KR102059749B1 - Ladder-Structured Polysilsesquioxane/Al2O3 Nanocomposites for Transparent Wear-Resistant Windows - Google Patents

Ladder-Structured Polysilsesquioxane/Al2O3 Nanocomposites for Transparent Wear-Resistant Windows Download PDF

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KR102059749B1
KR102059749B1 KR1020180089192A KR20180089192A KR102059749B1 KR 102059749 B1 KR102059749 B1 KR 102059749B1 KR 1020180089192 A KR1020180089192 A KR 1020180089192A KR 20180089192 A KR20180089192 A KR 20180089192A KR 102059749 B1 KR102059749 B1 KR 102059749B1
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nanocomposites
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육지호
김봉기
안예진
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인하대학교 산학협력단
건국대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a polysilsesquioxane/Al_2O_3 nano-composite having a ladder structure for a transparent wear-resistant window. A novel organic/inorganic hybrid material according to the present invention can be cured at the low temperature, shows excellent transparency and thermal stability, has excellent mechanical properties such as wear resistance and hardness, and then is used as a display protection film comprising the same or the transparent wear resistant window comprising the same, thereby having a useful effect which can be applied to a deformable display recently attracting attention.

Description

투명 내마모성 윈도우용 사다리 구조의 폴리실세스퀴옥산/Al2O3 나노복합체{Ladder-Structured Polysilsesquioxane/Al2O3 Nanocomposites for Transparent Wear-Resistant Windows}Ladder-Structured Polysilsesquioxane / Al2O3 Nanocomposites for Transparent Wear-Resistant Windows}

본 발명은 투명 내마모성 윈도우용 사다리 구조의 폴리실세스퀴옥산/Al2O3 나노복합체에 관한 것이다.The present invention relates to a polysilsesquioxane / Al 2 O 3 nanocomposite having a ladder structure for a transparent wear resistant window.

최근 경량, 유연성, 소형 및 다기능의 전자 장치에 대한 수요가 증가하고 있으나, 전자 장치가 사용 환경에서 노출되는 기계적 스트레스에 대한 저항성을 달성하는 것은 여전히 많은 문제가 남아 있다.Recently, there is an increasing demand for lightweight, flexible, compact and multifunctional electronic devices, but it still remains a problem for the electronic devices to achieve resistance to mechanical stress exposed in the use environment.

특히, 접이식, 신축성 및 플렉서블 디스플레이와 같은 형상 변형 가능 디스플레이의 사용은 가까운 장래에 급속하게 성장할 것으로 예상되지만, 기계적 스트레스에 취약한 고분자-기반 기판 사용의 요구로 인하여, 상용화가 지연되고 있다.In particular, the use of shape-deformable displays such as foldable, stretchable and flexible displays is expected to grow rapidly in the near future, but due to the demand for the use of polymer-based substrates that are vulnerable to mechanical stress, commercialization is delayed.

이렇 듯, 유리와 같은 내마모성과 플라스틱과 같은 유연성을 동시에 나타내는 깔끔한 고분자를 개발하는데 한계가 있기 때문에, 디스플레이의 내구성을 향상시키기 위한 대안으로 유/무기 하이브리드 재료를 사용한 보호층을 도입하는 것이 제안되었다.As such, since there is a limit in developing a neat polymer that simultaneously exhibits abrasion resistance such as glass and flexibility such as plastic, it is proposed to introduce a protective layer using an organic / inorganic hybrid material as an alternative to improve the durability of the display.

떠오르는 하이브리드 재료의 부류로서, 졸-겔 화학을 통해 3 작용성 실란으로부터 유도된 폴리실세스퀴옥산(PSSQ)은 프레임워크의 낮은 회전 장벽으로 인한 유연성 및 경화성 펜던트 유닛의 채용으로 인한 강성을 제공할 수 있다.As a class of emerging hybrid materials, polysilsesquioxanes (PSSQ) derived from trifunctional silanes via sol-gel chemistry will provide flexibility due to the low rotational barrier of the framework and rigidity due to the adoption of curable pendant units. Can be.

구체적으로, 사다리형 화학 구조의 이중 가닥으로 이루어진 사다리구조 PSSQ(LPSQs)는 우수한 광학 투명성 및 프레임워크의 낮은 회전 장벽으로 인한 유연성 및 경화성 펜던트 유닛의 채용으로 인한 강성의 상반되는 물리적 특성으로 인하여 주목받고 있다.Specifically, ladder-structured PSSQs (LPSQs) consisting of double strands of ladder chemical structure are attracting attention due to the opposing physical properties of the rigidity due to the adoption of flexible and curable pendant units due to the excellent optical transparency and low rotational barrier of the framework. have.

다만, 변형 가능 디스플레이의 보호층으로 적용함에 있어, LPSQ는 고분자-기반 기판의 열적 안정성 문제로 인하여 저온에서 효과적으로 경화될 수 있어야 한다.However, when applied as a protective layer of a deformable display, LPSQ should be able to effectively cure at low temperatures due to the thermal stability of the polymer-based substrate.

또한, 다양한 LPSQ가 그들의 우수한 유연성에 높은 표면 경도를 부여하기 위해, 몇 가지 유형의 경화성 잔기를 함유한 단량체를 포함하여 중합되는데, 가장 보편적으로 사용되는 경화 단위인 아크릴레이트 또는 에폭시의 경우, UV 조사하에서 경화 단위의 50-60 %만이 경화 반응에 참여하고, 원하는 수준의 표면 경도를 확보하려면 2시간 이상으로, 약 150℃의 추가 열처리가 요구되는, 문제가 있다.In addition, various LPSQs are polymerized to include monomers containing several types of curable moieties, in order to impart high surface hardness to their excellent flexibility, in the case of the most commonly used curing units acrylate or epoxy, UV irradiation Only 50-60% of the curing units are under the problem, and further heat treatment of about 150 ° C. is required for at least 2 hours to ensure the desired level of surface hardness.

이에, 본 발명자들은 상술된 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 노력하던 중, 주기적인 에폭시기를 함유한 LPSQ에 아민 기능화된 Al2O3 나노 입자를 사용하여, LPSQ-Al2O3 나노복합체를 제조하였고, 이로부터 우수한 광학 투명성과 열적 안정성을 확인하였으며, 또한, 에폭시 전환율이 향상되고 광/열 경화 공정 후, 내마모성, 경도 등의 기계적 특성이 현저히 향상됨을 규명하여, 이를 변형 가능 디스플레이의 보호층 등에 적용 가능함을 확인한 바, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors, while trying to solve the problems of the prior art described above, by using the amine functionalized Al 2 O 3 nanoparticles in LPSQ containing a periodic epoxy group, to prepare a LPSQ-Al 2 O 3 nanocomposite From this, it was confirmed that the excellent optical transparency and thermal stability, and also the epoxy conversion is improved, and after the light / heat curing process, the mechanical properties such as abrasion resistance, hardness, etc. have been remarkably improved, which can be used for the protective layer of the deformable display. After confirming the applicability, the present invention was completed.

S. Gupta, P. C. Ramamurthy, and G. Madras, Polym. Chem., 2, 221 (2011)S. Gupta, P. C. Ramamurthy, and G. Madras, Polym. Chem., 2, 221 (2011)

본 발명의 목적은 변형 가능 디스플레이의 보호층으로 사용하기 위하여, 저온 경화되며, 동시에 우수한 투명성과 열적 안정성을 보이고, 나아가, 내마모성, 경도 등의 기계적 특성이 향상된, 신규 유/무기 하이브리드 재료를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a novel organic / inorganic hybrid material which is cured at a low temperature for use as a protective layer of a deformable display, at the same time exhibits excellent transparency and thermal stability, and further improves mechanical properties such as wear resistance and hardness. will be.

본 발명의 다른 목적은 상기 신규 유/무기 하이브리드 재료의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the novel organic / inorganic hybrid material.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 신규 유/무기 하이브리드 재료를 포함하는 디스플레이 보호 필름을 제공하는 것이다.Yet another object of the present invention is to provide a display protective film comprising the novel organic / inorganic hybrid material.

본 발명의 다른 목적은 상기 신규 유/무기 하이브리드 재료 또는 상기 디스플레이 보호 필름을 포함하는 투명 내마모성 윈도우를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a transparent wear resistant window comprising the novel organic / inorganic hybrid material or the display protective film.

상기의 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

본 발명의 일 측면에서,In one aspect of the invention,

사다리형 폴리실세스퀴옥산, 및 미네랄 필러를 포함하는 경화성 수지 조성물이 제공된다.A curable resin composition comprising a ladder polysilsesquioxane, and a mineral filler is provided.

본 발명의 다른 측면에서,In another aspect of the invention,

상기 경화성 수지 조성물로부터 제조되는 나노복합체가 제공된다.A nanocomposite prepared from the curable resin composition is provided.

본 발명의 또 다른 측면에서,In another aspect of the invention,

상기 나노복합체를 포함하는 디스플레이 보호필름이 제공된다.A display protective film including the nanocomposite is provided.

본 발명의 다른 측면에서,In another aspect of the invention,

상기 경화성 수지 조성물 또는 상기 디스플레이 보호 필름을 포함하는 투명 내마모성 윈도우, 전자기기 보호용 보호막, 건축물 보호용 발수코팅막, 자외선 차단막, 플라스틱 기판, 섬유 재료의 유연 발수코팅 막, 또는 목재(건축물) 보호용 내후성 막가 제공된다.A transparent wear-resistant window comprising the curable resin composition or the display protective film, a protective film for protecting electronic devices, a water repellent coating film for building protection, a UV blocking film, a plastic substrate, a flexible water repellent coating film of a fiber material, or a weatherproof film for wood (building) protection is provided. .

본 발명에 따른 신규 유/무기 하이브리드 재료는 저온 경화될 수 있고, 동시에 우수한 투명성과 열적 안정성을 보이고, 나아가, 내마모성, 경도 등의 기계적 특성이 우수한 바, 이를 포함하는 디스플레이 보호필름, 또는 이를 포함하는 투명 내마모성 윈도우로 사용되어, 최근 주목되고 있는 변형 가능 디스플레이에 적용할 수 있는 유용한 효과가 있다.The novel organic / inorganic hybrid material according to the present invention can be cured at a low temperature and at the same time shows excellent transparency and thermal stability, and furthermore, excellent mechanical properties such as abrasion resistance and hardness, and a display protective film comprising the same, or the like. Used as a transparent wear resistant window, there is a useful effect that can be applied to the deformable display, which is recently attracting attention.

