광중합성 수지의 종류 및 특징

광중합성 Oligomer의 역할

 

  경화된 Film, ink등의 물성 (경도, 밀착력, 전기특성, 내약품성)을 좌우하는 역할을 하며, 광중합성 Oligomer는 일반적으로 관능기로 Acryl기를 갖고 있기  때문에 광중합성 Monomer와 가교 반응하여 가교(Cross-linking)구조를 갖게되다.

 

광중합성 Oligomer의 종류

 

  Polyester-Acrylate

  우수한 반응성을 갖고 있어서 사용분야가 넓고 혐기성이 강하다. 플라스틱 또는 금속에서의 ink 접착성을 향상시키기 위해서 일반적으로 사용된다.  분자구조에 따라 다소 차이가 있기는 하지만 일반적으로 우레탄 아크릴레이트(Urethane-Acrylate)와 에폭시 아크릴레이트(Epoxy-Acrylate)보다 점도가 낮은 편이다. 이 때문에 취급이 용이하고 안료 분산성이 양호한 특징을 갖는다.

 

Epoxy-Acrylate

  Epoxy 수지의 성질을 갖고 있기 때문에 경도, 유연성, 경화성이 우수하고 산소에 대해서도 비교적 안정하다. Ink, Vanish 등에 널리 사용되지만, 단독으로는 Ink로서 적합하지 않기 때문에 다른 수지와 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

 

Urethane-Acrylate

 -NHCO기의 효과로 경화성이 우수하고 강한 도막이 형성되며 산소농도가 높은 경우에도 경화가 잘 진행된다. 그러나, 가격이 고가이며 반응속도가 상대적으로 느린 단점이 있다. 그러나 우수한 Pigment wetting성, Hardness, Chemical Resistance등이 우수한 성질을 보인다. 다른 계열의 수지에 비해 내마모성이 우수하지만, Yrethane 결합이 열/빛에 의해 분해되기도 하는 단점이 있다. 그리고, Urethane결합의 강한 수소 결합 때문에 같은 분자량의 다른 수지보다 현저하게 높은 점도를 갖는다.

 

Spirane-Acrylate

 이 수지의 광경화 반응은 라디칼 중합 반응이지만, 부반응으로 Spiro-acetal ring의 ring opening 반응도 함께 일어나기 때문에 경화반응이 빠르고 기재에의 접착성도 우수하다. 다른 수지에 비해 점도가 매우 낮고 가격이 매우 비싼편이다.

 

 < 각 Oligomer의 장단점 >

종류	장점	단점
Polyester-Acrylate	가격이 저렴 물성의 Balance(균형)	내약품성
Urethane-Acrylate	경화성,            가소성, 내마모성,          내식성, 물성의 Balance	가격이 상대적으로 고가 고점도
Epoxy-Acrylate	경화성 내약품성 접착성	고점도 내후성

 

Oligomer의 특성과 경화속도와의 관계

 

 경화속도와의 관계에 있어서 분자량, 관능기수(Functional Group수), 점도, 모노머에 대한 분율등을 고려할 수 있다.

느림                                       경화시간                                          빠름

낮음                                         분자량                                             높음   낮음                                          점도                                               높음   적음                                     Functionality                                         많음   낮음                                  모노머에 대한 분율                                     높음

 

광중합성 Monomer

 

 광중합성 Momoner는 Oligomer의 반응성 희석제로 사용되어 수지배합물의 작업성을 부여하는 역할을 하며, 자외선 조사에 의하여 자신도 중합되어 고분자간의 가교제 역할도 수행한다.

 일반적으로 Monomer는 저점도이고 물성이 양호하여야 하며, 반응성이 커야한다. 일반적으로 반응성은 Acrylate> Ethacrylate> Vinyl 순서이다. 또한, 냄새와 독성이 없어야하고 공기중에서도 잘 경화할 수 있어야 한다. Oligomer, 광개시제와 상용성이 좋고 휘발성이 적어야 한다는 요건이 있다.

 

Monomer의 특징

 1) 저점도이며 용해력이 우수하며 Prepolymer와 혼용사용시 작업성이 향상됨.

 2) 다관능성 Monomer의 경우 물성개선에 효과가 있음

 3) 저휘발성임

 

Monomer의 반응성

 1) 일반적으로 Acryl기의 반응성이 Methacryl의 반응성 보다 상당히 큼

      → 빠른 경화성을 필요로 하는 용도, 공기와 접촉하는 면의 경화를 필요로 하는용도( Acryl Monomer가 혐기성이 우수)에 Acryl Monomer 사용

 2) 다관능 Acrylate일수록 단관능 Acrylate보다 빠른 경화성을 보임

 3) Ether-type의 Monomer(분자내에 -CH2-O- 결합을 갖는 Monomer)가 빠른 반응성을 가짐.

 4) 표면에서의 경화는 공기중의 산소에 의해 중합방해를 받는데, 중합방해 효과를 줄이기 위해서는 알킬기, 불포화 고급 지방산기, Tetrahydrofurfulyl기, Benzyl Ether기 등의 반응기를 갖는 Monomer의 사용이 도움이 됨.

 

 < Monomer 관능기와 제 특성의 일반적인 관계 >

		반응성	점도	접착성	독성
단관능 Monomer		느림	저	우수	강함
이관능 Monomer		↕	↕	↕	↕
다관능 Monomer		빠름	고	약함	약함
동일 관능기수일 경우	저분자량 Monomer	느림	저	우수	강함
	↕	↕	↕	↕	↕
	고분자량 Monomer	빠름	고	약함	약함
동일 관능기수일 경우	Acryl Monomer	빠름	저	약함	강함
		↕	↕	↕	↕
	Methacryl Monomer	느림	고	우수	약함