KR102013860B1 - 불소그룹이 도입된 불소 폴리실라잔 소재 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예는 발수성 불소 폴리실라잔 소재를 제공한다. 상기 불소 폴리실라잔 소재는 하기의 화학식 1으로 표시될 수 있다. 이때, 상기 화학식 1에서 M1은 불소계 아크릴 수지가 치환된 기인 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 화학식 1에서 M2는 아크릴계 실란이 치환된 기인 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 화학식 1에서 n은 1 내지 10000의 정수인 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure 112017117624474-pat00029

Description

불소그룹이 도입된 불소 폴리실라잔 소재 및 이의 제조방법 {Fluoro-polysilazane materials incorporating fluorine groups and methods for their preparation}
본 발명은 발수소재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불소계 발수소재에 관한 것이다.
전기/전자, 반도체, 디스플레이, 자동차, 선박, 건축, 바이오, 에너지/환경 등 산업 전반에 걸쳐 기술이 첨단화 및 다양화 됨에 따라 새로운 성질과 혁신기능을 갖는 소재에 대한 요구가 급증하고 있다.
이러한 요구에 대한 방편의 일환으로 고기능성 발수 박막 또는 분자막의 발수 코팅소재에 대해서도 연구가 이루어지고 있다. 발수 소재의 종류에는 아크릴수지, 폴리우레탄 수지, 불소 수지, 실리콘 아크릴 수지, 실란계, 실록산계 및 실리코네이트계와 같이 다양한 종류가 있다.
이중 실리콘계 발수제는 우수한 물리·화학적 특성과 가공특성을 지니지만 발수·방오 기능이 다소 약하다. 반면, 불소계 소재는 탄소-탄소 주골격에 치환된 수소 원소가 불소로 치환된 구조를 가지며 우수한 발수·방오 특성을 가지나 가공이 어렵다는 단점이 있다.
따라서 상기 실리콘계 물질과 상기 불소계 물질을 접목한 복합 발수소재에 대한 연구가 진행되고 있으나, 아직 표면 인쇄성이 낮아 이를 개선하기 위한 연구가 요구되고 있다.
대한민국공개특허 제10-2014-0082706호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 인쇄성이 향상된 발수특성을 가지는 불소계 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 발수성 불소 폴리실라잔 소재를 제공한다.
상기 불소 폴리실라잔 소재는 하기의 화학식 1으로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112017117624474-pat00001
이때, 상기 화학식 1에서 M1은 불소계 아크릴 수지가 치환된 기인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 화학식 1에서 M2는 아크릴계 실란이 치환된 기인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 화학식 1에서 n은 1 내지 10000의 정수인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 M1은 하기 화학식 2의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112017117624474-pat00002
이때, 상기 R1은 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 탄화수소 또는 탄소수 3 내지 6의 분지 탄화수소를 포함할 수 있다.
이때, 상기 a는 0 내지 9의 정수인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 b는 1 내지 3의 정수인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 M2는 하기 화학식 3의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112017117624474-pat00003
이때, 상기 R2는 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 탄화수소 또는 탄소수 3 내지 6의 분지 탄화수소를 포함할 수 있다.
이때, 상기 R3는 탄소수 1 내지 3의 탄화수소기인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 c는 1 내지 9의 정수인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 불소 폴리실라잔 소재 제조방법을 제공한다.
상기 제조방법은 불소계 아크릴 수지 및 아크릴계 실란을 용매 내에서 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계, 상기 혼합용액에 페르히드로폴리실라잔(PHPS)을 넣고 1차교반하는 단계 및 상기 1차교반한 혼합용액에 촉매를 넣고 2차교반하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 용매는 시클로헥사논(cyclohexanone), 메틸에틸케톤(metheyl ethyl ketone, MEK), 다이메틸설포옥사이드(DMSO) 또는 N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone, NMP)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 혼합용액에 있어서 상기 불소계 아크릴 수지는 20 중량% 내지40 중량%의 함량을 가질 수 있다.
