KR101579257B1 - Hybrid thin films using silica-zirconia sol and their manufacturing method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 실리콘 전구체에 용매를 첨가하고 교반시켜 콜로이드상의 실리카나노졸을 제조하는 제1단계와; 상기 제1단계의 실리카나노졸에 기능성 실란을 첨가하여 실리카나노졸의 표면을 처리하는 제2단계와; 상기 제2단계를 거친 실리카나노졸에 포함된 용매를 유기용매로 대체시키거나, 농축하는 제3단계;를 거쳐 실리카 나노졸을 형성시키고, 지르코늄 전구체에 용매를 첨가하고 교반시켜 콜로이드상의 지르코니아나노졸을 제조하는 제4단계와; 상기 제4단계의 지르코니아나노졸에 기능성 실란을 첨가하여 지르코니아나노졸의 표면을 처리하는 제5단계와; 상기 제5단계를 거친 지르코니아나노졸에 포함된 용매를 유기용매로 대체시키거나, 농축하는 제6단계;를 거쳐 지르코니아 나노졸을 형성시키고, 상기 제3단계를 거쳐 형성된 실리카나노졸과 상기 6단계를 거쳐 형성된 지르코니아나노졸을 융합하는 제7단계와; 상기 제7단계에서 융합된 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸에 기능성실란, 실리콘 화합물, 기능성 유기고분자 중 하나를 첨가하고, 교반시켜 실리카-지르코니아나노졸 하이브리드 코팅용액을 제조하는 제8단계와; 상기 제8단계의 실리카-지르코니아나노졸 하이브리드 코팅용액을 기판 상층에 습식코팅하고 건조하여 실리카-지르코니아 하이브리드박막을 제조하는 제9단계;를 포함하여 형성되는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법을 기술적 요지로 한다. 그리고 본 발명은, 기판과; 상기 기판 상면에 코팅되는 실리카-지르코니아 하이브리드 박막;으로 구성되되, 상기 실리카-지르코니아 하이브리드 박막은, 실리콘 전구체와 지르코늄 전구체를 이용하여 실리카 나노졸과 지르코니아 나노졸을 각각 제조하고, 이들을 농축하거나 융기용매로 대체하고 기능성 실란으로 표면처리 한 후, 이를 혼합한 다음, 기능성 실란, 실리콘화합물 및 열 또는 광 경화성 고분자를 혼합하여 형성된 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 포함하는 하이브리드 코팅용액을 형성한 후, 이를 기판 상층에 코팅하여 형성되는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막을 또한 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 실리콘 및 지르코늄 전구체를 이용하여 제조된 실리카-지르코니아 융합 세라믹 나노졸에 기능성실란 등을 첨가 및 기능성 유기고분자와 혼합하여 하이브리드 재료를 제조한 후, 이로부터 하이브리드 코팅막을 형성하여 전기, 전자, 에너지, 광 기능성 막의 적용이 가능하다는 이점이 있다.The present invention relates to a hybrid thin film using a silica-zirconia fused ceramic sol and a method for producing the hybrid thin film and a method of manufacturing the same. A second step of treating the surface of the silica nanosol by adding a functional silane to the silica nanosol of the first step; A third step of replacing or concentrating the solvent contained in the silica nanosol that has been subjected to the second step with an organic solvent; and forming a silica nanosol by adding a solvent to the zirconium precursor and stirring to form a colloidal zirconia nanosol (4); A fifth step of adding a functional silane to the zirconia nano sol of the fourth step to treat the surface of the zirconia nano sol; A step of replacing or concentrating the solvent contained in the zirconia nanosol that has been subjected to the fifth step with an organic solvent to form a zirconia nano sol; A seventh step of fusing the zirconia nanosol formed through the first step; An eighth step of adding a functional silane, a silicone compound and a functional organic polymer to the silica-zirconia fused ceramic sol fused in the seventh step and stirring the silica-zirconia fused ceramic sol to prepare a silica-zirconia nanosolve hybrid coating solution; And a ninth step of wet-coating the silica-zirconia nano-sol hybrid coating solution of the eighth step on the substrate and drying the silica-zirconia nano-sol hybrid coating solution to form a hybrid silica-zirconia hybrid coating film. The method is a technical point. According to another aspect of the present invention, And a silica-zirconia hybrid thin film coated on the upper surface of the substrate, wherein the silica-zirconia hybrid thin film is produced by preparing a silica nanosol and a zirconia nanosol using a silicon precursor and a zirconium precursor, respectively, And then mixed with the functional silane to form a hybrid coating solution comprising the silica-zirconia fused ceramic sol formed by mixing the functional silane, the silicon compound and the heat or photocurable polymer, A hybrid thin film using a silica-zirconia fused ceramic sol formed by coating on a substrate is also a technical point. Accordingly, functional silane or the like is added to the silica-zirconia fused ceramic nano sol prepared by using the silicon and zirconium precursor, and a hybrid material is prepared by mixing with a functional organic polymer, and then a hybrid coating film is formed therefrom, Energy, and photo-functional films.

Description

실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 및 그 제조방법{Hybrid thin films using silica-zirconia sol and their manufacturing method}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hybrid thin film using silica-zirconia fused ceramic sol,

본 발명은 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 실리콘 전구체를 이용하여 실리카 나노졸을 제조하고 지르코늄 전구체를 이용하여 지르코니아 나노졸을 제조하고, 각각에 기능성 실란 등을 첨가하고 이를 혼합하여 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 포함하는 하이브리드 재료를 제조한 후, 이로부터 실리카-지르코니아 하이브리드 코팅막을 형성하여 전기, 전자, 광 기능성 막의 적용이 가능한 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid thin film using a silica-zirconia fused ceramic sol and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a method for producing a silica nanosol using a silicon precursor and a zirconia nanosol using a zirconium precursor, Functional silica and the like, and then mixing them to prepare a hybrid material including silica-zirconia fused ceramic sol. Then, a silica-zirconia hybrid coating film is formed therefrom to form a silica-zirconia fusion To a hybrid thin film using a ceramic sol and a manufacturing method thereof.

