KR102126708B1 - 화합물 - Google Patents

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Abstract

본 출원은, 경화성 조성물, 경화체 및 경화성 조성물과 경화체의 용도에 관한 것이다. 본 출원에서는 특정 구조의 경화성 화합물을 포함하여, 경화전의 조성물의 점도의 상승 없이 경화물의 응집력을 높이고, 그 탄성률의 상승도 최소화할 수 있으며, 계면 접착력의 개선의 효과와 비반응성 올리고머의 비율도 최소화할 수 있는 경화성 조성물이 제공될 수 있다. 상기 경화성 조성물은 다양한 광학적 용도에 적용될 수 있으며, 예를 들면, 디스플레이 장치의 다양한 광학 기능 부재의 접합, 예를 들면, 터치 패널과 표시 패널의 접합 (Directing Bonding)에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

화합물{Compound}
본 출원은 화합물, 경화성 조성물 및 그들의 용도에 관한 것이다.
디스플레이 장치는, 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이 표시 패널(301) 상에 탑재하는 터치 패널(302)을 구비할 수 있다. 이 경우, 표시 패널을 보호하기 위해, 표시 패널과 터치 패널의 사이에 스페이서(303)를 개재시킴으로써, 표시 패널과 터치 패널 사이에 에어갭(304)을 형성할 수 있다. 그러나, 이러한 에어갭(304)은, 광산란을 통해 콘트라스트를 저하시키고, 패널 박형화에도 방해가 된다.
특허문헌 1은, 에어갭에 수지를 충전하는 기술을 제안하고 있다. 이와 같이 에어갭에 충전되는 수지는, OCR(Optically Clear Resin)로도 불리운다. 이러한 OCR에 요구되는 물성으로는 광학적 특성을 포함하여 수축율, 유전율, 가교도 및 접착 특성 등이 있다.
예를 들면, OCR은 에어갭의 효과적인 충전을 위해 경화전에는 가급적 낮은 점도가 요구되지만, 경화된 후에는 적절한 계면 접착력과 응집력이 확보되어야 한다. 또한, 경화된 OCR의 탄성률이 지나치게 높은 경우에도 여러 문제가 유발될 수 있어서, 적절한 탄성률 수준이 유지될 필요도 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 제2005-55641호
본 출원은 화합물, 경화성 조성물 및 그들의 용도를 제공한다.
본 출원은 화합물에 대한 것이다. 상기 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다. 하기 화학식 1의 화합물은 올리고머 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112017031782249-pat00001
화학식 1에서 A는 폴리알킬렌옥시드 단위를 포함하는 코어이고, B는 상기 코어에 연결되어 있는 사슬로서, 폴리알킬렌옥시드 단위를 포함하며, 말단에 중합성 관능기가 연결되어 있는 사슬이고, n은 0 이상의 수이며, m은 1 이상의 수이고, n+m은 3 이상의 수이며, K는 -L-R일 수 있다.
상기 K에서 L은 링커이고, R은 중합성 관능기이다.
화학식 1의 화합물은, 코어인 A에 3개 이상의 사슬(B 및/또는 K)이 연결되어 있는 구조를 가진다. 이러한 구조는 방사상 구조라고 불리울 수 있다. 이러한 구조는 경화성 조성물이 저점도를 유지하는 것에 기여할 수 있다. 화학식 1의 사슬(B 및/또는 K)의 말단은 중합성 관능기일 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 중합성 관능기의 대표적인 예는, 아크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일기 또는 메타크릴로일옥시기 등이지만, 상기에 제한되지 않고, 업계에서 공지되어 있는 모든 종류의 중합성 관능기가 적용될 수 있다.
화학식 1의 화합물은, 중합성 관능기를 적어도 3개 이상 포함하는 다관능성 화합물이며, 이러한 화합물은, 경화성 조성물을 형성하는 것에 사용될 수 있다. 화학식 1의 화합물은, 상기 경화성 조성물이 적정한 점도를 가지면서, 경화되면, 지나친 탄성률의 증가 없이 우수한 응집력과 접착력이 발현되도록 할 수 있다.
화학식 1의 화합물의 코어 및 사슬에는 각각 하나 이상의 폴리알킬렌옥시드 단위가 포함되어 있을 수 있다. 상기 폴리알킬렌옥시드 단위를 포함하는 사슬은, 화학식 1에서 K 및/또는 B로 표시되는 사슬일 수 있고, 예를 들면, B로 표시되는 사슬일 수 있다.
본 출원에서 용어 폴리알킬렌옥시드 또는 폴리알킬렌글리콜은 탄소수 2 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기를 가지는 알킬렌옥시드 단위를 2개 이상 포함하는 대상을 지칭할 수 있다. 상기에서 알킬렌기의 탄소수는 2 내지 8 또는 2 내지 4이거나, 2 또는 3일 수 있다.
본 출원에서 폴리알킬렌옥시드의 구체적인 예는 폴리에틸렌옥시드 또는 폴리프로필렌옥시드가 있고, 폴리알킬렌글리콜의 구체적인 예는 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리프로필렌글리콜가 있다.
일 예시에서 화학식 1의 코어(A)는, 폴리알킬렌폴리올 유래 코어일 수 있다. 본 명세서에서 용어 폴리알킬렌폴리올 화합물은, 폴리알킬렌옥시드 단위를 가지고, 또한 히드록시기를 3개 이상 포함하는 화합물을 의미한다. 상기에서 히드록시기는 폴리알킬렌폴리올 화합물의 말단에 존재할 수 있다. 예를 들면, 상기 폴리알킬렌폴리올 화합물의 말단의 히드록시기의 적어도 하나에 상기 사슬(B 및/또는 K)이 부가되어 상기 화학식 1의 화합물이 형성될 수 있다. 상기 코어(A)를 형성하는 폴리알킬렌폴리올 화합물은, 트리올 이상, 즉 3개 이상의 말단 히드록시기를 포함하는 화합물일 수 있고, 그러한 히드록시기를 매개로 상기 사슬(화학식 1의 B 및/또는 K)이 부가되어 있을 수 있다. 상기 폴리알킬렌폴리올 화합물이 포함하는 말단의 히드록시기의 수는 30 이하, 25 이하, 20 이하, 15 이하, 10 이하, 5 이하 또는 4 이하일 수 있다. 따라서, 상기 화학식 1에서 n과 m의 합계(n+m)는, 3 이상일 수 있고, 또한 30 이하, 25 이하, 20 이하, 15 이하, 10 이하, 5 이하 또는 4 이하일 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 화학식 1의 코어(A)의 분자량, 폴리에틸렌옥시드 및 폴리프로필렌옥시드의 포함 형태 등에 대한 내용은, 상기 화학식 1의 코어(A) 자체에 대한 내용이거나, 혹은 상기 코어(A)를 형성하는 폴리알킬렌폴리올 화합물에 대한 것일 수 있다.
