KR101156119B1 - Ultraviolet violet curable carbodiimide oligomer and method of manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 및 이의 제조 방법이 개시된다. 하이드록시기 함유 아크릴레이트 1 당량과 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물 0.95 내지 1.05 당량과 반응시켜 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 형성하고, 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 카보디이미드화 촉매 존재 하에서 반응시키거나, 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물과 반응시켜 평균분자량 400 내지 10,000이며, 분자 내에 카보디이미드기를 1 내지 10개 포함하는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 제조한다. 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머는 고굴절율 특성이 요구되는 자외선 경화성 광학재료 및 코팅재에 적용될 수 있다.Ultraviolet curable carbodiimide oligomers and methods for their preparation are disclosed. Reacting with 1 equivalent of the hydroxy group-containing acrylate and 0.95-1.05 equivalent of the first aromatic difunctional isocyanate compound to form a compound containing an acrylate group and an isocyanate group, and the compound containing the acrylate group and the isocyanate group is carbodiimidized catalyst. React in the presence or react the compound containing the acrylate group and the isocyanate group with the second aromatic difunctional isocyanate compound to have an average molecular weight of 400 to 10,000 and ultraviolet curable carbodiimide containing 1 to 10 carbodiimide groups in the molecule. Prepare oligomers. UV curable carbodiimide oligomers can be applied to UV curable optical materials and coatings that require high refractive index properties.
Description
본 발명은 자외선 경화형 카보디이미드 올리고머 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 고굴절율을 가지는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultraviolet curable carbodiimide oligomer and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to an ultraviolet curable carbodiimide oligomer having a high refractive index and a method for producing the same.
최근에 코팅 산업에서는 투명한 고굴절 성질을 가진 물질이 각광받고 있으며, 얇은 광학 랜즈, 광합 접착제, 필름 등에 사용되고 있다. 일반적으로 알려진 고굴절 물질로는 큰 분자 즉 할로겐 물질인 브롬, 요오드를 함유한 물질이다. 그러나 할로겐족 원소들은 하나 같이 유해 물질이며 이 물질이 기화가 되어 공기층의 오존을 없앤다거나 불에 타게 되면 유해한 물질로 변화하기 때문에 많은 나라에서 사용을 제한하고 있다. 이러한 물질의 대체물질로 포스파젠이나 황을 사용한 고굴절 폴리머 등이 다수 연구 개발되고 있다. 폴리카보디이미드는 굴절률이 약 1.757로 투명 고분자 물질 중 가장 높게 설계 될 수 있는 것으로 알려져 있으나 광경화형 또는 자외선 경화형이 아닌 용액형으로 설계되어 제안(미국공개특허 2004-0158021)되었다.Recently, in the coating industry, a material having a transparent high refractive index has been in the spotlight, and has been used for thin optical lenses, photosynthetic adhesives, films and the like. Commonly known high refractive materials are those containing large molecules, such as bromine and iodine, which are halogenated materials. However, halogenated elements are one of the harmful substances, and in many countries, they are restricted because they are vaporized to remove ozone from the air layer or changed into harmful substances when burned. As a substitute for such a material, a large number of high refractive polymers using phosphazene or sulfur have been researched and developed. Polycarbodiimide has a refractive index of about 1.757, which is known to be the highest designed among the transparent polymer materials, but it is proposed to be designed as a solution type rather than photocurable or UV curable (US Patent Publication 2004-0158021).
용액형은 VOC를 배출하여 환경 규제면에서 부적합하다. 현재 전 세계의 코팅 산업에 일고 있는 환경 보호 운동 및 각 정부들의 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compound; VOC)배출 규제로 인하여 도료 산업에 있어서 원료, 코팅 방법 등은 급속히 변하고 있다. 전반적인 도료 산업은 서서히 성장하고 있으나, 자외선 경화 코팅, 수계 도료 및 분체 도료와 같이 대기오염을 줄일 수 있는 환경 친화적인 코팅 산업은 아주 빠른 속도로 성장하고 있다. 특히, 자외선 경화 공정은 100% 고형분인 환경 친화적 코팅이며 저온 경화가 가능하며 경화 속도가 빠르기 때문에 생산성이 향상되어 경제적으로도 큰 이점을 가지고 있다. 또한 에너지 절감이 가능하며 조작 관리가 간단하고 제품 신뢰성이 높으며 특히 고굴절 코팅에서는 경화되면서 부피가 증가하여 굴절률 향상에 큰 효과를 가지고 있다.The solution form is unsuitable for environmental regulation by emitting VOCs. Raw materials and coating methods are rapidly changing in the paint industry due to environmental protection campaigns in the coating industry around the world and government regulations on the emission of volatile organic compounds (VOCs). The overall paint industry is growing slowly, but the environmentally friendly coatings industry, such as UV curable coatings, waterborne paints and powder paints, which can reduce air pollution, are growing at a rapid pace. In particular, the UV curing process is an environmentally friendly coating that is 100% solids, can be cured at a low temperature, and has a large economical advantage due to improved productivity due to fast curing speed. In addition, energy saving, simple operation management, high product reliability, and especially in high refractive coatings have a large effect on the refractive index by increasing the volume as it hardens.
따라서 본 발명의 목적은 고굴절율을 나타내는 투명한 고분자 막을 형성하는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultraviolet curable carbodiimide oligomer for forming a transparent polymer film exhibiting a high refractive index.
본 발명의 다른 목적은 고굴절율을 나타내는 투명한 고분자 막을 형성하는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing an ultraviolet curable carbodiimide oligomer for forming a transparent polymer film exhibiting high refractive index.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 실시예들에 따른 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머는 하이드록시기 함유 아크릴레이트 1 당량과 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물 0.95 내지 1.05 당량과 반응시켜 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 형성하고, 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 3-메틸-1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드, 1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드, 1-페닐-2-포스포렌-1-설파이드, 1-에틸-3-메틸-2-포스포렌-1-옥사이드, 3-메틸-1-페닐-1-포스포르-3-사이클로펜텐-1-옥사이드, 2,5-디하이드로-3-메틸-1-페닐포스폴-1-옥사이드 및 이에 상응하는 이성체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 카보디이미드화 촉매 존재 하에서 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물을 반응시켜 수득되며 평균분자량 400 내지 10,000이며, 분자 내의 카보디이미드 갯수는 1 내지 10이다.The ultraviolet curable carbodiimide oligomer according to the embodiments for achieving the object of the present invention comprises a acrylate group and an isocyanate group by reacting with 1 equivalent of hydroxy group-containing acrylate and 0.95 to 1.05 equivalent of first aromatic difunctional isocyanate compound A compound is formed and the compound containing the acrylate group and the isocyanate group is 3-methyl-1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, 1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, 1-phenyl-2 -Phosphorene-1-sulfide, 1-ethyl-3-methyl-2-phosphorene-1-oxide, 3-methyl-1-phenyl-1-phosphor-3-cyclopentene-1-oxide, 2,5 Obtained by reacting a second aromatic difunctional isocyanate compound in the presence of at least one carbodiimidation catalyst selected from the group consisting of -dihydro-3-methyl-1-phenylphosphol-1-oxide and the corresponding isomers minute The amount of 400 to 10,000, and from 1 to 10 carbodiimide number in the molecule.
