KR101349355B1 - High refractive thin films using tin-oxide sol and their manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 틴 전구체에 용매를 첨가하여 교반시켜 콜로이드상의 틴옥사이드나노졸을 제조하는 제1단계와; 상기 제1단계의 틴옥사이드나노졸에 포함된 용매를 유기용매로 대체시키거나, 농축하는 제2단계와; 상기 제2단계의 틴옥사이드나노졸에 기능성 실란을 첨가하여 상기 틴옥사이드나노졸의 표면을 처리하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 표면처리된 틴옥사이드나노졸에 기능성실란, 실리콘 화합물 및 기능성 유기고분자 중 하나를 첨가한 후, 교반 시켜 코팅이 가능한 틴옥사이드나노졸 코팅용액을 제조하는 제4단계와; 상기 제4단계의 틴옥사이드나노졸 코팅용액을 기질 상층에 습식코팅하고 건조하여 고굴절 티타니아박막을 제조하는 제5단계;를 포함하여 형성되는 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막 제조방법을 기술적 요지로 한다. 본 발명은 또한 틴 전구체에 용매를 첨가하여 콜로이드상의 틴옥사이드나노졸을 제조하고, 이를 농축하거나 유기용매로 대체하고 기능성 실란으로 표면처리 한 후, 기능성 실란, 실리콘화합물 및 열 또는 광 경화성 고분자를 혼합하여 형성된 틴옥사이드나노졸 코팅용액을 기판 상층에 코팅하여 형성되는 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막을 또한 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 틴 전구체를 이용하여 제조된 틴옥사드나노졸에 기능성실란 등을 첨가하여 고굴절 하이브리드 재료를 제조한 후, 이로부터 고굴절 하이브리드 코팅막을 형성하여 전기, 전자, 광 기능성 막의 적용이 가능하다는 이점이 있다.The present invention relates to a high refractive thin film using a tin oxide sol and a method for manufacturing the same, comprising: a first step of preparing a colloidal tin oxide nanosol by adding a solvent to a tin precursor and stirring the mixture; A second step of replacing or concentrating the solvent contained in the tin oxide nanosol of the first step with an organic solvent; A third step of treating the surface of the tin oxide nanosol by adding a functional silane to the tin oxide nanosol of the second step; Adding a functional silane, a silicon compound, and a functional organic polymer to the tin oxide nanosol surface-treated in the third step, and then stirring to prepare a tin oxide nanosol coating solution that can be coated; The method of manufacturing a high refractive thin film using a tin oxide sol formed by a fourth step of manufacturing a high refractive index titania thin film by wet coating and drying the tin oxide nanosol coating solution of the fourth step on an upper layer of the substrate. The present invention also prepares a colloidal tin oxide nanosol by adding a solvent to the tin precursor, and concentrates or replaces it with an organic solvent and surface treatment with a functional silane, followed by mixing a functional silane, a silicone compound and a thermal or photocurable polymer. A high refractive thin film using a tin oxide sol formed by coating a tin oxide nanosol coating solution formed on a substrate upper layer is also a technical subject matter. Accordingly, a high refractive hybrid material may be prepared by adding a functional silane or the like to a tin oxadnanosol prepared using a tin precursor, and thereafter, a high refractive hybrid coating film may be formed therefrom, whereby electrical, electronic and optical functional films may be applied. have.
Description
본 발명은 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 틴 전구체를 이용하여 제조된 틴옥사이드나노졸에 기능성실란 등을 첨가하여 고굴절 하이브리드 재료를 제조한 후, 이로부터 고굴절 하이브리드 코팅막을 형성하여 전기, 전자, 광 기능성 막의 적용이 가능한 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a high refractive thin film using a tin oxide sol and a method of manufacturing the same, and more particularly, to prepare a high refractive hybrid material by adding a functional silane to a tin oxide nanosol prepared using a tin precursor, The present invention relates to a high refractive thin film using a tin oxide sol capable of forming a high refractive hybrid coating and to an electric, electronic, and optical functional film, and a method of manufacturing the same.
