KR102562916B1 - Forming composition of ground electrodes comprising conductive polymer and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 경도 및 표면 저항이 우수하면서 안정적인 물성을 유지하도록 하는 수계형 전도성 고분자 용액, 바인더 및 용매를 포함하는 배면 전극 형성용 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 조성물은 전도성 고분자를 사용함에도 표면 경도가 높으며 표면 저항 경시변화 및 저장 안정성이 기존 조성물보다 우수하여 금속 산화물을 이용한 기존의 배면전극을 대체할 수 있으며, 다양한 액정 패널 등에 활용될 수 있다.
The present invention relates to a composition for forming a back electrode including a water-based conductive polymer solution having excellent hardness and surface resistance while maintaining stable physical properties, a binder, and a solvent, and a method for preparing the same.
The composition of the present invention has high surface hardness despite the use of a conductive polymer, and is superior to conventional compositions in terms of change in surface resistance over time and storage stability, so that it can replace conventional back electrodes using metal oxides and can be used in various liquid crystal panels.

Description

전도성 고분자를 함유하는 배면 전극 형성용 조성물 및 그 제조방법{Forming composition of ground electrodes comprising conductive polymer and preparation method thereof}Composition for forming a back electrode containing a conductive polymer and method for preparing the same {Forming composition of ground electrodes comprising conductive polymer and preparation method thereof}

본 발명은 배면 전극 형성용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 경도 및 표면 저항이 우수하면서 안정적인 물성을 유지하도록 하는 수계형 전도성 고분자 용액, 바인더 및 용매를 포함하는 배면 전극 형성용 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for forming a back electrode and a method for manufacturing the same, and more particularly, for forming a back electrode including a water-based conductive polymer solution, a binder, and a solvent to maintain stable physical properties while having excellent hardness and surface resistance. It relates to a composition and a method for preparing the same.

본 발명의 조성물은 표면 저항 경시변화 및 저장 안정성이 기존 조성물보다 우수한 특징을 가진다. The composition of the present invention has characteristics superior to conventional compositions in terms of surface resistance change over time and storage stability.

액정 디스플레이 등의 패널에 전극 외부로부터 정전기 등을 방지하는 역할을 하는 대전방지층을 컬러필터 기판 상에 형성하는 것이 필요하며, 다양한 소재가 사용되고 있다. 구체적으로 ITO(Indium-Tin-Oxide) 또는 IZO(Indium-Zinc-Oxide)가 사용되고 있지만 이들은 진공 증착 공정이 요구되며, 그 특성에 있어서 저항과 표면경도는 우수하지만 투과도는 뛰어나지 않다는 단점이 있다. It is necessary to form an antistatic layer on a color filter substrate, which serves to prevent static electricity from the outside of an electrode in a panel such as a liquid crystal display, and various materials are used. Specifically, ITO (Indium-Tin-Oxide) or IZO (Indium-Zinc-Oxide) is used, but these require a vacuum deposition process, and have excellent resistance and surface hardness in their characteristics, but have a disadvantage in that transmittance is not excellent.

또한, ITO 또는 IZO의 가격이 지속적으로 상승하고 있으며 이들 증착 공정의 비용 또한 매우 높아 이들 소재를 대체할 수 있는 새로운 소재의 개발이 필요한 상황이다.In addition, the price of ITO or IZO is continuously rising, and the cost of these deposition processes is also very high, so it is necessary to develop new materials that can replace these materials.

이들 단점을 극복하면서 금속산화물보다 유연하며 투과도가 우수한 전도성 고분자를 활용하려는 다양한 노력들이 시도되고 있으나, 전도성 고분자를 이용한 조성물의 경우 저장 안정성이 떨어지고 도막의 경시 변화 측면에서도 금속산화물에 비하여 만족스러운 결과를 나타내지 못하고 있다. Various efforts have been made to utilize conductive polymers that are more flexible and have better permeability than metal oxides while overcoming these disadvantages. can't show

첫 번째, 불안 요소는 코팅액 조성물의 유통 기간에 대한 불안정성이다. 조성물의 제조 직후에, 건조 도막을 형성하는 경우에 선행하는 기술들은 유리기판에 대한 부착력이 매우 우수하고, 건조 도막표면에서 표면 저항값이 안정적으로 구현된다. 그러나 액체로써 코팅액 조성물의 저장 기간이 경과(유통기간의 증가)함에 따라서, 일정 기간이 경과한 후에 코팅액을 도포하여 건조 도막을 형성하는 경우에는, 건조 도막의 부착력이 감소하고, 표면 저항값이 상승하는 문제가 발생한다. 선행하는 기술들은, 안정적인 물성이 구현되는 유통 기간이 매우 짧기 때문에, 제조 후 일정한 기간 내에 제한적으로 사용되어야 한다. First, the anxiety factor is the instability of the coating liquid composition for the shelf life. In the case of forming a dry coating film immediately after preparation of the composition, the preceding techniques have excellent adhesion to the glass substrate and stably realize surface resistance on the surface of the dry coating film. However, as the storage period of the coating liquid composition as a liquid elapses (expiration of shelf life), when the coating liquid is applied after a certain period of time to form a dry coating film, the adhesion of the dry coating film decreases and the surface resistance value increases. A problem arises Since the preceding technologies have a very short shelf life in which stable physical properties are realized, they must be used limitedly within a certain period after manufacture.

두 번째, 불안 요소는 건조 도막의 경시 변화이다. 건조 도막이 가열 경화 후, 시간이 경과함에 따라서 표면 저항이 변화한다. 일반적으로 건조 도막의 표면 저항값이 초기에는 양호한 결과를 보이나, 시간이 지남에 따라서 경도가 상승하거나 미세 크랙이 발생하면서 표면 저항도 상승하는 경향을 보인다. 건조 도막에서 구현된 물성은 시간이 경과하여도 건조 도막의 경시변화 없이 장기간 특성을 유지하는 것이 매우 중요하다. The second anxiety factor is the aging of the dry film. After the dry coating film is heat-cured, the surface resistance changes as time passes. In general, the surface resistance value of the dry coating film shows good results at the beginning, but the surface resistance tends to increase as the hardness increases or micro cracks occur over time. It is very important that the physical properties implemented in the dry film are maintained for a long period of time without any change in the dry film over time.

따라서, 액정 패널에서의 전도성 고분자를 함유하는 실란 조성물로써 유통 기간을 늘리면서도 안정적으로 유지될 수 있고 표면 저항이나 경도가 패널 제조 공정에서 사용 가능한 새로운 조성의 개발이 요구되고 있다.Therefore, as a silane composition containing a conductive polymer in a liquid crystal panel, it is required to develop a new composition that can be stably maintained while extending the shelf life and can be used in the panel manufacturing process with surface resistance or hardness.

한국특허출원 제2013-0154635호 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물Korean Patent Application No. 2013-0154635 Conductive composition for forming rear electrode of liquid crystal display device 한국특허출원 제2015-0191575호 정전기 방지막의 제조방법 및 표시장치의 제조방법Korean Patent Application No. 2015-0191575 Manufacturing method of anti-static film and manufacturing method of display device

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 본 발명은 경도 및 표면 저항의 물성이 우수한 배면 전극 형성용 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 금속이온이나 계면활성제가 아니라 전도성 고분자를 사용함에도 안정적인 표면 저항과 경도를 유지하고 별도의 경화제를 사용하지 않아도 가열 경화 시 도막의 완전 경화가 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to provide a composition for forming a back electrode with excellent physical properties of hardness and surface resistance and a manufacturing method thereof. In particular, the purpose is to maintain stable surface resistance and hardness even when a conductive polymer is used rather than a metal ion or surfactant, and to enable complete curing of a coating film during heat curing without using a separate curing agent.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수계형 전도성 고분자 용액, 바인더 및 용매를 포함하는 배면 전극 형성용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a composition for forming a rear electrode including a water-based conductive polymer solution, a binder and a solvent.

또한, 본 발명은 a) 바인더와 용매를 혼합하여 혼합 용액을 준비하는 단계;In addition, the present invention comprises the steps of a) preparing a mixed solution by mixing a binder and a solvent;

b) 상기 용액에 전도성 고분자 용액을 첨가하는 단계; 및b) adding a conductive polymer solution to the solution; and

c) 상기 전도성 고분자와 바인더가 가수분해하는 단계;를 포함하는 배면 전극 형성용 조성물 제조방법을 제공한다.c) hydrolysis of the conductive polymer and the binder;

또한, 본 발명은 a) 배면 전극 형성용 조성물을 기판에 코팅하는 단계;In addition, the present invention comprises the steps of a) coating a composition for forming a rear electrode on a substrate;

b) 코팅된 기판을 가열 경화시키는 단계; 및 b) heating and curing the coated substrate; and

c) 상기 조성물이 축합반응에 의해 형성된 3차원 망상구조를 가지도록 반응시키는 단계;를 포함하는 배면 전극 제조방법을 제공한다.c) reacting the composition to have a three-dimensional network structure formed by a condensation reaction;

본 발명의 배면 전극 형성용 조성물은 전도성 고분자를 사용함에도 표면 경도가 높으며, 표면 저항 경시변화 및 저장 안정성이 우수하여 금속산화물을 이용한 기존의 배면 전극을 대체할 수 있으며, 다양한 액정 패널 등에 활용될 수 있는 이점이 있다.The composition for forming a rear electrode of the present invention has high surface hardness despite the use of a conductive polymer, and excellent surface resistance change over time and storage stability, so it can replace conventional rear electrodes using metal oxides and can be used in various liquid crystal panels. There is an advantage to being

도 1은 가수분해 전(前)과 후(後)의 TEOS 분자 구조 변화를 보여주는 것이다.
도 2는 가수분해된 TEOS(Si-(OH)4)의 탈수 축합 반응 예시를 보여주는 것이다.
도 3은 탈수 축합 반응 후의 TEOS 건조(경화)도막 모식도를 보여주는 것이다.
도 4는 탈수축합 반응 개수에 따른 고형분 백분율(%)변화를 보여주는 그래프이다.
도 5는 가수분해된 후 4종의 실란의 구조를 도시한 것이다.
도 6은 표 2의 조성물의 장시간 가열경화에 따른 고형분의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 7은 실시예 5 및 비교예 5의 안정성 실험결과를 보여주는 것이다. (a) TEOS with Et-OH, (b) MTES with Et-OH, (c) MTES with IPA를 보여준다.
1 shows changes in the molecular structure of TEOS before and after hydrolysis.
2 shows an example of a dehydration condensation reaction of hydrolyzed TEOS (Si-(OH) 4 ).
3 shows a schematic diagram of a TEOS dry (curing) coating film after a dehydration condensation reaction.
Figure 4 is a graph showing the change in solid percentage (%) according to the number of dehydration condensation reactions.
Figure 5 shows the structures of the four silanes after being hydrolyzed.
Figure 6 is a graph showing the change in solid content of the composition of Table 2 according to the long-term heat curing.
7 shows the stability test results of Example 5 and Comparative Example 5. (a) TEOS with Et-OH, (b) MTES with Et-OH, (c) MTES with IPA.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 수계형 전도성 고분자 용액, 바인더 및 용매를 포함하는 배면 전극 형성용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for forming a rear electrode including a water-based conductive polymer solution, a binder, and a solvent.

일 측면에서, 상기 바인더는 MTES(methyl triethoxy silane)와 DMDES의 혼합 된 것이며, 바람직하게는 상기 바인더는 MTES 고형분 100 중량부 기준으로 DMDES 고형분 5 내지 15 중량부로 혼합되는 것이다.In one aspect, the binder is a mixture of MTES (methyl triethoxy silane) and DMDES, and preferably, the binder is mixed with 5 to 15 parts by weight of DMDES solid content based on 100 parts by weight of MTES solid content.

바인더는 실란계 화합물이 바람직하여, 특히 알킬옥시 실란계, 비닐 실란계, 에폭시 실란계, 메타크릴옥시 실란계, 이소시아네이트 실란 및 불소 실란계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다.The binder is preferably a silane-based compound, and may be one or more compounds selected from the group consisting of alkyloxy silanes, vinyl silanes, epoxy silanes, methacryloxy silanes, isocyanate silanes, and fluorine silanes.

바람직하게는, 실라잔(silazanes), 실란(silanes), 실록산(siloxanes) 류이다. 그 화합물 예로는, 메틸트리클로로실란(methyltrichloro silane; MTS), 테트라에틸오르소실리케이트(tetraethyl orthosilscate; TEOS), 테트라메틸오르소실리케이트(tetramethyl orthosilscate; TMOS), 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane; HMDSO), 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxy silane; MTMS), 메틸트리메톡시실란(methyltriethoxy silane; MTES), 비닐트리메톡시실란(vinyltrimethoxy silane; VTMS), 비닐트리에톡시실란(vinyltriethoxy silane; VTES), 디에틸비닐실란(diethylvinyl silane; DEVS), 에틸메톡시실란(ethylmethoxy silane; EMS), 테트라메틸실란(tetramethyl silane; TMS), 에틸트리메톡시실란(ethyltrimethoxy silane; ETMS), 테트라에톡시실란(tetraethoxy silane; TES), 트리에틸실란(triethyl silane; TES), 디메틸디에톡시실란(dimethyldiethoxy silane; DMDES), 시클로헥실메틸-디메톡시실란(cyclohexylmethyl-dimethoxy silane; CMDMS), 디시클로펜틸-디메톡시실란(dicyclophentyl-diphenyldimethoxy silane; DCDMS), 페닐트리에톡시실란(phenyltriethoxy silane; PES), 디페닐디메톡시실란(diphenyldimethoxy silane; DPDMS), 테트라메틸디실록산(tetramethyldisiloxane; TMDSO), 헥사메틸트리실록산(hexamethyltrisiloxane; HMTSO), 테트라메틸시클로테트라실록산(tetramethylcyclotetrasiloxane; TMCTS), 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane; HMDSN)에서 선택된 어느하나의 화합물 또는 둘이상의 화합물을 혼합한 것일 수 있으며, 가장 바람직하게는 MTES(methyl triethoxy silane)와 DMDES(dimethyldiethoxy silane)의 혼합 된 것이다. 바람직하게는 상기 바인더는 MTES 고형분 100 중량부 기준으로 DMDES 고형분 5 내지 15 중량부로 혼합되는 것이다.Preferably, they are silazanes, silanes, and siloxanes. Examples of the compound include methyltrichloro silane (MTS), tetraethyl orthosilscate (TEOS), tetramethyl orthosilscate (TMOS), hexamethyldisiloxane (HMDSO), methyltrimethoxy silane (MTMS), methyltriethoxy silane (MTES), vinyltrimethoxy silane (VTMS), vinyltriethoxy silane (VTES), diethyl vinylsilane (diethylvinyl silane; DEVS), ethylmethoxy silane (EMS), tetramethyl silane (TMS), ethyltrimethoxy silane (ETMS), tetraethoxy silane; TES), triethyl silane (TES), dimethyldiethoxy silane (DMDES), cyclohexylmethyl-dimethoxy silane (CMDMS), dicyclophentyl-dimethoxysilane diphenyldimethoxy silane (DCDMS), phenyltriethoxy silane (PES), diphenyldimethoxy silane (DPDMS), tetramethyldisiloxane (TMDSO), hexamethyltrisiloxane (HMTSO), It may be any one compound selected from tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS) and hexamethyldisilazane (HMDSN) or a mixture of two or more compounds, most preferably MTES (methyl triethoxy silane) and DMDES (dimethyldiethoxy silane). Preferably, the binder is mixed with 5 to 15 parts by weight of DMDES solid content based on 100 parts by weight of MTES solid content.

일 측면에서, 상기 용매는 이소프로판올(IPA)인 것이다.In one aspect, the solvent is isopropanol (IPA).

용매는 메틸알콜, 에틸알콜, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,3-펜탄디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리부틸렌글리콜, 디메틸올프로판, 트리메틸올프로판, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 노말메틸피롤리돈, 디메틸설폭사이드 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 이소프로판올(IPA)일 수 있다. The solvent is methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropanol, ethylene glycol, butanediol, neopentyl glycol, 1,3-pentanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, diethylene glycol, polyethylene glycol, polybutylene glycol, and dimethylol propane. , trimethylolpropane, propylene glycol monomethyl ether, normal methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, and may be one or more selected from the group consisting of water, preferably isopropanol (IPA).

