KR20080057593A - Silicon bead with high quality luminance and lightfastness, method for preparing the same and light-diffusing plate using the same - Google Patents

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Abstract

A silicone particle is provided to show excellent luminance and lightfastness and improved compatibility with a resin and workability by introducing a hydroxy group into the surface of a polyorganosilsesquioxane particle. A silicone particle is characterized in that it is surface treated to have an OH index value of 0.7-1.0, wherein the OH index value is calculated by dividing Si-OH peak of [Abs.(at 3,350-3,400-3,450 cm^-1)] into Si-CH3 peak of [Abs.(at 2,920-2,970-3,020 cm^-1)]. A method for preparing the silicone particle comprises the steps of: (a) drying polyorganosilsesquioxane latex to prepare a powder type silicone particle; and (b) drying or sintering the powder type silicone particle at a temperature of 200-400 deg.C for 0.5-3 hours. A light diffusing plate comprises 0.1-10 parts by weight of the silicone particle as a diffuser regarding 100 parts by weight of a thermoplastic resin. Further, an average diameter of the silicone particle is 0.1 to 20mum.

Description

휘도 및 내광특성이 우수한 실리콘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 광확산판{Silicon Bead with High Quality Luminance and Lightfastness, Method for Preparing the Same and Light-Diffusing Plate Using the Same}Silicon Fine Particles with Excellent Brightness and Light Resistance, Manufacturing Method and Its Light Diffusion Plate {Silicon Bead with High Quality Luminance and Lightfastness, Method for Preparing the Same and Light-Diffusing Plate Using the Same}

발명의 분야Field of invention

본 발명은 확산제로 사용되고 있는 고휘도 및 내광성이 우수한 실리콘 미립자, 그 제조 방법 및 이를 이용한 광확산판에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 표면처리를 통하여 입자표면에 일정한 농도의 수산기를 부여하여 휘도 및 내광특성이 우수하고 또한 수지와의 상용성 및 작업성도 향상된 실리콘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 광확산판에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon fine particle having excellent high brightness and light resistance as a diffusing agent, a manufacturing method thereof, and a light diffusion plate using the same. More specifically, the present invention provides a silicon particle having excellent brightness and light resistance and improved compatibility and workability with a resin by providing a hydroxyl group having a constant concentration on the surface of the particle through surface treatment, a manufacturing method thereof, and a light diffusion plate using the same. It is about.

발명의 배경Background of the Invention

실리카 및 폴리실세스퀴옥산과 같은 실리콘계 미립자는 일반적으로 각종 고분자 수지 및 유기물과의 상용성이 뛰어나 도료, 플라스틱, 고무, 종이, 코팅액의 첨가제 및 고화질 비디오 테이프의 주행안정성을 높이기 위한 활성제 등으로 다양하게 사용되고 있다.Silicone-based fine particles such as silica and polysilsesquioxane generally have excellent compatibility with various polymer resins and organic substances, and thus are diverse as additives for paints, plastics, rubber, paper, coating liquids, and active agents to improve driving stability of high-definition video tapes. Is being used.

특히, 폴리오가노실세스퀴옥산 미립자는 3차원의 망상구조의 분자구조로 되어 있으면서도 수지와의 유동성 및 상용성이 우수하고 광학적으로 낮은 굴절률을 가지고 있는 등 많은 특성 때문에, 조명 커버, 간판, 액정표시장치 백라이트, 광확산판의 확산제 또는 도광판의 첨가제로 각광 받고 있다.Particularly, the polyorganosilsesquioxane fine particles have a three-dimensional network structure but have excellent fluidity and compatibility with resins and have an optically low refractive index. It is attracting attention as an apparatus backlight, a diffusing agent of a light-diffusion plate, or an additive of a light guide plate.

이러한 실리콘 미립자는 일본특허공개 특개소 54-72300, 특개소 63-077940호, 특개평 10-045914 및 특개 2000-186148 등에 나타난 방법과 같이 메틸트리알콕시실란 모노머를 이용하여 가수분해반응과 축합반응 메카니즘으로 이루어지는 졸-겔법에 의해 다양하게 제조되고 있다. 하지만 실리콘 미립자를 광확산제로 사용할 경우 수지와의 굴절율 차이에 의한 광확산성은 잘 발현되는 반면 광투과성은 크게 저하되기 때문에 광원으로부터 나오는 빛을 가능한 한 다량에 투과시킨 것, 즉 빛의 유효 이용(휘도)이 떨어지는 문제를 갖고 있다.Such silicon fine particles are subjected to hydrolysis and condensation reaction mechanisms using methyltrialkoxysilane monomers, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-72300, Japanese Patent Laid-Open No. 63-077940, Japanese Patent Laid-Open No. 10-045914, and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-186148. It is variously manufactured by the sol-gel method which consists of these. However, when the silicon fine particles are used as the light diffusing agent, the light diffusivity due to the difference in refractive index with the resin is well expressed, but the light transmittance is greatly reduced, so that the light emitted from the light source is transmitted as much as possible, that is, the effective use of the light (luminance) ) Has the problem of falling.

