KR102229794B1 - 실록산 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

실록산 및 이의 제조방법이 제공된다. 상기 실록산은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함한다.
<화학식 1>

상기 화학식 1에서, n, m, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇ 및 R₈ 은 각각 명세서 내에서 정의된 바와 같다.

Description

실록산 및 이의 제조방법{SILOXANE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 실록산 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

실록산은 도료 윤활제, 도료 첨가제, 코팅제 등으로 다양하게 사용되고 있다. 졸겔법을 이용하여 합성한 종래의 실록산의 경우 코팅제로서 저장 안정성과 균일성이 부족하였다. 구체적으로, 졸겔법을 이용하여 합성한 종래의 실록산은 상온에서 반응 시간이 길며, 가수분해 및 축합으로 인한 지속적인 에이징(aging)에 의해 시간이 지날수록 최종 도막에 크랙 등의 표면 결함을 유발하는 문제가 있었다.

한편, 최근 발유 기능과 발수 기능을 동시에 요구하는 코팅제의 수요가 늘어나고 있다. 시중에 유통되고 있는 발유 및 발수 기능성 수입 코팅제는 열처리 공정이 필요하며, 열처리 공정이 없는 경우 기준 미달의 성능을 나타내어, 첨가제로서 사용이 어려운 한계가 있다.

대한민국 등록특허 제10-0463926호(2004.12.20 등록) 대한민국 공개특허 제10-2015-0113879호(2015.03.26 공개)

본 발명은 내구성 및 저장 안정성이 우수한 실록산을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 소수성 물질 및 친수성 물질과의 호환성이 우수한 실록산을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 고온의 열처리 공정이 불필요한 상온 경화형 실록산을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 고온의 열처리 공정을 필요로 하지 않는 실록산의 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 실록산은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함한다:

<화학식 1>

상기 화학식 1에서,

n 은 A-2로 표시되고, 이 때, A가 3의 배수, 4의 배수, 5의 배수, 6의 배수 및 7의 배수 중 어느 하나인 1 내지 100 중에서 선택된 적어도 하나의 자연수이고,

m 은 1 내지 100 중에서 선택된 적어도 하나의 자연수이며,

R₁, R₂, R₄, R₅, R₇ 및 R₈ 은 각각 독립적으로 C_1~16 알킬, C_2~16 알키닐, C_2~16 알케닐 및 C_3~16 알릴 중에서 선택된 적어도 하나의 탄화수소기이고,

R₃ 은 C_1~16 알킬이며,

R₆ 은 C_1~16 알킬, C_3~16 알릴, 3 내지 17의 할로겐 원소로 치환된 C_1~16 할로겐화알킬 및 3 내지 17의 할로겐 원소로 치환된 C_3~16 할로겐화알릴 중에서 선택된 적어도 하나이다.

상기 실록산은 환형 실록산과 알콕시 실란의 개환중합반응에 의해 얻어질 수 있다. 본 발명의 실록산의 제조방법은 환형 실록산과 금속 수산화물을 교반하는 것을 포함하는 제1 단계, 교반 후 알콕시 실란을 더 첨가하고 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 합성하는 제2 단계, 및 상기 합성 단계의 결과물에 중합정지제를 더 첨가하여 합성을 정지시키는 제3 단계를 포함한다.

본 발명은 내구성 및 저장 안정성이 우수한 실록산을 제공할 수 있으며, 본 발명에 따른 실록산은 양말단에 수산기를 가지므로 우수한 내구성 및 저장 안정성을 발휘할 수 있다.

또한, 본 발명은 소수성 물질 및 친수성 물질과의 호환성이 우수한 실록산을 제공할 수 있으며, 본 발명에 따른 실록산은 사슬의 양말단에 수산기를 가지며 그 사이에 지방족 탄화수소기를 포함하고 있어서 소수성 물질 및 친수성 물질과 우수한 호환성을 발휘할 수 있다.