일 측면에서, 상기 전도성 고분자는 Pedot-PSSA인 것이다. 전도성 고분자는 폴리아닐린계 고분자, 폴리피롤계 고분자, 및 폴리티오펜계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있으며, 바람직하게는, 폴리티오펜계 고분자의 일종인 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)(Pedot)이다. 도판트는 도데실벤젠술폰산, 톨루엔술폰산, 켐포술폰산, 벤젠술폰산, 염산, 스타이렌술폰산, 2-아크릴아마이도-2-메틸프로판술폰산, 2-술포숙신산 에스테르 염, 소듐 5-술포이소프탈산, 디메틸-5-소듐 술포이소프탈레이트 및 5-소듐술포-비스(β-하이드록시에틸이소프탈레이트)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있으며, 바람직하게는 폴리(4-스타이렌설포네이트)인 PSS이다. 바람직하게는 고분자에 도판트를 혼합하여 사용하는 것이며, 가장 바람직하게는 PEDOT에 음이온 도판트로 PSS를 첨가한 것인 PEDOT-PSS이다.In one aspect, the conductive polymer is Pedot-PSSA. The conductive polymer may be at least one compound selected from the group consisting of polyaniline-based polymers, polypyrrole-based polymers, and polythiophene-based polymers, and preferably, poly(3,4-ethylene, which is a kind of polythiophene-based polymers). deoxythiophene) (Pedot). Dopants are dodecylbenzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, camphorsulfonic acid, benzenesulfonic acid, hydrochloric acid, styrenesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-sulfosuccinic acid ester salt, sodium 5-sulfoisophthalic acid, dimethyl It may be one or more compounds selected from the group consisting of -5-sodium sulfoisophthalate and 5-sodium sulfo-bis(β-hydroxyethylisophthalate), preferably poly(4-styrenesulfonate) is PSS. Preferably, a dopant is mixed with a polymer and used, and most preferably, PEDOT-PSS is obtained by adding PSS as an anionic dopant to PEDOT.

TEOS(4관능기)를 사용하지 않고, MTES(3관능기)를 사용하는 경우에 MTES는 TEOS에 비하여 극성이 낮은 물질로, 물과의 상용성이 TEOS에 비하여 양호하지 않다.When MTES (tri-functional group) is used instead of TEOS (tetra-functional group), MTES is a substance with lower polarity than TEOS, and its compatibility with water is not as good as TEOS.

본 발명에서는 건조 도막의 표면에 전도성을 부여하기 위하여 전체 조성물 100중량% 중 최소 20중량% 내지 30중량%의 범위(중량부로 조성물 100g에 대하여 20g~30g의 범위)에서 전도성 고분자(Pedot-PSSA 수분산액)를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 25중량%의 전도성 고분자를 사용할 수 있다.In the present invention, in order to impart conductivity to the surface of the dry film, the conductive polymer (Pedot-PSSA number in the range of at least 20% to 30% by weight (range of 20g to 30g with respect to 100g of the composition by weight) of 100% by weight of the total composition dispersion) can be used. Preferably, 25% by weight of the conductive polymer may be used.

일 측면에서, 상기 수계형 전도성 고분자 용액이 20 내지 30 중량%; 바인더가 2 내지 5 중량% 및 용매가 65 내지 75 중량%를 포함하는 것인 조성물이다. 바람직하게는 상기 수계형 전도성 고분자 용액가 20 내지 25 중량%; 바인더가 2 내지 5 중량% 및 용매가 70 내지 73 중량%를 포함하는 것이다. 일 측면에서, 상기 전도성 고분자의 고형분은 바인더 고형분 100 중량부 기준으로 14 내지 21 중량부인 것이다.In one aspect, the water-based conductive polymer solution is 20 to 30% by weight; A composition comprising 2 to 5% by weight of a binder and 65 to 75% by weight of a solvent. Preferably, the water-based conductive polymer solution is 20 to 25% by weight; 2 to 5% by weight of the binder and 70 to 73% by weight of the solvent. In one aspect, the solid content of the conductive polymer is 14 to 21 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder solid content.

또한, 바람직한 바인더의 고형분 함량은 전체 조성물 100g 중 2%에서 2.5%의 범위가 되어야 한다.In addition, the preferred binder solids content should be in the range of 2% to 2.5% in 100 g of the total composition.

100g의 조성물 중에서 25g의 전도성 고분자(고형분 1.4%, 물 함량 98.6%)를 포함한다는 것은 조성물 100g 중에 약 25g의 물을 함유한다는 의미와 동일하다.Including 25 g of the conductive polymer (1.4% solid content, 98.6% water content) in 100 g of the composition is equivalent to containing about 25 g of water in 100 g of the composition.

또한, 본 발명은 a) 바인더와 용매를 혼합하여 혼합 용액을 준비하는 단계;In addition, the present invention comprises the steps of a) preparing a mixed solution by mixing a binder and a solvent;

b) 상기 용액에 전도성 고분자 용액을 첨가하는 단계; 및b) adding a conductive polymer solution to the solution; and

c) 상기 전도성 고분자와 바인더가 가수분해하는 단계;를 포함하는 배면 전극 형성용 조성물 제조방법에 관한 것이다.It relates to a method for preparing a composition for forming a back electrode, including c) hydrolyzing the conductive polymer and the binder.

일 측면에서, 상기 c) 단계는 24 시간 이상 동안 반응시키는 것이다.In one aspect, step c) is reacted for 24 hours or more.

24시간 보다 짧아질수록 충분한 가수분해가 일어나지 않을 수 있으므로 충분한 시간을 확보하는 것이 바람직하다.If it is shorter than 24 hours, sufficient hydrolysis may not occur, so it is preferable to secure sufficient time.

또한, 본 발명은 a) 배면 전극 형성용 조성물을 기판에 코팅하는 단계;In addition, the present invention comprises the steps of a) coating a composition for forming a rear electrode on a substrate;

b) 코팅된 기판을 가열 경화시키는 단계; 및 b) heating and curing the coated substrate; and

c) 상기 조성물이 축합반응에 의해 형성된 3차원 망상구조를 가지도록 반응시키는 단계;를 포함하는 배면 전극 제조방법에 관한 것이다.c) reacting the composition to have a three-dimensional network structure formed by a condensation reaction;

일 측면에서, 상기 b) 단계는 110 내지 130℃에서 2 내지 4시간 또는 140 내지 160℃에서 1 내지 3시간 동안 가열 경화하는 것이 바람직하다. 상기 온도 및 시간 범위는 연필경도 및 표면 저항의 물성의 실험들을 거쳐 높은 경도와 낮은 표면 저항값을 고려한 최적의 범위이다.In one aspect, step b) is preferably heat-cured at 110 to 130°C for 2 to 4 hours or 140 to 160°C for 1 to 3 hours. The temperature and time ranges are optimal ranges considering high hardness and low surface resistance through experiments on physical properties of pencil hardness and surface resistance.

일 측면에서, 상기 배면 전극은 7H 이상의 연필 경도와 10_7 이하의 표면 저항이다. In one aspect, the back electrode has a pencil hardness of 7H or more and a surface resistance of 10_7 or less.

기판 상에 코팅하는 방법은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 코팅 방법이 제한 없이 적용될 수 있으며, 바람직하게는 스프레이법, 롤 코팅법, 디핑법 등일 수 있다.As the coating method on the substrate, a conventional coating method in the technical field to which the present invention pertains may be applied without limitation, and preferably may be a spray method, a roll coating method, a dipping method, and the like.

<바인더의 선정><Selection of Binder>

종래의 바인더로 사용되는 무기물 중 테트라에틸 오소실리케이트(Tetra-Ethyl Ortho-Silicate, TEOS)는 실란계 커플링제로써 대표적인 물질로 4개의 알콕시기(TEOS는 에톡시기)를 가진다. 산 촉매와 함께 물을 가수(첨가)하여 4개의 알콕시기 (에톡시기)를 4개의 알코올(에탄올)로 분해할 수 있고 이를 TEOS의 가수분해 반응이라고 통칭한다. 가수분해된 TEOS는 알콕시기의 자리에 -OH가 생성되며, 최종적으로 4개의 하이드록시기(-OH)가 부여된다. 가수분해 전(前)의 TEOS는 물과 직접 혼합되지 않는 비 수용성의 물질이다. 그러나 가수분해된 TEOS는 분자의 말단의 알콕시 기가 하이드록시기(-OH)로 치환되어 극성이 증가하면서 친수성도 증가하여 물과 안정적으로 혼합할 수 있는 물질이 된다. 즉, 친수성도 증가하여 물과 안정적으로 혼합할 수 있는 물질이 된다.Among the inorganic materials used as conventional binders, Tetra-Ethyl Ortho-Silicate (TEOS) is a typical silane-based coupling agent and has four alkoxy groups (TEOS is an ethoxy group). Hydrolysis (addition) of water with an acid catalyst can decompose 4 alkoxy groups (ethoxy groups) into 4 alcohols (ethanol), which is collectively referred to as the hydrolysis reaction of TEOS. In the hydrolyzed TEOS, -OH is generated in place of the alkoxy group, and finally four hydroxyl groups (-OH) are given. TEOS before hydrolysis is a water-insoluble material that does not mix directly with water. However, in hydrolyzed TEOS, the alkoxy group at the end of the molecule is replaced with a hydroxyl group (-OH) to increase polarity and increase hydrophilicity, making it a substance that can be mixed stably with water. That is, the hydrophilicity is also increased to become a material that can be stably mixed with water.

도 1은 가수분해 전(前)과 후(後)의 TEOS 분자 구조 변화를 보여주는 것으로, 이때 가수분해 반응에 의하여 TEOS분자의 분자량이208.33 g/mol(가수분해전)에서 96.114 g/mol(가수분해후)로 변화(감량)된다.Figure 1 shows the change in the molecular structure of TEOS before and after hydrolysis. At this time, the molecular weight of the TEOS molecule by the hydrolysis reaction is 208.33 g / mol (before hydrolysis) to 96.114 g / mol (hydrolysis) After decomposition), it is changed (reduced).

가수분해 후에 생성되는 물질(Si-(OH)4)은 가수분해전의 TEOS(Si-(OCH2CH3)4)와는 분명히 다른 화학 구조의 물질이 되지만, “가수분해된 TEOS (Si-(OH)4)”라고 칭하고자 한다. 가수분해된 TEOS(Si-(OH)4)는 고온의 가열 건조 조건에서 물과 용제류가 증발함에 따라서, 탈수 축합 반응을 진행하여 가교반응이 진행되고, 궁극적으로 고경도의 경화된 도막이 생성된다. 도 2의 가수분해된 TEOS(Si-(OH)4)의 탈수 축합 반응 예시와 같이, 가수분해된 TEOS(Si-(OH)4)는 1회의 탈수 축합 반응이 진행됨에 따라서 1분자의 H2O를 방출하고, 1개의 O(산소)를 공유한다. 따라서 가수분해된 TEOS(Si-(OH)4)두 분자를 기준으로 계산할 때, 1회의 탈수 축합 반응은 탈수된 물 한 분자(H2O)에 해당하는 분자량만큼 질량의 감량이 발생한다. Although the substance produced after hydrolysis (Si-(OH) 4 ) has a chemical structure distinctly different from that of TEOS (Si-(OCH 2 CH 3 ) 4 ) before hydrolysis, “hydrolyzed TEOS (Si-(OH) ) 4 )”. Hydrolyzed TEOS (Si-(OH) 4 ) undergoes a dehydration condensation reaction as water and solvents evaporate under high-temperature heating and drying conditions, resulting in a cross-linking reaction, ultimately resulting in a hardened coating film of high hardness. . As shown in the example of the dehydration condensation reaction of hydrolyzed TEOS (Si-(OH) 4 ) in FIG. 2 , the hydrolyzed TEOS (Si-(OH) 4 ) produces one molecule of H 2 as one dehydration condensation reaction proceeds. Release O and share one O (oxygen). Therefore, when calculated based on two molecules of hydrolyzed TEOS (Si-(OH) 4 ), one dehydration condensation reaction causes a loss of mass by the molecular weight corresponding to one molecule of dehydrated water (H 2 O).

탈수축합에 의한 분자량 감량값은 n x (1/2) x (H2O의 분자량)으로 정의할 수 있으며, 여기서 n은 탈수축합의 갯수다.The molecular weight loss due to dehydration condensation can be defined as nx (1/2) x (molecular weight of H 2 O), where n is the number of dehydration condensations.

TEOS에 존재하는 4개의 -OH기가 모두 탈수축합을 하는 경우 4개의 물분자가 발생하고, 이것은 Si 기 한 개를 기준으로 계산해보면 가수분해된 TEOS(Si-(OH)4)의 분자량((MW:96.114 g/mol)에서 탈수된 물분자의 1/2 값만큼 감량이 발생하게 된다. When all 4 -OH groups present in TEOS undergo dehydration condensation, 4 water molecules are generated, which is calculated based on one Si group. : 96.114 g/mol), a loss occurs as much as 1/2 of the dehydrated water molecule.

이 경우 감량된 무게는 반응기 개수 x 0.5 x 물 분자량으로 정의할 수 있고 4개의 반응기가 탈수반응을 진행하였으므로 4x0.5x18.015 g/mol = 36.03g/mol로 계산할 수 있다. In this case, the weight loss can be defined as the number of reactors x 0.5 x molecular weight of water, and since 4 reactors have undergone dehydration, it can be calculated as 4x0.5x18.015 g/mol = 36.03g/mol.

가수분해된 TEOS(Si-(OH)4)의 모든 반응기(-OH)가 완전히 탈수축합 한 경우를 건조 도막의 “완전 경화”라고 정의할 수 있으며, 이때 측정되는 실중량이 탈수축합된 TEOS(Si-O2)의 분자량이 된다. The case where all reactive groups (-OH) of hydrolyzed TEOS (Si-(OH) 4 ) are completely dehydrated condensation can be defined as “complete curing” of the dry coating film, and the actual weight measured at this time is the dehydration-condensed TEOS (Si -O 2 ) becomes the molecular weight.

도 3은 탈수 축합 반응후의 TEOS 건조(경화)도막 모식도를 보여주는 것으로, 이 경우 완전 경화한 TEOS(탈수축합된 TEOS (Si-O2))의 1분자당 분자량은 60.084g/mol 이 될 것이다. 3 shows a schematic diagram of a TEOS dried (cured) coating film after a dehydration condensation reaction. In this case, the molecular weight per molecule of fully cured TEOS (dehydration condensed TEOS (Si-O 2 )) will be 60.084 g/mol.

가수 분해전 TEOS(Si-(OCH2CH3)4의 분자량이 208.33 g/mol이고, 가수 분해후 TEOS(Si-(OH)4의 분자량이 96.114 g/mol으로, 가수분해전 TEOS와 비교하여 54%감량된다. 완전 경화후 TEOS(Si-O2)의 분자량이 60.084 g/mol ( =96.114 g/mol -36.03g/mol)으로, 가수분해전 TEOS와 비교하여 분자량이 약 72% 감량된다. The molecular weight of TEOS (Si-(OCH 2 CH 3 ) 4 before hydrolysis is 208.33 g/mol, and the molecular weight of TEOS (Si-(OH) 4 after hydrolysis is 96.114 g/mol, compared to TEOS before hydrolysis) After complete curing, the molecular weight of TEOS (Si-O 2 ) is 60.084 g/mol (=96.114 g/mol -36.03 g/mol), which is about 72% lower than that of TEOS before hydrolysis. .

이상적인 조건에서 TEOS가 가수분해반응과 탈수 축합 반응을 거쳐서 완전 경화하는 경우, 가수분해 전의 TEOS(Si-(OCH2CH3)4와 비교하여 가수분해 후 완전 경화된 TEOS(Si-O2)의 고형분은 약 28.84%(고형분=탈수축합 후 분자량/가수분해전 분자량 x 100=60.084g / 208.33 g x 100)로 계산할 수 있다.Under ideal conditions, when TEOS is fully cured through hydrolysis and dehydration condensation, the yield of fully cured TEOS (Si-O 2 ) after hydrolysis is higher than that of TEOS (Si-(OCH 2 CH 3 ) 4 before hydrolysis. The solid content can be calculated as about 28.84% (solid content = molecular weight after dehydration/molecular weight before hydrolysis x 100 = 60.084 g / 208.33 g x 100).

이것은 수용성 코팅액 조성물에서 바인더로 작용하는 가수분해전의 TEOS(Si-(OCH2CH3)4를 100g 투입하면 건조 도막에서 28g의 고형분을 얻을 수 있다는 것을 의미한다. This means that if 100 g of TEOS (Si-(OCH 2 CH 3 ) 4 before hydrolysis, which acts as a binder in the water-soluble coating composition, is added, 28 g of solid content can be obtained in the dry coating film.

이상에서 기술한 일반적인 상식에 근거하여 TEOS의 탈수축합 반응에서, 탈수축합 반응의 진행 단계에 따른 고형분의 감량 변화를 보다 자세하게 정리할 수 있다. Based on the general common sense described above, in the dehydration condensation reaction of TEOS, the change in solid content loss according to the progress of the dehydration condensation reaction can be summarized in more detail.

