KR20230062230A - 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법 - Google Patents
입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230062230A KR20230062230A KR1020210147274A KR20210147274A KR20230062230A KR 20230062230 A KR20230062230 A KR 20230062230A KR 1020210147274 A KR1020210147274 A KR 1020210147274A KR 20210147274 A KR20210147274 A KR 20210147274A KR 20230062230 A KR20230062230 A KR 20230062230A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- particulate material
- dispersed
- epoxy resin
- epoxy
- dispersion
- Prior art date
Links
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 239000004840 adhesive resin Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 229920006223 adhesive resin Polymers 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 50
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 70
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 24
- -1 acrylic ester Chemical class 0.000 claims description 11
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 claims description 6
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 claims description 6
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 claims description 4
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 3
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 3
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 52
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 52
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 4
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 56
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 5
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 5
- 238000007718 adhesive strength test Methods 0.000 description 4
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H zinc phosphate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 4
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001730 Moisture cure polyurethane Polymers 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000004841 bisphenol A epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000346 polystyrene-polyisoprene block-polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000012260 resinous material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J163/00—Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J9/00—Adhesives characterised by their physical nature or the effects produced, e.g. glue sticks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J2409/00—Presence of diene rubber
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
본 발명은 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에폭시 수지에 CSR(코어-쉘 고무입자)를 포함하는 입자상 소재를 균일하게 분산함으로써 우수한 접착성을 갖는 구조용 접착제로 활용가능한 수지 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 에폭시 수지 및 입자상 소재를 준비하는 단계(S1); 상기 에폭시 수지 100 중량부, 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 입자상 소재 45~60 중량부를 투입하고 교반기 속도 4,000rpm로 2시간 동안 분산하는 1차 분산단계(S2); 및 상기 1차 분산된 조성물을 속도 6,000rpm로 3시간 추가 분산하는 2차 분산단계(S3);를 포함하되 상기 입자상 소재는 코어-쉘 고무(Core Shell Rubber, CSR)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법을 기술적 요지로 한다.
이러한 본 발명은, 에폭시 수지 및 입자상 소재를 준비하는 단계(S1); 상기 에폭시 수지 100 중량부, 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 입자상 소재 45~60 중량부를 투입하고 교반기 속도 4,000rpm로 2시간 동안 분산하는 1차 분산단계(S2); 및 상기 1차 분산된 조성물을 속도 6,000rpm로 3시간 추가 분산하는 2차 분산단계(S3);를 포함하되 상기 입자상 소재는 코어-쉘 고무(Core Shell Rubber, CSR)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법을 기술적 요지로 한다.
Description
본 발명은 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에폭시 수지에 CSR(코어-쉘 고무입자)를 포함하는 입자상 소재를 균일하게 분산함으로써 우수한 접착성을 갖는 구조용 접착제로 활용가능한 수지 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
에폭시계 접착제는 접착성, 내구성, 기계적 물성 등이 우수하고, 주제와 경화제의 조합에 따라 그 특성을 비교적 용이하게 바꿀 수 있기 때문에 전기, 토목, 건축 및 구조용 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
특히, 구조용 접착제의 경우 목재, 복합재 또는 금속과 같은 다른 고강도 재료들을 접착시키는데 사용되는 재료로써 자동차, 항공우주 산업 등과 같은 다양한 분야에 사용되는데 구체적으로는 각종 기계의 나사, 볼트, 못, 스테이플 납땜과 같은 종래 체결 기법을 대체 및 보강하기 위해 사용된다.
그러나 종래에 사용된, 에폭시 구조형 접착제는 에폭시의 기본 성능을 가지고 있음에 따라 강한 부착성을 가지고 있는 반면, 상온에서 내충격 특성에 취약한 단점을 가지고 있다.
대한민국 등록특허 10-2016135 ‘내충격성이 우수한 구조용 에폭시 접착제 조성물’에 따르면, 에폭시 수지에 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 수지를 포함함으로써 에폭시의 강인함과 우레탄의 특성을 이용한 하이브리드형 에폭시 접착제 조성물을 제시하고 있다.
