 안료잉크 기반의 프린팅에 사용하기 위하여 MMA와 BA를 단량체로 미니에멀젼 중합을 통해 나노크기의 고분자 입자를 가지는 바인더를 중합하였고 미니에멀젼 중합의 공중합체 조성을 조절하여 중합된 바인더의 유리전이온도 및 입자크기와 같은 기초 물성을 비교하였다. 또한 Methacrylic acid(MAA)와 Self cross-linking 단량체인 NMA를 포함한 4원 공중합체의 형태로 바인더를 중합하였고 NMA에서 생성되는 formaldehyde를 방지하며 바인더의 물성을 향상시키기 위해 N-ethylol acrylamide(NEA)를 MMA, BA, MAA등과 4원 공중합체 형태로 바인더를 중합하여 기초물성 및 면직물에 대한 발색성과 견뢰도를 평가하였다.

제안 방법

단량체인 MMA와 BA를 각각 1:4, 2:3, 3:2, 4:1의 중 량 비 와 MMA:BA:NMA(NEA):MAA를17:2.5:0.25:0.25의 중량비로 공안정제와 15분간 300rpm으로 교반 후 계면활성제와 완충제가 녹아있는 증류수에 첨가하여 20분간 300rpm으로 교반하였다. 이것을 Sonicator(Sonics and Materials, VCX 750)로 ice bath에서 10분간 균질화하였고, 균질화된 용액에 개시제를 넣고 환류냉각기가 설치 된 삼구 플라스크에 옮긴 후 질소가스를 주입하며 70℃의 온도에서 3시간 동안 반응시켰다.
안료잉크 기반의 잉크젯 프린팅용 바인더의 공중합체 조성에 따른 발색성 및 견뢰도를 고찰하기 위하여 MMA, BA, MAA 및 Self cross-linking 단량체인 NMA와 NEA를 공단량체로 하여 미니에멀젼 중합을 통해 바인더를 중합하고 그에 따른 입자크기, 유리전이온도, 분자량, 발색성 및 견뢰도를 비교하였다. MMA, BA 비율이 4:16일 때 입자크기가 가장 작게 나타났으며 Self cross-linking 단량체를 첨가할 경우 입자크기가 약 100nm정도 증가하였고, 유리전이온도는 MMA의 비율이 많아질수록 증가하여 잉크젯 프린팅에 적용하였을 때 MMA의 비율이 높은 바인더보다 BA의 비율이 높은 바인더가 상대적으로 촉감이 부드러울 것으로 예상된다.
25의 중량비로 공안정제와 15분간 300rpm으로 교반 후 계면활성제와 완충제가 녹아있는 증류수에 첨가하여 20분간 300rpm으로 교반하였다. 이것을 Sonicator(Sonics and Materials, VCX 750)로 ice bath에서 10분간 균질화하였고, 균질화된 용액에 개시제를 넣고 환류냉각기가 설치 된 삼구 플라스크에 옮긴 후 질소가스를 주입하며 70℃의 온도에서 3시간 동안 반응시켰다.

대상 데이터

, Korea)를 사용하였고, 계면활성제로는 비이온 계면활성제인 SDS(Sodium dodecyl sulfate, DUKSAN, Korea)를 사용하였다. 공안정제는 HD(n-Hexadecane, Alfa Aesar, UK), 개시제로는 KPS(Potassium persulfate, Daejung Chem., Korea), 완충제로 Sodium bicarbonate(DUKSAN, Korea)를 사용하였다. 단량체는 중합금지제를 제거 후 사용하였다.
본 연구에서는 단량체로 MMA(Methyl methacrylate, DUKSAN, Korea), BA(Butyl acrylate, DaejungChem.,Korea),NMA(N-methylolacrylamide, Tokyo Chemical Industry CO., LTD., Japan), NEA(N-ethylol acrylamide, Sigma Aldrich, USA), MAA(Methacrylic acid, Daejung Chem., Korea)를 사용하였고, 계면활성제로는 비이온 계면활성제인 SDS(Sodium dodecyl sulfate, DUKSAN, Korea)를 사용하였다. 공안정제는 HD(n-Hexadecane, Alfa Aesar, UK), 개시제로는 KPS(Potassium persulfate, Daejung Chem.

