KR102495336B1 - Crosslinking agent comprising polymer brush containing aziridine, manufacturing method thereof, and their use as crosslinking agent - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a crosslinking agent comprising a polymer brush containing an aziridine group, a manufacturing method thereof, and uses thereof, wherein the crosslinking agent can effectively control the crosslinking density without changing the concentration by adjusting the length and density of the polymer brush, can exhibit various mechanical and adhesive properties, and can use both solvent-type and water-based adhesives by containing polyethylene glycol with amphipathic properties.

Description

아지리딘기를 함유하는 고분자 브러시를 포함하는 가교제, 이의 제조방법 및 이의 용도{Crosslinking agent comprising polymer brush containing aziridine, manufacturing method thereof, and their use as crosslinking agent}Crosslinking agent comprising polymer brush containing aziridine, manufacturing method thereof, and their use as crosslinking agent

본 발명은 아지리딘기를 함유하는 고분자 브러시를 포함하는 가교제, 이의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a crosslinking agent comprising a polymer brush containing an aziridine group, a method for preparing the same, and a use thereof.

접착제는 가정용품에서 최첨단 전자 제품 및 의약품에 이르기까지 모든 산업 분야에서 어디에나 있습니다. 이처럼 막대한 경제적 파급효과를 감안할 때 차세대 접착제 개발을 위한 광범위한 연구가 진행되고 있다. 비용 효율적인 대량 생산을 달성하는 것 외에도 응집력(기계적 강도), 접착력 및 점착성을 효율적으로 제어하는 능력을 확보하는 것이 접착제 연구의 주요 포인트인데, 이러한 특성은 종종 복잡한 방식으로 상호 관련되기 때문이다. 응집력은 기계적 강도, 구조적 내구성 및 열적 안정성을 나타내며 가교 밀도에 의해 제어된다. 반면에, 표면에 빠르게 부착되는 능력인 점착성은 주로 내부 응집보다 표면과 접착 분자의 우선적인 상호작용에 의해 지배되며, 따라서 가교 밀도가 증가함에 따라 감소한다. 외부 전단력에 대해 표면 결합을 유지하는 능력을 설명하는 접착력은 초기에 조기 구조 붕괴를 방지하는 응집력을 증가시켜 초기에 향상되지만, 응집력이 계속 증가하면 강성이 증가하고 점착성이 손실되어 접착력이 감소한다.Adhesives are ubiquitous in all industries, from household products to cutting-edge electronics and pharmaceuticals. Considering this enormous economic ripple effect, extensive research is being conducted to develop next-generation adhesives. In addition to achieving cost-effective mass production, securing the ability to efficiently control cohesion (mechanical strength), adhesion and tack is a key point in adhesive research, as these properties are often interrelated in complex ways. Cohesive force represents mechanical strength, structural durability and thermal stability and is controlled by crosslinking density. On the other hand, adhesion, the ability to rapidly adhere to a surface, is governed primarily by preferential interaction of adhesion molecules with the surface rather than internal cohesion and thus decreases with increasing cross-linking density. Adhesion, which describes the ability to maintain surface bonding against external shear forces, initially improves by increasing cohesion, which prevents premature structural collapse, but as cohesion continues to increase, stiffness increases and cohesion is lost, resulting in a decrease in adhesion.

기존의 접착제용 가교제는 대부분 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 소분자 또는 올리고머이다. 일반적으로 프리폴리머 혼합물에 소량 포함되며, 이들의 유일한 목적은 베이스 폴리머를 가교시켜 응집력을 높이는 것이다. 한편, 접착 특성은 대부분 고분자 시스템의 물리적 특성에 의해 부여된다. 이들의 제한된 역할은 주로 베이스 폴리머(base polymer)에 비해 상대적으로 작은 크기가 높은 반응성으로 이어지기 때문에 농도가 증가함에 따라 다소 빠르게 접착력의 손실(및 동시 응집력 증가) 때문이다. 개별적으로 응집력을 향상시키기 위해 충전제로서의 나노 입자가 종종 복합 구조를 생성하기 위해 통합된다.Existing crosslinkers for adhesives are mostly small molecules or oligomers containing one or more reactive functional groups. Generally included in small amounts in the prepolymer mixture, their sole purpose is to cross-link the base polymer to increase cohesion. On the other hand, adhesive properties are mostly given by the physical properties of the polymer system. Their limited role is mainly due to a rather rapid loss of adhesion (and concomitant increase in cohesion) with increasing concentration, since their relatively small size compared to the base polymer leads to high reactivity. To enhance cohesion individually, nanoparticles as fillers are often incorporated to create composite structures.

따라서 현재의 가교 기술의 한계를 극복하기 위해서는 가교 밀도를 조절할 수 있을 뿐만 아니라 물리화학적 상호작용에 의해 접착 특성에 영향을 줄 수 있는 가교제의 개발이 필요한 실정이다. 이와 관련하여 고분자 가교제('거대 가교제')는 여러 속성을 제공하기 때문에 소분자 가교제에 대한 유망한 대안으로 간주된다. 우선, 더 크고 조절 가능한 수의 반응성 관능기가 폴리머 백본(polymer backbone)에 접합될 수 있다. 따라서 전체 농도의 큰 변화 없이 넓은 범위에서 가교 밀도를 조절할 수 있다. 둘째, 다른 유형의 작용기가 동일한 중합체 사슬에 접합되어 다기능성을 나타낼 수 있다. 셋째, 충분한 물리적 상호작용과 혼화성이 보장되는 한 고분자 가교제 자체를 거대단량체로 사용할 수 있다. 따라서, 균일 용액의 농도 범위내에서, 둘 이상의 중합체성 가교결합제가 서로 반응하여 중합체성 네트워크를 형성할 수 있다. 넷째, 물리적 상호작용을 위한 경로가 거의 제공되지 않는 소분자와 달리, 고분자 가교제의 화학적 조성 및 물리적 치수는 다른 거대단량체와의 상이한 물리적 상호작용을 유도하여 생성되는 기계적 및 접착 특성을 최적화하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 기존의 선형 형태 대신에 폴리머 가교제에 그래프트 또는 분지형 형태를 채택하여 주변 폴리머 네트워크와의 물리적 상호 작용을 조절할 수 있다. 하전된 또는 소수성 모이어티는 각각 정전기 또는 소수성 상호작용을 생성하기 위해 추가로 포함될 수 있다.Therefore, in order to overcome the limitations of current crosslinking technology, it is necessary to develop a crosslinking agent capable of controlling the crosslinking density and influencing adhesive properties by physicochemical interactions. In this regard, macromolecular crosslinkers ('macrocrosslinkers') are considered promising alternatives to small molecule crosslinkers because they offer several properties. First, a larger, controllable number of reactive functional groups can be conjugated to the polymer backbone. Therefore, the crosslinking density can be adjusted in a wide range without a large change in the total concentration. Second, different types of functional groups can be conjugated to the same polymer chain to exhibit multifunctionality. Third, as long as sufficient physical interaction and miscibility are ensured, the polymeric crosslinking agent itself can be used as a macromonomer. Thus, within a concentration range of a homogeneous solution, two or more polymeric crosslinking agents can react with each other to form a polymeric network. Fourth, unlike small molecules that provide few pathways for physical interactions, the chemical composition and physical dimensions of polymeric crosslinkers can be controlled to optimize the resulting mechanical and adhesive properties by inducing different physical interactions with other macromonomers. there is. For example, by adopting a grafted or branched shape to the polymer crosslinker instead of the conventional linear shape, the physical interaction with the surrounding polymer network can be controlled. Charged or hydrophobic moieties may additionally be included to create electrostatic or hydrophobic interactions, respectively.

대한민국 등록특허 제10-1708074호(2017.02.17. 공개)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1708074 (2017.02.17. Publication)

본 발명은 고분자 브러시를 포함하는 가교제에 관한 것으로, 아지리딘기 및 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트를 포함하는 고분자 브러시의 길이 및 밀도를 조절하는 가교제를 제공하는데 있다.The present invention relates to a crosslinking agent comprising a polymer brush, and provides a crosslinking agent for controlling the length and density of a polymer brush comprising an aziridine group and polyethylene glycol acrylate.

본 발명은 아지리딘기 말단기를 갖는 양친매성 고분자를 포함하는 제1 브러시 단량체 및 제2 브러시 단량체를 포함하는 브러시 공중합체를 포함하고, 상기 제2 브러시 단량체는 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate), 폴리에틸렌글리콜 페닐에테르 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) phenyl ether acrylate), 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 메타아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate), 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) acrylate), 폴리에틸렌글리콜 메타아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methacrylate) 으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 가교제를 제공한다.The present invention includes a brush copolymer comprising a first brush monomer and a second brush monomer comprising an amphiphilic polymer having an aziridine group terminal group, wherein the second brush monomer is polyethylene glycol methyl ether acrylate (poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate), polyethylene glycol phenyl ether acrylate (poly(ethylene glycol) phenyl ether acrylate), polyethylene glycol methyl ether methacrylate (poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate), polyethylene glycol acrylate (poly(ethylene glycol) glycol) acrylate) and polyethylene glycol methacrylate (poly(ethylene glycol) methacrylate).

또한, 본 발명은 아지리딘 화합물 및 양친매성 고분자를 혼합하여 제1 브러시 단량체를 제조하는 제1 단계; 및 상기 제조된 제1 브러시 단량체, 제2 브러시 단량체 및 개시제를 혼합하고 반응시켜 브러시 공중합체를 제조하는 제2 단계를 포함하고, 상기 제2 브러시 단량체는 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate), 폴리에틸렌글리콜 페닐에테르 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) phenyl ether acrylate), 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 메타아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate), 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) acrylate) 및 폴리에틸렌글리콜 메타아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methacrylate)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 가교제의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises a first step of preparing a first brush monomer by mixing an aziridine compound and an amphiphilic polymer; and a second step of preparing a brush copolymer by mixing and reacting the prepared first brush monomer, second brush monomer, and initiator, wherein the second brush monomer is polyethylene glycol methyl ether acrylate (poly(ethylene glycol) ) methyl ether acrylate), polyethylene glycol phenyl ether acrylate (poly(ethylene glycol) phenyl ether acrylate), polyethylene glycol methyl ether methacrylate (poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate), polyethylene glycol acrylate (poly(ethylene glycol) ) acrylate) and polyethylene glycol methacrylate (poly (ethylene glycol) methacrylate).

