KR102246756B1 - Photocurable coating material compositions of vinyl-silicon compounds - Google Patents

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Abstract

비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물이 제공된다. 상세하게는, 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자, 분자 내에 하나 이상의 비닐기(vinyl)를 함유하는 폴리오가노실록산(polyorganosiloxane), 다관능성 아크릴레이트 단량체(monomer), 광 개시제, 및 용매를 포함하는 비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물을 제공할 수 있다. 이에, 본 발명의 비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물은 실리카 입자에 치환되는 아크릴레이트계 화합물의 치환도를 조절함으로써, 이를 적용한 광경화성 코팅재 조성물의 경도를 개선시킬 수 있다. 또한, 상기 아크릴레이트계 화합물의 치환도에 따라 이를 적용한 코팅재의 인쇄성(printability) 등의 물성을 상기 코팅재가 적용되는 소재에 따라 용이하게 제어할 수 있어, 다양한 소재의 코팅재로 적용될 수 있다.A photocurable coating composition of a vinyl-based silicone compound is provided. Specifically, silica particles substituted with an acrylate-based compound, polyorganosiloxane containing one or more vinyl groups in the molecule, polyfunctional acrylate monomers, photoinitiators, and a solvent. It is possible to provide a photocurable coating material composition of a vinyl-based silicone compound. Accordingly, the photocurable coating composition of the vinyl-based silicone compound of the present invention can improve the hardness of the photocurable coating composition applied thereto by controlling the degree of substitution of the acrylate-based compound substituted on the silica particles. In addition, physical properties such as printability of the coating material to which the coating material is applied according to the degree of substitution of the acrylate-based compound can be easily controlled depending on the material to which the coating material is applied, and thus can be applied as a coating material of various materials.

Description

비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물{PHOTOCURABLE COATING MATERIAL COMPOSITIONS OF VINYL-SILICON COMPOUNDS}Photocurable coating composition of vinyl silicone compound {PHOTOCURABLE COATING MATERIAL COMPOSITIONS OF VINYL-SILICON COMPOUNDS}

본 발명은 광경화성 코팅재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a photocurable coating composition, and more particularly, to a photocurable coating composition of a vinyl-based silicone compound.

실리카를 이용한 코팅재는 금속소재 또는 플라스틱 소재의 표면 부식 감소 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 하드 코팅재로 여러 분야에서 활용되고 있다. 실리카(Silica)는 매우 안정한 물질로 다양한 종류의 화학물질에 대하여 내구성 및 높은 단열성능을 가지고 있고, 녹는점(~1650℃)이 비교적 높아 고온에서의 내부식성이 요구되는 재료에도 적용할 수 있다. 이러한 실리카를 이용한 코팅재는 이를 적용하는 소재의 표면 경도 및 일상적인 생활스크래치에 취약한 금속소재의 내스크래치성 및 플라스틱 소재의 내마모성 등을 향상시킬 수 있는 표면 개질 기술의 응용을 위한 실리카 표면 개질 기술에 대한 연구가 다양하게 시도되고 있다. A coating material using silica is used in various fields as a hard coating material capable of reducing surface corrosion and improving mechanical strength of metal or plastic materials. Silica is a very stable material, has durability and high thermal insulation performance against various kinds of chemicals, and has a relatively high melting point (~1650℃), so it can be applied to materials requiring corrosion resistance at high temperatures. Such a coating material using silica is used for the application of a surface modification technology that can improve the surface hardness of the material to which it is applied, the scratch resistance of metal materials susceptible to daily life scratches, and the abrasion resistance of plastic materials. Various studies are being tried.

종래의 실리카의 표면 개질 기술은, 무기물인 실리카에, 광(자외선(UV))경화성 유기물을 첨가하여 이용하는 방법 또는 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane, MTES), 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란(glycidoxypropyl trimethoxysilane, GPTMS), 페닐트리메톡시실란(phenyl trimethoxysilane, PTMS), 또는 비닐트리에톡시실란(vinyltriethoxysilane, VTES), 등의 실란커플링제인 열경화형 유기물을 첨가시키는 방법으로 크게 구분될 수 있다. 상기 열경화성 유기물 첨가방법이 장시간 동안 고온의 조건이 요구되는 것에 비해, 상기 광경화성 유기물을 첨가시키는 방법은, 축합물의 생성 없이 짧은 시간 내에 완전히 경화될 수 있어, 제조시간 및 제조비용을 절감할 수 있고, 열을 직접적으로 가하지 않으므로 열가소성 플라스틱이나 목재 등에도 코팅재 조성물을 적용할 수 있는 이점이 있다.The conventional technique for surface modification of silica is a method of adding and using a light (ultraviolet (UV)) curable organic substance to inorganic silica, or methyltriethoxysilane (MTES), glycidyloxypropyltrimethoxysilane ( Glycidoxypropyl trimethoxysilane (GPTMS), phenyl trimethoxysilane (PTMS), or vinyltriethoxysilane (VTES). Compared to the method of adding the thermosetting organic substance that requires high temperature conditions for a long time, the method of adding the photocurable organic substance can be completely cured within a short time without the generation of condensate, thereby reducing manufacturing time and manufacturing cost. However, since it does not directly apply heat, there is an advantage that the coating composition can be applied to thermoplastic plastics or wood.

하지만, 광경화성 유기물을 무기물인 실리카에 첨가시, 유기물과 무기물 사이에 서로 상반된 물성에 의해 상분리 현상이 발생하면서, 이를 적용한 코팅막의 경도가 낮아지는 단점이 있어, 광경화성 코팅재 조성물 내 실리카의 표면 개질에 대한 개선이 더욱 요구되는 실정이다.However, when a photocurable organic substance is added to silica, which is an inorganic substance, a phase separation phenomenon occurs due to opposite physical properties between the organic substance and the inorganic substance, and there is a disadvantage that the hardness of the coating film to which the photocurable organic substance is applied decreases. There is a need for further improvement.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 비닐계 실리콘 화합물에 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자 및 다관능성 아크릴레이트 화합물을 첨가함으로써, 우수한 경도를 가질 수 있는 광경화성 코팅재 조성물을 제공하는 데 있다.An object to be solved by the present invention is to provide a photocurable coating composition capable of having excellent hardness by adding silica particles and a polyfunctional acrylate compound substituted with an acrylate-based compound to a vinyl-based silicone compound.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은, 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자, 분자 내에 하나 이상의 비닐기(vinyl)를 함유하는 폴리오가노실록산(polyorganosiloxane), 다관능성 아크릴레이트 단량체(monomer), 광 개시제, 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물을 제공할 수 있다.In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is a silica particle substituted with an acrylate compound, a polyorganosiloxane containing at least one vinyl group in the molecule, a polyfunctional acrylate monomer, It is possible to provide a photocurable coating material composition of a vinyl-based silicone compound comprising a photoinitiator and a solvent.

본 발명의 비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물은 실리카 입자에 치환되는 아크릴레이트계 화합물의 치환도를 조절함으로써, 이를 적용한 광경화성 코팅재 조성물의 경도를 개선시킬 수 있다.The photocurable coating composition of the vinyl-based silicone compound of the present invention can improve the hardness of the photocurable coating composition to which the same is applied by controlling the degree of substitution of the acrylate-based compound substituted on the silica particles.

또한, 상기 아크릴레이트계 화합물의 치환도에 따라 이를 적용한 코팅재의 인쇄성(printability) 등의 물성을 상기 코팅재가 적용되는 소재에 따라 용이하게 제어할 수 있어, 다양한 소재의 코팅재로 적용될 수 있다.In addition, physical properties such as printability of the coating material to which the coating material is applied according to the degree of substitution of the acrylate-based compound can be easily controlled depending on the material to which the coating material is applied, and thus can be applied as a coating material of various materials.

