[논문]상용성이 개선된 접착 증진제의 합성 및 이를 함유한 자외선 경화형 접착제의 특성분석

박정현; 원종우; 김주열; 윤유정; 권오형; 황진상

doi:10.17702/jai.2018.19.4.145

상용성이 개선된 접착 증진제의 합성 및 이를 함유한 자외선 경화형 접착제의 특성분석
Synthesis of Adhesion Promoters with Improved Compatibility and Properties of UV-Curable Adhesives Containing Adhesion Promoters 원문보기

접착 및 계면 = Journal of adhesion and interface, v.19 no.4, 2018년, pp.145 - 153

박정현 (비엔티엠) , 원종우 (비엔티엠) , 김주열 (비엔티엠) , 윤유정 (비엔티엠) , 권오형 (금오공과대학교 고분자공학과) , 황진상 (비엔티엠)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 상용성이 개선된 접착 증진제를 개발하기 위해 malenized polybutadiene과 2-hydroxyethyl acrylate(HEA)의 반응을 통해 다양한 함량의 아크릴레이트 반응기와 carboxylic acid가 도입된 접착 증진제(PBCA)를 합성하였다. 합성된 접착 증진제는 maleic anhydride의 개환 반응을 통해 도입된 아크릴레이트 반응기와 carboxylic acid의 함량, 그리고 접착 증진제의 첨가량을 달리하여 접착 필름을 제조하고 제조된 접착 필름의 표면 특성, 접착력 등의 기계적 특성과 흡습 특성 등의 변화를 확인하였다. 접착 증진제의 분자 내에 도입된 carboxylic acid의 함량이 증가할수록 접착 필름의 접착력은 증가하는 경향을 보였으며, 기존의 상용화된 접착 증진제와 비교하여 기계적 물성 또한 개선됨을 확인하였다. 특히, 분자 내에 소수성의 폴리부타디엔 주쇄와 친수성의 maleic anhydride 및 carboxylic acid가 동시에 존재함으로 인해 다양한 친수성 및 소수성 재료와의 상용성이 대폭 개선되었음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, adhesion promoters with acrylate and carboxylic acid moiety were synthesized from malenized polybutadiene and 2-hydroxyethyl acrylate for producing adhesive film with low water absorption and high adhesion. The surface properties, adhesion strength, mechanical properties and water absorption of adhesive films were characterized according to the amount of acrylate and carboxylic acid in the synthesized adhesion promoters. As the carboxylic acid in the adhesion promoters increased, the adhesion strength showed a tendency to increase and the mechanical properties also improved compared to the commercial adhesion promoter. The compatibility of adhesion promoters improved remarkably due to the presence of polybutadiene (hydrophobic nature), maleic anhydride (hydrophilic nature) and carboxylic acid (hydrophilic nature).

주제어

표/그림 (14)

표 Table 1. Materials used in adhesion promoter (PBCA) synthesis
그림 Figure 1. Synthetic process of adhesion promoters (PBCAs).
표 Table 2. Materials used in polybutadiene based urethane acrylate oligomer (PB-UAO) synthesis
그림 Figure 2. Synthetic process of polybutadiene based urethane acrylate oligomer (PB-UAO).
표 Table 3. Compositions for adhesion promoter (PBCA) synthesis.
표 Table 4. Compatibilities of commercial and synthesized adhesion promoters
그림 Figure 3. FT-IR spectra of synthesized adhesion promoters(PBCAs).
그림 Figure 4. Maleic anhydride conversion of synthesized adhesion promoters (PBCAs).
그림 Figure 5. FT-IR spectra of synthesized polybutadiene based urethane acrylate oligomer (PB-UAO).
그림 Figure 6. Contact angles (Distilled water) of adhesive films as a function of adhesion promoters.
그림 Figure 7. Water absorption properties of adhesive films as a function of adhesion promoters.
그림 Figure 8. Adhesion strength of adhesive films as a function of adhesion promoters.
그림 Figure 9. Tensile strength of adhesive films as a function of adhesion promoters.
그림 Figure 10. Elongation of adhesive films as a function of adhesion promoters.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 본 연구에서는 Malenized polybutadiene에 존재하는 maleic anhydride와 HEA를 반응시켜 carboxylic acid와 acrylate 반응기를 동시에 도입하여 기계적 물성의 저하 없이 피착제 표면과의 젖음성을 확보하였으며, 또한 소수성의 polybutadiene 주쇄와 친수성의 carboxylic acid가 동시에 존재하여 다양한 친수성 및 소수성 재료와의 상용성이 개선된 접착 증진제 (PBCA)를 합성하였다.
따라서, 본 연구에서는 소수성의 올리고머 및 모노머 등의 성분과의 상용성을 확보하기 위해 친수성 및 소수성 성분이 동시에 주쇄에 존재하고, 다관능 아크릴레이트 반응기를 가진 올리고머형 접착 증진제를 합성하였다. 합성된 접착 증진제는 소수성 특성이 강한 접착 필름에 도입하여 표면특성, 기계적 물성 및 흡습 특성을 확인하였다.

