KR20090056610A - 방수 단열 코팅 수지 조성물 - Google Patents

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KR20090056610A KR1020070123839A KR20070123839A KR20090056610A KR 20090056610 A KR20090056610 A KR 20090056610A KR 1020070123839 A KR1020070123839 A KR 1020070123839A KR 20070123839 A KR20070123839 A KR 20070123839A KR 20090056610 A KR20090056610 A KR 20090056610A
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Abstract

본 발명은 방수 단열 코팅 수지 조성물에 관한 것으로, 6 내지 20개의 탄소원자를 갖는 하나 이상의 알킬기와 메톡시, 에톡시 및 프로톡시로부터 선택된 하나 이상의 알콕시기가 실리콘 원자에 결합된 알킬알콕시실란을 함유하는 실리콘 수성 에멀젼; 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼; 및 불포화고분자 수지를포함하는 방수 코팅 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방수 단열 코팅 수지 조성물은 콘크리트, 시멘트, 석재 등의 기질에 코팅되어 우수한 방수 성능을 가짐은 물론 수중에서도 빠른 경화속도를 가지며, 기질에 대한 강한 접착력과 우수한 물성을 갖는다.
방수, 코팅, 콘크리트, 실리콘, 폴리우레탄, 단열, 결로방지

Description

방수 단열 코팅 수지 조성물{A waterproof thermal insulation coating resin composition}
본 발명은 방수 단열 코팅 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 화합물을 함유하는 방수 단열 코팅 수지 조성물을 조성함에 있어서, 폴리우레탄을 포함시켜 조성하되, 상기 폴리우레탄에 아크릴 및 에폭시로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 도입함과 동시에 수분산형으로 합성하여 포함시킴으로써, 방수 단열 성능이 우수하고, 빠른 경화속도를 가지며, 피착물에 대한 강한 접착력 등 우수한 물성을 가지는 실리콘계 방수 단열 코팅 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트, 시멘트, 타일, 석재, 목재 등의 건축자재가 적용되는 건축 구조물은 자연환경에 노출되어 물과 접촉하게 되어 수명이 단축되므로 이를 방지하기 위하여 방수제(발수제)를 기질 표면에 도포한다. 종래, 이러한 방수제로는 무극성 소수성기를 다량 함유한 방수제나, 에폭시 수지와 같은 합성수지의 방수제가 사용되어 왔다. 그러나, 이와 같은 방수제는 특히 무기 건축자재로의 침투성이 약하고, 통기성이 부족하여 무기 건축자재의 부패를 초래하고, 방수 성능 또한 양호하지 못하였다.
이에 따라, 근래에는 실리콘계 화합물이 주로 사용되고 있다. 실리콘계 화합물은 내후성, 화학적 안정성, 방수성 등이 우수하여 유리 섬유용 처리제, 건축 토목용 발수제, 섬유용 발수제, 무기물의 표면 개질제, 농약 합성시의 실릴화제 등으로 폭 넓게 사용되고 있다. 특히, 알킬알콕시실란과 오르가노폴리실록산은 콘크리트와 같은 다공성 무기 건축자재에 대한 방수제 혹은 침투성 물흡수 방지제로서 유용하다고 알려져 있다. 이는 기질 표면으로부터 소수층을 형성시켜 물과 염, 알칼리의 침투를 방지하고, 기질 내부로 침투성을 가지기 때문에 단지 표면에 발수성을 부여하는 것보다 훨씬 우수한 것으로 평가된다. 따라서, 우수한 침투성을 갖고 화학반응에 강한 소수성 층을 형성하는 알킬알콕시실란과 오르가노폴리실록산의 수요는 점차 증가 추세에 있다. 이러한 알킬알콕시실란과 오르가노폴리실록산은 일반적으로 유기용제에 희석되어 사용되었는데, 이때 유기용제로는 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 공업용 가솔린, 등유 등이 사용되었다. 그러나, 유기용제에 희석된 실리콘계 방수제는 희석제로 사용하는 유기용제의 특성으로 인하여 기질내부로 깊이 침투하지 못하며, 공해가 심하고, 인화성이 강하며, 특히 유독성이 강하여 흡입시 인체에 치명적인 타격을 주는 등 피해가 막심하기 때문에 그 사용이 제한되고 있는 실정이다. 특히, 상기와 같이 유기용제만으로 희석시킨 실리콘계 방수제는 습한 기질 표면에 대하여 적용할 수 없다는 문제점을 갖는다. 한편, 유기용제를 전혀 함유하지 않은 실란-실록산 함유 침투성 물흡수 방지제가 환경문제의 견지에서 요구되고 있으나, 이는 경제적인 면에서 불리하다.