도 1은 본 발명의 실시예4 및 비교예의 코팅막의 실리카 입자의 함량에 따른 접촉각을 비교한 도표이다.1 is a chart comparing contact angles according to the content of silica particles in coating films of Example 4 and Comparative Example of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
While the present invention allows various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and illustrated in the drawings, and will be described in detail below. However, it is not intended to limit the present invention to the particular form disclosed, but rather the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutions consistent with the spirit of the present invention as defined by the claims.

본 발명의 비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물은, 구성요소1) 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자, 구성요소2) 분자 내에 하나 이상의 비닐기(vinyl)를 함유하는 폴리오가노실록산(polyorganosiloxane), 구성요소3) 다관능성 아크릴레이트 단량체(monomer), 구성요소4) 광 개시제, 및 구성 요소5) 용매를 포함할 수 있다.
The photocurable coating composition of the vinyl silicone compound of the present invention comprises component 1) silica particles substituted with an acrylate compound, component 2) polyorganosiloxane containing at least one vinyl group in the molecule. , Component 3) a multifunctional acrylate monomer, component 4) a photoinitiator, and component 5) a solvent.

본 발명의 구성요소1)은 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자이다.Component 1) of the present invention is a silica particle substituted with an acrylate compound.

상기 실리카 입자는 졸-겔법과 마크로 에멀젼(macroemulsion)법을 통해 제조된 나노 크기의 단분산 실리카 입자일 수 있다. 상기 실리카 입자의 표면에 히드록시기(-OH)의 개수는, 공지된 상기 실리카 제조방법을 통해 조절되는 것일 수 있다. 상기 나노 크기의 실리카 입자는 공지된 평균입경을 가질 수 있으며, 예를 들어, 약 5nm 내지 300nm의 크기를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 실리카는 시판품으로부터 입수하여 사용할 수 있다.
The silica particles may be nano-sized monodisperse silica particles prepared through a sol-gel method and a macroemulsion method. The number of hydroxyl groups (-OH) on the surface of the silica particles may be controlled through the known silica manufacturing method. The nano-sized silica particles may have a known average particle diameter, for example, may have a size of about 5 nm to 300 nm, but are not limited thereto. The silica can be obtained and used from a commercial item.

상기 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자는, 나노 크기의 실리카 입자의 표면에 아크릴레이트계 화합물이 치환된 것을 의미할 수 있다. 다시 말해서, 상기 실리카 입자는 입자 표면에 복수개의 히드록시기(-OH)를 포함하고 있으며, 상기 복수개의 히드록시기의 일부가 상기 아크릴레이트계 화합물로 치환되어 상기 실리카 입자의 표면에 구성되는 것을 의미할 수 있다.
The silica particles substituted with the acrylate-based compound may mean that the acrylate-based compound is substituted on the surface of the nano-sized silica particles. In other words, it may mean that the silica particles include a plurality of hydroxy groups (-OH) on the surface of the particles, and some of the plurality of hydroxy groups are substituted with the acrylate-based compound to be formed on the surface of the silica particles. .

상기 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자는, 실란 커플링제가 도입된 실리카 입자가 아크릴레이트계 화합물과 결합된 것일 수 있다. 이에, 상기 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자는, 상기 실리카 입자에 표면 처리된 실란 커플링제에 아크릴레이트계 화합물이 결합하는 형태일 수 있다.
The silica particles substituted with the acrylate-based compound may be obtained by combining silica particles into which a silane coupling agent is introduced with an acrylate-based compound. Accordingly, the silica particles substituted with the acrylate-based compound may be in a form in which an acrylate-based compound is bonded to a silane coupling agent surface-treated on the silica particles.

상기 실란 커플링제는 분자 중에 2개 이상의 다른 반응기를 가질 수 있다. The silane coupling agent may have two or more different reactive groups in the molecule.

상기 실란 커플링제는 하기의 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 실란 커플링제를 포함할 수 있다.
The silane coupling agent may include a silane coupling agent represented by Formula 1 or Formula 2 below.

Figure 112014038416315-pat00001
Figure 112014038416315-pat00001

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1 내지 R3는, 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이며,R 1 to R 3 are each independently an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms,

R4는, 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐기이며,R 4 is each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms,

R5는 수소원자, 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 에스테르기이다.
R 5 is a hydrogen atom, or an alkyl group or ester group having 1 to 20 carbon atoms.

Figure 112014038416315-pat00002
Figure 112014038416315-pat00002

상기 화학식 2에서, In Chemical Formula 2,

A1 내지 A3 및 A7 내지 A9는, 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이며,A 1 to A 3 and A 7 to A 9 are each independently an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms,

A4 및 A6은, 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐기이며,A 4 and A 6 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms,

A5는 수소원자, 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 에스테르기이다.
A 5 is a hydrogen atom, or an alkyl group or ester group having 1 to 20 carbon atoms.

상기 실란 커플링제는 알콕시기(-OR) 및 1차 아민기(-NH2) 또는 2차 아민기(-NH)를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 실란 커플링제는, 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane, APTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane, APTMS), 및 비스[3-(트리에톡시실릴)프로필]아민(Bis[3-(triethoxysilyl)propyl]amine, TESPA) 중 선택되는 어느 하나인 것일 수 있다.The silane coupling agent may include an alkoxy group (-OR) and a primary amine group (-NH 2 ) or a secondary amine group (-NH). For example, the silane coupling agent, 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS), and bis[3-(trie) It may be any one selected from among oxysilyl)propyl]amine (Bis[3-(triethoxysilyl)propyl]amine, TESPA).

상기 실란 커플링제와 상기 실리카 입자가 블렌딩(blending)되면, 상기 실리카 입자의 표면의 히드록시기(-OH)와 상기 실란 커플링제의 알콕시기(-OR)가 반응하여 결합할 수 있다. 이에, 상기 실리카 입자의 표면의 친수성기인 히드록시기(-OH)기가 감소할 수 있고, 상기 실리카 입자의 표면에 결합한 상기 실란 커플링제를 통해 상기 아크릴레이트계 화합물과 같은 소수성기 또는 특정한 작용기가 부여될 수 있다. 상기 실란 커플링제와 상기 실리카 입자가 블렌딩될 때, 용매가 더 포함될 수 있으며, 상기 용매는, 물, 물 및 알코올의 혼합물 또는 여러가지 극성 및 비극성 용매와 혼합하여 가수분해되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는, 0.5% 내지 1%의 메탄올 또는 에탄올 수용액일 수 있다. 상기 용매와 함께 상기 실란 커플링제와 상기 실리카 입자를 블렌딩한 용액을, 원심분리기를 이용하여 세척한 후 건조시킬 수 있다.
When the silane coupling agent and the silica particles are blended, the hydroxy group (-OH) on the surface of the silica particles and the alkoxy group (-OR) of the silane coupling agent may react and bond. Accordingly, a hydroxyl group (-OH) group, which is a hydrophilic group on the surface of the silica particles, may be reduced, and a hydrophobic group or a specific functional group such as the acrylate compound may be provided through the silane coupling agent bonded to the surface of the silica particles. . When the silane coupling agent and the silica particles are blended, a solvent may be further included, and the solvent may be hydrolyzed by mixing with water, a mixture of water and alcohol, or various polar and non-polar solvents. For example, the solvent may be a 0.5% to 1% methanol or ethanol aqueous solution. A solution obtained by blending the silane coupling agent and the silica particles together with the solvent may be washed using a centrifuge and then dried.

상기와 같이, 상기 실리카 입자와 상기 실란 커플링제의 반응 메커니즘은, 하기의 반응식 1로 표시되는 것일 수 있다.
As described above, the reaction mechanism between the silica particles and the silane coupling agent may be represented by Reaction Formula 1 below.

[반응식 1][Scheme 1]

Figure 112014038416315-pat00003
Figure 112014038416315-pat00003

상기 반응식 1에서, In Scheme 1 above,

R1 내지 R3는, 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이며,R 1 to R 3 are each independently an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms,

R4는, 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐기이며,R 4 is each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms,

R5는 수소, 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 에스테르기이다.
R 5 is hydrogen or an alkyl group or ester group having 1 to 20 carbon atoms.