대한민국 등록특허 10-1592837 ‘구조용 접착제 조성물’에 따르면, 1이상의 메타크릴레이트 에스테르 모노머를 메인으로 사용하여 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 코폴리머 및 엘라스토머를 포함하는 아크릴 구조용 조성물을 제시하고 있다.
그러나 상기 하이브리드형 에폭시 접착제 기술의 경우 폴리우레탄의 프리폴리머와 에폭시 경화제 아민과의 반응에 따라 부분적으로 우레아를 형성함에 따라 접착제의 충격성에 문제가 될 수 있을 뿐만 아니라, 상황에 따라 작업성의 저하 등의 문제가 발생한다.
또한 에폭시 대신 아크릴 접착제의 경우 구조적 접착제 용도로 제한 적인 문제가 있다.
이를 개선고자 에폭시 수지 내에 입자상 소재인 CaCO3(Calcium Carbonate, 탄산칼슘), SiO2(Silica, 실리카), Zn3(PO4)2 (Zinc Phosphate, 인산아연), CNT(Carbon Nano Tube, 탄소나노튜브), CSR(Core Shell Rubber, 코어-쉘 고무) 등 분산을 통하여 물성을 개선하는 방법을 사용하고 있으나, 이 방법의 경우 물성개선을 위하여 입자상 소재가 과량 포함되는 경우 수지의 점도가 상승하여 저장성 이 문제가 될 뿐만 아니라 표면적으로 분산이 되어 있는 것으로 보여지나 실질적으로는 수지 내에 입자상 소재가 고루 분산되지 않음으로써 기계적 물성이 감소하는 경향이 있어서 문제가 된다
본 발명은 상술한 기술적 요구에 착안하여 에폭시 수지에 CSR(Core Shell Rubber, 코어-쉘 고무)를 과량 분산시킴으로써, 에폭시 수지의 내충격성, 굴곡성을 향상 시키며, 접착강도 또한 에폭시와 동등이상의 물성을 갖도록 다량의 입자상 소재가 고루 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법을 기술적 해결과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
에폭시 수지 및 입자상 소재를 준비하는 단계(S1); 상기 에폭시 수지 100 중량부, 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 입자상 소재 45~60 중량부를 투입하고 교반기 속도 4,000rpm로 2시간 동안 분산하는 1차 분산단계(S2); 및 상기 1차 분산된 조성물을 속도 6,000rpm로 3시간 추가 분산하는 2차 분산단계(S3);를 포함하되 상기 입자상 소재는 코어-쉘 고무(Core Shell Rubber, CSR)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 1차 분산단계 및 2차 분산단계는 호모믹서를 이용하여 분산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 CSR(Core Shell Rubber, 코어-쉘 고무)는 구조가 코어-쉘 형태로 구성되되 직경이 100~350nm이며, 상기 코어는 스티렌 부타디엔 고무 (Styrene Butadiene Rubber, SBR), 폴리부타디엔(Polybutadiene, PBD), 아크릴릭에스터(Acrylic Ester)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어지고, 상기 쉘은 메틸메타아크릴(Methyl MethAcrylate, MMA), 스타이렌(Styrene), 아크릴릭에스터(Acrylic Ester)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 2차 분산단계 이후 에폭시 수지 내의 공기제거 및 수분을 제거하는 탈포 및 수분제거 단계(S4);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A(Bisphenol A), 비스페놀 F(Bisphenol F), 노볼락(Novolak), 글리시딜에스테르(Glycidylester), 난연성 에폭시, 할로겐화 에폭시 및 지방족 에폭시 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 에폭시 수지에 분산제와 추가 용매 없이 CSR(Core Shell Rubber, 코어-쉘 고무)를 과량 분산시킴으로써, 에폭시 수지의 내충격성, 굴곡성 등의 기계적 특성이 향상되고 종래 구조용 에폭시 접착제와 동등 이상의 접착강도를 갖는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예에 대한 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법 공정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에서 또 다른 바람직한 실시예에 대한 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법 공정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에서 또 다른 바람직한 실시예에 대한 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법 공정을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 에폭시 수지에 분산제와 추가용매 없이 과량의 입자상 소재를 고루 분산시킴으로써 구조용 접체제 용도로써 에폭시 수지의 기계적 물성을 향상시키도록 한 것이다.
