KR20130093393A - A method for preparing resin coating composition containing nano diamond powder and a coating method using the composition - Google Patents

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KR20130093393A
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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a resin coating agent, using diamond particle is provided to offer scratch resistance, weather resistance, UV resistance, and staining resistance by dispersed diamond particle. CONSTITUTION: A manufacturing method of a resin coating agent, using diamond particle comprises the steps of: dispersing nano diamond powder in a solvent by using bead milling; reacting the solution obtained by the previous step with a silane coupling agent having acrylate group, amine group, or mercapto propyl group as an organic functional group; and mixing the silane-added solution obtained by the previous step with monomer, oligomer compound, or silane precursor. The solvent above is C1-3 lower alcohol.

Description

다이아몬드 입자를 이용한 수지 코팅제의 제조방법과 이를 이용한 코팅방법{A method for preparing resin coating composition containing nano diamond powder and a coating method using the composition}A method for preparing resin coating composition containing nano diamond powder and a coating method using the composition}

본 발명은 다이아몬드 입자를 이용한 수지 코팅제의 제조방법과 이를 이용한 코팅방법에 관한 것으로 서, 더욱 상세하게는 나노 다이아몬드를 실란 커플링 에이전트를 이용하여 반응시킨 뒤 코팅용액과 혼합하여 코팅제를 제조하고, 이를 플라스틱 표면에 코팅함으로서 표면 경도를 높여 투명성을 우수하게 유지하면서도 내스크래치성, 내후성, UV 저항성 등을 향상시킴으로써 자동차 외장 부품 등에 적용할 경우 표면보호 효과가 우수하게 하는 수지 코팅제의 제조방법과 그를 이용한 코팅방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a resin coating agent using diamond particles and a coating method using the same. More specifically, the nanodiamond is reacted using a silane coupling agent and then mixed with a coating solution to prepare a coating agent. The method of manufacturing a resin coating agent and a coating using the same, which have excellent surface protection when applied to automobile exterior parts by improving the scratch resistance, weather resistance, and UV resistance while maintaining excellent transparency by coating the surface of the plastic It is about a method.

자동차의 외장부품은 경량화를 위해 플라스틱 소재의 사용이 증가하는 추세이며, 더불어 플라스틱 소재뿐만 아니라 금속 표면 위에 소재를 보호하기 위한 코팅을 적용하여 부품의 수명을 늘리는 방향의 개발이 활발히 진행되고 있다. 특히, 자동차에서 유리 소재는 외장 부품 중 많은 부분을 차지하고 있는 있으며 비중이 3.5 정도로 자동차의 중량에서 차지하는 비율이 상당한 부품이다. 따라서 자동차의 유리를 투명한 소재의 플라스틱(비중 1.2)으로 대체하여 경량화를 이루고자 하는 연구가 활발이 진행되고 있으며, 일부 상용화된 기술도 있다. 그러나 투명한 플라스틱 소재가 가지고 있는 한계로서 내마모성(내스크래치성)이 약하고, 태양광에 의한 변색이 일어나는 등에 문제가 있어 사용상의 많은 제약이 있다.The use of plastic materials to increase the weight of automobile exterior parts is increasing, and the development of the direction of extending the life of components by applying a coating to protect the material on the metal surface as well as the plastic material is being actively progressed. In particular, glass materials in automobiles account for a large part of the exterior parts, and the proportion of the automobile parts in the weight of automobiles is about 3.5. Therefore, research is being actively conducted to replace the glass of automobiles with plastic of specific material (specific gravity 1.2) to achieve light weight, and there are some commercially available technologies. However, as a limitation of the transparent plastic material, wear resistance (scratch resistance) is weak, there is a problem such as discoloration caused by sunlight, there are many restrictions on use.

이를 해결하기 위해, 투명 플라스틱 표면 위에 다양한 코팅을 적용하여 내마모성(내스크래치성)을 향상 시키는 동시에 태양광 및 다양한 외부 환경변화에도 물성의 변화가 최소하기 위한 코팅이 연구, 적용되고 있다. 대표적으로 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 소재 위에 플라즈마 증착법을 이용하여 코팅막을 형성하거나 SiO2 계열의 도료를 코팅 습식방법으로 코팅하고 있는 기술이 많이 적용되고 있다. In order to solve this problem, coatings have been researched and applied to improve the wear resistance (scratch resistance) by applying various coatings on the transparent plastic surface and to minimize the change of physical properties even in sunlight and various external environmental changes. Representatively, a technique of forming a coating film by using a plasma deposition method on a polycarbonate (PC) material or coating a SiO 2 based paint by a coating wet method has been applied.

종래에는 상용 폴리테트라플루로르에틸렌(PTFE) 코팅액과 같이 실란 처리된 나노 다이아몬드 분말의 분산액을 혼합한 용액을 코팅제로 사용하여 마찰특성을 개선하였는데, 그 일례로 본 출원인의 한국공개특허 제2010-0103242호에서는 나노 다이아몬드 분말을 극성 유기용매에 분산시키는 제1공정과 제1공정에서 얻어진 분산용액을 실란 커플링제와 혼합하는 제2공정, 여기서, 실란 커플링제는 유기 관능기로 메르캅토기, 아미노기 중에서 적어도 어느 하나를 가짐; 및 제2공정에서 얻어진 실란 처리용액을 유성 PTFE 코팅액과 혼합하는 제3공정을 포함하며 PTFE 코팅제를 코팅하는 공정과 PTFE 코팅제를 자연 또는 열풍 건조 후 열처리하는 공정을 포함하는 PTFE 코팅제 제조방법 및 사용방법이 제안되어 있다. 그러나 이 발명에 사용된 PTFE계열 복합수지의 경우 투명성이 부족하여 투명 수지에 사용할 수 없으며, 모재 자체의 경도가 매우 낮아 보호피막으로의 응용이 불가능하다. 또한 화학적 결합을 통해 피막을 얻을 수 없기 때문에 200도 이상의 고온에서 가열 소결을 해야 하는데, 이 온도는 투명 창에 사용할 수 있는 PC또는 PMMA의 녹는점에 비해 크게 높은 온도이기 때문에 투명수지에의 적용이 불가능하기 때문에 PC 및 PMMA 등의 투명고분자에 사용 가능한 재료의 개발이 필요한 실정이었다. Conventionally, friction characteristics were improved by using a solution in which a dispersion solution of silane-treated nanodiamond powders, such as a commercial polytetrafluoroethylene (PTFE) coating solution, was used as a coating agent. As an example, Korean Patent Application Publication No. 2010-0103242 No. 2, wherein the nanodiamond powder is dispersed in a polar organic solvent, a first step and a second step of mixing the dispersion solution obtained in the first step with a silane coupling agent, wherein the silane coupling agent is an organic functional group, at least from a mercapto group or an amino group. Having either; And a third step of mixing the silane treatment solution obtained in the second step with an oil-based PTFE coating solution, and a method of coating and coating a PTFE coating agent and heat-treating the PTFE coating agent after natural or hot air drying. Is proposed. However, the PTFE-based composite resin used in the present invention cannot be used in a transparent resin due to lack of transparency, and the hardness of the base material itself is very low, making it impossible to apply the protective film. In addition, since the film cannot be obtained through chemical bonding, it must be heated and sintered at a high temperature of 200 degrees or higher. Since it is impossible to develop a material that can be used for transparent polymers such as PC and PMMA.

또한, 한국공개특허 제2008-0093625호는 실란 커플링제를 이용하여 나노 다이아몬드 분말의 분산성 향상시키는 기술이 제안되어 있으나, 실란 커플링제를 매개로 나노 다이아몬드와 PTFE 간 부착력이 향상시킴에 의해 PTFE 코팅제의 내마모성 및 저마찰성을 동시에 더욱 향상시킬 수 있을 것이라는 점 등은 고려되지 않았다.In addition, Korean Laid-Open Patent No. 2008-0093625 proposes a technique for improving dispersibility of nanodiamond powder using a silane coupling agent. However, PTFE coating agent is improved by improving adhesion between nanodiamond and PTFE through a silane coupling agent. It is not considered that the wear resistance and the low friction of the same can be further improved simultaneously.

그 외에도, 일본공개특허 제2008-0183640호에서는 다이아몬드 입자의 표면층을 친수화 또는 소수화 혹은 비다이아몬드 탄소화 처리에 의해서 표면 개질한 D50치 평균 입경이 1000 nm이하의 정립된 미세 다이아몬드 분체 준비 단계와 표면 개질된 다이아몬드 입자를 성형 수지의 모노머 또는 올리고머를 포함한 성형 원료 체내에 분산시키는 단계와 성형 수지의 모노머 또는 올리고머를 중합시켜 수지 성형체로 하는 단계를 포함하는 다이아몬드 분산 합성수지 성형 재료 및 그 제조방법이 제안되어 있고, 한국공개특허 제2008-0093625호에서는 유기 용매에 나노다이아몬드를 혼합 후 비드밀링하여 나노다이아몬드 분산액을 제조하고, 분산액에 실란화합물을 첨가한 후 혼합 코팅 용액을 제조하며 알루미늄 합금에 코팅한 후 열처리 단계을 포함하는 코팅 방법이 제안되어있으나, 이들 기술은 다이아몬드 입자를 이용하여 표면특성을 향상시키는 것이기는 하지만 다양한 물성 개선과 상용성, 표면 부착성, 내구성 등을 모두 만족시키지 못하여 개선의 여지가 많았다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-0183640 discloses a step of preparing and preparing a fine diamond powder having an average particle diameter of 1000 nm or less in which the surface layer of the diamond particles is surface-modified by hydrophilization, hydrophobization, or non-diamond carbonization. A diamond-dispersed synthetic resin molding material and a method for producing the same are proposed, which include dispersing modified diamond particles in a molding raw material body including monomers or oligomers of the molding resin and polymerizing monomers or oligomers of the molding resin into a resin molding. In Korean Laid-Open Patent No. 2008-0093625, nanodiamonds are mixed with an organic solvent and then bead milled to prepare a nanodiamond dispersion, a silane compound is added to the dispersion, a mixed coating solution is prepared, and an aluminum alloy is coated and then heat treated. Coating method comprising the steps Afterwards. However, these techniques will improve the surface properties by using a diamond particles but mothayeo not satisfy all of the various physical property improvements and compatibility, surface adhesiveness, and durability were room for improvement.

이에 본 발명에서는 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 한국공개특허 제2010-0103242호의 후속 연구로서 다이아몬드 입자를 보다 효과적으로 적용하여 물성을 극대화시킬 수 있는 방법을 연구하던 중 실란 처리용액에 특정 성분을 추가 하는 경우 현저한 물성 개선효과가 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.Accordingly, in the present invention, in order to solve the problems of the prior art, as a follow-up study of Korea Patent Publication No. 2010-0103242, while studying the method to maximize the physical properties by applying the diamond particles more effectively, the specific component in the silane treatment solution When added to know that there is a significant physical properties improvement effect was completed the present invention.

따라서 본 발명은 다이아몬드 입자가 분산되어 표면의 내스크래치성과 내후성, UV 저항성, 내오염성 등이 크게 개선된 다이아몬드 입자를 이용한 수지 코팅제의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for preparing a resin coating agent using diamond particles in which diamond particles are dispersed and greatly improved in scratch resistance, weather resistance, UV resistance, and stain resistance.

또한, 본 발명은 다이아몬드가 입자가 분산된 코팅액의 입자 크기를 조절하고 분산 효과가 우수하게 한 수지 코팅제를 코팅하여 내스크래치성과 내오염성 및 내후성이 우수하게 되도록 하는 수지 코팅방법을 제공하는데 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a resin coating method in which the diamond is coated with a resin coating agent to control the particle size of the coating liquid in which the particles are dispersed and the dispersion effect is excellent to provide excellent scratch resistance, stain resistance and weather resistance. .

위와 같은 본 발명이 과제 해결을 위해, 본 발명은 나노 다이아몬드 분말을 비드밀링을 이용하여 용매에 분산시키는 제1공정; 상기 제1공정에서 얻어진 분산용액에 아크릴레이트기, 아민기, 또는 메르캅토 프로필기를 유기 관능기로 가지는 실란 커플링제를 첨가하여 반응시키는 제2공정; 및 상기 제2공정에서 얻어진 실란 첨가 용액을 모노머, 올리고머 화합물 또는 실란전구체와 혼합하는 제3공정을 포함하는 다이아몬드 입자를 이용한 수지 코팅제의 제조방법을 제공한다.In order to solve the present invention as described above, the present invention is a first step of dispersing nanodiamond powder in a solvent using bead milling; A second step of adding and reacting a silane coupling agent having an acrylate group, an amine group, or a mercapto propyl group with an organic functional group to the dispersion solution obtained in the first step; And a third step of mixing the silane addition solution obtained in the second step with a monomer, an oligomeric compound or a silane precursor.

또한 본 발명은 상기와 같이 제조된 코팅제를 수지에 코팅하고 열 건조 후 자외선, 또는 열을 이용해 경화시키는 수지 코팅제의 코팅방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a coating method of the resin coating agent to coat the resin prepared as described above to the resin and to cure using ultraviolet rays or heat after heat drying.

본 발명에 따라 제조되는 수지 코팅제는 란 커플링제를 사용함으로 인해 나노 다이아몬드 분말의 분산 특성이 우수하게 변화될 뿐만 아니라, 나노다이아몬드와 모재사이의 결합성이 향상되어 종래보다 향상된 경도를 보이며, 이로인해 코팅 막 표면의 스크래치의 발생을 막을 수 있다. The resin coating agent prepared according to the present invention not only changes the dispersing property of the nanodiamond powder due to the use of the lan coupling agent, but also improves the bond between the nanodiamond and the base material, thereby showing an improved hardness than before. It is possible to prevent the occurrence of scratches on the surface of the coating film.

또한 본 발명에 따라 제조되는 코팅제를 코팅하는 경우 기존 코팅제들이 가지고 있는 복잡한 단계의 제조 공정을 단순화하면서도, 내마모성, 내화학성 및 내후성이 향상된 투명 코팅제를 제조할 수 있다. In addition, when coating the coating prepared according to the present invention, while simplifying the complicated manufacturing process of the existing coatings, it is possible to prepare a transparent coating with improved wear resistance, chemical resistance and weather resistance.

또한, 본 발명에 따라 제조되는 코팅제의 경우 비드 밀링과 실란 커플링제 처리를 통한 나노다이아몬드 입자의 크기 감소로 코팅막의 투명성을 향상시킬 수 있으며, 실란 커플링제와 나노다이아몬드의 소수성 성향으로 인해 친수성 성향을 가지는 아크릴 계열 기지와 결합, 땀, 지문 등에 의한 오염을 방지하는 효과가 생긴다. In addition, the coating agent prepared according to the present invention can improve the transparency of the coating film by reducing the size of the nanodiamond particles through the bead milling and silane coupling agent treatment, the hydrophilic tendency due to the hydrophobic nature of the silane coupling agent and the nanodiamond Branches are combined with acrylic bases to prevent contamination by sweat, fingerprints and the like.

그 외에도, 본 발명에 따라 제조된 코팅제를 코팅시키는 경우 코팅된 제품의 태양광 노출에 의한 황변 및 백화 현상을 억제하여 투명성을 유지하고 상품성을 향상시키는 효과를 가져 올 수 있다.In addition, when coating the coating agent prepared according to the present invention can suppress the yellowing and whitening of the coated product due to sunlight exposure can maintain the transparency and improve the merchandise.

도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예 1, 2에 따라 실란 처리되기 전의 나노 다이아몬드 입자들과, 실란처리 후의 나노 다이아몬드 입자들에 대한 FT-IR 분석 결과 그래프이다.
도 2는 본 발명에서의 실시예 1, 비교예 1에 따른 제타포텐셜 측정결과 그래프이다.
도 3a는 나노 다이아몬드 입자가 첨가되지 않은 시편에 대한 마찰테스트 후 경계면을 나타낸 사진이고, 도 3b 는 나노 다이아몬드가 0.8% 첨가된 시편에 대한 마찰테스트 후 경계면의 사진이며, 도 3c 는 실란 처리된 나노 다이아몬드가 0.8% 첨가된 시편에 대한 마찰테스트 후 경계면의 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예에 대한 UV-visibility 투과율 테스트 데이터이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예, 비교예 1 및 비교예 2에 관한 마이크로 비커스경도 측정 결과값을 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예에 의 코팅제품과 시중 제품에 대한 내마모성 비교 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a graph of FT-IR analysis results of nanodiamond particles before silane treatment and nanodiamond particles after silane treatment according to Examples and Comparative Examples 1 and 2 of the present invention.
2 is a graph of zeta potential measurement results according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
Figure 3a is a photograph showing the interface after the friction test on the specimen without the addition of nanodiamond particles, Figure 3b is a photograph of the interface after the friction test on the specimen added with 0.8% nanodiamond, Figure 3c is a silane-treated nano A photograph of the interface after a friction test on 0.8% diamond added specimens.
4 is UV-visibility transmittance test data for an embodiment according to the present invention.
5 is a graph showing the results of measuring the micro-Vickers hardness of Example, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 according to the present invention.
Figure 6 is a graph showing the wear resistance comparison results for the coated product and the commercial product according to the embodiment of the present invention.

이하 본 발명을 하나의 구현예로서 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail as an embodiment.

본 발명은 나노 다이아몬드 분말을 비드밀링을 이용하여 용매에 분산시키는 제1공정; 상기 제1공정에서 얻어진 분산용액에 아크릴레이트기, 아민기, 또는 메르캅토 프로필기를 유기 관능기로 가지는 실란 커플링제를 첨가하여 반응시키는 제2공정; 및 상기 제2공정에서 얻어진 실란 첨가 용액을 모노머, 올리고머 화합물 또는 실란전구체와 혼합하는 제3공정을 거쳐 수지 코팅제를 제조한다.The present invention comprises a first step of dispersing nanodiamond powder in a solvent using bead milling; A second step of adding and reacting a silane coupling agent having an acrylate group, an amine group, or a mercapto propyl group with an organic functional group to the dispersion solution obtained in the first step; And a third step of mixing the silane addition solution obtained in the second step with a monomer, an oligomer compound, or a silane precursor.

본 발명의 나노 다이아몬드 분말을 비드밀링을 이용하여 용매에 분산시키는 제1공정에서 나노 다이아몬드 분말은 극성 또는 무극성 용매에 분산된다. 예로서, 나노 다이아몬드 분말로는 입경 10~400nm의 분포를 갖는 분말이 사용될 수 있으며, 이때 용매로는 알코올, 물 또는 그 혼합물이 사용될 수 있다. 알코올로서 바람직하게는 아이소프로필알코올(Isopropyl Alcohol) 또는 부틸알코올(Butyl Alcohol)이 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게는 실란 커플링제의 실록산 반응을 위하여 상기 알코올에 증류수 0 ~ 10% 를 혼합한 후 산 또는 염기를 이용하여 pH 3 ~ 10 으로 적정하여 밀링을 실시할 수 있다. 용액이 산성을 띌 경우 2공정에 있어 물에 의한 실란커플링제의 반응을 촉진시키며 밀링 시 입자의 크기를 작게 유지하고 용액의 분산안정성을 높이는 특성을 보이며, 용액이 염기성을 보일 경우 밀링 후 얻어지는 입자의 크기를 좀 더 크게 조절할 수 있다. 나노 다이아몬드 분말은 상기 용매로 제조된 용액 100 중량부에 대하여 1~30 중량부 첨가되는 것이 좋은데, 용액 100 중량부에 대하여 나노 다이아몬드 분말이 1 중량부 미만일 경우 밀링 효율이 낮고, 30 중량부 초과시 입자 밀도의 증가로 밀링 효율이 떨어지는 단점이 있다.In the first step in which the nanodiamond powder of the present invention is dispersed in a solvent using bead milling, the nanodiamond powder is dispersed in a polar or nonpolar solvent. For example, a powder having a particle size of 10 to 400 nm may be used as the nanodiamond powder, and alcohol, water, or a mixture thereof may be used as the solvent. As alcohol, isopropyl alcohol or butyl alcohol may be preferably used. More preferably, for the siloxane reaction of the silane coupling agent, 0-10% of distilled water may be mixed with the alcohol, followed by milling by titrating to pH 3-10 using an acid or a base. When the solution is acidic, it promotes the reaction of the silane coupling agent by water in the two-step process, keeps the particle size small when milling, and improves dispersion stability of the solution. You can adjust the size of the. The nanodiamond powder may be added in an amount of 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the solution prepared with the solvent. When the nanodiamond powder is less than 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the solution, the milling efficiency is low, and the particles are more than 30 parts by weight. There is a disadvantage that the milling efficiency is lowered due to the increase in density.

상기 밀링에 사용되는 비드의 직경은 0.1 ~ 1mm인 것이 바람직하다. 비드의 직경이 0.1mm 미만인 경우 밀링 효율은 좋으나 밀링 후 비드 사이에 발생하는 삼투압에 의해 분리가 어려워 손실이 크며, 1mm 초과의 경우 밀링 효율이 떨어져 나노 크기의 입자를 얻는 것이 불가능하다. 비드의 재질은 다이아몬드에 의해 마모되는 양이 작아야 하므로 세라믹 재질로 하는 것이 좋으며, 더 바람직하게는 지르코니아 비드가 사용될 수 있다.The diameter of the beads used for the milling is preferably 0.1 ~ 1mm. When the diameter of the beads is less than 0.1mm, the milling efficiency is good, but the separation is difficult due to the osmotic pressure generated between the beads after milling, and the loss is large. The material of the bead should be made of a ceramic material because the amount to be worn by the diamond is small, more preferably zirconia beads can be used.

본 발명에서 상기 제1공정에서 얻어진 분산용액에 아크릴레이트기, 아민기, 또는 메르캅토 프로필기를 유기 관능기로 가지는 실란 커플링제를 첨가하여 반응시키는 제2공정을 통해 상기 비드 밀링을 통해 제조된 나노 다이아몬드 용액은 보다 효과적인 분산과 표면특성 향상을 위해 실란 커플링제로 처리된다. 실란 처리는 용액에 물이 포함되지 않은 경우 제조된 다이아몬드 혼합용액을 60 ~ 120 ℃ 에서 4~10 시간 교반하는 방법을 사용할 수 있으며, 물이 첨가된 경우 용액의 산도를 pH 3 ~ 6 으로 유지한 후 실란커플링제를 조금씩 첨가하는 방법으로 이루어질 수 있다. Nanodiamond prepared by the bead milling through the second step of adding and reacting a silane coupling agent having an acrylate group, an amine group, or a mercapto propyl group as an organic functional group to the dispersion solution obtained in the first step in the present invention The solution is treated with a silane coupling agent for more effective dispersion and improved surface properties. The silane treatment may use a method of stirring the prepared diamond mixed solution at 60 to 120 ° C. for 4 to 10 hours when the solution does not contain water, and maintains the acidity of the solution at pH 3 to 6 when water is added. After the silane coupling agent may be added in small portions.

이때, 상기 실란 커플링제의 첨가량은 나노 다이아몬드 분말의 입도에 따른 표면적에 주로 좌우되나, 나노 다이아몬드 분말 100 중량부에 대하여 0.1~10 중량부이면 대부분의 나노 다이아몬드 입자들 표면에 단일층을 형성하는데 충분하며, 0.1 중량부 미만이면 나노 다이아몬드 입자들 전부에 단일층을 형성하지 못하고, 10 중량부를 초과하면 과량의 실란이 남게 되므로 바람직하지 않다.In this case, the amount of the silane coupling agent added mainly depends on the surface area according to the particle size of the nanodiamond powder, but 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the nanodiamond powder is sufficient to form a single layer on the surface of most nanodiamond particles. If it is less than 0.1 part by weight, a single layer may not be formed on all of the nanodiamond particles, and if it is more than 10 parts by weight, an excess of silane will be left.

상기 실란커플링제를 반응시키는 경우 반응온도를 60~120℃로 유지하는 이유는 실란 커플링제의 가수분해 반응을 유도하여 나노 다이아몬드 입자들을 효과적으로 둘러싸기 위함인데, 60℃ 미만 시 충분한 반응성을 확보할 수 없기 때문이다. 또한, 상기 교반 시간이 4시간 미만 시 가수분해 반응이 불충분하고, 10시간 초과 시 용매가 휘발하여 용매에 대한 나노 다이아몬드 분말의 함량비가 크게 변하는 문제점이 발생한다. 물이 첨가된 용액을 사용하는 경우 용액의 상태가 산성으로 유지되는 이유는 실란커플링제의 반응 시 물에 의한 가수분해 반응을 촉진하기 위함이다. The reason why the reaction temperature is maintained at 60 to 120 ° C. when the silane coupling agent is reacted is to induce a hydrolysis reaction of the silane coupling agent to effectively surround the nanodiamond particles. Because it is not. In addition, when the stirring time is less than 4 hours, the hydrolysis reaction is insufficient, and when more than 10 hours, the solvent is volatilized, thereby causing a problem that the content ratio of the nanodiamond powder to the solvent is greatly changed. The reason why the state of the solution is kept acidic when using a solution to which water is added is to promote the hydrolysis reaction by water during the reaction of the silane coupling agent.

본 발명에서 사용되는 상기 실란 커플링제로는 제 1유기 관능기로 메톡시기를 제2 유기 관능기로는 아크릴레이트기, 아민기, 또는 메르캅토프로필기를 가지는 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 그 바람직한 예로서는, 메타아크릴록시 프로필 트라이 메톡시 실란(Methacryloxy propyl trimethoxy silane)이 사용될 수 있다. 이로한 실란 커플링제는 무기 관능기로 나노 다이아몬드 입자와의 결합력이 우수한 메톡시기 및 실란기를 포함하고 있으며, 반대쪽에는 아크릴기를 가지고 있어 아크릴 기지와의 결합성이 매우 좋은 특성을 나타낸다.As the silane coupling agent used in the present invention, those having a methoxy group as the first organic functional group and an acrylate group, an amine group, or a mercaptopropyl group as the second organic functional group may be preferably used. As a preferred example thereof, Methacryloxy propyl trimethoxy silane may be used. This silane coupling agent contains a methoxy group and a silane group excellent in binding strength with nanodiamond particles as an inorganic functional group, and has an acrylic group on the opposite side, and exhibits very good bonding property with an acrylic base.

본 발명의 상기 제2공정에서 얻어진 실란 첨가 용액을 모노머, 올리고머 화합물 또는 실란전구체와 혼합하는 제3공정에서는 상기 실란 처리된 나노 다이아몬드 분산용액은 아크릴계의 모노머 또는 올리고머나 실란 전구체와 혼합되어 코팅제로 제조된다. 이러한 기술은 한국특허공개 제2010-0103242호 등 종래기술과는 달리 투명성을 가지는 모재를 사용하며, 모노머의 아크릴기와 실란의 아크릴기, 메톡시기가 공중합을 통해 결합하기 때문에 기존 PTFE 기반의 열 소결형 고분자에 비해 보다 강한 경화효과를 보일 수 있게 된다. 이는 예컨대, 자동차용 외장 부품 중 유리를 대체하기 위해 투명한 플라스틱 소재 (PC, PMA 등)이 가지고 있는 내마모성을 개선하기 위한 투명한 코팅 기술을 실현하기 위해 도입된 기술이다.In the third step of mixing the silane addition solution obtained in the second step of the present invention with a monomer, oligomeric compound or silane precursor, the silane-treated nanodiamond dispersion solution is mixed with an acrylic monomer or oligomer or silane precursor to prepare a coating agent. do. Unlike the prior art such as Korean Patent Publication No. 2010-0103242, such a technology uses a base material having transparency, and since the acrylic group of the monomer, the acrylic group of the silane, and the methoxy group are bonded through copolymerization, the conventional PTFE-based thermal sintering type Compared with the polymer, a stronger curing effect can be shown. This is a technology introduced to realize a transparent coating technology for improving wear resistance of transparent plastic materials (PC, PMA, etc.), for example, to replace glass in automotive exterior parts.

이때 사용되는 아크릴계의 모노머 또는 올리고머로서는 화학반응을 통해 우레탄 또는 아크릴 계열의 중합물을 형성하는 재료는 모두 사용할 수 있으며, 바람직하게는 DPHA(Dipentaerythritol Hexaacrylat) 또는 PETA(Pentaerythritol Tetraacrylate)가 사용될 수 있다. 실란 전구체로서는 (3-glycidoxypropyl)trimethoxysilan, (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane, (3-Aminopropyl)trimethoxysilane, 3-Methacryloxy propyl trimethoxy silane 중에서 선택된 것이 사용될 수 있다. 바람직하게는 3-Methacryloxy propyl trimethoxy silane 를 사용하는 것이 좋다. 이러한 모노머 또는 올리고머나 실란 전구체는 나노다이아몬드와 고분자 기지와의 접합성을 좋게 해 코팅층 자체의 물성을 향상시키고, 코팅 표면에 친수성 또는 발수성을 부여하는 것을 목적으로 사용되는 것으로서 실란 첨가용액에 사용된 나노다이아몬드 100 중량부에 대해 0.1 ~ 10중량부로 사용할 수 있다. 만일 0.1 중량부 미만이면 나노 다이아몬드 입자들 전부에 단일층을 형성하지 못하고, 10 중량부를 초과하면 과량의 실란이 남게 되므로 바람직하지 않다 At this time, as the acrylic monomer or oligomer to be used, any material that forms a urethane or acrylic polymer through chemical reaction may be used, and preferably, DPHA (Dipentaerythritol Hexaacrylat) or PETA (Pentaerythritol Tetraacrylate) may be used. As the silane precursor, one selected from (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilan, (3-Mercaptopropyl) trimethoxysilane, (3-Aminopropyl) trimethoxysilane, and 3-Methacryloxy propyl trimethoxy silane can be used. Preferably, 3-Methacryloxy propyl trimethoxy silane may be used. These monomers or oligomers or silane precursors are used for the purpose of improving the adhesion between nanodiamonds and the polymer matrix to improve the physical properties of the coating layer itself and to impart hydrophilicity or water repellency to the coating surface. It can be used in 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight. If it is less than 0.1 part by weight, a single layer may not be formed on all of the nanodiamond particles, and if it is more than 10 parts by weight, an excess of silane will be left.

본 발명에 따르면 제3공정에서 바람직하게는, 상기 실란 처리된 다이아몬드는 전체 코팅제 중에 0.1 ~ 5 중량%로 혼합되도록 한다. 상기 혼합량이 0.1중량% 미만일 경우 나노 다이아몬드 함량이 불충분하여 표면 강화 효과가 떨어지고, 5 중량% 초과 시에는 강화효과가 다시 감소하는 경향이 있다.According to the present invention preferably in the third step, the silane treated diamond is to be mixed at 0.1 to 5% by weight in the total coating. When the mixing amount is less than 0.1% by weight, the nanodiamond content is insufficient, so that the surface strengthening effect is lowered, and when the amount exceeds 5% by weight, the strengthening effect tends to decrease again.

본 발명에 따르면, 이러한 제3공정의 혼합 과정에서 첨가제로서 자외선 경화제, 레벨링제, 소포제, UV 안정화제, UV 흡수제 등을 첨가하며, 용매의 양 조절을 통해 코팅에 적합한 점도로 조절될 수 있다. According to the present invention, an ultraviolet curing agent, a leveling agent, an antifoaming agent, a UV stabilizer, a UV absorber, and the like are added as additives in the mixing process of the third process, and can be adjusted to a viscosity suitable for coating by controlling the amount of the solvent.

이와 같이 본 발명에 따라 제조된 코팅제는 실란 커플링제가 무기 관능기로서 나노 다이아몬드 입자와의 결합력이 우수한 메톡시기와 실란기를 포함하고 있으며, 반대쪽에는 아크릴기를 가지고 있어 코팅하고자 하는 수지와의 결합성이 매우 좋다. 특히 제3공정에서 사용되는 아크릴계의 모노머 또는 올리고머와 실란 전구체는 경화 반응 중 실란 전구체와 모노머의 아크릴레이트 간의 공중합 반응과 확산 등을 통해 기존에 비해 향상된 결합 강도를 얻을 수 있다. 이와 같이 향상된 결합강도로 인해 고분자 내부에 다이아몬드 입자가 강하게 고정되게 되고, 모재의 경도와 인성, 내찰상성을 크게 향상시키게 된다. 또한 실란처리를 통해 나노다이아몬드 입자의 크기가 작게 유지됨으로 인해 투명성이 우수하게 유지되는 특징을 가진다.As described above, the coating agent prepared according to the present invention includes a methoxy group and a silane group having a high bonding force with nanodiamond particles as the silane coupling agent as an inorganic functional group. good. In particular, the acrylic monomer or oligomer used in the third process and the silane precursor can obtain improved bond strength compared to the existing through the copolymerization reaction and diffusion between the silane precursor and the acrylate of the monomer during the curing reaction. As a result of the improved bonding strength, the diamond particles are strongly fixed inside the polymer, thereby greatly improving the hardness, toughness and scratch resistance of the base material. In addition, since the size of the nanodiamond particles is kept small through the silane treatment, the transparency is excellently maintained.

한편, 본 발명에 따라 제조된 코팅제는 수지에 코팅하는 경우 통상의 방법, 예컨대 스핀코팅, 바코팅, 흘림코팅, 그라비아코팅, 스프레이코팅 등의 방법으로 코팅하고 이렇게 코팅이 완료된 후에는 열 건조 후 자외선 또는 열을 이용해 경화시켜서 코팅하면 바람직한 코팅 상태를 얻을 수 있다. 바람직하게는 코팅이 완료된 후 적외선 건조를 통해 용매를 휘발시키고 나서 자외선 조사장치를 통해 10 ~ 60초간 경화시키는 방법으로 코팅할 수 있다. On the other hand, the coating agent prepared according to the present invention is coated in a conventional method, such as spin coating, bar coating, shedding coating, gravure coating, spray coating, etc., when the coating on the resin and after the coating is completed by UV drying after heat drying Alternatively, the coating may be obtained by curing with heat to obtain a desirable coating state. Preferably, after the coating is completed, the solvent may be volatilized by infrared drying and then coated by curing with UV irradiation apparatus for 10 to 60 seconds.

이렇게 코팅된 후 코팅 표면은 표면경도 강화를 통해 스크래치 예방 효과가 있으며 내후성, 내오염 특성이 현저하게 강화된 코팅 상태로 플라스틱 성형품 상에 형성된다.After the coating is coated, the surface of the coating is formed on the plastic molded article in a state of coating that has a scratch prevention effect through reinforcement of surface hardness and remarkably enhanced weather resistance and stain resistance.

본 발명에 따른 코팅제의 코팅이 적용되는 수지로서는 예컨대 PC, PMMA, PAI, ABS, PE 등의 수지에 적용 가능하며, 예컨대 자동차용 유리재료를 대체하기 위한 플라스틱 소재 및 하이그로시 코팅 등과 같이 특히 투명성 코팅이 요구되는 성형품 등에 바람직하게 적용될 수 있다.
As a resin to which the coating of the coating agent according to the present invention is applied, for example, it is applicable to resins such as PC, PMMA, PAI, ABS, PE, and the like, for example, transparent coatings such as plastic materials and high-gloss coatings for replacing automotive glass materials. It can be preferably applied to the molded article required.

이하 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples.

실시예Example

부틸알코올에 나노 다이아몬드 분말을 4wt%의 비율로 혼합하여 0.3mm 직경의 지르코니아 비드로 4시간 밀링하여 분산용액을 제조한 후, 제조된 분산용액에 나노 다이아몬드 분말 대비 4 중량비의 3-Methacryloxy propyl trimethoxy silane 을 첨가 후, 70 ℃로 중탕한 상태에서 5시간 동안 교반하였다.After the nanodiamond powder was mixed with butyl alcohol at a ratio of 4wt%, milled with 0.3mm diameter zirconia beads for 4 hours to prepare a dispersion solution, and then, 3Methacryloxy propyl trimethoxy silane having a weight ratio of 4 wt. After the addition, the mixture was stirred for 5 hours in a state of hot water at 70 ° C.

아크릴계열 코팅액으로는 상용 하드코팅제로 많이 쓰이는 다관능 아크릴레이트 코팅제를 사용하였으며, DPHA (Dipentaerythritol hydroxy pentaacrylate) 30g, PETA(Pentaerythritol triacrylate) 10g, 광개시제로 Irgacure 184 3g, 용제로는 부틸 아세테이트 10g 을 사용하였으며 위에서 제조된 다이아몬드 분산 용액을 각각 2, 4, 6, 8, 10, 20, 30g 혼합하였다.As the acrylic coating solution, a polyfunctional acrylate coating commonly used as a commercial hard coating agent was used, 30 g of DPHA (Dipentaerythritol hydroxy pentaacrylate), 10 g of PETA (Pentaerythritol triacrylate), Irgacure 184 3 g as a photoinitiator, and 10 g of butyl acetate as a solvent. The diamond dispersion solution prepared above was mixed with 2, 4, 6, 8, 10, 20 and 30 g, respectively.

점도를 동일하게 하기 위해 부틸 알코올을 각각 28, 26, 22, 20, 10, 0g 혼합한 후 패이스트 믹서로 교반하여 코팅제를 제조하고 UV 첨가제를 첨가하여 코팅제를 제조하였다.
In order to make the viscosity the same, butyl alcohol was mixed with 28, 26, 22, 20, 10, and 0g, respectively, and then stirred with a paste mixer to prepare a coating, and a UV additive was added to prepare a coating.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예와 동일하게 코팅제를 제조하되 나노 다이아몬드 입자를 첨가하지 않고 코팅제를 제조하였다.
A coating agent was prepared in the same manner as in Example, but the coating agent was prepared without adding nanodiamond particles.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예와 동일하게 코팅제를 제조하되 실란을 처리하지 않은 나노 다이아몬드 입자를 첨가하여 코팅제를 제조하였다.
A coating agent was prepared in the same manner as in Example, but the coating agent was prepared by adding nanodiamond particles not treated with silane.

비교예 3Comparative Example 3

상기 실시예와 동일 공정으로 실시하되 한국특허공개 제2010-0103242호이 실시예에서 사용된 바와 같이 PTFE 코팅액을 사용하여 코팅제를 제조하였다.
The coating process was carried out using the PTFE coating solution as used in the same procedure as in the above example, but was disclosed in Korea Patent Publication No. 2010-0103242.

실험예Experimental Example

상기 제조된 실시예의 코팅제를 1000rpm 으로 Spin coating한 후 70 ℃ 적외선 램프를 이용하여 10초간 건조시킨 후 300W UV 램프를 이용하여 3분간 경화시켰다. 코팅된 시편은 상기 코팅액 대비 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 2.0, 3.0 중량비의 다이아몬드 고형분을 함유하고 있다. Spin coating the coating agent of the prepared example at 1000rpm and then dried for 10 seconds using a 70 ℃ infrared lamp and then cured for 3 minutes using a 300W UV lamp. The coated specimen contained 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 2.0, 3.0 weight ratio of diamond solids relative to the coating solution.

상기 제조된 비교예 1, 2에 대해서도 같은 방법으로 코팅하여 경화시켰다Coating and curing of the prepared Comparative Examples 1 and 2 in the same manner.

상기의 방법으로 제조된 코팅액은 스핀 코팅법 또는 스프레이 코팅법으로 PC위에 균일하게 도포하면, 투명하면서도 내마모성이 향상된 코팅층을 얻을 수 있다.When the coating liquid prepared by the above method is uniformly applied on the PC by spin coating or spray coating, it is possible to obtain a transparent and wear resistant coating layer.

상기와 같이 코팅한 실시예(실란 처리된 ND 1wt%, 3wt%)와 비교예 1(무첨가, ND 0wt%), 비교예 2(ND 1wt%, ND 3wt%)에 따른 시편에 대해 각각 물성을 측정하고 그 결과, 연필경도, 오염, 부착력 테스트 측정 결과값 은 다음 표 1에, 그리고 웨팅 앵글 측정 결과값은 다음 표 2에 각각 나타내었다.
As described above, the physical properties of the specimens according to Examples (silane-treated ND 1wt%, 3wt%), Comparative Example 1 (no addition, ND 0wt%), and Comparative Example 2 (ND 1wt%, ND 3wt%) As a result, pencil hardness, contamination, adhesion test measurement results are shown in Table 1, and wetting angle measurement results in Table 2, respectively.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 실험에서 각 물성 측정은 다음과 같은 방법으로 측정되었다.In the experiment, the measurement of each physical property was measured by the following method.

(1) 연필경도 ; ASTM-D2197(1) pencil hardness; ASTM-D2197

(2) 내열성 ; 70℃ Furnace에서 10시간(2) heat resistance; 10 hours at 70 ℃ Furnace

(3) 밀착성 : ASTM D3359, cross hatch cut test(3) Adhesiveness: ASTM D3359, cross hatch cut test

(4) 침염시험 : 네임펜, 볼펜, Dylon 社 MP8 염료 이용 50 ℃ 10시간 방치(4) Immersion test: Name pen, ballpoint pen, and Dylon's MP8 dye for 10 hours at 50 ℃

(5) Wetting Angle Picture : 다음 표 3에 나타낸 방법을 이용(5) Wetting Angle Picture: Use the method shown in the following Table 3.

Figure pat00003
Figure pat00003

또한 상기 실험 결과에 대해 실란 처리되기 전의 나노 다이아몬드 입자들과, 실란처리 후의 나노 다이아몬드 입자들에 대한 FT-IR 분석을 시행하고 그 결과는 도 1의 그래프로 나타내었다. 이 경우 실란처리 결과 부착성 등에서 더 우수함이 확인되었다.In addition, FT-IR analysis was performed on the nanodiamond particles before the silane treatment and the nanodiamond particles after the silane treatment, and the results are shown in the graph of FIG. 1. In this case, the silane treatment resulted in better adhesion and the like.

상기 실시예와 비교예 1에 따른 제타포텐셜 측정결과는 도 2의 그래프에서 확인되듯이 실란 처리를 실시한 용액의 경우 결과가 훨씬 우수하였다. 높은 제타포텐셜 차이는 용매 내에서 입자의 안정성을 높여주며, 장기간의 보존 시에 입자의 침전을 억제하는 기능을 한다. Zeta potential measurement results according to the Example and Comparative Example 1 was much better for the solution subjected to the silane treatment, as shown in the graph of FIG. The high zeta potential difference increases the stability of the particles in the solvent and serves to inhibit the precipitation of the particles upon long term storage.

또한, 실시예와 비교예 1, 2에 대한 나노 다이아몬드 입자가 내스크레치성이 우수한지를 확인하기 위한 실험한 결과, 도 3a의 나노다이아몬드가 첨가되지 않은 시편(비교예 1)에 대한 마찰테스트 후 경계면, 도 3b의 나노다이아몬드가 0.8% 첨가된 시편(비교예 2)에 대한 마찰테스트 후 경계면, 그리고 도 3c의 실란 처리된 나노다이아몬드가 0.8% 첨가된 시편(실시예)에 대한 마찰테스트 후 경계면에 대한 각각의 사진에서 비교예 1 의 경우 낮은 도막 강도로 인해 커다란 범위로 도막이 찢겨 나간 것을 확인할 수 있으며, 비교예 2의 경우 나노다이아몬드 사이의 낮은 접착력으로 인해 도막이 가루모양으로 떨어져나감을 확인할 수 있었다. 본 발명에 대한 실시예에 해당하는 도 3c의 경우 덩어리로 떨어져 나가는 경우 없이 표면의 상태를 유지하였으며, 가장 우수한 물성이 확인되었다.In addition, as a result of experiments to confirm that the nanodiamond particles for Examples and Comparative Examples 1 and 2 have excellent scratch resistance, the interface after the friction test on the specimen (Comparative Example 1) is not added to the nanodiamond of Figure 3a , Interface after the friction test on the specimen added with 0.8% nanodiamond (Comparative Example 2), and the interface after the friction test on the specimen added with 0.8% silane-treated nanodiamond (Example) of Figure 3c In each photo for Comparative Example 1 it can be seen that the coating film is torn in a large range due to the low coating film strength, in the case of Comparative Example 2 it was confirmed that the coating film falling off due to the low adhesion between the nanodiamonds. In the case of Figure 3c corresponding to an embodiment of the present invention, the surface state was maintained without falling off into a lump, and the most excellent physical properties were confirmed.

도 4는 UV-visibility 투과율 테스트 데이터이다. 일반적으로 나노다이아몬드에 의한 강화효과를 얻기 위해서는 100 ~ 300 nm 의 입자 크기가 필요하다. 하지만 이와 같은 크기의 입자가 첨가된 경우 산란을 통해 투명성을 저하시키는 경향이 있는데, 밀링처리와 실란 처리를 실시한 경우 약 200 nm 의 입자크기를 가지지만 높은 분산안정성으로 인해 90% 이상의 투명도를 확보할 수 있음을 확인하였다. 4 is UV-visibility transmittance test data. In general, in order to obtain the strengthening effect of nanodiamonds, a particle size of 100 to 300 nm is required. However, when particles of such a size are added, the transparency tends to be lowered through scattering. In the case of milling and silane treatment, the particle size is about 200 nm, but the transparency is more than 90% due to the high dispersion stability. Confirmed that it can.

마이크로 비커스경도 측정 결과값을 보여주는 도 5의 그래프에서도 실란 처리된 본 발명의 실시예의 경우가 가장 우수한 물성을 나타내었으며, 도 6의 실시예에 관한 내마모성 비교 결과에서도 경쟁사에 비해 본 발명의 제품이 우수한 특성을 보였다.In the graph of FIG. 5 showing the results of the micro-Vickers hardness, the silane-treated example of the present invention showed the best physical properties, and the wear-resistant comparison result of the example of FIG. Showed characteristics.

