KR100981613B1 - 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지의 제조방법 및 2액형자연 경화 도료의 제조방법 - Google Patents

고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지의 제조방법 및 2액형자연 경화 도료의 제조방법 Download PDF

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Abstract

고내후성 갖는 실리콘-아크릴레이트 수지의 제조방법 및 2액형 자연경화 도료의 제조방법이 개시되어 있다. 상기 실리콘-아크릴레이트 수지는 아크릴레이트 단량체 20 내지 50중량%, 알콕시 실란 화합물 10 내지 35중량%, 테트라에톡시 실란, 테트라크로로 실란 및 메틸트리클로로 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 경화제 1.5 내지 5중량%, 중합개시제 0.1 내지 1중량% 및 여분의 혼합 유기용제를 포함하는 실리콘-아크릴레이트 수지 제조용 혼합물을 제조한 후 이를 중합반응 시켜 제조될 수 있다. 상기 실리콘-아크릴레이트 수지는 고 내후성을 가지면서, 자연 경화가 가능한 2액형 자연경화 도료의 주제 수지로 사용될 수 있다.
실리콘-아크릴레이트 수지

Description

고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지의 제조방법 및 2액형 자연 경화 도료의 제조방법{Method Of Preparing Silicon-Acrylate Resin With High Weather Resistance And Method Of Preparing Two-Component Type Natural Curing Paint}
본 발명은 실리콘-아크릴레이트 수지의 제조방법 및 2액형 자연경화 도료의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아크릴레이트 단량체와 실란 화합물이 공중합체 시켜 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지를 제조하는 방법 및 상기 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지를 포함하는 2액형 자연경화 도료의 제조 방법을 에 관한 것이다.
고내후성 도료는 1980년대 이후 내구성, 내약품성, 내식성 등의 기능을 요하는 대형건축물, 옥외구축물, 대형교량과 같은 건설 분야와 더불어 관심을 갖기 시작하였다. 이에 따라서 불소계 수지, 실리콘계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 세라믹 무기질계 수지의 개발이 지속적으로 이루어져 왔다.
첫째로, 상기 불소계 수지는 불화 폴리비닐리데닌(Polyvinylidene Fluoride)을 사용하여 개발된다. 상기 불소계 수지는 내후성이 20년으로 가장 우수한 수지이지만 가격이 비싸고, 환경 변화에 따른 오염성 유발과 경도가 약하며 작업조건이 까다롭다는 단점을 가지고 있다. 둘째로, 상기 아크릴계 수지는 기계적물성은 우수하나 내후성이 불소나 실리콘계보다 현저히 떨어지는 단점을 가지고 있다. 셋째로, 세라믹 무기질계 수지는 무기세라믹 원료를 사용하여 불연성 및 내오염성 내후성 등이 우수하나 도막 형성시 크랙이 발생하고 높은 온도에서 가열 건조하여 도막을 형성해야 하는 단점을 가지고 있다. 따라서, 저렴한 비용으로 제조되면서 기계적 물성을 갖는 동시에 자연 경화가 가능한 도막을 형성하기 위한 신규한 수지가 요구되고 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고 내후성 특징을 가지는 알콕시 실란 화합물과 기계적 물성이 좋은 아크릴레이트 단량체를 중합 반응시켜 실리콘-아크릴레이트 수지를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 고 내후성을 갖는 실리콘-아크릴레이트 수지를 주제로 하는 2액형 자연경화 도료의 제조 방법을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지 제조 방법을 제공한다. 상기 고 내후성을 갖는 실리콘-아크릴레이트 수지를 제조하기 위해서는 먼저 아크릴레이트 단량체 20 내지 50중량%, 알콕시 실란 화합물 10 내지 35중량%, 테트라에톡시 실란, 테트라크로로 실란 및 메틸트리클로로 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 경화제 1.5 내지 5중량%, 중합개시제 0.1 내지 1중량% 및 여분의 혼합 유기용제를 포함하는 실리콘-아크릴레이트 수지제조용 혼합물을 제조한다. 이어서, 상기 혼합물에 포함된 상기 아크릴레이트 단량체와 상기 알콕시 실란을 중합 반응시킨다. 그 결과 말단에 반응성 관능기를 포함하는 고 내후성을 갖는 실리콘-아크릴레이트 수지가 형성된다.