일반적으로 티타니아졸은 높은 유전성, 고굴절성, 내화학성 및 내열특성과 같은 우수한 물성을 지니고 있으므로 광학재료, 구조재료, 보호용 코팅재료와 같은 분야에서 활발하게 활용되어 지고 있으며, 이러한 우수한 물성을 지니는 티타니아졸의 적용범위가 고순도가 요구되는 전기전자 및 정보용 소재로까지 요구되어 지고 있고 적용을 위한 활발한 연구도 진행 중에 있다.In general, since titania sol has excellent properties such as high dielectric property, high refractive index, chemical resistance and heat resistance, it is actively used in fields such as optical materials, structural materials, protective coating materials, and titania sol having such excellent properties. The scope of application is required for electric, electronic and information materials requiring high purity, and active research for application is underway.
티타니아졸에 대한 연구는 본 출원인이 선출원한 대한민국특허청 출원번호 10-2008-0037579호에 유기용제형 티타니아졸의 제조방법 및 그 티타니아졸이 소개되어 있다. 상기 종래기술은 해교반응을 통해 결정성 티타니아졸로 제조하고 그 표면을 유기반응기로 표면개질 후 농축 및 수열합성에 의한 티타니아졸을 제조하도록 한 것이다. 그러나, 상기 제조방법에 의한 티타니아졸은 상이 다소 불안정하고 티타니아 결정의 함량이 낮아서 실제적으로 고굴절 박막을 제조하기에는 어려움이 있어, 고순도가 요구되는 고유전체 재료, 광학재료 등의 사용이 제한적이었다.The study on titania sol introduces the preparation method of organic solvent type titania sol and its titania sol in Korean Patent Application No. 10-2008-0037579 filed by the applicant. The above-mentioned prior art is to prepare crystalline titania sol through a peptization reaction, surface modification of the surface with an organic reactor, followed by concentration and hydrothermal synthesis to produce titania sol. However, the titania sol according to the above manufacturing method has a somewhat unstable phase and a low content of titania crystals, which makes it difficult to manufacture a highly refractive thin film. Therefore, the use of a high dielectric material, an optical material, etc. requiring high purity is limited.
따라서 본 발명은 상기한 종래기술들의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 틴 전구체를 이용하여 제조된 틴옥사이드나노졸에 기능성실란 등을 첨가하여 고굴절 하이브리드 재료를 제조한 후, 이로부터 고굴절 하이브리드 코팅막을 형성하여 전기, 전자, 광 기능성 막의 적용이 가능한 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Therefore, the present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, after the production of a high refractive hybrid material by adding a functional silane and the like to the tin oxide nanosol prepared using a tin precursor, a high refractive hybrid coating film therefrom An object of the present invention is to provide a high refractive thin film using a tin oxide sol which can be formed and applied to an electric, electronic, and optical functional film, and a manufacturing method thereof.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 틴 전구체에 용매를 첨가하여 교반시켜 콜로이드상의 틴옥사이드나노졸을 제조하는 제1단계와; 상기 제1단계의 틴옥사이드나노졸에 포함된 용매를 유기용매로 대체시키거나, 농축하는 제2단계와; 상기 제2단계의 틴옥사이드나노졸에 기능성 실란을 첨가하여 상기 틴옥사이드나노졸의 표면을 처리하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 표면처리된 틴옥사이드나노졸에 기능성실란, 실리콘 화합물 및 기능성 유기고분자 중 하나를 첨가한 후, 교반 시켜 코팅이 가능한 틴옥사이드나노졸 코팅용액을 제조하는 제4단계와; 상기 제4단계의 틴옥사이드나노졸 코팅용액을 기질 상층에 습식코팅하고 건조하여 고굴절 티타니아박막을 제조하는 제5단계;를 포함하여 형성되는 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막 제조방법을 기술적 요지로 한다. The present invention for achieving the above object, the first step of preparing a colloidal tin oxide nanosol by adding a solvent to the tin precursor and stirring; A second step of replacing or concentrating the solvent contained in the tin oxide nanosol of the first step with an organic solvent; A third step of treating the surface of the tin oxide nanosol by adding a functional silane to the tin oxide nanosol of the second step; Adding a functional silane, a silicon compound, and a functional organic polymer to the tin oxide nanosol surface-treated in the third step, and then stirring to prepare a tin oxide nanosol coating solution that can be coated; The method of manufacturing a high refractive thin film using a tin oxide sol formed by a fourth step of manufacturing a high refractive index titania thin film by wet coating and drying the tin oxide nanosol coating solution of the fourth step on an upper layer of the substrate.