일반적으로 실리카 나노졸은 높은 절연성, 높은 광투과성, 우수한 기계적 물성, 내화학성 및 내열특성과 같은 우수한 물성을 지니고 있으므로 절연재료, 보호용 코팅재료, 패키징 소재와 같은 분야에서 활발히 활용되어지고 있으며, 전기전자 및 에너지 분야에서 보다 폭넓은 적용을 위한 활발한 연구도 진행 중에 있다.In general, silica nanosol has been widely used in fields such as insulating materials, protective coating materials and packaging materials because of its excellent properties such as high insulating property, high light transmittance, excellent mechanical property, chemical resistance and heat resistance, And active research for broader application in the field of energy.

실리카 졸을 이용한 종래기술로는 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 제10-2009-0053155호(공개일자 2009년 05월 27일)에 "유기용제형 실리카 졸 및 그 제조방법'이 소개되어 있다. 상기 종래기술은 정제를 통해 수획된 알콕시 실란에 용매를 첨가하여 교반시켜 콜로이드상의 실리카 졸을 형성시키는 실리카졸 형성단계와; 상기 실리카졸 형성단계에서 형성된 실리카졸에 유기 관능기를 함유하는 기능성 알콕시 실란을 첨가하여 교반하는 방법으로 상기 졸상의 실리카 표면을 개질시키는 표면처리단계와; 상기 표면처리단계를 거친 실리카 졸에 포함된 용매를 유기용제로 대체시키는 유기용제 대체단계; 그리고, 상기 유기용제 대체 단계를 거친 실리카 졸을 농축시키는 농축단계;를 포함하여 구성되는 유기용제형 실리카 졸 및 그 제조방법이며 이렇게 제조된 실리카 졸은 반도체 디스플레이와 같은 전기전자 및 정보용 재료에 적용이 가능하다.In the prior art using silica sol, "Organic solvent-type silica sol and its production method" are disclosed in Korean Patent Application Publication No. 10-2009-0053155 (published on May 27, 2009). The prior art processes include a silica sol forming step of forming a colloidal silica sol by adding a solvent to an alkoxysilane collected through purification, and stirring the silica sol; and a step of adding a functional alkoxysilane containing an organic functional group to the silica sol formed in the silica sol forming step A step of replacing the solvent contained in the silica sol with the organic solvent by the surface treatment step, and a step of replacing the organic solvent with the organic solvent, And a concentration step of concentrating the silica sol, and a method for producing the organic solvent-type silica sol, Coated silica sol is applicable to electric and electronic materials such as semiconductor displays.

그리고 실리카 졸을 유기수지와 하이브리드 시켜 물성을 향상시키려는 시도가 존재한바, 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 제10-1321981호(공고일자 2013년 10월 28일)에 용매제어형 실리카-에폭시 하이브리드 패키징 소재 제조방법이 소개되어 있고, 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 제10-1321983호(공고일자 2013년 10월 28일)에 용매제어 광경화형 실리카-아크릴 하이브리드 패키징 소재 제조방법이 소개되어 있다. There has been an attempt to improve the physical properties by hybridizing silica sol with an organic resin. Thus, a solvent-controlled silica-epoxy hybrid packaging material was manufactured in Korean Patent Registration No. 10-1321981 (published on October 28, 2013) Method, and a method of manufacturing a solvent-controlled photocurable silica-acrylic hybrid packaging material is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1321983 (published on Oct. 28, 2013).

한편 실리카 졸과는 별도로 지르코니아 나노졸은 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 지르코니아 나노졸의 적용범위가 고순도가 요구되는 전기전자 및 정보용 소재로까지 요구되어 지고 있고 적용을 위한 활발한 연구도 진행 중에 있다.Separately from silica sol, zirconia nano sol has excellent physical properties such as high dielectric constant, high refractive index, chemical resistance and heat resistance, and is actively utilized in fields such as optical materials, structural materials and protective coating materials. Zirconia nanosols having physical properties are required to be applied to electric and electronic materials requiring high purity, and active research for application is underway.

여기서, 상기 우수한 물성을 지니는 두 세라믹 졸의 융합을 통해 부족한 물성을 채우면서 물성의 제어 폭을 넓힘으로 인해 보다 우수한 광학적 물성 및 전기적 물성의 확보뿐 아니라 기계적, 열적, 내화학 특성의 보완을 통해 보다 전기, 전자, 에너지, 광학에 이르기까지 다양한 분야에 적용될 수 있는 가능성을 높힐 수 있을 것으로 기대된다. Here, by fusing two ceramic sols having excellent physical properties, it is possible to satisfy not only the physical properties but also the controllability of the physical properties, thereby securing the superior optical and electrical properties as well as compensating the mechanical, thermal and chemical properties Electric, electronic, energy, and optical applications.

그리고, 보다 폭넓은 적용을 위해서는 상기 두 세라믹 졸의 물성 폭의 제어가 요구되며, 물성들의 제어 폭을 넓힘으로서 그 적용처도 다양해질 것으로 예상되지만, 이러한 우수한 물성들을 지니는 두 세라믹 졸의 융합을 통한 물성 제어 연구는 거의 없는 상태이다. Further, in order to implement a wider range of applications, it is required to control the physical properties of the two ceramic sols, and it is expected that the application range will be broadened by broadening the controllability of physical properties. However, the properties of the two ceramic sols There is little control study.