상기 아크릴레이트계 화합물은 아크릴레이트 관능기를 포함하는 화합물을 나타내는 것일 수 있으며, 상기 아크릴레이트계 화합물은 올리고머 상태인, 분자량이 약 450 내지 3,000 정도인 것을 사용할 수 있다. The acrylate-based compound may represent a compound containing an acrylate functional group, and the acrylate-based compound may be in an oligomer state and have a molecular weight of about 450 to 3,000.

상기 아크릴레이트계 화합물은 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이드, 및 실리콘 아크릴레이트 중 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 바람직하게는 에폭시 아크릴레이트를 포함하는 것일 수 있다. 상기 에폭시 아크릴레이트는, 공지된 에폭시 아크릴레이트를 사용할 수 있어 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들어, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 프로필렌 옥사이드 첨가 반응 생성물의 글리시틸-엔드(end)-에테르 및 플루오렌-에폭시 수지 등일 수 있다.
The acrylate-based compound may include at least one selected from epoxy acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate, and silicone acrylate, but preferably includes epoxy acrylate. The epoxy acrylate is not particularly limited as a known epoxy acrylate may be used, but, for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, bisphenol A type propylene oxide addition reaction It may be a glycityl-end-ether and a fluorene-epoxy resin of the product, and the like.

상기 에폭시 아크릴레이트는 하기의 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
The epoxy acrylate may include a compound represented by Formula 3 below.

Figure 112014038416315-pat00004
Figure 112014038416315-pat00004

상기 화학식 3에서, In Chemical Formula 3,

R6는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐기이며R 6 is a C 1 to C 20 alkyl group or a C 2 to C 20 alkenyl group,

R7은 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐기 또는 에스테르기이다.
R 7 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkenyl group or ester group having 2 to 20 carbon atoms.

상기 아크릴레이트계 화합물이 상기 실란 커플링제가 도입된 실리카 입자의 표면에 치환됨으로써, 상기 실리카 입자의 표면이 개질될 수 있다. 이는, 상기 아크릴레이트계 화합물이 상기 실리카 표면의 상기 실란 커플링제의 아민기(1차 아민기 또는 2차 아민기)와 결합하여 치환되는 것일 수 있다. 즉, 상기 아크릴레이트계 화합물의 치환으로 인해 상기 실란 커플링제가 도입된 실리카 입자의 표면의 히드록시기의 개수가 조절될 수 있다. 또한, 상기 아크릴레이트계 화합물의 말단에 비닐기(-CH=CH2)에 의해, 상기 실리카 입자의 표면에 비닐기가 부여될 수 있다. By substituting the acrylate-based compound on the surface of the silica particle into which the silane coupling agent is introduced, the surface of the silica particle may be modified. This may be that the acrylate-based compound is bonded to and substituted with an amine group (a primary amine group or a secondary amine group) of the silane coupling agent on the surface of the silica. That is, due to the substitution of the acrylate-based compound, the number of hydroxy groups on the surface of the silica particles into which the silane coupling agent is introduced may be adjusted. In addition, a vinyl group may be imparted to the surface of the silica particles by a vinyl group (-CH=CH 2) at the end of the acrylate compound.

상기와 같이, 상기 실란 커플링제로 표면이 개질된 실리카 입자와 상기 아크릴레이트계 화합물의 반응 메커니즘은 하기의 반응식 2로 표시되는 것일 수 있다.
As described above, a reaction mechanism between the silica particles whose surface has been modified with the silane coupling agent and the acrylate-based compound may be represented by Scheme 2 below.

[반응식 2][Scheme 2]

Figure 112014038416315-pat00005
Figure 112014038416315-pat00005

상기 반응식 2에서, In Scheme 2 above,

R1 내지 R3는, 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이며,R 1 to R 3 are each independently an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms,

R4는, 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐기이며,R 4 is each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms,

R5는 수소, 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 에스테르기이며,R 5 is hydrogen or an alkyl group or ester group having 1 to 20 carbon atoms,

R6는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐기이며R 6 is a C 1 to C 20 alkyl group or a C 2 to C 20 alkenyl group,

R7은 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐기 또는 에스테르기이다.
R 7 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkenyl group or ester group having 2 to 20 carbon atoms.

상기 반응식 2와 같은 반응을 통해 생성된 상기 아크릴레이트기로 치환된 실리카 입자는, 하기의 화학식 4로 표시되는 것일 수 있다.The silica particles substituted with the acrylate group generated through the reaction as in Scheme 2 may be represented by Formula 4 below.

Figure 112014038416315-pat00006
Figure 112014038416315-pat00006

상기 화학식 4에서, In Chemical Formula 4,

R4는, 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐기이며,R 4 is each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms,

R5는 수소, 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 에스테르기이며,R 5 is hydrogen or an alkyl group or ester group having 1 to 20 carbon atoms,

R6는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐기이며R 6 is a C 1 to C 20 alkyl group or a C 2 to C 20 alkenyl group,

R7은 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐기 또는 에스테르기이다.
R 7 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkenyl group or ester group having 2 to 20 carbon atoms.

상기와 같이, 본 발명의 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자의 표면은 히드록시기(친수성을 가짐)와 아크릴레이트계 화합물로 이루어질 수 있다. 이에, 상기 아크릴레이트계 화합물 말단의 비닐기(소수성을 가짐)에 의해, 상기 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자가 포함된 광경화성 코팅재 조성물은 이를 경화시킨 코팅막의 경도를 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 광경화성 코팅재 조성물은 실리카 입자의 표면에 아크릴레이트계 화합물이 치환되는 함량을 적절하게 조절함으로써, 코팅재가 적용된 코팅막의 소수성 및 친수성을 제어할 수 있는 효과를 가질 수 있다. 이에, 아크릴레이트계 화합물의 치환도를 조절함으로써, 이를 경화시킨 코팅막의 경도 및 인쇄성(printability) 등의 물성을 사용하는 소재에 맞게 구성할 수 있어, 태양광 집진판의 코팅재, 전자제품의 보호 필름, 및 금속의 표면 처리 등의 다양한 소재의 코팅재로 적용될 수 있다.
As described above, the surface of the silica particles substituted with the acrylate-based compound of the present invention may be made of a hydroxy group (having hydrophilicity) and an acrylate-based compound. Accordingly, the photocurable coating composition containing silica particles substituted with the acrylate-based compound by the vinyl group (having hydrophobicity) at the end of the acrylate-based compound can improve the hardness of the cured coating film. That is, the photocurable coating composition of the present invention may have an effect of controlling the hydrophobicity and hydrophilicity of the coating film to which the coating material is applied by appropriately controlling the content of the acrylate-based compound substituted on the surface of the silica particles. Thus, by adjusting the degree of substitution of the acrylate compound, it can be configured to suit the material using physical properties such as hardness and printability of the cured coating film. It can be applied as a coating material of various materials such as, and surface treatment of metal.