더불어, 본 발명은 상기 서술한 가교제 및 예비중합체를 포함하고, 상기 예비중합체는 수성 또는 용제형 예비중합체를 포함하는 접착제를 제공한다.In addition, the present invention provides an adhesive comprising the above-described crosslinking agent and a prepolymer, wherein the prepolymer includes an aqueous or solvent-type prepolymer.

발명의 가교제는 고분자 브러시의 길이와 밀도를 조절함으로써 농도의 변화 없이 가교 밀도를 효과적으로 제어할 수 있으며, 다양한 기계적 및 접착 특성을 나타낼 수 있다. The crosslinking agent of the present invention can effectively control the crosslinking density without changing the concentration by adjusting the length and density of the polymer brush, and can exhibit various mechanical and adhesive properties.

또한, 본 발명의 가교제는 양친매성 특성을 갖는 폴리에틸렌글리콜을 포함하여 용매형 및 수성 접착제 모두 사용 가능한 이점이 있다.In addition, the crosslinking agent of the present invention includes polyethylene glycol having amphipathic properties, and thus has the advantage of being usable for both solvent-type and water-based adhesives.

도 1은 본 발명에 따른 가교제에 포함된 화합물의 구조 및 가교제를 도식화한 이미지이다:(a) 아지리딘-PEG-아크릴레이트(AzPEGA) 및 메틸-PEG-아크릴레이트(mPEGA)를 라디칼 공중합하여 폴리(mPEG-co-AzPEG)를 합성하고, Az-PEG 및 mPEG 브러시(P(AzPEG))로 구성된 브러시 공중합체, (b) AzPEG 브러시의 길이와 밀도를 조정하여 P(AzPEG)의 구조를 제어.
도 2는 아지리딘 브러시(DSAz)의 다양한 치환도에 따른 P(AzPEG400)의 1H-NMR 스펙트럼 결과이다.
도 3은 본 발명에 따른 가교제의 유변학적 물성을 측정한 결과이다:(a) 폴리(EHA-co-AA)와 P(AzPEG) 사이의 가교 반응 모식도; 및 P(AzPEG) 가교가 있거나 없는 폴리(EHA-co-AA)의 물리적 외관 이미지이고, (b-e) 다양한 농도(0-10%) 및 DSAz(DS1, DS3, DS5, 및 DS7)의 가교된 폴리(EHA-co-AA)의 저장 탄성률(G’) 및 손실 탄성률(G”)이다.
도 4는 본 발명에 따른 가교제의 저장 탄성률 및 손실 탄성률을 측정한 결과이다:(a-c) 폴리(EHA-co-AA)와 P(AzPEG) 사이의 가교 후 측정된 최대 저장 탄성률(G'MAX) 및 (d-f) G'MAX 및 G”MAX로부터 계산된 손실 탄젠트(Tan δ)이다.
도 5는 유리 기판에 대한 P(AzPEG) 가교된 폴리(EHA-co-AA)의 전단 탄성률 및 접착 강도를 측정하기 위해 랩 전단 테스트 수행한 결과이다:(a, d) P(AzPEG250), (b, e) P(AzPEG400) 및 (c, f) P(AzPEG 700) (*p<0.05). P(AzPEG) 가교가 없는 폴리(EHA-co-AA)를 대조군으로 사용했다.
도 6은 플라스틱 기판에 대한 P(AzPEG) 가교된 폴리(EHA-co-AA)의 전단 탄성률 및 접착 강도를 측정하기 위해 랩 전단 테스트 수행한 결과이다:(a, d) P(AzPEG250), (b, e) P(AzPEG400) 및 (c, f) P(AzPEG 700) (*p<0.05). P(AzPEG) 가교가 없는 폴리(EHA-co-AA)를 대조군으로 사용했다.
도 7은 유리 기판에 대한 P(AzPEG) 가교된 폴리(EHA-co-BA-co-MMA-co-AA-co-HEMA)의 전단 탄성률 및 접착 강도를 측정하기 위해 랩 전단 테스트 수행한 결과이다:(a, d) P(AzPEG250), (b, e) P(AzPEG400) 및 (c, f) P(AzPEG 700) (*p<0.05). P(AzPEG) 가교가 없는 폴리(EHA-co-AA)를 대조군으로 사용했다.
Figure 1 is a schematic image of the structure and crosslinking agent of the compound included in the crosslinking agent according to the present invention: (a) Poly (mPEG-co-AzPEG) was synthesized, a brush copolymer composed of Az-PEG and mPEG brush (P(AzPEG)), (b) the structure of P(AzPEG) was controlled by adjusting the length and density of the AzPEG brush.
2 is a 1 H-NMR spectrum result of P (AzPEG400) according to various substitution degrees of aziridine brush (DS Az ).
Figure 3 is the result of measuring the rheological properties of the crosslinking agent according to the present invention: (a) a schematic diagram of the crosslinking reaction between poly (EHA-co-AA) and P (AzPEG); and (be) physical appearance images of poly(EHA-co-AA) with and without P(AzPEG) crosslinking, and (be) crosslinked poly(EHA-co-AA) at various concentrations (0-10%) and DSAz (DS1, DS3, DS5, and DS7). are the storage modulus (G') and loss modulus (G") of (EHA-co-AA).
Figure 4 is the result of measuring the storage modulus and loss modulus of the crosslinking agent according to the present invention: (ac) maximum storage modulus (G' MAX ) measured after crosslinking between poly (EHA-co-AA) and P (AzPEG) and (df) the loss tangent (Tan δ) calculated from G' MAX and G” MAX .
5 is a result of a lap shear test performed to measure the shear modulus and adhesive strength of P(AzPEG) crosslinked poly(EHA-co-AA) to a glass substrate: (a, d) P(AzPEG250), ( b, e) P(AzPEG400) and (c, f) P(AzPEG 700) (*p<0.05). Poly(EHA-co-AA) without P(AzPEG) cross-linking was used as a control.
6 is a result of a lap shear test to measure the shear modulus and adhesive strength of P(AzPEG) crosslinked poly(EHA-co-AA) to a plastic substrate: (a, d) P(AzPEG250), ( b, e) P(AzPEG400) and (c, f) P(AzPEG 700) (*p<0.05). Poly(EHA-co-AA) without P(AzPEG) cross-linking was used as a control.
7 is a result of a lap shear test to measure the shear modulus and adhesive strength of P(AzPEG) crosslinked poly(EHA-co-BA-co-MMA-co-AA-co-HEMA) to a glass substrate. : (a, d) P(AzPEG250), (b, e) P(AzPEG400) and (c, f) P(AzPEG 700) (*p<0.05). Poly(EHA-co-AA) without P(AzPEG) cross-linking was used as a control.

이하, 본 발명에 대해 상세하게 서술한다.Hereinafter, the present invention is described in detail.

본 발명은 아지리딘기 말단기를 갖는 양친매성 고분자를 포함하는 제1 브러시 단량체 및 제2 브러시 단량체를 포함하는 브러시 공중합체를 포함하는 가교제를 제공한다.The present invention provides a crosslinking agent comprising a brush copolymer comprising a first brush monomer and a second brush monomer comprising an amphiphilic polymer having an aziridine terminal group.

본 발명의 가교제는 제1 브러시 단량체 및 제2 브러시 단량체가 일정한 비율로 랜덤하게 공중합된 브러시 공중합체를 포함할 수 있다.The crosslinking agent of the present invention may include a brush copolymer in which the first brush monomer and the second brush monomer are randomly copolymerized at a constant ratio.

상기 제1 브러시 단량체는 양친매성 고분자의 말단에 아지리딘기가 치환된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 양친매성 고분자는 폴리에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(poly(ethylene glycol) diacrylate)일 수 있다.The first brush monomer may be one in which an aziridine group is substituted at the end of an amphiphilic polymer. Specifically, the amphiphilic polymer may be poly(ethylene glycol) diacrylate.

상기와 같은 양친매성 고분자를 포함함으로써 본 발명의 가교제는 수성 또는 용제형 접착제에 모두 사용될 수 있다.By including the amphiphilic polymer as described above, the crosslinking agent of the present invention can be used for both aqueous or solvent type adhesives.

상기 제1 브러시 단량체의 분자량은 100 내지 1,000 g/mol일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 브러시 단량체의 분자량은 200 내지 1,000 g/mol, 200 내지 700 g/mol 또는 400 내지 700 g/mol일 수 있다.The molecular weight of the first brush monomer may be 100 to 1,000 g/mol. Specifically, the molecular weight of the first brush monomer may be 200 to 1,000 g/mol, 200 to 700 g/mol, or 400 to 700 g/mol.

상기 제1 브러시 단량체의 치환도는 10% 내지 85%일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 브러시 단량체의 치환도는 15% 내지 85%, 15% 내지 70% 또는 20% 내지 85%일 수 있다. The degree of substitution of the first brush monomer may be 10% to 85%. Specifically, the degree of substitution of the first brush monomer may be 15% to 85%, 15% to 70%, or 20% to 85%.

상기와 같이 제1 브러시 단량체를 포함하여 본 발명의 가교제는 브러시의 길이와 밀도를 제어하여 농도의 변화 없이 가교밀도를 효과적으로 제어할 수 있다. As described above, the crosslinking agent of the present invention including the first brush monomer can effectively control the crosslinking density without changing the concentration by controlling the length and density of the brush.