구체적으로 에폭시 수지 및 입자상 소재를 준비하는 단계(S1);, 상기 에폭시 수지 100 중량부, 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 입자상 소재 45~60 중량부를 투입하고 교반기 속도 4,000rpm로 2시간 동안 분산하는 1차 분산단계(S2); 및 상기 1차 분산된 조성물을 속도 6,000rpm로 3시간 추가 분산하는 2차 분산단계(S3);를 포함하여 이루어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도 1을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다.
먼저, 에폭시 수지 및 입자상 소재를 준비하는 단계(S1) 이다.
에폭시 수지는 에폭시 수지는 강한 접착성, 강도, 내마모성 및 내충격성 등의 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 안정적인 열적 성능 및 강한 화학적 성능을 가졌다.
바람직하게는 본 발명에서 사용한 에폭시 수지는 분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 수지상 물질 및 에폭시기의 중합에 의해서 생긴 열경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
바람직한 예로는 비스페놀 A(Bisphenol A), 비스페놀 F(Bisphenol F), 노볼락(Novolak), 글리시딜에스테르(Glycidylester), 난연성 에폭시, 할로겐화 에폭시 및 지방족 에폭시 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
바람직하게는 비스페놀 A 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하며 더 바람직하게는 에폭시 당량이 184~190 g/eq이며, 점도가 11,500~13,500 cps의 것을 사용하는 것이 바람직한데, 입자상 소재가 분산이 되기 위해서는 적정 이상의 점도가 요구되는데 수지가 11,500 cps 미만의 경우 입자상 소재와 균일 혼합만 이루어 질뿐 분산이 되기 어려울 뿐만 아니라 된다고 하고도 장시간 소요됨에 따른 수지 내 용매의 증발로 인하여 수율이 그 만큼 감소 될 수 있기 때문이다. 반면, 13,500 cps 초과인 경우 분산공정에서의 급격한 온도상승이 분산시간에 영향을 줌으로써 입자상 소재가 에폭시 수지에 고루 분포 되지 못함에 따라 구조용 접착제로써의 강도 및 기계적 물성이 감소하는 경향 보이기 때문이다.
입자상 소재는 에폭시 수지의 기계적 및 화학적 물성을 향상시키는 소재로써, 일반적인 접착제의 경우에는 CaCO3(Calcium Carbonate, 탄산칼슘), SiO2(Silica, 실리카), Zn3(PO4)2 (Zinc Phosphate, 인산아연), CNT(Carbon Nano Tube, 탄소나노튜브), CSR(Core Shell Rubber, 코어-쉘 고무) 등을 하나 이상 포함하여 접착제를 개발한다. 그러나 본 발명에는 구조용 접착제로써 기계적 물성이 향상된 수지를 제조하기 위한 것으로 CSR(Core Shell Rubber, 코어-쉘 고무)를 사용하였다.
CSR(Core Shell Rubber, 코어-쉘 고무)는 다른 입자상 소재 대비 에폭시와 결합시 충격강도 향상되는 장점을 가지고 있다.
구체적으로 상기 CSR은 구조가 코어-쉘 형태로 구성되어 있으며 상기 코어는 스티렌 부타디엔 고무 (Styrene Butadiene Rubber, SBR), 폴리부타디엔(Polybutadiene, PBD), 아크릴릭에스터(Acrylic Ester)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어지고, 상기 쉘은 메틸메타아크릴(Methyl MethAcrylate, MMA), 스타이렌(Styrene), 아크릴릭에스터(Acrylic Ester)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다.