데이터처리

미니에멀젼 중합 된 바인더의 입자크기에 공중합체 조성이 미치는 영향을 확인하기 위하여 바인더 유화액을 증류수에 희석하여 Electrophoretic light scattering spectro-photometer(Otsuka Electronics Co., ELS-8000, Japan)를 사용해 입자크기를 분석하였다.
바인더의 분자량을 분석하기 위하여 GPC(Waters, Alliance e2695) 분석을 통하여 확인하였다. GPC는 미니에멀젼 중합 된 바인더의 고형분을 추출한 뒤 THF(Tetrahydrofuran)에 용해 후 35℃에서 1mL/min의 유속으로 Waters Styragel HR Column을 통과시켜 측정하였다.
바인더의 유리전이온도를 측정하기 위해 DSC(TA Instrument, Q2000) 분석을 진행하였다. 바인더의 고형분을 추출하여 -90~200℃의 온도범위에서 10℃/min의 승온 속도로 질소 분위기 하에서 분석하였다.

성능/효과

안료잉크 기반의 잉크젯 프린팅용 바인더의 공중합체 조성에 따른 발색성 및 견뢰도를 고찰하기 위하여 MMA, BA, MAA 및 Self cross-linking 단량체인 NMA와 NEA를 공단량체로 하여 미니에멀젼 중합을 통해 바인더를 중합하고 그에 따른 입자크기, 유리전이온도, 분자량, 발색성 및 견뢰도를 비교하였다. MMA, BA 비율이 4:16일 때 입자크기가 가장 작게 나타났으며 Self cross-linking 단량체를 첨가할 경우 입자크기가 약 100nm정도 증가하였고, 유리전이온도는 MMA의 비율이 많아질수록 증가하여 잉크젯 프린팅에 적용하였을 때 MMA의 비율이 높은 바인더보다 BA의 비율이 높은 바인더가 상대적으로 촉감이 부드러울 것으로 예상된다. 발색성은 BA 비율이 증가할수록 최대흡수 파장에서의 K/S 값이 증가하여 발색성이 향상되었으며, Self cross-linking 단량체인 NEA를 첨가할 때 가장 우수하였다.
발색성은 BA 비율이 증가할수록 최대흡수 파장에서의 K/S 값이 증가하여 발색성이 향상되었으며, Self cross-linking 단량체인 NEA를 첨가할 때 가장 우수하였다. 마찰견뢰도는 MMA의 비율이 증가할수록 건마찰 견뢰도가 증가하고 습마찰 견뢰도가 감소하는 경향을 보였고 Self cross-linking 단량체가 첨가될 경우에는 건, 습 마찰 견뢰도가 모두 향상됨을 확인할 수 있다.
MMA, BA 비율이 4:16일 때 입자크기가 가장 작게 나타났으며 Self cross-linking 단량체를 첨가할 경우 입자크기가 약 100nm정도 증가하였고, 유리전이온도는 MMA의 비율이 많아질수록 증가하여 잉크젯 프린팅에 적용하였을 때 MMA의 비율이 높은 바인더보다 BA의 비율이 높은 바인더가 상대적으로 촉감이 부드러울 것으로 예상된다. 발색성은 BA 비율이 증가할수록 최대흡수 파장에서의 K/S 값이 증가하여 발색성이 향상되었으며, Self cross-linking 단량체인 NEA를 첨가할 때 가장 우수하였다. 마찰견뢰도는 MMA의 비율이 증가할수록 건마찰 견뢰도가 증가하고 습마찰 견뢰도가 감소하는 경향을 보였고 Self cross-linking 단량체가 첨가될 경우에는 건, 습 마찰 견뢰도가 모두 향상됨을 확인할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	바인더를 중합하고 그에 따른 입자크기, 유리전이온도, 분자량, 발색성 및 견뢰도를 비교한 결과는 어떠한가?	안료잉크 기반의 잉크젯 프린팅용 바인더의 공중합체 조성에 따른 발색성 및 견뢰도를 고찰하기 위하여 MMA, BA, MAA 및 Self cross-linking 단량체인 NMA와 NEA를 공단량체로 하여 미니에멀젼 중합을 통해 바인더를 중합하고 그에 따른 입자크기, 유리전이온도, 분자량, 발색성 및 견뢰도를 비교하였다. MMA, BA 비율이 4:16일 때 입자크기가 가장 작게 나타났으며 Self cross-linking 단량체를 첨가할 경우 입자크기가 약 100nm정도 증가하였고, 유리전이온도는 MMA의 비율이 많아질수록 증가하여 잉크젯 프린팅에 적용하였을 때 MMA의 비율이 높은 바인더보다 BA의 비율이 높은 바인더가 상대적으로 촉감이 부드러울 것으로 예상된다. 발색성은 BA 비율이 증가할수록 최대흡수 파장에서의 K/S 값이 증가하여 발색성이 향상되었으며, Self cross-linking 단량체인 NEA를 첨가할 때 가장 우수하였다. 마찰견뢰도는 MMA의 비율이 증가할수록 건마찰 견뢰도가 증가하고 습마찰 견뢰도가 감소하는 경향을 보였고 Self cross-linking 단량체가 첨가될 경우에는 건, 습 마찰 견뢰도가 모두 향상됨을 확인할 수 있다.
	Digital Textile Printing(DTP)이란 무엇인가?	Digital Textile Printing(DTP)은 효율성, 신속성, 정확성이 뛰어나 다품종 소량생산에 유리하고 폐수 및 폐기물이 적게 배출되어 친환경적인 섬유 염색 방법이다1) . DTP는 크게 염료기반의 프린팅 방법과 안료기반의 프린팅 방법으로 분류되는데 안료기반의 프린팅 방법은 내수성 및 내광성이 우수하지만 섬유에 흡착, 확산 될 수가 없어 안료를 섬유에 고정시키기 위해 바인더를 필요로 한다2) .
	미니에멀젼 중합이 높은 안전성을 가지는 이유는 무엇인가?	미니에멀젼 중합은 물, 오일, 유화제, 공안정제를 포함하여 강한 전단력으로 제조되어 30~500nm 크기의 안정한 오일 액적으로 수분산 되는 중합으로 기존의 유화중합에 비해 작은 입자크기를 갖고 n-Hexadecane(HD)과 같은 공안정제의 첨가로 인해 Ostwald ripening 현상을 억제하여 높은 안정성을 가지고 있다8) . 또한 개시제, 유화제, 공안정제 등의 함량과 반응 온도, 균질화시간 등의 여러 조건을 이용하여 입자크기 및 분산 안정성 등을 다양하게 조절할 수 있다9,10) .