화학식 1의 화합물에서 코어(A)의 중량평균분자량은 1000 내지 10,000의 범위 내일 수 있다. 본 출원에서 용어 중량평균분자량은 GPC(Gel Permeation Chromatograph)로 측정되는 표준 폴리스티렌(the standard polystyrene)에 대한 환산값이고, 본 명세서에서 달리 언급하지 않는 한, 용어 분자량은 중량평균분자량을 의미한다. 상기 코어(A)의 분자량은 다른 예시에서 2,000 이상, 3,000 이상, 4,000 이상, 5,000 이상 또는 6,000 이상일 수 있다. 또한, 상기 코어(A)의 분자량은 다른 예시에서 약 9,000 이하, 약 8,000 이하, 약 7,000 이하, 약 6,000 이하 또는 약 5,000 이하일 수 있다.
화학식 1의 화합물에서 코어(A)는 폴리에틸렌옥시드 단위 또는 폴리프로필렌옥시드 단위 중 하나 이상의 단위를 포함할 수 있다. 코어(A)가 상기 단위를 모두 포함할 경우에 화학식 1의 화합물에서 코어 내의 폴리프로필렌옥시드 단위의 몰수(P) 및 폴리에틸렌옥시드 단위의 몰수(E)의 비율(P/E)은 1 내지 10의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 비율(P/E)은 다른 예시에서 1.5 이상, 2 이상, 2.5 이상, 3 이상, 3.5 이상 또는 4 이상일 수 있다. 상기 비율(P/E)은 다른 예시에서 9.5 이하, 9 이하, 8.5 이하, 8 이하, 7.5 이하, 7 이하, 6.5 이하, 6 이하, 5.5 이하 또는 약 5 이하일 수 있다.
코어를 형성할 수 있는 상기 폴리알킬렌폴리올 화합물로는, 예를 들면, KPX PP-2000, KPX PP-2600, KPX GP-4000, KPX-GP-5000, KPX GP-4000 또는 KPX-HP3753 등의 명칭으로 공지된 폴리알킬렌폴리올 화합물을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
화학식 1에서 코어(A)와 사슬(B)에는 각각 하나 이상의 폴리알킬렌옥시드 단위가 포함되어 있을 수 있다. 상기에서 폴리알킬렌옥시드 단위의 구체적인 형태는 전술한 바와 같다.
이러한 폴리알킬렌옥시드 단위는 예를 들면 하기 화학식 A로 표시될 수 있다.
[화학식 A]
Figure 112017031782249-pat00002
화학식 A에서 L은, 탄소수 2 내지 12, 2 내지 8 또는 2 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기이거나, 혹은 탄소수 2 또는 3의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기일 수 있다.
예를 들어, 화학식 A의 L이 탄소수 2의 알킬기인 경우에 상기 화학식 A는 하기 화학식 B로 표시될 수 있고, 탄소수 3의 일킬기인 경우에는 하기 화학식 C로 표시될 수 있다. 이하 본 명세서에서는 하기 화학식 B의 단위를 간단히 PEG 단위로 호칭할 수 있고, 하기 화학식 C의 단위는 간단하게 PPG 단위로 호칭할 수 있다.
[화학식 B]
Figure 112017031782249-pat00003
[화학식 C]
Figure 112017031782249-pat00004
하나의 예시에서 화학식 1의 코어(A)와 사슬(B)은 상기 화학식 A에서 L이 탄소수 2 또는 3인 단위를 포함할 수 있고, 예를 들면, 상기 PEG 또는 PPG 단위를 포함할 수 있다.
화학식 1에서 K로 표시되는 사슬은, -L-R로 표시되고, B로 표시되는 사슬은 하기 화학식 2으로 표시될 수 있다. 상기 -L-R에서의 L의 좌측, 그리고 하기 화학식 2에서 L1의 좌측이 코어(A)에 연결될 수 있다.
상기 -L-R로 표시되는 사슬에서 링커(L) 및 중합성 관능기(R)의 종류는 후술하는 화학식 2에 대한 내용과 동일하다.
[화학식 2]
Figure 112017031782249-pat00005
화학식 2에서 A1은 알킬렌기이고, Q1은 지환족 또는 방향족 2가 잔기이며, L1 내지 L3는 링커이고, R은 중합성 관능기 또는 하기 화학식 3의 잔기이며, n은 임의의 수이다.
[화학식 3]
Figure 112017031782249-pat00006
화학식 3에서 Q2는 지환족 또는 방향족 2가 잔기이며, L4는 링커이고, A는 화학식 1에서의 코어부 A이며, K는 화학식 1에서의 K와 같고, p는 2 이상의 수로서, 예를 들면, 약 2 내지 4의 범위 내의 수이다.
화학식 2에서 알킬렌기는, 예를 들면, 예를 들면, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8, 탄소수 2 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기일 수 있다. 상기 알킬렌기는 임의로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.
화학식 2 및 3에서 L1 내지 L4인 링커, 그리고 -L-R-에서의 링커(L)의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 산소 원자, 황원자, 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이거나, 하기 화학식 D 또는 E로 표시되는 링커일 수 있다. 상기에서 알킬렌기는, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기일 수 있고, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기는, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐렌기 또는 알키닐렌기일 수 있다.
