KR102143210B1 - Reversibly self-healable polymer networks including hindered urea bonds and use thereof - Google Patents

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노승만
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이상호
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Abstract

The present invention relates to preparation and use of a reversible self-healing poly(urethane acrylate) network containing hindered urea bonds capable of self-healing of a damaged portion of a coated surface generated by scratch, or the like. Particularly, the present invention relates to a self-healing resin composition capable of forming a thermally reversible network including: a polymer resin containing a hydroxyl group at the end of a side chain; and a thermally reversible multi-functional additive, which has a plurality of -OH groups at the end of the molecular structure, and is prepared through a reaction between a multi-functional isocyanate containing at least two hindered urea structures in the molecular structure and end-capped with at least two isocyanate groups and H-(O-CH_2-CH_2)_n-OH (wherein n is an integer of 1-10) as a chain extending agent. The present invention also relates to a reversible self-healing network formed by mixing the composition with a curing agent and curing the resultant mixture, and a method for producing the same.

Description

힌더드 유레아 결합을 포함하는 가역적 자기치유 고분자 네트워크 및 이의 용도{Reversibly self-healable polymer networks including hindered urea bonds and use thereof}Reversible self-healable polymer networks including hindered urea bonds and use thereof

본원 발명은 스크래치 등에 의해 발생된 코팅 표면의 손상부를 자기치유(self-healing)할 수 있는 힌더드 유레아(hindered urea) 결합을 포함하는 열가역 자기치유 네트워크의 제조 및 이의 용도에 대한 것이다. The present invention relates to the manufacture and use of a thermoreversible self-healing network including a hindered urea bond capable of self-healing a damaged portion of a coating surface caused by scratches or the like.

보다 구체적으로는 측쇄의 말단에 수산기를 함유하는 중합체 수지; 및 힌더드 유레아 구조를 분자 구조 내에 2개 이상 함유하고 말단에 2개 이상의 이소시아네이트기를 함유하는 다관능성 이소시아네이트와 사슬연장기로 H-(O-CH2-CH2)n-OH (n은 1 내지 10의 정수)와의 반응에 의하여 제조되는 분자구조의 말단에 다수의 -OH기를 가지는 열가역적 다관능성 첨가제를 포함하여 열가역적 네트워크 형성이 가능한 것을 특징으로 하는 자기치유 수지 조성물 및 이를 경화제와 혼합 후 경화하여 형성되는 자기치유 가역적 자기치유 네크워크 및 이의 제조방법에 대한 것이다.More specifically, a polymer resin containing a hydroxyl group at the end of the side chain; And a polyfunctional isocyanate containing two or more hindered urea structures in the molecular structure and containing two or more isocyanate groups at the terminal and H-(O-CH 2 -CH 2 )n-OH (n is 1 to 10 A self-healing resin composition characterized in that it includes a thermoreversible multifunctional additive having a plurality of -OH groups at the end of the molecular structure produced by reaction with an integer), and a thermoreversible network is formed by mixing and curing it with a curing agent. It relates to a self-healing reversible self-healing network formed and a manufacturing method thereof.

수송기기, 전자제품 등의 코팅에 발생하는 스크래치 등의 물리적 손상은 코팅이 보호하고 있는 금속 기질을 부식시켜 기질의 기능적 손상을 발생시킬 뿐만 아니라 제품 외관 품질의 현격한 저하를 초래한다. 이에 대응하는 가장 이상적인 방법으로는 물리적 손상을 완전히 배제할 수 있는 높은 물성을 지닌 코팅 소재를 제조하는 것이나 일반적으로 아크릴 고분자 네트워크 시스템을 채용하고 있는 상업 유기 코팅 시스템에서는 이것이 소재적, 경제적 관점에서 거의 불가능하다. 이러한 이유로 산업계 및 학계에서는 그동안 열, 빛 등의 외부 자극에 의해 물리적 손상을 회복할 수 있는 다양한 자기치유 코팅 시스템을 연구하여 왔는데 그 중에서도 열가역적 힌더드 유레아 결합를 포함한 수지는 동적가교시스템을 가짐으로서 높은 기계적 물성을 요구하는 수송기기, 전자 및 건축 등의 산업 분야에 적합한 자기치유 기술로 그 가치가 매우 높다.Physical damage, such as scratches, which occurs on coatings of transport equipment and electronic products, corrodes the metal substrate protected by the coating, causing functional damage to the substrate, as well as remarkably deteriorating the appearance of the product. The most ideal way to respond to this is to manufacture a coating material with high physical properties that can completely exclude physical damage, but in a commercial organic coating system that generally employs an acrylic polymer network system, this is almost impossible from a material and economic point of view. Do. For this reason, industry and academia have been researching various self-healing coating systems that can recover physical damage by external stimuli such as heat and light. Among them, resins including thermoreversible hindered urea bonds have a high dynamic crosslinking system. It is highly valuable as a self-healing technology suitable for industrial fields such as transportation equipment, electronics and architecture that require mechanical properties.

자기치유성 폴리우레탄의 제조방법과 관련된 종래기술로는 지방족 디이소시아네이트를 터셔리 부탈 디아민과 반응시켜 폴리우레아 예비중합체를 형성하는 단계 및 상기 폴리우레탄 예비중합체 및 폴리우레아 예비중합체에 가교제를 반응시켜 고분자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기치유 고분자의 제조방법에 대한 것인 한국 공개특허공보 제2018-0078834호 및 폴리우레탄 예비중합체와 무수당 알코올을 포함하는 혼합물을 경화시켜 얻어진 자가-치유성 폴리우레탄에 대한 것인 한국 공개특허공보 제2018-0026417호가 있다.In the prior art related to the manufacturing method of self-healing polyurethane, the step of forming a polyurea prepolymer by reacting an aliphatic diisocyanate with tertiary butal diamine, and a polymer by reacting a crosslinking agent to the polyurethane prepolymer and polyurea prepolymer. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2018-0078834, which relates to a method for producing a self-healing polymer comprising the step of forming, and a self-healing obtained by curing a mixture containing a polyurethane prepolymer and anhydrosugar alcohol There is Korean Laid-Open Patent Publication No. 2018-0026417 for sexual polyurethane.

일반적으로 가역적 자기치유(reversible self-healing) 코팅시스템의 자기치유 성능은 고분자의 유동성에 의해 결정되므로 높은 기계적 물성과 자기치유 성능을 동시에 구현하기 매우 어렵다. 또한, 현재까지 보고된 대부분의 가역적 자기치유 코팅시스템들은 가역적 자기치유 성질을 지닌 다관능기 경화제를 제조하고 이를 반응성 관능기를 포함한 수지와 화학적으로 반응시켜 제조하는데 이와 같은 방법은 자기치유 경화제의 조성이 늘어남에 따라 고분자 시스템의 경화도 또한 동시에 급격히 증가하여 자기치유 성능의 저하를 유발하는 단점이 있다.In general, since the self-healing performance of a reversible self-healing coating system is determined by the fluidity of a polymer, it is very difficult to achieve high mechanical properties and self-healing performance at the same time. In addition, most of the reversible self-healing coating systems reported to date are prepared by preparing a multifunctional group curing agent with reversible self-healing properties and chemically reacting it with a resin containing a reactive functional group. This method increases the composition of the self-healing curing agent. Accordingly, the curing degree of the polymer system also increases rapidly at the same time, causing a deterioration in self-healing performance.

한국 공개특허공보 제2018-0078834호Korean Patent Application Publication No. 2018-0078834 한국 공개특허공보 제2018-0026417호Korean Patent Application Publication No. 2018-0026417

본원 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 개발된 것으로, 코팅의 내스크래치성을 극대화하고 네트워크 구조가 손상되었을 때 자기치유 기능과 산업적 코팅 공정에 적합한 자기치유 조성물, 이를 이용한 자기치유 기능을 가지는 클리어 코트 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed to solve the above problems, maximizes the scratch resistance of the coating, and when the network structure is damaged, a self-healing composition suitable for a self-healing function and an industrial coating process, a clear coat having a self-healing function using the same, and It is an object to provide a method for manufacturing the same.

본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 힌더드 유레아 구조를 분자 구조 내에 2개 이상 함유하고 말단에 2개 이상의 이소시아네이트기를 함유하는 다관능성 이소시아네이트를 사슬연장기로서 에틸렌글리콜(ethylene glygol), 테트라에틸렌글리콜(tetraethylene glycol) 등을 포함하는 H-(O-CH2-CH2)n-OH (n은 1 내지 10의 정수)의 화학구조를 가지는 화합물과의 반응에 의하여 제조되는 분자구조의 말단에 다수의 -OH기를 가지는 다관능성 가교제를 제공한다.In the present invention, in order to solve the above problems, polyfunctional isocyanates containing two or more hindered urea structures in the molecular structure and two or more isocyanate groups at the ends are used as chain extenders, ethylene glycol (ethylene glygol), tetraethylene glycol ( tetraethylene glycol) including H-(O-CH 2 -CH 2 )n-OH (n is an integer of 1 to 10) by reaction with a compound having a chemical structure at the end of the molecular structure It provides a multifunctional crosslinking agent having an -OH group.

또한, 본원 발명에서는 분자구조의 말단에 다수의 -OH기를 가지는 다관능성 가교제와 아크릴 바인더 수지인 측쇄의 말단에 수산기를 함유하는 폴리아크릴레이트 공중합체 수지를 일정 비율로 조합하여 얻은 클리어코트 바인더 조성물 및 이의 제조방법을 제공한다.In addition, in the present invention, a clear coat binder composition obtained by combining a polyfunctional crosslinking agent having a plurality of -OH groups at the end of the molecular structure and a polyacrylate copolymer resin containing a hydroxyl group at the end of the side chain, which is an acrylic binder resin, in a certain ratio, and It provides a method of manufacturing.

또한, 본원 발명에서는 클리어코트 바인더 조성물을 다관능성 이소시아네이트 경화제와 일정 비율로 조합하고 화학적으로 반응하여 형성되는 자기치유 가역적 자기치유 네크워크 및 이를 제조하는 방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a self-healing reversible self-healing network formed by combining a clear coat binder composition with a polyfunctional isocyanate curing agent in a certain ratio and chemically reacting, and a method of manufacturing the same.

본원 발명에 따른 힌더드 유레아 구조(Hindered-Urea adduct)를 포함하는 자기치유 폴리(우레탄 아크릴레이트) 조성물은 높은 온도에 비례하게 발생하는 힌더드 유레아 결합의 가역적 반응을 이용하여 몇 분 내에 스크래치 등의 코팅 손상을 자기치유 할 수 있는 장점이 있다.The self-healing poly(urethane acrylate) composition comprising a hindered-urea adduct according to the present invention utilizes the reversible reaction of hindered urea bonds that occur in proportion to high temperature, such as scratches, etc. It has the advantage of self-healing of coating damage.

