아크릴 수지는 아크릴 단량체를 함유 한 고분자 물질 (용액, 분산 또는 고형)입니다. 이들 단량체는 일반적으로 아크릴산, 메타 크릴 산 또는 이의 유도체의 에스테르이고 상이한 화학 그룹 (R 그룹)을 도입함으로써 작용 화 될 수있다. 상이한 단량체는 상이한 특성 또는보다 낮은 비용의 수지를 얻기 위해 중합체 사슬에 혼입 될 수있다.
일반적으로 아크릴 수지 는 우수한 화학적 및 광 화학적 저항성을 나타낸다. 이들은 용매 기반 및 수성 산업 코팅 에서 건축 코팅에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다 .
아크릴 수지의 핵심 매개 변수는 다음과 같습니다.
- Tg (유리 전이 온도)
- 중합체의 평균 분자량
- 고분자 분자량 분포
이 매개 변수는 수지 특성 (점도, 분산 ...) 및 최종 필름 / 코팅 (유연성 / 경도 ...)에 영향을 미칩니다.전형적인 아크릴 단량체
아크릴 수지의 주요 카테고리
조성에 따라 아크릴 수지를 2 가지 카테고리로 나눌 수 있습니다 : 순수 아크릴 수지와 더 복잡한 모노머도 포함합니다. 순수한 아크릴 수지
여기에는 아크릴 모노머 만 포함됩니다. 각각의 단량체에 상이한 작용 화 (R 그룹)가 가능하다. 가장 일반적인 것들은 다음과 같습니다 :- 중합체에 카르복실기가 존재하는 단순한 수소 원자
- 비 반응성 그룹 , 예를 들어 탄소와 수소만을 함유하는 알킬 체인. 이들은 다른 화합물과의 반응을 방지하여 수지 내 화학성을 향상시킬 수 있습니다.
- 이소시아네이트 또는 멜라민과 반응 할 수있는 하이드 록시 작용기를 함유하는 반응성 그룹또는 아민, 카르 복실 산과 반응하는 글리시 딜 작용기 (에폭시기) ... 또한, 이들 그룹은 중합체 쇄 (가교 결합) 더 강한 폴리머 재료의 형성에 이른다.
상이한 작용기 화는 수지 특성, 상이한 용도 및 수득 된 필름 / 코팅의 최종 특성에 대한 용도에 영향을 미친다. H 작용기 및 따라서 카르복실기의 존재는 기판상의 접착력을 향상시킬 수있다. 다수의 카르복실기가 수지를 물에 용해 시키는데 도움을 줄 것입니다. 특정 특성을 갖는 수지를 수득하거나 그 비용을 줄이기 위해, 상이한 단량체가 아크릴 중합체에 혼입 될 수있다. 복잡한 아크릴 수지
아마도 스티렌이 가장 많이 사용되고 그 결과 수지는 스티렌 - 아크릴 (Styrene-Acrylic) 이라고 알려져 있습니다. 스티렌 단량체는 아크릴 계열 단량체보다 훨씬 저렴합니다. 그들은 내수성 을 증가시키고 알칼리성 저항 과 향상된 경도 를 유도하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 Styrene-Acrylic 수지는 종종 황변 및 백묵 현상을 겪을 수 있습니다. »코팅 형태의 발수성을 높입니다! 아크릴 수지의 중요한 모양
아크릴 수지는 다음과 같이 다양한 형태로 사용 가능합니다. - 열가소성 아크릴 수지
- 가교 수지
- 아크릴 라텍스
수지가 용매 또는 용매 블렌드에 가용화되는 용매 기반 아크릴 수지 와 수지가 물에 제형 화되는 수성 수지 사이에는 다른 차이점이있을 수있다 . 매우 특정한 종류의 수성 수지는 라텍스 (latex)이며, 아크릴 수지의 유제 는 물이 증발되면 방수성이됩니다. 열가소성 아크릴 수지
열가소성 수지에서, 수지를 구성하는 중합체는 어떠한 반응성 그룹도 함유하지 않는다. 따라서 이러한 수지에서 중합체 사슬은 가교되지 않습니다. 상이한 중합체 쇄 사이의 상호 작용을 개선시키기 위해, 고 분자량 중합체가 사용된다. 열가소성 수지는 일반적으로 부드러 우며 온도가 올라가면 모양을 바꿀 수 있습니다. 이 특성은 이러한 수지를 사출 성형, 압축 성형 또는 압출과 같은 일부 산업 공정에 이상적인 후보로 만듭니다. 이들 수지의 주요 용도는 잉크 및 접착제를 포함한다.가교 수지
가교 결합 수지는 경화되어 다른 중합체 사슬 간의 화학적 상호 작용을 촉진시킬 수 있습니다. 보다 복잡한 폴리머 구조를 유도 할 수있는 경화 및 더 강한 재료는 상이한 조건에서 발생할 수 있으며, 이는 주로 폴리머에 존재하는 활성 그룹에 의존 할 것이다.