[화학식 D]
Figure 112017031782249-pat00007
[화학식 E]
Figure 112017031782249-pat00008
화학식 D 및 E에서 X는, 각각 독립적으로 단일 결합, 알킬렌기, 옥시알킬렌기 또는 알킬렌옥시기이다.
또한, 화학식 D 및 E에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 알킬기일 수 있다.
화학식 2 및 3에서 지환족 또는 방향족 2가 잔기는, 지환족 화합물 또는 방향족 화합물에서 유래되는 2가 잔기일 수 있다.
상기에서 방향족 화합물은, 하나의 벤젠 고리 구조, 2개 이상의 벤젠 고리가 하나 또는 2개의 탄소 원자를 공유하면서 연결되어 있거나, 또는 임의의 링커에 의해 연결되어 있는 구조를 포함하는 화합물 또는 그 유도체를 의미할 수 있다. 상기 방향족 화합물은 예를 들면, 탄소수 6 내지 30, 탄소수 6 내지 25, 탄소수 6 내지 21, 탄소수 6 내지 18 또는 탄소수 6 내지 13의 화합물일 수 있다.
상기에서 지환족 화합물은, 방향족 고리 구조가 아닌 고리형 탄화수소 구조를 포함하는 화합물을 의미한다. 상기 지환족 화합물은, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 3 내지 30, 탄소수 3 내지 25, 탄소수 3 내지 21, 탄소수 3 내지 18 또는 탄소수 3 내지 13의 화합물일 수 있다.
화학식 2 및 3에서 -L1-Q1-L2-의 구조 또는 -L3-Q2-L4-의 구조는 디이소시아네이트 화합물로부터 유래하는 구조일 수 있다. 상기에서 디이소시아네이트계 화합물의 구체적인 예로는 톨리렌 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소보론 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트 또는 나프탈렌 디이소시아네이트 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
화학식 2에 포함되는 반복 단위인 [-O-A1-]n은, 폴리알킬렌디올, 즉 폴리알킬렌글리콜 유래 단위일 수 있다. 상기 폴리알킬렌글리콜 양측의 히드록시기가 상기 디이소시아네이트의 이소시아네이트기와 반응하여 사슬 구조가 형성될 수 있다. 상기 폴리알킬렌글리콜로는 탄소수 2 내지 12, 2 내지 8 또는 2 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기, 혹은 탄소수 2 또는 3의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌기를 포함하는 폴리알킬렌글리콜이 예시될 수 있다. 이러한 폴리알킬렌글리콜은 약 1000 내지 10,000의 범위 내의 분자량을 가질 수 있다. 상기 분자량은 다른 예시에서 2,000 이상, 3,000 이상, 4,000 이상, 5,000 이상 또는 6,000 이상일 수 있다. 또한, 상기 코어(A)의 분자량은 다른 예시에서 약 9,000 이하, 약 8,000 이하, 약 7,000 이하, 약 6,000 이하 또는 약 5,000 이하일 수 있다.
또한, 상기 화학식 3의 A는 화학식 1의 A의 경우와 같은 폴리알킬렌폴리올 화합물 유래의 코어일 수 있고, 상기 화합물에 대한 세부적인 내용은 화학식 1에서 언급한 바와 같다.
화학식 1의 화합물의 분자량은, 약 5,000 내지 100,000의 범위 내의 분자량을 가질 수 있다. 상기 분자량은 다른 예시에서 7,000 이상, 8,000 이상, 9,000 이상, 10,000 이상, 15,000 이상 또는 20,000 이상일 수 있다. 또한, 상기 화합물의 분자량은 다른 예시에서 약 90,000 이하, 약 80,000 이하, 약 70,000 이하, 약 60,000 이하, 50,000 이하, 40,000 이하 또는 약 30,000 이하일 수 있다.
일 예시에서 화학식 1에서 B로 표시되는 사슬이 상기 화학식 2에서 R이 중합성 관능기인 사슬인 경우에, 화학식 1에서 n은 0이고, m이 3 이상의 수일 수 있다. 이러한 경우에 m은, 30 이하, 25 이하, 20 이하, 15 이하, 10 이하, 5 이하 또는 4 이하일 수 있다.
또한, 화학식 1에서 B로 표시되는 사슬이 상기 화학식 2에서 R이 상기 화학식 3로 표시되는 경우에는, 화학식 1에서 n은 1 이상 또는 2 이상이고, m은, 1 이상의 수일 수 있다. 상기의 경우, n은 5 이하, 4 이하, 3 이하 또는 2 이하일 수 있고, m은, 5 이하, 4 이하, 3 이하, 2 이하이거나 또는 1일 수 있으며, 이 때 화학식 3에서의 p는, 2 이상이면서, 5 이하, 4 이하 또는 3 이하일 수 있다.
화학식 1의 화합물은 예를 들면, 폴리알킬렌 폴리올, 디이소시아네이트 화합물 및 말단에 이소시아네이트기를 포함하는 아크릴레이트 화합물을 사용하여 제조할 수 있다.
예를 들면, 말단에 이소시아네이트기를 포함하는 아크릴레이트 화합물의 이소시아네이트기와 폴리알킬렌폴리올로서, 폴리알킬렌글리콜의 일 말단의 히드록시기를 우레탄 반응시키고, 다른 말단의 디이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기와 우레탄 반응시키면, 일 말단이 이소시아네이트기이고, 화학식 2에서 R이 중합성 관능기인 물질의 전구체가 생성되는데, 이러한 전구체를 말단 히드록시기가 3개 이상인 폴리알킬렌폴리올 화합물과 반응시키면, 화학식 1에서 n이 0이고, m이 3 이상인 화합물이 생성될 수 있다.