또한, 본원 발명에 따른 자기치유 폴리(우레탄 아크릴레이트) 조성물은 에틸렌 옥사이드 반복단위의 다양한 길이를 가지는 사슬연장기를 함유하고 있어 코팅 공정에 있어 내용제성, 용해도 및 최종 코팅물의 경도 등 원하는 물성을 다양하게 조절할 수 있다.In addition, the self-healing poly(urethane acrylate) composition according to the present invention contains a chain extender having various lengths of ethylene oxide repeating units, so that the desired physical properties such as solvent resistance, solubility and hardness of the final coating can be varied in the coating process. Can be adjusted.

또한, 본원 발명에 따른 자기치유 폴리(우레탄 아크릴레이트) 조성물을 이용한 클리어 코트는 빠른 자기치유 성능을 확보하면서도 기계적 성질이 우수한 에테르계 코팅층을 형성할 수 있어 산업적으로는 자동차용 클리어 코트 등에 경제적이고 효과적으로 적용할 수 있는 장점이 있다.In addition, the clear coat using the self-healing poly(urethane acrylate) composition according to the present invention can form an ether-based coating layer with excellent mechanical properties while securing fast self-healing performance. There is an advantage that can be applied.

도 1은 본원 발명의 일 구현예에 따른 힌더드 유레아 결합을 활용한 열가역적 자기치유 네트워크 소재의 자기치유 메커니즘을 개념적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본원 발명의 일 구현 예에 따라 제조된 자기치유 코팅 소재의 스크래치에 대한 자기치유 특성(75℃에서 12시간 동안 노출시켜 자기 치유된 표면)을 스크레치테스터(Scratch Tester)를 활용하여 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본원 발명의 일 구현 예에 따라 제조된 자기치유 코팅 소재의 기계적 물성을 인덴테이션(Indentation) 기기를 활용하여 정량적으로 분석한 결과이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a self-healing mechanism of a thermoreversible self-healing network material using a hindered urea coupling according to an embodiment of the present invention.
2 is an analysis of the self-healing characteristics (surface self-healing by exposure at 75° C. for 12 hours) for the scratch of the self-healing coating material prepared according to an embodiment of the present invention using a scratch tester. It shows the results.
3 is a result of quantitatively analyzing the mechanical properties of a self-healing coating material manufactured according to an embodiment of the present invention using an indentation device.

이하, 본원 발명에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본원 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. Terms and words used in the specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. Based on the principle that the present invention should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 명세서의 전반에 걸쳐 사용되는 용어인 "자기치유(self-healing)"는 광의의 의미로는 손상된 재료에 어떤 외부의 간섭 없이도 자동적으로 및 자율적으로 원래의 상태로 치유(회복/수선)하는 능력을 의미하는 것이고, 협의로는 외력에 의한 손상을 어느 정도 본래의 상태로 회복할 수 있는 것을 의미한다. The term "self-healing" as used throughout this specification is the ability to heal (recover/repair) the damaged material to its original state automatically and autonomously without any external interference in the broad sense. By means of agreement, it means that the damage caused by the external force can be restored to its original state to some extent.

본원 발명에 따른 가역적 자기치유(reversible self-healing)는 재료의 표면 등에 외력에 의한 균열 또는 미세 손상시 재료의 내부에 포함되어 있는 힌더드 유레아 구조(hindered -urea adduct)의 가역적 반응에 의한 손상의 회복을 의미한다.The reversible self-healing according to the present invention is the damage caused by the reversible reaction of the hindered-urea adduct included in the material when cracking or micro-damaging the surface of the material. It means recovery.

본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 측쇄의 말단에 수산기를 함유하는 중합체 수지; 힌더드 유레아 구조를 분자 구조 내에 2개 이상 함유하고 말단에 2개 이상의 이소시아네이트기를 함유하는 다관능성 이소시아네이트와 사슬연장기로 H-(O-CH2-CH2)n-OH (n은 1 내지 10의 정수)의 화학구조를 가지는 화합물과의 반응에 의하여 제조되는 분자구조의 말단에 다수의 -OH기를 가지는 열가역적 다관능성 첨가제; 및 다관능성 이소시아네이트 경화제를 포함하여 열가역적 네트워크 형성이 가능한 것을 특징으로 하는 자기치유 수지 조성물을 제공한다.In the present invention, in order to solve the above problems, a polymer resin containing a hydroxyl group at the end of the side chain; A polyfunctional isocyanate containing two or more hindered urea structures in the molecular structure and containing two or more isocyanate groups at the terminal and H-(O-CH 2 -CH 2 )n-OH (n is 1 to 10 A thermoreversible polyfunctional additive having a plurality of -OH groups at the ends of the molecular structure produced by reaction with a compound having a chemical structure of integer); And it provides a self-healing resin composition characterized in that it is possible to form a thermoreversible network including a multifunctional isocyanate curing agent.

본원 발명의 일 구현예에 따른 자기치유 수지 조성물에 있어서, 상기 중합체 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화학구조를 가질 수 있다.In the self-healing resin composition according to an embodiment of the present invention, the polymer resin may have a chemical structure represented by Formula 1 below.

<화학식 1> <Formula 1>

Figure 112019059075538-pat00001
Figure 112019059075538-pat00001

상기 화학식 1에서 m은 0 내지 1,000이고, n은 1 내지 1,000이며, o는 0 내지 100의 정수이고, p는 0 내지 100의 정수이며, q는 0 내지 100의 정수이고, r은 0 내지 100의 정수이며, s는 0 내지 100의 정수이되, o와 r이 동시에 0은 아니다.In Formula 1, m is 0 to 1,000, n is 1 to 1,000, o is an integer of 0 to 100, p is an integer of 0 to 100, q is an integer of 0 to 100, and r is 0 to 100 Is an integer of, s is an integer of 0 to 100, but o and r are not 0 at the same time.

본원 발명의 일 구현예에 따른 상기 중합체 수지는 통상적으로 폴리아크릴레이트 수지, 폴리메타크릴레이트 수지 및 다양한 아크릴레이트, 메타크릴레이트 단량체를 포함하는 단독 중합체 또는 공중합체 수지이고, 자동차용 도장의 클리어코트로 사용될 수 있는 수지로서 다관능성 이소시아네이트 경화제로 경화하기 위하여 분자 구조 측쇄의 말단에 수산기(-OH)기를 함유하는 것이 바람직하다.The polymer resin according to an embodiment of the present invention is typically a polyacrylate resin, a polymethacrylate resin, and a homopolymer or a copolymer resin containing various acrylate and methacrylate monomers, and a clear coat for automobile paints As a resin that can be used as a polyfunctional isocyanate curing agent, it is preferable to contain a hydroxyl group (-OH) group at the end of the side chain of the molecular structure.

본원 발명의 일 구현예에 따른 자기치유 수지 조성물에 있어서, 상기 힌더드 유레아 구조는 힌더드 디아민의 아민기와 다관능성 이소시아네이트의 이소시아네이트기가 1:2 당량 반응을 통한 유레아 형성반응에 의하여 형성되는 것일 수 있다.In the self-healing resin composition according to an embodiment of the present invention, the hindered urea structure may be formed by a urea formation reaction through a 1:2 equivalent reaction of the amine group of the hindered diamine and the isocyanate group of the polyfunctional isocyanate. .

본원 발명의 일 구현예에 따른 상기 힌더드 유레아는 아민기 근처에 커다란 치환체가 붙어 있는 구조로 분자 구조 내에 2개 이상의 힌더드 유레아 작용기를 함유하는 것을 특징으로 한다. The hindered urea according to an embodiment of the present invention is characterized in that it contains two or more hindered urea functional groups in a molecular structure in a structure in which a large substituent is attached near an amine group.

본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 힌더드 디아민은 N,N'-디-터트부틸에틸렌디아민(N,N'-di-tertbutylethylenediamine) 또는 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 세바케이트(bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate) 중 어느 하나일 수 있고, 상기 다관능성 이소시아네이트는 지방족, 방향족, 지환식(alicyclic), 또는 방향지방족 화합물 중 어느 하나로 분자 구조 내에 2개 이상의 이소시아네이트기를 함유하는 것 일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the hindered diamine is N,N'-di-tertbutylethylenediamine (N,N'-di-tertbutylethylenediamine) or bis(2,2,6,6-tetramethyl-4 -Piperidyl) sebacate (bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate) may be any one, and the polyfunctional isocyanate is aliphatic, aromatic, alicyclic, or aromatic Any one of the aliphatic compounds may contain two or more isocyanate groups in the molecular structure.

본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 지방족 이소시아네이트 다관능성 이소시아네이트 화합물로는 에틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HMDI), 옥타메틸렌 디이소시아네이트, 노나메틸렌 디이소시아네이트, 도데카메틸렌 디이소시아네이트, 2,2-디메틸펜탄 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 데카메틸렌 디이소시아네이트, 부텐 디이소시아네이트, 1,3-부타디엔-1,4-디이소시아네이트, 2,4,4-트리메틸 헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,6,11-운데칸 트리이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 리신 디이소시아네이트, 2,6-디이소시아네이트메틸카프로에이트, 비스(2-이소시아네이트에틸)푸마레이트, 비스(2-이소시아네이트에틸)카르보네이트, 2-이소시아네이트에틸-2,6-디이소시아네이트헥사노에이트, 1,3,6-헤키사메치렌트리이소시아네이트, 1,8-디이소시아나토-4-이소시아나토메틸 옥탄, 2,5,7-트리메틸-1,8-디이소시아나토-5-이소시아나토메틸 옥탄, 비스(이소시아나토에틸) 카보네이트, 비스(이소시아나토에틸) 에테르, 1,4-부틸렌글리콜디 프로필 에테르-ω,ω'-디이소시아네이트, 리진 디이소시아나토 메틸에스테르, 리진트리이소시아네이트,2-이소시아나토에틸-2,6-디이소시아나토 에틸-2,6-디이소시아나토 헥사노에이트,2-이소시아나토 프로필-2,6-디이소시아나토 헥사노에이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 비스(이소시아나토에틸) 벤젠, 비스(이소시아나토 프로필) 벤젠, α,α,α',α'-테트라메틸 크실릴렌 디이소시아네이트, 비스(이소시아나토 부틸) 벤젠, 비스(이소시아나토메틸)나프탈렌, 비스(이소시아나토메틸) 디페닐 에테르, 비스(이소시아나토에틸) 프탈레이트, 2,6-디(이소시아나토메틸) 퓨란, 1,3,-비스(6-이소시아네이토 헥실)-우레티딘-2,4-디온, 1,3,5-트리스(6-이소시아네이토 헥실)이소시아누레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 지방족 이소시아네이트일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the aliphatic isocyanate polyfunctional isocyanate compound includes ethylene diisocyanate, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HMDI), octamethylene diisocyanate, nonamethylene diisocyanate, Dodecamethylene diisocyanate, 2,2-dimethylpentane diisocyanate, 2,2,4-trimethyl hexamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, butene diisocyanate, 1,3-butadiene-1,4-diisocyanate, 2 ,4,4-trimethyl hexamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecane triisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanate methylcaproate, bis( 2-isocyanate ethyl) fumarate, bis (2-isocyanate ethyl) carbonate, 2-isocyanate ethyl-2,6-diisocyanate hexanoate, 1,3,6-hexamethyrene triisocyanate, 1,8 -Diisocyanato-4-isocyanatomethyl octane, 2,5,7-trimethyl-1,8-diisocyanato-5-isocyanatomethyl octane, bis(isocyanatoethyl) carbonate, bis(isocya) Nattoethyl) ether, 1,4-butylene glycol dipropyl ether-ω,ω'-diisocyanate, lysine diisocyanato methyl ester, lysine triisocyanate, 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanato ethyl -2,6-diisocyanato hexanoate, 2-isocyanato propyl-2,6-diisocyanato hexanoate, xylylene diisocyanate, bis (isocyanatoethyl) benzene, bis (isocyanato) Propyl) benzene, α,α,α',α'-tetramethyl xylylene diisocyanate, bis (isocyanato butyl) benzene, bis (isocyanatomethyl) naphthalene, bis (isocyanatomethyl) diphenyl ether , Bis(isocyanatoethyl) phthalate, 2,6-di(isocyanatomethyl) furan, 1,3,-bis(6-isocyanatohexyl)-uretidine-2,4-dione, 1 ,3,5-tris (6-isocyanato hexyl) isocyanurate at least one aliphatic selected from the group consisting of It may be a isocyanate.

