KR102314512B1 - Composition for making hard coating layer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하드코팅층 형성용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하는 가교제; 표면에 에폭시기를 포함하며 평균 입경이 1 내지 100㎚인 콜로이드 실리카; 중량평균분자량이 500 내지 30,000인 에폭시 실록산 수지; 및 광개시제를 포함함으로써, 현저히 개선된 경도를 갖고, 유연성이 우수하여 컬이 최소화된 하드코팅층을 형성할 수 있는 하드코팅층 형성용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for forming a hard coat layer, and more particularly, to a crosslinking agent containing a compound represented by Formula 1; Colloidal silica containing an epoxy group on the surface and having an average particle diameter of 1 to 100 nm; an epoxy siloxane resin having a weight average molecular weight of 500 to 30,000; And by including a photoinitiator, it has remarkably improved hardness, it relates to a composition for forming a hard coat layer that can form a hard coat layer with minimized curl due to excellent flexibility.
Description
본 발명은 하드코팅층 형성용 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a composition for forming a hard coat layer.
최근 액정 표시 장치(liquid crystal display) 또는 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display) 등의 평판 표시 장치를 이용한 박형 표시 장치가 큰 주목을 받고 있다. 특히 이들 박형 표시 장치는 터치 스크린 패널(touch screen panel) 형태로 구현되어, 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC 뿐만 아니라, 각종 웨어러블 기기(wearable device)에 이르기까지 휴대성을 특징으로 하는 각종 스마트 기기(smart device)에 널리 사용되고 있다.Recently, a thin display device using a flat panel display such as a liquid crystal display or an organic light emitting diode display has received great attention. In particular, these thin display devices are implemented in the form of a touch screen panel, and are characterized by portability to various wearable devices as well as smart phones and tablet PCs. It is widely used in various smart devices.
이러한 휴대 가능한 터치 스크린 패널 기반 표시 장치들은 스크래치 또는 외부 충격으로부터 디스플레이 패널을 보호하고자 디스플레이 패널 위에 디스플레이 보호용 윈도우 커버를 구비하고 있으며, 대부분의 경우 디스플레이용 강화 유리를 윈도우 커버로 사용하고 있다. 디스플레이용 강화 유리는 일반적인 유리 보다 얇지만, 높은 강도와 함께 긁힘에 강하게 제작되어 있는 특징이 있다.Such portable touch screen panel-based display devices have a window cover for display protection on the display panel to protect the display panel from scratches or external impact, and in most cases, tempered glass for display is used as the window cover. Tempered glass for display is thinner than general glass, but it has high strength and is strong against scratches.
하지만 강화 유리는 무게가 무거워 휴대 기기의 경량화에 적합하지 못한 단점을 가지고 있을 뿐 아니라, 외부 충격에 취약하여 쉽게 깨지지 않는 성질(unbreakable)을 구현하기 어려우며, 일정 수준 이상 구부러지지 않아 구부리거나(bendable) 접을 수 있는(foldable) 기능을 가지는 휘는(flexible) 디스플레이 소재로서 적합하지 않다.However, tempered glass has the disadvantage that it is not suitable for reducing the weight of portable devices because it is heavy in weight, and it is difficult to implement unbreakable properties because it is vulnerable to external shocks, and it is not bent over a certain level and is bendable. It is not suitable as a flexible display material having a foldable function.
최근에는 유연성 및 내충격성을 확보하는 동시에 강화 유리에 상응하는 강도 또는 내스크래치성을 가지는 광학용 플라스틱 커버에 대한 검토가 다양하게 진행되고 있다. 일반적으로 강화 유리에 비해 유연성을 가지는 광학용 투명 플라스틱 커버 소재로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리아라미드(PA)등이 있다. 하지만, 이들 고분자 플라스틱 기판의 경우, 디스플레이 보호용 윈도우 커버로 사용되는 강화 유리에 비해 경도 및 내스크래치성 측면에서 부족한 물성을 나타낼 뿐 아니라, 내충격성도 충분하지 못하다. 때문에 이들 플라스틱 기판에 복합 수지 조성물을 코팅함으로써 요구되는 물성들을 보완하고자 하는 다양한 시도가 진행되고 있다.Recently, various studies have been conducted on optical plastic covers that have strength or scratch resistance corresponding to tempered glass while securing flexibility and impact resistance. In general, the optical transparent plastic cover material that has more flexibility than tempered glass is polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polyacrylate (PAR), polycarbonate (PC). , polyimide (PI), and polyaramid (PA). However, in the case of these polymer plastic substrates, compared to tempered glass used as a window cover for display protection, not only exhibit insufficient physical properties in terms of hardness and scratch resistance, but also insufficient impact resistance. Therefore, various attempts are being made to supplement the physical properties required by coating the composite resin composition on these plastic substrates.
일반적인 하드 코팅의 경우, (메타)아크릴레이트((metha)acrylate) 또는 에폭시(epoxy) 등의 광경화형 관능기가 포함된 수지와 경화제 또는 경화 촉매 및 기타 첨가제로 이루어진 조성물을 이용하며, 특히 고관능기의 복합 수지의 경우, 이를 광학용 플라스틱 기재 필름 위에 코팅하여 경도 및 내스크래치성이 향상된 디스플레이 보호용 윈도우로의 사용이 가능하다.In the case of a general hard coating, a composition consisting of a resin containing a photocurable functional group such as (metha)acrylate or epoxy, a curing agent or a curing catalyst and other additives is used, and in particular, In the case of a composite resin, it can be used as a display protection window with improved hardness and scratch resistance by coating it on an optical plastic base film.
하지만, 일반적인 (메타)아크릴레이트 또는 에폭시 고관능기 광경화형 복합 수지의 경우, 강화 유리에 상응하는 고경도를 구현하기 어려울 뿐만 아니라, 경화 시 수축에 의한 컬(curl) 현상이 크게 발생하고, 유연성 또한 충분하지 않아 플렉서블 디스플레이에 적용하기 위한 보호용 윈도우 기판으로는 적합하지 못한 단점이 있다.However, in the case of general (meth)acrylate or epoxy high-functional group photocurable composite resin, it is difficult to realize high hardness corresponding to tempered glass, and curl phenomenon due to shrinkage occurs greatly during curing, and flexibility is also There is a disadvantage in that it is not sufficient as a protective window substrate for application to a flexible display.
한국공개특허 제2013-74167호에는 플라스틱 기판이 개시되어 있다.
Korean Patent Application Laid-Open No. 2013-74167 discloses a plastic substrate.
본 발명은 현저히 개선된 경도를 갖는 하드코팅층을 형성할 수 있는 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a composition capable of forming a hard coating layer having significantly improved hardness.
또한, 본 발명은 우수한 유연성을 갖는 하드코팅층을 형성할 수 있는 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a composition capable of forming a hard coating layer having excellent flexibility.
또한, 본 발명은 컬링에 의한 불량이 발생하지 않는 하드코팅층을 형성할 수 있는 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a composition capable of forming a hard coating layer that does not cause defects due to curling.
또한, 본 발명은 상기 하드코팅층을 구비한 하드코팅 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, an object of the present invention is to provide a hard coat film having the hard coat layer.
1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하는 가교제; 1. A crosslinking agent containing a compound represented by the following formula (1);
표면에 에폭시기를 포함하며 평균 입경이 1 내지 200㎚인 콜로이드 실리카;Colloidal silica containing an epoxy group on the surface and having an average particle diameter of 1 to 200 nm;
중량평균분자량이 500 내지 30,000인 에폭시 실록산 수지; an epoxy siloxane resin having a weight average molecular weight of 500 to 30,000;
및 광개시제를 포함하는, 하드코팅층 형성용 조성물:And a composition for forming a hard coat layer comprising a photoinitiator:
[화학식 1][Formula 1]
(식 중에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이이고, (Wherein, R 1 and R 2 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms,
X는 단일 결합; 카르보닐기; 카르보네이트기; 에테르기; 티오에테르기; 에스테르기; 아미드기; 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기, 알킬리덴기, 또는 알콕실렌기; 탄소수 1 내지 6의 사이클로알킬렌기 또는 사이클로알킬리덴기; 또는 이들의 연결기;일 수 있음).X is a single bond; carbonyl group; carbonate group; ether group; thioether group; ester group; amide group; a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, an alkylidene group, or an alkoxyylene group; a cycloalkylene group or cycloalkylidene group having 1 to 6 carbon atoms; or a linking group thereof; may be).
2. 위 1에 있어서, 상기 가교제는 하기 화학식 2 내지 화학식 10으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 하드코팅층 형성용 조성물:2. The composition for forming a hard coat layer according to the above 1, wherein the crosslinking agent is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following Chemical Formulas 2 to 10:
[화학식 2][Formula 2]
[화학식 3][Formula 3]
[화학식 4][Formula 4]
[화학식 5][Formula 5]
[화학식 6][Formula 6]
[화학식 7][Formula 7]
[화학식 8][Formula 8]
[화학식 9][Formula 9]
[화학식 10][Formula 10]
(식 중에서, R은 탄소수 1 내지 8의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이고,(Wherein, R is a linear or branched alkylene group having 1 to 8 carbon atoms,
l 및 m은 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수임).l and m are each independently an integer from 1 to 30).
3. 위 1에 있어서, 상기 표면에 에폭시기를 포함하는 콜로이드 실리카는 하기 화학식 11 및 화학식 12로 표시되는 작용기 중 적어도 하나로 표면 처리된, 하드코팅층 형성용 조성물:3. The composition for forming a hard coat layer according to the above 1, wherein the colloidal silica containing an epoxy group on the surface is surface-treated with at least one of functional groups represented by the following Chemical Formulas 11 and 12:
[화학식 11] [Formula 11]
[화학식 12][Formula 12]
(식 중에서, A 및 B는 서로 독립적으로 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄인 알킬렌기이고,(Wherein, A and B are each independently 2 to 6 straight-chain or branched alkylene groups,
"*"은 결합손임)."*" is a bond).
4. 위 1에 있어서, 상기 실록산 수지는 다분산지수(PDI)가 2.0 내지 4.0인, 하드코팅층 형성용 조성물.4. The composition of the above 1, wherein the siloxane resin has a polydispersity index (PDI) of 2.0 to 4.0.
5. 위 1에 있어서, 상기 실록산 수지는 중량평균분자량이 1,000 내지 20,000인, 하드코팅층 형성용 조성물.5. The composition of the above 1, wherein the siloxane resin has a weight average molecular weight of 1,000 to 20,000.