(문헌1) 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 제10-2009-0053155호(공개일자 2009년 05월 27일)(Patent Document 1) Korean Patent Application Publication No. 10-2009-0053155 (Published Date May 27, 2009) (문헌2) 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 제10-1321981호(공고일자 2013년 10월 28일)(Document 2) Korea Patent Office Registration No. 10-1321981 (Publication date October 28, 2013) (문헌3) 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 제10-1321983호(공고일자 2013년 10월 28일)(Document 3) Korea Patent Office Registration No. 10-1321983 (Publication date October 28, 2013)

따라서 본 발명은 상기한 종래기술들의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 실리콘 전구체를 이용하여 실리카 나노졸을 제조하고 지르코늄 전구체를 이용하여 지르코니아 나노졸을 제조하고, 각각에 기능성 실란 등을 첨가하고 이를 혼합하여 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 포함하는 하이브리드 재료를 제조한 후, 이로부터 실리카-지르코니아 하이브리드 코팅막을 형성하여 전기, 전자, 광 기능성 막의 적용이 가능한 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.DISCLOSURE Technical Problem Accordingly, the present invention has been made in order to solve the problems of the prior art described above. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a process for producing zirconia nanosilox by preparing a silica nanosol using a silicon precursor and zirconia nanosol using a zirconium precursor, Zirconia fused ceramic sol, and then forming a silica-zirconia hybrid coating film thereon to form a hybrid thin film using a silica-zirconia fused ceramic sol capable of applying electric, electronic, and photofunctional films, and a hybrid thin film using the same And a method for producing the same.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실리콘 전구체에 용매를 첨가하고 교반시켜 콜로이드상의 실리카나노졸을 제조하는 제1단계와; 상기 제1단계의 실리카나노졸에 기능성 실란을 첨가하여 실리카나노졸의 표면을 처리하는 제2단계와; 상기 제2단계를 거친 실리카나노졸에 포함된 용매를 유기용매로 대체시키거나, 농축하는 제3단계;를 거쳐 실리카 나노졸을 형성시키고, 지르코늄 전구체에 용매를 첨가하고 교반시켜 콜로이드상의 지르코니아나노졸을 제조하는 제4단계와; 상기 제4단계의 지르코니아나노졸에 기능성 실란을 첨가하여 지르코니아나노졸의 표면을 처리하는 제5단계와; 상기 제5단계를 거친 지르코니아나노졸에 포함된 용매를 유기용매로 대체시키거나, 농축하는 제6단계;를 거쳐 지르코니아 나노졸을 형성시키고, 상기 제3단계를 거쳐 형성된 실리카나노졸과 상기 6단계를 거쳐 형성된 지르코니아나노졸을 융합하는 제7단계와; 상기 제7단계에서 융합된 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸에 기능성실란, 실리콘 화합물, 기능성 유기고분자 중 하나를 첨가하고, 교반시켜 실리카-지르코니아나노졸 하이브리드 코팅용액을 제조하는 제8단계와; 상기 제8단계의 실리카-지르코니아나노졸 하이브리드 코팅용액을 기판 상층에 습식코팅하고 건조하여 실리카-지르코니아 하이브리드박막을 제조하는 제9단계;를 포함하여 형성되는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법을 기술적 요지로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a silica nanosilver, comprising the steps of: preparing a colloidal silica nanosol by adding a solvent to a silicon precursor and stirring the mixture; A second step of treating the surface of the silica nanosol by adding a functional silane to the silica nanosol of the first step; A third step of replacing or concentrating the solvent contained in the silica nanosol that has been subjected to the second step with an organic solvent; and forming a silica nanosol by adding a solvent to the zirconium precursor and stirring to form a colloidal zirconia nanosol (4); A fifth step of adding a functional silane to the zirconia nano sol of the fourth step to treat the surface of the zirconia nano sol; A step of replacing or concentrating the solvent contained in the zirconia nanosol that has been subjected to the fifth step with an organic solvent to form a zirconia nano sol; A seventh step of fusing the zirconia nanosol formed through the first step; An eighth step of adding a functional silane, a silicone compound and a functional organic polymer to the silica-zirconia fused ceramic sol fused in the seventh step and stirring the silica-zirconia fused ceramic sol to prepare a silica-zirconia nanosolve hybrid coating solution; And a ninth step of wet-coating the silica-zirconia nano-sol hybrid coating solution of the eighth step on the substrate and drying the silica-zirconia nano-sol hybrid coating solution to form a hybrid silica-zirconia hybrid coating film. The method is a technical point.

그리고 본 발명은, 기판과; 상기 기판 상면에 코팅되는 실리카-지르코니아 하이브리드 박막;으로 구성되되, 상기 실리카-지르코니아 하이브리드 박막은, 실리콘 전구체와 지르코늄 전구체를 이용하여 실리카 나노졸과 지르코니아 나노졸을 각각 제조하고, 이들을 농축하거나 융기용매로 대체하고 기능성 실란으로 표면처리 한 후, 이를 혼합한 다음, 기능성 실란, 실리콘화합물 및 열 또는 광 경화성 고분자를 혼합하여 형성된 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 포함하는 하이브리드 코팅용액을 형성한 후, 이를 기판 상층에 코팅하여 형성되는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막을 또한 기술적 요지로 한다.According to another aspect of the present invention, And a silica-zirconia hybrid thin film coated on the upper surface of the substrate, wherein the silica-zirconia hybrid thin film is produced by preparing a silica nanosol and a zirconia nanosol using a silicon precursor and a zirconium precursor, respectively, And then mixed with the functional silane to form a hybrid coating solution comprising the silica-zirconia fused ceramic sol formed by mixing the functional silane, the silicon compound and the heat or photocurable polymer, A hybrid thin film using a silica-zirconia fused ceramic sol formed by coating on a substrate is also a technical point.

상기 실리콘 전구체는 실리콘 알콕사이드, 실리콘 클로라이드, 실리콘 아세테이트 중 하나가 되는 것이 바람직하다. Preferably, the silicon precursor is one of silicon alkoxide, silicon chloride, and silicon acetate.

상기 지르코늄 전구체는 지르코늄 알콕사이드, 지르코늄 클로라이드, 지르코늄 아세테이트 중 하나가 되는 것이 바람직하다.The zirconium precursor is preferably one of zirconium alkoxide, zirconium chloride, and zirconium acetate.