본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 지환식 이소시아네이트 다관능성 이소시아네이트 화합물로는 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 4,4'-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, 시클로헥실렌 디이소시아네이트, 메틸시클로헥실렌 디이소시아네이트, 비스(2-이소시아네이트에틸)-4-시클로헥센-1,2-디카르복실레이트, 2,5-노르보르난 디이소시아네이트, 2,6-노르보르난 디이소시아네이트, 2,2-디메틸 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, 비스(4-이소시아나토-n-부틸리덴) 펜타에리트리톨, 다이머산 디이소시아네이트, 2-이소시아나토메틸-3-(3-이소시아나토 프로필)-5-이소시아나토메틸-비사이클로[2,2,1]-헵탄, 2-이소시아나토메틸-3-(3-이소시아나토프로필)-6-이소시아나토메틸-비사이클로[2,2,1]-헵탄, 2-이소시아나토메틸-2-(3-이소시아나토프로필)-5-이소시아나토메틸-비사이클로[2,2,1]-헵탄, 2-이소시아나토메틸-2-(3-이소시아나토프로필)-6-이소시아나토메틸-비사이클로[2,2,1]-헵탄, 2-이소시아나토메틸-3-(3-이소시아나토프로필)-6-(2-이소시아나토에틸)-비사이클로[2,2,1]-헵탄, 2-이소시아나토메틸-3-(3-이소시아나토프로필)-6-(2-이소시아나토에틸)-비사이클로[2,1,1]-헵탄, 2-이소시아나토메틸-2-(3-이소시아나토프로필)-5-(2-이소시아나토에틸)-비사이클로[2,1,1]-헵탄, 2-이소시아나토메틸-2-(3-이소시아나토프로필)-6-(2-이소시아나토에틸)-비사이클로[2,2,1]-헵탄, 노르보르난 비스(이소시아나토메틸)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 지환식 이소시아네이트일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the alicyclic isocyanate polyfunctional isocyanate compound is isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene di. Isocyanate, bis(2-isocyanate ethyl)-4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate, 2,5-norbornane diisocyanate, 2,6-norbornane diisocyanate, 2,2-dimethyl dicy Chlohexylmethane diisocyanate, bis(4-isocyanato-n-butylidene) pentaerythritol, dimer acid diisocyanate, 2-isocyanatomethyl-3-(3-isocyanatopropyl)-5-iso Cyanatomethyl-bicyclo[2,2,1]-heptane, 2-isocyanatomethyl-3-(3-isocyanatopropyl)-6-isocyanatomethyl-bicyclo[2,2,1] -Heptane, 2-isocyanatomethyl-2-(3-isocyanatopropyl)-5-isocyanatomethyl-bicyclo[2,2,1]-heptane, 2-isocyanatomethyl-2-( 3-isocyanatopropyl)-6-isocyanatomethyl-bicyclo[2,2,1]-heptane, 2-isocyanatomethyl-3-(3-isocyanatopropyl)-6-(2- Isocyanatoethyl)-bicyclo[2,2,1]-heptane, 2-isocyanatomethyl-3-(3-isocyanatopropyl)-6-(2-isocyanatoethyl)-bicyclo[ 2,1,1]-heptane, 2-isocyanatomethyl-2-(3-isocyanatopropyl)-5-(2-isocyanatoethyl)-bicyclo[2,1,1]-heptane, 2-isocyanatomethyl-2-(3-isocyanatopropyl)-6-(2-isocyanatoethyl)-bicyclo[2,2,1]-heptane, norbornane bis(isocyanatomethyl) ) It may be one or more alicyclic isocyanates selected from the group consisting of.

본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방향지방족 이소시아네이트 다관능성 이소시아네이트 화합물로는 1,3-비스(이소시아나토메틸) 벤젠(m-크실렌 디이소시아네이트, m-XDI), 1,4-비스(이소시아나토메틸) 벤젠(p-크실렌 디이소시아네이트, p-XDI), 1,3-비스(2-이소시아나토 프로판-2-일) 벤젠(m-테트라메틸 크실렌 디이소시아네이트, m-TMXDI), 1,4-비스(2-이소시아나토 프로판-2-일) 벤젠(p-테트라메틸 크실렌 디이소시아네이트, p-TMXDI), 1,3-비스(이소시아나토메틸)-4-메틸벤젠, 1,3-비스(이소시아나토메틸)-4-에틸벤젠, 1,3-비스(이소시아나토메틸)-5-메틸벤젠, 1,3-비스(이소시아나토메틸)-4,5-디메틸벤젠, 1,4-비스(이소시아나토메틸)-2,5-디메틸벤젠, 1,4-비스(이소시아나토메틸)-2,3,5,6-테트라메틸벤젠, 1,3-비스(이소시아나토메틸)-5-tert-부틸 벤젠, 1,3-비스(이소시아나토메틸)-4-클로로 벤젠, 1,3-비스(이소시아나토메틸) -4,5-디클로로벤젠, 1,3-비스(이소시아나토메틸)-2,4,5,6-테트라클로로 벤젠, 1,4-비스(이소시아나토메틸)-2,3,5,6-테트라클로로 벤젠, 1,4-비스(이소시아나토메틸)-2,3,5,6-테트라브로모 벤젠, 1,4-비스(2-이소시아나토에틸) 벤젠, 1,4-비스(이소시아나토메틸) 나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 방향지방족 이소시아네이트일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the aromatic aliphatic isocyanate polyfunctional isocyanate compound is 1,3-bis (isocyanatomethyl) benzene (m-xylene diisocyanate, m-XDI), 1,4-bis (iso Cyanatomethyl) benzene (p-xylene diisocyanate, p-XDI), 1,3-bis (2-isocyanato propan-2-yl) benzene (m-tetramethyl xylene diisocyanate, m-TMXDI), 1 ,4-bis(2-isocyanatopropan-2-yl)benzene (p-tetramethyl xylene diisocyanate, p-TMXDI), 1,3-bis(isocyanatomethyl)-4-methylbenzene, 1, 3-bis(isocyanatomethyl)-4-ethylbenzene, 1,3-bis(isocyanatomethyl)-5-methylbenzene, 1,3-bis(isocyanatomethyl)-4,5-dimethylbenzene , 1,4-bis(isocyanatomethyl)-2,5-dimethylbenzene, 1,4-bis(isocyanatomethyl)-2,3,5,6-tetramethylbenzene, 1,3-bis( Isocyanatomethyl)-5-tert-butyl benzene, 1,3-bis(isocyanatomethyl)-4-chlorobenzene, 1,3-bis(isocyanatomethyl) -4,5-dichlorobenzene, 1 ,3-bis(isocyanatomethyl)-2,4,5,6-tetrachlorobenzene, 1,4-bis(isocyanatomethyl)-2,3,5,6-tetrachlorobenzene, 1,4 -Bis(isocyanatomethyl)-2,3,5,6-tetrabromobenzene, 1,4-bis(2-isocyanatoethyl)benzene, 1,4-bis(isocyanatomethyl) naphthalene It may be one or more aromatic aliphatic isocyanates selected from the group consisting of.

본원 발명의 일 구현예에 따른 자기치유 수지 조성물에 있어서, 상기 다관능성 이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate: HMDI), 이소포론 디이소시아네이트(isoporone diisocyanate: IPDI) 중 어느 하나인 것이 더욱 바람직하다.In the self-healing resin composition according to an embodiment of the present invention, the multifunctional isocyanate is more preferably any one of hexamethylene diisocyanate (HMDI) and isophorone diisocyanate (IPDI).

본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 다관능성 이소시아네이트는 하기 화학식 A1 내지 화학식 D1의 구조를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the polyfunctional isocyanate may have a structure represented by the following Formulas A1 to D1.

<화학식 A1><Formula A1>

Figure 112019059075538-pat00002
Figure 112019059075538-pat00002

<화학식 B1><Formula B1>

Figure 112019059075538-pat00003
Figure 112019059075538-pat00003

<화학식 C1><Formula C1>

Figure 112019059075538-pat00004
Figure 112019059075538-pat00004

<화학식 D1><Formula D1>

Figure 112019059075538-pat00005
Figure 112019059075538-pat00005

본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 다관능성 이소시아네이트와 사슬연장기로 H-(O-CH2-CH2)n-OH (n은 1 내지 10의 정수)의 화학구조를 가지는 화합물과의 반응에 의하여 제조되는 분자구조의 말단에 다수의 -OH기를 가지는 열가역적 다관능성 첨가제는 하기 화학식 A2 내지 화학식 D2의 구조를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the reaction of the polyfunctional isocyanate and a compound having a chemical structure of H-(O-CH 2 -CH 2 )n-OH (n is an integer of 1 to 10) as a chain extender The thermoreversible polyfunctional additive having a plurality of -OH groups at the ends of the molecular structure produced by the above may have structures of the following Formulas A2 to D2.

<화학식 A2><Formula A2>

Figure 112019059075538-pat00006
Figure 112019059075538-pat00006

<화학식 B2><Formula B2>

Figure 112019059075538-pat00007
Figure 112019059075538-pat00007

<화학식 C2><Formula C2>

Figure 112019059075538-pat00008
Figure 112019059075538-pat00008

<화학식 D2><Formula D2>

Figure 112019059075538-pat00009
Figure 112019059075538-pat00009

상기 화학식 A2 내지 D2에서 n은 1 내지 10의 정수이다.In Formulas A2 to D2, n is an integer of 1 to 10.