또한, 본 발명은 코팅제, 첨가제 등으로 다양하게 활용할 수 있는 실록산을 제공할 있으며, 본 발명에 따른 실록산은 소수성 물질 및 친수성 물질과 호환성이 우수하고, 사슬의 양말단의 수산기 및 그 사이의 알콕시기로 인해 내지문 코팅제부터 페인트 첨가제까지 응용이 다양한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 환형 실록산과 알콕시 실란의 저온 개환중합반응을 통해 실록산을 얻을 수 있어서 고온의 열처리 공정을 필요로 하지 않은 실록산의 제조방법을 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 실록산의 제조방법은, 모노머의 변경을 통해 소수성의 정도, 경도, 발유기능 등을 제어할 수 있어서 다양한 특성을 가진 실록산을 저온 합성할 수 있다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되면, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서, 용어 "a 내지 b" 는 "a 이상이고 b 이하인 것"을 의미하는 것으로 정의되며, 용어 "Ca~b"는 탄소수가 a 내지 b 인 탄화수소 화합물 또는 탄화수소 유도체 또는 이들의 기능기(functional group) 로 정의된다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 발명의 실록산은 사슬의 양말단에 수산기를 가진다. 본 발명의 실록산은 양말단에 수산기를 가지므로 우수한 내구성 및 저장 안정성을 발휘할 수 있다.

본 발명의 실록산은 사슬의 양말단에 수산기를 가지며 그 사이에 지방족 탄화수소기 및 알콕시기를 포함한다. 본 발명의 실록산은 사슬의 양말단에 수산기를 가지며 그 사이에 지방족 탄화수소기 및 알콕시기를 포함하므로, 소수성 물질 및 친수성 물질과 우수한 호환성을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 내지문 코팅제부터 페인트 첨가제까지 응용이 다양하다.

본 발명의 실록산은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함한다:

<화학식 1>

상기 화학식 1에서, n 은 A-2로 표시되고, 이 때, A가 3의 배수, 4의 배수, 5의 배수, 6의 배수 및 7의 배수 중 어느 하나인 1 내지 100 중에서 선택된 적어도 하나의 자연수이다. 예를 들어, 상기 화학식 1에서, 상기 A는 4의 배수 또는 5의 배수일 수 있으며, 바람직하게는 상기 A가 4의 배수일 수 있다.

상기 화학식 1에서, m 은 1 내지 100 중에서 선택된 적어도 하나의 자연수이다.

상기 화학식 1에서, R₁, R₂, R₄, R₅, R₇ 및 R₈ 은 각각 독립적으로 C_1~16 알킬, C_2~16 알키닐, C_2~16 알케닐 및 C_3~16 알릴 중에서 선택된 적어도 하나의 탄화수소기이다.

상기 화학식 1에서, R₃ 은 C_1~16 알킬이다. 예를 들어, 상기 R₃ 은 C_1~8 알킬일 수 있으며, 구체적으로는 상기 R₃ 은 C_1~2 알킬일 수 있고, 보다 구체적으로는 R₃ 은 메틸(methyl)일 수 있다.

상기 화학식 1에서, R₆ 은 C_1~16 알킬, C_3~16 알릴, 3 내지 17의 할로겐 원소로 치환된 C_1~16 할로겐화알킬 및 3 내지 17의 할로겐 원소로 치환된 C_3~16 할로겐화알릴 중에서 선택된 적어도 하나이다. 일 예에서, 상기 R₆ 은 C_1~8 알킬, C_3~8 알릴, 3 내지 6의 불소 원소로 치환된 C_1~8 불소화알킬 및 3 내지 6의 불소 원소로 치환된 C_3~8 불소화알릴 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 한편, 다른 일 예에서, 상기 R₆ 은 3 내지 6의 불소 원소로 치환된 C_1~8 불소화알킬 및 3 내지 6의 불소 원소로 치환된 C_3~8 불소화알릴 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.

상기 실록산은 환형 실록산과 알콕시 실란의 개환중합반응에 의해 얻어질 수 있다. 본 발명의 실록산의 제조방법은 고온의 열처리 공정을 필요로 하지 않으며, 모노머의 변경을 통해 소수성의 정도, 경도, 발유기능 등을 제어할 수 있어서 다양한 특성을 가진 실록산을 저온 합성할 수 있다.

상기 환형 실록산은 옥타메틸시클로테트라실록산(Octamethyl cyclotetrasiloxane) 및 데카메틸시클로펜타실록산(Decamethyl cyclopentasiloxane) 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.

상기 알콕시 실란은 R_a-Si(OR_b)₃ 으로 표현되는 화합물 중 적어도 하나일 수 있으며, 이 때, R_a는 C_1~16 알킬, C_3~16 알릴, 3 내지 17의 할로겐 원소로 치환된 C_1~16 할로겐화알킬 및 3 내지 17의 할로겐 원소로 치환된 C_3~16 할로겐화알릴 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있고, R_b는 C_1~16 알킬일 수 있다.

