KR20190042285A - 조성물, 성형품, 전자기기용 윈도우 및 전자 기기 - Google Patents

조성물, 성형품, 전자기기용 윈도우 및 전자 기기 Download PDF

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KR20190042285A
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서병화
이재준
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Abstract

양이온 중합성 유기 화합물, 그리고 적어도 하나의 실세스퀴옥산을 포함하는 오가노실록산을 포함하고, 상기 각 실세스퀴옥산은 각각 독립적으로 SiO3 /2 모이어티를 가지는 무기 코어와 양이온 중합성 작용기를 가지는 유기기를 포함하고, 상기 오가노실록산에 존재하는 유기기는 하기 화학식 1로 표현되는 제1 유기기와 하기 화학식 2로 표현되는 제2 유기기를 포함하는 조성물, 조성물의 경화물, 필름, 전자기기용 윈도우 및 전자기기에 관한 것이다.
[화학식 1]
R1-(CH2)n1 -*
[화학식 2]
R2-(CH2)n2 -*
상기 화학식 1 또는 2에서, R1, R2, n1 및 n2는 명세서에 기재한 바와 같다.

Description

조성물, 성형품, 전자기기용 윈도우 및 전자 기기{COMPOSITION AND ARTICLE AND WINDOW FOR ELECTRONIC DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE}
조성물, 성형품, 전자기기용 윈도우 및 전자 기기에 관한 것이다.
스마트폰이나 태블릿 PC 등 휴대용 전자 기기가 다양화됨에 따라 표시 장치는 박형 및 경량 뿐 아니라 구부리거나(bendable) 접거나(foldable) 말 수 있는(rollable) 유연성 또한 요구되고 있다.
현재, 휴대용 전자 기기에 장착된 표시 장치는 표시 모듈을 보호하기 위하여 단단한 유리를 사용하고 있다. 그러나 유리는 유연성이 부족하여 플렉서블 표시 장치에 적용되기 어렵다. 이에 따라 유리를 대체할 수 있는 가요성 투명 필름이 연구되고 있다.
일 구현예는 가요성 및 기계적 특성을 개선할 수 있는 조성물을 제공한다.
다른 구현예는 가요성 및 기계적 특성을 개선할 수 있는 성형품을 제공한다.
또 다른 구현예는 가요성 및 기계적 특성을 개선할 수 있는 전자기기용 윈도우를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 성형품 또는 상기 전자기기용 윈도우를 포함하는 전자 기기를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 양이온 중합성 유기 화합물, 그리고 적어도 하나의 실세스퀴옥산을 포함하는 오가노실록산을 포함하고, 상기 각 실세스퀴옥산은 각각 독립적으로 SiO3 /2 모이어티를 가지는 무기 코어와 양이온 중합성 작용기를 가지는 유기기를 포함하며, 상기 오가노실록산에 존재하는 유기기는 하기 화학식 1로 표현되는 제1 유기기와 하기 화학식 2로 표현되는 제2 유기기를 포함하는 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
R1-(CH2)n1 -*
[화학식 2]
R2-(CH2)n2 -*
상기 화학식 1 또는 2에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 양이온 중합성 작용기이고,
n1은 1 내지 3의 정수이고,
n2는 4 이상의 정수이다.
상기 오가노실록산은 SiO3 /2 모이어티를 가지는 제1 무기 코어 및 상기 제1 무기 코어에 연결된 상기 제1 유기기를 포함하는 제1 실세스퀴옥산, 그리고 SiO3 /2 모이어티를 가지는 제2 무기 코어 및 상기 제2 무기 코어에 연결된 상기 제2 유기기를 포함하는 제2 실세스퀴옥산을 포함할 수 있다.
상기 제1 실세스퀴옥산과 상기 제2 실세스퀴옥산은 약 9:1 내지 1:9의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 제1 실세스퀴옥산은 하기 화학식 3으로 표현될 수 있고, 상기 제2 실세스퀴옥산은 하기 화학식 4로 표현될 수 있다.
