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KR930011533B1 - 방식도료용 열가소성 아크릴 수지 및 그 제조방법 - Google Patents

방식도료용 열가소성 아크릴 수지 및 그 제조방법 Download PDF

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KR930011533B1
KR930011533B1 KR1019900021787A KR900021787A KR930011533B1 KR 930011533 B1 KR930011533 B1 KR 930011533B1 KR 1019900021787 A KR1019900021787 A KR 1019900021787A KR 900021787 A KR900021787 A KR 900021787A KR 930011533 B1 KR930011533 B1 KR 930011533B1
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Abstract

내용 없음.

Description

방식도료용 열가소성 아크릴 수지 및 그 제조방법
본 발명은 내수성, 부착성 특히 내충격성이 우수하여 중방식 도료용으로 사용될 수 있는 고무 변성 열가소성 아크릴 수지 및 그 제조방법에 대한 것이다.
본 발명의 아크릴 수지는 다음과 같은 일반식(Ⅰ)으로 표현할 수 있다.
상기식에서 A는 본 발명의 고분자의 주 사슬로 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 알킬 에스테르와 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 하이드록실 알킬 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 글리시딜 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 랜덤 공중합체(Random Copolymer)이고, 이의 분자량 10,000∼ 50,000인 것이다. X는 A의 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 하이드록실 알킬 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 글리시딜 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산에 랜덤하게 분지(Graft)된 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버(rubber)변성체로서 분자량이 3,000∼4,000 정도이다. 또한 ℓ은 정수로서 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 하이드록실 알킬 에스테르, α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 글리시딜 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 양에 따라 변할 수 있다.
본 발명이 목적하는 바의 아크릴 수지의 특징은 고분자 사슬내에 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성체가 분지되었기 때문에 종래의 열가소성 아크릴 수지에 비해 구조가 긴밀하여 내수성이 향상되고 특히 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성체의 특성에 의해 내충격성이 향상된다. 본 발명의 고분자는 범용 아크릴 수지에 비하여 틱소트로피 성능이 높기 때문에 도료화시 범용 아크릴 수지 단독 일때의 흘러내리는 결점이 보완되고 하이빌드(High Build)가 가능하며 도료 제조시 고가의 증점제의 사용량을 줄일 수있다.
또한 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성체는 금속 재질의 피도물과의 부착력이 좋으므로 부식에 대한 내성이 증진된다.
본 발명의 고분자의 상기 일반식(Ⅰ)을 더 상세히 설명하면 A는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 알킬 에스테르와 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 글리시딜 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 하이드록실 알킬 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 랜덤 공중합체이다.
α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 알킬 에스테르 는 메틸 메타크릴레이트 (MMA), 메틸 아크릴레이트(MA), 부틸 메타크릴레이트(BMA), 부틸 아크릴레이트 (BA), 에틸 메타크릴레이트(EMA), 에틸 아크릴레이트(EA), 프로필 메타크릴레이트 (PMA), 프로필 아크릴레이트(PA), 2-에틸 헥실 메타크릴레이트(2-EHMA), 2-에틸 헥실 아크릴레이트(2-EHA), 라우릴 메타크릴레이트(LMA), 라우릴 아크릴레이트 (LA), 이소보닐 메타크릴레이트(IBoMA) 또는 이소보닐 아크릴레이트(IBoA) 등을 들 수 있다.