도 1은 제조예 1-3의 LPSQ 중합체의 FT-IR 그래프이다.
도 2는 제조예 1-3의 LPSQ 중합체의 29Si-NMR 스펙트럼 그래프이다.
도 3은 제조예 1-3 LPSQ의 가시광 영역대 파장에서 광 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 제조예 1-3 LPSQ의 열중량 분석 그래프이고, 도 4의 삽화는 제조예 1-3의 열전이 거동을 나타낸 그래프이다.
도 5는 동적 광 산란으로 측정한, 아민 기능화된 Al2O3의 입자 크기 분포 그래프이다.
도 6은 순수 Al2O3와 아민 기능화된 Al2O3의 FT-IR 그래프이다.
도 7은 실시예 1, 3, 4, 5 및 제조예 3의 가시광선대 영역에서의 광 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 1, 3, 및 4의 TEM 이미지이다.
도 9는 제조예 3의 경화 전, 광경화 후, 광경화 및 열경화 후에 측정한 FT-IR 그래프이다.
도 10은 실시예 1의 경화 전, 광경화 후, 광경화 및 열경화 후에 측정한 FT-IR 그래프이다.
도 11은 제조예 3 및 실시예 1의 경화성 단위인 에폭시의 전환율을 UV 조사시, 후속 열처리 후에 따른 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12는 제조예 3, 실시예 1-3의 경도와 유효 탄성계수를 분석하기 위한, 나노 인덴테이션 그래프이다.
도 13은 제조예 3, 실시예 1-3의 변형을 관찰하기 위한, 나노 인덴테이션 시험 조건하에 관찰된 광학 현미경 이미지이다.
도 14는 제조예 3, 실시예 1-3과 다양한 엔지니어링 재료(에폭시-실리카 나노복합체, PEEK, 에폭시, 소다-라임 유리 등)에 대한 H(경도) 및 E(탄성률) 그래프이다.
1 is an FT-IR graph of the LPSQ polymer of Preparation Examples 1-3.
2 is a 29 Si-NMR spectrum graph of the LPSQ polymer of Preparation Example 1-3.
Figure 3 is a graph showing the light transmittance in the visible light region band wavelength of Preparation Example 1-3 LPSQ.
4 is a thermogravimetric analysis graph of Preparation Example 1-3 LPSQ, and the illustration of FIG. 4 is a graph showing the thermal transfer behavior of Preparation Example 1-3.
5 is a graph of particle size distribution of amine functionalized Al 2 O 3 , measured by dynamic light scattering.
6 is an FT-IR graph of pure Al 2 O 3 and amine functionalized Al 2 O 3 .
7 is a graph showing the light transmittance in the visible light band region of Examples 1, 3, 4, 5 and Preparation Example 3. FIG.
8 is a TEM image of Examples 1, 3, and 4. FIG.
9 is an FT-IR graph measured before curing, after photocuring, and after photocuring and thermosetting of Preparation Example 3. FIG.
10 is an FT-IR graph measured before curing, after photocuring, and after photocuring and thermosetting of Example 1. FIG.
FIG. 11 is a graph showing the change in the conversion rate of the epoxy, which is the curable unit of Preparation Example 3 and Example 1, after subsequent heat treatment.
12 is a nano indentation graph for analyzing the hardness and the effective elastic modulus of Preparation Example 3, Examples 1-3.
FIG. 13 is an optical microscope image observed under nanoindentation test conditions for observing the modifications of Preparation Example 3, Examples 1-3.
FIG. 14 is H (hardness) and E (elastic modulus) graphs for Preparation Example 3, Examples 1-3 and various engineering materials (epoxy-silica nanocomposites, PEEK, epoxy, soda-lime glass, etc.).

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 측면에서,In one aspect of the invention,

사다리형 폴리실세스퀴옥산, 및 미네랄 필러를 포함하는 경화성 수지 조성물이 제공된다.A curable resin composition comprising a ladder polysilsesquioxane, and a mineral filler is provided.

여기서, 상기 사다리형 폴리실세스퀴옥산(LPSQ; ladder-type polysilsesquioxanes)은 3 작용성 실란기를 가지는 폴리실세스퀴옥산(PSSQ)의 일종인 것으로 이해될 수 있고, 사다리형 화학 구조의 이중 가닥으로 이루어진 구조를 가지며, 우수한 광학 투명성 및 프레임워크의 낮은 회전 장벽으로 인한 유연성을 가짐과 동시에, 경화성 펜던트 유닛의 채용할 수 있어, 강성을 가질 수 있는 것이라면 제한 없이 본 발명에 적용될 수 있다.Here, the ladder-type polysilsesquioxane (LPSQ; ladder-type polysilsesquioxanes) may be understood to be a kind of polysilsesquioxane (PSSQ) having a trifunctional silane group, and is a double strand of a ladder-type chemical structure It has a structure made of, having excellent optical transparency and flexibility due to the low rotational barrier of the framework, and can be employed in the curable pendant unit, and can be applied to the present invention without limitation as long as it can have rigidity.

한편, 종래 LPSQ가 가지는 문제점으로, 경화성 잔기의 전환율이 떨어지고, 변형 가능 디스플레이의 보호층으로 적용함에 있어, 저온 경화가 용이하지 못한 문제가 있어, 이를 해결하기 위한 노력이 요구되었다.On the other hand, there is a problem with the conventional LPSQ, the conversion rate of the curable residue is low, when applied as a protective layer of the deformable display, there is a problem that the low-temperature curing is not easy, an effort to solve this problem was required.

본 발명에서 놀랍게도 상기 경화성 수지 조성물에 미네랄 필러를 더 포함하면서, 바람직하게 아민 기능화된 미네랄 필러를 포함하는 것으로부터, 경화성 잔기의 전환율을 현저히 높일 수 있음을 확인하였고, 이로부터 경화가 보다 용이해지고, 저온의 열처리 또는 광경화를 통하여, 목적하는 수준으로 변형 가능 디스플레이 보호층을 제조할 수 있다.In the present invention surprisingly further comprising a mineral filler in the curable resin composition, preferably comprising an amine functionalized mineral filler, it was confirmed that the conversion of the curable residues can be significantly increased, from which the curing becomes easier, Through low temperature heat treatment or photocuring, a deformable display protective layer may be manufactured to a desired level.

본 발명의 일 구체예에서,In one embodiment of the invention,

상기 사다리형 폴리실세스퀴옥산은 식 (RSiO1.5)의 단위를 적어도 하나 이상 포함하는 것일 수 있고,The ladder-type polysilsesquioxane may be one containing at least one unit of formula (RSiO 1.5 ),

여기서, 상기 R은 적어도 하나의 에폭시기로 치환된 C3-C10의 사이클로알킬-C1-C5알킬일 수 있고,Wherein R may be C 3 -C 10 cycloalkyl-C 1 -C 5 alkyl substituted with at least one epoxy group,

바람직하게 상기 R은 적어도 하나의 에폭시기로 치환된 C5-C6의 사이클로알킬-C1-C3알킬일 수 있다.Preferably, R may be C 5 -C 6 cycloalkyl-C 1 -C 3 alkyl substituted with at least one epoxy group.

본 발명의 다른 구체예에서,In another embodiment of the invention,

상기 사다리형 폴리실세스퀴옥산은 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 적어도 하나 이상 포함하는 것일 수 있다.The ladder polysilsesquioxane may be one containing at least one unit represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018075690987-pat00001
Figure 112018075690987-pat00001

(상기 화학식 1에 있어서, n은 1 내지 1000의 정수이다).(In Formula 1, n is an integer of 1 to 1000).

다르게는, 상기 사다리형 폴리실세스퀴옥산은 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하되, 수평균 분자량 기준, 1000 내지 100000으로 함유할 수 있다.Alternatively, the ladder-type polysilsesquioxane may include a unit represented by Chemical Formula 1, but may contain 1000 to 100000 based on the number average molecular weight.

본 발명의 또 다른 구체예에서,In another embodiment of the invention,

상기 미네랄 필러는 알칼리 토금속 산화물The mineral filler is alkaline earth metal oxide

Al2O3, TiO2, ZrO2, Si02, B2O3, P205, Ge02, TeO2, As2O3 및 V205, TiO2-코팅된 마이카 소형판 (TiO2-coated mica platelets), 규산염 및 붕규산염(borosilicates)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.Al 2 O 3 , TiO 2, ZrO 2 , Si0 2 , B 2 O 3 , P 2 0 5 , Ge0 2 , TeO 2 , As 2 O 3 and V 2 0 5 , TiO 2 -coated mica compact (TiO 2 -coated mica platelets), silicates and borosilicates can be one or more selected from the group consisting of.

본 발명의 다른 구체예에서,In another embodiment of the invention,

상기 미네랄 필러는, 복합형(core-shell) 미네랄 필러, 중공형(hollow) 미네랄 필러, 또는 이의 혼합된 것일 수 있다.The mineral filler may be a core-shell mineral filler, a hollow mineral filler, or a mixture thereof.

여기서, 상기 미네랄 필러는, 본 발명의 이점, 즉 상기 미네랄 필러를 LPSQ에 도입하여 보이는 효과가 달성되기만 한다면, 형상의 측면에서 특별한 제한이 없으며, 코어-쉘 구조, 중공 구조와 같이 알려진 다양한 형태의 미네랄 필러일 수 있고, 본 발명은 이를 모두 포함한다.Here, the mineral filler is not particularly limited in terms of shape, so long as the advantages of the present invention, that is, the effect of introducing the mineral filler into the LPSQ is achieved, there are various known forms such as core-shell structure, hollow structure It may be a mineral filler, and the present invention includes all of them.