6. 위 1에 있어서, 상기 실록산 수지는 중량평균분자량이 5,000 내지 15,000인, 하드코팅층 형성용 조성물.6. The composition of the above 1, wherein the siloxane resin has a weight average molecular weight of 5,000 to 15,000.
7. 위 1에 있어서, 상기 실록산 수지는 에폭시기 당량이 3.0 내지 6.3mmol/g인, 하드코팅층 형성용 조성물.7. The composition of the above 1, wherein the siloxane resin has an epoxy group equivalent of 3.0 to 6.3 mmol/g.
8. 위 1에 있어서, 상기 실록산 수지는 아릴기를 갖는 모노머를 모노머 총 중량 중 10중량% 이하로 포함하여 중합된 것인, 하드코팅층 형성용 조성물.8. The composition for forming a hard coating layer according to the above 1, wherein the siloxane resin is polymerized by including a monomer having an aryl group in an amount of 10% by weight or less based on the total weight of the monomer.
9. 위 1에 있어서, 상기 실록산 수지는 UV흡수 스펙트럼 피크가 200 내지 250nm 파장에서 최대 흡광도를 갖는, 하드코팅층 형성용 조성물.9. The composition for forming a hard coating layer according to the above 1, wherein the siloxane resin has a UV absorption spectrum peak having a maximum absorbance at a wavelength of 200 to 250 nm.
10. 위 1에 있어서, 상기 가교제는 하드코팅층 형성용 조성물 총 중량 중 5 내지 70중량%로 포함되는, 하드코팅층 형성용 조성물.10. The composition for forming a hard coat layer according to 1 above, wherein the crosslinking agent is included in an amount of 5 to 70% by weight of the total weight of the composition for forming a hard coat layer.
11. 위 1에 있어서, 상기 콜로이드 실리카는 하드코팅층 형성용 조성물 총 중량 중 5 내지 70중량%로 포함되는, 하드코팅층 형성용 조성물.11. The composition for forming a hard coat layer according to the above 1, wherein the colloidal silica is included in an amount of 5 to 70% by weight of the total weight of the composition for forming a hard coat layer.
12. 적어도 일면에 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 하드코팅층 형성용 조성물로 형성된 하드코팅층을 구비한 기재를 포함하는, 하드코팅 필름.12. A hard coat film comprising a substrate having a hard coat layer formed of the composition for forming a hard coat layer of any one of claims 1 to 11 on at least one surface.
13. 위 12에 있어서, 상기 하드코팅층은 85℃, 90% 상대습도 조건에서 1,000시간 방치 전후의 색도 b값의 변화율이 5% 이내인, 하드코팅 필름.13. The hard coating film of the above 12, wherein the rate of change of the chromaticity b value before and after leaving the hard coat layer at 85° C. and 90% relative humidity for 1,000 hours is within 5%.
14. 위 12의 하드코팅 필름을 구비한 화상 표시 장치.
14. An image display device having the hard coating film of 12 above.
본 발명의 조성물은 현저히 개선된 경도를 갖는 하드코팅층을 형성할 수 있다.The composition of the present invention can form a hard coating layer having significantly improved hardness.
또한, 본 발명의 조성물은 유연성이 우수하며 경화 수축을 현저히 억제할 수 있는 하드코팅층을 형성할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 하드코팅층을 구비한 하드코팅 필름은 별도의 컬 억제층을 구비하지 않고도 우수한 유연성을 확보할 수 있다.
In addition, the composition of the present invention has excellent flexibility and can form a hard coating layer that can significantly suppress curing shrinkage. Accordingly, the hard coating film having a hard coating layer of the present invention can secure excellent flexibility without a separate curl suppression layer.
도 1은 본 발명의 하드코팅층 형성용 조성물로 형성된 하드코팅층을 구비한 하드코팅 필름의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 하드코팅층 형성용 조성물로 형성된 하드코팅층을 구비한 하드코팅 필름에 대하여 굴곡 시험을 수행하는 일 구현예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 하드코팅층 형성용 조성물로 형성된 하드코팅층을 구비한 하드코팅 필름에 대하여 굴곡 시험을 수행하는 일 구현예를 개략적으로 도시한 것이다.1 is a schematic cross-sectional view of a hard coat film having a hard coat layer formed of the composition for forming a hard coat layer of the present invention.
Figure 2 schematically shows one embodiment of performing a bending test on a hard coating film having a hard coating layer formed of the composition for forming a hard coating layer of the present invention.
Figure 3 schematically shows an embodiment of performing a bending test on a hard coating film having a hard coating layer formed of the composition for forming a hard coating layer of the present invention.
본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하는 가교제; 표면에 에폭시기를 포함하며 평균 입경이 1 내지 200㎚인 콜로이드 실리카; 중량평균분자량이 500 내지 30,000인 에폭시 실록산 수지; 및 광개시제를 포함함으로써, 현저히 개선된 경도를 갖고, 유연성이 우수하여 컬이 최소화된 하드코팅층을 형성할 수 있는 하드코팅층 형성용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a crosslinking agent containing a compound represented by Formula 1; Colloidal silica containing an epoxy group on the surface and having an average particle diameter of 1 to 200 nm; an epoxy siloxane resin having a weight average molecular weight of 500 to 30,000; And by including a photoinitiator, it has remarkably improved hardness, it relates to a composition for forming a hard coat layer that can form a hard coat layer with minimized curl due to excellent flexibility.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<하드코팅층 형성용 조성물><Composition for forming a hard coat layer>
본 발명의 하드코팅층 형성용 조성물은 가교제, 콜로이드 실리카, 에폭시 실록산 수지 및 광개시제를 포함한다.
The composition for forming a hard coat layer of the present invention includes a crosslinking agent, colloidal silica, an epoxy siloxane resin, and a photoinitiator.
가교제crosslinking agent
본 발명에 따른 가교제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 가교 결합을 촉진함과 동시에 조성물이 적정 점도를 유지할 수 있도록 하는 성분이다.The crosslinking agent according to the present invention includes a compound represented by the following Chemical Formula 1, and is a component that promotes crosslinking and allows the composition to maintain an appropriate viscosity.
[화학식 1][Formula 1]
식 중에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이이고, X는 단일 결합; 카르보닐기; 카르보네이트기; 에테르기; 티오에테르기; 에스테르기; 아미드기; 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기, 알킬리덴기, 또는 알콕실렌기; 탄소수 1 내지 6의 사이클로알킬렌기 또는 사이클로알킬리덴기; 또는 이들의 연결기;이다.In the formula, R 1 and R 2 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and X is a single bond; carbonyl group; carbonate group; ether group; thioether group; ester group; amide group; a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, an alkylidene group, or an alkoxyylene group; a cycloalkylene group or cycloalkylidene group having 1 to 6 carbon atoms; or a linking group thereof;
본 명세서에 "단일 결합"이란, 다른 작용기 없이 직접 연결된 구조를 의미하며, 예를 들면 상기 화학식 1에 있어서, 두개의 고리형 에폭시 구조가 직접 연결된 것을 의미하며, 또한, 본 발명에서 "연결기"란, 전술한 치환기들이 2개 이상 연결된 것을 의미한다. As used herein, "single bond" means a structure directly connected without other functional groups, for example, in Chemical Formula 1, two cyclic epoxy structures are directly connected, and, in the present invention, "linking group" means , means that two or more of the aforementioned substituents are connected.
또한, 상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2의 치환 위치는 특별히 한정되지 않으나, 에폭시기가 연결된 탄소를 기준으로 3번 위치에 치환되는 것이 보다 바람직하다.In addition, in Formula 1, the substitution position of R 1 and R 2 is not particularly limited, but is more preferably substituted at the 3-position based on the carbon to which the epoxy group is connected.
전술한 화합물들은 상기 화학식 1의 구조를 가짐으로써 분자 내에 고리형 에폭시 구조를 포함하면서도 조성물의 점도를 적정 범위로 낮출 수 있다. 이러한 점도 저하는 조성물의 도포성을 향상시킬 뿐 아니라, 에폭시기의 반응성을 더욱 향상시켜, 경화 반응을 촉진시킬 수 있는 것으로 판단된다. 또한 이들은 본 발명의 에폭시 실록산 수지와 반응을 통해 고경도 및 변색 방지를 구현할 수 있는 것으로 판단된다.By having the structure of Formula 1, the above-mentioned compounds may lower the viscosity of the composition to an appropriate range while including a cyclic epoxy structure in the molecule. This decrease in viscosity not only improves the applicability of the composition, but also further improves the reactivity of the epoxy group, and it is determined that the curing reaction can be accelerated. In addition, it is determined that they can implement high hardness and discoloration prevention through reaction with the epoxy siloxane resin of the present invention.
본 발명에서 사용되는 화합물의 구체적인 예를 들면, 하기 화학식 2 내지 10으로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들은 단독으로 또는 2 종이상 혼합하여 사용될 수 있다.A specific example of the compound used in the present invention may be a compound represented by the following Chemical Formulas 2 to 10, but is not limited thereto, and these may be used alone or in a mixture of two or more.
[화학식 2][Formula 2]
[화학식 3][Formula 3]
[화학식 4][Formula 4]
[화학식 5][Formula 5]
[화학식 6][Formula 6]
[화학식 7][Formula 7]
[화학식 8][Formula 8]
[화학식 9][Formula 9]
[화학식 10][Formula 10]
식 중에서, R은 탄소수 1 내지 8의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이고, l 및 m은 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이다.In the formula, R is a linear or branched alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, and l and m are each independently an integer of 1 to 30.
또한, 본 발명의 하드코팅층 형성용 조성물은 본 발명에 따른 에폭시 화합물을 포함하여 열경화제를 따로 사용하지 않더라도 보다 우수한 경도 및 굴곡 특성을 갖도록 한다.In addition, the composition for forming a hard coat layer of the present invention has better hardness and flexural properties without using a separate thermosetting agent including the epoxy compound according to the present invention.
가교제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 하드코팅층 형성용 조성물 총 중량 중 5 내지 70중량%로 포함될 수 있다. 에폭시 화합물의 함량이 상기 범위 내인 경우 조성물의 경화 효율을 더욱 개선하여 우수한 경도를 가지면서도 우수한 굴곡 특성 및 컬이 방지된 하드코팅층을 형성할 수 있다.
The content of the crosslinking agent is not particularly limited, and for example, may be included in an amount of 5 to 70% by weight based on the total weight of the composition for forming a hard coat layer. When the content of the epoxy compound is within the above range, it is possible to further improve the curing efficiency of the composition to form a hard coating layer having excellent flexural properties and preventing curl while having excellent hardness.
