접착 및 계면 (Journal of Adhesion and Interface)

  • 제24권3호
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  • Pages.77-85
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  • 2023
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  • 1229-9243(pISSN)
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  • 2233-8217(eISSN)
한국접착및계면학회 (The Society of Adhesion and Interface, Korea)
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연속 교반 반응기를 이용한 고분자 유화제 합성 및 에멀션 점착 물성

Synthesis of Polymeric Surfactants Using CSTR and Their Emulsion PSA Properties

  • 임승민 (동국대학교 화학공학과) ;
  • 이명천 (동국대학교 화학공학과)
  • Seung-Min Lim (Department of Chemical Engineering, Dongguk University) ;
  • Myung-Cheon Lee (Department of Chemical Engineering, Dongguk University)
  • 투고 : 2023.05.30
  • 심사 : 2023.07.06
  • 발행 : 2023.09.30
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초록

본 연구에서는 연속교반탱크반응기(CSTR)를 이용하여 다양한 분자량과 산가의 고분자 음이온 유화제를 합성하였다. CSTR은 회분식 및 반회분식 반응기에 비해 생산 속도가 빠르고 제품 특성이 더 일정하다는 장점이 있다. 고분자 유화제는 소수성 그룹으로 부틸 아크릴레이트를 사용하고 친수성 그룹으로 아크릴산을 공중합하여 제조되었다. 합성된 고분자 유화제는 알칼리 수용액을 통해 이온화하여 음이온성 유화제로 사용하였다. 제조된 고분자 유화제의 유화물성을 알아보기 위해 산가, 임계미셀농도(CMC), 분자량 등의 물성을 측정하였다. 이 결과 고분자 유화제의 산가는 60~380, 수 평균 분자량은 8,000~13,000 g/mol이었다. 또한 CMC는 0.01 g/ml로 상용 유화제와 비슷한 값을 나타내었다. 제조된 고분자 유화제의 유화성능을 알아보기 위해 아크릴계 에멀젼 점착제를 합성하여 점착물성을 측정하였다. 이때 고분자 유화제의 산가 150과 분자량 8,500 g/mol일 때 최대 박리강도 21.24 N/25mm를 나타내었다. 이 값은 상용 음이온 유화제인 SDS (Sodium Dodecyl Sulfate)혹은 상용 음이온/비이온 유화제 조합인SDS/TRX(Triton X-100) 조합을 사용한 점착제보다 더욱 우수한 점착 특성을 보였다.

In this research, polymeric anionic surfactants having various molecular weights and acid values were synthesized using a continuous stirred tank reactor (CSTR). The CSTR has an advantage of higher production rate and more constant product properties compared to batch and semi-batch reactors. The polymeric surfactants were made using butyl acrylate as a hydrophobic group and acrylic acid as a hydrophilic group. The synthesized polymeric surfactants were ionized with alkali solution and were used as an anionic surfactant. To investigate the properties as a surfactant, the properties of the synthesized surfactant, such as acid value, critical micelle concentration (CMC) and molecular weight, were measured. The results showed that the acid values of the polymeric surfactants were 60 to 380 and a number average molecular weight were 8,000 to 13,000 g/mol. Also, it was found that the CMC was around 0.01 g/ml, which showed similar level values with ordinary surfactant. To prove the performance of the polymeric surfactant, acrylic emulsion PSAs were synthesized using the acquired polymeric surfactant. The results showed that the maximum peel strength of 21.24 N/25mm when acid value was 150 and molecular weight was 8,500 g/mol. The values of peel strength and initial tack of acrylic emulsion PSAs using polymeric surfactant synthesized in this study showed much higher than those of reference PSAs synthesized using ordinary anionic surfactant, SDS (Sodium Dodecyl Sulfate) and SDS/TRX (Triton X-100).

키워드

과제정보

본 연구는 산업통상자원부 소재부품개발사업(과제번호 20010915)의 지원으로 진행되었습니다. 이에 감사드립니다.