본 발명은 또한 틴 전구체에 용매를 첨가하여 콜로이드상의 틴옥사이드나노졸을 제조하고, 이를 농축하거나 틴옥사이드나노졸에 포함된 용매를 유기용매로 대체하고 기능성 실란으로 표면처리 한 후, 기능성 실란, 실리콘화합물 및 열 또는 광 경화성 고분자를 혼합하여 형성된 틴옥사이드나노졸 코팅용액을 기판 상층에 코팅하여 형성되는 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막을 또한 기술적 요지로 한다.The present invention also provides a colloidal tin oxide nanosol by adding a solvent to the tin precursor, and concentrates or replaces the solvent contained in the tin oxide nanosol with an organic solvent and surface treatment with a functional silane, followed by functional silane, silicone High refractive index thin film using a tin oxide sol formed by coating a tin oxide nanosol coating solution formed by mixing a compound and a thermal or photocurable polymer on the substrate is also a technical subject.
상기 틴 전구체는 틴 알콕사이드, 틴 클로라이드, 틴 아세테이트 중 하나인 것이 바람직하다. The tin precursor is preferably one of tin alkoxides, tin chlorides, tin acetates.
상기 제1단계에서의 용매는, 물, 알콜 및 이들의 혼합용액 중에 어느 하나인 것이 바람직하다.The solvent in the first step is preferably any one of water, alcohol and a mixed solution thereof.
상기 제1단계는 상온 교반 반응, 초임계 반응, 수열 반응 중 어느 하나인 것이 바람직하다.The first step is preferably any one of room temperature stirring reaction, supercritical reaction, hydrothermal reaction.
상기 제2단계의 유기용매는, 알콜 계열, 글리콜 계열 및 셀루솔브 계열 중 어느 하나의 군에서 선택된 1종인 것이 바람직하다.The organic solvent in the second step is preferably one selected from the group consisting of alcohol series, glycol series and cellosol series.
상기 제3단계의 기능성실란은, 아크릴기, 메타크릴기, 알릴기, 알킬기, 케톤기, 방향족기, 에스테르기, 니트로기, 하이드록시기, 사이클로부텐기, 알키드기, 우레탄기, 머캡토기, 니트릴기, 비닐기, 아민기 및 에폭시 작용기 중 하나 이상을 지니는 실란인 것이 바람직하다.The functional silane in the third step may be selected from the group consisting of acrylic group, methacrylic group, allyl group, alkyl group, ketone group, aromatic group, ester group, nitro group, hydroxyl group, cyclobutene group, A silyl group having at least one of a nitro group, a vinyl group, an amine group and an epoxy functional group.
상기 제4단계의 실리콘 화합물은 유기-무기 혼성물질로서, 실록산 (-Si-O-)을 기본으로 하면서, 실리콘 원자의 4개 결합부위 중 어느 하나에 직쇄, 측쇄 또는 고리형의 탄화수소기를 가지는 물질이며, 상기 고리형의 탄화수소기는 알킬기, 케톤기, 아크릴기, 메타크릴기, 알릴기, 알콕시기, 방향족기, 아미노기, 에테르기, 에스테르기, 니트로기, 하이드록시기, 사이클로부텐기, 카르복실기, 알키드기, 우레탄기, 비닐기, 니트릴기, 수소 또는 에폭시 작용기를 단독 또는 2종 이상을 가지거나, 상기 고리형의 탄화수소기의 일부 수소가 불소로 치환된 것이 바람직하다.The silicon compound in the fourth step is an organic-inorganic hybrid material, which is based on a siloxane (-Si-O-) and has a linear, branched or cyclic hydrocarbon group in any one of four bonding sites of silicon atoms And the cyclic hydrocarbon group may be an alkyl group, a ketone group, an acryl group, a methacryl group, an allyl group, an alkoxy group, an aromatic group, an amino group, an ether group, an ester group, a nitro group, a hydroxyl group, a cyclobutene group, A vinyl group, a nitrile group, a hydrogen or an epoxy functional group, or a part of the cyclic hydrocarbon group substituted with fluorine is preferable.
