KR20130006394A - Sulfur attached polycyclic polymers with high refractive index and large thermo-optic coefficient - Google Patents

Sulfur attached polycyclic polymers with high refractive index and large thermo-optic coefficient Download PDF

Info

Publication number
KR20130006394A
KR20130006394A KR1020120135237A KR20120135237A KR20130006394A KR 20130006394 A KR20130006394 A KR 20130006394A KR 1020120135237 A KR1020120135237 A KR 1020120135237A KR 20120135237 A KR20120135237 A KR 20120135237A KR 20130006394 A KR20130006394 A KR 20130006394A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
compound
polyurethane
diisocyanate
refractive index
chemical formula
Prior art date
Application number
KR1020120135237A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101306981B1 (en
Inventor
도정윤
이재은
Original Assignee
부산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 부산대학교 산학협력단 filed Critical 부산대학교 산학협력단
Priority to KR1020120135237A priority Critical patent/KR101306981B1/en
Publication of KR20130006394A publication Critical patent/KR20130006394A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101306981B1 publication Critical patent/KR101306981B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D495/00Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D495/02Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D495/10Spiro-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/46Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain having heteroatoms other than oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/46Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain having heteroatoms other than oxygen
    • C08G18/4676Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain having heteroatoms other than oxygen containing sulfur
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G02B1/041Lenses

Abstract

PURPOSE: An acryl monomer compound containing sulfide and an acryl derivative compounds induced from the same are provided to ensure high refractive index and to resolve serious optical loss. CONSTITUTION: An acryl monomer compound is denoted by chemical formula 2. An acryl derivative compound of chemical formula 4 is formed from the acryl monomer compounds of chemical formula 2. A method for preparing a polyurethane compound comprises a step of reacting isocyanate or a derivative compound thereof to the compound of chemical formula 2 or 4. The isocyanate compound is toluene diixocyanate(TDI), p-phenylene diisocyanate(PPDI), 1,6-hexamethylene diisocyanate(HDI), 1,5-naphthalene diisocyanate(NDI), or isoprene diisocyanate(IPDI). A method for manufacturing a polyurethane film comprises a step of mixing the compound of chemical formula 4 with a material formed by reaction of the isocyanate compound and a methacrylate-based compound and a step of adding a polymerization initiator. [Reference numerals] (AA,BB) Or

Description

황을 함유하는 단환구조체로부터 고굴절율 및 고열광학 특성을 갖는 광학 고분자 재료 {Sulfur Attached Polycyclic Polymers with High Refractive Index and Large Thermo-Optic Coefficient}Sulfur Attached Polycyclic Polymers with High Refractive Index and Large Thermo-Optic Coefficient

본 발명은 고분자 광소자 재료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분자 내 안정된 고리형 황화물을 도입함으로써 높은 굴절율을 유도하고 우레탄 구조로부터 열팽창 특성을 향상시켜 우수한 열광학 특성을 갖는 고굴절율 및 고열광학 특성을 갖는 고분자 광소자 재료에 관한 것이다.
The present invention relates to a polymer optical device material, and more particularly, by introducing a stable cyclic sulfide in the molecule to induce a high refractive index and to improve the thermal expansion characteristics from the urethane structure to obtain a high refractive index and high thermo-optic characteristics having excellent thermo-optic properties It relates to a polymer optical element material having.

물질의 굴절율이란 빛이 매질을 지날 때 빛의 속도를 진공에서의 속도와 비교하여 그 값을 정의한 것이다. 유리의 굴절율을 약 1.5라고 하면, 1/1.5=0.67 배 느리게 빛이 통과하는 것을 의미한다. 이러한 굴절율은 매질의 종류에 따라 매우 큰 차이를 보이며, 무기질 소재의 경우 매우 큰 값에서 매우 작은 값까지 다양하며 탄화수소 골격 구조의 유기물질의 경우에도 분자 구조에 따라 차이가 많다.The refractive index of a material is defined by comparing the speed of light as it passes through the medium with the speed in vacuum. If the refractive index of the glass is about 1.5, it means that light passes 1 / 1.5 = 0.67 times slower. These refractive indices are very different depending on the type of medium, inorganic materials vary from very large values to very small values, and even in the case of organic substances having a hydrocarbon backbone structure, there are many differences depending on the molecular structure.

대부분의 물질은 완전한 절연체가 아니고 낮은 유전율을 갖는다. 유전체에 의한 진행 빛의 상호 작용은 진행 빛의 유전 손실로 나타나고 이러한 손실은 물질의 광 흡수와 함께 물질의 투명도에 큰 영향을 준다. 유전상수는 작용 빛의 파장의 함수로 나타나고 흡수가 없는 물질의 경우 유전상수의 제곱이 굴절율로 표시될 수 있으므로 굴절율 또한 파장의 함수가 된다. 이러한 현상을 분산(dispersion)이라고 하고 보통의 재료가 가시광의 높은 진동수 영역에서 빛의 흡수가 일어나지 않을 경우 파장이 길어질수록 굴절율은 감소하는 경향을 갖는다. Most materials are not complete insulators and have a low dielectric constant. The interaction of the traveling light by the dielectric results in the dielectric loss of the traveling light, which, together with the light absorption of the material, greatly affects the transparency of the material. The dielectric constant is expressed as a function of the wavelength of the working light, and for materials without absorption, the square of the dielectric constant can be expressed as the refractive index, so the refractive index is also a function of the wavelength. This phenomenon is called dispersion, and the refractive index tends to decrease as the wavelength is longer when ordinary materials do not absorb light in the high frequency region of visible light.

고굴절 재료라 함은 이러한 빛의 흡수 현상이 일어나지 않은 조건에서 높은 굴절율을 나타내는 재료를 일컫는다. 고굴절 재료는 반도체공정, 디스플레이 소자, 태양전지, 레이저를 비롯하여 가장 넓은 시장으로서 고굴절 렌즈 분야 등에 폭넓게 사용되고 있다.The high refractive material refers to a material that exhibits a high refractive index under conditions where such light absorption does not occur. High refractive materials are widely used in the field of high refractive lenses, including semiconductor processing, display devices, solar cells, lasers, and the widest market.

안경 렌즈의 경우 충격 안정성과 무거움에 대한 유리 대체소재로 플라스틱 재료가 사용되고 있다. 비교적 투명하고 색상조절과 다 기능성을 부여할 수 있는 장점에 비해 유기재료의 낮은 굴절율로 인한 렌즈의 두께는 단점으로 작용한다. 폴리아크릴레이트 폴리카보네이트를 기본 구조로 많은 재료가 개발되었지만 유기재료의 굴절율 극복은 한계가 있었다. 방향족 탄화수소가 포화탄화수소 구조보다 높은 굴절율을 나타냄으로써 비스페놀과 같은 소재가 첨가된 에폭시 수지에 대한 연구가 있었으나 굴절율 1.6을 넘기진 못하였으며, 치환구조로서 할로겐화물인 경우 높은 굴절율을 유도한다는 연구 결과로부터 1.6 이상의 좋은 결과가 있었으나 할로겐화물의 부식에 따른 불안정성 및 유도체 형성과 기타 물성이 좋지 않았다. In the case of spectacle lenses, plastic materials are used as glass substitutes for impact stability and heaviness. The thickness of the lens due to the low refractive index of the organic material is a disadvantage compared to the advantages of being relatively transparent and providing color control and multifunctionality. Although many materials have been developed based on polyacrylate polycarbonate, the refractive index of organic materials has been limited. As the aromatic hydrocarbon showed higher refractive index than the saturated hydrocarbon structure, there were studies on epoxy resins containing bisphenol-like materials, but the refractive index did not exceed 1.6. Although good results were obtained, the instability and derivative formation and other physical properties of halides were not good.

한편, 황을 이용한 고굴절율 유도에 대한 많은 연구가 진행되었고 최근 국내 연구기관(화학연구원, 국내특허 제10-0515391호, 국내특허 제10-0573431호)과 산업체 ((주)큐엔탑 등)에 의해 향상된 결과가 발표되었다. 분자 내 메르캅탄 유도체를 도입하고 이소시아네이트와 열 경화 반응하여 우레탄 레진을 형성시키는 방법과 황 함유 아크릴의 광경화를 시킴으로써 고내열성, 고광안정성, 높은 투명성을 나타내는 소재를 만들었으며, 황을 도입함으로써 굴절율 1.67의 높은 값을 이룰 수 있었다.On the other hand, many researches on the induction of high refractive index using sulfur have been conducted, and recently, to domestic research institutes (Chemical Research Institute, Korean Patent No. 10-0515391, Korean Patent No. 10-0573431) and industry (Q & T Co., Ltd.) Improved results were released. A method of forming a urethane resin by introducing a mercaptan derivative in a molecule and thermally curing with an isocyanate and photocuring of sulfur-containing acrylics to produce a material having high heat resistance, high light stability, and high transparency. Could achieve a high value.

그러나 더 이상의 굴절율 향상에는 한계가 있었으며 트리아진 유도체와 더불어 사용된 단분자의 용해도 및 형성된 고분자의 물성조절을 위하여 주요한 단분자 함량을 높이기 어려운 한계가 있었다. 이는 황을 포함한 단분자 중 특히 방향족 황화물의 단점 때문이다. 고굴절율 유기 고분자 재료는 최근 안경렌즈 외에 휴대용 카메라 렌즈, 망원렌즈, 프리즘, 광섬유, 광디스크 및 자기 디스크 등의 기록매체 기판 및 착색 필터와 자외선 흡수 필터 등의 광학 제품 등 많은 영역에서 사용되고 연구되고 있다.However, there was a limit to further refractive index improvement, and it was difficult to increase the main monomolecular content in order to control the solubility of the monomolecule used with the triazine derivative and the physical properties of the formed polymer. This is due to the shortcomings of aromatic sulfides, especially among the single molecules containing sulfur. In addition to spectacle lenses, high refractive index organic polymer materials have recently been used and studied in many areas such as portable camera lenses, telephoto lenses, prisms, optical fibers, recording medium substrates such as optical disks and magnetic disks, and optical products such as color filters and ultraviolet absorption filters.