본 발명의 실시예들에 따르면, 하이드록시기 함유 아크릴레이트는 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타아크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 하이드록시부틸 아크릴레이트 또는 2-하이드록시-3-페녹시프로필 아크릴레이트일 수 있으며, 상기 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 및 상기 제2 방향족 이관능 이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 또는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 또는 나프탈렌 디이소시아네이트(NDI)일 수 있다.According to embodiments of the present invention, the hydroxy group-containing acrylate is hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate or 2-hydroxy-3-phenoxy It may be propyl acrylate, wherein the first aromatic difunctional isocyanate and the second aromatic difunctional isocyanate may be toluene diisocyanate (TDI) or methylene diphenyl diisocyanate (MDI), or naphthalene diisocyanate (NDI).
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머는 분자 내에 1 내지 5 개의 카보디이미드기를 포함할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the ultraviolet curable carbodiimide oligomer may include 1 to 5 carbodiimide groups in the molecule.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 실시예들에 따른 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머의 제조 방법은 하이드록시기 함유 아크릴레이트 1 당량과 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물 0.95 내지 1.05 당량과 반응시켜 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 형성한다. 3-메틸-1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드, 1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드, 1-페닐-2-포스포렌-1-설파이드, 1-에틸-3-메틸-2-포스포렌-1-옥사이드, 3-메틸-1-페닐-1-포스포르-3-사이클로펜텐-1-옥사이드, 2,5-디하이드로-3-메틸-1-페닐포스폴-1-옥사이드 및 이에 상응하는 이성체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 카보디이미드화 촉매 존재 하에서 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물과, 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물과 반응시켜 평균분자량 400 내지 10,000이며, 분자 내의 카보디이미드는 1 내지 10개 포함하는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 수득한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of preparing an ultraviolet curable carbodiimide oligomer, which is reacted with one equivalent of a hydroxy group-containing acrylate and 0.95 to 1.05 equivalents of a first aromatic difunctional isocyanate compound. A compound containing an isocyanate group is formed. 3-methyl-1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, 1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, 1-phenyl-2-phosphorene-1-sulfide, 1-ethyl-3-methyl 2-phosphorene-1-oxide, 3-methyl-1-phenyl-1-phosphor-3-cyclopentene-1-oxide, 2,5-dihydro-3-methyl-1-phenylphosphol-1 An average molecular weight of 400 to 10,000 by reacting a compound comprising the acrylate group and an isocyanate group with a second aromatic difunctional isocyanate compound in the presence of at least one carbodiimidation catalyst selected from the group consisting of -oxides and the corresponding isomers, The carbodiimide in a molecule | numerator obtains the ultraviolet curable carbodiimide oligomer containing 1-10.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물과 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물의 당량비를 조절함으로써 상기 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내의 카보디이미드 수를 조절할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the number of carbodiimides in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule may be controlled by controlling the equivalent ratio of the compound including the acrylate group and the isocyanate group and the second aromatic difunctional isocyanate compound.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 다른 실시예들에 따른 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머의 제조 방법에서, 하이드록시기 함유 아크릴레이트 1 당량과 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물 0.95 내지 1.05 당량과 반응시켜 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 형성한다. 3-메틸-1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드, 1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드, 1-페닐-2-포스포렌-1-설파이드, 1-에틸-3-메틸-2-포스포렌-1-옥사이드, 3-메틸-1-페닐-1-포스포르-3-사이클로펜텐-1-옥사이드, 2,5-디하이드로-3-메틸-1-페닐포스폴-1-옥사이드 및 이에 상응하는 이성체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 카보디이미드화 촉매 존재 하에서 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 반응시켜 평균분자량 400 내지 10,000이며, 분자 내에 카보디이미드기를 1 내지 10개 포함하는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 수득한다.In a method for preparing an ultraviolet curable carbodiimide oligomer according to another embodiment for achieving another object of the present invention, by reacting with 1 equivalent of hydroxy group-containing acrylate and 0.95 to 1.05 equivalent of the first aromatic difunctional isocyanate compound A compound containing a late group and an isocyanate group is formed. 3-methyl-1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, 1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, 1-phenyl-2-phosphorene-1-sulfide, 1-ethyl-3-methyl 2-phosphorene-1-oxide, 3-methyl-1-phenyl-1-phosphor-3-cyclopentene-1-oxide, 2,5-dihydro-3-methyl-1-phenylphosphol-1 A compound containing an acrylate group and an isocyanate group in the presence of at least one carbodiimidation catalyst selected from the group consisting of an oxide and an isomer thereof, having an average molecular weight of 400 to 10,000, and a carbodiimide group in the molecule of 1 to 10 The ultraviolet curable carbodiimide oligomer containing dog is obtained.
상술한 본 발명의 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머는 열적 안정성, 화학적 안전성이 크며, 고굴절율을 가진다. 상기 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머는 카보디이미드기는 양 말단에 자외선 경화 가능한 아크릴레이트기를 가지며, 제1 및 제2 방향족 이관능 이소시아네이트로부터 유래된 구조를 선형으로 연결하는 구조를 가짐으로써, 고굴절율을 가질 수 있다. 또한, 상기 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머는 분자 내의 카보디이미드 수를 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물과 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물의 당량비를 조절함으로써 용이하게 조절하여 가능하므로, 적절한 점도 및 굴절율을 갖는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 용이하게 제조할 수 있다. 상기 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머는 도료에 적용 시, 자외선 경화 공정을 통해 용이하게 경화될 수 있으며, 적절한 부착성, 경도가 우수한 막을 형성할 수 있어 친환경적이다.The ultraviolet curable carbodiimide oligomer of the present invention described above has high thermal stability, chemical stability, and high refractive index. The ultraviolet curable carbodiimide oligomer has a high refractive index by having a carbodiimide group having an ultraviolet curable acrylate group at both ends and linearly connecting the structure derived from the first and second aromatic difunctional isocyanate Can be. In addition, the UV-curable carbodiimide oligomer can be easily adjusted by controlling the equivalent ratio of the carbodiimide number in the molecule to the compound comprising an acrylate group and an isocyanate group and the second aromatic difunctional isocyanate compound, thereby providing an appropriate viscosity and refractive index. The ultraviolet curable carbodiimide oligomer which has can be manufactured easily. The UV curable carbodiimide oligomer, when applied to a paint, can be easily cured through an ultraviolet curing process, it is possible to form a film with excellent adhesion, hardness is environmentally friendly.
도 1은 실시예 1 내지 4에 의해 제조된 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 희석제 에틸 2-페닐아크릴레이트를 이용하여 희석한 후, 아베 굴절계를 이용하여 온도 약 25℃에서 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수에 따른 굴절율 증가율을 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the result of measuring the UV-curable carbodiimide oligomer prepared in Examples 1 to 4 after dilution with diluent ethyl 2-phenylacrylate, using an Abbe refractometer at a temperature of about 25 ℃ .