이러한 문제를 해결하기 위해 일본특허공개 특개 2006-10819호, 특개평 1-172801호, 특개평 1-269902호, 특개평 10-88008호 등에서는 수지 조성물의 비율 및 성분을 조절하여 휘도 특성을 개선하는 방법을 제시하고 있다. 그러나, 상기와 같이 수지 조성물의 비율 및 성분을 조절하는 방법은 한계가 있으며, 확산제 자체의 특성 조절을 통한 새로운 휘도 및 내광특성 개선방법이 요구된다.In order to solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-10819, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 1-172801, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 1-269902, and Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-88008 adjust the ratio and components of the resin composition to improve luminance characteristics. How to do it. However, the method of controlling the ratio and components of the resin composition as described above is limited, and a new brightness and light resistance improvement method through controlling the properties of the diffusing agent itself is required.

이에 본 발명자들은 폴리오가노실세스퀴옥산 미립자의 입자표면에 표면처리를 통하여 일정한 농도의 수산기를 부여함으로써, 휘도 및 내광특성이 우수하고 또 한 수지와의 상용성 및 작업성도 향상된 실리콘 미립자 및 그 제조방법을 개발하기에 이른 것이다.Accordingly, the inventors of the present invention impart a hydroxyl group having a constant concentration to the surface of the particles of polyorganosilsesquioxane particles by surface treatment, and thus have excellent brightness and light resistance, and also improve the compatibility and workability with resins, and their preparation. It is time to develop a method.

본 발명의 목적은 휘도 및 내광특성이 우수한 실리콘 미립자를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide silicon fine particles having excellent brightness and light resistance.

본 발명의 다른 목적은 입자 표면에 표면처리 작업을 통하여 휘도 및 내광특성이 우수한 실리콘 미립자의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing silicon fine particles having excellent brightness and light resistance through surface treatment on the surface of the particle.

본 발명의 또 다른 목적은 입자 표면에 표면처리 작업을 통하여 수지와의 상용성 및 작업성을 향상시킨 실리콘 미립자를 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a silicon fine particle having improved compatibility and workability with a resin through a surface treatment operation on the particle surface.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 실리콘 미립자를 적용한 광확산판을 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a light diffusion plate to which the silicon fine particles of the present invention are applied.

본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명의 실리콘 미립자는 OH index 값이 0.7∼1.0 범위를 갖도록 표면 처리된 것이다.The silicon fine particles of the present invention are surface treated to have an OH index value in the range of 0.7 to 1.0.

상기 실리콘 미립자는 분체형 폴리오가노실세스퀴옥산 입자를 표면 처리하여 OH index 값이 0.7∼1.0 범위를 갖도록 수산기 농도를 조절하여 제조된다.The silicon fine particles are prepared by surface-treating the powder-type polyorganosilsesquioxane particles to adjust the hydroxyl concentration so that the OH index value is in the range of 0.7 to 1.0.

본 발명의 하나의 구체예에서는 상기 실리콘 미립자는 폴리오가노실세스퀴옥산 라텍스를 건조하여 파우더 형태의 실리콘 미립자를 제조하고, 그리고 상기 파우더 형태의 실리콘 미립자를 건조 또는 소결하여 입자표면의 수산기 농도를 조절하여 제조된다.In one embodiment of the present invention, the silicon microparticles are dried on polyorganosilsesquioxane latex to produce powdered silicon microparticles, and the powdery silicon microparticles are dried or sintered to adjust the hydroxyl concentration on the particle surface. It is manufactured by.

상기 방법으로 제조된 실리콘 미립자는 휘도 및 내광특성이 우수하고 다른 수지와의 상용성 및 작업성이 우수하여 확산제로 사용되며, 열가소성 수지와 함께 광확산판 제조에 사용된다.The silicon fine particles prepared by the above method are used as a diffusing agent because of excellent brightness and light resistance, compatibility with other resins, and workability, and are used for manufacturing a light diffusion plate together with a thermoplastic resin.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명Detailed Description of the Invention

본 발명에 따른 실리콘 미립자는 하기 식에 의한 OH index 값이 0.7∼1.0 범위를 갖도록 표면 처리된 것을 특징으로 한다.Silicon microparticles according to the invention is characterized in that the surface treatment so that the OH index value by the following formula has a range of 0.7 to 1.0.

OH index = [Abs.(at 3350∼3400∼3450 cm-1)] / [Abs.(at 2920∼2970∼3020 cm-1)]OH index = [Abs. (At 3350-3400-3450 cm -1 )] / [Abs. (At 2920-2970-3020 cm -1 )]

[Abs.(at 3350∼3400∼3450 cm-1)] : Si-OH peak[Abs. (At 3350-3400-3450 cm -1 )]: Si-OH peak

[Abs.(at 2920∼2970∼3020 cm-1)] : Si-CH3 peak.[Abs. (At 2920-2970-3020 cm -1 )]: Si-CH 3 peak.

상기 OH index는 적외선 스펙트럼에 의해 3350∼3400∼3450 ㎝-1 범위에서의 Si-OH peak 값을 2920∼2970∼3020 cm-1 범위에서 Si-CH3 peak 값으로 나눈 것이다. 표면 수산기의 흡착농도는 IR분석에 의해 분석되어, 상기 식에 따라 OH index 값을 구할 수 있다. 이 측정법에 의해서 최적의 수산기 농도 범위를 측정 분석할 수 있으며, 본 발명에서 있어서 OH index 값은 0.7∼1.0 이 바람직하다.The OH index is in the range of 3350 to 3400 to 3450 cm -1 by the infrared spectrum. Si-OH peak value from 2920 to 2970 to 3020 cm -1 In range Si-CH 3 peak Divided by the value . The adsorption concentration of the surface hydroxyl group is analyzed by IR analysis, and the OH index value can be obtained according to the above formula. By this measuring method, an optimal hydroxyl concentration range can be measured and analyzed. In the present invention, the OH index value is preferably 0.7 to 1.0.

