KR20090102211A - 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머, 광경화성 조성물 및이들의 제조 방법 - Google Patents

다중 아크릴레이티드에스테르 모노머, 광경화성 조성물 및이들의 제조 방법

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KR20090102211A
KR20090102211A KR1020080027504A KR20080027504A KR20090102211A KR 20090102211 A KR20090102211 A KR 20090102211A KR 1020080027504 A KR1020080027504 A KR 1020080027504A KR 20080027504 A KR20080027504 A KR 20080027504A KR 20090102211 A KR20090102211 A KR 20090102211A
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Abstract

본 발명은 다중 아크릴레이티드에스테르의 광경화성 물질 및 그 다중 아크릴레이티드에스테르의 광경화성 물질을 합성하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 광학적으로 투명하고 신율(elongation)이 우수하며 휨(curling) 현상이 없거나 적고 내마모성 및 경도 등이 우수한 하드코팅 층으로 이용할 수 있는 광경화성 조성물로 열가소성 및 열경화형 중합체 등에 하드코팅 층으로 이용할 수 있으며, 또한 음식물 용기의 내부코팅제, 산업용 접착제 또는 코팅제 등으로 이용될 수 있다.

Description

다중 아크릴레이티드에스테르 모노머, 광경화성 조성물 및 이들의 제조 방법{MULTI-ACRYLATED ESTER MONOMER, PHOTO CURABLE MATERIALS AND PROCESS FOR PRODUCING THESE}
본 발명은 기계적 물성이 우수한 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머, 광경화성 조성물 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 식용유 또는 식물성 기름으로부터 제조된 기계적으로 물성이 우수한 광경화성 하드코팅 조성물에 관한 것으로, 식용유 또는 식물성 기름의 재활용이 가능하여 경제성 있고 환경을 보존할 수 있는 획기적인 발명이며, 이는 음식물 내부코팅제, 산업용 접착제 또는 코팅제 등으로 사용된다.
광경화 방법은 1970년 초 상업화되기 시작하여 반도체용 포토레지스트, 프린트잉크, 코팅, 화장품 용기 등에 광범위하게 사용되고 또한 전기전자 재료와 기능성 코팅 및 페인트 분야에서 가장 흥미를 끄는 기술로 많은 연구 및 상업화가 활발히 진행되고 있다. 이는 자외선 또는 가시광선의 조사에 의하여 단시간내 실온에서 경화 가능한 특징을 지니고 있으며, 용매를 사용하지 않으므로 휘발성 유기화합물 규제에 대처가 가능한 환경 친화적 기술이고, 광경화 기술로 얻어지는 생산품은 뛰어난 물성, 즉 고광택성, 내구성, 내충격성, 내오염성 등의 특징을 지니므로 그 응용분야는 확대되고 있다.
통상 광경화성 수지는 기존에 사용하고 있는 물질의 화학적 구조를 선택적으로 변화시켜 제조되었으며, 기계적 특성, 전기절연성, 접착성, 성형 가공성 등이 우수하여, 용도나 목적에 따라 여러 가지 재료로서 선택되어 사용되고 있다. 또한,급속한 산업화와 석유화학공업의 발달로 상기 우수한 수지로 만들어진 플라스틱이 우리 일상생활에 매우 유용한 산업용 및 소비용품 소재로 사용되고 있다. 플라스틱의 다양한 용도는 가볍고 물성이 우수하며 특히 가공성이 뛰어나 포장재, 전선피복, 전기전자 부품, 자동차부품 등에 쓰이고 있다.
그러나, 근래에 환경의 중요성이 절실해지면서 사용 후 발생하는 플라스틱의 폐기물이 분해되지 않고 환경공해를 일으키는 문제점이 대두되고 있다. 그러나 플라스틱은 타 소재(유리, 금속, 종이)와 비교해 볼 때 제조 공정상 에너지 사용량이 적으며 또한 공해물질 배출도 작은 장점을 지니고 있기 때문에 기존 플라스틱의 사용을 타소재로 대체하기보다는 효과적인 재활용의 활성화를 통한 노력이 필요하다고 판단된다.