4관능기의 TEOS는 4번의 탈수 축합 반응을 진행할 수 있고, 이를 단계별로 구분하여 평균 분자량의 변화를 계산하였다. 그 결과는 다음의 표와 같다.The tetrafunctional TEOS can undergo 4 dehydration condensation reactions, and the change in average molecular weight was calculated by dividing them into stages. The result is shown in the table below.

번호number TEOS의 상태State of TEOS 구조식constitutional formula 분자량Molecular Weight 유효성분,
고형분(%)
active ingredient,
Solid content (%)
1One 가수분해전before hydrolysis (OCH2CH3)4-Si(OCH 2 CH 3 ) 4 -Si 208.33 g/mol208.33 g/mol 100%100% 22 가수분해후after hydrolysis (OH)4-Si(OH) 4 -Si 96.114 g/mol96.114 g/mol 46.14%46.14% 33 탈수축합 1개1 dehydration condensation (OH)3-Si-O(1x0.5) (OH) 3 -Si-O (1x0.5) 87.106 g/mol87.106 g/mol 41.81%41.81% 44 탈수축합 2개2 dehydration condensation (OH)2-Si-O(2x0.5) (OH) 2 -Si-O (2x0.5) 78.096 g/mol78.096 g/mol 37.49%37.49% 55 탈수축합 3개3 dehydration condensation (OH)1-Si-O(3x0.5) (OH) 1 -Si-O (3x0.5) 69.091 g/mol69.091 g/mol 33.16%33.16% 66 탈수축합 4개Dehydration condensation 4 Si-O(4x0.5) Si-O (4x0.5) 60.084g/mol60.084g/mol 28.84%28.84%

상기 표 1은 TEOS의 가수분해와 탈수축합에 따른 분자량(g/mol) 및 고형분(%) 변화 계산 값을 보여주는 것이다. 도 4는 탈수축합 반응 개수에 따른 고형분 백분율(%)변화를 보여주는 그래프이다. TEOS의 탈수축합 2단계 고형분(%) 값은 37.49%, 3단계 고형분(%) 값은 33.16%이다. 각 반응단계에 따른 고형분의 변화를 계산하여 예측하는 것은 코팅액의 두가지 지표를 확인하는 중요한 근거가 될 수 있다.Table 1 shows the calculated values of changes in molecular weight (g/mol) and solid content (%) according to hydrolysis and dehydration condensation of TEOS. Figure 4 is a graph showing the change in solid percentage (%) according to the number of dehydration condensation reactions. The solid content (%) value of the second stage of dehydration condensation of TEOS is 37.49%, and the solid content (%) value of the third stage is 33.16%. Calculating and predicting the change in solid content according to each reaction step can be an important basis for confirming the two indicators of the coating liquid.

첫 번째는 건조 도막의 경화 상태이다. 코팅액을 제조 후에 고형분을 측정함으로써 건조 도막의 탈수축합이 진행된 정도를 파악할 수 있는 근거가 된다.The first is the cured state of the dry film. By measuring the solid content after preparing the coating solution, it becomes a basis for understanding the degree of dehydration and condensation of the dried coating film.

두 번째는 이론상의 최종 고형분에 도달하는 경화 조건, 즉 코팅 도막의 완전 경화를 구현하기 위해서 필요한 최적의 가열 온도와 가열 경화 시간을 파악할 수 있다.Second, it is possible to grasp the curing conditions to reach the theoretical final solid content, that is, the optimal heating temperature and heat curing time required to realize complete curing of the coating film.

<경화조건의 최적화><Optimization of curing conditions>

경화조건을 최적화하시 위하여 TEOS를 기준으로 건조 온도별 시간에 따른 고형분 변화를 통해 건조 온도 및 시간과 가교도 사이의 관계를 확인하고자 아래 표 2의 조성으로 실험하였다. In order to optimize the curing conditions, an experiment was conducted with the composition shown in Table 2 below to confirm the relationship between the drying temperature and time and the degree of crosslinking through the change in solid content according to the drying temperature and time based on TEOS.

  %%   비고note EthanolEthanol 81.313 81.313   TEOS (NV=28.84%)TEOS (NV=28.84%) 13.87013.870 (NV=28.84%)(NV=28.84%) Di WaterDi Water 4.7974.797   35% HCL 수용액35% HCL aqueous solution 0.0200.020         TotalTotal 100.00100.00   NV(%) 이론값NV (%) theoretical value 44  

상기 표 2의 조성물로 탈수축합 가열경화에 따른 온도별 고형분 값을 측정하였으며, 그 결과는 도 6과 같다. 위 결과에 따르면 TEOS의 100% 탈수축합 시 도달할 수 있는 이론적인 고형분 값 28.84%는 모든 온도 구간에서 도달하지 못하였다. 다만 TEOS 조성물의 건조 도막(300㎚)은 120℃, 1시간 경화 조건에서도 경도 9H를 만족한다. 하지만 이 조건에서는 탈수축합이 진행되지 않은 (미경화된) 많은 양의 TEOS가 잔존할 가능성이 있음을 파악할 수 있다. With the composition of Table 2, the solid content value for each temperature according to dehydration condensation heat curing was measured, and the results are shown in FIG. 6. According to the above results, the theoretical solid content value of 28.84% that can be reached when 100% dehydration of TEOS was reached was not reached in all temperature ranges. However, the dry coating film (300 nm) of the TEOS composition satisfies the hardness of 9H even under curing conditions of 120°C for 1 hour. However, it can be seen that under this condition, there is a possibility that a large amount of TEOS (uncured) without dehydration condensation may remain.

반응성 관능기를 4개 가지고 있는 TEOS 만이 고경도를 구현할 것이고 통상적으로 3관능기 및 그 이하의 관능기를 가진 실란류를 사용하여 조성물을 제조 후 열경화를 진행하여 건조하면, 건조 도막의 연필경도는 3H 정도가 나타난다고 판단하고 있다. TEOS를 제외한 거의 모든 실란 및 실란 유도체는 탈수축합반응을 유도 할 수 있는 관능기가 3관능기 혹은 그 이하이기 때문에 실제로는 실험을 진행하지 않는 것이라고 판단된다. 본 발명의 선행 실험을 통하여 TEOS를 바인더로 사용하는 조성물의 건조 특성에 대하여 얻어진 결론은 다음과 같다.Only TEOS having 4 reactive functional groups will realize high hardness. Generally, when a composition is prepared using silanes having tri-functional groups and less functional groups, and then thermally cured and dried, the pencil hardness of the dry film is about 3H. is judged to appear. Almost all silanes and silane derivatives, except for TEOS, are trifunctional or less functional groups that can induce dehydration condensation reactions, so it is judged that the experiments are not conducted in practice. The conclusions obtained with respect to the drying characteristics of the composition using TEOS as a binder through the preceding experiments of the present invention are as follows.

1) 조성물의 가열 경화 온도가 200℃인 경우, 건조시간 2시간 이내에 건조 도막의 가교도는 3 단계을 달성할 수 있다.1) When the curing temperature of the composition is 200° C., the degree of crosslinking of the dried coating film can achieve three levels within 2 hours of drying time.

2) 조성물의 가열 경화 온도가 200℃ 이하인 경우(예: 120℃, 150℃), 조성물의 건조 도막에서 가교도는 2단계와 3단계 사이에서 달성된다.2) When the heat curing temperature of the composition is 200°C or less (eg, 120°C, 150°C), the degree of crosslinking in the dry film of the composition is achieved between the second and third stages.

3) 가열온도가 낮고 가열 시간이 짧아서 조성물의 가교도가 2단계 쪽에 가까운 경우에는 건조 도막에서 크랙이 발생하지 않는다.3) When the heating temperature is low and the heating time is short, when the degree of crosslinking of the composition is close to the second stage, cracks do not occur in the dry coating film.

4) 가열 시간을 연장하거나 가열 온도를 상승시키는 경우에 건조 도막의 가교도는 3단계 쪽으로 이동한다.4) When the heating time is extended or the heating temperature is increased, the degree of crosslinking of the dry film moves toward the third step.

5) 건조 도막의 가교도가 3단계에 매우 가까워지거나, 3단계를 넘어 가는 경우에는 크랙이 발생하였다.5) Cracks occurred when the degree of crosslinking of the dry coating film was very close to step 3 or exceeded step 3.

6) 가교도가 2단계를 넘어서 3단계로 진행하는 불특정한 어느 시점에서 건조 도막의 경도는 9H가 구현되며, 가교도가 4인 경우에만 건조 도막의 경도가 9H가 되는 것이 아니다.6) At an unspecified point in time when the degree of crosslinking goes beyond step 2 and progresses to step 3, the hardness of the dry film is 9H, and the hardness of the dry film does not become 9H only when the degree of crosslinking is 4.

통상적인 관점에서 3차원 망상구조를 형성하여 경화되는 일반적인 유기물 고분자(폴리머)는 가교반응이 생성되는 작용기 간의 거리가 매우 멀다. 또 가교반응기의 거리가 멀수록 건조 도막은 유연성이 증가하고 경도가 하락한다. 일반적으로 유기물의 가교반응에 의한 건조 도막의 경도는 3H정도가 구현되면 고경도 건조 도막이라고 분류하는 이유이기도 하다.From a conventional point of view, a general organic polymer (polymer) that is cured by forming a three-dimensional network structure has a very long distance between functional groups where a crosslinking reaction is generated. In addition, as the distance between the crosslinking reactors increases, the flexibility of the dry coating film increases and the hardness decreases. In general, when the hardness of a dry coating film due to a crosslinking reaction of organic materials is about 3H, it is also the reason for classifying it as a high hardness dry coating film.

선행 실험에서 TEOS를 이용한 무기물계 조성물의 건조 도막 경도가 높게 형성되는 이유가 4관능기인 TEOS 조성물이 건조 도막에서 가교도 4단계가 구현되어 9H의 경도가 달성되는 것이라는 선입견일 수 있다는 것을 확인하였으며, TEOS는 탈수축합으로 가교된 반응기의 개수가 많아서 고경도가 구현된다고 판단하는 것 보다는 탈수축합하는 작용기의 거리가 매우 가깝고, 그래서 건조 도막에서 탈수축합으로 가교된 “가교점”간의 거리가 매우 가깝고 촘촘하기 때문에 고경도가 구현되는 것이고, 실제 가교도는 4단계가 아닌 2~3단계의 범위면 충분히 9H의 경도가 구현될 수 있다는 것을 보여 준다.In the previous experiment, it was confirmed that the reason why the dry film hardness of the inorganic composition using TEOS is high may be a preconceived notion that the tetrafunctional TEOS composition achieves a hardness of 9H by implementing 4 stages of crosslinking in the dry film, In TEOS, the distance between the dehydration-condensation functional groups is very close, rather than determining that high hardness is realized due to the large number of reactive groups crosslinked by dehydration condensation, so the distance between the “crosslinking points” crosslinked by dehydration condensation in the dry film is very close and tight. Because of this, high hardness is realized, and the actual crosslinking degree shows that a hardness of 9H can be sufficiently realized if the degree of crosslinking is in the range of 2 to 3 steps instead of 4 steps.

매우 경도가 높고 수축이 심한 TEOS의 건조 도막의 특성으로 인하여, 가교도가 3단계를 넘어서는 경우에는, 건조 도막의 경도는 계속 증가하겠지만 크랙이 발생하여 안정적인 도막 유지 능력에는 매우 불리한 조건임을 알 수 있다.Due to the characteristics of the dry film of TEOS, which is very hard and has severe shrinkage, when the degree of crosslinking exceeds the third level, the hardness of the dry film continues to increase, but cracks occur, which is very unfavorable for the ability to maintain a stable film.

4관능기인 TEOS의 건조 도막은 크랙없는 9H의 경도를 구현하는 가열경화 조건을 설정할 수는 있으나, 가열 경화가 종료된 후에 건조 도막의 보존기간 혹은 유통기간중에서 발생하는 가교도의 변화를 인위적으로 방지하기 어렵다.Although it is possible to set heat-curing conditions that realize a crack-free 9H hardness for the dry coating film of tetrafunctional TEOS, it is necessary to artificially prevent the change in crosslinking degree that occurs during the shelf life or shelf life of the dry coating film after heat-curing is completed. difficult.

이러한 건조 도막에서 발생하는 문제점을 해결하기 위한 아이디어로써, 본 발명에서는 4관능기의 TEOS를 대신하여 3관능기의 실란을 사용하여 해결하고자 하였다.As an idea to solve the problem occurring in such a dry film, the present invention tried to solve it by using a trifunctional silane instead of a tetrafunctional TEOS.

3관능기 실란 중 비교적 분자량이 유사한 트리에톡시메틸실란(Methyl Tri-Ethoxy Silane,Tri EthoxyMethylSilane,이하“MTES”라고 칭함)을 선정하였다.Among trifunctional silanes, triethoxymethylsilane (Methyl Tri-Ethoxy Silane, Tri EthoxyMethylSilane, hereinafter referred to as “MTES”) having a relatively similar molecular weight was selected.

가교도 조절을 위한 2관능기 실란으로 분자량이 유사한 디메틸디에톡시 실란(Di-methyl Di-Ethoxy Silane, 이하 “DMDES”라고 칭함)을 선정하였다.Di-methyl Di-Ethoxy Silane (hereinafter referred to as “DMDES”) having a similar molecular weight was selected as a bifunctional silane for crosslinking control.

하기 표 3은 3관능기 실란과 2관능기 실란의 구조식과 분자량을 보여주는 것이다.Table 3 below shows the structural formula and molecular weight of trifunctional silane and bifunctional silane.

약어 abbreviation MTESMTES DMDESDMDES 이름name 메틸트리에톡시실란
(MethylTriethoxySilane)
트리에톡시메틸실란
(TriethoxyMethylSilane)
Methyltriethoxysilane
(MethylTriethoxySilane)
triethoxymethylsilane
(TriethoxyMethylSilane)
디메틸디에톡시실란
(Dimethyldiethoxysilane)
디에톡시디메틸실란
Dimethyldiethoxysilane
(Dimethyldiethoxysilane)
Diethoxydimethylsilane
구조식constitutional formula 화학식chemical formula CH3Si(OC2H5)3 CH 3 Si(OC 2 H 5 ) 3 (CH3)2Si(OC2H5)2 (CH 3 ) 2 Si(OC 2 H 5 ) 2 분자량Molecular Weight 178.30 g/mol178.30 g/mol 148.28g/mol148.28g/mol

하기 표 4는 가수분해된 실란류의 탈수 축합에 따른 분자량(고형분(%))변화값 계산표이다. Table 4 below is a calculation table of changes in molecular weight (solids content (%)) according to dehydration condensation of hydrolyzed silanes.

구분division TEOS
[Si(OC2H5)4]
TEOS
[Si(OC 2 H 5 ) 4 ]
MTES
[ CH3Si(OC2H5)3]
MTES
[CH 3 Si(OC 2 H 5 ) 3 ]
DMDES
[ (CH3)2Si(OC2H5)2]
DMDES
[ (CH 3 ) 2 Si(OC 2 H 5 ) 2 ]
MW
(g/mol)
MW
(g/mol)
%% MW
(g/mol)
MW
(g/mol)
%% MW
(g/mol)
MW
(g/mol)
%%
가수분해전 before hydrolysis 208.33208.33 100%100% 178.3035178.3035 100%100% 148.2775148.2775 100%100% 가수분해후after hydrolysis 96.11496.114 46.14%46.14% 94.141594.1415 52.8052.80 92.169592.1695 62.1662.16 탈수축합 1개1 dehydration condensation 87.10687.106 41.81%41.81% 85.13485.134 47.7547.75 83.16283.162 56.0956.09 탈수축합 2개2 dehydration condensation 78.09678.096 37.49%37.49% 76.126576.1265 42.6942.69 74.154574.1545 50.0150.01 탈수축합 3개3 dehydration condensation 69.09169.091 33.16%33.16% 67.11967.119 37.6437.64 -- -- 탈수축합 4개Dehydration condensation 4 60.08460.084 28.84%28.84% -- -- -- --

3관능기의 실란과 2관능기의 실란을 혼합하여 가수분해를 진행하는 경우, 혼합 조성물의 최종 가교도를 이론적으로 산출하기 위하여 다음과 같은 방법으로 가교도를 산출하였다. When the hydrolysis is performed by mixing the trifunctional silane and the bifunctional silane, the degree of crosslinking was calculated in the following manner in order to theoretically calculate the final degree of crosslinking of the mixed composition.