OH index 값이 1.0을 초과할 경우, 표면에 다량의 수산기가 존재하여 수분과의 친화력이 커져 수지와의 상용성이 떨어지며, 압사출 작업시 수증기 발생 등과 같은 작업성이 현저하게 떨어지게 되는 원인이 되고, OH index 값 0.7 미만일 경우, 휘도가 감소된다.When the OH index value exceeds 1.0, a large amount of hydroxyl groups are present on the surface, which increases the affinity with moisture, thereby decreasing compatibility with the resin, and causes workability such as water vapor generation during press injection work to be significantly reduced. If the OH index value is less than 0.7, the luminance is reduced.

따라서 효과적인 OH index 값의 조절을 통한 적정량의 수산작용기 부여로 폴리오가노실세스퀴옥산(실리콘) 미립자 표면과 수지와의 Lewis/Bronsted acid 특성을 부여함으로써 입자자체의 광특성을 향상시킬 수 있다.Therefore, the optical properties of the particles themselves can be improved by granting Lewis / Bronsted acid properties of the polyorganosilsesquioxane (silicon) particle surface and the resin by providing an appropriate amount of hydroxyl group by controlling the effective OH index value.

일반적인 폴리오가노실세스퀴옥산의 구조는 RSiO1.5 와 같이 나타내고 수산기가 없는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 폴리오가노실세스퀴옥산은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 가진다.The structure of a general polyorganosilsesquioxane is represented as RSiO 1.5 and is characterized by no hydroxyl group. The polyorganosilsesquioxane of the present invention has a repeating unit represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

RSiO1.5-x(OH)x RSiO 1.5-x (OH) x

상기 R은 탄소수 1∼6의 알킬기, 비닐기, 아릴기, 알킬치환 아릴기를 나타내며, 0〈 x〈 1.5 임.R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a vinyl group, an aryl group, and an alkyl substituted aryl group, wherein 0 <x <1.5.

상기 R은 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 또는 페닐기가 적당하며, 특히 메틸기인 것이 공업적인 측면에서 적합하다. 화학식 1에서의 x의 범위는 0〈 x〈 1.5이다. 표면 수산기의 흡착 x 농도는 IR분석에 의해 분석되어, 상기 식에 따라 OH index 값을 구할 수 있다.The R is preferably a methyl group, an ethyl group, or a phenyl group, and particularly preferably a methyl group. The range of x in General formula (1) is 0 <x <1.5. Adsorption x concentration of the surface hydroxyl group can be analyzed by IR analysis to obtain the OH index value according to the above formula.

본 발명에 따른 실리콘 미립자는 분체형 폴리오가노실세스퀴옥산 입자를 표면 처리하여 상기 식에 의한 OH index 값이 0.7∼1.0 범위를 갖도록 입자표면의 수산기 농도를 조절하여 제조되는 것을 특징으로 한다.The silicon fine particles according to the present invention are prepared by controlling the concentration of hydroxyl groups on the surface of the particle so that the OH index value according to the above formula is surface treated with the powder-type polyorganosilsesquioxane particles.

상기 표면 처리는 열처리, 화학적 처리 등이 가능하며, 바람직하게는 200∼400 ℃, 더 바람직하게는 200∼300 ℃에서 열처리하는 것이다.The surface treatment may be heat treatment, chemical treatment or the like, and is preferably heat treatment at 200 to 400 ° C, more preferably at 200 to 300 ° C.

상기 분체형 폴리오가노실세스퀴옥산 입자는 일본특허공개 특개소 54-72300, 특개소 63-077940호, 특개평 10-045914 및 특개 2000-186148 등에 나타난 방법과 같이 모노모로 알킬오가노실란을 이용하여 졸-겔법에 의해 다양하게 제조될 수 있으며, 특정한 제조방법으로 한정되지 않는다.The powder-type polyorganosilsesquioxane particles are prepared using monomoloalkyl organosilanes as described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 54-72300, 63-7777940, 10-045914 and 2000-186148. It can be prepared by a variety of sol-gel method, and is not limited to a specific manufacturing method.

본 발명의 하나의 구체예에서, 상기 실리콘 미립자의 제조방법은 폴리오가노실세스퀴옥산 라텍스를 건조하여 파우더 형태의 실리콘 미립자를 제조하고, 그리고 상기 파우더 형태의 실리콘 미립자를 건조 또는 소결하여 OH index 값이 0.7∼1.0 범위를 갖도록 입자표면의 수산기 농도를 조절하는 단계로 이루어진다.In one embodiment of the present invention, the method for producing the silicon microparticles is to dry the polyorgano silsesquioxane latex to produce a silicon powder in the form of powder, and to dry or sinter the silicon particles in the powder form of OH index value And adjusting the hydroxyl concentration on the surface of the particle to have a range of 0.7 to 1.0.

상기 폴리오가노실세스퀴옥산 라텍스는 오가노 알콕시 실란을 이용하여 졸-겔 공정에 의해 제조될 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않는다.The polyorganosilsesquioxane latex may be prepared by a sol-gel process using an organoalkoxy silane, but is not necessarily limited thereto.

상기 제조된 폴리오가노실세스퀴옥산 라텍스는 온도조건 80∼200℃로 직접 스프레이 드라이어(spray dryer)를 이용하여 1차 건조된 백색의 파우더형태의 실리콘 미립자로 회수할 수 있다.The prepared polyorganosilsesquioxane latex may be recovered as silicon powder in the form of white powder first dried using a spray dryer at a temperature condition of 80 to 200 ° C.

본 발명의 다른 구체예에서는 상기 제조된 폴리오가노실세스퀴옥산 라텍스는 원심분리기, 필터프레스, vibrating screen 등을 이용하여 1차 탈수된 슬러지를 수세공정을 거쳐 정제한 후, 온도 80∼200℃ 범위 내에서 스핀 플러쉬 드라이어(spin flash dryer), 진공건조기 등을 이용하여 건조된 백색의 파우더형태의 실리콘 미립자로 회수할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the prepared polyorganosilsesquioxane latex is purified after the primary dewatered sludge using a centrifuge, filter press, vibrating screen, etc. after washing with water, and then the temperature ranges from 80 to 200 ° C. It can be recovered as white powdery silicon fine particles dried using a spin flash dryer, a vacuum dryer, or the like.

상기에서 얻은 파우더 형태의 실리콘 미립자는 수분함량이 약 5% 바람직하게는 3% 이하이며, 2차 건조 또는 소결과정을 거쳐 본 발명의 실리콘 미립자로 제조된다.The silicon fine particles in powder form obtained above have a water content of about 5%, preferably 3% or less, and are made of the silicon fine particles of the present invention through a secondary drying or sintering process.

상기 건조 또는 소결과정을 거쳐 수산기 농도를 조절하며, 상기 건조 또는 소결 공정은 200∼400 ℃에서 이루어진다. 처리시간은 30분∼3시간, 바람직하게는 1시간∼3시간이다.The hydroxyl concentration is adjusted through the drying or sintering process, and the drying or sintering process is performed at 200 to 400 ° C. The treatment time is 30 minutes to 3 hours, preferably 1 hour to 3 hours.

본 발명의 하나의 구체예에서는 파우더 형태의 실리콘 미립자는 킬른 로터리 드라이어(kiln rotary dryer)와 컨벡션 오븐(convection oven)과 같은 소결로(calcinater)에서 200∼400℃에서 30분∼3시간 동안 건조 소결하여 OH index 값 이 0.7∼1.0 범위로 조절된다.In one embodiment of the present invention, the silicon particles in powder form are dry sintered at 200-400 ° C. for 30 minutes to 3 hours in a calcinater such as a kiln rotary dryer and a convection oven. OH index value is adjusted in the range of 0.7 to 1.0.

제조된 표면처리된 폴리오가노실세스퀴옥산 미립자는 평균입경이 0.1∼20 ㎛을 갖는다.The prepared surface-treated polyorganosilsesquioxane fine particles have an average particle diameter of 0.1-20 탆.

이렇게 얻어진 본 발명에 따른 폴리오가노실세스퀴옥산 미립자는 광확산제로 광확산판 제조에 사용될 경우 우수한 휘도 및 내광특성을 발현하게 된다.The polyorganosilsesquioxane microparticles | fine-particles which were obtained in this way will express the outstanding brightness | luminance and light resistance property when used for the manufacture of a light-diffusion plate as a light-diffusion agent.

본 발명에서는 상기 광확산판으로 특히 LCD-TV에 사용되는 확산판이 적합하다.In the present invention, the light diffusion plate is particularly suitable for the diffusion plate used in LCD-TV.

본 발명의 하나의 구체예에서는 상기 광확산판은 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 상기 폴리오가노실세스퀴옥산 미립자 0.1 내지 10 중량부로 이루어진다.In one embodiment of the present invention, the light diffusing plate is composed of 0.1 to 10 parts by weight of the polyorganosilsesquioxane fine particles with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin.

상기 광확산판의 제조방법은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 실시될 수 있다.The manufacturing method of the light diffusing plate can be easily carried out by those skilled in the art.

상기 열가소성 수지는 염화비닐계 수지, 스티렌계 수지, 스티렌-아크릴로니트릴계 수지, 아크릴계 수지, 아크릴-스티렌계 수지, 에스테르계 수지, ABS계 수지 또는 폴리카보네이트 수지 등의 상기 열가소성 수지에 첨가되는 경우 투과율을 떨어뜨리게 되어 LCD-TV에 사용되는 확산판의 휘도 및 내광특성이 우수한 확산제로 사용될 수 있다.When the thermoplastic resin is added to the thermoplastic resin such as vinyl chloride resin, styrene resin, styrene-acrylonitrile resin, acrylic resin, acrylic-styrene resin, ester resin, ABS resin or polycarbonate resin Since the transmittance is lowered, it may be used as a diffusion agent having excellent brightness and light resistance of the diffusion plate used in LCD-TV.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.The invention can be better understood by the following examples, which are intended for the purpose of illustration of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.

실시예 1Example 1

메틸트리메톡시실란을 420g을 증류수 2580ml에 분산시키고 1시간 동안 교반하였다. 이후 암모니아수를 첨가하여 pH를 10으로 조정하고 1시간 동안 재교반 하였고 상온에서 2시간 동안 정치하는 방법을 통해 실리콘 라텍스를 합성하였다. 이렇게 합성된 라텍스는 원심분리기를 이용하여 여과 및 수세공정을 거쳐 약 200g의 백색의 미립자 슬러지로 회수되었다. 이 폴리메톡시실세스퀴옥산 슬러지는 입구온도 160℃, 출구온도 80℃조건의 스핀 플래쉬 드라이어를 사용한 1차 건조공정을 통해서 흰색의 실리콘 파우더 상태로 회수되었고 이렇게 회수된 실리콘 분체 표면에 효과적으로 조절된 농도로 수산기를 부여하기 위해 200℃, 2시간의 조건으로 진공건조기에서 2차 표면 처리를 하였으며, 그 결과 OH index 0.88 값을 가지는 폴리오가노실세스퀴옥산 미립자를 얻을 수 있었다.420 g of methyltrimethoxysilane was dispersed in 2580 ml of distilled water and stirred for 1 hour. Then, the pH was adjusted to 10 by adding ammonia water, restirring for 1 hour, and the silicone latex was synthesized by standing for 2 hours at room temperature. The latex thus synthesized was recovered to about 200 g of white particulate sludge through a filtration and washing process using a centrifuge. The polymethoxysilsesquioxane sludge was recovered as a white silicon powder through a primary drying process using a spin flash dryer at an inlet temperature of 160 ° C and an outlet temperature of 80 ° C. The secondary surface treatment was performed in a vacuum dryer at 200 ° C. for 2 hours to give a hydroxyl group as a concentration. As a result, polyorganosilsesquioxane fine particles having an OH index value of 0.88 were obtained.

실시예 2Example 2

메틸트리메톡시실란에 370g와 메틸트리클로로실란을 50g을 이온교환수 2580ml와 함께 1시간 동안 교반 후 암모니아수를 첨가하여 pH를 10으로 조정하여 4시간 동안 정치시켜 반응하였다. 이후 여과 및 수세하고 스프레이 드라이어를 이용하여 건조시킴으로써 백색의 분체 200g을 회수하였다. 이 실리콘 슬러지는 실시예 1의 조건으로 하여 스핀 플래쉬 드라이어에 투입되어 흰색의 실리콘 파우더 상태로 회수되었다. 이렇게 회수된 실리콘 분체 표면에 효과적으로 조절된 농도의 수산기 를 부여하기 위해서 200℃, 40분의 조건으로 킬른 로터리 드라이어(kiln rotary dryer)에서 2차 표면 처리를 하였으며, 그 결과 OH index 0.93의 값을 가지는 폴리오가노실세스퀴옥산 미립자를 획득할 수 있었다.370 g of methyl trimethoxysilane and 50 g of methyl trichlorosilane were stirred with 2580 ml of ion-exchanged water for 1 hour, and then the pH was adjusted to 10 by adding ammonia water to react for 4 hours. Thereafter, 200 g of a white powder was recovered by filtration, washing with water and drying with a spray dryer. This silicon sludge was put into a spin flash dryer under the conditions of Example 1 and recovered in the form of white silicon powder. The secondary surface treatment was performed in a kiln rotary dryer under conditions of 200 ° C. and 40 minutes to give a hydroxyl group having an effectively controlled concentration to the recovered silicon powder surface. As a result, the OH index value of 0.93 was obtained. Polyorganosilsesquioxane microparticles | fine-particles could be obtained.

실시예 3Example 3

3-머캅토프로필트리메톡시실란 370g을 증류수 2580ml에 분산시키고 3-아미노프로필메톡시실란을 50g을 첨가한 후 상온에서 6시간 동안 정치하였다. 그 후 원심분리기를 이용하여 여과 및 수세공정을 거쳐 약 200g의 폴리메톡시실세스퀴옥산 미립자 슬러지를 회수하였다. 이 실리콘 슬러지는 온도 160℃ 조건으로 하여 스핀 플래쉬 드라이어에 투입되어 흰색의 실리콘 파우더 상태로 회수되었다. 이렇게 회수된 실리콘 미립자 분체표면에 효과적으로 제어된 수산기를 부여하기 위해 300℃, 40분간의 조건으로 킬른 로터리 드라이어(kiln rotary dryer)에서 2차 건조공정을 통하여 표면 처리를 하였으며, 그 결과 OH index 0.80 값을 가지는 폴리오가노실세스퀴옥산 미립자를 획득 할 수 있었다.370 g of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane was dispersed in 2580 ml of distilled water, and 50 g of 3-aminopropylmethoxysilane was added thereto, followed by standing at room temperature for 6 hours. Thereafter, about 200 g of polymethoxysilsesquioxane particulate sludge was recovered by filtration and washing with a centrifugal separator. This silicon sludge was put into a spin flash dryer at a temperature of 160 ° C. and recovered as a white silicon powder. In order to give a controlled hydroxyl group to the surface of the silicon fine particles thus recovered, the surface treatment was performed in a kiln rotary dryer in a kiln rotary dryer at a temperature of 300 ° C. for 40 minutes, resulting in an OH index of 0.80. Polyorganosilsesquioxane fine particles having a

실시예 4Example 4

3-머캅토프로필트리메톡시실란 370g을 증류수 2580ml에 분산시키고 3-아미노프로필메톡시실란을 50g을 가한후 상온에서 6시간 동안 방치하였다. 그 후 원심분리기를 이용하여 여과 및 수세공정을 거쳐 약 200g의 실리콘 미립자 슬러지를 회수하였고 이 실리콘 슬러지는 온도 160℃ 조건으로 하여 스핀 플래쉬 드라이어에 투 입되어 흰색의 실리콘 파우더 상태로 회수되었다. 이렇게 회수된 실리콘 미립자는 분체입자 표면에 효과적으로 제어된 수산기를 부여하기 위해 300℃, 2시간 조건으로 킬른 로터리 드라이어(kiln rotary dryer)에서 2차 건조공정을 통하여 표면 처리를 하였다. 그 결과 OH index 0.71 값을 가지는 실리콘 미립자가 획득되었다.370 g of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane was dispersed in 2580 ml of distilled water, and 50 g of 3-aminopropylmethoxysilane was added thereto, followed by standing at room temperature for 6 hours. Thereafter, about 200 g of silicon fine sludge was recovered by filtration and washing using a centrifuge. The silicon sludge was introduced into a spin flash dryer at a temperature of 160 ° C. and recovered as a white silicon powder. The silicon fine particles thus recovered were subjected to a surface treatment through a second drying process in a kiln rotary dryer at 300 ° C. for 2 hours to give a controlled hydroxyl group to the surface of the powder particles. As a result, silicon fine particles having an OH index 0.71 value were obtained.

비교예 1Comparative Example 1

메틸트리메톡시실란을 420g을 증류수 2580ml에 분산시키고 1시간 동안 교반하였다. 이후 암모니아수를 첨가하여 pH를 10으로 조정하고 1시간 동안 재교반 하였고 상온에서 2시간 동안 정치하는 방법을 통해 실리콘 라텍스를 합성하였다. 이렇게 합성된 라텍스는 원심분리기를 이용하여 여과 및 수세공정을 거쳐 약 200g의 백색의 미립자 슬러지로 회수되었다. 이 폴리메톡시실세스퀴옥산 슬러지는 온도 200℃ 조건으로 하여 스핀 플래쉬 드라이어를 이용한 1차 건조공정을 통해서 흰색의 실리콘 파우더 상태로 회수되었다.420 g of methyltrimethoxysilane was dispersed in 2580 ml of distilled water and stirred for 1 hour. Then, the pH was adjusted to 10 by adding ammonia water, restirring for 1 hour, and the silicone latex was synthesized by standing for 2 hours at room temperature. The latex thus synthesized was recovered to about 200 g of white particulate sludge through a filtration and washing process using a centrifuge. The polymethoxysilsesquioxane sludge was recovered in the form of white silicon powder through a primary drying process using a spin flash dryer under the condition of a temperature of 200 ° C.

비교예 2Comparative Example 2

메틸트리메톡시실란을 420g을 증류수 2580ml에 분산시키고 1시간 동안 교반하였다. 이후 암모니아수를 첨가하여 pH를 10으로 조정하고 1시간 동안 재교반 하였고 상온에서 2시간 동안 정치하는 방법을 통해 실리콘 라텍스를 합성하였다. 이렇게 합성된 라텍스는 원심분리기를 이용하여 여과 및 수세공정을 거쳐 약 200g의 백색의 미립자 슬러지로 회수되었다. 이 슬러지는 온도조건 600℃ 2시간으로 진공 건조기에서 건조하였으며, 그 결과 OH index 0.60 값을 가지는 폴리오가노실세스퀴옥산 미립자가 획득되었다.420 g of methyltrimethoxysilane was dispersed in 2580 ml of distilled water and stirred for 1 hour. Then, the pH was adjusted to 10 by adding ammonia water, restirring for 1 hour, and the silicone latex was synthesized by standing for 2 hours at room temperature. The latex thus synthesized was recovered to about 200 g of white particulate sludge through a filtration and washing process using a centrifuge. The sludge was dried in a vacuum dryer at 600 ° C. for 2 hours, and as a result, polyorganosilsesquioxane fine particles having an OH index 0.60 value were obtained.

상기 각각의 실시예 및 비교예에서 온도 및 시간의 조건변화를 통해 표면처리된 수산기를 정량적으로 비교 하였으며, 입자표면 OH index 값에 따라서 각각의 실리콘 비드를 준비하였다. 이렇게 합성된 실리콘 비드를 확산판 사출에 사용될 마스터 배치로 제조하기 위하여 1:100:1의 비율로 실리콘 비드, 폴리스티렌 수지, EXL-5136(Rohm & Hass, USA)를 준비하여 이용하였으며 Φ=45mm인 이축 압출기를 사용하여 혼합함으로써 펠렛을 제조하였다. 그 후 10 oz 사출기에서 성형온도 210 ℃에서 두께 1.5 mm의 평판 시편 (간이 확산판)을 제조하였고 이렇게 제조된 평판 시편을 이용하여 휘도를 평가하여 최적으로 부여된 수산기의 양 즉 OH index를 값을 찾을 수 있었다. 표 1은 상기 각각의 실시예 및 비교예에서의 건조 및 표면처리 공정을 거친 실리콘 입자를 IR 분석을 통해 관계식 1에 의해 산출한 OH index 값 및 휘도를 정리하여 나타낸 것이다.In each of the Examples and Comparative Examples, the surface-treated hydroxyl groups were quantitatively compared by changing the conditions of temperature and time, and the respective silicon beads were prepared according to the particle surface OH index value. In order to prepare the synthesized silicon beads in a master batch to be used for diffusion plate injection, silicon beads, polystyrene resin, and EXL-5136 (Rohm & Hass, USA) were prepared and used at a ratio of 1: 100: 1, and Φ = 45 mm. Pellets were prepared by mixing using a twin screw extruder. After that, a plate specimen (simple diffuser plate) having a thickness of 1.5 mm was prepared at a molding temperature of 210 ° C. in a 10 oz injection machine, and the luminance was evaluated using the prepared plate specimens to determine the optimal amount of hydroxyl group, that is, the OH index. Could find. Table 1 summarizes the OH index values and luminance calculated by the relational formula 1 through the IR analysis of the silicon particles subjected to the drying and surface treatment process in each of the above Examples and Comparative Examples.

상기의 과정을 거쳐 얻어진 미립자들은 아래와 같은 방법들을 통하여 물성을 평가하였으며, 평가 결과는 하기의 표 1에 나타내었다.The fine particles obtained through the above process were evaluated for physical properties through the following methods, the evaluation results are shown in Table 1 below.

(1) OH index 값 분석 : 입자표면 IR 분석을 통해 상기 식에 의한 OH index 값을 분석하여 입자 표면의 수산기의 양을 비교하였다.(1) OH index value analysis: OH index value according to the above formula was analyzed by particle surface IR analysis to compare the amount of hydroxyl groups on the particle surface.

(2) 휘도 : 상기 압사출을 통해 제조된 확산판 시편 5개를 취하여 각각 1번 부터 5번까지 연속적으로 포터블 휘도계(Luminometer NL-1, Nippon, Japan)를 이용하여 측정하였다. 이러한 전체적인 측정을 다시 3번 반복하여 측정하였으며 평균값을 취하여 비교하였다.(2) Luminance: Five diffusion plate specimens prepared by the above injection molding were taken and measured from 1 to 5 consecutively using a portable luminance meter (Luminometer NL-1, Nippon, Japan). This overall measurement was repeated three more times and the average value was taken and compared.

Figure 112006094587586-PAT00001
Figure 112006094587586-PAT00001

상기 표 1에 나타난 바와 같이 수산기가 줄어듦에 따라 휘도가 낮아지는 것을 알 수 있으며, 이렇듯 무조건적으로 많은 수산기 도입(농도)이 아닌 적절한 수산기의 농도 즉 OH index 값이 요구된다.As shown in Table 1, it can be seen that the luminance decreases as the hydroxyl group decreases, and thus the concentration of the appropriate hydroxyl group, that is, the OH index value, is required, rather than unconditionally introducing a large number of hydroxyl groups.

비교예 1과 같이 표면에 다량의 수산기가 존재 할 경우, 즉 x의 흡착량이 많을 경우 수분과의 친화력이 커져 수지와의 상용성이 떨어지며, 압출작업시 수증기 발생 등과 같은 작업성이 현저히 저하되어 확산판의 사출이 어려워 시편을 얻을 수 없게 된다.When there is a large amount of hydroxyl groups on the surface as in Comparative Example 1, i.e., when x has a large amount of adsorption, the affinity with water increases, so that compatibility with the resin is reduced, and workability such as water vapor generation during extrusion is significantly reduced and diffused. Difficulty in ejecting the plate makes it impossible to obtain the specimen.

따라서 표 1을 보아 알 수 있듯이 OH index 값이 0.7∼1.0의 범위인 실시예 1 내지 4는 최적의 휘도를 발현하였다.Therefore, as can be seen from Table 1, Examples 1 to 4 having an OH index value ranging from 0.7 to 1.0 exhibited optimum luminance.

본 발명은 표면처리 작업을 통하여 입자표면에 일정한 농도의 수산기를 부여하여 휘도 및 내광특성이 우수하고 또한 수지와의 상용성 및 작업성도 향상된 실리콘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 광확산판을 제공하는 효과를 갖는다.The present invention provides a silicon fine particles having excellent brightness and light resistance, improved compatibility with a resin and workability by providing a hydroxyl group having a constant concentration on the surface of the particle through a surface treatment operation, a method of manufacturing the same, and a light diffusion plate using the same. Has an effect.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.

Claims (13)