[화학식 3]
(RaRbRcSiO1/2)M1(RdReSiO2/2)D1(RfSiO3/2)T1a(RgSiO3/2)T1b(RhSiO3/2)T1c(SiO4/2)Q1
[화학식 4]
(RiRjRkSiO1/2)M2(RlRmSiO2/2)D2(RnSiO3/2)T2a(RoSiO3/2)T2b(RpSiO3/2)T2c(SiO4/2)Q2
상기 화학식 3 또는 4에서,
Ra　내지 Rg 및 Ri　내지 Ro는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 카르보닐기, 히드록시기 또는 이들의 조합이고,
Rh는 상기 화학식 1로 표현되는 제1 유기기이고,
Rp는 상기 화학식 2로 표현되는 제2 유기기이고,
0≤M1≤0.4, 0≤D1≤0.4, 0≤T1a<1, 0≤T1b<1, 0<T1c≤1 및 0≤Q1≤0.4이고, 단 0.6≤T1a+T1b+T1c≤1이고,
0≤M2≤0.4, 0≤D2≤0.4, 0≤T2a<1, 0≤T2b<1, 0<T2c≤1 및 0≤Q2≤0.4이고, 단 0.6≤T2a+T2b+T2c≤1이고,
M1+D1+T1a+T1b+T1c+Q1=1이고,
M2+D2+T2a+T2b+T2c+Q2=1이다.
상기 오가노실록산은 SiO3 /2 모이어티를 가지는 제3 무기 코어 및 상기 제3 무기 코어에 연결된 상기 제1 유기기와 상기 제2 유기기를 포함하는 실세스퀴옥산을 포함할 수 있다.
상기 실세스퀴옥산은 하기 화학식 5로 표현될 수 있다.
[화학식 5]
(RqRrRsSiO1/2)M3(RtRuSiO2/2)D3(RvSiO3/2)T3a(RwSiO3/2)T3b(RxSiO3/2)T3c(RySiO3/2)T3d(SiO4/2)Q3
상기 화학식 5에서,
Rq　내지 Rw는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 카르보닐기, 히드록시기 또는 이들의 조합이고,
Rx는 상기 화학식 1로 표현되는 제1 유기기이고,
Ry는 상기 화학식 2로 표현되는 제2 유기기이고,
0≤M3≤0.4, 0≤D3≤0.4, 0≤T3a<1, 0≤T3b<1, 0<T3c<1, 0<T3d<1 및 0≤Q3≤0.4이고, 단 0.6≤T3a+T3b+T3c+T3d≤1이고,
M3+D3+T3a+T3b+T3c+T3d+Q3=1이다.
상기 화학식 1의 n1은 1, 2 또는 3일 수 있고, 상기 화학식 2의 n2는 6 내지 12의 정수일 수 있다.
상기 양이온 중합성 작용기는 글리시딜기, 글리시딜 에테르기, 글리시딜 에스테르기, 옥세타닐기, 에폭시사이클로알킬기 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제1 유기기는 하기 화학식 1a로 표현될 수 있고 상기 제2 유기기는 하기 화학식 2a로 표현될 수 있다.
[화학식 1a]
Figure pat00001
[화학식 2a]
Figure pat00002
상기 화학식 1a 또는 2a에서,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 O, C(=O), C(=O)O 또는 OC(=O) 이고,
R11 및 R12는 수소 또는 메틸기이고,
m1 및 m2는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이고,
n1은 1 내지 3의 정수이고,
n2는 4 이상의 정수이다.
상기 양이온 중합성 유기 화합물은 치환 또는 비치환된 글리시딜기, 치환 또는 비치환된 글리시딜 에테르기, 치환 또는 비치환된 글리시딜 에스테르기, 치환 또는 비치환된 옥세타닐기, 치환 또는 비치환된 에폭시사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 비닐 에테르기, 치환 또는 비치환된 스티레닐기 또는 이들의 조합에서 선택된 작용기를 포함할 수 있다.
상기 양이온 중합성 유기 화합물은 하기 화학식 A 또는 B로 표현될 수 있다.
[화학식 A]
Figure pat00003
[화학식 B]
Figure pat00004
상기 화학식 A 또는 B에서,
Y3 내지 Y5는 각각 독립적으로 O, C(=O), C(=O)O 또는 OC(=O) 이고,
R13, R15 및 R16은 수소 또는 메틸기이고,
R14는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,
L1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기 또는 이들의 조합이고,
m3 내지 m5는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이고,
n3 내지 n5는 각각 독립적으로 0 내지 10의 정수이다.