상기 제1단계 및 제4단계에서의 용매는, 질산, 염산, 아세트산, 암모니아수, 물, 알콜 및 이들의 혼합용액 중에 어느 하나인 것이 바람직하다.The solvent in the first step and the fourth step is preferably any one of nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, ammonia water, water, alcohol and a mixed solution thereof.

상기 제1단계 및 제4단계의 교반은, 상온 교반 반응, 초임계 반응, 수열 반응 중 어느 하나에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.The stirring in the first step and the fourth step is preferably performed by any one of a room temperature stirring reaction, a supercritical reaction, and a hydrothermal reaction.

상기 제3단계 및 제6단계의 유기용매는, 알콜 계열, 글리콜 계열 및 셀루솔브 계열 중 어느 하나가 되는 것이 바람직하다.It is preferable that the organic solvent in the third step and the sixth step is any one of alcohol series, glycol series and cellosol series.

상기 제2단계 및 제5단계의 기능성 실란은, 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 silanes of the second and fifth steps may be selected from the group consisting of acrylic group, methacryl group, allyl group, alkyl group, ketone group, aromatic group, ester group, nitro group, hydroxyl group, cyclobutene group, , A mercapto group, a nitrile group, a vinyl group, an amine group, and an epoxy functional group.

상기 제8단계의 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 of the eighth 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 제8단계의 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 eighth step is a thermosetting polymer having at least one functional group capable of thermally polymerizing at both ends of the chain or side chains of the chain and having an organic functional group capable of thermosetting with an acryl group, an epoxy group, And an organic polymer containing a functional group abnormality.

상기 제8단계의 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 eighth step is a photo-curable polymer, which comprises 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 제9단계의 습식코팅은, 스핀, 바, 스프레이, 그라비아, 닥터블레이드, 딥, 플로우 및 롤투롤 공정 중의 어느 하나의 공정에 의하는 것이 바람직하다.The wet coating in the ninth step is preferably performed by any one of spin, bar, spray, gravure, doctor blade, dip, flow and roll-to-roll processes.

이에 따라, 실리콘 및 지르코늄 전구체를 이용하여 제조된 실리카-지르코니아 융합 세라믹 나노졸에 기능성실란 등을 첨가 및 기능성 유기고분자와 혼합하여 하이브리드 재료를 제조한 후, 이로부터 하이브리드 코팅막을 형성하여 전기, 전자, 에너지, 광 기능성 막의 적용이 가능하다는 이점이 있다. Accordingly, functional silane or the like is added to the silica-zirconia fused ceramic nano sol prepared by using the silicon and zirconium precursor, and a hybrid material is prepared by mixing with a functional organic polymer, and then a hybrid coating film is formed therefrom, Energy, and photo-functional films.

상기의 구성에 의한 본 발명은, 실리콘 및 지르코늄 전구체를 이용하여 제조된 실리카 및 지르코니아나노졸에 기능성 실란을 표면처리하고 표면처리된 실리카 및 지르코니아나노졸을 혼합하여 제조된 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸에 기능성 실란 등을 첨가 및 기능성 유기고분자와 혼합하여, 하이브리드 재료를 제조한 후, 이로부터 하이브리드 코팅막을 형성하여 전기, 전자, 에너지, 광 기능성 막의 적용이 가능하다는 효과가 있다. The present invention based on the above-mentioned constitution is characterized in that a silica-zirconia fused ceramic sol prepared by surface-treating a functional silane and a surface-treated silica and a zirconia nano-sol by using a silica and zirconia nanosol prepared using silicon and a zirconium precursor Functional silane and the like can be added and mixed with the functional organic polymer to produce a hybrid material, and then a hybrid coating film can be formed thereon, so that it is possible to apply electric, electron, energy, and photofunctional film.

도 1은 본 발명에 따른 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법이다.1 is a process for producing a hybrid thin film using a silica-zirconia fused ceramic sol according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings

도 1은 본 발명에 따른 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법이다.1 is a process for producing a hybrid thin film using a silica-zirconia fused ceramic sol according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법은, 콜로이드상의 실리카나노졸을 제조하는 제1단계와; 실리카나노졸의 표면을 처리하는 제2단계와; 실리카나노졸에 포함된 용매를 유기용매로 대체시키거나, 농축하는 제3단계;를 거쳐 실리카 나노졸을 형성시키고, 콜로이드상의 지르코니아나노졸을 제조하는 제4단계와; 지르코니아나노졸의 표면을 처리하는 제5단계와; 지르코니아나노졸에 포함된 용매를 유기용매로 대체시키거나, 농축하는 제6단계;를 거쳐 지르코니아 나노졸을 형성시키고, 실리카나노졸과 지르코니아나노졸을 융합하는 제7단계와; 실리카-지르코니아나노졸 하이브리드 코팅용액을 제조하는 제8단계와; 하이브리드 코팅용액을 기판 상층에 습식코팅하여 실리카-지르코니아 하이브리드박막을 제조하는 제9단계;로 구성된다.As shown in the figure, the method for preparing a hybrid thin film using the silica-zirconia fused ceramic sol according to the present invention comprises: a first step of preparing a colloidal silica nanosol; A second step of treating the surface of the silica nanosol; A fourth step of forming a silica nanosol through a third step of replacing or concentrating a solvent contained in the silica nanosol with an organic solvent and preparing a colloidal zirconia nanosol; A fifth step of treating the surface of the zirconia nanosol; A seventh step of forming a zirconia nanosol through a sixth step of replacing or concentrating the solvent contained in the zirconia nanosol with an organic solvent and fusing the silica nanosol and the zirconia nanosol; Silica-zirconia nano sol hybrid coating solution; And a ninth step of wet-coating the hybrid coating solution on the substrate to produce a silica-zirconia hybrid thin film.

먼저, 실리카나노졸과, 지르코니아나노졸을 형성시켜야 한다.First, a silica nanosol and a zirconia nanosol should be formed.