상기 실리카 입자의 표면에 상기 아크릴레이트계 화합물의 치환도는 60% 내지 92%인 것일 수 있다. 이는, 상기 실리카 입자의 표면에 있는 수산화기(-OH)가 상기 실란 커플링제 및 상기 아크릴레이트계 화합물의 치환에 의해 감소되는 정도와 대응되는 것일 수 있다. 상기 실리카 입자의 표면에 치환된 아크릴레이트계 화합물의 치환도가 60% 미만인 경우, 상기 실리카 입자 표면에 존재하는 수산화기에 의해 친수성이 지속되어 상기 광경화성 코팅재 조성물을 경화시킨 코팅막의 경도가 저하될 수 있다. 또한, 상기 실리카 입자의 표면에 치환된 아크릴레이트계 화합물의 치환도가 92% 이상인 경우, 상기 실리카 입자에 치환된 아크릴레이트계 화합물 말단의 다량의 비닐기로 인해, 이를 적용한 코팅재의 인쇄성(printability)이 현저하게 감소될 수 있어, 상기 광경화성 코팅재 조성물을 적용할 수 있는 소재의 범위가 축소될 수 있다.
The degree of substitution of the acrylate-based compound on the surface of the silica particles may be 60% to 92%. This may correspond to a degree in which the hydroxyl group (-OH) on the surface of the silica particles is reduced by substitution of the silane coupling agent and the acrylate compound. When the degree of substitution of the acrylate-based compound substituted on the surface of the silica particles is less than 60%, the hydrophilicity is maintained by the hydroxyl groups present on the surface of the silica particles, so that the hardness of the coating film obtained by curing the photocurable coating composition may decrease. have. In addition, when the degree of substitution of the acrylate-based compound substituted on the surface of the silica particles is 92% or more, due to the large amount of vinyl groups at the ends of the acrylate-based compound substituted on the silica particles, the printability of the coating material to which it is applied This can be significantly reduced, the range of the material to which the photocurable coating composition can be applied can be reduced.

상기 실란 커플링제가 도입된 실리카 입자와 상기 아크릴레이트계 화합물을 중합시, 상기 실란 커플링제가 도입된 실리카 분산 용매를 추가할 수 있다. 상기 실란 커플링제가 도입된 실리카 분산 용매는, 공지된 용매를 사용할 수 있어, 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 이소부타올, 3-메틸-3-메톡시부탄올 등의 알코올류, 메틸이소부틸케톤(MIBK), 메틸에틸케톤(MEK), 싸이클로로헥사논 등의 케톤류, 디에틸 에테르, 이소프로프로필에테르, 테트라하이드로퓨란(THF), 다이옥산, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르 등의 에테르류, 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜톨루엔, 크실렌, 아세토니트릴, 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸아세트아미드, 또는, 디메틸설폭시드(DMSO) 등일 수 있다. 상기 용매는, 예를 들어, 상기 아크릴레이트계 화합물 100 질량부에 대하여 1 내지 1000 질량부를 사용할 수 있다. 이는, 상기 용매 량이 적으면 반응속도가 클 수 있으나, 중합되는 용액의 점도를 높일 수 있으므로, 적정 범위 내에서 첨가되는 것일 수 있다.
When the silica particles into which the silane coupling agent is introduced and the acrylate compound are polymerized, a silica dispersion solvent into which the silane coupling agent is introduced may be added. The silica dispersion solvent into which the silane coupling agent is introduced may be a known solvent, and is not particularly limited. For example, alcohols such as methanol, ethanol, isobutanol, and 3-methyl-3-methoxybutanol, Ketones such as methyl isobutyl ketone (MIBK), methyl ethyl ketone (MEK), and cyclohexanone, diethyl ether, isopropyl ether, tetrahydrofuran (THF), dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol di Ethers such as ethyl ether, ethyl acetate, n-butyl acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol toluene, xylene, acetonitrile, dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide , Or, it may be dimethyl sulfoxide (DMSO) or the like. The solvent may be, for example, 1 to 1000 parts by mass based on 100 parts by mass of the acrylate compound. If the amount of the solvent is small, the reaction rate may be high, but since the viscosity of the solution to be polymerized can be increased, it may be added within an appropriate range.

상기 실란 커플링제가 도입된 실리카 입자에 상기 아크릴레이트계 화합물을 블렌딩하는 방법은 공지된 블렌딩 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 용액 블렌딩법(solution blending), 멜트 블렌딩법(melt blending), 에멀젼 블렌딩법(emulsion blending) 등일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. A method of blending the acrylate-based compound to the silica particles into which the silane coupling agent is introduced may use a known blending method, for example, a solution blending method, a melt blending method, or an emulsion. It may be a blending method (emulsion blending) or the like, but is not limited thereto.

상기 용액 블렌딩법(solution blending)은 상기 실란 커플링제가 도입된 실리카 입자와 상기 아크릴레이트계 화합물이 각각 잘 분산될 수 있는 용매에 상기 아크릴레이트계 화합물을 녹여, 상기 아크릴레이트계 화합물이 녹아 있는 용매에 상기 실란 커플링제가 도입된 실리카 입자를 균일하게 혼합한 뒤, 용매를 제거하는 방법으로, 균일하게 무기입자인 상기 실란 커플링제가 도입된 실리카 입자와 유기물질인 아크릴레이트계 화합물을 블렌딩하는 방법일 수 있다. The solution blending is a solvent in which the acrylate-based compound is dissolved by dissolving the acrylate-based compound in a solvent in which the silane coupling agent is introduced and the acrylate-based compound can be well dispersed. In a method of uniformly mixing the silica particles into which the silane coupling agent is introduced, and then removing the solvent, a method of uniformly blending the silica particles into which the silane coupling agent is introduced as an inorganic particle and an acrylate compound as an organic material Can be

상기 멜트 블렌딩법(melt blending)은 상기 아크릴레이트계 화합물에 상기 실란 커플링제가 도입된 실리카 입자를 넣고 기계적인 혼합을 통해 블렌딩하는 방법으로, 가장 보편적으로 사용되나, 상기 실란 커플링제가 도입된 실리카 입자간의 응집력 때문에 상기 실란 커플링제가 도입된 실리카를 균일하게 혼합하기 어려울 수 있다.The melt blending method is a method of putting silica particles into the acrylate-based compound into which the silane coupling agent is introduced and blending through mechanical mixing, and is most commonly used, but the silica particles into which the silane coupling agent is introduced. It may be difficult to uniformly mix the silica into which the silane coupling agent is introduced due to the cohesive force between particles.

상기 에멀젼 블렌딩법(emulsion blending)은 상기 실란 커플링제가 도입된 실리카 입자를 상기 아크릴레이트계 화합물 에멀젼에 첨가하고 유화 방지제를 추가로 첨가한 뒤, 침전하는 방법으로, 상기 용액 블렌딩법과 같이 유기물질인 아크릴레이트계 화합물과 무기입자인 상기 실란 커플링제가 도입된 실리카 입자가 서로 각각 응집될 수 있는 단점이 있을 수 있다.
The emulsion blending method is a method of precipitating after adding silica particles into which the silane coupling agent is introduced to the acrylate compound emulsion, and adding an emulsion inhibitor, and is an organic material such as the solution blending method. There may be a disadvantage in that the acrylate-based compound and the silica particles into which the silane coupling agent, which is an inorganic particle, is introduced may aggregate with each other.

본 발명의 구성요소2)는 분자 내에 하나 이상의 비닐기를 함유하는 폴리오가노실록산이다.Component 2) of the present invention is a polyorganosiloxane containing at least one vinyl group in the molecule.

상기 폴리오가노실록산은 하기의 화학식 5의 화합물을 포함하는 혼합물일 수 있다.
The polyorganosiloxane may be a mixture containing the compound of Formula 5 below.

Figure 112014038416315-pat00007
Figure 112014038416315-pat00007

상기 화학식 5에서,In Chemical Formula 5,

R8 내지 R12는, 각각 독립적으로, 탄소수가 1 내지 20의 알킬기, 또는 탄소수가 2 내지 20의 알케닐기이며,R 8 to R 12 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms,

R13 내지 R15는 비닐기이고,R 13 to R 15 are vinyl groups,

m은 3 내지 10의 정수이다.
m is an integer of 3 to 10.

본 발명의 명세서에서, 상기 화학식에서의 "알킬기" 는 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들어, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 1 내지 16의 알킬기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 또는 옥틸기와 같은 알킬기일 수 있다. In the specification of the present invention, the "alkyl group" in the above formula is not particularly limited, but, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms Or, it may mean an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. For example, the alkyl group may be an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, or an octyl group.