본 발명의 또 다른 구체예에서,In another embodiment of the invention,

상기 미네랄 필러는 아민 기능화(amine functionalization)된 미네랄 필러일 수 있고, 여기서 상기 아민 기능화는 통상 이 분야에 사용되는 아민 기능화 방법, 특히 상기 필러의 표면에 아민기를 도입시킬 수 있는 방법이라면, 제한 없이 본 발명에 포함되고, 이에 제한되지 않으나, 일예로 아미노-프로필트리메톡시실란 (APTMS)을 사용하여 상기 미네랄 필러에 아민기를 도입하는 거일 수 있다.The mineral filler may be an amine functionalized mineral filler, wherein the amine functionalization is not limited if the amine functionalization method commonly used in the art, in particular, a method capable of introducing an amine group to the surface of the filler. Including but not limited to the present invention, for example, amino-propyltrimethoxysilane (APTMS) may be used to introduce an amine group into the mineral filler.

나아가, 이에 제한되지 않으나, 상기 아미노-프로필트리메톡시실란 (APTMS)을 사용한 아민 기능화는, S. Gupta, P. C. Ramamurthy, and G. Madras, Polym. Chem., 2, 221 (2011)에 기술된 방법에 따라 수행될 수 있다.Further, but not limited thereto, amine functionalization using the amino-propyltrimethoxysilane (APTMS) is described in S. Gupta, P. C. Ramamurthy, and G. Madras, Polym. It may be carried out according to the method described in Chem., 2, 221 (2011).

본 발명의 다른 구체예에서,In another embodiment of the invention,

상기 미네랄 필러는 상기 수지 조성물의 투명한 광학 특성을 유지할 수 있을 정도로 함유되는 것이 바람직할 수 있고, 나아가 상기 수지 조성물의 경화 후의 내마모성과 같은 기계적 특성을 향상시킴에 있어서, 적합한 양을 선택적으로 함유시킬 수 있다.The mineral filler may be preferably contained to such an extent that it is possible to maintain transparent optical properties of the resin composition, and further, in order to improve mechanical properties such as wear resistance after curing of the resin composition, a suitable amount may be selectively contained. have.

이에 제한되지 않으나, 바람직하게 상기 미네랄 필러는 상기 수지 조성물의 5 중량% 미만, 3 중량% 미만, 2 중량% 미만으로 함유될 수있고, 또는 바람직하게 1.8 중량% 미만으로 함유시킬 수 있다.Although not limited thereto, preferably the mineral filler may be contained in less than 5% by weight, less than 3% by weight, less than 2% by weight of the resin composition, or preferably less than 1.8% by weight.

다르게는, 상기 미네랄 필러는 상기 수지 조성물의 0.1 내지 2 중량%, 0.2 내지 1.9 중량%, 또는 0.3 내지 1.8 중량%로 함유시킬 수 있다.Alternatively, the mineral filler may be contained in 0.1 to 2% by weight, 0.2 to 1.9% by weight, or 0.3 to 1.8% by weight of the resin composition.

또 다르게는 상기 미네랄 필러가 효과적으로 경화 반응에 참여할 수 있는 정도의 양을 함유하는 것으로 이해할 수 있는데, 예를 들어 상기 미네랄 필러를 상기 수지 조성물의 2 중량% 미만, 1 중량% 미만, 0.8 중량% 미만으로 함유할 수 있고, 또는 바람직하게 0.6 중량% 미만으로 함유할 수 있다.Alternatively, it can be understood that the mineral filler contains an amount that can effectively participate in the curing reaction, for example, the mineral filler is less than 2% by weight, less than 1% by weight, less than 0.8% by weight of the resin composition It may be contained as, or preferably less than 0.6% by weight.

본 발명의 다른 측면에서,In another aspect of the invention,

상기 경화성 수지 조성물로부터 제조되는 나노복합체가 제공된다.A nanocomposite prepared from the curable resin composition is provided.

여기서, 상기 나노복합체는 상기 경화성 수지 조성물이 경화된 것으로 이해될 수 있고, Here, the nanocomposite can be understood that the curable resin composition is cured,

상기 나노복합체는 제1항의 경화성 수지 조성물을 열경화, 광경화 또는 이의 조합된 방법, 예를 들어 광경화 후, 열경화하거나, 또는 열경화 후, 광경화되는 방법으로 경화시켜 제조되는 것일 수 있다.The nanocomposite may be prepared by curing the curable resin composition of claim 1 by thermosetting, photocuring, or a combination thereof, for example, photocuring, thermosetting, or thermosetting, followed by photocuring. .

본 발명의 일 구체예에서,In one embodiment of the invention,

상기 경화성 수지 조성물의 LPSQ가 가지는 경화성 단위에 의하여 경화되는 것으로 이해될 수 있다. 상기 경화성 단위는 특별히 제한되지 않으나, 아크릴레이트, 에폭시기, 또는 이 둘 모두를 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게, 에폭시기일 수 있다.It can be understood that it is hardened by the curable unit which LPSQ of the said curable resin composition has. The curable unit is not particularly limited, but may include an acrylate, an epoxy group, or both, and preferably, an epoxy group.

여기서, 상기 경화성 단위의 전환율은 상기 나노복합체가 미네랄 필러를 더 포함하는 것으로부터 개선되는 것으로 이해될 수 있다.Here, it can be understood that the conversion of the curable unit is improved from that the nanocomposite further comprises a mineral filler.

특별한 이론에 제한되는 것은 아닌, 상기 나노복합체의 미네랄 필러를 아민 기능화하는 것으로부터 도입되는 아민기에 의하여, 경화단위의 경화 전환율이 향상되는 것으로 이해될 수 있다.Without being limited to a particular theory, it can be understood that the cure group of the curing unit is improved by the amine group introduced from amine functionalizing the mineral filler of the nanocomposite.

본 발명의 일 구체예에서,In one embodiment of the invention,

본 발명 나노복합체의 경화 단위의 전환율은, 상기 나노복합체에 미네랄 필러가 도입되기 이전에 순수한 LPSQ 대비 향상되는 것이라면 특히 제한되지 않으나, 예를 들어, 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 91% 이상, 92% 이상, 93% 이상, 95% 이상, 또는 98% 이상의 전환율을 가질 수 있다.The conversion rate of the curing unit of the nanocomposite of the present invention is not particularly limited as long as it is improved compared to pure LPSQ before the mineral filler is introduced into the nanocomposite, but, for example, 70% or more, 80% or more, 90% or more, 91 At least%, at least 92%, at least 93%, at least 95%, or at least 98%.

본 발명의 다른 구체예에서,In another embodiment of the invention,

상기 광경화는 양이온 광경화 또는 라디칼 광경화일 수 있다.The photocuring may be cationic photocuring or radical photocuring.

또한, 상기 경화성 조성물에 광개시제를 더 포함하여 수행될 수 있고, 여기서, 상기 광개시제는 LPSQ(사다리형 폴리실세스퀴옥산)의 경화를 개시할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 양이온성 광개시제일 수 있다.In addition, the curable composition may be performed by further including a photoinitiator, wherein the photoinitiator is not particularly limited as long as it can initiate curing of LPSQ (ladder-type polysilsesquioxane), but is not limited thereto, for example, It may be a sex photoinitiator.

일 예로, 상기 양이온성 광개시제는, 트리아릴-설포늄 헥사플루오로-안티모네이트 염일 수 있다.For example, the cationic photoinitiator may be a triaryl-sulfonium hexafluoro-antimonate salt.

또 다른 예로, 상기 양이온성 광개시제는, 디페닐요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디페닐요오도늄 트리플레이트, 트리페닐설포늄 트리플레이트, 디페닐요오도늄 니트레이트, 트리아릴설포늄 헥사플루오로포스페이트 염, 2-(4-메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, N-히드록시-5-노르보르넨-2,3-디카복스이미드 퍼플루오로-1-부탄설포네이트, 비스(4-tert-부틸페닐)요오도늄 퍼플루오로-1-부탄설포네이트, 비스(4-tert-부틸페닐)요오도늄 퍼플루오로-1-부탄설포네이트, 비스(4-tert-부틸페닐)요오도늄 트리플레이트, 트리페닐설포늄 퍼플루오로-1-부탄설포네이트, 트리스(4-tert-부틸페닐)설포늄 퍼플루오로-1-부탄설포네이트, 비스(4-tert-부틸페닐)요오도늄 p-톨루엔설포네이트, N-히드록시나프탈이미드 트리플레이트, 디페닐요오도늄 p-톨루엔설포네이트, (4-tert-부틸페닐)디페닐설포늄 트리플레이트, 트리스(4-tert-부틸페닐)설포늄 트리플레이트, (4-페닐티오페닐)디페닐설포늄 트리플레이트, (4-플루오로페닐)디페닐설포늄 트리플레이트, (4-메틸티오페닐)메틸 페닐 설포늄 트리플레이트, (4-페녹시페닐)디페닐설포늄 트리플레이트, (4-요오도페닐)디페닐설포늄 트리플레이트, Boc-메톡시페닐디페닐설포늄 트리플레이트, (4-메톡시페닐)디페닐설포늄 트리플레이트, 디페닐요오도늄 클로라이드, 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니고, 바람직하게 자외선 조사에 의해 산을 발생할 수 있는 광산발생제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게 상기 광산발생제를 1개 이상 혼용한 시스템을 포괄적으로 적용할 수 있다.In another example, the cationic photoinitiator, diphenyl iodonium hexafluorophosphate, diphenyl iodonium triflate, triphenylsulfonium triflate, diphenyl iodonium nitrate, triarylsulfonium hexafluoro Phosphate salt, 2- (4-methoxystyryl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dica Voximide perfluoro-1-butanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium perfluoro-1-butanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium perfluoro- 1-butanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium triflate, triphenylsulfonium perfluoro-1-butanesulfonate, tris (4-tert-butylphenyl) sulfonium perfluoro- 1-butanesulfonate, bis (4-tert-butylphenyl) iodonium p-toluenesulfonate, N-hydroxynaphthalimide triflate, diphenyliodonium p-toluenesul Nate, (4-tert-butylphenyl) diphenylsulfonium triflate, tris (4-tert-butylphenyl) sulfonium triflate, (4-phenylthiophenyl) diphenylsulfonium triflate, (4-fluoro Phenyl) diphenylsulfonium triflate, (4-methylthiophenyl) methyl phenyl sulfonium triflate, (4-phenoxyphenyl) diphenylsulfonium triflate, (4-iodophenyl) diphenylsulfonium triflate , Boc-methoxyphenyldiphenylsulfonium triflate, (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium triflate, diphenyliodonium chloride, and the like, but are not limited thereto, and preferably Photoacid generators capable of generating an acid can be used without limitation, and more preferably, a system in which at least one photoacid generator is mixed may be applied comprehensively.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광개시제 함유량은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 상기 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%로 혼합되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the photoinitiator content is not particularly limited, for example, it may be mixed in 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the composition.