더 바람직하게는 CSR의 직경이 100~350nm의 것을 사용하는 것이 바람직한데 이는 에폭시 수지와의 혼합에 따른 분산성 향상을 위한 것이다. 관련하여 CSR의 직경이 100nm 미만인 경우 과분산 됨에 따른 분산 공정에서의 에폭시 점도 상승이 높으며 350nm 초과인 경우 균일하게 혼합되어도 분산성이 감소되어 기계적 물성에 영향을 줄 수 있기 때문이다.
다음으로, 상기 준비된 에폭시 수지 100 중량부와 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 입자상 소재 45~60 중량부를 투입하고 호모믹서를 이용하여 속도 4,000rpm으로 2시간 동안 분산하는 1차 분산단계(S2)이다.
구체적으로 1차 분산공정에서 에폭시 수지에 입자상 소재를 투입하는 과정은 상기 에폭시 수지를 저속(500~1000rpm)으로 교반하면서 입자상 소재 45~60 중량부를 소량으로 분할하여 투입/분산하여 에폭시 수지 혼합물을 분산하는 것이 바람직하다. 이는 상기 입자상 소재를 소량의 단위로 투입/분산을 반복하는 과정으로써 바람직하게는 투입량을 10~15 등분하여 시간을 1~2분 간격을 두고 투입함으로써 입자상 소재가 에폭시 수지에 균일하게 혼합 될 수 있을 뿐만 아니라 분산을 보다 용이하게 할 수 있기 때문이다.
한편, 상기 입자상 소재가 모두 투여된 에폭시 수지 혼합물은 이후에는 호모믹서 속도를 4,000rpm으로 2시간 동안 1차 분산하되 온도를 70~85도 유지는 것이다 바람직한데, 이는 바로 이어서 진행되는 2차 분산과정을 효율적으로 하기 위한 단계로써 에폭시 수지와 입자상 소재를 균일하게 분포하게하기 위함이다. 관련하여, 상기 분산 속도, 시간, 온도가 기준점보다 낮은 경우 2차 분산공정에 영향을 줌에 따라 구조용 접착제로써 접착강도가 하락하는 문제점이 발생하는데 이는 1차 분산 공정에서 입자상 소재가 고루 분포되지 않은 상태로 1차 분산을 하기 때문이다. 반면 분산 속도, 시간, 온도가 기준점보다 높음에 따른 과분산의 경우에는 과분산 공정에 의한 에폭시 결합이 깨짐에 따라 접착강도가 감소하기 때문이다.
다음으로, 상기 1차 분산된 조성물을 속도 6,000rpm으로 3시간 동안 분산하는 2차 분산단계(S2)이다.
관련하여, 이때 2차 분산단계에서는 분산공정에서 온도를 100~105℃로 유지하는 것이 바람직한데 이는 바람직하게 1차 분산된 조성물을 2차 분산하여 줌으로써 에폭시 기계적 물성을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.
관련하여, 상기 2차 분산 속도, 시간, 온도가 기준점보다 낮은 경우 입자상 소재인 CSR이 에폭시 수지에 분산이 완벽하게 이루어지지 않았기에 접착강도 구조용 접착제 기대 값에 미치지 못한다. 반면 분산 속도, 시간, 온도가 기준점보다 높음에 따른 과분산의 경우에는 1차 과분산 공정에 의한 에폭시 결합이 깨짐에 따라 접착강도가 감소하기 때문이다.
한편, 상기 1차 분산 및 2차 분산공정에서 사용되는 교반기는 호모믹서 교반기를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 일반 교반기를 사용하는 경우 입자상 소재가 에폭시 수지에 고루 분포가 이루어져도 1차와 2차 분산이 고루 되지 않음에 따라 접착강도가 호모믹서를 이용하는 경우보다 기계적 물성이 나쁘다. 또한 이외 Mill분산의 경우 입자상 소재를 강제로 분산함에 따라 분산효율은 좋을 수 있으나 에폭시 수지 내에 입자상 소재가가 고루 분포되지 못함에 따른 접착강도가 낮아지기 때문이다.
