KR101736317B1 - 유기실리케이트 조성물과 이를 포함하는 필름 - Google Patents

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KR101736317B1
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Abstract

하기 화학식 1로 표현되는 부분(moiety)을 포함하는 유기실리케이트 화합물을 포함하는 조성물과 필름이 제공된다.
[화학식 1]
Figure 112010088111891-pat00013

화학식 1에서 각 치환기의 정의는 명세서에 기재된 바와 같다.

Description

유기실리케이트 조성물과 이를 포함하는 필름{ORGANOSILICATE COMPOSITION AND FILM INCLUDING THE SAME}
유기실리케이트 조성물과 이를 포함하는 필름에 관한 것이다.
모바일 디스플레이 시장이 확대되면서 휴대성이 중요시됨에 따라서 가볍고 유연한 플렉서블(flexible) 디스플레이 개발의 중요성도 커지고 있다. 플렉서블 디스플레이 구현에서 기판은 디스플레이의 성능과 신뢰성 및 가격을 결정짓는 구성요소이다. 디스플레이 기판으로 주로 사용되고 있는 유리기판은 투명성과 고내열성, 그리고 낮은 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion, CTE)와 같은 뛰어난 특성을 갖고 있으나, 향후 모바일 디스플레이 기술에서 요구되는 경량성과 유연함을 만족시키기 어렵기 때문에 이를 만족시킬 수 있는 신소재 개발이 필요한 상황이다.
그러나 현재까지 알려진 폴리이미드, 폴리에틸렌 등과 같은 플라스틱 기판 후보 물질들은 열적 특성과 연신 특성 등의 조건을 완전히 충족시키지 못하고 있다.
본 발명의 일 측면은 고분자의 열적 특성과 연신 특성이 향상된 유기실리케이트 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 측면은 열적 특성과 연신 특성이 향상된 유기실리케이트 조성물 필름을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 폴리디메틸실록산, 폴리이미드, 폴리아라미드, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 고분자, 및 하기 화학식 1로 표현되는 부분(moiety)을 포함하는 유기실리케이트 화합물을 포함하는 조성물이 제공된다.
[화학식 1]
Figure 112010088111891-pat00001
상기 화학식 1에서,
R1 및 R2는 각각 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택되고,
L1은 탄소수 2 내지 30의 치환 또는 비치환된 아믹산 또는 이미드이다.
상기 유기실리케이트 화합물은 5 내지 50 중량%의 양으로 포함되고, 상기 고분자는 50 내지 95 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 또한, 상기 유기실리케이트 화합물은 10중량% 이상의 양으로 포함될 수 있다.
또한, 조성물은 하기 화학식 2 내지 4로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 실란 화합물을 더 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112016112321821-pat00018

