KR20160052004A - 비이온성 아크릴 에멀젼 수지 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 양이온성 항균 도료 - Google Patents

비이온성 아크릴 에멀젼 수지 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 양이온성 항균 도료 Download PDF

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Abstract

비이온성 아크릴 에멀젼 수지 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 양이온성 항균 도료 개시되어 있다. 비이온성 아크릴 에멀젼 수지는 아크릴산 에스테르계 모노머 30 내지 60 중량부, 방향족 비닐계 모노머 20 내지 50 중량부, 유기산계 모노머 0.1 내지 3중량부를 포함하는 모노머 혼합물을 제조하는 단계; 상기 모노머 혼합물 100 중량부 기준으로 비이온성 계면활성제 2.5 내지 6 중량부 및 라디칼 중합개시 촉매 0.1 내지 1 중량부를 혼합하여 부가중합 혼합물을 제조하는 단계; 상기 부가중합 혼합물에 상기 모노머 혼합물을 적하 에멀젼 중합 반응시켜 에멀젼 중합반응물을 형성하는 단계 및 PH조절제를 이용하여 상기 에멀젼 중합 반응물의 PH를 6 내지 9으로 조절하는 단계를 수행함으로서 형성될 수 있다.

Description

비이온성 아크릴 에멀젼 수지 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 양이온성 항균 도료{ NONㅡIONIC ACRYLIC EMULSION RESIN AND METHOD FOR PREPARING NONㅡIONIC ACRYLIC EMULSION RESIN, CATIONIC ANTIBACTERIAL PAINT COMPRISING THEREOF}
본 발명은 비이온성 아크릴 에멀젼 수지 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 양이온성 항균 도료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우수한 항균성을 갖는 도료에 적용되는 비이온성 아크릴 에멀젼 수지 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 양이온성 항균 도료에 관한 것이다.
타일보수 용도로 사용되는 도료는 지금까지 일반적으로 음이온성 에멀젼 수지 등의 수성 도료(공개특허 10-2006-0072480)가 일반적으로 사용되고 비이온성 아크릴 에멀젼 및 양이온성 수성도료가 거의 사용되지 않았다.
현재 국내에서 사용 중인 음이온성 타일보수 수성 도료는 음이온성 항균제를 사용하고 있다. 음이온성 항균제는 미생물의 음이온성 세포막에 부착이 어려워 지속성이 짧은 문제점이 있다. 양이온성 항균제는 미생물의 음이온 부위에 정전기 현상으로 세포막에 부착해서 영항을 주기 때문에 음이온성 항균제에 비해 살균력이 지속적으로 유지되는 된다. 따라서 양이온성 항균제와의 상용성, 우수한 내수성을 발휘하는 비이온성 아크릴 에멀젼 수지 및 살균력이 지속적으로 유지되는 양이온성 항균 수성 도료의 개발에 대한 요구가 증가하고 있다.
본 발명의 과제는 이러한 종래기술의 문제점을 해결하고자, 양이온 항균제와의 우수한 상용성, 항균성, 내수성을 발휘하는 비이온성 아크릴 에멀젼 수지 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 과제는 상술한 방법에 의하여 제조된 비이온성 아크릴 에멀젼 수지를 포함하는 양이온성 항균 수성 도료를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 양이온성 항균 수성 도료에 적용되는 비이온성 아크릴 에멀젼 수지는 아크릴산 에스테르계 모노머 30 내지 60 중량부, 방향족 비닐계 모노머 20 내지 50 중량부, 유기산계 모노머 0.1 내지 3 중량부를 포함하는 모노머 혼합물을 제조하는 단계와, 모노머 혼합물 100 중량부 기준으로 비이온성 계면활성제 2.5 내지 6 중량부 및 라디칼 중합개시 촉매 0.1 내지 1 중량부를 혼합하여 부가중합 혼합물을 제조하는 단계와 상기 부가중합 혼합물에 상기 모노머 혼합물을 적하 에멀젼 중합 반응시켜 에멀젼 중합반응물을 형성하는 단계 및 PH 조절제를 이용하여 상기 에멀젼 중합 반응물의 PH를 6 내지 9으로 조절하는 단계를 수행함으로서 제조될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 유기산계 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 말레산 및 이타콘산으로 이루어진 군에서 적어도 하나의 유기산계 모노머를 선택하여 사용할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에칠렌옥틸페닐에텔, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민에테르, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌, 폴리에틸렌글리콜 및 소르비탄지방산에스테르로 이루어진 군에서 적어도 하나의 비이온성 계면활성제를 사용할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 양이온성 항균 수성 도료는 비이온성 아크릴 에멀젼 수지 30 내지 60중량%, 양이온 항균제 0.5 내지 3중량%, 실리카 입자 10 내지 30중량%, 첨가제 2 내지 4 중량% 및 여분의 탈이온수를 포함할 수 있다.