한편, 상기 2차 분산단계 이후 필요에 따라 에폭시 수지 내의 공기제거 및 수분을 제거하는 탈포 및 수분제거 단계(S4)를 더 포함 할 수 있다.
관련하여, 상기 탈포의 경우에는 진공탈포를 통하여 제거하는 것이 바람직하며 상기 공정을 통하여 수지의 접착성 및 충격강도 등을 더 향상 시킬 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 효과를 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
<실시예 1 및 비교예 1~16> 분산조건에 따른 기계적 물성 확인을 위한 구조용 접착제 조성물 및 시편 제조
분산조건에 따른 최적의 접착강도를 확인하기 위하여, 분산조건 달리하여 구조용 접착제 조성물을 제조하였다.
이때, 구조용 접착제 조성물로는 비스페놀 A 계열의 당량이 184~190g/eq이며, 점도가 11,500~13,500cps인 에폭시 수지 (대표 제품으로 Kukdo의 YD128) 100 중량부와 입자상 소재는 직경이 100~350nm인 MBS 구조의 CSR(core-shell rubber) 50 중량부를 투입하고 호모믹서(제조사 ‘Primix’, 제품명 ‘Mark Ⅱ’-2.5)를 통하여 조건별로 1차, 2차 분산을 순차적으로 진행하였다.
구체적인 분산조건(혼합 속도 및 시간, 단 온도는 분산 시 최고점 온도)은 하기 [표 1] 내지 [표 2]에 각각 조건을 정리하였다.
| 1차 분산조건 |
실시예 1 |
비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 | 비교예 7 | 비교예 8 | |
| 1차 분산 |
온도 | 83.4 | 75.0 | 85.0 | 57.5 | 93.8 | 51.0 | 90.7 | 57.0 | 98.8 |
| 속도 | 4,000 rpm | 4,000 rpm | 4,000 rpm | 2,000 rpm | 6,000 rpm | 2,000 rpm | 6,000 rpm | 2,000 rpm | 6,000 rpm | |
| 시간 | 2 hr | 0.5 hr | 4 hr | 2 hr | 2 hr | 0.5 hr | 0.5 hr | 4 hr | 4 hr | |
| 2차 분산 |
온도 | 105.0 | ||||||||
| 속도 | 6,000 rpm | |||||||||
| 시간 | 3 hr | |||||||||
| 비고 | 본발명 | 단시간 | 장시간 | 저속 | 고속 | 저속/단시간 | 고속/ 단시간 |
저속/장시간 | 고속/장시간 | |
| 2차 분산조건 |
실시예 1 |
비교예 9 | 비교예 10 | 비교예 11 | 비교예 12 | 비교예 13 | 비교예 14 | 비교예 15 | 비교예 16 | |
| 1차 분산 |
온도 | 74.3 | ||||||||
| 속도 | 4,000 rpm | |||||||||
| 시간 | 2 hr | |||||||||
| 2차 분산 |
온도 | 105.0 | 95.0 | 106.7 | 78.0 | 111.0 | 76.0 | 110.0 | 78.7 | 112.8 |
| 속도 | 6,000 rpm | 6,000 rpm | 6,000 rpm | 4,000 rpm | 8,000 rpm | 4,000 rpm | 8,000 rpm | 4,000 rpm | 8,000 rpm | |
| 시간 | 3 hr | 1 hr | 5 hr | 3 hr | 3 hr | 1 hr | 1 hr | 5 hr | 5 hr | |
| 비고 | 본발명 | 단시간 | 장시간 | 저속 | 고속 | 저속/단시간 | 고속/ 단시간 |
저속/장시간 | 고속/장시간 | |
<시험예 1> 분산공정 조절에 따른 접착강도 시험
‘실시예 1 및 비교예 1~16’의 분산조건에 따른 구조용 접착제 조성물을 아민가 450-500mg KOH/g에 A.H.E.W(활성수소당량)가 70g/eq인 에폭시 경화제(대표 제품으로 제조사 ‘KUKDO’, 제품명 ‘KH500F’)와 3.8 : 1 중량비 혼합한 뒤, 알루미늄과 철강 소재에 부착하여 접착강도를 확인하였다.