본 발명의 명세서에서, 상기 화학식에서의 "알케닐기"는 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들어, 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 탄소수 2 내지 16의 알케닐기, 탄소수 2 내지 12의 알케닐기, 탄소수 2 내지 8의 알케닐기, 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐기를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 알케닐기는 알릴기, 프로페닐기, 이소프로페닐기, 부테닐기, 헥세닐기, 사이클로헥세닐기, 옥테니길, 또는 데세닐기 등일 수 있다. In the specification of the present invention, the "alkenyl group" in the above formula is not particularly limited, but, for example, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 16 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, and 2 It may mean an alkenyl group of to 8 or an alkenyl group of 2 to 4 carbon atoms. For example, the alkenyl group may be an allyl group, propenyl group, isopropenyl group, butenyl group, hexenyl group, cyclohexenyl group, octenyl, or decenyl group.

본 발명의 명세서에서, 상기 화학식에서의 "알콕시기" 는 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들어, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 탄소수 1 내지 16의 알콕시기, 탄소수 1 내지 12의 알콕시기, 탄소수 1 내지 8의 알콕시기, 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 알콕시기는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, 부톡시기, 이소부톡시기, 또는 tert-부톡시기 등일 수 있다.In the specification of the present invention, the "alkoxy group" in the above formula is not particularly limited, but, for example, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 16 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, 1 It may mean an alkoxy group of to 8 or an alkoxy group of 1 to 4 carbon atoms. For example, the alkoxy group may be a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, or a tert-butoxy group.

상기 "알킬기", "알케닐기", 및 "알콕시기"는, 각각 독립적으로, 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있다.
The "alkyl group", "alkenyl group", and "alkoxy group" may each independently be linear, branched, or cyclic.

상기와 같이, 상기 폴리오가노실록산은 분자 내에 하나 이상의 비닐기를 포함하고 있으며, 이는 상기 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자 및 후술하는 다관능성 아크릴레이트 단량체와 함께 라디칼 반응을함으로써, 광경화성 코팅재 조성물의 경도를 향상시킬 수 있다. 상기 폴리오가노실록산의 점도는 일반적으로 공지된 25℃에서 100mPa·S 내지 100,000mPa·S인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 500mPa·S 내지 10,000mPa·S인 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 폴리오가노실록산의 점도를 상기 범위 내에서 적정하게 설정함으로써, 광경화성 코팅재 조성물을 경화시킨 코팅막의 물리적 특성이 향상될 수 있다.As described above, the polyorganosiloxane contains at least one vinyl group in its molecule, which is by radical reaction with the silica particles substituted with the acrylate-based compound and the polyfunctional acrylate monomer to be described later, Hardness can be improved. The viscosity of the polyorganosiloxane may be generally known in the range of 100 mPa·S to 100,000 mPa·S at 25°C, and preferably 500 mPa·S to 10,000 mPa·S, but is not limited thereto. By appropriately setting the viscosity of the polyorganosiloxane within the above range, the physical properties of the coating film obtained by curing the photocurable coating composition may be improved.

상기 분자 내에 하나 이상의 비닐기를 포함하는 폴리오가노실록산 제조방법은 일반적으로 공지된 제조방법으로 수행할 수 있으며, 상기 폴리오가노실록산 제조시 반응을 촉진하기 위한 촉매를 추가로 포함할 수 있다. 상기 촉매는, 공지된 촉매를 사용할 수 있어, 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들어, 테트라메틸암모늄 하이드록시드, 산, 알칼리 촉매를 사용할 수 있다.
The method for preparing a polyorganosiloxane containing at least one vinyl group in the molecule may be performed by a generally known method, and may further include a catalyst for accelerating the reaction when preparing the polyorganosiloxane. As the catalyst, a known catalyst may be used, and it is not particularly limited, but, for example, tetramethylammonium hydroxide, an acid, or an alkali catalyst may be used.

본 발명의 구성요소3)은 다관능성 아크릴레이트 단량체이다. Component 3) of the present invention is a polyfunctional acrylate monomer.

상기 다관능성 아크릴레이트 단량체는 본 발명의 광경화성 코팅재 조성물의 경도를 향상시키기 위해 사용하는 것일 수 있으며, 상기 광경화성 코팅재 조성물의 점도를 줄이기 위한 반응성 희석제로 사용되는 것일 수 있다. 상기 다관능성 아크릴레이트 단량체는, 광이 조사될 때 스스로 중합에 참여할 수 있다. 상기 다관능성 아크릴레이트 단량체는 2개 이상의 아크릴레이트 관능기를 포함하는 단량체를 의미하는 것으로, 예를 들어, 상기 다관능성 아크릴레이트 단량체는, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
The multifunctional acrylate monomer may be used to improve the hardness of the photocurable coating composition of the present invention, and may be used as a reactive diluent to reduce the viscosity of the photocurable coating composition. The polyfunctional acrylate monomer may participate in polymerization by itself when irradiated with light. The polyfunctional acrylate monomer refers to a monomer containing two or more acrylate functional groups, for example, the polyfunctional acrylate monomer is pentaerythritol triacrylate (PETA), dipentaerythritol hexaacrylic Rate (DPHA), dipentaerythritol pentaacrylate (DPPA), and trimethylolpropane triacrylate (TMPTA).

본 발명의 구성요소4)는 광 개시제이다. Component 4) of the present invention is a photoinitiator.

상기 광 개시제는 본 발명의 광경화성 코팅재 조성물에 첨가되어 광원, (바람직하게는 자외선)으로부터 에너지를 흡수하여 중합반응(polymerization)을 개시시키는 물질을 의미하는 것일 수 있다. 상기 광 개시제는 경화방법에 따라 자유라디칼 중합방법 및 양이온 중합방법으로 개시되는 것일 수 있으며, 본 발명에서의 광 개시제는, 바람직하게는 자유 라디칼 중합을 위한 광 개시제를 사용할 수 있다. 광 개시제의 배합 비율은 실시예에 따라 다양하게 적용될 수 있으나, 예를 들어 1 중량부 내지 10 중량부로 배합될 수 있다. 상기 광 개시제가 광원으로부터 에너지를 받아 여기되면, 여기된 개시제에 의해 매우 짧은 시간 내에 상기 광경화성 코팅 조성물의 상기 폴리오가노실록산, 상기 다관능성 아크릴레이트 단량체, 상기 아크릴레이트계 화합물로 개질된 실리카 입자가 순간적으로 중합 반응을 일으키며 경화될 수 있다. 상기 광 개시제는 공지된 광 개시제를 사용할 수 있어, 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들어, 아세토페논류, 벤조인류, 벤조페논류, 케톤류, 안트라퀴논류, 티옥산톤류, 아조 화합물, 과산화물류, 2,3-디알킬디온 화합물류, 디술피드 화합물류, 티오람 화합물류, 플루오로아민 화합물류, 및 옥심에스테르류 중 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
The photoinitiator may mean a material that is added to the photocurable coating composition of the present invention and absorbs energy from a light source (preferably ultraviolet) to initiate a polymerization reaction. The photoinitiator may be initiated by a free radical polymerization method and a cationic polymerization method according to a curing method, and the photoinitiator in the present invention may preferably be a photoinitiator for free radical polymerization. The mixing ratio of the photoinitiator may be variously applied depending on the embodiment, but may be, for example, 1 part by weight to 10 parts by weight. When the photoinitiator is excited by receiving energy from a light source, the polyorganosiloxane of the photocurable coating composition, the polyfunctional acrylate monomer, and silica particles modified with the acrylate-based compound within a very short time by the excited initiator Instantaneous polymerization reaction occurs and can be cured. The photoinitiator may be a known photoinitiator, and it is not particularly limited, for example, acetophenones, benzoin, benzophenones, ketones, anthraquinones, thioxanthones, azo compounds, peroxides, 2 Any one selected from ,3-dialkyldione compounds, disulfide compounds, thioram compounds, fluoroamine compounds, and oxime esters can be used.