상기 제4단계의 기능성 유기 고분자는, 열 경화성 고분자로서, 사슬의 양 말단 또는 사슬의 측쇄에 열중합이 가능한 비닐기, 아크릴기, 에폭시기, 아미노기, 이미드기 및 열경화가 가능한 유기 관능기를 적어도 1관능기 이상을 함유하는 유기 고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것이 바람직하다.The functional organic polymer in the fourth step is a thermosetting polymer which is a thermosetting polymer having at least one organic functional group capable of thermally polymerizing at both ends of the chain or side chain and capable of thermosetting with an acryl group, an epoxy group, an amino group, And an organic polymer containing a functional group abnormality.
상기 제4단계의 기능성 유기 고분자는, 광 경화성 고분자로서, 사슬의 양 말단 또는 사슬의 측쇄에 광중합이 가능한 비닐기, 알릴기, 아크릴기, 메타아크릴레이트기 및 광경화가 가능한 유기 관능기를 적어도 1관능기 이상을 함유하는 유기고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것으로, 에폭시계 아크릴 수지, 에테르계 아크릴 수지, 에스테르계 아크릴 수지 및 우레탄계 아크릴 수지 중에 어느 하나인 것이 바람직하다.The functional organic polymer in the fourth step is a photo-curable polymer, which has at least one functional group capable of photopolymerizing at both ends of the chain or an allyl group, an acryl group, a methacrylate group and a photo- , And is preferably one selected from the group consisting of an epoxy-based acrylic resin, an ether-based acrylic resin, an ester-based acrylic resin and a urethane-based acrylic resin.
상기 제 5단계의 습식코팅은, 스핀, 바, 스프레이, 그라비아, 닥터블레이드, 딥, 플로우 및 롤투롤 공정 중의 어느 하나의 공정에 의하는 것이 바람직하다.The wet coating in the fifth step is preferably performed by any one of spin, bar, spray, gravure, doctor blade, dip, flow and roll-to-roll processes.
이에 따라, 틴 전구체를 이용하여 제조된 틴옥사드나노졸에 기능성실란 등을 첨가하여 고굴절 하이브리드 재료를 제조한 후, 이로부터 고굴절 하이브리드 코팅막을 형성하여 전기, 전자, 광 기능성 막의 적용이 가능하다는 이점이 있다. Accordingly, a high refractive hybrid material may be prepared by adding a functional silane or the like to a tin oxadnanosol prepared using a tin precursor, and thereafter, a high refractive hybrid coating film may be formed therefrom, whereby electrical, electronic and optical functional films may be applied. have.
상기의 구성에 의한 본 발명은, 틴 전구체를 이용하여 제조된 틴옥사이드나노졸에 기능성 실란 등을 첨가하여 표면처리하고, 고굴절 하이브리드 재료를 제조한 후, 이로부터 고굴절 하이브리드 코팅막을 형성하여 전기, 전자, 광 기능성 막의 적용이 가능하다는 효과가 있다. According to the present invention having the above-described configuration, the surface treatment is performed by adding a functional silane or the like to a tin oxide nanosol prepared by using a tin precursor, and manufacturing a high refractive hybrid material therefrom, thereby forming a high refractive hybrid coating film, thereby forming electric and electronic Therefore, there is an effect that the application of the photo functional film is possible.
