KR102619618B1 - 실리콘계 조성물 및 이의 경화물 - Google Patents

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Abstract

본 출원의 일 실시상태에 따른 실리콘계 조성물은, 양 말단에 알케닐기 및 알콕시기를 포함하는 제1 폴리오가노실록산; 머캅토기가 결합된 3관능성 실리콘 단위(T unit)를 포함하는 제2 폴리오가노실록산; 광개시제; 및 습기 경화용 촉매를 포함한다.

Description

실리콘계 조성물 및 이의 경화물{SILICONE-BASED COMPOSITION AND CURED PRODUCT THEREOF}
본 출원은 자외선(UV) 조사와 습기(moisture)로 이중 경화가 가능한 실리콘계 조성물 및 이의 경화물에 관한 것이다.
본 발명은 자외선 영역의 빛(UV)의 조사에 의한 광 경화와 공기 중에 존재하는 습기에 의한 축합 경화의 이중 경화 방식을 통해 실리콘이 경화되는 조성물과 그 응용에 대한 것이다.
기존의 UV 조사를 통한 경화는, UV가 미치지 못하는 영역에 대해서는 광 경화가 이뤄지지 않았다. 이를 해결하기 위해서, UV를 여러 각도로 수 회 조사하는 공정이 수행되었고, 공정 작업시 UV의 빠른 경화성에도 불구하고, 여러 각도로 UV를 조사해야 하고 각도 조절을 위한 UV 조사기가 복잡해지는 현상이 발생하고 있어 상대적으로 공정 시간이 늘어나는 것이 현실이다. 그러나, 이러한 공정에도 불구하고, UV가 미처 조사되지 못하는 영역은 여전히 존재하기 때문에 경화가 충분하게 완료되지 않은 문제가 있었다. 또한, 근래에 장파장의 UV를 조사하여 경화시킬 수 있는 요구가 있는 상황으로 이를 위한 기술도 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0038076호
본 출원은 자외선(UV)으로 빠르게 경화시킬 수 있고, 자외선이 조사되지 않은 영역에 대해서도 습기 경화방법으로 경화시킬 수 있는 실리콘계 조성물 및 이의 경화물을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는,
양 말단에 알케닐기 및 알콕시기를 포함하는 제1 폴리오가노실록산;
머캅토기가 결합된 3관능성 실리콘 단위(T unit)를 포함하는 제2 폴리오가노실록산;
광개시제; 및
습기 경화용 촉매
를 포함하는 실리콘계 조성물을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 실리콘계 조성물을 경화시켜 제조된 것인 경화물을 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 경화물을 포함하는 장치를 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, ASTM D1640에 의하여 측정된 택 프리 타임(tack free time)이 60분 이하이고, ASTM D2240에 의하여 측정된 초기 UV 경화도는 30% 이상인 것인 실리콘계 조성물을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 실리콘계 조성물은 자외선(UV)으로 빠르게 경화시킬 수 있고, 자외선이 조사되지 않은 영역에 대해서도 습기 경화방법으로 충분히 경화시킬 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 실리콘계 조성물은 장파장 UV 조건에서도 빠르게 경화가 가능하다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 실리콘계 조성물은, 양 말단에 알케닐기 및 알콕시기를 포함하는 제1 폴리오가노실록산; 및 머캅토기가 결합된 3관능성 실리콘 단위(T unit)를 포함하는 제2 폴리오가노실록산을 동시에 포함함으로써, 실리콘 고무의 특성을 가질 수 있고, 습기 경화만으로 표면에 빠른 택 프리 타임(tack free time)을 제공할 수 있다.
이하 본 출원에 대하여 상세히 설명한다.
자외선 조사만으로 경화가 가능한 실리콘 재료의 경우에는, 자외선이 미치지 못하는 영역에 대해서는 경화가 이루어지지 않았다. 이를 해결하기 위하여, 자외선을 여러 각도로 여러 번 조사하여야 하기에, 경화공정을 빠르게 수행하는 것이 불가능하였다.
실제 현장에서 신속하게 공정을 진행하기 위해서는 자외선 조사 이후에 조성물이 빠르게 비유동성의 특성을 가져야 하고, 이와 더불어 빛이 닿지 않는 부분에서도 경화가 빠르게 진행되어야 한다.
이에, 본 출원에서는 자외선(UV)으로 빠르게 경화시킬 수 있고, 자외선이 조사되지 않은 영역에 대해서도 습기 경화방법으로 경화시킬 수 있는 실리콘계 조성물 및 이의 경화물을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 실리콘계 조성물은, 양 말단에 알케닐기 및 알콕시기를 포함하는 제1 폴리오가노실록산; 머캅토기가 결합된 3관능성 실리콘 단위(T unit)를 포함하는 제2 폴리오가노실록산; 광개시제; 및 습기 경화용 촉매를 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 실리콘계 조성물은, 먼저 자외선을 통한 경화가 주로 행해지며, 습기 경화 메커니즘으로 완결될 수 있다. 즉, 자외선 조사에 의하여 실리콘계 조성물은 빠르게 비유동성의 특성을 가지며, 그 이후 상온에서 습기에 의하여 빠르게 경화가 완결될 수 있다. 따라서, 실제 현장에서는 자외선을 조사함으로써 다음 공정으로의 전환이 빠르게 수행될 수 있고, 조성물의 완전 경화를 위하여 추가적인 가열, 자외선 재조사 등의 공정이 전혀 필요 없다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 자외선이 닿지 않는 영역에 대해서도 습기 경화 메커니즘을 이용하여, 추가의 자외선 조사공정 없이 경화를 달성할 수 있다. 또한, 빠른 택 프리 타임(tack free time)으로, 습기 경화공정이 단독으로 수행될 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 양 말단에 알케닐기 및 알콕시기를 포함하는 제1 폴리오가노실록산은 자외선 경화성 관능기와 습기 경화성 관능기를 동시에 포함하는 폴리오가노실록산이다. 보다 구체적으로, 상기 제1 폴리오가노실록산은 한 쪽 말단에 알케닐기 및 알콕시기를 포함하고, 다른 한 쪽 말단에도 알케닐기 및 알콕시기를 포함한다.