일 예로서, 상기 알콕시 실란 화합물은 메타크록시 프로필 트리메톡시 실란(METHACROLOXY PROPYL TRIMETHOXY SILANE) 또는 비닐 알콕시 실란을 포함할 수 있다. 상기 반응성 경화제는 테트라올소실리케이트(TETRAORTHOSILICATE)를 사용한다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고 내후성을 갖는 2액형 자연경화 도료를 제조한다. 상기 고 내후성을 갖는 2액형 자연경화 도료를 제조하기 위해서는 먼저 실리콘-아크릴레이트 수지는 아크릴레이트 단량체 20 내지 50중량%, 알콕시 실란 화합물 10 내지 35중량%, 테트라에톡시 실란, 테트라크로로 실란 및 메틸트리클로로 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 경화제 1.5 내지 5중량%, 중합개시제 0.1 내지 1중량% 및 여분의 혼합 유기용제를 포함하는 실리콘-아크릴레이트 수지 제조용 혼합물을 제조한 이후에 상기 혼합물에 포함된 아크릴레이트 단량체와 상기 알콕시 실란을 중합 반응시켜 내후성 실리콘-아크릴레이트 수지를 마련한다. 이어서, 0.1 내지 0.7중량%의 촉매를 갖는 희석 촉매를 마련한다. 이어서, 상기 희석 촉매와 상기 실리콘-아크릴레이트 수지를 1 :　8 내지 1: 12의 중량 비율로 혼합한다. 이에 따라, 고 내후성을 갖는 2액형 자연 경화 도료가 제조될 수 있다.
언급한 바와 같이 본 발명에 따른 고 내후성을 갖는 실리콘-아크레이트 수지는 다른 중합 방법과는 달리 제조 합성방법으로 간단히 제조될 수 있을 뿐만 아니라 수지의 분자량 조절이 용이하다. 또한, 상기 실리콘-아크릴레이트 수지는 반응성의 알콕시 실란 관능기를 그 말단에 포함하고 있어 공기 중에서 유기금속 촉매와 반응하여 자연경화가 가능하여 내후성을 갖는 2액형 자연경화 도료의 주제 수지로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 관점에 따라 고 내후성 실리콘-아크릴레이트 수지의 제조방법 및 고 내후성 2액형 자연경화 도료의 제조방법에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다.
고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지 제조
본 발명에 따른 고 내후성 실리콘-아크릴레이트 수지는 고 내후성의 특성을 갖는 실란 화합물과 기계적 물성이 우수한 아크릴레이트 단량체를 중합 반응시켜 제조될 수 있다. 상기 고 내후성 실리콘 아크릴레이트 수지는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.
상기 고 내후성을 갖는 실리콘-아크릴레이트 수지를 제조하기 위해서는 먼저 아크릴레이트 단량체, 알콕시 실란 화합물, 경화제, 중합개시제(자유 라디칼 개시제) 및 유기용제를 포함하는 실리콘-아크릴레이트 수지 제조용 혼합물을 마련한다.