도 1 - 본 발명에 따른 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막 제조방법에 대한 블럭도.1-a block diagram of a method for producing a high refractive thin film using a tin oxide sol according to the present invention.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막 제조방법은 크게 틴 전구체에 용매를 첨가하여 교반시켜 콜로이드상의 틴옥사이드나노졸을 제조하는 제1단계와; 상기 제1단계의 틴옥사이드나노졸에 포함된 용매를 유기용매로 대체시키거나, 농축하는 제2단계와; 상기 제2단계의 틴옥사이드나노졸에 기능성 실란을 첨가하여 상기 틴옥사이드나노졸의 표면을 처리하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 표면처리된 틴옥사이드나노졸에 기능성실란, 실리콘 화합물 및 기능성 유기고분자 중 하나를 첨가한 후, 교반 시켜 코팅이 가능한 틴옥사이드나노졸 코팅용액을 제조하는 제4단계와; 상기 제4단계의 틴옥사이드나노졸 코팅용액을 기질 상층에 습식코팅하고 건조하여 고굴절 티타니아박막을 제조하는 제5단계;를 포함하여 구성된다. As shown, the method for producing a high refractive thin film using the tin oxide sol according to the present invention comprises the first step of preparing a colloidal tin oxide nanosol by adding a solvent to the tin precursor largely and stirred; A second step of replacing or concentrating the solvent contained in the tin oxide nanosol of the first step with an organic solvent; A third step of treating the surface of the tin oxide nanosol by adding a functional silane to the tin oxide nanosol of the second step; Adding a functional silane, a silicon compound, and a functional organic polymer to the tin oxide nanosol surface-treated in the third step, and then stirring to prepare a tin oxide nanosol coating solution that can be coated; And a fifth step of wet coating the tin oxide nanosol coating solution of the fourth step on the upper layer of the substrate and drying to produce a high refractive titania thin film.
이에 의해 고함량의 틴옥사이드나노졸의 제조와 제조된 틴옥사이드나노졸을 이용한 고굴절 하이브리드 재료를 제조하고 습식코팅을 통해서 고굴절 하이브리드 코팅막을 제조할 수 있으며, 이러한 고굴절 하이브리드 코팅막은 전기, 전자, 광 기능석 막의 적용이 가능하며 소자의 효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.Thereby, a high refractive index hybrid material using the prepared tin oxide nanosol and the prepared tin oxide nanosol can be prepared, and a high refractive hybrid coating film can be manufactured by wet coating, and the high refractive hybrid coating film has electric, electronic and optical functions. It is possible to apply the stone film and to improve the efficiency of the device.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
정제된 틴 전구체(틴클로라이드 다이하이드레이트) 0.3몰의 가수분해와 축합을 위해 pH 0.9의 증류수 200㎖를 넣어서 85℃에서 4시간 동안 가수 축합반응을 시켜 콜로이드상의 고결정 틴옥사이드나노졸을 형성시킨다. For hydrolysis and condensation of 0.3 mol of the purified tin precursor (tin chloride dihydrate), 200 ml of distilled water of pH 0.9 was added and hydrolyzed at 85 ° C. for 4 hours to form a colloidal high crystal tin oxide nanosol.
제조된 틴옥사이드나노졸의 표면처리를 위해 메틸트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 글리시독시프로필트리메톡시실란을 각각 틴옥사드나노졸의 고형분 대비 2.5wt%를 넣어 반응을 시킨 후 물과 반응 부산물인 극성용매를 에틸셀루솔브로 용매를 교체함과 동시에 농축을 통해서 고농도의 유기실란으로 표면처리된 유기용매분산 틴옥사이드나노졸 제조하였다.For the surface treatment of the prepared tin oxide nanosol, 2.5 wt% of methyl trimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, and glycidoxypropyl trimethoxysilane were added to the solid content of tinoxadnanosol, respectively, followed by water reaction. The polar solvent, a by-product of the reaction, was replaced with an ethyl cellulose solution, and the organic solvent dispersion tin oxide nanosol was surface-treated with a high concentration of organic silane through concentration.
일반적으로 틴 전구체를 pH 0.9정도의 산 분위기에서 과량의 물을 넣고 85℃에서 반응을 시키면 틴옥사이드 결정을 지니는 졸이 제조되지만, 이때 제조된 졸은 불안정하고 함량이(일반적인 상용화수준에서 5wt% 정도임) 매우 낮아서 실제적으로 고굴절 박막을 제조하기엔 한계가 있으나, 본 발명에 따라 제조된 유기실란으로 표면처리된 유기용매분산 틴옥사이드나노졸은 상이 안정적이면서 결정의 함량의 높아 고굴절 박막을 제조할 수 있다.Generally, when a tin precursor is added with an excessive amount of water in an acid atmosphere of pH 0.9 and reacted at 85 ° C., a sol having tin oxide crystals is prepared. It is very low and practically there is a limit to manufacturing a high refractive thin film, but the organic solvent dispersion tin oxide nanosol surface treated with the organic silane prepared according to the present invention can produce a high refractive thin film having a stable phase and high crystal content. .
