PURPOSES: The objectives of this study were to develop a new polymer-modified emulsion for application to tack coats and to evaluate its properties by comparing it with other types of asphalt emulsions, with the goal of providing an enhanced tack coat material for use in construction. METHODS: Modified asphalt binders were developed from using SBS and SBR latex in the laboratory, and their fundamental properties, such as their penetration index and PG grade, were evaluated. Based on the properties, a new tack coat material was developed. To evaluate the newly developed asphalt emulsion, the bonding strength between the two layers of HMA was measured by applying a uniaxial tensile test and shear test. For the tests, a total of four different conditions were applied to the specimens, including the developed asphalt emulsion, latex modified asphalt emulsion, conventional asphalt emulsion, and non-tack coating. RESULTS AND CONCLUSIONS: Overall, the developed asphalt emulsion exhibits the best bonding strength behavior among all of the three types. Also, the two types of polymer-modified emulsions were found to be better for application for use as a tack coat than a conventional emulsion. Especially, at a high temperature ($50^{\circ}C$), the conventional asphalt emulsion no longer acts as a tack coating material. Therefore, the polymer-modified emulsion should be considered for application to tack coat construction during the summer.
In order to investigate the relationship between pore size distribution and freezing-thawing resistance of mortars, polymer-cement mortars were prepared by using styrene-butadiene rubber latex, ethylene-vinyl acetate emulsion and polyacrylic ester emulsion with various polymer-cement ratios at constant flow. From the results of the test, polymer-cement mortars had a good pore size distribution for freezing-thawing resistance compared with unmodified mortars because of having a small pore volume in the pore radius range of 103~104 $\AA$ affecting on the frost damage. And the freezing-thawing resistance of polymer-cement mortars was improved with increasing polymer-cement ratio.
Recently, there is a growing trend in the United States toward replacing latex additives in polymer-modified cement mortars with redispersible polymer powders. This movement is relatively new in the U.S. but is further advanced in Europe due to the more extensive use of cement and concrete in residential construction. Hitherto, in Korea - there is a very diminutive movement towards this growing trend. Thus, there is limited availability of data on redispersible polymer powders. This study investigates the effectiveness of redispersible polymer powder on improvement of the mechanical properties of modified mortar. It was concluded from the results of the experiments that the size of the dispersed polymer particles, variations in glass transition points (Tg), and variations in minimum film formation temperature (MFT) influenced the strength development of the modified mortars, and optimum strength in modified mortars using redispersible powders can be achieved when the Tg which accounts for the degree of powder flexibility is considered.
음이온계 유화제를 사용하여 monomer pre-emulsion을 제조한 다음 ammonium persulfate를 개시제로 하여 단계 중합법에 의해 새로운 입자의 생성이 적고 중합 과정에서 안정성이 우수한 poly(methyl methacrylate)(PMMA)/polystyrene (PSt) 라텍스를 제조하였다. 본 연구에서는 shell 중합시에 새로운 입자의 생성이 적고 중합 중 안정성이 우수한 라텍스를 제조하기 위해 개시제농도, 유화제농도, 중합온도가 PMMA/PSt와 PSt/PMMA의 core-shell 구조에 미치는 영향을 알아보았다. 중합한 라텍스를 입도분석기 (particle size analyzer: PSA) 및 투과전자현미경(transmission electron microscope; TEM)을 이용하여 실제 입자측정과 입자형태 특성을 확인하였으며 시차주사열량계 (differential scanning calorimeter, DSC)를 이용하여 유리전이온도($T_g$)의 측정, 필름 조막성 (minimum film formation temperature: MFFT), NaOH 첨가에 의한 가수 분해에 따르는 pH를 측정하여 core-shell의 또 다른 특성을 확인하였다.