상기 실리콘 -아크릴레이트 수지 제조용 혼합물은 아크릴레이트 단량체 20 내지 50중량%, 알콕시 실란 화합물 10 내지 35중량%, 테트라에톡시 실란, 테트라크로로 실란 및 메틸트리클로로 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 경화제 1.5 내지 5중량%, 중합개시제 0.1 내지 1중량% 및 여분의 유기용제를 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 실리콘-아크릴레이트 수지를 제조하기 위해 적용되는 상기 아크릴레이트 단량체는 자유 라디칼 중합을 하는데 있어서 반응성이 가장 좋은 유기 단량체로 서 작업성, 기계적 물성 및 내후성이 우수할 뿐만 아니라 적용범위 또한 넓다는 특징을 가지고 있다. 상기 아크릴레이트 단량체의 예로서는 메틸아크릴레이트(Methyl methacrylate), 부틸메타아크릴레이트(n-Butyl Methacrylate), 하이드록시에틸메타아크릴레이트(Hydroxyethylmethacrylate),부틸아크릴레이트(n-Butyl acrylate), 에틸아크릴레이트(Ethyl Acrylate), 하이드록시 에틸아크릴레이트(Hydroxy ethyl Acrylate), 에틸아크릴레이트(Ethyl Acrylate), 메틸메타아크릴레이트, (Methylmethacrylate) 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 아크릴레이트 단량체가 20 중량% 미만일 경우 합성된 실리콘-아크릴레이트 수지는 상대적으로 실란 화합물의 함량이 증가되어 가교 반응 사이트가 증가하게 된다. 상기 가교 반응 사이트의 증가는 유기금속 촉매를 이용한 자연 건조시 도료의 가교량이 증가되기 때문에 형성되는 도막에 크랙 발생을 초래한다. 상기 아크릴레이트 단량체의 사용량이 50중량%를 초과하였을 경우 합성된 실리콘-아크릴레이트 수지는 실리콘 보다 유기물 성분함량이 많아지므로 형성되는 도막의 내후성이 떨어진다. 따라서 상기 실리콘-아크릴레이트 수지를 제조하기 위해서는 아크릴레이트 단량체를 20 내지 50중량%를 사용하고, 바람직하게는 30 내지 45중량% 사용한다.
상기 실리콘 -아크릴레이트 수지를 제조하기 위해 적용되는 상기 알콕시 실란 화합물은 아크릴레이트 단량체와 공중합이 가능한 반응성 사이트를 가지고 있다. 상기 알콕시 실란 화합물의 예로서는 메타크록시 프로필 트리알콕시실란, 트리 알콕시실란, 비닐 알콕시실란 등을 들 수 있다. 여기서, 상기 메타 크록시프로필 트리알콕시 실란은 하기 구조식 1로 표기되고, 상기 비닐 알콕시 실란은 상기 구조식 2로 표기될 수 있다.
Figure 112007094946799-pat00001
------[구조식 1]
Figure 112007094946799-pat00002
----[구조식 2]
일 예로서, 상기 구조식 1에서 R 및 R3은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, 상기 구조식 2에서 R은 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, R1은 탄소수 1 내지 4의 알킨기이다. 본 실시예에서는 메타 크록시프로필 트리메톡시 실란 또는 비닐 트리메톡시 실란을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 알콕시 실란 화합물이 10 중량% 이하로 사용했을 경우 실리콘의 함량이 너무 작아 형성되는 도막의 내후성이 좋지 않았고, 35중량%를 초과할 경우에는 가교 밀도의 증가로 인해 건조 과정에서 크랙이 발생할 수 있다. 따라서 상기 실리콘-아크릴레이트 수지를 제조하기 위해서는 알콕시 실란 화합물을 10 내지 35중량%를 사용하고, 바람직하게는 15 내지 30중량% 사용한다.
상기 경화제는 건조 과정 중 형성되는 도막 밀도를 조밀하게 해주는 역할을 수행하기 위해 반응성 알콕시기를 갖는 경화제(하드너)인 테트라올소실리케이트, 테트라크로로실란, 메틸 트리크로로실란을 사용하고, 바람직하게는 테트라올소실리케이트(TETRAORTOSILICATE)를 사용한다. 상기 반응성 알콕시기를 갖는 경화제의 사용량이 1.5중량% 이하일 경우 형성되는 막의 경도가 좋지 않을 뿐만 아니라 내후성도 떨어진다. 반면에 5중량%를 초과할 경우 형성되는 도막에 크랙이 발생한다. 따라서 상기 실리콘-아크릴레이트 수지를 제조하기 위해서는 경화제가 1.5 내지 5중량%를 사용하고, 바람직하게는 2 내지 3중량% 사용한다.