탈수축합 가교도는 2관능기를 최대 2단계로 보고, 3관능기를 최대 3단계로 가정하여 산출하였다.The degree of dehydration condensation crosslinking was calculated assuming that the bifunctional group was considered as a maximum of 2 steps and the trifunctional group as a maximum of 3 steps.

산출방식은 조성물의 전체 고형분 중에서 전도성 고분자와 같은 다른 용도의 물질은 가교도 산정시 제외하고, 순수한 무기계 바인더의 이론적인 고형분을 100 중량부로 전제한 후, 바인더의 예상 총 고형분 중 MTES의 고형분(%) x 3 + DMDES의 고형분(%) x 2의 방법으로 바인더 혼합물의 최종 가교도를 산출하였다.The calculation method is based on the assumption that the theoretical solid content of the pure inorganic binder is 100 parts by weight, excluding materials for other purposes such as conductive polymers from the total solid content of the composition when calculating the degree of crosslinking, and then the solid content of MTES (%) among the estimated total solid content of the binder. ) x 3 + solid content (%) of DMDES x 2 to calculate the final degree of crosslinking of the binder mixture.

[수학식 1][Equation 1]

조성물 가교도 계산 방법How to Calculate Composition Crosslinking Degree

상기 계산 방법에 따라 실험예의 가교값을 적용하였다. According to the above calculation method, the bridging value of the experimental example was applied.

<저장 안정성 개선><Improve storage stability>

건조 도막의 경시 변화에 개선과 별개로 가수분해된 TEOS 기반의 전도성 고분자 조성물은 안정적인 물성이 유지되는 액체의 저장 기간이 매우 짧다. 일반 수계폴리머와 전도성 고분자가 혼합된 조성물이 평균 6개월 이상의 저장 안정성을 가지고 있는 것과 비교할 때, 무기계 바인더와 전도성 고분자 조성물의 짧은 저장 기간은 전도성 고분자의 불안정성에 기인한 현상으로 판단할 수 없다. Apart from the improvement in the change of the dry coating film over time, the hydrolyzed TEOS-based conductive polymer composition has a very short storage period of liquid while maintaining stable physical properties. Compared to the average storage stability of a mixture of a water-based polymer and a conductive polymer of 6 months or more, the short storage period of the inorganic binder and the conductive polymer composition cannot be determined as a phenomenon caused by the instability of the conductive polymer.

무기계 바인더와 전도성 고분자 조성물의 저장 기간이 매우 짧은 현상의 원인은 액체 내에서 상온에서 진행되는 가수분해된 무기계 바인더의 탈수축합에 의한 영향으로 보는 것이 타당하다.It is reasonable to assume that the cause of the extremely short storage period of the inorganic binder and the conductive polymer composition is the effect of dehydration condensation of the hydrolyzed inorganic binder at room temperature in the liquid.

본 연구에서 제조된 가수분해된 TEOS와 전도성 고분자 조성물을 각각 상온 보관(25℃), 냉장보관(4℃), 온장보관(60℃) 하는 경우 액체의 저장 안정성은 매우 큰 차이를 나타내었다. 이것은 온도가 높아지면 조성물 액체내에서 탈수 축합 속도가 빨라지고, 온도가 낮아지면 반응성이 낮아져서 탈수축합 반응속도가 느려지는 현상이 발생함에 따라서 나타나는 현상이라고 파악된다.When the hydrolyzed TEOS prepared in this study and the conductive polymer composition were stored at room temperature (25 ℃), refrigerated storage (4 ℃), and warm storage (60 ℃), respectively, the storage stability of the liquid showed a very large difference. This is understood to be a phenomenon that occurs as the dehydration condensation rate in the composition liquid increases as the temperature increases, and the reactivity decreases as the temperature decreases, resulting in a slow dehydration condensation reaction rate.

본 연구에서 제조된 조성물의 저장 안정성을 개선하기 위해서는 촉매의 함량을 극단적으로 낮추는 것이 필요함을 선행연구에서 확인하였고 이것을 이미 조성물의 저장성 개선의 하나의 구성요소가 된다. 여기에 더하여 냉장보관의 방법을 이용하여 조성물의 유통에 있어서 조성물의 저장 온도를 낮추면, 조성물의 저장기간을 연장할 수 있을 것으로 충분히 예측하여 볼 수 있다. In order to improve the storage stability of the composition prepared in this study, it was confirmed in previous studies that it was necessary to extremely lower the content of the catalyst, and this is already one component of improving the storage stability of the composition. In addition to this, if the storage temperature of the composition is lowered in the distribution of the composition using the refrigeration storage method, it can be sufficiently predicted that the storage period of the composition can be extended.

가수분해 된 후 4종의 실란은 유사한 형태의 구조를 가지고 있다. 이를 단순하게 도식하여 보면 도 5와 같다. After hydrolysis, the four silanes have a similar type of structure. A simple diagram of this is shown in FIG. 5 .

도 5를 참조하면, 즉 알킬기의 크기에 따라서 하이드록시(-OH)의 공간 점유 형태가 변할 수 있으며, 이는 탈수 축합 반응에 있어서 “반응속도”에 영향을 미칠 것이다. Referring to FIG. 5, that is, the space occupied form of hydroxy (-OH) may change depending on the size of the alkyl group, which will affect the "reaction rate" in the dehydration condensation reaction.

R기의 위치에 크기가 매우 작은 경우인, 수소원자(H)가 위치한 트리에톡시실란(TES)의 가수분해물은 분자구조에서 3개의 하이드록시기(-OH)는 거의 평면의 위치에서 넓게 분포할 것이다. 그리고 다른 분자간의 탈수축합 반응은 본 연구에서 비교하는 다른 3관능기 실란류들와 비교하여 매우 빠르게 진행될 것으로 예측할 수 있다.In the hydrolyzate of triethoxysilane (TES) where the hydrogen atom (H) is located, which is a case where the size is very small at the position of the R group, the three hydroxyl groups (-OH) in the molecular structure are widely distributed at almost flat positions something to do. And the dehydration condensation reaction between different molecules can be expected to proceed very quickly compared to other trifunctional silanes compared in this study.

반대로 R의 크기가 매우 큰 경우인, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란(3-GPTES)의 가수분해물은 분자구조에서 3개의 하이드록시기(-OH)가 매우 좁은 공간으로 좁혀져서 분포할 것이다. 그리고 이 가수분해물 분자들 간의 탈수축합 반응은 매우 느릴 것으로 예측하여 볼 수 있다. Conversely, in the case of a very large size of R, the hydrolyzate of 3-glycidoxypropyltriethoxysilane (3-GPTES) has three hydroxyl groups (-OH) narrowed to a very narrow space in the molecular structure and can be distributed. will be. And the dehydration condensation reaction between the hydrolyzate molecules can be expected to be very slow.

마지막으로 R기의 크기가 클수록 탈수축합 반응의 속도저하현상은 1단계 탈수 축합보다 2단계 탈수 축합 반응에 더 큰 영향을 받게 되고, 3단계 탈수 축합 반응에는 더욱 큰 영향을 주게 될 것이다. Finally, as the size of the R group increases, the rate of dehydration condensation reaction will be more affected by the second-step dehydration-condensation reaction than the first-step dehydration-condensation reaction, and will have a greater effect on the third-step dehydration-condensation reaction.

이것은 R기의 크기가 큰 가수분해물의 가열 경화 시, 도막의 건조가 매우 느려지거나, 평균 보다 더 높은 가열 온도가 요구될 수 있다는 뜻이지만, 반대로 상온에서 액체 내에서 발생하는 탈수축합반응이 매우 느리게 나타날 것이므로 액체의 상온저장 안정성을 개선할 수 있는 보다 효과적인 방법이 될 수 있을 것이다. This means that when heating hardening a hydrolyzate having a large R group, the drying of the coating film becomes very slow or a higher heating temperature than average may be required, but conversely, the dehydration condensation reaction occurring in the liquid at room temperature is very slow. As it will appear, it will be a more effective way to improve the room temperature stability of liquids.

또한 이것은 4관능기인 TEOS의 가수분해물보다 3관능기 혹은 2관능기를 가진 실란류들의 가수분해 조성물이 상온에서 저장 안정성이 우수한 현상에 대한 충분한 이유가 될 것이다.In addition, this will be a sufficient reason for the fact that the hydrolyzed composition of trifunctional or bifunctional silanes has better storage stability at room temperature than the hydrolyzate of tetrafunctional TEOS.

<용매의 선정> <Selection of solvent>

가수 분해전의 TEOS는 물과 비상용성이나, 가수 분해된 TEOS는 4개의 하이드록실기(-OH)가 치환되어 친수성이 증가하고, 이러한 이유로 물과 상용성이 양호하다. 이와 달리 3관능기인 MTES는 가수분해 후에 3개의 하이드록실기(-OH)가 치환되고 1개의 메틸기(-CH3)가 잔존한다. 따라서 가수분해 후, 물에 대한 상용성이 TEOS와 비교하여 불량하다. 이 문제를 해결하기 위한 방법은 물의 함량을 줄이고 용제의 함량을 늘리는 것이 고려될 수 있는 방향이지만, 본 조성물에 공급되는 물의 함량은 전도성 고분자에 포함된 물의 함량을 의미하므로 인위적으로 물의 함량을 조절하는 것이 매우 어렵다.TEOS before hydrolysis is incompatible with water, but TEOS after hydrolysis is substituted with 4 hydroxyl groups (-OH) to increase hydrophilicity, and for this reason, has good compatibility with water. In contrast, in trifunctional MTES, after hydrolysis, three hydroxyl groups (-OH) are substituted and one methyl group (-CH 3 ) remains. Therefore, after hydrolysis, the water compatibility is poor compared to TEOS. As a way to solve this problem, reducing the water content and increasing the solvent content is a direction that can be considered, but since the water content supplied to the present composition means the water content contained in the conductive polymer, artificially adjusting the water content It is very difficult.

가수 분해된 MTES의 수용액 안정성을 개선하기 위하여, 본 발명에서 제조하는 조성물은 에탄올보다 용해력이 좋은 IPA를 사용하여 상 안정성을 개선하였다. In order to improve the aqueous solution stability of hydrolyzed MTES, the composition prepared in the present invention uses IPA, which has better solubility than ethanol, to improve phase stability.

<전도성 고분자의 선정><Selection of conductive polymer>

폴리티오펜계 고분자 분산물로써 상업적으로 판매되는 일반적인 Pedot-PSSA 수분산액은 다음의 특성을 가지고 있다. General Pedot-PSSA aqueous dispersion sold commercially as a polythiophene-based polymer dispersion has the following characteristics.

O 고형분(NV %): 1.5% 내외O solid content (NV %): around 1.5%

O 평균 입자경 (Size, nm): 100 nm이하O average particle diameter (Size, nm): less than 100 nm

O pH (25℃): 2이하의 산성 용액.O pH (25°C): less than 2 acidic solution.

O 용매 (Solvent): 물함량 98 %이상.O Solvent: More than 98% water content.

Pedot-PSSA 수분산액의 도판트는 중화되지 않은 Poly-Styrene Sulfonic Acid (PSSA) 또는 혹은 Na와 같은 알칼리 물질로 중화된 Poly-Styrene Sulfonic Acid (PSS)이다.The dopant of Pedot-PSSA aqueous dispersion is unneutralized Poly-Styrene Sulfonic Acid (PSSA) or neutralized Poly-Styrene Sulfonic Acid (PSS) with an alkaline substance such as Na.

본 발명에서는 시중에 존재하는 다양한 Pedot-PSSA계 전도성 고분자 수분산물 중에서, 중화되지 않은 산성 상태의 폴리스타이렌설포닉 산(PSSA)를 도판트로 사용하여 제조된 전도성 고분자 수분산액을 사용하고자 한다. In the present invention, among various Pedot-PSSA-based conductive polymer aqueous products on the market, an aqueous conductive polymer dispersion prepared by using non-neutralized acidic polystyrenesulfonic acid (PSSA) as a dopant is intended to be used.

이러한 계통의 전도성 고분자 수분산물은 일반적으로 pH 2 이하의 강 산성 물질이기 때문에, 조성물 제조 시 촉매가 요구되는 가수분해 공정에서 필요한 산성 촉매의 역할을 원활히 수행할 수 있다. Since aqueous conductive polymers of this type are generally strongly acidic materials with a pH of 2 or less, they can smoothly serve as acidic catalysts required in the hydrolysis process requiring a catalyst in preparing the composition.

종래의 선행기술들은 조성물 제조를 위하여 일반적으로 촉매를 사용하며, 바인더 물질의 가수분해 반응을 촉진시키는 역할을 한다. 모든 종류의 산성 물질을 촉매로써 사용할 수 있다. 표준 산성 촉매로 염산 수용액을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 근래에는 할로겐 화합물에 대한 환경 규제를 회피하기 위하여 황산, 인산과 같은 무기계 산성물질이나, 개미산, 초산과 같은 유기계 산성 물질을 사용하고 있다. 하지만, 촉매사용에 따른 여러 가지 문제가 발생하며, 1) 촉매의 함량이 증가할수록 액상의 저장 안정성이 빨리 악화되며, 2) 촉매의 함량이 증가할수록 씨딩, 침전이 빨리 발생하고, 3) 촉매의 함량이 증가할수록 표면 저항이 빨리 악화되는 결과는 보여주었다. Conventional prior art generally uses a catalyst for preparing the composition, and serves to accelerate the hydrolysis reaction of the binder material. All kinds of acidic substances can be used as catalysts. It is common to use aqueous hydrochloric acid as a standard acidic catalyst. However, in recent years, inorganic acids such as sulfuric acid and phosphoric acid or organic acids such as formic acid and acetic acid have been used to avoid environmental regulations on halogen compounds. However, various problems arise with the use of catalysts. 1) As the content of the catalyst increases, the storage stability of the liquid phase quickly deteriorates, 2) As the content of the catalyst increases, seeding and precipitation occur quickly, and 3) As the content increased, the surface resistance quickly deteriorated.

반면, 본 발명의 산성물질인 Pedot-PSSA 수분산액을 촉매로써 사용하고, 별도의 촉매를 사용하지 않음에도 불구하고 가장 우수한 저장 안정성을 보여주었다. 이는 산성물질인 Pedot-PSSA 수분산액을 촉매로써 사용하여 조성물을 제조하는 경우, 조성물의 가수분해 반응 과정에서 발열이 낮으며, 반응성 낮아서 제조 공정이 길어지는 문제가 있으나, 조성물의 안정적인 저장성을 구현하기 위하여 촉매가 불필요하다는 것을 확인하였다.On the other hand, the Pedot-PSSA aqueous dispersion, an acidic material of the present invention, was used as a catalyst and showed the best storage stability despite not using a separate catalyst. This is because when the composition is prepared using the acidic Pedot-PSSA aqueous dispersion as a catalyst, there is a problem in that the production process is prolonged due to low heat generation and low reactivity during the hydrolysis reaction of the composition, but it is difficult to implement stable storage stability of the composition. It was confirmed that a catalyst is unnecessary for this.

[실시예 1 및 비교예 1][Example 1 and Comparative Example 1]

본 발명의 바인더의 종류에 따른 저장 안정성을 확인하기 위하여, 아래 표 5와 같은 조성으로 실시예 및 비교예를 제조하였다. TEOS의 투입량은 가교도 3을 기준으로 예상 고형분(%) 함량을 33.16%로 계산하였다. 조성물의 무기물 바인더 함량이 높을수록 저장성이 빨리 악화된다. 조성물의 저장성과 건조 도막의 크랙 발생 성향을 상대 비교하기 위하여 조성물의 고형분(%)을 5%로 제조하였다. 액상 안정성의 정확한 관찰을 위하여 색상이 있는 전도성 고분자 대신 전도성 고분자의 예상 사용량만큼 물을 대치하여 사용하였다. 가수분해에 필요한 물 함량을 Di-water (1)로 표기하였고, 비교 시험군들 간의 물 함량 편차를 동일한 함량으로 조절하기 위하여 물을 추가로 첨가하였으며 이를 Di-Water (2)로 표기하였다. 촉매는 35% 염산 수용액을 0.02% 사용하였다. 상온에서 25시간 동안 가수분해를 진행하였다.In order to confirm the storage stability according to the type of binder of the present invention, Examples and Comparative Examples were prepared with the compositions shown in Table 5 below. The input amount of TEOS was calculated as 33.16% of the expected solid content (%) based on the degree of crosslinking 3. The higher the inorganic binder content of the composition, the faster the storage property deteriorates. In order to compare the storability of the composition and the propensity for cracking of dry coating films, the solid content (%) of the composition was prepared at 5%. In order to accurately observe the liquid phase stability, water was used instead of the colored conductive polymer as much as the expected amount of conductive polymer. The water content required for hydrolysis was indicated as Di-water (1), and water was additionally added to control the water content deviation between the comparison test groups to the same content, and this was indicated as Di-Water (2). As a catalyst, 0.02% of 35% aqueous hydrochloric acid was used. Hydrolysis was carried out at room temperature for 25 hours.