한편, 상기 광경화는 광 조사에 따라 LPSQ의 경화성 단위의 전환을 야기하는 것이라면, 특별히 제한되지 않는 파장대의 광을 사용할 수 있고, 바람직하게 UV 조사, 예를 들어, 고압 수은 램프를 사용하여 자외선 조사에 의하여 개시될 수 있다.On the other hand, if the photocuring causes the conversion of the curable unit of the LPSQ in accordance with the light irradiation, it is possible to use light in the wavelength range not particularly limited, preferably UV irradiation using, for example, a high-pressure mercury lamp It may be initiated by.

상기 광 조사에 의해, 경화성 단위, 예를 들어, 에폭시기의 개환반응이 개시되어, 상기 경화성 수지 조성물은 경화된다.By the said light irradiation, the ring-opening reaction of a curable unit, for example, an epoxy group is started, and the said curable resin composition hardens.

특히, 본 발명의 나노복합체는 아민 기능화된 미네랄 필러를 더 포함하는 것으로부터, 종래 광경화 외에 추가 열처리, 예를 들어, 경화성 단위가 아크릴레이트 또는 에폭시인 경우, 2시간 이상으로, 약 150℃의 추가 열처리가 요구되었던 문제점을 효과적으로 해결 할 수 있다.In particular, the nanocomposites of the present invention further comprise an amine functionalized mineral filler, so that in addition to conventional photocuring, further heat treatment, for example, when the curable unit is acrylate or epoxy, is at least about 2 hours, It can effectively solve the problem that additional heat treatment was required.

이에 제한되는 것은 아니나, 본 발명의 하기 실시예 및 실험예에서 보인 바와 같이, 본 발명의 나노복합체는 광경화만으로 목적하는 수준으로 경화 전환율이 달성됨을 실험적으로 보였다.Although not limited thereto, as shown in the following Examples and Experimental Examples of the present invention, it was experimentally shown that the nanocomposite of the present invention achieved a curing conversion at a desired level only by photocuring.

특히, 접이식, 신축성 및 플렉서블 디스플레이와 같은 형상 변형 가능 디스플레이에서, 기계적 스트레스에 취약한 고분자-기반 기판 사용이 요구되는데, 고분자-기반 기판의 열적 안정성 문제로 인하여 저온에서 효과적으로 경화될 수 있어야 하고, 이러한 관점에서, 본 발명 경화성 수지 조성물 및 나노복합체는 광경화만으로도 우수한 경화 전환율을 나타내며, 추가 열처리를 선택적으로 포함하는 경우에도, 저온의 짧은 열처리, 예를 들어, 100 ℃ 미만, 90 ℃ 미만, 85 ℃ 이하, 또는 약 10 내지 90℃, 또는 85 ℃의 열처리만이 수행되어도 충분하고, 열처리 시간은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 100분 미만, 90분 미만, 80분 이하, 또는 10분 내지 90분, 또는 80분 동안의 열처리만이 수행되어도 충분한 경화 전환율을 나타낼 수 있다.In particular, in shape-deformable displays such as foldable, stretchable, and flexible displays, the use of polymer-based substrates that are vulnerable to mechanical stress is required, and due to the thermal stability of the polymer-based substrates, they must be able to be cured effectively at low temperatures. In the present invention, the curable resin composition and the nanocomposite exhibit excellent curing conversion even by photocuring, and even when the heat treatment optionally includes additional heat treatment, a low temperature short heat treatment, for example, less than 100 ℃, less than 90 ℃, 85 ℃ or less Or only a heat treatment of about 10 to 90 ° C., or 85 ° C. is sufficient, and the heat treatment time is not particularly limited, for example, less than 100 minutes, less than 90 minutes, 80 minutes or less, or 10 to 90 minutes. Alternatively, only 80 minutes of heat treatment can be performed to show sufficient curing conversion.

따라서, 본 발명 경화성 수지 조성물 및 나노복합체는 접이식, 신축성 및 플렉서블 디스플레이와 같은 형상 변형 가능 디스플레이에 유용하게 사용될 수 있고, 예를 들어, 보호층을, 보호 필름 등으로 적용될 수 있다.Therefore, the curable resin composition and the nanocomposite of the present invention can be usefully used in shape-deformable displays such as foldable, stretchable and flexible displays, for example, a protective layer can be applied as a protective film or the like.

또한, 본 발명의 다른 구체예에서,Further, in another embodiment of the present invention,

상기 나노복합체는 하기 실시예 및 실험예를 통해 보인 바와 같이, 우수한 경도와 우수한 내마모성과 같은 우수한 기계적 특성을 나타낸다.The nanocomposite exhibits excellent mechanical properties, such as excellent hardness and good wear resistance, as shown through the following examples and experimental examples.

본 발명 나노복합체는 아민 기능화된 미네랄 필러를 특정 범위의 농도로 함유하는 것으로부터, 유리와 같은 내마모성과 플라스틱과 같은 유연성을 동시에 나타낼 수 있다.The nanocomposites of the present invention can exhibit abrasion resistance, such as glass, and flexibility, such as plastic, from containing an amine functionalized mineral filler in a specific range of concentrations.

이에, 본 발명 경화성 수지 조성물 및 나노복합체는, 이에 제한되는 것은 아니나, 예를들어, 디스플레이의 내구성을 향상시키기 위한 보호층, 보호필름으로 유용할 수 있다.Thus, the present invention curable resin composition and nanocomposite, but is not limited to, for example, may be useful as a protective layer, protective film for improving the durability of the display.

나아가, 본 발명의 또 다른 구체예에서,Furthermore, in another embodiment of the present invention,

상기 열경화는 특별히 제한되지 않고, 상기 경화성 수지 조성물이 경화될 수 있는 정되의 열처리와 열처리 시간이라면, 특별히 제한되지 않을 수 있으나, 바람직하게, 예를 들어 변형 가능 디스플레이에 적용되는 기판이 고분자 기반인 경우, 저온 열처리를 실시할 수 있고, 열처리 시간을 될 수 있다면, 짧게 하는 것이 바람직할 수 있다.The thermosetting is not particularly limited, and may be not particularly limited as long as it is a predetermined heat treatment and heat treatment time at which the curable resin composition may be cured. Preferably, for example, the substrate applied to the deformable display is polymer-based. In this case, if the low temperature heat treatment can be carried out and the heat treatment time can be made, it may be desirable to shorten it.

본 발명의 또 다른 측면에서,In another aspect of the invention,

상기 나노복합체를 포함하는 보호필름이 제공된다.There is provided a protective film comprising the nanocomposite.

본 발명의 일 구체예에서,In one embodiment of the invention,

상기 보호필름은, 보호층으로 이해될 수 있고, 예를 들어, 디스플레이 보호필름으로 사용될 수 있다.The protective film may be understood as a protective layer, for example, may be used as a display protective film.

여기서, 상기 보호필름은 상기 나노복합체가 가지는 이점, 우수한 강성과 내마모성, 유연성 등의 기계적 특성으로부터, 전자기기, 디스플레이 등의 보호필름, 특히, 접이식, 신축성 및 플렉서블 디스플레이와 같은 형상 변형 가능 디스플레이에 적용될 수 있다.Here, the protective film is applied to the protective film, such as electronic devices, displays, such as foldable, stretchable and flexible displays, from mechanical properties such as advantages, excellent stiffness and wear resistance, flexibility of the nanocomposite Can be.

본 발명의 다른 측면에서,In another aspect of the invention,

상기 경화성 수지 조성물 또는 상기 디스플레이 보호 필름을 포함하는 투명 내마모성 윈도우, 전자기기 보호용 보호막, 건축물 보호용 발수코팅막, 자외선 차단막, 플라스틱 기판, 섬유 재료의 유연 발수코팅 막, 또는 목재(건축물) 보호용 내후성 막이 제공된다.A transparent wear-resistant window comprising the curable resin composition or the display protective film, a protective film for protecting electronic devices, a water repellent coating film for building protection, a sunscreen film, a plastic substrate, a flexible water repellent coating film for textile materials, or a weatherproof film for wood (building) protection is provided. .

이하, 본 발명을 제조예, 실시예, 및 실험예를 통하여 상세히 설명한다. 단, 하기의 제조예, 실시예 및 실험예는 본 발명을 설명하기 위한 하나의 예시로 이해되어야 하며, 본 발명이 이에 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through production examples, examples, and experimental examples. However, the following Preparation Examples, Examples and Experimental Examples should be understood as one example for describing the present invention, and the present invention should not be construed as being limited thereto.

<< 제조예 1Preparation Example 1 > > LPSQ의Of LPSQ 제조 1 Manufacture 1

[반응식 1]Scheme 1

Figure 112018075690987-pat00002
Figure 112018075690987-pat00002

2구 둥근 바닥 플라스크에서, 탄산 칼륨(K2CO3) (0.06 g, 0.44 mmol) 및 탈 이온수 (7.31 g, 405.5 mmol)를 첨가하고 10분 동안 교반하였다. K2CO3의 완전한 용해 후, 테트라히드로퓨란 (THF) (13.67 g, 189.5 mmol)을 반응 혼합물에 첨가하고, 추가로 30분 동안 교반하였다. 그 후, 아르곤 분위기 하에서 단량체 2-(3,4-에폭시시클로헥실)-에틸트리메톡시실란 (30 g, 121.77 mmol)을 적하하였다. 반응 용액을 실온에서 1일 (LPSQ10) 동안 교반하였다. 그 다음, 용매를 진공에서 증발시키고, 잔류물을 디클로로메탄에 용해시켰다. 탈 이온수로 수회 세척한 후, 유기층을 MgSO4로 건조시키고 여과시켰다. 최종 LPSQ는 용매를 증발시킨 후에 얻어졌고, 추가 정제 없이 사용하였다In a two necked round bottom flask, potassium carbonate (K 2 CO 3 ) (0.06 g, 0.44 mmol) and deionized water (7.31 g, 405.5 mmol) were added and stirred for 10 minutes. After complete dissolution of K 2 CO 3 , tetrahydrofuran (THF) (13.67 g, 189.5 mmol) was added to the reaction mixture and stirred for an additional 30 minutes. Thereafter, monomer 2- (3,4-epoxycyclohexyl) -ethyltrimethoxysilane (30 g, 121.77 mmol) was added dropwise under argon atmosphere. The reaction solution was stirred for 1 day (LPSQ10) at room temperature. The solvent is then evaporated in vacuo and the residue is dissolved in dichloromethane. After washing several times with deionized water, the organic layer was dried over MgSO 4 and filtered. Final LPSQ was obtained after evaporation of the solvent and used without further purification.