다른 방식으로 폴리알킬렌글리콜의 양 말단의 히드록시기를 디이소시아네이트 화합물과 반응시키면, 사슬에 폴리알킬렌옥시드 반복 단위를 포함하고, 양측이 디이소시아네이트인 화합물이 생성되는데, 그 양측의 디이소시아네이트를 폴리알킬렌폴리올의 히드록시기와 반응시켜서 생성된 화합물을 다시 말단에 이소시아네이트기를 포함하는 아크릴레이트 화합물과 반응시키면, 화학식 1에서 n이 2 이상이고, m은 1 이상이며, 화학식 2에서의 R이 화학식 3인 화합물이 생성될 수 있다.
본 출원은 또한, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 경화성 조성물에 대한 것이다. 본 출원에서 용어 경화성 조성물은 가교 또는 경화될 수 있는 조성물을 의미할 수 있다.
상기 경화성 조성물은 상기 특정 구조의 화합물을 포함하기 때문에, 경화전에 적절한 저점도를 나타내면서, 경화되면 탄성률의 지나친 상승 없이 적절한 응집력과 접착력을 가지는 경화체를 형성할 수 있다.
이러한 경화성 조성물은, 다양한 광학적 용도, 예를 들면, 소위 OCR(Optically Clear Resin)에 사용될 수 있다.
경화성 조성물에서 화학식 1의 화합물의 비율은 특별히 제한되지 않지만, 해당 경화성 조성물의 수지 및 올리고머 성분의 전체 중량을 100%로 할 때에 약 1 내지 20 중량% 정도의 비율로 포함될 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 18 중량% 이하, 16 중량% 이하, 14 중량% 이하, 12 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하 또는 6 중량% 이하일 수 있다.
경화성 조성물은 전술한 화학식 1의 화합물을 포함하는 한 다양한 다른 성분을 추가로 포함할 수 있고, 그러한 성분의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 소위 OCR로 호칭되는 경화성 조성물은, 반응성 올리고머, 비반응성 올리고머, 개시제 등의 성분을 포함하는데, 본 출원의 상기 경화성 조성물도 이러한 성분을 포함할 수 있다.
일 예시에서 상기 경화성 조성물은 화학식 1의 화합물 외에 다른 경화성 올리고머를 포함할 수 있다. 경화성 올리고머로는, 중합성 관능기를 1개 이상 가지는 경화성 올리고머가 사용될 수 있고, 예를 들면, 상기 중합성 관능기가 1개 또는 2개인 경화성 올리고머가 사용될 수 있다. 구체적인 경화성 올리고머의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 업계에 공지되어 있는 경화성 올리고머로서, 폴리알킬렌옥시드 반복 단위를 가지고, 중합성 관능기를 1개 또는 2개 가지는 폴리우레탄 올리고머가 사용될 수 있다. 이러한 올리고머로는, 중량평균분자량이 약 9,000 내지 25,000 정도인 올리고머가 사용될 수 있다. 이러한 경화성 올리고머는, 예를 들면, 상기 화학식 1의 화합물 100 중량부 대비 약 100 내지 500 중량부의 비율로 사용될 수 있다.
일 예시에서 상기 경화성 조성물은 추가로 비경화성 올리고머, 즉 중합성 관능기를 가지지 않는 올리고머를 또한 포함할 수 있다. 이러한 비경화성 올리고머도 업계에 다양하게 공지되어 있으며, 이러한 공지의 성분을 적절하게 선택하여 사용될 수 있다. 구체적인 비경화성 올리고머의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 업계에 공지되어 있는 비경화성 올리고머로서, 폴리알킬렌옥시드 반복 단위를 가지고, 중합성 관능기를 가지지 않는 폴리우레탄 올리고머가 사용될 수 있다. 이러한 올리고머로는, 중량평균분자량이 약 9,000 내지 25,000 정도인 올리고머가 사용될 수 있다. 이러한 경화성 올리고머는, 예를 들면, 상기 화학식 1의 화합물 100 중량부 대비 약 1,000 내지 2,500 중량부의 비율로 사용될 수 있다.
경화성 조성물은, 또한, 희석용 단량체로서, 업계에 공지되어 있는 (메타)아크릴레이트 단량체 등을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 경화성 올리고머는, 예를 들면, 상기 화학식 1의 화합물 100 중량부 대비 약 800 내지 2,500 중량부의 비율로 사용될 수 있다.
경화성 조성물은, 상기 화합물에 추가로 라디칼 개시제, 예를 들면, 광 라디칼 개시제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 광중합 개시제로는, 라디칼 경화성 성분의 중합을 개시할 수 있는 것이면 특별한 제한없이 사용할 수 있고, 예를 들면, 공지된 자외선 중합 개시제나 가시광 중합 개시제 등을 사용할 수 있다. 개시제의 비율은 특별히 제한되지 않고, 적절한 가교 반응을 유도할 정도로 포함될 수 있다.
예시적인 경화성 조성물은, 또한 전술한 성분 외에도 다양한 공지의 성분, 예를 들면, 가소제, 충전제, 착색제, 방정체 또는 산화 방지제 등과 같은, 예를 들면 소위 OCR 등의 형성에 사용되는 것으로 알려져 있는 공지의 성분을 추가로 포함할 수 있다.
일 예시에서 상기 경화성 조성물에 포함되는 반응성 성분, 즉 중합성 관능기를 가지는 성분들은, 상기 화학식 1의 화합물 외에는 상기 중합성 관능기를 1개 가지는 단관능 성분일 수 있다.
본 출원은, 또한, 경화체에 관한 것이다. 예시적인 경화체는 상기 기술한 경화성 조성물에 경화되어 형성되는 것일 수 있다.
본 출원은, 또한, 상기 경화성 조성물 또는 경화체의 용도에 관한 것이다. 상기 경화성 조성물 또는 경화체는 디스플레이 장치의 다양한 광학 부재의 접합을 위한 용도로 유용하게 사용될 수 있다. 예를 들면, 경화성 조성물 또는 경화체는 표시체와 광학 기능 재료를 접합하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 표시체는, 예를 들면, 유리에 대한 편광판이 부착되어 있는 LCD(Liquid Crystal Display), EL(Electroluminescence) 디스플레이 장치, EL 조명, 전자 페이퍼나 플라즈마 디스플레이 등의 표시 소자일 수 있다. 광학 기능 재료로는, 시인성 향상이나 외부 충격으로부터 표시 소자의 깨짐 방지를 목적으로 하는 아크릴판 (예를 들면, 일측면 또는 양면에 하드 코팅 처리나 반사 방지 코팅을 처리할 수 도 있음), PC(Polycarbonate) 판, PET(Polyethylene terephthalate) 판, PEN(Polyethylene naphthalate) 판 등의 투명 플라스틱 판, 강화 유리(예를 들면, 비산 방지 필름이 부착되어 있을 수도 있음) 또는 터치 패널 입력 센서 등을 예로 들 수 있다.