하기 식에 의한 OH index 값이 0.7∼1.0 범위를 갖도록 표면 처리된 것을 특징으로 하는 실리콘 미립자:Silicon fine particles characterized in that the surface treatment so that the OH index value according to the formula below ranges from 0.7 to 1.0: OH index = [Abs.(at 3350∼3400∼3450 cm-1)] / [Abs.(at 2920∼2970∼3020 cm-1)]OH index = [Abs. (At 3350-3400-3450 cm -1 )] / [Abs. (At 2920-2970-3020 cm -1 )] [Abs.(at 3350∼3400∼3450 cm-1)] : Si-OH peak[Abs. (At 3350-3400-3450 cm -1 )]: Si-OH peak [Abs.(at 2920∼2970∼3020 cm-1)] : Si-CH3 peak.[Abs. (At 2920-2970-3020 cm -1 )]: Si-CH 3 peak. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 미립자는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 가지는 것을 특징으로 하는 실리콘 미립자:According to claim 1, wherein the silicon microparticles are silicon microparticles, characterized in that having a repeating unit represented by the formula (1): [화학식 1][Formula 1] RSiO1.5-x(OH)x RSiO 1.5-x (OH) x 상기 R은 탄소수 1∼6의 알킬기, 비닐기, 아릴기, 알킬치환 아릴기를 나타내 며, 0〈 x〈 1.5 임.R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a vinyl group, an aryl group, and an alkyl substituted aryl group, wherein 0 <x <1.5. 제2항에 있어서, 상기 R은 메틸기인 것을 특징으로 하는 실리콘 미립자.The silicon fine particle according to claim 2, wherein R is a methyl group. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 미립자는 평균입경이 0.1∼20 ㎛인 것을 특징으로 하는 실리콘 미립자.The silicon fine particle according to claim 1, wherein the silicon fine particle has an average particle diameter of 0.1 to 20 m. 분체형 폴리오가노실세스퀴옥산 입자를 표면 처리하여 하기 식에 의한 OH index 값이 0.7∼1.0 범위를 갖도록 입자표면의 수산기 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 실리콘 미립자의 제조방법:Surface treatment of the powder-type polyorgano silsesquioxane particles, the method for producing silicon fine particles, characterized in that the hydroxyl group concentration on the surface of the particle is adjusted so that the OH index value according to the following formula is in the range of 0.7 to 1.0: OH index = [Abs.(at 3350∼3400∼3450 cm-1)] / [Abs.(at 2920∼2970∼3020 cm-1)]OH index = [Abs. (At 3350-3400-3450 cm -1 )] / [Abs. (At 2920-2970-3020 cm -1 )] [Abs.(at 3350∼3400∼3450 cm-1)] : Si-OH peak[Abs. (At 3350-3400-3450 cm -1 )]: Si-OH peak [Abs.(at 2920∼2970∼3020 cm-1)] : Si-CH3 peak.[Abs. (At 2920-2970-3020 cm -1 )]: Si-CH 3 peak. 제5항에 있어서, 상기 표면 처리는 200∼400 ℃에서 열처리한 것을 특징으로 하는 실리콘 미립자의 제조방법.The method for producing silicon fine particles according to claim 5, wherein the surface treatment is heat-treated at 200 to 400 ° C. 폴리오가노실세스퀴옥산 라텍스를 건조하여 파우더 형태의 실리콘 미립자를 제조하고; 그리고Drying the polyorganosilsesquioxane latex to prepare silicon fine particles in powder form; And 상기 파우더 형태의 실리콘 미립자를 건조 또는 소결하여 하기 식에 의한 OH index 값이 0.7∼1.0 범위를 갖도록 입자표면의 수산기 농도를 조절하는;Drying or sintering the silicon fine particles in powder form to adjust the hydroxyl concentration on the surface of the particle such that the OH index value is in the range of 0.7 to 1.0; 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 미립자의 제조방법:Method for producing a silicon particulate, characterized in that consisting of steps: OH index = [Abs.(at 3350∼3400∼3450 cm-1)] / [Abs.(at 2920∼2970∼3020 cm-1)]OH index = [Abs. (At 3350-3400-3450 cm -1 )] / [Abs. (At 2920-2970-3020 cm -1 )] [Abs.(at 3350∼3400∼3450 cm-1)] : Si-OH peak[Abs. (At 3350-3400-3450 cm -1 )]: Si-OH peak [Abs.(at 2920∼2970∼3020 cm-1)] : Si-CH3 peak.[Abs. (At 2920-2970-3020 cm -1 )]: Si-CH 3 peak. 제7항에 있어서, 상기 폴리오가노실세스퀴옥산 라텍스는 오가노 알콕시 실란을 졸-겔 공정에 의해 제조한 것을 특징으로 하는 실리콘 미립자의 제조방법.The method for producing silicon fine particles according to claim 7, wherein the polyorganosilsesquioxane latex is made of an organoalkoxy silane by a sol-gel process. 제7항에 있어서, 상기 건조 또는 소결 공정은 200∼400 ℃에서 30분∼3시간 처리하는 것을 특징으로 하는 실리콘 미립자의 제조방법.The method for producing silicon fine particles according to claim 7, wherein the drying or sintering step is performed at 200 to 400 ° C for 30 minutes to 3 hours. 제1항 내지 제4항의 실리콘 미립자를 확산제로 이용한 광확산판.A light diffusion plate using the silicon fine particles of claim 1 as a diffusing agent. 제10항에 있어서, 상기 광확산판은 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 상기 실리콘 미립자 0.1 내지 10 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광확산판.The light diffusing plate of claim 10, wherein the light diffusing plate comprises 0.1 to 10 parts by weight of the silicon fine particles with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin. 제11항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 염화비닐계 수지, 스티렌계 수지, 스티렌-아크릴로니트릴계 수지, 아크릴계 수지, 아크릴-스티렌계 수지, 에스테르계 수지, ABS계 수지 및 폴리카보네이트 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광확산판.The method of claim 11, wherein the thermoplastic resin is a group consisting of vinyl chloride resin, styrene resin, styrene-acrylonitrile resin, acrylic resin, acrylic-styrene resin, ester resin, ABS resin, and polycarbonate resin. Light diffusion plate, characterized in that selected from. 제10항에 있어서, 상기 광확산판은 LCD-TV용 확산판인 것을 특징으로 하는 광확산판.The light diffusion plate of claim 10, wherein the light diffusion plate is a diffusion plate for LCD-TV.
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