α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 하이드록실 알킬 에스테르는 2-하이드록실 에틸 메타크릴레이트(2-HEMA), 2-하이드록실 에틸 아크릴레이트(2-HEA) 또는 2-하이드록실 프로필 메타크릴레이트(2-HPMA) 등이며 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 글리시딘 에스테르는 글리시딜 메타크릴레이트(GMA) 또는 글리시딜 아크릴레이트(GA)등을 들 수 있다.
α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산으로는 메타크릴산(MAA) 또는 아크릴산 (AA) 등을 들 수 있다. 본 발명의 고분자로 바람직한 A의 분자량은 10,000∼40,000 정도이다.
상기식(I)의 구체적인 예의 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성체는 다음과 같다.
상기 표에서는 허버 변성체는 B.F. Goodrich Chemical Company의 상품명 Hycar이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적인 상기식(I)의 열가소성 아크릴 수지의 제조방법은 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 하이드록실 알킬 에스테르, α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 글리시딜 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산과 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성체를 이중결합 방지제 촉매 존재하에 반응시켜 혼성 중합체를 제조하고 이 혼성 중합체를 라디칼 중합개시제 존재하에 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 알킬 에스테르중 하나 또는 그 이상의 단량체와 공중합시키는 것으로 구성된다.
상기 제조방법은 다음과 같은 반응식으로 표현될 수 있다.
상기 반응식(1)의 구체적인 합성방법은 다음과 같다.
상기 CTBN(분자내의 양말단이 카르복실기로 치환된 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성체, 이하 CTBN이라 칭함)과 전술한 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 글리시딜 에스테르 중 하나인 글리시딜 메타크릴레이트(GMA)를 당량비로 2 : 1∼2 : 1.5로 하여 반응조에 넣은 후 이중결합 방지제 를 넣고 반응조에 질소가스를 공급하고 교반시키면서 120℃∼150℃까지 승온시킨다. 원하는 온도에 도달하면 30분 간격으로 신가(Acid Value)를 측정하여 반응이 95% 이상 진행되면 반응을 마치고 냉각한다. 반응시간은 3시간∼8시간 정도이다.
상기 반응식(2)의 고분자 합성시 사용하는 상기 반응식(1)의 혼성 중합체의 양은 전체 무게의 3∼50% 정도이며 바람직한 사용량은 5∼30% 정도이다.
이중결합 방지 촉매로는 하이드로 퀴논, 터셔리 부틸 하이드로 퀴논, 터셔리 부틸 카테콜, 파라벤조 퀴논 또는 2,6-디텨셔리 부틸-4-메틸페놀 등이 있으며 사용량은 상기 글리시딜 메타크릴레이트(GMA)의 500∼5000ppm 정도이다.
상기 반응식(2)의 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성체 아크릴 수지 합성은 적당한 용제 존재하에서 진행한다. 적당한 용제로는 벤젠, 톨루엔, 크실젠, 메틸 에틸 케톤, 케리 이소부틸 케톤, 부틸 아세테이트, 미네랄 스피리트, 에틸 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노 에틸에테르와 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상기 용제를 반응조에 200중량부∼400중량부를 넣어 60℃∼150℃까지 승온한 다음 목적하는 바의 A를 구성하는 단량체 100중량부∼200중량부와 상기 반응식 (1)의 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성체 5중량부∼100중량부에 라디칼 중합개시제를 녹여 2∼4시간동안 적가하여 합성한다. 라디칼 중합개시제로는 아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 벤조일 퍼옥사이드(BPO), 디터셔리 부틸 퍼옥사이드(DTBP), 라우딜 퍼옥사이드(LPO) 등이 있고 사용량은 전체의 0.3%∼5%이며 바람직한 양은 0.5∼3%이다.