이때, 상기 비이온성 아크릴 에멀젼 수지는 아크릴산 에스테르계 모노머 30 내지 60 중량부, 방향족 비닐계 모노머 20 내지 50 중량부, 유기산계 모노머 0.1 내지 3 중량부를 포함하는 모노머 혼합물을 제조하는 단계와, 모노머 혼합물 100 중량부 기준으로 비이온성 계면활성제 2.5 내지 6 중량부 및 라디칼 중합개시 촉매 0.1 내지 1 중량부를 혼합하여 부가중합 혼합물을 제조하는 단계와 상기 부가중합 혼합물에 상기 모노머 혼합물을 적하 에멀젼 중합 반응시켜 에멀젼 중합반응물을 형성하는 단계 및 PH 조절제를 이용하여 상기 에멀젼 중합 반응물의 PH를 6 내지 9으로 조절하는 단계를 수행함으로서 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 비이온성 아크릴 에멀젼 수지는 기존 음이온성 항균제보다 살균 지속성이 우수한 양이온성 항균제와의 우수한 상용성으로 양이온성 항균 수성 도료를 제조하는데 적용가능하다. 상기 비이온성 아크릴 에멀젼 수지를 포함하는 양이온성 항균 도료는 부착성, 내수성 우수할 뿐만 아니라 살균 지속성이 우수한 양이온성 항균제를 포함하고 있어 음이온성 항균제를 포함하는 도료에 비해 우수한 항균성을 갖는다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 비이온성 아크릴 에멀젼 수지, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 양이온성 항균 도료에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
비이온성 아크릴 에멀젼 수지 및 이의 제조
본 발명에 따른 양이온 항균 도료에 적용되는 비이온성 아크릴 에멀젼 수지는 아크릴산 에스테르계 모노머 30 내지 60 중량부, 방향족 비닐계 모노머 20 내지 50 중량부, 유기산계 모노머 0.1 내지 3 중량부를 포함하는 모노머 혼합물을 제조하는 단계와, 상기 모노머 혼합물 100 중량부 기준으로 비이온성 계면활성제 2.5 내지 6 중량부 및 라디칼 중합개시 촉매 0.1 내지 1 중량부를 혼합하여 부가중합 혼합물을 제조하는 단계와, 상기 부가중합 혼합물에 상기 모노머 혼합물을 적하 에멀젼 중합 반응시켜 에멀젼 중합반응물을 형성하는 단계와, PH 조절제를 이용하여 상기 에멀젼 중합 반응물의 PH를 6 내지 9으로 조절하는 단계를 수행함으로서 수득될 수 있다.
상기 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 구체적인 제조방법은 아래와 같다. 먼저, 아크릴산 에스테르계 모노머 30 내지 60 중량부, 방향족 비닐계 모노머 20 내지 50 중량부 및 유기산계 모노머 0.1 내지 3 중량부를 혼합하여 모노머 혼합물을 제조한다.