실리카나노졸은 실리콘 전구체를 이용하여 형성시키는바, 정제된 실리콘 전구체(테트라오소실리케이트) 0.5몰의 가수분해와 축합을 위해 pH 10 정도의 증류수 1.75몰을 넣어서 50℃에서 20시간 동안 가수 축합반응을 시켜 콜로이드상의 실리카나노졸을 형성시킨다.Silica nanosol is formed by using a silicon precursor. To hydrolyze and condense 0.5 mol of purified silicon precursor (tetraososilicate), 1.75 mol of distilled water having a pH of about 10 is added and hydrolysis condensation reaction is performed at 50 ° C. for 20 hours To form a colloidal silica nanosole.

제조된 실리카나노졸의 표면처리를 위해 메틸트리메톡시실란과 글리시독시프로필트리메톡시실란을 각각 실리카나노졸의 고형분 대비 2.5wt%를 넣어 반응을 시킨 후 물과 반응 부산물인 극성용매를 에틸셀루솔브로 용매를 교체함과 동시에 농축을 통해서 고농도의 유기실란으로 표면처리된 유기용매분산 실리카나노졸 제조하였다.For the surface treatment of the prepared silica nanosol, methyltrimethoxysilane and glycidoxypropyltrimethoxysilane were added in an amount of 2.5 wt% based on the solids content of the silica nanosol, respectively, and the water and reaction product byproducts The organic solvent - dispersed silica nanosol was surface - treated with a high concentration of organosilane through concentration by replacing the solvent with cellosolve.

지르코니아나노졸은 지르코늄 전구체를 이용하여 형성시키는바, 정제된 지르코늄 전구체(지르코늄 프로폭사이드) 0.5몰의 가수분해와 축합을 위해 pH 0.9 정도의 증류수 200㎖를 넣어서 80℃에서 24시간 동안 가수 축합반응을 시켜 콜로이드상의 고결정 지르코니아나노졸을 형성시킨다. The zirconia nano-sol is formed by using a zirconium precursor. For the hydrolysis and condensation of 0.5 mol of the purified zirconium precursor (zirconium propoxide), 200 ml of distilled water having a pH of 0.9 is added, and hydrolysis condensation reaction is performed at 80 ° C for 24 hours To form a colloidal high-crystalline zirconia nanosol.

제조된 지르코니아나노졸의 표면처리를 위해 메틸트리메톡시실란과 글리시독시프로필트리메톡시실란을 각각 지르코니아나노졸의 고형분 대비 2.5wt%를 넣어 반응을 시킨 후 물과 반응 부산물인 극성용매를 에틸셀루솔브로 용매를 교체함과 동시에 농축을 통해서 고농도의 유기실란으로 표면처리된 유기용매분산 지르코니아나노졸 제조하였다.Methyltrimethoxysilane and glycidoxypropyltrimethoxysilane were added in an amount of 2.5 wt% based on the solids content of the zirconia nano sol for the surface treatment of the prepared zirconia nano sol, and the water and the polar solvent as a reaction byproduct were dissolved in ethyl The organic solvent - dispersed zirconia nanoparticles were surface - treated with a high concentration of organosilane through concentration by changing the solvent with cellosolve.

일반적으로 틴 전구체를 pH 0.9정도의 산 분위기에서 과량의 물을 넣고 80℃에서 반응을 시키면 틴옥사이드 결정을 지니는 졸이 제조되지만, 이때 제조된 졸은 불안정하고 함량이 매우 낮아서 실제적으로 고굴절 박막을 제조하기엔 한계가 있으나, 본 발명에 따라 제조된 유기실란으로 표면처리된 유기용매분산 지르코니아나노졸은 상이 안정적이면서 결정의 함량의 높아 기계적 물성 및 내화학성이 우수한고 높은 굴절률을 갖는 박막을 제조할 수 있다는 장점이 있다. Generally, a sol having a tin oxide crystal is prepared by adding an excess amount of water in an acidic atmosphere of about 0.9 with a tin precursor at 80 ° C. However, since the prepared sol is unstable and has a very low content, However, the organic solvent-dispersed zirconia nanosol surface-treated with the organosilane prepared according to the present invention can produce a thin film having a high and high refractive index, which is excellent in mechanical properties and chemical resistance because the phase is stable and the crystal content is high There are advantages.

상기에서 제조된 실리카나노졸과 지르코니아나노졸을 중량비로 7:3, 5:5, 3;7의 비율로 상온에서 30분 동안 혼합한 후 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 제조하였다.A silica-zirconia fused ceramic sol was prepared by mixing the above-prepared silica nanosol and zirconia nanosol at a ratio of 7: 3, 5: 5, 3: 7 by weight at room temperature for 30 minutes.

상기에서 제조된 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸에 코팅이 가능한 열경화성 실란인 글리시독시프로필트리메톡시실란의 양을 아래의 표 1과 같이 양을 달리하여 첨가하고, 0.01N HCl을 첨가한 실란 대비 3몰을 첨가한 후, 25℃에서 교반 반응을 9시간 진행 후, 글리시독시프로필트리메톡시실란의 반응에 의해 형성된 실리콘 화합물과 코팅이 가능한 실란 처리된 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸이 하이브리드화된 고기능성 하이브리드 코팅소재를 제조하였다.The amount of glycidoxypropyltrimethoxysilane, which is a thermosetting silane that can be coated on the silica-zirconia fused ceramic sol prepared above, was added in various amounts as shown in Table 1 below, and the amount of 3 After the addition of the molar, the mixture was stirred at 25 ° C for 9 hours, and then a silane-treated silica-zirconia fused ceramic sol capable of coating with the silicone compound formed by the reaction of glycidoxypropyltrimethoxysilane was hybridized A functional hybrid coating material was prepared.