Claims (12)

나노 다이아몬드 분말을 비드밀링을 이용하여 용매에 분산시키는 제1공정; 상기 제1공정에서 얻어진 분산용액에 아크릴레이트기, 아민기, 또는 메르캅토 프로필기를 유기 관능기로 가지는 실란 커플링제를 첨가하여 반응시키는 제2공정; 및 상기 제2공정에서 얻어진 실란 첨가 용액을 모노머, 올리고머 화합물 또는 실란전구체와 혼합하는 제3공정을 포함하는 다이아몬드 입자를 이용한 수지 코팅제의 제조방법.A first step of dispersing the nanodiamond powder in a solvent using bead milling; A second step of adding and reacting a silane coupling agent having an acrylate group, an amine group, or a mercapto propyl group with an organic functional group to the dispersion solution obtained in the first step; And a third step of mixing the silane addition solution obtained in the second step with a monomer, an oligomer compound, or a silane precursor. 청구항 1에 있어서, 용매는 탄소수 1-3의 저금알코올인 것을 특징으로 하는 수지 코팅제의 제조방법.The method for producing a resin coating agent according to claim 1, wherein the solvent is a low alcohol having 1 to 3 carbon atoms. 청구항 1에 있어서, 나노 다이아몬드 분말은 직경 0.1 ~ 1mm의 비드로 밀링되는 것을 특징으로 하는 수지 코팅제의 제조방법.The method of claim 1, wherein the nanodiamond powder is milled into beads having a diameter of 0.1 to 1 mm. 청구항 1에 있어서, 나노 다이아몬드 분말은 용매 100중량부에 대하여 0.1~30.0 중량부로 분산되는 것을 특징으로 하는 수지 코팅제의 제조방법.The method of claim 1, wherein the nanodiamond powder is dispersed in an amount of 0.1 to 30.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the solvent. 청구항 1에 있어서, 실란 커플링제는 나노 다이아몬드 분말 100중량부에 대하여 0.1~10.0중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 수지 코팅제의 제조방법.The method of claim 1, wherein the silane coupling agent is mixed at 0.1 to 10.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the nanodiamond powder. 청구항 1에 있어서, 실란 커플링제는 메타아크릴록시 프로필 트라이 메톡시 실란인 것을 특징으로 하는 수지 코팅제의 제조방법.The method of claim 1, wherein the silane coupling agent is methacryloxy propyl trimethoxy silane. 청구항 1에 있어서, 분산용액과 실란 커플링제는 60~90℃에서 4~10시간 교반되는 것을 특징으로 하는 수지 코팅제의 제조방법.The method of claim 1, wherein the dispersion solution and the silane coupling agent are stirred at 60 to 90 ° C for 4 to 10 hours. 청구항 1에 있어서, 모노머, 올리고머 화합물 또는 실란전구체로서는 DPHA와 PETA를 혼합하여 사용되는 것을 특징으로 하는 수지 코팅제의 제조방법.The method for producing a resin coating agent according to claim 1, wherein DPHA and PETA are mixed and used as the monomer, oligomeric compound or silane precursor. 청구항 1에 있어서, 모노머, 올리고머 화합물 또는 실란전구체는 실란 첨가용액 에 사용된 나노다이아몬드 100 중량부에 대해 0.1 ~ 10중량부로 사용되는 것을 특징으로 하는 수지 코팅제의 제조방법.The method of claim 1, wherein the monomer, oligomeric compound or silane precursor is used in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of nanodiamond used in the silane addition solution. 청구항 1에 따라 제조된 코팅제를 수지에 코팅하고 열 건조 후 자외선 또는 열을 이용해 경화시키는 수지 코팅제의 코팅방법.The coating method of claim 1, wherein the coating agent prepared according to claim 1 is coated on a resin and cured using ultraviolet rays or heat after heat drying. 청구항 10에 있어서, 코팅은 스핀코팅, 바코팅, 흘림코팅, 그라비아코팅 또는 스프레이코팅에 의해 코팅되는 것을 특징으로 하는 코팅방법.The coating method according to claim 10, wherein the coating is coated by spin coating, bar coating, spill coating, gravure coating or spray coating. 청구항 10에 있어서, 코팅이 완료된 후 적외선 건조를 통해 용매를 휘발시키고 나서 자외선 조사장치를 통해 10 ~ 60초간 경화시키는 방법을 포함하는 코팅방법.The coating method according to claim 10, wherein the coating method comprises a method of volatilizing the solvent through infrared ray drying after the coating is completed, followed by curing for 10 to 60 seconds through an ultraviolet irradiation device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017159253A1 (en) * 2016-03-18 2019-01-24 株式会社ダイセル Curable resin composition and optical member
KR101955710B1 (en) * 2018-06-29 2019-05-30 김정술 Toothbrush coated with nano scaled diamond powder and its manufacturing method
WO2023096146A1 (en) * 2021-11-26 2023-06-01 주식회사 뷰 Method for manufacturing coating agent using nanodiamond

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080063226A (en) * 2006-12-31 2008-07-03 고려대학교 산학협력단 Method for preparing ptfe coating solution
KR20080093625A (en) * 2007-04-17 2008-10-22 현대자동차주식회사 Resin coating method using of nano diamond particle
KR20100103242A (en) * 2009-03-13 2010-09-27 고려대학교 산학협력단 Ptfe coating agent, method of preparing and using the same
KR20100114648A (en) * 2009-04-16 2010-10-26 두산인프라코어 주식회사 A bush coated with a coating composition containing enhancing particles and preparation method thereof
JP2011026390A (en) * 2009-07-22 2011-02-10 Kobe Univ Coating composition and film comprising the coating composition

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080063226A (en) * 2006-12-31 2008-07-03 고려대학교 산학협력단 Method for preparing ptfe coating solution
KR20080093625A (en) * 2007-04-17 2008-10-22 현대자동차주식회사 Resin coating method using of nano diamond particle
KR20100103242A (en) * 2009-03-13 2010-09-27 고려대학교 산학협력단 Ptfe coating agent, method of preparing and using the same
KR20100114648A (en) * 2009-04-16 2010-10-26 두산인프라코어 주식회사 A bush coated with a coating composition containing enhancing particles and preparation method thereof
JP2011026390A (en) * 2009-07-22 2011-02-10 Kobe Univ Coating composition and film comprising the coating composition

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017159253A1 (en) * 2016-03-18 2019-01-24 株式会社ダイセル Curable resin composition and optical member
US10988607B2 (en) 2016-03-18 2021-04-27 Daicel Corporation Curable resin composition and optical member
KR101955710B1 (en) * 2018-06-29 2019-05-30 김정술 Toothbrush coated with nano scaled diamond powder and its manufacturing method
WO2023096146A1 (en) * 2021-11-26 2023-06-01 주식회사 뷰 Method for manufacturing coating agent using nanodiamond

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