Figure 2 is a graph showing the refractive index increase rate according to the number of carbodiimide groups contained in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule prepared according to Examples 1 to 4.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "consist of" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described on the specification, but one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
이하, 본 발명에 따른 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 및 이를 제조하기 위한 방법을 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the ultraviolet curable carbodiimide oligomer and the method for producing the same according to the present invention will be described in detail.
자외선 경화성 카보디이미드 올리고머UV curable carbodiimide oligomer
본 발명에 따른 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머는 하이드록시기 함유 아크릴레이트 약 1 당량과 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물 약 0.95 내지 1.05 당량을 반응시켜, 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 형성하고, 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 상기 카보디이미드화 촉매 존재 하에서 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물을 반응시켜 형성될 수 있다. 상기 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머의 평균분자량은 약 400 내지 10,000이며, 카보디이미드기를 약 1 내지 10개 포함한다. 상기 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머는 양 말단에 자외선 경화 가능한 작용기인 아크릴레이트기를 가지며, 하기 화학식 7, 8과 같이 카보디이미드기가 제1 및 제2 방향족 이관능 이소시아네이트로부터 유래된 구조를 선형으로 연결하는 구조를 가질 수 있습니다. 상기 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머는 카보디이미드기가 제1 및 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 유래한 구조를 선형으로 연결하는 구조를 가짐으로써, 고굴절율을 가질 수 있다.The ultraviolet curable carbodiimide oligomer according to the present invention reacts about 1 equivalent of a hydroxy group-containing acrylate with about 0.95-1.05 equivalents of a first aromatic difunctional isocyanate compound to form a compound including an acrylate group and an isocyanate group, and A compound containing an acrylate group and an isocyanate group may be formed by reacting a second aromatic difunctional isocyanate compound in the presence of the carbodiimidation catalyst. The average molecular weight of the ultraviolet curable carbodiimide oligomer is about 400 to 10,000, and includes about 1 to 10 carbodiimide groups. The ultraviolet curable carbodiimide oligomer has an acrylate group which is an ultraviolet curable functional group at both ends, and linearly connects a structure in which a carbodiimide group is derived from the first and second aromatic difunctional isocyanates as shown in the following Formula 7, 8 Can have a structure The ultraviolet curable carbodiimide oligomer may have a high refractive index by having a structure in which carbodiimide groups linearly connect the structures derived from the first and second aromatic difunctional isocyanates.
일 예로서, 상기 하이드록시기 함유 아크릴레이트는 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타아크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트 하이드록시부틸 아크릴레이트 또는 2-하이드록시-3-페녹시프로필 아크릴레이트 등을 포함할 수 있다.As an example, the hydroxy group-containing acrylate may include hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, and the like. It may include.
일 예로서, 상기 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물은 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 또는 나프탈렌 디이소시아네이트(NDI) 등을 포함할 수 있다.As an example, the first aromatic difunctional isocyanate compound may include toluene diisocyanate (TDI), methylene diphenyl diisocyanate (MDI), naphthalene diisocyanate (NDI), or the like.
상기 하이드록시기 함유 아크릴레이트는 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물과 반응하여 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 형성한다. 상기 하이드록시 함유 아크릴레이트 약 1당량에 대해 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물은 약 0.95 내지 1.05 당량을 반응시킬 수 있다. 다시 말해, 상기 모노 하이드록시 알킬 아크릴레이트에 대한 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물의 당량비는 약 1대 1일 수 있다.The hydroxy group-containing acrylate reacts with the first aromatic difunctional isocyanate compound to form a compound including an acrylate group and an isocyanate group. The first aromatic difunctional isocyanate compound may react about 0.95 to 1.05 equivalents to about 1 equivalent of the hydroxy-containing acrylate. In other words, the equivalent ratio of the first aromatic difunctional isocyanate compound to the mono hydroxy alkyl acrylate may be about one to one.
예를 들어, 화학식 1인 하이드록시프로필 아크릴레이트 1당량에 대하여 화학식 2인 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 화학식 3의 2,6-톨루엔 디이소시아네트의 혼합물을 포함하는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)를 약 1당량을 반응시켜 하기의 화학식 4, 화학식 5 및 화학식 6 등을 포함하는 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 형성할 수 있다.For example, toluene diisocyanate (TDI) comprising a mixture of 2,4-toluene diisocyanate of formula (2) and 2,6-toluene diisocyanate of formula (3) relative to one equivalent of hydroxypropyl acrylate of formula (1) About 1 equivalent may be reacted to form a compound including an acrylate group and an isocyanate group including the following Formula 4, Formula 5, Formula 6, and the like.
<화학식 1> <화학식 2> <화학식 3><Formula 1> <Formula 2> <Formula 3>
<화학식 4> <화학식 5><Formula 4> <Formula 5>
<화학식 6>(6)
<반응식 1><Scheme 1>
상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 상기 카보디이미드화 촉매 존재 하에서 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물을 반응시켜 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머가 형성된다.The compound containing the acrylate group and the isocyanate group is reacted with a second aromatic difunctional isocyanate compound in the presence of the carbodiimidation catalyst to form an ultraviolet curable carbodiimide oligomer.
일 예로서, 상기 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물은 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 또는 나프탈렌 디이소시아네이트(NDI) 등을 포함할 수 있다.As an example, the second aromatic difunctional isocyanate compound may include toluene diisocyanate (TDI), methylene diphenyl diisocyanate (MDI), naphthalene diisocyanate (NDI), or the like.
일 예로서, 상기 카보디이미드화 촉매는 3-메틸-1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드, 1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드, 1-페닐-2-포스포렌-1-설파이드, 1-에틸-3-메틸-2-포스포렌-1-옥사이드, 3-메틸-1-페닐-1-포스포르-3-사이클로펜텐-1-옥사이드, 2,5-디하이드로-3-메틸-1-페닐포스폴-1-옥사이드 및 이에 상응하는 이성체 및 3-포스포렌 등을 포함할 수 있다.As an example, the carbodiimide-ized catalyst is 3-methyl-1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, 1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, 1-phenyl-2-phosphorene- 1-sulfide, 1-ethyl-3-methyl-2-phosphorene-1-oxide, 3-methyl-1-phenyl-1-phosphor-3-cyclopentene-1-oxide, 2,5-dihydro- 3-methyl-1-phenylphosphol-1-oxide and the corresponding isomers and 3-phosphorene and the like.