상기에서 제조된 틴옥사이드나노졸에 코팅이 가능한 열경화성 실란인 글리시독시프로필트리메톡시실란의 양을 아래의 표1과 같이 양을 달리하여 첨가하고, 0.01N HCl을 첨가한 실란 대비 3몰을 첨가한 후, 25℃에서 교반 반응을 9시간 진행 후, 글리시독시프로필트리메톡시실란의 반응에 의핸 형성된 실리콘 화합물과 코팅이 가능한 실란 처리된 고함량 고결정의 틴옥사이드나노졸이 하이브리드화된 고굴절 하이브리드 코팅소재를 제조하였다.The amount of glycidoxypropyltrimethoxysilane, which is a thermosetting silane which can be coated on the prepared tin oxide nanosol, is added in different amounts as shown in Table 1 below, and 3 moles of silane added with 0.01 N HCl is added. After the addition, the stirring reaction was carried out at 25 ° C. for 9 hours, and then a silicon compound formed by the reaction of glycidoxypropyltrimethoxysilane and a silane-treated high content high crystal tin oxide nanosol were hybridized. A high refractive hybrid coating material was prepared.
그리고, 상기 고굴절 하이브리드 코팅소재를 실리콘 웨이퍼 위에 스핀코팅을 통해 코팅한 후, 150℃에서 90분간의 저온소성을 통해 고굴절 실리카 틴옥사이드 하이브리드 박막을 제조하였다.In addition, after coating the high refractive hybrid coating material on a silicon wafer by spin coating, a high refractive silica tin oxide hybrid thin film was manufactured through low temperature baking at 150 ° C. for 90 minutes.
다음 표1는 본 발명에 따라 제조된 고굴절 실리카 틴옥사이드 하이브리드 박막에서 틴옥사이드나노졸의 함량과 첨가된 실란 함량을 달리해서 제조된 하이브리드 박막을 프리즘커플러를 이용해서 측정한 굴절률 데이타를 나타낸 것이다.The following Table 1 shows refractive index data of the hybrid thin film prepared by using a prism coupler by varying the tin oxide nanosol content and the added silane content in the high refractive silica tin oxide hybrid thin film prepared according to the present invention.
20wt% 고형분
20wt% solids
상기 표1에서 나타낸 바와 같이, 고굴절 틴옥사이드 나노졸을 이용하여 제조된 실리카 틴옥사이드 하이브리드 박막의 굴절률은 1.5 이상으로 모두 높은 것을 알 수 있었으며, 이는 고순도, 고농도, 고결정성의 틴옥사이드나노졸로부터 제조되어 상이 안정적이며, 유기물과의 혼합시 상용성이 우수하여 유무기하이브리드 박막의 제조가 가능하며, 결정성이 높아 고순도가 요구되는 고유전체 재료뿐만 아니라, 광학재료, 구조재료, 보호용 코팅재료로의 사용이 가능하게 된다.
As shown in Table 1, it was found that the refractive index of the silica tin oxide hybrid thin film manufactured using the high refractive index tin oxide nanosol was all higher than 1.5, which was prepared from high purity, high concentration, and high crystalline tin oxide nanosol. It is stable in phase and has excellent compatibility when mixed with organic materials, making it possible to manufacture organic-inorganic hybrid thin films, and to optical materials, structural materials, and protective coating materials as well as high dielectric materials requiring high purity. It becomes possible to use.
상기에서 제조된 틴옥사이드나노졸과 실란의 양을 달리하여 제조된 하이브리드 코팅소재를 유리기판 위에 스핀코팅을 통해 코팅한 후, 150℃에서 90분간의 저온소성을 통해 고굴절 실리카 틴옥사이드 하이브리드 박막을 제조하였다.After coating the hybrid coating material prepared by varying the amount of tin oxide nanosol and silane prepared above by spin coating on a glass substrate, a high refractive silica tin oxide hybrid thin film was prepared through low temperature baking at 150 ° C. for 90 minutes. It was.