일 예에서, 상기 R_a 는 C_1~8 알킬, C_3~8 알릴, 3 내지 6의 불소 원소로 치환된 C_1~8 불소화알킬 및 3 내지 6의 불소 원소로 치환된 C_3~8 불소화알릴 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있고, R_b는 C_1~8 알킬일 수 있다.

한편, 다른 일 예에서, 상기 R_a 는 3 내지 6의 불소 원소로 치환된 C_1~8 불소화알킬 및 3 내지 6의 불소 원소로 치환된 C_3~8 불소화알릴 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있고, R_b 는 C_1~2 알킬일 수 있다.

한편, 다른 일 예에서, 상기 R_a 는 3 내지 6의 불소 원소로 치환된 C_1~8 불소화알킬 및 3 내지 6의 불소 원소로 치환된 C_3~8 불소화알릴 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있고, R_b 는 메틸일 수 있다.

상기 알콕시 실란의 구체적인 예로는, 트리메톡시(옥틸)실란(Trimethoxy(octyl)silane), 트리에톡시(옥틸)실란(Triethoxy(octyl)silane),이소부틸(트리메톡시)실란(Isobutyl(trimethoxy)silane), 이소부틸(트리에톡시)실란(Isobutyl(triethoxy)silane), n-프로필트리에톡시실란(n-Propyltriethoxysilane), 트리메톡시(프로필)실란(Trimethoxy(propyl)silane), 트리에톡시(에틸)실란(Triethoxy(ethyl)silane), 트리에톡시메틸실란(Triethoxymethylsilane), 트리메톡시메틸실란(Trimethoxymethylsilane), 트리메톡시(3,3,3-트리플루오로프로필)실란(Trimethoxy(3,3,3-trifluoropropyl)silane) 및 트리에톡시(1H, 2H, 2H, 2H-퍼플루오로-1-옥틸)실란(Triethoxy(1H,1H,2H,2H-perfluoro-1-octyl)silane) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 들 수 있다.

본 발명의 실록산의 제조방법은 환형 실록산과 금속 수산화물을 교반하는 것을 포함하는 제1 단계, 교반 후 알콕시 실란을 더 첨가하고 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 합성하는 제2 단계, 및 상기 합성 단계의 결과물에 중합정지제를 더 첨가하여 합성을 정지시키는 제3 단계를 포함한다.

상기 제1 단계는 상기 환형 실록산과 상기 금속 수산화물의 조성물을 교반한 뒤, 대략 80 ~ 90℃로 승온하여 질소분위기하에서 잔류 수분과 공기를 제거하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 제3 단계에서, 상기 중합정지제는 산촉매, 금속알콕시드 촉매 등일 수 있으며, 상기 산 촉매는 염산, 황산, 말레익산 등일 수 있고, 상기 금속알콕사이드 촉매는 티타늄, 알루미늄, 징크 등일 수 있다.

상기 제3 단계에서 상기 중합정지제는 용매와 함께 투입될 수 있으며, 이 때, 상기 용매는 이소프로필 알코올, 에틸알코올, 메톡시에탄올, 에틸아세토아세테이트 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다.

예를 들어, 상기 환형 실록산의 함량은 89 중량% 내지 94 중량% 의 범위 내일 수 있고, 상기 알콕시 실란의 함량은 6 중량% 내지 11 중량% 의 범위 내일 수 있으며, 상기 금속 수산화물의 함량은 상기 환형 실록산과 상기 알콕시 실란의 조성물의 총 중량에 대해 1 중량% 내지 4 중량%의 범위일 수 있다.

이하, 제조예 및 실험예들을 참조하여, 본 발명의 실록산 제조방법에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

< 제조예 1 >

환형 실록산으로 옥타메틸시클로테트라실록산(Octamethyl cyclotetrasiloxane) 71.9g(0.024mol)을 반응기에 첨가하고, 이후 KOH 1 ~ 2g을 정량하여 반응기에 넣고 상온에서 30 분간 교반하였다. 반응기의 내부 온도를 80~85 ℃ 로 승온하여 약 1 시간 동안, 질소 분위기 하에서 잔류 수분 및 공기를 제거하였다.