상기 화학식 2에서, R1, R2, R3, R'1, R'2 및 R'3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 화학식 2의 R1 및 R2와 동일하고,
삭제
L2는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 옥시알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 플루오로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 옥시아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐렌기 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 아마이드기로 이루어진 군에서 선택되는 연결기이고,
[화학식 3]
Figure 112010088111891-pat00003
상기 화학식 3에서, R4는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 옥시알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 플루오로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 옥시아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐렌기 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 아마이드기로 이루어진 군에서 선택되는 연결기이고, R과 R'은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되고,
R5, R6 및 R7은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택되고,
[화학식 4]
Figure 112010088111891-pat00004
상기 화학식 4에서 R8은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 옥시사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 옥시아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택되고,
R9, R10 및 R11은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택됨.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 조성물을 포함하는 필름을 제공한다.
상기 필름은 330ppm/℃ 이하의 열팽창계수(coefficient of thermal expansion, CTE)를 가질 수 있다. 또한, 상기 필름은 183ppm/℃ 이하의 열팽창계수(coefficient of thermal expansion, CTE)를 가질 수 있다.
상기 필름은 폴리디메틸실록산 필름보다 극한 신장률이 더 클 수 있다.
기타 본 발명의 실시예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
이미드 또는 아믹산 연결기를 포함하는 유기실리케이트와 다양한 종류의 고분자를 혼합하여 형성한 조성물은 열적 특성과 연신 특성이 향상되면서도 광학적 특성은 디스플레이 기판에 요구되는 조건을 충족시킬 수 있다. 따라서, 모바일 디스플레이의 플렉서블 기판에 적합한 필름이 제공될 수 있다.
도 1은 실험예 4 및 5에 따른 필름 및 비교예 1 및 2에 따른 필름을 적외선 분광 분석법(FT-IR)을 이용하여 구조 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 실험예 4 및 5에 따른 필름 및 비교예 1에 따른 필름의 열팽창 계수(CTE)를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 실험예 4 및 5에 따른 필름 및 비교예 1에 따른 필름의 광투과도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 실험예 4 및 5에 따른 필름 및 비교예 1에 따른 필름의 신장률을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
또한, 별도의 정의가 없는 한, "치환"이란 C1 내지 C10의 알콕시기, 카르복시기, C1 내지 C10의 알킬기, C2 내지 C10의 알케닐기, C2 내지 C10의 알키닐기, C3 내지 C10의 사이클로알킬기, C3 내지 C10의 사이클로알케닐기, C3 내지 C10의 사이클로알키닐기, C2 내지 C10의 헤테로사이클로알킬기, C2 내지 C10의 헤테로사이클로알케닐기, C2 내지 C10의 헤테로사이클로알키닐기, C6 내지 C20의 아릴기 및 C2 내지 C20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 치환된 것을 의미한다.
별도의 정의가 없는 한, "헤테로"란 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1-3개 포함하는 작용기를 의미한다.
본 발명의 실시예들에 따른 유기실리케이트 조성물은 폴리디메틸실록산, 폴리이미드, 폴리아라미드, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 고분자; 및
하기 화학식 1로 표현되는 부분(moiety)을 포함하는 유기실리케이트 화합물을 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112010088111891-pat00005
상기 화학식 1에서,
R1 및 R2는 각각 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택되고,
L1은 탄소수 2 내지 30의 치환 또는 비치환된 아믹산(amic acid) 또는 이미드(imide)이다.
본 발명의 실시예들에 따른 조성물을 구성하는 유기실리케이트 화합물은 알킬 연결기에 비해 강성(rigid)인 아믹산 또는 이미드 연결기를 포함하므로 조성물의 열팽창 계수를 증가시킬 수 있다.
또한 유기실리케이트 화합물의 아믹산 또는 이미드 연결기의 아민 작용기가 폴리디메틸실록산, 폴리이미드, 폴리아라미드, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 고분자와의 혼화성(miscibility)과 상용성(compatibility)을 향상시킬 수 있다.
조성물은 상기 화학식 1로 표현되는 부분(moiety)을 포함하는 유기실리케이트 화합물은 약 5 내지 약 50 중량%의 양으로 포함되고 상기 고분자는 약 50 내지 약 99.9 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 조성물의 열적 특성, 연신 특성 및 광학 특성을 고려할 때, 유기실리케이트 화합물을 약 10 중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다.
