수용성 또는 수분산성 폴리우레탄은 도료, 잉크, 섬유, 피혁, 종이, 고무, 목재, 등 접착제 및 코팅제의 매우 중요한 원료이고, 대기를 오염시키지 않는 환경친화적 소재로 널리 각광을 받아왔다. 최근에 이를 이용한 아크릴과 수분산 폴리우레탄의 아크릴-폴리우레탄 하이브리드(hybrid) 에멀젼의 합성 및 물성에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 수용성 아크릴 수지와 폴리우레탄 수지는 도료 및 잉크산업과 특수 코팅 등의 바인더로서 매우 광범위하게 사용되고 있으며, 하이브리드 에멀젼은 아크릴 단량체를 팽윤(swelling)시켜 중합하는 형태로서, 우레탄의 분자량이 비교적 작고, 입자 크기가 크다. 본 연구에서는 고분자량의 폴리우레탄을 유지하면서도, 크기가 작은 나노입자를 형성시키기 위하여, 제조된 폴리우레탄 프리폴리머(prepolymer)에 아크릴 단량체를 미리 용해시킨 후 수분산하였다. 폴리우레탄 프리폴리머 반응 시 친수성 ionic group을 도입하여 prepolymer를 제조하고, 제조된 프리폴리머에 아크릴 단량체로 용해하고, 중화시킨 후 물에 분산시켜 안정하게 분산된 수성 폴리우레탄 분산체를 제조한다. 이렇게 유화 분산된 수성 폴리우레탄 수지는 폴리우레탄 입자를 보호콜로이드로 하여 안정하게 유화된 아크릴 단량체 에멀젼 용액을 얻을 수 있게 된다. 이 에멀젼 용액에 사슬연장제를 투입하여 폴리우레탄의 분자량을 증대시키고 무유화제 중합법을 이용한 라디칼 중합을 진행하여 아크릴-폴리우레탄 하이브리드 에멀젼을 제조하였다. 이 에멀젼은 폴리(에틸아크릴레이트), 폴리우레탄, 폴리(에틸아크릴레이트)-그래프트-폴리우레탄의 세부분으로 구성된다.
아크릴-폴리우레탄 하이브리드는 폴리우레탄 단독의 수분산체에 비해 아크릴/폴리우레탄의 비율이 증가할수록 인장강도와 모듈러스 값은 감소하고, 신율은 아크릴-폴리우레탄의 비율이 50:50일 때에 가장 높게 되는데, 이는 아크릴폴리머의 신율 보다는 폴리우레탄의 기계적 물성 값에 더 의존하게 됨을 알 수 있었다. 또한 하이브리드 샘플과 블렌딩 샘플의 물리적 화학적 물성의 차이를 볼 수 있는데, 블렌딩한 샘플에서는 필름 형성 시 아크릴 폴리머와 우레탄 폴리머가 각각의 독립적인 도메인(domain)을 형성하여 서로 의존하며 분리되어 있어 이러한 각각의 도메인 영역은 내부응력을 증가시키고, 서로의 응집력을 감소하고, 입자간의 침투성을 증가시켜 입자간의 결합력이 불충분하여 나타나게 된다. 하이브리드 샘플은 필름 형성 과정에서 블렌딩 샘플과는 달리 아크릴과 우레탄 폴리머가 각각의 도메인을 형성하지 않고 하이브리드 입자로 형성된 필름은 치밀한 구조를 갖게 되어 인장강도가 블렌딩 샘플에 비해 높게 나타내며, 내용제성 또한 우수한 것으로 나타났다.