상기 화학식 A2 및 화학식 B2와 같은 힌더드 유레아 결합을 포함하는 열가역적 다관능성 첨가제는 기계적 물성을 우수하게 함과 동시에 보관 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 사슬연장기로 H-(O-CH2-CH2)n-OH (n은 1 내지 10의 정수)의 화학구조를 함유함으로써 더욱 낮은 온도에서도 가교가 시작될 수 있는 장점을 가진다.The thermoreversible multifunctional additive including a hindered urea bond such as Formula A2 and Formula B2 may improve mechanical properties and improve storage stability. In addition, since it contains a chemical structure of H-(O-CH 2 -CH 2 )n-OH (n is an integer of 1 to 10) as a chain extender, crosslinking can be started even at a lower temperature.

특히 화학식 C2 및 화학식 D2와 같이 헥사메틸렌디이소시아네이트로부터 유래된 긴 알킬 체인을 포함하는 열가역적 다관능성 첨가제는 사슬의 움직임을 우수하게 함과 동시에 용해도가 우수한 장점이 있고, 상기 화학식 A2 및 화학식 C2와 같은 힌더드 유레아 결합은 상기 화학식 B2 및 화학식 D2 보다 우수한 용해도를 가지나 힌더드 유레아의 가역적 반응은 아민기 위치에 더 커다란 치환체가 붙은 상기 화학식 B2 및 화학식 D2가 우수하다.In particular, the thermoreversible polyfunctional additive including a long alkyl chain derived from hexamethylene diisocyanate, such as Formula C2 and Formula D2, has the advantage of excellent chain movement and excellent solubility, and the formula A2 and Formula C2 The same hindered urea bond has better solubility than the above Chemical Formulas B2 and D2, but the reversible reaction of hindered urea is superior in Chemical Formulas B2 and D2 in which a larger substituent is attached to the amine group position.

본원 발명에 따른 상기 사슬연장기로 H-(O-CH2-CH2)n-OH (n은 1 내지 10의 정수)의 화학구조를 가지는 화합물은 보다 바람직하게는 에틸렌글라이콜(ethylene glycol: EG) 또는 트리에틸렌글라이콜(Triethylene glycol: TEG) 또는 폴리에틸렌 글라이콜 400(poly(ethyleneglycol): PEG)과 같이 분자구조 내에 적어도 2개 이상의 에테르기를 함유할 수 있다.The compound having a chemical structure of H-(O-CH 2 -CH 2 )n-OH (n is an integer of 1 to 10) as the chain extender according to the present invention is more preferably ethylene glycol: EG) or triethylene glycol (TEG) or polyethylene glycol 400 (poly(ethyleneglycol): PEG) may contain at least two or more ether groups in the molecular structure.

본원 발명의 일 구현예에 따른 상기 열가역적 다관능성 첨가제의 제조에 있어서, 상기 화학식 A1 내지 D1의 말단에 2개 이상의 이소시아네이트기를 함유하는 힌더드 유레아 화합물의 이소시아네이트기과 기본적으로 에테르기를 가지는 H-(O-CH2-CH2)n-OH (n은 1 내지 10의 정수)의 화학구조를 가지는 화합물의 수산기의 화학양론적 반응(stoichiometric reaction)을 위해서는 그 함유량을 조절하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 화학식 A1 내지 D1과 같이 2개의 이소시아네이트기를 함유하는 힌더드 유레아 결합물의 경우에는 에테르 기반 수지 수산기의 1/2 당량의 가교제를 사용하는 것이 가교에 바람직하다. 그 외에 3개의 이소시아네이트기를 함유하는 힌더드 유레아 결합물의 경우에는 에테르 기반 수지 수산기의 1/3 당량의 가교제를 사용하는 것이 가교에 바람직하며, 4개의 이소시아네이트기를 함유하는 힌더드 유레아 결합물의 경우에는 에테르 기반 수지 수산기의 1/4 당량의 가교제를 사용하는 것이 가교에 바람직하다. In the preparation of the thermoreversible polyfunctional additive according to an embodiment of the present invention, H-(O) having an isocyanate group and an ether group basically of a hindered urea compound containing two or more isocyanate groups at the ends of the formulas A1 to D1. For a stoichiometric reaction of a hydroxyl group of a compound having a chemical structure of -CH 2 -CH 2 )n-OH (n is an integer of 1 to 10), it is preferable to control its content. For example, in the case of a hindered urea bond containing two isocyanate groups as shown in Formulas A1 to D1, it is preferable to use a crosslinking agent equivalent to 1/2 of the hydroxyl groups of the ether-based resin for crosslinking. In addition, in the case of a hindered urea bond containing three isocyanate groups, it is preferable to use a crosslinking agent equivalent to 1/3 of the hydroxyl groups of the ether-based resin for crosslinking, and in the case of a hindered urea bond containing four isocyanate groups, the ether-based It is preferable for crosslinking to use a crosslinking agent in the amount of 1/4 equivalent of the hydroxyl groups of the resin.

본원 발명의 일 구현예에 따른 상기 화학식 A2 내지 D2와 같은 열가역적 다관능성 첨가제는 분자 구조 내에 포함되는 에테르 반복단위에 의하여 용매에 대한 용해성을 향상시켜 상용적인 클리어 코트에 사용이 용이하게 된다.Thermoreversible polyfunctional additives such as Formulas A2 to D2 according to an embodiment of the present invention improve solubility in a solvent by means of ether repeating units included in the molecular structure, so that it is easy to use in a commercial clear coat.

또한, 본원 발명에서는 상기 힌더드 유레아 결합을 포함하는 자기치유 조성물이 클리어 코트 가교제와 가교반응에 의하여 형성되는 스크래치 자기치유 기능을 가지는 클리어 코트를 제공한다.In addition, the present invention provides a clear coat having a scratch self-healing function in which the self-healing composition including the hindered urea bond is formed by a crosslinking reaction with a clear coat crosslinking agent.

이때 가교반응은 힌더드 유레아 결합을 포함하는 열가역적 다관능성 첨가제의 말단에 함유된 수산기와 클리어 코트 가교제의 이소시아네이트의 반응에 의하여 진행될 수 있고, 상기 조성물에는 공지된 첨가제, 예를 들면, 결합억제제, 정전기방지제, 항산화제, 생물안정화제, 화학 성형제, 이형제, 난연제, 윤활제, 착색제, 유동개선제, 충전제, 윤활제, 접착 증진제, 촉매, 광 안정화제, 광학 증백제, 유기 인 화합물, 오일, 염료, 충격 개질제, 강화제, 강화 섬유, 내후제 및 가소제를 등의 바람직한 성분으로 추가로 사용할 수 있다. At this time, the crosslinking reaction may proceed by reaction of the hydroxyl group contained at the end of the thermoreversible polyfunctional additive including the hindered urea bond and the isocyanate of the clear coat crosslinking agent, and the composition includes known additives, for example, a binding inhibitor, Antistatic agents, antioxidants, biostabilizers, chemical molding agents, release agents, flame retardants, lubricants, coloring agents, flow improvers, fillers, lubricants, adhesion promoters, catalysts, light stabilizers, optical brighteners, organophosphorus compounds, oils, dyes, Impact modifiers, reinforcing agents, reinforcing fibers, weathering agents and plasticizers may additionally be used as desirable components such as.

또한, 본원 발명에서는 힌더드 유레아 결합을 포함하는 자기치유 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of manufacturing a self-healing resin composition comprising a hindered urea bond.

본원 발명의 일 구현예에 따른 자기치유 수지 조성물의 제조방법은 힌더드 유레아 구조를 분자 구조 내에 2개 이상 함유하고 말단에 2개 이상의 이소시아네이트기를 함유하는 다관능성 이소시아네이트를 준비단계; 상기 다관능성 이소시아네이트와 사슬연장기로 H-(O-CH2-CH2)n-OH (n은 1 내지 10의 정수)와의 반응에 의하여 분자구조의 말단에 다수의 -OH기를 가지는 열가역적 다관능성 첨가제를 준비단계; 및 상기 열가역적 다관능성 첨가제, 측쇄의 말단에 수산기를 함유하는 중합체 수지 및 다관능성 이소시아네이트 경화제를 혼합하는 코팅 조성물 제조단계를 포함한다.A method of preparing a self-healing resin composition according to an embodiment of the present invention includes preparing a multifunctional isocyanate containing two or more hindered urea structures in the molecular structure and containing two or more isocyanate groups at the terminal; Thermoreversible polyfunctionality having a plurality of -OH groups at the ends of the molecular structure by reaction of the polyfunctional isocyanate with H-(O-CH 2 -CH 2 )n-OH (n is an integer of 1 to 10) as a chain extender Preparing an additive; And a step of preparing a coating composition of mixing the thermoreversible polyfunctional additive, a polymer resin containing a hydroxyl group at the end of the side chain, and a polyfunctional isocyanate curing agent.

또한, 본원 발명에서는 상기 방법에 따라 제조된 자기치유 수지 코팅용 조성물의 준비단계; 상기 코팅용 조성물을 기재에 도포하는 코팅용 조성물 도포단계; 및 도포된 코팅용 조성물을 가교하는 코팅층 형성단계를 포함하는 스크래치 자기치유 클리어 코트의 형성방법을 제공한다.In addition, in the present invention, the preparation step of the composition for coating a self-healing resin prepared according to the method; A coating composition application step of applying the coating composition to a substrate; And it provides a method of forming a scratch self-healing clear coat comprising the step of forming a coating layer crosslinking the applied coating composition.

이때, 상기 기재는 자동차용 강판일 수 있으며, 프라이머(primer) 및 베이스 코트(base coat)를 더 포함할 수 있다.In this case, the substrate may be a steel plate for automobiles, and may further include a primer and a base coat.

이하, 본원 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 같이 본원이 속하는 기술 분야에서 일반적인 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본원의 구현 예 및 실시 예를 상세히 설명한다. 특히 이것에 의해 본원 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한을 받지 않는다. 또한, 본원 발명의 내용은 여러 가지 다른 형태의 장비로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현 예 및 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, implementation examples and examples of the present application will be described in detail so that those with general knowledge in the technical field to which the present application pertains can be easily implemented, as shown in the accompanying drawings. In particular, the technical idea of the present invention and its core configuration and operation are not limited by this. In addition, the content of the present invention may be implemented in various different types of equipment, and is not limited to the implementation examples and examples described herein.

<다관능성 이소시아네이트의 제조><Production of polyfunctional isocyanate>

본원 발명의 일 구현예에 따른 이소시아네이트기를 2개 이상 가지고 분자구조 내에 힌더드 유레아 구조를 포함하는 다관능성 이소시아네이트 화합물은 하기 화학식 A1 내지 화학식 D1의 화학구조를 가질 수 있고, 보다 구체적인 제조방법은 다음과 같다.The polyfunctional isocyanate compound having two or more isocyanate groups according to an embodiment of the present invention and including a hindered urea structure in the molecular structure may have a chemical structure of the following Formulas A1 to D1, and a more specific preparation method is as follows. same.