상기 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 제조시 적용되는 상기 아크릴산 에스테르계 모노머의 예로서는 에틸메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 노르말부틸메타크릴레이트,이소프로필메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트,라우릴메타크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 베타-히드록시부틸메타크릴레이트,디(에틸렌클리콜)모노메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아크릴산 에스테르계 모노머의 사용량이 전체 모노머 총중량 100 중량부에 대하여 30 중량부 미만이면, 요구하는 부착성 등의 물성을 갖는 비이온성 아크릴 에멀젼 수지를 얻기 어렵다. 상기 아크릴산 에스테르계 모노머의 사용량이 전체 모노머 총중량 100 중량부에 대하여 60 중량부를 초과하면 양이온 항균 도료로 형성되는 도막의 경도가 떨어진다. 따라서 상기 아크릴산 에스테르계 모노머는 전체 모노머 총량인 100 중량부 기준으로 30 내지 60 중량부 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하고, 35 내지 50 중량부 범위 내에서 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 제조시 적용되는 방향족 비닐계 모노머의 예로서는 스틸렌, α-메틸스티렌, 트랜스- β-메틸스티렌, β-메틸스티렌, 4-메틸스티렌 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 방향족 비닐계 모노머의 사용량이 전체 모노머 총 중량인 100중량부 기준으로 20 중량부 미만이면, 양이온 항균 도료에서 요구되는 경도의 도막을 형성하기 위한 수지를 얻기 어렵고, 상기 방향족 비닐계 모노머의 사용량이 전체 모노머 총량 100중량부에 대하여 50중량부를 초과하면, 최종 형성되는 도막의 내후성이 매우 취약해지는 문제점이 있다. 따라서 상기 방향족 비닐계 모노머는 전체 모노머 총량인 100 중량부 기준으로 20 내지 50중량부 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 제조시 적용되는 유기산계 모노머의 예로서는 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 말레산, 이타콘산 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 두개 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유기산계 모노머의 사용량이 전체 모노머 총중량인 100중량부 기준에 대하여 0.1중량부 미만이면 에멀젼화가 균일하게 일어나지 않고, 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 냉동안정성 및 부착성이 떨어지는 문제점이 초래된다.
이에 반해 상기 유기산계 모노머의 사용량이 전체 모노머 총 중량 100 중량부에 대하여 3중량부를 초과이면 PH 중화 공정시 수지의 점도 상승 및 내수성이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서 상기의 유기산계 모노머는 모노머 총량인 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
일 예로서, 상기 모노머 혼합물 제조시 점도 조절 및 보다 균일한 교반을 수행하기 위해 탈이온수를 적용할 수 있다. 이때 탈이온수는 모노머 혼합물의 20 내지 50중량% 범위 내에서 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 방법에 따라 제조된 모노머 혼합물에 적용되는 전체 모노머 100 중량부를 기준으로 비이온성 계면활성제 2.5 내지 6 중량부 및 라디칼 중합 개시촉매 0.1 내지 1 중량부를 혼합하여 부가 중합 혼합물을 제조한다.
상기 부가 중합 혼합물 제조시에 사용되는 비이온성 계면활성제의 예로는 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에칠렌옥틸페닐에텔, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민에테르, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌, 폴리에틸렌글리콜, 소르비탄지방산에스테르 등을 들 수 있다.
상기 부가 중합 혼합물의 제조시 사용되는 비이온성 계면활성제가 2.5 중량부 미만이면 입자가 불안정하여 도료 적용시 저장성 및 내수성에 문제점이 초래된다. 반면에 상기 비이온성 계면활성제의 사용량이 6중량부를 초과하면 점도 상승으로 도료 적용시 작업성에 문제점이 초래된다. 따라서 상기 비이온성 계면활성제는 2.5 내기 6중량부 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
특히 본 발명에서 비이온성 계면활성제가 아닌 소듐도데실벤젠설포네이트 등과 같은 음이온성 계면활성제를 사용할 경우 양이온 향균제 적용시 도료가 겔화되어 항균도료서 사용이 어려운 문제점이 발생된다.
상기 부가 중합 혼합물의 제조시에 사용되는 라디칼 중합 개시 촉매의 예로서는 암모늄퍼설페이트, 소디움퍼설페이트, 포다슘퍼설페이트 등을 들 수 있다. 상기 라디칼 중합 개시 촉매의 사용량이 0.1 이하 이거나, 1 중량부를 초과하면 반응성 및 분자량 크기면에서 바람직하지 않다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부가 중합 혼합물은 모노머 혼합물과 유사한 pH를 갖도록 버퍼용액에 혼합하여 사용할 수 있다.