본 발명이 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성 아크릴 수지의 적당한 점도는 가드너(Gardner) 점도계로 J∼Z사이이다.
다음에 본 발명의 상세한 것을 제조예 및 실시예에 의해 설명한다. 그러나 다음의 예가 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
아래에서 나타내는 "부" 또는 "%"는 "중량부" 또는 "중량%"를 나타낸다.
[제조예 1]
콘덴서가 부착되어 있고 질소의 공급과 교반이 가능한 반응조에 질소를 공급하면서 CTBN 1300×13 420부, 글리시딜 메타크릴레이트(GMA) 17.5부와 하이드로 퀴논 0.05부를 넣고 교반하면서 140℃까지 승온시킨다. 3시간정도 유지 반응시킨 후 30분 간격으로 산가(Acid Value)를 측정하여 산가가 14∼15일때 반응을 종료하여 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성체를 얻는다.
[제조예 2]
제조예 1의 방법대로 합성하여 CTBN 1300×13 대신에 CTBN 1300×8 420부를 합성한다.
[제조예 3]
제조예 1의 방법대로 합성하며 CTBN 1300×13 대신 ETBN 1300×40 420부, GMA 대신 MAA 17.5부와 하이드로 퀴논 0.05부를 사용하여 합성한다.
[실시예 1]
콘덴서가 부착되어 있고 질소의 공급과 교반이 가능한 4구 반응조에 질소를 공급하면서 크실렌 210부를 넣고 교반하면서 80℃까지 승온시킨다. 메틸 메타크릴레이트 (MMA) 199.5부, 부틸 메타크릴레이트(BMA) 133부, 제조예 1의 합성물 17.5부를 섞은 다음, 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 1.4부를 넣어 완전히 녹인 후 3시간동안 적가한다.
1시간 동안 유지 반응시킨 후 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 0.7부를 크실렌 200부에 녹인다음 1시간 간격으로 2회 분할하여 15분씩 적가한다. 1시간동안 유지반응을 더 시킨 후 반응이 95%이상 진행되면 크실렌 115부를 넣으면서 냉각하여 본 발명의 아크릴 수지를 얻는다.
[실시예 2]
실시예 1의 방법대로 합성하여 반응온도는 120℃로 반응시킨다. MMA 189부, BMA 126부, 제조예 1의 합성물 35부를 사용하여 합성하였다.
[실시예 3]
실시예 1의 방법대로 합성하며 130℃로 반응시킨다. MMA 110.25부, BMA 47.25부, 제조예 1의 합성물 17.5부를 사용하여 합성한다.
[실시예 4]
실시예 1의 방법대로 합성하며 100℃로 반응시킨다. MMA 108부, BMA 27부, 제조예 1의 합성물 15부를 사용하여 합성한다.
[실시예 5]
실시예 1의 방법대로 합성하며 100℃로 반응시킨다. MAA 84.5부, BMA 40.5부, 제조예 1의 합성물 15부를 사용하여 합성한다.
[실시예 6]
실시예 1의 방법대로 합성하며 130℃로 반응시킨다. MMA 110.25부, BMA 47.25부, 제조예 2의 합성물 17.5부를 사용하여 합성한다.
[실시예 7]
실시예 1의 방법대로 합성하며 100℃로 반응시킨다. MMA 108부, BMA 72부, 제조예 3의 합성물 20부를 사용하여 합성한다.
[비교예 1]
콘덴서가 부착되어 있고 교반이 가능한 4구 반응조에 크실렌 175부를 넣고 교반하면서 120℃까지 승온한다. MMA 87.15부, BMA 262.5부, MAA 0.35부에 AIBN 1.4부를 완전히 녹인 후 3시간 동안 반응조내에 적가한다.
1시간 동안 유지 반응후 크실렌 250부에 AIBN 0.7부를 녹인후 1시간 간격으로 2회 분할하여 15분씩 적가한다. 1시간 유지반응후 반응이 95%이상 진행되면 반응을 종료하고 크실렌 145부를 넣으면서 냉각한다.
[비교예 2]
비교예 1의 방법대로 합성하며 MMA 34.9부, BMA 262.5부, MAA 0.14부, IBoMA 52.5부를 사용하여 합성한다.
[비교예 3]
비교예 1의 방법대로 합성하며 MMA 120부, BMA 30부를 사용하여 합성한다.
아래 표는 실시예 1∼7과 비교예 1∼3의 수지 물성 및 건조도막 시험결과를 비교한 것이다.
(○ : 우수 ▲ : 보통 × : 불량)
* 1,* 2 가드너(Gardner) 측정
* 3 ASTM(American Society for Testing and Material) D3363-74에 의거 측정
* 4 ASTM D2794-84에 의거 측정
* 5 40℃, 4일간 침수후 ASTM D2794-84에 의거 측정
* 6 ASTM D3359-78에 의거 측정
* 7 5% H2SO4 용액에 침적(40℃, 4일)
* 8 5% NaCl 용액에 침적(40℃, 4일)
* 9 5% NaOH 용액에 침적(40℃, 4일)
* 10 흐름성을 나타내는 지수(B#형 점도계 사용, 2.5/50rpm)