상기 오가노실록산은 상기 양이온 중합성 유기 화합물과 같거나 그보다 많은 중량비율로 포함될 수 있다.
상기 양이온 중합성 유기 화합물은 상기 양이온 중합성 유기 화합물과 상기 오가노실록산의 총 함량 100 중량부에 대하여 약 5 내지 50 중량부로 포함될 수 있고, 상기 오가노실록산은 상기 양이온 중합성 유기 화합물과 상기 오가노실록산의 총 함량 100 중량부에 대하여 약 50 내지 95 중량부로 포함될 수 있다.
상기 조성물은 용매를 더 포함할 수 있고, 상기 양이온 중합성 유기 화합물과 상기 오가노실록산의 총 함량은 상기 조성물의 총 함량에 대하여 약 10 내지 80중량%로 포함될 수 있다.
상기 조성물은 반응 개시제, 불소 함유 화합물 및 실리콘 수지에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 조성물의 경화물을 포함하는 성형품을 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 조성물의 경화물을 포함하는 필름을 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 고분자 기재, 그리고 상기 고분자 기재의 일면에 위치하는 상기 필름을 포함하는 전자기기용 윈도우를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 필름을 포함하는 전자 기기를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 전자기기용 윈도우를 포함하는 전자 기기를 제공한다.
가요성 및 기계적 특성을 개선할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 전자기기용 윈도우를 보여주는 개략적인 단면도이고,
도 2는 다른 구현예에 따른 전자기기용 윈도우를 보여주는 개략적인 단면도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 표시 장치의 단면도이고,
도 4는 다른 구현예에 따른 표시 장치의 단면도이고,
도 5a 및 도 5b는 합성예 1에서 얻은 실세스퀴옥산의 NMR 그래프이고,
도 6a 및 도 6b는 합성예 2에서 얻은 실세스퀴옥산의 NMR 그래프이다.
이하, 구현예들에 대하여 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 권리 범위는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도면에서 본 구현예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였다.
이하에서 ‘조합’이란 둘 이상의 혼합 및 둘 이상의 적층 구조를 포함한다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자, 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "헤테로"란 하나의 작용기 내에 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하는 것을 의미한다.
이하 일 구현예에 따른 조성물을 설명한다.
이하 일 구현예에 따른 조성물은 양이온 중합성 유기 화합물 및 오가노실록산을 포함한다.
양이온 중합성 유기 화합물은 양이온 중합 메커니즘에 따라 중합될 수 있는 작용기를 가진 모노머, 올리고머 또는 중합체일 수 있다. 양이온 중합성 유기 화합물은 예컨대 치환 또는 비치환된 에폭시기, 치환 또는 비치환된 옥세타닐기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 스티레닐기 또는 이들의 조합에서 선택된 작용기를 포함할 수 있으며, 예컨대 치환 또는 비치환된 글리시딜기, 치환 또는 비치환된 글리시딜 에테르기, 치환 또는 비치환된 글리시딜 에스테르기, 치환 또는 비치환된 에폭시사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 옥세타닐기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 비닐 에테르기, 치환 또는 비치환된 스티레닐기 또는 이들의 조합에서 선택된 작용기를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 양이온 중합성 유기 화합물은 치환 또는 비치환된 글리시딜 에테르기, 치환 또는 비치환된 글리시딜 에스테르기, 치환 또는 비치환된 에폭시사이클로헥실기 및/또는 치환 또는 비치환된 옥세타닐기에서 선택된 작용기를 1개 또는 2개 이상 가질 수 있다.
일 예로, 양이온 중합성 유기 화합물은 하기 화학식 A 또는 B로 표현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 A]
Figure pat00005
[화학식 B]
Figure pat00006
상기 화학식 A 또는 B에서,
Y3 내지 Y5는 각각 독립적으로 O, C(=O), C(=O)O 또는 OC(=O) 이고,
R13, R15 및 R16은 수소 또는 메틸기이고,
R14는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,
L1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기 또는 이들의 조합이고,
m3 내지 m5는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이고,
n3 내지 n5는 각각 독립적으로 0 내지 10의 정수이다.
일 예로, 상기 화학식 A에서, R14는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기일 수 있다.
