KR20170133928A - 옥사졸린계 공중합체, 이를 포함하는 조성물, 및 상기 조성물로부터 제조되는 성형품 - Google Patents

옥사졸린계 공중합체, 이를 포함하는 조성물, 및 상기 조성물로부터 제조되는 성형품 Download PDF

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Abstract

하기 화학식 1, 하기 화학식 2, 및 이들의 조합에서 선택되는 제1 구조 단위, 및 하기 화학식 3, 하기 화학식 4, 및 이들의 조합에서 선택되는 제2 구조 단위를 포함하는 공중합체, 상기 공중합체를 포함하는 조성물, 및 상기 조성물로부터 제조되는 성형품에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure pat00024

[화학식 2]
Figure pat00025

[화학식 3]
Figure pat00026

[화학식 4]
Figure pat00027

상기 화학식 1 내지 화학식 4의 정의는 명세서 내 기재된 바와 같다.

Description

옥사졸린계 공중합체, 이를 포함하는 조성물, 및 상기 조성물로부터 제조되는 성형품 {OXAZOLINE MODIFIED COPOLYMER, COMPOSITION INCLUDING OXAZOLINE MODIFIED COPOLYMER, AND ARTICLE MANUFACTURED FROM THE COMPOSITION}
옥사졸린계 공중합체, 이를 포함하는 조성물, 및 상기 조성물로부터 제조되는 성형품에 관한 것이다.
최근 세탁기, 냉장고, 에어컨, 휴대폰 등 전자 제품의 내외장재와 의료 기기, 3D 프린팅 제품, 각종 생활용품들 중 항균 기능과 방오 기능이 요구되는 부품들이 늘어나고 있다.
종래의 항균 기술로는 수지 제조 시 항균성이 있는 Zn 등의 금속 화합물을 첨가하여 항균 기능을 갖게 하는 기술이 있다. 이러한 고분자 가공용 항균 첨가제는 항균제가 침출 (leaching)되어 항균 특성이 구현되는 원리인데, 항균제 침출로 인해 인체에 유해하며 내구성이 취약하다는 단점이 있다.
또한 N-할라민을 포함하는 고분자를 첨가하거나 코팅하여 항균 기능을 구현하는 기술이 있으나, 이러한 기술은 할로겐 원료를 반복적으로 투입하여 재생 작업을 해야 하는 단점이 있다.
종래의 방오 기술로는 불소 코팅이 보편적이다. 그러나 이 기술은 가격이 비싸고 복잡한 합성 공정이 필요하며 내구성이 취약하다는 단점이 있다. 가전제품의 내외장제 등의 장기적인 내구성을 구현하고 경제성 있는 생산을 하기 위한 기술로 이러한 코팅 기술은 부적합하다고 할 수 있다.
따라서 압출 및 사출이 가능하고, 항균 방오 성분이 침출되지 않으면서, 지속적으로 항균 방오 성능을 구현할 수 있는 신규한 소재에 대한 개발이 필요하다.
항균성과 방오성을 동시에 가지면서, 침출되지 않아 지속적으로 항균, 방오 기능을 구현할 수 있고, 비소모성이며, 내구성이 우수하고, 고분자 수지와 상용성이 좋으며, 압출 및 사출 공정 등에 적용 가능한 소재와, 이로부터 제조되는 성형품을 제공한다.
일 구현예에서는 하기 화학식 1, 하기 화학식 2, 및 이들의 조합에서 선택되는 제1 구조 단위, 및 하기 화학식 3, 화학식 4, 및 이들의 조합에서 선택되는 제2 구조 단위를 포함하는 공중합체를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 1, 및 화학식 2에서, R11은 수소 또는 메틸기이고, A는 질소이고,
R12는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고,
R1 내지 R4는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 히드록시기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5의 알킬기이고,
n은 1 내지 200의 실수이고,
G1, G2, G3, G5, 및 G6는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고,
G4 및 G7는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고,
X-는 할라이드 이온, 수산화 이온, 불소화붕소 이온, 질산염 이온, 인산염 이온, 트리플루오로아세트산염, 또는 황산염 이온이다.
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 화학식 3에서, R13은 수소 또는 메틸기이고, Y는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기이다.
[화학식 4]
Figure pat00004
상기 화학식 4에서, R14은 수소 또는 메틸기이고, Z는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 할로겐기이다.
상기 화학식 1 또는 상기 화학식 2에서 R12는 C1 내지 C5 알킬기일 수 있다.
상기 화학식 1에서 G1 내지 G3 중 적어도 하나, 또는 상기 화학식 2에서 G5 및 G6 중 적어도 하나는 C6 내지 C30 알킬기일 수 있다.
상기 화학식 1에서 G1 내지 G3 중 하나는 C6 내지 C30 알킬기이고 나머지 둘은 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬기일 수 있다.
상기 화학식 2에서 G5 및 G6 중 하나는 C6 내지 C30 알킬기이고 나머지 하나는 C1 내지 C3 알킬기일 수 있다.
상기 공중합체 내에서, 상기 제1 구조 단위와 상기 제2 구조 단위는 1:99 내지 99:1의 몰비로 포함될 수 있다.
상기 화학식 3의 Y, 또는 상기 화학식 4의 Z는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다.
상기 공중합체의 질량평균분자량은 1,000 내지 1,000,000 g/mol일 수 있다.
다른 일 구현예에서는 상기 공중합체를 포함하는 조성물을 제공한다.
상기 조성물은 폴리올레핀, 폴리알킬(메타)아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리설폰, 실리콘 수지, 고무 변성 비닐계 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 및 이들의 공중합체로부터 선택되는 하나 이상의 열가소성 고분자를 더 포함할 수 있다.