특히, 본 출원의 일 실시상태에 따른 제1 폴리오가노실록산은 양 말단이 모두 알케닐기 및 알콕시기를 포함하는 것으로서, UV에 의한 경화와 습기에 의한 경화가 모두 이뤄질 수 있는 관능기를 갖는 것이 특징이다.
즉, 본 출원의 일 실시상태에 따른 실리콘계 조성물은, 양 말단에 알케닐기 및 알콕시기를 포함하는 제1 폴리오가노실록산을 포함함으로써 자외선(UV)으로 빠르게 경화시킬 수 있고, 자외선이 조사되지 않은 영역에 대해서도 습기 경화방법으로 충분히 경화시킬 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 폴리오가노실록산은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 플루오르로 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소기이고,
R3 및 R4 중 적어도 하나는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이고, 나머지는 플루오르로 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이며,
R5 및 R6 중 적어도 하나는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이고, 나머지는 플루오르로 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이며,
R7 및 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 알케닐기이며,
n1은 1 이상의 실수이다.
본 출원에서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 "치환" 이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 출원에 있어서, "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 할로겐기; 니트릴기; 히드록시기; 알콕시기; 알킬기; 시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
본 출원에 있어서, 상기 지방족 탄화수소기는 알킬기 또는 시클로알킬기일 수 있고, 상기 방향족 탄화수소기는 아릴기일 수 있다. 상기 지방족 탄화수소기 및 방향족 탄화수소기의 탄소수는 60 이하인 것이 바람직하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 환형일 수 있고, 탄소수는 1 내지 10인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, n-프로필기, 이소프로필기, 부틸기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, n-펜틸기, 싸이클로펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, n-헥실기, 싸이클로헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, n-헵틸기, 1-메틸헥실기, 시클로펜틸메틸기, 시클로헥실메틸기, 옥틸기, n-옥틸기, tert-옥틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기, 2-프로필펜틸기, n-노닐기, 2,2-디메틸헵틸기, 1-에틸-프로필기, 1,1-디메틸-프로필기, 이소헥실기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸헥실기, 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있고, 탄소수는 1 내지 10인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, i-프로필옥시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, tert-부톡시기, sec-부톡시기, n-펜틸옥시기, 네오펜틸옥시기, 이소펜틸옥시기, n-헥실옥시기, 3,3-디메틸부틸옥시기, 2-에틸부틸옥시기, n-옥틸옥시기, n-노닐옥시기, n-데실옥시기, 벤질옥시기, p-메틸벤질옥시기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 2 내지 10인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 비닐기, 1-프로페닐기, 이소프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 3-메틸-1-부테닐기, 1,3-부타디에닐기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아릴기는 단환 또는 다환일 수 있고, 탄소수는 6 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 알킬렌기는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 알킬기가 적용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
상기 화학식 1-1에서, n1은 1 이상의 실수이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 폴리오가노실록산의 점도는 23℃를 기준으로, 10cps 내지 100,000cps 일 수 있고, 100cps 내지 80,000cps 일 수 있다.
상기 점도는 레오미터를 사용하는 것을 포함하는 임의의 적절한 방법으로 측정될 수 있다. 예를 들어, 점도는 Anton-Paar 레오미터의 스핀들 PP-25로, gap = 0.5mm로 세팅한 뒤, 23℃ 조건에서 20rpm으로 측정할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1 및 1-1의 n1은 상기 화학식 1 및 1-1의 제1 폴리오가노실록산이 바람직한 점도를 가지는 값이다. 보다 구체적으로, 상기 화학식 1 및 1-1의 n1은 상기 화학식 1 및 1-1의 제1 폴리오가노실록산이 23℃를 기준으로 10cps 내지 100,000cps의 점도를 가지는 값이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 폴리오가노실록산은 1종을 포함할 수도 있고, 2종 이상을 포함할 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 실리콘계 조성물의 총중량을 기준으로, 상기 제1 폴리오가노실록산의 함량은 40 중량% 내지 95 중량% 일 수 있고, 45 중량% 내지 90 중량% 일 수 있다. 상기와 같은 제1 폴리오가노실록산의 함량범위를 만족하는 경우에, 본 출원의 실리콘계 조성물은 실리콘 고무의 특성을 가질 수 있고, 접착력을 다양하게 조절할 수 있으며, 습기 경화만으로 표면에 빠른 택 프리 타임(tack free time)을 제공할 수 있다. 또한, 상기 실리콘계 조성물의 총중량을 기준으로, 상기 폴리오가노실록산의 함량이 40 중량% 미만인 경우에는, UV 및 습기 이중경화의 특성을 살릴 수가 없어서 본 출원의 의도와는 다른 형태의 경화물이 생길 수 있다.
이에 본 출원의 일 실시상태에서는, 장파장의 UV 조사공정으로도 빠르게 경화될 수 있도록, 머캅토기가 결합된 3관능성 실리콘 단위(T unit)를 포함하는 제2 폴리오가노실록산을 포함한다.
실록산 구조(Si-O-Si)를 갖는 실리콘계 수지는 그 구성 단위에 따라 1 관능성 실리콘 단위(M unit), 2 관능성 실리콘 단위(D unit), 3 관능성 실리콘 단위(T unit), 4 관능성 실리콘 단위(Q unit)로 구분되며, 그 구성단위는 단독 또는 혼용되어 공중합된 상태로 사용된다. 1 관능성 실리콘 단위와 2 관능성 실리콘 단위로만 이루어진 구조는 선형 실록산 형태로, 2 관능성 실리콘 단위의 함량이 증가할수록 선형 길이는 길어지며 그만큼 점도도 증가하게 된다. 점도는 최대한으로 증가된다 하더라도 고체화되지는 않으며, 합성이 가능한 수준에서의 형상은 생고무와 같은 형상을 가진다.