이에 본 발명자는 식용유 또는 식물성 기름을 재활용하는 생분해성 소재를 개발하였고, 동시에 유기 용매에 의한 수질오염도 줄일 수 있도록 이를 광경화성 소재, 즉 자외선 경화형 소재로 개발하였다. 또한, 본 발명자는 이러한 소재의 경제성 있는 공정 및 용도를 개발하였다.
본 발명의 목적은 식용유 또는 식물성 기름을 재활용하여 기계적인 물성이 뛰어난 광경화성 조성물 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은 경제성 있고 환경친화적이며 기계적인 물성이 뛰어난 광경화성 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 식용유 또는 식물성 기름으로부터 제조한 광경화성 조성물을 제공한다. 또한 본 발명은 광경화성 하드코팅 조성물을 제공하며, 특히 UV경화성 하드코팅 조성물을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 식용유 또는 식물성 기름을 에폭시화하여 에폭시화된 콩기름(Epoxidized Soy-bean Oil, ESO)을 제조한 후, 상기 ESO를 가공하여 여러가지의 폴리올 또는 폴리티올(폴리티올-알코올 에스테르 화합물)을 제공한다.
폴리올 또는 폴리티올(폴리티올-알코올 에스테르 화합물)의 바람직한 예는 하기 화학식 1로 나타내어지는 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
화학식 1
상기 화학식 1에서 R은 수소, n은 1 내지 15 사이의 정수인 (CH2)n-OH, n은 1 내지 15 사이의 정수인 (CH2)n-SH, 또는 탄소수는 C1에서부터 C20을 포함하고, O, N, S를 1개 내지 10개를 포함하는 알릴알코올, 비닐알코올, 알킬알코올, 알케닐알코올, 알키닐알코올, 방향족알코올기 및 티올(thiol)기로 이루어진 군으로부터 선택된 탄화수소가 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 또한 식용유 또는 식물성 기름으로부터 합성된 폴리올 또는 폴리티올(폴리티올-알코올 에스테르 화합물)을 메타크릴로일 클로라이드 또는 아크릴산과 반응시켜 합성한 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 제공한다.
상기 폴리올 또는 상기 폴리티올의 바람직한 예는 하기 화학식 1로 나타내어지는 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 메타크릴로일 클로라이드의 바람직한 예는 하기 화학식 2로 나타내어지는 것이며, 상기 아크릴산의 바람직한 예는 하기 화학식 3으로 나타내어지는 것이나, 이들 역시 이에 한정되는 것은 아니다.
화학식 2 화학식 3
상기 화학식 2 및 화학식 3에서 R``는 H, Methyl 또는 Ethyl 등 알킬기의 탄화수소인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머의 바람직한 예는 하기 화학식 4로 나타내어지는 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
화학식 4
상기 화학식 4에서 R'는 알릴, 비닐, 알킬, 알케닐, 알키닐, 방향족, 설파이드기로 이루어지고, 탄소 수는 C1에서부터 C20을 포함하며, O, N, S는 1개 내지 10개를 포함한다.
본 발명은 또한 상기 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 광개시제와 반응시켜 생성한 광경화성 조성물을 제공한다. 특히, 본 발명은 광경화성 하드코팅 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 광중합성 모노머와 반응시켜 생성한 광경화성 조성물을 제공한다. 특히, 본 발명은 광경화성 하드코팅 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 광개시제 및 광중합성 모노머와 반응시켜 생성한 광경화성 조성물을 제공한다.
상기 광중합성 모노머의 예는 화학식 5의 N,N-이치환된 (메트)아크릴 아미드 모노머가 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
화학식 5
상기 화학식 5에서 R1 및 R2는 각각 독립적인 수소, 히드록시기, 할로겐화물, 카르보닐기 또는 아미드기를 갖는 알킬기이다.