  구분division 비교예 1-1Comparative Example 1-1 비교예 1-2Comparative Example 1-2 실시예 1Example 1 비교예 1-3Comparative Example 1-3 비고 note (가수분해)(hydrolysis) (3.0)(3.0) (3.0)(3.0) (3.0)(3.0) M.W(g/mol)M.W (g/mol)  1One IPAIPA 790.10 790.10 794.02 794.02 811.96 811.96 861.56 861.56    22 TES(NV: 32.32%)TES (NV: 32.32%) 154.70 154.70       164.28g/mol164.28 g/mol  33 TEOS(NV: 33.16%)TEOS (NV: 33.16%)   150.78 150.78     208.44g/mol208.44g/mol  44 MTES (37.64%)MTES (37.64%)     132.84132.84   178.30g/mol178.30g/mol  55 3GPTES (NV: 60.07%)3GPTES (NV: 60.07%)       83.2483.24 278.42g/mol278.42 g/mol                66 Di-Water (1)Di-Water (1) 50.8950.89 52.1352.13 40.2640.26 16.1616.16 가수분해용for hydrolysis  77 35% HCL 수용액35% HCL aqueous solution 0.200.20 0.200.20 0.200.20 0.200.20    88 Di-Water (2)Di-Water (2) 4.114.11 2.872.87 14.7414.74 38.8438.84 함량조절용for content control   TotalTotal 1000.001000.00 1000.001000.00 1000.001000.00 1000.001000.00     조성물 고형분 (이론값, %)Composition solids (theoretical value, %) 5.05.0 5.05.0 5.05.0 5.05.0  

[실험예 1][Experimental Example 1]

<1-1> 실란의 관능기에 따른 조성물 액상 저장 안정성 비교. (고형분 5% 기준)<1-1> Comparison of composition liquid storage stability according to silane functional groups. (Based on 5% solid content)

상기 실시예 1 및 비교예 1의 액상 저장성을 보기 위하여 상기 표 5의 조성물을 상온에서 보관하였다. 그 결과는 하기 표 6과 같다.The composition of Table 5 was stored at room temperature in order to see the liquid storage properties of Example 1 and Comparative Example 1. The results are shown in Table 6 below.

  구분division 비교예 1-1Comparative Example 1-1 비교예 1-2Comparative Example 1-2 실시예 1Example 1 비교예 1-3 Comparative Example 1-3 (무기물 종류)(Inorganic type) TESTES TEOSTEOS MTESMTES 3GPTES3GPTES 1One 제조후 after manufacturing 헤이즈발생Haze occurs 양호Good 양호Good 양호Good 22 3일후(72시간)3 days (72 hours) 겔 발생gel generation 양호Good 양호Good 양호Good 33 1주후1 week later XX 침전, 씨딩settling, seeding 양호Good 양호Good 44 2주후2 weeks later XX 겔 발생gel generation 양호Good 양호Good 55 3주후3 weeks later XX XX 양호Good 양호Good 66 4주후 (1개월)After 4 weeks (1 month) XX XX 미세 씨딩fine seeding 양호Good 77 6주후6 weeks later XX XX 층분리floor separation 양호Good 88 8주후(2개월)After 8 weeks (2 months) XX XX XX 양호Good 99 25주후(6개월)After 25 weeks (6 months) XX XX XX 양호Good

상기 표 6과 같이 비교예 1-1의 트리에톡시실란(TES: Triethoxy silane) 가수분해물이 비교예 1-2의 테트라에톡시실란(TEOS) 가수분해물과 비교하여 매우 빠른 속도로 겔화가 진행되었다.As shown in Table 6, the triethoxy silane (TES) hydrolyzate of Comparative Example 1-1 gelled at a very rapid rate compared to the tetraethoxysilane (TEOS) hydrolyzate of Comparative Example 1-2. .

실시예 1의 메틸트리에톡시실란(MTES)의 가수분해물이 테트라에톡시실란(TEOS) 가수분해물과 비교하여 뚜렸하게 향상된 상온 저장 안정성을 보여주었다. The hydrolyzate of methyltriethoxysilane (MTES) in Example 1 showed markedly improved storage stability at room temperature compared to the hydrolyzate of tetraethoxysilane (TEOS).

비교예 1-3의 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란(3GPTES)은 메틸트리에톡시실란(MTES), 테트라에톡시실란(TEOS)과 비교하여 매우 우수한 용액 저장 안정성을 보여 주었고, 6개월 이상의 저장기간이 경과하여도 안정성을 유지하였다.3-glycidoxypropyl triethoxysilane (3GPTES) of Comparative Examples 1-3 showed very good solution storage stability compared to methyltriethoxysilane (MTES) and tetraethoxysilane (TEOS), and 6 months Stability was maintained even after the storage period above.

<1-2> 실시예 1 및 비교예 1의 건조 도막 두께와 크랙 시험 방법<1-2> Dry film thickness and crack test method of Example 1 and Comparative Example 1

두께 5mm, 크기 150 mm x 150 mm의 강화유리에 Baker Applicator YBA-3을 이용하여 습도막 12.5 μm의 두께로 조성물을 코팅하였다. 예비가열 공정을 시행하지 않고 코팅 후 각각의 건조 온도에 맞추어 바로 가열하여 경화를 진행하였다. 가열경화 조건은 상온(25℃) 경화를 진행하였고, 이후 60℃ 부터 20℃씩 승온하여 200℃까지의 구간에 대하여 각각 1시간씩 경화를 진행하였다. 액체의 비중값을 보정하지 않는 경우 이론적인 최종 건조 도막의 두께는 습도막 두께 x 고형분(%)으로 정의하였으며, 본 실험에서는 12.5 μmX (5/100(%)) = 0.625μm = 약 625nm의 건조 도막 두께인 것으로 가정하였다. 건조 후 크랙이 발생하지 않은 경우는 연필 경도를 측정하여 건조 상태를 예측하였고, 크랙이 발생한 경우는 연필경도를 측정하지 않았다.The composition was coated on tempered glass having a thickness of 5 mm and a size of 150 mm x 150 mm with a wet film thickness of 12.5 μm using Baker Applicator YBA-3. Curing was performed by heating immediately according to each drying temperature after coating without performing a preheating process. Curing was carried out at room temperature (25 ° C) under heat curing conditions, and then the temperature was raised by 20 ° C from 60 ° C to 200 ° C, and curing was performed for 1 hour each. When the specific gravity value of the liquid is not corrected, the thickness of the theoretical final dry film is defined as wet film thickness x solid content (%). It was assumed to be the coating thickness. When cracks did not occur after drying, the dry state was predicted by measuring pencil hardness, and when cracks occurred, pencil hardness was not measured.

실시예 1 및 비교예 1의 온도별 연필경도 및 크랙 실험 결과이며, 건조 도막 두께는약 600~650nm 이다. These are the pencil hardness and crack test results for each temperature of Example 1 and Comparative Example 1, and the dry film thickness is about 600 to 650 nm.

  구분division 7-17-1 7-27-2 7-37-3 7-47-4 (무기물
종류)
(inorganic
type)
TESTES TEOSTEOS MTESMTES 3GPTES3GPTES
1One 상온(25℃)Normal temperature (25℃) X/건조후 크랙 X/ Cracks after drying 7일후 크랙Crack after 7 days 2개월후미세크랙2 months later fine crack 미건조undried 22 60℃ x 1hr 60℃ x 1hr X/크랙X/crack 2B/ 3일후크랙 2B/ 3 day hook rack 3B/양호3B/Good 미건조undried 33 80℃ x 1hr 80℃ x 1hr X/크랙X/crack 4H/1일후 크랙Crack after 4H/1 day 3H/양호 3H/Good 미건조undried 44 100℃ x 1hr 100℃ x 1hr X/크랙X/crack 6H/크랙6H/crack 4H/양호4H/Good 미건조undried 55 120℃ x 1hr 120℃ x 1hr X/크랙X/crack X/크랙X/crack 5H/양호5H/Good 2H/양호2H/Good 66 150℃ x 1hr 150℃ x 1hr X/크랙X/crack X/크랙X/crack 7H/양호7H/Good 6H/양호6H/Good 77 180℃ x 1hr 180℃ x 1hr X/크랙X/crack X/크랙X/crack X/크랙X/crack 7H/미세크랙7H/fine crack 88 200℃ x 1hr 200℃ x 1hr X/크랙X/crack X/크랙X/crack X/크랙X/crack X/크랙X/crack

Note: X = 측정불가Note: X = not measurable

<1-3> 연필경도 및 크랙실험 <1-3> Pencil hardness and crack test

실시예 1 및 비교예 1의 120℃ 가열 경화 시 연필경도 및 크랙 실험 결과이며, 건조 도막 두께는 약 600~650nm이다. These are the pencil hardness and crack test results of Example 1 and Comparative Example 1 at 120° C. heat curing, and the dry film thickness is about 600 to 650 nm.

  구분division 7-17-1 7-27-2 7-37-3 7-47-4 (무기물
종류)
(inorganic
type)
TESTES TEOSTEOS MTESMTES 3GPTES3GPTES
1One 120℃ x 1hr 120℃ x 1hr X/크랙X/crack X/크랙X/crack 5H/양호5H/Good 2H/양호2H/Good 22 120℃ x 2hr 120℃ x 2hr X/크랙X/crack X/크랙X/crack 7H/양호7H/Good 3H/양호3H/Good 33 120℃ x 3hr 120℃ x 3hr X/크랙X/crack X/크랙X/crack 8H/양호 8H/Good 4~5H/양호4-5H/Good 44 120℃ x 4hr 120℃ x 4hr X/크랙X/crack X/크랙X/crack X/미세크랙 X/fine crack 6H/양호6H/Good 55 120℃ x 24hr 120℃ x 24hr X/크랙X/crack X/크랙X/crack X/크랙X/crack 8H/미세크랙8H/fine crack 66 120℃ x 48hr 120℃ x 48hr X/크랙X/crack X/크랙X/crack X/크랙X/crack 8H/미세크랙8H/fine crack

Note: X = 측정불가Note: X = not measurable

상기 표 7과 표 8의 결과에서와 같이, 트리에톡시실란(TES: Triethoxy silane) 가수분해물은 24시간의 가수분해 종료 후 액상이 헤이즈하고 점도가 높아서 불안정하였다. 그리고 코팅 후 건조 시 매우 빠른 건조 속도를 보여주었으나 조막이 불량하여 비교군으로써 의미를 부여할 수 없었다.As shown in the results of Tables 7 and 8, the triethoxy silane (TES) hydrolyzate was unstable due to haze in the liquid phase and high viscosity after 24 hours of hydrolysis. In addition, it showed a very fast drying speed when drying after coating, but the film formation was poor, so it could not be meaningful as a comparison group.

테트라에톡시실란(TEOS) 가수분해물은 60℃ x 1시간의 건조조건에서도 연필 경도를 측정할 수 있을 만큼 빠른 건조 속도를 보여주었으나, 건조 도막을 상온에서 일정기간 방치하면 크랙이 발생하였다. Tetraethoxysilane (TEOS) hydrolyzate showed a drying speed fast enough to measure pencil hardness even under the drying condition of 60 ° C. x 1 hour, but cracks occurred when the dried film was left at room temperature for a certain period of time.

테트라에톡시실란(TEOS) 가수분해물은 건조 도막 두께가 약300nm 이하인 경우, 120℃ x 1시간의 건조조건에서는 크랙이 발생하지 않으나, 본 실험에서처럼 건조 도막 두께가 약600nm 인 경우는 120℃ x 1시간의 건조조건에서 바로 크랙이 발생하였다.Tetraethoxysilane (TEOS) hydrolyzate does not crack when the dry film thickness is less than about 300 nm and under the drying conditions of 120 ° C x 1 hour. However, as in this experiment, when the dry film thickness is about 600 nm, it Cracks occurred immediately under the drying conditions of the time.

메틸트리에톡시실란(MTES)의 가수분해물은 약 600nm의 건조 도막 두께에서 1시간 가열을 기준으로 150℃의 온도까지 크랙이 발생하지 않았다. 그러나 건조 도막의 경도가 낮게 구현이 되는 것으로 보아서, 테트라에톡시실란(TEOS)의 가수분해물에 비하여 탈수축합반응이 현저히 느린 것을 알 수 있다. The hydrolyzate of methyltriethoxysilane (MTES) did not generate cracks up to a temperature of 150° C. based on heating for 1 hour at a dry film thickness of about 600 nm. However, considering that the hardness of the dry coating film is low, it can be seen that the dehydration condensation reaction is remarkably slow compared to the hydrolyzate of tetraethoxysilane (TEOS).

3-글리시독시프로필 트리에톡시실란(3GPTES)은 120℃ 이하의 온도와 1시간 가열 경화 조건에서 미건조가 발생하였다. 150℃ x 2시간 혹은 180℃ x 1시간의 가열경화 조건에서 7H의 연필 경도가 측정되었고 120℃ x 24시간의 가열조건에서 8H의 경도가 측정되었다.3-Glycidoxypropyl triethoxysilane (3GPTES) was undried at a temperature of 120° C. or lower and cured by heating for 1 hour. 7H pencil hardness was measured at 150 ° C x 2 hours or 180 ° C x 1 hour heat curing conditions, and 8H hardness was measured at 120 ° C x 24 hours heat curing condition.

따라서, 상기 결과로부터 바인더로써 4관능기의 TEOS 보다는 3관능기의 MTES를 주로 사용하고, 건조 도막의 가교도 조절을 위하여 2관능기인 DMDES를 소량 혼용하여 전체 건조 도막의 가교도를 낮추어 고경도의 건조 도막을 구현하면서 최대한 크랙을 방지하는 것이 가장 바람직하다는 것을 확인할 수 있다. Therefore, from the above results, as a binder, trifunctional MTES is mainly used rather than tetrafunctional TEOS, and a small amount of bifunctional DMDES is mixed to control the crosslinking degree of the dry film to lower the crosslinking degree of the entire dry film, resulting in a dry film with high hardness. It can be confirmed that it is most desirable to prevent cracks as much as possible while implementing.

[실시예 2 및 비교예 2][Example 2 and Comparative Example 2]

조성물의 용매의 종류에 따른 TES 가수분해물의 수용액의 안정성의 비교실험을 위하기 위하여 다음 표 9의 Et-OH 와 IPA를 각각 조성물을 제조하였다. 투명성을 확인하기 위하여 25%의 Pedot-PSSA 수분산액을 대신하여 물과 염산 촉매를 사용하여 가수분해물을 제조하였다.In order to compare the stability of the aqueous solution of TES hydrolyzate according to the type of solvent in the composition, Et-OH and IPA compositions in Table 9 were prepared respectively. In order to confirm the transparency, a hydrolyzate was prepared using water and a hydrochloric acid catalyst instead of the 25% Pedot-PSSA aqueous dispersion.

용액 안정성solution stability 비교예 2-1Comparative Example 2-1 비교예 2-2Comparative Example 2-2 실시예 2Example 2 TEOS (Et-OH)TEOS (Et-OH) MTES (Et-OH)MTES (Et-OH) MTES (IPA)MTES (IPA) 1One EtOHEtOH 611.10611.10 643.53643.53 -- 22 IPAIPA -- -- 643.53643.53 33 TEOS (NV;28.84%)TEOS (NV; 28.84%) 138.70138.70 -- -- 44 MTES (NV: 37.64%)MTES (NV: 37.64%) -- 106.27106.27 106.27106.27 55 DW*DW* 250.00250.00 250.00250.00 250.00250.00 66 35% HCL 수용액*35% HCL aqueous solution* 0.200.20 0.200.20 0.200.20 TotalTotal 1000.001000.00 1000.001000.00 1000.001000.00 NV(%) 이론치NV (%) theoretical value 4.04.0 4.04.0 4.04.0 Silane Binder NV(%)Silane Binder NV(%) 4.004.00 4.004.00 4.004.00

[실험예 2][Experimental Example 2]

안정성 비교결과는 도 7과 같다. 각각 (a) TEOS with Et-OH, (b) MTES with Et-OH, (c) MTES with IPA를 보여준다.The stability comparison results are shown in FIG. 7 . (a) TEOS with Et-OH, (b) MTES with Et-OH, and (c) MTES with IPA, respectively.