콜로이드 실리카colloidal silica
본 발명의 하드코팅층 형성용 조성물은 표면에 에폭시기를 포함하며 평균 입경이 1 내지 200㎚인 콜로이드 실리카를 포함함으로써, 하드코팅층의 투명성을 우수하게 유지하면서도 경도를 현저히 개선한다.The composition for forming a hard coat layer of the present invention includes an epoxy group on the surface and colloidal silica having an average particle diameter of 1 to 200 nm, thereby significantly improving hardness while maintaining excellent transparency of the hard coat layer.
본 발명에 따른 콜로이드 실리카는 표면에 에폭시기를 포함하여 후술할 에폭시 실록산 수지의 에폭시기와 콜로이드 실리카의 에폭시기가 공유 결합을 형성하여, 에폭시 실록산 수지와 콜로이드 실리카의 결합력이 강해져서 하드코팅층의 경도를 향상시킨다.The colloidal silica according to the present invention includes an epoxy group on the surface and forms a covalent bond between the epoxy group of the epoxy siloxane resin and the epoxy group of the colloidal silica, which will be described later. .
본 발명에 따른 콜로이드 실리카는 표면에 에폭시기를 포함하는 것이라면 특별히 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 용매에 콜로이드 실리카를 분산시킨 콜로이드 용액이나 분산 용매를 함유하지 않는 미분말의 콜로이달 실리카 등을 에폭시기를 포함하도록 표면 처리한 것을 들 수 있다. The colloidal silica according to the present invention can be used without particular limitation as long as it contains an epoxy group on the surface. For example, a colloidal solution in which colloidal silica is dispersed in a solvent or fine powder colloidal silica that does not contain a dispersion solvent contains an epoxy group. The thing surface-treated so that it may be mentioned is mentioned.
콜로이드 실리카를 분산시키는 용매로는 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, n-부탄올 등의 알코올류; 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 다가 알코올류 및 그 유도체; 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트 등의 에스테르류; 톨루엔, 크실렌 등의 비극성 용매; 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴레이트류: 및 그 외의 유기 용제 등을 사용할 수 있다.Examples of the solvent for dispersing colloidal silica include alcohols such as water, methanol, ethanol, isopropanol, and n-butanol; polyhydric alcohols and derivatives thereof such as ethylene glycol, ethylene glycol monoethyl ether, and propylene glycol monomethyl ether; ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone; esters such as ethyl acetate and butyl acetate; non-polar solvents such as toluene and xylene; (meth)acrylates such as 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth)acrylate: and other organic solvents can be used. have.
본 발명의 표면에 에폭시기를 포함하는 콜로이드 실리카는 하기 화학식 11 및 화학식 12로 표시되는 작용기 중 적어도 하나로 표면 처리된 것 일 수 있다.The colloidal silica having an epoxy group on the surface of the present invention may be surface-treated with at least one of functional groups represented by the following Chemical Formulas 11 and 12.
[화학식 11][Formula 11]
[화학식 12][Formula 12]
(식 중에서, A 및 B는 서로 독립적으로 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄인 알킬렌기이고,(Wherein, A and B are each independently 2 to 6 straight-chain or branched alkylene groups,
"*"은 결합손임)."*" is a bond).
콜로이드 실리카를 표면 처리하여 실리카 표면에 에폭시기를 포함하게 하는 방법으로는 특별한 제한 없이 공지된 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들면 건식법과 습식법을 들 수 있다. 건식법은 교반기를 이용하여 실리카 분말을 고속으로 교반시키고 커플링제 등의 처리제와 균일하게 분산시켜 처리하는 방법이다. 습식법은 용제 등에 실리카를 분산시켜 슬러리화 한 것에 커플링제 등의 처리제를 첨가하여 교반하는 것으로 처리하는 방법이다As a method of surface-treating colloidal silica to include an epoxy group on the silica surface, a known method may be used without any particular limitation, and examples thereof include a dry method and a wet method. The dry method is a method in which silica powder is stirred at high speed using a stirrer and uniformly dispersed with a treatment agent such as a coupling agent for treatment. The wet method is a method of processing by adding a processing agent such as a coupling agent to a slurry obtained by dispersing silica in a solvent and stirring.
더욱 구체적으로는 콜로이드 실리카를 표면에 에폭시기를 포함하는 실란커플링제 등을 사용하여 실리카 표면에 에폭시기를 포함하도록 표면 처리하는 방법을 들 수 있다.More specifically, a method of surface-treating colloidal silica to include an epoxy group on the surface of the silica using a silane coupling agent or the like having an epoxy group on the surface thereof is exemplified.
실란커플링제는 에폭시기를 포함하는 것이라는 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 하기 화학식 13으로 표시되는 화합물일 수 있다.The silane coupling agent may be used without any particular limitation that it contains an epoxy group, and for example, may be a compound represented by the following Chemical Formula 13.
[화학식 13][Formula 13]
R3Si(OR4)3 R 3 Si(OR 4 ) 3
(식 중 R3은 에폭시기를 갖는 치환기이며, R4는 탄소수 1 내지 4의 알킬기임).(Wherein, R 3 is a substituent having an epoxy group, and R 4 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms).
R3으로는, 에폭시기를 갖는 치환기이면 특히 제한은 없지만, 바람직하게는 글리시독시 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 에폭시 구조를 갖는 탄소수 5 내지 8의 사이클로알킬기로 치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 들 수 있다. 구체적으로는 예를 들면, β-글리시독시 에틸기, γ-글리시독시 프로필기, γ-글리시독시 부틸기, β-(3,4-에폭시 사이클로헥실) 에틸기, γ-(3,4-에폭시 사이클로헥실) 프로필기, β-(3,4-에폭시 사이클로 헵틸) 에틸기, β-(3,4-에폭시 사이클로헥실) 프로필기, β-(3,4-에폭시 사이클로헥실) 부틸기,β-(3,4-에폭시 사이클로헥실) 펜틸기 등을 들 수 있다. 보다 바람직하게는 글리시독시 탄소수 2 내지 3의 알킬기 또는 에폭시 구조를 갖는 탄소수 5 내지 6의 사이클로알킬기로 치환된 탄소수 1 내지 2의 알킬기를 들 수 있고 구체적으로는β-글리시독시 에틸기, γ-글리시독시 프로필기, β-(3,4-에폭시 사이클로헥실) 에틸기 등을 들 수 있다.R 3 is not particularly limited as long as it is a substituent having an epoxy group, but preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms substituted with a glycidoxy alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a cycloalkyl group having 5 to 8 carbon atoms having an epoxy structure. can Specifically, for example, β-glycidoxy ethyl group, γ-glycidoxy propyl group, γ-glycidoxy butyl group, β-(3,4-epoxy cyclohexyl)ethyl group, γ-(3,4- Epoxy cyclohexyl) propyl group, β-(3,4-epoxy cycloheptyl) ethyl group, β-(3,4-epoxy cyclohexyl) propyl group, β-(3,4-epoxy cyclohexyl) butyl group, β- (3,4-epoxy cyclohexyl) pentyl group, etc. are mentioned. More preferably, a glycidoxy alkyl group having 2 to 3 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms substituted with a cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms having an epoxy structure is mentioned. Specifically, β-glycidoxy ethyl group, γ- A glycidoxy propyl group, the (beta)-(3,4-epoxy cyclohexyl) ethyl group, etc. are mentioned.
R3이 글리시독시 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 에폭시 구조를 갖는 탄노수 5 내지 8의 사이클로알킬기로 치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 에폭시기를 갖는 화합물을 단독 또는 혼합해 사용할 수 있다.R 3 is a glycidoxy alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a cycloalkyl group having 5 to 8 carbon atoms having an epoxy structure. A compound having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an epoxy group may be used alone or in combination.
식(1)의 에폭시 기를 갖는 알콕시 규소 화합물에 있어서의 R2로서는(C1~C4) 알킬기가 들 수 있고 구체적으로는 예를 들면, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, s-부틸기, t-부틸기등 이며, 하기 축합 반응에 있어서의 반응성으로부터 메틸 기 또는 에틸기가 바람직하다.As R2 in the alkoxy silicon compound which has an epoxy group of Formula (1), a (C1-C4) alkyl group is mentioned, Specifically, For example, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group group, s-butyl group, t-butyl group, and the like, and preferably a methyl group or an ethyl group from the viewpoint of reactivity in the following condensation reaction.
화학식 13으로 표시되는 에폭시기를 갖는 실란커플링제로는, 예를 들면, β-글리시독시 에틸트리메톡시실란,β-글리시독시 에틸트리에톡시실란,γ-글리시독시 프로필트리메톡시실란,γ-글리시독시 프로필트리에톡시실란,β-(3,4-에폭시 사이클로헥실) 에틸트리메톡시실란,β-(3,4-에폭시 사이클로헥실) 에틸트리에톡시실란 등을 들 수 있다.Examples of the silane coupling agent having an epoxy group represented by the formula (13) include β-glycidoxy ethyltrimethoxysilane, β-glycidoxy ethyltriethoxysilane, and γ-glycidoxy propyltrimethoxysilane. , γ-glycidoxy propyltriethoxysilane, β-(3,4-epoxy cyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, β-(3,4-epoxy cyclohexyl) ethyltriethoxysilane, etc. are mentioned. .
이들의 실란커플링제 화합물은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.These silane coupling agent compounds can be used individually or in mixture of 2 or more types.
또한, 본 발명에 따른 콜로이드 실리카는 평균 입경이 1 내지 200㎚이며, 이러한 나노 크기의 실리카 입자를 포함함으로써 투과율에 영향을 미치지 않아 투명성을 우수하게 유지하면서도 경도를 개선시킬 수 있다. 평균 입경이 1nm 미만이면 경도 개선 효과가 미비하고, 200nm 초과이면 하드 코팅층의 이물로 작용될 수 있다. 콜로이드 실리카의 평균 입경은 바람직하게는 1 내지 100㎚일 수 있으며 보다 바람직하게는 5 내지 30㎚일 수 있다. 상기 범위에서 경도 개선 효과가 우수하면서 투명성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the colloidal silica according to the present invention has an average particle diameter of 1 to 200 nm, and by including such nano-sized silica particles, the transmittance is not affected, thereby improving the hardness while maintaining excellent transparency. If the average particle diameter is less than 1 nm, the hardness improvement effect is insignificant, and if it exceeds 200 nm, it may act as a foreign material of the hard coating layer. The average particle diameter of the colloidal silica may be preferably 1 to 100 nm, and more preferably 5 to 30 nm. In the above range, it is possible to prevent a decrease in transparency while having an excellent effect of improving hardness.