반응성 기가 존재하는 경우, 아크릴 수지는 2 개의 상이한 중합체 쇄 사이의 상호 작용을 허용함으로써 가교 결합 될 수있다. 이것은 특정한 조건에서, 예를 들어 특정 온도에서 또는 UV 빛 아래에서 발생할 수 있습니다. 촉매는 또한 화학 반응을 촉진하고 촉진시키기 위해 첨가 될 수있다. 두 가지 유형의 가교 시스템을 구별 할 수 있습니다.- 경화제, 즉 중합체와 반응 할 화학 물질을 필요로하는 외부 가교 결합 된 수지 및
- 자기 가교 성 수지
첫 번째 경우 R 그룹은 일반적으로 멜라민 또는 이소시아네이트 경화제와의 반응을 허용 하는 히드 록실 - 작용 화 된 사슬 이다. 이러한 종류의 제제 (수지 + 경화제)는 다음과 같이 이미 혼합되어있는 곳에서 제공 될 수 있습니다.2K는 특히 오븐에서의 가열이 불가능할 때 사용됩니다. 1K에서 이소시아네이트 경화제 는 실온에서 "차단"되거나 반응하지 않을 수 있으며 레진의 고온 경화는 오븐에서 (경화 피복) 발생합니다. 수산기 기능 외에도, 가교 결합 수지 (또는 유리 아크릴산)의 고분자 사슬에 카르복실기가 일반적으로 존재합니다. 경화 반응을위한 촉매 역할을 할 수 있고 코팅 밀착성을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 카르복실기와 반응 할 수있는 에폭시와 같은 다른 경화제도이 경우에 사용될 수있다. 이들 아크릴 수지는 용매 상으로 제공 될 수 있지만, 중합체상의 카르복시기의 수가 충분히 높으면 물에 용해 될 수있다. 이 경우 그들은 흔히 물 얇은 것으로 확인됩니다. 수계 (water-based) 계에서 공 - 용매가 또한 수지 호환성을 향상시키기 위해 존재할 수있다. 마지막으로, 열경화성 아크릴 수지의 유제 도 사용할 수 있습니다. 에멀젼은 보통 물로 희석 할 수있는 것과 비교하여 동일한 점도에서 더 높은 고형분 함량을 허용하며 카르복실기가 더 적기 때문에 알칼리성 저항력이 일반적으로 우수합니다. 마지막으로 아크릴 수지는 자체 crosslinking 버전 으로 사용할 수 있습니다(오히려 솔벤트 기반 또는 수성 기반). 이러한 유형의 수지에서, 공중 합체 구조 내의 일부 R 기는 N, N- 비스 - 부 톡시 - 메틸 아미드와 같은 아미드 (알콕시 메틸 아크릴 아미드)기를 차단한다. 경화 공정 (일반적으로 고온의 오븐에서) 동안, 이들 그룹은 가교 결합 네트워크를 유도하는 공중 합체에서 이용 가능한 하이드 록 실기와 반응한다. 이러한 유형의 수지는 일반적으로 경화제와 가교 결합 된 수지에 비해 경도, 광택 및 내 약품성이 향상되었습니다. »사용 가능한 모든 가교 결합제 / 경화제를 확인하십시오! 아크릴 라텍스
아크릴 라텍스 는 아크릴 중합체 입자가 물에 유화 된 것입니다. 경화제와 가교 결합 할 수있는 아크릴 에멀젼 이 존재하지만 유착은 라텍스에서 도막이나 코팅을 얻기 위해 사용되는 주요 메커니즘입니다. 도포 후 라텍스를 말리면 물이 증발합니다. 중합체 입자는 서로 접촉하여 상호 작용하고 합체하여 연속 필름을 형성한다. 유착, 및 양호한 필름을 얻기 위해, 중합체의 Tg는 입자의 변형 및 중합체 분자의 확산을 허용하기 위해 필름 형성 온도보다 낮을 필요가있다. 따라서 최소 필름 형성 온도(MFT)는 아크릴 에멀젼을 선택할 때 고려해야 할 중요한 매개 변수입니다.유착이 필름을 얻는 주된 메카니즘이라 할지라도, 반응성 그룹 (히드 록실, 글리시 딜, 카르복시 ...)은 추가 가교 결합을 달성하기 위해 수지 (R 그룹)에 혼입 될 수있다. »코팅 제형에서 유착 제제의 중요성을 이해하십시오! 적합한 아크릴 수지 선택
아크릴 수지를 선택하는 동안 자세히 고려해야 할 주요 매개 변수를 이해합시다.