일 예로, 상기 화학식 A에서, R14는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기일 수 있으며, 예컨대 R14는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기 또는 치환 또는 비치환된 사이클로헥실기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 상기 화학식 B에서, L1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기일 수 있다.
일 예로, 상기 화학식 B에서, L1은 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기일 수 있다.
양이온 중합성 유기 화합물은 1종으로 사용되거나 2종 이상을 혼합하여 포함될 수 있다.
오가노실록산은 양이온 중합성 작용기를 가지는 적어도 하나의 실세스퀴옥산을 포함한다.
실세스퀴옥산은 SiO3 /2 결합의 무기 코어를 가지는 3차원 망상 구조의 유무기 화합물로, 예컨대 폐쇄 새장(closed-cage) 구조의 실세스퀴옥산, 개방 새장(open cage) 구조의 실세스퀴옥산 또는 이들의 조합일 수 있다.
각 실세스퀴옥산은 SiO3 /2 모이어티를 가지는 무기 코어와 무기 코어에 연결된 유기기들을 가질 수 있다. 유기기들은 SiO3 /2 모이어티의 Si에 결합되어 있을 수 있으며, 서로 같거나 다를 수 있다.
유기기들 중 적어도 일부는 양이온 중합성 작용기를 가질 수 있다. 양이온 중합성 작용기는 양이온 중합 메커니즘에 따라 중합될 수 있으면 특별히 한정되지 않는다.
양이온 중합성 작용기는 예컨대 치환 또는 비치환된 에폭시기, 치환 또는 비치환된 옥세타닐기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 스티레닐기 또는 이들의 조합일 수 있으며, 예컨대 치환 또는 비치환된 글리시딜기, 치환 또는 비치환된 글리시딜 에테르기, 치환 또는 비치환된 글리시딜 에스테르기, 치환 또는 비치환된 에폭시사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 옥세타닐기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 비닐 에테르기, 치환 또는 비치환된 스티레닐기 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 양이온 중합성 작용기는 치환 또는 비치환된 글리시딜 에테르기, 치환 또는 비치환된 글리시딜 에스테르기, 치환 또는 비치환된 에폭시사이클로헥실기, 치환 또는 비치환된 옥세타닐기 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
오가노실록산은 서로 다른 사슬 길이를 가진 유기기들을 포함할 수 있으며, 짧은 사슬 길이를 가진 유기기와 긴 사슬 길이를 가진 유기기를 포함할 수 있다.
상기 서로 다른 사슬 길이를 가진 유기기들은 예컨대 하기 화학식 1로 표현되는 제1 유기기와 하기 화학식 2로 표현되는 제2 유기기를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
R1-(CH2)n1 -*
[화학식 2]
R2-(CH2)n2 -*
상기 화학식 1 또는 2에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 양이온 중합성 작용기이고,
n1은 1 내지 3의 정수이고,
n2는 4 이상의 정수이다.
즉, 화학식 1로 표현되는 제1 유기기는 짧은 사슬 길이를 가진 유기기일 수 있고 화학식 2로 표현되는 제2 유기기는 긴 사슬 길이를 가진 유기기일 수 있다.
제1 유기기는 예컨대 하기 화학식 1a로 표현될 수 있고 제2 유기기는 예컨대 하기 화학식 2a로 표현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 1a]
Figure pat00007
[화학식 2a]
Figure pat00008
상기 화학식 1a 또는 2a에서,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 O, C(=O), C(=O)O 또는 OC(=O)이고,
R11 및 R12는 수소 또는 메틸기이고,
m1 및 m2는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이고,
n1은 1 내지 3의 정수이고,
n2는 4 이상의 정수이다.
일 예로, 화학식 1과 1a의 n1은 1, 2 또는 3일 수 있고, 화학식 2와 2a의 n2는 5 이상의 정수일 수 있다.
일 예로, 화학식 1과 1a의 n1은 1, 2 또는 3일 수 있고, 화학식 2와 2a의 n2는 6 이상의 정수일 수 있다.
일 예로, 화학식 1과 1a의 n1은 1, 2 또는 3일 수 있고, 화학식 2와 2a의 n2는 6 내지 30의 정수일 수 있다.
일 예로, 화학식 1과 1a의 n1은 1, 2 또는 3일 수 있고, 화학식 2와 2a의 n2는 6 내지 25의 정수일 수 있다.