<화학식 A1 화합물의 제조><Preparation of Formula A1 Compound>

Figure 112019059075538-pat00010
Figure 112019059075538-pat00010

화학식 A1의 화합물은 이소포론 디이소시아네이트(isoporone diisocyanate: IPDI)를 메틸에테르케톤(methyl ether ketone: MEK)에 녹인 후 N,N'-디-터트부틸에틸렌디아민(N,N'-di-tertbutylethylenediamine)을 2:1당량으로 천천히 적가한 후 35 ℃에서 2시간 동안 반응을 통하여 제조하였다. The compound of Formula A1 is N,N'-di-tertbutylethylenediamine (N,N'-di-tertbutylethylenediamine) after dissolving isoporone diisocyanate (IPDI) in methyl ether ketone (MEK). Was slowly added dropwise at 2:1 equivalent, and then reacted at 35° C. for 2 hours to prepare.

<화학식 B1 화합물의 제조><Preparation of the compound of formula B1>

Figure 112019059075538-pat00011
Figure 112019059075538-pat00011

화학식 B1의 화합물은 이이소포론 디이소시아네이트(isoporone diisocyanate: IPDI)를 메틸에테르케톤(methyl ether ketone: MEK)에 녹인 후 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 세바케이트(bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate)을 2:1당량으로 천천히 적가한 후 35 ℃에서 2시간 동안 반응을 통하여 제조하였다. The compound of formula B1 is bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) seba after dissolving isoporone diisocyanate (IPDI) in methyl ether ketone (MEK). Cate (bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate) was slowly added dropwise at 2:1 equivalent, and then reacted at 35° C. for 2 hours to prepare.

<화학식 C1 화합물의 제조><Preparation of Formula C1 Compound>

Figure 112019059075538-pat00012
Figure 112019059075538-pat00012

화학식 C1의 화합물은 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate: HMDI를 메틸에테르케톤(methyl ether ketone: MEK)에 녹인 후 N,N'-디-터트부틸에틸렌디아민(N,N'-di-tertbutylethylenediamine)을 2:1당량으로 천천히 적가한 후 35 ℃에서 2시간 동안 반응을 통하여 제조하였다. The compound of Formula C1 is hexamethylene diisocyanate (HMDI) dissolved in methyl ether ketone (MEK) and then N,N'-di-tertbutylethylenediamine (N,N'-di-tertbutylethylenediamine) was dissolved. It was slowly added dropwise at 2:1 equivalent and then reacted at 35° C. for 2 hours to prepare.

<화학식 D1 화합물의 제조><Preparation of Formula D1 Compound>

Figure 112019059075538-pat00013
Figure 112019059075538-pat00013

화학식 D1 화합물은 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate: HMDI)를 메틸에테르케톤(methyl ether ketone: MEK)에 녹인 후 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 세바케이트(bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate) 2:1당량으로 천천히 적가한 후 35 ℃에서 2시간 동안 반응을 통하여 제조하였다. Formula D1 compound is obtained by dissolving hexamethylene diisocyanate (HMDI) in methyl ether ketone (MEK) and bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate ( bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate) was slowly added dropwise at 2:1 equivalent and then reacted at 35° C. for 2 hours to prepare.

<열가역적 다관능성 첨가제의 제조><Preparation of thermoreversible multifunctional additive>

본원 발명의 일 구현예에 따른 힌더드 유레아 결합을 분자구조 내에 포함하는 열가역적 다관능성 첨가제는 하기의 화학식 A2 내지 D2의 화학구조를 가질 수 있고, 보다 구체적인 제조방법은 다음과 같다.The thermoreversible polyfunctional additive including a hindered urea bond in the molecular structure according to an embodiment of the present invention may have a chemical structure of the following Chemical Formulas A2 to D2, and a more specific preparation method is as follows.

제조예 1 : 화학식 A2 화합물의 제조Preparation Example 1: Preparation of Compound A2

Figure 112019059075538-pat00014
Figure 112019059075538-pat00014

단, 상기 화학식 A2에서 n은 1 내지 10의 정수이다.However, in Formula A2, n is an integer of 1 to 10.

메틸에테르케톤(methyl ether ketone: MEK)에 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol: EG) 또는 테트라 에틸렌 글라이콜(tetra ethylene glycol:TEG) 또는 폴리 에틸렌 글라이콜(poly ethylene glycol:PEG)을 상기 화학식 A-1의 힌더드 유레아 구조를 포함하는 디이소시아네이트 화합물 대비 2당량을 녹인 후 디부틸틴다이우레이트(dibutyltin dilaurate: DBTDL)를 중량비로 1 wt% 혼합한 후 A-1의 힌더드 유레아 구조를 포함하는 디이소시아네이트 화합물에 천천히 적가하고, 70 ℃에서 2시간 동안 반응을 진행하고, 반응이 완료되면 반응물을 건조하여 열가역적 가교제인 DA-IPDI-EG 또는 DA-IPDI-TEG 또는 DA-IPDI-PEG 를 수득하였다.In methyl ether ketone (MEK), ethylene glycol (EG), tetra ethylene glycol (TEG) or polyethylene glycol (PEG) is added to the above formula. After dissolving 2 equivalents of the diisocyanate compound containing the hindered urea structure of A-1, dibutyltin dilaurate (DBTDL) was mixed in a weight ratio of 1 wt%, and the hindered urea structure of A-1 was It is slowly added dropwise to the containing diisocyanate compound, and the reaction proceeds at 70° C. for 2 hours, and when the reaction is completed, the reaction product is dried to form a thermoreversible crosslinking agent DA-IPDI-EG or DA-IPDI-TEG or DA-IPDI-PEG. Was obtained.

제조예 2 : 화학식 B2 화합물의 제조Preparation Example 2: Preparation of Compound B2

<화학식 B2><Formula B2>

Figure 112019059075538-pat00015
Figure 112019059075538-pat00015

상기 화학식 B2에서 n은 1 내지 10의 정수이다.In Formula B2, n is an integer of 1 to 10.

메틸에테르케톤(methyl ether ketone: MEK)에 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol: EG) 또는 테트라 에틸렌 글라이콜(tetra ethylene glycol:TEG) 또는 폴리 에틸렌 글라이콜(poly ethylene glycol:PEG)을 상기 화학식 B-1의 힌더드 유레아 구조를 포함하는 디이소시아네이트 화합물 대비 2당량을 녹인 후 디부틸틴다이우레이트(dibutyltin dilaurate: DBTDL)를 중량비로 1 wt% 혼합한 후 B-1의 힌더드 유레아 구조를 포함하는 디이소시아네이트 화합물에 천천히 적가하고, 70 ℃에서 2시간 동안 반응을 진행하고, 반응이 완료되면 반응물을 건조하여 열가역적 가교제인 TMP-IPDI-EG 또는 TMP-IPDI-TEG 또는 TMP-IPDI-PEG 를 수득하였다.In methyl ether ketone (MEK), ethylene glycol (EG), tetra ethylene glycol (TEG) or polyethylene glycol (PEG) is added to the above formula. After dissolving 2 equivalents of the diisocyanate compound containing the hindered urea structure of B-1, dibutyltin dilaurate (DBTDL) was mixed in a weight ratio of 1 wt%, and the hindered urea structure of B-1 was It is slowly added dropwise to the containing diisocyanate compound, and the reaction proceeds at 70° C. for 2 hours, and when the reaction is completed, the reaction product is dried to form a thermoreversible crosslinking agent, TMP-IPDI-EG or TMP-IPDI-TEG or TMP-IPDI-PEG. Was obtained.

제조예 3 : 화학식 C2 화합물의 제조Preparation Example 3: Preparation of Compound C2

<화학식 C2><Formula C2>

Figure 112019059075538-pat00016
Figure 112019059075538-pat00016

상기 화학식 C2에서 n은 1 내지 10의 정수이다.In Formula C2, n is an integer of 1 to 10.

메틸에테르케톤(methyl ether ketone: MEK)에 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol: EG) 또는 테트라 에틸렌 글라이콜(tetra ethylene glycol:TEG) 또는 폴리 에틸렌 글라이콜(poly ethylene glycol:PEG)을 상기 화학식 C-1의 힌더드 유레아 구조를 포함하는 디이소시아네이트 화합물 대비 2당량을 녹인 후 디부틸틴다이우레이트(dibutyltin dilaurate: DBTDL)를 중량비로 1 wt% 혼합한 후 C-1의 힌더드 유레아 구조를 포함하는 디이소시아네이트 화합물에 천천히 적가하고, 70 ℃에서 2시간 동안 반응을 진행하고, 반응이 완료되면 반응물을 건조하여 열가역적 가교제인 DA-HDI-EG 또는 DA-HDI-TEG 또는 DA-HDI-PEG 를 수득하였다.In methyl ether ketone (MEK), ethylene glycol (EG), tetra ethylene glycol (TEG) or polyethylene glycol (PEG) is added to the above formula. After dissolving 2 equivalents of the diisocyanate compound containing the hindered urea structure of C-1, dibutyltin dilaurate (DBTDL) was mixed in a weight ratio of 1 wt%, and the hindered urea structure of C-1 was It is slowly added dropwise to the containing diisocyanate compound, and the reaction proceeds at 70° C. for 2 hours, and when the reaction is completed, the reaction product is dried to form a thermoreversible crosslinking agent DA-HDI-EG or DA-HDI-TEG or DA-HDI-PEG. Was obtained.

제조예 4: 화학식 D2 화합물의 제조Preparation Example 4: Preparation of Compound D2

<화학식 D2><Formula D2>

Figure 112019059075538-pat00017
Figure 112019059075538-pat00017

상기 화학식 D2에서 n은 1 내지 10의 정수이다.In Formula D2, n is an integer of 1 to 10.

메틸에테르케톤(methyl ether ketone: MEK)에 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol: EG) 또는 테트라 에틸렌 글라이콜(tetra ethylene glycol:TEG) 또는 폴리 에틸렌 글라이콜(poly ethylene glycol:PEG)을 상기 화학식 D-1의 힌더드 유레아 구조를 포함하는 디이소시아네이트 화합물 대비 2당량을 녹인 후 디부틸틴다이우레이트(dibutyltin dilaurate: DBTDL)를 중량비로 1 wt% 혼합한 후 D-1의 힌더드 유레아 구조를 포함하는 디이소시아네이트 화합물에 천천히 적가하고, 70 ℃에서 2시간 동안 반응을 진행하고, 반응이 완료되면 반응물을 건조하여 열가역적 가교제인 TMP-HDI-EG 또는 TMP-HDI-TEG 또는 TMP-HDI-PEG 를 수득하였다.In methyl ether ketone (MEK), ethylene glycol (EG), tetra ethylene glycol (TEG) or polyethylene glycol (PEG) is added to the above formula. After dissolving 2 equivalents of the diisocyanate compound containing the hindered urea structure of D-1, dibutyltin dilaurate (DBTDL) was mixed in a weight ratio of 1 wt%, and the hindered urea structure of D-1 was It is slowly added dropwise to the containing diisocyanate compound, and the reaction proceeds at 70° C. for 2 hours, and when the reaction is completed, the reaction product is dried to form a thermoreversible crosslinking agent, TMP-HDI-EG or TMP-HDI-TEG or TMP-HDI-PEG. Was obtained.