이에 따라, 최근에는 알킬알콕시실란과 오르가노폴리실록산을 수성 분산물로 전환시켜 시공성 및 경제성이 뛰어난 수성 에멀젼이나 수성 크림으로 상업화하는 방법이 시도되고 있다.
예를 들어, 대한민국 특허 제0211898호에는 알킬알콕시실란과 오르가노폴리실록산을 주재로 한 소수성화 건재용 오르가노실리콘 화합물의 수용성 크림이 제시되어 있고, 대한민국 공개특허 제10-1998-0024917호에는 알킬알콕시실란, 에멀션화제 및 물을 함유하는 수성-기초 에멀션에 오일-용해성 염료를 혼합함으로써 염료의 색을 통하여 무기건축자재로의 적용 완료 여부를 확인할 수 있는 수성-기초 에멀션 침투성 물 흡수 방지제가 제시되어 있다. 또한, 대한민국 공개특허 제10-1999-0078673호에서는 알킬알콕시실란과 실리카의 혼합물에 염화백금산 촉매를 첨가하여 콤파운드를 제조하고, 상기 콤파운드에 실리콘 레진, 유화제 및 물을 혼합한 실리콘 에멀젼 수성 발수·방수·결로방지제를 제시하였다.
방수제는 지질에 코팅되어 방수성은 물론 내구성, 내후성, 신축성, 강도, 유연성 그리고 피착물과의 우수한 접착성이 요구된다. 그리고 도막 형성 후 신간 경과에 따른 균열이나 들뜸 현상 등이 없어야 할 것이 요구된다.
그러나 종래 기술에 따른 실리콘계 방수제는 방수성은 우수하나 도막의 신축성 및 유연성이 떨어지고, 무엇보다 수분에 약한 문제점이 지적된다. 일반적으로, 터널이아 지하의 콘크리트 피착물에는 주변의 습기나 천공 시의 분진제거 등의 목적으로 물이 분사되어 수분이 많이 존재하게 되는데, 종래의 실리콘계 방수제는 위와 같은 수분 환경 조건에서 물성이 떨어지는 문제점이 있다. 즉, 수중 조건에서는 경화속도가 느리고 피착물과의 접착력이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 실리콘 화합물을 함유하는 실리콘계 방수 단열 코팅 수지 조성물을 조성함에 있어서, 폴리우레탄을 포함시켜 조성하되, 상기 폴리우레탄에 아크릴 및 에폭시로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 도입함과 동시에 수분산형으로 합성하여 포함시킴으로써, 방수 성능이 우수함은 물론 수중에서도 빠른 경화속도를 가지며, 피착물에 대한 강한 접착력과 우수한 물성을 가지는 실리콘계 방수 단열 코팅 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 6 내지 20개의 탄소원자를 갖는 하나 이상의 알킬기와 메톡시, 에톡시 및 프로톡시로부터 선택된 하나 이상의 알콕시기가 실리콘 원자에 결합된 알킬알콕시실란을 함유하는 실리콘 수성 에멀젼과; 폴리올과 디메틸올 프로피오닉산(DMPA ; Dimethylol Propionic Acid)을 혼합 교반한 다음, 반응촉매 존재 하에 이소시아네이트 화합물을 혼합하여 프레폴리머(prepolymer)를 합성한 후 중화제로서 트리에틸아민(triethylamine, TEA)을 투입하여 디메틸올 프로피오닉산(DMPA)의 COOH 그룹을 중화시킨 다음, 여기 에 희석제로서 에폭시 및 아크릴로부터 선택된 하나 이상의 단량체를 투입하여 중화, 희석된 프레폴리머를 얻은 후, 상기 중화, 희석된 프레폴리머를 고속으로 교반되고 있는 물 속에 투입하여 수분산(water dispersion) 과정을 수행하고, 이 수분산 과정에서 에폭시계 및 아크릴계로부터 선택된 하나 이상의 사슬연장제를 투입, 교반하여 합성된 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼과;
불포화폴리에스테르 및 불포화폴리비닐에스테르로부터 선택된 하나 이상의 불포화고분자 수지;를 포함하는 방수 단열 코팅 수지 조성물을 제공한다.