예를 들어, 카보디이미드화 촉매인 3-메틸-1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드가 존재 하에서 상기 화학식 4, 화학식 5 및 화학식 6을 갖는 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물 약 1당량을 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네트의 혼합물을 포함하는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 약 0.5당량과 반응시켜, 상기 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내의 카보디이미드 수가 약 2인 화학식 7 등을 포함하는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 형성할 수 있다.For example, about 1 compound containing an acrylate group and an isocyanate group having the above formulas (4), (5) and (6) in the presence of 3-methyl-1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide which is a carbodiimidation catalyst The equivalent is reacted with about 0.5 equivalents of toluene diisocyanate (TDI) comprising a mixture of 2,4-toluene diisocyanate and 2,6-toluene diisocyanate, so that the number of carbodiimides in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule is about It is possible to form an ultraviolet curable carbodiimide oligomer comprising the formula (7) and the like.
<화학식 7><Formula 7>
예를 들어, 카보디이미드화 촉매인 3-메틸-1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드가 존재 하에서, 상기 화학식 4, 화학식 5 및 화학식 6을 포함하는 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물 약 1당량을 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 약 0.5당량과 반응시켜, 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내의 카보디이미드 수가 약 2인 화학식 8 등을 포함하는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 형성할 수 있다.For example, in the presence of 3-methyl-1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, which is a carbodiimidation catalyst, a compound including an acrylate group and an isocyanate group including Formulas 4, 5, and 6 About 1 equivalent may be reacted with about 0.5 equivalents of methylene diphenyl diisocyanate to form an ultraviolet curable carbodiimide oligomer comprising Formula 8 or the like having a carbodiimide number of about 2 in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule.
<화학식 8>(8)
상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물 약 1당량과 반응하는 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물의 당량비를 조절함으로써, 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물 1당량에 대한 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물의 당량비가 약 2:1, 2:2, 2:3 및 2:4 인 경우, 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 내에 포함되는 카보디이미드기의 수는 각각 약 2, 3, 4, 5일 수 있다.By controlling the equivalent ratio of the second aromatic difunctional isocyanate compound reacting with about 1 equivalent of the compound including the acrylate group and the isocyanate group, the number of carbodiimide groups included in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule can be controlled. For example, when the equivalent ratio of the second aromatic difunctional isocyanate compound to one equivalent of the compound including the acrylate group and the isocyanate group is about 2: 1, 2: 2, 2: 3 and 2: 4, ultraviolet curable carbodies The number of carbodiimide groups included in the mid oligomer may be about 2, 3, 4, 5, respectively.
일 예로서, 상기 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내의 카보디이미드 수는 약 1 내지 5일 수 있다. 분자 내에 포함되는 카보디이미드수가 증가할수록 굴절율과 점도가 커질 수 있다. 그런데, 카보디이미드수가 증가할 수록 굴절율의 증가 정도는 낮아질 수 있다. 따라서, 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내의 카보디이미드 수가 5를 넘는 경우, 굴절율의 증가율의 이점보다 점도 증가되고 접착성이 떨어지는 효과가 클 수 있다.As an example, the carbodiimide number in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule may be about 1-5. As the number of carbodiimides included in the molecule increases, the refractive index and the viscosity may increase. However, as the carbodiimide number increases, the degree of increase of the refractive index may be lowered. Therefore, when the number of carbodiimides in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule is more than 5, the effect of increasing viscosity and inferior adhesion can be greater than the advantage of increasing the refractive index.
다른 실시예로서, 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 카보디이미드화 촉매 존재 하에서 반응시킴으로써, 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 약 1인 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 4, 화학식 5 및 화학식 6을 갖는 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 카보디이미드화 촉매 존재 하에서 반응시킴으로써, 하기 화학식 9 및 화학식 10 등을 포함하는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 1인 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머가 형성될 수 있다.In another embodiment, a UV curable carbodiimide oligomer having a number of carbodiimide groups included in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule by reacting the compound including the acrylate group and the isocyanate group in the presence of a carbodiimide catalyst. Can be formed. For example, a UV curable carbodiimide oligomer comprising the following Chemical Formula 9, Chemical Formula 10, and the like by reacting a compound including an acrylate group and an isocyanate group having Formulas 4, 5, and 6 in the presence of a carbodiimide catalyst The ultraviolet curable carbodiimide oligomer whose number of carbodiimide groups contained in a molecule | numerator is 1 can be formed.
<화학식 9><Formula 9>
<화학식 10><Formula 10>
자외선 경화성 카보디이미드 올리고머의 제조 방법Method for producing ultraviolet curable carbodiimide oligomer
본 발명의 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머의 제조 방법에 따르면, 하이드록시기 함유 아크릴레이트 약 1 당량과 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물 약 0.95 내지 1.05 당량과 반응시켜 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 형성한다. 이 경우, IR 스펙트럼을 이용하여 반응의 진행 정도를 확인하고 IR 스펙트럼의 면적 변화가 없을 때, 반응을 종결시킬 수 있다. According to the method for preparing the ultraviolet curable carbodiimide oligomer of the present invention, a compound containing an acrylate group and an isocyanate group is formed by reacting with about 1 equivalent of a hydroxy group-containing acrylate and about 0.95-1.05 equivalent of a first aromatic difunctional isocyanate compound. do. In this case, the IR spectrum can be used to confirm the progress of the reaction, and when there is no change in the area of the IR spectrum, the reaction can be terminated.
일 예로서, 상기 하이드록시기 함유 아크릴레이트는 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타아크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 하이드록시부틸 아크릴레이트 또는 2-하이드록시-3-페녹시프로필 아크릴레이트 등을 포함할 수 있다.As an example, the hydroxy group-containing acrylate may be hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate or 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate. It may include.
일 예로서, 상기 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물은 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 나프탈렌 디이소시아네이트(NDI) 등을 포함할 수 있다.As an example, the first aromatic difunctional isocyanate compound may include toluene diisocyanate (TDI), methylene diphenyl diisocyanate (MDI), naphthalene diisocyanate (NDI), and the like.
상기 하이드록시기 함유 아크릴레이트는 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물과 반응하여 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 형성한다. 상기 하이드록시기 함유 아크릴레이트 약 1당량에 대해 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물은 약 0.95 내지 1.05 당량을 반응시킬 수 있다. 다시 말해, 상기 하이드록시기 함유 아크릴레이트에 대한 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물의 당량비는 약 1대 1일 수 있다. 예를 들어, 약 20 내지 35℃의 온도에서 상기 화학식 2인 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 상기 화학식 3의 2,6-톨루엔 디이소시아네트의 혼합물을 포함하는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)를 약 1당량에 상기 화학식 1인 하이드록시프로필 아크릴레이트 1당량을 천천히 떨어뜨리면서 반응시켜 상기의 화학식 4, 화학식 5 및 화학식 6 등을 포함하는 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 형성할 수 있다.The hydroxy group-containing acrylate reacts with the first aromatic difunctional isocyanate compound to form a compound including an acrylate group and an isocyanate group. The first aromatic difunctional isocyanate compound may react about 0.95 to 1.05 equivalents to about 1 equivalent of the hydroxyl group-containing acrylate. In other words, the equivalent ratio of the first aromatic difunctional isocyanate compound to the hydroxyl group-containing acrylate may be about one to one. For example, about 1 toluene diisocyanate (TDI) comprising a mixture of 2,4-toluene diisocyanate of Formula 2 and 2,6-toluene diisocyanate of Formula 3 at a temperature of about 20 to 35 ° C The equivalent weight of the hydroxypropyl acrylate of Formula 1 is slowly dropped to the equivalent to form a compound including the acrylate group and the isocyanate group including Formula 4, Formula 5, Formula 6, and the like.