Claims (9)

  1. 고분자 사슬내에 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성체가 분지된 하기 일반식(Ⅰ)의 열가소성 아크릴 수지.
    상기식에서 A는 본 발명의 고분자의 주 사슬로 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 알킬 에스테르와 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 하이드록실 알킬 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 글리시딜 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 랜덤 공중합체이고 분자량이 10,000∼50,000이며, X는 A의 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 하이드록실 알킬 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 글리시딜 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산에 랜덤하게 분지된 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성체로서 분자량이 3,000∼4,000 정도이다.
    또한 ℓ은 정수로서 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 하이드록실 알킬 에스테르, α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 글리시딜 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 양에 따라 변할 수 있다.
  2. 제1항에 있어서, α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 알킬 에스테르가 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 메타크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 이소보릴 메타크릴레이트 또는 이소보릴 아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 상기 일반식(I)의 열가소성 아크릴 수지.
  3. 제1항에 있어서, α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 하이드록실 알킬 에스테르가 2-하이드록실 에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록실 에틸 아크릴레이트 또는 2-하이드록실 프로필 메타크릴레이트인 것을 특징으로 하는 상기 일반식(I)의 열가소성 아크릴 수지.
  4. 제1항에 있어서, α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 글리시딜 에스테르가 글리시딜 메타크릴레이트 또는 글리시딜 아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 상기 일반식(I)의 열가소성 아크릴 수지.
  5. 제1항에 있어서, α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산이 메타크릴산 또는 아크릴산인 것을 특징으로 하는 상기 일반식(I)의 열가소성 아크릴 수지.
  6. α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 하이드록실 알킬 에스테르, α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 글리시딜 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산과 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성체를 이중결합 방지제 촉매 존재하에 반응시켜 혼성 중합체를 제조하고 이 혼성 중합체를 라디칼 중합 개시제 존재하에 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 알킬 에스테르중 하나 또는 그 이상의 단량체로 중합시키는 것을 특징으로 하는 상기 일반식(I)의 열가소성 아크릴 수지의 제조방법.
    상기식에서 A는 본 발명의 고분자의 주 사슬로 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 알킬 에스테르와 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 하이드록실 알킬 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 글리시딜 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 랜덤 공중합체이고 분자량이 10,000∼50,000이며 X는 A의 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 하이드록실 알킬 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 글리시딜 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산에 랜덤하게 분지된 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성체로서 분자량이 3,000∼4,000 정도이다. 또한 ℓ은 정수로서 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 하이드록실 알킬 에스테르, α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 글리시딜 에스테르 또는 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산의 양에 따라 변할 수 있다.
  7. 제6항에 있어서, 상기 부타디엔 아크릴로 니트릴 러버 변성체와 상기 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 글리시딜 에스테르의 당량비가 2 : 1∼2 : 1.5인 것을 특징으로 하는 하기 일반식(I)의 열가소성 아크릴 수지의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 혼성 중합체의 양이 최종 아크릴 수지의 5∼30중량%인 것을 특징으로 하는 하기 일반식(I)의 열가소성 아크릴 수지의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서, 이중결합 방지 촉매가 하이드로 퀴논, 터셔리 부틸 하이드로 퀴논, 터셔리 부틸 카테콜, 파라 벤조 퀴논 또는 2,6-디터셔리 부틸-4-메틸페놀인 것을 특징으로 하는 하기 일반식(I)의 열가소성 아크릴 수지의 제조방법.
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