참고문헌 (13)

Y. Yang and V. Naarani, Improvement of the Lightfastness of Teactive Inkjet Printed Cotton, Dyes and Pigments, 74(1), 154(2007).

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L. A. W. Abdou, M. M. El-Molla, O. A. Hakeim, M. S. E. Gammal, and R. Shamey, Synthesis of Nanoscale Binders through Miniemulsion Polymerization for Textile Pigment Applications, Industrial and Engineering Chemistry Research, 52(6), 2195(2013).

상세보기
C. Sayer, E. L. Lima, J. C. Pinto, G. Arzamendi, and J. M. Asua, Molecular Weight Distribution in Composition Controlled Emulsion Copolymerization, PolymerChemistry, 38(7), 1100(2000).
S. Parouti, O. Kammona, and C. Kiparissides, A Comprehensive Experimental Investigation of the Ethyl Methacrylate/butylAcrylate/acrylic Acid Emulsion Terpolymerization, Polymer Reaction Engineering, 11(4), 829(2003).

상세보기
S. Krishnan, A. Klein, M. S. E. Aasser, and E. D. Sudol, Influence of Chain Transfer Agent on the Cross-linking of Poly(N-butyl methacrylate-co-N-methylol acrylamide) Latex Particles and Films, Macromolecules, 36(10), 3511(2003).

상세보기
C. H. Xue, M. M. Shi, H. Z. Chen, G. Wu, and M. Wang, Preparation and Application of Nanoscale Microemulsion as Binder for Fabric Inkjet Printing, Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects, 287(1-3), 147(2006).
E. B. Lami, Oraganic-Inorganic Nanostructured Colloids, J. of Nanoscience and Nanotechnology, 2(1), 1(2002).

상세보기
K. Landfester, Polyreactions in Mimiemulsions, Macromolecular Rapid Communication, 22(12), 869(2001).

상세보기
J. W. Gooch, H. Dong, and F. J. Schork, Waterborne Oilmodified Polyurethane Coatings via Hybrid Miniemulsion Polymerization, J. of Applied Polymer Science, 76(1), 105(2000).

상세보기
Y. T. Choi, M. S. E. Aasser, E. D. Sudol, and J. W. Vanderhoff, Polymerization of Styrene Miniemulsions, J. of Polymer Science : Polymer Chemistry Edition, 23(12), 2973(1985).

상세보기
M. A. Bradley, S. W. Prescott, H. A. S. Schoonbrood, K. Landfester, and F. Grieser, Miniemulsion Copolymerization of Methyl Methacrylate and Butyl Acrylate by Ultrasonic Initiation, Macromolecules, 38(15), 6346(2005).

상세보기
D. Xu, V. S. Romaguera, S. Barbosa, W. Travis, J. D. Wit, and S. G. Yeates, Inkjet Printing of Polymer Solutions and the Role of Chain Entanglment, J. of Materials Chemistry, 17(46), 4902(2007).

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A. S. Johns and C. D. Bain, Ink-jet Printing of High Molecular Weight Polymers in Oil in Water Emulsions, ACS Applied Materials and Interfaces, 9(27), 22918(2017).

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