이때, 상기 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼은 폴리올에 디메틸올 프로피오닉산(DMPA ; Dimethylol Propionic Acid)을 혼합하여 교반한 다음, 반응촉매 존재 하에 이소시아네이트 화합물을 혼합하여 프레폴리머를 합성한 후, 중화제로서 트리에틸아민(TEA)을 투입하여 디메틸올 프로피오닉산(DMPA)의 COOH 그룹을 중화시킨 다음, 여기에 희석제로서 에폭시 및 아크릴로부터 선택된 하나 이상의 단량체를 투입하여 중화, 희석된 프레폴리머를 얻은 후, 상기 중화, 희석된 프레폴리머를 고속으로 교반되고 있는 물 속에 투입하여 수분산 과정을 수행하고, 이 수분산 과정에서 에폭시계 및 아크릴계로부터 선택된 하나 이상의 사슬연장제를 투입, 교반하여 합성된 것이 사용된다. 또한, 상기 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼은 수분산 폴리우레탄-아크릴 에멀젼, 폴리우레탄-에폭시 에멀젼 및 폴리우레탄-에폭시-아크릴 에멀젼으로부터 선택된다.
본 발명에 따른 방수 단열 코팅 수지 조성물은 콘크리트, 시멘트, 석재 등의 기질에 코팅되어 우수한 방수 성능을 가짐은 물론 수중에서도 빠른 경화속도를 가지며, 기질에 대한 강한 접착력과 우수한 물성을 갖는다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 방수 단열 코팅 수지 조성물은 실리콘 수성 에멀젼, 수분산 폴리우레탄(polyurethanee, PU) 하이브리드 에멀젼 및 불포화고분자 수지를 적어도 하나 이상 포함하여 이루어지며, 기질(콘크리트, 시멘트, 타일, 석재 등)에 코팅 시에는 경화제와 혼합되어 사용된다. 이때, 본 발명에 따른 수지 조성물은 경화제와는 별도의 용기에 포장되어 사용자에게 보급된다. 또한, 본 발명에 따른 수지 조성물은 폐고무 분말, 섬유 및 무기물 분말로부터 선택된 충전제를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 실리콘 수성 에멀젼은 방수성을 위한 유효 성분으로서, 실리콘 화합물로서 적어도 알킬알콕시실란을 함유한 에멀젼이다. 이때, 알킬알콕시실란은 6 내지 20개의 탄소원자를 갖는 최소 하나 이상의 알킬기와 메톡시, 에톡시 및 프로톡시로부터 선택된 최소 하나 이상의 알콕시기가 실리콘 원자에 직접 결합된 화합물로부터 선택된다. 이때, 실리콘 원자에 직접 결합되는 알킬기가 6개 미만의 탄소원자를 가지는 경우는 알킬알콕시실란은 극도로 높은 가수분해성 및 휘발성을 보일 수 있으며, 알킬알콕시실란 분자 부분이 기질 표면에 적용 직후 기질 표면과 너무 빠르게 반응하게 되어 에멀젼의 침투성이 지연될 수 있다. 이에 따라, 발수 성분이 기질 표면에만 부여된다. 또한, 실리콘 원자에 직접 결합된 알킬기가 20개를 초과하는 탄소원자를 가지는 경우 그 분자량이 너무 크기 때문에 기질 내부로 쉽게 침투되지 않는다.