일 예로, 화학식 1과 1a의 n1은 1, 2 또는 3일 수 있고, 화학식 2와 2a의 n2는 6 내지 20의 정수일 수 있다.
일 예로, 화학식 1과 1a의 n1은 1, 2 또는 3일 수 있고, 화학식 2와 2a의 n2는 6 내지 15의 정수일 수 있다.
일 예로, 화학식 1과 1a의 n1은 1, 2 또는 3일 수 있고, 화학식 2와 2a의 n2는 6 내지 12의 정수일 수 있다.
일 예로, 화학식 1과 1a의 n1은 1, 2 또는 3일 수 있고, 화학식 2와 2a의 n2는 6 내지 10의 정수일 수 있다.
짧은 사슬 길이를 가진 유기기와 긴 사슬 길이를 가진 유기기는 예컨대 서로 다른 SiO3 /2 모이어티에 결합되어 있을 수도 있고 단일의 SiO3 /2 모이어티에 결합되어 있을 수도 있다.
일 예로, 오가노실록산은 짧은 사슬 길이를 가진 유기기를 포함하는 제1 실세스퀴옥산과 긴 사슬 길이를 가진 유기기를 포함하는 제2 실세스퀴옥산을 포함할 수 있다. 제1 실세스퀴옥산은 SiO3 /2 모이어티를 가지는 제1 무기 코어 및 상기 제1 무기 코어에 연결된 짧은 사슬 길이를 가진 상기 제1 유기기를 포함할 수 있고, 제2 실세스퀴옥산은 SiO3 /2 모이어티를 가지는 제2 무기 코어 및 상기 제2 무기 코어에 연결된 긴 사슬 길이를 가진 상기 제2 유기기를 포함할 수 있다. 제1 실세스퀴옥산은 적어도 하나의 상기 제1 유기기를 포함할 수 있고 제2 실세스퀴옥산은 적어도 하나의 상기 제2 유기기를 포함할 수 있다.
제1 실세스퀴옥산과 제2 실세스퀴옥산은 조성물 내에서 혼합물의 형태로 존재할 수 있으며, 예컨대 약 9:1 내지 1:9의 중량비로 포함될 수 있다.
제1 무기 코어와 제2 무기 코어는 서로 같거나 다를 수 있으며, 각각 독립적으로 SiO3 /2 모이어티와 선택적으로 SiO1 /2, SiO2 /2 및/또는 SiO4 모이어티를 더 포함할 수 있다.
제1 실세스퀴옥산은 예컨대 하기 화학식 3으로 표현될 수 있고 제2 실세스퀴옥산은 예컨대 하기 화학식 4로 표현될 수 있다.
[화학식 3]
(RaRbRcSiO1/2)M1(RdReSiO2/2)D1(RfSiO3/2)T1a(RgSiO3/2)T1b(RhSiO3/2)T1c(SiO4/2)Q1
[화학식 4]
(RiRjRkSiO1/2)M2(RlRmSiO2/2)D2(RnSiO3/2)T2a(RoSiO3/2)T2b(RpSiO3/2)T2c(SiO4/2)Q2
상기 화학식 3 또는 4에서,
Ra　내지 Rg 및 Ri　내지 Ro는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 카르보닐기, 히드록시기 또는 이들의 조합이고,
Rh는 상기 화학식 1로 표현되는 제1 유기기이고,
Rp는 상기 화학식 2로 표현되는 제2 유기기이고,
0≤M1≤0.4, 0≤D1≤0.4, 0≤T1a<1, 0≤T1b<1, 0<T1c≤1 및 0≤Q1≤0.4이고, 단 0.6≤T1a+T1b+T1c≤1이고,
0≤M2≤0.4, 0≤D2≤0.4, 0≤T2a<1, 0≤T2b<1, 0<T2c≤1 및 0≤Q2≤0.4이고, 단 0.6≤T2a+T2b+T2c≤1이고,
M1+D1+T1a+T1b+T1c+Q1=1이고,
M2+D2+T2a+T2b+T2c+Q2=1이다.
제1 실세스퀴옥산과 제2 실세스퀴옥산은 조성물 내에 랜덤하게 분포될 수 있으며, 짧은 사슬 길이를 가진 제1 실세스퀴옥산은 경화시 단단한 막질을 제공하여 경화물의 내스크래치 특성과 같은 기계적 특성을 개선시킬 수 있고 긴 사슬 길이를 가진 제2 실세스퀴옥산은 경화시 유연성을 제공하여 경화물의 가요성을 개선시킬 수 있다. 이에 따라 조성물의 경화물에 기계적 특성 및 유연성을 동시에 제공할 수 있다.
일 예로, 오가노실록산은 짧은 사슬 길이를 가진 유기기와 긴 사슬 길이를 가진 유기기를 함께 포함하는 실세스퀴옥산을 포함할 수 있다.
실세스퀴옥산은 예컨대 SiO3 /2 모이어티를 가지는 제3 무기 코어와 제3 무기 코어에 연결된 유기기들을 가질 수 있으며, 유기기들은 짧은 사슬 길이를 가진 상기 제1 유기기와 긴 사슬 길이를 가진 상기 제2 유기기를 함께 포함할 수 있다.
실세스퀴옥산은 예컨대 하기 화학식 5로 표현될 수 있다.
[화학식 5]
(RqRrRsSiO1/2)M3(RtRuSiO2/2)D3(RvSiO3/2)T3a(RwSiO3/2)T3b(RxSiO3/2)T3c(RySiO3/2)T3d(SiO4/2)Q3
상기 화학식 5에서,
Rq　내지 Rw는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 카르보닐기, 히드록시기 또는 이들의 조합이고,
Rx는 상기 화학식 1로 표현되는 제1 유기기이고,
Ry는 상기 화학식 2로 표현되는 제2 유기기이고,
0≤M3≤0.4, 0≤D3≤0.4, 0≤T3a<1, 0≤T3b<1, 0<T3c<1, 0<T3d<1 및 0≤Q3≤0.4이고, 단 0.6≤T3a+T3b+T3c+T3d≤1이고,
M3+D3+T3a+T3b+T3c+T3d+Q3=1이다.
실세스퀴옥산은 짧은 사슬 길이를 가진 유기기와 긴 사슬 길이를 가진 유기기를 함께 포함함으로써 경화시 단단한 막질을 제공하면서도 유연성을 가질 수 있어서 조성물의 경화물에 기계적 특성 및 유연성을 동시에 제공할 수 있다.
오가노실록산은 양이온 중합성 유기 화합물과 같거나 그보다 많은 중량비율로 포함될 수 있다. 예컨대 양이온 중합성 유기 화합물은 양이온 중합성 유기 화합물과 오가노실록산의 총 함량 100중량부에 대하여 약 5 내지 50중량부로 포함될 수 있고, 실세스퀴옥산은 양이온 중합성 유기 화합물과 오가노실록산의 총 함량 100중량부에 대하여 약 50 내지 95중량부로 포함될 수 있다.
조성물은 각종 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 예컨대 표면 특성 제어제, 반응 개시제, 중합 촉진제, 자외선 흡수제, 대전 방지제 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
표면 특성 제어제는 예컨대 불소 함유 화합물, 실리콘계 화합물 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
실리콘계 화합물은 예컨대 디메틸폴리실록산, 메틸페닐폴리실록산, 고리 형상의 디메틸폴리실록산, 메틸하이드로겐폴리실록산, 폴리에테르 개질된 디메틸폴리실록산 공중합체, 폴리에스테르 개질된 디메틸폴리실록산 공중합체, 플루오로 디메틸폴리실록산 공중합체, 아미노 개질된 디메틸폴리실록산 공중합체 또는 이들의 조합을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
표면 특성 제어제는 양이온 중합성 유기 화합물과 오가노실록산의 총 함량 100중량부에 대하여 약 0.01 내지 5 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 0.05 내지 3 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 0.05 내지 1 중량부로 포함될 수 있다.
반응 개시제는 예컨대 광경화 반응 개시제 또는 열경화 반응 개시제일 수 있다. 반응 개시제는 예컨대 양이온 중합 개시제일 수 있으며 예컨대 양이온 광중합 개시제 또는 양이온 열경화 개시제일 수 있다.
