KR20160132666A - 아크릴레이트 모노머, 이의 중합체, 그 중합체를 포함하는 폴리머 필름 및 이들의 제조방법 - Google Patents

아크릴레이트 모노머, 이의 중합체, 그 중합체를 포함하는 폴리머 필름 및 이들의 제조방법 Download PDF

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구본철
고문주
여현욱
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Abstract

본 발명은 신규한 아크릴레이트 모노머, 이의 중합체 와 그 중합체를 포함하는 폴리아크릴레이트 필름에 관한 것으로서, 본 발명의 아크릴레이트 모노머는 16주기 원소 및 이의 산화물이 분자 내에 다수 포함되어 있어, 이를 이용하여 제조된 폴리아크릴레이트 필름은 광투과성이 뛰어나고 무색 투명할 뿐만 아니라, 굴절률이 높고 복굴절률이 낮을 수 있다.

Description

아크릴레이트 모노머, 이의 중합체, 그 중합체를 포함하는 폴리머 필름 및 이들의 제조방법{ACRYLATE MONOMER, POLYMER PREPARED THEREWITH, AND POLYIMER FILM CONTAINING THE POLYMER}
본 발명은 새로운 아크릴레이트 모노머, 이의 중합체 및 그 중합체를 포함하는 폴리아크릴레이트 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투명성 및 내열성이 뛰어나면서도 고 굴절률 및 저 복굴절률을 갖는 신규한 아크릴레이트 모노머, 이의 중합체 및 그 중합체를 포함하는 폴리머 필름에 관한 것이다.
폴리아크릴레이트 및 폴리메타크릴레이트는 CH2=CHCOOR의 유도체를 이용하여 형성된 고분자 물질로서, 이때 R기가 고분자의 성질을 결정할 수 있다. 폴리아크릴레이트 및 폴리메타크릴레이트는 물리적 특성, 내마모성, 내화학성, 투명성 등의 특성이 우수하고, 가공이 용이하여 코팅, 페인트, 접착제, 섬유변형, 간판, 창유리, 조명기구, 자동차 렌즈, 태양 전지판, 특수호수, 일회용 장갑, 소프트 렌즈 등의 여러 가지 용도로 폭넓게 사용되고 있다.
하지만 통상적인 폴리아크릴레이트는 낮은 유리전이온도를 가지고 있으며, 상기 물질 자체가 무지개 현상을 나타내고 있어 광학 재료에 응용이 어렵다. 특히 광학 기기 및 광전자 소자에 응용하기 위해서는 고 굴절률과 높은 아베수(Abbe’es number)가 요구되는데, 일반적인 폴리아크릴레이트를 이용하여 제조된 필름은 1.45 내지 1.49 범위의 굴절률을 가지고 있어서, 고성능 광학 재료로 사용할 만큼 만족스러운 효과를 못하는 문제점이 존재하였다.
이러한, 문제점을 극복하기 위해 내열성, 굴절률, 광 투과성 등의 특성이 개선되면서도 광학 재료에 이용 가능한 폴리머 필름의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명의 구현예들에서는 광 투과성과 내열성이 뛰어면서도, 고 굴절률 및 저 복굴절률을 갖는 폴리아크릴레이트 필름용의 아크릴레이트 모노머를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 구현예들에서는 상기 아크릴레이트 모노머로 중합된 폴리아크릴레이트 중합체를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 구현예들에서는 상기 중합체를 이용하여 제조되며, 우수한 광 투과성, 우수한 내열성, 고 굴절률 및 저 복굴절률을 갖는 폴리아크릴레이트 필름을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에서, 하기 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 모노머가 제공된다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(상기 화학식 1에서, X는 독립적으로 산소(O), 황소(S), 일산화황(SO), 이산화황(SO2), 셀레늄(Se) 및 텔레늄(Te) 으로 이루어진 그룹에서 선택되고, Y는 수소(H) 또는 메틸기(-CH3)이고, Ar 은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3으로 이루어지는 그룹에서 선택된 하나이며,
[화학식 1-1] [화학식 1-2] [화학식 1-3]
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
상기 R1 내지 R5 는 각각 독립적으로 수소(H) 및 탄소수 2 내지는 30의 알킬기를 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다. 상기 R1 내지 R5 는 각각 동일하거나 상이할 수 있다.)
예시적인 구현예에서, 상기 아크릴레이트 모노머는 하기 화학식 2또는 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2] [화학식 3]
Figure pat00005
Figure pat00006