위와 같은 알킬알콕시실란은 모노알킬 트리알콕시 실란을 사용하는 것이 가장 바람직하며, 예를 들면 헥실트리에톡시실란, 헵틸트리에톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 노닐트리에톡시실란, 데실트리에톡시실란, 운데트리에톡시실란, 도데실트리에톡시실란, 트리데실트리에톡시실란, 테트라데실트리에톡시실란, 펜타데실트리에톡시실란, 헥사데실트리에톡시실란, 헵타데실트리에톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란, 노나데실트리에톡시실란 및 에이코실트리에톡시실란으로부터 선택된 단독 또는 2종 이상의 알킬알콕시실란을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 수성 에멀젼은 알킬알콕시실란과 함께 방수 유효성분으로서 오르가노 폴리실록산(Organopolysiloxane)을 더 함유하는 것이 좋다. 상기 오르가노 폴리실록산은 알콕시기 함유 오르가노 폴리실록산이나 아미노알킬기 함유 오르가노 폴리실록산이 좋으며, 보다 구체적으로 상기 오르가노 폴리실록산은 예를 들어 선형 폴리디메틸실록산(Linear Polydimethylsiloxane)을 사용할 수 있다. 상기 폴리디메틸실록산의 화학식은 (CH)3SiO[SiO-(CH3)2]nSi(CH3)3로 나타낼 수 있으며, 이때 n은 1이상이다.
이때, 상기 알킬알콕시실란과 오르가노 폴리실록산을 혼합한 실리콘 화합물은 실리콘 수성 에멀젼 100중량% 내에 5 ~ 80 중량%가 함유된다. 방수 유효 성분인 실리콘 화합물이 5 중량% 미만인 경우는 충분한 방수성을 얻기 어려우며, 80 중량%를 초과하는 경우에는 에멀젼 내의 유화입자 크기를 최적화할 수 없어 에멀젼의 안정성이 감소된다. 바람직하게는 상기 실리콘 화합물은 실리콘 수성 에멀젼 100중량% 내에 15 ~ 80 중량%가 함유되는 것이 좋다. 이때, 바람직하게는 알킬알콕시실란과 오르가노 폴리실록산은 특별히 한정하는 것은 아니지만 1.2 ~ 35 : 1의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 실리콘 수성 에멀젼은 상기 알킬알콕실란과 오르가노 폴리실록산을 혼합한 혼합물을 얻는 과정에서 희석제로서 유기용제를 선택적으로 함유할 수 있다. 상기 유기용제는 크실렌(Xylene), 톨루엔(Toluene), n-헥산(n-Hexane), 헵탄(Heptane), 시클로펜탄(Cyclopentane), 메틸시클로펜탄(methylcyclopentane) 등을 사용할 수 있으며, 이러한 유기용제는 특별히 한정하는 것은 아니지만 실리콘 수성 에멀젼 100 중량% 내에 5 ~ 75 중량% 까지 함유시킬 수 있다.