특히, 본 출원의 일 실시상태에 따른 제2 폴리오가노실록산은 3관능성 실리콘 단위(T unit)에 머캅토기가 결합된 것으로서, 상기 3관능성 실리콘 단위(T unit)가 아닌 1 관능성 실리콘 단위(M unit), 2 관능성 실리콘 단위(D unit) 또는 4 관능성 실리콘 단위(Q unit)에 머캅토기가 결합된 폴리오가노실록산과는 서로 상이할 뿐만 아니라, 서로 상이한 물성을 갖는다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 폴리오가노실록산은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
R9, R10, R11, R12 및 R13은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 플루오르로 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소기이고,
R14는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이며,
m2 및 n2는 각각 독립적으로 1 이상의 실수이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
상기 화학식 2-1에서,
m2 및 n2는 각각 독립적으로 1 이상의 실수이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 폴리오가노실록산의 점도는 23℃를 기준으로, 10cps 내지 10,000cps 일 수 있고, 20cps 내지 5,000cps 일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2 및 2-1의 m2 및 n2는 상기 화학식 2 및 2-1의 제2 폴리오가노실록산이 바람직한 점도를 가지는 값이다. 보다 구체적으로, 상기 화학식 2 및 2-1의 m2 및 n2는 상기 화학식 2 및 2-1의 제2 폴리오가노실록산이 23℃를 기준으로 10cps 내지 100,000cps의 점도를 가지는 값이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 실리콘계 조성물의 총중량을 기준으로, 상기 제2 폴리오가노실록산의 함량은 1 중량% 내지 50 중량% 일 수 있고, 3 중량% 내지 30 중량% 일 수 있다. 상기 제2 폴리오가노실록산의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 UV 경화성 관능기가 적어져서 초기 경화 경도값이 낮아질 수 있어서 바람직하지 않다. 또한, 상기 제2 폴리오가노실록산의 함량이 50 중량%를 초과하는 경우에는 습기 경화성 관능기가 적어져서 습기 경화가 수행되기 어려우므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 제2 폴리오가노실록산의 함Žc범위를 만족할 때, 초기 경화 경도값이 우수하여 자외선(UV)으로 빠르게 경화시킬 수 있고, 자외선이 조사되지 않은 영역에 대해서도 습기 경화방법으로 경화시킬 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 광개시제는 열적으로 비활성이지만 광을 받아 여기되어 자유 라디칼이 발생되고, 이 자유 라디칼이 실록산에 여기 에너지를 부여하여 자외선 경화에 의한 경화 반응을 시작시키는 것이다. 상기 광개시제는 반응성 관점에서 방향족 탄화수소, 아세토페논 및 그 유도체, 벤조페논 및 그 유도체, o-벤조일 안식향산 에스테르, 벤조인, 벤조인에테르 및 그 유도체, 키산톤 및 그 유도체, 퀴논 화합물, 할로겐화 탄화수소 및 아민류, 유기 과산화물 등을 들 수 있으며, 실리콘과의 상용성, 안정성 관점에서 치환 또는 비치환된 벤조일기를 함유하는 화합물 또는 유기 과산화물이 더욱 바람직하다. 예를 들면, 아세토페논, 프로피오페논, 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온, 1-하이드록시-사이클로 헥실-페닐-케톤, 에틸(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐 포스피네이트, 1-[4-(2-히드록시 에톡시)-페닐]-2-하이드록시-2-메틸-1-프로판-1-온, 2-하이드록시-1-{4-[4-(2-하이드록시-2-메틸-프로피오닐)-벤질]페닐}-2-메틸-프로판-1-온, 2-메틸-1-(4-메틸 티오 페닐)-2-모르폴리노 프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-(4-모르폴리노페닐)-부타논-1, 2-(디메틸아미노)-2-[(4-메틸 페닐) 메틸]-1-[4-(4-모르폴리닐) 페닐]-1-부타논, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀 옥사이드, 1,2-옥탄디온,1-[4-(페닐 티오)-2-(O-벤조일 옥심)], 에타논, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9 H-카르바졸-3-일]-1-(O-아세틸옥심), 옥시페닐 초산, 2-[2-옥소-2-페닐 아세톡시(acetoxy) 에톡시]에틸에스테르와 옥시페닐 초산, 2-(2-히드록시 에톡시) 에틸에스테르의 혼합물, 에틸-4-디메틸아미노벤조에이트, 2-에틸헥실-4-디메틸아미노벤조에이트, 비스(2,6-디메톡시 벤조일)-2,4,4-트리메틸-펜틸 포스핀옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
특히, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 광개시제는 상기 실리콘계 조성물이 장파장에서도 UV 경화가 가능하게 하는 광개시제를 적용하는 것이 보다 바람직하다. 예컨대, 상기 광개시제는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스피네이트, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀 옥사이드, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 실리콘계 조성물의 총중량을 기준으로, 상기 광개시제의 함량은 0.1 중량% 내지 5 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.3 중량% 내지 3 중량% 일 수 있다.