이때, 상기 아크릴계 실란은 0.01 중량% 내지 10 중량%의 함량을 가질 수 있다.
이때, 고체성분은 혼합용액의 총 중량 대비 30 중량% 내지 40중량%을 가질 수 있다.
이때, 상기 1차 교반하는 단계는 25°C 내지 70°C에서 0.5시간 내지 2시간 수행하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 촉매는 백금(Pt)계 촉매인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 2차 교반하는 단계는 단계는 25°C 내지 70°C에서 17시간 내지 24시간 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 불소 폴리실라잔 소재 박막 제조방법을 제공한다.
상기 박막 제조방법은 본 발명의 일실시예에 따른 상기 불소 폴리실라잔 소재를 준비하는 단계 및 상기 불소 폴리실라잔 소재를 경화하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 경화하는 단계는 암모니아수 침지법, 스팀(Steam)경화, 열경화, 전자빔(E-beam) 경화 또는 펄스 자외선(Pulse UV)경화를 포함할 수 있다.
이때, 상기 펄스 자외선 경화는 1800V 내지 2200V, 80㎲ 내지 120㎲, 7.4Hz 내지 9.4Hz 조건에서 100 내지 1000회 자외선을 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 인쇄성 및 접촉각이 향상된 불소계 폴리실라잔 소재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 인쇄성 및 접촉각이 향상된 불소계 폴리실라잔 소재의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 인쇄성 및 접촉각이 향상된 불소계 폴리실라잔 소재 박막의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재의 적외선 분광분석 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재의 H-NMR분석 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재의 Si-NMR분석 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재 박막의 제조방법을 도시한 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 발수성 불소 폴리실라잔 소재를 설명한다.
상기 불소 폴리실라잔 소재는 하기의 화학식 1으로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112017117624474-pat00004
이때, 상기 화학식 1에서 M1은 불소계 아크릴 수지가 치환된 기인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 화학식 1에서 M2는 아크릴계 실란이 치환된 기인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 화학식 1에서 n은 1 내지 10000의 정수인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 M1은 하기 화학식 2의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112017117624474-pat00005
이때, 상기 R1은 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 탄화수소 또는 탄소수 3 내지 6의 분지 탄화수소를 포함할 수 있다.
이때, 상기 a는 0 내지 9의 정수인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 b는 1 내지 3의 정수인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 M2는 하기 화학식 3의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112017117624474-pat00006
이때, 상기 R2는 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 탄화수소 또는 탄소수 3 내지 6의 분지 탄화수소를 포함할 수 있다.
이때, 상기 R3는 탄소수 1 내지 3의 탄화수소기인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 c는 1 내지 9의 정수인 것을 특징으로 한다.
탄소-불소 결합은 불소원자의 결합전자가 불소원자의 핵에 가까이 끌어당겨저서 분극이 작고 원자 반경이 작아서 짧은 결합거리를 형성한다. 결합거리가 짧고 불소의 높은 전기음성도에 의해 탄소-불소 결합에너지는 다른 결합에 비해 큰 에너지를 가지며 이는 탄소-불소 결합을 가지는 불소화합물이 높은 내열성, 내산화성, 내자외선성 등의 특징을 보이게 한다. 또한, 작은 분극률로 인해 저굴절률, 저유전률 특징을 가진다.
또한, 말단이 CF3인 작용기를 갖는 중합체는 임계 표면장력이 낮아져 물뿐만아니라 탄화수소류도 밀어낸다는 특징이 있다. 그러나 이러한 특성으로 인해 탄소-불소 결합을 가지는 불소계 수지의 경우 코팅제로 사용할 때에 표면 인쇄성 및 접착성이 낮아진다는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해 상기 불소계 중합체에 실란을 도입할 수 있다. 실란은 실리콘 원소에 4개의 화학기가 연결되는 단량체로 상기 4개의 단량체는 같거나 다를 수 있다. 실란은 무기반응성 및 유기반응성을 동시에 가지므로 다양한 물질과 반응하여 결합할 수 있다.
이러한 성질을 이용하면 불소계 중합체에 실란을 도입함으로써 높은 발수성을 가짐과 동시에 실란기에 의해 인쇄성이 증가된 불소 폴리실라잔 소재를 제공할 수 있다.
실시예
예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따라 다음과 같은 불소 폴리실라잔 소재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재
Figure 112017117624474-pat00007
Figure 112017117624474-pat00008
Figure 112017117624474-pat00009
Figure 112017117624474-pat00010
Figure 112017117624474-pat00011
Figure 112017117624474-pat00012
Figure 112017117624474-pat00013
Figure 112017117624474-pat00014
Figure 112017117624474-pat00015
Figure 112017117624474-pat00016
Figure 112017117624474-pat00017
Figure 112017117624474-pat00018
Figure 112017117624474-pat00019
Figure 112017117624474-pat00020
Figure 112017117624474-pat00021
Figure 112017117624474-pat00022
본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재를 이용할 경우, 발수·발유 특성을 가짐과 동시에 인쇄성 및 접착성이 향상된 불소 폴리실라잔 소재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재 제조방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 상기 제조방법은 불소계 아크릴 수지 및 아크릴계 실란을 용매 내에서 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계(S100), 상기 혼합용액에 페르히드로폴리실라잔(PHPS)을 넣고 1차교반하는 단계(S200) 및 상기 1차교반한 혼합용액에 촉매를 넣고 2차교반하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 용매는 시클로헥사논(cyclohexanone), 메틸에틸케톤(metheyl ethyl ketone, MEK), 다이메틸설포옥사이드(DMSO) 또는 N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone, NMP)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 불소계 아크릴 수지는 하기 화학식 4의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112017117624474-pat00023
이때, 상기 R1은 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 탄화수소 또는 탄소수 3 내지 6의 분지 탄화수소를 포함할 수 있다.
이때, 상기 a는 0 내지 9의 정수인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 b는 1 내지 3의 정수인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 아크릴계 실란은 하기 화학식 3의 구조를 가질 수 있다.
이때, 상기 혼합용액에 있어서 상기 불소계 아크릴 수지는 20 중량% 내지40 중량%의 함량을 가질 수 있다.
이때, 상기 불소계 아크릴 수지의 함량이 20 중량% 미만일 경우에는 불소작용기에 의한 발수 특성이 감소하여 본 발명의 일실시예에 따라 제조되는 불소 폴리실라잔 소재의 발수·발유 특성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 불소계 아크릴 수지의 함량이 40 중량% 초과일 경우에는 과다한 불소 작용기에 의해 본 발명의 일실시예에 따라 제조되는 불소 폴리실라잔 소재의 인쇄성 및 접착성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 아크릴계 실란은 하기 화학식 5의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 5]
Figure 112017117624474-pat00024
이때, 상기 R2는 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 탄화수소 또는 탄소수 3 내지 6의 분지 탄화수소를 포함할 수 있다.
이때, 상기 R3는 탄소수 1 내지 3의 탄화수소기인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 c는 1 내지 9의 정수인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 아크릴계 실란은 0.01 중량% 내지 10 중량%의 함량을 가질 수 있다.
이때, 상기 아크릴계 실란의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 실란기에 의한 접촉력 향상 효과가 미미하여 본 발명의 일실시예에 따라 제조되는 불소 폴리실라잔 소재의 인쇄성 및 접착성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 아크릴계 실란의 함량이 10 중량% 미만일 경우에는 실란기의 반응성에 의해 부반응이 과도하게 발생하여 본 발명의 일실시예에 따라 제조되는 불소 폴리실라잔 소재의 수율이 낮아질 수 있다.
이때, 고체성분은 혼합용액의 총 중량 대비 30 중량% 내지 40중량%을 가질 수 있다.
이때, 상기 고체성분은 상기 불소계 아크릴 수지 또는 상기 아크릴계 실란을 의미한다.