이어서, 상기 부가중합 혼합물에 상기 모노머 혼합물을 적하 에멀젼 중합 반응시켜 에멀젼 중합반응물을 형성한다.
이어서 상기 중합반응물의 PH를 6 내지 9로 조절하여 비이온성 아크릴 에멀젼 수지를 수득한다. 상기 부가 중합 혼합물의 PH조절은 PH 조절제를 이용하여 수행한다. 상기 PH 조절제의 예로는 암모니아수, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 1-아미노-2메틸프로판, 2-아미노-2-메틸프로판, 트리에틸아민 등을 들 수 있다. 이 중에서 특히 바람직한 것은 2-아미노-2-메틸프로판이다.
상기 PH조절제의 사용량은 부가 중합 혼합물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 4중량부 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하. 이때. PH를 6미만으로 조정하여 비이온성 아크릴 에멀젼 수지를 제조할 경우 저장 중에 점도상승 및 증점제와 상용성 낮아지는 문제점이 초래된다. 이와 반대로 PH를 9 이상으로 조정하여 비이온성 아크릴 에멀젼 수지를 제조할 경우 양이온 항균제와의 상용성 낮아지는 문제점이 초래된다. 따라서, 부가 중합 혼합물의 PH조절은 PH를 6 내지 9 범위 내에서 조절하는 것이 바람직하다.
상술한 방법을 통해 수득되는 비이온성 아크릴 에멀젼 수지는 -5 내지 10℃의 유리전이 온도를 갖는 것이 바람직하다. 상기 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 유리전이온도가 -5℃미만이면, 건조된 도막에 끈적임이 있으며, 내수성이 불량해진지는 문제점이 발생된다. 이에 반해 상기 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 유리전이온도가 10℃를 초과하면 필름 형성 능력이 불량해져 균일한 도막을 형성할 수 없는 문제점이 초래된다. 또한 균일한 도막을 내기 위해 조막 조제를 적용할 경우 이의 사용량이 증가하여 환경적으로 부적한 문제점을 갖는다.
상술한 방법에 의해 수득한 비이온성 아크릴 에멀젼 수지는 양이온성 항균 도료를 제조하는데 적용되는 바인더로 사용된다. 즉, 비이온성 아크릴 에멀젼 수지는 기존 음이온성 항균제보다 살균 지속성이 우수한 양이온성 항균제와의 우수한 상용성 가짐으로 인해 양이온성 항균 수성 도료에 적용가능하다.
양이온성 항균 도료
본 발명의 일 실시예에 따른 양이온성 항균 도료는 상기에서 수득된 비이온성 아크릴 에멀젼 수지 비이온성 아크릴 에멀젼 수지 30 내지 60중량%, 양이온 항균제 0.5 내지 3중량%, 실리카 입자 10 내지 30중량%, 첨가제 2 내지 4 중량% 및 여분의 탈이온수를 포함한다.
상기 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 양이 30중량% 미만이면 피도물과의 부착성, 건조도막의 내수성이 불량해 진다. 상기 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 양이 60중량%를 초과이면, 은폐력이 감소되고, 항균성이 불량해진다. 따라서 상기 양이온성 항균 도료는 30 내지 60중량%의 비이온성 아크릴 에멀젼 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 양이온성 항균 도료에서 양이온 항균제의 함량이 0.5 중량% 미만이면 살균 효과와 지속성이 떨어지는 문제점이 있고, 반면에 상기 양이온 항균제 함량이 3 중량%를 초과하면 저장성 및 도료 칙소성 증가로 작업성이 불량해진다. 따라서 상기 양이온성 항균 도료는 0.5 내지 3중량%의 양이온 항균제를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 양이온성 항균 도료에서 실리카 입자의 함량이 10중량% 미만이면 피도물과의 건조 도막의 내마모성, 내수성이 떨어지고, 30중량%를 초과이면 실리카의 응집현상이 발생하여 외관 불량 및 부착성 불량 현성이 발생하며 저장중 양이온성 항균 도료 내에서 실리카 침전 등이 발생할 수 있다. 이때 적용되는 실리카 입자는 150 내지 325 메쉬의 입자크기를 갖는 것이 바람직하다.