상기 중합개시제는 상기 아크릴레이트 단량체와 알콕시 실란의 중합 반응을 발생시키기 위해 사용된다. 상기 중합개시제의 예로서는 BPO(benxoylPeroxide) DibutylPeroxide, t-butyl Peroxybenzoate, t-Butylperoxy(2-ethlhexanoate) 및 AIBN(AZOBISISOBUTYRONITRILE)등을 들 수 있다. 상기 중합개시제의 사용량이 0.1 중량%미만일 경우 형성되는 실리콘-아크릴레이트 수지의 분자량이 너무 작아서 형성되는 도막의 내후성이 저하 될 수 있다. 반면에 상기 중합개시제의 사용량이 1 중량%를 초과할 경우 실리콘-아크릴레이트 수지의 분자량이 크게 증가하여 작업성이 저하된다. 따라서 상기 실리콘-아크릴레이트 수지를 제조하기 위해서는 중합개시제가 0.1 내지 1중량%를 사용하고, 바람직하게는 0.3 내지 0.7중량% 사용한다.
상기 유기용제는 상기 아크릴레이트 단량체와 상기 알콕시 실란 화합물을 균일하게 용해시킬 수 있는 혼합 유기용제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유기용제의 예로서는 중합 반응이 가능하도록 하는 톨루엔, 자이렌 등을 들 수 있다. 이는 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 본 실시예서는 상기 유기용제는 상기 톨루엔과 자일렌이 혼합된 혼합 유기용제를 사용하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 실리콘-아크릴레이트 수지 제조용 혼합물에 포함된 상기 아크릴레이트 단량체와 상기 알콕시 실란을 중합 반응시킨다. 본 실시예에의 중합 반응은 질소가스가 제공되고, 온도가 95 내지 130℃로 유지되는 분위기에서 4 내지 8시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 상기 중합 반응으로 반응성의 알콕시 실란 관능기를 말단에 포함하며, 실리콘-아크릴레이트가 공중 합체된 실리콘-아크릴레이트 수지가 형성된다.
2액형 자연경화 도료의 제조
본 발명에 따른 2액형 자연경화 도료는 고 내후성 특징을 가지는 실란 화합물과 기계적 물성이 좋은 아크릴레이트 단량체를 중합 반응시켜 제조된 실리콘-아크릴레이트 수지와 희석 촉매 용액을 혼합시켜 제조될 수 있다. 이하, 상기 2액형 자연경화 도료의 제조방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 반응성 실란 관능기를 갖는 고내후성의 실리콘-아크릴레이트 수지를 마련한다. 상기 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지는 아크릴레이트 단량체 20 내지 50중량%, 알콕시 실란 화합물 10 내지 35중량%, 테트라에톡시 실란, 테트라크로로 실란 및 메틸트리클로로 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 경화제 1.5 내지 5중량%, 중합개시제 0.1 내지 1중량% 및 여분의 혼합 유기용제를 포함하는 실리콘-아크릴레이트 수지 제조용 혼합물을 제조한 후 이를 중합 반응시켜 제조될 수 있다. 상기 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지에 대한 구체적인 설명은 위에서 상세히 설명하였기에 생략한다.
이어서, 경화 반응을 촉진시키는 촉매를 유기용매에 혼합시켜 희석 촉매를 마련한다. 구체적으로 유기용매 내에서 용해된 촉매가 0.1 내지 0.7중량%인 희석 촉매를 마련하고, 바람직하게는 0.1 내지 0.5중량%의 촉매를 포함하는 희석 촉매를 마련한다. 상기 촉매의 예로서는 Pt, Cu, Fe, Ni, Al, Cp2zrCl2, DBTDL(DIBUTYL TIN DILAURATE)등을 들 수 있고, 상기 유기용매의 예로서는 자일렌, 톨루엔 등을 들 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 유기금속 촉매 및 금속촉매 보다 반응 속도를 빠르게 촉진 시킬 수 있는 촉매인 DBTDL(DIBUTYL TIN DILAURATE)을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 희석 촉매에 포함된 촉매가 0.1중량% 이하일 경우 2액형 자연건조 도료를 이용하여 도막을 형성할 경우 경화 반응 속도가 너무 느린 문제점이 발생되고, 0.7 중량%를 초과할 경우 경화 반응속도가 너무 빨라 가사시간이 짧은 단점이 초래된다. 따라서, 상기 희석 촉매는 상기 촉매를 0.1 내지 0.7중량% 포함하고, 바람직하게는 0.1 내지 0.5중량% 포함한다.