<< 힌더드Hindered 유레아Urea 결합의 Combined 열가역적Thermoreversible 가교반응의Crosslinking reaction 확인> OK>

먼저, 힌더드 유레아 결합의 가역가교반응을 적외선분광기(infrared spectroscopy)를 이용하여 확인하였다.First, the reversible crosslinking reaction of the hindered urea bond was confirmed using an infrared spectroscopy.

즉, 자기치유코팅 소재의 힌더드 유레아에 의한 가역 가교 반응은 150 ℃에서 나타나는 C=O 유레아 피크(Urea peak)를 적외선분광기(infrared spectroscopy)로 확인함으로서 정성 분석 하였다. 샘플은 클리어코트를 상온에서부터 150 ℃까지 10℃/min으로 승온한 후 힌더드 유레아의 가역가교반응이 충분히 일어날 수 있도록 30분 동안 유지하였다. That is, the reversible crosslinking reaction of the self-healing coating material by the hindered urea was qualitatively analyzed by confirming the C=O urea peak at 150°C with an infrared spectroscopy. The sample was heated from room temperature to 150° C. at 10° C./min and held for 30 minutes so that the reversible crosslinking reaction of hindered urea could sufficiently occur.

또한, 힌더드 유레아의 가역가교반응을 정량적으로 분석하기 위해 H-NMR을 이용하여 확인하였다. In addition, in order to quantitatively analyze the reversible crosslinking reaction of hindered urea, it was confirmed using H-NMR.

즉, 자기치유코팅 소재의 힌더드 유레아에 의한 가역 가교 반응이 일어나기 위해서는 유레아 결합이 끊어졌다가 붙었다가 하면서 이소시아네이트가 생기는 데, 이때 끊어져서 생긴 이소시아네이트를 확인하기 위해, 수산기와 임의로 반응을 하게 하였다. 클로로포름에 제조예 1의 열가역적 가교제의 제조 (DA-IPDI-EG)를 녹이고 2당량의 핵산올을 60℃에서 반응시키고 시간이 흐름에 따라 1H-NMR을 이용하여 정량분석 하였다. 1H-NMR에서의 기준은 반응하지 않은 핵산올의 수산기 옆의 알킬기의 수소와 이소시아네이트와 반응한 핵산올의 수산기 옆의 알킬기의 수소 면적을 비교하여 아래 표 1에 나타내었다.That is, in order to cause the reversible crosslinking reaction by the hindered urea of the self-healing coating material, the urea bond is broken and then attached, and isocyanate is generated.In this case, in order to confirm the isocyanate generated by breaking, it was allowed to react with a hydroxyl group arbitrarily. The preparation of the thermoreversible crosslinking agent (DA-IPDI-EG) of Preparation Example 1 was dissolved in chloroform, and 2 equivalents of nucleic acidol were reacted at 60° C. and quantitatively analyzed using 1 H-NMR over time. The standard in 1 H-NMR is shown in Table 1 below by comparing the hydrogen area of the alkyl group next to the hydroxyl group of the unreacted nucleic acidol and the alkyl group next to the hydroxyl group of the nucleic acidol reacted with the isocyanate.

1H-NMR 가역 가교 반응 확인 1 H-NMR reversible crosslinking reaction confirmation 반응하지 않은 핵산올의 알킬기Alkyl group of unreacted nucleic acidol 반응한 핵산올의 알킬기Alkyl group of reacted nucleic acidol 변화량(%)Change (%) 13시간 후13 hours later 44 0.50.5 11.011.0 20시간 후After 20 hours 44 0.60.6 13.013.0 37시간 후After 37 hours 44 0.750.75 15.815.8

<열가역적 자기치유 네트워크 코팅 소재의 제조><Manufacture of thermal reversible self-healing network coating material>

상기 제조예 1 내지 4에 따른 힌더드 유레아 결합을 분자구조 내에 포함하는 열가역적 가교제를 상업용 바인더 수지와 혼합하고, 추가로 가교제를 전체 수산기의 당량만큼 투입하여 코팅 조성물을 제조하였고 그 구체적인 조성은 하기 표 2에 정리하였다. 사용된 상업용 바인더 수지 및 가교제는 각각 노루비케미칼에서 제공 받은 T30 클리어코트 제품과 Desmodur N3300(헥사메틸렌 디이소시아네이트 삼량체, hexamethylene diisocyanate trimer)이다.A thermally reversible crosslinking agent including a hindered urea bond according to Preparation Examples 1 to 4 in the molecular structure was mixed with a commercial binder resin, and a crosslinking agent was added as much as the equivalent of the total hydroxyl groups to prepare a coating composition. It is summarized in Table 2. The commercial binder resin and crosslinking agent used are T30 clearcoat products and Desmodur N3300 (hexamethylene diisocyanate trimer, hexamethylene diisocyanate trimer) provided by Norubi Chemical, respectively.

조성(OH%)Composition (OH%) 가교제 함량
(Desmodur N3300)
Crosslinking agent content
(Desmodur N3300)
자기치유 가교제Self-healing crosslinking agent 상업용 바인더 수지Commercial binder resin 실시예 1Example 1 10 (DA-IPDI-EG)10 (DA-IPDI-EG) 9090 1당량1 equivalent 실시예 2Example 2 30 (DA-IPDI-EG)30 (DA-IPDI-EG) 7070 1당량1 equivalent 실시예 3Example 3 10 (DA-IPDI-TEG)10 (DA-IPDI-TEG) 9090 1당량1 equivalent 실시예 4Example 4 30 (DA-IPDI-TEG)30 (DA-IPDI-TEG) 7070 1당량1 equivalent 실시예 5Example 5 10 (DA-IPDI-PEG)10 (DA-IPDI-PEG) 9090 1당량1 equivalent 실시예 6Example 6 30 (DA-IPDI-PEG)30 (DA-IPDI-PEG) 7070 1당량1 equivalent 실시예 7Example 7 10 (TMP-IPDI-EG)10 (TMP-IPDI-EG) 9090 1당량1 equivalent 실시예 8Example 8 30 (TMP-IPDI-EG)30 (TMP-IPDI-EG) 7070 1당량1 equivalent 실시예 9Example 9 10 (TMP-IPDI-TEG)10 (TMP-IPDI-TEG) 9090 1당량1 equivalent 실시예 10Example 10 30 (TMP-IPDI-TEG)30 (TMP-IPDI-TEG) 7070 1당량1 equivalent 실시예 11Example 11 10 (TMP-IPDI-PEG)10 (TMP-IPDI-PEG) 9090 1당량1 equivalent 실시예 12Example 12 30 (TMP-IPDI-PEG)30 (TMP-IPDI-PEG) 7070 1당량1 equivalent 실시예 13Example 13 10 (DA-HDI-EG)10 (DA-HDI-EG) 9090 1당량1 equivalent 실시예 14Example 14 30 (DA-HDI-EG)30 (DA-HDI-EG) 7070 1당량1 equivalent 실시예 15Example 15 10 (DA-HDI-TEG) 10 (DA-HDI-TEG) 9090 1당량1 equivalent 실시예 16Example 16 30 (DA-HDI-TEG)30 (DA-HDI-TEG) 7070 1당량1 equivalent 실시예 17Example 17 10 (DA-HDI-PEG) 10 (DA-HDI-PEG) 9090 1당량1 equivalent 실시예 18Example 18 30 (DA-HDI-PEG)30 (DA-HDI-PEG) 7070 1당량1 equivalent 실시예 19Example 19 10 (TMP-HDI-EG)10 (TMP-HDI-EG) 9090 1당량1 equivalent 실시예 20Example 20 30 (TMP-HDI-EG) 30 (TMP-HDI-EG) 7070 1당량1 equivalent 실시예 21Example 21 10 (TMP-HDI-TEG) 10 (TMP-HDI-TEG) 9090 1당량1 equivalent 실시예 22Example 22 30 (TMP-HDI-TEG)30 (TMP-HDI-TEG) 7070 1당량1 equivalent 실시예 23Example 23 10 (TMP-HDI-PEG) 10 (TMP-HDI-PEG) 9090 1당량1 equivalent 실시예 24Example 24 30 (TMP-HDI-PEG)30 (TMP-HDI-PEG) 7070 1당량1 equivalent 비교예(T30)Comparative Example (T30) 상용 폴리아크릴레이트 클리어 코트Commercial polyacrylate clear coat 1당량1 equivalent

코팅에 사용된 기질은 자동차용 CR 강판이며 프라이머(primer), 베이스 코트(base coat)를 Drawdown Bar Coater로 각각 약 50μm의 두께로 순차적으로 코팅하여 제조하였다.The substrate used for the coating was a CR steel sheet for automobiles, and a primer and a base coat were sequentially coated with a Drawdown Bar Coater to a thickness of about 50 μm, respectively.

실시예 1 내지 24의 힌더드 유레아 결합을 분자구조 내에 포함하는 열가역적 가교제를 포함하는 자기치유 네트워크 코팅은 50μm 두께로 Drawdown Bar Coating 방법으로 기질 위에 코팅한 후 환류형 오븐에서 110℃로 30분 동안 제막하여 클리어코트를 제조하였다.The self-healing network coating containing the thermoreversible crosslinking agent containing the hindered urea bonds of Examples 1 to 24 in the molecular structure was coated on the substrate with a drawdown bar coating method with a thickness of 50 μm, and then in a reflux oven at 110° C. for 30 minutes. The film was formed to prepare a clear coat.

<물성평가: <Physical property evaluation: 스크래치scratch 자기치유 특성 평가> Self-healing characteristics evaluation>

본원 발명의 일 구현예에 따른 상기 실시예 1 내지 실시예 24 및 비교예에 따라 제조된 클리어코트 수지와 상업용 수지를 비율별로 섞어 스크래치 자기치유 과정을 Scratch Tester를 사용하여 온도별로 분석하였다. 스크래치의 너비는 40μm, 폭은 10μm도막에 가해지는 힘은 5mN이었으며 25℃ 또는 55℃ 또는 75℃에서 24시간이 지난 후 Atomic Force Microscopy(AFM)으로 스크래치 후의 너비와 깊이를 관찰하고 온도를 가한 후 스크래치의 너비와 깊이를 비교하여 그 결과를 표 3에 나타내었다. 표 3에서 알 수 있듯이, 5mN의 힘으로 스크래치를 생성하였을 때 가역적 반응이 가능한 힌더드 유레아를 포함하는 네트워크 코팅에서 자기치유 현상이 나타났는데, 특히 유리전의온도 보다 높고 힌더드 유레아의 가역적 반응이 잘 일어나는 높은 온도에서 뛰어난 스크래치 자기치유 현상이 나타났다.The scratch self-healing process was analyzed by temperature using a Scratch Tester by mixing the clearcoat resin and commercial resin prepared according to Examples 1 to 24 and Comparative Examples according to an embodiment of the present invention by ratio. The scratch width was 40μm, the width was 10μm, and the force applied to the film was 5mN. After 24 hours at 25℃, 55℃, or 75℃, the width and depth of the scratch were observed with Atomic Force Microscopy (AFM), and the temperature was applied. The width and depth of the scratches were compared, and the results are shown in Table 3. As can be seen from Table 3, a self-healing phenomenon was observed in the network coating containing hindered urea capable of reversible reaction when the scratch was generated with a force of 5 mN.In particular, the reversible reaction of the hindered urea was higher than the glass transition temperature. Excellent scratch self-healing was observed at the high temperature that occurred.