상기 수성 도료 조성물은 분산제, 조막제, 소포제 및 증점제 등과 같은 첨가제를 2 내지 4중량%를 포함할 수 있다.
상기 분산제는 도막의 내수성, 부착성과 도료의 저장성 및 안료, 충진제 등과의 분산 안정성을 확보한다. 상기 분산제의 예로는 모노인산에스테르 분산제, 폴리인상에스테르 분산제, 변성 실리콘계 분산제 등을 들 수 있다. 분산 안정성 면에서 변성 실리콘계 분산제가 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 양이온성 항균 도료는 타일 보수제로 사용하기 위해 백색안료가 추가적으로 적용될 수 있다. 상기 백색안료의 예로서는 이산화티탄, 산화아연 등을 들 수 있다.
상기 비이온성 아크릴 에멀젼 수지를 포함하는 양이온성 항균 도료는 부착성, 내수성 우수할 뿐만 아니라 살균 지속성이 우수한 양이온성 항균제를 적용하여도 겔화 현상이 발생하지 않을 뿐만 아니라 음이온성 항균제를 포함하는 항균 도료에 비해 보다 우수한 항균성을 갖는다.
이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하기로 한다. 단, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
합성예 1
5ℓ4구 유리제 플라스크에 온도계, 콘덴서, 교반기, 승온 장치를 부착하였다. 탈이온수 410g 수용된 플라스크 용기에 스틸렌 420g, 부틸아크릴레이트 470g, 아크릴산 9.4g을 넣고 교반하여 모노머 혼합물을 제조하였다. 탈이온수 964와 암모늄비카보네이트 2.6g 혼합하여 형성된 버퍼용액이 수용된 플라스크에 비이온계면활성제인 폴리옥시에틸렌알킬에테르 45g 포다슘퍼설페이트 3.5g을 투입하여 부가중합 혼합물을 제조하였다. 상기 모노머 혼합물의 일부(26g)을 부가중합 혼합물이 수용된 플라스크에 투입하여 시드(Seed)폴리머를 합성한 후 남은 모노머 혼합물을 3시간 동안 균일하게 플라스크에 적하 반응시켜 에멀젼 중합반응물을 합성하였다. 이후, 합성된 에멀젼 중합반응물에 PH조절제인 2-아미노-2-메틸프로판 8.2g을 투입하여 반응물의 PH를 7.5로 조절하였다. 이렇게 합성된 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 불휘발분은 36.5%, 점도는 50cps, 유리전이온도는 0℃였다.
합성예 2
5ℓ4구 유리제 플라스크에 온도계, 콘덴서, 교반기, 승온 장치를 부착하였다. 탈이온수 410g 수용된 플라스크 용기에 스틸렌 420g, 부틸아크릴레이트 470g, 아크릴산 9.4g을 넣고 교반하여 모노머 혼합물을 제조하였다. 탈이온수 964와 암모늄비카보네이트 2.6g 혼합하여 형성된 버퍼용액이 수용된 플라스크에 비이온계면활성제인 폴리옥시에틸렌알킬에테르 49.7g 포다슘퍼설페이트 3.5g을 투입하여 부가중합 혼합물을 제조하였다. 상기 모노머 혼합물의 일부(26g)을 부가중합 혼합물이 수용된 플라스크에 투입하여 시드(Seed)폴리머를 합성한 후 남은 모노머 혼합물을 3시간 동안 균일하게 플라스크에 적하 반응시켜 에멀젼 중합반응물을 합성하였다. 이후, 합성된 에멀젼 중합반응물에 PH조절제인 2-아미노-2-메틸프로판 8.2g을 투입하여 반응물의 PH를 7.5로 조절하였다. 이렇게 합성된 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 불휘발분은 36.5%, 점도는 80cps, 유리전이온도는 0℃였다.