구체적인 시험 방법은 ASTM D 1002 규정에 따라 진행하였으며, 그 결과는 [표 3] 내지 [표 4]에 정리하였다.
| 접착 강도 (Mpa) |
실시예 1 |
비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 | 비교예 7 | 비교예 8 |
| 알루미늄 | 4.31 | 0.75 | 1.56 | 0.63 | 0.93 | 0.84 | 1.42 | 1.42 | 0.79 |
| 철강 | 8.54 | 2.12 | 3.10 | 0.40 | 2.45 | 1.59 | 1.10 | 2.66 | 1.10 |
| 접착 강도 (Mpa) |
실시예 1 |
비교예 9 | 비교예 10 | 비교예 11 | 비교예 12 | 비교예 13 | 비교예 14 | 비교예 15 | 비교예 16 |
| 알루미늄 | 4.31 | 0.38 | 0.75 | 0.20 | 1.63 | 0.74 | 0.90 | 0.61 | 0.49 |
| 철강 | 8.54 | 0.72 | 0.94 | 0.84 | 1.78 | 0.48 | 0.86 | 1.33 | 5.01 |
1차 또는 2차 분산공정 조절에 따른 구조용 접착제 조성물의 접착강도 시험 결과에 따르면, 1차 분산공정이 조절된 비교예 1~8의 경우와 비교시, 장시간 분산된 비교예 2와 고속/단시간 분산된 비교예 6 및 저속 장시간 분산된 비교예 7 대비 우수한 결과를 보였다.
특히, 알루미늄의 경우 약 2배 이상의 접착강도 수치를 보였으며, 철강소재의 경우에는 약 3배 이상의 접착강도가 차이가 있음을 확인 하였다.
다음으로 2차 분산공정이 조절된 비교예 9~16의 경우, 고속으로 분산된 비교예 12를 제외하고는 알루미늄에 대한 접착강도 수치가 1Mpa미만으로 확인 되었으며, 철강소재의 경우에는 고속/장시간 분산된 비교예 16이 가장 우수한 수치를 보였으나, 본 발명인 실시예 1대비 낮은 접착 강도가 낮음을 확인 하였다.
따라서, 1차 분산에서 고루 혼합 및 1차 분산이 이루어지지 않은 경우 2차 분산을 통해서 장시간 분산을 한다고 하여도 비교예 10과 같이 낮은 접착강도를 형성 할 뿐이며, 2차 분산을 미흡하게 하는 경우 분산이 되지 않아 접착강도가 매우 낮음을 확인하였다.
결과적으로, 1차 분산공정에서 4,000 rpm 속도로 2시간 분산을 거치고, 2차 분산공정에서 6,000 rpm 속도로 3시간 분산 시 접착 강도가 가장 우수한 것으로 확인 되었다.
<실시예 2 및 비교예 17~21> CSR함량에 따른 기계적 물성 확인을 위한 구조용 접착제 조성물 및 시편 제조
CSR 함량에 따른 최적의 접착강도를 확인하기 위하여, 에폭시 수지 대비 CSR 함량을 달리하여 구조용 접착제 조성물을 제조하였다.
에폭시 수지와 CSR 입자는 ‘실시예 1 및 비교예 1~16’에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다.