상기 화학식 1로 표현되는 부분(moiety)을 포함하는 유기실리케이트 화합물은 500 내지 100,000 수평균 분자량을 가지며, 약 1 내지 2의 분산도(polydispersity (PDI), Mw/Mn)를 가질 수 있다. 이 범위의 수평균 분자량과 분산도를 가지는 경우 유기 고분자와의 혼화성과 상용성을 향상시킬 수 있다.
상기 조성물은 하기 화학식 2 내지 4로 표시되는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 실란 화합물을 더 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112010088111891-pat00006
상기 화학식 2에서, R1, R2, R3, R'1, R'2 및 R'3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 화학식 1의 R1 및 R2와 동일하고,
L2는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬렌기, 좋게는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C12의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 옥시알킬렌기, 좋게는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C12의 옥시알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 플루오로알킬렌기, 좋게는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C12의 플루오로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 옥시아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐렌기, 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 아마이드기로 이루어진 군에서 선택되는 연결기이다.
[화학식 3]
Figure 112010088111891-pat00007
상기 화학식 3에서, R4는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 옥시알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 플루오로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 옥시아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐렌기 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 아마이드기로 이루어진 군에서 선택되는 연결기이고,
R과 R'은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되고,
R5, R6 및 R7은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택된다.
[화학식 4]
Figure 112010088111891-pat00008
상기 화학식 4에서 R8은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 옥시사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 옥시아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택되고,
R9, R10 및 R11은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 화학식 2 내지 4의 실란 화합물은 가수분해 반응에 의하여 낮은 온도에서 폴리실록산 결합을 형성할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들에 따른 조성물을 필름 제조에 사용할 경우 필름의 기계적 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 조성물은 필름 형성에 사용되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 예를 들어 산화방지제, 자외선(UV) 흡수제, 열안정제 등을 들 수 있다. 첨가제의 함량은 원하는 물성에 따라 결정될 수 있으며, 이 분야의 통상의 지식을 가진자가 용이하게 선택할 수 있다. 일반적으로 각 첨가제는 조성물 총량에 대하여 약 0.01 중량% 내지 약 1 중량%의 양으로 첨가될 수 있다.
상기 조성물은 칼슘 카보네이트 등의 산화물, 탈크, 마이카, 카올린(클레이) 등과 같은 세라믹등의 특정 필러 또는 필러 또는 유리섬유와 같은 보강 필러(Reinforcing fillers) 등의 무기물을 더 포함할 수도 있다. 이 경우 유기실리케이트 화합물이 고분자와 무기물의 상용성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 무기물의 함량은 원하는 물성에 따라 결정될 수 있으며, 이 분야의 통상의 지식을 가진자가 용이하게 선택할 수 있다. 상기 필러는 조성물 총량에 대하여 약 1 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 상기 보강 필러는 조성물 총량에 대하여 약 10 중량% 내지 약 80 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
상기 조성물은 도포성을 좋게 하기 위하여 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매의 구체적인 예로는 디메틸설폭사이드; N-메틸-2-피롤리돈; N,N-디메틸포름아미드(DMF); N,N-디메틸아세트아미드(DMAc); N-메틸포름아미드(NMF); 메탄올, 에탄올, 2-메틸-1-부탄올 및 2-메틸-2-부탄올로 이루어진 군에서 선택된 알코올; γ-부티로락톤, 사이클로헥사논, 3-헥사논, 3-헵타논, 3-옥타논, 아세톤 및 메틸 에틸 케톤으로 이루어진 군에서 선택된 케톤; 테트라하이드로퓨란; 트리클로로에탄; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 용매는 단독으로 또는 2종 이상 병용하여 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 조성물로 이루어진 필름이 제공될 수 있다.
상기 필름은 화학식 1의 유기실리케이트 화합물을 함유함으로써 열팽창 계수가 개선되면서도 종래의 필름 대비 동등 또는 향상된 광투과도와 황색도를 나타낼 수 있다. 또한, 기계적 특성, 예컨대 극한 신장률이 종래의 필름보다 향상될 수 있다. 예를 들면, 상기 필름은 유기 실리케이트의 함량을 5 내지 50 중량%으로 할 경우 열 팽창 계수(coefficient of thermal expansion, CTE)가 유리에 가까운 열 팽창 계수(약 9ppm/℃)와 가까워지도록 할 수 있다. 나아가, 유기 실리케이트의 함량을 상술한 범위로 조정함과 동시에 유기 실리케이트의 종류와 함께 필름 제조 공정을 조절함으로써 열 팽창 계수를 보다 유리에 가깝게 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 필름은 330ppm/℃ 이하의 열팽창계수를 가질 수 있다. 나아가, 유기 실리케이트의 함량이 10% 이상일 경우 183ppm/℃이하의 열팽창계수를 가질 수 있다. 필름은 또한 80 % 내지 94 %의 광투과도를 가질 수 있다. 그리고 필름의 극한 신장률은 폴리디메틸실록산 필름보다 클 수 있다.
