Effect of Surfactant Type on the Particle Size and Yield in Semi-Continuous Emulsion Polymerization of n-Butyl Acrylate/Methyl Metacrylate

반연속식 노말브틸-아크릴레이트/메틸메타-아크릴레이트 유화중합(1) : 폴리머 라텍스의 수율과 입자크기에 관한 계면활성제 종류의 영향

In these studies, semibatch emulsion copolymerization of n-butyl acrylate (n-BA) as adhesive component and methyl metacrylate (MMA) as coagulant component was carried out in order to investigate the role of surfactant in aqueous phase for polymer cement. It was found that the particle size and concentration of final polymer are affected by surfactant type used. The effect of nonionic surfactants was shown in the decrease of polymer emulsion concentration and small emulsion particle in order of LE-50, NP-50 > CE-50, Tween 20 > TX-405 > Brij 35. In LE and NP (n=7-50) as nonionic surfactant, it could be obtained the stable polymer emulsion of 40% in aqueous phase with average particle size of 250-320 nm using over n=30. On the other hand, the effect of surfactant type in initial reactor charge was shown that when SDS as ionic surfactant was used, the polymer emulsion concentration was constant irrespective of the amount used, whereas CTAB as cationic surfactant and HN-100 as reactive surfactant were shown a tendency to the decrease of that. The effect surfactant type on final polymer particle size was shown in decrease by the order of SDS > CTAB > HN-100.

본 연구는 모노머로 메틸메타 아크릴레이트와 노말부틸 아크릴레이트를 사용하여 수용액상에서 반연속식 유화중합을 실시하여 안정성이 우수한 폴리머 시멘트용 아크릴계 폴리머 에멀젼을 제조하기 위해 최종 폴리머 에멀젼의 평균 입자크기 및 농도에 관한 계면활성제의 영향을 고찰하였다. 실험결과, 사용한 비이온 계면활성제에 관한 폴리머 에멀젼의 농도는 LE-50, NP-50 > CE-50, Tween 20 > TX-405 > Brij 35 순으로 최종 폴리머 응석에 기인하여 낮아졌으며, 평균 입자크기도 작아지는 경향을 나타내었다. 또한 LE형과 NP형 비이온 계면활성제는 친수성 체인의 길이(n)가 증가할 수 록 응석의 발생이 거의 없는 안정한 폴리머 에멀젼을 얻을 수 있었으며, n = 30이상의 체인에서 평균입자크기는 250 - 320 nm, 폴리머 농도는 수용액 기준으로 40 %를 얻을 수 있었다. 반응초기에 반응기에 투입 (Initial reactor charge)한 계면활성제 종류의 영향은 음이온 계면활성제인 SDS를 사용한 경우에는 사용량에 무관하게 폴리머 에멀젼의 농도는 거의 일정하였으나, 양이온 계면활성제인 CTAB와 반응형 계면활성제인 HN-100의 경우에는 폴리머 에멀젼 농도가 낮아지는 경향을 나타내었다. 반면에 평균 입자크기는 SDS < CTAB < HN-100 순으로 커지는 경향이었다.