상기 제2 브러시 단량체는 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate), 폴리에틸렌글리콜 페닐에테르 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) phenyl ether acrylate), 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 메타아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate), 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) acrylate), 폴리에틸렌글리콜 메타아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methacrylate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제2 브러시 단량체는 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 아크릴레이트일 수 있다.The second brush monomer is polyethylene glycol methyl ether acrylate (poly (ethylene glycol) methyl ether acrylate), polyethylene glycol phenyl ether acrylate (poly (ethylene glycol) phenyl ether acrylate), polyethylene glycol methyl ether methacrylate (poly( ethylene glycol) methyl ether methacrylate), polyethylene glycol acrylate (poly(ethylene glycol) acrylate), and polyethylene glycol methacrylate (poly(ethylene glycol) methacrylate). More specifically, the second brush monomer may be polyethylene glycol methyl ether acrylate.

상기 제2 브러시 단량체의 분자량은 100 내지 1,000 g/mol일 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 브러시 단량체의 분자량은 200 내지 1,000 g/mol, 200 내지 700 g/mol 또는 400 내지 700 g/mol일 수 있다.The molecular weight of the second brush monomer may be 100 to 1,000 g/mol. Specifically, the molecular weight of the second brush monomer may be 200 to 1,000 g/mol, 200 to 700 g/mol, or 400 to 700 g/mol.

또한, 본 발명은 아지리딘 화합물 및 양친매성 고분자를 혼합하여 제1 브러시 단량체를 제조하는 제1 단계; 및 상기 제조된 제1 브러시 단량체, 제2 브러시 단량체 및 개시제를 혼합하고 반응시켜 브러시 공중합체를 제조하는 제2 단계를 포함하는 가교제의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises a first step of preparing a first brush monomer by mixing an aziridine compound and an amphiphilic polymer; and a second step of preparing a brush copolymer by mixing and reacting the prepared first brush monomer, second brush monomer, and initiator.

상기 제1 단계는 양친매성 고분자의 말단에 아지리딘기를 캡핑하는 단계이다. 구체적으로, 상기 제1 단계는 아지리딘 화합물을 기준으로 양친매성 고분자를 1 내지 1.5 몰비율로 혼합하고 질소분위기 및 상온에서 20~30시간 동안 교반하여 제1 브러시 단량체를 제조할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 단계는 아지리딘 화합물을 기준으로 양친매성 고분자를 1 내지 1.2 또는 1 내지 1.5의 몰비율로 혼합하고 질소분위기 및 상온에서 20~25시간 동안 교반하여 제1 브러시 단량체를 제조할 수 있다. The first step is a step of capping an aziridine group at the end of the amphiphilic polymer. Specifically, in the first step, the first brush monomer may be prepared by mixing the amphiphilic polymer at a molar ratio of 1 to 1.5 based on the aziridine compound and stirring for 20 to 30 hours in a nitrogen atmosphere at room temperature. More specifically, the first step is to prepare a first brush monomer by mixing the amphiphilic polymer at a molar ratio of 1 to 1.2 or 1 to 1.5 based on the aziridine compound and stirring for 20 to 25 hours in a nitrogen atmosphere at room temperature. can do.

상기 아지리딘 화합물은 아지리딘, 2-메틸아지리딘, 2-페닐아지리딘 및 2-메틸-3-페닐아지리딘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 아지리딘 화합물은 2-메틸아지리딘일 수 있다.The aziridine compound may include at least one selected from the group consisting of aziridine, 2-methylaziridine, 2-phenylaziridine, and 2-methyl-3-phenylaziridine. Specifically, the aziridine compound may be 2-methylaziridine.

상기 양친매성 고분자는 폴리에틸렌글리콜 다이아크릴레이트일 수 있다.The amphiphilic polymer may be polyethylene glycol diacrylate.

상기와 같은 양친매성 고분자를 포함함으로써 본 발명의 가교제는 수성 또는 용제형 접착제에 모두 사용될 수 있다. By including the amphiphilic polymer as described above, the crosslinking agent of the present invention can be used for both aqueous or solvent type adhesives.

상기 양친매성 고분자의 분자량은 100 내지 1,000 g/mol일 수 있다. 구체적으로, 상기 양친매성 고분자의 분자량은 200 내지 1,000 g/mol, 200 내지 700 g/mol 또는 400 내지 700 g/mol일 수 있다.The amphiphilic polymer may have a molecular weight of 100 to 1,000 g/mol. Specifically, the amphiphilic polymer may have a molecular weight of 200 to 1,000 g/mol, 200 to 700 g/mol, or 400 to 700 g/mol.

또한, 상기와 같은 분자량의 양친매성 고분자를 포함하여 본 발명의 가교제는 제1 브러시 단량체의 길이와 밀도를 제어하여 농도의 변화 없이 가교밀도를 효과적으로 제어할 수 있다In addition, the crosslinking agent of the present invention, including the above molecular weight amphiphilic polymer, can effectively control the crosslinking density without changing the concentration by controlling the length and density of the first brush monomer.

상기 제2 단계는 제1 브러시 단량체, 제2 브러시 단량체 및 개시제를 혼합하고 중합하여 브러시 공중합체를 제조하는 단계이고, 상기 제2 단계를 거쳐 제조된 브러시 공중합체는 제1 브러시 단량체 및 제2 브러시 단량체가 일정한 비율로 랜덤하게 공중합된 형태일 수 있다.The second step is a step of preparing a brush copolymer by mixing and polymerizing a first brush monomer, a second brush monomer, and an initiator, and the brush copolymer prepared through the second step is the first brush monomer and the second brush. It may be in the form of randomly copolymerized monomers at a constant ratio.

상기 제2 브러시 단량체는 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate), 폴리에틸렌글리콜 페닐에테르 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) phenyl ether acrylate), 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 메타아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate), 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) acrylate), 폴리에틸렌글리콜 메타아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methacrylate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제2 브러시 단량체는 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 아크릴레이트일 수 있다.The second brush monomer is polyethylene glycol methyl ether acrylate (poly (ethylene glycol) methyl ether acrylate), polyethylene glycol phenyl ether acrylate (poly (ethylene glycol) phenyl ether acrylate), polyethylene glycol methyl ether methacrylate (poly( ethylene glycol) methyl ether methacrylate), polyethylene glycol acrylate (poly(ethylene glycol) acrylate), and polyethylene glycol methacrylate (poly(ethylene glycol) methacrylate). More specifically, the second brush monomer may be polyethylene glycol methyl ether acrylate.

상기 제2 브러시 단량체의 분자량은 100 내지 1,000 g/mol일 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 브러시 단량체의 분자량은 200 내지 1,000 g/mol, 200 내지 700 g/mol 또는 400 내지 700 g/mol일 수 있다.The molecular weight of the second brush monomer may be 100 to 1,000 g/mol. Specifically, the molecular weight of the second brush monomer may be 200 to 1,000 g/mol, 200 to 700 g/mol, or 400 to 700 g/mol.

상기 개시제는 2,2'-아조비스(이소부티로니트릴)(AIBN), 4,4'-아조비스(4-시아노펜탄산), 2,2'-아조비스(2-시아노-2-부탄),1,1'-아조비스(시클로헥산카르바니트릴), 포타시움 펄설페이트, 소듐 펄설페이트, 암모늄 펄설페이트, 벤조일 펄옥사이드 및 Di-tert-부틸 펄옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 개시제는 2,2'-아조비스(이소부티로니트릴)(AIBN)일 수 있다.The initiator is 2,2'-azobis (isobutyronitrile) (AIBN), 4,4'-azobis (4-cyanopentanoic acid), 2,2'-azobis (2-cyano-2- butane), 1,1'-azobis (cyclohexanecarbanitrile), potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, benzoyl peroxide, and at least one selected from the group consisting of di-tert-butyl peroxide can include Specifically, the initiator may be 2,2'-azobis(isobutyronitrile) (AIBN).

상기 제2 단계는 제1 및 제2 브러시 단량체와 개시제를 혼합하여 질소로 30분 내지 2시간 동안 탈기하고, 질소 분위기 하에서 50~100℃ 또는 60~80℃의 온도로 15~30시간 또는 15~25시간 동안 반응시켜 브러시 공중합체를 제조할 수 있다. 추가적으로, 용매를 회전 증발기로 제거한 후 과량의 용매(디에틸에테르)로 2회 이상 세척할 수 있다.In the second step, the first and second brush monomers and the initiator are mixed and degassed with nitrogen for 30 minutes to 2 hours, and the temperature is 50 to 100 ° C or 60 to 80 ° C under a nitrogen atmosphere for 15 to 30 hours or 15 to 80 ° C. A brush copolymer can be prepared by reacting for 25 hours. Additionally, the solvent can be removed with a rotary evaporator and then washed twice or more with an excess of solvent (diethyl ether).

상기 제2 단계는 제1 및 제2 브러시 단량체의 농도는 0.1 내지 1.0 M일 수 있고, 상기 제2 단계에서 상기 제1 브러시 단량체와 상기 제2 브러시 단량체의 몰비는 0~80:20~100일 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 브러시 단량체의 농도는 0.1 내지 0.5 M일 수 있고, 상기 제1 브러시 단량체와 상기 제2 브러시 단량체의 몰비는 0~70:30~100일 수 있다.In the second step, the concentration of the first and second brush monomers may be 0.1 to 1.0 M, and in the second step, the molar ratio of the first brush monomer and the second brush monomer is 0 to 80:20 to 100. can Specifically, the concentration of the first and second brush monomers may be 0.1 to 0.5 M, and the molar ratio between the first brush monomer and the second brush monomer may be 0 to 70:30 to 100.

상기 제2 단계를 거쳐 제조된 브러시 공중합체에서, 상기 제1 브러시 단량체의 치환도는 10% 내지 85%일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 브러시 단량체의 치환도는 15% 내지 85%, 15% 내지 70% 또는 20% 내지 85%일 수 있다.In the brush copolymer prepared through the second step, the degree of substitution of the first brush monomer may be 10% to 85%. Specifically, the degree of substitution of the first brush monomer may be 15% to 85%, 15% to 70%, or 20% to 85%.

상기와 같이 제1 브러시 단량체를 포함하여 본 발명의 가교제는 브러시의 길이와 밀도를 제어하여 농도의 변화 없이 가교밀도를 효과적으로 제어할 수 있다. As described above, the crosslinking agent of the present invention including the first brush monomer can effectively control the crosslinking density without changing the concentration by controlling the length and density of the brush.