또한, 상기 광중합성 모노머의 예는 1,6-헥산디올-디아크릴레이트(1,6-Hexanediol-diacrylate, HDDA), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Tripropylene glycol diacrylate, TPGDA), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(Polyethylene glycol diacrylate, PEGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane tri-acrylate, TMPTA), 에톡실레이트(5) 펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트(Ethoxylate(5) pentaerythritoltetraacrylate, PPTTA), 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritoltriacrylate, PETA), 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트(Dipentaerythrol pentaacrylate, DPPA), 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(Dipentaerythritolhexaacrylate, DPHA), 디-트리 메틸올프로판 트리아크릴레이트(Di-Tri methylolpropanetriacrylate, DI-TMPTA), 부탄디올 디아크릴레이트(Butanediol diacrylate, BUDA), 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(Triethylene glycol diacrylate, TEGDA), 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트(Neopentyl glycol diacrylate, NPGDA), 폴리에틸렌 글리콜 200 디아크릴레이트(Polyethylene glycol 200 diacrylate, PEG200DA) 및 폴리에틸렌 글리콜 400 디아크릴레이트(Polyethylene glycol 400 diacrylate, PEG400DA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하며, 특히 바람직한 것은 HDDA, TMPTA, PPTTA, PETA, DPHA 및 DI-TMPTA로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광중합성 모노머의 함량은 10~80 wt% 함유하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광중합성 모노머의 함량 변화에 따라 경화 속도 및 경도의 조절이 가능하다. 즉, 상기 광중합성 모노머의 함량을 조절함으로써 연질, 경질, 고경질 등의 다양한 경도의 제품의 제조가 가능하다.
본 발명은 또한
식용유 또는 식물성 기름을 에폭시화하여 ESO를 만드는 단계;
상기 ESO를 알코올 또는 티올과 반응시켜 폴리올 또는 폴리티올을 형성하는 단계; 및
상기 폴리올 또는 상기 폴리티올을 메타크릴로일 클로라이드 또는 메타크릴로일 산과 반응시키는 단계를 포함하는
다중 아크릴레이티드에스테르 모노머의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한
식용유 또는 식물성 기름을 에폭시화하여 ESO를 만드는 단계;
상기 ESO를 알코올 또는 티올과 반응시켜 폴리올 또는 폴리티올을 형성하는 단계;
상기 폴리올 또는 상기 폴리티올을 메타크릴로일 클로라이드 또는 메타크릴로일 산과 반응시켜 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 형성하는 단계; 및
상기 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 광개시제와 반응시키는 단계를 포함하는
광경화성 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한
식용유 또는 식물성 기름을 에폭시화하여 ESO를 만드는 단계;
상기 ESO를 알코올 또는 티올과 반응시켜 폴리올 또는 폴리티올을 형성하는 단계;
상기 폴리올 또는 상기 폴리티올을 메타크릴로일 클로라이드 또는 메타크릴로일 산과 반응시켜 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 형성하는 단계; 및
상기 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 광중합성 모노머와 반응시키는 단계를 포함하는
광경화성 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한
식용유 또는 식물성 기름을 에폭시화하여 ESO를 만드는 단계;
상기 ESO를 알코올 또는 티올과 반응시켜 폴리올 또는 폴리티올을 형성하는 단계;
상기 폴리올 또는 상기 폴리티올을 메타크릴로일 클로라이드 또는 메타크릴로일 산과 반응시켜 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 형성하는 단계; 및
상기 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 광개시제 및 광중합성 모노머와 반응시키는 단계를 포함하는
광경화성 조성물의 제조 방법을 제공한다.
상기 ESO의 바람직한 예는 하기 화학식 6으로 나타내어지는 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
화학식 6
상기 식용유 또는 상기 식물성 기름을 에폭시화하여 ESO를 만드는 반응은 55℃에서 7시간 동안 수행됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 ESO를 알코올 또는 티올과 반응시켜 폴리올 또는 폴리티올을 형성하는 반응은 50℃에서 1시간 동안 수행됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 폴리티올 또는 상기 폴리올을 상기 메타크릴로일 클로라이드 또는 상기 메타크릴로일 산과 반응시켜 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 형성하는 반응은 50℃에서 1시간 동안 수행됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 본 발명은 상기 광경화성 조성물의 스티커 및 접착테이프에 이용되는 종이이형제, 건축용 발수제, 섬유의 방수코팅, 잉크, 접착제, 김서림 방지제, 하드코팅제 및 대전방지제로의 용도를 제공한다. 상기 광경화성 조성물은 광경화성 하드코팅제, 특히 UV경화성 하드코팅제로의 용도를 제공한다.
식용유 또는 식물성 기름을 이용한 본 발명은 식물성 기름이 자연분해될 수 있는 에스테르 기를 지니고 있어 자연적으로 분해되는 장점을 지니고 있다. 즉, 본 발명은 부존자원을 이용하여 얻은 고부가가치의 신소재로, 경제성이 우수하며 또한 생분해가 가능하여 그 파급효과가 크다.
또한 본 발명은 기존에 사용하고 있는 포름알데히드를 전혀 사용하지 않기 때문에 인체에 해로운 강한 독성을 배제할 수 있다.
또한 본 발명은 광경화성으로 환경 친화적이며 플라스틱 기재 위에서 투명성이 우수하고, 휨 현상을 발생시키지 않거나 개선시키며, 경도, 내마모성 및 접착성 등이 우수하여, 코팅제, 페인트, 인쇄용 잉크(현재 콩기름은 인쇄용 잉크에 사용중임), 접착제, 종이이형제, 건축용 발수제, 섬유의 방수코팅, 김서림 방지제 및 대전방지제 등에 널리 사용될 수 있으며, 또한 필름으로 형성시킬 경우 포장재로 사용될 수 있다. 특히, 본 발명은 UV경화성 하드코팅제(층)으로의 이용이 가능하다.
본 발명 소재는 경도가 우수하고 내마모성이 있어 UV경화성 하드코팅제로 사용되는 경우, 광학적인 특성이 중요하나 그 경도, 내마모성 및 내구성이 취약한 모바일폰, 터치스크린, 안경, 폴리카보네이트나 폴리(메트)아크릴레이트와 같은 플라스틱기재 및 폴리에스테르 필름 등과 같은 열가소성 및 열경화형 중합체등의 물리적인 특성을 보호하기 위해, 상기 구조물상에 코팅될 수 있다는 장점을 가지고 있다.
실시예 1: 콩기름의 에폭시화반응 ( Epoxidized Soy - bean Oil , ESO )
콩기름(Soybean oil, 0.14mol) 100g, 빙초산(glacial acetic acid, 0.42mol) 25.2g, 앰버라이트(Amberlite) 25g 및 톨루엔 40g을 500mL짜리 삼목 플라스크(three-necked flask)에 담고, 기계적인 교반기와 온도계, 환류응축기(reflux condenser)를 준비하였다. 상기 혼합물을 55℃로 일정하게 유지시키며 34.5%의 과산화수소(H2O2, 0.7 mol) 69g 을 낙하 깔대기(dropping funnel)를 사용하여 천천히 첨가한 후, 55℃에서 7시간 동안 유지시켰다. 반응(산화반응)이 완전히 끝난 후, 정제되지 않은 생성물을 여과하여 앰버라이트를 제거하고 증류수로 pH 7.0 이 될 때까지 여러 번 세척하였다. 정제된 생성물을 층 분리 깔때기(separatory funnel)로 옮겨 수용액 층을 제거하고 기름층에 황산나트륨(Na2SO4)을 사용하여 잔여수분을 제거하였다. 이후 여과한 다음 톨루엔을 55℃에서 증류농축장치(rotary evaporator)로 제거하여, ESO를 얻었으며 상기 실험의 수율(yield)은 90% 정도 되었다.
실시예 2: 폴리올(Polyol)의 합성
에폭시화된 콩기름(ESO) 200g, 에틸렌글리콜 200mL, 증류수 20mL, 이소프로판올 500mL 및 테트라플루오르붕산(HBF4(aq),48%) 8g 을 넣고 50℃에서 1시간 동안 유지시켰다. 테트라플루오르붕산(tetrafluoroboric acid)의 양으로 수산기를 조절하였다. 1시간 후 암모니아(30% in water)를 떨어뜨리면서 반응을 종료하였다. pH가 중성이 되면 더 이상 암모니아를 첨가하지 않았다. 생성물을 50℃ 증류농축장치를 사용하여 이소프로판올을 제거하고 층 분리 깔때기로 옮겼다. 층이 둘로 분리되는데 수용액 층을 제거하고 기름층만 걸러내었다. 기름층에 톨루엔을 넣어 용해시킨 다음 황산나트륨(Na2SO4)을 사용하여 잔여수분을 제거한 후 55℃에서 증류농축장치를 사용하여 톨루엔을 제거하였다. 남은 노란색의 점성 있는 기름이 폴리올이며, 수율은 90% 였다.
실시예 3: 폴리티올( 폴리티올 -알코올 에스테르 화합물)의 합성
삼목 플라스크에 실시예 1에서 얻은 에폭시화된 콩기름(ESO) 200g, 에틸렌디티올(ethylene dithiol) 180mL, 증류수 20mL, 이소프로판올 500mL 및 테트라플루오르붕산(HBF4(aq),48%) 8g 을 넣고 50℃에서 1시간 동안 유지시켰다. 실시예 2과 동일한 방법으로 반응시켜 폴리티올-알코올 에스테르 화합물을 얻었으며, 수율은 85% 였다.
실시예 4: 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머의 합성
실시예 2에서 만든 폴리올을 톨루엔에 녹인 후 메타크릴로일 클로라이드 및 포타슘 카보네이트를 폴리올과 같은 당량비로 맞추어 첨가한 후 80℃에서 20시간 동안 반응시켰다. 반응 후 반응물을 셀라이트에 여과하여 무기물을 제거한 다음 용매를 제거하였다. 이로써 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 얻었다.
실시예 5: 광경화성 하드코팅 조성물
실시예 4에서 만들어진 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머에 광개시제 약 3wt%(이르가쿠어 184 (1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤)로 시판됨)을 혼합하여 폴리에스테르 필름 기재상에 코팅시켜 고압수은램프(주식회사 리트젠 제품을 사용) 컨베어 벨트상에서 UV경화 하였다. 경화조건은 10미터/분 에너지 350 mJ/㎠ 였다. 이렇게 하드코팅된 필름은 휨(curling) 현상이 없고 우수한 투과율 및 부착력을 나타내었으며 비휘발성으로 독성물질이 적고 코팅 작업시 작업환경이 개선되었다.
실시예 6: 광경화성 하드코팅 조성물
실시예 5의 60wt% 광경화성 조성물, 38wt% 1,6-헥산디올-디아크릴레이트(1,6 Hexanediol diacrylate, HDDA)를 사용하여 잘 교반한 후 (사용한 화합물은 미원상사(주)제품임) 제조된 광경화성 조성물에 각각 광개시제 약 2wt%(이르가쿠어 184로 시판됨)을 혼합하여 폴리에스테르 필름 기재상에 코팅시켜 UV경화하였다. 이렇게 하드코팅된 필름은 휨(curling) 현상이 없고, 투과율 90%, 경도 2H, 우수한 내마모성 및 부착력을 나타내었다.
실시예 7: 광경화성 하드코팅 조성물
실시예 5의 60wt% 광경화성 조성물, 38wt% 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropanetriacrylate, TMPTA)를 사용하여 잘 교반한 후 (사용한 화합물은 미원상사(주)제품임) 제조된 광경화성 조성물에 각각 광개시제 약 2wt%(이르가쿠어 184로 시판됨)을 혼합하여 폴리에스테르 필름 기재상에 코팅시켜 UV경화하였다. 이렇게 하드코팅된 필름은 휨(curling) 현상이 없고, 투과율 91%, 경도 2H, 우수한 내마모성 및 부착력을 나타내었다.
실시예 8: 광경화성 하드코팅 조성물
실시예 5의 광경화성 조성물 60wt%, 에톡실레이트(5) 펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트(Ethoxylate(5) pentaerythritoltetraacrylate, PPTTA) 38wt%를 사용하여 잘 교반한 후 (사용한 화합물은 미원상사(주)제품임) 제조된 광경화성 조성물에 각각 광개시제 약 2wt%(이르가쿠어 184로 시판됨)을 혼합하여 폴리에스테르 필름 기재상에 코팅시켜 UV경화하였다. 이렇게 하드코팅된 필름은 휨(curling) 현상이 없고, 투과율 91%, 경도 2H, 우수한 내마모성 및 부착력을 나타내었다.
실시예 9: 광경화성 하드코팅 조성물
실시예 5의 광경화성 조성물 60wt%, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritoltriacrylate, PETA) 38wt%를 사용하여 잘 교반한 후 (사용한 화합물은 미원상사(주)제품임) 제조된 광경화성 조성물에 각각 광개시제 약 2wt%(이르가쿠어 184로 시판됨)을 혼합하여 폴리에스테르 필름 기재상에 코팅시켜 UV경화하였다. 이렇게 하드코팅된 필름은 휨(curling) 현상이 적고, 투과율 92%, 경도 3H, 우수한 내마모성 및 부착력을 나타내었다.
실시예 10: 광경화성 하드코팅 조성물
실시예 5의 광경화성 조성물 60wt%, 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(Dipentaerythritolhexaacrylate, DPHA) 38wt%를 사용하여 잘 교반한 후 (사용한 화합물은 미원상사(주)제품임) 제조된 광경화성 조성물에 각각 광개시제 약 2wt%(이르가쿠어 184로 시판됨)을 혼합하여 폴리에스테르 필름 기재상에 코팅시켜 UV경화하였다. 이렇게 하드코팅된 필름은 휨(curling) 현상이 없고, 투과율 92%, 경도 3H, 우수한 내마모성 및 부착력을 나타내었다.
실시예 11: 광경화성 하드코팅 조성물
실시예 5의 광경화성 조성물 60wt%, 디-트리 메틸올프로판 트리아크릴레이트(Di-Tri methylolpropanetriacrylate, DI-TMPTA) 38wt%를 사용하여 잘 교반한 후 (사용한 화합물은 중국 AGI(주)제품임) 제조된 광경화성 조성물에 각각 광개시제 약 2wt%(이르가쿠어 184로 시판됨)을 혼합하여 폴리에스테르 필름 기재상에 코팅시켜 UV경화하였다. 이렇게 하드코팅된 필름은 휨(curling) 현상이 없고, 투과율 92%, 경도 3H, 우수한 내마모성 및 부착력을 나타내었다.
실험예 1: 연필경도 테스트( Pencil Hardness TEST ):
연필경도는 경도측정기에 연필경도 측정용 연필을 45도 각도로 끼우고 500g 하중을 가하고 이것을 밀어가면서 측정하였다. 연필은 미쯔비시(Mitsubishi) 연필을 사용하였는데 1H부터 9H까지, F와 HB, 및 1B부터 9B까지의 경도를 나타내는 사용연필의 심은 매번 사용할 때마다 끝부분을 수직으로 갈아서 정확하게 90도 각도로 만들어 사용하였다.
실험예 2: 접착력 테스트:
접착력은 크로스-컷 테스트(Cross-cut test)를 이용하는데, 코팅 면을 1mm 간격으로 컷팅후 폭이 2cm 정도 되는 3M 스카치 테잎(Scotch tape)을 코팅면에 붙인다 (이것을 표면과 90도가 되게 어느 정도 남기고 부친다). 1분 정도 방치 후 남아있는 부분을 이용해 이것을 수직으로 잡아당긴 다음 코팅 면이 폴리에스테르 필름에 남아있는 정도를 관찰하였다.
실험예 3: 내약품성 테스트:
실온에서 5% 수산화 나트륨 수용액 및 5% 염산 수용액에 각각 4시간 동안 침적시킨 후, 도막의 물성 변화 여부에 따라 불량 또는 양호로 평가했다.
실험예 4: 용제성 테스트:
실온에서 톨루엔, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메탄올, 이소프로필알코올 등에 48시간 동안 침적시킨 후, 도막의 물성변화 여부에 따라 평가했다.
실험예 5: 내찰성 테스트:
Steel wool #0000으로 하중 750g을 가하여 20회 왕복하여 스크래치 발생여부를 측정하였다.
[표 1]
구분 Pencil Hardness 접착강도 투과율 (T%) 내약품성 내용제성 내찰성 내크랙성 비고
실시예 5 H 100/100 90 양호 이상없음 스크래치 있음 양호 PET상
실시예 6 2H 100/100 90 양호 이상없음 스크래치 있음 양호 PET상
실시예 7 2H 100/100 91 양호 이상없음 스크래치 있음 양호 PET상
실시예 8 2H 100/100 91 양호 이상없음 스크래치 있음 양호 PET상
실시예 9 3H 100/100 92 양호 이상없음 스크래치 없음 약간크랙발생 PET상
실시예10 3H 100/100 92 양호 이상없음 스크래치 없음 크랙발생 PET상
실시예11 3H 100/100 92 양호 이상없음 스크래치 없음 양호 PET상
실시예 5와 같은 방법은 신율(elongation) 및 휨 현상은 우수하나 경도 및 내마모성이 떨어지고, 실시예 10은 코팅 후 우수한 경도 및 광투과율, 내마모성 등을 얻을 수 있었으나 크랙이 발생하였다. 하지만 실시예 11은 코팅 후 우수한 경도 및 광투과율, 내마모성 등을 얻을 수 있었고 크랙도 발생하지 않았다.

Claims (18)

  1. 하기 {화학식 1}로 나타내어지는 것을 특징으로 하는
    폴리올 또는 폴리티올;
    {화학식 1}
    (위 식에서, R은 수소, n은 1 내지 15 사이의 정수인 (CH2)n-OH, n은 1 내지 15 사이의 정수인 (CH2)n-SH, 또는 탄소수는 C1에서부터 C20을 포함하고, O, N, S를 1개 내지 10개를 포함하는 알릴알코올, 비닐알코올, 알킬알코올, 알케닐알코올, 알키닐알코올, 방향족알코올기 및 티올(thiol)기로 이루어진 군으로부터 선택된 탄화수소임).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올 또는 상기 폴리티올은
    식용유 또는 식물성 기름으로부터 합성된 것을 특징으로 하는
    폴리올 또는 폴리티올.
  3. 제1항의 상기 폴리올 또는 상기 폴리티올을 메타크릴로일 클로라이드 또는 메타크릴로일 산과 반응시켜 생성함을 특징으로 하는
    다중 아크릴레이티드에스테르 모노머.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 메타크릴로일 클로라이드는 {화학식 2}의 메타크릴로일 클로라이드이며, 상기 메타크릴로일 산은 {화학식 3}의 메타크릴로일 산임을 특징으로 하는
    다중 아크릴레이티드에스테르 모노머;
    {화학식 2} {화학식 3}
    (상기 {화학식 2} 및 {화학식 3}에서 R``은, H, Methyl, Ethyl 등 알킬기의 탄화수소임).
  5. 제4항에 있어서,
    O, N, S를 1개 내지 10개 포함함을 특징으로 하는
    다중 아크릴레이티드에스테르 모노머.
  6. 제3항 내지 제5항 중 임의의 어느 한 항에 있어서,
    상기 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머는 {화학식 4}와 같은 것을 특징으로 하는
    다중 아크릴레이티드에스테르 모노머;
    {화학식 4}
    (상기 R'는 알릴, 비닐, 알킬, 알케닐, 알키닐, 방향족, 설파이드기로 이루어지고, 탄소 수는 C1에서부터 C20 까지를 포함하며, O, N, S를 1개 내지 10개를 포함함).
  7. 제3항 내지 제6항 중 임의의 어느 한 항의 상기 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머에 광개시제를 반응시켜 만든
    광경화성 조성물.
  8. 제3항 내지 제6항 중 임의의 어느 한 항의 상기 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머에 광중합성 모노머를 반응시켜 만든
    광경화성 조성물.