<제조예 2> LPSQ의 제조 2Preparation Example 2 Preparation of LPSQ 2

반응시간을 1.5일 (LPSQ15)로 한 점을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일하게 수행하여 LPSQ를 제조하였다.LPSQ was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the reaction time was 1.5 days (LPSQ15).

<제조예 3> LPSQ의 제조 2Preparation Example 3 Preparation of LPSQ 2

반응시간을 3일 (LPSQ30)로 한 점을 제외하고, 상기 제조예 1과 동일하게 수행하여 LPSQ를 제조하였다.LPSQ was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the reaction time was 3 days (LPSQ30).

상기 제조예 1-3에 있어서, 모든 출발 물질은 Aldrich 및 TCI로부터 구입하여 정제 없이 사용하였다. In Preparation Examples 1-3, all starting materials were purchased from Aldrich and TCI and used without purification.

<< 실험예Experimental Example 1> 중합 시간에 따른 LPSQ 특성 비교 1> Comparison of LPSQ Characteristics According to Polymerization Time

중합 시간에 따라 생성된 제조예 1-3 LPSQ의 특성을 비교하기 위해, 다음과 같이 분자량, 29Si-NMR, 열적 특성, 및 광학 특성을 측정하여 평가하였다.In order to compare the properties of Preparation Example 1-3 LPSQ produced according to polymerization time, molecular weight, 29 Si-NMR, thermal properties, and optical properties were measured and evaluated as follows.

<1-1> 분자량 측정<1-1> molecular weight measurement

수득된 제조예 1-3의 LPSQ 중합체의 분자량 및 PDI는 용리액으로서 클로로포름을 사용하고 실온에서 표준으로서 폴리스티렌을 사용하는 겔 투과 크로마토 그래피(GPC, Waters)로 측정되었고, 도 1 및 하기 표 1에 나타내었다.The molecular weight and PDI of the LPSQ polymer of Preparation Example 1-3 obtained were determined by gel permeation chromatography (GPC, Waters) using chloroform as eluent and polystyrene as standard at room temperature, and are shown in FIG. 1 and Table 1 below. It was.

도 1에 보이는 바와 같이, FT-IR 분광학에 의한 작용기 분석은 LPSQ에서 Si-O-Si 진동에 기인한 1050 및 1150 cm-1에서 두 개의 비대칭 흡수 피크가 있음을 보여 주었다. 또한, 930 및 3500 cm-1에서의 실라놀기 (Si-OH)의 특징적인 흡수는 없었다.As shown in FIG. 1, functional group analysis by FT-IR spectroscopy showed that there are two asymmetric absorption peaks at 1050 and 1150 cm −1 due to Si—O—Si oscillations in the LPSQ. In addition, there was no characteristic absorption of silanol groups (Si-OH) at 930 and 3500 cm −1 .

이러한 결과로부터, K2CO3 촉매하에서 가수분해된 단량체의 소비를 통해 인시츄 중합이 완전히 진행되었으며, 얻어진 모든 LPSQ에서 사다리형 구조가 상당히 잘 형성되었음을 확인하였다.From these results, it was confirmed that the in-situ polymerization proceeded completely through the consumption of the hydrolyzed monomer under the K 2 CO 3 catalyst, and that the ladder structure was fairly well formed in all the obtained LPSQs.

<1-2> <1-2> 2929 Si-NMR 스펙트럼Si-NMR Spectrum

한편, 29Si-NMR 스펙트럼은 AVANCE Ⅲ (Bruker, 500 MHz)를 사용하여 실온에서 CDCl3 용액에서 기록하였고, T2 (-57 내지 -61 ppm) 및 T3 (-65 내지 -69 ppm)에 상응하는 특성 흡수의 강도를 측정하여, 도 2 및 하기 표 1에 나타내었다.Meanwhile, 29 Si-NMR spectra were recorded in CDCl 3 solution at room temperature using AVANCE III (Bruker, 500 MHz), and in T 2 (-57 to -61 ppm) and T 3 (-65 to -69 ppm) The intensity of the corresponding characteristic absorption was measured and shown in FIG. 2 and Table 1 below.

이로부터 수득된 제조예 1-3 LPSQ의 구조적 차원(structural orderness)을 확인하였다.The structural orderness of Preparation Example 1-3 LPSQ obtained therefrom was confirmed.

Si 원자의 케미컬 쉬프트가 이의 실록산 (-O-SiR3) 결합의 수에 의존하기 때문에, 얻어진 제조예 1-3 LPSQ의 29Si NMR 스펙트럼을 기록하여 사다리형 구조 규칙성의 정도를 비교하였다.Since the chemical shift of the Si atom depends on the number of its siloxane (—O—SiR 3) bonds, the 29 Si NMR spectrum of Production Example 1-3 LPSQ obtained was recorded and the degree of ladder structure regularity was compared.

도 2를 살펴보면, 중축합을 통해 Si 원자에 부착된 실록산 결합의 수를 Tn(Si)로 정의하면, RSi(OH)3의 T0(Si) 구조와 Si-O-Si(OH)2R의 T1(Si) 구조는 일반적으로 각각 -43 및 -51 ppm 부근의 피크를 나타낸다. 그러나, 이러한 피크는 중합 시간이 길어질수록 완전히 사라졌으며, R-Si(OSi-)3에 상응하는 T3 (-65 내지 -69 ppm)과 R-Si(OSi-)2(OH)에 상응하는 T2 (-57 내지 -61 ppm) 각각의 구조의 양은 중합시간이 길어질수록 증가하였다.Referring to FIG. 2, when the number of siloxane bonds attached to Si atoms through polycondensation is defined as T n (Si), the structure of T 0 (Si) and Si—O—Si (OH) 2 of RSi (OH) 3 are defined. The T1 (Si) structure of R generally shows peaks around -43 and -51 ppm, respectively. However, this peak is longer the polymerization time was completely disappeared, R-Si (OSi-) corresponding to T 3 (-65 to -69 ppm) and R-Si (OSi-) 2 ( OH) corresponding to the three The amount of each T 2 (-57 to -61 ppm) structure increased with longer polymerization time.

이러한 결과는 가수분해된 단량체가 인시츄 중합 중에 거의 완전히 소비되었음을 나타내며, 이는 FT-IR 분석과 일치하고, 더 긴 중합 시간에 보다 완전한 사다리 구조를 갖는 중합체가 형성되었음을 나타낸다.These results indicate that the hydrolyzed monomer was consumed almost completely during the in situ polymerization, which is consistent with the FT-IR analysis and indicated that a polymer with a more complete ladder structure was formed at longer polymerization times.

<1-3> 열적 특성 평가<1-3> Thermal Characteristic Evaluation

제조예 1-3의 열 안정성은 10 ℃ min-1의 가열 속도에서 N2 대기하에서 25 내지 600 ℃로 가열함으로써 TA Q500 기기로 분석하였고, 제조예 1-3의 열전이 거동은 Discovery DSC TA 장치를 사용하여 DSC로 N2 대기하에서 10 ℃ min-1의 가열 및 냉각 속도로 모니터링 하였고, 그 결과를 도 4 및 하기 표 1에 나타내었다.The thermal stability of Preparation Example 1-3 was analyzed by a TA Q500 instrument by heating to 25 to 600 ℃ under N 2 atmosphere at a heating rate of 10 ℃ min -1, the thermal transition behavior of Preparation Example 1-3 was Discovery DSC TA apparatus Was monitored by DSC at a heating and cooling rate of 10 ° C. min −1 under N 2 atmosphere, and the results are shown in FIG. 4 and Table 1 below.

도 4를 살펴보면, 열중량 분석 (TGA) 동안, 제조예 1-3의 모든 LPSQ는 >420 ℃까지 5 % 미만의 무게 손실을 보였다. 또한, 중량 감소의 대부분은 약 150 ℃에서 발생하였고, 이는 LPSQ에서 에폭시 그룹의 열에 의한 경화에 기인한 것으로 확인되었다(도 4의 삽화 참조).Referring to FIG. 4, during thermogravimetric analysis (TGA), all LPSQs of Preparation Examples 1-3 showed a weight loss of less than 5% up to> 420 ° C. In addition, most of the weight loss occurred at about 150 ° C., which was confirmed to be due to the thermal curing of the epoxy groups in LPSQ (see illustration in FIG. 4).

나아가, 이러한 결과로부터 제조예 1-3 LPSQ 기반 경화성 재료의 열적 안정성은 광- 및/또는 열- 경화된 막의 제조에 의해 더욱 향상될 것임을 알 수 있다.Furthermore, it can be seen from these results that the thermal stability of Preparative Examples 1-3 LPSQ based curable material will be further enhanced by the preparation of photo- and / or heat-cured films.

<1-3> 광학 특성 평가<1-3> evaluation of optical properties

제조예 1-3 LPSQ의 투명성을 평가하기 위해, 가시광 영역대 파장에 대하여 광 투과율을 측정하였고, 그 결과를 도 3 및 표 1에 나타내었다.Preparation Example 1-3 In order to evaluate the transparency of the LPSQ, the light transmittance was measured for the visible region versus the wavelength, the results are shown in Figure 3 and Table 1.

도 3에 도시된 바와 같이, 수득된 LPSQ는 가시 영역 전체에 걸쳐 99 % 이상의 우수한 광학 투명성을 나타냈다.As shown in FIG. 3, the obtained LPSQ showed excellent optical transparency of at least 99% throughout the visible region.