비교 합성예 1
5ℓ4구 유리제 플라스크에 온도계, 콘덴서, 교반기, 승온 장치를 부착하였다. 탈이온수 410g 수용된 플라스크 용기에 스틸렌 420g, 부틸아크릴레이트 470g, 아크릴산 9.4g을 넣고 교반하여 모노머 혼합물을 제조하였다. 탈이온수 964와 암모늄비카보네이트 2.6g 혼합하여 형성된 버퍼용액이 수용된 플라스크에 비이온계면활성제인 폴리옥시에틸렌알킬에테르 20g 포다슘퍼설페이트 3.5g을 투입하여 부가중합 혼합물을 제조하였다. 상기 모노머 혼합물의 일부(26g)을 부가중합 혼합물이 수용된 플라스크에 투입하여 시드(Seed)폴리머를 합성한 후 남은 모노머 혼합물을 3시간 동안 균일하게 플라스크에 적하 반응시켜 에멀젼 중합반응물을 합성하였다. 이후, 합성된 에멀젼 중합반응물에 PH조절제인 2-아미노-2-메틸프로판 8.2g을 투입하여 반응물의 PH를 7.5로 조절하였다. 이렇게 합성된 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 불휘발분은 36.5%, 점도는 20cps, 유리전이온도는 0℃였다.
<비교 합성예 2>
5ℓ4구 유리제 플라스크에 온도계, 콘덴서, 교반기, 승온 장치를 부착하였다. 탈이온수 410g 수용된 플라스크 용기에 스틸렌 420g, 부틸아크릴레이트 470g, 아크릴산 9.4g을 넣고 교반하여 모노머 혼합물을 제조하였다. 탈이온수 964와 암모늄비카보네이트 2.6g 혼합하여 형성된 버퍼용액이 수용된 플라스크에 비이온계면활성제인 폴리옥시에틸렌알킬에테르 67g 포다슘퍼설페이트 3.5g을 투입하여 부가중합 혼합물을 제조하였다. 상기 모노머 혼합물의 일부(26g)을 부가중합 혼합물이 수용된 플라스크에 투입하여 시드(Seed)폴리머를 합성한 후 남은 모노머 혼합물을 3시간 동안 균일하게 플라스크에 적하 반응시켜 에멀젼 중합반응물을 합성하였다. 이후, 합성된 에멀젼 중합반응물에 PH조절제인 2-아미노-2-메틸프로판 8.2g을 투입하여 반응물의 PH를 7.5로 조절하였다. 이렇게 합성된 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 불휘발분은 36.5%, 점도는 850cps, 유리전이온도는 0℃였다.
<비교 합성예 3>
5ℓ4구 유리제 플라스크에 온도계, 콘덴서, 교반기, 승온 장치를 부착하였다. 탈이온수 410g 수용된 플라스크 용기에 스틸렌 420g, 부틸아크릴레이트 470g, 아크릴산 9.4g을 넣고 교반하여 모노머 혼합물을 제조하였다. 탈이온수 964와 암모늄비카보네이트 2.6g 혼합하여 형성된 버퍼용액이 수용된 플라스크에 음이온계면활성제 소듐알킬디페닐옥사이드설포네이트 32g 포다슘퍼설페이트 3.5g을 투입하여 부가중합 혼합물을 제조하였다. 상기 모노머 혼합물의 일부(26g)을 부가중합 혼합물이 수용된 플라스크에 투입하여 시드(Seed)폴리머를 합성한 후 남은 모노머 혼합물을 3시간 동안 균일하게 플라스크에 적하 반응시켜 에멀젼 중합반응물을 합성하였다. 이후, 합성된 에멀젼 중합반응물에 PH조절제인 2-아미노-2-메틸프로판 8.2g을 투입하여 반응물의 PH를 7.5로 조절하였다. 이렇게 합성된 음이온성 아크릴 에멀젼 수지의 불휘발분은 35.2%, 점도는 100cps, 유리전이온도는 0℃였다
아크릴 에멀젼 수지의 특성 평가
상기 각 합성예 및 비교 합성예에서 수득한 아크릴 에멀젼 수지를 도료화한 후, 도막의 특성을 알아보기 위하여 합성예 1 내지 2 및 비교 합성예 1 내지 3에서 수득한 아크릴 에멀젼 수지를 이용하여 양이온성 항균 도료(실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3)을 제조하였다. 하기 표 1에 타일 보수용 양이온성 항균 도료의 조성비를 나타내었다.