질소 퍼지 후, 반응기에 트리메톡시메틸실란(Trimethoxymethylsilane) 4.15g(0.015mol)을 더 넣고 반응기 내부 온도를 120~130 ℃까지 올려 준 후 6~7시간 동안 반응하였다.

6~7시간 반응 종료 후, 촉매를 사용하여 1시간 동안 교반 후 합성을 종결하였다. 내용물을 상온에서 서서히 식힌 후 12시간 후 내용물을 150㎛ 필터에 거른 후 보관하였다.

< 제조예 2 >

환형 실록산으로 옥타메틸시클로테트라실록산(Octamethyl cyclotetrasiloxane) 71.9g(0.024mol)을 반응기에 첨가하고, 이후 KOH 1 ~ 2g 을 정량하여 반응기에 넣고 상온에서 30 분간 교반하였다. 반응기의 내부 온도를 80~85 ℃ 로 승온하여 약 1 시간 동안, 질소 분위기 하에서 잔류 수분 및 공기를 제거하였다.

질소 퍼지 후, 반응기에 트리메톡시메틸실란(Trimethoxymethylsilane) 8.3g(0.031mol)을 더 넣고 반응기 내부 온도를 120~130 ℃까지 올려 준 후 6~7시간 동안 반응하였다.

6~7시간 반응 종료 후, 촉매를 사용하여 1시간 동안 교반 후 합성을 종결하였다. 내용물을 상온에서 서서히 식힌 후 12시간 후 내용물을 150㎛ 필터에 거른 후 보관하였다.

< 제조예 3 >

환형 실록산으로 옥타메틸시클로테트라실록산(Octamethyl cyclotetrasiloxane) 71.9 g(0.024mol)을 반응기에 첨가하고, 이후 KOH 1 ~ 2g 을 정량하여 반응기에 넣고 상온에서 30 분간 교반하였다. 반응기의 내부 온도를 80~85 ℃ 로 승온하여 약 1 시간 동안, 질소 분위기 하에서 잔류 수분 및 공기를 제거하였다.

질소 퍼지 후, 반응기에 트리메톡시메틸실란(Trimethoxymethylsilane) 16.6g(0.062mol)을 더 넣고 반응기 내부 온도를 120~130 ℃까지 올려 준 후 6~7시간 동안 반응하였다.

6~7시간 반응 종료 후, 촉매를 사용하여 1시간 동안 교반 후 합성을 종결하였다. 내용물을 상온에서 서서히 식힌 후 12시간 후 내용물을 150㎛ 필터에 거른 후 보관하였다.

< 제조예 4 >

환형 실록산으로 데카메틸시클로펜타실록산(Decamethyl cyclopentasiloxane) 88.98g(0.024mol)을 반응기에 첨가하고, 이후 KOH 1 ~ 2g 을 정량하여 반응기에 넣고 상온에서 30 분간 교반하였다. 반응기의 내부 온도를 80~85 ℃ 로 승온하여 약 1 시간 동안, 질소 분위기 하에서 잔류 수분 및 공기를 제거하였다.

질소 퍼지 후, 반응기에 트리메톡시메틸실란(Trimethoxymethylsilane) 4.15g(0.015mol)을 더 넣고 반응기 내부 온도를 120~130 ℃까지 올려 준 후 6~7시간 동안 반응하였다.

6~7시간 반응 종료 후, 촉매를 사용하여 1시간 동안 교반 후 합성을 종결하였다. 내용물을 상온에서 서서히 식힌 후 12시간 후 내용물을 150㎛ 필터에 거른 후 보관하였다.

< 제조예 5 >

환형 실록산으로 데카메틸시클로펜타실록산(Decamethyl cyclopentasiloxane) 88.98g(0.024mol)을 반응기에 첨가하고, 이후 KOH 1 ~ 2g 을 정량하여 반응기에 넣고 상온에서 30 분간 교반하였다. 반응기의 내부 온도를 80~85 ℃ 로 승온하여 약 1 시간 동안, 질소 분위기 하에서 잔류 수분 및 공기를 제거하였다.

질소 퍼지 후, 반응기에 트리메톡시메틸실란(Trimethoxymethylsilane) 8.3g(0.031mol)을 더 넣고 반응기 내부 온도를 120~130 ℃까지 올려 준 후 6~7시간 동안 반응하였다.

6~7시간 반응 종료 후, 촉매를 사용하여 1시간 동안 교반 후 합성을 종결하였다. 내용물을 상온에서 서서히 식힌 후 12시간 후 내용물을 150㎛ 필터에 거른 후 보관하였다.