상기와 같은 광개시제의 함량범위를 만족하는 경우에, 본 출원의 실리콘계 조성물은 빠른 자외선 경화를 달성할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 실리콘계 조성물은 표면의 빠른 택 프리 타임(tack free time)을 제공하기 위하여 습기 경화용 촉매를 포함한다. 특히, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 택 프리 타임(tack free time)은 60분 이하일 수 있고, 55분 이하일 수 있으며, 5분 이상일 수 있다. 상기 택 프리 타임(tack free time)이 60분을 초과하는 경우에는 본 출원에서 달성하고자 하는 빠른 경화공정의 목적을 달성하기 어렵다. 상기 택 프리 타임(tack free time)을 측정하는 방법은 후술하는 실험예에 구체적으로 기재하였다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 습기 경화용 촉매는 주석계 화합물, 지르코네이트계 화합물 및 티타네이트계 화합물 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 습기 경화용 촉매로서 적용할 수 있는 주석계 화합물은 디부틸주석 디라우레이트, 디부틸주석 디아세테이트, 디부틸주석 디메톡사이드, 디메틸주석 디-네오데카노에이트, 주석 옥토에이트, 디부틸주석옥사이드, 디오가노-주석 비스 β-디케토네이트 및 디부틸주석 비스-아세틸아세토네이트 중 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 습기 경화용 촉매로서 적용할 수 있는 지르코네이트계 화합물은 지르코늄 아세틸아세토네이트를 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 습기 경화용 촉매로서 적용할 수 있는 티타네이트계 화합물은 테트라-터트-부틸 오르소티타네이트(tetra-tert-butyl orthotitanate), 테트라-n-부틸 티타네이트(tetra-n-butyl titanate), 테트라-이소프로필 티타네이트(tetra-isopropyl titanate), 테트라-2-에틸헥실 티타네이트(tetra-2-ethylhexyl titanate), 테트라 tert-부틸 티타네이트(tetra tert-butyl titanate), 폴리 부틸 티타네이트(poly butyl titanate), 부틸-티타네이트 다이머(butyl-titanate dimer), 티타늄 아세틸아세토네이트(titanium acetylacetonate), 티타늄 테트라-아세틸아세토네이트(titanium tetra-acetylacetonate), 에틸 아세토아세테이트 티타네이트(ethyl acetoacetate titanate), 티타늄 도데실벤젠 설포네이트(titanium dodecylbenzene sulfonate), 티타늄 포스페이트 복합체(titanium phosphate complex), 티타늄 옥틸렌글리콜레이트(titanium octyleneglycolate), 티타늄 락테이트 암모늄염(titanium lactate ammonium salt), 티타늄 락테이트(titanium lactate), 티타늄 트리에탄올아미네이트(titanium triethanolaminate), 테트라 스테아릴 티타네이트(tetra stearyl titanate), 티타늄 이소스테아레이트(titanium isostearate), 비스(에틸아세토아세테이토-O1',O3")비스(프로판-2-올라토)티타늄(bis(ethylacetoacetato-O1',O3")bis(propan-2-olato)titanium) 및 티타늄 아미노에틸아미노에탄올레이트(titanium aminoethylaminoethanolate) 중 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 습기 경화용 촉매는 티타네이트계 화합물을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 실리콘계 조성물의 총중량을 기준으로, 상기 티타네이트계 화합물의 함량은 0.1 중량% 내지 5.0 중량% 일 수 있다. 상기와 같은 습기 경화용 촉매의 함량범위를 만족하는 경우에, 본 출원의 일 실시상태에 따른 실리콘계 조성물은 자외선이 조사되지 않은 영역에 대해서도 습기 경화방법으로 충분히 경화시킬 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 실리콘계 조성물은 에폭시기 및 (메타)아크릴기를 함유하지 않는 알콕시실란계 화합물 또는 올리고머를 포함하는 접착 촉진제(adhesion promoter)를 추가로 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 접착 촉진제는 에폭시기 및 (메타)아크릴기를 함유하지 않는 알콕시실란계 화합물 또는 올리고머를 포함한다. 상기 접착 촉진제에 에폭시기 및/또는 (메타)아크릴기를 함유하는 경우에는, 상기 실리콘 조성물의 빠른 택 프리 타임(tack free time)을 제공하기 어렵고 UV 경화 안정성이 저하될 수 있으므로 바람직하지 않다.
상기 접착 촉진제는 알킬트리알콕시실란, 알킬디알콕시실란, 트리스(트리알콕시실릴알킬)시아누레이트 및 트리스(트리알콕시실릴알킬)이소시아누레이트 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 실리콘계 조성물의 총중량을 기준으로, 상기 접착 촉진제의 함량은 0.1 중량% 내지 5 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.7 중량% 내지 3 중량% 일 수 있다. 상기와 같은 접착 촉진제의 함량범위를 만족하는 경우에, 보다 우수한 접착력이 발현될 수 있다. 상기 실리콘계 조성물의 총중량을 기준으로, 상기 접착 촉진제의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 접착력이 발현되기 어렵고, 5 중량%를 초과하는 경우에는 실리콘계 조성물의 점도가 낮아져서 레올로지 자체가 변할 수 있고, 접착력이 더 이상 증가되지 않아 바람직하지 않다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 실리콘계 조성물은 흄드 실리카(fumed silica), 요변제(thixotropic agent), 착색제(colorant), 제3 폴리오가노실록산, 기타 첨가제 등을 1종 이상 추가로 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 실리콘계 조성물의 총중량을 기준으로, 상기 흄드 실리카의 함량은 0 내지 15 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 1 중량% 내지 10 중량% 일 수 있다. 이러한 함량범위로 상기 흄드 실리카를 포함하는 경우에 실리콘계 조성물의 점도 및 칙소성 조절 효과에 효과적일 수 있다. 그러나, 상기 흄드 실리카의 함량이 상기 실리콘계 조성물의 총중량을 기준으로 15 중량%를 초과하는 경우에는 점도 상승이 증가되어 디스펜싱 토출 작업성이 불리할 수 있고, 적절한 점도와 칙소가 요구되는 코팅재 등에 적용하고자 하는 경우에는 불리할 수 있다. 또한, 상기 흄드 실리카의 함량이 상기 실리콘계 조성물의 총중량을 기준으로, 1 중량% 이상인 경우에는 디스펜싱 토출 이후 코팅면에 퍼져버리게 되는 현상을 방지할 수 있으므로, 형상이 유지되어야 하는 패키지에 유리할 수 있다.
상기 흄드 실리카는 실리카의 겉표면이 소수화 처리된 소수성 흄드 실리카를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 보다 구체적으로, 상기 흄드 실리카는 하이드로포빅 흄드 실리카를 이용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 요변제(thixotropic agent)는 UV 경화 안정성 및 저장 안정성을 향상시키기 위한 칙소 첨가제이고, 친수성기가 포함된 물질을 이용할 수 있다.