아울러, 상기 실리콘 수성 에멀젼은 에멀젼화를 위한 유화제를 함유하며, 상기 유화제는 실리콘 수성 에멀젼 100 중량% 내에 0.14 ~ 6.0 중량%로 함유한다. 상기 유화제의 양이 0.14 중량% 미만일 때는 안정한 에멀젼을 얻기가 어려우며, 6.0 중량%를 초과하면 상대적으로 방수 유효성분이 적게 되고 유화제(계면활성제)의 친수성기에 의해서 충분한 방수 성능을 얻기 어려워진다. 즉, 6.0 중량%를 초과하는 경우 방수 성능이 저하될 수 있다. 바람직하게는 유화제를 0.2 ~ 2.94 중량%로 함유시키는 것이 좋다. 상기 유화제는 지방산염, 알킬설페이트, 알킬아릴술폰산염, 알킬나프탈렌술폰산염, 디알킬술포숙신산염, 알킬디아릴에테르 디술폰산염, 알킬포스포르산염, 술폰산염, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 술폰산염, 폴리옥시에틸렌 알킬아릴에테르 술폰산염, 나프탈렌술폰산 포르말린 축합물, 폴리옥시에틸렌 알킬포스페이트, 글리세롤 보레이트 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 글리세롤 지방산 에스테르, 암모늄로릴 설페이트, 소디움로레트 설페이트, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥시프로필렌 블록 공중합체, 소르비탄지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산 에스테르, 알킬아민, 4차 암모늄염, 알킬피리디늄염 및 알킬 이미다졸륨염 등으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 방수 단열 코팅 수지 조성물은 위와 같은 실리콘 수성 에멀젼에 더하여 수중에서의 빠른 경화속도와 접착력 및 물성 보강을 위해 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼을 포함하여 조성된다. 상기 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼은 폴리우레탄에 아크릴 및 에폭시로부터 선택된 하나 이상의 화합물이 도입된 에멀젼이다. 구체적으로, 상기 에멀젼은 물 속에서 에멀젼화된 폴리우레탄-아크릴 레진, 폴리우레탄-에폭시 레진 또는 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진이며, 이는 다음과 같은 방법으로 합성된 것이 사용된다.
먼저, 반응기에 폴리올(polyol)을 넣은 후 온도를 80℃까지 가열하여 폴리올을 완전히 녹인다. 그리고 디메틸올 프로피오닉산(DMPA ; Dimethylol Propionic Acid)을 용제 N-메틸-2-피롤리돈(NMP ; N-methyl-2-pyrrolidone)에 녹인 후 이를 반응기에 넣고 같은 온도에서 30분 동안 교반하여 잘 섞어준다. 다음으로, 반응기에 폴리우레탄 반응촉매인 주석(Sn)계촉매로서 디부틸틴 디라우레이트(DBTL ; dibutyltin dilaurate)와 이소시아네이트 화합물을 넣고 80℃에서 150분 동안 반응하여 얻고자 하는 최종의 NCO 그룹을 말단기에 가지는 폴리우레탄(PU) 프레폴리머(prepolymer)를 합성한다. 이와 같이, NCO 말단기를 가지는 PU 프레폴리머의 합성이 끝난후에는 온도를 60℃로 낮추고 중화제로서 트리에틸아민(TEA)을 투입하여 상기 디메틸올 프로피오닉산(DMPA)의 카르복실기(COOH기) 그룹을 중화시킨다. 중화 후, 20분이 지나면 희석제로서 에폭시 및 아크릴로부터 선택된 하나 이상의 단량체를 투입하여 10분 동안 완전히 희석한다. 이때, 희석제는 PU 프레폴리머의 점도를 낮춰 합성 시 반응 온도 제어 및 흐름성질을 좋게 하며, 수분산시 우수한 콜로이드 안정성과 수십 나노 크기의 입도를 가지는 에멀젼 생성을 가능케 한다.
위와는 별도로, 또 다른 반응기에 물을 투입하고 고속으로 교반하면서 상기 합성이 끝나 중화 희석된 PU 프레폴리머를 서서히 투입하여 수분산 과정을 수행한다. 이때, 수분산 공정이 끝남과 동시에 반응하지 않은 NCO 그룹과 물과의 반응을 피하고, 분자량을 증가시키기 위해 사슬연장 반응을 수행한다. 사슬연장 반응은 25℃에서 사슬연장제를 물에 희석하여 투입하고 완전히 사슬연장 반응이 끝날 때까지 약 2시간 동안 더 교반시킨다.
