KR20010049013A - 고경도 투명 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재 - Google Patents

고경도 투명 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고경도 투명 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게로는 다음 화학식 1을 반복단위로 하는 지방족 폴리이미드계 수지와 층상 구조의 유기화 층상 실리케이트가 복합화되어 있어 내열성, 용해성, 투명성 및 액정배향 능력이 뛰어난 고경도 투명 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재에 관한 것이다.
상기 화학식 1에서 :,

Description

고경도 투명 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재{Colorless polyimides nanocomposite with good hardness }
본 발명은 고경도 투명 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게로는 다음 화학식 1을 반복단위로 하는 지방족 폴리이미드계 수지와 층상 구조의 유기화 층상 실리케이트가 복합화되어 있어 내열성, 용해성, 투명성 및 액정배향 능력이 뛰어난 고경도 투명 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재에 관한 것이다.
화학식 1
상기 화학식 1에서 :
은,,,,,,,,,및중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 4가기로서, 반드시 (a), (b), (c), (d) 및 (e) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 4가기를 포 함하 며;
는,,,,
,,,,및중에서 선택된 1종 또 는 2종 이상의 2가기이며;
단, 0 ≤m/n+m ≤1 이다.
일반적으로 폴리이미드(PI) 수지라 함은 방향족 테트라카르복실산 또는 그 유도체와 방향족 디아민 또는 방향족 디이소시아네이트를 축중합한 후 이미드화하여 제조되는 고내열 수지를 일컫는다. 폴리이미드 수지는 사용된 단량체의 종류에 따라 여러 가지 분자구조를 가질수 있고, 이로써 다양한 물성을 나타내게 된다.
가장 대표적인 폴리이미드 수지는 반복단위로서 다음 화학식 10을 가진다.
상기 화학식 10을 반복단위로 하는 폴리이미드 수지는 다음과 같은 특성을 가지고 있다: (1) 뛰어난 내열산화성 보유, (2) 높은 사용 온도, (3) 뛰어난 전기화학적·기계적 특성 보유, (4) 내방사선성 및 저온특성 우수, (5) 고유 난연성 보유, (6) 내약품성 우수, (7) 가시광선 영역에서의 우수한 투명성 보유.
그러나 상기 화학식 2를 반복단위로 하는 폴리이미드 수지는 우수한 제반특성을 보유하는 장점이 있지만, 중합체 주쇄에 지방족 고리가 함유되는 지방족 폴리이미드 수지의 경우는 전방향족 폴리이미드 수지에 비교하여 경도가 낮은 단점이 있다.
이와 같은 폴리이미드 수지의 단점을 개선하기 위한 방법으로서 단량체 구조 개선에 의한 중합체 주사슬(backbone)의 경직성을 증가시키는 방법 등이 보고되어 있다. 예컨대 일본특허공개 평8-152,634호에서는 SiO2, Al2O3등의 무기입자 등을 분산하여 경도가 우수한 폴리이미드 수지를 제조하는 방법을 보고 하였고, 일본특허공개 평9-185,066호에서는 고리구조를 함유한 특수 디아민(cyclic diamine) 단량체를 사용하여 기계적 마찰에 대한 내성이 우수한 폴리이미드 수지를 제조한 바도 있다.
이와 같은 연구의 일환으로 본 발명자들은 지방족 고리 구조를 함유하는 투명 폴리이미드 수지 또는 이의 전구체를 제조한 후, 다양한 형태의 유기 친화형 무기입자들을 분자수준으로 복합화하여 신규 폴리이미드계 나노 복합 소재를 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명에서는 종래의 폴리이미드 수지의 특성을 유지하면서도 내열성, 투과성 및 경도 등의 기계적 특성이 우수하여 각종 전기·전자, 우주·항공 등 첨단산업의 핵심 내열소재로 사용할 수 있는 신규 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 MON-DHA, PAA-MON(2%) 및 PAA-MON(5%) 각각에 대한 X-선 회절도이다.
본 발명은 다음 화학식 1을 반복단위로 하는 지방족 폴리이미드계 수지에, 실리케이트염과 암모늄염이 교대로 반복되는 층상 구조의 유기화 층상 실리케이트가 1 ∼ 30 중량% 나노 복합화되어 있는 고경도 투명 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재를 그 특징으로 한다.
화학식 1
상기 화학식 1에서 :,, m 및 n은 각각 상기에서 정의한 바와 같다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 지방족 고리 구조가 도입된 소정의 테트라카르복실산 이무수물과 다양한 종류의 방향족 디아민을 반응시켜 제조한 상기 화학식 1을 반복단위로 하는 지방족 폴리이미드계 수지와 층상 구조를 갖는 유기화 층상 실리케이트를 복합화하여 제조된 내열성, 투과성 및 경도 등의 기계적 특성이 개선된 신규 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재에 관한 것이다.
본 발명에 따른 복합소재 제조시에 사용되는 폴리이미드계 수지는 지방족 혹은 방향족 테트라카르복실산이무수물과 방향족 디아민을 용액중합시켜 제조한다.
테트라카르복실산이무수물로서는 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산이무수물(CBDA, 화학식 a), 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산이무수물(CPDA, 화학식 b), 5-(2,5-디옥소테트라하이드로퓨릴)-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복실산무수물(DOCDA, 화학식 c), 4-(2,5-디옥소테트라하이드로퓨란-3-일)-테트랄린-1,2-디카르복실산무수물(DOTDA, 화학식 d) 및 바이시클로옥텐-2,3,5,6-테트라카르복실산이무수물(BODA, 화학식 e) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 지방족 테트라카르복실산이무수물이 필수성분으로 사용되고, 필요에 따라 피로멜리트산이무수물, 벤조페논테트라카르복실산이무수물, 옥시디프탈산이무수물, 바이프탈산이무수물 및 헥사플루오로이소프로필리덴디프탈산이무수물 중에서 선택된 방향족 테트라카르복실산이무수물을 1종 또는 2종 이상 사용한다.
방향족 디아민으로서는 파라-페닐렌디아민(p-PDA), 메타-페닐렌디아민(m-PDA), 4,4-옥시디아닐린(ODA), 4,4-메틸렌디아닐린(MDA), 2,2-비스아미노페닐헥사풀루오로프로판(HFDA), 메타비스아미노페녹시디페닐설폰(m-BAPS), 파라비스아미노페녹시디페닐설폰(p-BAPS), 1,4-비스아미노페녹시벤젠(TPE-Q), 1,3-비스아미노페녹시벤젠(TPE-R), 2,2-비스아미노페녹시페닐프로판(BAPP), 2,2-비스아미노페녹시페닐헥사풀루오로프로판(HFBAPP), 및 4,4-벤즈아닐리드(DABA) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함한다.
폴리이미드 수지 제조를 위한 반응혼합물 준비단계에서 사용될 수 있는 용매로는 메타-크레졸, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등을 사용한다. 이미드화 촉매로서는 p-톨루엔술폰산, 하이드록시벤조산, 크로토닉산 등의 유기산 및 퀴놀린 유도체를 사용하며, 반응혼합물의 전체 양을 기준으로 1 ∼ 5 중량%의 양으로 더 첨가될 수 있다. 상기에서 준비한 반응혼합물을 60 ∼ 80℃의 온도범위 이내로 1 ∼ 5시간 가열하고, 가열된 반응혼합물을 용매가 환류되는 환류 온도까지 승온시켜 6 ∼ 12시간 동안 환류하고, 환류에 의하여 반응이 종료된 후에는 반응생성물을 과량의 수성용매에 침전시켜 침전물을 수득한다. 수득된 침전물을 감압, 건조시키는 후처리 과정을 수행하여 상기 화학식 1을 반복단위로 하는 지방족 폴리이미드 수지를 얻는다. 이때, 중합체를 용액으로부터 분리하지 않고 그대로 사용할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 방법에 의한 제조된 폴리이미드 수지는 중량평균분자량(Mw)이 20,000 ∼ 300,000 g/mol 범위이고, 고유점도가 0.3 ∼ 1.5 dL/g 범위이며, 유리전이온도가 200 ∼ 400℃의 범위이내이다.
한편, 본 발명에서는 지방족 폴리이미드계 수지와 층상 실리케이트 무기물의 친화성 증가를 위하여, 층상 실리케이트 무기물의 층간에 지방족 탄화수소기 또는 방향족기가 도입된 암모늄염 구조를 도입시킨 유기화 층상 실리케이트를 사용하는데 큰 특징이 있다.