본 발명에 따른 콜로이드 실리카의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 하드코팅층 형성용 조성물 총 중량 중 5 내지 70중량%로 포함될 수 있다. 콜로이드 실리카의 함량이 상기 범위 내인 경우 경도 개선 효과를 발휘하며 적절한 점도를 유지해 우수한 코팅성을 나타내며 우수한 굴곡 특성 및 컬이 방지된 하드코팅층을 형성할 수 있다.
The content of colloidal silica according to the present invention is not particularly limited, and may be included, for example, in an amount of 5 to 70% by weight based on the total weight of the composition for forming a hard coat layer. When the content of colloidal silica is within the above range, a hardness improvement effect is exhibited, an appropriate viscosity is maintained, an excellent coating property is exhibited, and a hard coating layer with excellent flexural properties and curling resistance can be formed.
에폭시 epoxy 실록산siloxane 수지 profit
본 발명의 에폭시 실록산 수지는 에폭시기를 갖는 실록산 수지를 의미하는 것으로서, 상기 에폭시기는 지환식 에폭시기, 지방족 에폭시기, 방향족 에폭시기 또는 이들의 혼합일 수 있으며, 바람직하게는 에폭시기를 갖는 실세스퀴옥산일 수 있다.The epoxy siloxane resin of the present invention means a siloxane resin having an epoxy group, and the epoxy group may be an alicyclic epoxy group, an aliphatic epoxy group, an aromatic epoxy group, or a mixture thereof, preferably silsesquioxane having an epoxy group. .
본 발명에 따른 에폭시 실록산 수지는 중량평균분자량이 500 내지 30,000이고, 고경도 및 공정성을 동시에 확보한다는 측면에서 바람직하게는 1,000 내지 20,000이고, 보다 바람직하게는 5,000 내지 15,000이다.The epoxy siloxane resin according to the present invention has a weight average molecular weight of 500 to 30,000, preferably 1,000 to 20,000, and more preferably 5,000 to 15,000 in terms of securing high hardness and fairness at the same time.
바람직하게는, 에폭시 실록산 수지의 다분산지수(PDI)는 2.0 내지 4.0일 수 있다. 다분산지수가 2.0 미만이면 하드 코팅층의 경도와 연성의 두 물성을 동시에 만족하기 힘들고, 4.0 초과이면 연성에 관한 물성이 과대 발현하게 된다.Preferably, the polydispersity index (PDI) of the epoxy siloxane resin may be 2.0 to 4.0. If the polydispersity index is less than 2.0, it is difficult to simultaneously satisfy both the hardness and ductility of the hard coating layer, and if it exceeds 4.0, the physical properties related to ductility are overexpressed.
본 발명의 하드코팅층 형성용 조성물은 상기 특정 범위의 중량평균분자량 및 다분산지수를 갖는 에폭시 실록산 수지를 사용함으로써, 경도를 현저히 개선할 수 있다. 뿐만 아니라, 유연성도 현저히 개선되어 휨변형을 억제할 수 있다.The composition for forming a hard coat layer of the present invention can significantly improve hardness by using an epoxy siloxane resin having a weight average molecular weight and a polydispersity index in the specific range. In addition, flexibility is remarkably improved, and bending deformation can be suppressed.
에폭시 실록산 수지의 에폭시기 당량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 3.0 내지 6.3 mmol/g일 수 있다. 에폭시기 당량이 상기 범위 내인 경우 중합시에 치밀한 가교를 이루어 경도를 현저히 개선할 수 있다.The epoxy group equivalent of the epoxy siloxane resin is not particularly limited, and may be, for example, 3.0 to 6.3 mmol/g. When the epoxy group equivalent is within the above range, it is possible to significantly improve hardness by forming dense crosslinking during polymerization.
본 발명에 따른 에폭시 실록산 수지는 물의 존재 하에 에폭시기를 갖는 알콕시 실란 단독으로 또는 에폭시기를 갖는 알콕시 실란과 이종의 알콕시 실란 간의 가수 분해 및 축합 반응을 통해 제조될 수 있다.The epoxy siloxane resin according to the present invention can be prepared through hydrolysis and condensation reaction between an alkoxy silane having an epoxy group alone or an alkoxy silane having an epoxy group and a heterogeneous alkoxy silane in the presence of water.
하기 반응식 1 내지 반응식 3은 물과 촉매의 존재 하에 알콕시 실란의 가수분해와 축합 반응을 개략적으로 나타낸 것이다.Schemes 1 to 3 below schematically show hydrolysis and condensation reactions of alkoxysilanes in the presence of water and a catalyst.
[반응식 1][Scheme 1]
[반응식 2][Scheme 2]
[반응식 3][Scheme 3]
상기 반응식 1 내지 3에서, R은 직쇄 또는 분지쇄인 탄소수 1 내지 7의 알킬기이고, R'은 에폭시기를 포함하는 직쇄 또는 분지쇄인 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 20의 알케닐기, 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, C6 내지 20의 아릴기, 아크릴기, 메타크릴기, 할로겐기, 아미노기, 머캅토기, 에테르기, 에스테르기, 카르보닐기, 카르복실기, 비닐기, 나이트로기, 술폰기 및 알키드기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 작용기를 포함할 수 있다.In Schemes 1 to 3, R is a linear or branched alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, R' is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms including an epoxy group, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and carbon number 3-20 alkenyl group, C2-20 alkynyl group, C6-20 aryl group, acrylic group, methacryl group, halogen group, amino group, mercapto group, ether group, ester group, carbonyl group, carboxyl group, vinyl group, It may include at least one functional group selected from the group consisting of a nitro group, a sulfone group, and an alkyd group.
상기의 반응식 1은 출발 물질인 알콕시 실란의 알콕시기가 물에 의해 가수분해되어 수산화기를 형성하는 것을 나타낸 것이다. 이를 통해 형성된 수산화기는 반응식 2 또는 반응식 3에서 볼 수 있듯이 다른 실란의 수산화기 또는 알콕시기 간의 축합반응을 통하여 실록산 결합을 형성한다. 따라서 상기 반응 속도를 조절함으로써 최종적으로 형성되는 실록산 화합물의 중량평균분자량과 분자량 분포 (PDI)를 조절할 수 있으며, 반응 온도, 촉매의 양, 종류, 용매 등이 주요 요인이 될 수 있다.Scheme 1 above shows that the alkoxy group of the alkoxy silane as a starting material is hydrolyzed by water to form a hydroxyl group. The hydroxyl group formed through this forms a siloxane bond through a condensation reaction between the hydroxyl groups or alkoxy groups of other silanes, as shown in Scheme 2 or Scheme 3. Therefore, the weight average molecular weight and molecular weight distribution (PDI) of the finally formed siloxane compound can be controlled by controlling the reaction rate, and the reaction temperature, the amount, type, and solvent of the catalyst can be major factors.
상기의 반응식을 이용하여 중량평균분자량 500 내지 30,000, 다분산지수 2.0 내지 4.0의 에폭시 실록산 수지를 제조하기 위해 촉매를 사용하게 된다. 사용가능한 촉매로는 예를 들어 염산, 아세트산, 불화수소, 질산, 황산 클로로술폰산, 요오드산, 필로인산 등의 산 촉매; 암모니아, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화바륨, 이미다졸, n-부틸아민, 디-n-부틸아민, 트리-n-부틸아민, 과염소산암모늄, 테트라메틸- 암모늄하드록사이드 등의 염기 촉매; 및 Amberite IRA-400, IRA-67 등의 이온교환수지가 있으며, 또한 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되어 사용될 수 있다.A catalyst is used to prepare an epoxy siloxane resin having a weight average molecular weight of 500 to 30,000 and a polydispersity index of 2.0 to 4.0 using the above reaction formula. Examples of the usable catalyst include acid catalysts such as hydrochloric acid, acetic acid, hydrogen fluoride, nitric acid, sulfuric acid chlorosulfonic acid, iodic acid, and phyllophosphoric acid; base catalysts such as ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, barium hydroxide, imidazole, n-butylamine, di-n-butylamine, tri-n-butylamine, ammonium perchlorate, and tetramethyl-ammonium hydroxide; and ion exchange resins such as Amberite IRA-400 and IRA-67, and may also be selected from the group consisting of combinations thereof.
촉매의 양은 특별히 제한되지 않으나, 산 촉매 및 염기 촉매의 경우 알콕시 실란 약 100 중량부에 대하여 약 0.0001 내지 약 0.01 중량부를 첨가할 수 있으며, 이온교환수지의 경우 알콕시 실란 약 100 중량부에 대해 약 1 내지 약 10 중량부를 첨가할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.The amount of the catalyst is not particularly limited, but in the case of an acid catalyst and a base catalyst, about 0.0001 to about 0.01 parts by weight may be added based on about 100 parts by weight of the alkoxy silane, and in the case of an ion exchange resin, about 1 to about 100 parts by weight of the alkoxy silane to about 10 parts by weight may be added, but may not be limited thereto.
상기의 가수분해 및 축합반응은 상온에서 약 12 시간 내지 약 7 일 정도 교반에 의해 진행될 수 있으나, 반응을 촉진하기 위해서는 약 60℃ 내지 약 100℃에서 약 2 시간 내지 약 72 시간 동안 교반할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.The hydrolysis and condensation reaction may be carried out by stirring at room temperature for about 12 hours to about 7 days, but in order to promote the reaction, stirring may be performed at about 60° C. to about 100° C. for about 2 hours to about 72 hours. , which may not be limited thereto.
상기 반응식 1 내지 반응식 3에서 볼 수 있듯이, 반응이 일어나면 부산물인 알코올 및 물이 생성되는데 이를 제거함으로써 역반응을 줄이고 정반응을 유도할 수 있으며 이를 통해 반응속도를 조절할 수 있다. 또한 반응이 종료되었을 시 실록산 수지 내에 잔존하는 알코올 및 물은 감압 하에서 약 10 분 내지 약 60 분 동안 약 60℃ 내지 약 100℃의 조건을 가함으로써 제거될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.As can be seen in Schemes 1 to 3, when the reaction occurs, alcohol and water, which are by-products, are generated. By removing these, a reverse reaction can be reduced and a forward reaction can be induced, thereby controlling the reaction rate. In addition, when the reaction is completed, alcohol and water remaining in the siloxane resin may be removed by applying a condition of about 60° C. to about 100° C. under reduced pressure for about 10 minutes to about 60 minutes, but may not be limited thereto.