상기 경화성 조성물 또는 경화체는, 또한, 예를 들면, 정전 용량식 터치 패널에서, 투명 전극이 형성되어 있는 투명 기판과 투명판을 접합하기 위한 용도로 유용하게 사용될 수 있다. 이러한 투명 기판의 재질은, 예를 들면, PC, PMMA(Polymethyl methacrylate), PC와 PMMA의 복합체, COC(Cyclo-Olefin Copolymer), COP(Cyclo-Olefin Polymer) 일 수 있다. 투명판의 재질은, 예를 들면, 유리, PC, PMMA, PC와 PMMA의 복합체 COC 또는 COP 등일 수 있다.
상기 경화성 조성물 또는 경화체는, 또한, 예를 들면, 터치 패널과 상기 터치 패널 상의 시트 또는 판을 접합하기 위한 용도로 유용하게 사용할 수 있다. 이러한 시트로는, 예를 들면, 아이콘 시트, 보호 시트, 화장 시트 등일 수 있고, 시트의 재질은, 예를 들면, PET, PC, COC 또는 COP 등일 수 있다. 판으로는, 화장판 또는 보호판 등을 예로 들 수 있고, 판의 재질은, 예를 들면, PET 유리, PC, PMMA, PC와 PMMA의 복합체, COC 또는 COP 등일 수 있다. 이러한 시트 또는 판과 접합하는 터치 패널의 재질은, 예를 들면, 유리, PET, PC, PMMA, PC와 PMMA의 복합체, COC 또는 COP 등일 수 있다.
상기 경화성 조성물 또는 경화체는, 또한, 예를 들면, 디스플레이 장치의 터치 패널과 표시 패널의 접합(Direct Bonding)을 위한 용도로 유용하게 사용될 수 있다. 도 1 은 표시 패널(101) 및 터치 패널(102)을 포함하고 표시 패널(101)과 터치 패널(102)이 상기 경화성 조성물 또는 경화체(103)에 의하여 접합되어 있는 디스플레이 장치를 예시적으로 나타낸다.
상기 경화성 조성물 또는 경화체는, 또한, 예를 들면, 디스플레이 장치에 있어서 스페이서에 의해 이격되어 있는 광학 기능 재료와 표시 패널 사이의 이격된 공간을 충진하는 용도로도 유용하게 사용될 수 있다. 도 2는 상기 광학 기능 재료가 터치 패널인 디스플레이 장치를 예시적으로 나타낸다. 도 2를 참고하면, 디스플레이 장치는 표시 패널(201), 터치 패널(202) 및 상기 표시 패널과 터치 패널을 이격시키고 있는 스페이서(203) 를 포함할 수 있고, 이 경우에 상기 표시 패널과 터치 패널이 이격된 공간, 소위 에어갭의 공간을 상기 경화성 조성물 또는 경화체(204)가 충진하고 있는 구조를 가질 수 있다.
상기 디스플레이 장치에 경화성 조성물 또는 경화체가 적용될 경우에, 상기 장치를 구성하는 다른 부품이나 그 장치의 구성 방법은 특별히 제한되지 않고, 상기 경화성 조성물 또는 경화체가 사용되는 한, 해당 분야에서 공지되어 있는 임의의 재료나 방식이 모두 채용될 수 있다.
본 출원에서는 특정 구조의 신규 화합물 및 그러한 신규 화합물을 포함하는 경화성 조성물과 그 용도를 제공할 수 있다. 상기 신규 화합물을 포함하는 경화성 조성물을 사용하면, 경화전의 조성물의 점도의 상승 없이 경화물의 응집력을 높이고, 탄성률의 상승도 최소화할 수 있으며, 계면 접착력의 개선의 효과와 비반응성 올리고머의 비율도 최소화할 수 있다. 상기 경화성 조성물은 다양한 광학적 용도에 적용될 수 있으며, 예를 들면, 디스플레이 장치의 다양한 광학 기능 부재의 접합, 예를 들면, 터치 패널과 표시 패널의 접합 (Directing Bonding)에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1 및 2는 본 출원의 예시적인 디스플레이장치의 모식도이다.
도 3은 배경기술과 관련된 디스플레이장치의 모식도이다.
도 4는 실시예에서 제조된 화합물의 IR 스펙트럼이다.
이하, 본 출원에 따른 실시예를 통해 본 출원을 보다 상세히 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시될 실시예에 제한되는 것은 아니다.
1. IR 스펙트럼 측정 방법
본 명세서에서 적용한 IR 스펙트럼의 측정 조건은 하기와 같다. 측정 시에는 air 상태를 base line으로 하였다.
<측정 조건>
측정기: Agilent Cary 660 FTIR Spectrometer
ATR: PIKE Technologies 025-2018 Miracle Znse perf crystal plate
측정 파장: 400 내지 4000nm
측정 온도: 25℃
2. 분자량 평가
중량평균분자량(Mn)은 GPC를 사용하여 이하의 조건으로 측정하였으며, 검량선의 제작에는 Agilent system의 표준 폴리스티렌을 사용하여 측정 결과를 환산하였다.
<측정 조건>
측정기: Agilent GPC (Agilent 1200 series, U.S.)
컬럼: PL Mixed B 2개 연결
컬럼 온도: 40℃
용리액: THF(Tetrahydrofuran)
유속: 1.0 mL/min
농도: ~ 1 mg/mL (100 μL injection)
3. 저장탄성률 측정
실시예 및 비교예에서 얻어진 경화성 조성물을 경화시키고, 직경 8 mm 및 두께 1 mm의 크기로 절단하여 원형 샘플을 제조한 후, ARES(Advanced Rheometrics Expansion System) 장치를 사용하여 Frequency Sweep mode로 25℃, 및 1 Hz 주파수에서 탄성률을 측정하였다.
4. 인장 강도 측정
인장강도는 ASTM D412 방식으로 UTM(Zwick/Roell Z005)을 이용하여 1mm 두께의 시편을 속도 50mm/min로 인장하면서 측정하였다.
5. 박리력 측정