< 제조예 6 >

환형 실록산으로 데카메틸시클로펜타실록산(Decamethyl cyclopentasiloxane) 88.98g(0.024mol)을 반응기에 첨가하고, 이후 KOH 1 ~ 2g 을 정량하여 반응기에 넣고 상온에서 30 분간 교반하였다. 반응기의 내부 온도를 80~85 ℃ 로 승온하여 약 1 시간 동안, 질소 분위기 하에서 잔류 수분 및 공기를 제거하였다.

질소 퍼지 후, 반응기에 트리메톡시메틸실란(Trimethoxymethylsilane) 16.6g(0.062mol)을 더 넣고 반응기 내부 온도를 120~130 ℃까지 올려 준 후 6~7시간 동안 반응하였다.

6~7시간 반응 종료 후, 촉매를 사용하여 1시간 동안 교반 후 합성을 종결하였다. 내용물을 상온에서 서서히 식힌 후 12시간 후 내용물을 150㎛ 필터에 거른 후 보관하였다.

< 제조예 7 >

환형 실록산으로 데카메틸시클로펜타실록산(Decamethyl cyclopentasiloxane) 88.98g(0.024mol)을 반응기에 첨가하고, 이후 KOH 1 ~ 2g 을 정량하여 반응기에 넣고 상온에서 30 분간 교반하였다. 반응기의 내부 온도를 80~85 ℃ 로 승온하여 약 1 시간 동안, 질소 분위기 하에서 잔류 수분 및 공기를 제거하였다.

질소 퍼지 후, 반응기에 트리메톡시메틸실란(Trimethoxymethylsilane) 33.2g(0.077mol)을 더 넣고 반응기 내부 온도를 120~130 ℃까지 올려 준 후 6~7시간 동안 반응하였다.

6~7시간 반응 종료 후, 촉매를 사용하여 1시간 동안 교반 후 합성을 종결하였다. 내용물을 상온에서 서서히 식힌 후 12시간 후 내용물을 150㎛ 필터에 거른 후 보관하였다.

< 실험예 1 >

제조예 1 내지 제조예 7의 최종산물을 별개의 슬라이드 글라스에 각각 코팅하고 접촉각과 내구성을 확인하였다. 표 1에는 측정결과가 정리되어 있다.

Trimethoxy methylsilane 의 전체 비율이 약 6 ~ 11 중량%에서 우수한 소수성 특성이 나왔으며, 실란 비율이 20 중량% 이상에서는 소수성 특성이 낮아지는 결과를 보였다.

Octamethyl cyclotetrasiloxane(D4)를 사용할 경우 Decamethylcyclopentasiloxane(D5) 보다 평균적으로 우수한 결과를 얻었고 환형 실록산 D4의 고리열림이 D5보다 우수하여 합성결과가 향상되었다.

구분	제조예 1	제조예 2	제조예 3	제조예 4	제조예 5	제조예 6	제조예 7
접촉각	98.89°	104.34°	91.24°	100.55°	93.28°	95.03°	93.42°
내구성	우수	우수	낮음	낮음	낮음	낮음	낮음

< 제조예 8 >

환형 실록산으로 옥타메틸시클로테트라실록산(Octamethyl cyclotetrasiloxane) 71.9g(0.024mol)을 반응기에 첨가하고, 이후 KOH 1 ~ 2g 을 정량하여 반응기에 넣고 상온에서 30 분간 교반하였다. 반응기의 내부 온도를 80~85 ℃ 로 승온하여 약 1 시간 동안, 질소 분위기 하에서 잔류 수분 및 공기를 제거하였다.

질소 퍼지 후, 반응기에 이소부틸트리메톡시실란(Isobutyltrimethoxysilane) 5.52g(0.015mol)을 더 넣고 반응기 내부 온도를 120~130 ℃까지 올려 준 후 6~7시간 동안 반응하였다.

6~7시간 반응 종료 후, 촉매를 사용하여 1시간 동안 교반 후 합성을 종결하였다. 내용물을 상온에서 서서히 식힌 후 12시간 후 내용물을 150㎛ 필터에 거른 후 보관하였다.