이후, 상기 고 내후성을 갖는 실리콘-아크릴레이트 수지와 상기 희석 촉매를 혼합하여 고 내후성을 갖는 2액형 자연경화 도료를 제조한다. 일 예로서, 상기 고 내후성을 갖는 2액형 자연경화 도료는 상기 희석 촉매 용액과 상기 실리콘-아크릴레이트 수지는 1 :　8 내지 1: 12의 중량 비율로 혼합하여 제조하고, 바람직하게는 1: 9 내지 1: 11의 중량 비율로 혼합하여 제조할 수 있다.
이와 같은 방법으로 형성된 고 내후성을 갖는 2액형 자연경화 도료는 반응성을 갖는 아콕시 실란 관능기를 포함하는 실리콘-아크릴레이트 수지를 주제 수지로 포함하고 있어 공기 중에서 자연경화가 가능하여 작업성 및 건조성이 우수한 특성을 가질 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 실리콘-아크릴레이트 수지를 포함하는 2액형 자연경화 도료를 제조하기로 한다. 그러나 본 발명은 하기의 실시예 및 비교예로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
메타아크릴레이트(Methyl methacrylate) 및 에틸아크릴레이트를 포함하는 아크레이트 단량체 40 중량%, 알콕시 실란 화합물인 메타크록시 프로필 트리메톡시 실란(METHACROLOXY PROPYL TRIMETHOXY SILANE) 10 중량%, 자이렌, 톨루엔 혼합 유기용제 46 중량%, 경화제인 TEOSTEOS(TETRAORTHOSILICATE) 3.5 중량%, 중합개시제인 AIBN(AZOBISISOBUTYRONITRILE) 0.5 중량%가 혼합된 혼합물을 마련한 후 상기 혼합물을 약 105 ℃에서 6시간동안 라디칼 공 중합 반응시켜 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지를 수득하였다. 이어서, 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지와 0.1중량%의 DBTDL(DIBUTYL TIN DILAURATE)를 포함하는 희석촉매 용액을 중량비 10 : 1로 혼합하여 2액형 자연경화 도료를 마련하였다.
실시예 2
메타아크릴레이트 및 에틸아크릴레이트를 포함하는 아크레이트 단량체 30 중량%, 알콕시 실란 화합물인 메타크록시 프로필 트리메톡시 실란(METHACROLOXY PROPYL TRIMETHOXY SILANE) 20 중량%, 자이렌, 톨루엔 혼합 유기용제 46 중량%, 경화제인 TEOSTEOS(TETRAORTHOSILICATE) 3.5 중량%, 중합개시제인 AIBN(AZOBISISOBUTYRONITRILE) 0.5 중량%가 혼합된 혼합물을 마련한 후 상기 혼합물을 약 105 ℃에서 6시간동안 라디칼 공중합 반응시켜 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지를 수득하였다. 이어서, 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지와 0.1중량%의 DBTDL(DIBUTYL TIN DILAURATE)를 포함하는 희석촉매 용액을 중량비 10 : 1로 혼합하여 2액형 자연경화 도료를 마련하였다.
실시예3
메타아크릴레이트 및 에틸아크릴레이트를 포함하는 아크레이트 단량체 20 중량%, 알콕시 실란 화합물인 메타크록시 프로필 트리메톡시 실란(METHACROLOXY PROPYL TRIMETHOXY SILANE) 30 중량%, 자이렌, 톨루엔 혼합 유기용제 46 중량%, 경화제인 TEOSTEOS(TETRAORTHOSILICATE) 3.5 중량%, 중합개시제인 AIBN(AZOBISISOBUTYRONITRILE) 0.5 중량%가 혼합된 혼합물을 마련한 후 상기 혼합물을 약 105 ℃에서 6시간동안 라디칼 공 중합 반응시켜 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지를 수득하였다. 이어서, 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지와 0.1중량%의 DBTDL(DIBUTYL TIN DILAURATE)를 포함하는 희석촉매 용액을 중량비 10 : 1로 혼합하여 2액형 자연경화 도료를 마련하였다.