상기 착색제(colorant)는 색을 발현하는 조색제로서, 당 기술분야에 알려진 물질을 이용할 수 있다. 예컨대, 상기 착색제는 유기 안료, 유기 염료, 무기 안료, 무기 염료, UV 형광체 등을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 제3 폴리오가노실록산은 일반적인 실록산 구조를 가지면서, 자외선 경화성 관능기와 습기 경화성 관능기를 모두 포함하지 않을 수 있고, 자외선 경화성 관능기 및 습기 경화성 관능기 중에서 어느 하나의 관능기만을 포함할 수도 있다. 상기 제3 폴리오가노실록산은 실리콘계 조성물의 기계적 물성을 조절하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 제3 폴리오가노실록산은 양 말단에 비닐기를 포함하는 폴리오가노실록산; 자외선 경화성 관능기와 습기 경화성 관능기를 모두 포함하지 않고, M 단위(Me3SiO), D 단위(Me2SiO2), T 단위(MeSiO3), Q 단위(SiO4) 등을 포함하는 MQ 수지, MTQ 수지, MDQ 수지 및 MDTQ 수지 중에서 선택되는 폴리오가노실록산; 비반응성 폴리오가노실록산(M-Dn-M) 등을 이용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 실리콘계 조성물의 총중량을 기준으로, 상기 제3 폴리오가노실록산의 함량은 0 내지 45 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0 내지 40 중량% 일 수 있다. 상기와 같은 제3 폴리오가노실록산의 함량범위를 만족하는 경우에, 접착력을 적절하게 조절할 수 있다. 또한, 상기 제3 폴리오가노실록산의 함량이 45 중량%를 초과하는 경우에는, 제1 폴리오가노실록산 및 제2 폴리오가노실록산의 함량이 상대적으로 적어지게 된다. 이는 자외선 경화성 관능기와 습기 경화성 관능기를 동시에 포함하는 폴리오가노실록산을 적용하고자 하는 본 출원의 목적과 맞지 않게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 실리콘계 조성물의 하기 방법 1에 따라 측정되는 초기 UV 경화도는 40% 이상일 수 있고, 45% 이상일 수 있으며, 50% 이상일 수 있고, 100% 이하일 수 있다.
[방법 1]
1) 실리콘계 조성물에 405nm LED UV를 5,000 mJ/cm2 조사한 뒤, 곧바로 경도를 측정하는 방법을 이용하여 초기 UV 경도(단위: Shore A)를 측정한다.
2) 실리콘계 조성물에 405nm LED UV를 5,000 mJ/cm2 조사한 뒤, 25℃, 50RH% 상태에서 3일간 유지시켜 두께 2mm 상태로 경화된 시편을 준비한다. 상기 2mm 시편 3장을 겹쳐 총 6mm로 만든 뒤 Durometer shore A로 완전 경화 경도(단위: Shore A)를 측정한다.
3) 하기 수학식 1에 따라 초기 UV 경화도를 계산한다.
[수학식 1]
초기 UV 경화도 = (초기 UV 경도 / 완전 경화 경도) × 100
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 실리콘계 조성물의 하기 방법 2에 따라 측정되는 초기 습기 경화도는 30% 이상일 수 있고, 35% 이상일 수 있으며, 40% 이상일 수 있고, 100% 이하일 수 있다.
[방법 2]
1) 실리콘계 조성물에 UV를 조사하지 않고, 25℃, 50RH% 상태에서 3일간 유지시켜 두께 2mm 상태로 경화된 시편을 준비한다. 상기 2mm 시편 3장을 겹쳐 총 6mm로 만든 뒤 Durometer shore A로 습기 경화 경도(단위: Shore A)를 측정한다.
2) 실리콘계 조성물에 405nm LED UV를 5,000 mJ/cm2 조사한 뒤, 25℃, 50RH% 상태에서 3일간 유지시켜 두께 2mm 상태로 경화된 시편을 준비한다. 상기 2mm 시편 3장을 겹쳐 총 6mm로 만든 뒤 Durometer shore A로 완전 경화 경도(단위: Shore A)를 측정한다.
3) 하기 수학식 2에 따라 초기 습기 경화도를 계산한다.
[수학식 2]
초기 습기 경화도(%) = (습기 경화 경도 / 완전 경화 경도) × 100
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 경화물은 상기 실리콘계 조성물을 경화시켜 제조되는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 본 출원의 일 실시상태에 따른 경화물은, 양 말단에 알케닐기 및 알콕시기를 포함하는 제1 폴리오가노실록산; 머캅토기가 결합된 3관능성 실리콘 단위(T unit)를 포함하는 제2 폴리오가노실록산; 광개시제; 습기 경화용 촉매; 및 에폭시기 및 (메타)아크릴기를 함유하지 않는 알콕시실란계 화합물 또는 올리고머를 포함하는 접착 촉진제(adhesion promoter)를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 경화물은, 전술한 실리콘계 조성물을 경화시키는 것을 제외하고, 당 기술분야에 알려진 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 실리콘계 조성물을 기판 상에 도포, 코팅, 인쇄 등의 방법과 경화방법을 이용하여 형성할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 경화물을 포함하는 장치를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 경화물은, 다양한 대상을 코팅하여 보호하는 용도에 적용될 수 있다. 특히, 상기 경화물은, 외부 성분, 예를 들면, 습기 내지는 습기에 민감한 소자를 포함하는 대상의 보호에 효과적일 수 있다. 상기 경화물을 포함하는 코팅재가 적용될 수 있는 대상의 예로는, 광전지 장치(photovoltaic device), 정류기(rectifier), 트랜스미터(transmitter), 유기 발광 소자(organic light emitting diode; OLED), 인쇄회로기판용 습기 보호제, 태양 전지, 이차전지, 자동차 부품 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는, ASTM D1640에 의하여 측정된 택 프리 타임(tack free time)이 60분 이하이고, ASTM D2240에 의하여 측정된 초기 UV 경화도는 30% 이상인 것인 실리콘계 조성물을 제공한다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것일 뿐, 본 명세서를 한정하기 위한 것은 아니다.
<실시예>
<제조예 1> 상기 화학식 1-1로 표시되는 제1 폴리오가노실록산의 제조
양말단 실라놀폴리머(점도 700cP) 1,600g, 비닐트리메톡시실란 122g, 디메틸암모늄디메틸카바메이트 1.72g을 상온에서 질소퍼지하에 6시간 교반하였다. 150℃에서 2시간 교반 후 감압 증류하여 미반응물을 제거하였다. 상온 냉각 후 여과하여, 상기 화학식 1-1로 표시되는 제1 폴리오가노실록산을 제조하였다.
제조된 제1 폴리오가노실록산의 점도는 23℃를 기준으로 750cP 였다. 또한, 제조된 제1 폴리오가노실록산에서 비닐기의 함량은 0.15 mmol/g 이었고, 메톡시기의 함량은 0.30 mmol/g 이었으며, 상기 화학식 1-1의 n1은 점도 750cP에 해당하는 반복단위이다.
<제조예 2> 상기 화학식 1-1로 표시되는 제1 폴리오가노실록산의 제조
양말단 실라놀폴리머(점도 10,000cP) 1,600g, 비닐트리메톡시실란 62g, 디메틸암모늄디메틸카바메이트 1.67g을 상온에서 질소퍼지하에 6시간 교반하였다. 150℃에서 2시간 교반 후 감압 증류하여 미반응물을 제거하였다. 상온 냉각 후 여과하여, 상기 화학식 1-1로 표시되는 제1 폴리오가노실록산을 제조하였다.
제조된 제1 폴리오가노실록산의 점도는 23℃를 기준으로 13,000cP 였다. 또한, 제조된 제1 폴리오가노실록산에서 비닐기의 함량은 0.06 mmol/g 이었고, 메톡시기의 함량은 0.12 mmol/g 이었으며, 상기 화학식 1-1의 n1은 점도 13,000cP에 해당하는 반복단위이다.
<제조예 3> 하기 화학식 2-2로 표시되는 제2 폴리오가노실록산의 제조
양말단 실라놀폴리머(점도 75cP) 360g, 머캅토프로필트리메톡시실란 78.8g, 디메틸디클로로실란 4.8g, 트리메틸클로로실란 8.8g, 톨루엔 792g을 넣고 교반한 뒤 증류수 9.4g을 적가하여 가수분해하였다. 70℃에서 2시간 환류 교반하고 과량의 물로 층분리하여 하층의 유기층을 취하였다. 10% KOH 수용액 1.15g를 넣고 110℃에서 2시간 반응시킨 뒤, 80℃로 냉각시킨 후 에틸클로로히드린 8.6g으로 중화하고 감압증류하여, 하기 화학식 2-2로 표시되는 제2 폴리오가노실록산을 제조하였다.
제조된 제2 폴리오가노실록산의 점도는 23℃를 기준으로 150cP 였다. 또한, 제조된 제2 폴리오가노실록산에서 SH의 함량은 1.1 mmol/g 이었다.
[화학식 2-2]
<비교제조예 1> 하기 화학식 3으로 표시되는 폴리오가노실록산의 제조
머캅토프로필메틸디메톡시실란 69.8g과 디메틸디메톡시실란 696.9g의 혼합물을 증류수 446.0g에 적가하여 30℃ 이내에서 가수분해 하였다. 그 후, 환류 하에 1시간 교반한 뒤, 110℃까지 온도를 올리면서 증류하였다. 150℃에서 2시간 교반 후 감압 증류하여 미반응물을 추가로 제거하였다. 상온에서 트리메틸클로로실란 21.0g을 투입한 뒤, 2시간 교반 후 다시 감압증류하여, 하기 화학식 3으로 표시되는 폴리오가노실록산을 제조하였다.
제조된 폴리오가노실록산의 점도는 23℃를 기준으로 250cP 였다. 또한, 제조된 폴리오가노실록산에서 SH의 함량은 1.1 mmol/g 이었고, 하기 화학식 3의 b 및 c는 점도 250cP 및 SH의 함량 1.1 mmol/g에 해당하는 반복단위이다.
[화학식 3]
<비교제조예 2> 하기 화학식 4로 표시되는 폴리오가노실록산의 제조
양말단 실라놀폴리머(점도 700cP) 1,200g, 머캅토프로필트리메톡시실란 32.5g, 디메틸암모늄디메틸카바메이트 1.24g을 상온에서 질소퍼지하에 6시간 교반하였다. 150℃에서 2시간 교반 후 감압 증류하여 미반응물을 제거하였다. 상온 냉각 후 여과하여, 하기 화학식 4로 표시되는 폴리오가노실록산을 제조하였다.
제조된 폴리오가노실록산의 점도는 23℃를 기준으로 1,000cP 였다. 또한, 제조된 폴리오가노실록산에서 SH의 함량은 0.14 mmol/g 이었고, 메톡시기의 함량은 0.28 mmol/g 이었으며, 하기 화학식 4의 d는 점도 1,000cP에 해당하는 반복단위이다.
[화학식 4]
<비교제조예 3> 상기 화학식 4로 표시되는 폴리오가노실록산의 제조
양말단 실라놀폴리머(점도 60cP) 500g, 머캅토프로필트리메톡시실란 146.4g, 디메틸암모늄디메틸카바메이트 0.7g을 상온에서 질소퍼지하에 6시간 교반하였다. 150℃에서 2시간 교반 후 감압 증류하여 미반응물을 제거하였다. 상온 냉각 후 여과하여, 상기 화학식 4로 표시되는 폴리오가노실록산을 제조하였다.
제조된 폴리오가노실록산의 점도는 23℃를 기준으로 40cP 였다. 또한, 제조된 폴리오가노실록산에서 SH의 함량은 1.00 mmol/g 이었고, 메톡시기의 함량은 2.00 mmol/g 이었으며, 상기 화학식 4의 d는 점도 40cP에 해당하는 반복단위이다.
<실시예 1 ~ 12 및 비교예 1 ~ 5>
하기 표 1 내지 4에 기재된 구성성분들을 혼합하여 실리콘계 조성물을 제조하였다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
[표 4]
상기 표 1 내지 표 4에서, 구성성분의 종류는 아래와 같다.
광개시제 C-1: 2,4,6-Trimethylbenzoyldi-Phenylphosphinate
광개시제 C-2: BIS(2,4,6-TRIMETHYLBENZOYL)PHENYLPHOSPHINE OXIDE
광개시제 C-3: 1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone
습기 경화용 촉매 D-1: Bis(ethylacetoacetato-O1',O3") bis(propan-2-olato) titanium
습기 경화용 촉매 D-2: tetra-t-butyl titanate
접착 촉진제 E-1: Methyltrimethoxysilane
접착 촉진제 E-2: Dimethyldiethoxysilane
접착 촉진제 E-3: (3-Glycidyloxypropyl)trimethoxysilane
접착 촉진제 E-4: [3-(Methacryloyloxy)propyl]trimethoxysilane
접착 촉진제 E-5: Hexyltrimethoxysilane
접착 촉진제 E-6: Decyltrimethoxysilane,
접착 촉진제 E-7: tris(3-(trimethoxysilyl)propyl)isocyanurate
흄드 실리카 F-1: Evonik RX-200
흄드 실리카 F-2: Cab-O-sil TS-530
요변제 G-1: Polyoxypropylene glycol #2000
요변제 G-2: polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymer
착색제 H-1: Red iron oxide
제3 폴리오가노실록산 I-1: 비닐기 말단 MQ 구조의 레진
<실험예>
상기 제조된 실시예 및 비교예의 실리콘계 조성물의 특성을 평가하여 하기 표 5 및 6에 나타내었다.
[표 5]
[표 6]
상기 표 5 및 6에서, 특성의 종류 및 측정방법은 아래와 같다.
<특성 (1): 초기 UV 경도(initial hardness value, Shore A)>
405nm LED UV를 5,000 mJ/cm2 조사한 뒤, 곧바로 경도를 측정하였다. 이는 습기 경화가 동반되지 않은 순수한 UV 경도값을 나타낸다.
<특성 (2): 초기 UV 경화도(initial hardness, %)>
상기 초기 UV 경도와 하기 완전 경화 경도를 측정하여, 하기 수학식 1에 따라 계산하였다.
[수학식 1]
초기 UV 경화도 = (초기 UV 경도 / 완전 경화 경도) × 100
<특성 (3): 점도(viscosity, Pa.s)>
Anton-Paar 레오미터의 스핀들 PP-25로, gap = 0.5mm로 세팅한 뒤, 23℃ 조건에서 20rpm으로 측정하였다.
<특성 (4): 칙소트로피(Thixotropy)>
레오미터로 10rpm의 측정값과 20rpm의 측정값의 비율로 구하였다.
<특성 (5): 택 프리 타임(tack free time, min)>
가로 50mm, 세로 50mm, 깊이 2mm에 시료를 흘러 넘치게 토출한 뒤, 스페출러로 윗면을 깍아 내듯 깊이를 맞추었다. 바로 타이머를 작동시키고, 5분마다 손 끝으로 터치하여 시료가 묻어나지 않는 시간을 재었다. 조건은 25℃, 50RH% 상태에서 수행하였다.
<특성 (6): 인장력(tensile strength, MPa)>
두께 2mm 상태로 경화된 시편을 준비하였다. 이 때, 상기 시편은 UV 5,000 mJ/cm2의 경화조건으로 경화시켰고, 25℃, 50RH% 상태에서 3일간 유지시켰다.
시편을 dog-bone으로 컷팅한 뒤, 이를 Instron 시험기에 물려 인장력을 측정하였다.
<특성 (7): 신율(elongation, %)>
두께 2mm 상태로 경화된 시편을 준비하였다. 이 때, 상기 시편은 UV 5,000 mJ/cm2의 경화조건으로 경화시켰고, 25℃, 50RH% 상태에서 3일간 유지시켰다.
시편을 dog-bone으로 컷팅한 뒤, 이를 Instron 시험기에 물려 신율을 측정하였다.
<특성 (8): 완전 경화 경도(full cured hardness value, Shore A)>
405nm LED UV를 5,000 mJ/cm2 조사한 뒤, 25℃, 50RH% 상태에서 3일간 유지시켜 두께 2mm 상태로 경화된 시편을 준비하였다. 상기 2mm 시편 3장을 겹쳐 총 6mm로 만든 뒤 Durometer shore A로 경도를 측정하였다.
<특성 (9): 접착력(MPa)>
Lap shear 측정법으로 접착력을 측정하였고, 이 때 재질은 FR4, glass로 하였다. 시료 두께는 1T가 되게 하였다. 이 때, 상기 시편은 UV 5,000 mJ/cm2의 경화조건으로 경화시켰고, 25℃, 50RH% 상태에서 3일간 유지시켰다.
<특성 (10): UV 안정성(UV stability)>
샘플을 제조하고 나서, 습기가 차단된 상태로 밀봉한 뒤, 0℃ 이하에서 7일간 보관한 뒤, 다시 꺼내 UV에 의해 경화가 되는지 확인하였다. 경화 조건은 405nm LED UV를 5,000 mJ/cm2 조사 후, 경화 표면을 평가하였다.
Good: 경화 표면을 손가락으로 터치하였을 때 오일이 묻어나지 않고, 미경화 표면이 없는 상태
Oily: 경화 표면을 손가락으로 터치하였을 때 오일이 묻어나거나, 또는 경화되어 흐름성이 없어졌다 하더라도 경화 표면이 미경화 되어 있는 상태
<특성 (11): 습기 경화 경도(only moisture cured hardness value, Shore A)>
UV를 조사하지 않고, 25℃, 50RH% 상태에서 3일간 유지시켜 두께 2mm 상태로 경화된 시편을 준비하였다. 상기 2mm 시편 3장을 겹쳐 총 6mm로 만든 뒤 Durometer shore A로 경도를 측정하였다.
<특성 (12): 초기 습기 경화도(only moisture cured hardness, %)>
상기 습기 경화 경도와 완전 경화 경도를 측정하여, 하기 수학식 2에 따라 계산하였다.
[수학식 2]
습기 경화도(%) = (습기 경화 경도 / 완전 경화 경도) × 100
상기 결과와 같이, 본 출원의 머캅토기가 결합된 3관능성 실리콘 단위(T unit)를 포함하는 제2 폴리오가노실록산을 포함하지 않는 비교예 1 내지 3의 경우에는, 7일 뒤 경화시 UV로 완전경화되지 않아서 저장성, UV 안정성 등에 문제점이 발생되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 1 및 2는 초기 UV 경화도가 30% 이하로서, 빠른 경화를 제공할 수 없음을 확인할 수 있다.