상기 하이드록시기 함유 아크릴레이트와 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물과의 반응온도는 반응물의 종류, 반응열, 반응속도, 생성되는 화합물의 점도 등을 고려하여 결정한다. 예를 들어, 상기 하이드록시기 함유 아크릴레이트가 하이드록시프로필 아크릴레이트이고, 상기 제1 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물가 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)일 경우, 반응 온도는 약 20℃ 내지 35℃일 수 있다. 상기 반응 온도가 약 20℃ 이하일 경우, 반응 속도가 느려 반응 완료시간을 늦어질 수 있으며, 약 35℃ 이상일 경우에는 상기 반응이 발열 반응이므로 상기 반응온도 반응속도 제어하는 것이 어려울 수 있다.The reaction temperature between the hydroxy group-containing acrylate and the first aromatic difunctional isocyanate compound is determined in consideration of the kind of reactant, the heat of reaction, the reaction rate, the viscosity of the compound, and the like. For example, when the hydroxy group-containing acrylate is hydroxypropyl acrylate and the first aromatic difunctional isocyanate compound is toluene diisocyanate (TDI), the reaction temperature may be about 20 ° C to 35 ° C. When the reaction temperature is about 20 ° C or less, the reaction rate may be slow to complete the reaction completion time. When the reaction temperature is about 35 ° C or more, it may be difficult to control the reaction temperature reaction rate because the reaction is exothermic.
상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 상기 카보디이미드화 촉매 존재 하에서 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물을 반응시켜 평균분자량 약 400 내지 10,000이며, 분자 내에 카보디이미드기를 약 1 내지 10개 포함하는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머가 형성된다. 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물과 상기 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물을 혼합하고, 희석제와 촉매의 혼합물을 천천히 떨어뜨려 반응을 시킬 수 있다.The compound comprising the acrylate group and the isocyanate group is reacted with a second aromatic difunctional isocyanate compound in the presence of the carbodiimidation catalyst to have an average molecular weight of about 400 to 10,000, and an ultraviolet ray containing about 1 to 10 carbodiimide groups in a molecule. Curable carbodiimide oligomers are formed. The compound comprising the acrylate group and the isocyanate group and the second aromatic difunctional isocyanate compound may be mixed, and the mixture of the diluent and the catalyst may be slowly dropped to allow the reaction.
일 예로서, 상기 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물은 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 또는 나프탈렌 디이소시아네이트(NDI) 등을 포함할 수 있다.As an example, the second aromatic difunctional isocyanate compound may include toluene diisocyanate (TDI), methylene diphenyl diisocyanate (MDI), naphthalene diisocyanate (NDI), or the like.
상기 희석제는 에틸 2-페닐아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 페닐싸이오에틸 아크릴레이트, 2-페닐페녹시에틸 아크릴레이트 또는 2-페녹시에틸 아크릴레이트 등을 포함할 수 있다.The diluent may include ethyl 2-phenylacrylate, benzyl acrylate, benzyl methacrylate, phenylthioethyl acrylate, 2-phenylphenoxyethyl acrylate or 2-phenoxyethyl acrylate, and the like.
상기 카보디이미드화 촉매는 3-메틸-1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드, 1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드, 1-페닐-2-포스포렌-1-설파이드, 1-에틸-3-메틸-2-포스포렌-1-옥사이드, 3-메틸-1-페닐-1-포스포르-3-사이클로펜텐-1-옥사이드, 2,5-디하이드로-3-메틸-1-페닐포스폴-1-옥사이드 및 이에 상응하는 이성체 및 3-포스포렌 등을 포함할 수 있다.The carbodiimide-ized catalyst is 3-methyl-1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, 1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, 1-phenyl-2-phosphorene-1-sulfide, 1-ethyl-3-methyl-2-phosphorene-1-oxide, 3-methyl-1-phenyl-1-phosphor-3-cyclopentene-1-oxide, 2,5-dihydro-3-methyl- 1-phenylphosphol-1-oxide and the corresponding isomers and 3-phosphorene and the like.
예를 들어, 상기의 화학식 4, 화학식 5 및 화학식 6 등을 포함하는 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물 약 1 당량에 대하여, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네트의 혼합물을 포함하는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)를 약 0.5당량을 혼합하고, 반응시킬 경우, 상기 화학식 7 등을 포함하는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내의 카보디이미드 수가 약 2인 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 형성할 수 있다.For example, a mixture of 2,4-toluene diisocyanate and 2,6-toluene diisocyanate with respect to about 1 equivalent of a compound containing an acrylate group and an isocyanate group including the above-described formulas (4), (5) and (6), etc. When about 0.5 equivalents of toluene diisocyanate (TDI) containing is mixed and reacted, the ultraviolet curable carbodiimide oligomer having the number of carbodiimides in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule including Formula 7 or the like is about 2 Can be formed.
예를 들어, 카보디이미드화 촉매인 3-메틸-1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드 존재 하에서 상기 화학식 4, 화학식 5 및 화학식 6을 갖는 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물 약 1당량을 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 약 0.5당량과 반응시켜, 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내의 카보디이미드 수가 약 2인 상기 화학식 8 등을 포함하는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 형성할 수 있다.For example, about 1 equivalent of a compound containing an acrylate group and an isocyanate group having the above formulas (4), (5) and (6) in the presence of 3-methyl-1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide as a carbodiimidation catalyst May be reacted with about 0.5 equivalents of methylene diphenyl diisocyanate to form an ultraviolet curable carbodiimide oligomer comprising the above formula (8) having a carbodiimide number of about 2 in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule.
상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물 약 1당량과 반응하는 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물의 당량비를 조절함으로써, 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물 1당량에 대한 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물의 당량비가 약 2:1, 2:2, 2:3 및 2:4 인 경우, 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수는 각각 약 2, 3, 4, 5일 수 있다.By controlling the equivalent ratio of the second aromatic difunctional isocyanate compound reacting with about 1 equivalent of the compound including the acrylate group and the isocyanate group, the number of carbodiimide groups included in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule can be controlled. For example, when the equivalent ratio of the second aromatic difunctional isocyanate compound to one equivalent of the compound including the acrylate group and the isocyanate group is about 2: 1, 2: 2, 2: 3 and 2: 4, ultraviolet curable carbodies The number of carbodiimide groups included in the mid oligomer molecule may be about 2, 3, 4, 5, respectively.