이로부터, 제조예 1-3은 중합체 기반의 투명 기판을 위한 매트릭스 수지로서 유용함을 알 수 있다.From this, it can be seen that Preparation Examples 1-3 are useful as matrix resins for polymer-based transparent substrates.

중합 시간Polymerization time Mn (PDI)Mn (PDI) T3/T2 T 3 / T 2 투과율
(at 400 nm)
Transmittance
(at 400 nm)
5% 중량 손실
온도
5% weight loss
Temperature
제조예 1Preparation Example 1 1 일1 day 5,654 (1.95)5,654 (1.95) 6.096.09 99%99% 441 ℃441 ℃ 제조예 2Preparation Example 2 1.5 일1.5 days 5,121 (1.85)5,121 (1.85) 9.759.75 99%99% 429 ℃429 ℃ 제조예 3Preparation Example 3 3 일3 days 5,808 (1.99)5,808 (1.99) 11.0511.05 99%99% 432 ℃432 ℃

상기 표 1에서 더 확인되는 바와 같이, 생성된 LPSQ의 분자량은 중축합의 동역학이 주로 중합에 채택된 염기, 물 및 단량체의 농도 비율에 의해 좌우되기 때문에, 중합 시간에 따라 크게 변하는 것으로 확인되었다.As further confirmed in Table 1, the molecular weight of the resulting LPSQ was found to vary greatly with the polymerization time, because the kinetics of the polycondensation mainly depends on the concentration ratio of the base, water and monomers employed in the polymerization.

<실시예 1> LPSQ-AlExample 1 LPSQ-Al 22 OO 33 나노복합체의 제조 1 Preparation of Nanocomposites 1

단계 1: 아민기가 도입된 AlStep 1: Al with Amine Group Introduced 22 OO 33 나노 입자의 제조 Preparation of Nanoparticles

S. Gupta, P. C. Ramamurthy, and G. Madras, Polym. Chem., 2, 221 (2011)에 기술된 방법에 따라, 촉매 없이 아미노-프로필트리메톡시실란 (APTMS)으로 Al2O3 나노 입자에 아민 기능화를 수행하였다.S. Gupta, PC Ramamurthy, and G. Madras, Polym. Amine functionalization was performed on Al 2 O 3 nanoparticles with amino-propyltrimethoxysilane (APTMS) without catalyst, according to the method described in Chem., 2, 221 (2011).

구체적으로, 깨끗한 Al2O3 나노 입자를 110℃에서 15시간 동안 진공 오븐에서 건조시킨 후, 나노 입자 (200mg)를 초음파 처리를 통해 무수 톨루엔에 분산시켰다. 혼합물에 APTMS (1 ml)를 첨가한 다음, 비활성 조건하에 20시간 동안 환류시켰다. 생성된 분말을 원심 분리에 의해 수집하고 톨루엔으로 수회 세척하여 미반응 APTMS를 제거하였다. 진공 오븐에서 밤새 건조시킨 후, 생성된 분말을 초음파 처리를 통해 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 (PGMEA, 20 중량%)에 재분산시켰다.Specifically, the clean Al 2 O 3 nanoparticles were dried in a vacuum oven at 110 ° C. for 15 hours, and the nanoparticles (200 mg) were dispersed in anhydrous toluene through sonication. APTMS (1 ml) was added to the mixture and then refluxed for 20 hours under inert conditions. The resulting powder was collected by centrifugation and washed several times with toluene to remove unreacted APTMS. After drying overnight in a vacuum oven, the resulting powder was redispersed in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA, 20% by weight) via sonication.

한편, 표면 개질 후 아민 기능화된 Al2O3 나노 입자가 PGMEA에 30 부피 % 까지 농도로 분산되어 있을 때에도, 유기 용매에서 나노 입자의 분산 특성은 극적으로 향상되고 침전은 관찰되지 않았다.On the other hand, even when the amine-functionalized Al 2 O 3 nanoparticles were dispersed in PGMEA at a concentration of up to 30% by volume after the surface modification, the dispersion properties of the nanoparticles in the organic solvent were dramatically improved and no precipitation was observed.

단계 2: LPSQ-AlStep 2: LPSQ-Al 22 OO 33 나노복합체의 제조 Preparation of Nanocomposites

상기 단계 1에서 수득된 아민기가 도입된 Al2O3 나노 입자들을 0.3 중량%로 제조예 3의 LPSQ(LPSQ30)에 혼입시켜 LPSQ-Al2O3 나노복합체를 제조하였다.Al 2 O 3 nanoparticles introduced with the amine group obtained in step 1 was incorporated into the LPSQ (LPSQ30) of Preparation Example 3 at 0.3% by weight to prepare an LPSQ-Al 2 O 3 nanocomposite.

<실시예 2> LPSQ-AlExample 2 LPSQ-Al 22 OO 33 나노복합체의 제조 2 Preparation of Nanocomposites 2

실시예 1의 단계 2에서 아민기가 도입된 Al2O3 나노 입자들을 0.6 중량%로 제조예 3의 LPSQ(LPSQ30)에 혼입시킨 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 같이 수행하여 LPSQ-Al2O3 나노복합체를 제조하였다.Except that the Al 2 O 3 nanoparticles introduced with the amine group in step 2 of Example 1 was incorporated into LPSQ (LPSQ30) of Preparation Example 3, LPSQ-Al 2 O 3 nanocomposites were prepared.

<실시예 3> LPSQ-AlExample 3 LPSQ-Al 22 OO 33 나노복합체의 제조 3 Preparation of Nanocomposites 3

실시예 1의 단계 2에서 아민기가 도입된 Al2O3 나노 입자들을 0.9 중량%로 제조예 3의 LPSQ(LPSQ30)에 혼입시킨 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 같이 수행하여 LPSQ-Al2O3 나노복합체를 제조하였다.Except that the Al 2 O 3 nanoparticles introduced with the amine group in step 2 of Example 1 was incorporated into the LPSQ (LPSQ30) of Preparation Example 3, LPSQ-Al 2 O 3 nanocomposites were prepared.

<실시예 4> LPSQ-AlExample 4 LPSQ-Al 22 OO 33 나노복합체의 제조 4 Preparation of Nanocomposites 4

실시예 1의 단계 2에서 아민기가 도입된 Al2O3 나노 입자들을 1.8 중량%로 제조예 3의 LPSQ(LPSQ30)에 혼입시킨 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 같이 수행하여 LPSQ-Al2O3 나노복합체를 제조하였다.Except that the Al 2 O 3 nanoparticles in which the amine group was introduced in step 2 of Example 1 was incorporated in the LPSQ (LPSQ30) of Preparation Example 3 in the weight ratio of LPSQ-Al 2 O 3 nanocomposites were prepared.

<실시예 5> LPSQ-AlExample 5 LPSQ-Al 22 OO 33 나노복합체의 제조 5 Preparation of Nanocomposites 5

실시예 1의 단계 2에서 아민기가 도입된 Al2O3 나노 입자들을 3.0 중량%로 제조예 3의 LPSQ(LPSQ30)에 혼입시킨 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 같이 수행하여 LPSQ-Al2O3 나노복합체를 제조하였다.Except that the Al 2 O 3 nanoparticles introduced with the amine group in step 2 of Example 1 was incorporated into the LPSQ (LPSQ30) of Preparation Example 3 in 3.0% by weight, was carried out as in Example 1 LPSQ-Al 2 O 3 nanocomposites were prepared.

<실험예 2> AlExperimental Example 2 Al 22 OO 33 나노입자의 아민 기능화 확인 Confirmation of Amine Functionalization of Nanoparticles

상기 실시예 단계 1에서 수행한 아민 기능화를 확인하기 위하여, FT-IR 측정을 실시하였다.In order to confirm the amine functionalization performed in Example step 1 above, FT-IR measurements were performed.

그 결과, 도 6을 살펴보면, Al2O3 나노 입자의 아민 기능화는 N-H 굽힘 및 C-N 신장에 각각 해당하는 1600 및 1120 cm-1 부근의 FT-IR 스펙트럼의 특성 피크로 확인되었다.As a result, looking at Figure 6, the amine functionalization of the Al 2 O 3 nanoparticles was confirmed as a characteristic peak of the FT-IR spectrum around 1600 and 1120 cm -1 corresponding to NH bending and CN elongation, respectively.

또한, Si-O-Al 결합을 나타내는 1120 및 1030cm-1 부근의 강한 흡수 피크 또한 Al2O3 나노 입자의 성공적인 아민 기능화를 확인하였었다.In addition, strong absorption peaks around 1120 and 1030 cm −1 indicating Si—O—Al bonds also confirmed successful amine functionalization of Al 2 O 3 nanoparticles.

한편, 동적 광 산란으로 측정여 도 5에서 확인되는 바와 같이, 기능화된 Al2O3 나노 입자 크기 분포의 D50 = 51.7 nm로 확인되었고, 이는 순수한 Al2O3 나노 입자 (50.0 nm)와 비교하여, 입자 크기 차이는 거의 없는 것으로 확인되었다.On the other hand, as measured in dynamic light scattering, as confirmed in FIG. 5, D 50 = 51.7 nm of the size distribution of the functionalized Al 2 O 3 nanoparticles was found, which was compared with pure Al 2 O 3 nanoparticles (50.0 nm). As a result, there was almost no difference in particle size.

<실험예 3> 투과 전자 현미경 (TEM) 측정Experimental Example 3 Transmission Electron Microscope (TEM) Measurement

고분해능 투과 전자 현미경 (HR-TEM), JEM-3010 (JEOL)을 사용하여 본 발명 실시예 LPSQ-Al2O3 나노복합체의 나노 입자 크기 분포를 측정하였다.Of the Example LPSQ-Al 2 O 3 Nanocomposites of the Invention Using High Resolution Transmission Electron Microscopy (HR-TEM), JEM-3010 (JEOL) Nano particle size distribution was measured.