약 25%의 물을 함유하는 MTES 가수분해물의 상용성 및 안정성은, 에탄올(Et-OH)을 혼용하는 경우보다 이소프로필 알코올(IPA)을 혼용하는 경우가 보다 안정하다. 또한 다른 고비점 용제의 의해서 발생할 수 있는 부작용이 없으며, 무기계 바인더의 건조 속도 향상에도 부작용이 없다.The compatibility and stability of the MTES hydrolyzate containing about 25% of water is more stable when isopropyl alcohol (IPA) is mixed than when ethanol (Et-OH) is mixed. In addition, there is no side effect that can be caused by other high boiling point solvents, and there is no side effect in improving the drying speed of inorganic binders.

[실시예 3 및 비교예 3][Example 3 and Comparative Example 3]

조성물의 제조에 촉매의 영향을 평가하기 위하여 아래의 표 10의 조성으로 표면 저항과 저장성 실험을 하였고 그 결과는 표 10과 같다.In order to evaluate the effect of the catalyst on the preparation of the composition, surface resistance and storage resistance were tested with the composition shown in Table 10 below, and the results are shown in Table 10.

번호number 구분division 비교예 3-1Comparative Example 3-1 비교예 3-2Comparative Example 3-2 실시예 3Example 3 1One EthanolEthanol 656.16 656.16 656.46 656.46 656.66 656.66 22 TEOS (NV=28.84%)TEOS (NV=28.84%) 69.35 69.35 69.35 69.35 69.35 69.35 33 Di WaterDi Water 23.99 23.99 23.99 23.99 23.99 23.99 44 35% HCL 수용액35% HCL aqueous solution 0.500 0.500 0.200.20 0.000.00           55 Huclawn N3Huclawn N3 250.00 250.00 250.00250.00 250.00250.00             TotalTotal 1000.00 1000.00 1000.001000.00 1000.001000.00   TEOS NV(%) 이론값 TEOS NV (%) theoretical value 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00   전도성 고분자 NV(%)Conductive Polymer NV (%) 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35   NV(%) 합계 NV (%) Sum 2.352.35 2.352.35 2.352.35

[실험예 3][Experimental Example 3]

<3-1> 표면 저항 및 액상 안정성 실험<3-1> Surface resistance and liquid stability test

실시예 3 및 비교예 3의 표면 저항 및 액상 안정성 실험결과를 보여준다.The surface resistance and liquid phase stability test results of Example 3 and Comparative Example 3 are shown.

항목item 비교예 3-1Comparative Example 3-1 비교예 3-2Comparative Example 3-2 실시예 3Example 3 1One 표면 저항surface resistance 제조후after manufacturing 4.94.9 4.84.8 4.94.9 1주후1 week later 6.56.5 4.94.9 4.94.9 2주후2 weeks later 11.211.2 5.25.2 5.15.1 3주후3 weeks later OVER OVER 12.312.3 6.26.2 4주후4 weeks later OVEROVER 측정 못함can't measure 22 액상 안전성liquid safety 제조후after manufacturing 씨딩 발생seeding occurs 양호Good 양호Good 1주후1 week later 층분리 발생floor separation 양호Good 양호Good 2주후2 weeks later 씨딩 발생seeding occurs 양호Good 3주후3 weeks later 층분리 발생floor separation 양호Good 4주후4 weeks later 층분리 발생floor separation

상기와 같이, 비교예에서 촉매의 함량이 증가할수록 조성물 저장 후 1주일 간격으로 실시한 코팅 실험에서, 건조 도막의 표면 저항이 빨리 악화되는 결과는 보여주었다.As described above, in the coating experiment conducted at intervals of one week after storage of the composition as the content of the catalyst in Comparative Example increased, the surface resistance of the dry coating film rapidly deteriorated.

반면, 실시예 3의 본 발명의 산성물질인 Pedot-PSSA 수분산액을 촉매로써 사용하고, 별도의 촉매를 사용하지 않음에도 불구하고 가장 우수한 저장 안정성을 보여주었다. 이는 산성물질인 Pedot-PSSA 수분산액을 촉매로써 사용하여 조성물을 제조하는 경우, 조성물의 가수분해 반응 과정에서 발열이 낮으며, 반응성 낮아서 제조 공정이 길어지는 문제가 있으나, 조성물의 안정적인 저장성을 구현하기 위하여 촉매를 사용하지 않는 것이 가장 바람직하다는 결론을 도출하였다.On the other hand, the aqueous dispersion of Pedot-PSSA, an acidic material of the present invention, of Example 3 was used as a catalyst, and showed the best storage stability despite not using a separate catalyst. This is because when the composition is prepared using the acidic Pedot-PSSA aqueous dispersion as a catalyst, there is a problem in that the production process is prolonged due to low heat generation and low reactivity during the hydrolysis reaction of the composition, but it is difficult to implement stable storage stability of the composition. It was concluded that it is most preferable not to use a catalyst for this purpose.

[실시예 4 및 비교예 4][Example 4 and Comparative Example 4]

전도성 고분자의 함량에 따른 경도 및 표면 저항을 보기 위하여 다음의 표 12와 같이 실시예 4의 조성으로 조성물을 제조하였다. In order to examine the hardness and surface resistance according to the content of the conductive polymer, a composition was prepared with the composition of Example 4 as shown in Table 12 below.

실시예
4-1
Example
4-1
실시예
4-2
Example
4-2
실시예
4-3
Example
4-3
실시예
4-4
Example
4-4
실시예
4-5
Example
4-5
실시예
4-6
Example
4-6
실시예
4-7
Example
4-7
전도성 고분자
함량
conductive polymer
content
5%5% 10%10% 15%15% 20%20% 25%25% 30%30% 35%35%
IPAIPA 598.18598.18 598.18598.18 598.18598.18 598.18598.18 598.18598.18 598.18598.18 598.18598.18 DMDES
(NV: 50.01%)
DMDES
(NV: 50.01%)
4.004.00 4.004.00 4.004.00 4.004.00 4.004.00 4.004.00 4.004.00
MTES
(NV: 37.64%)
MTES
(NV: 37.64%)
47.8247.82 47.8247.82 47.8247.82 47.8247.82 47.8247.82 47.8247.82 47.8247.82
Huclawn N3
(NV: 1.4%)
Huclawn N3
(NV: 1.4%)
50.0050.00 100.00100.00 150.00150.00 200.00200.00 250.00250.00 300.00300.00 350.00350.00
Di Water
(물보정용)
Di Water
(for water correction)
300.0300.0 250.00250.00 200.00200.00 150.00150.00 100.00100.00 50.00 50.00
TotalTotal 1000.01000.0 1000.01000.0 1000.01000.0 1000.01000.0 1000.01000.0 1000.01000.0 1000.01000.0 바인더 고형분 (이론값, %)Binder solid content (theoretical value, %) 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 전도성 고분자 (NV(%))Conductive polymer (NV(%)) 0.070.07 0.140.14 0.210.21 0.280.28 0.350.35 0.420.42 0.490.49 NV(%) 합계NV (%) Sum 2.072.07 2.142.14 2.212.21 2.282.28 2.352.35 2.422.42 2.422.42 무기바인더 고형분100g기준 전도성 고분자 고형분 중량부Part by weight of solid content of conductive polymer based on solid content of inorganic binder 100g 3.53.5 7.07.0 10.510.5 14.014.0 17.517.5 21.021.0 24.524.5

[실험예 4][Experimental Example 4]

<4-1> 연필 경도 측정 <4-1> Pencil hardness measurement

실시예 4의 가열조건에 따른 연필 경도 측정 결과이며, 건조 도막 두께 250~300nm 기준이다. This is the pencil hardness measurement result according to the heating conditions of Example 4, and is based on a dry film thickness of 250 to 300 nm.

연필경도는 ISO 15184 규격에 따라 약 750g 하중의 힘을 가하면서 건조 도막의 표면 위를 그어 평가를 진행하였고, 뚜렷한 결함이 도막 표면에 나타날 때까지 단계적으로 증가시켜 확인하였다. Pencil hardness was evaluated by drawing on the surface of the dry film while applying a load of about 750 g according to the ISO 15184 standard, and confirmed by gradually increasing until a clear defect appeared on the surface of the film.

구분division 실시예
4-1
Example
4-1
실시예
4-2
Example
4-2
실시예
4-3
Example
4-3
실시예
4-4
Example
4-4
실시예
4-5
Example
4-5
실시예
4-6
Example
4-6
실시예
4-7
Example
4-7
전도성 고분자
함량
conductive polymer
content
5%5% 10%10% 15%15% 20%20% 25%25% 30%30% 35%35%
120℃ x 1 hr120℃ x 1hr 6H6H 5~6H5~6H 5~6H5~6H 5H5H 5H5H 4~5H4~5H 4H4H 120℃ x 2 hr120℃ x 2hr 7H7H 7H7H 6~7H6~7H 6~7H6~7H 6H6H 6H6H 4~5H4~5H 120℃ x 3 hr120℃ x 3 hours 8H8H 7~8H7~8H 7H7H 6~7H6~7H 7H7H 6~7H6~7H 미세크랙micro crack 120℃ x 4 hr120℃ x 4hr 미세크랙micro crack 8H8H 7~8H7~8H 7~8H7~8H 7~8H7~8H 미세크랙micro crack 미세크랙micro crack

<4-2> 연필 경도 측정<4-2> Pencil hardness measurement

실시예 4의 가열조건에 따른 연필 경도 측정 결과이며, 건조 도막 두께 250~300nm 기준이다.This is the pencil hardness measurement result according to the heating conditions of Example 4, and is based on a dry film thickness of 250 to 300 nm.

구분division 실시예
4-1
Example
4-1
실시예
4-2
Example
4-2
실시예
4-3
Example
4-3
실시예
4-4
Example
4-4
실시예
4-5
Example
4-5
실시예
4-6
Example
4-6
실시예
4-7
Example
4-7
전도성 고분자
함량
conductive polymer
content
5%5% 10%10% 15%15% 20%20% 25%25% 30%30% 35%35%
150℃ x 1 hr150℃ x 1hr 7~87-8 77 77 6~76-7 6~76-7 66 5~65-6 150℃ x 2 hr150℃ x 2hr 미세크랙micro crack 8~98-9 7~87-8 7~87-8 77 77 미세크랙micro crack 150℃ x 3 hr150℃ x 3hr 미세크랙micro crack 미세크랙micro crack 미세크랙micro crack 미세크랙micro crack 미세크랙micro crack 미세크랙micro crack 미세크랙micro crack 150℃ x 4 hr150℃ x 4hr 미세크랙micro crack 미세크랙micro crack 미세크랙micro crack 미세크랙micro crack 미세크랙micro crack 미세크랙micro crack 미세크랙micro crack

<4-3> 표면 저항 측정<4-3> Measurement of surface resistance

실시예 4의 가열조건에 따른 표면 저항 측정 결과이며, 건조 도막 두께 250~300nm 기준이다.This is the surface resistance measurement result according to the heating conditions of Example 4, and is based on a dry film thickness of 250 to 300 nm.

표면 저항은 SIMCO ST-4 (전압: 100V, 일본 심코사)를 이용하여 측정하였다.Surface resistance was measured using SIMCO ST-4 (Voltage: 100V, Simco, Japan).

표면 저항은 로그 함수이며 통상 숫자*EX의 형태로 표현된다. 본 발명에서는 EX의 형태로 표기한다. 측정값이 높을수록 표면 저항값이 높은 것을 의미하며, 측정값이 낮을수록 표면 저항값이 낮은 것으로 판단하여야 한다.Surface resistance is a logarithmic function and is usually expressed in the form of a number*EX. In the present invention, it is expressed in the form of EX. It should be determined that the higher the measured value is, the higher the surface resistance value is, and the lower the measured value is, the lower the surface resistance value is.

구분division 실시예
4-1
Example
4-1
실시예
4-2
Example
4-2
실시예
4-3
Example
4-3
실시예
4-4
Example
4-4
실시예
4-5
Example
4-5
실시예
4-6
Example
4-6
실시예
4-7
Example
4-7
무기물 고형분(%)
(이론값)
Inorganic solid content (%)
(theoretical value)
22 22 22 22 22 22 22
Pedot-PSSA
수분산액 (%) 함량
Pedot-PSSA
Aqueous dispersion (%) content
5%5% 10%10% 15%15% 20%20% 25%25% 30%30% 35%35%
표면 저항(Ω/□)
(120℃ x 1 hr 후)
Surface Resistance (Ω/□)
(After 120℃ x 1 hr)
E 8.9E8.9 E 6.2E6.2 E 5.8E5.8 E 5.5E5.5 E 5.0E5.0 E 4.6E4.6 E 4.3E4.3
(120℃ x 2 hr 후)(After 120℃ x 2 hr) E 10.3E 10.3 E 8.1E8.1 E 6.2E6.2 E 5.9E5.9 E 5.2E5.2 E 4.8E4.8 E 4.5E4.5 (120℃ x 3 hr 후)(After 120℃ x 3 hr) E 11.2E11.2 E 9.8E9.8 E 6.7E6.7 E 6.2E6.2 E 5.3E5.3 E 5.1E5.1 -- (120℃ x 4 hr 후)(After 120℃ x 4 hr) -- E 11.0E11.0 E 7.1E7.1 E 6.6E6.6 E 5.5E5.5 -- --

<4-4> 표면 저항 측정<4-4> Measurement of surface resistance

실시예 4의 가열조건에 따른 표면 저항 측정 결과이며, 건조 도막 두께 250~300nm 기준이다.This is the surface resistance measurement result according to the heating conditions of Example 4, and is based on a dry film thickness of 250 to 300 nm.

구분division 실시예
4-1
Example
4-1
실시예
4-2
Example
4-2
실시예
4-3
Example
4-3
실시예
4-4
Example
4-4
실시예
4-5
Example
4-5
실시예
4-6
Example
4-6
실시예
4-7
Example
4-7
무기물 고형분(%)
(이론값)
Inorganic solid content (%)
(theoretical value)
22 22 22 22 22 22 22
Pedot-PSSA
수분산액 (%) 함량
Pedot-PSSA
Aqueous dispersion (%) content
5%5% 10%10% 15%15% 20%20% 25%25% 30%30% 35%35%
표면 저항(Ω/□)
(150℃ x 1 hr 후)
Surface Resistance (Ω/□)
(After 150℃ x 1 hr)
E 9.5E9.5 E 8.1E8.1 E 6.8E6.8 E 5.9E5.9 E 5.3E5.3 E 4.9E4.9 E 4.5E4.5
(150℃ x 2 hr 후)(After 150℃ x 2 hr) E 12.8E 12.8 E 10.2E 10.2 E 7.2E7.2 E 6.1E6.1 E 5.3E5.3 E 5.1E5.1 -- (150℃ x 3 hr 후)(After 150℃ x 3 hr) -- -- -- E 5.8E5.8 E 5.4E5.4 -- -- (150℃ x 4 hr 후)(After 150℃ x 4 hr) -- -- -- E 5.5E5.5 -- --

상기 결과들을 종합하면 실시예 4-4 내지 4-6의 20 내지 30% 함량에서 가장 물성이 좋았으며 그중 4-5의 25%의 함량을 가진 조성에서 가장 뛰어난 특성을 보여주었다. 가열경화 조건에서는 110 내지 130℃에서 2 내지 4시간 또는 140 내지 160℃에서 1 내지 3시간동안 가열경화하는 조건에서 대체적으로 우수하였으며, 그 중 150℃에서 2시간 경화시킨 경우 가장 우수한 특성을 보여주었다. Summarizing the above results, the physical properties were the best in the 20 to 30% content of Examples 4-4 to 4-6, and the most excellent properties were shown in the composition with the 25% content of Examples 4-5. In the heat curing condition, it was generally excellent in the condition of heat curing at 110 to 130 ° C for 2 to 4 hours or at 140 to 160 ° C for 1 to 3 hours, and among them, curing at 150 ° C for 2 hours showed the best properties. .

[실시예 5 및 비교예 5][Example 5 and Comparative Example 5]

MTES와 DMDES의 혼합비율에 따른 조성물의 비교를 위하여 MTES 고형분 100g 중량부 기준 DMDEs 고형분을 달리함으로써 하기 표 17의 조성물을 제조하였다. 총 합계 1000g으로 되도록 IPA함량을 조정하였다. For comparison of compositions according to the mixing ratio of MTES and DMDES, the compositions in Table 17 below were prepared by varying the solid content of DMDEs based on parts by weight of 100 g of MTES solid content. The IPA content was adjusted so that the total amount was 1000 g.