일 예로서, 상기 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내의 카보디이미드 수는 약 1 내지 5일 수 있다. 상기 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 증가될 경우, 상기 자외선 경화성 올리고머의 굴절율과 점도는 증가될 수 있다. 그런데, 카보디이미드수가 증가할수록 굴절율의 증가 정도는 낮아질 수 있다. 따라서, 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 내의 카보디이미드 수가 5를 넘는 경우, 굴절율의 증가율의 이점보다 점도 증가되고 접착성이 떨어지는 효과가 클 수 있다.As an example, the carbodiimide number in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule may be about 1-5. When the number of carbodiimide groups included in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule is increased, the refractive index and viscosity of the ultraviolet curable oligomer may be increased. However, as the number of carbodiimides increases, the degree of increase in refractive index may be lowered. Therefore, when the number of carbodiimides in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer is more than 5, the effect of increasing viscosity and inferior adhesion can be greater than the advantage of the increase rate of the refractive index.
다른 실시예로서, 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 카보디이미드화 촉매 존재 하에서 반응시킴으로써, 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 약 1인 카보디이미드기를 포함하는 자외선 경화성 올리고머가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 4, 화학식 5 및 화학식 6을 포함하는 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 카보디이미드화 촉매 존재 하에서 반응시킴으로써, 상기 화학식 9 및 화학식 10 등을 포함하는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 1인 카보디이미드기를 포함하는 자외선 경화성 올리고머가 형성될 수 있다.
In another embodiment, the compound including the acrylate group and the isocyanate group is reacted in the presence of a carbodiimidation catalyst, thereby including a carbodiimide group having a number of carbodiimide groups included in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule. Ultraviolet curable oligomers may be formed. For example, the ultraviolet curable carbodiimide including the chemical formulas 9 and 10 by reacting a compound containing an acrylate group and an isocyanate group including the chemical formulas 4, 5 and 6 in the presence of a carbodiimidation catalyst An ultraviolet curable oligomer including a carbodiimide group having a number of carbodiimide groups included in the oligomer molecule may be formed.
이하에서는 구체적인 실시예 및 실험예를 통하여 카보디이미드기를 포함하는 자외선 경화성 올리고머 및 이를 제조하는 방법을 설명하기로 한다. 단, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a UV curable oligomer including a carbodiimide group and a method of manufacturing the same will be described through specific examples and experimental examples. However, the present invention is not limited thereto.
실시예 1Example 1
아르곤 분위기하에서 기계적 교반기와 교반봉, 온도계 및 온도 조절기를 갖춘 5구형 반응기에 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네트의 약 80:20의 비율의 혼합물을 포함하는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)를 약 1당량을 넣고 반응기 내부의 온도를 약 30℃까지 천천히 승온 하였다. 온도가 안정화될 때 하이드록시프로필 아크릴레이트(HPA) 약 1당량을 분액 깔때기(dropping funnel)를 이용하여 천천히 투입하였다. 이때, 발열반응이 일어나므로 반응기 내부의 온도가 약 35℃가 넘지 않게 주의하면서 HPA를 천천히 떨어뜨렸다. HPA를 다 투입한 후 상온에서 약 2시간 정도 교반하여 상기 화학식 4, 5 및 6 등을 포함하는 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물인 TDI-HPA 전구체를 얻었다.Toluene diisocyanate comprising a mixture of about 80:20 ratios of 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate in a five-necked reactor equipped with a mechanical stirrer, a stirring rod, a thermometer and a thermostat under argon atmosphere About 1 equivalent of (TDI) was added and the temperature inside the reactor was slowly raised to about 30 ° C. When the temperature stabilized, about 1 equivalent of hydroxypropyl acrylate (HPA) was slowly added using a dropping funnel. At this time, since the exothermic reaction occurred, the HPA was slowly dropped while being careful not to exceed the temperature inside the reactor of about 35 ℃. After the HPA was added, the mixture was stirred at room temperature for about 2 hours to obtain a TDI-HPA precursor, which is a compound including an acrylate group and an isocyanate group including Formulas 4, 5, and 6, and the like.
아르곤 분위기하에서 기계적 교반기와 교반봉, 온도계 및 온도 조절기를 갖춘 5구형 반응기에 상기 TDI-HPA 전구체 약 1당량을 넣고 반응기 내부의 온도를 약 45℃까지 천천히 승온 하였다. 온도가 안정화될 때, 에틸 2-페닐아크릴레이트 약 75g과 3-메틸-1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드 약 0.3g을 넣고 약 30분 동안 교반하였다. 그리고 온도를 약 75℃까지 승온 하여 약 24시간 동안 반응을 유지시켜 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 약 1인 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 얻었다. 얻어진 올리고머의 25℃ 에서의 점도값은 1,180,000 cP 이었다.In an argon atmosphere, about 1 equivalent of the TDI-HPA precursor was added to a 5-neck reactor equipped with a mechanical stirrer, a stirring rod, a thermometer, and a temperature controller, and the temperature inside the reactor was slowly raised to about 45 ° C. When the temperature was stabilized, about 75 g of ethyl 2-phenylacrylate and about 0.3 g of 3-methyl-1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide were added thereto and stirred for about 30 minutes. And the temperature was heated up to about 75 degreeC, reaction was maintained for about 24 hours, and the ultraviolet curable carbodiimide oligomer whose number of carbodiimide groups contained in an ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule was about 1. The viscosity value at 25 degrees C of the obtained oligomer was 1,180,000 cP.
실시예 2Example 2
아르곤 분위기하에서 기계적 교반기와 교반봉, 온도계 및 온도 조절기를 갖춘 5구형 반응기에 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 형성한 TDI-HPA 전구체 약 1당량과 TDI 약 0.5당량을 넣고 반응기 내부의 온도를 45℃까지 천천히 승온 하였다. 온도가 안정화 되면 에틸 2-페닐아크릴레이트 약 96g과 촉매(3-메틸-1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드) 0.39g을 넣고 30분 동안 교반하였다. 그리고 온도를 75℃까지 승온하여 약 24시간 동안 반응을 유지시켜 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 약 2인 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 얻었다. 얻어진 올리고머의 25℃ 에서의 점도값은 2,312,000 cP 이었다.In an argon atmosphere, about 1 equivalent of TDI-HPA precursor and about 0.5 equivalent of TDI formed in a substantially five-necked reactor equipped with a mechanical stirrer, a stirring rod, a thermometer, and a temperature controller were prepared in the same manner as in Example 1. The temperature was slowly raised to ℃. When the temperature was stabilized, about 96 g of ethyl 2-phenylacrylate and 0.39 g of a catalyst (3-methyl-1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide) were added thereto, followed by stirring for 30 minutes. And the temperature was heated up to 75 degreeC, reaction was maintained for about 24 hours, and the ultraviolet curable carbodiimide oligomer whose number of carbodiimide groups contained in an ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule was about 2. The viscosity value at 25 degrees C of the obtained oligomer was 2,312,000 cP.
실시예 3Example 3
TDI을 약 1.0당량을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 약 3인 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 얻었다. 얻어진 올리고머의 25℃ 에서의 점도값은 3,002,000 cP 이었다.Except using about 1.0 equivalent of TDI, the ultraviolet curable carbodiimide oligomer whose number of carbodiimide groups contained in an ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule was about 3 was obtained by the method similar to Example 2. The viscosity value at 25 degrees C of the obtained oligomer was 3,002,000 cP.