본 발명의 구성요소5)는 용매이다. Component 5) of the present invention is a solvent.

상기 용매는, 공지된 광경화성 코팅재 조성물에 쓰이는 용매를 사용할 수 있어 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들어, 알코올, 톨루엔, 크실렌, 메틸 에틸 케톤, 이소프로판올, 메틸이소부틸케톤, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 모노-, 또는 디-에틸 에테르 등일 수 있다. 상기 용매는 상기 광경화성 코팅재 조성물 중량 100중량부에 대하여 50 내지 100 중량부인 것일 수 있다. 상기 용매의 함량이 50 중량부 미만인 경우, 상기 광경화성 코팅재 조성물 내 혼합물의 불균일한 반응이 진행되어 반응속도가 저하될 수 있으며, 상기 용매의 함량이 100 중량부 초과인 경우, 상기 광경화성 코팅재 조성물의 점도가 낮아져 광경화성 코팅재 조성물로서의 실용성이 저하될 수 있다.
The solvent may be a solvent used in a known photocurable coating material composition, so it is not particularly limited, but, for example, alcohol, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, isopropanol, methyl isobutyl ketone, diethylene glycol monoethyl ether acetate , Diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol mono-, or di-ethyl ether. The solvent may be 50 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the photocurable coating composition. When the content of the solvent is less than 50 parts by weight, the reaction rate may decrease due to the non-uniform reaction of the mixture in the photocurable coating composition, and when the content of the solvent is more than 100 parts by weight, the photocurable coating composition The viscosity of the photocurable coating material may be lowered, and thus practicality as a photocurable coating material composition may decrease.

이에, 상기 광경화성 코팅재 조성물 중량 100 중량부에 대하여, 상기 아크릴레이트계 화합물로 개질된 실리카 1 내지 20중량부, 상기 분자 내에 하나 이상의 비닐기를 함유하는 폴리오가노실록산(polyorganosiloxane) 1 내지 10중량부, 상기 다관능성 아크릴레이트 단량체 70 내지 90중량부, 상기 광 개시제 1 내지 10 중량부, 및 상기 용매 50 내지 100 중량부로 이루어진 것일 수 있다. 상기 광경화성 코팅재 조성물은 상기와 같은 혼합비로 구성됨으로써, 이를 경화시킨 코팅막이 적절한 점도를 가지고, 접착력을 유지할 수 있게 하며, 우수한 경도 및 내스크래치성을 부여할 수 있게 할 수 있다.
Thus, based on 100 parts by weight of the photocurable coating composition, 1 to 20 parts by weight of silica modified with the acrylate-based compound, 1 to 10 parts by weight of a polyorganosiloxane containing at least one vinyl group in the molecule, It may be composed of 70 to 90 parts by weight of the multifunctional acrylate monomer, 1 to 10 parts by weight of the photoinitiator, and 50 to 100 parts by weight of the solvent. The photocurable coating composition is composed of the above mixing ratio, so that the cured coating film has an appropriate viscosity, can maintain adhesion, and can impart excellent hardness and scratch resistance.

본 발명의 상기 구성요소1) 내지 구성요소 4) 이외에 실시예에 따라 추가로, 열경화제, 안료 등과 같은 광경화성 코팅재 조성물에 주로 사용되는 첨가제를 1종 이상 더 포함할 수 있다.In addition to the above components 1) to 4) of the present invention, according to an embodiment, one or more additives mainly used in the photocurable coating composition such as a thermosetting agent and a pigment may be further included.

상기 열경화제, 또는 상기 안료 등의 첨가제는 공지된 광경화성 코팅재 조성물의 첨가제를 사용할 수 있어, 특별히 한정하지는 않는다.The thermosetting agent or the additive such as the pigment may be used as an additive of a known photocurable coating material composition, and is not particularly limited.

상기 열경화제는, 예를 들어, 트리페닐 포스핀, 트리(니트로벤질)포스페이트, 니트로벤질 싸이클로헥실 카바메이트, 또는 디(메톡시벤질)헥사멕실렌 디카바메이트 등일 수 있다.The thermosetting agent may be, for example, triphenyl phosphine, tri(nitrobenzyl)phosphate, nitrobenzyl cyclohexyl carbamate, or di(methoxybenzyl)hexamexylene dicarbamate.

상기 안료는, 예를 들어, 카본 블랙, 퀴나크리돈, 나프톨 레드, 시아닌 블루, 시아닌 그린, 또는 한자 옐로우과 같은 유기 안료, 또는 황산 바륨, 산화 티타늄, 및 복합 금속 산화물과 같은 무기 안료 군에서 선택되는 1종 이상의 조합을 사용할 수 있다.
The pigment is, for example, selected from the group of organic pigments such as carbon black, quinacridone, naphthol red, cyanine blue, cyanine green, or Chinese character yellow, or inorganic pigments such as barium sulfate, titanium oxide, and complex metal oxides. One or more combinations can be used.

상기와 같은 구성요소를 포함하는 본 발명의 광경화성 코팅재 조성물을 코팅이 요구되는 소재 상에 도포하고, 광을 조사하여 경화시킴으로써, 코팅막을 형성할 수 있다. 상기 광경화성 코팅재 조성물의 경화 조건은 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 1000 mJ/cm2 내지 1300 mJ/cm2 의 자외선을 약 10초 내지 30초 간 조사할 수 있다.A coating film may be formed by applying the photocurable coating composition of the present invention including the above components on a material requiring coating and curing by irradiating light. The curing conditions of the photocurable coating composition are not particularly limited, but for example, ultraviolet rays of 1000 mJ/cm 2 to 1300 mJ/cm 2 may be irradiated for about 10 seconds to 30 seconds.

상기 광경화성 코팅재 조성물이 경화된 코팅막의 두께는 1㎛ 내지 10㎛일 수 있으며, 구체적으로는 코팅막이 균열없이 장시간 동안 안정한 접착력을 유지하기 위해서, 상기 코팅막의 두께는 1㎛ 내지 5㎛의 두께일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
The thickness of the coating film on which the photocurable coating composition is cured may be 1 μm to 10 μm, and specifically, in order for the coating layer to maintain stable adhesion for a long time without cracking, the thickness of the coating layer may be 1 μm to 5 μm. However, it is not limited thereto.

[실시예][Example]

<실시예1: 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자><Example 1: Silica particles substituted with acrylate compounds>

실란 커플링제인 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane)을 에탄올 수용액에서 교반하여 가수분해한 후, Evonik Degussa사가 제조한, Aerosil 200(비표면적(specific surface area):200m2/g, 평균 기본 입자 크기(average primary size):12nm, 2.5개-OH/nm2)의 실리카를 넣고 교반함으로써, 실리카의 입자 표면을 개질하였다. 표면 개질된 실리카를 원심분리기를 이용하여 세척한 후 건조하였다. 건조된 실란 커플링제가 도입된 실리카를 분산을 위한 용매인 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF)에 균일하게 분산시킨 뒤, 아크릴레이트계 화합물로 에폭시 아크릴레이트 중 하나인 글리시딜 메트아크릴레이트(Glycidyl methacrylate, GMA)를 넣고 교반하였다. 교반된 상기 용액을 원심분리기를 이용하여 세척한 후, 건조하여 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자를 얻었다. 상기 실란 커플링제 첨가시, 실란 커플링제의 함량을 조절하여, 치환도가 각각 60%, 75%, 92%가 되도록 하고 여기에 아크릴레이트를 반응시켜 아크릴레이트의 치환도(아크릴레이트기/수산화기(OH))가 각각 60%, 75%, 92%가 되도록 나누어 제조했다.
3-aminopropyltrimethoxysilane, a silane coupling agent, was hydrolyzed by stirring in an aqueous ethanol solution, and then Aerosil 200 manufactured by Evonik Degussa (specific surface area: 200 m 2 /g, The surface of the silica particles was modified by adding and stirring silica having an average primary size: 12 nm, 2.5 particles -OH/nm2). The surface-modified silica was washed using a centrifuge and then dried. After the silica into which the dried silane coupling agent is introduced is uniformly dispersed in tetrahydrofuran (THF), a solvent for dispersion, glycidyl methacrylate, one of the epoxy acrylates, is used as an acrylate compound. , GMA) was added and stirred. The stirred solution was washed using a centrifuge and then dried to obtain silica particles substituted with an acrylate compound. When the silane coupling agent is added, the content of the silane coupling agent is adjusted so that the degree of substitution is 60%, 75%, and 92%, respectively, and the degree of substitution of the acrylate by reacting acrylate thereto (acrylate group/hydroxyl group ( It was prepared by dividing so that OH)) was 60%, 75%, and 92%, respectively.