상기 필름은 다양한 방법, 예를 들어 코팅 (스핀코팅, 플로우flow 코팅, 딥코팅, 닥터블레이드 코팅, 브러쉬 코팅, 컵 코팅(cup coating), 및 스프레이코팅), 프린팅 (예를 들어 마이크로그라비어(microgravure), 잉크젯, 리버스 마이크로그라비어, 콤마(comma), 슬롯 다이 코팅(slot/die coating), 립코팅(lip coating))을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 필름은 기판위에 형성될 수 있으며 이형제 위에 형성될 수도 있다. 필름의 두께는 특별히 한정되는 것인 아니지만, 1 마이크로미터 내지 5 밀리미터, 좋게는 5 마이크로미터 내지 2 밀리미터일 수 있다.
상기 필름은 소자용 기판, 광학필름(optical film), IC(integrated circuit) 패키지, 점착 필름(adhesive film), 다층 FPC(flexible printed circuit), 테이프 등에 이용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 조성물의 제조 및 이를 이용하여 필름을 제조하는 방법 및 이에 의해 제조된 필름의 특성에 대한 구체적인 실험예들을 제시한다. 하기 실험예들에서 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 설명을 생략한다. 또한, 하기에 기재된 실험예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
실험예 1: 유기실리케이트 화합물 제조
250 mL 둥근바닥 플라스크에 3-(트리에톡시실릴)폴리숙신산 무수물(3-(triethoxysilyl)propylsuccinic anhydride, TESSA) 608.8mg 와 3-아미노프로필 트리에톡시실란(3-aminopropyl triethoxysilane, APTMS) 358.5 mg 을 THF(Tetrahydrofuran) 용액에서 5시간 교반시켜 아믹산 연결기 구조를 갖는 유기실리케이트 화합물을 수득하였다.
실험예 2 및 3: 필름을 제조하기 위한 조성물 제조
500mL 둥근바닥 플라스크에 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 20g과 폴리디메틸실록산 경화제 2g, 실험예 1에 따른 유기실리케이트 화합물 1.1g 을 THF에서 5시간 교반시켜 조성물을 제조하였다. 유기실리케이트 화합물의 함량은 각각 5 및 10 중량%이 되도록 혼합하였다.
실험예 4 및 5: 필름 제조
실험예 2 및 3에 따른 조성물을 옥틸트리클로로실란(octyltrichlorosilane) 처리가 된 소수성 유리기판 위에 도포한 후, 70℃ 에서 30분 동안 1차 건조후, 질소 분위기에서 250℃까지 승온하여 폴리디메틸실록산/유기실리케이트 화합물을 포함하는 필름을 제조하였다. 필름에 함유된 유기실리케이트 화합물의 함량은 각각 5 및 10 중량%이었다.
비교예 1 및 2: 필름의 제조
폴리디메틸실록산 30g과 경화제 3g을 교반시킨 후, 발생한 기포를 진공상태에 30분동안 제거하여 준비한 용액을 옥틸트리클로로실란 처리가 된 소수성 유리기판 위에 도포한 후, 70℃ 에서 30분 동안 1차 건조후, 질소 분위기에서 250℃ 까지 승온하여 폴리디메틸실록산을 포함하는 비교예 1의 필름을 제조하였다.
실험예 1에 따른 유기실리케이트 화합물 용액을 옥틸트리클로로실란 처리가 된 소수성 유리기판 위에 도포한 후, 70℃ 에서 30분 동안 1차 건조후, 질소 분위기에서 250℃까지 승온하여 유기실리케이트 화합물을 포함하는 비교예 2의 필름을 제조하였다.
적외선 분광 분석
실험예 4 및 5에서 얻어진 필름과 비교예 1 및 2에서 얻어진 필름을 적외선 분광 분석법(FT-IR)을 이용하여 구조 분석한 결과가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서 보는 바와 같이 실험예 1 및 2의 필름에서도 비교예 1 및 2와 동등한 정도로 1070cm-1 에서 Si-O-Si 스트레칭(strethching) 피크가 관찰되었다.
열적 특성
실험예 4 및 5와 비교예 1에서 얻어진 필름의 열팽창 계수(CTE)를 측정하여 도 2에 도시하였다. 도 2에서 보는 바와 같이 유기실리케이트 화합물의 함유량이 증가함에 따라서 열팽창 계수(CTE)도 비례하여 감소한다. 각각 5 및 10 중량%의 유기실리케이트 화합물이 사용된 실험예 4 및 5에 따른 필름의 열팽창 계수가 비교예 1의 열팽창 계수 420ppm/℃에 비하여 330 ppm/℃ 및 183ppm/℃로 낮아졌다.
광학 특성
실험예 4 및 5와 비교예 1에서 얻어진 필름의 광학 특성을 평가하기 위하여 광투과도와 황색도(yellow index, YI)를 측정하였다. 광투과도를 측정한 결과가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에서 보는 바와 같이 유기실리케이트 화합물의 함유량이 증가하더라도 폴리디메틸실록산 필름과 광투과도 특성이 거의 동등함을 알 수 있다. 황색도 또한 실험예 4 및 5와 비교예 1 모두 0.2로 측정되었으며, 투과도(%)는 실험예 4 및 5와 비교예의 경우 각각 93.3, 92.0 및 93.4로 측정되었다. 이로부터 유기실리케이트의 화합물이 황색도 및 광투과도에 부정적인 영향을 주지 않음을 알 수 있다. 즉, 유기실리케이트 화합물을 함유하더라도 고분자 자체의 광학 특성의 열화는 없음을 알 수 있다.
기계적 특성
실험예 4 및 5와 비교예 1에서 얻어진 필름의 기계적 특성을 평가하기 위하여 UTM(universal testing machine, Simatsu사)으로 신장율을 측정하여 도 4와 표 1에 나타내었다.
영률(MPa)
(Young's modulus)		 인장강도(Kpa)
(tensile strength)		 극한 신장률
(%)
비교예 1 1.7 850 75
실험예 4 1.9 970 115
실험예 5 2.0 1250 220
도 4와 표 1에 나타나있는 바와 같이 유기실리케이트 화합물이 포함된 필름이 폴리디메틸실록산 필름에 비하여 극한 신장률이 더 크다. 즉, 유기실리케이트 화합물이 포함된 필름이 폴리디메틸실록산 필름에 비해 연신 특성이 우수하다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 상기 구현예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (8)