제안 방법

합성된 PB-UAO 올리고머 (40wt%), 가소제 (Wingtack 86, 25wt%), 다관능 아크릴레이트 모노머 (TMPTA, 3wt%), 단관능 아크릴레이트 모노머 (INA, 30wt%) 및 광개시제 (Darocure TPO, 2wt%)를 균일하게 혼합하여 기준 코팅액을 제조하였다. 제조된 기준 코팅액에 합성된 4종의 접착 증진제 PBCA-25%CA, PBCA-50%CA, PBCA-75%CA 및 PBCA-100%CA, 그리고 비교 평가를 위해 상용화된 접착 증진제인 HEMA succinate를 각각 5wt%, 10wt%, 15wt%, 20wt%를 추가로 혼합하고 탈포과정을 거쳐 접착 증진제가 포함된 코팅액을 제조하였으며, 제조 과정에서 접착 증진제와 기준 코팅액의 상용성을 확인하였다. 제조된 코팅액 중 상용성이 확보되는 코팅액은 25 ㎛ 두께의 PET 필름 위에 BAKER type film applicator를 사용하여 100㎛ 두께로 코팅하고, metal halide 자외선 램프(M1500/EO)를 사용하여 4000mJ/cm²의 광량으로 경화 시켜 접착필름을 제조하였다.
따라서, 본 연구에서는 소수성의 올리고머 및 모노머 등의 성분과의 상용성을 확보하기 위해 친수성 및 소수성 성분이 동시에 주쇄에 존재하고, 다관능 아크릴레이트 반응기를 가진 올리고머형 접착 증진제를 합성하였다. 합성된 접착 증진제는 소수성 특성이 강한 접착 필름에 도입하여 표면특성, 기계적 물성 및 흡습 특성을 확인하였다.

대상 데이터

상용성이 개선된 접착 증진제를 합성하기 위해 소수성의 polybutadiene 주쇄에 maleic anhydride가 그라프트 되어있는 malenized polybutadiene (Ricon131MA10, Total Cray Valley)를 사용하였다. maleic anhydride의 개환 반응을 통해 carboxylic acid와 아크릴레이트 반응기를 도입하기 위해서 2-hydroxyethyl acrylate (HEA, Aldrich)를 정제과정 없이 사용하였으며, 반응촉매로는 dibutyltin dilaurate (DBTDL, Aldrich)를 추가 정제 없이 사용하였다 (Table 1). 합성된 접착 증진제는 기존의 상용화된 접착 증진제인 mono-2-(methacryloyloxy) ethyl succinate (HEMA succinate, TCI)와 비교 평가를 진행하였다.
상용성이 개선된 접착 증진제를 합성하기 위해 소수성의 polybutadiene 주쇄에 maleic anhydride가 그라프트 되어있는 malenized polybutadiene (Ricon131MA10, Total Cray Valley)를 사용하였다. maleic anhydride의 개환 반응을 통해 carboxylic acid와 아크릴레이트 반응기를 도입하기 위해서 2-hydroxyethyl acrylate (HEA, Aldrich)를 정제과정 없이 사용하였으며, 반응촉매로는 dibutyltin dilaurate (DBTDL, Aldrich)를 추가 정제 없이 사용하였다 (Table 1).

성능/효과

합성된 접착 증진제 (PBCA)를 소수성 재료로 구성된 접착 필름의 제조에 적용한 결과, 친수성 접착 증진제인 HEMA succinate 대비 상용성이 개선되었음을 확인하였다. 더불어 도입된 carboxylic acid의 함량이 증가함에 따라 접착 필름의 접착력 또한 증가함을 확인하였으며 carboxylic acid와 동일한 비율로 결합된 acrylate 반응기가 접착 필름의 경화밀도를 유지하여 인장강도 및 연신율 등의 기계적 물성도 우수한 것으로 나타났다.
합성된 접착 증진제 (PBCA)를 소수성 재료로 구성된 접착 필름의 제조에 적용한 결과, 친수성 접착 증진제인 HEMA succinate 대비 상용성이 개선되었음을 확인하였다. 더불어 도입된 carboxylic acid의 함량이 증가함에 따라 접착 필름의 접착력 또한 증가함을 확인하였으며 carboxylic acid와 동일한 비율로 결합된 acrylate 반응기가 접착 필름의 경화밀도를 유지하여 인장강도 및 연신율 등의 기계적 물성도 우수한 것으로 나타났다.

후속연구

이러한 결과는 저흡습 특성이 필수적인 OLED 디스플레이에 필수적인 저흡습, 고접착성의 접착 필름을 포함 하여 반도체를 비롯한 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	본 연구에서 PBCA를 어떻게 합성하였는가?	본 연구에서는 상용성이 개선된 접착 증진제를 개발하기 위해 malenized polybutadiene과 2-hydroxyethyl acrylate(HEA)의 반응을 통해 다양한 함량의 아크릴레이트 반응기와 carboxylic acid가 도입된 접착 증진제(PBCA)를 합성하였다. 합성된 접착 증진제는 maleic anhydride의 개환 반응을 통해 도입된 아크릴레이트 반응기와 carboxylic acid의 함량, 그리고 접착 증진제의 첨가량을 달리하여 접착 필름을 제조하고 제조된 접착 필름의 표면 특성, 접착력 등의 기계적 특성과 흡습 특성 등의 변화를 확인하였다.
	OLED 디스플레이의 봉지공정이 필요한 이유는 무엇인가?	OLED의 경우, 수분과 산소에 노출되면 픽셀 수축 (Pixel Shrinkage)과 암점(Dark Spot), 전극 산화 등의 문제가 발생하므로 이를 방지하기 위해서 OLED 디스플레이의 봉지공정(Encapsulation)이 중요한 핵심 기술로 이해되고 있다[1-7]. 봉지공정에서 가장 중요한 요소는 흡습 특성으로 LCD에 비해 10,000배 이상의 낮은 흡습 특성이 요구된다[1].
	봉지공정에서 흡습 특성 외에 기술적 난이도를 요구하는 부분은 무엇인가?	봉지공정에서 가장 중요한 요소는 흡습 특성으로 LCD에 비해 10,000배 이상의 낮은 흡습 특성이 요구된다[1]. 더불어 플렉서블 디스플레이에 적합한 유연성 또한 보장이 되어야 하는 등 기술적으로 난이도가 높다[2].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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