비교예 1
메타아크릴레이트 50 중량%, 자이렌, 톨루엔 혼합 유기용제 46.5 중량%, 중합개시제인 AIBN(AZOBISISOBUTYRONITRILE) 0.5 중량%가 혼합된 혼합물을 마련한 후 상기 혼합물을 약 105 ℃에서 6시간동안 라디칼 공중합 반응시켜 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지를 수득하였다. 이어서, 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지와 0.1중량%의 DBTDL(DIBUTYL TIN DILAURATE)을 포함하는 희석촉매 용액을 중량비 10 : 1로 혼합하여 2액형 자연경화 도료를 마련하였다.
비교예 2
메타아크릴레이트 및 에틸아크릴레이트를 포함하는 아크레이트 단량체 30 중량%, 알콕시 실란 화합물인 메타크록시 프로필 트리메톡시 실란(METHACROLOXY PROPYL TRIMETHOXY SILANE) 20 중량%, 자이렌, 톨루엔 혼합 유기용제 49 중량%, 경화제인 TEOSTEOS(TETRAORTHOSILICATE) 0.5 중량%, 중합개시제인 AIBN(AZOBISISOBUTYRONITRILE) 0.5 중량%가 혼합된 혼합물을 마련한 후 상기 혼합물을 약 105 ℃에서 6시간동안 라디칼 공중합 반응시켜 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지를 수득하였다. 이어서, 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지와 0.1중량%의 DBTDL(DIBUTYL TIN DILAURATE)를 포함하는 희석촉매 용액을 중량비 10 : 1로 혼합하여 2액형 자연경화 도료를 마련하였다.
비교예 3
메타아크릴레이트 및 에틸아크릴레이트를 포함하는 아크레이트 단량체 30 중량%, 알콕시 실란 화합물인 메타크록시 프로필 트리메톡시 실란(METHACROLOXY PROPYL TRIMETHOXY SILANE) 20 중량%, 자이렌, 톨루엔 혼합 유기용제 46 중량%, 경화제인 TEOSTEOS(TETRAORTHOSILICATE) 3.5 중량%, 중합개시제인 AIBN(AZOBISISOBUTYRONITRILE) 0.5 중량%가 혼합된 혼합물을 마련한 후 상기 혼합물을 약 105 ℃에서 6시간동안 라디칼 공 중합 반응시켜 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지를 수득하였다. 이어서, 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지와 1중량%의 DBTDL(DIBUTYL TIN DILAURATE)를 포함하는 희석촉매 용액을 중량비 10 : 1로 혼합하여 2액형 자연경화 도료를 마련하였다.
[표 1] 액형 자연경화 도료의 조성
Figure 112007094946799-pat00003
2액형 자연경화 도료의 물성 평가
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 각각 수득된 2액형 자연경화 도료의 외관, 촉진 내후성 QUV, 부착성, 내수성, 내용제성, 작업성 등의 물성을 평가하기 위해 슬레이트판 혹은 CR철판에 바코터(Bar coater)46번으로 코팅하여 1주일 자연 건조시켜 도막들을 형성하였다. 이후 형성된 도막들의 물성 등을 평가하여 그 결과를 하기 표2에 개시하였다.
[표 2]
Figure 112007094946799-pat00004
상기 표 2에서 나타난 결과를 참조하면, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 액형 자연경화 도료는 코팅 외관 및 부착성, 내용제성, 내수성, 붓 작업성이 우수한 것을 알 수 있었다. 반면에, 비교예 2에서 하드너 TEOS(TETRAORTHOSILICATE)를 줄였더니 도막 가교 밀도가 줄어 광택보유율이 71%로 현저히 저하되었고, 비교예 3에서 경화촉매를 자이렌 희석 1 중량% DBTDL(DIBUTYL TIN DILAURATE)를 사용 하였더니 경화 속도의 증가로 인해 가사 시간이 짧아졌음을 알 수 있었다.