상기 반응과정에서 상기 폴리올은 그 구조에 따라 폴리에테르(polyether)계 와 폴리에스테르계로 폴리올 중 본 발명에서는 그 용도에 따라 적당한 폴리올을 선택하여 사용할 수 있으나 방수용으로는 폴리에테르계 폴리올을 사용하는 것이 바람직하며, 폴리에테르(polyether)계 폴리올이 보다 바람직하다. 상기 폴리에테르계 폴리올(polyol)로는 저분자량의 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜(PTMG ; poly-tetramethylene ether glycol)을 진공오븐을 이용하여 수분을 완전히 제거한 후에 사용하는 것이 바람직하며, 상기 이소시아네이트 화합물은 디이소시아네이트로서 이소포론 디이소시아네이트(IPDI ; Isophorone diisocyanate)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 사슬연장제는 에폭시계 또는 아크릴계로부터 선택되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 에폭시, 아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 아크릴산, 아크릴 아미드, 아크릴니트라일 등으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
위와 같은 반응이 완료되면, 폴리우레탄(PU)에 아크릴 및 에폭시로부터 선택된 하나 이상의 화합물이 도입된 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼이 합성된다.
이때, 상기 사슬연장제의 사용 및 반응 참여에 따라 상기 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼은 수분산 폴리우레탄-아크릴 에멀젼, 수분산 폴리우레탄-에폭시 에멀젼, 또는 수분산 폴리우레탄-에폭시-아크릴 에멀젼 형태가 되며 망상구조(cross linked structure)를 갖는다. 바람직하게는 폴리우레탄-에폭시-아크릴 에멀젼으로 합성된 것이 좋다. 이러한 폴리우레탄-에폭시-아크릴 에멀젼은 경화시 폴리우레탄-아크릴 에멀젼이나 폴리우레탄-에폭시 에멀젼보다 견고한 구조를 나타내고 접착력 및 강도 등이 우수하다.
또한, 본 발명에 따른 방수 코팅 수지 조성물은 불포화고분자 수지를 포함한다. 상기 불포화고분자 수지는 이중결합을 가지는 것으로서, 불포화폴리에스테르 및 불포화폴리비닐에스테르로부터 선택된 하나 이상을 사용한다.
이때, 상기 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼과 불포화고분자 수지는 공중합된 다음 본 발명의 수지 조성물에 함유될 수 있다. 구체적으로, 상기와 같이 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼을 제조한 다음에는 여기에 불포화고분자 수지를 첨가, 공중합시켜 불포화고분자 수지와 폴리우레탄 하이브리드가 공중합된 수용성 혼성 수분산제를 제조한 다음, 이를 상기 실리콘 수성 에멀젼에 혼합하여 본 발명에 따른 수지 조성물을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 충전제를 더 포함할 수 있는데, 상기 충전제는 강도 보강을 위한 것으로서, 폐고무 분말, 섬유, 무기물 분말 및 이들의 혼합으로부터 선택될 수 있으며, 상기 무기물 분말은 예를 들어 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화철(FeO, Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 탄산마그네슘(MgCO3), 탄산칼슘(CaCO3), 퓸 실리카(Fume silica), 산화마그네슘(MgO), 플라이 애쉬(flyed ash) 및 세라믹(맥반석, 옥 등) 등으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
이상에서 설명한 발명에 따른 수지 조성물은 시공 현장에서 경화제와 혼합된다음 기질(콘크리트, 시멘트, 석재 등)에 코팅 적용되며, 이때 상기 경화제는 퍼옥 사이드계 화합물로부터 선택되며, 구체적으로는 디벤조일 퍼옥사이드나 메틸에틸 퍼옥사이드를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 수지 조성물은 경화제의 혼합에 의해 가교 망상 구조가 되면서 방수 성능이 우수해지고 수중에서도 급경화되면서 우수한 접착력과 고착 강도를 갖는다. 구체적으로, 상기 실리콘 수성 에멀젼과 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼은 경화제의 혼합에 의해 불포화고분자 수지와 라디칼 중합 반응하여 경화되어, 우수한 방수 성능을 가지면서 발열반응을 일으켜 급경화된다. 또한, 상기 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼의 합성에 사용된 디메틸올 프로피오닉산(DMPA)은 PU 프레폴리머의 망상구조를 발달시켜 접착력을 향상시킨다.