  9. 제3항 내지 제6항 중 임의의 어느 한 항의 상기 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머에 광개시제 및 광중합성 모노머를 반응시켜 만든
    광경화성 조성물.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 광중합성 모노머로 {화학식 5}의 N,N-이치환된 (메트)아크릴 아미드 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는
    광경화성 조성물;
    {화학식 5}
    (상기 {화학식 5}에서 R1 및 R2는 각각 독립적인 수소, 히드록시기, 할로겐화물, 카르보닐기 또는 아미드기를 갖는 알킬기임).
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 광중합성 모노머로 1,6-헥산디올-디아크릴레이트(HDDA), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(PEGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 에톡실레이트(5) 펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트(PPTTA), 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(PETA), 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 디-트리 메틸올프로판 트리아크릴레이트(DI-TMPTA), 부탄디올 디아크릴레이트(BUDA), 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(TEGDA), 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트(NPGDA), 폴리에틸렌 글리콜 200 디아크릴레이트(PEG200DA) 및 폴리에틸렌 글리콜 400 디아크릴레이트(PEG400DA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    광경화성 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광중합성 모노머를 10~80 wt% 함유하는 것을 특징으로 하는
    광경화성 조성물.
  13. 제7항 내지 제12항 중 임의의 어느 한 항에 있어서,
    상기 광경화성 조성물은 종이이형제, 건축용 발수제, 섬유의 방수코팅, 잉크, 접착제, 김서림 방지제, 하드코팅제, 광경화성 하드코팅제, UV경화성 하드코팅제, 대전방지제코팅제, 페인트 및 필름으로 형성한 포장재로 이루어진 군으로부터 선택되는 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  14. 식용유 또는 식물성 기름을 에폭시화하여 에폭시화된 콩기름(ESO)을 만드는 단계;
    상기 에폭시화된 콩기름(ESO)을 알코올 또는 티올과 반응시켜 폴리올 또는 폴리티올을 형성하는 단계; 및
    상기 폴리올 또는 상기 폴리티올을 메타크릴로일 클로라이드 또는 메타크릴로일 산과 반응시키는 단계를 포함하는
    다중 아크릴레이티드에스테르 모노머의 제조 방법.
  15. 식용유 또는 식물성 기름을 에폭시화하여 에폭시화된 콩기름(ESO)을 만드는 단계;
    상기 에폭시화된 콩기름(ESO)을 알코올 또는 티올과 반응시켜 폴리올 또는 폴리티올을 형성하는 단계;
    상기 폴리올 또는 상기 폴리티올을 메타크릴로일 클로라이드 또는 메타크릴로일 산과 반응시켜 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 형성하는 단계; 및
    상기 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 광개시제와 반응시키는 단계를 포함하는
    광경화성 조성물의 제조 방법.
  16. 식용유 또는 식물성 기름을 에폭시화하여 에폭시화된 콩기름(ESO)을 만드는 단계;
    상기 에폭시화된 콩기름(ESO)을 알코올 또는 티올과 반응시켜 폴리올 또는 폴리티올을 형성하는 단계;
    상기 폴리올 또는 상기 폴리티올을 메타크릴로일 클로라이드 또는 메타크릴로일 산과 반응시켜 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 형성하는 단계; 및
    상기 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 광중합성 모노머와 반응시키는 단계를 포함하는
    광경화성 조성물의 제조 방법.
  17. 식용유 또는 식물성 기름을 에폭시화하여 에폭시화된 콩기름(ESO)을 만드는 단계;
    상기 에폭시화된 콩기름(ESO)을 알코올 또는 티올과 반응시켜 폴리올 또는 폴리티올을 형성하는 단계;
    상기 폴리올 또는 상기 폴리티올을 메타크릴로일 클로라이드 또는 메타크릴로일 산과 반응시켜 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 형성하는 단계; 및
    상기 다중 아크릴레이티드에스테르 모노머를 광개시제 및 광중합성 모노머와 반응시키는 단계를 포함하는
    광경화성 조성물의 제조 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 임의의 어느 한 항에 있어서,
    상기 에폭시화된 콩기름(ESO)은 하기 {화학식 6}의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는
    광경화성 조성물의 제조 방법.
    {화학식 6}
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