실시예 및 비교예에서 얻어진 경화성 조성물을 경화시키고, 폭 15 mm, 길이 100 mm 및 두께 250 ㎛의 크기로 절단하여 시편을 제조한 후, 이를 25℃에서 180도의 박리각도 및 300 mm/min의 박리속도로 TA-XT2plus [Tension]를 이용하여 박리력을 측정하였다.
구체적으로는 TAC(triacetyl cellulose) 필름을 보호필름으로 포함하는 편광판의 상기 TAC 필름상에 상기 경화성 조성물을 약 250 ㎛의 두께로 도포하고, 다시 그 위에 미리 준비된 폭이 15 mm이고, 길이가 100 mm 정도인 PET 필름(두께 100 ㎛)을 덮은 후, 경화성 조성물을 경화시키고, 다시 상기 PET 필름을 박리시키면서, 상기 편광판에 대한 박리력을 측정하였다.
실시예 1. 화학식 1의 화합물의 제조
상기 화학식 1에서 n이 0이고, m이 3이며, B가 화학식 2의 사슬이고, 상기 화학식 2의 사슬이 하기 화학식 F로 표시되는 화합물은 다음의 방식으로 합성하였다. 질소 가스가 환류되고 온도 조절이 용이 하도록 히팅(heating) 장치, 냉각기 및 온도계가 설치된 반응기에 PPG(Polypropylene glycol)(중량평균분자량: 6000) 및 촉매(Dibutyltin Dilaurate)를 78:0.002의 중량비율(PPG:촉매)로 주입하고, 온도를 점차 승온하여 55℃로 유지하였다. 이 후 AOI(2-isocyanatoethyl acrylate)를 최종적으로 78:0.002:1.8의 중량 비율(PPG:촉매:AOI)이 되도록 30분 동안 천천히 적하하고, 추가로 같은 온도에서 1시간 동안 교반하여 1차 화합물을 합성하였다. 상기 반응 시간은, IR 스펙트럼(Infrared spectrum)을 통해 결정하였으며, 반응 전의 IR 스펙트럼에서 2270 cm-1에서 확인되는 NCO 피크가 완전히 사라질 때까지 반응시켰다.
이어서 1차 화합물을 IPDI(isophorone diisocyanate), MEHQ(4-Methoxyphenol) 및 촉매(Dibutyltin Dilaurate)가 2.9:0.17:0.003의 중량 비율(IPDI:MEHQ:촉매)로 존재하는 반응기에 50℃에서 30분 동안 적하하고, 같은 온도에서 추가로 30분동안 교반하여 반응시켰다. 상기 반응 시간 및 1차 화합물의 투입량은, IR 스펙트럼에서 2270 cm-1에서 확인되는 NCO 피크의 면적이 50%로 감소할 때까지 조절하였다. 여기에 추가로 폴리프로필렌트리올(Polypropylene tril)(GP-4000, KPX, 중량평균분자량: 4000)을 첨가하고, 65℃에서 추가로 4시간 동안 교반하면서 반응시켜서 목적 화합물을 제조하였다. 상기에서 폴리프로필렌트리올의 투입량과 반응 시간은, IR을 통해 2270cm-1의 NCO 피크가 완전히 사라지는 정도로 조절하였다. 이와 같이 합성된 목적 화합물의 중량 평균 분자량(Mw)은 약 26,000 정도였다.
[화학식 F]
Figure 112017031782249-pat00009
화학식 F에서 R은 아크릴로일옥시에틸기이다.
실시예 2. 경화성 조성물
실시예 1에서 제조된 화합물, 1관능 반응성 올리고머, 비반응성 올리고머, 희석용 단량체 및 개시제를 10:3:51:36:0.32의 중량 비율(반응성 올리고머:실시예 1의 화합물: 비반응성 올리고머:희석용 단량체: 개시제)로 혼합하여 경화성 조성물을 제조하였다.
상기에서 1관능 반응성 올리고머로는, 폴리프로필렌글리콜로부터 유도되고, 아크릴로일옥시기를 1개 가지며, 분자량이 약 17,000 정도인 폴리우레탄 올리고머를 사용하였고, 비반응성 올리고머로는, 폴리프로필렌글리콜로부터 유도되고, 분자량이 약 17,000 정도인 폴리우레탄 올리고머를 사용하였으며, 희석용 단량체로는, 이소보르닐 아크릴레이트를 사용하였고, 개시제로는 Irgacure 819로 공지된 화합물을 사용하였다.
비교예 1. 경화성 조성물의 제조
실시예 2의 1관능 반응성 올리고머 및 비반응성 올리고머, 희석용 단량체 및 개시제를 10:54:36:0.32 중량 비율(반응성 올리고머: 비반응성 올리고머:희석용 단량체: 개시제)로 혼합하여 경화성 조성물을 제조하였다.
비교예 2. 경화성 조성물의 제조
실시예 2의 1관능 반응성 올리고머, 2관능 반응성 올리고머 및 실시예 2의 비반응성 올리고머, 실시예 2의 희석용 단량체 및 실시예 2의 개시제를 10:3:51:36:0.32 중량 비율(반응성 올리고머(1관능):반응성 올리고머(2관능):비반응성 올리고머:희석용 단량체: 개시제)로 혼합하여 경화성 조성물을 제조하였다.
상기에서 2관능 반응성 올리고머로는, 폴리프로필렌글리콜로부터 유도되고, 아크릴로일옥시기를 2개 가지며, 분자량이 약 17,000 정도인 폴리우레탄 올리고머를 사용하였다.
비교예 3. 경화성 조성물의 제조
실시예 2의 1관능 반응성 올리고머 및 비반응성 올리고머, 희석용 단량체 및 개시제, 그리고 MFA(DIPENTAERYTHRITOL HEXAACRYLATE)를 10:51:36:0.32:3 중량 비율(반응성 올리고머: 비반응성 올리고머:희석용 단량체: 개시제:MFA)로 혼합하여 경화성 조성물을 제조하였다.
상기 경화성 조성물에 대해 측정한 물성 평가 결과를 하기 표 1에 정리하여 기재하였다.
저장탄성률 점도 인장 강도 접착력
실시예2 23000Pa 3200cps 0.14MPa 700 gf/15mm
비교예1 22000Pa 3300cps 0.04MPa 500 gf/15mm
비교예2 28000Pa 4000cps 0.05MPa 350 gf/15mm
비교예3 45000Pa 2000cps 0.10MPa 100 gf/15mm
표 1로부터 본 출원의 특정 화합물을 포함하는 경화성 조성물은, 경화 전의 적정 점도를 나타내면서도 경화되면, 탄성률의 지나친 증가 없이 적절한 응집력, 인장 강도 및 접착력을 보이는 것을 확인할 수 있다.
101: 표시 패널
102: 터치 패널
103: 경화체
202: 터치 패널
203: 스페이서
204: 경화체
301: 표시 패널
302: 터치 패널
303: 스페이서
304: 에어갭

Claims (17)

  1. 하기 화학식 1의 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112019135574122-pat00010

    화학식 1에서 A는 폴리알킬렌폴리올 유래 코어로서 폴리알킬렌옥시드 단위를 포함하는 코어이고, B는 상기 코어에 연결되어 있는 사슬로서, 폴리알킬렌옥시드 단위를 포함하며, 말단에 중합성 관능기가 연결되어 있는 사슬이고, n은 0 또는 1이며, m은 2 이상의 수이고, n+m은 3 이상의 수이며, K는 -L-R이고, 상기 L은 링커이고, R은 중합성 관능기이며, 상기 중합성 관능기는, 아크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일기 또는 메타크릴로일옥시기이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 화학식 1의 코어(A) 및 사슬(B)은 각각 하나 이상의 폴리알킬렌옥시드 단위를 포함하는 화합물.
  3. 제 2 항에 있어서, 폴리알킬렌옥시드 단위는, 폴리에틸렌옥시드 단위 또는 폴리프로필렌옥시드 단위인 화합물.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 폴리알킬렌폴리올은 중량평균분자량이 1000 내지 10,000의 범위 내인 화합물.
  6. 제 1 항에 있어서, K의 L은, 산소 원자, 황원자, 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이거나, 하기 화학식 D 또는 E로 표시되는 링커인 화합물:
    [화학식 D]
    Figure 112017031782249-pat00011

    [화학식 E]
    Figure 112017031782249-pat00012

    화학식 D 및 E에서 X는, 각각 독립적으로 단일 결합, 알킬렌기, 옥시알킬렌기 또는 알킬렌옥시기이고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 알킬기이다.
  7. 제 1 항에 있어서, 화학식 1에서 B는, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112017031782249-pat00013

    화학식 2에서 A1은 알킬렌기이고, Q1은 지환족 또는 방향족 2가 잔기이며, L1 내지 L3는 링커이고, R은 중합성 관능기 또는 하기 화학식 3의 잔기이며, n은 임의의 수이다:
    [화학식 3]
    Figure 112017031782249-pat00014

    화학식 3에서 Q2는 지환족 또는 방향족 2가 잔기이며, L4는 링커이고, A는 화학식 1의 A와 같고, K는 화학식 1의 K와 같으며, p는 2 이상의 수이다.
  8. 제 7 항에 있어서, 화학식 2 및 3의 L1 내지 L4는 각각 독립적으로 산소 원자, 황원자, 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이거나, 하기 화학식 D 또는 E로 표시되는 링커인 화합물:
    [화학식 D]
    Figure 112017031782249-pat00015

    [화학식 E]
    Figure 112017031782249-pat00016

    화학식 D 및 E에서 X는, 각각 독립적으로 단일 결합, 알킬렌기, 옥시알킬렌기 또는 알킬렌옥시기이고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 알킬기이다.
  9. 제 7 항에 있어서, 화학식 2 및 3에서 -L1-Q1-L2-의 구조 또는 -L3-Q2-L4-의 구조는 디이소시아네이트 화합물 유래 구조인 화합물.
  10. 제 9 항에 있어서, 디이소시아네이트 화합물은, 톨리렌 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소보론 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트 또는 나프탈렌 디이소시아네이트인 화합물.
  11. 제 7 항에 있어서, 화학식 2의 [-O-A1-]n은 폴리알킬렌글리콜 유래 구조인 화합물.
  12. 제 7 항에 있어서, 화학식 3의 A는 폴리알킬렌폴리올 유래 코어인 화합물.
  13. 제 1 항에 있어서, 화학식 1에서 n은 0이고, m은 3 이상의 수이며, B는, 하기 화학식 2의 사슬인 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112017031782249-pat00017

    화학식 2에서 A1은 알킬렌기이고, Q1은 지환족 또는 방향족 2가 잔기이며, L1 내지 L3는 링커이고, R은 중합성 관능기이며, n은 임의의 수이다.
  14. 제 1 항에 있어서, 화학식 1에서 n은 1 이상이고, m은 2 이상이며, B는, 하기 화학식 2의 사슬인 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112019135574122-pat00018

    화학식 2에서 A1은 알킬렌기이고, Q1은 지환족 또는 방향족 2가 잔기이며, L1 내지 L3는 링커이고, R은 하기 화학식 3의 잔기이며, n은 임의의 수이다:
    [화학식 3]
    Figure 112019135574122-pat00019

    화학식 3에서 Q2는 지환족 또는 방향족 2가 잔기이며, L4는 링커이고, A는 화학식 1의 A와 같고, K는 화학식 1의 K와 같으며, p는 2 이상의 수이다.
  15. 제 1 항의 화학식 1의 화합물을 포함하는 경화성 조성물.
  16. 제 15 항의 경화성 조성물로 접합된 표시체와 광학 기능 재료를 포함하는 표시 패널.
  17. 제 15 항의 경화성 조성물로 접합된 터치 패널과 표시 패널을 포함하는 디스플레이 장치.
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