구체적으로, 유리 기판상에 실시예 1-5의 LPSQ30-Al2O3를 또는 순수 LPSQ(제조예 3)를 코팅한 후, 생성된 필름을 UV-경화 및 열-경화시켰다. 이어서, 경화 막을 박리하여 분리한 후, 메탄올에 분산시켜 TEM 그리드에 적하한 후, TEM 이미지를 수집하였다.Specifically, after coating the LPSQ30-Al 2 O 3 of Example 1-5 or pure LPSQ (Preparation Example 3) on the glass substrate, the resulting film was UV-cured and heat-cured. Subsequently, the cured film was peeled off and separated, and then dispersed in methanol and added dropwise to the TEM grid, and then TEM images were collected.

그 결과, 도 7에서 확인되듯이, 산란 효과로 인해 400nm 이하의 파장에서 투과율이 약간 감소하는 것으로 보이나, 실시예 1-5 모두 가시 광선 영역에서 90 % 이상의 투과율이 유지되는 것을 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 7, the transmittance seems to decrease slightly at the wavelength of 400 nm or less due to the scattering effect, but in Example 1-5, it was confirmed that the transmittance of 90% or more was maintained in the visible light region.

다른 한편, 도 8에서 확인되듯이, 아민 기능화된 Al2O3 나노 입자와 LPSQ 사이의 우수한 상용성. 호환성을 확인할 수 있는데, 구체적으로 첨가된 Al2O3 나노 입자는 독립적으로 최대 3 중량% 까지 존재할 수 있고, 일부 클러스터 입자는 1.8 중량%부터 관찰되었다.On the other hand, as shown in FIG. 8, good compatibility between amine functionalized Al 2 O 3 nanoparticles and LPSQ. Compatibility can be confirmed, specifically, the added Al 2 O 3 nanoparticles can be present independently up to 3% by weight, some cluster particles were observed from 1.8% by weight.

TEM 이미지 측정으로부터, Al2O3 나노 입자들은 다중 결합을 통해 LPSQ 중합체 매트릭스로 용이하게 혼입될 수 있고, 나노입자에 도입된 아민기를 통하여 LPSQ의 에폭시 잔기와 공유 결합할 것으로 예상되었다.From TEM image measurements, it was expected that Al 2 O 3 nanoparticles could be easily incorporated into the LPSQ polymer matrix via multiple bonds and covalently bonded with the epoxy residues of LPSQ through amine groups introduced to the nanoparticles.

또한, 탁월한 투명성은 고해상도 투과 전자 현미경 (TEM) 및 해당 에너지 분산 X 선 분광법 2D 매핑에 의해 입증된 것처럼, 나노미터-규모의 하이브리드화에 기인한 것으로 생각되었고, 나노미터 스케일 상에 이들의 구성 요소가 균일하게 분포되어 있는, 비결정성의 물질인 것으로 확인되었다.In addition, excellent transparency was thought to be due to nanometer-scale hybridization, as demonstrated by high resolution transmission electron microscopy (TEM) and corresponding energy dispersive X-ray spectroscopy 2D mapping, and their components on the nanometer scale. Was found to be an amorphous material, which was uniformly distributed.

<실험예 4> 광- 및 열-경화 효율 평가Experimental Example 4 Evaluation of Light- and Heat-Curing Efficiency

본 발명 실시예 나노복합체의 아민 기능화된 Al2O3 입자로부터 개선되는 경화 효율을 확인하기 위하여, 다음과 같이 실험하였다.Example of the Invention In order to confirm the curing efficiency improved from the amine functionalized Al 2 O 3 particles of the nanocomposites, the following experiments were carried out.

구체적으로, 실시예 1의 LPSQ30-Al2O3(0.3 중량%) 나노복합체와, 순수한 LPSQ30의 광- 및 열- 경화 효율을 비교하였다. 트리아릴-설포늄 헥사플루오로-안티모네이트 염을 LPSQ30에서 에폭시 잔기의 개환 반응을 위한 양이온성 광개시제로 사용하였고, 개환 반응은 경화 반응에 의해 생성된 히드록시기에 상응하는 3400 cm-1 부근의 FT-IR 스펙트럼의 강도 변화에 의해 확인되었다.Specifically, the light- and heat-curing efficiencies of the LPSQ30-Al 2 O 3 (0.3 wt.%) Nanocomposites of Example 1 and pure LPSQ30 were compared. Triaryl-sulfonium hexafluoro-antimonate salt was used as the cationic photoinitiator for the ring-opening reaction of epoxy residues in LPSQ30, the ring-opening reaction being FT around 3400 cm -1 corresponding to the hydroxyl group produced by the curing reaction. It was confirmed by the intensity change of the IR spectrum.

도 9 및 도 10에 확인되는 바와 같이, LPSQ30이 Al2O3 나노 입자를 함유하는지 여부에 관계없이, LPSQ30의 에폭시 그룹은 자외선 조사 및 후속 열처리에 의한 개환 반응을 통해 성공적으로 상호 연결되어 단일체(monolithic) 물질을 생성하는데, 다만, 순수한 LPSQ30의 경우 UV 경화 후 잔존하는 에폭시 그룹이 확인되는 바, 필수적으로 85 ℃에서 20분 동안의 추가 열처리가 요구되는 반면, 본 발명의 LPSQ30-Al2O3 (0.3 중량%)의 경우, 동일한 조건하에서 UV 경화만으로도 목적하는 수준의 경화 효율을 확인하였다.As can be seen in FIGS. 9 and 10, irrespective of whether or not LPSQ30 contains Al 2 O 3 nanoparticles, the epoxy groups of LPSQ30 are successfully interconnected through ring opening reaction by UV irradiation and subsequent heat treatment. monolithic) material, except for pure LPSQ30, where the remaining epoxy groups are identified after UV curing, essentially requiring additional heat treatment at 85 ° C. for 20 minutes, whereas LPSQ30-Al 2 O 3 of the present invention In the case of (0.3% by weight), the curing level of the desired level was confirmed only by UV curing under the same conditions.

구체적으로, 에폭시 전환율을 정량적으로 분석하기 위해, 지환식 에폭시 그룹에 해당하는 FT-IR 스펙트럼에서 880cm-1의 흡수 강도의 변화를 자외선 노출 및 85 ℃에서 열 경화 동안 여러번 모니터링 하였다.Specifically, in order to quantitatively analyze the epoxy conversion, the change in absorption intensity of 880 cm −1 in the FT-IR spectrum corresponding to the alicyclic epoxy group was monitored several times during ultraviolet exposure and thermal curing at 85 ° C.

도 11에서 확인되는 바와 같이, UV 노출은 경화 반응을 효과적으로 촉진하여 LPSQ30 및 LPSQ30-Al2O3 (0.3 wt %) 모두에서 0.5 J의 노출량에서 87%의 에폭시 전환 효율을 달성하였다. 에폭시 전환 효율은 UV 조사량을 2 J로 증가시키면 LPSQ30에서 89.0 %, LPSQ30-Al2O3에서 91.4 % (0.3 wt %)로 증가하는 것을 확인하였고,As can be seen in FIG. 11, UV exposure effectively promoted the curing reaction to achieve 87% epoxy conversion efficiency at an exposure of 0.5 J in both LPSQ30 and LPSQ30-Al2O3 (0.3 wt%). Epoxy conversion efficiency was found to increase to 89.0% at LPSQ30 and 91.4% (0.3 wt%) at LPSQ30-Al 2 O 3 as UV irradiation dose increased to 2 J,

추가적으로, UV 경화된 시료를 85 ℃에서 20분간 연속 가열할 때, LPSQ30의 에폭시 전환율은 91.7 %로 증가하였으나 LPSQ30-Al2O3 (0.3 중량%)의 전환율은 거의 변하지 않았다(91.3 %).Additionally, when the UV cured sample was continuously heated at 85 ° C. for 20 minutes, the epoxy conversion of LPSQ30 increased to 91.7%, but the conversion of LPSQ30-Al 2 O 3 (0.3 wt.%) Remained almost unchanged (91.3%).

따라서, 본 발명의 LPSQ30-Al2O3 (0.3 중량%)의 경우, 후속 열처리를 실시하여도, 에폭시 그룹의 추가 반응이 일어나지 않는 바, 후속 열처리가 불필요한 것임을 확인하였고, 광경화만으로도 충분한 경화 효율이 달성됨을 확인하였다.Therefore, in the case of LPSQ30-Al 2 O 3 (0.3% by weight) of the present invention, even after the subsequent heat treatment, the addition reaction of the epoxy group does not occur, it was confirmed that the subsequent heat treatment is unnecessary, sufficient curing efficiency only by photocuring It was confirmed that this was achieved.

<실험예 5> 기계적 특성 평가Experimental Example 5 Evaluation of Mechanical Properties

본 발명 실시예 LPSQ-Al2O3 나노복합체의 기계적 특성을 평가하기 위하여, 다음과 같이 실험하였다.Example of the Invention In order to evaluate the mechanical properties of the LPSQ-Al 2 O 3 nanocomposite, the following experiment was carried out.

유리 기판 상에 균일한 막 (20 ㎛)의 LPSQ를 형성한 후, 나노 인덴테이션 실험을 위한 시편이 연속 경화 공정에 의해 준비되었다. 샘플을 고압 수은 램프를 사용하여 자외선 조사(2.0 J)한 후, 85 ℃에서 80분 동안 열처리 하였다. LPSQ-Al2O3 나노복합체는 양이온성 광개시제 (트리아릴-술포늄 헥사플루오로안티모네이트 염)를 함유한 LPSQ30 수지에 Al2O3 나노 입자 (0.3, 0.6 및 0.9 중량%)를 균일하게 혼합한 후에 동일한 제조 공정을 사용하여 제조되었다.After forming a uniform film (20 μm) of LPSQ on the glass substrate, specimens for nanoindentation experiments were prepared by a continuous curing process. The sample was irradiated with ultraviolet (2.0 J) using a high pressure mercury lamp and then heat treated at 85 ° C. for 80 minutes. LPSQ-Al 2 O 3 nanocomposites uniformly distribute Al 2 O 3 nanoparticles (0.3, 0.6 and 0.9 wt.%) To LPSQ30 resin containing cationic photoinitiator (triaryl-sulfonium hexafluoroantimonate salt). After mixing it was made using the same manufacturing process.