Figure pat00001
(1) 방부제: (주) 선경의 B-95
(2) 분산제 : 독일 degussa.의 TEGO Dispers 735W
(3) 소포제: 독일 BYK-Chemie GmbH사의 BYK-024
(4) 조막제: Eastman Chemical Company의 Texanol
(5) 증점제: U.C.C.의 ER-4400
상기 표 1의 조성의 각각의 도료 조성물에 대해 주도(KU), 내수성, 내알카리성, 냉동안정성, 열안전성, 부착성, 항균제상용성, 작업성, 항균성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure pat00002
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 2에서 수득한 양이온 항균 도료는 비교예 들과 달리 높은 항균성을 가질 뿐 아니라 부착성, 내수성, 내알칼리성 등이 모두 우수한 것으로 확인되었다.

Claims (8)

  1. 양이온성 항균 도료에 적용되는 수지에 있어서,
    아크릴산 에스테르계 모노머 30 내지 60 중량부, 방향족 비닐계 모노머 20 내지 50 중량부, 유기산계 모노머 0.1 내지 3 중량부를 포함하는 모노머 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 모노머 혼합물 100 중량부 기준으로 비이온성 계면활성제 2.5 내지 6중량부 및 라디칼 중합개시 촉매 0.1 내지 1 중량부를 혼합하여 부가중합 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 부가중합 혼합물에 상기 모노머 혼합물을 적하 에멀젼 중합 반응시켜 에멀젼 중합반응물을 형성하는 단계; 및
    PH조절제를 이용하여 상기 에멀젼 중합 반응물의 PH를 6 내지 9으로 조절하는 단계를 포함하는 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 아크릴산 에스테르계 모노머가 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, 노르말부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 베타-히드록시부틸메타크릴레이트 및 디(에틸렌글리콜)모노메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 방향족 비닐계 모노머가 스티렌, α-메틸스티렌, 트랜스-β-메틸스티렌, β-메틸스티렌 및 4-메틸스티렌으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유기산계 모노머가 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 말레산 및 이타콘산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에칠렌옥틸페닐에텔, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민에테르, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌, 폴리에틸렌글리콜 및 소르비탄지방산에스테르로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 부가 중합 혼합물의 pH를 6 내지 9로 조절하는 단계가 암모니아수, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 1-아미노-2-메틸프로판, 2-아미노-2-메틸프로판 및 트리에틸아민로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 pH 조절제를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 비이온성 아크릴 에멀젼 수지의 제조방법.
  7. 청구항 1항의 방법으로 수득되는 양이온성 항균 수성 도료용 비이온성 아크릴 에멀젼 수지.
  8. 비이온성 아크릴 에멀젼 수지 30 내지 60중량%, 양이온 항균제 0.5 내지 3중량%, 실리카 입자 10 내지 30중량%, 첨가제 2 내지 4 중량% 및 여분의 탈이온수를 포함하는 것을 특징으로 하되,
    비이온성 아크릴 에멀젼 수지는 아크릴산 에스테르계 모노머 30 내지 60 중량부, 방향족 비닐계 모노머 20 내지 50 중량부, 유기산계 모노머 0.1 내지 3중량부를 포함하는 모노머 혼합물을 제조하는 단계; 상기 모노머 혼합물 100 중량부 기준으로 비이온성 계면활성제 2.5 내지 6 중량부 및 라디칼 중합개시 촉매 0.1 내지 1중량부를 혼합하여 부가중합 혼합물을 제조하는 단계; 상기 부가중합 혼합물에 상기 모노머 혼합물을 적하 에멀젼 중합 반응시켜 에멀젼 중합반응물을 형성하는 단계; 및 PH조절제를 이용하여 상기 에멀젼 중합 반응물의 PH를 6 내지 9으로 조절하는 단계를 수행함으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 양이온성 항균 도료.
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