실리카-지르코니아 융합비Silica-zirconia fusion ratio 실리카-지르코니아 융합졸:실란 Silica-Zirconia Fusion Sol: Silane 굴절률
(632.6nm)
Refractive index
(632.6 nm)
광투과도(%)
(400~800nm)
Light transmittance (%)
(400 to 800 nm)
부착력(B)Adhesive force (B)
실리카:지르코니아 = 7:3
(15wt% 고형분)
Silica: zirconia = 7: 3
(15 wt% solids content)
1:21: 2 1.5611.561 9191 55
1:1.51: 1.5 1.5551.555 9191 55 1:1.01: 1.0 1.5421.542 9191 44 실리카:지르코니아 = 5:5
(15wt% 고형분)
Silica: zirconia = 5: 5
(15 wt% solids content)
1:21: 2 1.5951.595 9191 55
1:1.51: 1.5 1.6051.605 9090 44 1:1.01: 1.0 1.6211.621 9090 44 실리카:지르코니아 = 3:7
(15wt% 고형분)
Silica: zirconia = 3: 7
(15 wt% solids content)
1:21: 2 1.6121.612 9090 55
1:1.51: 1.5 1.6231.623 9090 44 1:1.01: 1.0 1.6451.645 9090 44

그리고, 상기 고굴절 하이브리드 코팅소재를 실리콘 웨이퍼 및 유리기판 위에 각각 스핀코팅을 통해 코팅한 후, 150℃에서 90분간의 저온소성을 통해 실리카-지르코니아 하이브리드 박막을 제조하였다.Then, the high-refraction hybrid coating material was coated on the silicon wafer and the glass substrate through spin coating, and then the silica-zirconia hybrid thin film was prepared by low-temperature firing at 150 ° C for 90 minutes.

그리고 표1에는 본 발명에 따라 제조된 실리카-지르코니아 하이브리드 박막에서 실리카-지르코니아나노졸의 함량과 첨가된 실란 함량을 달리해서 제조된 하이브리드 박막을 프리즘커플러를 이용해서 측정한 굴절률 데이터, UV-Visible spectroscopy를 이용해서 400 ~ 800㎚의 가시광 영역에서 측정한 투과도 및 테입 테스트를 통해 측정한 부착력을 나타낸 것이다.Table 1 shows the refractive index data measured using a prism coupler and the UV-Visible spectroscopy data of the hybrid thin films prepared by varying the content of silica-zirconia nano sol and the added silane content in the silica-zirconia hybrid thin film prepared according to the present invention The transmittance measured in a visible light range of 400 to 800 nm and the adhesive force measured through a tape test.

상기 표1에서 나타낸 바와 같이, 실리카-지르코니아 융합세라믹졸을 이용하여 제조된 실리카-지르코니아 하이브리드 박막의 굴절률은 1.5 이상으로 모두 높은 것을 알 수 있었고, 실리카졸과 지르코니아졸의 비율제어와 실란과의 비율 제어를 통해서 굴절률의 제어 또한 가능함을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, the refractive index of the silica-zirconia hybrid thin film prepared using the silica-zirconia fused ceramic sol was as high as 1.5 or more, and it was found that the ratio of silica-zirconia sol ratio to silane It is confirmed that the refractive index can be controlled through the control.

또한, 상기 표1에서 나타낸 바와 같이, 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용하여 제조된 실리카-지르코니아 하이브리드 박막의 투과도는 융합졸과 실란의 함량에 상관 없이 90%이상의 높은 투과도를 보임을 확인할 수 있었고, 상기 표1에서 나타낸 바와 같이, 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용하여 제조된 실리카-지르코니아 하이브리드 박막의 부착력 또한 융합졸의 비율과 실란 함량에 상관 없이 4B 이상의 높은 접착 특성을 보임을 확인할 수 있었다. Also, as shown in Table 1, it was confirmed that the transmittance of the silica-zirconia hybrid thin film prepared using the silica-zirconia fused ceramic sol exhibited a high transmittance of 90% or more regardless of the content of the fused sol and the silane, As shown in Table 1, it was confirmed that the adhesion of the silica-zirconia hybrid thin film prepared using the silica-zirconia fused ceramic sol exhibits a high adhesion property of 4B or more regardless of the ratio of the fused sol and the silane content.

상기 물성에서 확인할 수 있듯이 높은 투과도가 요구되는 광학재료 및 보호용 코팅소재로의 사용이 가능함을 알 수 있을 뿐 아니라 전기, 전자, 에너지 및 광학용으로 그 적용성은 매우 높다고 할 수 있다. As can be seen from the above physical properties, it can be said that it can be used as an optical material and a protective coating material which require a high transmittance, and it is very applicable to electric, electronic, energy and optical applications.

Claims (20)