< 제조예 9 >

환형 실록산으로 옥타메틸시클로테트라실록산(Octamethyl cyclotetrasiloxane) 71.9g(0.024mol)을 반응기에 첨가하고, 이후 KOH 1 ~ 2g 을 정량하여 반응기에 넣고 상온에서 30 분간 교반하였다. 반응기의 내부 온도를 80~85 ℃ 로 승온하여 약 1 시간 동안, 질소 분위기 하에서 잔류 수분 및 공기를 제거하였다.

질소 퍼지 후, 반응기에 이소부틸트리메톡시실란(Isobutyltrimethoxysilane) 11g(0.031mol)을 더 넣고 반응기 내부 온도를 120~130 ℃까지 올려 준 후 6~7시간 동안 반응하였다.

6~7시간 반응 종료 후, 촉매를 사용하여 1시간 동안 교반 후 합성을 종결하였다. 내용물을 상온에서 서서히 식힌 후 12시간 후 내용물을 150㎛ 필터에 거른 후 보관하였다.

< 제조예 10 >

환형 실록산으로 옥타메틸시클로테트라실록산(Octamethyl cyclotetrasiloxane) 71.9g(0.024mol)을 반응기에 첨가하고, 이후 KOH 1 ~ 2g 을 정량하여 반응기에 넣고 상온에서 30 분간 교반하였다. 반응기의 내부 온도를 80~85 ℃ 로 승온하여 약 1 시간 동안, 질소 분위기 하에서 잔류 수분 및 공기를 제거하였다.

질소 퍼지 후, 반응기에 이소부틸트리에톡시실란(Isobutyltriethoxysilane) 6.38g(0.015mol)을 더 넣고 반응기 내부 온도를 120~130 ℃까지 올려 준 후 6~7시간 동안 반응하였다.

6~7시간 반응 종료 후, 촉매를 사용하여 1시간 동안 교반 후 합성을 종결하였다. 내용물을 상온에서 서서히 식힌 후 12시간 후 내용물을 150㎛ 필터에 거른 후 보관하였다.

< 제조예 11 >

환형 실록산으로 옥타메틸시클로테트라실록산(Octamethyl cyclotetrasiloxane) 71.9g(0.024mol)을 반응기에 첨가하고, 이후 KOH 1 ~ 2g 을 정량하여 반응기에 넣고 상온에서 30 분간 교반하였다. 반응기의 내부 온도를 80~85 ℃ 로 승온하여 약 1 시간 동안, 질소 분위기 하에서 잔류 수분 및 공기를 제거하였다.

질소 퍼지 후, 반응기에 이소부틸트리에톡시실란(Isobutyltriethoxysilane) 13.66g(0.031mol)을 더 넣고 반응기 내부 온도를 120~130 ℃까지 올려 준 후 6~7시간 동안 반응하였다.

6~7시간 반응 종료 후, 촉매를 사용하여 1시간 동안 교반 후 합성을 종결하였다. 내용물을 상온에서 서서히 식힌 후 12시간 후 내용물을 150㎛ 필터에 거른 후 보관하였다.

< 제조예 12 >

환형 실록산으로 옥타메틸시클로테트라실록산(Octamethyl cyclotetrasiloxane) 71.9g(0.024mol)을 반응기에 첨가하고, 이후 KOH 1 ~ 2g 을 정량하여 반응기에 넣고 상온에서 30 분간 교반하였다. 반응기의 내부 온도를 80~85 ℃ 로 승온하여 약 1 시간 동안, 질소 분위기 하에서 잔류 수분 및 공기를 제거하였다.

질소 퍼지 후, 반응기에 이소부틸트리에톡시실란(Isobutyltriethoxysilane) 19.14g(0.062mol)을 더 넣고 반응기 내부 온도를 120~130 ℃까지 올려 준 후 6~7시간 동안 반응하였다.

6~7시간 반응 종료 후, 촉매를 사용하여 1시간 동안 교반 후 합성을 종결하였다. 내용물을 상온에서 서서히 식힌 후 12시간 후 내용물을 150㎛ 필터에 거른 후 보관하였다.

< 실험예 2 >

제조예 8 내지 제조예 12의 최종산물을 별개의 슬라이드 글라스에 각각 코팅하고 접촉각과 내구성을 확인하였다. 표 2에는 측정결과가 정리되어 있다. Isobutyltriethoxysilane 보다 Isobutyltrimethoxysilane을 사용할 때 결과가 우수하였다. Methoxy 가 ethoxy 보다 반응성이 우수하였다.