구체적인 함량에 대한 것은 표 5에 별도로 정리하였다.
| 중량부 | 실시예 2 | 비교예 17 | 비교예 18 | 비교예 19 | 비교예 20 | 비교예 21 |
| 에폭시 수지 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| CSR 입자 | 45 | - | 5 | 25 | 70 | 100 |
<시험예 2> CSR 함량 조절에 따른 접착강도 시험
‘실시예 2 및 비교예 17~20’’의 함량에 따른 구조용 접착제 조성물을 아민가 450-500mgKOH/g에 A.H.E.W가 70g/eq인 에폭시 경화제(대표 제품으로 제조사 ‘KUKDO’, 제품명 ‘KH500F’)와 3.8 : 1 중량비 혼합한 뒤, 알루미늄과 철강 소재에 부착하여 접착강도를 확인하였다.
구체적인 시험 방법은 ASTM D 1002 규정에 따라 진행하였으며, 시험예 2와 동일한 조건으로 진행하였으며, 그 결과는 [표 6]에 정리하였다.
| 접착강도 (Mpa) | 실시예 2 | 비교예 17 | 비교예 18 | 비교예 19 | 비교예 20 | 비교예 21 |
| 알루미늄 | 4.00 | 1.45 | 1.52 | 1.60 | 1.01 | 분산불가 |
| 철강 | 8.31 | 3.14 | 4.00 | 3.78 | 2.54 | 분산불가 |
CSR 함량에 따른 구조용 접착제 조성물의 접착강도 시험 결과에 따르면, CST 함량이 에폭시 수지에 5 또는 25 중량부 포함되는 경우 미포함된 비교예 17대비 우수한 접착강도를 보였으나 그 효과가 매우 미비한 것으로 확인되었다.
반면, CSR 함량이 기준치보다 과량 포함되는 경우에는 오히려 부착강도가 감소하는 결과를 보임으로써 적정량 포함된 실시예 2가 가장 우수한 결과 값을 보였다.
이상의 결과로부터 본 발명에 따르면, 에폭시 수지 100 중량부에 입자상 소재 45~60 중량부를 조금씩 투입하여 4,000rpm로 2시간 동안 1차 분산하고, 상기 1차 분산된 조성물을 속도 6,000rpm로 3시간 동안 2차 분산함으로써 접착강도가 우수한 구조용 접착제 수지 조성물을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 본직적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능 할 것이다. 따라서 본 발명에 개신된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (5)
- 에폭시 수지 및 입자상 소재를 준비하는 단계(S1);
상기 에폭시 수지 100 중량부, 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 입자상 소재 45~60 중량부를 투입하고 교반기 속도 4,000rpm로 2시간 동안 분산하는 1차 분산단계(S2); 및
상기 1차 분산된 조성물을 속도 6,000rpm로 3시간 추가 분산하는 2차 분산단계(S3);를 포함하되
상기 입자상 소재는 코어-쉘 고무(Core Shell Rubber, CSR)를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법 - 제 1항에 있어서,
상기 1차 분산단계 및 2차 분산단계는 호모믹서를 이용하여 분산하는 것을 특징으로 하는 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법 - 제 1항에 있어서,
상기 CSR(Core Shell Rubber, 코어-쉘 고무)는
구조가 코어-쉘 형태로 구성되되 직경이 100~350nm이며,
상기 코어는 스티렌 부타디엔 고무 (Styrene Butadiene Rubber, SBR), 폴리부타디엔(Polybutadiene, PBD), 아크릴릭에스터(Acrylic Ester)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어지고,
상기 쉘은 메틸메타아크릴(Methyl MethAcrylate, MMA), 스타이렌(Styrene), 아크릴릭에스터(Acrylic Ester)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법 - 제 1항에 있어서,
상기 2차 분산단계 이후 에폭시 수지 내의 공기 제거 및 수분을 제거하는 탈포 및 수분제거 단계(S4);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법 - 제 1항에 있어서,
상기 에폭시 수지는 비스페놀 A(Bisphenol A), 비스페놀 F(Bisphenol F), 노볼락(Novolak), 글리시딜에스테르(Glycidylester), 난연성 에폭시, 할로겐화 에폭시 및 지방족 에폭시 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210147274A KR20230062230A (ko) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210147274A KR20230062230A (ko) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230062230A true KR20230062230A (ko) | 2023-05-09 |
Family
