KR102463771B1 - 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제 - Google Patents

상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래 상온 재생 아스팔트 첨가제의 문제점을 해결한 첨가제를 개발함으로써 아스팔트 콘크리트의 접착성, 균열저항성을 향상시키고 건조/수축 현상을 억제하여 내구성을 극대화하려는 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 유성(油性) 접착제보다 친환경적이고 가격이 저렴하며 변형 및 개선이 용이한 아크릴계 단량체를 기반으로 한 고기능성의 수성(水性) 고분자를 개발하고, 추가로 다차원 가교제 등을 활용하여 개선된 물성을 지닌 재생아스팔트용 첨가제를 제공하는 것이다.

Description

상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제{Additive for recycled cold asphalt concrete mixture}
본 발명은 상온 재생 아스팔트 콘크리트에 사용되는 첨가제인 이온성 아크릴폴리머에 관한 것이다.
재생 아스팔트는 경제성뿐만 아니라 자원의 재이용이라는 환경적인 측면에서의 중요성 때문에 선진 각국에서는 일찍부터 실용화가 진행되어 널리 사용되고 있다. 선진국의 경우에는 기술 개발을 통해 사용 비율을 50%까지 증대한 상황이나, 국내 재생 아스콘 생산량은 총 아스콘의 10% 미만에 불과하며, 90% 이상은 불법 매립 및 성토재 등으로 단순 재활용되고 있는 실정이다.
이와 같은 막대한 양의 폐아스콘은 폐기물 처리비용이 과다하여 불법투기 및 매립이 성행되고 있는 실정이기 때문에, 적절한 방법을 통한 재활용은 경제적으로는 물론 환경적으로도 반드시 해결해야 할 시급한 과제이다.
이러한 폐아스콘을 재활용하는 방안으로는 간접가열 공법과 상온 재생 공법이 있다.
종래의 간접가열 공법은 폐아스팔트의 고온가열로 인한 이산화탄소 등 온실가스의 배출과, 악취, 매연, 분진 등에 의한 대기환경오염이 심각한 실정이다. 한편, 열에 매우 취약한 특성을 보이는 폐아스팔트를 재가열하면 이미 산화가 발생한 폐아스팔트의 열화가 촉진된다. 따라서 폐아스콘을 재사용할 경우 폐아스콘의 혼입량을 제한해야 하는 실정이다. 이러한 이유로 현재 재생아스콘의 경우 폐아스콘 순환골재의 25% 정도만을 사용할 수밖에 없으며, 높은 재생 비율로 혼입시 바인더의 접착력 및 품질 저하가 야기된다.
이에 비해 상온 재생 공법은 재생의 메커니즘이 가열 혼합방식이 아니라 상온상태의 폐아스콘을 원래의 골재입도 상태로 파쇄 선별한 후 상온의 신규골재와 결합재를 상온에서 혼합하는 방식이므로, 골재 가열용 및 혼합 가열용 에너지의 절감은 물론 폐아스팔트의 열화를 방지하여 혼합물의 품질을 향상시킬 수 있고 동시에 폐아스콘의 재사용률을 증대시킬 수 있다.
정부 정책에 따라 국내에서도 다수의 기업들이 아스팔트 포장용 재생 골재 사용을 위한 재생아스팔트용 첨가제를 개발 중에 있으나 상용화 실적은 미미한 실정이다.
이러한 개발 노력에도 불구하고, 시공업체들은 재생 골재의 원가상승에 대한 부담으로 인해 재생아스팔트 첨가제로 저가의 범용 첨가제를 소량 첨가하고 대부분의 물성 개선은 시멘트 혹은 석유계 오일, 고무 등에 의존하고 있는 실정이다.
이 경우 재생 아스팔트의 내구성능 및 시공과정에서 여러 문제들이 야기될 수 있으며, 대표적인 문제점은 다음과 같다.
시멘트를 주요한 물성 개선제로 사용할 경우, 높은 안정도와 기준치 내 흐름값을 확보할 수 있으나, 수분 및 기온의 영향에 따른 시멘트의 수축 팽창 작용으로 인해 장기안정성이 떨어져 도로가 파손되는 문제가 발생한다 (한국등록특허 제1136479호 및 제1546506호).
한편, 석유계 첨가제를 사용할 경우, 휘발성으로 인한 대기오염 및 시공자의 건강 위험, 용제의 지반 흡수 후 나타날 수 있는 수질 및 토양 오염의 문제가 발생한다(한국등록특허 제0680677호).
최근 이러한 문제점을 해결하기 위해 시멘트 대신 소석회, 플라이애쉬, 탄산칼슘 등을 채움재로 사용하고, 석유계 오일과 지방산을 사용하는 개선방안들이 제시되고 있긴 하지만, 이 경우에도 채움재와 아스팔트 보조용 용제에 초점이 맞추어져 있고, 첨가제는 기존의 폴리 비닐 아세테이트(PVA), 스타이렌-부타디엔 고무(SBR latex), 메틸메타크릴레이트(MMA)와 부타크릴레이트(BA)를 기재로 하는 공중합체 정도가 실용화되고 있을 뿐이다.
그러나 이러한 첨가제는 성능상 한계로 인해, 신규골재 대비 재생 골재의 사용비율을 제한하고, 채움재나 신규 아스팔트의 양이 상대적으로 증가하게 됨으로써 결과적으로 재생아스팔트 혼합물의 이용 경제성 저하를 초래한다.
한국등록특허 제1136479호 한국등록특허 제1546506호 한국등록특허 제0680677호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 재생아스팔트용 첨가제를 개발함으로써 아스팔트 콘크리트의 접착성, 균열저항성을 향상시키고 건조/수축 현상을 억제하여 내구성을 극대화하기 위해 제안되었다.
보다 구체적으로, 본 발명은 유성(油性)접착제보다 친환경적이고 가격이 저렴하며 변형 및 개선이 용이한 아크릴계 단량체를 기반으로 한 고기능성의 수성(水性) 고분자를 개발하고, 추가로 다차원 가교제 등을 활용하여 개선된 물성을 지닌 재생 아스팔트용 첨가제 제조를 목적으로 한다.
본 발명에 따른 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제로서의 이온성 아크릴폴리머는 음이온성 단량체 또는 양이온성 단량체 또는 이들의 혼합물과 소수성 단량체로부터 합성된다.
상기 이온성 아크릴폴리머는 양이온성 아크릴폴리머, 음이온성 아크릴폴리머 또는 양쪽성 아크릴폴리머일 수 있으며, 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물에 따라 적절한 변형이 가능하다.
상기 소수성 단량체는 알킬 또는 알콕시알킬 유도체, 벤젠 유도체, 아미드기 유도체, 히드록시기 유도체 또는 이들을 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 알킬 또는 알콕시알킬 유도체는 탄소수 C1~C20 알킬 아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 2-n-부톡시에틸 메타크릴레이트, 2-메톡시에틸 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 메타크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트, 트리브로모네오펜틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트 또는 이들을 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 벤젠 유도체는 스티렌, 벤질 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, N-벤질메타크릴아미드, 2-나프틸 아크릴레이트, 펜타브로모페닐 아크릴레이트, 펜타브로모페닐 메타크릴레이트, 펜타플루오로페닐 아크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 2,4,6-트리브로모페닐 아크릴레이트, o-니트로벤질 메타크릴레이트, 4-비닐벤조산 또는 이들을 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 아미드기 유도체는 아크릴로니트릴, N,N-디에틸아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, N,N-디메틸메타크릴아미드, N-도데실아크릴아미드, N-도데실메타크릴아미드 또는 이들을 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 히드록시기 유도체는 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르인 것이 바람직하다.
상기 음이온성 단량체는 카르복실산염 유도체, 황산염 유도체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 카르복실산염 유도체는 β-카르복시에틸 아크릴레이트, 바륨 메타크릴레이트, 리튬 메타크릴레이트, 마그네슘 아크릴레이트, 나트륨 아크릴레이트, 아연 디메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 무수물, t-부틸 메타크릴레이트, 3-부텐-1,2,3-트리카르복시산, 4-메타크릴옥시에틸 트리멜리트산 무수물, 메타크릴로일-L-리신, o-니트로벤질 메타크릴레이트, 트리클로로아크릴산, 4-비닐벤조산 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 황산염 유도체는 2-술포에틸 메타크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트 칼륨염, 3-술포프로필 메타크릴레이트 칼륨염, 2-프로펜-1-술폰산 나트륨염, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 양이온성 단량체는 암모늄 화합물, 아민 화합물, 아크릴아미드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 암모늄 화합물은 2-아미노에틸 메타크릴레이트 하이드로클로라이드, N-(2-아미노에틸)메타크릴아미드 하이드로클로라이드, N-(3-아미노프로필)메타크릴아미드 하이드로클로라이드, N-(3-아미노프로필)메타크릴아미드 하이드로클로라이드, [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 아민 화합물은 알릴아민, N,N-디메틸알릴아민, 2-N-모르폴리노에틸 메타크릴레이트, 2-(t-부틸아미노)에틸 메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 이온성 폴리머는 가교제, 개시제, 유화제를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 가교제는 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 디알릴아민, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 유화제는 알킬설폰산염, 옥틸페놀 폴리머, 폴리비닐알콜 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 개시제는 주촉매 및 부촉매를 포함하고, 주촉매가 2,2′-아조비스(2-메틸프로피오니트릴), 과황산암모늄, 과황산나트륨, 과황산칼륨, 벤조일 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 부촉매가 N,N,N0,N0-테트라메틸에틸렌디아민, 메타중아황산나트륨, 중아황산나트륨 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 양쪽성 첨가제를 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물은, 종래 시멘트나 석유계 첨가제에 비해 재생 골재를 2배 이상 재활용 할 수 있고, 혼합물의 접착성, 균열저항성을 향상하고 건조/수축 현상을 억제하여 내구성을 극대화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조예 1에 따른 이온성 아크릴폴리머의 열분해온도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 제조예 2에 따른 이온성 아크릴폴리머의 열분해온도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제조예 3에 따른 이온성 아크릴폴리머의 열분해온도를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명에 따른 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제로서의 이온성 아크릴폴리머는 음이온성 단량체 또는 양이온성 단량체 또는 이들의 혼합물과 소수성 단량체로부터 합성된다.
종래에는 양이온성 유화아스팔트를 사용하여 골재와의 결합력을 증가시킬 수 있었으나, 유화제 및 고분자 수지와의 결합력 향상에 제약이 있고 내수성이 저하되므로, 이미 설명한 바와 같이 실제 적용에 한계가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 첨가제는 골재와 골재, 골재와 유화아스팔트, 골재와 첨가제, 유화아스팔트와 첨가제, 첨가제와 첨가제 사이의 결합력을 확보함으로써 소성변형 및 균열저항성을 등을 향상시킨다.
본 발명에 따른 이온성 아크릴폴리머는, 양이온성 아크릴폴리머, 음이온성 아크릴폴리머 또는 양쪽성 아크릴폴리머일 수 있으며, 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물에 따라 적절한 변형이 가능하다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따른 이온성 아크릴폴리머는 1종 이상의 소수성 단량체 20~200 중량부와, 1종 이상의 음이온성 단량체 0~100 중량부 또는 1종 이상의 양이온성 단량체 0~100 중량부 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
상기 소수성 단량체가 20 중량부 미만이면 물에 대한 저항성이 낮아서 불리하고, 200 중량부를 초과하면 유화 안정성 확보가 어렵다.
상기 소수성 알킬 또는 알콕시알킬 유도체, 벤젠 유도체, 아미드기 유도체, 히드록시기 유도체 또는 이들을 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 알킬 또는 알콕시알킬 유도체는 탄소수 C1~C20 알킬 아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 2-n-부톡시에틸 메타크릴레이트, 2-메톡시에틸 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 메타크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트, 트리브로모네오펜틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트 또는 이들을 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 알킬아크릴레이트의 탄소수가 C20을 초과하면 유화 안정성을 확보하기 어렵고, 상용화시 경제성이 떨어진다.
상기 벤젠 유도체는 방향족 물질로 이루어진 아스팔트와의 분자간 결합력을 향상시키는 데 보다 바람직하며, 예를 들어 스티렌, 벤질 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, N-벤질메타크릴아미드, 2-나프틸 아크릴레이트, 펜타브로모페닐 아크릴레이트, 펜타브로모페닐 메타크릴레이트, 펜타플루오로페닐 아크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 2,4,6-트리브로모페닐 아크릴레이트, o-니트로벤질 메타크릴레이트, 4-비닐벤조산 또는 이들을 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 아미드기 유도체는 첨가제 간 수소결합을 통해 첨가제끼리 결합력을 확보하는 데 보다 바람직하며, 예를 들어, 아크릴로니트릴, N,N-디에틸아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, N,N-디메틸메타크릴아미드, N-도데실아크릴아미드, N-도데실메타크릴아미드 또는 이들을 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 히드록시기 유도체는 첨가제 간 수소결합을 통해 첨가제끼리 결합력을 확보하는 데 보다 바람직하며, 예를 들어, 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르인 것이 바람직하다.
상기 음이온성 단량체는 양이온성 유화아스팔트와 결합력을 확보하는 데 보다 바람직하며, 예를 들어, 카르복실산염 유도체, 황산염 유도체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 카르복실산염 유도체는 β-카르복시에틸 아크릴레이트, 바륨 메타크릴레이트, 리튬 메타크릴레이트, 마그네슘 아크릴레이트, 나트륨 아크릴레이트, 아연 디메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 무수물, t-부틸 메타크릴레이트, 3-부텐-1,2,3-트리카르복시산, 4-메타크릴옥시에틸 트리멜리트산 무수물, 메타크릴로일-L-리신, o-니트로벤질 메타크릴레이트, 트리클로로아크릴산, 4-비닐벤조산 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 황산염 유도체는 2-술포에틸 메타크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트 칼륨염, 3-술포프로필 메타크릴레이트 칼륨염, 2-프로펜-1-술폰산 나트륨염, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 양이온성 단량체는 암모늄 화합물, 아민 화합물, 아크릴아미드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 암모늄 화합물은 2-아미노에틸 메타크릴레이트 하이드로클로라이드, N-(2-아미노에틸)메타크릴아미드 하이드로클로라이드, N-(3-아미노프로필)메타크릴아미드 하이드로클로라이드, N-(3-아미노프로필)메타크릴아미드 하이드로클로라이드, [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 아민 화합물은 알릴아민, N,N-디메틸알릴아민, 2-N-모르폴리노에틸 메타크릴레이트, 2-(t-부틸아미노)에틸 메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.상기 이온성 폴리머는 가교제, 개시제, 유화제를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따른 이온성 아크릴폴리머는 가교제 0~10 중량부와, 물 100~1000 중량부와, 유화제 1~20 중량부와, 개시제 0.1~10 중량부를 추가로 포함한다.
상기에서 물은 전체 고형분 함량이 15%~30%를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 유화제는 안정성 확보를 위해 최소 1 중량부는 포함하는 것이 바람직하다.
상기 개시제는 총량의 0.5%~2%로 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상기 가교제는 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 디알릴아민, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 유화제는 알킬설폰산염, 옥틸페놀 폴리머, 폴리비닐알콜 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하지만, 당업계에서 사용되는 다른 유화제도 본 발명의 목적 범위내에서 제한없이 사용될 수 있다.
상기 개시제는 주촉매 및 부촉매를 포함하고, 주촉매가 2,2′-아조비스(2-메틸프로피오니트릴), 과황산암모늄, 과황산나트륨, 과황산칼륨, 벤조일 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 부촉매가 N,N,N0,N0-테트라메틸에틸렌디아민, 메타중아황산나트륨, 중아황산나트륨 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
(제조예 1)
아래 표 1에 제시된 바와 같은 양으로, 아래 순서에 따라 본 발명의 이온성 아크릴폴리머를 제조하였다.
제조예 1은 양쪽성 아크릴폴리머로서 폴리머의 구성 성분 중 양이온 성분은 일반적으로 음이온성을 띄고 있는 골재와의 결합력을 강화하는 역할을 한다. 또한, 상기 폴리머의 음이온 성분은 흔히 양이온성을 띄고 있는 유화 아스팔트 및 채움재와의 결합력을 확보할 수 있다.
1. 메틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 아크릴산을 각각 정량하여 비커에 담는다. (혼합물A)
2. [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄클로라이드(DAQ)를 정량하여 비커에 담고, 증류수 80mL를 추가로 넣는다. (혼합물B)
3. 정량한 암모늄퍼설페이트(APS)를 증류수 80mL에 녹인다. (APS 용액)
4. 1000mL 플라스크에 증류수 120mL와 정량한 폴리(에틸옥사이드)옥틸페닐에테르-40(OP-40)를 넣고 녹인다.
5. 용액의 온도가 80℃가 될 때까지 가열하며 교반한다.
6. 혼합물A, 혼합물B, APS 용액을 20wt%만큼 정량펌프를 이용해 30분간 적하한 후 30분간 반응시킨다.
7. 혼합물A, 혼합물B, APS 용액을 정량펌프를 이용해 1시간 30분간 적하하며 중합시킨다.
8. 적하가 끝나면 1시간 동안 추가로 반응한다.
9. 반응 후 초기에 넣었던 APS만큼을 추가로 정량하여 증류수 20mL에 녹인 후 10분간 적하하고 30분간 반응시킨다.
10. 냉각 후 중합된 고분자를 용기에 담는다.
단량체 몰비 중량(g)
메틸메타크릴레이트 2 95.40
부틸아크릴레이트 1 61.06
아크릴산 1.5 51.50
DAQ 1 92.03
OP-40 - 5
APS - 0.5
물 - 900
(제조예 2)
상기 제조예 1에서 아크릴산 및 DAQ의 양을 아래 표 2와 같이 변경한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일하게 본 발명의 이온성 아크릴폴리머를 제조하였다.
제조예 2는 DAQ의 함량을 보다 증가시킴으로써 음이온성을 띄고 있는 골재와의 결합력을 더 강화할 수 있다.
단량체 몰비 중량(g)
메틸메타크릴레이트 2 72.53
부틸아크릴레이트 1 46.42
아크릴산 1 26.10
DAQ 1.5 104.95
OP-40 - 5
APS - 0.5
물 - 750
(제조예 3)
상기 제조예 1에서 아크릴산의 양을 아래 표 3과 같이 변경하고 가교제인 디알릴디메틸암모늄클로라이드(DADMAC)를 아래 표 3과 같이 추가한 것을 제외하고, 제조예 1과 동일하게 본 발명의 이온성아크릴폴리머를 제조하였다.
제조예 3에서는 가교제를 도입함으로써 탄성적인 특성과 내부의 응집력, 내구성을 향상함으로써 소성변형 및 균열저항성을 보다 더 향상시킬 수 있다.
단량체 몰비 중량(g)
메틸메타크릴레이트 2 84.33
부틸아크릴레이트 1 53.98
아크릴산 1 30.35
DAQ 1 81.35
DADMAC 0.1 6.80
OP-40 - 5
APS - 0.5
물 - 750
따라서, 상기 제조예 1 내지 제조예 3이 목적하는 특성들이 적절하게 발현된 본 발명의 이온성 아크릴폴리머는, 전술한 여러 성능뿐만 아니라 안정성, 신도, 인장강도, 탄성특성 및 접착력이 강화된 도로포장용 콘크리트 혼합물을 구현할 수 있다.
상기 제조예 1 내지 3에 의해 제조된 본 발명의 이온성 아크릴폴리머의 물성을 아래와 같이 측정하였다.
(실험예 1)
합성한 고분자의 전하량을 측정하기 위해 제조예 1, 2, 3에서 제조된 이온성 아크릴폴리머를 1/10000로 희석하고, 소듐 폴리에틸렌 술포네이트(Pes-Na)를 아래 표 4와 같이 주입한 후, PCD 측정장비를 통해 입자 전위를 측정하여 당량농도를 계산하였다.
구분 제조예 1 제조예 2 제조예 3
초기 전위 419 eV 369 eV 399 eV
Pes-Na 주입량 0.24 mL 0.48 mL 0.32 mL
당량농도 240 meq/L 480 meq/L 320 meq/L
(실험예 2)
제조예 1 내지 3에 의해 제조된 본 발명의 이온성 아크릴폴리머를 TGA 측정장비를 통해 30~800oC 범위에서 열분해온도를 측정한 결과를 아래 표 5 및, 도 1 내지 도 3에 도시하였다. Td, 5%가 모두 230oC 이상에서 관찰되었으며, 고온에서도 상당히 안정함을 알 수 있었다.
구분 제조예 1 제조예 2 제조예 3
Td,5% 237oC 231oC 235oC
(실험예 3)
제조예 1 내지 3에 의해 제조된 본 발명의 이온성 아크릴폴리머를 DSC 측정장비를 통해 전이온도를 측정한 결과를 아래 표 6에 나타내었다. 이는 통상적인 아크릴계 고분자의 유리전이온도에 비해 40~60oC 정도 높으며, 고온에 노출되더라도 물리적 특성의 변화가 적다. 열분해 온도 이하에서 녹는점 및 어는점은 측정되지 않았다.