본 발명의 일 구현예예 따른 에폭시 실록산 수지의 제조에 사용되는 에폭시기를 갖는 알콕시 실란은 하기 화학식 14로 예시될 수 있다:The alkoxy silane having an epoxy group used in the preparation of the epoxy siloxane resin according to an embodiment of the present invention may be exemplified by the following Chemical Formula 14:
[화학식 14][Formula 14]
R1 nSi(OR2)4-n R 1 n Si(OR 2 ) 4-n
(식 중에서, R1은 탄소수 3 내지 6의 에폭시시클로알킬기 또는 옥시라닐기로 치환된 직쇄 또는 분지쇄인 탄소수 1 내지 6의 알킬기로서 산소로 중단될 수 있고,(Wherein, R 1 is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms substituted with an epoxycycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms or an oxiranyl group, and may be interrupted by oxygen,
R2는 직쇄 또는 분지쇄인 탄소수 1 내지 7의 알킬기이며,R 2 is a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 7 carbon atoms,
n은 1 내지 3의 정수임).n is an integer from 1 to 3).
상기 화학식 14로 표시되는 알콕시 실란은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The alkoxysilane represented by Formula 14 is not particularly limited, and for example, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilane , 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane, and the like. These can be used individually or in mixture of 2 or more types.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 에폭시 실록산 수지는 에폭시기를 가지는 알콕시 실란 단독으로 제조될 수도 있지만 또한, 에폭시기를 가지는 알콕시 실란과 이종의 알콕시 실란 간의 가수분해와 축합반응을 통해서도 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the epoxy siloxane resin may be prepared by an alkoxysilane having an epoxy group alone, but also may be prepared through hydrolysis and condensation reaction between an alkoxysilane having an epoxy group and a heterogeneous alkoxysilane, but, may not be limited.
이종의 알콕시 실란은 하기 화학식 15로 표시되는 알콕시 실란으로부터 1 종 이상 선택하여 사용할 수 있다:The heterogeneous alkoxy silane may be used by selecting one or more types from the alkoxy silanes represented by the following formula (15):
[화학식 15][Formula 15]
R3 mSi(OR4)4-m;R 3 m Si(OR 4 ) 4-m ;
(식 중, R3는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 20의 알케닐기, 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, C6 내지 20의 아릴기, 아크릴기, 메타크릴기, 할로겐기, 아미노기, 머캅토기, 에테르기, 에스테르기, 카르보닐기, 카르복실기, 비닐기, 나이트로기, 술폰기 및 알키드기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 작용기를 포함할 수 있고,(Wherein, R 3 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 3 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an acrylic group, methacryl group It may include at least one functional group selected from the group consisting of a group, a halogen group, an amino group, a mercapto group, an ether group, an ester group, a carbonyl group, a carboxyl group, a vinyl group, a nitro group, a sulfone group and an alkyd group,
R4는 직쇄 또는 분지쇄인 탄소수 1 내지 7의 알킬기이고, m은 0 내지 3의 정수임).R 4 is a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and m is an integer of 0 to 3).
상기 화학식 15로 표시되는 알콕시 실란은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 다이메틸다이메톡시실란, 다이메틸다이에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 다이페닐다이메톡시실란, 다이페닐다이에톡시실란, 트리페닐메톡시실란, 트리페닐에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필에틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시)실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미노에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 클로로프로필트리에톡시실란, 헵타데카플루오르데실트리메톡시실란 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The alkoxysilane represented by Formula 15 is not particularly limited, and for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, dimethyldimethoxy Silane, dimethyldiethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, triphenylmethoxysilane, triphenylethoxysilane, ethyltrie Toxysilane, propylethyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltripropoxysilane, N-(3-acryloxy-2-hydroxypropyl)-3-aminopropyltrimethoxy silane, N-(3-acryloxy-2-hydroxypropyl)-3-aminopropyltriethoxysilane, N-(3-acryloxy-2-hydroxypropyl)-3-aminopropyltripropoxysilane, 3-acryloxypropylmethylbis(trimethoxy)silane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltripropoxysilane, 3-(meth)acryl Oxypropyltrimethoxysilane, 3-(meth)acryloxypropyltriethoxysilane, 3-(meth)acryloxypropyltripropoxysilane, N-(aminoethyl-3-aminopropyl)trimethoxysilane, N -(2-Aminoethyl-3-aminopropyl)triethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, chloropropyltrimethoxysilane, chloropropyltriethoxysilane, hepta Decafluordecyltrimethoxysilane etc. are mentioned. These can be used individually or in mixture of 2 or more types.
바람직하게는 본 발명에 따른 에폭시 실록산 수지는 아릴기를 갖는 모노머를 소량으로 포함하여 중합된 것일 수 있다. 예를 들면 아릴기를 갖는 모노머가 모노머 총 중량 중 10중량% 이하로 포함되어 중합된 것일 수 있다. 아릴기를 갖는 모노머의 함량이 모노머 총 중량 중 10중량% 초과이면 하드코팅층의 황변 현상이 발생할 수 있다.Preferably, the epoxy siloxane resin according to the present invention may be polymerized by including a small amount of a monomer having an aryl group. For example, the monomer having an aryl group may be polymerized by including 10% by weight or less of the total weight of the monomer. If the content of the monomer having an aryl group is more than 10% by weight based on the total weight of the monomer, yellowing of the hard coating layer may occur.
본 발명에 따른 에폭시 실록산 수지는 황변 현상 억제를 위해 아릴기를 갖는 모노머를 소량으로, 가장 바람직하게는 아릴기를 갖는 모노머를 포함하지 않고 중합된 것일 수 있다.The epoxy siloxane resin according to the present invention may be polymerized without including a monomer having an aryl group in a small amount, and most preferably, a monomer having an aryl group in order to suppress yellowing.
또한, 상기 에폭시 실록산 수지는 UV흡수 스펙트럼 피크가 200 내지 250nm 파장에서 최대 흡광도를 보이는 것일 수 있다. 상기 파장에서 최대 흡광도를 보이는 경우, 본 발명의 조성물로 제조된 하드코팅층의 황변을 최소화 할 수 있다.In addition, the epoxy siloxane resin may have a UV absorption spectrum peak exhibiting a maximum absorbance at a wavelength of 200 to 250 nm. When the maximum absorbance is shown at the above wavelength, yellowing of the hard coating layer prepared with the composition of the present invention can be minimized.
에폭시 실록산 수지의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 하드코팅층 형성용 조성물 총 중량 중 5 내지 70중량%로 포함될 수 있다. 에폭시 실록산 수지의 함량이 상기 범위 내인 경우 경도 개선 효과를 발휘하며 우수한 굴곡 특성 및 컬이 방지된 하드코팅층을 형성할 수 있다.
The content of the epoxy siloxane resin is not particularly limited, and for example, may be included in an amount of 5 to 70% by weight based on the total weight of the composition for forming a hard coat layer. When the content of the epoxy siloxane resin is within the above range, it is possible to exhibit the effect of improving hardness and form a hard coating layer having excellent bending properties and preventing curl.
광개시제photoinitiator
광개시제로는 상기 에폭시 실록산 수지 및 에폭시계 모노머의 중합을 개시할 수 있는 광양이온 개시제가 사용될 수 있다.As the photoinitiator, a photocationic initiator capable of initiating polymerization of the epoxy siloxane resin and the epoxy-based monomer may be used.
광양이온 개시제로는 예를 들면 오니움염 및/또는 유기금속 염 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 다이아릴요오드니움 염, 트리아릴설포니움 염, 아릴디아조니움 염, 철-아렌 복합체 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The photocationic initiator may be, for example, an onium salt and/or an organometallic salt, but is not limited thereto. For example, diaryliodonium salts, triarylsulfonium salts, aryldiazonium salts, iron-arene complexes and the like can be used. These can be used individually or in mixture of 2 or more types.
광개시제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 하드코팅층 형성용 조성물 총 중량 중 0.1 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 광개시제의 함량이 상기 범위 내인 경우 조성물의 경화 효율을 우수하게 유지하고, 경화 후 잔존 성분으로 인한 물성 저하를 방지할 수 있다.
The content of the photoinitiator is not particularly limited, and for example, may be included in an amount of 0.1 to 20% by weight of the total weight of the composition for forming a hard coating layer. When the content of the photoinitiator is within the above range, it is possible to maintain excellent curing efficiency of the composition and prevent deterioration of physical properties due to residual components after curing.
본 발명의 하드코팅층 형성용 조성물은 용제를 더 포함할 수 있다.The composition for forming a hard coat layer of the present invention may further include a solvent.
본 발명에 따른 용제는 특별히 한정되지 않고 당 분야에 공지된 용제를 사용할 수 있으며, 예를 들면 알코올계(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 메틸셀루소브, 에틸솔루소브 등), 케톤계(메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 시클로헥사논 등), 헥산계(헥산, 헵탄, 옥탄 등), 벤젠계(벤젠, 톨루엔, 자일렌 등) 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The solvent according to the present invention is not particularly limited, and solvents known in the art may be used, for example, alcohol-based (methanol, ethanol, isopropanol, butanol, methyl cellulose, ethyl sol-sorb, etc.), ketone-based (methyl Ethyl ketone, methyl butyl ketone, methyl isobutyl ketone, diethyl ketone, dipropyl ketone, cyclohexanone, etc.), hexane type (hexane, heptane, octane, etc.), benzene type (benzene, toluene, xylene, etc.) can be used These can be used individually or in mixture of 2 or more types.
본 발명에 따른 용제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 하드코팅층 형성용 조성물 총 중량 중 10 내지 60중량%로 포함될 수 있다. 용제의 함량이 상기 범위 내인 경우 적당한 점도를 유지하여 작업성이 우수하고 코팅막의 두께 조절이 용이하며 공정 속도를 향상시킬 수 있다.
The content of the solvent according to the present invention is not particularly limited, and for example, may be included in an amount of 10 to 60% by weight of the total weight of the composition for forming a hard coat layer. When the content of the solvent is within the above range, it is possible to maintain an appropriate viscosity, so that the workability is excellent, the thickness control of the coating film is easy, and the process speed can be improved.
필요에 따라, 본 발명의 하드코팅층 형성용 조성물은 권취 효율, 내블로킹성, 내마모성, 내스크래치성의 개선을 위해 활제를 더 포함할 수 있다.If necessary, the composition for forming a hard coat layer of the present invention may further include a lubricant to improve winding efficiency, blocking resistance, abrasion resistance, and scratch resistance.
본 발명에 따른 활제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스, 합성 왁스 또는 몬탄 왁스 등의 왁스류; 실리콘계 수지, 불소계 수지 등의 합성 수지류; 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The type of lubricant according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include waxes such as polyethylene wax, paraffin wax, synthetic wax or montan wax; synthetic resins such as silicone-based resins and fluorine-based resins; and the like. These can be used individually or in mixture of 2 or more types.