더불어, 본 발명은 상기 서술한 가교제 및 예비중합체를 포함하는 접착제를 제공한다.In addition, the present invention provides an adhesive comprising the above-described crosslinking agent and prepolymer.

이에 상응하는 특징들은 상술된 부분으로 대신하며, 이하에서 생략한다.Corresponding features are replaced by the above-mentioned parts, and are omitted below.

상기 가교제는 상기 예비중합체 100 phr을 기준으로 하여 1 내지 20 phr(parts per hundred resin)으로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 가교제는 상기 예비 중합체 100 phr을 기준으로 하여 1 내지 15 phr 또는 1 내지 10 phr으로 포함할 수 있다. The crosslinking agent may be included in an amount of 1 to 20 phr (parts per hundred resin) based on 100 phr of the prepolymer. Specifically, the crosslinking agent may be included in an amount of 1 to 15 phr or 1 to 10 phr based on 100 phr of the prepolymer.

상기 예비중합체는 수성 또는 용제형 예비중합체를 포함하고, 상기 수성 예비중합체는 poly(EHA-co-BA-co-MMA-co-AA-co-HEMA), poly(EHA-co-AA-co-MMA), poly(EHA-co-AA-co-HEMA), poly(EHA-co-MMA-co-AA), poly(BA-co-AA-co-HEMA) 및 poly(BA-co-AA-co-MMA)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 용제형 예비중합체는 폴리(에틸 헥실 아크릴레이트-co-아크릴산)(poly(ethyl hexyl acrylate-co-acrylic acid; poly(EHA-co-AA)), poly(EHA-co-AA-co-BA) (BA: Butyl Acrylate), poly(EHA-co-AA-co-MMA), poly(EHA-co-AA-co-Sty) (Sty: Styrene) 및 poly(EHA-co-AA-co-VAc) (VAc: Vinyl Acetate)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The prepolymer includes an aqueous or solvent-type prepolymer, and the aqueous prepolymer includes poly(EHA-co-BA-co-MMA-co-AA-co-HEMA), poly(EHA-co-AA-co- MMA), poly(EHA-co-AA-co-HEMA), poly(EHA-co-MMA-co-AA), poly(BA-co-AA-co-HEMA) and poly(BA-co-AA- co-MMA) may be one or more selected from the group consisting of. The solvent-type prepolymer is poly(ethyl hexyl acrylate-co-acrylic acid; poly(EHA-co-AA)), poly(EHA-co-AA-co-BA ) (BA: Butyl Acrylate), poly(EHA-co-AA-co-MMA), poly(EHA-co-AA-co-Sty) (Sty: Styrene) and poly(EHA-co-AA-co-VAc ) (VAc: Vinyl Acetate).

본 발명에 따른 접착제는 상기 서술한 가교제를 포함하여 가교제를 포함하지 않은 접착제와 비교하여 향상된 저장 탄성률, 손실 탄성률을 나타내고, 이는 가교제의 제1 브러시 단량체의 길이에 따라 영향을 받을 수 있다.The adhesive according to the present invention includes the crosslinking agent described above and exhibits improved storage modulus and loss modulus compared to adhesives without the crosslinking agent, which may be affected by the length of the first brush monomer of the crosslinking agent.

또한, 본 발명에 따른 접착제는 상기 서술한 가교제를 포함하여 가교제의 농도에 따라 전단 탄성률과 접착 강도가 증가하고, 이는 가교 밀도가 접착 강도에 영향을 미쳐 가교 밀도가 증가할수록 접착 강도가 증가할 수 있다.In addition, the adhesive according to the present invention includes the above-mentioned crosslinking agent, and the shear modulus and adhesive strength increase depending on the concentration of the crosslinking agent, which means that the crosslinking density affects the adhesive strength, so that the adhesive strength can increase as the crosslinking density increases. there is.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for explaining the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention. .

재료ingredient

4-디메틸아미노피리딘(DMAP), 4-메톡시페놀, 글리시딜 메타크릴레이트(GMA), 폴리(에틸렌글리콜) 디아크릴레이트(Mn 250, 400 및 700g/mol)(PEGDA250, PEGDA400 및 PEGDA700), 폴리(에틸렌글리콜) 메틸에테르아크릴레이트(mPEGA, Mn 480g/mol), n-부틸 아크릴레이트(n-BA), 암모늄 퍼설페이트(APS) 및 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(TEMED)은 Sigma-Aldrich에서 구입했다. 디메틸설폭사이드(DMSO), 2-부타논, 2-에틸헥실아크릴레이트(EHA), 아크릴산(AA), 에틸아세테이트(EtAc), 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(HEMA), 테트라하이드로퓨란(THF), 탄산나트륨은 삼전화학(서울, 한국)에서 구입했다. 2-메틸아지리딘(2-methylaziridine)은 한울화학(울산, 한국)에서 구입했다. 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오니릴)(AIBN)은 Junsei Chemical Co.(Tokyo, Japan)에서 구입했다. 무수 톨루엔은 Alfa Aesar에서 구입했다. mPEGA를 염기성 알루미나 컬럼에 통과시켜 정제하여 억제제를 제거하고 AIBN을 메탄올에서 재결정한 후 사용하였다.4-dimethylaminopyridine (DMAP), 4-methoxyphenol, glycidyl methacrylate (GMA), poly(ethylene glycol) diacrylate (Mn 250, 400 and 700 g/mol) (PEGDA250, PEGDA400 and PEGDA700) , poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate (mPEGA, Mn 480 g/mol), n-butyl acrylate (n-BA), ammonium persulfate (APS) and N,N,N',N'-tetramethylethylene Diamine (TEMED) was purchased from Sigma-Aldrich. Dimethylsulfoxide (DMSO), 2-butanone, 2-ethylhexylacrylate (EHA), acrylic acid (AA), ethylacetate (EtAc), 2-hydroxyethylmethacrylate (HEMA), tetrahydrofuran (THF) ), and sodium carbonate was purchased from Samjeon Chemical (Seoul, Korea). 2-methylaziridine was purchased from Hanul Chemical (Ulsan, Korea). 2,2′-azobis(2-methylpropioniril) (AIBN) was purchased from Junsei Chemical Co. (Tokyo, Japan). Anhydrous toluene was purchased from Alfa Aesar. mPEGA was purified by passing through a basic alumina column to remove the inhibitor, and AIBN was used after recrystallization from methanol.

실시예 1Example 1

1-1)아지리딘-PEG-아크릴레이트(Synthesis of aziridine-PEG-acrylate; AzPEGA) 1-1) Synthesis of aziridine-PEG-acrylate (AzPEGA)

아지리딘(aziridine) 작용기는 마이클 첨가(Michael addition)에 의해 PEGDA에 결합(conjugated)되었다. 2-메틸아지리딘(3.57g, 62.6mmol)을 PEGDA250(14.2g, 56.9mmol)에 천천히 첨가하고, 건조 질소(N2) 분위기 및 실온에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 후, 과량의 2-메틸아지리딘을 회전 증발기(rotary evaporation)를 통해 제거하여 AzPEGA250을 합성하였고, 생성물은 무색 액체이고, 수율은 91%이다. 다른 분자량의 PEGA400 및 PEGA700을 사용하여 위의 과정과 동일하게 AzPEGA400 및 AzPEGA700을 합성하였고, 생성물은 무색 액체이고, 각각의 수율은 93.4% 및 93.7%이다.The aziridine functional group was conjugated to PEGDA by Michael addition. 2-methylaziridine (3.57g, 62.6mmol) was slowly added to PEGDA250 (14.2g, 56.9mmol), and stirred for 24 hours under a dry nitrogen (N 2 ) atmosphere at room temperature. After the reaction, excess 2-methylaziridine was removed by rotary evaporation to synthesize AzPEGA250, and the product was a colorless liquid with a yield of 91%. AzPEGA400 and AzPEGA700 were synthesized in the same manner as above using PEGA400 and PEGA700 of different molecular weights, and the products were colorless liquids, respectively, with yields of 93.4% and 93.7%.

1-2)아지리딘-PEG- 브러시 공중합체(poly(mPEG-co-AzPEG) 합성)1-2) Aziridine-PEG-brush copolymer (poly(mPEG-co-AzPEG) synthesis)

m-PEGA 및 AzPEGA는 자유 라디칼 중합에 의해 공중합되었다. 다양한 몰비의 mPEGA 및 AzPEG를 무수 톨루엔에 용해시켰고(단량체 농도=0.35M, mPEGA 대 AzPEG의 몰비=95:5, 90:10, 80:20, 70:30, 50:50, 30:70, 10:90 및 0:100), 이어서 개시제에 대한 단량체의 몰비가 50이 되도록 개시제로 AIBN을 첨가하였다.m-PEGA and AzPEGA were copolymerized by free radical polymerization. Various molar ratios of mPEGA and AzPEG were dissolved in anhydrous toluene (monomer concentration = 0.35 M, molar ratio of mPEGA to AzPEG = 95:5, 90:10, 80:20, 70:30, 50:50, 30:70, 10 :90 and 0:100), then AIBN was added as an initiator such that the mole ratio of monomer to initiator was 50.

혼합물을 건조 질소(N2)로 1시간 동안 탈기하고, 건조 질소(N2) 분위기 하에 70℃에서 20시간 동안 반응시켰다. 중합 후 용매를 회전 증발기로 제거하고 남은 혼합물을 침전시키고 과량의 디에틸에테르로 2회 세척하였다. 진공에서 건조하여 최종생성물을 얻었다. 1H-NMR 분광법을 사용하여 폴리(mPEG-co-AzPEG)의 화학 구조를 확인하였다. AzPEG 브러시(brush) 및 mPEG 브러시에 해당하는 특성 피크의 적분값을 사용하여 AzPEG(DSAz)의 치환도를 계산했다. 유사하게, AIBN과 두 브러시에 해당하는 특성 피크의 적분 값을 사용하여 분자량을 계산했다.The mixture was degassed with dry nitrogen (N 2 ) for 1 hour, and reacted at 70° C. for 20 hours under a dry nitrogen (N 2 ) atmosphere. After polymerization, the solvent was removed with a rotary evaporator, and the remaining mixture was precipitated and washed twice with an excess of diethyl ether. Drying in vacuo gave the final product. The chemical structure of poly(mPEG-co-AzPEG) was confirmed using 1 H-NMR spectroscopy. The degree of substitution of AzPEG (DSAz) was calculated using the integral of the characteristic peaks corresponding to the AzPEG brush and the mPEG brush. Similarly, the molecular weight was calculated using AIBN and the integral of the characteristic peaks corresponding to the two brushes.

