자가광개시형 실리콘 아크릴레이트의 합성 및 경화특성연구

Abstract

자외선 경화가 가능한 자가광개시형 실리콘 아크릴레트를 마이클 첨가반응을 이용하여 합성하였다. 마이클 도너로는 Ethylacetoacetate를 이용하였으며 마이클 어셉터로는 합성된 Silicone diacrylate를 이용하였으며 강촉매 존재하에서 반응을 진행하였다. 합성된 자가광개시형 실리콘 아크릴레이트(이하 SPI SA)를 Photo-DSC와 UV Visible spectroscopy를 이용하여 광경화 특성을 관찰하였다. 그 결과 SPI SA는 단파장영역에서 발광장을 가지는 광원과 산소를 차단하는 경화 분위기에서 경화반응이 진행되었으며 모노머, 광증감제, 광개시제를 일정 함량 첨가해주었을 때 그 경화 특성이 향상되는 것을 관찰 할 수 있었다. 일반적으로 사용되어지고 있는 자외선 경화형 기본배합물에 기존에 사용하던 저분자량의 광개시제를 첨가한 도막과 합성된 SPI SA를 함량별로 첨가한 도막을 제작하여 Pendulum hardness, Contact Angle, QUV test 등을 이용하여 표면 물성 평가를 하였다. 저분자 광개시제를 첨가한 도막은 경화효율은 다소 높았으나 표면물성에서는 별다른 특징을 보이지 않았다. 반면 SPI SA가 첨가된 도막은 실리콘 그룹의 특성으로 인하여 유연성을 가지고 있었으며 낮은 표면에너지와 일정함량이상이 첨가된 경우 우수한 분산성을 나타내었다. 또한 산소, 오존, 자외선 에너지에 의한 분해요소가 없는 실리콘 그룹의 특징으로 인하여 우수한 내후성을 나타내었다. 따라서 SPI SA는 기존의 자외선 경화 시스템에서 문제시 되었던 저분자 광개시제에 의한 문제점을 해결 할 수 있으면서 표면특성을 향상시키고자 첨가되었던 실리콘 화합물의 특성을 가지고 있다. 이러한 특징으로 인하여 SPI SA는 앞으로 자외선 경화 시스템에 도입되었을 때 다기능성 원료로서 원가 절감을 할 수 있으며 그 동안 옥외용 도료, 식료품, 의료용품에도 그 적용 범위가 확대 될 것으로 예상된다.|Self-Photoinitiating Silicone Acrylate(SPI SA) which can undergo self-initiation under UV irradiation was synthesized by Michael addition of ethyl acetoacetate (Michael donor) with silicone diacrylate (Michael acceptor) in the presence of a base catalyst. Photoinitiating behaviors of SPI SA have been investigated by photo-differential scanning calorimeter(Photo-DSC). The results showed that SPI SA can be photopolymerized regardless of solely irradiated under UV irradiation. SPI SA photopolymerized more slowly than the traditional system of silicone acrylate containing Darocur 1173 due to the oxygen inhibition. However, the polymerization reactivity and the ultimate conversion were enhanced by the addition of monomer, photoinitiator and sensitizer Surface properties such as pencil hardness, pendulum hardness, gloss, weathering test, and surface energy of the cured film containing SPI SA was investigated. When used as a reactive photoinitiator in the UV curable coating formulation, SPI SA imparted the excellent flexibility and dispersion to the final coated films due to silicone characteristic with low glass transition and surface energy. Especially, UV cured film containing SPI SA showed the enhanced weathering property than the UV cured system with the conventional photoinitiator.