일본 Mitsui사의 MR6, MR174의 개발로 인해 새로운 고굴절율 응용 분야에서 새로운 도약을 하였으며, 이들 소재는 각각 굴절율 1.60과 1.74의 높은 굴절율을 갖는 것으로 알려져 있다(WO 2004/056495). 폴리우레탄 소재를 이용하여 고온 경화조건을 마련하였고(WO 2007/030353), 실리콘 유도체의 졸-겔 반응을 통해 얻은 폴리실록산을 주요 성분으로 하고 첨가제로 금속 산화물을 도입하여 경화시키는 방법을 택하였다. 티타늄, 알루미늄, 지르코니움 등의 산화물과 실록산 물질을 고온 공정에서 실리콘 자리에 금속이 끼어들면서 단단한 결합을 형성해 안정된 소재가 되었고 이들 소재는 LED 등의 광학 소자에서 투명도를 증가시켜 광투과율을 높게 하여 빛의 효율적 방출을 유도하고 태양전지와 같은 소자 표면에서 빛의 반사를 최소시킴으로써 흡수 효율을 증가시키는 반사 방지막(AR-coating) 응용을 제시하였다.The development of MR6 and MR174 by Mitsui, Japan, has taken a new leap in new high refractive index applications, and these materials are known to have high refractive indices of 1.60 and 1.74, respectively (WO 2004/056495). Polyurethane material was used to prepare high temperature curing conditions (WO 2007/030353), and polysiloxane obtained through sol-gel reaction of a silicone derivative was used as a main component and metal oxide was introduced as an additive to cure. Oxide and siloxane materials such as titanium, aluminum, and zirconium are formed into a stable material by forming metal bonds into the silicon sites in a high temperature process to become a stable material.These materials increase transparency by increasing transparency in optical devices such as LEDs. An AR-coating application has been proposed to increase the absorption efficiency by inducing efficient emission of light and minimizing the reflection of light on device surfaces such as solar cells.

티타늄 이온을 유기물질에 도입하여 높은 굴절율을 얻은 연구가 종종 발표되었었다(J.Appl.Poly.Sci. vol.117, 1978 (2010) L. Liu et al.). 알콕시티탄, 알콕시 실란을 유기물질과 졸-겔 결합하고 고온 반응을 통해 안정된 티탄-실록산 물질을 형성시키는 방법으로 티타늄을 도입했을 때 티타늄 함량이 증가될수록 굴절율이 향상되어 최고 2.1의 굴절율 증가를 얻었다. 광 손실은 350 nm 이상에서는 거의 관찰되지 않음으로써 가시광영역에서는 매우 투명한 좋은 소재이나, 공정의 재현성과 300 ℃ 이상의 고온 고정으로 인하여 응용이 제약된다는 문제점이 있다(M. Burattini et al. Univ of Rome-Torvergata, 2006).Research has often been published in which titanium ions have been introduced into organic materials to achieve high refractive indices (J. Appl. Poly. Sci. Vol. 117, 1978 (2010) L. Liu et al.). When titanium was introduced as a method of sol-gel combining alkoxytitanium and alkoxy silane with an organic material and forming a stable titanium-siloxane material through a high temperature reaction, the refractive index was improved as the titanium content was increased to obtain a refractive index increase of up to 2.1. Light loss is rarely observed above 350 nm, so it is a good material that is very transparent in the visible region, but there is a problem that the application is limited due to the reproducibility of the process and the high temperature fixation of 300 ° C or higher (M. Burattini et al. Univ of Rome- Torvergata, 2006).

황화물 폴리우레탄의 고굴절 재료 개발은 여러 문헌에서 언급되어 있다(KR0573431, WO030353). 선형 구조의 티오에테르 구조를 사용하고 말단에 광경화 아크릴 작용기를 도입하였다(J.Appl.Pol.Sci. vol.91, 2358 (2004), Y. W.Quan et al.; Ind. Eng.Chem.Res. vol.47, 2155 (2008), A. Nebioglu et al.; EP 0780413A1; EP0802208A1). 1,4-dithiane 구조의 고리형 구조의 우레탄 재료가 발표되기도 했다(J.Appl.Pol.Sci. vol.68, 1791 (1998) T. Okubo et al.). 열광학 효과를 이용한 광도파로 광학 소자로서 광필터(optical filter), 광감쇄기(optical attunator), 광스위치(optical switches)의 경우 소자의 특성을 향상시키기 위해 높은 열광학계수의 재료가 필요하다. Development of high refractive materials for sulfide polyurethanes is mentioned in several documents (KR0573431, WO030353). A linear thioether structure was used and photocured acrylic functional groups were introduced at the ends (J. Appl. Pol. Sci. Vol. 91, 2358 (2004), YWQuan et al .; Ind. Eng. Chem. Res. vol. 47, 2155 (2008), A. Nebioglu et al .; EP 0780413A1; EP0802208A1). Cyclic urethane materials of 1,4-dithiane structure have also been published (J. Appl. Pol. Sci. Vol. 68, 1791 (1998) T. Okubo et al.). As optical waveguide optical elements using thermo-optic effects, optical filters, optical attunators, and optical switches require materials with high thermo-optic coefficients to improve device characteristics.

일반적인 폴리에스테르, 에폭시수지, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리올레핀 등의 열광학 계수(dn/dT)는 -2 x 10-4 이하로 측정되며 재료에 따라 약간의 차이는 발생하지만 그 값은 대동소이하다. 한편, 폴리우레탄의 경우 분자 간의 수소결합 등이 작용하여 온도에 따른 열팽창 정도가 매우 높게 나타나고 결과적으로 온도에 따른 굴절율 변화(dn/dT)가 -4 x 10-4의 값으로 나타난다고 알려져 있다(Polymer vol.47, 4893 (2006), Z. Zhang et al.).
Thermo-optic coefficients (dn / dT) of polyesters, epoxy resins, polyimides, polyamides, polyolefins, etc. are measured to be -2 x 10 -4 or less, with slight differences depending on the material, but the values are about the same. . On the other hand, in the case of polyurethane, it is known that the degree of thermal expansion according to temperature is very high due to the hydrogen bonding between molecules, and as a result, the refractive index change (dn / dT) according to temperature is represented as -4 x 10 -4 ( Polymer vol. 47, 4893 (2006), Z. Zhang et al.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 고리형 구조를 이용하여 고함량의 황을 공유 결합시킴으로써 높은 굴절율의 유기분자를 얻고, 이러한 구조의 고굴절 분자를 폴리우레탄에 도입함으로써 고굴절율과 우수한 열광학적 특성을 동시에 구현하는 고분자 광소자 재료를 얻는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention is to obtain a high refractive index organic molecules by covalently bonding a high content of sulfur by using a cyclic structure, high refractive index and excellent thermo-optical properties by introducing high refractive molecules of this structure into polyurethane An object of the present invention is to obtain a polymer optical element material that implements the same.

또한 우레탄 작용기의 질소에 결합된 수소에 의해 발생되는 근적외선 영역에서의 광흡수를 줄여 근적외선 광도파로 재료로 사용될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to reduce the light absorption in the near infrared region generated by hydrogen bonded to nitrogen of the urethane functional group so as to be used as a near infrared optical waveguide material.

또한 이러한 열광학 특성과 높은 굴절율로부터 열광학 광도파로 소자에 적합한 재료를 얻기 위하여 부분적으로 중수소 치환된 폴리우레탄 화합물을 얻는 것을 목적으로 한다.
It is also an object of the present invention to obtain a partially deuterated polyurethane compound in order to obtain a material suitable for thermo-optical waveguide devices from these thermo-optical properties and high refractive index.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object,

하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 고리형 아크릴 단분자 화합물을 제공한다:It provides a cyclic acrylic monomolecular compound represented by the following formula (1) or (2):

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 식에서, X, Y는 각각 O 또는 S이고, n은 1 ~ 4이다.Wherein X and Y are each O or S, and n is 1-4.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In addition, in order to achieve the above object, the present invention

상기 화학식 1 또는 화학식 2로부터 유도되어 형성되고 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 아크릴 유도체 화합물을 제공한다.Provided is an acrylic derivative compound formed by being derived from Formula 1 or Formula 2 and represented by Formula 3 or Formula 4.

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 식에서, X, Y는 각각 O 또는 S이고, n은 1 ~ 4이고, R은 H 또는 CH3를 나타낸다.Wherein X and Y are each O or S, n is 1 to 4, and R represents H or CH 3 .

또한 상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In addition, in order to achieve the above another object, the present invention

화학식 1 내지 화학식 4 중에서 선택된 하나 이상의 화합물에 이소시아네이트 또는 이의 유도체 화합물을 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄 화합물의 제조방법을 제공한다.Provided is a method for preparing a polyurethane compound obtained by reacting at least one compound selected from Formulas 1 to 4 with an isocyanate or derivative thereof.

또한 상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In addition, in order to achieve the above another object, the present invention

이소시아네이트 화합물을 메타크릴레이트계 화합물과 반응시켜 얻어진 물질과 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물을 혼합하고, 중합개시제를 추가한 다음 이를 중합하여 얻어지는 폴리우레탄 필름의 제조방법을 제공한다.
It provides a method for producing a polyurethane film obtained by mixing a material obtained by reacting an isocyanate compound with a methacrylate compound and a compound represented by the following formula (3) or (4), adding a polymerization initiator, and then polymerizing it.

본 발명에 따르면, 고함량의 황을 포함하여 높은 굴절율을 나타내고, 재료의 열광학 효과를 증가시키기 위해 우레탄 결합방법을 도입한 고리형 황화물 폴리우레탄 재료를 제조한다. 우레탄 구조의 높은 열광학 효과는 분자간 수소결합에 기인되지만 질소와 수소의 결합에 의한 근 적외선 영역에서의 배가진동운동 흡수 띠는 광도파로 재료와 같은 영역에 광진행 손실을 발생시킬 수 있다. 중수소 치환 폴리우레탄 재료는 심각한 광손실을 해결함으로써 광도파로 또는 열광학 재료로서 우수한 특성을 가질 수 있다.
According to the present invention, a cyclic sulfide polyurethane material containing a high content of sulfur, exhibiting a high refractive index and introducing a urethane bonding method in order to increase the thermo-optical effect of the material is prepared. The high thermo-optic effect of the urethane structure is due to the intermolecular hydrogen bonds, but the doubling vibration absorption bands in the near-infrared region due to the bonding of nitrogen and hydrogen can cause light propagation loss in the same region as the optical waveguide material. Deuterium substituted polyurethane materials can have excellent properties as optical waveguides or thermo-optic materials by solving severe light losses.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질의 적외선 흡수분광분석 결과를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 중수소의 부분/완전 치환 고분자의 적외선 분광분석 결과를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 폴리우레탄 필름(Ka)의 열광학 특성을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 폴리우레탄 필름(Kc)의 열광학 특성을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광경화 폴리우레탄 필름의 열광학 특성을 도시한다.
1A and 1B show the results of infrared absorption spectroscopy of a material according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B show the results of infrared spectroscopy of a partially / fully substituted polymer of deuterium according to an embodiment of the present invention.
3 shows the thermo-optical properties of a linear polyurethane film Ka according to one embodiment of the invention.
4 shows thermo-optical properties of a linear polyurethane film Kc according to one embodiment of the invention.
5 illustrates thermo-optic properties of a photocured polyurethane film according to one embodiment of the invention.

본 발명은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 고리형 아크릴 단분자 화합물을 제공한다:The present invention provides a cyclic acrylic monomolecular compound represented by Formula 1 or Formula 2 below:

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 식에서, X, Y는 각각 O 또는 S이고, n은 1 ~ 4이다.Wherein X and Y are each O or S, and n is 1-4.

화학식 1은 구체적으로는 다음의 화학식으로 표시될 수 있다. Formula 1 may be specifically represented by the following formula.

Figure pat00007
Figure pat00007

화학식 2는 구체적으로는 다음의 화학식으로 표시될 수 있다. Formula 2 may be specifically represented by the following formula.

Figure pat00008
Figure pat00008

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 화학식 1 또는 화학식 2로부터 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 아크릴 유도체 화합물을 합성할 수 있다.An acrylic derivative compound represented by Formula 3 or Formula 4 may be synthesized from Formula 1 or Formula 2.

[화학식 3](3)

Figure pat00010
Figure pat00010

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00011
Figure pat00011

상기 식에서, X, Y는 각각 O 또는 S이고, n은 1 ~ 4이고, R은 H 또는 CH3를 나타낸다.Wherein X and Y are each O or S, n is 1 to 4, and R represents H or CH 3 .

화학식 3은 구체적으로는 다음의 화학식으로 표시될 수 있다.Formula 3 may be specifically represented by the following formula.

Figure pat00012
Figure pat00012

상기 식에서 n은 1 또는 2이다. Wherein n is 1 or 2.

화학식 4는 구체적으로는 다음의 화학식으로 표시될 수 있다.Formula 4 may specifically be represented by the following formula.

Figure pat00013
Figure pat00013

본 발명의 다른 일 형태에 따르면, 화학식 1 내지 화학식 4 중에서 선택된 하나 이상의 화합물에 이소시아네이트 또는 이소시아네이트 유도체를 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄 화합물을 제공한다. 상기 폴리우레탄 화합물은 구체적으로는 하기 화학식 K, L, M, N으로 표시될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a polyurethane compound obtained by reacting an isocyanate or an isocyanate derivative with at least one compound selected from the formulas (1) to (4). The polyurethane compound may be specifically represented by the following formulas K, L, M, N.

Figure pat00014
Figure pat00014

Figure pat00015
Figure pat00015

Figure pat00016
Figure pat00016

Figure pat00017
Figure pat00017

본 발명의 다른 일 형태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 화학식 4 중에서 선택된 하나 이상의 화합물에 이소시아네이트 유도체를 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄 화합물에서 수소의 일부 또는 전부가 중수소(D)로 치환하여 얻어지는 재료를 제공한다.According to another aspect of the present invention, a material obtained by replacing part or all of hydrogen with deuterium (D) in a polyurethane compound obtained by reacting an isocyanate derivative with at least one compound selected from the formulas (1) to (4).

상기 중수소 치환하여 얻어지는 폴리우레탄 화합물은 다음의 화학식으로 표시될 수 있다.The polyurethane compound obtained by the deuterium substitution may be represented by the following formula.

Figure pat00018
Figure pat00018

상기 화학식과 같이 중수소 치환하여 얻어지는 폴리우레탄 화합물은 근적외선 영역에서 광도파 손실을 줄이기 위한 재료로서 응용될 수 있다.Polyurethane compounds obtained by deuterium substitution as in the above formula may be applied as a material for reducing the optical waveguide loss in the near infrared region.

또한 본 발명은 이소시아네이트 화합물을 메타크릴레이트계 화합물과 반응시켜 얻어진 물질과, 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물을 혼합하고, 중합개시제를 추가한 다음 이를 중합하여 얻어지는 폴리우레탄 필름을 제공한다.The present invention also provides a polyurethane film obtained by mixing a material obtained by reacting an isocyanate compound with a methacrylate compound and a compound represented by the following Chemical Formula 3 or Chemical Formula 4, adding a polymerization initiator, and then polymerizing it.

[화학식 3](3)

Figure pat00019
Figure pat00019

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00020
Figure pat00020

상기 식에서, X, Y는 각각 O 또는 S이고, n은 1 ~ 4이고, R은 H 또는 CH3를 나타낸다. Wherein X and Y are each O or S, n is 1 to 4, and R represents H or CH 3 .

여기서, 이소시아네이트 화합물은 톨루엔 디이소시아네이트 또는 이소프렌 디이소시아네이트 물질인 것이 바람직하고, 상기 메타크릴레이트계 화합물은 2-하이드록실메타크릴레이트(HEMA)인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the isocyanate compound is a toluene diisocyanate or isoprene diisocyanate material, and the methacrylate compound is preferably 2-hydroxy methacrylate (HEMA).

또한 이소시아네이트 화합물을 메타크릴레이트계 화합물과 반응시켜 얻어진 물질에서 수소가 중수소(D)로 치환됨으로써 이를 중합하여 중수소 치환된 폴리우레탄 필름을 제조할 수도 있다.In addition, hydrogen is substituted with deuterium (D) in a material obtained by reacting an isocyanate compound with a methacrylate-based compound to polymerize it to prepare a deuterated polyurethane film.

본 발명에 따른 물질은 황을 포함하여 재료의 굴절율을 높이고자 하였고, 단위분자 내에 공유결합된 황의 함량을 높이기 위해 카르보닐그룹을 1,3-디티안 구조로 변화시는 방법을 도입할 수 있다. 선형폴리우레탄뿐만 아니라 광경화형 폴리우레탄 구조를 사용함으로써 굴절율 조절이 용이하게 된다. 또한 배가진동 운동영역의 흡수영역을 이동시키기 위해 동위원소 치환법을 도입함으로써 폴리우레탄 재료의 심각한 광손실을 해결할 수 있어 광도파로 또는 열광학 재료로서 우수한 특성을 얻을 수 있다.The material according to the present invention is intended to increase the refractive index of the material, including sulfur, and to change the carbonyl group to 1,3-dithiane structure in order to increase the content of sulfur covalently bonded in the unit molecule can be introduced. . It is easy to control the refractive index by using not only linear polyurethane but also photocurable polyurethane structure. In addition, by introducing an isotope substitution method to shift the absorption region of the doubling vibration motion region, severe light loss of the polyurethane material can be solved, thereby obtaining excellent properties as an optical waveguide or thermo-optic material.

본 발명은 무기재료나 무기물 혼합재료를 사용하지 않고 유기물질만으로 고굴절율을 유도하는 방법에 관한 것으로 공유 결합된 안정된 황의 함량을 분자구조에서 최대한 높이고 이를 우레탄고분자에 도입하여 우수한 열광학 특성을 갖는 재료를 얻을 수 있다.The present invention relates to a method of inducing high refractive index using only organic materials without using inorganic materials or inorganic mixed materials. The material has excellent thermo-optic properties by increasing the content of covalently bonded stable sulfur in the molecular structure and introducing it into the urethane polymer. Can be obtained.

본 발명에 따른 화합물을 합성하기 위한 반응식을 이하에서 설명한다.The scheme for synthesizing the compounds according to the invention is described below.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure pat00021
Figure pat00021

시클로펜타디엔과 말레산 무수물의 반응에 의해 생성된 물질을 출발물질로 하여 이를 환원시켜 디올을 만들고 이를 아세틸로 보호반응시켜 A-1을 얻는다. 이중결합을 오존처리 또는 산화제를 이용하여 디알데히드를 합성하고 1,2-에탄디티올, 2-머캅토에탄올, 에틸렌글리콜과 같은 5각환 합성 반응물질 또는 탄소가 더 늘어나 1,3-프로판디티올 3-머캅토-1-1-프로판올, 1,3-프로판디올과 같은 6각환 생성물질과 반응시켜 A-2를 얻는다. 최종적으로 탈보호 반응으로 A물질을 합성한다.
Using the material produced by the reaction of cyclopentadiene and maleic anhydride as a starting material, it is reduced to form a diol, which is protected by acetyl to obtain A-1. Synthesizing dialdehyde using ozone treatment or oxidizing agent for double bond and pentacyclic ring reactants such as 1,2-ethanedithiol, 2-mercaptoethanol, ethylene glycol, or more carbon, 1,3-propanedithiol A-2 is obtained by reacting with a hexagonal ring product such as 3-mercapto-1-1-propanol and 1,3-propanediol. Finally, material A is synthesized by a deprotection reaction.

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure pat00022
Figure pat00022

반응식 1에서 만든 A물질의 OH를 할로겐으로 치환 또는 메실화시켜 중간체를 형성하고 이를 티오아세트산과 반응시키고 탈아세틸반응에 의해 최종 물질로 디티올인 B물질을 합성한다. Substituting or mesylating OH of A material in Scheme 1 with halogen to form an intermediate, reacting with thioacetic acid and deacetylation to synthesize B material, dithiol, as a final material.

본 발명의 일 실시예에 따라 화합물 A와 이소시아네이트류와의 반응을 통해 얻어지는 폴리우레탄을 다음의 반응식에서 설명한다.
According to one embodiment of the present invention, a polyurethane obtained through the reaction of Compound A with isocyanates will be described in the following scheme.

[반응식 3]Scheme 3

Figure pat00023
Figure pat00023

다양한 디이소시아네이트 물질로는, 이에 한정되는 것은 아니지만 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), p-페닐렌 디이소시아네이트(PPDI), 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트(NDI), 이소프렌 디이소시아네이트(IPDI) 등을 예로 들 수 있다. 디올 물질 A와 촉매 반응시켜 폴리우레탄을 합성한다. 특히, IPDI와 TDI를 사용하여 중합시킨 물질은 각각 K와 L의 구조를 갖는다.Various diisocyanate materials include, but are not limited to, toluene diisocyanate (TDI), p-phenylene diisocyanate (PPDI), 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI) ), Isoprene diisocyanate (IPDI), and the like. Catalytic reaction with the diol material A produces a polyurethane. In particular, the material polymerized using IPDI and TDI has a structure of K and L, respectively.

본 발명의 일 실시예에 따라 화합물 B와 이소시아네이트류와의 반응을 통해 얻어지는 폴리우레탄을 다음의 반응식에서 설명한다.
According to one embodiment of the present invention, the polyurethane obtained through the reaction of compound B with isocyanates will be described in the following scheme.

[반응식 4][Reaction Scheme 4]

Figure pat00024
Figure pat00024

다양한 디이소시아네이트 물질로는, 이에 한정되는 것은 아니지만 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), p-페닐렌 디이소시아네이트(PPDI), 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트(NDI), 이소프렌 디이소시아네이트(IPDI) 등을 예로 들 수 있다. 디올 물질 A와 촉매 반응시켜 폴리우레탄을 합성한다. 특히, IPDI와 TDI를 사용하여 중합시킨 물질은 각각 K와 L의 구조를 갖는다.Various diisocyanate materials include, but are not limited to, toluene diisocyanate (TDI), p-phenylene diisocyanate (PPDI), 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI) ), Isoprene diisocyanate (IPDI), and the like. Catalytic reaction with the diol material A produces a polyurethane. In particular, the material polymerized using IPDI and TDI has a structure of K and L, respectively.

본 발명의 다른 일 형태에 따르면, 광경화 우레탄 아크릴 고분자를 합성할 수 있고 이를 다음의 반응식에서 설명한다.
According to another aspect of the present invention, a photocurable urethane acrylic polymer can be synthesized, which will be described in the following scheme.

[반응식 5]Scheme 5

Figure pat00025
Figure pat00025

광경화 우레탄 아크릴 단분자를 만들기 위해 다양한 디이소시아네이트 물질로는, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), p-페닐렌 디이소시아네이트(PPDI), 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트(NDI), 이소프렌 디이소시아네이트(IPDI) 등을 예로 들 수 있고, 특히 IPDI 와 TDI를 사용하여 HEMA(2-hydroxyethyl methacrylate)와 반응시켜 얻은 물질을 각각 단분자 디아크릴레이트 H-1, H-2를 합성한다.
Various diisocyanate materials for making photocurable urethane acrylic monomolecules include toluene diisocyanate (TDI), p-phenylene diisocyanate (PPDI), 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), 1,5-naphthalene Examples include diisocyanate (NDI) and isoprene diisocyanate (IPDI), and in particular, the substances obtained by reacting with 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) using IPDI and TDI are monomolecular diacrylates H-1 and H, respectively. Synthesizes -2.

[반응식 6][Reaction Scheme 6]

Figure pat00026
Figure pat00026

광경화 고분자 필름을 얻기 위해 단분자 아크릴 물질로 E, F, G-1, G-2, G-3, G-4 등을 상기 H-1, H-2 등의 우레탄아크릴 단분자와 다양한 무게비로 혼합한 다음 전체 단분자 무게에 대해 0.1 ~ 0.5 중량%의 광경화 개시제를 첨가한다. 혼합물을 얇게 기판 위에 도포한 다음 자외선(100W)을 약 10분간 질소 조건에서 조사하여 고분자 필름을 제조한다. 용해도가 좋지 않은 경우 약 50%의 용매를 첨가하여 기판에 도포하고 이 경우 경화반응 후 열처리를 통해 용매를 완전 제거한다. 단분자 E, F와 H-1, H-2의 조합으로 다양한 고분자 필름을 제조하고 이로부터 함량이 다른 O,P,Q,R의 다양한 필름을 제조한다.In order to obtain a photocurable polymer film, E, F, G-1, G-2, G-3, G-4, etc. as a monomolecular acrylic material and various weight ratios of urethane acryl such as H-1 and H-2 And then add 0.1 to 0.5% by weight of the photocuring initiator based on the total monomolecular weight. After applying the mixture thinly on the substrate and then irradiated with ultraviolet (100W) for about 10 minutes under nitrogen conditions to prepare a polymer film. In case of poor solubility, about 50% of solvent is added to the substrate and in this case, the solvent is completely removed by heat treatment after the curing reaction. Various polymer films are prepared from the combination of single molecules E, F, H-1, and H-2, and various films of O, P, Q, and R having different contents are prepared therefrom.

본 발명의 다른 일 형태에 따르면, 중수소 치환된 우레탄 아크릴 고분자를 합성할 수 있고 이를 다음의 반응식에서 설명한다.
According to another aspect of the present invention, a deuterium-substituted urethane acrylic polymer can be synthesized, which will be described in the following scheme.

[반응식 7][Reaction Scheme 7]

Figure pat00027
Figure pat00027

중수소치환 반응의 효율성을 알아보는 실험으로 연구물질로 IPDI와 벤질알콜을 반응시켜 얻은 출발물질을 사용하고, 이를 THF에 녹인다. 부피비로 THF에 1/4의 D2O/MeOD (1/2, v/v) 중수소 용매를 혼합시켜 격렬히 교반한다. 이후 용매를 완전 제거하고 건조시켜 질소에 결합된 중수소 치환 생성물을 얻고 이를 분광 분석한다.
As an experiment to investigate the efficiency of deuterium substitution reaction, the starting material obtained by reacting IPDI and benzyl alcohol is used as a research material, and it is dissolved in THF. Mix 1/4 of D 2 O / MeOD (1/2, v / v) deuterium solvent with THF in volume ratio and stir vigorously. The solvent is then completely removed and dried to yield deuterium substituted product bound to nitrogen which is then spectroscopically analyzed.

[반응식 8] [Reaction Scheme 8]

Figure pat00028
Figure pat00028

폴리우레탄에 중수소치환 반응의 효율성을 알아보는 실험으로 연구물질로 Kc를 사용하고 이를 THF에 녹인다. 부피비로 THF에 1/4로 중수소물 (D2O)을 혼합시켜 격렬히 교반한다. 이후 용매를 완전 제거하고 건조시켜 질소에 결합된 중수소 치환 고분자 우레탄을 얻고 이를 분광 분석하고 광손실 측정에 사용한다.
This experiment is to find out the effectiveness of deuterium substitution reaction on polyurethane and use Kc as a research material and dissolve it in THF. Mix deuterium (D 2 O) in 1/4 with THF in volume ratio and stir vigorously. The solvent is then completely removed and dried to obtain a deuterium substituted polymer urethane bound to nitrogen, which is then used for spectroscopic analysis and optical loss measurement.

[반응식 9]Scheme 9

Figure pat00029
Figure pat00029

광경화성 폴리우레탄에 중수소치환을 진행하기 위해 단분자 우레탄 아크릴에 중수소 치환시킨다. H-1, H-2를 각각 THF에 녹이고 부피비로 THF에 1/4로 D2O/MeOD (1/2, v/v) 중수소 혼합용매를 섞어 격렬히 교반한다. 이후 용매를 완전히 제거하고 조심스럽게 건조하여 질소에 결합된 중수소 치환 단분자 우레탄 I, J를 얻었으며 이를 필름 형성에 사용한다.
In order to proceed with deuterium substitution on the photocurable polyurethane, deuterium substitution is performed on the single molecule urethane acryl. Dissolve H-1 and H-2 in THF, and mix D 2 O / MeOD (1/2, v / v) deuterium mixed solvent at 1/4 by volume in THF and stir vigorously. The solvent was then completely removed and carefully dried to obtain deuterium substituted monomolecule urethanes I, J bound to nitrogen which were used for film formation.

실시예
Example

실시예 1 Example 1

노보넨무수물 25.9 g(160 mmol)을 테트라히드로퓨란 (500 mL)에 녹인 후 0 ℃에서 LiAlH4(7.2 g)와 약 1시간 반응시키고 상온에서 2시간 교반 후 50 mL의 에틸아세테이트를 첨가하였다. 1시간의 상온에서 교반 후 물과 10% HCl을 첨가하여 가수분해 반응을 시켰으며 에틸아세테이트로 추출하였다. 추출 유기층을 MgSO4로 처리 후 농축시켜 아세틸 보호된 생성물 A-1(95%)을 얻었다. A-1(10g, 42 mmol)을 250 mL 2구 플라스크에 디클로로메탄(70 mL)와 메탄올(70 mL)에 녹인 후 -75 ℃의 조건을 유지시켰다. 약 10%의 오존 기체를 반응 용액 속으로 1시간 가량 흘렸다. 용액이 옅은 푸른색을 띄기 시작할 때 오존처리를 멈추고 10분간 더 교반 후 디메칠설파이드 20 mL 첨가하여 상온으로 반응 온도를 올리고 약 12시간 교반하였다. 물을 첨가하고 디클로로메탄으로 추출된 유기층을 MgSO4로 처리 후 농축시키고 실리카젤 크로마토그래피를 이용해 디알데히드 (A-2, 85%)를 분리하였다. 알데히드 보호반응을 위해 1,2-에탄디티올 (2-머캅토에탄올 또는 에틸렌글리콜)을 사용(10당량)하고 술폰산(0.05당량) 촉매를 포함하는 톨루엔 용매하에 Dean-Stark 환류장치를 이용해서 5시간 반응시켰다. 얻어진 물질을 물로 씻고 에틸아세테이트로 추출한 다음 농축하였다(85%). 이 용액을 메탄올/테트라히드로퓨란 (1/3, v/v)에 녹이고 2.5당량의 수용성 KOH를 첨가하여 상온에서 탈아세틸 반응을 하였다(90%).25.9 g (160 mmol) of norbornene anhydride was dissolved in tetrahydrofuran (500 mL), and reacted with LiAlH 4 (7.2 g) at 0 ° C. for about 1 hour. After stirring for 2 hours at room temperature, 50 mL of ethyl acetate was added thereto. After stirring at room temperature for 1 hour, water and 10% HCl were added to perform a hydrolysis reaction, and extracted with ethyl acetate. The extracted organic layer was treated with MgSO 4 and concentrated to give acetyl protected product A-1 (95%). A-1 (10 g, 42 mmol) was dissolved in dichloromethane (70 mL) and methanol (70 mL) in a 250 mL two-necked flask and maintained at -75 ° C. About 10% of ozone gas was flowed into the reaction solution for about 1 hour. When the solution began to have a light blue color, the ozone treatment was stopped, and after stirring for 10 minutes, 20 mL of dimethyl sulfide was added thereto, and the reaction temperature was raised to room temperature, followed by stirring for about 12 hours. Water was added, the organic layer extracted with dichloromethane was treated with MgSO 4 , concentrated, and dialdehyde (A-2, 85%) was separated using silica gel chromatography. For the aldehyde protection reaction, using a 1,2-ethanedithiol (2-mercaptoethanol or ethylene glycol) (10 equiv) and Dean-Stark reflux under toluene solvent containing sulfonic acid (0.05 equiv) catalyst The reaction was time. The obtained material was washed with water, extracted with ethyl acetate and concentrated (85%). This solution was dissolved in methanol / tetrahydrofuran (1/3, v / v) and 2.5 acetyl KOH was added to deacetylate at room temperature (90%).

Ac; 1H-nmr (300MHz; 용매: CDCl3; ppm) 4.68 (d, 2H), 3.95~3.60 (m,6), 3.18 (m, 8H), 2.48~1.88 (m, 4H), 1.42 (m, 2H). Ac ; 1 H-nmr (300 MHz; Solvent: CDCl 3 ; ppm) 4.68 (d, 2H), 3.95-3.60 (m, 6), 3.18 (m, 8H), 2.48-1.88 (m, 4H), 1.42 (m, 2H).

Aa; 1H-nmr (300MHz; 용매: CDCl3; ppm) 4.81 (d, 2H), 3.75 (m, 4H), 3.7(br, 2H, OH), 2.25~1.60 (m, 4H), 1.42 (m, 2H). 13C-nmr (용매: CDCl3; ppm) 106.7, 65.3, 62.7, 45.3, 44.5, 29.2. Aa ; 1 H-nmr (300 MHz; Solvent: CDCl 3 ; ppm) 4.81 (d, 2H), 3.75 (m, 4H), 3.7 (br, 2H, OH), 2.25-1.60 (m, 4H), 1.42 (m, 2H). 13 C-nmr (solvent: CDCl 3 ; ppm) 106.7, 65.3, 62.7, 45.3, 44.5, 29.2.

Ab; 1H-nmr (300MHz; 용매: CDCl3; ppm) 5.01 (d, 2H), 4.38 (m, 2H, O-CH2), 3.70 (m, 6H, CH2-O), 3.40 (s, 2H, OH), 3.0(s, 4H, S-CH2), 2.40~1.80 (m, 4H), 1.35 (m, 2H). 13C-nmr (용매: CDCl3; ppm) 90.7, 71.9, 62.5, 48.6, 46.5, 44.5, 32.7.
Ab ; 1 H-nmr (300 MHz; Solvent: CDCl 3 ; ppm) 5.01 (d, 2H), 4.38 (m, 2H, O-CH 2), 3.70 (m, 6H, CH 2 -O), 3.40 (s, 2H, OH ), 3.0 (s, 4H, S-CH2), 2.40-1.80 (m, 4H), 1.35 (m, 2H). 13 C-nmr (solvent: CDCl 3 ; ppm) 90.7, 71.9, 62.5, 48.6, 46.5, 44.5, 32.7.

실시예 2 Example 2

실시예 1에서 얻은 물질 Ac(6.7 g, 20 mmol)를 무수 디클로로메탄 (60mL)에 녹이고 트리에틸아민(6.6 mL)을 가한 다음 0 ℃에서 클로로메탄술폰 (5.3g,95%)을 천천히 첨가하였다. 상온에서 30분간 교반 후 물을 첨가하고 디클로로메탄으로 추출하고 소금물로 씻었다. 이 용액을 농축하고 디메틸아미드(15mL)에 녹인 후 트트리에틸아민(6.6 mL)를 첨가하였다. 이 용액에 티오아세트산(96%, 3.3 mL)을 서서히 첨가하여 상온에서 24시간 반응시켰다. 물로 묽힌 후 에테르를 사용하여 추출한 후 농축하고 이를 테트라히드로퓨란과 메탄올 (3/1, v/v)에 다시 녹이고 수용성 KOH를 넣어 탈아세틸반응을 시켜 Bc를 얻었다. The substance Ac (6.7 g, 20 mmol) obtained in Example 1 was dissolved in anhydrous dichloromethane (60 mL), triethylamine (6.6 mL) was added, and chloromethanesulphone (5.3 g, 95%) was slowly added at 0 ° C. . After stirring for 30 minutes at room temperature, water was added, extracted with dichloromethane and washed with brine. The solution was concentrated, dissolved in dimethylamide (15 mL) and tritriethylamine (6.6 mL) was added. Thioacetic acid (96%, 3.3 mL) was slowly added to this solution and allowed to react at room temperature for 24 hours. The mixture was diluted with water, extracted with ether, concentrated, dissolved in tetrahydrofuran and methanol (3/1, v / v) again, and water-soluble KOH was added thereto to deacetylate to obtain Bc .

IR (cm-1): 2750 (S-H vibration) IR (cm -1 ): 2750 (SH vibration)

1H-nmr (300MHz; CDCl3; d ppm) 1.70 (t, S-H).
1 H-nmr (300 MHz; CDCl 3 ; d ppm) 1.70 (t, SH).

실시예 3 Example 3

2-하이드록시프로판-1,3-디티올(1.23 g)을 무수 에테르(50 mL)에 녹이고ㅌ트트리에틸아민(4.6 mL)과 클로로트리메칠실란(4.1 mL)를 0 ℃에서 차례로 첨가하였다. 상온에서 10분간 교반 후 물과 에테르를 사용하여 용액을 정제하고 이를 농축하였다. 얻어진 물질을 무수디클로로메탄(30 mL)에 녹이고 1,4-사이클로헥산디온(혹은 1,3-사이클로헥산디온) (0.56 g, 5 mmol)을 첨가하여 질소조건에서 -78 ℃로 유지하였다. 이 반응기에 강력한 루이스 산인 트리메틸실릴 트리플루오로메탄 설포네이트(TMSOTf)을 촉매량(0.22 g) 만큼 첨가하여 상온으로 서서히 온도를 올렸다. 시간이 지날수록 미지의 고체 물질이 생성됨과 동시에 합성하고자 하는 물질 C-1가 형성되었다. 약 3시간 상온에서 교반 후 물을 첨가하여 탈실릴 반응을 진행시켰고 이후 물질을 분리하였다.(30%) 유사하게 1,3-시클로헥산-디온을 이용하여 생성물 C-2를 형성하고, 3-하이드록시프로판-1,2-디티올을 이용하여 D-1, D-2를 합성하였다.2-Hydroxypropane-1,3-dithiol (1.23 g) was dissolved in anhydrous ether (50 mL) and worttriethylamine (4.6 mL) and chlorotrimethylsilane (4.1 mL) were added sequentially at 0 ° C. . After stirring for 10 minutes at room temperature, the solution was purified using water and ether and concentrated. The resulting material was dissolved in anhydrous dichloromethane (30 mL) and 1,4-cyclohexanedione (or 1,3-cyclohexanedione) (0.56 g, 5 mmol) was added and kept at -78 ° C under nitrogen. Into this reactor, trimethylsilyl trifluoromethane sulfonate (TMSOTf), a strong Lewis acid, was added by a catalytic amount (0.22 g), and the temperature was gradually raised to room temperature. Over time, an unknown solid material was produced and the material C-1 to be synthesized was formed. After about 3 hours of stirring at room temperature, water was added to proceed with the desilyl reaction, and then the material was separated (30%). Similarly, 1,3-cyclohexane-dione was used to form product C-2 , and 3- D-1 and D-2 were synthesized using hydroxypropane-1,2-dithiol.

C-1: 1H-nmr (300MHz; 용매: CDCl3; d ppm) 3.98 (m, 2H), 3.55 (dd, 2H, OH), 3.18 (br, 4H, S-CH2), 2.72 (br, 4H, S-CH2), 2.3 (s, 4H), 2.05 (s, 4H). C-1 : 1 H-nmr (300 MHz; Solvent: CDCl 3 ; d ppm) 3.98 (m, 2H), 3.55 (dd, 2H, OH), 3.18 (br, 4H, S-CH 2), 2.72 (br, 4H, S-CH 2), 2.3 (s, 4H), 2.05 (s, 4H).

D-1: 1H-nmr (300MHz; 용매: CDCl3; d ppm) 4.25-3.55 (m, 4H), 3.35 (dd, 2H, OH), 2.99-2.35 (m, 6H, S-CH2, S-CH), 2.1 (s, 6H), 1.80 (m, 2H).
D-1 : 1 H-nmr (300MHz; Solvent: CDCl 3 ; d ppm) 4.25-3.55 (m, 4H), 3.35 (dd, 2H, OH), 2.99-2.35 (m, 6H, S-CH2, S -CH), 2.1 (s, 6H), 1.80 (m, 2H).

실시예 4Example 4

황함유된 디올 Ac(1.69 g, 5.0 mmol)을 (20 mL)에 녹이고 트리에틸아민 (1.7 mL)과 무수메타크릴산(1.7 mL) 및 촉매량의 N,N-디메틸아미노피리딘(30 mg)을 넣은 다음 상온에서 10시간 교반하였다. 실리카를 이용한 크로마토그래피 분리 후 디아크릴레이트 E (n=1,85%)를 얻었다.Sulfur-containing diol Ac (1.69 g, 5.0 mmol) was dissolved in (20 mL), triethylamine (1.7 mL), methacrylic anhydride (1.7 mL) and a catalytic amount of N, N-dimethylaminopyridine (30 mg) were added. After stirring for 10 hours at room temperature. Diacrylate E (n = 1,85%) was obtained after chromatographic separation using silica.

E (n=1); 1H-nmr (300MHz; 용매: CDCl3; ppm) 6.08 (s,2H), 5.58 (s, 2H), 4.75 (d, 2H), 4.21 (s, 4H), 3.18 (s, 8H), 2.4~2.02 (m, 4H), 1.95 (s, 6H), 1.6 (br, 2H). E (n = 1); 1 H-nmr (300 MHz; Solvent: CDCl 3 ; ppm) 6.08 (s, 2H), 5.58 (s, 2H), 4.75 (d, 2H), 4.21 (s, 4H), 3.18 (s, 8H), 2.4 ˜2.02 (m, 4H), 1.95 (s, 6H), 1.6 (br, 2H).

G-1; 1H-nmr (300MHz; 용매: CDCl3; ppm) 6.19 (s, 2H), 5.60 (s, 2H), 5.08 (m, 2H), 3.02-2.80 (m, 8H), 2.35 (s, 4H), 2.0 (s, 4H), 1.96 (s, 6H). G-1 ; 1 H-nmr (300 MHz; Solvent: CDCl 3 ; ppm) 6.19 (s, 2H), 5.60 (s, 2H), 5.08 (m, 2H), 3.02-2.80 (m, 8H), 2.35 (s, 4H) , 2.0 (s, 4H), 1.96 (s, 6H).

G-3; 1H-nmr (300MHz; 용매: CDCl3; ppm) 6.12 (s,2H), 5.58 (s, 2H), 4.3 (m, 4H), 4.21 (m, 2H), 3.38 (m, 4H), 2.7~2.3 (m, 8H), 2.0 (s, 6H).
G-3 ; 1 H-nmr (300 MHz; Solvent: CDCl 3 ; ppm) 6.12 (s, 2H), 5.58 (s, 2H), 4.3 (m, 4H), 4.21 (m, 2H), 3.38 (m, 4H), 2.7 ˜2.3 (m, 8H), 2.0 (s, 6H).

실시예 5Example 5

이소프렌 디이소시아네이트(IPDI, 1.05 mL)와 HEMA(1.37 g)을 클로로포름 (25 mL)에 녹이고 촉매량의 디부틸틴 디아우레이트를 넣은 다음 상온에서 24시간 교반하였다. 크로마토그래피를 이용한 분석 후 H-1 (2.2 g, 90%) 를 얻었다.Isoprene diisocyanate (IPDI, 1.05 mL) and HEMA (1.37 g) were dissolved in chloroform (25 mL), and a catalytic amount of dibutyltin diaurate was added thereto, followed by stirring at room temperature for 24 hours. After analysis using chromatography, H-1 (2.2 g, 90%) was obtained.

H-1; 1H-nmr (300MHz; 용매: CDCl3; ppm) 6.18 (s,2H), 5.58 (s, 2H), 4.8~4.6 (br, 2H, NH), 4.35 (m, 8H), 3.8 (m, 1H), 2.98 (s, 2H), 2.00 (s, 6H), 1.92~1.60 (6m, 6H), 1.0 (s, 6H), 0.95 (s, 3H).
H-1 ; 1 H-nmr (300 MHz; Solvent: CDCl 3 ; ppm) 6.18 (s, 2H), 5.58 (s, 2H), 4.8-4.6 (br, 2H, NH), 4.35 (m, 8H), 3.8 (m, 1H), 2.98 (s, 2H), 2.00 (s, 6H), 1.92-1.60 (6m, 6H), 1.0 (s, 6H), 0.95 (s, 3H).

실시예 6 Example 6

황함유된 디올 Ac(1.69 g, 5.0 mmol)과 이소프렌 디이소시아네이트(IPDI, 1.05 mL)를 클로로포름 (25 mL)에 녹이고 촉매량의 디부틸틴 디아우레이트를 넣은 다음 상온에서 24시간 교반하였다. 이후 60 ℃에서 2시간 더 교반한 후 메탄올에 천천히 떨어트려 고분자를 석출시켰다. 얻어진 고분자를 거른 다음 다시 클로로포름에 녹여 메탄올에 석출시켜 정재된 고분자 Kc (2.1 g) 를 얻었다.Sulfur-containing diol Ac (1.69 g, 5.0 mmol) and isoprene diisocyanate (IPDI, 1.05 mL) were dissolved in chloroform (25 mL), charged with a catalytic amount of dibutyltin diaurate, and then stirred at room temperature for 24 hours. Thereafter, the mixture was stirred for 2 hours at 60 ° C. and slowly dropped in methanol to precipitate the polymer. The obtained polymer was filtered and then dissolved in chloroform to be precipitated in methanol to obtain a purified polymer Kc (2.1 g).

Kc; 1H-nmr (300MHz; 용매: CDCl3; ppm) 4.78 (br, 2H), 4.41 (m, 4H)~4.00 (m, 10H), 3.23 (b, 2H, OH), 3.7(br, 2H, OH), 2.40~1.650 (m, 4H), 1.42 (m, 2H).
Kc ; 1 H-nmr (300 MHz; Solvent: CDCl 3 ; ppm) 4.78 (br, 2H), 4.41 (m, 4H)-4.00 (m, 10H), 3.23 (b, 2H, OH), 3.7 (br, 2H, OH), 2.40-1.650 (m, 4H), 1.42 (m, 2H).

실시예 7Example 7

광경화 필름을 형성하기 위해 황을 포함하는 디아크릴레이트(E,F,G-1,G-2,G-3,G-4)와 우레탄 작용기를 갖는 디아크릴레이트 물질(H-1, H-2) 두 가지 물질을 일정한 무게비 (2/8, 5/5, 8/2)로 혼합하고 광경화 개시제 (Irgcure 819)를 아크릴 단분자 총무게당 0.2%와 트리클로로프로판 용매를 사용하여 묽힌(50% wt/wt) 다음 조심스럽게 1시간 혼합한다. 얻어진 혼합물을 디스크형 고분자 필터PTFE(0.2um)를 이용하여 녹지 않은 입자들을 제거하였다. 여과된 액체를 상온에서 빛을 차단하고 약 2시간 동안 방치하여 기포를 제거하였다. 실리콘 기판 위에 회전 성형하여 얇은 막을 형성시키고 질소조건에서 자외선(100 W)을 10분간 조사하였다. 경화된 박막은 진공오븐(100 ℃/vacuum)에서 1시간 열처리를 하여 필름(O,P,Q,R)을 제조하였다.
Diacrylates containing sulfur (E, F, G-1, G-2, G-3, G-4) and urethane functional groups (H-1, H) to form a photocurable film -2) Mix the two materials in a constant weight ratio (2/8, 5/5, 8/2) and dilute the photocuring initiator (Irgcure 819) using 0.2% per total weight of acrylic single molecule and trichloropropane solvent. (50% wt / wt) then carefully mix for 1 hour. The resulting mixture was removed from the undissolved particles using a disk-type polymer filter PTFE (0.2um). The filtered liquid was blocked at light at room temperature and left for about 2 hours to remove bubbles. A thin film was formed by rotational molding on the silicon substrate and irradiated with ultraviolet (100 W) for 10 minutes under nitrogen conditions. The cured thin film was heat-treated in a vacuum oven (100 ° C./vacuum) for 1 hour to prepare films (O, P, Q, R).

실시예 8Example 8

우레탄 수소치환 반응 조건과 검정을 위한 실험으로 반응식 7과 같은 실험을 하였다. IPDI와 벤질 알콜을 반응시켜 얻은 물질 1.0 g을 THF(tetrahydrofuran, 6 mL)에 완전히 녹이고 중수소된 물(1 mL)과 메탄올(2 mL)를 첨가하여 2시간 동안 격렬히 교반하였다. 이후 용액을 톨루엔 10 mL를 첨가하고 무수 MgSO4 (2g)을 첨가하여 10분간 교반 후 필터로 고체를 제거하였다. 얻어진 용액을 진공 증류시켜 용매를 전부 제거하고 분석하였다.
As the experiment for the urethane hydrogen substitution reaction conditions and assay, the same experiment as in Scheme 7 was performed. 1.0 g of the material obtained by reacting IPDI with benzyl alcohol was completely dissolved in THF (tetrahydrofuran, 6 mL), and deuterium water (1 mL) and methanol (2 mL) were added thereto, followed by vigorous stirring for 2 hours. Then 10 mL of toluene was added to the solution, anhydrous MgSO 4 (2 g) was added thereto, followed by stirring for 10 minutes to remove solids by a filter. The resulting solution was vacuum distilled to remove all solvents and analyzed.

실시예 9Example 9

우레탄 고분자 물질 Kc (0.5 g)을 THF (4 mL)에 완전히 녹이고 중수소된 물(1 mL)과 메탄올(2 mL)를 첨가하여 2시간 동안 격렬히 교반 하였다. 이후 톨루엔 50 mL를 첨가하고 무수 CaCl2 (granule, 3g)을 첨가하여 10분간 교반 후 필터로 고체를 제거하였다. 얻어진 용액을 진공 증류시켜 용매를 전부 제거하고 분석하였다.
Urethane High Polymer Kc (0.5 g) was completely dissolved in THF (4 mL), and deuterium water (1 mL) and methanol (2 mL) were added thereto, followed by vigorous stirring for 2 hours. Then 50 mL of toluene was added and anhydrous CaCl 2 (granule, 3g) was added thereto, followed by stirring for 10 minutes to remove solids by a filter. The resulting solution was vacuum distilled to remove all solvents and analyzed.

평가 및 결과Evaluation and Results

적외선 infrared ray 흡수분광분석Absorption Spectroscopy

우레탄 수소치환에 대한 검증을 하기 위하여 적외선 흡수분광분석을 실시하였고, 이에 대한 결과를 도 1a 및 도 1b에 도시하였다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 적외선분석에서 N-H가 줄어들고 N-D가 명확히 나타났다. 또한 중수소의 부분/완전치환결과를 검증하였고, 이에 대한 결과를 도 2a 및 도 2b에 도시하였다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, N-H가 점차 줄어들고 N-D 흡수 띠가 완전히 나타남으로 완전한 치환 반응이 일어났음을 증명하였다.
Infrared absorption spectroscopic analysis was performed to verify urethane hydrogen substitution, and the results are shown in FIGS. 1A and 1B. 1A and 1B, NH is reduced and ND is clearly shown in infrared analysis. In addition, the result of partial / complete substitution of deuterium was verified, and the results are shown in FIGS. 2A and 2B. Referring to Figures 2a and 2b, it was demonstrated that the complete substitution reaction took place as the NH gradually decreased and the ND absorption band appeared completely.

굴절율Refractive index  And 열광학Thermo-optics 효과 effect

선형 폴리우레탄 분자인 K 중에서 Ka 및 Kc에 대하여 850, 1310, 1550nm에서의 굴절율과, 열광학 효과를 측정하였다. 굴절율 측정은 프리즘 커플링 방법 (prism coupler 및 loss 측정시스템 (주)세론, PCA-2000))을 사용하여 파장별로 굴절율을 측정하였다. 샘플의 온도를 상온에서 고온까지 서서히 변화시켜 도3, 도4, 도5와 같이 온도별 굴절율 변화 그래프를 얻은 후 일차식으로 표시되는 변환그래프의 기울기로부터 dn/dT를 얻는 방법으로 열광학 효과를 결정하였다. The refractive indices at 850, 1310 and 1550 nm and the thermo-optic effect were measured for Ka and Kc in K, a linear polyurethane molecule. The refractive index was measured for each wavelength using a prism coupling method (prism coupler and loss measuring system, Ceron, PCA-2000). The temperature of the sample is gradually changed from room temperature to high temperature to obtain a graph of refractive index change by temperature as shown in FIGS. 3, 4 and 5, and then the thermo-optic effect is obtained by obtaining dn / dT from the slope of the conversion graph expressed by the linear equation. Decided.

광경화 고분자 필름을 얻기 위해 단분자 아크릴 물질인 E 와 우레탄 아크릴 단분자인 H-1을 각각 2:8, 4:6, 6:4의 중량비로 혼합하였다. 전체 단분자 물질에 대하여 0.3 중량%의 광개시제를 첨가하였고, 자외선(100W)을 10분간 질소 충진 조건하에서 조사하여 고분자 필름을 완성하였고, 이로부터 얻어진 고분자 필름의 굴절율과 열광학 효과를 측정하였다. In order to obtain a photocurable polymer film, the monomolecular acrylic material E and the urethane acrylic monomolecule H-1 were mixed at a weight ratio of 2: 8, 4: 6, and 6: 4, respectively. 0.3 wt% of the photoinitiator was added to the entire monomolecular material, and the ultraviolet ray (100W) was irradiated under nitrogen filling conditions for 10 minutes to complete the polymer film, and the refractive index and the thermo-optic effect of the polymer film obtained therefrom were measured.

선형 폴리우레탄 Ka, Kc과 광경화 폴리우레탄(E/H-1)의 굴절율 및 열광학 측정결과를 표 1에 정리하였고, 도 3 내지 도 5에 도시하였다. The refractive index and thermo-optical measurement results of the linear polyurethanes Ka and Kc and the photocurable polyurethane (E / H-1) are summarized in Table 1 and shown in FIGS. 3 to 5.

Polymers Polymers n  n TETE (( TMTM ) ) - - dndn /Of dTdT 850 nm850 nm 1310 nm1310 nm 1550 nm 1550 nm KaKa 1.5028
(1.5026)
1.5028
(1.5026)
1.4975
(1.4975)
1.4975
(1.4975)
1.4962
(1.4962)
1.4962
(1.4962)
2.4 * 10-4 2.4 * 10 -4
KcKc 1.5538
(1.5537)
1.5538
(1.5537)
1.5477
(1.5476)
1.5477
(1.5476)
1.5463
(1.5463)
1.5463
(1.5463)
3.6 * 10-4 3.6 * 10 -4
E/H-1 (2/8) E / H-1 (2/8) 1.5161
(1.5162)
1.5161
(1.5162)
1.5111
(1.5112)
1.5111
(1.5112)
1.5098
(1.5098)
1.5098
(1.5098)
1.9 * 10-4 1.9 * 10 -4
E/H-1 (4/6)E / H-1 (4/6) 1.5359
(1.5358)
1.5359
(1.5358)
1.5305
(1.5305)
1.5305
(1.5305)
1.5293
(1.5293)
1.5293
(1.5293)
2.4 * 10-4 2.4 * 10 -4
E/H-1 (6/4)E / H-1 (6/4) 1.5436
(1.5437)
1.5436
(1.5437)
1.5384
(1.5382)
1.5384
(1.5382)
1.5373
(1.5372)
1.5373
(1.5372)
2.0 * 10-4 2.0 * 10 -4

본 발명에 따른 물질은 황을 포함하여 재료의 굴절율을 높이고자 하였고, 단위분자 내에 공유결합된 황의 함량을 높이기 위해 카르보닐그룹을 1,3-디티안 구조로 변화시키는 방법을 도입하였다. The material according to the present invention is intended to increase the refractive index of the material, including sulfur, and introduced a method of changing the carbonyl group to 1,3-dithiane structure to increase the content of sulfur covalently bonded in the unit molecule.

고함량의 황을 포함하여 높은 굴절율을 나타내었고, 재료의 열광학 효과를 증가시키기 위해 우레탄 결합방법을 도입한 고리형 황화물 폴리우레탄 재료를 제조하였다. 선형폴리우레탄뿐만 아니라 광경화형 폴리우레탄 구조를 사용함으로써 굴절율 조절이 용이한 방법을 택하였다.A cyclic sulfide polyurethane material was prepared, including a high content of sulfur, exhibiting a high refractive index and introducing a urethane bonding method to increase the thermo-optic effect of the material. By employing not only linear polyurethane but also a photocurable polyurethane structure, a method of easily controlling the refractive index was selected.

선형 폴리우레탄 재료인 Ka는 O,O로 고리화 유도된 단분자를 포함하고, Kc는 S,S를 포함하는 물질로 Kc의 굴절율이 여러 파장에서 높게 측정되었다. 또한 광경화 필름 중 E와 H-1의 함량에 따라 황을 포함하는 E 단분자의 함량이 증가될수록 굴절율이 점차 향상되고 있음을 확인할 수 있다. Ka, a linear polyurethane material, contains monomolecules cyclized with O, O, and Kc is a material containing S, S. The refractive index of Kc is measured at various wavelengths. In addition, it can be seen that the refractive index is gradually improved as the content of the E single molecule containing sulfur increases with the content of E and H-1 in the photocured film.

표 2는 다양한 고분자의 열광학 특성을 나타낸 비교 자료로서 선행문헌(Polymer 47, 4893 (2006) Zhang et al.)에 기재되어 있어 본 발명의 명세서에 인용한다.Table 2 is described in the prior art (Polymer 47, 4893 (2006) Zhang et al.) As a comparative data showing the thermo-optical properties of various polymers, and is incorporated into the specification of the present invention.

Figure pat00030
Figure pat00030

표 2를 참조하면, 기존의 다양한 재료와 비교하여 본 발명의 우레탄 재료가 높은 열광학 효과를 나타내고 있음을 알 수 있다. Referring to Table 2, it can be seen that the urethane material of the present invention shows a high thermo-optical effect compared to various conventional materials.