실시예 2Example 2

2-1) 용매형 접착제2-1) Solvent type adhesive

용매형 접착제 예비 중합체, 폴리(2-에틸헥실 아크릴레이트-co-아크릴산)(poly(EHA-co-AA))는 용액 중합에 의해 합성되었다. 기계적 교반기 및 응축기가 장착된 3구 둥근 바닥 플라스크에 단량체, EHA, AA 및 개시제 AIBN를 에틸아세테이트(EtAc)에 용해시켰고, 이때 단량체 대 용매의 비율이 1:1이고, EHA 대 AA의 비율은 95:5이고, 개시제는 단량체의 0.3wt%의 비율로 용해시켰다. 혼합물을 1시간 동안 건조 질소(N2) 분위기 하에 60℃에서 3시간 동안 교반하였다. 중합 후, 혼합물을 실온으로 냉각하고 진공 건조하여 생성물을 얻었다.A solvent-based adhesive prepolymer, poly(2-ethylhexyl acrylate-co-acrylic acid) (poly(EHA-co-AA)), was synthesized by solution polymerization. Monomers, EHA, AA, and initiator AIBN were dissolved in ethyl acetate (EtAc) in a three-necked round bottom flask equipped with a mechanical stirrer and condenser, with a monomer to solvent ratio of 1:1 and EHA to AA ratio of 95 :5, and the initiator was dissolved in a ratio of 0.3wt% of the monomer. The mixture was stirred for 3 hours at 60° C. under dry nitrogen (N 2 ) atmosphere for 1 hour. After polymerization, the mixture was cooled to room temperature and vacuum dried to obtain the product.

2-2) 수성 접착제2-2) Water-based adhesive

수성 접착제 예비 중합체는 유화 중합에 의해 합성되었다. 먼저, 18.5 mL 탈이온수(DI water), 2 g SDS 및 65% EHA, 20% n-BA, 10% MMA, 3% AA 및 HEMA 2%로 구성된 총 단량체 53.3 g을 격렬하게 혼합하여 예비-에멀젼을 제조했다. 18.5 mL 탈이온수 중 0.33 g 탄산나트륨 및 0.084% 중탄산나트륨으로 이루어진 완충 용액을 질소(N2) 분위기 하에 3구 플라스크에 넣고 80℃로 가열하였다. 그런 다음, 예비-에멀젼과 APS의 총량의 10%(v/v)를 완충액에 첨가하고 APS 개시제 용액의 총량의 10%(탈이온수 1mL 중 0.33g APS)를 첨가한 후 반응을 시작하였다. 나머지 예비-에멀젼 및 개시제를 80℃에서 2시간에 걸쳐 첨가하였다. 이후 1시간 더 교반한 후 상온에서 반응을 종결시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각하고 진공에서 건조하여 생성물을 얻었다.The water-based adhesive prepolymer was synthesized by emulsion polymerization. First, 18.5 mL DI water, 2 g SDS and 53.3 g of total monomers consisting of 65% EHA, 20% n-BA, 10% MMA, 3% AA and 2% HEMA were vigorously mixed to form a pre-emulsion. has manufactured A buffered solution consisting of 0.33 g sodium carbonate and 0.084% sodium bicarbonate in 18.5 mL deionized water was placed in a three-necked flask under a nitrogen (N 2 ) atmosphere and heated to 80°C. Then, 10% (v/v) of the total amount of the pre-emulsion and APS was added to the buffer and 10% of the total amount of the APS initiator solution (0.33 g APS in 1 mL of deionized water) was added to start the reaction. The rest of the pre-emulsion and initiator were added over 2 hours at 80°C. After further stirring for 1 hour, the reaction was terminated at room temperature. The mixture was cooled to room temperature and dried in vacuo to give the product.

실시예 3Example 3

접착성 예비중합체 및 폴리(mPEG-co-AzPEG) 가교제를 용매에 25%(w/v)로 용해시켰다. 용제형 접착제용 용매는 THF이고, 수성 접착제용 용매는 탈이온수를 사용했다. 가교제의 양은 수지 100 부당 1, 5 및 10부(phr)였다. 용액을 두 기판(75mm × 25mm)의 겹치는 영역(25mm × 25mm) 사이에 놓고 건조하고 진공에서 20분 동안 80℃에서 열 경화시켰다. 추가 경화를 위해 실온에서 3시간 동안 냉각시키고 기계적 테스트 전에 평형에 도달했다.The adhesive prepolymer and poly(mPEG-co-AzPEG) crosslinker were dissolved in a solvent at 25% (w/v). The solvent for the solvent-based adhesive was THF, and the solvent for the water-based adhesive was deionized water. The amount of crosslinker was 1, 5 and 10 parts per 100 parts resin (phr). The solution was placed between overlapping areas (25 mm × 25 mm) of two substrates (75 mm × 25 mm), dried and thermally cured at 80 °C for 20 min in vacuum. Cooled at room temperature for 3 hours for further curing and allowed to equilibrate before mechanical testing.

접착 특성을 측정하기 위해 랩 전단 시험을 수행하였고, 접착제가 결합된 기판은 접착제가 완전히 파손될 때까지 12mm/min로 단축 신장되었고, 응력-변형률 플롯이 얻어졌다(Model 3343, Instron). 전단 탄성률는 초기 10%의 기울기로 계산되었다. 실험 중 얻은 가장 높은 응력값을 접착강도로 선택했다.A lap shear test was performed to measure adhesive properties, and the adhesive-bonded substrate was uniaxially stretched at 12 mm/min until the adhesive was completely broken, and a stress-strain plot was obtained (Model 3343, Instron). The shear modulus was calculated with an initial slope of 10%. The highest stress value obtained during the experiment was selected as the adhesive strength.

실시예 4Example 4

경화 과정 중 유변학적 특성의 변화는 회전디스크 레오미터(Kinexus, Malvern)를 사용하여 모니터링되었다. 샘플 스테이지에 예비중합체 용액을 놓고, 작은 진폭의 진동 전단 모드에서 80℃에서 시간 경과에 따른 저장 탄성률(G’) 및 손실 탄성률(G”)을 측정했다. 회전 디스크의 주파수와 변형률 각각 1Hz와 10%였다.Changes in rheological properties during curing were monitored using a rotating disk rheometer (Kinexus, Malvern). The prepolymer solution was placed on a sample stage and the storage modulus (G') and loss modulus (G") over time were measured at 80°C in a small amplitude oscillatory shear mode. The frequency and strain of the rotating disk were 1 Hz and 10%, respectively.

실험예 1Experimental Example 1

AzPEG 브러시 공중합체(poly(mPEG-co-AzPEG)를 합성하는 방법으로, 아지리딘 모이어티를 함유하는 가교제는 다양한 중합체 물질에 대한 가교제로 오랫동안 사용되었다. 다른 가교결합제와 마찬가지로 대부분 작은 분자 또는 제한된 수의 아지리딘 그룹이 있는 올리고머이다. 반면에 폴리머 플랫폼에서 더 크고 조정가능한 수의 아지리딘을 갖는 것은 주어진 농도에서 가교 밀도의 더 큰 제어범위를 허용할 수 있다. 따라서 조절 가능한 아지리딘 그룹의 수를 나타내는 폴리머는 유망한 매크로-가교제로 볼 수 있다. 이때, 아지리딘 잔기를 갖는 고분자의 후개질(post-modification) 보다는 아지리딘을 함유한 아크릴계 단량체의 라디칼 공중합을 이용하여 대량 생산을 가능하게 하고, 분자량 및 치환도를 조절할 수 있도록 하였다.As a method of synthesizing AzPEG brush copolymers (poly(mPEG-co-AzPEG), crosslinkers containing aziridine moieties have long been used as crosslinkers for a variety of polymeric materials. Like other crosslinkers, most are small molecules or limited number is an oligomer with aziridine groups of 2. On the other hand, having a larger and tunable number of aziridine groups in the polymer platform can allow greater control over the cross-link density at a given concentration, thus increasing the number of tunable aziridine groups. The indicated polymer can be regarded as a promising macro-crosslinking agent, which enables mass production by using radical copolymerization of acrylic monomers containing aziridine rather than post-modification of polymers having aziridine moieties and molecular weight And the degree of substitution was adjustable.

먼저, 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트(PEGDA)에 2-메틸아지리딘을 쉬운 마이클 첨가 반응에 의해 아지리딘 함유 단량체를 합성하여 아지리딘-PEG-아크릴레이트(AzPEGA)를 제조하였다. 이 연구에서는 AzPEGA(즉, AzPEGA250, AzPEGA400 및 AzPEGA700)를 합성하는 데, 3가지 다른 분자량 250, 400 및 700g/mol의 PEGDA가 사용되었으므로 생성된 폴리머는 서로 다른 브러시 길이를 갖는다. 그런 다음, 공단량체로서 AzPEGA 및 메톡시 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트(mPEG)를 중합하여 AzPEGA 및 mPEG 브러시가 있는 공중합체인 폴리(mPEG-co-AzPEG)를 합성했습니다(도 1a). 단순화를 위해 poly(mPEG-co-AzPEG)는 여기에서 P(AzPEG)라고 하고 AzPEGA의 다른 분자량은 P(AzPEG250), P(AzPEG400) 및 P(AzPEG700)로 표시된다.First, aziridine-PEG-acrylate (AzPEGA) was prepared by synthesizing an aziridine-containing monomer by a facile Michael addition reaction of 2-methylaziridine to poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA). In this study, three different PEGDAs with molecular weights of 250, 400 and 700 g/mol were used to synthesize AzPEGA (i.e. AzPEGA250, AzPEGA400 and AzPEGA700), so the resulting polymers have different brush lengths. Then, poly(mPEG-co-AzPEG), a copolymer with AzPEGA and mPEG brushes, was synthesized by polymerizing AzPEGA and methoxy polyethyleneglycol acrylate (mPEG) as comonomers (Figure 1a). For simplicity, poly(mPEG-co-AzPEG) is referred to here as P(AzPEG) and the different molecular weights of AzPEGA are denoted as P(AzPEG250), P(AzPEG400) and P(AzPEG700).