광학현미경(Optical Microscope)으로 75℃에서 스크래치 전과 후를 비교해 본 결과를 도 2에 나타내었다. 힌더드 유레아를 포함하는 네트워크 코팅은 우수한 자기치유 현상이 나타난 반면 대조군으로 사용한 상용 클리어코트(비교예)는 가시적으로 자기치유 현상을 볼 수 없었다. Fig. 2 shows the results of comparing before and after scratching at 75°C with an optical microscope. The network coating containing hindered urea exhibited excellent self-healing, whereas the commercial clear coat (Comparative Example) used as a control could not visually see the self-healing phenomenon.

자기치유온도(℃)Self-healing temperature (℃) 샘플명Sample name Width (㎛)Width (㎛) Depth (㎛)Depth (㎛) Healing Efficiency (%)Healing Efficiency (%) Before healingBefore healing After healingAfter healing Before healingBefore healing After healingAfter healing WidthWidth DepthDepth 2525 비교예Comparative example 2.392.39 2.272.27 0.860.86 1.021.02 5.025.02 00 실시예1Example 1 2.872.87 2.792.79 1.751.75 1.561.56 2.792.79 10.8610.86 실시예2Example 2 2.22.2 2.072.07 0.880.88 0.860.86 5.915.91 2.272.27 실시예3Example 3 2.492.49 2.42.4 1.041.04 1.031.03 3.613.61 0.960.96 실시예4Example 4 2.622.62 2.542.54 1.181.18 1.371.37 3.053.05 00 실시예5Example 5 2.442.44 1.881.88 1.521.52 1.41.4 22.9522.95 7.897.89 실시예6Example 6 2.382.38 2.112.11 1.31.3 1.121.12 11.3411.34 13.8513.85 실시예7Example 7 2.372.37 2.272.27 1.251.25 1.241.24 4.224.22 0.80.8 실시예8Example 8 2.392.39 2.272.27 0.960.96 0.960.96 5.025.02 00 실시예9Example 9 2.292.29 2.152.15 1.141.14 1.121.12 6.116.11 1.751.75 실시예10Example 10 2.022.02 1.91.9 1.231.23 1.21.2 5.945.94 2.442.44 실시예11Example 11 2.52.5 2.12.1 1.151.15 0.980.98 1616 14.7814.78 실시예12Example 12 2.72.7 2.32.3 1.211.21 1.011.01 14.8114.81 16.5316.53 실시예13Example 13 2.072.07 1.91.9 1.181.18 1.081.08 8.218.21 8.478.47 실시예14Example 14 2.212.21 2.032.03 0.990.99 0.890.89 8.148.14 10.110.1 실시예15Example 15 2.322.32 2.132.13 1.051.05 0.960.96 8.198.19 8.578.57 실시예16Example 16 2.122.12 1.971.97 1.21.2 1.081.08 7.087.08 10.10. 실시예17Example 17 2.382.38 1.881.88 1.341.34 1.221.22 21.0121.01 8.968.96 실시예18Example 18 2.42.4 2.12.1 1.221.22 1.021.02 12.512.5 16.3916.39 실시예19Example 19 2.172.17 2.062.06 1.221.22 1.181.18 5.075.07 3.283.28 실시예20Example 20 2.22.2 2.062.06 0.960.96 0.920.92 6.366.36 4.174.17 실시예21Example 21 2.42.4 2.272.27 1.341.34 1.311.31 5.425.42 2.242.24 실시예22Example 22 2.212.21 2.092.09 1.181.18 1.151.15 5.435.43 2.542.54 실시예23Example 23 2.52.5 1.981.98 1.351.35 1.21.2 20.820.8 11.1111.11 실시예24Example 24 2.642.64 22 1.181.18 1.081.08 24.2424.24 8.478.47 5555 비교예Comparative example 2.2782.278 1.251.25 1.831.83 0.970.97 45.1345.13 46.9946.99 실시예1Example 1 1.861.86 0.580.58 0.710.71 0.30.3 68.8268.82 57.7557.75 실시예2Example 2 2.132.13 1.231.23 0.510.51 0.430.43 42.2542.25 15.6915.69 실시예3Example 3 1.981.98 0.890.89 0.70.7 0.220.22 55.0555.05 68.5768.57 실시예4Example 4 2.022.02 0.660.66 0.640.64 0.20.2 67.3367.33 68.7568.75 실시예5Example 5 2.112.11 0.60.6 1.331.33 0.330.33 71.5671.56 75.1975.19 실시예6Example 6 2.072.07 0.540.54 1.251.25 0.210.21 73.9173.91 83.283.2 실시예7Example 7 1.961.96 1.171.17 0.710.71 0.420.42 40.3140.31 40.8540.85 실시예8Example 8 2.12.1 1.311.31 1.21.2 0.820.82 37.6237.62 31.6731.67 실시예9Example 9 1.951.95 1.221.22 0.960.96 0.470.47 37.4437.44 51.0451.04 실시예10Example 10 2.022.02 1.211.21 1.181.18 0.590.59 40.140.1 5050 실시예11Example 11 2.222.22 0.590.59 1.211.21 0.40.4 73.4273.42 66.9466.94 실시예12Example 12 2.022.02 0.490.49 1.221.22 0.460.46 75.7475.74 62.362.3 실시예13Example 13 1.991.99 0.870.87 0.990.99 0.30.3 56.2856.28 69.769.7 실시예14Example 14 2.132.13 0.680.68 0.750.75 0.180.18 68.0868.08 7676 실시예15Example 15 1.981.98 0.990.99 1.231.23 0.280.28 5050 77.2477.24 실시예16Example 16 2.022.02 0.790.79 0.990.99 0.290.29 60.8960.89 70.7170.71 실시예17Example 17 1.881.88 0.580.58 1.311.31 0.410.41 69.1569.15 68.768.7 실시예18Example 18 2.132.13 0.470.47 1.321.32 0.360.36 77.9377.93 72.7372.73 실시예19Example 19 1.881.88 1.161.16 1.211.21 0.480.48 38.338.3 60.3360.33 실시예20Example 20 2.162.16 1.111.11 1.121.12 0.420.42 48.6148.61 62.562.5 실시예21Example 21 1.991.99 1.161.16 1.341.34 0.420.42 41.7141.71 68.6668.66 실시예22Example 22 2.032.03 1.031.03 1.51.5 0.520.52 49.2649.26 65.3365.33 실시예23Example 23 2.12.1 0.680.68 1.41.4 0.430.43 67.6267.62 69.2969.29 실시예24Example 24 1.91.9 0.490.49 1.391.39 0.380.38 74.2174.21 72.6672.66 7575 비교예Comparative example 2.742.74 1.151.15 1.271.27 0.160.16 58.0358.03 87.487.4 실시예1Example 1 2.472.47 1.081.08 1.351.35 0.640.64 56.2856.28 52.5952.59 실시예2Example 2 2.072.07 0.580.58 1One 0.130.13 71.9871.98 8787 실시예3Example 3 2.272.27 1.051.05 0.770.77 0.490.49 53.7453.74 36.3636.36 실시예4Example 4 2.032.03 00 0.520.52 0.080.08 100100 84.2384.23 실시예5Example 5 2.112.11 0.40.4 1.331.33 0.20.2 81.0481.04 84.9684.96 실시예6Example 6 2.222.22 0.250.25 1.421.42 0.330.33 88.7488.74 76.7676.76 실시예7Example 7 2.372.37 0.660.66 1.351.35 0.620.62 72.1572.15 54.0754.07 실시예8Example 8 2.072.07 0.530.53 1One 0.330.33 74.474.4 6767 실시예9Example 9 2.172.17 0.80.8 1.221.22 0.580.58 63.1363.13 52.4652.46 실시예10Example 10 2.082.08 0.250.25 1.421.42 0.220.22 87.9887.98 84.5184.51 실시예11Example 11 1.981.98 0.330.33 1.661.66 0.340.34 83.3383.33 79.5279.52 실시예12Example 12 1.781.78 0.150.15 1.531.53 0.180.18 91.5791.57 88.2488.24 실시예13Example 13 22 0.230.23 1.381.38 0.040.04 88.588.5 97.197.1 실시예14Example 14 2.022.02 00 0.990.99 00 100100 100100 실시예15Example 15 2.122.12 0.380.38 1.371.37 0.210.21 82.0882.08 84.6784.67 실시예16Example 16 2.032.03 0.010.01 1.121.12 0.020.02 99.5199.51 98.2198.21 실시예17Example 17 1.991.99 0.180.18 1.451.45 0.060.06 90.9590.95 95.8695.86 실시예18Example 18 2.052.05 0.210.21 1.381.38 0.020.02 89.7689.76 98.5598.55 실시예19Example 19 2.432.43 0.30.3 1.351.35 0.230.23 87.6587.65 82.9682.96 실시예20Example 20 2.082.08 0.040.04 1.211.21 0.150.15 98.0898.08 87.687.6 실시예21Example 21 2.272.27 0.280.28 0.880.88 0.210.21 87.6787.67 76.1476.14 실시예22Example 22 2.132.13 00 0.780.78 00 100100 100100 실시예23Example 23 2.282.28 0.250.25 1.331.33 0.020.02 89.0489.04 98.598.5 실시예24Example 24 2.412.41 0.190.19 1.321.32 0.080.08 92.1292.12 93.9493.94

<물성평가: 자기치유 코팅 소재의 기계적 물성><Physical property evaluation: Mechanical properties of self-healing coating material>

나노인덴테이션(Nanoindentation)를 이용하여 힌더드 유레아 결합을 분자구조 내에 포함하는 열가역적 가교제와 상용성 수지를 섞어 코팅필름을 만들었을 때, 자기치유 코팅 소재의 물성을 평가하고자 하였다. 10mN의 Normal force를 주었을 때 필름에 따른 인덴테이션 강도(Indentation Hardness)와 인덴테이션 모듈러스(Indentation Modulus) 값의 변화를 관찰하여 그 결과를 도 3에 나타 내었다. 실시예는 도 2에서 뛰어난 자기치유 현상을 볼 수 있음과 더불어 도 3에서 나노 인덴테이션(Nanoindentation) 분석결과 인덴테이션 강도(Indentation Hardness)도 상용제품에 비해 향상했고. 또한, 실시예 1-24 모두 인덴테이션 모듈러스(Indentation Modulus)가 상용제품과 비슷하게 유지되는 것을 확인하였다. When a coating film was made by mixing a compatible resin and a thermoreversible crosslinking agent that contains a hindered urea bond in the molecular structure using nanoindentation, we tried to evaluate the physical properties of the self-healing coating material. When a normal force of 10 mN was applied, changes in indentation hardness and indentation modulus values according to the film were observed, and the results are shown in FIG. 3. In the embodiment, the excellent self-healing phenomenon can be seen in FIG. 2, and the indentation strength as a result of the nanoindentation analysis in FIG. 3 was also improved compared to the commercial product. In addition, it was confirmed that in both Examples 1-24, indentation modulus was maintained similar to that of commercial products.