상기 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼은 사용 목적 및 적용되는 기질(피착물)에 따라 실리콘 수성 에멀젼 100 중량부에 대해 10 ~ 150 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 불포화고분자 수지는 실리콘 수성 에멀젼 100 중량부에 대해 5 ~ 200 중량부로 포함되어 상기 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼과 공중합되는 것이 좋다. 또한, 상기 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼은 수분산 과정에서 물 100 중량부에 대하여 에멀젼화된 폴리우레탄 하이브리드 레진이 20 ~ 150 중량부로 이루어지는 것이 좋다. 그리고 상기 충전제는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 실리콘 수성 에멀젼 100 중량부에 대해 5 ~ 100 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수지 조성물은 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼을 기준으로 경화제와 1:0.005 ~ 0.2 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 좋다(즉, 중량비로 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼 : 경화제 = 1:0.005 ~ 0.2이다).
이상에서 설명한 본 발명의 수지 조성물은 콘크리트, 시멘트, 타일, 석재, 목재, 금속 등과 같은 기질 피착물에 롤 코팅, 분무 코팅, 주입, 함침 등의 방법으로 사용될 수 있으며, 특히 콘크리트와 같은 피착물에 균열을 메우기 위한 보수용도 및 방수제 용도 등으로 유용하게 적용될 수 있다. 그리고 수분 환경에서 유용하게 적용된다.
이하 본 발명의 실시예를 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일뿐, 이에 의하여 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
모든 반응은 질소(N2)가스로 퍼징(purging)하여 다른 부반응을 배제한 후 실험을 실시하였으며, 반응기는 콘덴서(condenser), 온도 조절기(thermocontroler), 교반기(Direct Stirrer)가 설치된 1000ml 둥근 유리 4구 반응기를 사용하였다.
먼저 상기 4구 반응기에 폴리올(PTMG-1000, Mw=1000, OH number =112)을 넣은 후 온도를 80℃까지 가열하여 폴리올을 완전히 녹였다. 이때, PTMG-1000을 반응기에 투입하기 전에 진공오븐을 이용하여 120℃에서 6시간 놓아두어서 수분을 완전히 제거하였다. 그리고 수용성 그룹을 도입하기 위해 DMPA(Dimethylol propionic acid)를 사용하되, DMPA의 수분을 제거하기 위해 60℃에서 건조하여 수분을 완전히 제거한 후 이를 N-Methylpyrrolidone(NMP, Aldrich 사 제품)에 녹였다. 그리고 녹인 DMPA를 반응기에 넣고 같은 온도에서 30분 동안 교반하여 잘 섞어주었다.
다음으로, 반응기에 주석계 반응촉매(DBTL)와 IPDI(Isophorone diisocyanate : Bayer Co. 제품)를 넣고 80℃에서 150분 동안 반응하여 얻고자 하는 최종의 NCO 그룹을 말단기에 가지는 PU 프레폴리머(PU prepolymer)를 합성하였다. 합성된 PU 프레폴리머의 NCO 그룹의 함량은 di-n-butylamine back-titration(DBBT) 방법을 이용하여 측정하였으며, 이론적 잔류 NCO 그룹의 양은 모든 OH 그룹과 반응할 때를 기준으로 계산하였다. 이와 같이, NCO 말단기를 가진 프레폴리머 합성이 끝난후, 온도를 60℃로 낮추고 중화제로서 TEA(Junsei Chemical사 제품)를 투입하여 DMPA의 COOH 그룹을 중화시켰다. 중화 후 20분이 지난 후 희석제로서 아크릴 단량체를 투입하여 10분 동안 완전히 희석하였다.