구분 제조예 1 제조예 2 제조예 3
Tg 142oC 133oC 139oC
(실험예 4)
합성한 에멀전 고분자의 분자량을 측정하기 위해 GPC 측정장비를 이용해 제조예 1 내지 3에 의해 제조된 본 발명의 이온성 아크릴폴리머의 수평균분자량(Mn), 중량평균분자량(Mw) 및 다분산성지수(PDI)를 측정하여 아래 표 7에 나타내었다.
제조예 1 제조예 2 제조예 3
Mw 56189 62742 59445
Mn 81098 85733 83663
PDI 1.443316 1.366431 1.407412

Claims (17)

  1. 음이온성 단량체 또는 양이온성 단량체 또는 이들의 혼합물과 소수성 단량체로부터 합성되며
    상기 양이온성 단량체는 암모늄 화합물을 포함하고,
    상기 암모늄 화합물이 2-아미노에틸 메타크릴레이트 하이드로클로라이드, N-(2-아미노에틸)메타크릴아미드 하이드로클로라이드, N-(3-아미노프로필)메타크릴아미드 하이드로클로라이드, N-(3-아미노프로필)메타크릴아미드 하이드로클로라이드, [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 첨가제는 양이온성 아크릴폴리머, 음이온성 아크릴폴리머 또는 양쪽성 아크릴폴리머인 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 소수성 단량체는 알킬 또는 알콕시알킬 유도체, 벤젠 유도체, 아미드기 유도체, 히드록시기 유도체 또는 이들을 혼합물을 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 알킬 또는 알콕시알킬 유도체가 탄소수 C1~C20 알킬 아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 2-n-부톡시에틸 메타크릴레이트, 2-메톡시에틸 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 메타크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트, 트리브로모네오펜틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트 또는 이들을 혼합물을 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 벤젠 유도체가 스티렌, 벤질 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, N-벤질메타크릴아미드, 2-나프틸 아크릴레이트, 펜타브로모페닐 아크릴레이트, 펜타브로모페닐 메타크릴레이트, 펜타플루오로페닐 아크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 2,4,6-트리브로모페닐 아크릴레이트, o-니트로벤질 메타크릴레이트, 4-비닐벤조산 또는 이들을 혼합물을 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 아미드기 유도체가 아크릴로니트릴, N,N-디에틸아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, N,N-디메틸메타크릴아미드, N-도데실아크릴아미드, N-도데실메타크릴아미드 또는 이들을 혼합물을 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 히드록시기 유도체가 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르인 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 음이온성 단량체는 카르복실산염 유도체, 황산염 유도체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 카르복실산염 유도체가 β-카르복시에틸 아크릴레이트, 바륨 메타크릴레이트, 리튬 메타크릴레이트, 마그네슘 아크릴레이트, 나트륨 아크릴레이트, 아연 디메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 무수물, t-부틸 메타크릴레이트, 3-부텐-1,2,3-트리카르복시산, 4-메타크릴옥시에틸 트리멜리트산 무수물, 메타크릴로일-L-리신, o-니트로벤질 메타크릴레이트, 트리클로로아크릴산, 4-비닐벤조산 또는 이들의 혼합물을 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 황산염 유도체가 2-술포에틸 메타크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트 칼륨염, 3-술포프로필 메타크릴레이트 칼륨염, 2-프로펜-1-술폰산 나트륨염, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산 또는 이들의 혼합물을 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서, 알릴아민, N,N-디메틸알릴아민, 2-N-모르폴리노에틸 메타크릴레이트, 2-(t-부틸아미노)에틸 메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 아민 화합물을 추가로 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 첨가제가 가교제, 개시제, 유화제를 추가로 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 가교제가 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 디알릴아민, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 유화제가 알킬설폰산염, 옥틸페놀 폴리머, 폴리비닐알콜 또는 이들의 혼합물을 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 개시제가 주촉매 및 부촉매를 포함하고, 주촉매가 2,2′-아조비스(2-메틸프로피오니트릴), 과황산암모늄, 과황산나트륨, 과황산칼륨, 벤조일 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 부촉매가 N,N,N0,N0-테트라메틸에틸렌디아민, 메타중아황산나트륨, 중아황산나트륨 또는 이들의 혼합물을 포함하는 상온 재생 아스팔트 콘크리트 혼합물용 첨가제.
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