이때, 상기 고체성분의 함량이 30중량% 미만일 경우에는 반응물질의 농도가 낮아 본 발명의 일실시예에 따라 제조되는 불소 폴리실라잔 소재의 수율이 낮아질 수 있다.
이때, 상기 고체성분의 함량이 40 중량%를 초과할 경우에는 높은 반응물질 농도에 의해 부반응의 발생이 촉진되어 본 발명의 일실시예에 따라 제조되는 불소 폴리실라잔 소재의 수율이 낮아질 수 있다.
이때, 상기 1차 교반하는 단계(S200)는 25°C 내지 70°C에서 0.5시간 내지 2시간 수행하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 촉매는 백금(Pt)계 촉매인 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 상기 백금계 촉매는 Pt:B, Pt:C, Pt:Alloy, H2PtCl6 또는 PtCl4를 포함할 수 있다.
이때, 상기 2차 교반하는 단계(S300)는 25°C 내지 70°C에서 17시간 내지 24시간 수행하는 것을 특징으로 한다.
탄소-불소 결합은 불소원자의 결합전자가 불소원자의 핵에 가까이 끌어당겨저서 분극이 작고 원자 반경이 작아서 짧은 결합거리를 형성한다. 결합거리가 짧고 불소의 높은 전기음성도에 의해 탄소-불소 결합에너지는 다른 결합에 비해 큰 에너지를 가지며 이는 탄소-불소 결합을 가지는 불소화합물이 높은 내열성, 내산화성, 내자외선성 등의 특징을 보이게 한다. 또한, 작은 분극률로 인해 저굴절률, 저유전률 특징을 가진다.
또한, 말단이 CF3인 작용기를 갖는 중합체는 임계 표면장력이 낮아져 물뿐만아니라 탄화수소류도 밀어낸다는 특징이 있다. 그러나 이러한 특성으로 인해 탄소-불소 결합을 가지는 불소계 수지의 경우 코팅제로 사용할 때에 표면 인쇄성 및 접착성이 낮아진다는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해 상기 불소계 중합체에 실란을 도입할 수 있다. 실란은 실리콘 원소에 4개의 화학기가 연결되는 단량체로 상기 4개의 단량체는 같거나 다를 수 있다. 실란은 무기반응성 및 유기반응성을 동시에 가지므로 다양한 물질과 반응하여 결합할 수 있다.
이러한 성질을 이용하면 불소계 중합체에 실란을 도입함으로써 높은 발수성을 가짐과 동시에 실란기에 의해 인쇄성이 증가된 불소 폴리 실라잔 소재를 제공할 수 있다.
제조예
본 발명의 일실시예에 따라 불소 폴리실라잔 소재를 제조하였다.
<반응식 1>
Figure 112017117624474-pat00025
상기 반응식 1을 참조하면, 먼저, 상기 29.9중량% 15PFOMA와 5.2중량% TMSPA를 시클로헥세인에 녹여서 혼합용액을 제조하였다.
그 다음, 상기 혼합용액에 페르히드로폴리실라잔 (Perhydropolysilazane, PHPS)을 넣고 70°C에서 1시간 동안 1차교반을 수행하였다.
그 다음 상기 1차 교반한 혼합용액에 백금 촉매를 50㎕ 첨가한 후 70℃에서 24시간 동안 2차교반을 수행하여 P(PH-g-PFO/TM)를 제조하였다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재의 적외선 분광분석 그래프이다.
도 2를 참조하면, 상기 2차 교반하는 단계(S300)를 실시하지 않은 반응 전 물질의 IR과 상기 2차 교반하는 단계(S300)를 수행하여 제조된 P(PH-g-PFO/TM)의 IRd을 비교해보년 반응 전 존재하던 Si-H결합부분의 파장이 줄어든 것을 알 수 있다. 이는 상기 2차 교반하는 단계(S300)에서 촉매를 통한 하이드로실릴레이션 반응이 일어나 실리콘(Si)에 결합되어있던 수소가 다른 작용기로 치환되었음을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재의 H-NMR분석 그래프이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재 제조방법에 의해 제조된 물질의 H-NMR 그래프에서 Si-CH2에 해당하는 피크가 존재함을 알 수 있다. 이는 반응물질에서는 존재하지 않는 피크로, 이를 통해 하이드로실릴레이션 반응이 일어나 상기 P(PH-g-PFO/TM)가 제조되었음을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재의 Si-NMR분석 그래프이다.