참고문헌

  1. J. llare and M. Sponchioni, Adv. Chem. Eng., 56, 229-257 (2020). https://doi.org/10.1016/bs.ache.2020.07.005
  2. J. M. Asua, Macromol. React. Eng., 10, 311-323 (2016).
  3. Y. Zhang, and M. A. Dube, Polym. Reaction Eng. of Dispersed Systems, 65-100 (2018).
  4. Jovanovic, R. and M. A. Dube, J. Macromol. Sci., Polym. Rev., 44, 1-51 (2004). https://doi.org/10.1081/MC-120027933
  5. S. A. Ostroumov, Hydrobiologia, 500, 341-344 (2003). https://doi.org/10.1023/A:1024604904065
  6. R. L. Sphear, L. T. Brooke, T. P. Markee and M. D. Kahl, Environ. Toxicol. Chem., 29, 2104-2111 (2010). https://doi.org/10.1002/etc.262
  7. A. Soares, B. Guieysse, B. Jefferson, E. Cartmell and J. N. Lester, Environ. Int., 34, 1033-1049 (2008). https://doi.org/10.1016/j.envint.2008.01.004
  8. C-R. Gabriel, M. T. Viana, F. J. Marquez-Rocha, A. F. Licea, E. Ponce and R. Vazquez-Duhalt, Chemosphere, 68(4), 662-670 (2007). https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2007.02.030
  9. L. Chen, J. Surfactants Deterg., 16, 197-202 (2012). https://doi.org/10.1007/s11743-012-1373-9
  10. J. Grant, H. Lee, R. C. W. Liu and C. Allen, Biomacromolecules, 9, 2146-2152 (2008). https://doi.org/10.1021/bm800219m
  11. A. Szuts, and P. Szabo-Revesz, Int. J. Pharm., 433, 1-9 (2012). https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2012.04.076
  12. C. G. Dobie and K. V. K. Boodhoo, Chem. Eng. Process.: Process Intensif., 49, 901-911 (2010). https://doi.org/10.1016/j.cep.2010.08.005
  13. H. Li, Y. Zhang, Y. Liu, R. P. Sijbesma, J. P. A. Heuts, Q. Zhang, Polym. Chem., 8, 3971-3976 (2017). https://doi.org/10.1039/C7PY00468K
  14. C. Lafay, B. Charleux, M. Save, C. Chassenieux, O. Guerret and S. Magnet, Polym., 47, 1935-1945 (2006). https://doi.org/10.1016/j.polymer.2006.01.034
  15. X. Yan, Z. Zhai, Z. Song, S. Shang and X. Rao, Ind. Crops. Prod., 108, 371-378 (2017). https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.06.060
  16. S. Bakker, J. Aarts, A. Catarina, C. Esteves, G. A. Metselaar and A. Schenning, Macromolecules, 307, 2100829 (2022).
  17. A. Perez, E. Kynaston, C. Lindsay and N. Ballard, Prog. Org. Coat., 168, 106882 (2022).
  18. I. Piirma, Polymeric Surfactants, 1st ed. (1992).
  19. J. M. H. Kusters, D. H. Napper, R. G. Gilbert, and A. L. German, Macromolecules, 25, 7043-7050 (1992). https://doi.org/10.1021/ma00051a049
  20. E. M. Coen, R. A. Lyons and R. G. Gilbert, Macromolecules, 29, 5128-5135 (1996). https://doi.org/10.1021/ma9600567
  21. C. Burguiere, C. Chasseniuex and B. Charleux, Polym., 44, 509-518 (2002). https://doi.org/10.1016/S0032-3861(02)00811-X
  22. N. Gaillard, A. Guyot and J. Claverie, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem., 41, 684-698 (2003). https://doi.org/10.1002/pola.10606
  23. H. Hwu and Y. Lee, Polym., 41, 5695-5705 (2000). https://doi.org/10.1016/S0032-3861(99)00762-4
  24. E. Gonzalez, C. Tollan, A. Chuvilin, M. Paulis and M. J. Barandiaran, Colloid Polym. Sci., 293, 2419-2427 (2015). https://doi.org/10.1007/s00396-015-3635-3
  25. J. Scheerder, R. Dollekens and H. Langermans, J. Appl. Polym. Sci., 135, 46168 (2018).
  26. M. Bandirea, R. Balk and M. J. Barandiaran, Polym., 10, 88 (2018).
  27. T. K. Lim, and M. C. Lee, J. Adhes. Sci. Technol., 35, 824-837 (2020).
  28. T. Itoch, M. Okuno, Y. Moriya, H. Shimomoto and E. Ihara, Polym., 256 (2022).