상기 열가소성 고분자는 상기 조성물 총 중량에 대해 1 중량% 내지 99.9 중량% 포함될 수 있다.
상기 조성물 내에서 상기 공중합체의 상기 제1 구조 단위는 상기 조성물 총 중량에 대해 0.1 중량% 내지 50 중량%, 예를 들어 0.5 중량% 내지 10 중량% 포함될 수 있다.
또 다른 일 구현예에서는, 상기 조성물로부터 제조되는 성형품을 제공한다.
상기 성형품은 상기 조성물을 압출, 공압출, 사출, 또는 이중사출하여 제조되는 것일 수 있다.
상기 성형품의 ISO 22196에 따른 항균도 측정법으로 측정된 대장균 제거율은 85% 이상일 수 있다.
상기 성형품의 오염도는 방오 처리되지 않은 성형품의 오염도 대비 20% 이상 저감될 수 있다.
일 구현예에 따른 공중합체, 이를 포함하는 조성물, 및 상기 조성물로부터 제조되는 성형품은 항균성과 방오성을 동시에 가지면서 침출되지 않아 지속적으로 항균, 방오 기능을 구현할 수 있으며, 비소모성으로 내구성이 우수하다. 상기 공중합체는 고분자 수지와의 상용성이 좋고, 압출, 공압출, 사출, 이중사출 공정 등에 의해 용이하게 다양한 성형품으로 제조될 수 있다.
도 1은 폴리프로필렌 사출 시편에 대한 비행시간형 이차이온질량분석 그래프이다.
도 2는 제조예 1의 성형 시편에 대한 비행시간형 이차이온질량분석 그래프이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
이하에서 별도의 정의가 없는 한 "치환"이란, 화합물 중의 수소가 C1 내지 C30의 알킬기, C2 내지 C30의 알키닐기, C6 내지 C30의 아릴기, C7 내지 C30의 알킬아릴기, C1 내지 C30의 알콕시기, C1 내지 C30의 헤테로알킬기, C3 내지 C30의 헤테로알킬아릴기, C3 내지 C30의 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C30의 사이클로알키닐기, C2 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기, 할로겐(F, Cl, Br, 또는 I), 히드록시기(-OH), 니트로기(-NO2), 시아노기(-CN), 아미노기(-NRR' 여기서 R과 R'은 서로 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C6 알킬기임), 설포베타인기(-RR'N+(CH2)nSO3-), 카르복시베타인기(-RR'N+(CH2)nCOO- 여기서 R과 R'은 서로 독립적으로 C1 내지 C20 알킬기임), 아지도기(-N3), 아미디노기(-C(=NH)NH2), 히드라지노기(-NHNH2), 히드라조노기(=N(NH2), 알데히드기(-C(=O)H), 카르바모일기(carbamoyl group, -C(O)NH2), 티올기(-SH), 에스테르기(-C(=O)OR, 여기서 R은 C1 내지 C6 알킬기 또는 C6 내지 C12 아릴기임), 카르복실기(-COOH) 또는 그것의 염(-C(=O)OM, 여기서 M은 유기 또는 무기 양이온임), 술폰산기(-SO3H) 또는 그것의 염(-SO3M, 여기서 M은 유기 또는 무기 양이온임), 인산기(-PO3H2) 또는 그것의 염(-PO3MH 또는 -PO3M2, 여기서 M은 유기 또는 무기 양이온임) 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
또한, 이하에서 별도의 정의가 없는 한, "헤테로" 란 N, O, S, Si 및 P에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서, "이들의 조합"이란, 구성물의 혼합물, 적층물, 복합체, 공중합체, 합금, 블렌드, 반응 생성물 등을 의미한다.
또한, 본 명세서에서, "＊"는 동일하거나 상이한 원자 또는 화학식과 연결되는 부분을 의미한다.
일 구현예에서는, 하기 화학식 1, 하기 화학식 2, 및 이들의 조합에서 선택되는 제1 구조 단위, 및 하기 화학식 3, 하기 화학식 4, 및 이들의 조합에서 선택되는 제2 구조 단위를 포함하는 항균 방오 기능성 공중합체를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00005
[화학식 2]
Figure pat00006
상기 화학식 1, 및 상기 화학식 2에서, R11은 수소 또는 메틸기이고, A는 질소이고, R12는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고, R1 내지 R4는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 히드록시기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5의 알킬기이고, n은 평균값으로서 1 내지 200의 실수이고, G1, G2, G3, G5, 및 G6는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고, G4, 및 G7는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고,X-는 할라이드 이온, 수산화 이온, 불소화붕소 이온, 질산염 이온, 인산염 이온, 트리플루오로아세트산염, 또는 황산염 이온이다.
[화학식 3]
Figure pat00007
상기 화학식 3에서,
R13은 수소 또는 메틸기이고, Y는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기이다.
[화학식 4]
Figure pat00008
상기 화학식 4에서, R14은 수소 또는 메틸기이고, Z는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 할로겐기이다.
상기 제1 구조 단위는 상기 화학식 1로 표시되는 구조 단위, 상기 화학식 2로 표시되는 구조 단위, 또는 이들의 조합을 포함한다. 구체적으로, 상기 제1 구조 단위는 상기 화학식 1로 표시되는 구조 단위일 수 있고, 또는 상기 화학식 2로 표시되는 구조 단위일 수 있으며, 혹은 상기 화학식 1로 표시되는 구조 단위와 화학식 2로 표시되는 구조 단위가 결합된 구조 단위일 수 있다.
