KR20160037158A - 개선된 내구성을 갖는 소수성 코팅을 위한 공중합체 - Google Patents

개선된 내구성을 갖는 소수성 코팅을 위한 공중합체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 I의 공중합체; 가교성 R2 기와 반응할 수 있는 관능기를 갖는 개재된 실란 층을 포함하는, 상기 중합체로 제조된 코팅을 포함하는 유리 기판; 및 수송 차량, 샤워장 벽 또는 세정이 용이한 실내 유리 패널용 소수성 유리 패널로서의 상기 유리 기판의 용도에 관한 것이다.
<화학식 I>
Figure pct00004

상기 식에서, R1 기는 소수성이고, R2 기는 가교성이고, x, z 및 t는 > 0이고, y는 ≥ 0이고, x + y + z + t는 1이고, n은 정수이다.

Description

개선된 내구성을 갖는 소수성 코팅을 위한 공중합체 {COPOLYMER FOR A HYDROPHOBIC COATING HAVING AN IMPROVED DURABILITY}
본 발명은 좋은 가수분해 내구성, UV 내구성 또는 기계적 내구성을 얻기 위해 조정된 조성을 갖는 중합체 층을 이용하여 유리 상에 소수성 코팅을 제조하는 것에 관한 것이다. 이 코팅은 비가 내릴 때 가시성을 개선하기 위해서 및 따라서, 안전성을 개선하기 위해서 자동차 글레이징에 외부 노출 면 상에 생성될 수 있다.
생-고뱅 세쿠리트(Saint-Gobain Sekurit)는 현재 아쿠아컨트롤(Aquacontrol)®이라는 등록 상표의 소수성 처리제로 코팅된 자동차 옆 창문을 제조한다. 이 코팅은 액체 경로에 의해 2-층 시스템의 형태로 생성된다: 즉, 내구성을 개선하기 위한 실리카 기재 하층 및 소수성 층. 소수성 층은 플루오로실란, 즉, 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실실란의 분자 단층이다.
개선을 위한 제1 경로는 앞유리창 상에 도포될 수 있는 동일 유형의 코팅을 개발한다는 목적을 가졌다. 이 경우에 주된 문제는 옆 창문에 비해 앞유리창 상의 추가의 응력을 견뎌낼 수 있도록 하기 위해 기계적 내구성 및 가수분해 내구성을 개선하는 것이었다.
플루오로실란의 분자 층을 기재로 하는 소수성 처리제는 내구성의 문제를 야기하는 두 가지 주된 불리한 점을 나타낸다:
- 분자가 유리 표면에 Si-O-Si 결합에 의해 결합된다. 이 유형의 결합은 염수 또는 염기성 매질에서 가수분해될 수 있다는 불리한 점을 나타낸다. 이것은 물 방울이 고일 수 있는 앞유리창에서 빈번히 일어난다;
- 이 처리제는 정확히 하나의 분자 층 (단분자 층)을 기재로 하고; 노화 동안에 분자가 표면으로부터 탈커플링될 경우, 탈리된 부위가 더 이상 기능성이 아니라는 것이 쉽게 이해되고; 따라서, 표면 내의 어떠한 사소한 열화 (긁힘, 가수분해 등)도 결함부에서 기능성의 완전 상실을 야기한다.
본 발명은 이 소수성 기능성에 기여하는 중합체 물질을 개발함으로써 소수성 코팅의 문제를 상이한 방식으로 역점을 두어 다루는 것을 의도한다. 소수성 기능성, 가공 용이성, 가수분해 내구성, UV 조사 하에서의 안정성 및 마지막으로, 기계적 안정성 면에서 최적의 성질을 얻기 위해 중합체 물질의 분자 구조가 조정된다.
이 목적을 위해, 본 발명의 주제는 하기 화학식 I의 공중합체이다:
<화학식 I>
Figure pct00001
상기 식에서,
R1 기는 소수성이고,
R2 기는 가교성이고,
x, z 및 t는 > 0이고, y는 ≥ 0이고, x + y + z + t는 1이고,
n은 정수이다.
본 발명에 따른 중합체의 골격은 4종의 단량체로부터 유래된 네 가지 유형의 단위로 이루어진다:
- 몰 분율이 x인 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA) 베이스;
- 소수성 기능성의 일부를 주는 플루오로메틸 기를 갖는 메타크릴레이트 성분 (몰 분율 y);
- 몰 분율이 z인 소수성 기능성을 갖는 메타크릴레이트 링크; 이 관능기는 -(CF2)mCF3 (여기서, m = 5, 7, 9, 11) 형태 또는 -OC(=O)CF(CF3)-(OCF2CF(CF3))p-F (여기서, p는 2 내지 10의 정수임) 형태일 수 있음;
- 몰 분율이 t인 가교성 기를 갖는 메타크릴레이트 링크; 이 기는 에폭시드, 메실, 토실 또는 이소시아네이트 관능기를 가질 수 있음.
본 발명에 따르면, 기능성은 코팅의 표면에 존재할 뿐만 아니라 코팅의 몸체 내에도 존재한다. 따라서, 보통의 열화가 일어날 경우에는 코팅이 그의 소수성 기능성을 보유할 것이라고 예상할 수 있다.
본 발명의 또 다른 주제는 가교성 R2 기와 반응할 수 있는 관능기를 갖는 실란 층이 개재된, 위에서 기술한 공중합체의 코팅을 포함하는 유리 기판이다. 공지된 방식으로, 실란 관능기는 유리와 결합할 수 있다.
마지막으로, 공중합체 코팅의 기계적 성질은 코팅에 무기 충전제를 포함시킴으로써 개선될 수 있다. 이 무기 충전제는 일반적으로 실리카 나노입자이다. 코팅이 광학적으로 산란성이 되지 않게 하기 위해서 실리카 나노입자의 크기는 50 ㎚ 미만이다. 게다가, 공중합체의 가교성 R2 관능기와 반응할 수 있기 위해서 이 무기 충전제의 표면이 관능화될 수 있다.
본 발명의 또 다른 주제는
- 수송 차량 (지상, 공중 또는 수상, 특히 자동차)용 소수성 글레이징,
- 샤워 큐비클 벽, 및
- 세정이 용이한 실내 글레이징
으로서의 위에서 기술한 유리 기판의 용도이다.
이제, 다음 실시예에 의해 본 발명을 예시한다.
실시예
a. 기판 제조
유리 기판을 세록스(Cerox)로 폴리싱함으로써 미리 활성화시켰다.
그 다음, 유리 기판을 아미노프로필트리에톡시실란으로 관능화하였다. 이를 위해, 에보닉(Evonik)에서 판매하는 수용액을 이용하였고, 이 수용액의 농도는 1 중량%로 조정되었다. 용액을 헝겊으로 유리에 도포하였고, 코팅을 110℃에서 15 분 동안 건조시켰고, 이소프로판올이 함침된 헝겊으로 유리를 문질러서 어떠한 과량도 제거하였다.
b. 기능성 층
다음 공중합체를 이용하였다:
Figure pct00002
조성 (몰%) MMA 60%
HEMA 메실레이트 20%
조닐 20%
조성 (중량%) MMA 29%
HEMA 메실레이트 20%
조닐 51%
중량% 플루오린 31%
분자량 Mn 16500 g/몰
분자량 Mw 60100 g/몰
다분산도 지수 3.7
MMA: 메틸 메타크릴레이트
HEMA: 히드록시에틸 메타크릴레이트
메실레이트: SO2CH3
조닐: 공중합체의 플루오린화된 단위
이 공중합체를 메틸 에틸 케톤에 3 중량%로 용해하였고, 관능화된 기판 상에 스핀 코팅 (2000 회전/분)에 의해 침착시켰다. 코팅을 오븐에서 130℃에서 1 시간 동안 가교시켰다.
c. 성질
관능화된 기판 상에서 측정된 물과의 접촉각은 114°로 측정되었다.
72 시간 동안 중성염 분사 후, 측정된 접촉각은 103°였다.
400 시간 동안 UV 방사선 노출 (WOM) 시험 후 측정된 접촉각은 105°였다.
기계적 성질을 보강하기 위해 메틸 에틸 케톤 중의 실리카 나노입자의 분산액을 제제에 첨가하는 것이 가능하였을 것이다.

Claims (10)

  1. 하기 화학식 I의 공중합체.
    <화학식 I>
    Figure pct00003

    상기 식에서,
    R1 기는 소수성이고,
    R2 기는 가교성이고,
    x, z 및 t는 > 0이고, y는 ≥ 0이고, x + y + z + t는 1이고,
    n은 정수이다.
  2. 제1항에 있어서, R1 기가 -(CF2)mCF3 기 (여기서, m = 5, 7, 9 또는 11) 또는 -OC(=O)CF(CF3)(OCF2CF(CF3))pF 기 (여기서, p는 2 내지 10의 정수임)인 것을 특징으로 하는 공중합체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, R2 기가 에폭시드, 메실, 토실 또는 이소시아네이트 관능기를 갖는 것을 특징으로 하는 공중합체.
  4. 가교성 R2 기와 반응할 수 있는 관능기를 갖는 실란 층이 개재된, 제1항에 따른 공중합체의 코팅을 포함하는 유리 기판.
  5. 제4항에 있어서, 공중합체 코팅이 무기 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  6. 제5항에 있어서, 상기 무기 충전제가 실리카 나노입자인 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 무기 충전제의 표면이 가교성 R2 기와 반응할 수 있는 관능기를 나타내는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  8. 수송 차량용 소수성 글레이징으로서의, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유리 기판의 용도.
  9. 샤워 큐비클 벽으로서의, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유리 기판의 용도.
  10. 세정이 용이한 실내 글레이징으로서의, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유리 기판의 용도.
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