총 브러시 수에서 아지리딘 그룹의 비율인 아지리딘 그룹의 치환정도(DSAz)는 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 AzPEGA와 mPEGA의 비율을 8가지 다른 조합(DS1~DS8)으로 변경하여 간단히 제어했다. AzPEGA의 분자량(MW)에 관계없이 P(AzPEG)의 DSAz 범위는 유사하게 최대 약 82%까지 조절되었다(표 1). 또한 P(AzPEG) 백본의 길이도 DSAz에 관계없이 일정하게 유지되었다. 이러한 결과는 mPEGA 및 AzPEGA의 자유 라디칼 공중합이 AzPEGA의 크기 및 상대 농도에 의해 방해받지 않음을 입증했다.The degree of substitution of aziridine groups (DS Az ), which is the ratio of aziridine groups to the total number of brushes, was controlled simply by changing the ratio of AzPEGA to mPEGA to eight different combinations (DS1 to DS8), as shown in Table 1 below. Regardless of the molecular weight (MW) of AzPEGA, the DS Az range of P(AzPEG) was similarly controlled up to about 82% (Table 1). Also, the length of the P(AzPEG) backbone remained constant regardless of DS Az . These results demonstrated that the free radical copolymerization of mPEGA and AzPEGA is not hindered by the size and relative concentration of AzPEGA.

또한, 본 발명의 가교제의 장점은 브러시 링커로서 PEG의 양친매성 특성이다. PEG가 광범위하게 존재하면 모든 P(AzPEG)가 대부분의 유기 용매뿐만 아니라 물에도 용해될 수 있다. 결과적으로 P(AzPEG)는 소수성 폴리에틸렌 골격을 가지고 있음에도 불구하고 용매형 및 수성 접착 재료 모두에서 가교제로 사용할 수 있다.In addition, an advantage of the crosslinker of the present invention is the amphiphilic nature of PEG as a brush linker. The widespread presence of PEG makes all P(AzPEG) soluble in water as well as in most organic solvents. As a result, P(AzPEG) can be used as a crosslinking agent in both solvent-based and aqueous adhesive materials despite having a hydrophobic polyethylene backbone.

## DSAz (%)DS Az (%) AzPEGA250AzPEGA250 AzPEGA400AzPEGA400 AzPEGA700AzPEGA700 DS 1DS 1 44 44 1010 DS 2DS 2 88 66 1414 DS 3DS 3 1818 1414 2222 DS 4DS4 2424 2020 3434 DS 5DS 5 3636 3636 4747 DS 6DS 6 6464 5454 5656 DS 7DS 7 7474 6464 6666 DS 8DS8 8282 7878 7474

실험예 2Experimental Example 2

고분자 브러시의 구조를 효율적으로 제어할 수 있는 능력으로 P(AzPEG)는 다양한 접착 재료의 유변학적 특성(기계적 및 접착 특성)을 확인하기 위해, P(AzPEG)는 잘 알려진 아크릴 접착제인 폴리(에틸 헥실 아크릴레이트-co-아크릴산)(poly(ethyl hexyl acrylate-co-acrylic acid; poly(EHA-co-AA))의 가교제로 사용되었다. 카르복실산의 존재로 인해, 폴리(EHA-co-AA)는 아지리딘과의 고리열림 친핵 반응(ring-opening nucleophilic reaction)을 통해 P(AzPEG)와 반응할 수 있다. 가교 밀도를 제어하기 위해 4개의 다른 DSAz(DS1, DS3, DS5 및 DS7)와 분자량이 다른 AzPEG(AzPEG250, AzPEG400, AzPEG700)를 사용하였으며, P(AzPEG) 농도는 10phr까지 조절하였다.With the ability to efficiently control the structure of polymer brushes, P(AzPEG) is used to determine the rheological properties (mechanical and adhesive properties) of various adhesive materials, and P(AzPEG) is used for poly(ethyl hexyl, a well-known acrylic adhesive). acrylate-co-acrylic acid) (poly(ethyl hexyl acrylate-co-acrylic acid; poly(EHA-co-AA)) was used as a crosslinker. Due to the presence of carboxylic acid, poly(EHA-co-AA) can react with P(AzPEG) through a ring-opening nucleophilic reaction with aziridine.4 different DS Az (DS1, DS3, DS5 and DS7) and molecular weight These different AzPEGs (AzPEG250, AzPEG400, AzPEG700) were used, and the concentration of P(AzPEG) was adjusted up to 10 phr.

poly(EHA-co-AA)와 P(AzPEG) 간의 가교 반응 중 유변학적 특성의 변화는 가교 반응 중 저장 탄성률(G') 및 손실 탄성률(G”)을 측정하여 조사했다(도 3). DSAz가 증가함에 따라 G”에 비해 시간이 지남에 따라 G'의 증가가 더 두드러졌다. 또한, G'는 더 높은 DSAz(DS5 및 DS7)에서 P(AzPEG) 농도와 함께 증가했다. 이러한 결과는 P(AzPEG)가 폴리(EHA-co-AA)의 가교 밀도를 효과적으로 제어할 수 있음을 분명히 나타낸다. G'의 차이는 낮은 DSAz(DS1 및 DS3)에서 눈에 띄지 않았으며, 이는 제한된 수의 아지리딘 그룹이 기계적 강도를 크게 부여하지 않기 때문일 수 있다.Changes in rheological properties during the crosslinking reaction between poly(EHA-co-AA) and P(AzPEG) were investigated by measuring the storage modulus (G') and loss modulus (G”) during the crosslinking reaction (FIG. 3). As DS Az increased, the increase in G' over time was more pronounced compared to G”. Also, G' increased with P(AzPEG) concentration at higher DS Az (DS5 and DS7). These results clearly indicate that P(AzPEG) can effectively control the cross-linking density of poly(EHA-co-AA). The difference in G' was not noticeable at low DS Az (DS1 and DS3), possibly because the limited number of aziridine groups do not confer significant mechanical strength.

AzPEG 브러시 길이의 영향은 전단 탄성률과 상관관계가 있는 가교 반응 완료 후 최대 저장 단성률(G'MAX)에 의해 입증되었습니다(도 4). 동일한 DSAz에서 G'MAX는 모든 P(AzPEG) 농도에서 AzPEG의 길이에 따라 감소했습니다. 이 결과는 AzPEG 브러시의 길이가 가교 반응에 상당한 영향을 미친다는 것을 확인하였다. AzPEG250에서 AzPEG700으로 브러시 길이를 늘리면 더 긴 AzPEG 브러시의 형태 이동성이 감소하여 반응성이 감소했다(도 4).The effect of AzPEG brush length was demonstrated by the maximum storage shear modulus ( G'MAX ) after completion of the cross-linking reaction, which correlated with the shear modulus (Figure 4). At the same DS Az , G'MAX decreased with the length of AzPEG at all P(AzPEG) concentrations. This result confirmed that the length of the AzPEG brush had a significant effect on the cross-linking reaction. Increasing the brush length from AzPEG250 to AzPEG700 reduced the shape mobility of the longer AzPEG brushes, resulting in reduced responsiveness (Fig. 4).

점성 전구체(sol)에서 가교 구조(겔)로의 전환 정도를 나타내는 최대 G' 및 G”값에서 계산된 손실 탄젠트도 DS5 및 DS7에 대한 DSAz 및 농도 증가에 따라 크게 감소했다(도 4d-f). 손실 탄젠트는 낮은 G'MAX 값과 일치하는 낮은 DSAz(DS1 및 DS3)에서 의미 있는 변화를 나타내지 않았다. 이러한 결과는 P(AzPEG)에 의한 가교 밀도의 제어를 추가로 확인시켜 주었다.Loss tangents calculated from the maximum G' and G” values, which represent the degree of conversion from a viscous precursor (sol) to a cross-linked structure (gel), also decreased significantly with increasing DS Az and concentration for DS5 and DS7 (Fig. 4d–f). . Loss tangents showed no significant change at low DSAz (DS1 and DS3) consistent with low G'MAX values. These results further confirmed the control of cross-linking density by P(AzPEG).

실험예 3Experimental Example 3

P(AzPEG)로 가교된 poly(EHA-co-AA)의 접착 특성을 조사하여 반응성 작용기의 밀도와 브러시 구조를 통해 세련된 방식으로 응집 및 접착 거동을 제어하는 P(AzPEG)의 효과를 평가했습니다. 접착제는 유리 기판 사이에서 경화되었으며 전단 탄성률(shear moduli)과 접착 강도를 측정하기 위해 랩 전단 테스트를 수행했다(도 5).The adhesive properties of poly(EHA-co-AA) cross-linked with P(AzPEG) were investigated to evaluate the effectiveness of P(AzPEG) in controlling aggregation and adhesion behavior in a sophisticated manner through the density and brush structure of reactive functional groups. The adhesive was cured between glass substrates and lap shear tests were performed to measure shear moduli and adhesive strength (FIG. 5).