상기 실시예1의 반응메커니즘은 하기의 반응식 3으로 표시되는 것일 수 있다.The reaction mechanism of Example 1 may be represented by Reaction Scheme 3 below.

[반응식 3][Scheme 3]

Figure 112014038416315-pat00008

Figure 112014038416315-pat00008

상기와 같이 실리카 입자의 표면이 아크릴레이트계 화합물로 치환되면서 상기 실리카 입자의 표면은 아크릴레이트계 화합물의 말단에 비닐기를 함유하게 될 수 있다.
As the surface of the silica particles is substituted with an acrylate-based compound as described above, the surface of the silica particles may contain a vinyl group at the terminal of the acrylate-based compound.

<실시예2: 분자 내에 하나 이상의 비닐기를 포함하는 폴리오가노실록산><Example 2: Polyorganosiloxane containing one or more vinyl groups in the molecule>

분자 내에 하나 이상의 비닐기를 포함하는 폴리오가노실록산을 제조하기 위하여 1,3,5-트리메틸-1,3,5,-트리비닐시클로트리실옥산(D3 Me,Vi), 1,3-디비닐헥사메틸디실옥산(VMS), 촉매(테트라메틸암모늄 하이드록시드)를 가하고 중합시켜 비닐기 및 메틸기를 함유하는 폴리오가노실록산을 얻었다.
1,3,5-trimethyl-1,3,5,-trivinylcyclotrisiloxane (D 3 Me, Vi ), 1,3-divinyl to prepare polyorganosiloxane containing one or more vinyl groups in the molecule Hexamethyldisiloxane (VMS) and a catalyst (tetramethylammonium hydroxide) were added and polymerized to obtain a polyorganosiloxane containing a vinyl group and a methyl group.

<실시예3: 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자를 포함하는 광경화성 코팅재 조성물><Example 3: Photocurable coating composition containing silica particles substituted with an acrylate-based compound>

실시예2에서 제조한 폴리오가노실록산을 기본으로 하여, 다관능성 아크릴레이트 단량체, 광 개시제, 용매, 및 상기 실시예1의 아크릴레이트계 화합물의 치환도가 각기 다른 실리카 입자들을 각각 블랜딩하여 본 발명의 광경화성 코팅재 조성물을 제조하였다. 상기 다관능성 아크릴레이트 단량체로는, 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate, DPHA)를 사용하였다.
Based on the polyorganosiloxane prepared in Example 2, a polyfunctional acrylate monomer, a photoinitiator, a solvent, and silica particles with different degrees of substitution of the acrylate compound of Example 1 were respectively blended to obtain the present invention. A photocurable coating composition was prepared. As the polyfunctional acrylate monomer, dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA) was used.

<실시예4: 광경화성 코팅재 조성물을 경화시킨 코팅막의 제조><Example 4: Preparation of a coating film obtained by curing a photocurable coating composition>

상기 실시예3의 아크릴레이트계 화합물의 치환도가 각기 다른 실리카 입자가 포함된 광경화성 코팅재 조성물을 wire bar를 이용하여 각각 PET필름 위에 일정 두께로 도포하였다. 80℃의 건조기에서 1분간 광경화성 코팅재 조성물의 용매를 건조시켰다. 이 후, 고압 수은 램프가 장착된 UV조사장치를 이용하여 자외선 광을 조사하여 상기 각각의 광경화성 코팅재 조성물이 경화된 코팅막을 얻었다.
A photocurable coating composition containing silica particles having different degrees of substitution of the acrylate-based compound of Example 3 was applied to each PET film with a predetermined thickness using a wire bar. The solvent of the photocurable coating composition was dried for 1 minute in a dryer at 80°C. Thereafter, ultraviolet light was irradiated using a UV irradiation device equipped with a high-pressure mercury lamp to obtain a coating film on which the respective photocurable coating composition was cured.

<비교예1: 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자를 포함하지 않은 광경화성 코팅재 조성물> <Comparative Example 1: Photocurable coating composition not containing silica particles substituted with acrylate compounds>

비교를 위하여, 대조군으로써, 상기 아크릴레이트로 치환된 실리카 입자를 첨가하지 않은 것을 제외하고는, 다른 실험조건은 동일하게 한 코팅재 조성물을 제조하고, 상기 실시예4와 같이, 상기 비교예1의 코팅재 조성물을 경화시킨 코팅막을 제조하였다.
For comparison, as a control, except that the silica particles substituted with acrylate were not added, a coating material composition was prepared in the same manner as in Example 4, and the coating material of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 4 above. A coating film obtained by curing the composition was prepared.

<실시예5: 코팅막의 물성 분석><Example 5: Analysis of physical properties of the coating film>

1) 표면 경도 측정1) Surface hardness measurement

연필 경도 측정기에 연필경도 측정용 연필을 45°각도로 끼우고, 일정한 하중(750g)을 가해 밀면서, 상기 실시예4 및 비교예1의 코팅막의 표면 경도를 측정한 것을 표 1에 나타내었다.
Table 1 shows the measurement of the surface hardness of the coating films of Example 4 and Comparative Example 1 by inserting a pencil for measuring pencil hardness into a pencil hardness measuring machine at an angle of 45° and pushing by applying a constant load (750 g).


코팅막 종류

Type of coating film

연필 경도

Pencil hardness

실리카 입자를 포함하지 않음

Does not contain silica particles

2H

2H

치환도 60%인 실리카 입자

Silica particles with a degree of substitution of 60%

3H

3H

치환도 75%인 실리카 입자

Silica particles with a degree of substitution of 75%

3H

3H

치환도 92%인 실리카 입자

Silica particles with a degree of substitution of 92%

3H

3H

표 1을 참조하면, 본 발명의 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자를 포함하는 광경화성 코팅재 조성물이 경화된 코팅막들의 표면 경도는 3H로, 아크릴레이트 화합물로 치환된 실리카 입자를 넣지 않은 광경화성 코팅재 조성물인 비교예1의 표면 경도인 2H에 비해 표면 경도가 개선된 것을 확인할 수 있다.
Referring to Table 1, the surface hardness of the coating films cured with the photocurable coating composition including silica particles substituted with the acrylate compound of the present invention is 3H, and the photocurable coating material without the silica particles substituted with the acrylate compound. It can be seen that the surface hardness is improved compared to 2H, which is the surface hardness of Comparative Example 1 which is the composition.

2) 표면 스크래치 깊이 측정2) Surface scratch depth measurement

상기 실시예4 및 비교예의 코팅막의 표면을 뾰족한 쇠 봉으로 긁은 후 스크래치 깊이(Scratch depth)를 측정한 것을 표 2에 나타내었다.
Table 2 shows that the surface of the coating films of Example 4 and Comparative Example was scratched with a pointed iron rod and then the scratch depth was measured.