또 다른 반응기에 물을 투입하고 고속으로 교반하면서 합성이 끝난 상기 PU 프레폴리머를 서서히 투입하여 수분산 과정을 수행하였다. 이때의 수분산시 사용된 물은 double-distilled deionized water(DDI water)를 사용하였다. 수분산 공정이 끝남과 동시에 반응하지 않은 NCO 그룹과 물과의 반응을 피하고, 분자량을 증가시키기 위해 사슬연장제로서 아크릴레이트를 첨가하여 사슬연장 반응을 수행하였따. 이때, 사슬연장 반응은 25℃에서 사슬연장제를 물에 희석하여 투입하고 완전히 사슬연장 반응이 끝날 때까지 약 2시간 동안 더 교반시켜 수분산 폴리우레탄-아크릴 에멀젼을 얻었다. 다음으로 불포화폴리비닐에스테르를 투입, 교반시켜 불포화비닐 에스테르에 공중합된 수분산 폴리우레탄-에폭시 에멀젼을 얻었다(수분산체 제조).
그리고 상기 불포화폴리비닐에스테르에 공중합된 수분산 폴리우레탄-아크릴에 산화마그네슘(MgO)과 실리카(SiO2)를 혼합하여 잘 섞어준 다음, 여기에 헥실트리에톡시실란이 에멀젼화된 실리콘 수성 에멀젼을 혼합, 교반하였다(방수 에멀젼 제조).
위와 같이 얻어진 방수 에멀젼에 경화제로서 디벤조일 퍼옥사이드를 혼합한 다음, 이를 물이 분사된 콘크리트 기질에 도포하였다. 도포 후 약 2시간이 지난후 완전 경화됨을 확인하였으며, 들뜸 현상이 없고 우수한 고착강도를 가짐을 알 수 있었다.

Claims (4)

  1. 6 내지 20개의 탄소원자를 갖는 하나 이상의 알킬기; 상기 알킬기와 결합하는 메톡시, 에톡시 및 프로톡시로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 알콕시기; 및 상기 알킬기와 결합된 알콕시기가 실리콘 원자에 결합된 알킬알콕시실란을 함유하는 실리콘 수성 에멀젼(emulsion)과;
    폴리올과 디메틸올 프로피오닉산(DMPA ; Dimethylol Propionic Acid)을 혼합 교반하는 단계; 상기 혼합물에 반응촉매 존재 하에 이소시아네이트(isocyanate) 화합물을 혼합하여 프레폴리머(prepolymer)를 합성하는 단계; 상기 프레폴리머에 중화제로서 트리에틸아민(triethylamine, TEA)을 투입하여 디메틸올 프로피오닉산(DMPA)의 COOH 그룹을 중화시키는 단계; 상기 중화된 혼합물에 희석제로서 에폭시 및 아크릴로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 단량체를 투입하여 중화희석된 프레폴리머를 얻는 단계; 상기 중화희석된 프레폴리머를 고속으로 교반되고 있는 물 속에 투입하여 수분산 과정을 수행하는 단계; 및 상기 수분산 과정에 에폭시계 및 아크릴계로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 사슬연장제를 투입교반하는 단계를 통하여 합성된 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼; 및
    불포화폴리에스테르 및 불포화폴리비닐에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 불포화고분자 수지를 포함하는 방수 단열 코팅 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 수성 에멀젼은 오르가노 폴리실록산(Organopolysiloxane)을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 방수 단열 코팅 수지 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수분산 폴리우레탄 하이브리드 에멀젼은 수분산 폴리우레탄(polyurethane)-아크릴 에멀젼, 폴리우레탄-에폭시 에멀젼 또는 폴리우레탄-에폭시-아크릴 에멀젼인 것을 특징으로 하는 방수 단열 코팅 수지 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반응촉매는 주석(Sn)계 촉매인 것을 특징으로 하는 방수 단열 코팅 수지 조성물.
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