마찬가지로, 상기 제2 구조 단위는 상기 화학식 3으로 표시되는 구조 단위, 상기 화학식 4로 표시되는 구조 단위, 또는 이들의 조합을 포함한다. 구체적으로, 상기 제2 구조 단위는 상기 화학식 3으로 표시되는 구조 단위일 수 있고, 또는 상기 화학식 4로 표시되는 구조 단위일 수 있으며, 혹은 상기 화학식 3으로 표시되는 구조 단위와 화학식 4로 표시되는 구조 단위가 결합된 구조 단위일 수 있다.
상기 공중합체는 세균 번식을 억제하는 항균 (bio-killing) 기능과 세균 부착을 방지하는 방오 (bio-repelling) 기능을 가지며, 고분자 수지와의 상용성이 좋고 사출성형 등에 적용 가능하다. 상기 공중합체는 플라스틱의 압출, 공압출, 또는 사출, 이중사출 가공시 첨가되어 항균 방오 특성을 구현하는 일종의 첨가제로 작용할 수 있다.
상기 공중합체에서, 상기 제1 구조 단위는 항균, 방오 기능을 구현할 수 있으며, 상기 제2 구조 단위는 고분자 수지와의 상용성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 상기 제1 구조 단위에서, 옥사졸린 (oxazoline) 그룹은 친수성이고 방오 기능을 가진다. 상기 친수성의 폴리옥사졸린 그룹은 세탁기, 냉장고 등 수분이 존재하는 제품의 내구재에 적용되어 오염 물질의 부착을 막고, 부착된 오염물을 쉽게 제거하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 제1 구조 단위의 4급 암모늄 (quaternary ammonium) 그룹은 접촉 치사 (contact-killing) 방법으로 항균 기능을 수행할 수 있다. 상기 4급 암모늄 그룹은 상기 공중합체에 결합되어 있는 구조이기 때문에 소모되지 않고 장기적으로 항균 기능을 발휘할 수 있으며 내구성 향상에 유리하게 작용할 수 있다.
상기 제2 구조 단위는 폴리(메타)아크릴레이트 혹은 폴리스티렌, 변성 폴리스티렌 등을 형성하는 반복 단위라고 할 수 있다. 상기 제2 구조 단위는 상기 공중합체가 여러 고분자 수지와 잘 혼합될 수 있는 기능을 할 수 있다.
일반적으로, 방오 기능을 가지는 폴리옥사졸린은 친수성으로, 발수성의 고분자 수지와 혼합되지 않는 문제가 있다. 따라서, 폴리옥사졸린, 옥사졸린 올리고머, 또는 옥사졸린 공중합체 등 옥사졸린계 유도체를 이용하여 방오 기능을 구현한 종래의 기술은 옥사졸린계 유도체를 포함하는 조성물을 제품의 표면에서 코팅하는 기술이 대부분이었다. 그러나 항균, 방오 기술이 요구되는 제품들은 주로 압출 또는 사출 공정에 의해 제조되기 때문에, 압출물이나 사출물 표면에 추가로 코팅을 진행할 경우 비용이 증가하고 내구성이 떨어지는 문제가 있다.
일 구현예에 따른 상기 공중합체는 옥사졸린 그룹을 포함하면서도 제2 구조 단위를 포함하여 고분자 수지와의 상용성이 뛰어나다. 또한, 상기 공중합체는 고분자 형태로, 항균 재료나 방오 재료가 침출되지 않고 (non-leachable), 수지 매트릭스와 혼합되어 압출, 공압출, 또는 사출, 이중사출 성형 공정 등에 직접 적용 가능하다.
상기 화학식 1 및 화학식 2에서, R12는, 일 예로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬기, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, 또는 프로필기일 수 있으며, 이들에 제한되지 않는다.
상기 화학식 1 및 화학식 2에서, n은 옥사졸린 구조 단위의 평균중합도를 나타내고 1 내지 200의 값을 갖고, 예를 들어, 1 내지 150, 1 내지 100, 1 내지 50, 1 내지 30, 1 내지 20의 실수일 수 있다. n이 상기 범위에 있을 경우, 상기 제1 구조 단위를 포함하는 공중합체는 우수한 방오 기능을 수행할 수 있다.
상기 화학식 1, 및 화학식 2에서, G1, G2, G3, G5, 및 G6는, 예를 들어, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C10 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 헤테로고리기일 수 있다.
일 예로 상기 화학식 1에서 G1, G2, 및 G3 중 적어도 하나, 또는 상기 화학식 2에서 G5, 및 G6 중 적어도 하나는 C6 내지 C30의 알킬기, 즉 탄소수 6 이상의 알킬기일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1에서 G1, G2, 및 G3 중 적어도 하나, 또는 상기 화학식 2에서 G5, 및 G6 중 적어도 하나는 C6 내지 C25의 알킬기, C6 내지 C20의 알킬기, C6 내지 C15의 알킬기, C8 내지 C30의 알킬기, 또는 C10 내지 C30의 알킬기일 수 있고, 이들에 제한되지 않는다. 이 경우, 상기 제1 구조 단위에서 4급 암모늄 그룹은 우수한 접촉 치사 항균 기능을 수행할 수 있다.
상기 화학식 2에서, G4 및 G7는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 또는 C1 내지 C5 알킬렌기, C1 내지 C3 알킬렌기일 수 있으며, A와 4급 암모늄 그룹을 연결한다.
상기 화학식 1, 및 화학식 2에서, X-는 4급 암모늄 양이온과 함께 염을 형성하고 있는 음이온이다. X-의 비제한적인 예로는 F-, Cl-, Br-, I-, OH-, BF4 -, NO3 -, H2PO4 -, CF3COO-, HSO4 - 등이 있다.