나노 인덴테이션(압입) 실험은 다이아몬드 베르코비치(Berkovich 팁과 광학 현미경이 장착된 Nano Indenter® XP 장비(MTS 시스템)를 사용하여 수행되었다.Nano indentation (indentation) experiments were performed using a diamond Berkovich (Nano Indenter® XP instrument (MTS system) equipped with Berkovich tip and optical microscope).

모든 인덴테이션압 실험은 동일한 로드-언로드 순서를 사용하여 수행되었다. 즉,로딩 (0 내지 100 mN), 0.5 초 동안 100 mN에서 유지, 및 빠르게 언로딩 (100 에서 0 mN로)의 순서로 인덴테이션압을 주었다. 올리버-파르(Oliver-Pharr) 분석을 이용하여 얻어진 로드 변위 곡선으로부터 유효 탄성계수 및 나노 인덴테이션 경도를 계산하였다.All indentation pressure experiments were performed using the same load-unload order. That is, the indentation pressure was given in the order of loading (0-100 mN), holding at 100 mN for 0.5 seconds, and rapidly unloading (100 to 0 mN). Effective elastic modulus and nano indentation hardness were calculated from the rod displacement curve obtained using Oliver-Pharr analysis.

도 12에서 확인되는 바와 같이, 아민 기능화된 Al2O3 나노 입자를 LPSQ와 혼합하여 나노복합체를 제조한 실시예의 경우, 순수한 LPSQ 대비 나노 인덴테이션 경도 (H)는 0.69에서 1.09 GPa로 증가하였고 유효 탄성계수 (E *)는 9.21에서 12.16 GPa로 증가하였다.As shown in FIG. 12, in the example of preparing the nanocomposite by mixing the amine functionalized Al 2 O 3 nanoparticles with LPSQ, the nano-indentation hardness (H) compared to pure LPSQ was increased from 0.69 to 1.09 GPa and was effective. The modulus of elasticity (E *) increased from 9.21 to 12.16 GPa.

또한, 도 13에서 나노 인덴테이션 시험을 지정된 시험 조건하에 광학 현미경으로 확인한 바와 같이, 어떠한 시편에서도 영구 변형을 유도하지 않았다.In addition, the nanoindentation test in FIG. 13 did not induce permanent deformation in any specimen, as confirmed by optical microscopy under the specified test conditions.

이러한 결과로부터, 본 발명 LPSQ30-Al2O3 나노복합체가 내마모성 코팅에 매우 적합함을 알 수 있다.From these results, it can be seen that the present invention LPSQ30-Al 2 O 3 nanocomposites are very suitable for wear-resistant coatings.

한편, 본 발명 나노복합체의 유망한 기계적 특성을 다른 일반 재료의 특성과 비교하기 위해, 도 14에 보이는 바와 같이, 다양한 엔지니어링 재료의 H에 대한 E의 재료 선택 차트를 준비하였다.On the other hand, in order to compare the promising mechanical properties of the present nanocomposites with those of other general materials, a material selection chart of E versus H of various engineering materials was prepared, as shown in FIG. 14.

도 14에서, 대각선 파선은 항복 압력에 대한 저항과 직접 관련이 있는 H3/E*2 값에 따른 선택 기준을 나타낸다. 합하여진 기계적 성질 (높은 H와 낮은 E*) 때문에, 본 발명 나노복합체의 H3/E*2 값은 중합성 재료의 최고 값을 초과하고 소다-라임 유리와 같은 세라믹의 값과 유사한 수준으로 확인되었다.In Fig. 14, the diagonal dashed lines represent the selection criteria according to the H 3 / E * 2 values directly related to the resistance to yield pressure. Because of the combined mechanical properties (high H and low E * ), the H 3 / E * 2 values of the inventive nanocomposites exceed the highest values of the polymerizable materials and are identified at levels comparable to those of ceramics such as soda-lime glass. It became.

또한, 본 발명 나노복합체는 유사한 경화성 작용기 및 보강 충전제 (실리카)를 함유하는 에폭시-실리카 나노복합체 대비 우수한 내마모성을 달성하는 것으로 확인되었다.In addition, the present nanocomposites have been found to achieve superior wear resistance compared to epoxy-silica nanocomposites containing similar curable functional groups and reinforcing fillers (silica).

이러한 결과는, 첨가된 아민 기능화된 Al2O3 나노 입자가 LPSQ와 공유적으로 상호 결합될 수 있는 바, 나노복합체의 내마모성에 중심점 역할을 하는 것으로 생각되었다. 그러나, 첨가된 Al2O3 나노 입자의 함량이 0.6 중량%를 초과하면, Al2O3가 경화 반응에 효과적으로 관여하지 못하여, 가소제 효과로 인한 내마모성의 감소가 있을 것으로 추정되었다.These results were thought to play a pivotal role in the wear resistance of the nanocomposites as the added amine functionalized Al 2 O 3 nanoparticles could covalently bind to LPSQ. However, when the content of the added Al 2 O 3 nanoparticles exceeds 0.6% by weight, Al 2 O 3 is not effectively involved in the curing reaction, it was estimated that there is a decrease in wear resistance due to the plasticizer effect.

본 발명에 따라, Al2O3 나노 입자를 함유한 LPSQ 나노복합체는, LPSQ에 적용된 경화 단위인 에폭시의 전환율을 순수 LPSQ 대비 향상시키는 것으로 확인되었고, 경도, 내마모성 등의 기계적 특성에 있어서도, 순수 LPSQ, 종래 사용되었던 제품과 재료 대비 개선된 기계적 특성을 나타내는 것으로 확인되었다.According to the present invention, LPSQ nanocomposites containing Al 2 O 3 nanoparticles have been found to improve the conversion of epoxy, which is a curing unit applied to LPSQ, compared to pure LPSQ, and also pure LPSQ in mechanical properties such as hardness and wear resistance. It has been found to exhibit improved mechanical properties compared to conventionally used products and materials.

또한, 본 발명 LPSQ-Al2O3 나노복합체의 우수한 기계적 성질은 LPSQ의 유기-무기 하이브리드-유형 화학 구조의 3차원적으로 상호 연결된 네트워크뿐만 아니라 LPSQ와 공유적으로 상호 연결된 아민 기능화된 Al2O3 나노 입자에 의해 제공되는 효과(추가 보강) 때문임을 알 수 있다.In addition, the excellent mechanical properties of the LPSQ-Al 2 O 3 nanocomposites of the present invention are not only three-dimensionally interconnected networks of organic-inorganic hybrid-type chemical structures of LPSQ, but also amine functionalized Al 2 O covalently interconnected with LPSQ. It can be seen that this is due to the effect (additional reinforcement) provided by the 3 nanoparticles.

Claims (11)

식 (RSiO1.5)의 단위를 적어도 하나 이상 포함하는 사다리형 폴리실세스퀴옥산; 및 아민 기능화된 미네랄 필러를 포함하는 경화성 수지 조성물이되,
여기서, 상기 R은 적어도 하나의 에폭시기로 치환된 C3-C10의 사이클로알킬-C1-C5알킬인, 경화성 수지 조성물.
Ladder-shaped polysilsesquioxanes containing at least one unit of formula (RSiO 1.5 ); And curable resin composition comprising an amine functionalized mineral filler,
Wherein R is C 3 -C 10 cycloalkyl-C 1 -C 5 alkyl substituted with at least one epoxy group.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 사다리형 폴리실세스퀴옥산은 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 경화성 수지 조성물:
[화학식 1]
Figure 112018075690987-pat00003

(상기 화학식 1에 있어서, n은 1 내지 1000의 정수이다).
The method of claim 1,
The ladder-type polysilsesquioxane is characterized in that it comprises at least one or more units represented by the following formula (1), curable resin composition:
[Formula 1]
Figure 112018075690987-pat00003

(In Formula 1, n is an integer of 1 to 1000).
제1항에 있어서,
상기 아민 기능화된 미네랄 필러는 Al2O3, TiO2, ZrO2, Si02, B2O3, P205, Ge02, TeO2, As2O3 및 V205, TiO2-코팅된 마이카 소형판 (TiO2-coated mica platelets), 규산염 및 붕규산염(borosilicates)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 아민 기능화된 것인, 경화성 수지 조성물.
The method of claim 1,
The amine functionalized mineral filler is Al 2 O 3 , TiO 2, ZrO 2 , Si0 2 , B 2 O 3 , P 2 0 5 , Ge0 2 , TeO 2 , As 2 O 3 and V 2 0 5 , TiO 2 − At least one member selected from the group consisting of coated mica plates (TiO 2 -coated mica plates), silicates and borosilicates is amine functionalized.
삭제delete 삭제delete 제1항의 경화성 수지 조성물로부터 제조되는 나노복합체.
Nanocomposite prepared from the curable resin composition of claim 1.
제7항에 있어서,
상기 나노복합체는 상기 경화성 수지 조성물을 광경화시켜 제조되는 것인, 나노복합체.
The method of claim 7, wherein
The nanocomposite is prepared by photocuring the curable resin composition, nanocomposites.
제8항에 있어서,
상기 나노복합체는 광경화시, 상기 경화성 수지 조성물 외에 광개시제를 더 포함하여 광경화되는 것을 특징으로 하는, 나노복합체.
The method of claim 8,
When the nanocomposite is photocured, the nanocomposite further comprises a photoinitiator in addition to the curable resin composition.
제7항의 나노복합체를 포함하는 디스플레이 보호필름.
Display protective film comprising the nanocomposite of claim 7.
제1항의 경화성 수지 조성물을 포함하는 투명 내마모성 윈도우, 전자기기 보호용 보호막, 건축물 보호용 발수코팅막, 자외선 차단막, 플라스틱 기판, 섬유 재료의 유연 발수코팅 막, 또는 목재(건축물) 보호용 내후성 막.
A transparent wear-resistant window comprising the curable resin composition of claim 1, a protective film for protecting electronic devices, a water-repellent coating film for building protection, a sunscreen film, a plastic substrate, a flexible water-repellent coating film for textile materials, or a weatherproof film for protecting wood (buildings).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102259822B1 (en) * 2020-07-30 2021-06-02 (주)애드파인테크놀러지 Coating materials, and application process for ultra thin glass as cover window of ultrathin display and electronic devices by using the same

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