또한, 비교예 4 및 5와 같이, 상기 접착 촉진제에 에폭시기 및/또는 (메타)아크릴기를 함유하는 경우에는, 상기 실리콘 조성물의 빠른 택 프리 타임(tack free time)을 제공하기 어렵고 UV 경화 안정성이 저하되는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 출원의 일 실시상태에 따른 실리콘계 조성물은 자외선(UV)으로 빠르게 경화시킬 수 있고, 자외선이 조사되지 않은 영역에 대해서도 습기 경화방법으로 충분히 경화시킬 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 실리콘계 조성물은 장파장 UV 조건에서도 빠르게 경화가 가능하다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 실리콘계 조성물은, 양 말단에 알케닐기 및 알콕시기를 포함하는 제1 폴리오가노실록산; 및 머캅토기가 결합된 3관능성 실리콘 단위(T unit)를 포함하는 제2 폴리오가노실록산을 동시에 포함함으로써, 실리콘 고무의 특성을 가질 수 있고, 습기 경화만으로 표면에 빠른 택 프리 타임(tack free time)을 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 양 말단에 알케닐기 및 알콕시기를 포함하는 제1 폴리오가노실록산;
    머캅토기가 결합된 3관능성 실리콘 단위(T unit)를 포함하는 제2 폴리오가노실록산;
    광개시제;
    습기 경화용 촉매; 및
    에폭시기 및 (메타)아크릴기를 함유하지 않는 알콕시실란계 화합물 또는 올리고머를 포함하는 접착 촉진제(adhesion promoter)를 포함하고,
    상기 제2 폴리오가노실록산은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 실리콘계 조성물:
    [화학식 2]

    상기 화학식 2에서,
    R9, R10, R11, R12 및 R13은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 플루오르로 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소기이고,
    R14는 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환된 알킬렌기이며,
    m2 및 n2는 각각 독립적으로 1 이상의 실수이다.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 폴리오가노실록산은 하기 화학식 1로 표시되는 것인 실리콘계 조성물:
    [화학식 1]

    상기 화학식 1에서,
    R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 플루오르로 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소기이고,
    R3 및 R4 중 적어도 하나는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이고, 나머지는 플루오르로 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이며,
    R5 및 R6 중 적어도 하나는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이고, 나머지는 플루오르로 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 탄화수소기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이며,
    R7 및 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 알케닐기이며,
    n1은 1 이상의 실수이다.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1로 표시되는 것인 실리콘계 조성물:
    [화학식 1-1]

    상기 화학식 1-1에서,
    n1은 1 이상의 실수이다.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1로 표시되는 것인 실리콘계 조성물:
    [화학식 2-1]

    상기 화학식 2-1에서,
    m2 및 n2는 각각 독립적으로 1 이상의 실수이다.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 광개시제는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스피네이트, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀 옥사이드, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 실리콘계 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 습기 경화용 촉매는 주석계 화합물, 지르코네이트계 화합물 및 티타네이트계 화합물 중 1종 이상을 포함하는 것인 실리콘계 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 접착 촉진제는 알킬트리알콕시실란, 알킬디알콕시실란, 트리스(트리알콕시실릴알킬)시아누레이트 및 트리스(트리알콕시실릴알킬)이소시아누레이트 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 실리콘계 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 실리콘계 조성물은 흄드 실리카(fumed silica), 요변제(thixotropic agent), 착색제(colorant) 및 제3 폴리오가노실록산 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 것인 실리콘계 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 실리콘계 조성물의 하기 방법 3에 따라 측정되는 택 프리 타임(tack free time)은 10분 내지 50분인 것인 실리콘계 조성물:
    [방법 3]
    가로 50mm, 세로 50mm, 깊이 2mm에 실리콘 조성물을 흘러 넘치게 토출한 뒤, 스페출러로 윗면을 깍아 내듯 깊이를 맞춘다. 바로 타이머를 작동시키고, 5분마다 손 끝으로 터치하여 시료가 묻어나지 않는 시간을 잰다. 조건은 25℃, 50RH% 상태에서 수행한다.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 실리콘계 조성물의 하기 방법 1에 따라 측정되는 초기 UV 경화도는 47% 내지 92%인 것인 실리콘계 조성물:
    [방법 1]
    1) 실리콘계 조성물에 405nm LED UV를 5,000 mJ/cm2 조사한 뒤, 곧바로 경도를 측정하는 방법을 이용하여 초기 UV 경도(단위: Shore A)를 측정한다.
    2) 실리콘계 조성물에 405nm LED UV를 5,000 mJ/cm2 조사한 뒤, 25℃, 50RH% 상태에서 3일간 유지시켜 두께 2mm 상태로 경화된 시편을 준비한다. 상기 2mm 시편 3장을 겹쳐 총 6mm로 만든 뒤 Durometer shore A로 완전 경화 경도(단위: Shore A)를 측정한다.
    3) 하기 수학식 1에 따라 초기 UV 경화도를 계산한다.
    [수학식 1]
    초기 UV 경화도 = (초기 UV 경도 / 완전 경화 경도) × 100
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 실리콘계 조성물의 하기 방법 2에 따라 측정되는 초기 습기 경화도는 31% 내지 78%인 것인 실리콘계 조성물:
    [방법 2]
    1) 실리콘계 조성물에 UV를 조사하지 않고, 25℃, 50RH% 상태에서 3일간 유지시켜 두께 2mm 상태로 경화된 시편을 준비한다. 상기 2mm 시편 3장을 겹쳐 총 6mm로 만든 뒤 Durometer shore A로 습기 경화 경도(단위: Shore A)를 측정한다.
    2) 실리콘계 조성물에 405nm LED UV를 5,000 mJ/cm2 조사한 뒤, 25℃, 50RH% 상태에서 3일간 유지시켜 두께 2mm 상태로 경화된 시편을 준비한다. 상기 2mm 시편 3장을 겹쳐 총 6mm로 만든 뒤 Durometer shore A로 완전 경화 경도(단위: Shore A)를 측정한다.
    3) 하기 수학식 2에 따라 초기 습기 경화도를 계산한다.
    [수학식 2]
    초기 습기 경화도(%) = (습기 경화 경도 / 완전 경화 경도) × 100
  14. 청구항 1, 3, 4, 및 6 내지 13 중 어느 한 항의 실리콘계 조성물을 경화시켜 제조된 것인 경화물.
  15. 청구항 14의 경화물을 포함하는 장치.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 장치는 광전지 장치(photovoltaic device), 정류기(rectifier), 트랜스미터(transmitter), 유기 발광 소자(organic light emitting diode), 인쇄회로기판용 습기 보호제(moisture protector for a printed circuit board), 태양 전지(solar cell), 이차 전지(secondary battery) 또는 자동차 부품(automotive component)인 것인 장치.
  17. 삭제
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