전도성 고분자를 이용한 직접 가수분해 방법을 사용하였다. 하기 표 17과 같이 무게를 측정한 2리터 반응 용기에 각각의 조성물 배합에 따라서 이소프로판올(IPA)과 가수분해전의 MTES와 DMDES를 규정량 만큼 투입하고 선속도 0.4 m/s의 속도로 교반하여 혼합액(A)를 준비한다. 전도성 고분자 수용액을 250g 준비하여 교반이 진행중인 이소프로판올과 가수분해전 TEOS 혼합액 (A)에 천천히 투입한다. 반응 용기를 잘 밀봉하고 선속도 0.8 m/s의 속도로 조정한후에 상온에서 24시간 교반하여 가수분해를 진행한다. 24시간 경과 후 조성물이 담겨있는 반응용기의 총 무게를 측정하고 손실된 중량만큼 이소프로판올을 각각의 조성물에 보충하고 다시 교반하여 혼합한다. A direct hydrolysis method using a conductive polymer was used. As shown in Table 17 below, the prescribed amount of isopropanol (IPA) and MTES and DMDES before hydrolysis were added to a 2-liter reaction vessel weighed according to the composition of each composition and stirred at a linear speed of 0.4 m/s to obtain a mixed solution ( A) prepare Prepare 250g of the aqueous conductive polymer solution and slowly add it to the mixture of isopropanol under stirring and TEOS before hydrolysis (A). After sealing the reaction vessel well and adjusting the linear speed to 0.8 m/s, hydrolysis was performed by stirring at room temperature for 24 hours. After 24 hours, the total weight of the reaction container containing the composition is measured, and isopropanol is added to each composition according to the lost weight, and mixed by stirring again.

#300의 고운망으로 필터하여 플라스틱 용기에 포장한다. Filter with #300 fine mesh and pack in a plastic container.

MTES와 DMDES의 혼합Mixture of MTES and DMDES 실시예 5-1Example 5-1 실시예 5-2Example 5-2 실시예 5-3Example 5-3 실시예 5-4Example 5-4 실시예 5-5Example 5-5 실시예 5-6Example 5-6 실시예 5-7Example 5-7 MTES 고형분 100g 중량부 기준 DMDEs
고형분
DMDEs by weight of MTES solids 100 g
solid content
-- 42g42g 25g25g 15g15g 11g11g 5g5g --
(예상 가교도)(expected degree of crosslinking) (2.0)(2.0) (2.7)(2.7) (2.8)(2.8) (2.85)(2.85) (2.9)(2.9) (2.95)(2.95) (3.0)(3.0) IPAIPA 710.00710.00 700.81700.81 699.49699.49 698.80698.80 698.20698.20 697.50697.50 696.87696.87 DMDES (NV: 50.01%)DMDES (NV: 50.01%) 39.9939.99 12.0012.00 8.008.00 6.06.0 4.004.00 2.02.0 0.000.00 MTES (NV: 37.64%)MTES (NV: 37.64%) 0.000.00 37.1937.19 42.5142.51 45.245.2 47.8247.82 50.550.5 53.1353.13             Huclawn N3 (NV: 1.4%)Huclawn N3 (NV: 1.4%) 250.00250.00 250.00250.00 250.00250.00 250.00250.00 250.00250.00 250.00250.00 250.00250.00             TotalTotal 1000.001000.00 1000.001000.00 1000.001000.00 1000.001000.00 1000.001000.00 1000.001000.00 1000.001000.00 조성물 고형분 (NV(%))Composition solid content (NV (%)) 2.352.35 2.352.35 2.352.35 2.352.35 2.352.35 2.352.35 2.352.35 바인더 고형분
(이론값, %)
binder solids
(Theoretical value, %)
2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0
DMDES 고형분
(이론값, %)
DMDES Solids
(Theoretical value, %)
2.002.00 0.600.60 0.400.40 0.30.3 0.200.20 0.10.1 00
MTES 고형분
(이론값, %)
MTES solids
(Theoretical value, %)
0.000.00 1.401.40 1.601.60 1.701.70 1.801.80 1.901.90 2.002.00

그리고 상기 MTES와 DMDES의 혼합 바인더의 조성과 비교하기 위하여 하기 표 18과 같은 비교예 5의 조성물을 제조하였다. And in order to compare the composition of the mixed binder of MTES and DMDES, the composition of Comparative Example 5 as shown in Table 18 was prepared.

번호number 구분division 비교예 5Comparative Example 5 참고 배합 reference formulation NV 33.16% 경우For NV 33.16% NV 28.84% 경우For NV 28.84% 1One IPAIPA 668.62 668.62 656.46 656.46 22 TEOS (NV=33.16%)TEOS (NV=33.16%) 60.31 60.31   TEOS (NV=28.84%)TEOS (NV=28.84%)   69.35 69.35 33 Di WaterDi Water 20.86 20.86 23.99 23.99 44 35% HCL 수용액35% HCL aqueous solution 0.200 0.200 0.200.20       55 Huclawn N3Huclawn N3 250.00 250.00 250.00250.00         TotalTotal 1000.00 1000.00 1000.001000.00   TEOS NV(%) 이론값 TEOS NV (%) theoretical value 2.00 2.00 2.00 2.00   전도성 고분자 NV(%)Conductive Polymer NV (%) 0.35 0.35 0.35 0.35   NV(%) 합계 NV (%) Sum 2.352.35 2.352.35

[실험예 5] [Experimental Example 5]

두께 5mm, 크기 150 mm x 150 mm의 강화유리에 Baker Applicator YBA-3을 이용하여 12.5 μm의 두께로 상기 실시예 5 및 비교예 5의 조성물을 코팅하였다. 80℃에서 15분 예비 가열하여 용제를 증발시킨다. 120℃에서 1시간 가열하여 경화를 유도한다. 표면 저항과 경도를 측정하고 120℃에서 1시간씩 가열 경화를 3회 더 반복한다. 액체의 비중값을 보정하지 않는 경우 이론적인 최종 건조 도막의 두께는 습도막 두께 x고형분(%)으로 정의하였으며, 본 실험에서는 건조 도막의 두께를12.5 μmX (2.35/100(%)) = 0.294μm = 294nm(약 300nm) 로 정의하였다. 하기 실시예 5 및 비교예 5의 건조 도막 시험 결과는 아래와 같다. The composition of Example 5 and Comparative Example 5 was coated to a thickness of 12.5 μm using Baker Applicator YBA-3 on tempered glass having a thickness of 5 mm and a size of 150 mm x 150 mm. The solvent is evaporated by preliminary heating at 80°C for 15 minutes. Curing is induced by heating at 120°C for 1 hour. After measuring the surface resistance and hardness, heating and hardening at 120°C for 1 hour was repeated three more times. When the specific gravity value of the liquid is not corrected, the theoretical final dry film thickness is defined as wet film thickness x solid content (%). = 294 nm (about 300 nm). The dry film test results of Example 5 and Comparative Example 5 are as follows.

<5-1> 크랙 비교 실험 <5-1> Crack Comparison Experiment

120℃ 가열 경화조건에서의 크랙 비교 실험한 결과이다. This is the result of a crack comparison experiment under 120 ° C heat curing conditions.

MTES와 DMDES의 혼합Mixture of MTES and DMDES 비교예
5
comparative example
5
실시예 5-1Example 5-1 실시예 5-2Example 5-2 실시예 5-3Example 5-3 실시예 5-4Example 5-4 실시예 5-5Example 5-5 실시예 5-6Example 5-6 실시예 5-7Example 5-7
(예상 가교도)(expected degree of crosslinking) (3.0)(3.0) (2.0)(2.0) (2.7)(2.7) (2.8)(2.8) (2.85)(2.85) (2.9)(2.9) (2.95)(2.95) (3.0)(3.0) 120℃ x 1hr120℃ x 1hr OO OO OO OO OO OO OO OO 120℃ x 2hr120℃ x 2hr OO OO OO OO OO OO OO 120℃ x 3hr120℃ x 3hr XX OO OO OO OO OO OO OO 120℃ x 4hr120℃ x 4hr XX OO OO OO OO OO OO

(Note: X= 크랙 발생, △ = 미세 크랙.) (Note: X = cracks, △ = fine cracks.)

<5-2> 크랙 비교실험 <5-2> Crack comparison test

150℃ 가열 경화 조건에서의 크랙 비교실험 결과이다. This is the result of a crack comparison test under 150 ° C heat curing conditions.

MTES와 DMDES의 혼합Mixture of MTES and DMDES 비교예
5
comparative example
5
실시예 5-1Example 5-1 실시예 5-2Example 5-2 실시예 5-3Example 5-3 실시예 5-4Example 5-4 실시예 5-5Example 5-5 실시예 5-6Example 5-6 실시예 5-7Example 5-7
(예상 가교도)(expected degree of crosslinking) (3.0)(3.0) (2.0)(2.0) (2.7)(2.7) (2.8)(2.8) (2.85)(2.85) (2.9)(2.9) (2.95)(2.95) (3.0)(3.0) 150℃ x 1hr150℃ x 1hr XX OO OO OO OO OO OO OO 150℃ x 2hr150℃ x 2hr XX OO OO OO OO OO OO 150℃ x 3hr150℃ x 3hr XX OO OO OO OO XX 150℃ x 4hr150℃ x 4hr XX OO OO XX

(Note: X= 크랙 발생, △ = 미세 크랙)(Note: X = cracks, △ = fine cracks)

<5-3> 연필 경도 측정 <5-3> Pencil hardness measurement

120℃ 가열 경화 조건에서의 연필 경도 측정 결과이다. This is the pencil hardness measurement result under 120 ° C. heat curing conditions.

MTES와 DMDES의 혼합Mixture of MTES and DMDES 비교예
5
comparative example
5
실시예 5-1Example 5-1 실시예 5-2Example 5-2 실시예 5-3Example 5-3 실시예 5-4Example 5-4 실시예 5-5Example 5-5 실시예 5-6Example 5-6 실시예 5-7Example 5-7
(예상 가교도)(expected degree of crosslinking) (3.0)(3.0) (2.0)(2.0) (2.7)(2.7) (2.8)(2.8) (2.85)(2.85) (2.9)(2.9) (2.95)(2.95) (3.0)(3.0) 120℃ x 1hr120℃ x 1hr 8H8H 2B2B 3H3H 4H4H 4~5H4~5H 5H5H 5~6H5~6H 6H6H 120℃ x 2hr120℃ x 2hr 9H9H 2B2B 3H3H 5H5H 5~6H5~6H 6H6H 6H6H 6~7H6~7H 120℃ x 3hr120℃ x 3hr XX 2B2B 4~5H4~5H 6H6H 6~7H6~7H 6~7H6~7H 6~7H6~7H 7H7H 120℃ x 4hr120℃ x 4hr XX HH 6H6H 7H7H 7~8H7~8H 7~8H7~8H 8H8H 8H8H

(Note: X= 측정불가.)(Note: X= not measurable.)

<5-4> 연필 경도 측정 <5-4> Pencil hardness measurement

150℃ 가열 경화 조건에서의 연필 경도 측정 결과이다. This is a pencil hardness measurement result under 150 ° C. heat curing conditions.

MTES와 DMDES의 혼합Mixture of MTES and DMDES 비교예
5
comparative example
5
실시예 5-1Example 5-1 실시예 5-2Example 5-2 실시예 5-3Example 5-3 실시예 5-4Example 5-4 실시예 5-5Example 5-5 실시예 5-6Example 5-6 실시예 5-7Example 5-7
(예상 가교도)(expected degree of crosslinking) (3.0)(3.0) (2.0)(2.0) (2.7)(2.7) (2.8)(2.8) (2.85)(2.85) (2.9)(2.9) (2.95)(2.95) (3.0)(3.0) 150℃ x 1hr150℃ x 1hr XX HBHB 5~6H5~6H 6H6H 6~7H6~7H 6~7H6~7H 6~7H6~7H 7H7H 150℃ x 2hr150℃ x 2hr XX HH 6H6H 6~7H6~7H 7H7H 7H7H 7~8H7~8H 8H8H 150℃ x 3hr150℃ x 3hr XX HH 6~7H6~7H 7~8H7~8H 7~8H7~8H 8H8H 8~9H8~9H XX 150℃ x 4hr150℃ x 4hr XX HH 7H7H 8H8H 8H8H 8~9H8~9H 8~9H8~9H XX

(Note: X= 측정불가 .)(Note: X= not measurable.)

<5-5> 표면 저항(Ω/□) 측정 <5-5> Measurement of surface resistance (Ω/□)

120℃ 가열 경화 조건에서의 표면 저항(Ω/□) 측정 결과이다. These are the surface resistance (Ω/□) measurement results under 120°C heat curing conditions.

MTES와 DMDES의 혼합Mixture of MTES and DMDES 비교예
5
comparative example
5
실시예 5-1Example 5-1 실시예 5-2Example 5-2 실시예 5-3Example 5-3 실시예 5-4Example 5-4 실시예 5-5Example 5-5 실시예 5-6Example 5-6 실시예 5-7Example 5-7
(예상 가교도)(expected degree of crosslinking) (3.0)(3.0) (2.0)(2.0) (2.7)(2.7) (2.8)(2.8) (2.85)(2.85) (2.9)(2.9) (2.95)(2.95) (3.0)(3.0) 120℃ x 1hr120℃ x 1hr E 4.5E4.5 E 5.7E5.7 E 5.1E5.1 E 5.0E5.0 E 5.0E5.0 E 5.0E5.0 E 5.0E5.0 E 4.8E4.8 120℃ x 2hr120℃ x 2hr E 8.7E8.7 E 5.8E5.8 E 5.1E5.1 E 5.1E5.1 E 5.0E5.0 E 5.0E5.0 E 4.9E4.9 E 4.8E4.8 120℃ x 3hr120℃ x 3hr XX E 5.8E5.8 E 5.2E5.2 E 5.2E5.2 E 5.2E5.2 E 5.1E5.1 E 5.1E5.1 E 5.0E5.0 120℃ x 4hr120℃ x 4hr XX E 5.9E5.9 E 5.5E5.5 E 5.3E5.3 E 5.3E5.3 E 5.3E5.3 E 5.3E5.3 E 5.4E5.4

(Note: X= 측정불가 .)(Note: X= not measurable.)

<5-6> 표면 저항(Ω/□) 측정 <5-6> Measurement of surface resistance (Ω/□)

150℃ 가열 경화 조건에서의 표면 저항(Ω/□) 측정 결과이다. These are the surface resistance (Ω/□) measurement results under 150°C heat curing conditions.

MTES와 DMDES의 혼합Mixture of MTES and DMDES 비교예
5
comparative example
5
실시예 5-1Example 5-1 실시예 5-2Example 5-2 실시예 5-3Example 5-3 실시예 5-4Example 5-4 실시예 5-5Example 5-5 실시예 5-6Example 5-6 실시예 5-7Example 5-7
(예상 가교도)(expected degree of crosslinking) (3.0)(3.0) (2.0)(2.0) (2.7)(2.7) (2.8)(2.8) (2.85)(2.85) (2.9)(2.9) (2.95)(2.95) (3.0)(3.0) 150℃ x 1hr150℃ x 1hr XX E 5.9E5.9 E 5.3E5.3 E 5.3E5.3 E 5.3E5.3 E 5.3E5.3 E 5.3E5.3 E 5.2E5.2 150℃ x 2hr150℃ x 2hr XX E 5.9E5.9 E 5.4E5.4 E 5.4E5.4 E 5.4E5.4 E 5.3E5.3 E 5.3E5.3 E 5.4E5.4 150℃ x 3hr150℃ x 3hr XX E 6.0E6.0 E 5.5E5.5 E 5.4E5.4 E 5.4E5.4 E 5.4E5.4 E 5.5E5.5 XX 150℃ x 4hr150℃ x 4hr XX E 6.3E6.3 E 5.7E5.7 E 5.6E5.6 E 5.5E5.5 E 5.5E5.5 E 5.6E5.6 XX

(Note: X= 측정불가 .)(Note: X= not measurable.)

하기 <5-7> 및 <5-8>은 실시예 5 및 비교예 5의 저장성 실험을 위하여 제조한 실험예의 조성물을 제조 직후부터 1주일 간격으로 4주간 7일간격으로 재코팅을 하여 120℃x 2 hr의 조건으로 가열 경화한다. 각각의 시편에 대하여 경도와 표면 저항을 측정하여 조성물의 물성 변화를 측정한다. In the following <5-7> and <5-8>, the compositions of Example 5 and Comparative Example 5 prepared for the storage stability test were re-coated at intervals of 1 week for 4 weeks and 7 days immediately after preparation to 120 ° C. Heat and harden under conditions of x 2 hr. Changes in physical properties of the composition are measured by measuring the hardness and surface resistance of each specimen.

<5-7> 저장성 실험 <5-7> Storage test

실시예 5 및 비교예 5의 저장성 실험 결과를 보여주는 것으로 경도 측정 값 (120℃x 2 hr)이다. It shows the storage test results of Example 5 and Comparative Example 5, and is a hardness measurement value (120 ° C x 2 hr).