다음 표2는 본 발명에 따라 제조된 고굴절 실리카 틴옥사이드 하이브리드 박막에서 틴옥사이드나노졸의 함량과 첨가된 실란 함량을 달리해서 제조된 하이브리드 박막을 UV-Visible spectroscopy를 이용해서 400 ~ 800㎚의 가시광 영역에서 측정한 투과도 데이타를 나타낸 것이다.Table 2 shows the visible light region of 400 ~ 800nm using UV-Visible spectroscopy of the hybrid thin film prepared by varying the tin oxide nanosol content and the added silane content in the high refractive silica tin oxide hybrid thin film prepared according to the present invention Permeability data measured at
20wt% 고형분
20wt% solids
상기 표2에서 나타낸 바와 같이, 고굴절 틴옥사이드 나노졸을 이용하여 제조된 실리카 틴옥사이드 하이브리드 박막의 투과도는 나노졸과 실란의 함량에 상관 없이 90%이상의 높은 투과도를 보임을 확인할 수 있었다. 이는 높은 투과도가 요구되는 광학재료 및 보호용 코팅소재로의 사용이 가능함을 알 수 있다.As shown in Table 2, the permeability of the silica tin oxide hybrid thin film prepared using the high refractive index tin oxide nano sol was confirmed to show a high transmittance of more than 90% regardless of the content of the nano sol and silane. It can be seen that it can be used as an optical material and a protective coating material which require high transmittance.
Claims (16)
상기 제1단계의 틴옥사이드나노졸에 포함된 용매를 유기용매로 대체시키거나, 농축하는 제2단계와;
상기 제2단계의 틴옥사이드나노졸에 기능성 실란을 첨가하여 상기 틴옥사이드나노졸의 표면을 처리하는 제3단계와;
상기 제3단계에서 표면처리된 틴옥사이드나노졸에 기능성실란, 실리콘 화합물 및 기능성 유기고분자 중 하나를 첨가한 후, 교반 시켜 코팅이 가능한 틴옥사이드나노졸 코팅용액을 제조하는 제4단계와;
상기 제4단계의 틴옥사이드나노졸 코팅용액을 기질 상층에 습식코팅하고 건조하여 고굴절 티타니아박막을 제조하는 제5단계;를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막 제조방법.Adding a solvent to the tin precursor and stirring to prepare a colloidal tin oxide nanosol;
A second step of replacing or concentrating the solvent contained in the tin oxide nanosol of the first step with an organic solvent;
A third step of treating the surface of the tin oxide nanosol by adding a functional silane to the tin oxide nanosol of the second step;
Adding a functional silane, a silicon compound, and a functional organic polymer to the tin oxide nanosol surface-treated in the third step, and then stirring to prepare a tin oxide nanosol coating solution that can be coated;
And a fifth step of wet coating the tin oxide nanosol coating solution of the fourth step on the upper layer of the substrate and drying it to prepare a high refractive titania thin film.
물, 알콜 및 이들의 혼합용액 중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막 제조방법.2. The method of claim 1, wherein the solvent in the first step comprises:
Method for producing a high refractive thin film using a tin oxide sol, characterized in that any one of water, alcohol and a mixed solution thereof.
알콜 계열, 글리콜 계열 및 셀루솔브 계열 중 어느 하나의 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막 제조방법.The method according to claim 1, wherein the organic solvent in the second step comprises:
Method of producing a high refractive thin film using a tin oxide sol, characterized in that one selected from the group of alcohol, glycol, and cellulsolve.
아크릴기, 메타크릴기, 알릴기, 알킬기, 케톤기, 방향족기, 에스테르기, 니트로기, 하이드록시기, 사이클로부텐기, 알키드기, 우레탄기, 머캡토기, 니트릴기, 비닐기, 아민기 및 에폭시 작용기 중 하나 이상을 지니는 실란인 것을 특징으로 하는 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막 제조방법.The method according to claim 1,
Acrylic group, methacrylic group, allyl group, alkyl group, ketone group, aromatic group, ester group, nitro group, hydroxy group, cyclobutene group, alkyd group, urethane group, mercapto group, nitrile group, vinyl group, amine group and Method for producing a high refractive thin film using a tin oxide sol, characterized in that the silane having one or more of the epoxy functional groups.