브러시 길이에 관계없이 DSAz가 증가함에 따라 전단 탄성률과 접착 강도가 점진적으로 증가하는 것이 분명했으며, 이는 가장 높은 DSAz(DS7)에서 최대값을 나타낸다. 이러한 결과는 증가된 가교 밀도와 그로 인한 응집력 증가가 기계적 강도를 촉진하고 조기 구조 붕괴를 방지하는 데 도움이 되었음을 의미한다. 또한, 접착 영역을 결정적으로 지배하는 응집 영역으로 인해 종종 기판 계면에서 접착력의 약화로 이어지는 과도한 응집력 증가는 특히 낮은 P(AzPEG) 농도에서 DSAz가 증가함에 따라 발생하지 않았다.It was evident that the shear modulus and adhesive strength gradually increased with increasing DS Az regardless of the brush length, which showed a maximum at the highest DS Az (DS7). These results imply that the increased cross-linking density and resulting increase in cohesive force promoted mechanical strength and helped prevent premature structural collapse. In addition, excessive cohesive force increase, which often leads to a weakening of the adhesive force at the substrate interface due to the cohesive region critically dominating the adhesive region, did not occur with increasing DS Az , especially at low P(AzPEG) concentrations.

그러나 DS7에서 최대 접착 강도와 전단 탄성률는 1 phr의 가장 낮은 P(AzPEG) 농도에서 나타났고 P(AzPEG) 농도에 따라 감소했다. 도 4에서 더 높은 G'MAX 및 손실 탄젠트에 의해 입증된 바와 같이 더 높은 DSAz는 더 큰 정도의 가교를 가져왔기 때문에 더 높은 P(AzPEG) 농도에서 감소된 접착 강도는 접착력을 심각하게 손상시키는 접착력이 실질적으로 증가했을 가능성이 높다. 그러나, 더 낮은 DSAz에서는 증가된 응집력이 접착력을 손상시킬 만큼 충분히 높지 않았기 때문에 P(AzPEG) 농도와 함께 전단 탄성률 및 접착 강도가 증가했다. 그럼에도 불구하고 다양한 농도와 DSAz를 갖는 P(AzPEG)를 통합함으로써 접착 특성을 광범위하게 제어할 수 있었다.However, the maximum adhesive strength and shear modulus in DS7 appeared at the lowest P(AzPEG) concentration of 1 phr and decreased with P(AzPEG) concentration. The reduced adhesive strength at higher P(AzPEG) concentrations severely impairs adhesion, as higher DS Az resulted in a greater degree of crosslinking, as evidenced by the higher G′ MAX and loss tangent in FIG. 4 . It is highly likely that the adhesive force has substantially increased. However, at lower DS Az , shear modulus and adhesive strength increased with P(AzPEG) concentration as the increased cohesive force was not high enough to impair adhesion. Nevertheless, by incorporating P(AzPEG) with different concentrations and DS Az , the adhesive properties could be controlled over a wide range.

DSAz를 사용한 전단 탄성률 및 접착 강도의 증가는 P(AzPEG250)의 경우 더 점진적인 반면, 도 4의 G'MAX에서 유사하게 입증된 바와 같이 P(AzPEG400) 및 P(AzPEG700)의 경우 더 높은 DSAz에서 더 두드러졌다. 특히 P(AzPEG700)의 경우 전단탄성률과 접착강도는 DSAz가 낮을수록(DS1, DS3) 유의한 증가를 나타내지 않았다. 이것은 P(AzPEG)에 의해 조절되는 가교 밀도가 접착 특성에 직접적인 영향을 미친다는 의미이며, 보다 충분한 응집을 위해서는 특정 밀도의 아지리딘 그룹이 필요하다는 것을 알 수 있다.The increase in shear modulus and adhesive strength with DS Az is more gradual for P( AzPEG250 ), whereas higher DS Az was more pronounced in In particular, in the case of P (AzPEG700), the shear modulus and adhesive strength did not show a significant increase as DS Az was lower (DS1, DS3). This means that the cross-linking density controlled by P(AzPEG) has a direct effect on the adhesive properties, and it can be seen that a certain density of aziridine groups is required for more sufficient aggregation.

동일한 DSAz에서 접착 강도가 가장 낮았음에도 불구하고 P(AzPEG700)에서 가장 높았기 때문에 브러시 길이의 영향도 확인하였다(도 5의 d-f). 접착력은 더 긴 브러시가 높은 변형률에서 형태적 유연성을 통해 변형되고 주변 폴리머 사슬과 더 큰 사슬 엉킴을 통해 접착력을 유지하는 데 도움이 되는 능력으로 인해 강화되었을 수 있다.Although the adhesive strength was the lowest at the same DS Az , it was the highest at P (AzPEG700), so the effect of the brush length was also confirmed (df in FIG. 5). Adhesion may be enhanced due to the ability of the longer brushes to deform through morphological flexibility at high strain and help maintain adhesion through larger chain entanglement with the surrounding polymer chains.

실험예 4Experimental Example 4

P(AzPEG)-가교된 폴리(EHA-co-AA)의 접착 특성은 널리 사용되는 아크릴 플라스틱 기판인 폴리(메틸 메타크릴레이트)에서 평가되었으며, 유리 기판에서 평가한 것과 비교하였다(도 6). 우선 주어진 DSAz에서 브러시 길이에 관계없이 P(AzPEG)와 함께 전단 탄성률 및 접착 강도가 모두 증가하였고, 이는 가장 낮은 P(AzPEG) 농도에서 가장 높은 값이 입증된 유리 기판의 경우는 그렇지 않았다 . 이는 유리 표면(폴리머-유리 상호작용)보다 폴리머 표면(폴리머-폴리머 상호작용)에 대한 더 큰 계면 결합 때문일 가능성이 높고, 각각의 DSAz 및 P(AzPEG) 농도에서 플라스틱 기판에 대한 더 높은 전단 탄성률 및 접착 강도에 의해 더 확인할 수 있다. 이러한 결과, DSAz와 P(AzPEG)의 농도에 의한 응집력 증가는 접착력을 계속 촉진하는 것을 확인하였다.The adhesive properties of P(AzPEG)-crosslinked poly(EHA-co-AA) were evaluated on poly(methyl methacrylate), a widely used acrylic plastic substrate, and compared to those evaluated on glass substrates (FIG. 6). First, at a given DS Az , both the shear modulus and adhesive strength increased with P(AzPEG) regardless of the brush length, which was not the case for glass substrates, where the highest values were demonstrated at the lowest P(AzPEG) concentration. This is most likely due to the larger interfacial bonding to the polymer surface (polymer-polymer interactions) than to the glass surface (polymer-glass interactions), and the higher shear modulus to the plastic substrate at each DS Az and P(AzPEG) concentration. and adhesive strength. As a result, it was confirmed that the increase in cohesive force by the concentration of DS Az and P(AzPEG) continued to promote the adhesive force.

유리 기판과 유사하게, 유사한 전단 탄성률를 가지고 있음에도 불구하고 최대 값이 P(AzPEG250)의 경우 81kPa에서 P(AzPEG700)의 경우 130kPa로 증가함에 따라 플라스틱 기판에 대한 브러시 길이에 따라 접착 강도가 증가했다(도 6d-f). 더 긴 브러시가 더 광범위한 구조적 변화를 겪을 수 있는 능력으로 인해 외부에서 가해진 힘에 대해 더 큰 저항과 더 광범위한 기계적 변형이 가능해졌다.Similar to the glass substrate, the adhesive strength increased with the brush length to the plastic substrate as the maximum value increased from 81 kPa for P(AzPEG250) to 130 kPa for P(AzPEG700), despite having similar shear modulus (Fig. 6d-f). The ability of longer brushes to undergo more extensive structural changes allows greater resistance to externally applied forces and more extensive mechanical deformation.

실험예 5Experimental Example 5

수성 접착제는 유기용제나 기타 휘발성 유기화합물을 포함하는 용매형 접착제에 비해 친환경적이며 무해하다고 여겨지기 때문에 주로 활용도가 높아지고 있다. 수성 접착제를 만들기 위해서는 기본 단량체 및 가교제를 포함한 수지성분이 수성 매채에 완전히 용해되거나 안정적으로 에멀젼과 같이 분산되어야 한다. 이와 관련하여, 본 발명의 P(AzPEG)는 양친매성 PEG 브러시로 인해 P(AzPEG)가 물에 쉽게 용해되는 이점이 있다. 수성 환경에서 P(AzPEG)의 성능을 평가하기 위해 유리 기판에서 수성 아크릴 접착제인 poly(EHA-co-BA-co-MMA-co-AA-co-HEMA)에 대한 가교제로 P(AzPEG)를 사용했다(도 7).Water-based adhesives are mainly used because they are considered environmentally friendly and harmless compared to solvent-based adhesives containing organic solvents or other volatile organic compounds. In order to make a water-based adhesive, resin components including basic monomers and cross-linking agents must be completely dissolved or stably dispersed in an aqueous medium like an emulsion. In this regard, P(AzPEG) of the present invention has an advantage in that P(AzPEG) is easily dissolved in water due to the amphiphilic PEG brush. Use of P(AzPEG) as a crosslinker for poly(EHA-co-BA-co-MMA-co-AA-co-HEMA), an aqueous acrylic adhesive, on glass substrates to evaluate the performance of P(AzPEG) in an aqueous environment. did (FIG. 7).

P(AzPEG250)의 경우 모든 농도(DS5의 1phr 및 5phr 및 DS3의 10phr)에서 중간 DSAz에서 최대 전단 탄성률 및 접착 강도가 나타났다(도 7a 및 7d). 더 높은 DSAz에서의 감소는 5phr보다 10phr에서 더 두드러졌다. 이러한 결과는 수성 조건에서 친수성 PEG에 비해 더 많은 양의 소수성 아지리딘이 친수성-친유성 균형(hydrophilic-lipophilic balance, HLB)을 하향 이동시켜 비효율적인 가교(e.g. 소수성 붕괴)를 초래할 수 있음을 알 수 있다.For P(AzPEG250), maximum shear modulus and adhesive strength were obtained in the intermediate DSAz at all concentrations (1 phr and 5 phr in DS5 and 10 phr in DS3) (Figs. 7a and 7d). The decrease at higher DS Az was more pronounced at 10 phr than at 5 phr. These results indicate that a higher amount of hydrophobic aziridine compared to hydrophilic PEG in aqueous conditions can shift the hydrophilic-lipophilic balance (HLB) downward, resulting in inefficient cross-linking (eg hydrophobic disruption). there is.

P(AzPEG400)의 경우 1phr 및 5phr에서도 유사한 2상 경향이 나타났으며, 이는 중간 DSAz에서 최대값을 나타낸다. 그러나 10%에서 전단 탄성률와 접착 강도는 모두 DSAz와 함께 계속 증가했다(도 7b 및 7e). 증가된 PEG 브러시 길이로 증가된 친수성으로 인해 P(AzPEG400)은 친수성-친유성 균형(HLB)을 손상시키지 않고 더 많은 수의 아지리딘을 수용할 수 있다. 그 결과, 높은 DSAz에서도 가교 밀도와 그에 따른 접착 특성이 계속해서 증가할 수 있다.For P(AzPEG400), a similar biphasic trend was observed at 1 phr and 5 phr, with a maximum at the middle DS Az . However, at 10%, both shear modulus and adhesive strength continued to increase with DS Az (Figs. 7b and 7e). Due to the increased hydrophilicity with increased PEG brush length, P(AzPEG400) can accommodate a larger number of aziridines without compromising the hydrophilic-lipophilic balance (HLB). As a result, even at high DS Az , the cross-linking density and consequent adhesive properties can continue to increase.

중량당 가장 높은 PEG 함량을 고려할 때 P(AzPEG700)가 가장 높은 HLB를 가질 것으로 예상되었으나, AzPEG700에 대한 PEG 브러시 길이가 추가로 증가함에 따라 DSAz와 함께 최대 DS5까지 전단 탄성률와 접착 강도가 증가했지만 DS7, 특히 10phr의 최고 농도에서 크게 감소했습니다(도 7c 및 7f). 이는 가장 높은 DSAz에서 PEG 브러시의 구조적 이동성은 아마도 상당한 양의 아지리딘이 가교 반응에 접근할 수 없게 되어 응집력이 감소하는 지점까지 소수성 붕괴를 통해 아지리딘 부분을 안쪽으로 밀어 넣었을 가능성이 있어 결과적으로 응집력이 감소하는 것으로 보인다. 전반적으로, 이러한 결과는 P(AzPEG) 가교제에서 PEG 브러시의 길이와 아지리딘 함량을 조정함으로써 용매형 및 수성 접착제 모두의 응집 및 접착 특성을 효과적으로 제어할 수 있음을 알 수 있다.Considering the highest PEG content per weight, P(AzPEG700) was expected to have the highest HLB, but as the PEG brush length for AzPEG700 further increased, the shear modulus and adhesive strength increased with DS Az up to DS5, but not DS7. , especially at the highest concentration of 10 phr (Figures 7c and 7f). This suggests that the structural mobility of the PEG brush at the highest DS Az probably pushed the aziridine moiety inward through hydrophobic collapse to the point where a significant amount of aziridine became inaccessible to the crosslinking reaction and the cohesion decreased, resulting in Cohesion seems to decrease. Overall, these results indicate that the cohesive and adhesive properties of both solvent-type and water-based adhesives can be effectively controlled by adjusting the length of the PEG brush and the aziridine content in the P(AzPEG) crosslinker.

따라서 본 발명은 아지리딘 캡핑된 폴리(에틸렌 글리콜)(PEG) 브러시, 즉 폴리(AzPEG-co-mPEG)('P(AzPEG)')를 제공하는 다기능 공중합체가 접착성 중합체의 가교제를 제조하고, 다양한 비율의 아지리딘-PEG-아크릴레이트(AzPEGA) 및 메틸-PEG-아크릴레이트(mPEGA)의 라디칼 공중합을 통해 가교 밀도를 제어하기 위해 주요 폴리머 백본(main polymer backbone)의 길이를 일정하게 유지하면서 AzPEG 브러시의 치환 정도를 제어할 수 있다. 본 발명의 가교제는 매크로머와의 물리적 상호 작용을 매개하도록 AzPEG 브러시의 길이를 제어하였다. 또한, 양친매성 PEG를 포함하여 P(AzPEG)에 수성 및 유기 용매 모두 용해되는 이점이 있다.Accordingly, the present invention provides an aziridine capped poly(ethylene glycol) (PEG) brush, namely poly(AzPEG-co-mPEG) ('P(AzPEG)'), which is a multifunctional copolymer to prepare a crosslinker of an adhesive polymer and , while keeping the length of the main polymer backbone constant to control the crosslinking density through radical copolymerization of various ratios of aziridine-PEG-acrylate (AzPEGA) and methyl-PEG-acrylate (mPEGA) You can control the degree of displacement of the AzPEG brush. The crosslinker of the present invention controlled the length of the AzPEG brush to mediate the physical interaction with the macromer. In addition, it has the advantage that P(AzPEG) is soluble in both aqueous and organic solvents, including amphiphilic PEG.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술한 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described specific parts of the present invention in detail above, it is clear that these specific techniques are only preferred embodiments for those skilled in the art, and the scope of the present invention is not limited thereto. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (11)

아지리딘기 말단기를 갖는 양친매성 고분자를 포함하는 제1 브러시 단량체 및 제2 브러시 단량체를 포함하는 브러시 공중합체를 포함하고,
상기 제2 브러시 단량체는 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate), 폴리에틸렌글리콜 페닐에테르 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) phenyl ether acrylate), 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 메타아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate), 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) acrylate), 폴리에틸렌글리콜 메타아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methacrylate)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 가교제.
A brush copolymer comprising a first brush monomer and a second brush monomer comprising an amphiphilic polymer having an aziridine terminal group,
The second brush monomer is polyethylene glycol methyl ether acrylate (poly (ethylene glycol) methyl ether acrylate), polyethylene glycol phenyl ether acrylate (poly (ethylene glycol) phenyl ether acrylate), polyethylene glycol methyl ether methacrylate (poly( ethylene glycol) methyl ether methacrylate), polyethylene glycol acrylate (poly (ethylene glycol) acrylate), and polyethylene glycol methacrylate (poly (ethylene glycol) methacrylate).
제 1 항에 있어서,
상기 제1 브러시 단량체는 폴리에틸렌글리콜의 말단에 아지리딘기가 치환된 것을 특징으로 하는 가교제.
According to claim 1,
The first brush monomer is a crosslinking agent, characterized in that the aziridine group is substituted at the terminal of polyethylene glycol.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 브러시 단량체의 분자량은 100 내지 1,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 가교제.
According to claim 1,
The crosslinking agent, characterized in that the molecular weight of the first brush monomer is 100 to 1,000 g / mol.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 브러시 단량체의 치환도는 총 공중합체를 기준으로 10% 내지 85%인 것을 특징으로 하는 가교제.
According to claim 1,
A crosslinking agent, characterized in that the degree of substitution of the first brush monomer is 10% to 85% based on the total copolymer.
아지리딘 화합물 및 양친매성 고분자를 혼합하여 제1 브러시 단량체를 제조하는 제1 단계; 및
상기 제조된 제1 브러시 단량체, 제2 브러시 단량체 및 개시제를 혼합하고 반응시켜 브러시 공중합체를 제조하는 제2 단계를 포함하고,
상기 제2 브러시 단량체는 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate), 폴리에틸렌글리콜 페닐에테르 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) phenyl ether acrylate), 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르 메타아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate), 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) acrylate), 폴리에틸렌글리콜 메타아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methacrylate)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 가교제의 제조방법.
A first step of preparing a first brush monomer by mixing an aziridine compound and an amphiphilic polymer; and
A second step of mixing and reacting the prepared first brush monomer, second brush monomer, and initiator to prepare a brush copolymer,
The second brush monomer is polyethylene glycol methyl ether acrylate (poly (ethylene glycol) methyl ether acrylate), polyethylene glycol phenyl ether acrylate (poly (ethylene glycol) phenyl ether acrylate), polyethylene glycol methyl ether methacrylate (poly( ethylene glycol) methyl ether methacrylate), polyethylene glycol acrylate (poly (ethylene glycol) acrylate), polyethylene glycol methacrylate (poly (ethylene glycol) methacrylate).
제 5 항에 있어서,
상기 제2 단계에서 상기 제1 브러시 단량체와 상기 제2 브러시 단량체의 몰비는 0~80:20~100인 것을 특징으로 하는 가교제의 제조방법.
According to claim 5,
In the second step, the molar ratio of the first brush monomer and the second brush monomer is 0 to 80: 20 to 100.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 단계는 아지리딘 화합물을 기준으로 양친매성 고분자를 1 내지 1.5의 몰비율로 혼합하고 질소분위기 및 상온에서 20~30시간 동안 교반하는 것을 특징으로 하는 가교제의 제조방법.
According to claim 5,
The first step is a method for producing a crosslinking agent, characterized in that the amphiphilic polymer is mixed at a molar ratio of 1 to 1.5 based on the aziridine compound and stirred for 20 to 30 hours in a nitrogen atmosphere and at room temperature.
제 5 항에 있어서,
상기 제2 단계는 제1 및 제2 브러시 단량체의 농도는 0.1 내지 1.0 M인 것을 특징으로 하는 가교제의 제조방법.
According to claim 5,
In the second step, the concentration of the first and second brush monomers is 0.1 to 1.0 M.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 단계에서 상기 양친매성 고분자의 분자량은 100 내지 1,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 가교제의 제조방법.
According to claim 5,
In the first step, the molecular weight of the amphiphilic polymer is 100 to 1,000 g / mol.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 가교제 및 예비중합체를 포함하고,
상기 예비중합체는 수성 또는 용제형 예비중합체를 포함하는 접착제.
Comprising a crosslinking agent and a prepolymer according to any one of claims 1 to 4,
The prepolymer is an adhesive comprising an aqueous or solvent-type prepolymer.
제 10 항에 있어서,
상기 가교제는 상기 예비중합체 100 phr을 기준으로 하여 1 내지 20 phr(parts per hundred resin)으로 포함하는 접착제.
According to claim 10,
The adhesive comprising 1 to 20 phr (parts per hundred resin) based on 100 phr of the crosslinking agent.
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