MTES와 DMDES의 혼합Mixture of MTES and DMDES 비교예
5
comparative example
5
실시예 5-1Example 5-1 실시예 5-2Example 5-2 실시예 5-3Example 5-3 실시예
5-4
Example
5-4
실시예 5-5Example 5-5 실시예 5-6Example 5-6 실시예 5-7Example 5-7
(예상 가교도)(expected degree of crosslinking) (3.0)(3.0) (2.0)(2.0) (2.7)(2.7) (2.8)(2.8) (2.85)(2.85) (2.9)(2.9) (2.95)(2.95) (3.0)(3.0) 제조후 코팅coating after manufacturing 9H9H 2B2B 3H3H 5H5H 5~6H5~6H 6H6H 6~7H6~7H 6~7H6~7H 1주일후 재코팅Re-coating after 1 week XX 2B2B 3H3H 5H5H 5~6H5~6H 6H6H 6H6H 6~7H6~7H 2주일후 재코팅Re-coating after 2 weeks XX 2B2B 3H3H 5H5H 5~6H5~6H 6H6H 6H6H 6~7H6~7H 3주일후 재코팅Re-coating after 3 weeks XX 2B2B 3H3H 4~5H4~5H 6H6H 5~6H5~6H 5~6H5~6H 5~6H5~6H 4주일후 재코팅Recoating after 4 weeks XX 2B2B 3H3H 4H4H 4~5H4~5H 5H5H 5H5H 5H5H

(Note: X= 측정 불가 .)(Note: X= not measurable.)

<5-8> 저장성 실험 결과<5-8> Storage test results

실시예 5 및 비교예 5의 저장성 실험 결과를 보여주는 것으로 표면 저항 측정 값 (120℃x 2 hr)이다. It shows the storage test results of Example 5 and Comparative Example 5, and is a surface resistance measurement value (120 ° C x 2 hr).

MTES와 DMDES의 혼합Mixture of MTES and DMDES 비교예
5
comparative example
5
실시예 5-1Example 5-1 실시예 5-2Example 5-2 실시예 5-3Example 5-3 실시예
5-4
Example
5-4
실시예 5-5Example 5-5 실시예
5-6
Example
5-6
실시예 5-7Example 5-7
(예상 가교도)(expected degree of crosslinking) (3.0)(3.0) (2.0)(2.0) (2.7)(2.7) (2.8)(2.8) (2.85)(2.85) (2.9)(2.9) (2.95)(2.95) (3.0)(3.0) 제조후 코팅coating after manufacturing E 8.7E8.7 E 5.8E5.8 E 5.1E5.1 E 5.1E5.1 E 5.0E5.0 E 5.0E5.0 E 4.9E4.9 E 4.8E4.8 1주일후 재코팅Re-coating after 1 week E 12.5E 12.5 E 6.2E6.2 E 5.2E5.2 E 5.1E5.1 E 5.0E5.0 E 5.2E5.2 E 4.9E4.9 E 4.8E4.8 2주일후 재코팅Re-coating after 2 weeks XX E 6.5E6.5 E 5.4E5.4 E 5.3E5.3 E 5.2E5.2 E 5.2E5.2 E 5.0E5.0 E 5.0E5.0 3주일후 재코팅Re-coating after 3 weeks XX E 6.9E6.9 E 5.7E5.7 E 5.4E5.4 E 5.4E5.4 E 5.3E5.3 E 5.2E5.2 E 5.2E5.2 4주일후 재코팅Recoating after 4 weeks XX E 7.2E7.2 E 6.2E6.2 E 5.7E5.7 E 5.6E5.6 E 5.5E5.5 E 5.4E5.4 E 5.4E5.4

(Note: X= 측정불가 .)(Note: X= not measurable.)

하기 <5-9> 및 <5-10>은 실시예 5 및 비교예 5의 건조 도막 경시변화 실험하기 위한 것이다. 제조한 실험예의 조성물들을 코팅을 하여 120℃x 2 hr와 150℃x 2 hr의 조건으로 가열 경화한다. 각각의 시편을 80℃의 온도에서 7일(시간)동안 오븐 속에 보관한 후 크랙 발생유무와 표면 저항을 측정한다.The following <5-9> and <5-10> are for testing the change over time of the dry film of Example 5 and Comparative Example 5. The prepared compositions of Experimental Example were coated and cured under conditions of 120°C x 2 hr and 150°C x 2 hr. After each specimen was stored in an oven at a temperature of 80 ° C. for 7 days (hours), the presence or absence of cracks and surface resistance were measured.

<5-9> 실시예 5 및 비교예 5의 건조 도막 경시변화 <5-9> Time-lapse change of dry coating films of Example 5 and Comparative Example 5

가열건조 조건은 120℃x 2 hr에서 실시예 5 및 비교예 5의 건조 도막 경시변화 실험 결과를 보여준다. 건조 도막 두께 이론값은 294nm(약 300nm), 80℃ 오븐 x 7일(168hr) 보관 후 측정 결과이다.The heat-drying conditions show the test results of the dry film change over time of Example 5 and Comparative Example 5 at 120 ° C. x 2 hr. The theoretical value of dry film thickness is the result of measurement after storage at 294 nm (about 300 nm), 80 ° C oven x 7 days (168 hr).

MTES와 DMDES의 혼합Mixture of MTES and DMDES 비교예
5
comparative example
5
실시예 5-1Example 5-1 실시예 5-2Example 5-2 실시예 5-3Example 5-3 실시예 5-4Example 5-4 실시예 5-5Example 5-5 실시예 5-6Example 5-6 실시예 5-7Example 5-7
(예상 가교도)(expected degree of crosslinking) (3.0)(3.0) (2.0)(2.0) (2.7)(2.7) (2.8)(2.8) (2.85)(2.85) (2.9)(2.9) (2.95)(2.95) (3.0)(3.0) 연필 경도pencil hardness 코팅후after coating 9H9H 2B2B 3H3H 5H5H 5~6H5~6H 6H6H 6H6H 6~7H6~7H 7일후7 days later XX HH 5~6H5~6H 6~7H6~7H 6~7H6~7H 7H7H 7~8H7~8H 7~8H7~8H 크랙(7일후)Crack (after 7 days) XX OO OO OO OO OO OO OO 표면 저항
(Ω/□)
surface resistance
(Ω/□)
코팅후after coating E 8.7E8.7 E 5.8E5.8 E 5.1E5.1 E 5.1E5.1 E 5.0E5.0 E 5.0E5.0 E 4.9E4.9 E 4.8E4.8
7일후7 days later XX E 6.0E6.0 E 5.4E5.4 E 5.4E5.4 E 5.3E5.3 E 5.3E5.3 E 5.2E5.2 E 5.3E5.3

(Note: X= 측정불가, 크랙발생, △=미세크랙, O=크랙 없음(육안관찰))(Note: X = unmeasurable, cracks, △ = fine cracks, O = no cracks (visual observation))

<5-10> 건조 도막 경시변화 실험<5-10> Dry coating film over time change test

가열건조 조건은 150℃x 2 hr에서 실시예 5 및 비교예 5의 건조 도막 경시변화 실험 결과를 보여준다. 건조 도막 두께 이론값은 294nm(약 300nm), 80℃ 오븐 x 7일(168hr) 보관 후 측정 결과이다.The heat-drying conditions show the test results of the dry film change over time of Example 5 and Comparative Example 5 at 150 ° C. x 2 hr. The theoretical value of dry film thickness is the result of measurement after storage at 294 nm (about 300 nm), 80 ° C oven x 7 days (168 hr).

MTES와 DMDES의 혼합Mixture of MTES and DMDES 비교예
5
comparative example
5
실시예 5-1Example 5-1 실시예 5-2Example 5-2 실시예 5-3Example 5-3 실시예
5-4
Example
5-4
실시예 5-5Example 5-5 실시예 5-6Example 5-6 실시예 5-7Example 5-7
(예상 가교도)(expected degree of crosslinking) (3.0)(3.0) (2.0)(2.0) (2.7)(2.7) (2.8)(2.8) (2.85)(2.85) (2.9)(2.9) (2.95)(2.95) (3.0)(3.0) 연필 경도pencil hardness 코팅후after coating XX HH 6H6H 6~7H6~7H 7H7H 7H7H 7~8H7~8H 8H8H 7일후7 days later XX HH 6~7H6~7H 7~8H7~8H 8H8H 8H8H 8~9H8~9H 8~9H8~9H 크랙(7일후)Crack (after 7 days) XX XX OO OO OO OO OO OO 표면 저항
(Ω/□)
surface resistance
(Ω/□)
코팅후after coating XX E 5.9E5.9 E 5.4E5.4 E 5.4E5.4 E 5.4E5.4 E 5.3E5.3 E 5.3E5.3 E 5.4E5.4
7일후7 days later XX E 6.0E6.0 E 5.6E5.6 E 5.7E5.7 E 5.7E5.7 E 5.6E5.6 E 5.7E5.7 E 5.8 E5.8

(Note: X= 측정불가, 크랙발생, △=미세크랙, O=크랙 없음(육안관찰))(Note: X = unmeasurable, cracks, △ = fine cracks, O = no cracks (visual observation))

바인더 조성에서는 실시예 5의 조성이 비교예 5에 비하여 대부분의 물성이나 안정성에서 우수한 효과를 보였으며 특히, 실시예 5-4 내지 5-6의 조성이 가장 뛰어난 물성을 보여주었다. 따라서, MTES 고형분 100g 중량부 기준으로 DMDEs 고형분은 5 내지 15g이 바람직하다. In the binder composition, the composition of Example 5 showed excellent effects in most physical properties and stability compared to Comparative Example 5, and in particular, the compositions of Examples 5-4 to 5-6 showed the most excellent physical properties. Therefore, the solid content of DMDEs is preferably 5 to 15 g based on parts by weight of 100 g of MTES solid content.

상기 실험결과, 전도성 고분자 수계분산물(Pedot-PSSA 수분산액)과 무기계 바인더인 실란계 화합물의 가수분해된 조성물을 제조함에 있어서, 4관능기인 TEOS를 사용하는 것보다는 알킬기가 치환된 3관능기의 실란계 무기물과 혼합하여 제조된 조성물은 탈수축합 반응성이 낮아서 조성물의 상온 저장성이 우수하였다. As a result of the above experiment, in preparing a hydrolyzed composition of a conductive polymer aqueous dispersion (Pedot-PSSA aqueous dispersion) and an inorganic binder, a silane-based compound, rather than using a tetrafunctional TEOS, a trifunctional silane with an alkyl group substituted The composition prepared by mixing with the inorganic material had low dehydration condensation reactivity, and thus the composition had excellent shelf life.

알킬기가 치환된 3관능기의 실란계 무기물과 혼합하여 제조된 무기계 전도성 고분자 조성물은 4관능기인 TEOS를 사용하여 제조된 무기계 전도성 고분자 조성물보다 반응성이 낮아서 탈수축합을 위한 가열 경화 온도가 4관능기계 조성물보다 더 긴 가열경화 시간이 필요하다. 만약 가열경화 시간을 늘릴 수 없다면 경화 온도를 높여야한다.The inorganic conductive polymer composition prepared by mixing with the trifunctional silane-based inorganic material in which the alkyl group is substituted has lower reactivity than the inorganic conductive polymer composition prepared using the tetrafunctional group TEOS, so that the heat curing temperature for dehydration condensation is higher than that of the tetrafunctional group composition. A longer heat-curing time is required. If the curing time cannot be increased, the curing temperature must be increased.

상온 안정성이 우수한 무기계 조성물로 코팅된 건조 도막을 충분한 조건에서 가열경화를 진행하면, 크랙 발생이 억제되고 이에 따라 건조 도막의 경시변화가 작게 발생하였다. MTES 단독 사용의 조성물보다 MTES와 DMDES 혼합 조성물의 건조 도막이 더욱 안정하였으며, 이때 안정적인 혼합 비율의 범위는 가교도 기준으로 2,8이상 3.0이하라고 볼 수 있다. 더 바람직하게는 2.9의 범위가 안정적이다. When a dry film coated with an inorganic composition having excellent room temperature stability is subjected to heat curing under sufficient conditions, crack generation is suppressed, and consequently, the change in the dry film with time is small. The dry coating film of the mixed composition of MTES and DMDES was more stable than the composition using MTES alone, and at this time, the range of stable mixing ratio can be seen as 2,8 or more and 3.0 or less based on the degree of crosslinking. More preferably, the range of 2.9 is stable.

상기 실험 결과들로부터 본 조성물은 150도 2시간 경화기준에서 표면 저항이 10_6이하이며, 경도는 7H 이상이며, 건조 도막의 경시변화는 80℃, 168hr 보관 후 표면 저항 10_7 이하의 특성을 보여주어 기존의 TEOS에 비하여 우수한 물성을 보여주었다. From the above experimental results, this composition has a surface resistance of 10_6 or less on the basis of curing at 150 degrees for 2 hours, a hardness of 7H or more, and a change in dry coating film over time after storage at 80 ° C for 168 hr. showed excellent physical properties compared to TEOS.

Claims (12)

수계형 전도성 고분자 용액; 바인더; 및 용매를 포함하고,
상기 바인더는 MTES(methyl triethoxy silane)와 DMDES의 혼합된 것이며,
상기 바인더는 MTES 고형분 100 중량부 기준으로 DMDES 고형분 5 내지 15 중량부로 혼합되는 것인 배면 전극 형성용 조성물.
water-based conductive polymer solution; bookbinder; and a solvent;
The binder is a mixture of MTES (methyl triethoxy silane) and DMDES,
The binder is mixed with 5 to 15 parts by weight of DMDES solids based on 100 parts by weight of MTES solids.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 용매는 이소프로판올(IPA)인 것인 배면 전극 형성용 조성물.
According to claim 1,
The solvent is isopropanol (IPA) composition for forming a back electrode.
제1항에 있어서,
상기 전도성 고분자는 Pedot-PSSA인 것인 배면 전극 형성용 조성물.
According to claim 1,
The conductive polymer is a composition for forming a back electrode of Pedot-PSSA.
제1항에 있어서,
상기 수계형 전도성 고분자 용액이 20 내지 30 중량%; 바인더가 2 내지 5 중량%; 및 용매가 65 내지 75 중량%를 포함하는 것인 배면 전극 형성용 조성물.
According to claim 1,
20 to 30% by weight of the water-based conductive polymer solution; 2 to 5% by weight of a binder; and 65 to 75% by weight of a solvent for forming a back electrode composition.
제1항에 있어서,
상기 전도성 고분자의 고형분은 바인더 고형분 100 중량부 기준으로 14 내지 21 중량부인 것인 배면 전극 형성용 조성물.
According to claim 1,
The solid content of the conductive polymer is 14 to 21 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder solid content of the back electrode forming composition.
a) 바인더와 용매를 혼합하여 혼합 용액을 준비하는 단계;
b) 상기 용액에 전도성 고분자 용액을 첨가하는 단계; 및
c) 상기 전도성 고분자와 바인더가 가수분해하는 단계;를 포함하고,
상기 c)단계는 24 시간 이상 동안 반응시키는 것인 배면 전극 형성용 조성물 제조방법.
a) preparing a mixed solution by mixing a binder and a solvent;
b) adding a conductive polymer solution to the solution; and
c) hydrolyzing the conductive polymer and the binder;
Step c) is a method for preparing a composition for forming a back electrode, wherein the reaction is performed for 24 hours or more.
삭제delete 배면 전극 제조방법으로서,
a) 제1항의 배면 전극 형성용 조성물을 기판에 코팅하는 단계;
b) 코팅된 기판을 가열 경화시키는 단계; 및
c) 상기 조성물이 축합반응에 의해 형성된 3차원 망상구조를 가지도록 반응시키는 단계;를 포함하는 배면 전극 제조방법.
As a method for manufacturing a back electrode,
a) coating a substrate with the composition for forming a rear electrode of claim 1;
b) heating and curing the coated substrate; and
c) reacting the composition to have a three-dimensional network structure formed by a condensation reaction;
제10항에 있어서,
상기 b) 단계는 110 내지 130℃에서 2 내지 4시간 또는 140 내지 160℃에서 1 내지 3시간 동안 가열 경화하는 배면 전극 제조방법.
According to claim 10,
Wherein step b) is heat curing at 110 to 130 ° C for 2 to 4 hours or 140 to 160 ° C for 1 to 3 hours.
제10항에 있어서,
상기 배면 전극은 7H 이상의 연필 경도와 10_7 이하의 표면 저항인 배면 전극 제조방법.
According to claim 10,
The back electrode is a method of manufacturing a back electrode having a pencil hardness of 7H or more and a surface resistance of 10_7 or less.
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