실리콘 전구체에 용매를 첨가하고 교반시켜 콜로이드상의 실리카나노졸을 제조하는 제1단계와; 상기 제1단계의 실리카나노졸에 기능성 실란을 첨가하여 실리카나노졸의 표면을 처리하는 제2단계와; 상기 제2단계를 거친 실리카나노졸에 포함된 용매를 유기용매로 대체시키거나, 농축하는 제3단계;를 거쳐 실리카 나노졸을 형성시키고,
지르코늄 전구체에 용매를 첨가하고 교반시켜 콜로이드상의 지르코니아나노졸을 제조하는 제4단계와; 상기 제4단계의 지르코니아나노졸에 기능성 실란을 첨가하여 지르코니아나노졸의 표면을 처리하는 제5단계와; 상기 제5단계를 거친 지르코니아나노졸에 포함된 용매를 유기용매로 대체시키거나, 농축하는 제6단계;를 거쳐 지르코니아 나노졸을 형성시키고,
상기 제3단계를 거쳐 형성된 실리카나노졸과 상기 6단계를 거쳐 형성된 지르코니아나노졸을 융합하는 제7단계와;
상기 제7단계에서 융합된 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸에 기능성실란, 실리콘 화합물, 기능성 유기고분자 중 하나를 첨가하고, 교반시켜 실리카-지르코니아나노졸 하이브리드 코팅용액을 제조하는 제8단계와;
상기 제8단계의 실리카-지르코니아나노졸 하이브리드 코팅용액을 기판 상층에 습식코팅하고 건조하여 실리카-지르코니아 하이브리드박막을 제조하는 제9단계;를 포함하며,
상기 제7단계는 상기 실리카나노졸 : 상기 지르코니아나노졸 = 3 : 7 중량비로 혼합하며,
상기 제8단계는 상기 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸 : 상기 기능성실란, 상기 실리콘 화합물, 상기 기능성 유기고분자 중 하나 = 1 : 1 내지 2 중량비로 혼합하여 형성됨을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법.
Adding a solvent to the silicon precursor and stirring to produce a colloidal silica nanosol; A second step of treating the surface of the silica nanosol by adding a functional silane to the silica nanosol of the first step; And a third step of replacing or concentrating the solvent contained in the silica nanosol that has undergone the second step with an organic solvent to form a silica nanosol,
A fourth step of adding a solvent to the zirconium precursor and stirring the zirconium precursor to prepare a colloidal zirconia nanosol; A fifth step of adding a functional silane to the zirconia nano sol of the fourth step to treat the surface of the zirconia nano sol; And a sixth step of replacing or concentrating the solvent contained in the zirconia nanosol after the fifth step with an organic solvent to form a zirconia nano sol,
A seventh step of fusing the silica nanosol formed through the third step with the zirconia nanosol formed through the six steps;
An eighth step of adding a functional silane, a silicone compound and a functional organic polymer to the silica-zirconia fused ceramic sol fused in the seventh step and stirring the silica-zirconia fused ceramic sol to prepare a silica-zirconia nanosolve hybrid coating solution;
And a ninth step of wet-coating the silica-zirconia nano-sol hybrid coating solution of the eighth step on the substrate and drying the silica-zirconia nano-sol hybrid coating solution to form a silica-zirconia hybrid thin film,
In the seventh step, the silica nanosol and zirconia nanosol are mixed in a weight ratio of 3: 7,
Wherein the silica-zirconia fused ceramic sol is formed by mixing the functional silane, the silicon compound, and the functional organic polymer at a weight ratio of 1: 1 to 2: 1. A method for manufacturing a hybrid thin film.
제1항에 있어서, 상기 실리콘 전구체는 실리콘 알콕사이드, 실리콘 클로라이드, 실리콘 아세테이트 중 하나가 되는 것을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법.The method of claim 1, wherein the silicon precursor is one of silicon alkoxide, silicon chloride, and silicon acetate. 제1항에 있어서, 상기 지르코늄 전구체는 지르코늄 알콕사이드, 지르코늄 클로라이드, 지르코늄 아세테이트 중 하나가 되는 것을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법.The method of claim 1, wherein the zirconium precursor is one of zirconium alkoxide, zirconium chloride, and zirconium acetate. 제1항에 있어서, 상기 제1단계 및 제4단계에서의 용매는, 질산, 염산, 아세트산, 암모니아수, 물, 알콜 및 이들의 혼합용액 중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법.The method of claim 1, wherein the solvent in the first step and the fourth step is any one of nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, ammonia water, water, alcohol, and a mixed solution thereof. A method for producing a hybrid thin film. 제1항에 있어서, 상기 제1단계 및 제4단계의 교반은, 상온 교반 반응, 초임계 반응, 수열 반응 중 어느 하나에 의하여 형성됨을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법.The method according to claim 1, wherein the stirring of the first step and the fourth step is performed by any one of a room temperature stirring reaction, a supercritical reaction, and a hydrothermal reaction, and the hybrid thin film preparation method using the silica-zirconia fused ceramic sol . 제1항에 있어서, 상기 제3단계 및 제6단계의 유기용매는, 알콜 계열, 글리콜 계열 및 셀루솔브 계열 중 어느 하나가 되는 것을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법.The hybrid thin film manufacturing method according to claim 1, wherein the organic solvent in the third step and the sixth step is any one of alcohol series, glycol series, and cellosolve series. 제1항에 있어서, 상기 제2단계 및 제5단계의 기능성 실란은, 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 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법.The method of claim 1, wherein the functional silanes of the second and fifth steps are selected from the group consisting of an acryl group, a methacryl group, an allyl group, an alkyl group, a ketone group, an aromatic group, an ester group, a nitro group, , A silane having at least one of an alkoxide group, an urethane group, a mercapto group, a nitrile group, a vinyl group, an amine group and an epoxy functional group. 제1항에 있어서, 상기 제8단계의 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 것을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법.The method according to claim 1, wherein the silicon compound in the eighth step is an organic-inorganic hybrid material, and the siloxane (-Si-O-) is used as a base, and any one of four bonding sites of the silicon atom may be linear, Wherein the cyclic hydrocarbon group is 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 cyclohexyl group, a cyclobutene group, a carboxyl group, an alkyd group, a urethane group, a vinyl group, a nitrile group, a hydrogen or an epoxy functional group, or a part of the hydrogen atoms of the cyclic hydrocarbon group is substituted with fluorine (Manufacturing Method of Hybrid Thin Film Using Silica - Zirconia Fused Ceramic Sol). 제1항에 있어서, 상기 제8단계의 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 것을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법.The functional organic polymer according to claim 1, wherein the functional organic polymer in the eighth step is a thermosetting polymer. The functional organic polymer is selected from the group consisting of a vinyl group, an acryl group, an epoxy group, an amino group, an imide group, and a thermosetting group capable of thermopolymerizing at both ends of the chain Wherein the organic thin film is one selected from the group consisting of organic polymers containing at least one functional group and at least one organic functional group capable of forming a hybrid thin film using the silica-zirconia fused ceramic sol. 