유리 전이 온도 (Tg)
유리 전이 온도 (Tg)는 고분자 물질이 유리질 고체 상태에서 액체 상태로 이동하는 온도입니다. 아크릴 수지의 Tg는 수지 제제에 의해 규정된다. 이 매개 변수는 최종 페인트 필름의 경도 / 유연성에 핵심적인 역할을합니다. 다음의 규칙은 적합한 Tg를 가진 레진 조성을 선택하는데 도움을 줄 수 있습니다 :- Tg는 수지 모노머에 크게 의존 할 것이다 (메타 크릴 레이트 모노머는 아크릴 레이트 모노머보다 높은 Tg를 갖는다)
- Tg는 가교 결합의 정도 (2 개의 중합체 사슬 사이의 가교 결합의 수)에 따라 증가하며,
- Tg가 높을수록 필름이 단단
존재하는 반응성 또는 비 반응성 R 기의 성질 또는 사용 된 가교제 (예를 들어 멜라민 또는 이소시아네이트)의 Tg는 최종 Tg에 영향을 미칠 것이다.점도
아크릴 수지의 점도는 고형분에 의존하지만 수지 중의 평균 분자량 및 분자량 분포도 영향을 미친다. 일반적으로 다음 규칙이 적용됩니다.- 동일한 고형분 함량에 대해 중합체의 평균 분자량이 높을수록 점도가 높아진다.
- 평균 분자량이 동일하면, 분자량 분포가 좁을수록 점도는 낮아진다.
평균 분자량은 라텍스 에멀젼의 점도에 영향을주지 않음을 알아 두는 것이 중요합니다. 이 특정 경우 점도는 입자 크기 및 크기 분포에 의존합니다.수산가 값
하이드 록실 값은 히드 록실 작용기로 작용 화 된 아크릴 수지 (즉, OH 기의 수) 의 반응성 의 지표이다 . 이는 일반적으로 수지 1g을 아세틸 화하는 동안 반응하는 아세트산의 양에 해당하는 mg 단위의 KOH 질량으로 표시됩니다. 히드 록 실가가 높을수록 반응성 (따라서 가교 결합 가능성)이 높아진다.산가
산은 공중 합체에 존재하는 카르복실기의 수를 나타내는 지표이다. 보통 1g의 수지를 중화하는데 필요한 KOH의 양으로 표현됩니다 (DIN 53402 또는 ISO 2114 참조). 카르복실기의 수는 수지의 접착 특성 및 물에 대한 용해도에 영향을 미친다. 산가가 높을수록 카르복실기 수가 많아진다.최소 필름 형성 온도 (아크릴 분산 용)
최소 필름 형성 온도 (MFT)는 아크릴 라텍스가 연속 필름이 아닌 균열 된 물질로 이어지는 최소 온도입니다.- 건축용 (벽 페인트 용)으로 설계된 아크릴 라텍스의 경우 MFT는 일반적으로 5 ° C 이하입니다.
- 오븐 경화가 사용되는 산업용 어플리케이션 용 라텍스의 경우 MFT가 더 높을 수 있습니다.
pH (수성 또는 분산 용)
수계 아크릴 수지 는 보통 수지 안정성을 향상시키기 위해 산 또는 염기성 완충액으로 중화됩니다. 코팅제를 제형 화하는 동안 pH가 진전되고 분산액이 불안정 해지고 응고 될 수 있습니다.- 초기 pH가 산성 인 경우 페인트 배합 동안 pH가 증가하면 입자의 응고 위험이 발생할 수 있습니다.
- pH가 염기성 인 경우, 분산액은 일반적으로 더 높은 pH는 허용 하나 더 낮은 pH는 허용하지 않습니다.
출처 : https://coatings.specialchem.com/selection-guide/acrylic-resins-for-coatings