바이오 기반의 poly(1-adamantyl acrylate-b-lauryl acrylate-b-1-adamantyl acrylate) triblock copolymer 합성 및 접착 특성 :Synthesis of bio-based poly(1-adamantyl acrylate-b-lauryl acrylate?b-1-adamantyl acrylate) triblock copolymers and their adhesive properties

조웅현

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자료유형: 학위논문

저자정보: 조웅현 (숭실대학교, 숭실대학교 대학원)

지도교수: 강범구

발행연도: 2022

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2022

Bio-based Poly(1-adamantyl acrylate)-b-Poly(lauryl acrylate)-b-Poly(1-adamantyl acrylate) Triblock Copolymers: Synthesis and Characterizations

조웅현 , 강범구 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 2022.04 학술대회자료

바이오 기반의 poly(1-adamantyl acrylate-b-lauryl acrylate-b-1-adamantyl acrylate) triblock copolymer 합성 및 접착 특성

조웅현 화학공학과(일원) 2022.01 학위논문

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열가소성 탄성체(thermoplastic elastomers, TPEs)는 ABA 구조의 triblock copolymer로써 glassy A 블록과 rubbery B 블록으로 이루어져 있으며 이러한 구조의 특징으로 인해 많은 산업 분야에서 다양하게 활용되고 있다. TPEs의 대표적인 적용 분야중 하나인 감압 접착제(pressure-sensitive adhesives, PSAs)는 대부분 styrene, butadiene, isoprene 등의 석유화학 기반의 단량체로 구성되어 있다. 최근에는 석유화학 기반의 단량체들의 유한한 자원이라는 점과 생산과정에서 발생하는 환경문제를 보완하기 위해 바이오 기반의 단량체로 대체하려는 연구들이 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 식물성 기름에서 유도되는 lauryl acrylate와 열 안정성이 높은 adamantyl group을 포함한 1-adamantyl acrylate를 reversible addition-fragmentation chain transfer(RAFT) 중합법을 통해 ABA 구조를 갖는 poly(1-adamantyl acrylate-b-lauryl acrylate-b-1-adamantyl acrylate)(ALA)를 합성하였다. Chain transfer agent(CTA)로써 dibenzyltrithiocarbonate(DBTTC)와 1,4-phenylenebis (methylene) didodecyl dicarbonotrithioate(DCTBTCD)를 사용하였다. 그 중 DCTBTCD를 사용한 경우 예상 가능한 분자량과 좁은 분자량 분포를 가지는 ALA triblock copolymer를 중합할 수 있었다. 중합된 ALA triblock copolymer는 약 320 oC 이상의 고온까지 열 안정성이 높은 것으로 나타났다. Glassy 블록이 26 wt%로 같을 때, rubbery 블록의 분자량을 40, 100, 200 kg/mol로 제어하여 분자량 크기에 따른 접착 특성을 측정한 결과 분자량이 200 kg/mol인 경우 평균 0.2 N/cm의 가장 높은 접착력을 나타냈다. 또한 rubbery 블록의 분자량이 200 kg/mol일 때, glassy 블록을 26, 18, 10 wt%로 제어하여 glassy 블록 wt%에 따른 접착 특성을 측정한 결과 glassy 블록이 18 wt%인 경우가 평균 0.58 N/cm의 가장 높은 접착력을 나타냈으며 18, 26 wt%인 경우 접착 물질이 기판 표면에 남지않는 adhesive failure를 나타냈다. 본 연구의 ALA triblock copolymer는 바이오 기반의 removable PSAs로써 적용가능하며 석유화학 기반의 PSAs를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

The thermoplastic elastomers(TPEs) is an ABA triblock copolymer consisting of glassy A block and rubbery B block, and due to its characteristics, it is widely used in many industries. Most of the pressure-sensitive adhesives(PSAs), which are representative application of TPEs, are composed of petrochemical-based monomers such as styrene, butadiene and isoprene. Recently, many studies have been conducted to replace petrochemical-based monomers with bio-based monomers due to their finite resources and environmental problems occurring in the production process. In this study, poly(1-adamantyl acrylate-b-lauryl acrylate-b-1-adamantyl acrylate) was polymerized via reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization with lauryl acrylate derived from fatty acid in vegetable oil and 1-adamantyl acrylate incorporating adamantyl group which is thermally stable. Dibenzyltrithiocarbonate(DBTTC) and 1,4-phenylenebis(methylene)didodecyl dicarbonotrithioate(DCTBTCD) were used as chain transfer agents(CTA). DCTBTCD was used to successfully polymerize well-controlled ALA triblock copolymers with predictable and narrow molecular weight distributions. ALA triblock copolymers exhibit high thermal stability up to about 320 oC. When the glassy block was 26 wt%, the molecular weight of rubbery block was controlled to 40, 100, 200 kg/mol to measure the adhesive properties according to the molecular weight of rubbery block. As a result, when the molecular weight was 200 kg/mol, the highest peel adhesion of 0.2 N/cm was shown. In addition, when the molecular weight of rubbery block was 200 kg/mol, the adhesive properties of the glassy block were measured by controlling the wt% of glassy block to 26, 18, 10. When the glassy block was 18 wt% exhibits the highest peel adhesion of 0.58 N/cm. In the case 18 and 26 wt%, it shows adhesive failure known as adhesive material did not remain on the surface of the substrate. The ALA triblock copolymers of this study can be applied to bio-based removable PSAs, and it is expected to replace petrochemical-based PSAs.

#바이오 기반의 감압접착제 #RAFT중합 #lauryl acrylate #1-adamantyl acrylate

제 1 장 서론 1
1.1 열가소성 탄성체 1
1.2 감압 접착제 3
1.3 바이오 기반의 감압 접착제 5
1.4 바이오 기반의 lauryl acrylate 단량체 7
1.5 연구목표 10
제 2 장 실험 방법 11
2.1 시료 및 시약 11
2.2 AdAc monomer 합성 12
2.3 DBTTC CTA를 이용한 ALA triblock copolymer 합성 13
2.3.1 PAdAc macro-CTA 합성 13
2.3.2 ALA triblock copolymer 합성 13
2.4 DCTBTCD CTA를 이용한 ALA triblock copolymer 합성 14
2.4.1 PLAc macro-CTA 합성 14
2.4.2 ALA triblock copolymer 합성 14
2.5 분석 15
제 3 장 결과 및 고찰 16
3.1 AdAc monomer 합성 16
3.2 DBTTC CTA를 이용한 ALA triblock copolymer 합성 20
3.2.1 PAdA macro-CTA 합성 21
3.2.2 ALA triblock copolymer 합성 26
3.3 DCTBTCD CTA를 이용한 ALA triblock copolymer 합성 29
3.3.1 PLAc macro-CTA 합성 30
3.3.2 ALA triblock copolymer 합성 35
3.4 열 특성 분석 40
3.5 접착 특성 분석 44
제 4 장 결론 51
참고문헌 52

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