우레탄 구조의 높은 열광학 효과는 분자간 수소결합에 기인되지만, 질소와 수소의 결합에 의한 근적외선 영역에서의 배가진동운동 흡수 띠는 광도파로 재료와 같은 영역에 광진행 손실을 발생시킬 수 있다. 이러한 현상은 탄소-수소 결합에 의해 나타나는 배가 진동흡수 손실에 비해 매우 높게 일어남으로써, 이를 극복하고자 수소결합은 여전히 존재하나 배가진동 운동영역의 흡수영역을 이동시키기 위해 동위원소 치환법을 도입하였다. 결과적으로 중수소 치환 폴리우레탄 재료는 심각한 광손실을 해결함으로써 광도파로 또는 열광학 재료로서 우수한 특성을 갖게 되는 것이다.The high thermo-optic effect of the urethane structure is due to the intermolecular hydrogen bonds, but the double vibration absorption band in the near infrared region by the nitrogen-hydrogen bond can cause light propagation loss in the same region as the optical waveguide material. This phenomenon is caused by the doubled vibration absorption loss caused by the carbon-hydrogen bond, so that the hydrogen bond is still present to overcome this, but isotope substitution method was introduced to move the absorption region of the double vibration vibration region. As a result, the deuterium substituted polyurethane material has excellent properties as an optical waveguide or thermo-optic material by solving severe light loss.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 반응식에 의하여 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and reaction schemes, and various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention.

Claims (10)

하기 화학식 2로 표시되는 아크릴 단분자 화합물:
[화학식 2]
Figure pat00031

상기 식에서, X, Y는 각각 O 또는 S이고, n은 1 ~ 4이다.
Acrylic monomolecular compound represented by the following formula (2):
(2)
Figure pat00031

Wherein X and Y are each O or S, and n is 1-4.
제1항에 있어서,
상기 화합물은 하기의 C-1, C-2, D-1, D-2 물질 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 아크릴 단분자 화합물:
Figure pat00032

The method of claim 1,
The compound is an acrylic monomolecular compound, characterized in that one selected from the following C-1, C-2, D-1, D-2 material:
Figure pat00032

청구항 제1항의 화학식으로부터 형성되고, 하기 화학식 4로 표시되는 아크릴 유도체 화합물:
[화학식 4]
Figure pat00033

상기 식에서, X, Y는 각각 O 또는 S이고, n은 1 ~ 4이고, R은 H 또는 CH3를 나타낸다.
An acrylic derivative compound formed from the chemical formula of claim 1 and represented by the following general formula (4):
[Chemical Formula 4]
Figure pat00033

Wherein X and Y are each O or S, n is 1 to 4, and R represents H or CH 3 .
제3항에 있어서,
상기 화합물은 하기의 G-1, G-2, G-3, G-4 물질 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 아크릴 유도체 화합물:
Figure pat00034

상기 식에서 n은 1 또는 2이다.
The method of claim 3,
The compound is an acrylic derivative compound, characterized in that one selected from the following G-1, G-2, G-3, G-4 material:
Figure pat00034

Wherein n is 1 or 2.
청구항 제1항 또는 제2항의 화학식 2 및 화학식 4 중에서 선택된 하나 이상의 화합물에 이소시아네이트 또는 이의 유도체 화합물을 반응시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄 화합물의 제조방법.
A method for producing a polyurethane compound, which is obtained by reacting at least one compound selected from formulas (2) and (4) of claim 1 or 2 with an isocyanate or derivative thereof.
제5항에 있어서,
상기 이소시아네이트 화합물은 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), p-페닐렌 디이소시아네이트(PPDI), 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트(NDI), 및 이소프렌 디이소시아네이트(IPDI)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 화합물의 제조방법.
The method of claim 5,
The isocyanate compounds include toluene diisocyanate (TDI), p-phenylene diisocyanate (PPDI), 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI), and isoprene diisocyanate (IPDI). Method for producing a polyurethane compound, characterized in that at least one selected from the group consisting of.
제5항에 있어서,
상기 폴리우레탄 화합물에서 질소(N)와 결합한 수소 또는 수소 전부가 중수소(D)로 치환된 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 화합물의 제조방법.
The method of claim 5,
Method for producing a polyurethane compound, characterized in that hydrogen or all of hydrogen bonded to nitrogen (N) in the polyurethane compound is substituted with deuterium (D).
이소시아네이트 화합물을 메타크릴레이트계 화합물과 반응시켜 얻어진 물질과, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 혼합하고, 중합개시제를 추가한 다음 이를 중합하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 필름의 제조방법.
[화학식 4]
Figure pat00035

상기 식에서, X, Y는 각각 O 또는 S이고, n은 1 ~ 4이고, R은 H 또는 CH3를 나타낸다.
A method for producing a polyurethane film, which is obtained by mixing a material obtained by reacting an isocyanate compound with a methacrylate compound and a compound represented by the following formula (4), adding a polymerization initiator, and then polymerizing it.
[Chemical Formula 4]
Figure pat00035

Wherein X and Y are each O or S, n is 1 to 4, and R represents H or CH 3 .
제8항에 있어서,
상기 이소시아네이트 화합물은 톨루엔 디이소시아네이트 또는 이소프렌 디이소시아네이트 물질이고, 상기 메타크릴레이트계 화합물은 2-하이드록실메타크릴레이트(HEMA)인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 필름의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The isocyanate compound is a toluene diisocyanate or isoprene diisocyanate material, the methacrylate-based compound is a method of producing a polyurethane film, characterized in that 2-hydroxyl methacrylate (HEMA).
제8항에 있어서,
상기 이소시아네이트 화합물을 메타크릴레이트계 화합물과 반응시켜 얻어진 물질에서 수소가 중수소(D)로 치환된 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 필름의 제조방법.
9. The method of claim 8,
A method for producing a polyurethane film, wherein hydrogen is substituted with deuterium (D) in a material obtained by reacting the isocyanate compound with a methacrylate compound.
KR1020120135237A 2012-11-27 2012-11-27 Sulfur Attached Polycyclic Polymers with High Refractive Index and Large Thermo-Optic Coefficient KR101306981B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120135237A KR101306981B1 (en) 2012-11-27 2012-11-27 Sulfur Attached Polycyclic Polymers with High Refractive Index and Large Thermo-Optic Coefficient

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120135237A KR101306981B1 (en) 2012-11-27 2012-11-27 Sulfur Attached Polycyclic Polymers with High Refractive Index and Large Thermo-Optic Coefficient

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110016550A Division KR101316079B1 (en) 2011-02-24 2011-02-24 Optical Polymer Materials with High Refractive Index and Large Thermo-Optic Coefficient

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130006394A true KR20130006394A (en) 2013-01-16
KR101306981B1 KR101306981B1 (en) 2013-09-10

Family

ID=47837426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120135237A KR101306981B1 (en) 2012-11-27 2012-11-27 Sulfur Attached Polycyclic Polymers with High Refractive Index and Large Thermo-Optic Coefficient

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101306981B1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100515391B1 (en) 2002-06-27 2005-09-15 주식회사 창우정밀화학 Polythiols and their use for Optical Plastic Lens
FR2845181A1 (en) 2002-09-27 2004-04-02 Thomson Licensing Sa METHOD FOR SELECTING ELEMENTS FROM A LIST WITH AUTOMATIC INSERTION OF ELEMENTS AND DEVICE IMPLEMENTING THE METHOD
US7144598B2 (en) 2002-12-17 2006-12-05 Vision-Ease Lens Rapid, thermally cured, back side mar resistant and antireflective coating for ophthalmic lenses
KR100573431B1 (en) 2003-07-14 2006-04-26 주식회사 창우정밀화학 Sulfur Containing Polyisocyanates and polythiourethane for Plastic Lens

Also Published As

Publication number Publication date
KR101306981B1 (en) 2013-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100944782B1 (en) High Refractive Index and High Impact Resistant Polythiourethane/Urea Material, Method of Manufacturing Same and Its Use In The Optical Field
US20030216537A1 (en) Low loss optical material
Kim et al. Preparation of UV-curable acryl resin for high refractive index based on 1, 5-bis (2-acryloylenethyl)-3, 4-ethylenedithiothiophene
CN106188387B (en) A kind of Tri- n -butyltin methacrylate azobenzene polymer and synthetic method with optical Response
KR20140072061A (en) Polymerizable inorganic particle-dispersing agent, inorganic/organic composite particles containing said polymerizable inorganic particle-dispersing agent, and inorganic/organic resin composite
ES2804199T3 (en) Silicone compatible compounds
KR101251778B1 (en) Novel fluorinated compounds, composition comprising the same and method for preparing of film using the same
KR20050047713A (en) Siloxane monomers containing trifluorovinylether group, sol-gel hybrid polymers prepared by using the siloxane monomers
KR101569344B1 (en) Photo-curable coating composition
Chen et al. Thermally stable transparent sol–gel based active siloxane–oligomer materials with tunable high refractive index and dual reactive groups
KR101306981B1 (en) Sulfur Attached Polycyclic Polymers with High Refractive Index and Large Thermo-Optic Coefficient
KR101316079B1 (en) Optical Polymer Materials with High Refractive Index and Large Thermo-Optic Coefficient
US20040065870A1 (en) Organic dye molecules and nonlinear optical polymeric compounds containing chromophores
WO2017183549A1 (en) Novel tetrathiaspiro compound, optical composition including same, and method for producing same
WO2020196140A1 (en) Polymerizable composition for optical materials
KR101831642B1 (en) Photo-curable coating composition
JP7234677B2 (en) Polyfunctional propargyl compound and optical composition containing same
Lee et al. Synthesis and characterization of poly (cyclohexylthioacrylate)(PCTA) with high refractive index and low birefringence for optical applications
KR102512514B1 (en) Thiol-ene polymer, preparing method thereof, and polymer film including the polymer
KR101005811B1 (en) Perfluorinated multi-acrylates with phosphate and the photo-curable components containing them
US8575249B2 (en) High heat-resistant polygermane compound with sulfur-containing organic group
KR100873986B1 (en) Aromatic acrylic compound and its preparation method, polymerizable resin composition comprising the same
KR20050060639A (en) New fluoro styrene monomer with epoxy group and polymers using it for waveguide materials
JP5759302B2 (en) Polymer comprising alicyclic structure and triazine structure, and transparent material comprising said polymer
CN117106126A (en) Preparation method of UV-cured acrylate film with high refractive index (containing double bonds)

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160906

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170830

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee