고분자 유화제가 아크릴 에멀젼 점착제의 접착물성에 미치는 영향

[카리]

수계 아크릴 에멀젼 점착제는 접착물성, 수분에 대한 저항성이 떨어지기 때문에 아직까지도 대부분 용제형 점착제를 사용하고 있으나, 최근에는 환경문제, 안전성 및 공정상의 장점 등으로 수계 아크릴 점착제에 대한 요구가 점점 더 증가하고 있다. 따라서 전 세계적으로 용제형에서 수계형 점착제로 대체되고 있다. 그러나 기존의 수계 점착제는 저분자량의 유화제를 사용함으로써 시간에 따른 접착성 변화와 수분저항성에 한계를 보이고 있다.
본 연구에서는 이러한 문제를 극복하고자 저분자량의 전형적인 유화제를 이용한 중합법 대신에 유화제 역할을 하는 저분자량의 알카리 용해형 고분자 유화제를 사용하여 아크릴 점착제를 제조하였다. 고분자 유화제 합성은 단량체 종류, 단량체 조성, 그리고 분자량을 변화시켜 네 가지 종류(PEBA, PBA, PEA, PMA series)를 합성하였다.
또한, 합성된 고분자 유화제를 이용하여 수계 아크릴 점착제를 제조한 후 접착물성, 안정성, 내수성, 경시변화 등을 측정함으로써 그 영향을 조사하였다.
고분자 유화제는 수상에서 중합장소를 제공하는 미셀처럼 회합(aggregation)을 형성하였고 단량체 종류와 조성에 따라 산가를 변화시켰으며, 고분자 유화제의 종류와 분자량은 회합 능력과 중합시 안정성에 많은 영향을 주었다.
전형적인 유화제와 고분자 유화제를 각각 사용하여 수계 아크릴 점착제를 제조하였다. 제조된 아크릴 점착제의 전환율은 약 95 % 이상이며, 입자크기는 약 145 nm 정도로 전형적인 유화제에 비해 상대적으로 작게 나타났고, 입자크기분포도는 단분산적 형태의 경향을 보였다. 또한 제타전위를 측정한 결과 높은 입자 표면 전하를 얻었고 freeze-thaw test 결과 응집이 발생되지 않아 저장안정성이 매우 우수하게 나타내었다. 전형적인 유화제를 이용한 점착제는 필름 형성시 내수성이 나빠졌으나, 고분자 유화제를 이용한 아크릴 점착제는 필름 형성시 고분자 유화제가 입자 표면에 잘 anchoring되어 입자의 표면으로부터 이동(migration)이 되지 않기 때문에 내수성 아주 우수한 결과를 나타내었다.
수계 아크릴 에멀젼 점착제의 접착물성은 고분자 유화제의 단량체 종류, 단량체 조성, 그리고 분자량에 따라 영향을 받는데 본 실험 범위 내에서는 초기점착력과 점착력은 고분자 유화제의 분자량이 감소할수록 증가하고 유지력은 감소하는 상반되는 경향을 나타내었다. 또한 고분자 유화제의 단량체 조성 중 아크릴산 함량이 너무 많으면 접착물성을 저하시키는 경향을 나타내었다.
전형적인 유화제는 시간에 따라 점착력이 급격히 증가하였으나 고분자 유화제를 이용한 점착제의 경우에는 상대적으로 훨씬 경시변화가 적었다.
본 연구에서는『PEBA(PA40-3)』,『PBA(PB40-3)』,『PEA(PC40-3)』, 그리고『PMA(PD40-3)』네 종류의 고분자 유화제 중『PEBA(PA40-3)』고분자 유화제를 이용한 수계 아크릴 에멀젼 점착제가 가장 좋은 물성을 나타내었다.
고분자 유화제를 이용하여 아크릴 점착제를 제조한 결과 전형적인 유화제를 사용할 경우 발생되는 내수성, 경시변화 그리고 접착물성도 향상된 수계 아크릴 점착제를 제조할 수 있었다.

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