제1항에 있어서, 상기 제8단계의 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 것을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법.The functional organic polymer according to claim 1, wherein the functional organic polymer in the eighth step is a photo-curable polymer, which is capable of photopolymerizing at both ends of the chain or side chains thereof, an allyl group, an acryl group, a methacrylate group, Wherein the organic functional group is at least one selected from the group consisting of organic polymers containing at least one functional group and is any one of epoxy-based acrylic resin, ether-based acrylic resin, ester-based acrylic resin and urethane- A method for producing a hybrid thin film using a fused ceramic sol. 제1항에 있어서, 상기 제9단계의 습식코팅은, 스핀, 바, 스프레이, 그라비아, 닥터블레이드, 딥, 플로우 및 롤투롤 공정 중의 어느 하나의 공정에 의하는 것을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막 제조방법.The method according to claim 1, wherein the wet coating in the ninth step is performed by any one of spin, bar, spray, gravure, doctor blade, dip, flow and roll- Preparation method of hybrid thin film using sol. 기판과;
상기 기판 상면에 코팅되는 실리카-지르코니아 하이브리드 박막;으로 구성되되,
상기 실리카-지르코니아 하이브리드 박막은,
실리콘 전구체와 지르코늄 전구체를 이용하여 실리카 나노졸과 지르코니아 나노졸을 각각 제조하고, 이들을 농축하거나 유기용매로 대체하고 기능성 실란으로 표면처리 한 후, 이를 혼합한 다음, 기능성 실란, 실리콘화합물 및 열 또는 광 경화성 고분자를 혼합하여 형성된 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 포함하는 하이브리드 코팅용액을 형성한 후, 이를 기판 상층에 코팅하며,
상기 실리카나노졸 및 상기 지르코니아나노졸은 3 : 7 중량비로 혼합되며,
상기 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸 1 중량비에 대해 상기 기능성 실란, 상기 실리콘화합물 및 상기 열 또는 광 경화성 고분자는 1 내지 2 중량비로 혼합하여 형성됨을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막.
Claims [1]
And a silica-zirconia hybrid thin film coated on the upper surface of the substrate,
The above-mentioned silica-zirconia hybrid thin film,
A silica nanosol and a zirconia nanosol are prepared using a silicon precursor and a zirconium precursor, respectively, and these are concentrated or replaced with an organic solvent, surface-treated with a functional silane, mixed and mixed with a functional silane, A hybrid coating solution containing a silica-zirconia fused ceramic sol formed by mixing a curable polymer is formed on a substrate,
The silica nanosol and the zirconia nanosol are mixed in a weight ratio of 3: 7,
Wherein the functional silane, the silicon compound, and the heat or photo-curable polymer are mixed at a weight ratio of 1 to 2, based on the weight ratio of the silica-zirconia fused ceramic sol 1, to the weight ratio of the silica-zirconia fused ceramic sol to the silica-zirconia fused ceramic sol.
제12항에 있어서, 상기 실리콘 전구체는 실리콘 알콕사이드, 실리콘 클로라이드, 실리콘 아세테이트 중 하나가 되는 것을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막.13. The hybrid thin film according to claim 12, wherein the silicon precursor is one of silicon alkoxide, silicon chloride, and silicon acetate. 제12항에 있어서, 상기 지르코늄 전구체는 지르코늄 알콕사이드, 지르코늄 클로라이드, 지르코늄 아세테이트 중 하나가 되는 것을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막.13. The hybrid thin film according to claim 12, wherein the zirconium precursor is one of zirconium alkoxide, zirconium chloride, and zirconium acetate. 제12항에 있어서, 상기 유기용매는, 알콜 계열, 글리콜 계열 및 셀루솔브 계열 중 어느 하나가 되는 것을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막.13. The hybrid thin film according to claim 12, wherein the organic solvent is one selected from the group consisting of alcohol series, glycol series, and cellosolve series. 제12항에 있어서, 상기 기능성 실란은, 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 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막.The functional silane according to claim 12, wherein the functional silane is at least one selected from the group consisting of an acryl group, a methacryl group, an allyl group, an alkyl group, a ketone group, an aromatic group, an ester group, a nitro group, a hydroxyl group, a cyclobutene group, Wherein the silicon-zirconia fused ceramic sol is a silane having at least one of nitrogen, phosphorus, nitrogen, nitrile, vinyl, amine and epoxy functional groups. 제12항에 있어서, 상기 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 것을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막.13. The method of claim 12, wherein the silicon compound is an organic-inorganic hybrid material. The silicon compound is based on siloxane (-Si-O-), and has a linear, branched or cyclic hydrocarbon group Wherein the cyclic hydrocarbon group is 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, Wherein at least one of the carboxyl group, the alkyd group, the urethane group, the vinyl group, the nitrile group, the hydrogen or the epoxy functional group has at least one or two or more kinds of hydrogen atoms in the cyclic hydrocarbon group is substituted with fluorine, Hybrid Thin Film Using Ceramic Sol. 제12항에 있어서, 상기 열 경화성 고분자는, 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 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막.The thermosetting polymer according to claim 12, wherein the thermosetting polymer has at least one functional group capable of thermopolymerizing at both ends of the chain or in the side chain of the chain with at least one functional group capable of thermopolymerizing the vinyl group, acrylic group, epoxy group, amino group, Wherein the hybrid thin film comprises a silica-zirconia fused ceramic sol. 제12항에 있어서, 상기 광 경화성 고분자는, 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 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막.The photocurable polymer according to claim 12, wherein the photocurable polymer comprises at least one functional group capable of photopolymerizing at both ends of the chain or in a side chain of the chain, the vinyl group, the allyl group, the acryl group, the methacrylate group and the photocurable organic functional group Wherein the hybrid thin film is 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. 제12항에 있어서, 상기 코팅은, 스핀, 바, 스프레이, 그라비아, 닥터블레이드, 딥, 플로우 및 롤투롤 공정 중의 어느 하나의 공정에 의하는 것을 특징으로 하는 실리카-지르코니아 융합 세라믹졸을 이용한 하이브리드 박막.13. The hybrid thin film according to claim 12, wherein the coating is performed by any one of spin, bar, spray, gravure, doctor blade, dip, flow and roll-to-roll processes. .
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