상술한 바와 같은 본 발명의 고내후성 실리콘-아크릴레이트 수지 제조 방법 에서는 아크릴레이트 단량체와 알콕시 실란 화합물의 그라프트 중합시켜 합성할 수 있다. 이렇게 합성된 실리콘-아크릴레이트 수지는 가교제 역할을 하는 TEOS가 포함되어 있어 2액형 자연경화 도료에 적용되어 가교 밀도가 조밀하여 내후성이 우수한 도막을 형성할 수 있다. 또한, 상기 수지를 포함하는 2액형 자연경화 도료는 DBTDL 유기금속 촉매에 의해 알콕시 실란이 공기 중 수분과 가교 촉진되어 자연건조가 가능하다. 이에 따라, 2액형 자연경화 도료는 내후성 특성 및 부착성, MEK 내용제성, 내수성이 우수한 도막을 형성할 수 있기 때문에 고층 건축물 및 교량 뿐 만아니라 내후성을 요하는 코팅 분야에 다양하게 적용 될 수 있다.

Claims (7)

  1. 아크릴레이트 단량체 20 내지 40중량%, 하기 화학식 1로 나타내는 트리알콕시 실란 화합물 10 내지 30중량%, 테트라크로로 실란 및 메틸트리클로로 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 경화제 1.5 내지 3.5중량%, 중합개시제 0.1 내지 1중량% 및 여분의 유기용제를 포함하는 실리콘-아크릴레이트 수지 제조용 혼합물을 제조하는 단계; 및
    상기 혼합물에 포함된 상기 아크릴레이트 단량체와 상기 알콕시 실란 화합물을 중합반응 시키는 단계를 포함하는 고 내후성 실리콘-아크릴레이트 수지의 제조 방법;
    <화학식 1>
    Figure 112010052348333-pat00005
    (화학식 1에서, R 및 R3은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타낸다).
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 아크릴레이트 단량체는
    메틸아크릴레이트(Methyl methacrylate), 부틸메타아크릴레이트(n-Buthyl Methacrylate), 하이드록시에틸메타아크릴레이트(Hydroxyethylmethacrylate),부틸아크릴레이트(n-Buthyl acrylate), 에틸아크릴레이트(Ethyl Acrylate), 하이드록시 에틸아크릴레이트(Hydroxy ethyl Acrylate), 에틸아크릴레이트(Ethyl Acrylate), 메틸메타아크릴레이트, (Methylmethacrylate)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고 내후성 실리콘-아크릴레이트 수지의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서, 상기 중합 반응은 질소가스가 제공되고, 온도가 95 내지 130℃로 유지되는 분위기에서 4 내지 8시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 고 내후성 실리콘-아크릴레이트 수지의 제조 방법.
  6. 고 내후성 실리콘-아크릴레이트 수지를 마련하는 단계;
    0.1 내지 0.7중량%의 촉매를 포함하는 희석 촉매 용액을 마련하는 단계; 및
    상기 희석 촉매 용액과 상기 실리콘-아크릴레이트 수지를 1 :　8 내지 1: 12의 중량 비율로 혼합하는 단계를 포함하되,
    상기 실리콘-아크릴레이트 수지는 아크릴레이트 단량체 20 내지 40중량%, 하기 화학식 1로 나타내는 트리알콕시 실란 화합물 10 내지 30중량%, 테트라크로로 실란 및 메틸트리클로로 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 경화제 1.5 내지 3.5중량%, 중합개시제 0.1 내지 1중량% 및 여분의 유기용제를 포함하는 실리콘-아크릴레이트 수지 제조용 혼합물을 공중합 반응시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 2액형 자연 경화 도료의 제조방법;
    <화학식 1>
    Figure 112010052348333-pat00006
    (화학식 1에서, R 및 R3은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타낸다).
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 촉매는
    백금(Pt), 구리(Cu), 철(Fe), 니켈(Ni), 알루미늄(Al) Cp2zrCl2 및 DBTDL(DIBUTYL TIN DILAURATE)를 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 자연 경화 도료의 제조방법.
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