구분	제조예 8	제조예 9	제조예 10	제조예 11	제조예 12
접촉각	98.69°	100.78°	94.37°	87.78°	93.22°
내구성	우수	우수	낮음	낮음	낮음

< 제조예 13 >

환형 실록산으로 옥타메틸시클로테트라실록산(Octamethyl cyclotetrasiloxane) 71.9g(0.024mol)을 반응기에 첨가하고, 이후 KOH 1 ~ 2g 을 정량하여 반응기에 넣고 상온에서 30 분간 교반하였다. 반응기의 내부 온도를 80~85 ℃ 로 승온하여 약 1 시간 동안, 질소 분위기 하에서 잔류 수분 및 공기를 제거하였다.

질소 퍼지 후, 반응기에 옥틸트리에톡시실란(Octyltriethoxysilane) 8.43g(0.015mol)을 더 넣고 반응기 내부 온도를 120~130 ℃까지 올려 준 후 6~7시간 동안 반응하였다.

6~7시간 반응 종료 후, 촉매를 사용하여 1시간 동안 교반 후 합성을 종결하였다. 내용물을 상온에서 서서히 식힌 후 12시간 후 내용물을 150㎛ 필터에 거른 후 보관하였다.

< 제조예 14 >

환형 실록산으로 옥타메틸시클로테트라실록산(Octamethyl cyclotetrasiloxane) 71.9g(0.024mol)을 반응기에 첨가하고, 이후 KOH 1 ~ 2g 을 정량하여 반응기에 넣고 상온에서 30 분간 교반하였다. 반응기의 내부 온도를 80~85 ℃ 로 승온하여 약 1 시간 동안, 질소 분위기 하에서 잔류 수분 및 공기를 제거하였다.

질소 퍼지 후, 반응기에 옥틸트리에톡시실란(Octyltriethoxysilane) 16.86g(0.031mol)을 더 넣고 반응기 내부 온도를 120~130 ℃까지 올려 준 후 6~7시간 동안 반응하였다.

6~7시간 반응 종료 후, 촉매를 사용하여 1시간 동안 교반 후 합성을 종결하였다. 내용물을 상온에서 서서히 식힌 후 12시간 후 내용물을 150㎛ 필터에 거른 후 보관하였다.

< 실험예 3 >

제조예 13 및 제조예 14의 최종산물을 별개의 슬라이드 글라스에 각각 코팅하고 접촉각과 내구성을 확인하였다. 표 3에는 측정결과가 정리되어 있다.

구분	제조예 13	제조예 14
접촉각	97.83°	104.79°
내구성	우수	우수

Claims (7)

1. 금속 수산화물과 환형 실록산을 반응기 내에서 상온 교반한 후, 상기 반응기의 내부 온도를 80℃ 내지 90℃로 승온하여 질소분위기 하에서 잔류수분과 공기를 제거하는 것을 포함하는 제1 단계;
   상기 제1 단계의 결과물에 메톡시 실란을 더 첨가하고 상기 반응기의 내부 온도를 120℃ 내지 130℃로 승온하여 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 합성하는 제2 단계; 및
   상기 제2 단계의 결과물에 중합정지제를 더 첨가하여 합성을 정지하는 제3 단계;를 포함하고,
   상기 환형 실록산과 상기 메톡시 실란의 총 중량에 대해 상기 환형 실록산의 함량은 89 중량% 내지 94 중량% 의 범위 내이고,
   상기 환형 실록산과 상기 메톡시 실란의 총 중량에 대해 상기 메톡시 실란의 함량은 6 중량% 내지 11 중량% 의 범위 내이며,
   상기 환형 실록산과 상기 메톡시 실란의 총 중량에 대해 상기 금속 수산화물의 함량은 1 중량% 내지 4 중량%의 범위이며,
   상기 환형 실록산은 옥타메틸시클로테트라실록산(Octamethyl cyclotetrasiloxane)이고,
   상기 메톡시 실란은 트리메톡시메틸실란(Trimethoxymethylsilane)인 실록산의 제조방법:
   <화학식 1>
   

   

   
   상기 화학식 1에서,
   n 은 A-2로 표시되고, 이 때, A가 4의 배수인 1 내지 100 중에서 선택된 자연수이고,
   m 은 1 내지 100 중에서 선택된 자연수이며,
   R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇ 및 R₈ 은 각각 독립적으로 메틸이다.
   
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