도 4를 참조하면, Si-NMR의 피크가 반응 전 물질인 PHPS에서는 -35ppm이었으나 반응 후 본 발명의 일실시예에 따른 P(PH-g-PFO/TM)에서는 -43ppm으로 이동되었음을 알 수 있다. 이는 본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재 제조방법에 의해 PHPS에 존재하는 Si-H 결합이 Si-C 결합으로 치환되었음을 의미한다.
본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재 제조방법을 이용할 경우, 발수·발유 특성을 가짐과 동시에 인쇄성 및 접착성이 향상된 불소 폴리실라잔 소재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재 박막 제조방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재 박막의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 상기 박막 제조방법은 본 발명의 일실시예에 따른 상기 불소 폴리실라잔 소재를 모재에 도포하는 단계(S400) 및 상기 불소 폴리실라잔 소재를 경화하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 모재는 유리, 플라스틱, 금속, 석재, 목재, 콘크리트 또는 고분자물질을 포함할 수 있다.
이때, 상기 경화하는 단계는 암모니아수 침지법, 스팀(Steam)경화, 열경화, 전자빔(E-beam) 경화 또는 펄스 자외선(Pulse UV)경화를 포함할 수 있다.
이때, 상기 펄스 자외선 경화는 1800V 내지 2200V, 80㎲ 내지 120㎲, 7.4Hz 내지 9.4Hz 조건에서 100 내지 10000회 자외선을 조사하는 것을 특징으로 한다.
펄스 자외선 조사 횟수에 따른 접촉각
Sample Contact Angle (H 2 O)
After prebake (150℃, 1min) 105°
2000V, 100㎲, 8.4Hz, 100회 106°
2000V, 100㎲, 8.4Hz, 200회 101°
2000V, 100㎲, 8.4Hz, 300회 100°
2000V, 100㎲, 8.4Hz, 400회 100°
2000V, 100㎲, 8.4Hz, 500회 100°
2000V, 100㎲, 8.4Hz, 600회 99°
2000V, 100㎲, 8.4Hz, 700회 93°
2000V, 100㎲, 8.4Hz, 800회 96°
2000V, 100㎲, 8.4Hz, 900회 94°
2000V, 100㎲, 8.4Hz, 1000회 91°
2000V, 100㎲, 8.4Hz, 2000회 87°
2000V, 100㎲, 8.4Hz, 3000회 76°
2000V, 100㎲, 8.4Hz, 4000회 65°
상기 표 2를 참조하면, 펄스 자외선을 1000회 초과하여 조사할 경우 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 불소 폴리실라잔 소재의 접촉각이 90° 밑에서 급격히 감소함을 알 수 있다.
한편, 펄스 자외선을 100회 미만 조사할 경우에는 본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재의 경화가 완전히 일어나지 못할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재 박막의 특성을 분석하였다.
PHPS 박막과 본 발명의 일실시예에 따른 불소폴리실라잔 소재 박막의 물질적 특성
실시예 After curing Transmittance
(Haze)		 표면상태
CA(Water)
PHPS 27° 92.0%(0.1%) good
P(PH-g-PFO/TM) 105° 92.5%(0.4%) good
표 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 불소 폴리실라잔 소재 P(PH-g-PFO/TM) 박막의 경우 접촉각이 약80°가량 증가한 것을 알 수 있다. 또한, 92.5%의 높은 투과율을 보이며 표면 상태도 좋은 것을 알 수 있다. 이는 본 발명의 일실시예에 따라 불소폴리실라잔 소재 박막을 제조할 경우 높은 발수·발유 특성으로 인한 접촉각 향상과 동시에 인쇄성이 향상되어 표면이 매끄러운 박막을 제조할 수 있음을 의미한다.
