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학위논문 상세정보

수계 아크릴 코팅에서 입자 구조가 필름형성과정 및 필름 최종 물성에 미치는 영향 원문보기
Effect of Particle Texture on Film Formation and Film Properties of Waterborne Acrylic Coatings

  • 저자

    주인호

  • 학위수여기관

    명지대학교

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    화학공학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2001

  • 총페이지

    viii, 65 p.

  • 키워드

    Film Formation Film Properties Waterborne Acrylic Coatings;

  • 언어

    eng

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T8949427&outLink=K  

  • 초록

    본 연구에서는 유리전이온도와 특성이 다른 부틸아크릴레이트(T_g : -50℃)메틸메타크릴레이트(T_g : 105℃)를 단량체로 하여 시이드 중합방식의 다단계 유화중합을 통하여 고분자 입자를 제조하였다. 중합시 단량체의 투입 방법에 변화를 주어 랜덤 공중합체 입자, 코아/쉘 구조의 입자, 그래디언트 공중합체 등 서로 다른 특성의 다양한 모포로지를 갖는 약 200 nm 크기의 단분산도 1.05의 모델 라텍스 입자를 제조하였다. 형성된 라텍스를 필름으로 형성시키며, 각 모포로지의 특성이 필름의 형성단계에 미치는 영향, 최종물성에 미치는 영향을 필름형성과정중에 질량감소 변화, 인장강도 변화 및 투과도 변화 등을 실시간으로 조사하였다. 또한 랜덤 공중합체인 경우에 가교제를 0, 1.0, 2.0, 4.0 %로 변화를 주어 가교밀도가 필름형성과정에 미치는 영향을 조사하였다. 코아/쉘 입자에 사용된 폴리부틸아크릴레이트와 폴리메타메틸크릴레이트의 비율을 변화시켰을 때 유리전이온도가 낮은 PBA의 함량이 증가함에 따라 필름형성과정이 빨라지는 것을 확인하여 쉘층을 구성하는 부분의 유리전이온도가 필름형성과정에 큰 영향을 미치는 것으로 파악하였다. 모포로지에 따라 필름을 형성시켰을 때 필름형성이 PMMA/PBA 코아/쉘 구조, 랜덤 공중합체, PBA라텍스와 PMMA라텍스의 혼합형, 그리고 PBA/PMMA 코아/쉘 구조차례로 형성되는 것으로 볼 때, 라텍스 입자 모포로지 상에서 쉘의 T_g가 낮을수록 필름형성단계가 가속화되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 라텍스 입자의 모포로지에 따른 중량변화거동의 차이점은 관찰할 수가 없었다. 이는 주된 중량감소가 일어나는 stage- I 에서는 라텍스 입자내부의 모포로지가 큰 영향을 미치지 못하기 때문으로 판단되었다. 필름의 최종물성을 측정하였을 때 필름의 매트릭스를 구성한 고분자 종류에 따라 필 름은 다양한 성질을 띄는 것으로 나타냈다. T_g가 낮고 유연한 성질의 PBA라텍스로 메트릭스를 이루는 PMMA/PBA 코아/웰구조는 상대적으로 T_g가 높고 딱딱한 성질의 PMMA라텍스가 매트릭스를 형성한 PBA/PMMA 코아/쉘 구조 보다 연성이 우수하고 반면 PBA/PMMA 코아/쉘 구조는 인장강도와 경도가 우수하였다. 또한 가교도가 필름형성과정 및 최종물성에 미치는 영향을 조사하 였는데, 가교도의 증가는 필름형성단계는 지연시키며 최종 인장강도는 우수하게 하는 것으로 판명되었다. 가교제 함량이 증가할수록 사슬의 확산이 느려짐에 따른 현상으로 이해할 수 있었다.


    In this study, composite latices were synthesized using n-butyl acrylate(T_g=105℃) and methyl methacrylate(T_g=50℃) as monomers by seeded multi-staged emulsion polymerization. Monodispersed model composite latex particles with size of ca. 200nm and polydispersity of 1.05, which have the various morphology including random-type, core/shell type and gradient-type, particles were prepared by adopting different monomer feeding methods. The behavior of film formation and the final properties of films prepared by various model latex by the measurement of weight loss, tensile strength, and UV transmittance during entire course of film forming periods. The effect of crosslinking density on the film formation was also examined for different amounts of crosslinker with 0, 1.0, 2.0, and 4.0 wt% in the case of R-type copolymer. The film formation has improved with increasing the PBA contents which lower glass transition temperature. It was found that T_g consisting shell phase clearly affected film forming behavior. The initial tensile failure energy of film is developed in the order of PMMA/PBA CS-type, R-type, G-type, M-type and PBA/PMMA CS-type copolymer. It was found that the film forming stage was accelerated with lowering T_g of shell phase in the composite latex. We found that the failure energy data measured during film formation was in good accordance with turbidity data and drying rate data. Both data clearly discerms each film forming stages- I , II, III, respectively. The PMMA/PBA CS-type polymer has higher elongation at break than PBA/PMMA CS-type. But PBA/PMMA CS-type has improved tensile strength and hardness in comparison with PMMA/PBA CS-type. The final properties of film and behavior of film formation were also examined with crosslinking density. The film formation has delayed with increasing the crosslinking density. On the other hand, the final tensile strength has improved. This result indicated that the increased crosslinking degree of latex resulted in the delay of the onset of coalescence of particles by interdiffusion.


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