<물성평가: 자기치유 코팅 소재의 내인성 및 용해도 평가><Physical property evaluation: Evaluation of endurance and solubility of self-healing coating material>

자기치유 코팅 소재는 낮은 기계적 물성, 값비싼 개발비 등으로 상용화가 되고 있지 않은 실정이다. 이를 극복하기 위해 힌더드 유레아 결합을 분자구조 내에 포함하는 열가역적 가교제를 도입하였고 소재의 적합성을 평가하기 위해 내인성 및 용해도 평가 실시 예를 아래 표 4 및 표 5에 나타내었다. 내용제성 평가의 경우 도장 표면에 자일렌(xylene)을 묻힌 면포를 덮어, 1분 간격으로 5회 동안 스페튤라(spatula)를 이용하여 표면을 긁어 평가를 진행하였고, 실시예 1-24 모두 우수한 내용제성을 보였다. 용해도 평가의 경우 실시예1 내지 24에 상용적으로 많이 쓰이는 용매인 톨루엔(toluene), PGMEA(Propyene glycol monomethyl ether acetate), EGBE(Ethylene glycol butyl ether), MEK(methyl ethyl ketone)를 60 wt%혼합한 후 용해도 테스트를 시행하였고, 실시예 1-4와 실시예 13-16이 가장 용해도가 우수한 것으로 나타났다.Self-healing coating materials are not commercialized due to low mechanical properties and expensive development costs. In order to overcome this, a thermoreversible crosslinking agent including a hindered urea bond in the molecular structure was introduced, and examples of endurance and solubility evaluation were shown in Tables 4 and 5 below to evaluate the suitability of the material. In the case of the solvent resistance evaluation, a cotton cloth covered with xylene was covered on the painted surface, and the surface was scratched using a spatula for 5 times at 1-minute intervals, and Examples 1-24 were all excellent. I showed my sex For solubility evaluation, 60 wt% of toluene, PGMEA (Propyene glycol monomethyl ether acetate), EGBE (Ethylene glycol butyl ether), and MEK (methyl ethyl ketone), which are commonly used solvents in Examples 1 to 24, were mixed Then, a solubility test was performed, and Examples 1-4 and 13-16 were found to have the best solubility.

내용제성 평가Solvent resistance evaluation 비교예Comparative example 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 실시예5Example 5 실시예6Example 6 실시예7Example 7 실시예8Example 8 실시예9Example 9 실시예10Example 10 실시예11Example 11 실시예12Example 12 실시예13Example 13 실시예14Example 14 실시예15Example 15 실시예16Example 16 실시예17Example 17 실시예18Example 18 실시예19Example 19 실시예20Example 20 실시예21Example 21 실시예22Example 22 실시예23Example 23 실시예24Example 24

용해성 평가Solubility evaluation 샘플명Sample name TolueneToluene PGMEAPGMEA EGBEEGBE MEKMEK 비교예Comparative example 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 실시예5Example 5 실시예6Example 6 실시예7Example 7 실시예8Example 8 실시예9Example 9 실시예10Example 10 실시예11Example 11 실시예12Example 12 실시예13Example 13 실시예14Example 14 실시예15Example 15 실시예16Example 16 실시예17Example 17 실시예18Example 18 실시예19Example 19 실시예20Example 20 실시예21Example 21 실시예22Example 22 실시예23Example 23 실시예24Example 24

Claims (10)

측쇄의 말단에 수산기를 함유하는 중합체 수지;
힌더드 유레아 구조를 분자 구조 내에 2개 이상 함유하고 말단에 2개 이상의 이소시아네이트기를 함유하는 다관능성 이소시아네이트와 사슬연장기로 H-(O-CH2-CH2)n-OH (n은 1 내지 10의 정수)의 화학구조를 가지는 화합물과의 반응에 의하여 제조되는 분자구조의 말단에 다수의 -OH기를 가지는 열가역적 다관능성 첨가제; 및
다관능성 이소시아네이트 경화제를 포함하여 열가역적 네트워크 형성이 가능한 것을 특징으로 하는 자기치유 수지 조성물.
A polymer resin containing a hydroxyl group at the end of the side chain;
A polyfunctional isocyanate containing two or more hindered urea structures in the molecular structure and containing two or more isocyanate groups at the terminal and H-(O-CH 2 -CH 2 )n-OH (n is 1 to 10 A thermoreversible polyfunctional additive having a plurality of -OH groups at the ends of the molecular structure produced by reaction with a compound having a chemical structure of integer); And
A self-healing resin composition comprising a polyfunctional isocyanate curing agent and capable of forming a thermoreversible network.
청구항 1에 있어서,
상기 중합체 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화학구조를 가지는 것을 특징으로 하는 자기치유 수지 조성물:
<화학식 1>
Figure 112020059838403-pat00018

상기 화학식 1에서 m은 0 내지 1,000이고, n은 1 내지 1,000이며, o는 0 내지 100의 정수이고, p는 0 내지 100의 정수이며, q는 0 내지 100의 정수이고, r은 0 내지 100의 정수이며, s는 0 내지 100의 정수이되, o와 r이 동시에 0은 아니다.
The method according to claim 1,
The polymer resin is a self-healing resin composition, characterized in that it has a chemical structure represented by the following formula (1):
<Formula 1>
Figure 112020059838403-pat00018

In Formula 1, m is 0 to 1,000, n is 1 to 1,000, o is an integer of 0 to 100, p is an integer of 0 to 100, q is an integer of 0 to 100, and r is 0 to 100 Is an integer of, s is an integer of 0 to 100, but o and r are not 0 at the same time.
청구항 1에 있어서,
상기 힌더드 유레아 구조는 힌더드 디아민의 아민기와 다관능성 이소시아네이트의 이소시아네이트기가 1:2 당량 반응을 통한 유레아 형성반응에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 자기치유 수지 조성물.
The method according to claim 1,
The hindered urea structure is a self-healing resin composition, characterized in that the amine group of the hindered diamine and the isocyanate group of the polyfunctional isocyanate are formed by a urea formation reaction through a 1:2 equivalent reaction.
청구항 3에 있어서,
상기 힌더드 디아민은 N,N'-디-터트부틸에틸렌디아민(N,N'-di-tertbutylethylenediamine) 또는 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 세바케이트(bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기치유 수지 조성물.
The method according to claim 3,
The hindered diamine is N,N'-di-tertbutylethylenediamine (N,N'-di-tertbutylethylenediamine) or bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate (bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate), characterized in that any one of the self-healing resin composition.
청구항 3에 있어서,
상기 다관능성 이소시아네이트는 지방족, 방향족, 지환식(alicyclic), 또는 방향지방족 화합물 중 어느 하나로 분자 구조 내에 2개 이상의 이소시아네이트기를 함유하는 것을 특징으로 하는 자기치유 수지 조성물.
The method according to claim 3,
The polyfunctional isocyanate is any one of aliphatic, aromatic, alicyclic, or aromatic aliphatic compounds, wherein the self-healing resin composition comprises two or more isocyanate groups in its molecular structure.
청구항 3에 있어서,
상기 다관능성 이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate: HMDI), 이소포론 디이소시아네이트(isoporone diisocyanate: IPDI) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기치유 수지 조성물.
The method according to claim 3,
The polyfunctional isocyanate is a self-healing resin composition, characterized in that any one of hexamethylene diisocyanate (HMDI) and isophorone diisocyanate (IPDI).
청구항 1에 있어서,
상기 다관능성 이소시아네이트는 하기 화학식 A1 내지 화학식 D1의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 자기치유 수지 조성물.
<화학식 A1>
Figure 112019059075538-pat00019

<화학식 B1>
Figure 112019059075538-pat00020

<화학식 C1>
Figure 112019059075538-pat00021

<화학식 D1>
Figure 112019059075538-pat00022
The method according to claim 1,
The polyfunctional isocyanate is a self-healing resin composition, characterized in that it has a structure of the following formula A1 to formula D1.
<Formula A1>
Figure 112019059075538-pat00019

<Formula B1>
Figure 112019059075538-pat00020

<Formula C1>
Figure 112019059075538-pat00021

<Formula D1>
Figure 112019059075538-pat00022
청구항 1에 있어서,
상기 열가역적 다관능성 첨가제는 하기 화학식 A2 내지 화학식 D2의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 자기치유 수지 조성물:
<화학식 A2>
Figure 112019059075538-pat00023

<화학식 B2>
Figure 112019059075538-pat00024

<화학식 C2>
Figure 112019059075538-pat00025

<화학식 D2>
Figure 112019059075538-pat00026

상기 화학식 A2 내지 D2에서 n은 1 내지 10의 정수이다.
The method according to claim 1,
The thermoreversible multifunctional additive is a self-healing resin composition, characterized in that it has a structure of the following formula A2 to formula D2:
<Formula A2>
Figure 112019059075538-pat00023

<Formula B2>
Figure 112019059075538-pat00024

<Formula C2>
Figure 112019059075538-pat00025

<Formula D2>
Figure 112019059075538-pat00026

In Formulas A2 to D2, n is an integer of 1 to 10.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 자기치유 수지 조성물의 가교반응에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스크래치 자기치유 기능을 가지는 클리어 코트.A clear coat having a scratch self-healing function, which is formed by a crosslinking reaction of the self-healing resin composition according to any one of claims 1 to 8. 힌더드 유레아 구조를 분자 구조 내에 2개 이상 함유하고 말단에 2개 이상의 이소시아네이트기를 함유하는 다관능성 이소시아네이트를 준비단계;
상기 다관능성 이소시아네이트와 사슬연장기로 H-(O-CH2-CH2)n-OH (n은 1 내지 10의 정수)와의 반응에 의하여 분자구조의 말단에 다수의 -OH기를 가지는 열가역적 다관능성 첨가제를 준비단계; 및
상기 열가역적 다관능성 첨가제, 측쇄의 말단에 수산기를 함유하는 중합체 수지 및 다관능성 이소시아네이트 경화제를 혼합하는 코팅 조성물 제조단계를 포함하여 열가역적 네트워크 형성이 가능한 것을 특징으로 하는 자기치유 수지 조성물의 제조방법.
Preparing a multifunctional isocyanate containing two or more hindered urea structures in the molecular structure and containing two or more isocyanate groups at the terminal;
Thermoreversible polyfunctionality having a plurality of -OH groups at the ends of the molecular structure by reaction of the polyfunctional isocyanate with H-(O-CH 2 -CH 2 )n-OH (n is an integer of 1 to 10) as a chain extender Preparing an additive; And
A method for producing a self-healing resin composition, characterized in that it is possible to form a thermoreversible network, including the step of preparing a coating composition of mixing the thermoreversible multifunctional additive, a polymer resin containing a hydroxyl group at the end of the side chain, and a polyfunctional isocyanate curing agent.
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