코팅막 종류

Type of coating film

스크래치 깊이(angstrom)

Scratch depth (angstrom)

실리카 입자를 포함하지 않음

Does not contain silica particles

463

463

치환도 60%인 실리카 입자

Silica particles with a degree of substitution of 60%

394

394

치환도 75%인 실리카 입자

Silica particles with a degree of substitution of 75%

384

384

치환도 92%인 실리카 입자

Silica particles with a degree of substitution of 92%

365

365

표 2를 참조하면, 본 발명의 아크릴레이트계 화합물이 치환된 실리카 입자를 포함하는 광경화성 코팅재 조성물이 경화된 코팅막들의 표면 스크래치 깊이는, 실리카 입자에 치환된 아크릴레이트의 치환도가 높아짐에 따라 점차 낮은 값을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 반면에, 아크릴레이트가 치환된 실리카 입자를 넣지 않은 광경화성 코팅재 조성물인 비교예1의 표면 스크래치 깊이는 463(angstrom)으로, 상대적으로 높은 값을 나타내고 있다. 이에, 본 발명의 실리카 입자에 치환된 아크릴레이트계 화합물의 치환도에 따라 이를 포함하는 광경화성 코팅재 조성물의 표면 스크래치가 줄어들 수 있어, 이를 적용하는 소재의 내스크래치성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
Referring to Table 2, the surface scratch depth of the coating films cured with the photocurable coating composition including silica particles substituted with the acrylate-based compound of the present invention gradually increases as the degree of substitution of the acrylate substituted with the silica particles increases. It can be seen that it represents a low value. On the other hand, the surface scratch depth of Comparative Example 1, which is a photocurable coating composition without containing silica particles substituted with acrylate, is 463 (angstrom), which is a relatively high value. Accordingly, it can be seen that the surface scratch of the photocurable coating composition comprising the same can be reduced depending on the degree of substitution of the acrylate-based compound substituted on the silica particles of the present invention, thereby improving the scratch resistance of the material to which it is applied. have.

3) 접촉각 측정3) Contact angle measurement

도 1은 본 발명의 실시예4 및 비교예1의 코팅막의 실리카 입자의 함량(wt%)에 따른 접촉각을 비교한 도표이다. 1 is a chart comparing the contact angle according to the content (wt%) of silica particles in the coating films of Example 4 and Comparative Example 1 of the present invention.

도 1을 참조하면, 아크릴레이트계 화합물이 치환된 실리카 입자를 포함하지 않은 광경화성 코팅재 조성물이 경화된 비교예1의 코팅막의 접촉각은 약 80.46°정도인 반면에, 본 발명의 아크릴레이트계 화합물이 치환된 실리카 입자를 포함하는 광경화성 코팅재 조성물이 경화된 코팅막들의 접촉각은 아크릴레이트계 화합물이 치환된 실리카의 입자에 함량에 따라 68.5° 내지 76.5°의 접촉각을 보이는 것을 확인할 수 있다. 이는, 실리카 입자에 치환된 아크릴레이트계 화합물 말단의 아크릴레이트기가 소수성을 띄므로, 이로 인해 접촉각이 변화한 것을 의미할 수 있다.
Referring to FIG. 1, the contact angle of the coating film of Comparative Example 1 in which the photocurable coating composition containing no silica particles substituted with the acrylate compound is cured is about 80.46°, whereas the acrylate compound of the present invention is It can be seen that the contact angle of the coating films on which the photocurable coating composition including the substituted silica particles is cured shows a contact angle of 68.5° to 76.5° depending on the content of the acrylate-based compound-substituted silica particles. This may mean that the acrylate group at the end of the acrylate-based compound substituted on the silica particles exhibits hydrophobicity, and thus the contact angle is changed.

상기와 같이, 본 발명의 비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물은 아크릴레이트계 화합물의 치환도를 조절하여 실리카 입자에 치환시킴으로써, 경도 및 내스크래치성을 향상시킬 수 있다. 또한, 아크릴레이트계 화합물의 실리카 입자의 표면의 치환도에 따라 실리카 입자 표면의 아크릴레이트기 말단에 비닐기의 함량을 조절할 수 있어, 비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물의 접촉각 및 이에 따른 인쇄성(printability)을 용이하게 제어할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
As described above, the photocurable coating composition of the vinyl-based silicone compound of the present invention can improve hardness and scratch resistance by controlling the degree of substitution of the acrylate-based compound and replacing it with silica particles. In addition, the content of the vinyl group at the end of the acrylate group on the surface of the silica particles can be adjusted according to the degree of substitution of the surface of the silica particles of the acrylate compound. It can have the effect of being able to easily control (printability).

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is apparent to those of ordinary skill in the art that other modified examples based on the technical idea of the present invention may be implemented.

Claims (7)

아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자;
분자 내에 하나 이상의 비닐기(vinyl)를 함유하는 폴리오가노실록산(polyorganosiloxane);
다관능성 아크릴레이트 단량체;
광 개시제; 및
용매를 포함하고,
상기 아크릴레이트계 화합물로 치환된 실리카 입자는,
실란 커플링제가 도입된 실리카 입자가 아크릴레이트계 화합물과 결합되고,
상기 실란 커플링제는 알콕시기 및 아민기를 포함하는 것으로,
3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane, APTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane, APTMS), 및 비스[3-(트리에톡시실릴)프로필]아민(Bis[3-(triethoxysilyl)propyl]amine, TESPA) 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물.
Silica particles substituted with an acrylate compound;
Polyorganosiloxane containing one or more vinyl groups in the molecule;
Polyfunctional acrylate monomers;
Photoinitiators; And
Containing a solvent,
Silica particles substituted with the acrylate-based compound,
The silica particles into which the silane coupling agent is introduced are bonded to the acrylate-based compound,
The silane coupling agent includes an alkoxy group and an amine group,
3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS), and bis[3-(triethoxysilyl)propyl]amine (Bis[3 -(triethoxysilyl)propyl]amine, TESPA) photocurable coating composition of a vinyl-based silicone compound, characterized in that at least one selected from.
제1항에 있어서,
상기 실리카 입자의 표면에 상기 아크릴레이트계 화합물의 치환도가 60% 내지 92%인 것을 특징으로 하는 비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물.
The method of claim 1,
A photocurable coating composition of a vinyl-based silicone compound, characterized in that the degree of substitution of the acrylate-based compound on the surface of the silica particles is 60% to 92%.
삭제delete 삭제delete 제1항에있어서,
상기 아크릴레이트계 화합물은 에폭시 아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물.
In paragraph 1,
The acrylate-based compound is a photocurable coating material composition of a vinyl-based silicone compound, characterized in that it contains an epoxy acrylate.
제1항에있어서,
상기 다관능성 아크릴레이트 단량체는 2개 이상의 아크릴레이트기를 포함하는 것으로,
펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물.
In paragraph 1,
The polyfunctional acrylate monomer includes two or more acrylate groups,
At least any selected from the group consisting of pentaerythritol triacrylate (PETA), dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA), dipentaerythritol pentaacrylate (DPPA), and trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) A photocurable coating composition of a vinyl-based silicone compound, characterized in that one.
제1항에있어서,
상기 광경화성 코팅재 조성물 중량 100 중량부에 대하여, 상기 아크릴레이트계 화합물로 개질된 실리카 1 내지 20중량부, 상기 분자 내에 하나 이상의 비닐기를 함유하는 폴리오가노실록산(polyorganosiloxane) 1 내지 10중량부, 상기 다관능성 아크릴레이트 단량체 70 내지 90중량부, 상기 광 개시제 1 내지 10 중량부, 및 상기 용매 50 내지 100 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비닐계 실리콘 화합물의 광경화성 코팅재 조성물.
In paragraph 1,
Based on 100 parts by weight of the photocurable coating composition, 1 to 20 parts by weight of silica modified with the acrylate-based compound, 1 to 10 parts by weight of polyorganosiloxane containing at least one vinyl group in the molecule, the multi-tube A photocurable coating composition of a vinyl-based silicone compound, comprising 70 to 90 parts by weight of a functional acrylate monomer, 1 to 10 parts by weight of the photoinitiator, and 50 to 100 parts by weight of the solvent.
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