  1. 폴리디메틸실록산, 및
    하기 화학식 1로 표현되는 부분(moiety)을 포함하는 유기실리케이트 화합물을 포함하는 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112016112321821-pat00009

    상기 화학식 1에서,
    R1 및 R2는 각각 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택되고,
    L1은 탄소수 2 내지 30의 치환 또는 비치환된 아믹산 또는 이미드이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유기실리케이트 화합물은 5 내지 50 중량%의 양으로 포함되고, 상기 폴리디메틸실록산은 50 내지 95 중량%의 양으로 포함되는 것인 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유기실리케이트 화합물은 10중량% 이상의 양으로 포함되는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 하기 화학식 2 내지 4로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 실란 화합물을 더 포함하는 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112016112321821-pat00019

    상기 화학식 2에서, R1, R2, R3, R'1, R'2 및 R'3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 화학식 1의 R1 및 R2와 동일하고,
    L2는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 옥시알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 플루오로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 옥시아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐렌기 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 아마이드기로 이루어진 군에서 선택되는 연결기이고,
    [화학식 3]
    Figure 112016112321821-pat00011

    상기 화학식 3에서, R4는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 옥시알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 플루오로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 옥시아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐렌기 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 아마이드기로 이루어진 군에서 선택되는 연결기이고, R과 R'은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 및 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R5, R6 및 R7은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택되고,
    [화학식 4]
    Figure 112016112321821-pat00012

    상기 화학식 4에서 R8은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 옥시사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 옥시아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R9, R10 및 R11은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C15의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C15의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C15의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택됨.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 하나의 항에 따른 조성물을 포함하는 필름.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 필름은 330ppm/℃ 이하의 열팽창계수를 가지는 필름.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 필름은 183ppm/℃ 이하의 열팽창계수를 가지는 필름.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 필름은 폴리디메틸실록산 필름보다 극한 신장률이 더 큰 필름.
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