ID=86409481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210147274A KR20230062230A (ko) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230062230A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102647101B1 (ko) | 2023-08-09 | 2024-03-13 | 주식회사 정석케미칼 | 신장률, 인장강도 및 접착강도가 향상된 아크릴 접착제 조성물 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101592837B1 (ko) | 2007-04-05 | 2016-02-05 | 자크레 | 구조용 접착제 조성물 |
| KR102016135B1 (ko) | 2017-09-20 | 2019-08-29 | 한국화학연구원 | 내충격성이 우수한 구조용 에폭시 접착제 조성물 |
-
2021
- 2021-10-29 KR KR1020210147274A patent/KR20230062230A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101592837B1 (ko) | 2007-04-05 | 2016-02-05 | 자크레 | 구조용 접착제 조성물 |
| KR102016135B1 (ko) | 2017-09-20 | 2019-08-29 | 한국화학연구원 | 내충격성이 우수한 구조용 에폭시 접착제 조성물 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102647101B1 (ko) | 2023-08-09 | 2024-03-13 | 주식회사 정석케미칼 | 신장률, 인장강도 및 접착강도가 향상된 아크릴 접착제 조성물 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101467609B1 (ko) | 온도 변화에 대한 민감도가 매우 낮은 충돌 내구성 에폭시 접착제 | |
| US10882972B2 (en) | Functionalized graphene oxide curable formulations | |
| JP6297483B2 (ja) | 耐衝撃性改質接着剤 | |
| DE60023950T2 (de) | Wärmehärtende zusammensetzung | |
| TWI778041B (zh) | 纖維強化複合材料用環氧樹脂組成物、纖維強化複合材料及成形體 | |
| JP2016501922A (ja) | 高温用途用の強靭化された硬化可能エポキシ組成物 | |
| JP2020500234A (ja) | 開ビード湿度曝露に耐性のエポキシ接着剤 | |
| CN112041403B (zh) | 使用含聚合物微粒的固化性树脂组合物的粘接方法、及使用该粘接方法得到的层叠体 | |
| KR102122762B1 (ko) | 1액형 에폭시계 접착제 조성물 및 이를 이용한 물품 | |
| KR20230062230A (ko) | 입자상 소재가 분산된 구조용 접착제 수지 조성물의 제조방법 | |
| JP2014185256A (ja) | エポキシ樹脂組成物 | |
| WO2020123139A1 (en) | Fusion bonded epoxy amine rebar powder coatings | |
| EP3705508A1 (en) | Epoxy resin composition and cured object obtained therefrom | |
| EP3369788B1 (en) | Curable thermosetting resin compositions with improved mechanical properties | |
| WO2019005800A1 (en) | CURABLE COMPOSITION | |
| JPH09324110A (ja) | 硬化性エポキシ樹脂組成物及び接着剤 | |
| KR20190032844A (ko) | 내충격성이 우수한 구조용 에폭시 접착제 조성물 | |
| JP7178850B2 (ja) | 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、繊維強化複合材料及び成形体 | |
| JPH08325349A (ja) | エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた補強接着シート | |
| JP2000191746A (ja) | エポキシ樹脂組成物 | |
| CN113302240A (zh) | 阻燃环氧组合物及其使用方法 | |
| JP2019167464A (ja) | エポキシ樹脂組成物、繊維強化複合材料および成形体 | |
| KR102133123B1 (ko) | 내충격성을 갖는 내열성 에폭시 구조용 접착제 조성물 제조방법 및 이를 이용한 에폭시 구조용 접착제 조성물 | |
| JP7182370B2 (ja) | 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、繊維強化複合材料及び成形体 | |
| EP4361188A1 (en) | Graft copolymer, curable resin composition, and adhesive composition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |