KR20170047275A - 유기규소 개질된 광개시제 및 그의 광경화성 접착제 조성물 - Google Patents
유기규소 개질된 광개시제 및 그의 광경화성 접착제 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
하기 화학식 I로 나타내어지는 유기규소 개질된 광개시제 및 그의 광경화성 접착제 조성물이 제공되며, 화학식에서 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, SIL1 및 SIL2는 명세서에 기술된 바와 같다.
<화학식 I>
<화학식 I>
Description
본 발명은 유기규소 개질된 광개시제 및 그를 포함하는 광경화성 접착제 조성물에 관한 것이다.
광학적으로 투명한 디스플레이 응용을 위해서 사용되는 접착제, 예를 들어 전자 조립체에서 투명한 디스플레이 기재 상에 적용되거나 또는 적층되는 접착제는 UV 방사선 내성, 내열성, 내가수분해성, 황색화 방지성 및 낮은 헤이즈 특성을 보유해야 한다. 또한, 전자기 방사선에 대한 노출 하에서 광경화성 접착제 조성물에서 광경화 반응을 개시하는 광개시제는 조성물 중의 다른 성분과의 양호한 상용성을 보유해야 하고, 라디칼 중합을 개시하기에 충분한 활성을 가져야 한다. 현재, 실리콘 중합체, 예컨대 유기폴리실록산이 광경화성 접착제 조성물의 일부로서 널리 사용된다. 그러나, 상업적으로 입수가능한 광개시제는 실리콘계와 충분히 상용성이거나 혼화성이지 않다. 또한, 다수의 상업적으로 입수가능한 광개시제는 라디칼 광경화 반응 동안 또는 그 반응 후에 안정하지 않아서, 경화된 접착제의 탁해짐 및 황색도와 같은 문제점을 유발하는데, 이것은 특히 광학적으로 투명한 디스플레이 응용에서 허용되지 않는다.
US 4,273,907 A에는 유기폴리실록산 개질된 벤조인 기재 광개시제가 개시되어 있다. 실용적인 응용과 관련하여, 그러한 벤조인 유도체는 단지 실온에서 제한된 시간 동안 안정하다고 언급되어 있다. 그러한 유도체는 열 및/또는 UV 방사선에 노출될 때 황색화되는 경향이 있다.
US 4,536,265 A에는 실록산 개질된 아세토페논 기재 광개시제가 개시되어 있다. 그러한 아세토페논 기재 광개시제는 또한 황색화 경향성이 있고, 따라서 광학적으로 투명한 디스플레이 응용에서 사용하기에 적합하지 않다.
US 5,776,658 A에는 실록산 개질된 광개시제 및 감광성 혼합물이 개시되어 있다. 그것은 촉매로서 RuH2(CO)(PPh3)3의 존재 하에서 벤조인 또는 α-히드록시-알킬페논과 비닐트리메톡시실란으로부터 제조된다. 광개시제 및 감광성 혼합물은 가수분해에 안정하다고 보고되어 있다. 그러나, Ru 촉매는 비싸고, 비닐실록산은 카르보닐 기에 대해서 오르토 위치에 존재하는 방향족 핵을 알킬화시킨다. 파라 위치는 채워져 있지 않아서, 산화될 수 있는데, 이것은 UV 방사선에 노출될 때 황색화를 야기한다.
EP 1072326 A2에는 실록산을 함유하는 α-히드록시-알킬페논 유형의 광개시제가 개시되어 있다. 이 특허 출원에 보고된 광개시제는 페닐 에테르 구조를 갖는다. 그러한 구조는 UV 방사선 및 열 조건 하에서 불안정하다. 에테르 결합은 가혹한 조건 하에서 페놀 구조로 분해될 것이고, 페놀 구조는 결국 퀴노노이드로 변형될 것인데, 이것은 진한 색상을 가져서 광학적으로 투명한 디스플레이 응용에서의 사용에 허용되지 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은 이들 도전 중 적어도 하나를 극복할 수 있는 유기규소 개질된 광개시제를 개발하는 것이다. 이러한 문제점은 개시된 광개시제에 의해서 해결된다.
한 측면은 하기 화학식 I로 나타내어지는 유기규소 개질된 광개시제를 개시한다:
<화학식 I>
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 아릴 C1-C3 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R3, R4, R5, R6, 및 R7 중 하나는 SIL1-X이고, 나머지는 각각 독립적으로 수소, C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 아릴 C1-C3 알킬, 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
X는 직접 결합 또는 C1-C12 알킬렌이고;
SIL1 및 SIL2는 각각 독립적으로 화학식 -SiR8R9R10 또는 화학식 (R'SiO3/2)a(R"2SiO2/2)b(R"'3SiO1/2)c로 나타내어지고, 여기서
R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 아릴, 및 아릴 C1-C3 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R', R" 및 R"'는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 및 페닐 C1-C3 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고,
a, b, 및 c는 a ≥ 0, b ≥ 0, c > 0를 충족시키는 수이고, c에 대한 a의 비는 0 내지 100이고, c에 대한 b의 비는 0 내지 100이다.
또 다른 측면은 상기에 정의된 유기규소 개질된 광개시제를 포함하는 광경화성 조성물을 개시한다.
또 다른 측면은 다양한 기재의 결합 또는 적층을 위한, 및 특히 광학 성분의 조립체에서의, 또는 광학적으로 투명한 기재들 간의 결합 또는 적층, 또는 광학적으로 투명한 기재와 불투명한 기재 간의 결합 또는 적층을 위한 상기에 정의된 광경화성 조성물의 용도를 개시한다.
또 다른 측면은 상기에 정의된 광경화성 조성물로 적어도 하나의 표면이 코팅된 코팅된 기재를 개시한다.
또 다른 측면은 상기에 정의된 광경화성 조성물의 경화된 반응 생성물을 개시한다.
발명 주제의 다른 특징 및 측면은 하기에 보다 상세하게 언급되어 있다.
본 논의는 단지 예시적인 실시양태의 설명이며, 본 발명의 더 넓은 측면을 제한하고자 함이 아니라는 것이 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 이해되어야 한다.
한 측면에서, 본 발명은 일반적으로 하기 화학식 I로 나타내어지는 유기규소 개질된 광개시제에 관한 것이다:
<화학식 I>
R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 아릴 C1-C3 알킬로 이루어진 군으로부터 선택된다.
R3, R4, R5, R6, 및 R7 중 하나는 SIL1-X이고, 나머지는 각각 독립적으로 수소, C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 아릴 C1-C3 알킬, 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
X는 직접 결합 또는 C1-C12 알킬렌이다.
SIL1 및 SIL2는 각각 독립적으로 화학식 -SiR8R9R10 또는 화학식 (R'SiO3/2)a(R"2SiO2/2)b(R"'3SiO1/2)c로 표현된다.
R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 아릴 및 아릴 C1-C3 알킬로 이루어진 군으로부터 선택된다.
R', R" 및 R"'는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 및 페닐 C1-C3 알킬로 이루어진 군으로부터 선택된다.
a, b, 및 c는 a ≥ 0, b ≥ 0, c > 0를 충족시키는 수이고, c에 대한 a의 비는 0 내지 100이고, c에 대한 b의 비는 0 내지 100이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, C1-C20 알킬은 모이어티 내에서 탄소 원자들 사이에 단일 결합 만을 함유하는 선형 또는 분지형 모이어티를 말하며, 예를 들어 C1-C18-, C1-C12-, C1-C10-, C1-C8-, C1-C6- 또는 C1-C4- 알킬이 포함된다. 그의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, 이소부틸, tert-부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 2,4,4-트리메틸펜틸, 2-에틸헥실, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 헥사데실, 옥타데실 및 에이코실이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 할로겐은 플루오린, 염소, 브로민 또는 아이오딘, 예를 들어, 플루오린, 염소 또는 브로민, 특히 염소 또는 플루오린을 말한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, C1-C12 알킬렌은 그의 말단 탄소 원자를 통해서 결합을 형성하여 분자 분절을 연결하는 2가 테더링(tethering) 기를 말하며, 예를 들어 메틸렌 (-CH2-), 에틸렌 (-CH2CH2-), n-프로필렌 (-CH2CH2CH2-), 이소프로필렌, n-부틸렌, sec-부틸렌, 이소부틸렌, tert-부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌 또는 도데실렌이 포함된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, C5-C8 시클로알킬은 적어도 하나의 고리를 함유하는 선형 또는 분지형 알킬을 말하며, 예를 들어 시클로펜틸, 메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 메틸- 또는 디메틸-시클로헥실 또는 시클로옥틸, 특히 시클로펜틸 및 시클로헥실을 말한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, C2-C8 알케닐은 단일 불포화되거나 또는 다중 불포화된 선형 또는 분지형을 말하며, 예를 들어, C2-C6- 또는 C2-C4-알케닐이다. 그의 예는 알릴, 메트알릴, 1,1-디메틸알릴, 1-부테닐, 2-부테닐, 1,3-펜타디에닐, 1-헥세닐 및 1-옥테닐, 특히 알릴이다. C2-C8 알케닐로서의 R1 및 R2는 예를 들어, C2-C6 알케닐, 특히 C2-C4 알케닐이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 아릴은 단일 고리 (예를 들어, 페닐) 또는 다중 축합 (융합) 고리 (여기서, 적어도 하나의 고리는 방향족임)를 갖는 6 내지 20개의 탄소 원자의 불포화 방향족 카르보시클릭 기 (예를 들어, 나프틸, 디히드로페난트레닐, 플루오레닐, 또는 안트릴)를 말한다. 바람직한 아릴은 페닐, 나프틸 등을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 아릴 C1-C3 알킬은 예를 들어, 벤질, 페닐에틸, α-메틸벤질 또는 α,α-디메틸 벤질, 특히 벤질을 말한다.
상기 기는 추가로 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 치환되는 경우, 기 상의 수소 원자는 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리시클릴, 아르알킬, 헤테로아르알킬, (헤테로알리시클릴)알킬, 히드록시, 보호된 히드록실, 알콕시, 아릴옥시, 아실, 에스테르, 메르캅토, 알킬티오, 아릴티오, 시아노, 할로겐, 카르보닐, 티오카르보닐, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, S-술폰아미도, N-술폰아미도, C-카르복시, 보호된 C-카르복시, O-카르복시, 이소시아네이토, 티오시아네이토, 이소티오시아네이토, 니트로, 실릴, 술페닐, 술피닐, 술포닐, 할로알킬, 할로알콕시, 트리할로메탄술포닐, 트리할로메탄술폰아미도, 및 일치환된 아미노 및 이치환된 아미노 기를 비롯한 아미노, 및 그의 보호된 유도체로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 기(들)인 치환기(들)에 의해서 대체된다. 아릴이 치환되는 경우, 아릴 기 상의 치환기는 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 및 헤테로시클릴을 비롯하여, 아릴 기에 융합된 비방향족 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, (R'SiO3 / 2)a(R"2SiO2/2)b(R"'3SiO1 / 2)c의 구조는 실록산 구조에 함유된 특정 단위와 관련하여 인지될 수 있다. 이 단위는 M, D, 및 T 단위로서 지정되며, 이것은 각각 경험식 R'SiO3 /2, R"2SiO2 /2, 및 R"'3SiO1 / 2을 갖는 단위를 나타내고, 여기서 R', R" 및 R"' 각각은 상기에 정의된 바와 같은 1가 치환기를 나타낸다. 문자 M, D, T는 각각 단위가 일관능성, 이관능성 또는 삼관능성이라는 사실을 말한다. M, D 및 T의 단위는 랜덤하게 또는 블록으로 배열된다. 예를 들어, M, D 및 T의 단위의 블록은 서로에 이어질 수 있지만, 개별 단위는 또한 제조 동안 사용된 실록산에 따라서 랜덤 분포로 연결될 수 있다.
한 실시양태에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 아릴, 아릴 C1-C3 알킬로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특정 한 실시양태에서, R1 및 R2는 C1-C8 알킬, 특히 C1-C6 알킬, 바람직하게는 C1-C4 알킬, 예컨대 메틸, 에틸, n-프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸 또는 tert-부틸, 특히 메틸이다.
또 다른 실시양태에서, R5는 SIL1-X이고, R3, R4, R6, 및 R7 각각은 수소 또는 C1-C8 알킬, 바람직하게는 수소, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, tert-부틸, 헥실, 또는 옥틸, 특히 수소이다.
또 다른 실시양태에서, SIL1 및/또는 SIL2는 화학식 -SiR8R9R10으로 나타내어지는 실릴 라디칼이고, 여기서 R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 아릴 및 아릴 C1-C3 알킬로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특정 한 실시양태에서, R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 C1-C8 알킬, 특히 C1-C6 알킬, 바람직하게는 C1-C4 알킬, 예컨대 메틸, 에틸, n-프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, tert-부틸, 또는 페닐 또는 벤질, 특히 메틸 또는 벤질이다. 바람직하게는, SIL1 및/또는 SIL2는 트리메틸실릴 (TMS), 디메틸페닐실릴, 디메틸페닐에틸실릴 및 트리-n-프로필실릴로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특정 한 실시양태에서, R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 메틸이고, SIL1 및/또는 SIL2는 트리메틸실릴 (TMS)에 상응한다. 또 다른 특정 실시양태에서, R8 및 R9는 각각 독립적으로 메틸이고, R10은 페닐이고, 따라서 SIL1 및/또는 SIL2는 디메틸페닐실릴에 상응한다. 또 다른 실시양태에서, R8 및 R9는 각각 독립적으로 메틸이고, R10은 페닐에틸이고, 따라서 SIL1 및/또는 SIL2는 디메틸페닐에틸실릴에 상응한다. 또 다른 특정 실시양태에서, R8, R9 및 R10은 n-프로필이고, 따라서 SIL1은 트리-n-프로필실릴에 상응한다.
또 다른 실시양태에서, SIL1 및/또는 SIL2는 각각 독립적으로 화학식 (R'SiO3/2)a(R"2SiO2/2)b(R"'3SiO1/2)c로 나타내어지는 실록실 라디칼이고, 여기서 R', R" 및 R"'는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 및 페닐 C1-C3 알킬, 특히 C1-C8 알킬, 바람직하게는 C1-C6 알킬, 보다 바람직하게는 C1-C4 알킬, 예컨대 메틸, 에틸, n-프로필 또는 n-부틸, 특히 메틸로 이루어진 군으로부터 선택되고; a, b, 및 c는 ≥ 0, 바람직하게는 0 ≤ a ≤ 5000, 보다 바람직하게는 0 ≤ a ≤ 1000; b ≥ 0, 바람직하게는 0 ≤ b ≤ 10000, 보다 바람직하게는 0 ≤ b ≤ 1000; c > 0, 바람직하게는 1 ≤ c ≤ 5000, 보다 바람직하게는 1 ≤ c ≤ 1000을 충족시키는 수이고; c에 대한 a의 비는 0 내지 100, 바람직하게는 0 내지 50, 보다 바람직하게는 0 내지 30이고; c에 대한 b의 비는 0 내지 100, 바람직하게는 0 내지 80, 보다 바람직하게는 0 내지 60이다. 특정 한 실시양태에서, R', R" 및 R"'는 각각 메틸이고, a = 0, b = 1, 및 c = 2이고, 따라서 실록실 라디칼은 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록실에 상응한다. 또 다른 특정 실시양태에서, R', R" 및 R"'는 각각 메틸이고, a = 0, b = 1, 및 c = 3이고, 따라서 실록실 라디칼은 1,1,1,5,5,5,7,7,7-노나메틸테트라실록실에 상응한다.
또 다른 실시양태에서, 연결 기 X는 직접 결합 또는 C1-C12 알킬렌, 특히 C1-C8 알킬렌, 바람직하게는 C1-C6 알킬렌, 보다 바람직하게는 C1-C4 알킬렌, 예컨대 메틸렌, 에틸렌, n-프로필렌, 이소-프로필렌, n-부틸렌, 이소-부틸렌, 또는 tert-부틸렌, 특히 직접 결합, 메틸렌, 에틸렌, 또는 n-프로필렌이다.
하기 화합물이 특히 바람직하다:
- R1 및 R2가 메틸이고, R5가 SIL1-X-이고, 여기서 SIL1은 트리메틸실릴이고, X는 직접 결합이고, R3, R4, R6 및 R7이 수소이고, SIL2가 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록실인 화학식 1의 화합물;
- R1 및 R2가 메틸이고, R5가 SIL1-X-이고, 여기서 SIL1은 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록실이고, X는 에틸렌이고, R3, R4, R6 및 R7이 수소이고, SIL2가 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록실인 화학식 1의 화합물;
- R1 및 R2가 메틸이고, R5가 SIL1-X-이고, 여기서 SIL1은 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록실이고, X는 n-프로필렌이고, R3, R4, R6 및 R7이 수소이고, X가 n-프로필이고, SIL2가 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록실인 화학식 1의 화합물;
- R1 및 R2가 메틸이고, R5가 SIL1-X-이고, 여기서 SIL1은 1,1,1,3,5,5,5,7,7,7-노나메틸테트라실록실이고, X는 에틸렌이고, R3, R4, R6 및 R7이 수소이고, SIL2가 1,1,1,3,5,5,5,7,7,7-노나메틸테트라실록실인 화학식 1의 화합물;
- R1 및 R2가 메틸이고, R5가 SIL1-X-이고, 여기서 SIL1은 디메틸페닐실란이고, X는 에틸렌이고, R3, R4, R6 및 R7이 수소이고, SIL2가 디메틸페닐실란인 화학식 1의 화합물;
- R1 및 R2가 메틸이고, R5가 SIL1-X-이고, 여기서 SIL1은 디메틸벤질실란이고, X는 에틸렌이고, R3, R4, R6 및 R7이 수소이고, SIL2가 디메틸벤질실란인 화학식 1의 화합물;
- R1 및 R2가 메틸이고, R5가 SIL1-X-이고, 여기서 SIL1은 트리-n-프로필실란이고, X는 에틸렌이고, R3, R4, R6 및 R7이 수소이고, SIL2가 트리-n-프로필실란인 화학식 1의 화합물.
하기 구체적인 화합물이 또한 유기규소 개질된 광개시제로서 특히 흥미롭다:
개시된 유기규소 개질된 광개시제는 관련 기술 분야의 통상 기술자에게 공지된 방법에 의해서 제조될 수 있다. 전형적으로, 제조 방법은 실시예에 도시된 바와 같은 친핵성 치환 반응 단계 또는 히드로실릴화 반응 단계, 친핵성 부가 반응 단계 및 탈수소화 반응 단계의 3 단계를 포함한다. 적합한 방법은 예를 들어 PCT/CN2012/085935에 개시되어 있다.
또 다른 측면은 상기에 정의된 바와 같은 유기규소 개질된 광개시제를 포함하는 광경화성 조성물에 관한 것이다. 특히, 광경화성 조성물은 (A) 적어도 하나의 에틸렌계 불포화 자유-라디칼 광중합성 화합물; 및 (B) 적어도 하나의 상기에 정의된 유기규소 개질된 광개시제를 포함한다.
성분 (A)는 하나 이상의 올레핀 이중 결합을 함유할 수 있다. 성분 (A)에는 제한이 없으며, 성분 (A) 및 다른 임의적인 성분 또는 첨가제의 예는 예를 들어, 본원에 참고로 명확히 포함된 US 6376568 B1에서 찾아볼 수 있다. 한 실시양태에서, 성분 (A)는 적어도 1종의 광중합성 유기폴리실록산 또는 실리콘 수지, 바람직하게는 (메트)아크릴옥시실록산일 수 있다. 조성물에서 사용되는 상기에 정의된 유기규소 개질된 광개시제(들)의 양에는 제한이 없으며, 예를 들어, 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 15 중량% 범위이다.
또 다른 측면은 상기에 정의된 광경화성 조성물의 용도에 관한 것이다. 광경화성 조성물은 탁월한 헤이즈 및 황색도를 보유하고, 따라서 다양한 기재의 결합 또는 적층을 위한, 및 특히 광학 성분의 조립체에서의, 또는 광학적으로 투명한 기재들 간의 결합 또는 적층, 또는 광학적으로 투명한 기재와 불투명한 기재 간의 결합 또는 적층에 적합하다.
본 발명은 하기 실시예를 참고로 보다 양호하게 이해될 수 있다.
실시예
약어:
Et2O: 에틸 에테르
n-BuLi: n-부틸리튬
TMSCl: 트리메틸실릴 클로라이드
THF: 테트라히드로푸란
TLC: 박막 크로마토그래피
TMS: 트리메틸실릴
(TMSO)2MeSiH: 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록산
실시예
1:
광개시제
PI-1의 합성
하기에 도시된 바와 같은 반응식 1에 따라서 광개시제 PI-1을 합성하였다.
온도계, 냉각 장치 및 첨가 깔때기가 장치된 500 mL 플라스크에서, Et2O 200 ml 중의 1,4-디브로모벤젠 (23.6 g ,100 mmol)을 -78℃에서 n-BuLi (41.7 mL, THF 중의 2.4 M)으로 처리하고, 이어서 반응을 -78℃에서 TMSCl (5.2 mL, 40 mmol)로 켄칭하여, IM-1 (22 g, 96% 수율)을 오일로서 수득하였다.
2-히드록시-2-메틸프로판산 (10.41 g, 100 mmol) 및 피롤리딘 (28.4 g, 400 mmol)을 톨루엔 120 mL 및 THF 120 mL 중에서 -15℃ 내지 -5℃에서 6시간 동안 SOCl2 (14.3 g 120 mmol)의 존재 하에서 커플링하여, B-1 11 g을 70% 수율로 수득하였다.
온도계, 냉각 장치 및 첨가 깔때기가 장치된 100 mL 플라스크에서, B-1 11 g을 THF 2 mL와 톨루엔 12 mL의 용매 혼합물에 첨가하였다. 진공/N2 퍼징에 의해서 용액을 탈기하였다. 혼합물을 -35 내지 -30℃로 냉각하고, 온도를 -30℃ 미만으로 유지시키면서, n-BuLi (헥산 중의 2.4 M, 2 mL, 4.8 mol)을 0.5시간에 걸쳐서 천천히 첨가하였다. 온도계, 냉각 장치 및 첨가 깔때기가 장치된 또 다른 100 ml 플라스크에서, (4-브로모페닐)트리메틸실란 (1.0 g, 4.8 mmol)을 THF 2 mL와 톨루엔 12 mL의 용매 혼합물 중에 용해시키고, -35℃로 냉각하였다. 용액을 또한 철저히 탈기하였다. 온도를 -30℃ 미만으로 유지시키면서, n-BuLi (헥산 중의 2.4 M, 2 mL, 4.8 mol)을 차가운 용액에 천천히 첨가하였다. 아미드-알콕시드 용액을 아릴리튬 슬러리에 30분의 기간에 걸쳐서 캐뉼라(cannula)를 통해서 전달하였다. 생성된 용액을 1시간에 걸쳐서 -15℃로 가온하고, 이어서 1시간에 걸쳐서 -5℃로 가온하였다. TLC에 의해서 측정하여 반응이 완결될 때까지 혼합물을 -5℃에서 에이징하였다. 격렬하게 교반하면서 수성 2 N 염산에 의해서 반응을 켄칭하였다. 이것은 무색 오일로서 IM -2 0.620 g (61%)을 산출한다. 또한 규모 확대화를 성취하였고, IM - 2 총 24 g을 수득하였다.
이어서, 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록산 (0.485 g 2.18 mmol) 및 B(C6F5)3 (1.7 mg, 0.0033 mmol)을 60℃에서 30분 동안 IM -2 (0.90 g, 2.18 mmol)에 첨가하였다. 이어서, 혼합물을 추가로 30분 동안 교반하였다. 실리카 컬럼 상의 컬럼 크로마토그래피에 의해서 반응 혼합물을 정제하여, PI-1 1.0 g을 수득하였다. 규모 확대화로 PI-1 총 4.9 g을 제공하였다.
<반응식 1>
실시예
2
광개시제
PI-2의 합성
하기에 도시된 바와 같은 반응식 2에 따라서 광개시제 PI-2를 합성하였다. 1-브로모-4-비닐벤젠 (183 mg, 1 mmol), 톨루엔 (10 mL), 1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록산 (445 mg, 2 mmol) 및 크실렌 중의 백금(0)-1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 착물 (2 중량% Pt, 20 μL)을 50 mL 쉬렌크(Schlenk) 관에 충전하고, 이어서 혼합물을 110℃로 2일 동안 가열하였고, 컬럼 크로마토그래피가 착물 화합물을 나타내었고, 그것은 TLC 플레이트 상에 단지 하나의 점을 나타내었다. 이어서, IM -3 1-브로모-4-비닐벤진 (18.3 g)의 큰 규모를 수행하였다. 추가로 정제하지 않고 생성물을 다음 단계를 위해서 사용하였다.
온도계, 냉각 장치 및 첨가 깔때기가 장치된 100 mL 플라스크에서, B-1 (654 mg, 4.2 mg)을 THF 2 mL와 톨루엔 12 mL의 용매 혼합물에 첨가하였다. 용액을 진공/N2 퍼지에 의해서 탈기하였다. 혼합물을 -35 내지 -30℃로 냉각하고, 온도를 -30℃ 미만으로 유지시키면서, n-BuLi (헥산 중의 1.6 M, 2.63 mL, 4.2 mol)을 0.5시간에 걸쳐서 천천히 첨가하였다. 온도계, 냉각 장치 및 첨가 깔때기가 장치된 또 다른 100 ml 플라스크에서, IM -3 (1.18 g, 5 mmol)을 톨루엔 12 ml 및 THF 2 mL 중에 용해시키고, -30℃로 냉각하였다. 용액을 또한 철저히 탈기하였다. 온도를 -30℃ 미만으로 유지시키면서, n-BuLi (헥산 중의 1.6 M, 3.12 mL, 5 mol)을 차가운 용액에 2시간에 걸쳐서 천천히 첨가하여 백색 슬러리를 형성하였다. 아미드-알콕시드 용액을 아릴리튬 슬러리에 30분의 기간에 걸쳐서 전달하였다. 생성된 용액을 1시간에 걸쳐서 -15℃로 가온하고, 이어서 1시간에 걸쳐서 -5℃로 가온하였다. TLC에 의해서 측정하여 반응이 완결될 때까지 혼합물을 -5℃에서 에이징하였다. 격렬하게 교반하면서 얼음 냉각된 수성 2 N 염산에 캐뉼라를 통해서 전달함으로써 반응을 켄칭하였다. 이것은 오일로서 조 IM -4 0.9 g을 산출한다. 규모 확대화를 수행하여, IM-4 8.1 g을 수득하였다.
다음 단계에서, 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록산 (0.485 g 2.18 mmol) 및 B(C6F5)3 (1.7 mg, 0.0033 mmol)을 60℃에서 30분 동안 IM -4 (0.90 g, 2.18 mmol)에 첨가하였고, 이어서 혼합물을 추가로 30분 동안 교반하였다. 실리카 컬럼 상의 컬럼 크로마토그래피에 의해서 반응 혼합물을 정제하여 PI-2 1.0 g을 제공하였다. 규모 확대화로 PI-2 총 4.9 g을 제공하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3): 0.01 (m,6H), 0.1 (m,36H), 0.82 (m, 2H), 1.58 (m, 6H), 2.65 (m, 2H), 7.03-7.45 (m, 2H), 8.12 (m, 2H).
<반응식 2>
실시예
3:
광개시제
PI-3의 합성
하기에 도시된 바와 같은 반응식 3에 따라서 광개시제 PI-3을 합성하였다. 제1 단계에서, 1-알릴-4-브로모벤젠 (7.5 g, 38 mmol), 톨루엔 (100 mL), 1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록산 (12.6 g, 57 mmol) 및 크실렌 중의 백금(0)-1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 착물 (2 중량% Pt, 750 μL)을 250 mL 쉬렌크 관에 충전하였고, 이어서 혼합물을 110℃로 16시간 동안 가열하였다. 추가로 정제하지 않고 생성물인 IM -6을 다음 단계를 위해서 사용하였다.
온도계, 냉각 장치 및 첨가 깔때기가 장치된 100 mL 플라스크에서, B-1 (1.95 g, 12.4 mg)을 THF 2 mL와 톨루엔 12 mL의 용매 혼합물에 첨가하였다. 용액을 진공/N2 퍼지에 의해서 탈기하였다. 혼합물을 -35 내지 -30℃로 냉각하고, -30℃ 미만의 온도를 유지시키면서, n-BuLi (헥산 중의 2.5 M, 5.0 mL, 12.4 mmol)을 0.5시간에 걸쳐서 천천히 첨가하였다. 온도계, 냉각 장치 및 첨가 깔때기가 장치된 또 다른 100 mL 플라스크에서, IM -5 (5.2 g, 12.4mmol)를 톨루엔 12 ml 및 THF 2 mL 중에 용해시키고, -30℃로 냉각하였다. 용액을 또한 철저히 탈기하였다. 온도를 -30℃ 미만으로 유지시키면서, n-BuLi (헥산 중의 2.5 M, 5.0 mL, 12.4 mol)을 차가운 용액에 2시간에 걸쳐서 천천히 첨가하여 백색 슬러리를 형성하였다. 아미드-알콕시드 용액을 30분의 기간에 걸쳐서 아릴리튬 슬러리에 전달하였다. 생성된 용액을 1시간에 걸쳐서 -15℃로 가온하고, 이어서 1시간에 걸쳐서 -5℃로 가온하였다. TLC에 의해서 측정하여 반응이 완결될 때까지 혼합물을 -5℃에서 에이징하였다. 격렬하게 교반하면서 얼음 냉각된 수성 2 N 염산에 적가함으로써 반응을 켄칭하였다. 이것은 오일로서 조 IM -6 900 mg을 산출한다.
다음 단계에서, 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록산 (0.485 g 2.18 mmol) 및 B(C6F5)3 (1.7 mg, 0.0033 mmol)을 60℃에서 30분 동안 IM -6 (0.90 g, 2.18 mmol)에 첨가하였다. 이어서, 혼합물을 추가로 30분 동안 교반하였다. 실리카 컬럼 상의 컬럼 크로마토그래피에 의해서 반응 혼합물을 정제하여, PI-3 1.0 g을 수득하였다. 규모 확대화하여 PI-3 총 4.9 g을 수득하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3): 0.01 (s,6H), 0.09 (s,36H), 0.49 (t, J = 9.0 Hz, 2H), 1.61 (s, 6H), 1.64 (m, 2H), 2.67 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 7.21 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 8.16 (d, J = 9.0 Hz, 2H).
<반응식 3>
실시예
4:
광개시제의
평가
PI-2 (E1)를 사용하여 광개시성, UV 내성, 황색화 방지성 및 탁해짐 방지성을 평가하였다. 제1 비교 실시예는 다로큐어 ( Darocur )® 1173 (CE1)인데, 이것은 태양광에 장기간 노출된 후에도 UV 코팅이 단지 최소한의 황색화를 나타내는 것이 요구되는 경우 특히 추천된다. 제2 비교 실시예는 IM -4 (CE2)인데, 이것은 단지 페닐 기에서 일치환된 실리콘이다. 제3 비교 실시예는 PI-0 (CE3)인데, 이것은 α-히드록시-알킬페논의 히드록실 기에서 일치환된 실리콘이다. 평가를 위해서 사용되는 광개시제 구조는 하기에 도시되어 있다:
평가를 위해서, 광개시제를 아크릴레이트 실리콘 매트릭스 (15MDMA:60DMA=4:1) 중에서 균일하게 혼합하였고, 각각 UV 방사선에 노출시켰다. 광경화성 조성물에서 사용된 광개시제의 각각의 양은 접착제 조성물의 총 중량을 기준으로 1.6 중량%이다.
15MDMA는 리튬 n-부틸디메틸실란올레이트의 존재 하에서 실란올 말단화된 폴리디메틸실록산 (에이비 스페셜티 실리콘즈(AB Specialty Silicones)로부터의 안디실(Andisil) MOH 1000)과 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (젤레스트 인크.(Gelest Inc.)로부터의 젤레스트(Gelest) SIA 200.0)의 반응에 의해서 제조된 아크릴레이트 실리콘이다.
60DMA는 리튬 n-부틸디메틸실란올레이트의 존재 하에서 실란올 말단화된 폴리디메틸실록산 (에이비 스페셜티 실리콘즈로부터의 안디실 OH 50,000)과 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (젤레스트 인크.로부터의 젤레스트 SIA 200.0)의 반응에 의해서 제조된 아크릴레이트 실리콘이다.
15MDMA 및 60DMA의 합성법의 상세 사항은 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있고, 예를 들어, US 5663269의 실시예 3에 개시되어 있다.
이어서, 광개시제 및 중합체의 생성된 혼합물 각각을 750 마이크로미터의 공기 갭으로 2층 유리 사이에 놓아서 750 마이크로미터 두께의 광개시제 및 중합체의 층을 제공하였고, 이어서 180 mW/cm2에서 30초 동안 H 전구를 갖는 퓨전 시스템(Fusion System) UV 챔버 (제조원: 록티트(Loctite); 유형: UVALOC 1000)를 사용하여 UV 조사에 적용하여 경화시켰다. 경화 직후에, 데이타컬러 코퍼레이션(Datacolor Corporation)으로부터 입수가능한 데이타컬러(Datacolor) 650 장치에 의해서 ASTM D1003에 따라서 샘플의 투과율, 헤이즈 및 b* 값 (황색도)을 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타낸다. 경화 후, PI-2를 포함하는 조성물은 다른 비교 광개시제를 포함하는 조성물에 비해서 더 낮은 헤이즈 및 낮은 b* 값을 나타내었다. 또한, 경화된 샘플을 400시간 동안 QUV 시험 기계 (큐-랩(Q-Lab)으로부터 입수가능한 UVA-340)에서 에이징하였다. 에이징 동안 파장 영역은 295 nm 내지 365 nm이고, 피크 방출은 340 nm이다. 샘플의 투과율, 헤이즈 및 b* 값 (황색도)을 다시 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
<표 1>
헤이즈 값은 샘플이 투명한 지의 여부를 나타내고, 헤이즈 값이 낮아짐에 따라서 투명도가 증가한다는 것은 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 널리 공지되어 있다. 또한, b* 값은 경화된 샘플의 황색도를 나타내고, b* 값이 낮아짐에 따라서 황색도 경향성이 감소한다.
표 1에서 인지될 수 있는 바와 같이, 광개시제 PI-2를 포함하는 조성물 E1은 투과율, 헤이즈 및 b* 값에서 탁월한 특성을 나타내었고, 광학적으로 투명한 응용에서 사용하기에 매우 적합하다.
비교 광개시제 다로큐어®1173에 의해서 개시된 에이징된 비교 샘플 CE1은 다른 샘플에 비해서 투과율, 헤이즈 값 및 b* 값에서 더 불량한 특성을 나타내었다. 비교 광개시제 PI-0에 의해서 개시된 에이징된 비교 샘플 CE2는 투과율 및 헤이즈 값에서 양호한 특성을 나타내었지만, 에이징된 생성물의 황색도를 나타내는 그의 b* 값은 상당히 더 컸다. 비교 광개시제 IM-4에 의해서 개시된 에이징된 비교 샘플 CE3은 투과율 및 b* 값에서 양호한 특성을 보유하였지만, 그의 헤이즈* 값은 상당하였다. 본 발명의 광개시제 PI-2에 의해서 개시된 에이징된 샘플 만이 투과율, 헤이즈 값, b* 값에서 성능의 탁월한 조합을 나타내었다.
하기 이론에 얽매이고자 함은 아니지만, CE1 내지 CE3에서 광개시제에 의해서 개시된 에이징된 실시예의 증가된 투과율, 헤이즈 값 및 b* 값은 경화 및 에이징 방법 동안의 광개시제의 분해 및 낮은 분자량을 갖는 화합물의 생성에 의해서 기인되었다고 추정된다. 놀랍게도, 본 발명자들은 개시된 유기규소 개질된 광개시제를 사용함으로써, 이러한 광개시제의 독특한 구조 및 설계로 인해서 경화된 생성물에서 경화 및 에이징 동안 낮은 분자량을 갖는 화합물의 존재가 방지될 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명의 이들 및 다른 개질 및 변경은 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 의해서 실시될 수 있다. 또한, 다양한 실시양태의 측면은 전체적으로 또는 성분 모두가 서로 교환될 수 있다. 추가로, 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 상기 설명이 단지 예의 방식이며, 그러한 첨부된 청구범위에 추가로 기술된 본 발명을 제한하고자 함이 아님을 인지할 것이다.
Claims (21)
- 하기 화학식 I로 나타내어지는 유기규소 개질된 광개시제.
<화학식 I>
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 아릴 C1-C3 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R3, R4, R5, R6, 및 R7 중 하나는 SIL1-X이고, 나머지는 각각 독립적으로 수소, C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 아릴 C1-C3 알킬, 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
X는 직접 결합 또는 C1-C12 알킬렌이고;
SIL1 및 SIL2는 각각 독립적으로 화학식 -SiR8R9R10 또는 (R'SiO3/2)a(R"2SiO2/2)b(R"'3SiO1/2)c로 나타내어지고, 여기서
R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 아릴, 및 아릴 C1-C3 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R', R" 및 R"'는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬, C2-C8 알케닐, C5-C8 시클로알킬, 및 페닐 C1-C3 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고,
a, b, 및 c는 a ≥ 0, b ≥ 0, c > 0를 충족시키는 수이고, c에 대한 a의 비는 0 내지 100이고, c에 대한 b의 비는 0 내지 10이다. - 제1항에 있어서, R1 및 R2가 C1-C4 알킬, 바람직하게는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸 또는 tert-부틸, 특히 메틸인 유기규소 개질된 광개시제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, R5가 SIL1-X-를 나타내고, R3, R4, R6, 및 R7이 각각 독립적으로 수소, C1-C4 알킬 및 페닐 C1-C3 알킬로 이루어진 군으로부터, 바람직하게는 수소, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, tert-부틸, 헥실, 또는 옥틸, 특히 수소로부터 선택된 것인 유기규소 개질된 광개시제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, SIL1 및/또는 SIL2가 화학식 -SiR8R9R10으로 나타내어지고, 여기서 R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 C1-C4 알킬, 페닐, 및 페닐 C1-C3 알킬로 이루어진 군으로부터, 바람직하게는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, tert-부틸, 페닐, 벤질, 및 페닐에틸로부터 선택된 것인 유기규소 개질된 광개시제.
- 제4항에 있어서, SIL1 및/또는 SIL2가 트리메틸실릴, 디메틸페닐실릴, 디메틸페닐에틸실릴 및 트리-n-프로필실릴로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 유기규소 개질된 광개시제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, SIL1 및/또는 SIL2가 화학식 (R'SiO3/2)a(R"2SiO2/2)b(R"'3SiO1/2)c로 나타내어지고, 여기서 R', R" 및 R"'는 메틸이고, a = 0, b = 1, c = 2이고, SIL1 및/또는 SIL2가 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록산에 상응하는 것인 유기규소 개질된 광개시제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, SIL1 및/또는 SIL2가 화학식 (R'SiO3/2)a(R"2SiO2/2)b(R"'3SiO1/2)c로 나타내어지고, 여기서 R', R" 및 R"'는 메틸이고, a = 0, b = 1, c = 3이고, SIL1 및/또는 SIL2가 1,1,1,3,5,5,5,7,7,7-노나메틸테트라실록실에 상응하는 것인 유기규소 개질된 광개시제.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, X가 직접 결합 또는 C1-C3 알킬렌, 바람직하게는 직접 결합, 메틸렌, 에틸렌 또는 n-프로필렌인 유기규소 개질된 광개시제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, R1 및 R2가 메틸이고, R5가 SIL1-X-이고, 여기서 SIL1은 트리메틸실릴이고, X는 직접 결합이고, R3, R4, R6 및 R7이 수소이고, SIL2가 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록실인 유기규소 개질된 광개시제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, R1 및 R2가 메틸이고, R5가 SIL1-X-이고, 여기서 SIL1은 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록실이고, X는 에틸렌이고, R3, R4, R6 및 R7이 수소이고, SIL2가 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록실인 유기규소 개질된 광개시제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, R1 및 R2가 메틸이고, R5가 SIL1-X-이고, 여기서 SIL1은 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록실이고, X는 n-프로필렌이고, R3, R4, R6 및 R7이 수소이고, X가 n-프로필이고, SIL2가 1,1,1,3,5,5,5-헵타메틸트리실록실인 유기규소 개질된 광개시제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, R1 및 R2가 메틸이고, R5가 SIL1-X-이고, 여기서 SIL1은 1,1,1,5,5,5,7,7,7-노나메틸테트라실록실이고, X는 에틸렌이고, R3, R4, R6 및 R7이 수소이고, SIL2가 1,1,1,5,5,5,7,7,7-노나메틸테트라실록실인 유기규소 개질된 광개시제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, R1 및 R2가 메틸이고, R5가 SIL1-X-이고, 여기서 SIL1은 디메틸페닐실란이고, X는 에틸렌이고, R3, R4, R6 및 R7이 수소이고, SIL2가 디메틸페닐실란인 유기규소 개질된 광개시제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, R1 및 R2가 메틸이고, R5가 SIL1-X-이고, 여기서 SIL1은 디메틸벤질실란이고, X는 에틸렌이고, R3, R4, R6 및 R7이 수소이고, SIL2가 디메틸벤질실란인 유기규소 개질된 광개시제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, R1 및 R2가 메틸이고, R5가 SIL1-X-이고, 여기서 SIL1은 트리-n-프로필실란이고, X는 에틸렌이고, R3, R4, R6 및 R7이 수소이고, SIL2가 트리-n-프로필실란인 유기규소 개질된 광개시제.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 유기규소 개질된 광개시제를 포함하는 광경화성 조성물.
- 제17항에 있어서, 유기규소 개질된 광개시제의 양이 조성물의 총량을 기준으로 0.5 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 1 중량% 내지 3 중량%, 보다 바람직하게는 1.5 중량% 내지 2 중량%인 광경화성 조성물.
- 다양한 기재의 결합 또는 적층을 위한, 및 특히 광학 성분의 조립체에서의, 또는 광학적으로 투명한 기재들 간의 결합 또는 적층, 또는 광학적으로 투명한 기재와 불투명한 기재 간의 결합 또는 적층을 위한 제17항 또는 제18항에 따른 광경화성 조성물의 용도.
- 적어도 하나의 표면이 제17항 또는 제18항에 따른 광경화성 조성물로 코팅된 코팅된 기재.
- 제17항에 따른 광경화성 조성물의 경화된 반응 생성물.
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