본 발명의 다른 구현예에서, 상기 아크릴레이트 모노머를 중합하여 형성된 폴리아크릴레이트 중합체가 제공될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 폴리아크릴레이트 중합체는 하기 화학식 4으로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00007
(상기 화학식 4에서, X는 각각 독립적으로 산소(O), 황소(S), 일산화황(SO), 이산화황(SO2), 셀레늄(Se) 및 텔레늄(Te) 으로 이루어진 그룹에서 선택되고, Y는 수소(H)또는 메틸기(-CH3)이며, Ar은 각각 독립적으로 하기 화학식 4-1 내지 4-3으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고,
[화학식 4-1] [화학식 4-2] [화학식 4-3]
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
상기 R1 내지 R5 는 각각 독립적으로 수소(H) 및 탄소수 2 내지는 30의 알킬기를 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다. 상기 R1 내지 R5 는 각각 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 화학식 4에서 n은 2내지 200,000의 정수 일 수 있다.)
예시적인 구현예에서, 상기 폴리아크릴레이트 중합체는 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시될 수 있다.
[화학식 5] [화학식 6]
Figure pat00011
Figure pat00012
(상기 화학식 5및 6에서, n은 2내지 200,000일 수 있다.)
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 아크릴레이트 모노머를 중합하여 형성된 폴리아크릴레이트 중합체를 포함하는 폴리아크릴레이트 필름이 제공될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 폴리아크릴레이트 필름은 하기 화학식 4로 표시되는 폴리아크릴레이트 중합체를 포함할 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00013
(상기 화학식 4에서, X는 각각 독립적으로 산소(O), 황소(S), 일산화황(SO), 이산화황(SO2), 셀레늄(Se) 및 텔레늄(Te) 으로 이루어진 그룹에서 선택되고, Y는 수소 또는 메틸기(-CH3)이며, Ar은 각각 독립적으로 하기 화학식 4-1 내지 4-3으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고,
[화학식 4-1] [화학식 4-2] [화학식 4-3]
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
상기 R1 내지 R5 는 각각 독립적으로 수소(H) 및 탄소수 2 내지는 30의 알킬기를 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다. 상기 R1 내지 R5 는 각각 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 화학식 4에서 n은 2내지 200,000일 수 있다.)
예시적인 구현예에서, 상기 폴리아크릴레이트 필름은 1.3 내지 2.0 의 굴절률을 보일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 폴리아크릴레이트 필름은 0.00001 내지 0.1의 복굴절률을 보일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 아크릴레이트 모노머는 바이닐 구조 옆 에스터 위치에 산소(O) 이외의 황소(S), 일산화황(SO), 이산화황(SO2), 셀레늄(Se), 텔레늄(Te) 등과 같이 전기 음성도가 강한 원소들을 다수 포함하고, 이들은 분자 내 π전자들의 이동을 저하시킬 수 있어서 가시광선 영역의 빛을 흡수하는 것을 줄이는 효과를 가져올 수 있다. 이에 따라, 이를 단량체로 사용하여 제조된 중합체들 및 폴리아크릴레이트 필름은 무색 투명하며 우수한 광 투과성을 보일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 아크릴레이트 모노머는 높은 굴절률을 나타내는 황 원자등과 같은 원소를 포함하고 있으므로 이를 단량체로 사용하여 제조된 중합체들 및 폴리아크릴레이트 필름은 높은 굴절률을 보일 수 있다.
뿐만 아니라, 일반적인 아크릴레이트 모노머의 중합체들은 결정성을 가지기 때문에 복굴절률 역시 높은 것으로 알려져 있다. 하지만, 본 발명의 일 구현예에 따른 아크릴레이트 모노머는 고분자 주쇄에 싸이오 에테르 그룹, 셀레늄 에테르 그룹, 텔레늄 에테르 그룹 등을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하고 이로 인해 이를 단량체로 사용하여 제조된 중합체들 및 폴리아크릴레이트 필름의 결정성이 낮아질 수 있으며, 무정형을 유지할 수 있다. 이에 따라, 상기 중합체들 및 폴리아크릴레이트 필름의 복굴절률이 낮게 유지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리아크릴레이트 중합체의 핵자기공명(Nuclear magnetic resonance, NMR) 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 아크릴레이트 모노머 및 이들의 중합반응으로 형성된 폴리아크릴레이트 중합체의 적외선 분광법(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR) 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리아크릴레이트 필름의 자외선-가시광선 분광광도계(Ultraviolet-visible spectroscopy, UV-Vis) 측정 결과를 나타낸 그래프 이다.
도 4는 본 발명의 구현예에 따른 폴리아크릴레이트 필름의 프리즘커플러(Prism Coupler)를 이용한 굴절률 측정 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
본 명세서에서, “폴리아크릴레이트 중합체”란 아크릴레이트 모노머의 중합반응을 통해 제조된 중합체를 의미한다.
본 명세서에서, “무지개 현상” 이란 어느 한 물질이 다양한 색을 띠는 경우를 의미한다.
이하, 본 발명의 구현예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 구현예들이 첨부된 도면을 참고로 설명되었으나 이는 예시를 위하여 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 적용이 제한되지 않는다.
아크릴레이트 모노머
본 발명의 일 구현예에 따른 아크릴레이트 모노머는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00017
상기 화학식 1에서, X는 16주기 원소 및 이의 산화물로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있으며, 예를 들어, 산소(O), 황(S), 일산화황(SO), 이산화황(SO2), 셀레늄(Se), 텔레늄(Te) 등으로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 또한, Y는 수소(H) 또는 메틸기(-CH3)일 수 있다.
상기 화학식 1에서, Ar은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3으로 이루어지는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 1-1] [화학식 1-2] [화학식 1-3]
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
상기 화학식 1-1내지 화학식1-3에서, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소(H) 및 탄소수 2 내지는 30의 알킬기를 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다. 상기 R1 내지 R5 는 각각 동일하거나 상이할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2] [화학식 3]
Figure pat00021
Figure pat00022
일반적으로, 화합물의 주쇄 내에 존재하는 벤젠고리가 포함될수록 벤젠고리의 π전자들의 전이가 쉽게 일어날 수 있다. 이는 가시광선 영역의 빛을 흡수하는 결과를 초래할 수 있고, 이로 인해 상기 화합물의 색이 변하는 갈변현상이 야기될 수 있으며 광투과성이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 아크릴레이트 모노머는 방향족 탄화수소 대신 고리형 탄화수소를 포함하고, 분자 내에 산소(O), 황소(S), 일산화황(SO), 이산화황(SO2), 셀레늄(Se), 텔레늄(Te) 등과 같이 전기 음성도가 강한 원소를 다수 포함한다. 이와 같은 전기 음성도가 강한 원소는 분자 내 π전자들의 전이를 저하시킬 수 있어서 가시광선 영역의 빛을 흡수하는 것을 줄이는 효과를 가져올 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 구현예에 따른 아크릴레이트 모노머를 이용하여 광학 재료를 사용하는 경우 무색 투명한 광학 재료를 제조할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일 구현예에 따른 아크릴레이트 모노머는 분자 내에 산소(O), 황소(S), 일산화황(SO), 이산화황(SO2), 셀레늄(Se), 텔레늄(Te) 등과 같이 전기 음성도가 강한 원소를 다수 포함하고 있으므로 이를 이용하여 광학재료를 제조하는 경우 필름의 굴절률을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 아크릴레이트 모노머는 구조적으로 안정하여 이를 이용하여 광학재료를 제조하는 경우 필름의 복굴절률을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 2또는 화학식 3에 따른 아크릴레이트 모노머는 고리형 탄화수소를 포함할 뿐만 아니라, 싸이오에테르기를 포함하여 높은 입체 평면성을 띄므로 구조적으로 안정하여, 이를 이용하여 광학재료를 제조하는 경우 광학재료의 굴절률 향상 및 복굴절률을 감소시킬 수 있다.
폴리 아크릴레이트 중합체
본 발명의 일 구현에 있어서, 상기 화학식 1 의 구조를 갖는 모노머를 이용한 중합 반응을 통해 폴리아크릴레이트 중합체를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 1 의 구조를 갖는 모노머를 중합 반응하여 하기 화학식 4의 구조를 갖는 폴리아크릴레이트 중합체를 형성할 수 있다.
[화학식 4]
Figure pat00023
상기 화학식 4에서, X는 16주기 원소 및 이의 산화물로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있으며, 예를 들어, 산소(O), 황(S), 일산화황(SO), 이산화황(SO2), 셀레늄(Se), 텔레늄(Te) 등으로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있으며, Y는 수소(H) 또는 메틸기(-CH3)일 수 있다. 또한 n은 2 내지 200,000일 수 있다.
또한, Ar은 하기 화학식 4-1 내지 4-3으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고,
[화학식 4-1] [화학식 4-2] [화학식 4-3]
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026

상기 화학식 4-1 내지 4-3에서, 상기 R1 내지 R5 는 각각 독립적으로 수소(H) 및 탄소수 2 내지는 30의 알킬기를 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다. 상기 R1 내지 R5 는 각각 동일하거나 상이할 수 있다.
예시 적인 구현예에서, 상기 화학식 4에 따른 폴리 아크릴레이트 중합체는 하기 화학식 5 또는 6으로 표시될 수 있다.
[화학식 5] [화학식 6]
Figure pat00027
Figure pat00028

이때, 상기 화학식 5 및 6에서, n은 2내지 200,000일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 폴리아크릴레이트 중합체를 형성하는 중합 반응은, 일반적으로 사용되는 라디칼 개시제를 이용하여 빛이나 열, 화학반응 또는 방사선으로 상기 모노머 중 화학결합이 약한 부분의 결합을 끊어 라디칼을 형성 시켜 진행할 수 있다.
다만, 이와는 달리 상기 폴리아크릴레이트 중합체를 제조할 수 있는 공정이라면 자유롭게 선택될 수 있으며, 본 발명은 상기 중합 방법에 의해서 한정 되지 않는다.
예시적인 구현예에서, 상기 라디칼 개시제로서는 유기 과산화물 또는 하이드로과산화물, 산화-환원제, 아조 화합물, 유기금속시약 등이 사용될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 중합반응에 메틸에틸케톤(MEK), 아세톤(Acetone), 테트라하이드로퓨란(THF) 또는 이들의 혼합물 등을 용매로서 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리아크릴레이트 중합체들은 분자 내에 산소(O), 황소(S), 일산화황(SO), 이산화황(SO2), 셀레늄(Se), 텔레늄(Te) 등과 같이 전기 음성도가 강한 원소를 포함한다. 이와 같은 전기 음성도가 강한 원소는 분자 내 π전자들의 전이를 저하시킬 수 있어서 가시광선 영역의 빛을 흡수하는 것을 줄이는 효과를 가져올 수 있다. 이에 따라, 상기 폴리 아크릴레이트 중합체들은 무색 투명할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 폴리아크릴레이트 중합체는 고분자 내에 포함된 전기 음성도가 강한 원자들이 높은 원자 굴절률을 가지고 있으므로, 이를 이용하여 광학재료를 제조하는 경우 광학재료의 굴절률을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 폴리아크릴레이트 중합체는 구조적으로 안정한 아크릴레이트 모노머를 이용하여 중합되었으므로, 이를 이용하여 광학재료를 제조하는 경우 광학 재료의 복굴절률을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리아크릴레이트 중합체가 상기 화학식 5 또는 화학식 6의 구조를 갖는 경우, 상기 폴리아크릴레이트 중합체는 고리형 탄화수소를 포함하고, 싸이오에테르기를 포함하여 높은 입체 평면성을 띄게 되므로 분자 구조가 안정되어 낮은 값의 복굴절률을 나타낼 수 있다.
폴리아크릴레이트 필름
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 4의 구조를 갖는 폴리아크릴레이트 중합체를 기판상에 박막 형태로 캐스팅하여 폴리아크릴레이트 필름을 제조할 수 있다.
구체적으로, 통상적으로 사용되는 유리, 석영 셀, PET 필름 등의 기판 위에 상기 폴리아크릴레이트 중합체를 코팅하고 열처리하여 폴리아크릴레이트 필름을 제조할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 폴리아크릴레이트 필름은 약 1μm ~ 1mm 이내의 두께를 갖도록 제조될 수 있다.
상기 코팅 방법으로써는 당업계에서 통용되는 스핀 코팅법, 닥터 블레이드법, 스크린 인쇄법, 스프레이 코팅법, 페인팅법 등이 선택되어 이용될 수 있고, 상기 폴리아크릴레이트 중합체를 박막 형태로 제조할 수 있는 공정이라면 자유롭게 선택될 수 있고, 본 발명은 이러한 캐스팅 방법에 의해서 한정되지 않는다.
예시적인 구현예에서, 상기 열처리 단계는 코팅된 중합체의 박막상을 경화할 수 있는 정도의 열을 가하는 단계로서, 지나친 열을 가하면 박막 자체에 변성이 일어나고 열이 부족하면 온전한 경화가 이루어지지 않기 때문에, 예를 들어, 40℃ 내지 50℃의 환경에서 하루 정도 방치하고 25℃까지 서서히 냉각하는 것이 바람직하며, 상기의 단계를 거치면 본 발명에 따른 폴리아크릴레이트 필름이 제조될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리아크릴레이트 필름은 분자 내에 산소(O), 황소(S), 일산화황(SO), 이산화황(SO2), 셀레늄(Se), 텔레늄(Te) 등과 같이 전기 음성도가 강한 원소를 포함한다. 이와 같은 전기 음성도가 강한 원소는 분자 내 π전자들의 전이를 저하시킬 수 있어서 가시광선 영역의 빛을 흡수하는 것을 줄이는 효과를 가져올 수 있다. 이에 따라, 무색 투명한 폴리아크릴레이트 필름이 제조될 수 있다.
또한, 상기 폴리아크릴레이트 필름은 고분자 내에 포함된 황 원자들과 같은 전기 음성도가 강한 원자들이 높은 원자 굴절률을 가지고 있으므로, 이를 이용하여 폴리아크릴레이트 필름을 포함하는 광학재료를 제조하는 경우 필름의 굴절률을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 폴리아크릴레이트 중합체는 구조적으로 안정한 아크릴레이트 모노머를 이용하여 중합되었으므로, 상기 폴리아크릴레이트 필름은 낮은 값의 복굴절률을 보일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 폴리아크릴레이트 필름은 약 1.3 내지 2.0의 굴절률을 보일 수 있다. 보다 바람직하게는 약 1.4 내지 1.75의 굴절률을 보일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 폴리아크릴레이트 필름은 약 0 내지 0.1 의 복굴절률을 보일 수 있으며, 바람직하게는 0.00001 내지 0.1의 복굴절률을 보일 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 폴리아크릴레이트 필름은 약 0.00001 내지 0.01 의 복굴절률을 보일 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 폴리아크릴레이트 필름은 우수한 내구성 및 광투과성을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 이를 포함하는 광학 재료는 뛰어난 색재현율을 나타내고 장수명이 구현될 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예들에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예 1: 아크릴레이트 모노머의 제조
50 mL 둥근 플라스크에 톨루엔 25 ml, 싸이클로헥산싸이올 5 ml, 3-클로로프로피오닐 클로라이드 6 ml을 넣고 온도를 60도로 올린 뒤, 밤새 질소분위기 하에서 반응을 진행하였다. 이후, 연노랑 빛의 점도가 있는 물질인 3-클로로프로판싸이오에이트를 수득하였다. 이어서, 1 L 둥근 플라스크에 3-클로로프로판싸이오에이트 6 g, 트라이에틸아민 6 g, 정제한 아세톤 55 ml 를 넣고 50℃에서 질소 분위기 하에 반응시켜 하기 화학식 7로 표시되는 최종 생성물인 아크릴레이트 모노머 4 g을 수득하였다. 이에 따라, 싸이오 에테르기 및 싸이오에스터기를 포함하는 아크릴레이트 모노머를 제조할 수 있었다. 실시예 1에 따른 아크릴레이트 모노머의 개략적인 제조 반응은 하기 반응식 1에 나타내었다.
[화학식 7]
Figure pat00029

[반응식 1]
Figure pat00030

실시예 2: 폴리아크릴레이트 중합체의 제조
25 ml 둥근 플라스크에 실시예 1 에서 제조한 아크릴레이트 모노머 4 g을 용매 메틸에틸케톤 10 ml에 첨가 한 뒤, 액체에 포함된 공기를 제거하기 위해 마그네틱 스터링을 하면서 질소 순환을 30분 가량 시켜주었다. 이후, 라디칼 게시제인 AIBN을 녹인 메틸에틸케톤 6 ml를 첨가 한 후, 질소를 30 분 가량 더 순환 시켜준 뒤, 질소 분위기 하에서 65도에서 24시간 반응하였다. 이어서, 상온에서 식힌 제조된 용액을 메탄올에 침전 잡아 고형화 시켜 폴리아크릴레이트 중합체를 수득하였다.
실시예 3: 폴리아크릴레이트 필름의 제조
둥근 석영 셀과 실리콘 웨이퍼 위에 상기 실시예 2에 따른 폴리아크릴레이트 중합체를 THF 용매를 이용하여 25wt%로 점도를 맞춰 각각 스핀 코팅 한 후, 45 ℃에서 하루 정도 가열하여 10 μm 내외의 폴리아크릴레이트 필름을 제조하였다.
실험예 1
실시예 2에 따른 폴리아크릴레이트 중합체를 핵자기공명(Nuclear magnetic resonance, NMR) 측정 장치를 이용하여 분자량을 측정하여 도 1에 나타내었다.
도 1을 살펴보면, 질량 분석 결과 171.18의 분자량이 검출됨을 확인할 수 있으며, 신규 아크릴레이트 모노머를 이용한 폴리아크릴레이트 중합체가 형성됨을 확인할 수 있었다.
실험예 2
FT-IR 장비를 사용해서 실시예 1 및 2에 따른 아크릴레이트 모노머와 이들의 중합체의 특성을 분석한 결과를 도 2에 나타내었다.
실시예 1에 따른 아크릴레이트 모노머의 경우 바이닐 신축은 2935 cm-1에, 고리형 탄화수소 부근의 알케인 피크는 2856 cm-1에서 나타남을 확인할 수 있었다. 또한, 바이닐 굽힘은 905 cm-1와 727 cm-1에 각각 나타남을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 실시예 1에 따른 아크릴레이트 모노머가 생성됨을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 2에 따른 폴리아크릴레이트 중합체의 분석 IR 피크에서 바이닐의 신축과 굽힘 피크가 사라짐과 동시에 2924 cm-1에서 단일결합 피크가 생성됨을 통해 개시반응에 의해 사슬이 성장하여 고분자가 형성되었음을 확인할 수 있었다. 그 밖에도 1676 cm-1와 1263 cm-1에서 각각 황이 포함된 폴리아크릴레이트 중합체의 고유 피크인 싸이오에스터와 싸이오에테르 피크를 볼 수 있었다. 이에 따라, 실시예2에 따른 폴리아크릴레이트 중합체가 형성됨을 확인할 수 있었다.
실험예 3
실시예 3에 따라 제조되며 석영 셀에 코팅된 폴리아크릴레이트 필름의 UV 차단 파장을 UV-visible 분광계를 이용해 측정하였으며, 실리콘 기판에 코팅된 필름은 프리즘 커플러를 이용하여 필름의 두께와 굴절률을 동시에 분석하였다. 또한, TGA 분석을 통해 내열성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 기재하고, 도 3 및 도 4에 기재하였다.
폴리아크릴레이트 굴절률 at 637 nm 복굴절률 UV 차단 파장 (nm) 10% 중량감소온도(℃)
실시예2 1.5524 0.0001 363 363
상기 표 1과 도 3을 살펴보면, 상기 폴리아크릴레이트 필름은 자외선 차단 파장대가 380 nm 이하에서 나타나며, 가시광선 영역 450 nm 부근에서 약 90 % 정도의 높은 투과율을 보이고 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 표 1과 도 4를 살펴보면, 실시예 2에 따른 폴리아크릴레이트 중합체 용액을 이용하여 제조된 폴리아크릴레이트 필름은 레이저 파장대 637 nm에서 약 1.55 이상의 높은 굴절률과 약 0.0001의 낮은 복굴절률을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 폴리아크릴레이트 필름은 10% 중량 감소된 온도가 363℃임을 알 수 있어 내열성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.
앞에서 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 모노머.
    [화학식 1]
    Figure pat00031

    (상기 화학식 1에서, X는 독립적으로 산소(O), 황소(S), 일산화황(SO), 이산화황(SO2), 셀레늄(Se) 및 텔레늄(Te) 으로 이루어진 그룹에서 선택되고, Y는 수소(H) 또는 메틸기(-CH3)이고, Ar 은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3으로 이루어지는 그룹에서 선택된 하나이며,
    [화학식 1-1] [화학식 1-2] [화학식 1-3]
    Figure pat00032
    Figure pat00033
    Figure pat00034

    상기 R1 내지 R5 는 각각 독립적으로 수소(H) 및 탄소수 2 내지는 30의 알킬기를 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다. 상기 R1 내지 R5 는 각각 동일하거나 상이할 수 있다.)
  2. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 아크릴레이트 모노머.
    [화학식 2] [화학식 3]
    Figure pat00035
    Figure pat00036
  3. 제1항에 따른 아크릴레이트 모노머를 중합하여 형성된 폴리아크릴레이트 중합체.
  4. 제3항에 있어서,
    하기 화학식 4로 표시되는 폴리아크릴레이트 중합체.
    [화학식 4]
    Figure pat00037

    (상기 화학식 4에서, X는 각각 독립적으로 산소(O), 황소(S), 일산화황(SO), 이산화황(SO2), 셀레늄(Se) 및 텔레늄(Te) 으로 이루어진 그룹에서 선택되고, Y는 수소(H) 또는 메틸기(-CH3)이며, Ar은 각각 독립적으로 하기 화학식 4-1 내지 4-3으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고,
    [화학식 4-1] [화학식 4-2] [화학식 4-3]
    Figure pat00038
    Figure pat00039
    Figure pat00040

    상기 R1 내지 R5 는 각각 독립적으로 수소(H) 및 탄소수 2 내지는 30의 알킬기를 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다. 상기 R1 내지 R5 는 각각 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 화학식 4에서 n은 2내지 200,000의 정수 일 수 있다.)
  5. 제4항에 있어서,
    하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 폴리아크릴레이트 중합체.
    [화학식 5] [화학식 6]
    Figure pat00041
    Figure pat00042

    (상기 화학식 5 및 화학식 6에서, n은 2내지 200,000일 수 있다.)
  6. 제1항에 따른 아크릴레이트 모노머를 중합하여 형성된 폴리아크릴레이트 중합체를 포함하는 폴리아크릴레이트 필름.
  7. 제6항에 있어서,
    하기 화학식 4로 표시되는 폴리아크릴레이트 중합체를 포함하는 폴리아크릴레이트 필름.
    [화학식 4]
    Figure pat00043

    (상기 화학식 4에서, X는 각각 독립적으로 산소(O), 황소(S), 일산화황(SO), 이산화황(SO2), 셀레늄(Se) 및 텔레늄(Te) 으로 이루어진 그룹에서 선택되고, Y는 수소(H) 또는 메틸기(-CH3)이며, Ar은 각각 독립적으로 하기 화학식 4-1 내지 4-3으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고,
    [화학식 4-1] [화학식 4-2] [화학식 4-3]
    Figure pat00044
    Figure pat00045
    Figure pat00046

    상기 R1 내지 R5 는 각각 독립적으로 수소(H) 및 탄소수 2 내지는 30의 알킬기를 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다. 상기 R1 내지 R5 는 각각 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 화학식 4에서 n은 2내지 200,000일 수 있다.)
  8. 제6항에 있어서,
    1.3 내지 2.0 의 굴절률을 보이는 폴리아크릴레이트 필름.
  9. 제6항에 있어서,
    0.00001 내지 0.1의 복굴절률을 보이는 폴리아크릴레이트 필름.
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