본 발명에 따른 활제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 하드코팅층 형성용 조성물 총 중량 중 0.1 내지 5중량%로 포함될 수 있다. 함량이 상기 범위 내인 경우 우수한 내블로킹성, 내마찰성 및 내스크래치성을 부여하면서, 그 투명성도 탁월하게 유지할 수 있다.The content of the lubricant according to the present invention is not particularly limited, and for example, may be included in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the composition for forming a hard coat layer. When the content is within the above range, while imparting excellent blocking resistance, friction resistance and scratch resistance, the transparency can also be excellently maintained.
이 외에도 필요에 따라서 항산화제, UV 흡수제, 광안정제, 열적고분자화 금지제, 레블링제, 계면활성제, 윤활제, 방오제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
In addition, if necessary, additives such as antioxidants, UV absorbers, light stabilizers, thermal polymerization inhibitors, leveling agents, surfactants, lubricants, and antifouling agents may be further included.
<하드코팅 필름><Hard coating film>
또한, 본 발명은 적어도 일면에 상기 하드코팅층 형성용 조성물로 형성된 하드코팅층(120)을 구비한 기재(110)를 포함하는 하드코팅 필름(100)을 제공한다.In addition, the present invention provides a
본 발명에 따른 기재(110)는 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차폐성, 등방성 등이 우수한 것이 바람직하며, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀계 수지, 에틸렌프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 폴리이미드계 수지; 폴리아라미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지 등으로 제조된 기재일 수 있다. 이들 수지는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The
기재(110)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 10 내지 250㎛일 수 있다.The thickness of the
하드코팅층(120)은 상기 하드코팅층 형성용 조성물을 도포하고 경화시켜 형성되는 것으로서, 도포는 다이코터, 에어 나이프, 리버스 롤, 스프레이, 블레이드, 캐스팅, 그라비아, 스핀코팅 등의 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다.The
경화의 경우, 그 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 광경화나 열경화를 단독으로, 또는 광경화 이후 열경화, 열경화 이후 광경화하는 등의 방법으로 행해질 수 있다.In the case of curing, the method is not particularly limited, and for example, photocuring or thermal curing may be performed alone, or thermal curing after photocuring, photocuring after thermal curing, or the like may be used.
하드코팅층(120)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 10 내지 100㎛일 수 있다. 두께가 상기 범위 내인 경우 컬링 현상이 거의 발생하지 않으며 우수한 경도를 갖는 하드코팅층(120)을 얻을 수 있다.The thickness of the
본 발명에 따른 하드코팅층(120)은 상기 하드코팅층 형성용 조성물로 형성되어 현저히 개선된 경도를 갖는다. 그 경도는 개별 조성의 함량, 종류 등에 따라 달라질 수 있으나, 연필 경도가 5H 이상, 전술한 각각의 조성을 바람직한 함량으로 조합하여 사용하는 경우의 최대 9H 이상일 수 있다.The
또한, 유연성이 현저히 개선되어 휨변형이 매우 적다.In addition, the flexibility is remarkably improved, and the bending deformation is very small.
뿐만 아니라, 고온고습 조건에 장시간 노출된 경우에도 황변 현상의 발생을 최소화 할 수 있다. 예를 들어, 85℃, 90% 상대 습도의 내습열 조건에서 1,000시간 방치 전후의 색도 b값의 변화율이 5% 이내일 수 있다.In addition, even when exposed to high temperature and high humidity conditions for a long time, it is possible to minimize the occurrence of yellowing. For example, the rate of change of the chromaticity b value before and after standing for 1,000 hours in a moist heat resistant condition of 85° C. and 90% relative humidity may be within 5%.
본 발명의 하드코팅 필름(100)은 표면 경도가 매우 높고, 이와 동시에 우수한 유연성도 갖는 하드코팅층(120)을 구비하여, 강화 유리에 비해 가볍고 내충격성이 우수하므로, 디스플레이 패널 최외면의 윈도우 기판으로 바람직하게 사용될 수 있다.The
또한, 본 발명은 상기 하드코팅 필름(100)을 구비한 화상 표시 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides an image display device having the hard coating film (100).
상기 하드코팅 필름(100)은 화상 표시 장치의 최외면 윈도우 기판으로 사용될 수 있고, 화상 표시 장치는 통상의 액정 표시 장치, 전계 발광 표시 장치, 플라스마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등 각종 화상 표시 장치일 수 있다.
The
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다.
Hereinafter, examples will be given to describe the present invention in detail.
제조예manufacturing example 1 One
2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 (ECTMS, TCI社)과 물 (H2O, Sigma-Aldrich社)을 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol)의 비율로 혼합하여 250 mL 2 neck 플라스크에 넣었다. 그 후 상기 혼합물에 0.1 mL의 테트라메틸암모니움하이드록사이드를 촉매와 메틸에틸케톤(MEK) 100 mL를 첨가하여 60℃에서 36 시간 동안 교반하였다. 이후, 0.45 ㎛ 테프론 필터 (Teflon filter)를 사용해 여과하여 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지를 얻었다. 상기 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지의 분자량은 GPC (gel permeation chromatography)를 이용하여 측정하였다.
2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (ECTMS, TCI) and water (H2O, Sigma-Aldrich) were mixed in a ratio of 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol) It was placed in a 250 mL 2 neck flask. Then, 0.1 mL of tetramethylammonium hydroxide as a catalyst and 100 mL of methyl ethyl ketone (MEK) were added to the mixture, followed by stirring at 60° C. for 36 hours. Then, it was filtered using a 0.45 ㎛ Teflon filter (Teflon filter) to obtain an alicyclic epoxy silsesquioxane resin. The molecular weight of the alicyclic epoxy silsesquioxane resin was measured using gel permeation chromatography (GPC).
제조예manufacturing example 2 2
2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 (ECTMS, TCI社)과 물 (H2O, Sigma-Aldrich社)을 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol)의 비율로 혼합하여 250 mL 2 neck 플라스크에 넣었다. 그 후 상기 혼합물에 0.1 mL의 테트라메틸암모니움하이드록사이드를 촉매와 MEK 50 mL를 첨가하여 70℃에서 24시간 동안 교반하였다. 이후, 0.45㎛ 테프론 필터(Teflon filter)를 사용해 여과하여 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지를 얻었다. 상기 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지의 분자량은 GPC (gel permeation chromatography)를 이용하여 측정하였다.
2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (ECTMS, TCI) and water (H 2 O, Sigma-Aldrich) in a ratio of 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol) The mixture was put into a 250 mL 2 neck flask. After that, 0.1 mL of tetramethylammonium hydroxide was added to the mixture, a catalyst and 50 mL of MEK, and the mixture was stirred at 70° C. for 24 hours. Then, it was filtered using a 0.45㎛ Teflon filter (Teflon filter) to obtain an alicyclic epoxy silsesquioxane resin. The molecular weight of the alicyclic epoxy silsesquioxane resin was measured using gel permeation chromatography (GPC).
제조예manufacturing example 3 3
2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 (ECTMS, TCI社)과 물 (H2O, Sigma-Aldrich社)을 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol)의 비율로 혼합하여 100 mL 2 neck 플라스크에 넣었다. 그 후 상기 혼합물에 0.1 mL의 테트라메틸암모니움하이드록사이드를 촉매로 첨가하여 80℃에서 24 시간 동안 교반하였다. 이후, 0.45㎛ 테프론 필터 (Teflon filter)를 사용해 여과하여 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지를 얻었다. 상기 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지의 분자량은 GPC (gel permeation chromatography)를 이용하여 측정하였다.
2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (ECTMS, TCI) and water (H2O, Sigma-Aldrich) were mixed in a ratio of 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol) It was placed in a 100 mL 2 neck flask. Then, 0.1 mL of tetramethylammonium hydroxide was added to the mixture as a catalyst, and the mixture was stirred at 80° C. for 24 hours. Then, it was filtered using a 0.45㎛ Teflon filter (Teflon filter) to obtain an alicyclic epoxy silsesquioxane resin. The molecular weight of the alicyclic epoxy silsesquioxane resin was measured using gel permeation chromatography (GPC).
제조예manufacturing example 4 4
2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 (ECTMS, TCI社)과 물 (H2O, Sigma-Aldrich社)을 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol)의 비율로 혼합하여 100 mL 2 neck 플라스크에 넣었다. 그 후 상기 혼합물에 0.1 mL의 테트라메틸암모니움하이드록사이드를 촉매와 MEK 100 mL를 첨가하여 60℃에서 36시간 동안 교반하였다. 이후, 0.45㎛ 테프론 필터 (Teflon filter)를 사용해 여과하여 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지를 얻었다. 상기 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지의 분자량은 GPC (gel permeation chromatography)를 이용하여 측정하였다.
2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (ECTMS, TCI) and water (H2O, Sigma-Aldrich) were mixed in a ratio of 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol) It was placed in a 100 mL 2 neck flask. Then, 0.1 mL of tetramethylammonium hydroxide was added to the mixture and 100 mL of MEK was added, followed by stirring at 60° C. for 36 hours. Then, it was filtered using a 0.45㎛ Teflon filter (Teflon filter) to obtain an alicyclic epoxy silsesquioxane resin. The molecular weight of the alicyclic epoxy silsesquioxane resin was measured using gel permeation chromatography (GPC).
제조예manufacturing example 5 5
2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 (ECTMS, TCI社)과 물 (H2O, Sigma-Aldrich社)을 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol)의 비율로 혼합하여 100 mL 2 neck 플라스크에 넣었다. 그 후 상기 혼합물에 1.0 mL의 테트라메틸암모니움하이드록사이드를 촉매를 첨가하여 70℃에서 36 시간 동안 교반하였다. 이후, 0.45㎛ 테프론 필터 (Teflon filter)를 사용해 여과하여 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지를 얻었다. 상기 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지의 분자량은 GPC (gel permeation chromatography)를 이용하여 측정하였다.
2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (ECTMS, TCI) and water (H2O, Sigma-Aldrich) were mixed in a ratio of 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol) It was placed in a 100 mL 2 neck flask. Then, 1.0 mL of tetramethylammonium hydroxide was added to the mixture as a catalyst, and the mixture was stirred at 70° C. for 36 hours. Then, it was filtered using a 0.45㎛ Teflon filter (Teflon filter) to obtain an alicyclic epoxy silsesquioxane resin. The molecular weight of the alicyclic epoxy silsesquioxane resin was measured using gel permeation chromatography (GPC).
제조예manufacturing example 6 6
2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 (ECTMS, TCI社)과 물 (H2O, Sigma-Aldrich社)을 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol)의 비율로 혼합하여 100 mL 2 neck 플라스크에 넣었다. 그 후 상기 혼합물에 0.2 mL의 테트라메틸암모니움하이드록사이드를 촉매와 MEK 50 mL를 첨가하여 60℃에서 36 시간 동안 교반하였다. 이후, 0.45㎛ 테프론 필터 (Teflon filter)를 사용해 여과하여 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지를 얻었다. 상기 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지의 분자량은 GPC (gel permeation chromatography)를 이용하여 측정하였다.
2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (ECTMS, TCI) and water (H2O, Sigma-Aldrich) were mixed in a ratio of 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol) It was placed in a 100 mL 2 neck flask. Then, 0.2 mL of tetramethylammonium hydroxide was added to the mixture and 50 mL of MEK was added, followed by stirring at 60° C. for 36 hours. Then, it was filtered using a 0.45㎛ Teflon filter (Teflon filter) to obtain an alicyclic epoxy silsesquioxane resin. The molecular weight of the alicyclic epoxy silsesquioxane resin was measured using gel permeation chromatography (GPC).
제조예manufacturing example 7 7
2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란(ECTMS, TCI社)과 다이페닐실란디올(DPSD, TCI社), 물(H2O, Sigma-Aldrich社)을 24.64g: 2.164g: 2.7g (0.1 mol: 0.01 mol:0.15mol) 의 비율로 혼합하여 100 mL 2 neck 플라스크에 넣었다. 그 후 상기 혼합물에 0.2 mL의 테트라메틸암모니움하이드록사이드를 촉매와 MEK 50 mL를 첨가하여 60℃에서 36 시간 동안 교반하였다. 이후, 0.45㎛ 테프론 필터 (Teflon filter)를 사용해 여과하여 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지를 얻었다. 상기 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지의 분자량은 GPC (gel permeation chromatography)를 이용하여 측정하였다.
2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (ECTMS, TCI), diphenylsilanediol (DPSD, TCI), and water (H 2 O, Sigma-Aldrich) 24.64g: 2.164 g: 2.7 g (0.1 mol: 0.01 mol: 0.15 mol) was mixed in a ratio and put into a 100 mL 2 neck flask. Then, 0.2 mL of tetramethylammonium hydroxide was added to the mixture and 50 mL of MEK was added, followed by stirring at 60° C. for 36 hours. Then, it was filtered using a 0.45㎛ Teflon filter (Teflon filter) to obtain an alicyclic epoxy silsesquioxane resin. The molecular weight of the alicyclic epoxy silsesquioxane resin was measured using gel permeation chromatography (GPC).
제조예manufacturing example 8 8
2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란(ECTMS, TCI社)과 다이페닐실란디올(DPSD, TCI社), 물(H2O, Sigma-Aldrich社)을 24.64g: 3.246g: 2.7g (0.1 mol: 0.015 mol:0.15mol) 의 비율로 혼합하여 100 mL 2 neck 플라스크에 넣었다. 그 후 상기 혼합물에 0.2 mL의 테트라메틸암모니움하이드록사이드를 촉매와 MEK 50 mL를 첨가하여 60℃에서 36 시간 동안 교반하였다. 이후, 0.45㎛ 테프론 필터 (Teflon filter)를 사용해 여과하여 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지를 얻었다. 상기 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지의 분자량은 GPC (gel permeation chromatography)를 이용하여 측정하였다.
2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (ECTMS, TCI), diphenylsilanediol (DPSD, TCI), and water (H 2 O, Sigma-Aldrich) 24.64g: 3.246 g: 2.7 g (0.1 mol: 0.015 mol: 0.15 mol) was mixed in a ratio and put into a 100 mL 2 neck flask. Then, 0.2 mL of tetramethylammonium hydroxide was added to the mixture and 50 mL of MEK was added, followed by stirring at 60° C. for 36 hours. Then, it was filtered using a 0.45㎛ Teflon filter (Teflon filter) to obtain an alicyclic epoxy silsesquioxane resin. The molecular weight of the alicyclic epoxy silsesquioxane resin was measured using gel permeation chromatography (GPC).
제조예manufacturing example 9 9
2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란(ECTMS, TCI社): 다이페닐실란디올(DPSD, TCI社), 물(H2O, Sigma-Aldrich社)을 24.64g: 10.82g: 2.7g(0.1 mol: 0.05 mol:0.15mol)의 비율로 혼합하여 100 mL 2 neck 플라스크에 넣었다. 그 후 상기 혼합물에 0.2 mL의 테트라메틸암모니움하이드록사이드를 촉매와 MEK 50 mL를 첨가하여 60℃에서 36 시간 동안 교반하였다. 이후, 0.45㎛ 테프론 필터 (Teflon filter)를 사용해 여과하여 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지를 얻었다. 상기 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지의 분자량은 GPC (gel permeation chromatography)를 이용하여 측정하였다.
2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (ECTMS, TCI): 24.64g of diphenylsilanediol (DPSD, TCI), water (H 2 O, Sigma-Aldrich): 10.82 g: 2.7 g (0.1 mol: 0.05 mol: 0.15 mol) was mixed in a ratio and put in a 100 mL 2 neck flask. Then, 0.2 mL of tetramethylammonium hydroxide was added to the mixture and 50 mL of MEK was added, followed by stirring at 60° C. for 36 hours. Then, it was filtered using a 0.45㎛ Teflon filter (Teflon filter) to obtain an alicyclic epoxy silsesquioxane resin. The molecular weight of the alicyclic epoxy silsesquioxane resin was measured using gel permeation chromatography (GPC).
제조예manufacturing example 10 10
2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 (ECTMS, TCI社)과 물 (H2O, Sigma-Aldrich社)을 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol)의 비율로 혼합하여 100 mL 2 neck 플라스크에 넣었다. 그 후 상기 혼합물에 0.05 mL의 테트라메틸암모니움하이드록사이드를 촉매와 MEK 50 mL를 첨가하여 70℃에서 36 시간 동안 교반하였다. 이후, 0.45㎛ 테프론 필터 (Teflon filter)를 사용해 여과하여 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지를 얻었다. 상기 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지의 분자량은 GPC (gel permeation chromatography)를 이용하여 측정하였다.
2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (ECTMS, TCI) and water (H2O, Sigma-Aldrich) were mixed in a ratio of 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol) It was placed in a 100 mL 2 neck flask. Then, 0.05 mL of tetramethylammonium hydroxide was added to the mixture and 50 mL of MEK was added, followed by stirring at 70° C. for 36 hours. Then, it was filtered using a 0.45㎛ Teflon filter (Teflon filter) to obtain an alicyclic epoxy silsesquioxane resin. The molecular weight of the alicyclic epoxy silsesquioxane resin was measured using gel permeation chromatography (GPC).
제조예manufacturing example 11 11
2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 (ECTMS, TCI社)과 물 (H2O, Sigma-Aldrich社)을 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol)의 비율로 혼합하여 100 mL 2 neck 플라스크에 넣었다. 그 후 상기 혼합물에 0.5 mL의 테트라메틸암모니움하이드록사이드를 촉매와 MEK 50 mL를 첨가하여 70℃에서 24 시간 동안 교반하였다. 이후, 0.45㎛ 테프론 필터 (Teflon filter)를 사용해 여과하여 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지를 얻었다. 상기 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지의 분자량은 GPC (gel permeation chromatography)를 이용하여 측정하였다.
2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (ECTMS, TCI) and water (H2O, Sigma-Aldrich) were mixed in a ratio of 24.64g: 2.70g (0.1mol: 0.15mol) It was placed in a 100 mL 2 neck flask. Then, 0.5 mL of tetramethylammonium hydroxide was added to the mixture and 50 mL of MEK was added, followed by stirring at 70° C. for 24 hours. Then, it was filtered using a 0.45㎛ Teflon filter (Teflon filter) to obtain an alicyclic epoxy silsesquioxane resin. The molecular weight of the alicyclic epoxy silsesquioxane resin was measured using gel permeation chromatography (GPC).
제조예manufacturing example 12 12
2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 (ECTMS, TCI社)과 페닐트리메톡시실란 (PTMS, Sigma-Aldrich社), 물(H2O, Sigma-Aldrich社)을 11.09g: 13.22g: 2.70 g (0.045 mol: 0.055 mol: 0.15mol)의 비율로 혼합하여 250 mL 2 neck 플라스크에 넣었다. 그 후 상기 혼합물에 0.1 mL의 테트라메틸암모니움하이드록사이드를 촉매와 MEK 50 mL를 첨가하여 80℃에서 24 시간 동안 교반하였다. 이후, 0.45 ㎛ 테프론 필터 (Teflon filter)를 사용해 여과하여 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지를 얻었다. 상기 지환식 에폭시 실세스퀴옥산 수지의 분자량은 GPC (gel permeation chromatography)를 이용하여 측정하였다.
2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (ECTMS, TCI), phenyltrimethoxysilane (PTMS, Sigma-Aldrich), and water (H 2 O, Sigma-Aldrich) were mixed with 11.09 g: 13.22 g: 2.70 g (0.045 mol: 0.055 mol: 0.15 mol) was mixed in the ratio of the mixture was put into a 250 mL 2 neck flask. Then, 0.1 mL of tetramethylammonium hydroxide was added to the mixture, a catalyst and 50 mL of MEK, and the mixture was stirred at 80° C. for 24 hours. Then, it was filtered using a 0.45 ㎛ Teflon filter (Teflon filter) to obtain an alicyclic epoxy silsesquioxane resin. The molecular weight of the alicyclic epoxy silsesquioxane resin was measured using gel permeation chromatography (GPC).
제조예manufacturing example 13 13
교반장치와 냉각관이 붙은 둥근바닥 플라스크에 MEK-ST(닛산 화학공업(주), 오르가노 실리카 졸(고형분 30%)) 90 중량%, 3-글리시독시 프로필트리메톡시실란 10 중량%를 실온의 조건에서 6시간 동안 교반하여 표면에 에폭시기를 포함하는 평균 입경 12㎚의 콜로이드 실리카를 얻었다.
90 wt% of MEK-ST (Nissan Chemical Industry Co., Ltd., organo silica sol (solid content 30%)) and 10 wt% of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane were added to a round-bottom flask equipped with a stirrer and cooling tube. It was stirred at room temperature for 6 hours to obtain colloidal silica having an average particle diameter of 12 nm including an epoxy group on the surface.
제조예manufacturing example 14 14
교반장치와 냉각관이 붙은 둥근바닥 플라스크에 MEK-ST(닛산 화학공업(주), 오르가노 실리카 졸(고형분 30%)) 90 중량%, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 10 중량%를 실온의 조건에서 6시간 동안 교반하여 표면에 에폭시기를 포함하는 평균 입경 12㎚의 콜로이드 실리카를 얻었다.
MEK-ST (Nissan Chemical Industry Co., Ltd., organo silica sol (solid content 30%)) 90% by weight, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl trime in a round-bottom flask equipped with a stirrer and cooling tube 10 wt% of toxysilane was stirred at room temperature for 6 hours to obtain colloidal silica having an average particle diameter of 12 nm including an epoxy group on the surface.
실시예Example 및 and 비교예comparative example
하기 표 2에 기재된 조성 및 함량을 갖는 하드코팅층 형성용 조성물을 제조하였다.
A composition for forming a hard coat layer having the composition and content shown in Table 2 was prepared.
B-1: 화학식 2의 화합물
B-2:
B-3:
C-1: 제조예 13의 콜로이드 실리카
C-2: 제조예 14의 콜로이드 실리카
C-3: 표면 처리되지 않은 평균 입경 12㎚의 콜로이드 실리카(아엘로질社)
D: 메틸에틸케톤A: (4-methylphenyl) [4- (2-methylpropyl) phenyl] iodonium hexafluorophosphate
B-1: compound of formula 2
B-2:
B-3:
C-1: Colloidal silica of Preparation Example 13
C-2: colloidal silica of Preparation 14
C-3: Colloidal silica with an average particle diameter of 12 nm without surface treatment (Aelozil)
D: methyl ethyl ketone
실험예Experimental example
상기 실시예 및 비교예의 하드코팅층 형성용 조성물을 마이어바를 이용하여 125um PET필름(SKC사)에 도포 후 100℃에서 10분간 경화 시키고 고압수은램프를 이용하여 1J/cm2으로 UV조사한 후 150℃에서 10분간 경화 시켜 두께 50um의 하드코팅층을 얻었다.
The composition for forming the hard coating layer of Examples and Comparative Examples was applied to a 125um PET film (SKC) using a Meyer bar, cured at 100°C for 10 minutes, and UV-irradiated at 1J/cm2 using a high-pressure mercury lamp, followed by UV irradiation at 150°C for 10 minutes. After curing for minutes, a hard coating layer having a thickness of 50 μm was obtained.
(1) 경화 수축에 의한 컬((1) Curl due to curing shrinkage ( CurlCurl ) 측정) measurement
상기 실시예 및 비교예로부터 제조된 샘플을 10mm*10mm 사이즈로 샘플링한 후, 평탄한 글라스 판 위에 하드코팅층이 상면에 오도록 두고, 각 모서리의 일변이 평면으로부터 이격되는 거리의 최대값을 25℃, 55% 상대습도에서 측정하였다.
After sampling the samples prepared in the Examples and Comparative Examples to a size of 10 mm * 10 mm, the hard coating layer is placed on the upper surface on a flat glass plate, and the maximum value of the distance at which one side of each corner is spaced apart from the plane is 25 ℃, 55 Measured in % relative humidity.
(2) 연필 경도의 측정(2) Measurement of pencil hardness
JIS K5600에 따른 연필경도계를 사용하여 하드코팅층의 경도를 측정하였다.
The hardness of the hard coating layer was measured using a pencil hardness meter according to JIS K5600.
(3) (3) 굴곡성flexibility 평가 evaluation
상기 실험예에서 제조된 하드코팅필름을 도 2와 같이 밑면 반지름 R1의 원기둥에 하드코팅층이 내측에 외도록 180°로 휘감았다가 원위치시킨 후에 접힌 흔적이 남거나, 얼룩, 백화, 크랙 등이 발생하는 휨변형이 관찰되지 않은 최소 R1을 기록하였다.As shown in FIG. 2, the hard coating film prepared in the experimental example was wound 180° on a cylinder with a bottom radius of R 1 so that the hard coating layer was on the inside, and then returned to the original position. The minimum R 1 in which no flexural deformation was observed was recorded.
그리고, 도 3과 같이 밑면 반지름 R2의 원기둥에 하드코팅층이 외측에 오도록 180°로 휘감았다가 원위치시킨 후에 휨변형이 관찰되지 않은 최소 R2를 기록하였다.
And, as shown in FIG. 3 , it was wound at 180° so that the hard coating layer came to the outside of the cylinder of the base radius R 2 , and then returned to the original position, and then the minimum R 2 in which no bending deformation was observed was recorded.
(4) (4) UVUV 흡수 피크 absorption peak
제조예에서 제조된 실세스퀴옥산 수지의 UV 파장대별 흡광도를 UV-Vis spectrometer(Shimadzu社)를 이용하여 측정하였다.
The absorbance of each UV wavelength band of the silsesquioxane resin prepared in Preparation Example was measured using a UV-Vis spectrometer (Shimadzu).
(5) (5) 황변yellowing 현상 발생 여부 Whether the phenomenon occurs
상기 실시예 및 비교예로부터 제조된 샘플을 10mm*10mm 사이즈로 샘플링한 후 85℃, 90% 상대습도 조건의 고온고습 챔버에서 1,000시간 방치 후 투입 전후의 b*를 분광색차계(Nippon denshoku社)를 이용하여 측정하였다.
Samples prepared in Examples and Comparative Examples were sampled in a size of 10 mm * 10 mm and left for 1,000 hours in a high-temperature, high-humidity chamber at 85 ° C. and 90% relative humidity. was measured using
(㎜)curl amount
(mm)
상기 표 3을 참조하면, 실시예 1 내지 14의 조성물로 제조된 하드코팅층을 구비한 하드코팅 필름은 우수한 컬링 특성, 경도 및 굴곡성을 나타내었다. 그리고, 내습열 처리 후에도 색도 b값의 변화율이 적어 황변 현상이 최소화됨을 확인하였다.Referring to Table 3, the hard coating film having a hard coating layer prepared from the compositions of Examples 1 to 14 exhibited excellent curling properties, hardness and flexibility. In addition, it was confirmed that the yellowing phenomenon was minimized because the change rate of the chromaticity b value was small even after heat-and-moisture treatment.
그러나, 비교예 1 내지 6의 조성물로 제조된 하드코팅층을 구비한 하드코팅 필름은 경화 후에 수축이 일어나 컬링이 발생하였으며 경도 및 굴곡성이 현저히 떨어졌다.
However, the hard coating film having a hard coating layer prepared from the compositions of Comparative Examples 1 to 6 was shrinkage after curing, and curling occurred, and hardness and flexibility were remarkably deteriorated.
100: 하드코팅 필름 110: 기재
120: 하드코팅층100: hard coating film 110: substrate
120: hard coating layer
Claims (14)
표면에 에폭시기를 포함하며 평균 입경이 1 내지 200㎚인 콜로이드 실리카;
중량평균분자량이 500 내지 30,000이고, 다분산지수(PDI)가 2.0 내지 4.0인 에폭시 실록산 수지; 및
광개시제를 포함하고,
상기 실록산 수지는 에폭시기 당량이 3.0 내지 6.3mmol/g이고,
하드코팅층 형성용 조성물은 경화 후 25℃, 55% 상대습도 조건에서 컬량이 -5mm 내지 +5mm인, 하드코팅층 형성용 조성물:
[화학식 1]
(식 중에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기이이고,
X는 단일 결합; 카르보닐기; 카르보네이트기; 에테르기; 에스테르기; 탄소수 1 내지 18의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기, 또는 알콕실렌기; 또는 이들의 연결기;일 수 있음).
a crosslinking agent containing a compound represented by the formula (1);
Colloidal silica containing an epoxy group on the surface and having an average particle diameter of 1 to 200 nm;
an epoxy siloxane resin having a weight average molecular weight of 500 to 30,000 and a polydispersity index (PDI) of 2.0 to 4.0; and
a photoinitiator;
The siloxane resin has an epoxy group equivalent of 3.0 to 6.3 mmol/g,
After curing, the composition for forming a hard coat layer has a curl amount of -5 mm to +5 mm at 25° C. and 55% relative humidity after curing, the composition for forming a hard coat layer:
[Formula 1]
(Wherein, R 1 and R 2 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms,
X is a single bond; carbonyl group; carbonate group; ether group; ester group; a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, or an alkoxyylene group; or a linking group thereof; may be).
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 7]
[화학식 9]
[화학식 10]
(식 중에서, R은 탄소수 1 내지 8의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이고,
l 및 m은 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수임).
The composition for forming a hard coating layer according to claim 1, wherein the crosslinking agent is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following Chemical Formulas 2 to 5, Chemical Formula 7, Chemical Formula 9 and Chemical Formula 10:
[Formula 2]
[Formula 3]
[Formula 4]
[Formula 5]
[Formula 7]
[Formula 9]
[Formula 10]
(Wherein, R is a linear or branched alkylene group having 1 to 8 carbon atoms,
l and m are each independently an integer from 1 to 30).
[화학식 11]
[화학식 12]
(식 중에서, A 및 B는 서로 독립적으로 2 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄인 알킬렌기이고,
"*"은 결합손임).
The composition for forming a hard coating layer according to claim 1, wherein the colloidal silica having an epoxy group on the surface is surface-treated with at least one of functional groups represented by the following Chemical Formulas 11 and 12:
[Formula 11]
[Formula 12]
(Wherein, A and B are each independently 2 to 6 straight-chain or branched alkylene groups,
"*" is a bond).
The composition of claim 1, wherein the siloxane resin has a weight average molecular weight of 1,000 to 20,000.
The composition of claim 1, wherein the siloxane resin has a weight average molecular weight of 5,000 to 15,000.
The composition for forming a hard coat layer according to claim 1, wherein the siloxane resin is polymerized by including a monomer having an aryl group in an amount of 10% by weight or less based on the total weight of the monomer.
The composition for forming a hard coating layer according to claim 1, wherein the siloxane resin has a UV absorption spectrum peak having a maximum absorbance at a wavelength of 200 to 250 nm.
The composition for forming a hard coat layer according to claim 1, wherein the crosslinking agent is included in an amount of 5 to 70% by weight of the total weight of the composition for forming a hard coat layer.
The composition for forming a hard coat layer according to claim 1, wherein the colloidal silica is included in an amount of 5 to 70% by weight of the total weight of the composition for forming a hard coat layer.
A hard coating film comprising a substrate having a hard coat layer formed of the composition for forming a hard coat layer of any one of claims 1 to 3, 5, 6, and 8 to 11 on at least one surface.
The method according to claim 12, The hard coating layer is 85 ℃, 90% relative humidity conditions before and after 1,000 hours of chromaticity b value change rate of less than 5%, the hard coating film.
An image display device having the hard coating film of claim 12 .
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