유기화 층상 실리케이트는 층상 구조를 가지는 실리케이트 무기물염과 아민 화합물을 반응시켜 제조한 것으로 실리케이트염과 암모늄염의 양이온 교환반응에 의해 제조되며, 물 또는 알코올/물의 혼합용매를 사용하여 50 ∼ 80℃의 온도에서 1 ∼ 5시간동안 반응시켜 제조한다. 유기화 층상 실리케이트 제조에 사용되는 실리케이트 무기물은 카올리나이트(kaolinite), 스펜틴(spentine), 탈크(talc), 파이로필라이트(pyrophyllite), 합성 마이카(synthetic mica), 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 헥토라이트(hectorite), 사포나이트(saponite) 등 중에서 선택된 층상 구조의 실리케이트이다. 그리고, 아민화합물으로는 다음 화학식 2, 3 및 4 중에서 선택하여 사용한다.
상기 화학식 2에서, p는 3 내지 17의 정수를 나타낸다.
상기 화학식 3에서, p는 3 내지 17의 정수를 나타낸다.
상기 화학식 4에서, q는 1 내지 3의 정수를 나타낸다.
이상의 제조방법으로 제조된 유기화 층상 실리케이트는 층상 구조를 이루고 있으며, 층상 두께가 10 ∼ 50Å이고, 길이는 1,000 ∼ 3,000Å 정도이다. 상기한 유기화 층상 실리케이트는 지방족 폴리이미드계 수지와 실리케이트 무기물의 친화성을 증가시킴은 물론이고 복합 소재 제조시에 사용되는 유기용제에 대한 분산특성이 우수하다.
한편, 본 발명에 따른 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재는 상기 화학식 1을 반복단위로 하는 지방족 폴리이미드계 수지와 층상 구조를 갖는 유기화 층상 실리케이트를 포함하는 바, 1 ∼ 50 중량%의 유기화 층상 실리케이트 분산액을 지방족 폴리이미드계 수지 용액에 첨가한 후 상온에서 1 ∼ 10 시간동안 교반한 다음 150 ∼ 300℃ 범위의 온도에서 열처리에 의한 나노복합화를 수행함으로써 제조한다. 나노복합화 반응을 위한 열처리 공정은 용액 또는 필름상에서 모두 가능하다.
본 발명의 복합 소재 제조를 위해 사용하는 유기화 층상 실리케이트는 지방족 폴리이미드계 수지에 대하여 1 ∼ 30 중량% 범위로 사용하는 것이 바람직하는 바, 그 사용량이 1 중량% 미만이면 본 발명이 요구하는 고경도 물성을 얻을 수 없고, 20 중량%를 초과한 과량을 사용하게 되면 분산 도중 유기화 층상 실리케이트 분말 사이의 응집(aggregation)이 일어나 복합 소재의 투명성을 저하시키는 단점이 있다.
유기화 층상 실리케이트의 분산 및 지방족 폴리이미드계 수지와의 복합화 반응용 용제로는 상기 화학식 1을 반복단위로 하는 지방족 폴리이미드계 수지에 우수한 용해력을 나타내는 유기용제를 선택 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 용제로는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸아세트아미드(DMAc), 디메틸포름아미드(DMF), 메타-크레졸, 메탄올 및 테트라하이드로퓨란(THF) 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상의 혼합용제를 사용하도록 하며, 특히 바람직하기로는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 또는 디메틸아세트아미드(DMAc) 등의 비양성자성 극성 용매를 사용하는 것이다.
이상의 제조방법으로 제조된 본 발명의 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재는 내열성, 용해성, 투명성 및 액정배향 능력이 현저함을 확인하였다.
이와 같은 본 발명은 다음의 제조예 및 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1. 유기화 층상 실리케이트의 제조
교반기 및 온도계가 부착된 500 mL의 반응기에 증류수(100 mL)를 넣고, 염산(5.0 mL) 및 헥사데실아민(12.0 g)을 첨가한 후, 반응기의 온도를 80℃까지 승온하였다. 여기에 물(500 mL)에 분산시킨 소듐 몬트모릴로나이트(20 g)를 서서히 첨가한 후 격렬하게 교반하였다. 침전된 생성물을 물로 수차례 세척한 후 여과하고 100℃에서 감압건조하여 유기화 층상 실리케이트를 제조하였다.
제조예 2. 폴리아믹산의 제조
교반기, 온도조절장치, 질소주입장치 및 적하깔대기를 부착한 250 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 파라-페닐렌디아민(p-PDA; 10.8 g, 0.1 mol)을 N-메틸-2-피롤리돈(NMP; 300 mL)에 용해시킨 후, 질소가스를 통과시키면서 고체상의 5-(2,5-디옥소테트라하이드로퓨릴)-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복실산무수물(DOCDA; 26.4 g, 0.1 mol)을 서서히 첨가하였다. 반응 혼합물을 상온에서 24 시간동안 교반하여 고형분 농도(solid content) 10 중량%의 폴리아믹산 용액(PAA)을 제조하였다. 반응이 종료된 후, 반응 혼합물의 일부를 와링블렌더(Waring blender)를 이용하여 과량의 물에 침전시키고, 여과된 중합체를 물로 수차례 세척한 후 120℃의 온도에서 감압 건조하여 폴리아믹산(PAA)을 수득하였다. N-메틸-2-피롤리돈을 용매로하여 0.5 g/dL의 농도로 30℃에서 측정한 고유점도는 1.31 dL/g이었다.
제조예 3. 폴리이미드 수지(SPI)의 제조
교반기, 온도조절장치, 질소주입장치, 적하깔대기 및 냉각기를 부착한 250 mL의 반응기에 질소가스를 서서히 통과시키면서 반응용매인 N-메틸-2-피롤리돈에 p-PDA(10.8 g, 0.1 mol)을 용해시킨 후, 질소가스를 통과시키면서 고체상의 DOCDA(26.4 g, 0.1 mol)을 서서히 첨가하였다. 이때, 고형분 농도는 15 중량%로 고정하였으며, 반응온도를 70℃ 까지 승온한 후 2 시간동안 반응을 진행하였다. 계속하여 환류온도까지 승온한 후 6 시간동안 교반하였다. 이때 이미드화 촉매로서 크로토닉산(crotonic acid)을 전체 반응혼합물에 대하여 5 중량%의 양으로 첨가하였다. 반응이 종료된 후, 반응 혼합물의 일부를 와링블렌더(Waring blender)를 이용하여 과량의 메탄올(MeOH)에 침전시키고, 여과된 중합체를 물과 메탄올로 수차례 세척한 후 120℃의 온도에서 감압 건조하여 폴리이미드 수지(SPI)를 수득하였다. N-메틸-2-피롤리돈을 용매로하여 0.5 g/dL의 농도로 30℃에서 측정한 고유점도는 0.85 dL/g이었다.
실시예 1. 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재(유기화 층상 실리케이트 2 중량% 포함)의 제조
상기 제조예 1에서 제조한 유기화 층상 실리케이트의 DMAc 분산액 4 g을 상기 제조예 2로부터 제조한 폴리아믹산(PAA) 용액 100 g에 분산시킨 후, DMAc를 추가로 40 g 첨가하였다. 반응 혼합물을 상온에서 12 시간동안 격렬하게 교반하여 균일 분산한 후, 유리판 위에 도포하였다. 150℃, 200℃ 및 250℃에서 각각 1 시간동안 경화시켜 유기화 층상 실리케이트가 2 중량% 포함된 폴리이미드 나노 복합 필름을 제조하였다.
실시예 2. 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재(유기화 층상 실리케이트 5 중량% 포함)의 제조
상기 제조예 1에서 제조한 유기화 층상 실리케이트의 DMAc 분산액 10 g을 상기 제조예 2로부터 제조한 폴리아믹산(PAA) 용액 100 g에 분산시킨 후, DMAc를 추가로 40 g 첨가하였다. 반응 혼합물을 상온에서 12 시간동안 격렬하게 교반하여 균일 분산한 후, 유리판 위에 도포하였다. 150℃, 200℃ 및 250℃에서 각각 1 시간동안 경화시켜 유기화 층상 실리케이트가 5 중량% 포함된 폴리이미드 나노 복합 필름을 제조하였다.
실시예 3. 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재(유기화 층상 실리케이트 10 중량% 포함)의 제조
상기 제조예 1에서 제조한 유기화 층상 실리케이트의 DMAc 분산액 20 g을 상기 제조예 2로부터 제조한 폴리아믹산(PAA) 용액 100 g에 분산시킨 후, DMAc를 추가로 40 g 첨가하였다. 반응 혼합물을 상온에서 12 시간동안 격렬하게 교반하여 균일 분산한 후, 유리판 위에 도포하였다. 150℃, 200℃ 및 250℃에서 각각 1 시간동안 경화시켜 유기화 층상 실리케이트가 10 중량% 포함된 폴리이미드 나노 복합 필름을 제조하였다.
실시예 4. 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재(유기화 층상 실리케이트 2 중량% 포함)의 제조
상기 제조예 1에서 제조한 유기화 층상 실리케이트의 DMAc 분산액 4.0 g을 상기 제조예 3으로부터 제조한 폴리이미드 수지(SPI) 용액 100 g에 분산시킨 후, DMAc를 추가로 40 g 첨가하였다. 반응 혼합물을 상온에서 12 시간동안 격렬하게 교반하여 균일 분산한 후, 유리판 위에 도포하였다. 150℃, 200℃ 및 250℃에서 각각 1 시간동안 경화시켜 유기화 층상 실리케이트가 2 중량% 포함된 폴리이미드 나노 복합 필름을 제조하였다.
비교예 1. 지방족 폴리이미드계 필름의 제조
상기 제조예 2로부터 제조한 폴리아믹산(PAA) 용액을 유리판 위에 도포한 후, 150℃, 200℃ 및 250℃에서 각각 1 시간동안 경화시켜 유기화 층상 실리케이트가 포함되지 않은 폴리이미드 필름을 제조하였다.
비교예 2. 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재(유기화 층상 실리케이트 2 중량% 포함)의 제조
소듐 몬트모릴로나이트의 DMAc 분산액 20 g을 상기 제조예 2로부터 제조한 폴리아믹산(PAA) 용액 100 g에 분산시킨 후, DMAc를 추가로 40 g 첨가하였다. 반응 혼합물을 상온에서 12 시간동안 격렬하게 교반하여 분산한 후, 유리판 위에 도포하였다. 150℃, 200℃ 및 250℃에서 각각 1 시간동안 경화시켜 유기화 층상 실리케이트가 2 중량% 포함된 폴리이미드 나노 복합 필름을 제조하였다.
비교예 3. 지방족 폴리이미드계 필름의 제조
상기 제조예 3으로부터 제조한 폴리이미드 수지(SPI) 용액을 유리판 위에 도포한 후, 150℃, 200℃ 및 250℃에서 각각 1 시간동안 경화시켜 유기화 층상 실리케이트가 포함되지 않은 폴리이미드 필름을 제조하였다.
비교예 4. 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재(유기화 층상 실리케이트 2 중량% 포함)의 제조
소듐 몬트모릴로나이트의 DMAc 분산액 20 g을 상기 제조예 3으로부터 제조한 폴리이미드 수지(SPI) 용액 100 g에 분산시킨 후, DMAc를 추가로 40 g 첨가하였다. 반응 혼합물을 상온에서 12 시간동안 격렬하게 교반하여 분산한 후, 유리판 위에 도포하였다. 150℃, 200℃ 및 250℃에서 각각 1 시간동안 경화시켜 유기화 층상 실리케이트가 2 중량% 포함된 폴리이미드 나노 복합 필름을 제조하였다.
실험예 1 : X선회절 시험 및 열분석
상기 실시예 1 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 4에서 제조한 필름의 제반 물성을 측정하여 도 1 및 표 1에 나타내었다.
도 1의 X선 회절 패턴에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 유기화 층상 실리케이트는 유기층과 무기층이 교대로 반복되는 층상 구조를 가지고 있음을 알 수 있었으며, 유기층의 두께는 10 ∼ 40Å 범위이었다. 또한, 본 발명의 복합 소재는 폴리이미드 수지내에 균일하게 분산되어 있으며, 그 결과로 유기화 층상 실리케이트의 규칙적인 층상구조에 기인하는 X선 회절 피크가 사라짐을 관찰할 수가 있었다.
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예 1 ∼ 4에서 사용하는 나노 복합 소재는 모두 무색 투명한 수지로서, 용매주형에 의한 필름성형성이 매우 우수하였다. TGA(Thermogravimetric analysis)를 이용하여 열분해온도를 측정한 결과, 본 발명의 복합 소재는 320℃ 이상의 높은 열분해온도를 나타내었다. 연필경도를 사용한 표면경도는 유기화 층상 실리케이트의 함량이 증가함에 따라 6H 까지 표면경도가 증가하였고, 가시광선 영역에서의 투광도 역시 80% 이상으로 매우 우수하였다. 특히, 이미드화 반응이 완료된 폴리이미드 수지를 사용한 실시예 4의 복합소재의 경우 가장 우수한 기계적 특성을 나타내었다.
이에 반하여, 소듐 몬트모릴로나이트의 무기물을 분산 소재로 사용한 비교예 2 및 비교예 4 에서는 복합 소재 제조시, 층상 무기 소재의 응집 현상(aggregation )으로 인하여 균일 분산 용액이 형성이 어려웠으며, 그 결과, 얻어진 복합 소재의 기계적 강도 및 투명성이 크게 저하되었다. 또한, 층상 무기물을 전혀 포함하지 않은 비교예 1 및 비교예 3의 폴리이미드 필름의 경우, 투명성은 실시예 1 ∼ 4의 복합소재와 유사하였으나, 낮은 표면 경도를 나타내었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재는 내열특성이 뛰어날 뿐만 아니라, 우수한 광투과성 및 경도특성으로 인하여 높은 표면경도가 요구되는 TFT-LCD용 액정배향막으로의 응용이 가능하며, 또한 낮은 열팽창 특성으로 말미암아 FPCB(flexible printed circuit board)용 필름 등 각종 첨단 내열구조 재료로서 유용하다.

Claims (6)

  1. 다음 화학식 1을 반복단위로 하는 지방족 폴리이미드계 수지에, 유기화 층상 실리케이트가 1 ∼ 30 중량% 나노 복합화 되어 있는 것임을 특징으로 하는 고경도 투명 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재.
    화학식 1
    상기 화학식 1에서 :
    은,,,,,,,,,및중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 4가기로서, 반드시 (a), (b), (c), (d) 및 (e) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 4가기를 포함하 며;
    는,,,,
    ,,,,및중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 2가기이며;
    단, 0 ≤m/n+m ≤1 이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유기화 층상 실리케이트는 카올리나이트(kaolinite), 스펜틴(spentine), 탈크(talc), 파이로필라이트(pyrophyllite), 합성 마이카(synthetic mica), 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 헥토라이트(hectorite) 및 사포나이트(saponite) 중에서 선택된 1종 이상의 층상 구조 실리케이트와, 다음 화학식 2, 3 및 4 중에서 선택된 1종 이상의 아민화합물의 반응물인 것임을 특징으로 하는 고경도 투명 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재.
    화학식 2
    상기 화학식 2에서, p는 3 내지 17의 정수를 나타낸다.
    화학식 3
    상기 화학식 3에서, p는 3 내지 17의 정수를 나타낸다.
    화학식 4
    상기 화학식 4에서, q는 1 내지 3의 정수를 나타낸다.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 유기화 층상 실리케이트는 층상 구조를 이루고 있으며, 층간두께가 10 ∼ 50Å이고, 길이가 1,000 ∼ 3,000Å 인 것임을 특징으로 하는 고경도 투명 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1을 반복단위로 하는 지방족 폴리이미드계 수지는 중량평균분자량(Mw)이 20,000 ∼ 300,000 g/mol 범위이고, 고유점도가 0.3 ∼ 1.5 dL/g 범위이며, 유리전이온도가 200 ∼ 400℃의 범위인 것임을 특징으로 하는 고경도 투명 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 유기화 층상 실리케이트 분산용 및 지방족 폴리이미드계 수지와의 복합화 반응용 용제가 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸아세트아미드(DMAc), 디메틸포름아미드(DMF), 메타-크레졸, 메탄올 및 테트라하이드로퓨란(THF) 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상의 혼합용제인 것임을 특징으로 하는 고경도 투명 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재가 400 ∼ 800 nm 영역에서 80% 이상의 광투과도를 갖는 것임을 특징으로 하는 고경도 투명 지방족 폴리이미드계 나노 복합 소재.
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