열 경화성 고분자로서, 사슬의 양 말단 또는 사슬의 측쇄에 열중합이 가능한 비닐기, 아크릴기, 에폭시기, 아미노기, 이미드기 및 열경화가 가능한 유기 관능기를 적어도 1관능기 이상을 함유하는 유기 고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 킬레이팅 티타니아나노졸을 이용한 고굴절 박막의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the functional organic polymer in the fourth step comprises:
A thermosetting polymer comprising a vinyl group, an acrylic group, an epoxy group, an amino group, an imide group, and a thermosetting organic functional group capable of thermally polymerizing both ends of the chain or the side chains of the chain, and at least one functional group. Method for producing a high refractive thin film using chelating titania nano sol, characterized in that one selected from.
광 경화성 고분자로서, 사슬의 양 말단 또는 사슬의 측쇄에 광중합이 가능한 비닐기, 알릴기, 아크릴기, 메타아크릴레이트기 및 광경화가 가능한 유기 관능기를 적어도 1관능기 이상을 함유하는 유기고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것으로,
에폭시계 아크릴 수지, 에테르계 아크릴 수지, 에스테르계 아크릴 수지 및 우레탄계 아크릴 수지 중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막 제조방법.The method according to claim 1, wherein the functional organic polymer in the fourth step comprises:
As the photo-curable polymer, a group consisting of an organic polymer containing at least one functional group capable of photopolymerizing at both ends of a chain or side chain of the chain, an allyl group, an acryl group, a methacrylate group and an organic functional group capable of photo- It is a selected species,
A method for producing a high refractive thin film using a tin oxide sol, characterized in that any one of an epoxy acrylic resin, an ether acrylic resin, an ester acrylic resin and a urethane acrylic resin.
알콜 계열, 글리콜 계열 및 셀루솔브 계열 중에서 어느 하나의 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막.12. The method according to claim 11,
High refractive index thin film using a tin oxide sol, characterized in that one selected from the group of alcohol, glycol and cellulsolve.
아크릴기, 메타크릴기, 알릴기, 알킬기, 케톤기, 방향족기, 에스테르기, 니트로기, 하이드록시기, 사이클로부텐기, 알키드기, 우레탄기, 머캡토기, 니트릴기, 비닐기, 아민기 및 에폭시 작용기 중 하나 이상을 지니는 실란인 것을 특징으로 하는 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막.12. The method of claim 11,
Acrylic group, methacrylic group, allyl group, alkyl group, ketone group, aromatic group, ester group, nitro group, hydroxy group, cyclobutene group, alkyd group, urethane group, mercapto group, nitrile group, vinyl group, amine group and High refractive index thin film using a tin oxide sol, characterized in that the silane having one or more of the epoxy functional groups.
사슬의 양 말단 또는 사슬의 측쇄에 열중합이 가능한 비닐기, 아크릴기, 에폭시기, 아미노기, 이미드기 및 열경화가 가능한 유기 관능기를 적어도 1관능기 이상을 함유하는 유기고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막.The thermosetting resin composition according to claim 11,
At least one selected from the group consisting of organic polymers containing at least one functional group such as a vinyl group, an acryl group, an epoxy group, an amino group, an imide group, and a thermosetting polymer which can be thermally polymerized at both ends of the chain or at the side chain of the chain. High refractive index thin film using a tin oxide sol.
사슬의 양 말단 또는 사슬의 측쇄에 광중합이 가능한 비닐기, 알릴기, 아크릴기, 메타아크릴레이트기 및 광경화가 가능한 유기 관능기를 적어도 1관능기 이상을 함유하는 유기고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것으로,
에폭시계 아크릴 수지, 에테르계 아크릴 수지, 에스테르계 아크릴 수지 및 우레탄계 아크릴 수지 중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 틴옥사이드졸을 이용한 고굴절 박막.12. The method of claim 11, wherein the photo-
An organic polymer having at least one functional group capable of photopolymerizing at both ends of the chain or at the side chain of the chain, an allyl group, an acryl group, a methacrylate group and an organic functional group capable of photocuring,
A high refractive thin film using a tin oxide sol, characterized in that any one of an epoxy-based acrylic resin, an ether-based acrylic resin, an ester-based acrylic resin and a urethane-based acrylic resin.
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