실시예 4Example 4
TDI을 약 1.5당량을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 약 4인 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 얻었다. 얻어진 올리고머의 25℃ 에서의 점도값은 3,502,000 cP 이었다.Except for using about 1.5 equivalents of TDI, the ultraviolet curable carbodiimide oligomer having the number of carbodiimide groups contained in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule was about 4 in the same manner as in Example 2. The viscosity value at 25 degrees C of the obtained oligomer was 3,502,000 cP.
실시예 5Example 5
TDI을 약 2.0당량을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2과 동일한 방법으로 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 약 5인 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 얻었다. 얻어진 올리고머의 25℃ 에서의 점도값은 3,780,000 cP 이었다.Except using about 2.0 equivalents of TDI, the ultraviolet curable carbodiimide oligomer which the number of carbodiimide groups contained in an ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule was about 5 was obtained by the same method as Example 2. The viscosity value at 25 degrees C of the obtained oligomer was 3,780,000 cP.
실시예 6Example 6
아른곤 분위기하에서 기계적 교반기와 교반봉, 온도계 및 온도 조절기를 갖춘 5구형 반응기에 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 형성한 TDI-HPA 전구체 약 1당량과 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI) 약 0.5 당량을 넣고 반응기 내부의 온도를 45℃까지 천천히 승온 하였다. 온도가 안정화될 때 에틸 2-페닐아크릴레이트약 106g과 3-메틸-1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드 0.42g을 넣고 30분 동안 교반하였다. 그리고 온도를 약 75℃까지 승온하여 약 24 시간동안 반응을 유지시켜 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 약 2인 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 얻었다. 얻어진 올리고머의 25℃ 에서의 점도값은 2,950,000 cP 이었다.In an argon atmosphere, about 1 equivalent of TDI-HPA precursor and about 0.5 equivalents of methylene diphenyl diisocyanate (MDI) formed in a five-necked reactor equipped with a mechanical stirrer, a stirring rod, a thermometer, and a temperature controller in substantially the same manner as in Example 1. The temperature inside the reactor was slowly heated up to 45 ° C. When the temperature was stabilized, about 106g of ethyl 2-phenylacrylate and 0.42g of 3-methyl-1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide were added thereto and stirred for 30 minutes. And the temperature was raised to about 75 degreeC, reaction was maintained for about 24 hours, and the ultraviolet curable carbodiimide oligomer whose number of carbodiimide groups contained in an ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule was about two. The viscosity value at 25 degrees C of the obtained oligomer was 2,950,000 cP.
<굴절율 평가><Refractive index evaluation>
상기 실시예 1 내지 6에 의해 제조된 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 희석제 에틸 2-페닐아크릴레이트를 이용하여 희석하여 아베 굴절계(ABBE Refractometer)를 이용하여 온도 약 25℃에서 측정하였다. 상기 희석제로 희석된 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머의 굴절율 얻고, 원액의 굴절율은 그래프의 외삽된 예상값으로부터 얻었다. 실시예 6의 외삽된 예상값으로 얻은 원액 굴절율은 각각 약 1.6624이었다.The ultraviolet curable carbodiimide oligomers prepared in Examples 1 to 6 were diluted with diluent ethyl 2-phenylacrylate and measured at a temperature of about 25 ° C. using an ABBE Refractometer. The refractive index of the ultraviolet curable carbodiimide oligomer diluted with the diluent was obtained, and the refractive index of the stock solution was obtained from the extrapolated expected value of the graph. The stock refractive index obtained with the extrapolated expected value of Example 6 was about 1.6624, respectively.
도 1은 실시예 1 내지 4에 의해 제조된 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 희석제 에틸 2-페닐아크릴레이트를 이용하여 희석한 후, 아베 굴절계를 이용하여 온도 약 25℃에서 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the result of measuring the UV-curable carbodiimide oligomer prepared in Examples 1 to 4 after dilution with diluent ethyl 2-phenylacrylate, using an Abbe refractometer at a temperature of about 25 ℃ .
여기에서, 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머의 희석율은 전체 용액에 대한 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머의 중량비를 의미한다. 상기 결과를 통하여, 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 늘어날수록 굴절율이 증가함을 알 수 있었다. Here, the dilution rate of the ultraviolet curable carbodiimide oligomer means the weight ratio of the ultraviolet curable carbodiimide oligomer to the total solution. Through the above results, it was found that the refractive index increases as the number of carbodiimide groups included in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule increases.
도 2는 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수에 따른 굴절율 증가율을 나타낸 그래프이다. 상기 결과를 통하여, 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 늘어날수록 굴절율의 증가 경향이 둔화되는 것을 알 수 있었다.Figure 2 is a graph showing the refractive index increase rate according to the number of carbodiimide groups contained in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule prepared according to Examples 1 to 4. Through the above results, it was found that as the number of carbodiimide groups included in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule increases, the tendency of increasing the refractive index slows down.
<점도 평가><Viscosity Evaluation>
상기 실시예 1 내지 6에 따라 제조된 자외선 경화성 올리고머의 점도는 다음과 같은 방법에 따라 얻어진 결과이다. 이는 브룩필드 점도계(Brookfield viscometer)를 이용하여 온도 약 25℃에서 측정하였다. 사용한 스핀 번호는 6 내지 7이고 토크 범위는 약 40~65 사이에 3회 반복 측정하였다. 그 결과가 표 1에 요약되어 있다. 점도의 단위는 cP이다.The viscosity of the ultraviolet curable oligomer prepared according to Examples 1 to 6 is the result obtained according to the following method. This was measured at a temperature of about 25 ° C. using a Brookfield viscometer. Spin numbers used were 6 to 7 and torque ranges were repeated three times between about 40 to 65. The results are summarized in Table 1. The unit of viscosity is cP.
상기 결과를 통하여, 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내에 포함되는 카보디이미드기의 수가 늘어날수록 점도가 증가함을 알 수 있었다. 특히, 실시예 5에서는 상온에서 점도를 측정하기 어려울 정도로의 고점도 액체 현상을 보였다.Through the above results, it can be seen that the viscosity increases as the number of carbodiimide groups included in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule increases. In particular, Example 5 showed a high viscosity liquid phenomenon that is difficult to measure the viscosity at room temperature.
실험예Experimental Example
상기 실시예 2 내지 6을 통해 제조된 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 이용하여, 자외선 경화형 도료에 적용한 후, UV 경화 후 특성을 평가하였다. 자외선 경화성 도료의 도료 배합 예시는 표 2로 나타내었다. 실시예 2 내지 6의 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 각각과, 1-하이드록시 싸이클로헥실 페닐 케톤(Irgacure 184(I-184): Ciba-Geigy), 페닐 에틸 아크릴레이트(PEA), 페닐싸이오에틸 아크릴레이트(PTEA)를 표 2의 중량비로 혼합하였다. 상기 자외선 경화성 도료의 UV 경화 후 특성 평과 결과는 표 3에 개시되어 있다.The UV curable carbodiimide oligomers prepared in Examples 2 to 6 were used to apply UV curable paints and then evaluated after UV curing. Table 2 shows a coating formulation of the ultraviolet curable paint. Each of the ultraviolet curable carbodiimide oligomers of Examples 2 to 6, 1-hydroxy cyclohexyl phenyl ketone (Irgacure 184 (I-184): Ciba-Geigy), phenyl ethyl acrylate (PEA), phenylthioethyl acrylic The rates (PTEA) were mixed in the weight ratios in Table 2. The characteristics evaluation results after UV curing of the ultraviolet curable paint are shown in Table 3.
경화조건 : Line speed : 14m/min, 광량: 220mJ/㎠Curing condition: Line speed: 14m / min, Light quantity: 220mJ / ㎠
1) 굴절율: 아베 굴절계를 이용하여 25℃에서 측정한 결과임1) Refractive index: It is the result measured at 25 ℃ using Abbe refractometer.
2) 부착성 : cross cut(간격 1mm, 100칸 기준)한 후 3M사의 투명테이프를 사용하여 도막상태 측정하여 cross cut이 떨어지지 않으면 ok로 평가함2) Adhesiveness: After cross cut (1mm interval, based on 100 squares), measure the coating state using 3M transparent tape and evaluate as ok if the cross cut does not drop.
3) 연필경도 : 전도식 연필경도계를 사용함(가압하중 500g, 긁기 각도 45도, 연필 5B~9H(16종류 포함)3) Pencil Hardness: Conductive pencil hardness tester is used (pressurization load 500g, scraping angle 45 degrees, pencil 5B ~ 9H (including 16 types)
표 3의 결과를 참조하면, 실험예 1 내지 5의 자외선 경화성 도료는 고굴절율 가지면서, 경도가 우수하고, 하부 도막과의 부착성이 접착력이 우수하여, 본 발명의 실시예들에 따른 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 자외선 경화성 도료 조성물 등에 적용될 수 있음을 확인할 수 있었다.Referring to the results of Table 3, the ultraviolet curable paints of Experimental Examples 1 to 5 had a high refractive index, excellent hardness, and adhesiveness with the lower coating film was excellent in adhesive strength, according to the embodiments of the present invention. It was confirmed that the carbodiimide oligomer can be applied to an ultraviolet curable coating composition or the like.
상술한 본 발명의 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머는 열적안정성, 화학적 안전성이 크며, 고굴절율을 가진다. 또한, 도료에 적용 시, 자외선 경화 공정을 통해 용이하게 경화될 수 있으며, 적절한 부착성, 경도가 우수한 막을 형성할 수 있어 고굴절 도료에 적용될 수 있다. 또한, 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물과 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물의 당량비를 조절함으로써 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내의 카보디이미드 수를 조절할 수 있다. 상기 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머 분자 내의 카보디이미드 수를 조절함으로써, 적절한 점도 및 굴절율을 갖는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 용이하게 제조할 수 있다.The ultraviolet curable carbodiimide oligomer of the present invention described above has high thermal stability, chemical stability, and high refractive index. In addition, when applied to the paint, it can be easily cured through an ultraviolet curing process, it can form a film with excellent adhesion, hardness can be applied to a high refractive coating. In addition, the number of carbodiimides in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule can be adjusted by controlling the equivalent ratio of the compound containing the acrylate group and the isocyanate group and the second aromatic difunctional isocyanate compound. By controlling the number of carbodiimide in the ultraviolet curable carbodiimide oligomer molecule, an ultraviolet curable carbodiimide oligomer having an appropriate viscosity and refractive index can be easily produced.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below various modifications and It will be appreciated that it can be changed.
Claims (10)
3-메틸-1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드, 1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드, 1-페닐-2-포스포렌-1-설파이드, 1-에틸-3-메틸-2-포스포렌-1-옥사이드, 3-메틸-1-페닐-1-포스포르-3-사이클로펜텐-1-옥사이드, 2,5-디하이드로-3-메틸-1-페닐포스폴-1-옥사이드 및 이에 상응하는 이성체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 카보디이미드화 촉매 존재 하에서 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물과, 제2 방향족 이관능 이소시아네이트 화합물과 반응시키는 단계를 포함하는 평균분자량 400 내지 10,000이며, 분자 내에 카보디이미드기를 1 내지 10개 포함하는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 제조하는 방법.Reacting with 1 equivalent of the hydroxy group-containing acrylate and 0.95-1.05 equivalent of the first aromatic difunctional isocyanate compound to form a compound including an acrylate group and an isocyanate group; And
3-methyl-1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, 1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, 1-phenyl-2-phosphorene-1-sulfide, 1-ethyl-3-methyl 2-phosphorene-1-oxide, 3-methyl-1-phenyl-1-phosphor-3-cyclopentene-1-oxide, 2,5-dihydro-3-methyl-1-phenylphosphol-1 An average molecular weight 400 comprising reacting a compound comprising the acrylate group and an isocyanate group with a second aromatic difunctional isocyanate compound in the presence of at least one carbodiimidation catalyst selected from the group consisting of an oxide and the corresponding isomer To 10,000, and a method for producing an ultraviolet curable carbodiimide oligomer comprising 1 to 10 carbodiimide groups in a molecule.
3-메틸-1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드, 1-페닐-2-포스포렌-1-옥사이드, 1-페닐-2-포스포렌-1-설파이드, 1-에틸-3-메틸-2-포스포렌-1-옥사이드, 3-메틸-1-페닐-1-포스포르-3-사이클로펜텐-1-옥사이드, 2,5-디하이드로-3-메틸-1-페닐포스폴-1-옥사이드 및 이에 상응하는 이성체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 카보디이미드화 촉매 존재 하에서 상기 아크릴레이트기와 이소시아네이트기를 포함하는 화합물을 반응시켜 평균분자량 400 내지 10,000이며, 분자 내에 카보디이미드기를 1 내지 10개 포함하는 자외선 경화성 카보디이미드 올리고머를 제조하는 방법.Reacting with 1 equivalent of the hydroxy group-containing acrylate and 0.95-1.05 equivalent of the first difunctional isocyanate compound to form a compound including an acrylate group and an isocyanate group; And
3-methyl-1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, 1-phenyl-2-phosphorene-1-oxide, 1-phenyl-2-phosphorene-1-sulfide, 1-ethyl-3-methyl 2-phosphorene-1-oxide, 3-methyl-1-phenyl-1-phosphor-3-cyclopentene-1-oxide, 2,5-dihydro-3-methyl-1-phenylphosphol-1 A compound containing an acrylate group and an isocyanate group in the presence of at least one carbodiimidation catalyst selected from the group consisting of an oxide and an isomer thereof, having an average molecular weight of 400 to 10,000, and a carbodiimide group in the molecule of 1 to 10 A method for producing a UV curable carbodiimide oligomer comprising a dog.
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