본 발명의 일실시예에 따른 불소 폴리실라잔 소재 박막 제조방법을 이용할 경우, 발수·발유 특성을 가짐과 동시에 인쇄성 및 접착성이 향상된 불소 폴리실라잔 소재 박막을 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 하기의 화학식 1으로 표시되는 발수성 불소 폴리실라잔 소재.
    [화학식 1]
    Figure 112017117624474-pat00026

    상기 화학식 1에서 M1은 불소계 아크릴 수지가 치환된 기이고 M2는 아크릴계 실란이 치환된 기이고, n은 1 내지 10000의 정수인 것을 특징으로 하는 불소 폴리실라잔 소재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 M1은 하기 화학식 2의 구조를 가지고,
    [화학식 2]
    Figure 112019015097231-pat00027

    이때, 상기 R1은 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 탄화수소 또는 탄소수 3 내지 6의 분지 탄화수소를 포함할 수 있고, 상기 a는 0 내지 9의 정수이고 상기 b는 1 내지 3의 정수인 것을 특징으로 하는 불소 폴리실라잔 소재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 M2는 하기 화학식 3의 구조를 가지고,
    [화학식 3]
    Figure 112019015097231-pat00028

    이때, 상기 R2는 수소, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 탄화수소 또는 탄소수 3 내지 6의 분지 탄화수소를 포함할 수 있고, 상기 R3는 탄소수 1 내지 3의 탄화수소기이고, 상기 c는 1 내지 9의 정수인 것을 특징으로 하는 불소 폴리실라잔 소재.
  4. 불소계 아크릴 수지 및 아크릴계 실란을 용매 내에서 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계;
    상기 혼합용액에 페르히드로폴리실라잔(PHPS)을 넣고 1차교반하는 단계; 및
    상기 1차교반한 혼합용액에 촉매를 넣고 2차교반하는 단계를 포함하는 불소 폴리실라잔 소재 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 용매는 시클로헥사논(cyclohexanone), 메틸에틸케톤(metheyl ethyl ketone, MEK), 다이메틸설포옥사이드(DMSO) 또는 N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone, NMP)를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소 폴리실라잔 소재 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 혼합용액에 있어서 상기 불소계 아크릴 수지는 20 중량% 내지40 중량%의 함량을 가지고, 상기 아크릴계 실란은 0.01 중량% 내지 10 중량%의 함량을 가지고, 고체성분은 혼합용액의 총 중량 대비 30 중량% 내지 40중량%인 것을 특징으로 하는 불소 폴리실라잔 소재 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 1차 교반하는 단계는 25°C 내지 70°C에서 0.5시간 내지 2시간 수행하는 것을 특징으로 하는 불소 폴리실라잔 소재 제조방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 촉매는 백금(Pt)계 촉매인 것을 특징으로 하는 불소 폴리실라잔 소재 제조방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 2차 교반하는 단계는 단계는 25°C 내지 70°C에서 17시간 내지 24시간 수행하는 것을 특징으로 하는 불소 폴리실라잔 소재 제조방법.
  10. 상기 제1항의 불소 폴리실라잔 소재를 모재에 도포하는 단계; 및
    상기 불소 폴리실라잔 소재를 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소 폴리실라잔 소재 박막 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 경화하는 단계는 암모니아수 침지법, 스팀(Steam)경화, 열경화, 전자빔(E-beam) 경화 또는 펄스 자외선(Pulse UV)경화를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소 폴리실라잔 소재 박막 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 펄스 자외선 경화는 1800V 내지 2200V, 80㎲ 내지 120㎲, 7.4Hz 내지 9.4Hz 조건에서 100 내지 1000회 자외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 불소 폴리실라잔 소재 박막 제조방법.
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