The kinetic behavior of emulsion polymerizations of styrene in the presence of sulfonated N-hydroxy ethyl aniline (SHEA) was investigated with two initiators: 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN) and potassium persulfate (KPS). SHEA was synthesized using a stepwise polyurethane reaction method from 3-hydroxy-1-propane sulfonic acid sodium salt, isophorone diisocyanate (IPDI), and N-(2-hydroxyethyl) aniline. Stable core-shell poly(styrene/sulfonated N-hydroxy ethyl aniline, St/SHEA) latex particles were successfully prepared by using an appropriate amount of AIBN, in which SHEA plays the role of 'surfmer', i.e., acting as both a surfactant in the emulsion polymerization and a monomer in the chemical oxidative polymerization. The kinetic behavior was dissimilar to that of typical emulsion polymerization systems. A long inhibition period and low rate of polymerization were observed due to radical loss by the oxidative polymerization of SHEA. It was concluded, due to the low water-solubility of AIBN and retardation reaction by SHEA, that the initial loci of polymerization were monomer droplets. However, growing polymer particles as polymerization loci became predominant as polymerization proceeded. It was suggested that AIBN was more effective than KPS in the preparation of the core-shell type poly(St/SHEA) latex particles. With KPS, no substantial polymerization was observed in any of the samples.
유화중합법으로 마이크론 크기의 고분자 라텍스 입자 제조시, 라텍스 입자의 응집, 2세대 입자의 생성 등의 문제 때문에 원하는 형태, 크기, 구조를 지니는 입자를 제조하기가 매우 어려운 것으로 알려져 있지만 구조적, 기능적 고분자 미립자를 합성할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 마이크론 크기의 라텍스 입자를 제조하는데 있어서, 미립자 성분으로 n-butyl acrylate(BA)를 선정하고, 개시제의 농도, 유화제의 양, 반응 온도, 가교제의 양 및 교반기의 속도 등의 반응 변수 조건에 따른 seed 유화 중합을 실시하여 각 반응 변수들이 입자의 크기 및 분산도에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 실험 결과를 바탕으로 반응 변수의 최적 조건들을 규명하여 연속적 seed 유화중합법으로 $0.14{\sim}3.67{\mu}m$의 평균 입자경을 갖는 poly(n-butyl acrylate)(PBA) 라텍스 입자를 제조할 수 있었다.
Recently, polymer-modified mortar has been studied for proposed use on industrial floors as top coat with thin thickness, typically 5~15mm. The purpose of this study is to evaluate basic properties of self-leveling materials using polymer dispersions as kinds of SBR, PAE, St/BA with thin coat (under 3mm). Superplasticizer and thickener have been included in the mixes to reduce bleeding and drying shrinkage as well as to facilitate the workability required. The self-leveling materials using four types of polymer dispersion are prepared with polymer-cement ratio which respectively range from 50% and 75%, and tested for basic characteristics such as unit weight, air content, flow, consistency change and adhesion in tension. From the test results, the self-leveling materials using PAE emulsion at curing age of 28days are almost equal to those of conventional floor using urethane and epoxy resin. The adhesion in tension of self-leveling mortars using SBR latex and PAE emulsion at curing age of 3days is over 17 kgf/cm$^2$(1.67MPa). Consistency change is strongly dependent on the type of polymer dispersion. It is concluded that the self-leveling materials using polymer dispersions can be used in the same manner as conventional floor using thermosetting resin in practical applications, in the selection of polymer dispersions.
Silicone dioxide absorbed polyoxyethylene alkylether sulfate (EU-S133D) surfactant was prepared. Core-shell polymers of inorganic/organic pair, which have both core and shell component, were synthesized by sequential emulsion polymerization using Acrylate as a shell monomer and potassium persulfate (KPS) as an initiator. We found that when Acrylate core prepared by adding 2.0 wt% EU-S133D, silicone dioxide/Acrylate core-shell polymerization was carried out on the surface of silicone dioxide particle without forming the new silicone dioxide particle during acrylate shell polymerization in the inorganic/organic core-shell polymer preparation. The structure of core-shell polymer were investigated by measuring to the thermal decomposition of polymer composite using thermogravimetric analyzer and morphology of latex by scanning electron microscope(SEM).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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