상기 공중합체 내에서, 상기 제1 구조 단위와 상기 제2 구조 단위는 1:99 내지 99:1의 몰비로 포함될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 구조 단위와 상기 제2 구조 단위는 10:90 내지 90:10의 몰비로 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 구조 단위와 상기 제2 구조 단위는 20:80 내지 80:20의 몰비로 포함될 수 있고, 예를 들어 30:70 내지 70:30의 몰비로 포함될 수 있고, 예를 들어 40:60 내지 60:40의 몰비로 포함될 수 있다.
상기 제1 구조 단위 및 상기 제2 구조 단위는 상기 공중합체 내에서 상기한 몰비로 포함됨으로써, 상기 공중합체가 우수한 항균, 방오 기능을 수행하면서 고분자 수지와의 상용성도 확보할 수 있게 한다. 상기 제1 구조 단위와 제2 구조 단위의 몰비는 상기 공중합체가 적용되는 최종 제품 내에서 원하는 항균, 방오 기능을 나타낼 수 있고, 또한, 상기 제품을 용이하게 제작할 수 있게 하는 공정에의 적용 가능성 등을 고려하여, 상기한 범위 내에서 당업자가 적절히 선택하여 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 공중합체를 추가의 고분자 수지와 혼합하여 압출 성형 및/또는 사출 성형 등에 적용하는 경우, 추가되는 고분자 수지의 양, 고분자 수지와의 상용성, 및 최종 제품의 항균, 방오 기능 등을 고려하여, 상기 공중합체 내 제1 구조 단위와 제2 구조 단위의 몰비를 결정할 수 있다.
상기 화학식 3은, 일 예로, 폴리알킬(메타)아크릴레이트의 반복 단위일 수 있다. 이 경우 Y는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고, 구체적으로 C1 내지 C5 알킬기, C4 내지 C30 알킬기, C6 내지 C30 알킬기, C10 내지 C30 알킬기, C10 내지 C20 알킬기일 수 있다. Y가 상기한 치환기일 경우, 상기 공중합체는 고분자 수지와 잘 혼합될 수 있어, 압출물, 공압출물이나 사출물 혹은 이중사출물에 적용되기에 적합하다.
상기 화학식 4는 폴리스티렌 또는 변형 폴리스티렌의 반복 단위일 수 있다. 상기 화학식 4에서 Z는 수소, 할로겐기, 또는 알킬기일 수 있으며, 일 예로 직쇄 또는 분지된 C1 내지 C25 알킬기, 또는 직쇄 또는 분지된 C1 내지 C20 알킬기, 직쇄 또는 분지된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 직쇄 또는 분지된 C1 내지 C5 알킬기 등일 수 있다.
상기 구현예에 따른 공중합체는 당해 기술 분야에서 공지된 다양한 방법을 사용하여 당업자가 용이하게 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 공중합체는 하기 화학식 11, 하기 화학식 12, 및 이들의 조합에서 선택되는 제1 단량체 및 하기 화학식 13, 화학식 14, 및 이들의 조합에서 선택되는 제2 단량체를 공중합함으로써 제조할 수 있다:
[화학식 11]
Figure pat00009
[화학식 12]
Figure pat00010
상기 화학식 11 및 화학식 12에서, R11은 수소 또는 메틸기이고, A는 질소이고, R12는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고, R1 내지 R4는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 히드록시기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5의 알킬기이고, n은 평균값으로서 1 내지 200의 실수이고, G1, G2, G3, G5, 및 G6는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고, G4 및 G7는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고, X-는 할라이드 이온, 수산화 이온, 불소화붕소 이온, 질산염 이온, 인산염 이온, 트리플루오로아세트산염, 또는 황산염 이온이다.
[화학식 13]
Figure pat00011
상기 화학식 13에서, R13은 수소 또는 메틸기이고, Y는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기이다.
[화학식 14]
Figure pat00012
상기 화학식 14에서, R14은 수소 또는 메틸기이고, Z는 수소, 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 할로겐기이다.
상기 공중합은 용액중합, 벌크중합이 일반적이나 유화중합, 현탁중합, 괴상중합 등으로부터 선택되는 당해 기술 분야의 공지된 방법을 사용하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 중합은 테트라하이드로퓨란, 에탄올 등의 단독 혹은 혼합용매 내에서, 상기 제1 단량체와 상기 제2 단량체, 및 촉매량의 라디칼 개시제를 투입하고, 상기 화학식 13 또는 14 등의 제2 단량체의 종류에 따라, 대략 50℃ 내지 80 ℃에서 3시간 내지 20 시간 동안 교반하면서 진행할 수 있다.
한편, 상기 제1 단량체는 하기 화학식 31로 표시되는 개시제 (initiator), 하기 화학식 32로 표시되는 옥사졸린계 단량체 (monomer), 및 하기 화학식 33 혹은 하기 화학식 34로 표시되는 종결제 (terminator)를 반응시켜 제조할 수 있다.
[화학식 31]
Figure pat00013
상기 화학식 31에서, R11은 수소 또는 메틸기이고 Q는 F, Cl, Br, 또는 I이다.
[화학식 32]
Figure pat00014
상기 화학식 32에서, R12는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고, R1 내지 R4는 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 히드록시기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5의 알킬기이다.
[화학식 33]
Figure pat00015
상기 화학식 33에서, G1 내지 G3는 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이다.
[화학식 34]
Figure pat00016
상기 화학식 34에서, G5 및 G6는 동일하거나 서로 상이하며 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고, G4 및 G7는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
상기 제1 단량체는, 상기 화학식 31로 표시되는 개시제 및 상기 화학식 32로 표시되는 옥사졸린계 단량체를 혼합하여 대략 50℃ 내지 120℃에서 1시간 내지 24시간 동안 중합 반응시키고, 이어서, 상기 화학식 33 혹은 상기 화학식 34로 표시되는 종결제를 첨가하여 약 50℃ 내지 120℃에서 1 시간 내지 24시간 동안 반응시킨 후, 결과 생성물을 정제 및 건조시켜 제조될 수 있다.
상기 화학식 31로 표시되는 개시제는, 예를 들어, 아크릴로일 할라이드, 또는 메타크릴로일 할라이드일 수 있고, 이들에 제한되지 않는다. 상기 할라이드는 플루오라이드, 클로라이드, 브로마이드, 아이오다이드 등일 수 있고, 이들에 제한되지 않는다.
상기 화학식 32로 표시되는 옥사졸린계 단량체는, 예를 들어, 2-메틸-2-옥사졸린, 2-에틸-2-옥사졸린, 2-프로필-2-옥사졸린, 또는 2-이소프로필-2-옥사졸린일 수 있고, 이들에 제한되지 않는다.
상기 제1 단량체의 합성 과정에서, 상기 화학식 32로 표시되는 옥사졸린계 단량체의 평균중합도는 1 내지 200일 수 있고, 예를 들어, 2 내지 100, 예를 들어 2 내지 50 등일 수 있다. 이 경우 상기 제1 단량체는 우수한 방오 기능을 발휘할 수 있다.
상기 종결제는 구체적으로, 상기 화학식 33으로 표시되는 화합물, 상기 화학식 34로 표시되는 화합물, 또는 이들의 조합에서 선택되는 것일 수 있다. 종결제로 상기 화학식 33의 화합물을 사용할 경우 상기 화학식 11로 표시되는 단량체가 제조되고, 종결제로 상기 화학식 34의 화합물을 사용할 경우 상기 화학식 12로 표시되는 단량체가 제조된다. 다른 예로서 종결제로 상기 화학식 33의 화합물 및 화학식 34의 화합물을 모두 사용할 경우, 화학식 11로 표시되는 단량체와 화학식 12의 단량체가 혼합된 형태의 단량체들이 제조될 수 있다.
상기 제2 단량체는 당해 기술 분야에서 공지된 방법으로 용이하게 제조 가능하거나, 또는 상업적인 방법으로 구입 가능하다.
상기 제2 단량체에서 상기 화학식 13의 Y 또는 화학식 14의 Z는, 예를 들어, C1 내지 C5 알킬기, C4 내지 C30 알킬기, C10 내지 C30 알킬기, C20 내지 C30 알킬기일 수 있다. 이 경우 상기 제2 단량체는 제조되는 공중합체와 수지 매트릭스의 상용성을 향상시킬 수 있다.
상기 공중합하는 과정에서 상기 제1 단량체와 상기 제2 단량체는 1:99 내지 99:1의 몰비, 예를 들어, 10:90 내지 90:10, 예를 들어 20:80 내지 80:20, 예를 들어 30:70 내지 70:30, 또는 40:60 내지 60:40의 몰비로 사용될 수 있다. 상기 범위 내에서 제1 단량체와 제2 단량체를 공중합함으로써, 항균, 방오 기능과 고분자 수지와의 상용성이 우수한 공중합체를 제조할 수 있다.
다른 일 구현예에서는 상기 공중합체를 포함하는 조성물을 제공한다.
상술한 바와 같이, 일 구현예예 따른 공중합체는 제1 구조 단위를 포함함으로써 항균 및 방오 기능을 가질 수 있고, 또한 제2 구조 단위를 포함함으로써 추가의 고분자 수지와의 상용성이 우수하다. 상기 공중합체는 단독으로 또는 추가의 열가소성 고분자와 혼합되어 압출, 공압출 또는 사출, 이중사출 성형 등에 적용되는 수지 조성물을 형성할 수 있다.
상기 조성물이 추가의 열가소성 고분자를 더 포함하는 경우, 상기 조성물에서 상기 공중합체는 항균 및 방오 기능을 가지는 일종의 첨가제 역할을 할 수 있다. 상기 공중합체는 상기 추가되는 열가소성 고분자와 상용성이 좋고, 상기 조성물 내에서 장기적인 항균, 방오 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 상기 조성물은 지속적인 항균 방오 기능을 가지고, 항균 재료나 방오 재료가 침출되지 않아 내구성이 우수하며, 압출이나 사출 성형 등에 적용 가능하다.
상기 조성물은 항균 방오 기능이 필요하고 내구성이 요구되는 세탁기의 세탁조, 냉장고의 내장 소재, 에어컨의 내외장소재, 청소기의 먼지 통 등 가전제품의 내외장재에 적용되기에 적절하다. 또한 상기 조성물은 병원 침대, 카테터 (catheter), 인공치아, 스플린트 (splint) 등의 의료 기구나, 3D 프린팅 가능한 항균 합성 수지 등의 3D 프린팅 제품, 휴대폰 등 모바일 제품, 구조물, 섬유, 멤브레인 또는 각종 생활용품에 적용될 수 있다.
상기 추가되는 열가소성 고분자는 통상 매트릭스 수지로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 열가소성 고분자는 폴리올레핀, 폴리알킬(메타)아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 실리콘 수지, 폴리설폰, 폴리카보네이트, 고무 변성 비닐계 공중합체, 폴리아미드, 폴리에스테르, 열가소성 폴리우레탄, 및 이들의 공중합체로부터 선택되는 하나 이상의 열가소성 고분자일 수 있다. 상기 공중합체는 이러한 열가소성 고분자 수지와 상용성이 우수하다.
상기 열가소성 고분자는 상기 조성물 총 중량에 대해 1 중량% 내지 99.9 중량%로 포함될 수 있고, 예를 들어, 10 중량% 내지 99.9 중량%, 예를 들어 20 중량% 내지 99.9 중량%, 예를 들어 30 중량% 내지 99.9 중량%, 예를 들어 40 중량% 내지 99.9 중량%, 또는 50 중량% 내지 99 중량% 포함될 수 있고, 이들에 제한되지 않는다.
상기 조성물은 상기한 범위 내에서 추가의 열가소성 고분자를 포함함으로써 우수한 항균, 방오 기능을 지속적으로 나타내며 압출, 공압출, 사출, 또는 이중사출 등의 성형이 가능한 조성물이 될 수 있다.
상기 조성물 내에서 상기 공중합체 내 상기 제1 구조 단위는 항균 방오 기능을 수행할 수 있는 부분으로, 상기 조성물 총 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 구조 단위는 상기 조성물 총 중량에 대해 0.2 중량% 내지 30 중량%, 예를 들어 0.3 중량% 내지 25 중량%, 예를 들어 0.4 중량% 내지 20 중량%, 예를 들어 0.5 중량% 내지 15 중량%, 예를 들어 0.5 중량% 내지 10 중량%, 예를 들어 0.5 중량% 내지 9 중량%, 예를 들어 0.5 중량% 내지 8 중량%, 예를 들어 0.5 중량% 내지 7 중량%, 예를 들어 0.5 중량% 내지 6 중량%, 또는 0.5 중량% 내지 5 중량% 등으로 포함될 수 있다.
후술하는 실시예로부터 알 수 있는 것처럼, 상기 제1 구조 단위가 최종 제품 내에 단지 2.5% 존재하는 경우에도 약 99.9% 이상의 높은 대장균 (E.coli) 제거율을 나타낸다. 즉, 최종 조성물 내에 상기 함량 범위로 제1 구조 단위를 포함하는 공중합체를 포함하는 경우, 상기 조성물은 우수한 항균, 방오 기능을 구현할 수 있고, 또한 추가의 고분자 수지 등과의 우수한 혼화성(miscibility)을 구현할 수 있다.
상기 조성물은 항균, 방오 기능을 나타내는 제1 구조 단위와 수지와의 상용성을 나타내는 제2 구조 단위가 공중합된 공중합체를 포함하므로, 상기 항균, 방오 기능을 갖는 부분이 침출되거나 소모되지 않아 오랜 기간 항균, 방오 기능이 유지될 수 있고, 그로 인한 제품의 내구성 저하 문제도 발생하지 않게 한다.
다른 일 구현예는 상기 조성물로부터 제조되는 항균, 방오 기능을 갖는 성형품을 제공한다.
상기 성형품은 기존의 코팅 방식에 의해 적용되던 항균, 방오 제품과는 달리, 성형품을 형성하는 수지 자체가 항균, 방오 기능을 가지며, 따라서, 사용 중에 침출되어 인체에 해롭거나, 또는 소모되어 내구성을 약화시키는 등의 문제를 발생시키지 않는다. 또한, 침출되거나 소모되지 않음으로써, 장기간 안정적으로 항균, 방오 기능을 발휘하는 제품을 형성할 수 있다.
이러한 성형품의 제조 방법 또한 간단하다.
상기 공중합체 자체, 또는 상기 공중합체와 추가의 고분자를 혼합한 조성물을 통상의 압출 성형 혹은 공압출하거나, 또는 상기 조성물로부터 압출 성형 등의 방법으로 펠렛을 제조한 후, 이를 추가의 사출 성형 방법 등에 의해 원하는 형태로 사출 혹은 이중사출 성형하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물이 추가의 고분자를 포함하는 경우, 상기 공중합체와 추가의 고분자를 하나의 압출기에 투입하여 함께 압출함으로써, 항균, 방오 기능을 가지는 성형품으로 용이하게 제조할 수 있다. 이러한 방법은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자에게는 자명하고 용이한 방법으로서, 이러한 방법을 이용하여 상기 구현예에 따른 항균, 방오 기능을 갖는 성형품을 용이하게 제조할 수 있다.
상기 성형품은 뛰어난 항균 기능을 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 성형품의 ISO 22196에 따른 항균도 측정법으로 계산한 대장균 제거율은 85% 이상, 예를 들어 88% 이상, 예를 들어 90% 이상, 예를 들어 95% 이상, 또는 99% 이상일 수 있다.
또한 상기 성형품은 우수한 방오 기능을 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 성형품의 오염도는 방오 처리되지 않은 성형품의 오염도에 비해 20% 이상 감소될 수 있고, 예를 들어 21% 이상, 예를 들어 22% 이상, 예를 들어 23% 이상, 예를 들어 99% 이하, 예를 들어 90% 이하, 또는 80% 이하 저감될 수 있다.
상기 방오 처리되지 않은 성형품은 비교의 기준이 되는 일반 열가소성 수지를 통해 제조된 성형품을 말한다. 상기 일반 열가소성 수지의 예로서 폴리올레핀 등을 들 수 있다. 일 구현예에 따른 성형품이 전술한 공중합체 및 추가의 열가소성 고분자를 포함하는 조성물로부터 제조된 경우, 상기 비교의 기준이 되는 일반 열가소성 수지는 상기 추가의 열가소성 고분자와 동일한 것일 수 있다.
성형품의 오염도 측정은 일 예로 다음 방법으로 이루어질 수 있다. 즉, 증류수에 0.9중량%의 세제, 0.8중량%의 이차 커트 면 린터, 및 0.04중량%의 더스트를 혼합한 표준 오염수에, 성형품 시편을 2분간 침지하고 15분간 건조하는 것을 3회 반복한 후, 시편의 무게를 측정하여 오염물의 부착량을 계산하고, 표준 오염수에 침지하기 전의 시편의 무게에 대한 오염물의 부착량의 비율을 오염도로 평가한다.
[ 실시예 ]
이하에서 실시예 및 비교예를 통하여 상기 구현예를 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예 및 비교예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
합성예 1: 제1 단량체 합성
개시제로 1 당량의 아크릴로일 클로라이드를 사용하고, 옥사졸린계 단량체로 15 당량의 메틸 옥사졸린 (methyl oxazoline)을 사용하고, 용매로 아세토니트릴 (acetonitrile)을 사용하여, 1 당량의 요오드화 칼륨 존재하에 80℃, 상압에서 20 시간 동안 중합 반응을 수행한다. 종결제로서 디메틸도데실아민 (DDA: N,N-dimethyldodecylamine)을 클로로폼 (chloroform) 용매 하에 첨가하여 80℃에서 20시간 동안 반응시킨다. 제조된 합성물을 디에틸이써로 침전시킨 후, 여과 및 건조한다. 이에 따라 90 질량%의 수율로 평균중합도 15 수준(하기 화학식 41에서 n은 15)의 하기 화학식 41로 표시되는 화합물을 수득하였다.
[화학식 41]
Figure pat00017
합성예 2: 제1 단량체 합성
옥사졸린계 단량체로 5 당량의 메틸 옥사졸린을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 제1 단량체를 합성하고, 95 질량%의 수율로 평균중합도 5 수준(상기 화학식 41에서 n은 5)의 상기 화학식 41로 표시되는 화합물을 수득하였다.
합성예 3: 제1 단량체 합성
개시제로 1 당량의 메타크릴로일 클로라이드를 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 제1 단량체를 합성하고, 95 질량%의 수율로 평균중합도 15 수준(하기 화학식 42에서 n은 15)의 하기 화학식 42로 표시되는 화합물을 수득하였다.
[화학식 42]
Figure pat00018
실시예 1: 공중합체 합성
합성예 2에서 얻은 평균중합도 5의 화학식 41의 화합물과 옥타데실아크릴레이트(ODA)를 1:1의 질량비로 테트라하이드로퓨란과 에탄올 1:1 혼합용매에 투입하고, 아조비스아이소부티로니트릴 (AIBN) 개시제를 0.5 질량% 넣어 70℃에서 15시간 동안 반응 후, 침전 후 건조시켜 85% 수율로 하기 화학식 43의 공중합체를 수득하였다.
[화학식 43]
Figure pat00019
실시예 2: 공중합체 합성
화학식 41의 화합물 대신 합성예 3에서 얻은 화학식 42의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 공중합체를 제조하였다.
실시예 3: 공중합체 합성
합성예 1에서 얻은 평균중합도 15의 화학식 41로 표시되는 화합물과 옥타데실아크릴레이트(ODA)를 3:1의 질량비로 혼합하여 공중합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 공중합체를 제조하였다.
실시예 4: 공중합체 합성
옥타데실아크릴레이트(ODA) 대신 메틸메타크릴레이트(MMA)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 공중합체를 제조하였다.
실시예 5: 공중합체 합성
옥타데실아크릴레이트(ODA) 대신 메틸메타크릴레이트(MMA)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 공중합체를 제조하였다.
제조예 1 내지 5: 성형품의 제조
상기 실시예 1 내지 5에서 제조한 공중합체와 폴리프로필렌 수지를 하기 표 1에 기재한 중량비로 각각 혼합하여 이축 압출기 (twin screw extruder)에 투입한 후, 용융 블렌딩 (melt blending) 법에 의해 제조예 1 내지 제조예 5에 따른 공중합체-폴리프로필렌 혼합 조성물 사출 시편을 얻었다. 얻어진 시편의 크기는 각각 63mm x 13mm x 2.2mm (가로x세로x두께) 이다.
평가예 1: 항균도 평가
제조예 1 내지 5의 사출 시편을 ISO 22196에 따른 항균도 측정법으로 대장균(E. coli)에 대한 항균도를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
조성 제1 구조 단위의 함량 균(E.coli)
제거율
대조군 PP (폴리프로필렌) (100 wt%) 0% 0%
제조예 1 PP (95wt%) + 실시예 1 (5wt%) 2.5% 99.9%
제조예 2 PP (95wt%) + 실시예 2 (5wt%) 2.5% 95%
제조예 3 PP (95wt%) + 실시예 3 (5 wt%) 3.75% 88%
제조예 4 PP (95wt%) + 실시예 4 (5 wt%) 2.5% 99%
제조예 5 PP (95wt%) + 실시예 5 (5 wt%) 2.5% 90%
상기 표 1을 참조하면, 대조군인 폴리프로필렌으로만 이루어진 사출 시편의 항균도는 0%인데 반해, 실시예 1 내지 5에 따른 공중합체를 포함하는 제조예 1 내지 5에 따른 사출 시편은 88% 이상의 높은 항균도를 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
평가예 2: 방오도 평가
증류수 1L에 0.9 중량%의 세제 (Tide, Procter & Gamble사), 0.8중량%의 이차 커트 면 린터 (Second-cut cotton linters; Powder Technologies Inc.), 및 0.04중량%의 더스트 (Dust; JIS Test Powders1-class8, APPIE)를 투입하여 300rpm으로 저어서 표준 오염수를 제조한다.
제조예 1에서 제작한 시편과 폴리프로필렌 시편을 각각 상기 표준 오염수에 2분간 침지하고 15분간 건조하는 것을 3회 반복한 후 무게를 측정하여, 오염물의 부착량을 계산한다. 제조예 1의 시편에 부착된 오염물의 무게는 폴리프로필렌 시편에 부착된 오염물의 무게에 대비하여 23% 적었다. 이를 통해 제조예 1에 따른 시편의 오염도는 폴리프로필렌 등의 기준 고분자 수지의 오염도에 비해 20% 이상 감소됨을 확인할 수 있다.
평가예 3: 상용성 평가
대조군 실험을 위해 제조한 폴리프로필렌 사출 시편과 제조예 1에서 제조한 사출 시편에 대해 비행시간형 이차이온질량분석 (TOF-SIMS) 장비를 이용하여 탄소, 산소, 및 질소의 농도를 측정하였고 그 결과를 도 1과 도 2에 각각 나타내었다.
도 1과 도 2를 참고하면, 도 1에서는 대조군인 PP 사출 시편에서 옥사졸린을 포함한 고분자가 두께 방향 (sputtering time) 어디에도 존재하지 않아서 질소 및 산소가 존재하지 않으나, 도 2에서는 두께 방향으로 일정한 농도 (intensity)의 질소 및 산소가 확인됨을 알 수 있다. 즉, 옥사졸린의 원소인 질소 및 산소가 사출 시편 내에 균일하게 잘 분산되어 있는 것을 확인할 수 있다. 즉, 실시예 1 등의 공중합체는 매트릭스 수지와의 상용성이 우수함을 알 수 있다.
이상 바람직한 실시예들에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (16)

  1. 하기 화학식 1, 하기 화학식 2, 및 이들의 조합에서 선택되는 제1 구조 단위, 및
    하기 화학식 3, 하기 화학식 4, 및 이들의 조합에서 선택되는 제2 구조 단위를 포함하는 공중합체:
    [화학식 1]
    Figure pat00020

    [화학식 2]
    Figure pat00021

    상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
    R11은 수소 또는 메틸기이고,
    A는 질소이고,
    R12는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고,
    R1 내지 R4는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 히드록시기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5의 알킬기이고,
    n은 1 내지 200의 실수이고,
    G1, G2, G3, G5, 및 G6는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고,
    G4 및 G7는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고,
    X-는 할라이드 이온, 수산화 이온, 불소화붕소 이온, 질산염 이온, 인산염 이온, 트리플루오로아세트산염, 또는 황산염 이온이고,
    [화학식 3]
    Figure pat00022

    상기 화학식 3에서,
    R13은 수소 또는 메틸기이고, Y는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기이고,
    [화학식 4]
    Figure pat00023

    상기 화학식 4에서,
    R14은 수소 또는 메틸기이고,
    Z는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 할로겐기이다.
  2. 제1항에서, 상기 화학식 1, 또는 상기 화학식 2에서 R12는 C1 내지 C5 알킬기인 공중합체.
  3. 제1항에서, 상기 화학식 1에서 G1 내지 G3 중 적어도 하나, 또는 상기 화학식 2에서 G5 및 G6 중 적어도 하나는 C6 내지 C30 알킬기인 공중합체.
  4. 제1항에서, 상기 화학식 1에서 G1 내지 G3 중 하나는 C6 내지 C30 알킬기이고, 나머지 둘은 각각 독립적으로 C1 내지 C3 알킬기이거나, 또는 상기 화학식 2에서 G5 및 G6 중 하나는 C6 내지 C30 알킬기이고, 나머지 하나는 C1 내지 C3 알킬기인 공중합체.
  5. 제1항에서, 상기 제1 구조 단위와 상기 제2 구조 단위는 1:99 내지 99:1의 몰비로 포함되는 공중합체.
  6. 제1항에서, 상기 화학식 3의 Y, 또는 상기 화학식 4의 Z는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기인 공중합체.
  7. 제1항에서, 상기 공중합체의 질량평균분자량은 1,000 내지 1,000,000 g/mol인 공중합체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 공중합체를 포함하는 조성물.
  9. 제8항에서, 상기 조성물은 폴리올레핀, 폴리알킬(메타)아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 실리콘 수지, 폴리설폰, 폴리카보네이트, 고무 변성 비닐계 공중합체, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 및 이들의 공중합체로부터 선택되는 하나 이상의 열가소성 고분자를 더 포함하는 조성물.
  10. 제9항에서, 상기 열가소성 고분자는 상기 조성물 총 중량에 대해 1 중량% 내지 99.9 중량% 포함되는 조성물.
  11. 제9항에서, 상기 조성물 내에서 상기 공중합체의 제1 구조 단위는 상기 조성물 총 중량에 대해 0.1 중량% 내지 50 중량% 포함되는 조성물.
  12. 제9항에서, 상기 조성물 내에서 상기 공중합체의 제1 구조 단위는 상기 조성물 총 중량에 대해 0.5 중량% 내지 10 중량% 포함되는 조성물.
  13. 제8항의 조성물로부터 제조되는 성형품.
  14. 제13항에서, 상기 성형품은 압출, 공압출, 사출, 또는 이중사출로 제조되는 것인 성형품.
  15. 제13항에서, 상기 성형품의 ISO 22196에 따른 항균도 측정법으로 측정된 대장균 제거율은 85% 이상인 성형품.
  16. 제13항에서, 상기 성형품의 오염도는 방오 처리되지 않은 성형품의 오염도 대비 20% 이상 저감되는 성형품.
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