KR100929547B1 - Gas barrier membrane using oligosiloxane hybrid coating - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 실란의 축합 반응을 이용한 올리고실록산 하이브리드 및 이를 이용한 가스 차단막에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 유기실란디올과 유기알콕시실란의 비가수 축합 반응에 의해 축합도가 높은 무기 망목구조의 중심체와 외부에 적어도 하나 이상의 유기기 또는 유기 관능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 올리고실록산 하이브리드, 및 상기 올리고실록산 하이브리드를 이용한 단일층 또는 다층으로 이루어진 가스 차단 특성이 우수한 가스 차단막을 제공한다.The present invention relates to an oligosiloxane hybrid using a condensation reaction of an organosilane and a gas barrier film using the same. More specifically, oligosiloxane hybrid, characterized in that it comprises at least one organic group or an organic functional group in the center of the inorganic network structure having a high degree of condensation by the non-aqueous condensation reaction of the organosilanediol and the organoalkoxysilane, and It provides a gas barrier film having excellent gas barrier properties consisting of a single layer or multiple layers using the oligosiloxane hybrid.

올리고실록산 하이브리드, 축합 반응, 유기알콕시실란, 유기실란디올, 가스 차단막 Oligosiloxane Hybrid, Condensation Reaction, Organoalkoxysilane, Organosilane Diol, Gas Blocking Membrane

Description

올리고실록산 하이브리드 코팅을 이용한 가스 차단막{Gas barrier layer using oligosiloxanes hybrid coating}Gas barrier layer using oligosiloxanes hybrid coating

본 발명은 유기 실란의 축합 반응으로부터 제조된 올리고실록산 하이브리드를 이용한 가스 차단막에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 유기실란디올과 유기알콕시실란의 비가수 축합 반응에 의해 축합도가 높은 무기 망목구조의 중심체와 외부에 적어도 하나 이상의 유기기 또는 유기 관능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 올리고실록산 하이브리드를 이용한 단일층 또는 다층으로 이루어진 가스 차단 특성이 우수한 가스 차단막에 관한 것이다.The present invention relates to a gas barrier membrane using an oligosiloxane hybrid prepared from the condensation reaction of an organosilane. More specifically, by using the non-aqueous condensation reaction of the organosilanediol and the organoalkoxysilane, the oligosiloxane hybrid, characterized in that it comprises at least one organic group or organic functional group in the center of the inorganic network structure with high degree of condensation The present invention relates to a gas barrier film having excellent gas barrier properties consisting of a single layer or a multilayer.

전자제품, 의약품과 같은 많은 종류의 제품들은 주변의 환경 즉 가스와 액체에 매우 민감하여 가스나 액체와 반응하여 품질이 저하된다. 이러한 전자제품, 의약품 등은 장기 보관성과 성능을 유지하기 위하여 가스나 액체의 침투를 방지하고 제품을 보호할 수 있는 차단막을 채용하고 있다.Many types of products, such as electronics and medicines, are very sensitive to the surrounding environment, that is, gases and liquids, and thus react with gases or liquids and degrade their quality. In order to maintain long-term storage and performance, such electronic products and medicines employ a barrier that can prevent gas or liquid penetration and protect the product.

특히, 유기 박막 트랜지스터 (OTFT), 유기 발광장치 (OLED) 와 같은 유기 전자 소자는 주위 환경에 매우 취약한 특성을 가지고 있다. 수분과 산소는 유기 반도 체, 유기 발광체 등과 같은 유기물과 반응하여 특성을 열화시켜서 수명을 단축시키는 주원인이다. 특히 유기 전자 소자는 고분자와 같은 유연한 기판을 이용하여 플렉서블 전자 소자를 제작할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 고분자 기판은 수분이나 산소의 투과율이 매우 커서 유기물의 특성을 열화시키게 된다. 따라서 수분과 산소의 유입을 차단하고 유기물을 보호할 수 있는 보호 장치를 도입이 필요하다.In particular, organic electronic devices such as organic thin film transistors (OTFTs) and organic light emitting devices (OLEDs) have characteristics that are very vulnerable to the surrounding environment. Moisture and oxygen react with organic substances such as organic semiconductors and organic light-emitting bodies to deteriorate their properties and shorten their lifespan. In particular, the organic electronic device has an advantage of manufacturing a flexible electronic device using a flexible substrate such as a polymer. However, the polymer substrate has a very high transmittance of water or oxygen, thereby degrading the organic material. Therefore, it is necessary to introduce a protective device that can block the inflow of water and oxygen and protect organic matter.

가스 차단막이 OLED에서 요구하는 가스 차단막의 성능은 수분과 산소의 투과율은 각각 10-6 g/m2/day, 10-5 cc/m2/day/bar 이하의 값을 요구한다. OLED의 경우 수명을 확보하기 위하여 흡습제와 유리 또는 금속 캔을 자외선 경화 수지를 이용하여 봉지함으로써 가스 차단 특성을 확보하고 있다. 그러나 유리나 금속 캔을 사용하는 것은 유기 전자 소자의 두께를 두껍게 하기 때문에 박막을 이용한 봉지 기술이 필요하다. Carcia et al [Appl. Phys. Lett. 89, 031915 (2006)]은 ALD를 이용한 단일층으로 충분한 가스 차단 효과를 볼 수 있다고 보고하였다. 그러나 ALD는 진공 공정을 사용하고 대면적 적용이 어렵다. 또한 일반적으로 단일층 무기 박막을 이용한 가스 차단막은 재료 내부의 결함 등으로 인하여 가스 투과율이 높아서 다층막을 이용한 가스 차단막이 이용되고 있다. 미국 특허 4,954,371과 미국 특허 6,150,187은 수분 차단 고분자 층과 산소 차단 고분자 층을 교대로 적층한 가스 차단막에 대하여 개시하고 있다. 미국 특허 5,260,095, 미국 특허 7,018,713, 미국 공개 2003/0203210 등은 고분자 층과 무기층을 교대로 적층한 가스 차단막 형성에 대하여 개시하고 있다. 미국 특허 6,962,671과 미국 특허 6,623,861은 고분자 층과 무 기층을 50층 이상을 적층한 가스 투과율이 매우 낮은 플렉서블 기판에 관하여 개시하였다. Kim et al [J.Vac.Sci.Technol.A 23, 971, 2005]은 SiOxNyCz 층의 농도 구배층을 이용한 가스 차단막을 보고하고 있다.The performance of gas barrier membranes required by OLEDs requires that moisture and oxygen transmittances be less than 10 -6 g / m 2 / day and 10 -5 cc / m 2 / day / bar, respectively. In the case of OLED, the gas barrier property is secured by encapsulating a moisture absorbent and a glass or metal can with an ultraviolet curable resin in order to secure a lifetime. However, the use of glass or metal cans increases the thickness of the organic electronic device, and thus requires a sealing technique using a thin film. Carcia et al [Appl. Phys. Lett. 89, 031915 (2006) reported that a single layer using ALD can provide sufficient gas barrier effect. However, ALD uses a vacuum process and is difficult to apply in large areas. In general, a gas barrier film using a single layer inorganic thin film has a high gas permeability due to defects in the material, and thus a gas barrier film using a multilayer film is used. US Patent 4,954,371 and US Patent 6,150,187 disclose a gas barrier film in which a moisture barrier polymer layer and an oxygen barrier polymer layer are alternately stacked. U.S. Patent 5,260,095, U.S. Patent 7,018,713, U.S. Publication 2003/0203210 and the like disclose the formation of a gas barrier film in which a polymer layer and an inorganic layer are alternately stacked. U. S. Patent 6,962, 671 and U. S. Patent 6,623, 861 disclose a flexible substrate having a very low gas permeability in which at least 50 layers of a polymer layer and an inorganic layer are laminated. Kim et al [J. Vac. Sci. Technol. A 23, 971, 2005] report a gas barrier using a concentration gradient layer of SiO x N y Cz layer.

지금까지의 기체 차단막을 제조하는 기술은 유기물과 무기물 모두 진공 장비를 사용하고 있고 사용하는 유기 막은 대부분 수분과 산소의 차단 특성이 나쁘기 때문에 4층 막 이상의 유기/무기 다층막을 이용하고 있어 저가격, 단순 공정을 요구하는 유기 전자 소자의 공정을 복잡하게 하고 생산비용을 상승시키고 있다. 따라서 공정을 단순히 할 수 있고 생산 비용을 줄일 수 있기 위해서는 유기 층을 대체할 수 있는 가스 차단 특성이 우수한 새로운 고분자 재료와 기술이 필요하다.Until now, the technology for manufacturing gas barrier membranes uses vacuum equipment for both organic and inorganic substances, and most organic membranes use organic / inorganic multilayer membranes of four or more layers because they have poor water and oxygen barrier properties. Complicating the process of the organic electronic device that requires is increasing the production cost. Thus, to simplify the process and reduce production costs, new polymer materials and technologies with good gas barrier properties that can replace organic layers are needed.

가장 우수한 가스 차단 특성을 보이고 있는 다층막 가스 차단막에 사용되고 있는 고분자의 경우 재료 내부에 자유 부피(free volume)가 매우 커서 차단하고자 하는 가스(산소, 수분 등)가 쉽게 침투하게 된다. 또한 고분자 층 위에 무기층을 형성할 때 플라즈마나 고 에너지 이온에 의해 손상을 입어 고분자 층 표면 또는 내부에 결함이 발생할 수 있어 가스 차단 특성이 악화될 가능성이 크다. 가스 차단 특성을 향상시키기 위해서는 재료 내부에 자유 부피가 매우 작고 가스 투과율이 낮으면서 낮은 온도에서 공정이 가능한 새로운 물질이 필요로 한다. 대한민국 특허 출원 1990-0012612에서 실란 단량체 또는 실란 단량체의 혼합물과 물을 이용하여 가수분해-축합 반응을 통해 실록산 무기 박막을 형성하여 가스 차단막으로 적용한 것을 개시하였다. 하지만 제조된 용액의 점도가 매우 낮아 가스 차단막으로써 요구되는 두께를 형성하기가 어렵고 가스 차단 특성이 우수하고 치밀한 박막을 얻기 위 해서는 500도 이상의 고온공정이 필요하다. 미국 특허 6,503,634, 미국 특허 6,709,757은 가수 분해와 축합 반응을 이용하여 유-무기 하이브리드를 가스 차단막에 적용한 것을 개시하였다. 그러나 개시된 유-무기 하이브리드는 축합 반응이 충분하지 않아 재료 내부에 미반응 관능기가 많이 존재하여 재료의 안정성이 떨어지고 차단특성을 저해하는 결점으로 작용하기 때문에 가스 차단 특성을 확보하기 위해서 매우 두꺼운 막을 형성하여야 한다.In the case of the polymer used in the gas barrier membrane having the best gas barrier property, the free volume is very large inside the material, and thus the gas (oxygen, moisture, etc.) to be blocked easily penetrates. In addition, when the inorganic layer is formed on the polymer layer, damage may be caused by plasma or high energy ions, which may cause defects on the surface or the inside of the polymer layer. Improving the gas barrier properties requires new materials with very small free volumes, low gas permeability and low process temperatures. Korean Patent Application No. 1990-0012612 discloses that an inorganic siloxane thin film is formed through a hydrolysis-condensation reaction using a silane monomer or a mixture of silane monomers and water to be applied as a gas barrier layer. However, since the viscosity of the prepared solution is very low, it is difficult to form the required thickness as a gas barrier film, and a high temperature process of more than 500 degrees is required to obtain a thin film having excellent gas barrier properties. U.S. Patent 6,503,634 and U.S. Patent 6,709,757 disclose the application of organic-inorganic hybrids to gas barrier membranes using hydrolysis and condensation reactions. However, since the disclosed organic-inorganic hybrid has insufficient condensation reaction, there are many unreacted functional groups in the material, so that the stability of the material decreases and the barrier property is impeded. do.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 유기기 또는 유기 관능기가 부여된 치밀한 무기 망목구조를 형성하여 안정하고 축합도가 매우 높은치밀한 구조의 올리고실록산 하이브리드를 포함하는 가스차단막을 제공하는데 목적이 있다.The present invention was derived to solve the problems of the prior art described above, forming a dense inorganic network structure to which an organic group or an organic functional group is provided, and thus a gas barrier membrane comprising an oligosiloxane hybrid having a stable and highly condensed structure. The purpose is to provide.

또한, 본 발명은 축합도가 매우 높은 치밀한 구조의 올리고실록산 하이브리드 및 무기층을 적층하여 보다 가스차단 특성이 향상된 다층 구조의 가스차단막을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a multi-layered gas barrier membrane having improved gas barrier properties by stacking a highly condensed oligosiloxane hybrid and an inorganic layer having a very high condensation degree.

또한, 본 발명은 상기 가스차단막을 포함하는 광투과도 및 가스차단 특성이 우수한 전자소자 제조용 기판 및 상기 가스차단막을 포함하는 유기 전자 소자를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a substrate for manufacturing an electronic device having excellent light transmittance and gas barrier properties including the gas barrier film, and an organic electronic device including the gas barrier film.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유기알콕시실란과 유기실란디올의 축합반응을 통하여 제조된 올리고실록산 하이브리드를 가스 차단 특성이 요구되는 소자 또는 기판 상에 도포하여 형성된 올리고실록산 코팅층을 포함하는 가스차단막을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a gas barrier layer including an oligosiloxane coating layer formed by applying an oligosiloxane hybrid prepared through a condensation reaction of an organoalkoxysilane and an organosilanediol on a device or a substrate requiring gas barrier properties. to provide.

올리고실록산 하이브리드라 함은 무기 성분과 유기 성분 또는 유기 관능기가 결과물에 함께 분자단위로 결합을 이루고 있는 화합물로서, 유기 실란의 축합 반응 을 통해 제조된다. The oligosiloxane hybrid is a compound in which inorganic components and organic components or organic functional groups are bonded to the result in a molecular unit, and is prepared through a condensation reaction of an organic silane.

본 발명에 따른 올리고실록산 하이브리드는 유기알콕시실란과 유기실란디올의 축합반응을 통하여 제조되어 축합도가 높으며 이를 가스 차단 특성이 요구되는 소자 또는 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 경우 코팅층이 매우 치밀하고 핀홀이 없으며 기재에 대한 접착성은 매우 우수하여 기존 고분자 층을 이용한 가스 차단막에 비하여 매우 우수한 가스 차단 특성을 가진다.The oligosiloxane hybrid according to the present invention is prepared through the condensation reaction of an organoalkoxysilane and organosilanediol, and the degree of condensation is high, and the coating layer is very dense when the coating layer is formed by applying it on a device or a substrate requiring gas barrier properties. There is no pinhole and the adhesion to the substrate is very good, and thus has excellent gas barrier properties compared to the gas barrier layer using a conventional polymer layer.

또한 본 발명은 상기 올리고실록산 코팅층 상에 무기층이 형성된 2층 구조의 가스차단막 또는 올리고실록산 코팅층 및 무기층이 교대로 적층된 3층 이상의 적층 구조를 갖는 다층 구조의 가스차단막을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a gas barrier film having a multi-layered gas barrier film having a two-layered gas barrier film or an oligosiloxane coating layer and an inorganic layer alternately stacked with an inorganic layer formed on the oligosiloxane coating layer.

또한 본 발명은 상기 가스차단막을 포함함으로써 투명성 및 가스 차단 특성이 우수한 전자 소자 제조용 기판, 보다 바람직하게는 전자소자 제조용 플렉서블 기판을 제공하며, 상기 가스차단막을 포함하는 유기발광소자, 유기 태양전지 등의 유기 전자 소자를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a substrate for manufacturing an electronic device excellent in transparency and gas barrier properties, and more preferably a flexible substrate for manufacturing an electronic device by including the gas barrier film, an organic light emitting device, an organic solar cell, etc. comprising the gas barrier film Provided are organic electronic devices.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 올리고실록산 하이브리드를 이용한 가스 차단 특성이 우수한 가스 차단막에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기알콕시실란과 유기실란디올의 축합 반응을 통해 제조된 축합도가 높은 올리고실록산 하이브리드를 코팅하여 형성된 코팅층을 포함하는 가스 차단막, 이를 포함하는 전자 소자 제조용 기판, 및 이를 포함하는 유기 전자 소자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 가스 차단막은 우수한 기계적 특성, 열안정성, 코팅성, 및 우수한 가스 차단 특성을 가진다.The present invention relates to a gas barrier film having excellent gas barrier properties using an oligosiloxane hybrid, and more particularly, to a coating layer formed by coating an oligosiloxane hybrid having a high degree of condensation prepared through a condensation reaction of an organoalkoxysilane and an organosilanediol. It relates to a gas barrier film, a substrate for manufacturing an electronic device including the same, and an organic electronic device including the same. The gas barrier film according to the present invention has excellent mechanical properties, thermal stability, coating properties, and excellent gas barrier properties.

본 발명에 따른 가스 차단막은 하기 단계로부터 제조된 올리고실록산 하이브리드 코팅층을 포함한다.The gas barrier film according to the present invention includes an oligosiloxane hybrid coating layer prepared from the following steps.

a) 유기알콕시실란과 유기실란디올의 축합 반응에 의해 올리고실록산 하이브리드를 제조하는 단계; 및a) preparing an oligosiloxane hybrid by a condensation reaction of an organoalkoxysilane and an organosilanediol; And

b) 상기 올리고실록란 하이브리드를 함유하는 코팅액을 가스 차단 특성이 요구되는 소자 또는 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계. b) forming a coating layer by applying a coating liquid containing the oligosiloxane hybrid on an element or a substrate requiring gas barrier properties.

상기 a) 단계의 올리고실록산 하이브리드는 솔-젤 반응을 통하여 제조되며, 특히 본 발명에 따른 유기알콕시실란과 유기실란디올의 축합 반응은 하기 반응식에 도시한 바와 같이 비가수 솔-젤 반응으로 물의 첨가 없이 유기알콕시실란과 유기실란디올의 축합 반응에 의해 형성된다. 비가수 솔-젤 방법은 전통적인 방식의 가수 솔-젤 반응과 가장 기본적인 차이점은 물의 사용여부에 있다. 가수 솔-젤 방법은 2종 물질간의 반응 속도의 차이에 의해 복합 산화물의 형성이 어려워 전구체의 선택에 제약이 따른다. 또한 예를 들면 고온의 열처리 공정이 필요하고, 재료 내에 존재하게 되는 미반응 수산화기들에 의해 재료의 안정성이 떨어지는 문제점 등 물을 사용하므로서 필연적으로 발생하게 되는 한계가 있다. 하지만 비가수 솔-젤 반응을 이용하면 복합산화물뿐만 아니라 다양한 전구체를 이용하여 유기 올리고실록산 나노 하이브리드를 형성할 수 있고 가수 솔-젤 방법의 단점도 극복할 수 있다.The oligosiloxane hybrid of step a) is prepared through the sol-gel reaction, and in particular, the condensation reaction of the organoalkoxysilane and the organosilanediol according to the present invention is added to the non-aqueous sol-gel reaction as shown in the following scheme. Without condensation reaction of organoalkoxysilane and organosilanediol. The non-aqueous sol-gel method differs from the traditional hydrophilic sol-gel reaction in that water is used. The hydrous sol-gel method is difficult to form a complex oxide due to the difference in reaction rate between the two materials, and thus the selection of precursors is restricted. In addition, there is a limit inevitably generated by using water, for example, a high temperature heat treatment process is required, and the stability of the material is deteriorated by unreacted hydroxyl groups present in the material. However, the non-aqueous sol-gel reaction can be used to form organic oligosiloxane nano hybrids using various precursors as well as composite oxides, and can overcome the disadvantages of the hydrosol-gel method.

Figure 112008030451331-pat00001
Figure 112008030451331-pat00001

상기의 반응식에서 알 수 있듯이 출발 물질인 유기실란디올의 수산화기와 다른 단량체인 유기알콕시실란의 알콕시기와 축합반응을 하여 무기 망목구조를 형성하며 무기 망목구조의 주변에는 R' 및 R"과 같은 유기기가 수식된 올리고실록산 하이브리드를 형성하게 된다.As can be seen from the above reaction scheme, a condensation reaction of a hydroxyl group of an organosilane diol as a starting material with an alkoxy group of an organoalkoxysilane as another monomer forms an inorganic network structure, and organic groups such as R 'and R "are formed around the inorganic network structure. To form a modified oligosiloxane hybrid.

비가수 솔-젤 반응을 이용하여 올리고실록산 하이브리드를 제조할 경우 유기 실란 모노머는 수산화기가 수식된 수산화 유기 실란과 유기 실란의 축합 반응을 통하여 올리고실록산 하이브리드가 형성되므로 반응 온도를 낮추고 솔-젤 반응을 촉진하기 위해 바람직하게는 촉매가 투입될 수 있다. 사용 가능한 촉매로는 수산화바륨, 수산화스트론튬 등과 같은 수산화 금속이 사용될 수 있다. 촉매의 투입양은 특별히 제한되지 않으며 모노머의 0.0001~10 mol%로 첨가하는 것으로 충분하다. 상기 반응은 상온에서 6~72시간 정도 교반하는 것으로 충분하며 반응속도를 촉진하고 완전한 축합반응의 진행을 위하여 0~100 ℃, 바람직하게는 40 내지 80 ℃에서 1 내지 10시간 동안 축합반응을 유도하여 무기망목 구조를 형성할 수 있다.When the oligosiloxane hybrid is prepared by using the non-aqueous sol-gel reaction, the oligosiloxane hybrid is formed through the condensation reaction of the hydroxyl group-modified organic silane and the organic silane, so that the reaction temperature is lowered and the sol-gel reaction is performed. A catalyst may be preferably added to facilitate this. As a usable catalyst, metal hydroxides such as barium hydroxide, strontium hydroxide and the like can be used. The amount of catalyst to be added is not particularly limited and it is sufficient to add 0.0001-10 mol% of the monomer. The reaction is sufficient to stir at about 6 to 72 hours at room temperature, and in order to promote the reaction rate and to proceed with a complete condensation reaction, inducing condensation reaction at 0 to 100 ℃, preferably 40 to 80 ℃ for 1 to 10 hours. Inorganic mesh structure can be formed.

또한 축합반응을 통해 제조된 올리고실록산 하이브리드 내에는 부산물인 알코올이 존재하게 되는데 이는 대기압 및 감압 하에서 0℃~120℃ 바람직하게는 -0.1MPa, 40 내지 80℃의 조건에서 10분 내지 1시간 수행함으로써 제거할 수 있다.In addition, by-product alcohol is present in the oligosiloxane hybrid prepared through the condensation reaction, which is carried out under atmospheric pressure and reduced pressure at 0 ° C. to 120 ° C., preferably at −0.1 MPa and 40 to 80 ° C. for 10 minutes to 1 hour. Can be removed.

상기 유기알콕시실란은 작용기가 치환 또는 비치환된 유기사슬 및 알콕시기가 결합된 실란화합물로서 하기 화학식 1의 화합물 또는 이의 혼합물로부터 선택하여 사용할 수 있다.The organoalkoxysilane may be selected from a compound represented by the following Formula 1 or a mixture thereof as a silane compound having a substituted or unsubstituted organic chain and an alkoxy group bonded to a functional group.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112008030451331-pat00002
Figure 112008030451331-pat00002

[상기 화학식 1에서 R1은 (C1~C20)알킬, (C3~C8)사이클로알킬, (C3~C8)사이클로알킬로 치환된 (C4~C20)알킬, (C2~C20)알케닐, (C2~C20)알키닐, (C6~C20)아릴로부터 선택되고, 상기 R1은 아크릴기, 메타크릴기, 알릴기, 할로겐기, 아미노기, 머캡토기, 에테르기, 에스테르기, (C1~C20)알콕시기, 술폰기, 니트로기, 하이드록시기, 사이클로부텐기, 카르보닐기, 카르복실기, 알키드기, 우레탄기, 비닐기, 니트릴기, 및 에폭시기로부터 선택되는 1종 이상의 작용기를 가질 수 있으며; R2은 직쇄 또는 분지쇄 (C1~C7)알킬이다.][In Formula 1, R 1 is (C 1 -C 20) alkyl, (C 3 -C 8) cycloalkyl, (C 3 -C 8) alkyl substituted with (C 3 -C 8) cycloalkyl, (C 2 -C 20) alkenyl, (C 2 ~ C20) alkynyl, (C6 ~ C20) aryl is selected from, wherein R 1 is an acryl group, methacryl group, allyl group, halogen group, amino group, mercapto group, ether group, ester group, (C1-C20) alkoxy May have one or more functional groups selected from groups, sulfone groups, nitro groups, hydroxyl groups, cyclobutene groups, carbonyl groups, carboxyl groups, alkyd groups, urethane groups, vinyl groups, nitrile groups, and epoxy groups; R 2 is straight or branched chain (C 1 -C 7) alkyl.]

보다 구체적으로는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 프로필에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, 페닐트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시) 실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미노에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 클로로프로필트리에톡시실란, 헵타데카플루오르데실트리메톡시실란 또는 이들의 혼합물로부터 선택하여 사용할 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.More specifically, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4- Epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, propylethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltrie Methoxysilane, vinyltripropoxysilane, phenyltrimethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxy Roxypropyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) -3-aminopropyltripropoxysilane, 3-acryloxypropylmethylbis (trimethoxy) silane , 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyl Propoxysilane, 3- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropyltriethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropyltripropoxysilane, N- (aminoethyl-3 -Aminopropyl) trimethoxysilane, N- (2-aminoethyl-3-aminopropyl) triethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, chloropropyltrimethoxy It may be selected from silane, chloropropyltriethoxysilane, heptadecafluorodecyltrimethoxysilane or a mixture thereof, but is not necessarily limited thereto.

상기 유기 실란디올은 작용기가 치환 또는 비치환된 유기사슬 및 2개의 수산화기가 결합된 실란화합물로 하기 화학식 2의 화합물 또는 이의 혼합물로부터 선택하여 사용할 수 있다.The organosilanediol may be selected from a compound of Formula 2 or a mixture thereof as a silane compound in which a functional group is substituted or unsubstituted, an organic chain and two hydroxyl groups are bonded thereto.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112008030451331-pat00003
Figure 112008030451331-pat00003

[상기 화학식 2에서 R3 및 R4는 독립적으로 (C1~C20)알킬, (C3~C8)사이클로알킬, (C3~C8)사이클로알킬로 치환된 (C1~C20)알킬, (C2~C20)알케닐, (C2~C20)알키닐, (C6~C20)아릴로부터 선택되고, 상기 R3 및 R4은 아크릴기, 메타크릴기, 알릴기, 할로겐기, 아미노기, 머캡토기, 에테르기, 에스테르기, (C1~C20)알콕시기, 술폰기, 니트로기, 하이드록시기, 사이클로부텐기, 카르보닐기, 카르복실기, 알키드기, 우레탄기, 비닐기, 니트릴기, 및 에폭시기로부터 선택되는 1종 이상의 작용기를 가질 수 있다.][R 3 in Formula 2 And R 4 is independently (C 1 -C 20) alkyl, (C 3 -C 8) cycloalkyl, (C 3 -C 8) alkyl substituted with (C 3 -C 8) cycloalkyl, (C 2 -C 20) alkenyl, (C 2 -C 20 ) Alkynyl, (C6 ~ C20) aryl and R 3 And R 4 is an acryl group, methacryl group, allyl group, halogen group, amino group, mercapto group, ether group, ester group, (C1-C20) alkoxy group, sulfone group, nitro group, hydroxy group, cyclobutene group, It may have one or more functional groups selected from carbonyl group, carboxyl group, alkyd group, urethane group, vinyl group, nitrile group, and epoxy group.]

구체적인 화합물로는 다이페닐실란디올, 다이아이소부틸실란디올 또는 이의 혼합물을 예로 들 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.Specific compounds include, but are not limited to, diphenylsilanediol, diisobutylsilanediol or mixtures thereof.

상기 a)단계에서 제조된 올리고실록산 하이브리드는 60% 이상, 구체적으로는 60 내지 99% 보다 좋게는 90 내지 99%의 축합도를 가진다. 올리고실록산 하이브리드의 축합도는 29Si NMR을 이용하여 평가한다. 도 1에서 보여주는 것과 같이 29Si NMR 스펙트라(spectra)에서 D로 표시된 종들은 알콕시실란의 반응기가 2개인 것에 의한 것 들이며, T로 표시된 종들은 알콕시실란의 반응기가 3개에 의한 것들이다. 29Si NMR 스펙트라의 각 피크들의 면적을 이용하여 하기 식을 통해 축합도(Degree of condensation, D. C.)를 정량적으로 계산한다.The oligosiloxane hybrid prepared in step a) has a degree of condensation of at least 60%, specifically, 60 to 99% and more preferably 90 to 99%. The degree of condensation of the oligosiloxane hybrid is evaluated using 29 Si NMR. As shown in FIG. 1, the species marked D in the 29 Si NMR spectra are those having two reactors of alkoxysilanes, and the species marked T are those having three reactors of alkoxysilanes. Using the area of each peak of the 29 Si NMR spectra, the degree of condensation (DC) is quantitatively calculated through the following equation.

Figure 112008030451331-pat00004
Figure 112008030451331-pat00004

올리고실록산 하이브리드의 축합도가 높다는 것은 올리고실록산 하이브리드 내부의 무기 망목 구조가 치밀하게 형성되어 있다는 것을 의미하는 것이기 때문에 올리고실록산 하이브리드의 자유 부피가 작아서 가스 침투를 효과적으로 차단할 수 있다는 것을 의미한다.The high degree of condensation of the oligosiloxane hybrid means that the inorganic mesh structure inside the oligosiloxane hybrid is densely formed, which means that the free volume of the oligosiloxane hybrid is small so that gas penetration can be effectively blocked.

상기 b)단계는 a) 단계에서 제조된 올리고실록산 하이브리드를 포함하는 코 팅액을 기재에 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계이다.Step b) is a step of forming a coating layer by coating a coating liquid comprising a oligosiloxane hybrid prepared in step a) on a substrate.

상기 올리고실록산 하이브리드를 포함하는 코팅액은 올리고실록산 하이브리드의 점도를 조절하고 수지의 안정성을 위하여 추가적으로 용매를 첨가할 수 있다. 사용 가능한 용매로는 특별히 제한을 두지 않지만 바람직하게는 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용매 또는 메틸 이소부틸 케톤, 1-메틸-2-피롤리디논, 시클로헥산온, 아세톤 등의 케톤계 용매 또는 테트라히드로퓨란, 이소프로필 에테르, 프로필렌 글리콜 프로필 에테르 등의 에테르계 용매 또는 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트 등의 아세테이트계 용매 또는 이소프로필 알코올, 부틸 알코올 등의 알코올계 용매 또는 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드 등의 아미드계 용매 또는 실리콘계 용매 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.The coating solution including the oligosiloxane hybrid may be added to the solvent to control the viscosity of the oligosiloxane hybrid and to stabilize the resin. The solvent that can be used is not particularly limited but is preferably an aliphatic hydrocarbon solvent such as hexane or heptane or a ketone solvent such as methyl isobutyl ketone, 1-methyl-2-pyrrolidinone, cyclohexanone, acetone or tetrahydro. Ether solvents such as furan, isopropyl ether and propylene glycol propyl ether or acetate solvents such as ethyl acetate, butyl acetate and propylene glycol methyl ether acetate or alcohol solvents such as isopropyl alcohol and butyl alcohol or dimethylacetamide and dimethyl Amide solvents such as formamide or silicone solvents or mixtures thereof may be used.

상기 올리고실록산 하이브리드는 바람직하게는 분자량이 10000 이하의 것으로 더욱 바람직하게는 100~5000 사이의 값을 가지는 것으로 하며 부수적인 성능, 예를 들면 기계적, 열적 특성 및 코팅성의 조절과 가스 차단 특성을 향상시키기 위하여 올리고실록산 하이브리드를 포함하는 코팅액에 적당량의 경화제, 염료, 안료 및 계면 활성제, 산화 방지제를 더 첨가할 수 있으며, 가스 차단 특성을 보다 향상시키기 위해 나노 크기의 산화물 또는 질화물 입자를 더 첨가할 수도 있으나, 이에 제한되지 않는다.The oligosiloxane hybrid preferably has a molecular weight of 10000 or less and more preferably has a value between 100 and 5000, and improves secondary performance, for example, mechanical, thermal and coating properties, and improves gas barrier properties. In order to add an appropriate amount of curing agent, dyes, pigments and surfactants, antioxidants to the coating liquid containing the oligosiloxane hybrid, and may further add nano-sized oxide or nitride particles to further improve the gas barrier properties. This is not restrictive.

본 발명에 사용 가능한 올리고실록산 하이브리드 코팅액의 도포방법으로는 스핀 코팅, 딥 코팅, 분무 코팅, 흐름 코팅, 및 스크린 인쇄를 포함하나, 이에 제 한되지 않는다.Application methods of the oligosiloxane hybrid coating solution usable in the present invention include, but are not limited to, spin coating, dip coating, spray coating, flow coating, and screen printing.

도포가 완료된 후, 필요에 따라 용매를 증발시키는 단계가 포함될 수도 있으며, 열중합 또는 광중합이 가능한 유기 관능기가 수식된 경우 열경화 또는 광경화시키는 단계가 포함될 수 있다. 올리고실록산 하이브리드가 광경화성 또는 열경화성 관능기를 갖는 경우에는 광경화성 또는 열경화성 관능기를 갖는 모노머 첨가 또는 다른 종류의 관능기 혼합하여 올리고실록산 하이브리드의 밀도, 자유 부피, 기판과의 접착력, 굴절율등을 조절할 수 있다. 또한 상기 올리고실록산 하이브리드 제조시 유기알콕시실란 또는 유기실란디올의 유기기에 에폭시기, (메타)아크릴기, 비닐기, 아미노기, 하이드록시기 등 열경화 또는 광경화 가능한 작용기를 가지는 경우 제조되는 올리고실록산 하이브리드는 유기기 간의 열경화 또는 광경화 단계를 진행함으로써 보다 치밀한 코팅층을 형성하게 되므로 기계적 물성, 열적 특성 뿐만 아니라 가스차단 특성이 보다 우수한 코팅층을 제조할 수 있는 장점이 있다. After the application is completed, a step of evaporating the solvent may be included if necessary, and may include the step of thermosetting or photocuring when the organic functional group capable of thermal polymerization or photopolymerization is modified. When the oligosiloxane hybrid has a photocurable or thermosetting functional group, a monomer having a photocurable or thermosetting functional group or other kinds of functional groups may be added to adjust the density, free volume, adhesion to the substrate, refractive index, and the like of the oligosiloxane hybrid. In the preparation of the oligosiloxane hybrid, the oligosiloxane hybrid prepared when the organic alkoxysilane or the organic silane diol has a thermosetting or photocurable functional group such as an epoxy group, a (meth) acryl group, a vinyl group, an amino group, or a hydroxy group Since a more dense coating layer is formed by performing a thermal curing or photocuring step between organic groups, there is an advantage in that a coating layer having better mechanical properties, thermal characteristics, and gas barrier properties can be manufactured.

상기 열경화 또는 광경화 단계는 통상적으로 사용되는 촉매 하에서 이루어 질 수 있다. 또한 열경화 또는 광경화 후에 150 ℃이하, 구체적으로는 50 내지 150 ℃, 바람직하게는 120 ℃이하, 구체적으로는 50 내지 120 ℃에서 열처리하는 단계가 포함될 수 있다. 상기 경화온도가 150도 이상으로 너무 높은 경우에는 유기관능기간의 결합 사슬을 파괴할 수 있는 문제점이 있고, 너무 낮은 경우에는 부수적으로 첨가된 용매의 제거가 잘 이루어지지 않을 수 있다.The thermosetting or photocuring step may be performed under a commonly used catalyst. In addition, after thermal curing or photocuring may include a step of heat treatment at 150 ℃ or less, specifically 50 to 150 ℃, preferably 120 ℃ or less, specifically 50 to 120 ℃. If the curing temperature is too high, more than 150 degrees, there is a problem that can destroy the bond chain of the organic functional period, if too low may not remove the incidentally added solvent.

본 발명에 의해 제조된 올리고실록산 하이브리드 코팅 수지는 축합반응을 거치며 다양한 종류의 유기 관능기를 가지고 있고 무기 망목 구조의 축합도는 60%이 상, 보다 좋게는 90% 이상이므로 다양한 기판에 우수한 코팅 특성을 가지고 무기 성분과 유기 성분이 분자 수준에서 균일하게 혼합되어 있으므로 수지의 안정성이 매우 높고 기계적, 열적 특성이 매우 우수하고 광 투과율이 우수하다고 할 수 있다. 또한 각종 유기기 또는 유기 관능기를 부여할 수 있으므로 다양한 물성의 조절이 가능하고 가스 차단 특성이 우수하다.The oligosiloxane hybrid coating resin prepared by the present invention undergoes a condensation reaction and has various kinds of organic functional groups, and the degree of condensation of the inorganic mesh structure is 60% or more, more preferably 90% or more, thereby providing excellent coating properties on various substrates. Since the inorganic and organic components are uniformly mixed at the molecular level, the stability of the resin is very high, the mechanical and thermal properties are excellent, and the light transmittance is excellent. In addition, since various organic groups or organic functional groups can be provided, various physical properties can be controlled and gas barrier properties are excellent.

가스 차단 특성은 칼슘 테스트를 이용하여 평가한다. 칼슘은 습도에 노출될 경우 칼슘이 산화물 또는 수화물로 변성이 일어나므로 전기 저항이 변하게 된다. 이러한 저항의 변화를 이용하여 가스 차단 특성을 평가한다. 칼슘 테스트는 칼슘 층을 기 패터닝된 알루미늄 또는 은 전극 위에 진공 증착시킨 다음, 칼슘 층 바로 위에 가스 차단막을 형성하거나 고분자 기판 위에 형성된 가스 차단막을 위치시킴으로써 수행된다. 이어서 가스 차단막이 결합된 칼슘을 상대 습도 100%인 다습한 분위기에 노출시켜 전기 저항의 변화를 측정함으로써 가스 차단막의 특성을 평가한다. Gas barrier properties are evaluated using a calcium test. Calcium, when exposed to humidity, causes calcium to denature into oxides or hydrates, resulting in a change in electrical resistance. This change in resistance is used to evaluate the gas barrier properties. The calcium test is performed by vacuum depositing a calcium layer over a patterned aluminum or silver electrode and then forming a gas barrier directly over the calcium layer or placing a gas barrier formed on the polymer substrate. Subsequently, the characteristics of the gas barrier membrane are evaluated by exposing calcium bound to the gas barrier membrane to a humid atmosphere having a relative humidity of 100% and measuring a change in electrical resistance.

본 발명에 따른 올리고실록산 하이브리드 코팅 층은 매우 치밀하고 핀홀(pinhole)이 없고 기판에 대한 접착성은 매우 우수하다. 또한 올리고실록산 하이브리드 코팅 층은 매우 매끈한 표면을 가지고 있으므로 침투하는 가스와 접촉하는 면적이 적기 때문에 가스 차단 특성이 우수하고 올리고실록산 하이브리드 코팅 층 위에 형성될 수 있는 무기층의 핀홀(pinhole)이나 결함(defect) 등을 상쇄시켜 줄 수 있다는 장점이 있다. 또한 무기층을 형성할 때 발생할 수 있는 플라즈마, 고 에너지 이온, 열 등에 의한 손상이 고분자 층에 비하여 적으므로 가스 차단 특성이 우수하다.The oligosiloxane hybrid coating layer according to the invention is very dense, without pinholes and very good adhesion to the substrate. In addition, since the oligosiloxane hybrid coating layer has a very smooth surface, the area of contact with the infiltrating gas is small, so the gas barrier property is excellent and the pinholes or defects of the inorganic layer that can be formed on the oligosiloxane hybrid coating layer are excellent. ) Can be used to offset. In addition, since the damage due to plasma, high energy ions, heat, etc., which may occur when forming the inorganic layer is less than that of the polymer layer, the gas barrier property is excellent.

상기 올리고실록산 하이리드를 이용한 가스 차단막은 칼슘 기판, 또는 OLED의 상부 구조물, 또는 고분자 기판과 같은 플렉서블 기판 위에 형성될 수 있으며, 본 발명에 따른 가스차단막은 올리고실록산 하이브리드 코팅 층 단독으로 이루어지거나, 올리고실록산 하이브리드 코팅 층위에 형성된 하나 이상의 가스 차단층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 올리고실록산 하이브리드 코팅 층 위에 형성되는 가스 차단층은 올리고실록산 하이브리드와 함께 산화물 또는 질화물 나노입자를 포함하는 복합층일 수 있고, 무기층으로 구성되어 있을 수 있고 또는 도 2에 도시된 바와 같이 가스차단막(20)은 기판(10) 위에 무기층(41, 42)과 상기 언급된 올리고실록산 하이브리드(31, 32) 중에서 선택된 하나의 층이 복수개 교대로 형성된 다층막으로 구성될 수 있다. 올리고실록산 하이브리드 코팅층 단독의 가스차단막에 비하여 올리고실록산 하이브리드 코팅층 상에 상기 복합층 또는 다층막이 적층되는 경우에 보다 가스차단 현저히 향상되는 효과를 가진다. 본 발명에 따른 올리고실록산 하이브리드 코팅층의 두께는 0.1 ㎛에서 10 ㎛의 범위를 갖고 바람직하게는 0.1 ㎛에서 2 ㎛의 범위를 갖는 것이 유리하다. 상기 올리고실록산 하이브리드 코팅층의 두께가 0.1㎛ 미만인 경우 가스차단 효과가 충분하지 않고 상부 무기층의 핀홀 제거 효과가 떨어진다는 문제점이 있고, 10㎛를 초과할 경우 가스차단막 적층 시에 경제적인 관점에서 불리하다. 각각의 무기층은 투명한 산화물, 질화물 옥시질화물 및 그이 배합물 중에서 선택될 수 있다. 예컨대 무기층은 산화실리콘, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄, 산화인듐, 산화인듐주석, 산화주석등 산화물과 실 리콘옥시나이트라드(SiON), 알루미늄옥시나이트라이드재(AlON)과 같은 옥시 질화물등이 사용가능하다. 무기층은 가열 증발, 전자빔 증발, 스퍼터링, 화학기상증착, 플라즈마 화학기상증착 등 다양한 종류의 박막 형성 공정에 의해 형성될 수 있다. 다층 가스 차단막에 사용되는 무기층의 두께는 5 nm에서 500 nm의 범위를 가지고 바람직하게는 30 nm에서 150 nm의 범위이다. 상기 무기층의 두께가 5nm 미만인 경우 가스차단 효과가 충분하지 않고 상부 무기층의 핀홀 제거 효과가 떨어진다는 문제점이 있고, 500nm를 초과하여 너무 두꺼운 경우에는 경제적인 관점에서 불리할 수 있다.The gas barrier layer using the oligosiloxane high lead may be formed on a calcium substrate, an upper structure of an OLED, or a flexible substrate such as a polymer substrate, and the gas barrier layer according to the present invention may be formed of an oligosiloxane hybrid coating layer alone, or It may have a multilayer structure having one or more gas barrier layers formed over the siloxane hybrid coating layer. The gas barrier layer formed on the oligosiloxane hybrid coating layer may be a composite layer including oxide or nitride nanoparticles together with the oligosiloxane hybrid, may be composed of an inorganic layer, or as shown in FIG. 2. ) May be composed of a multilayer film in which a plurality of layers selected from the inorganic layers 41 and 42 and the aforementioned oligosiloxane hybrids 31 and 32 are alternately formed on the substrate 10. Compared to the gas barrier film of the oligosiloxane hybrid coating layer alone, the gas barrier is significantly improved when the composite layer or the multilayer film is laminated on the oligosiloxane hybrid coating layer. The thickness of the oligosiloxane hybrid coating layer according to the invention is advantageously in the range of 0.1 μm to 10 μm and preferably in the range of 0.1 μm to 2 μm. When the thickness of the oligosiloxane hybrid coating layer is less than 0.1 μm, there is a problem in that the gas blocking effect is insufficient and the pinhole removing effect of the upper inorganic layer is inferior. . Each inorganic layer can be selected from transparent oxides, nitride oxynitrides and combinations thereof. For example, the inorganic layer includes oxides such as silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, indium oxide, indium tin oxide, tin oxide, and oxy nitrides such as silicon oxynitride (SiON) and aluminum oxynitride material (AlON). This is available. The inorganic layer may be formed by various kinds of thin film formation processes such as heat evaporation, electron beam evaporation, sputtering, chemical vapor deposition, and plasma chemical vapor deposition. The thickness of the inorganic layer used for the multilayer gas barrier film is in the range of 5 nm to 500 nm and preferably in the range of 30 nm to 150 nm. If the thickness of the inorganic layer is less than 5nm, there is a problem that the gas barrier effect is not sufficient and the pinhole removal effect of the upper inorganic layer is inferior, and if it is too thick exceeding 500nm, it may be disadvantageous from an economical point of view.

본 발명에 따른 올리고실록산 하이브리드 코팅층은 가시광선 영역에서 80% 이상, 구체적으로는 80 내지 95%의 광투과율을 가지며, 산화알루미늄과 같이 투명한 산화물층을 적층하여 다층의 가스차단막을 형성하는 경우에도 80% 이상, 구체적으로는 80 내지 95%의 광투과율을 가질 수 있다.The oligosiloxane hybrid coating layer according to the present invention has a light transmittance of 80% or more, specifically, 80 to 95% in the visible region, and 80 even when a multilayer gas barrier layer is formed by stacking a transparent oxide layer such as aluminum oxide. It may have a light transmittance of% or more, specifically 80 to 95%.

본 발명은 본 발명에 따른 가스차단막을 포함하는 전자소자 제조용 기판을 제공한다. 상기 전자소자 제조용 기판은 칼슘 기판, 또는 고분자 기판과 같은 플렉서블 기판일 수 있고, 상기 고분자 기판의 재료로는 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에터르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에텔렌 나프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이의 혼합물 등이 있다. The present invention provides a substrate for manufacturing an electronic device comprising the gas barrier film according to the present invention. The substrate for manufacturing the electronic device may be a flexible substrate such as a calcium substrate or a polymer substrate, and the material of the polymer substrate may be polyamide, polyimide, polyether sulfone, polycarbonate, polyethylene naphthalate, polyester, Polyethylene terephthalate or mixtures thereof, and the like.

또한 본 발명은 올리고실록산 하이브리드의 점도를 조절하여 두껍게 형성하여 기판으로 사용하고 그 위에 올리고실록산 하이브리드 코팅 또는 무기물 층을 복수 개 교대로 적층한 가스 차단 특성이 우수한 기판을 제공한다. 올리고실록산 하 이브리드는 점도 조절을 통하여 1회 코팅으로도 100 ㎛ 이상의 두께를 쉽게 형성할 수 있기 때문에 기판으로 사용가능하고 그 위에 올리고실록산 하이브리드 코팅 층 또는 올리고실록산 하이브리드 코팅 층과 무기층을 복수개 교대로 적층하여 다층막 가스 차단막을 형성하여 가스 차단 특성이 우수한 플렉서블 기판을 제공한다. In another aspect, the present invention provides a substrate having excellent gas barrier properties by forming a thicker by adjusting the viscosity of the oligosiloxane hybrid to be used as a substrate and alternately laminated a plurality of oligosiloxane hybrid coating or inorganic layer thereon. Since the oligosiloxane hybrid can easily form a thickness of 100 μm or more with a single coating through viscosity control, it can be used as a substrate, and a plurality of alternating oligosiloxane hybrid coating layers or oligosiloxane hybrid coating layers and inorganic layers thereon can be used. The multilayered gas barrier layer is formed by laminating to provide a flexible substrate having excellent gas barrier properties.

또한 본 발명은 본 발명에 따른 가스차단막을 포함하는 유기 전자 소자를 제공한다. 상기 유기 전자 소자로는 유기박막트랜지스터, 유기발광소자 또는 유기 태양전지 등을 들 수 있다.In another aspect, the present invention provides an organic electronic device comprising a gas barrier film according to the present invention. The organic electronic device may be an organic thin film transistor, an organic light emitting device, or an organic solar cell.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 올리고실록산 하이브리드를 이용한 가스 차단막은 매우 치밀하고 핀홀이 없고 기판에 대한 접착성은 매우 우수하여 기존 고분자 층을 이용한 가스 차단막에 비하여 매우 우수한 가스 차단 특성을 가진다. 올리고실록산 하이브리드는 기존 고분자 층을 이용한 가스 차단막에 비하여 진공 장비 등을 사용하지 않고 용액 공정을 이용하여 형성할 수 있으므로 값싸고 성능이 우수한 가스 차단막을 형성할 수 있다. 올리고실록산 하이브리드는 광학적으로 투명하므로 올리고실록산 하이브리드를 이용한 가스 차단막도 투명하기 때문에 OLED와 같은 디스플레이의 가스 차단막으로 사용이 가능하다.As described above, the gas barrier layer using the oligosiloxane hybrid according to the present invention is very dense, has no pinholes, and has excellent adhesion to the substrate, and thus has excellent gas barrier properties compared to the gas barrier layer using the conventional polymer layer. Since the oligosiloxane hybrid can be formed by using a solution process without using a vacuum equipment, etc., compared to a gas barrier film using a conventional polymer layer, it is possible to form a cheap and excellent gas barrier film. Since the oligosiloxane hybrid is optically transparent, the gas barrier film using the oligosiloxane hybrid is also transparent, so that the oligosiloxane hybrid can be used as a gas barrier film of a display such as an OLED.

또한 올리고실록산 하이브리드 코팅층은 매우 치밀하고 매끈한 표면을 가지고 있으므로 가스 차단 특성이 우수하고 올리고실록산 하이브리드 코팅층 위에 형성될 수 있는 무기층의 핀홀(pinhole)이나 결함(defect) 등을 상쇄시켜 줄 수 있다 는 장점이 있다. 또한 무기층을 형성할 때 발생할 수 있는 플라즈마, 고 에너지 이온, 열 등에 의한 손상이 종래 고분자 층에 비하여 적으므로 다층 구조의 가스차단막에 있어서 매우 우수한 가스 차단 특성을 가진다.In addition, since the oligosiloxane hybrid coating layer has a very dense and smooth surface, it has an excellent gas barrier property and can offset the pinholes or defects of the inorganic layer that can be formed on the oligosiloxane hybrid coating layer. There is this. In addition, since damage due to plasma, high energy ions, heat, etc., which may occur when forming the inorganic layer is less than that of the conventional polymer layer, the gas barrier film having a multilayered structure has excellent gas barrier properties.

본 발명을 다음의 실시예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. The invention is illustrated by the following examples. However, these do not limit the technical scope of the present invention.

[유기 올리고실록산 제조][Organic Oligosiloxane Preparation]

<실시예 1> 에폭시기와 페닐기가 수식된 올리고실록산 하이브리드의 제조Example 1 Preparation of Oligosiloxane Hybrid Modified with Epoxy and Phenyl Groups

2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란(ECTMS, Aldrich)과 다이페닐실란디올(DPSD)을 2:3 몰비로 하여 200ml 플라스크에 넣은 후 촉매로 수산화바륨을 실란 대비 0.1 mol%를 첨가하여 80 ℃에서 72시간 동안 교반한 뒤 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA, 알드리치사)를 첨가하고 감압 증발기를 이용 -0.1MPa, 60 ℃에서 30분간 반응 후 수지 내에 잔존하는 메탄올을 제거하여 에폭시기와 페닐기가 수식된 유기 올리고실록산 수지를 수득하였다. 수득한 유기 올리고실록산의 축합도는 29Si NMR을 이용하여 평가한 결과 97%이다(도 1). 또한 MALDI-TOF를 이용하여 분자량을 분석한 결과 본 실시예에 의해 제조된 올리고실록산 하이 브리드의 분자량은 300 내지 3000의 분포를 가지며 수평균분자량은 1200이다.2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane (ECTMS, Aldrich) and diphenylsilanediol (DPSD) were added in a 200 ml flask with a 2: 3 molar ratio. % Was added and the mixture was stirred at 80 ° C. for 72 hours, and then propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA, Aldrich) was added. An organic oligosiloxane resin obtained by modifying an epoxy group and a phenyl group was obtained. The degree of condensation of the obtained organic oligosiloxane was 97% when evaluated using 29 Si NMR (FIG. 1). In addition, as a result of analyzing the molecular weight using MALDI-TOF, the molecular weight of the oligosiloxane hybrid prepared according to the present example has a distribution of 300 to 3000 and a number average molecular weight of 1200.

<실시예 2> 메타아크릴기, 플로오로기와 페닐기가 수식된 올리고실록산 하이브리드의 제조Example 2 Preparation of Oligosiloxane Hybrid Modified with Methacrylic Group, Floro Group and Phenyl Group

3-메타아크릴로프로필트리메톡시실란 (MPTMS, Aldrich)와 퍼플로로로알콕시실란(PFAS, Gelist)을 몰비 3: 1이 되게 섞은 후 다이페니실란디올을 3-메타아크릴로프로필트리메톡시실란 (MPTMS, Aldrich)와 퍼플로로로알콕시실란(PFAS)의 합에 대해 몰비 2:3이 되도록 첨가한다. 반응을 촉진하기 위해 촉매로 수산화바륨을 실란 대비 0.1 mol%를 첨가하여 80 ℃에서 72시간 동안 교반한 뒤 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA, 알드리치사)를 첨가하고 감압 증발기를 이용 -0.1MPa, 60 ℃에서 30분간 반응 후 수지 내에 잔존하는 메탄올을 제거하여 에폭시기, 플로오로기와 페닐기가 수식된 유기 올리고실록산 수지를 수득하였다. 수득한 유기 올리고실록산의 축합도는 29Si NMR을 이용하여 평가한 결과 72%이다. 또한 MALDI-TOF를 이용하여 분자량을 분석한 결과 본 실시예에 의해 제조된 올리고실록산 하이브리드의 분자량은 300 내지 3000의 분포를 가지며 수평균분자량은 1400이다.3-methacrylopropyltrimethoxysilane (MPTMS, Aldrich) and perfluoroalkoxysilane (PFAS, Gelist) are mixed at a molar ratio of 3: 1, and then diphenysilanediol is 3-methacrylopropyltrimethoxy Add so that the molar ratio is 2: 3 relative to the sum of silane (MPTMS, Aldrich) and perfluoroalkoxysilane (PFAS). To promote the reaction, barium hydroxide was added as a catalyst to 0.1 mol% of silane and stirred at 80 ° C. for 72 hours, followed by addition of propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA, Aldrich) and using a reduced pressure evaporator -0.1 MPa, 60 After the reaction at 30 ° C. for 30 minutes, methanol remaining in the resin was removed to obtain an organic oligosiloxane resin modified with an epoxy group, a fluoro group and a phenyl group. The degree of condensation of the obtained organic oligosiloxane was 72% when evaluated using 29 Si NMR. In addition, as a result of analyzing the molecular weight using MALDI-TOF, the molecular weight of the oligosiloxane hybrid prepared according to the present example has a distribution of 300 to 3000 and a number average molecular weight of 1400.

[가스 차단막 제조][Gas barrier film manufacturing]

가스 차단 특성을 평가하기 위한 Ca층은 소다석회 유리(soda lime glass) 기 판 위에 패턴이 새겨진 금속 마스크를 이용하여 알루미늄 패턴 위에 열 증착을 이용하여 제조하였다. Ca 증착된 유리 기판을 장갑 상자(glove box)로 이동시켜 보관하였다. The Ca layer for evaluating the gas barrier properties was prepared by thermal evaporation on an aluminum pattern using a metal mask engraved with a pattern on a soda lime glass substrate. The Ca deposited glass substrates were transferred and stored in a glove box.

<실시예 3> 올리고실록산 하이브리드 코팅층을 이용한 단일층 가스 차단막의 제조Example 3 Fabrication of Single Layer Gas Blocking Membrane Using Oligosiloxane Hybrid Coating Layer

가스 차단막으로 사용되는 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 올리고실록산 하이브리드 코팅층은 열 증착된 Ca층 위에 스핀 코팅방법으로 2 ㎛ 두께로 형성하였다. PGMEA로 희석된 유기 올리고실록산 용액 내의 불순 입자를 제거하기 위하여 0.45 ㎛ 기공을 갖는 PTFE(polytetrafluoroethylene) 멤브레인 시린지 필터(membrane syringe filter)를 통과시켜 스핀 코팅하였다. 상기 방법으로 제조된 코팅 막은 먼저 UV Lamp를 이용하여 3분 동안 자외선을 조사하여 광중합 반응을 일으키게 한 후 120℃에서 2시간의 열처리를 통하여 유기 올리고실록산 하이브리드 코팅층을 얻었다. 이때 형성된 올리고실록산 하이브리드 코팅층의 표면 거칠기(RMS roughness)는 1 nm 이하로서 매우 낮은 값을 가지고 있다. 올리고 실록산 하이브리드 코팅층이 코팅된 Ca층을 상대 습도 100%인 다습한 분위기에 노출시켜 전기 저항의 변화를 측정함으로써 가스 차단막의 특성을 평가하였으며 하기 표 1에 수분의 투과율을 나타내었다.The oligosiloxane hybrid coating layers prepared in Examples 1 and 2 used as gas barrier films were formed on the thermally deposited Ca layer by spin coating to a thickness of 2 μm. In order to remove impurities in the organic oligosiloxane solution diluted with PGMEA, spin coating was performed through a PTFE (polytetrafluoroethylene) membrane syringe filter having 0.45 μm pores. The coating film prepared by the above method was first irradiated with ultraviolet light for 3 minutes using a UV lamp to cause a photopolymerization reaction, and then an organic oligosiloxane hybrid coating layer was obtained through heat treatment at 120 ° C. for 2 hours. The surface roughness (RMS roughness) of the oligosiloxane hybrid coating layer formed at this time has a very low value of 1 nm or less. The Ca layer coated with the oligosiloxane hybrid coating layer was exposed to a humid atmosphere having a relative humidity of 100% to measure the change in electrical resistance, thereby evaluating the characteristics of the gas barrier membrane, and the transmittance of moisture is shown in Table 1 below.

<실시예 4> 올리고실록산 하이브리드 코팅층 및 산화알루미늄 층을 이용한 2층 가스 차단막의 제조<Example 4> Preparation of a two-layer gas barrier film using an oligosiloxane hybrid coating layer and an aluminum oxide layer

가스 차단막으로 사용되는 실시예 1에서 제조된 올리고실록산 하이브리드 코팅층은 열 증착된 Ca층 위에 스핀 코팅방법으로 2 ㎛ 두께로 형성하였다. PGMEA로 희석된 유기 올리고실록산 용액 내의 불순 입자를 제거하기 위하여 0.45 ㎛ 기공을 갖는 PTFE(polytetrafluoroethylene) 멤브레인 시린지 필터(membrane syringe filter)를 통과시켜 스핀 코팅하였다. 상기 방법으로 제조된 코팅 막은 먼저 UV Lamp를 이용하여 3분 동안 자외선을 조사하여 광중합 반응을 일으키게 한 후 120℃에서 2시간의 열처리를 통하여 유기 올리고실록산 하이브리드 코팅층을 얻었다. 올리고실록산 하이브리드 코팅층 위에 전자선 증착을 이용하여 100 nm 두께의 산화알루미늄 박막을 형성하였다. 2층 가스 차단막이 형성된 Ca층을 상대 습도 100%인 다습한 분위기에 노출시켜 전기 저항의 변화를 측정함으로써 가스 차단막의 특성을 평가하였으며 하기 표 1에 수분의 투과율을 나타내었다.The oligosiloxane hybrid coating layer prepared in Example 1 used as a gas barrier layer was formed on the thermally deposited Ca layer by spin coating to a thickness of 2 μm. In order to remove impurities in the organic oligosiloxane solution diluted with PGMEA, spin coating was performed through a PTFE (polytetrafluoroethylene) membrane syringe filter having 0.45 μm pores. The coating film prepared by the above method was first irradiated with ultraviolet light for 3 minutes using a UV lamp to cause a photopolymerization reaction, and then an organic oligosiloxane hybrid coating layer was obtained through heat treatment at 120 ° C. for 2 hours. A 100 nm thick aluminum oxide thin film was formed on the oligosiloxane hybrid coating layer using electron beam deposition. The Ca layer on which the two-layer gas barrier film was formed was exposed to a humid atmosphere having a relative humidity of 100% to measure the change in electrical resistance, and the characteristics of the gas barrier film were evaluated.

<실시예 5> 올리고실록산 하이브리드 코팅층 및 산화알루미늄 층을 이용한 4층 가스 차단막의 제조<Example 5> Preparation of a four-layer gas barrier film using an oligosiloxane hybrid coating layer and an aluminum oxide layer

실시예 4의 방법으로 Ca층 위에 2 ㎛ 두께의 올리고실록산 하이브리드 코팅층과 100 nm 두께의 산화알루미늄 박막을 형성한 후 동일한 방법으로 2 ㎛ 두께의 올리고실록산 하이브리드 코팅층과 100 nm 두께의 산화알루미늄 박막을 적층하여 도 2에 도시한 바와 같이 4층 구조의 가스 차단막을 형성하였다. 4층 가스 차단막이 형성된 Ca층을 상대 습도 100%인 다습한 분위기에 노출시켜 전기 저항의 변화를 측정함으로써 가스 차단막의 특성을 평가하였으며, 표 1에 수분의 투과율을 나타내 었다 본 실시예에서 제조된 가스 차단막의 가시광선 영역에서의 광 투과율을 평가한 결과 85%이상의 투과율을 얻었다. After forming a 2 μm thick oligosiloxane hybrid coating layer and a 100 nm thick aluminum oxide thin film on the Ca layer by the method of Example 4, a 2 μm thick oligosiloxane hybrid coating layer and a 100 nm thick aluminum oxide thin film were laminated in the same manner. As shown in FIG. 2, a gas barrier film having a four-layer structure was formed. The Ca layer on which the four-layer gas barrier film was formed was evaluated by measuring the change in electrical resistance by exposing it to a humid atmosphere having a relative humidity of 100%. Table 1 shows the transmittance of moisture. As a result of evaluating the light transmittance in the visible light region of the gas barrier membrane, a transmittance of 85% or more was obtained.

[표 1] 올리고실록산 하이브리드를 이용한 가스 차단막의 수분 투과율Table 1 Moisture Permeability of Gas Barrier Membrane Using Oligosiloxane Hybrid

Figure 112008030451331-pat00005
Figure 112008030451331-pat00005

상기 표 1의 결과로부터 본 발명에 의한 올리고실록산 하이브리드를 이용한 가스 차단막의 성능이 매우 우수하다는 것을 알 수 있다. 일반적으로 가스 차단막에 많이 사용되고 있는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 두께 1 ㎛당 1일 272g/m2나 되는 높은 수분 투과율을 갖고 있는 것을 비교해 보면 올리고실록산 하이브리드는 매우 우수한 가스 차단 특성을 가지고 있다는 것을 알 수 있다. 또한 올리고실록산 하이브리드는 무기층을 적층하는 공정에서 와 무기층을 교대로 쌓은 다층 가스 차단막의 가스 차단 특성이 매우 우수하며, 매우 우수하다고 기대할 수 있다. 또한 올리고실록산 하이브리드는 용액 공정을 이용하고 있으므로 진공 장비와 같은 고가의 장비가 필요 없으므로 매우 값싸게 가스 차단막을 형성할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.From the results of Table 1, it can be seen that the performance of the gas barrier membrane using the oligosiloxane hybrid according to the present invention is very excellent. Polyethylene terephthalate (PET), which is generally used in gas barrier membranes, has a high water permeability of 272 g / m 2 per 1 μm per day, indicating that oligosiloxane hybrids have excellent gas barrier properties. Can be. In addition, the oligosiloxane hybrid can be expected to have very good gas barrier properties and a very good gas barrier property of a multilayer gas barrier layer in which an inorganic layer and an inorganic layer are alternately stacked. In addition, since the oligosiloxane hybrid uses a solution process, expensive equipment such as vacuum equipment is not required, and thus it can be expected to form a gas barrier film very cheaply.

도 1 은 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 올리고실록산 하이브리드의 Si-NMR 스펙트럼이다. 1 is an Si-NMR spectrum of an oligosiloxane hybrid prepared by Example 1 of the present invention.

도 2 는 본 발명의 실시예 5에 따른 가스 차단막의 적층구조를 도시한 것이다.2 shows a laminated structure of a gas barrier film according to Embodiment 5 of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 기판10: substrate

20: 가스차단막20: gas barrier membrane

31, 32 : 올리고실록산 하이브리드 코팅층31, 32: oligosiloxane hybrid coating layer

41, 42 : 무기층41, 42: inorganic layer

Claims (16)

a) 하기 화학식 1로 표시되는 유기알콕시실란과 하기 화학식 2로 표시되는 유기실란디올의 비가수 축합 반응에 의해 올리고실록산 하이브리드를 제조하는 단계; 및a) preparing an oligosiloxane hybrid by a nonaqueous condensation reaction of an organoalkoxysilane represented by the following formula (1) with an organosilanediol represented by the following formula (2); And b) 상기 올리고실록란 하이브리드를 함유하는 코팅액을 가스 차단 특성이 요구되는 소자 또는 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; b) forming a coating layer by coating the coating liquid containing the oligosiloxane hybrid on an element or a substrate requiring gas barrier properties; 로부터 제조된 올리고실록산 하이브리드 코팅층을 포함하는 가스 차단막.Gas barrier film comprising an oligosiloxane hybrid coating layer prepared from. [화학식 1][Formula 1]
Figure 112009042517631-pat00010
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[상기 화학식 1에서 R1은 (C1~C20)알킬, (C3~C8)사이클로알킬, (C3~C8)사이클로알킬로 치환된 (C4~C20)알킬, (C2~C20)알케닐, (C2~C20)알키닐, (C6~C20)아릴로부터 선택되고, 상기 R1은 아크릴기, 메타크릴기, 알릴기, 할로겐기, 아미노기, 머캡토기, 에테르기, 에스테르기, (C1~C20)알콕시기, 술폰기, 니트로기, 하이드록시기, 사이클로부텐기, 카르보닐기, 카르복실기, 알키드기, 우레탄기, 비닐기, 니트릴기, 및 에폭시기로부터 선택되는 1종 이상의 작용기를 가질 수 있으며; R2은 직쇄 또는 분지쇄 (C1~C7)알킬이다.][In Formula 1, R 1 is (C 1 -C 20) alkyl, (C 3 -C 8) cycloalkyl, (C 3 -C 8) alkyl substituted with (C 3 -C 8) cycloalkyl, (C 2 -C 20) alkenyl, (C 2 ~ C20) alkynyl, (C6 ~ C20) aryl is selected from, wherein R 1 is an acryl group, methacryl group, allyl group, halogen group, amino group, mercapto group, ether group, ester group, (C1-C20) alkoxy May have one or more functional groups selected from groups, sulfone groups, nitro groups, hydroxyl groups, cyclobutene groups, carbonyl groups, carboxyl groups, alkyd groups, urethane groups, vinyl groups, nitrile groups, and epoxy groups; R 2 is straight or branched chain (C 1 -C 7) alkyl.] [화학식 2][Formula 2]
Figure 112009042517631-pat00007
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[상기 화학식 2에서 R3 및 R4는 독립적으로 (C1~C20)알킬, (C3~C8)사이클로알킬, (C3~C8)사이클로알킬로 치환된 (C1~C20)알킬, (C2~C20)알케닐, (C2~C20)알키닐, (C6~C20)아릴로부터 선택되고, 상기 R3 및 R4은 아크릴기, 메타크릴기, 알릴기, 할로겐기, 아미노기, 머캡토기, 에테르기, 에스테르기, (C1~C20)알콕시기, 술폰기, 니트로기, 하이드록시기, 사이클로부텐기, 카르보닐기, 카르복실기, 알키드기, 우레탄기, 비닐기, 니트릴기, 및 에폭시기로부터 선택되는 1종 이상의 작용기를 가질 수 있다.][In Formula 2, R 3 and R 4 are independently (C 1 -C 20) alkyl, (C 3 -C 8) cycloalkyl, (C 3 -C 8) cycloalkyl substituted with (C 1 -C 20) alkyl, (C 2 -C 20) Alkenyl, (C2-C20) alkynyl, (C6-C20) aryl, wherein R 3 and R 4 are an acryl group, methacryl group, allyl group, halogen group, amino group, mercapto group, ether group, ester At least one functional group selected from a group, a (C1-C20) alkoxy group, a sulfone group, a nitro group, a hydroxyl group, a cyclobutene group, a carbonyl group, a carboxyl group, an alkyd group, a urethane group, a vinyl group, a nitrile group, and an epoxy group Can have]
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기 알콕시실란은 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 프로필에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, 페닐트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시)실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미노에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 클로로프로필트리에톡시실란, 헵타데카플루오르데실트리메톡시실란 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 가스 차단막.The organic alkoxysilane is 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4 Epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, propylethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltri Ethoxysilane, Vinyltripropoxysilane, Phenyltrimethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, N- (3-acryloxy-2- Hydroxypropyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) -3-aminopropyltripropoxysilane, 3-acryloxypropylmethylbis (trimethoxy) Silane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxyprop Tripropoxysilane, 3- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropyltriethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropyltripropoxysilane, N- (aminoethyl- 3-aminopropyl) trimethoxysilane, N- (2-aminoethyl-3-aminopropyl) triethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, chloropropyltrimeth A gas barrier membrane selected from oxysilane, chloropropyltriethoxysilane, heptadecafluorodecyltrimethoxysilane, or mixtures thereof. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기 실란디올은 다이페닐실란디올, 다이아이소부틸실란디올 또는 이의 혼합물로부터 선택되는 가스 차단막.Wherein said organic silanediol is selected from diphenylsilanediol, diisobutylsilanediol or mixtures thereof. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 올리고실록산 하이브리드의 축합도는 60 ~ 99%인 가스차단막.Condensation degree of the oligosiloxane hybrid is 60 to 99% gas barrier membrane. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 축합 반응은 수산화금속 촉매 하에 이루어지는 가스차단막.The condensation reaction is a gas barrier membrane formed under a metal hydroxide catalyst. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 올리고실록산 하이브리드는 열경화 또는 자외선 경화 가능한 작용기를 포함하는 가스차단막.The oligosiloxane hybrid is a gas barrier membrane comprising a functional group capable of thermosetting or ultraviolet curing. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 b)단계의 도포 후 열경화 또는 광경화 과정을 거치는 가스차단막.The gas barrier membrane undergoes thermal curing or photocuring after the coating in step b). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 b)단계 코팅액은 용매, 경화제, 염료, 안료, 계면 활성제, 산화 방지제, 산화물 또는 질화물 나노입자로부터 선택되는 1종 이상을 더 함유하는 가스차단막.B) The gas barrier membrane further comprises at least one selected from a solvent, a curing agent, a dye, a pigment, a surfactant, an antioxidant, an oxide or a nitride nanoparticle. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 b) 단계 후 올리고실록산 하이브리드 코팅층 상에 산화물, 질화물 또는 옥시질화물로부터 선택되는 무기층을 형성하는 단계를 더 포함하는 가스차단막.And forming an inorganic layer selected from an oxide, nitride or oxynitride on the oligosiloxane hybrid coating layer after step b). 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 무기층을 형성하는 단계 후 올리고실록산 하이브리드 코팅층 및 무기층으로부터 선택되는 1층 이상을 적층하는 단계를 더 포함하는 가스차단막.After forming the inorganic layer further comprises the step of laminating at least one layer selected from an oligosiloxane hybrid coating layer and an inorganic layer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가스차단막은 가시광선 영역에서 80 ~ 95%의 광투과율을 가지는 가스차단막.The gas barrier membrane has a light transmittance of 80 to 95% in the visible light region. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에터르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에텔렌 나프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 이의 혼합물로 이루어진 유기고분자 기판인 가스차단막.The substrate is an organic polymer substrate made of polyamide, polyimide, polyethersulfone, polycarbonate, polyetherene naphthalate, polyester, polyethylene terephthalate or mixtures thereof. 제 1항, 제 4항 내지 제 14항에서 선택되는 어느 한 항의 가스차단막을 포함하는 전자소자 제조용 기판.A substrate for manufacturing an electronic device comprising the gas barrier film of any one of claims 1 and 4 to 14. 제 1항, 제 4항 내지 제 14항에서 선택되는 어느 한 항의 가스차단막을 포함하는 유기 전자 소자.An organic electronic device comprising the gas barrier film of any one of claims 1 and 4 to 14.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101147971B1 (en) 2010-05-26 2012-05-24 한국과학기술원 Low-k siloxane passivation layer composition

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012106184A2 (en) * 2011-01-31 2012-08-09 3M Innovative Properties Company Vapor-deposited coating for barrier films and methods of making and using the same
US10784455B2 (en) 2012-08-08 2020-09-22 3M Innovative Properties Company Coatings for barrier films and methods of making and using the same
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EP2883248B1 (en) 2012-08-08 2017-07-19 3M Innovative Properties Company Photovoltaic devices with encapsulating barrier film
KR101530987B1 (en) * 2013-07-17 2015-06-26 한국전기연구원 high barrier and optically transparent hybrid packaging films
KR101904772B1 (en) * 2016-08-26 2018-10-08 한국생산기술연구원 Multilayer film comprising nano composite and method for producing the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003260749A (en) 2002-03-08 2003-09-16 Dainippon Printing Co Ltd Gas barrier film and display using the film
JP2004018637A (en) * 2002-06-14 2004-01-22 Nippon Shokubai Co Ltd Method for manufacturing gas barrier film
KR20050084086A (en) * 2002-12-02 2005-08-26 알피오 피티와이 리미티드 Process for producing polysiloxanes and use of the same
JP2006289627A (en) 2005-04-06 2006-10-26 Fuji Photo Film Co Ltd Gas barrier film and organic device using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003260749A (en) 2002-03-08 2003-09-16 Dainippon Printing Co Ltd Gas barrier film and display using the film
JP2004018637A (en) * 2002-06-14 2004-01-22 Nippon Shokubai Co Ltd Method for manufacturing gas barrier film
KR20050084086A (en) * 2002-12-02 2005-08-26 알피오 피티와이 리미티드 Process for producing polysiloxanes and use of the same
JP2006289627A (en) 2005-04-06 2006-10-26 Fuji Photo Film Co Ltd Gas barrier film and organic device using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101147971B1 (en) 2010-05-26 2012-05-24 한국과학기술원 Low-k siloxane passivation layer composition

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