양이온 광중합 개시제는 예컨대 오늄염을 포함하는 화합물일 수 있으며, 예컨대 디페닐요오도늄, 4-메톡시디페닐요오도늄, 비스(4-메틸페닐)요오도늄, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄, 비스(도데실페닐)요오도늄, 트리페닐설포늄, 디페닐-4-티오페녹시페닐설포늄, 비스[4-디페닐설포니오]페닐]설파이드, 비스[4-(디(4-(2-히드록시에틸)페닐)설포니오)-페닐]설파이드 또는 이들의 조합을 포함하는 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 오늄염을 포함하는 화합물은 광반응 후 산을 방출할 수 있다.
반응 개시제는 양이온 중합성 유기 화합물과 오가노실록산의 총 함량 100중량부에 대하여 약 0.01 내지 20 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 0.1 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
중합 촉진제는 예컨대 9,10-디메톡시-2-에틸-안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 2,4-디에틸티옥산톤 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 중합 촉진제는 미량으로 포함될 수 있다.
자외선 흡수제는 예컨대 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 금속 산화물 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 자외선 흡수제는 미량으로 포함될 수 있다.
대전 방지제는 예컨대 피리디늄, 이미다졸륨, 포스포늄, 암모늄, 비스(트리플루오로메탄 셀로닐)이미드 또는 비스(트리플루오로설포닐)이미드의 리튬염, 또는 이들의 조합을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
조성물은 상술한 성분들을 용해 또는 분산시킬 수 있는 용매를 더 포함할 수 있다.
용매는 전술한 성분을 용해 및/또는 분산시킬 수 있으면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 물; 메탄올, 에탄올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올, n-부틸알코올, 이소부틸알코올, t-부틸알코올, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜메틸에테르, 에틸렌글리콜 등의 알코올계 용매; 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용매; 톨루엔, 피리딘, 퀴놀린, 아니솔, 메시틸렌(mesitylene), 자일렌 등의 방향족계 탄화수소 용매; 메틸 이소부틸 케톤, 1-메틸-2-피롤리디논(NMP), 시클로헥산온, 아세톤 등의 케톤계 용매; 테트라하이드로퓨란, 이소프로필 에테르 등의 에테르계 용매; 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트 등의 아세테이트계 용매; 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아마이드(DMF) 등의 아미드계 용매; 아세트니트릴, 벤조니트릴 등의 니트릴계 용매; 및 상기 용매들의 혼합물에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
용매는 전술한 고형분 성분을 제외한 잔량으로 포함될 수 있다.
전술한 양이온 중합성 유기 화합물과 오가노실록산은 용매를 포함한 조성물의 총 함량에 대하여 약 5 내지 95중량%로 포함될 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 5 내지 90중량%로 포함될 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 10 내지 85중량%로 포함될 수 있고 상기 범위 내에서 예컨대 약 10 내지 80중량%로 포함될 수 있다.
조성물은 코팅, 건조 및 경화에 의해 필름과 같은 경화물로 형성될 수 있다.
조성물은 예컨대 용액 공정으로 코팅될 수 있으며, 예컨대 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 바 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 잉크젯 인쇄 등에 의해 코팅될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
건조는 예컨대 약 70℃ 내지 150℃에서 건조할 수 있으며, 1회 또는 복수 회 수행될 수 있다.
경화는 광 경화 및/또는 열 경화일 수 있다. 광 경화는 예컨대 크세논 램프, 고압 수은등, 메탈 할라이드 램프 등이 사용될 수 있으며, 필요에 따라 광량 및 조사 시간이 조절될 수 있다. 열 경화는 예컨대 약 80℃ 내지 200℃에서 수행될 수 있으며, 필요에 따라 열처리 회수 및 시간이 조절될 수 있다.
경화 후 추가적으로 열처리할 수 있으며, 열처리는 예컨대 약 50 내지 200℃에서 수행될 수 있으며, 예컨대 약 70 내지 180℃에서 수행될 수 있으며, 예컨대 약 80 내지 160℃에서 수행될 수 있다.
얻어진 경화물은 투명할 수 있으며, 예컨대 약 80% 이상의 광투과도, 2 이하의 헤이즈(Haze) 및 3.5 이하의 황색도(yellow index, YI)를 만족할 수 있다. 경화물은 상기 범위 내에서 약 85% 이상의 광투과도, 1 이하의 헤이즈 및 2.0 이하의 황색도를 만족할 수 있다.
얻어진 경화물은 소정의 성형체(article)로 제조될 수 있다.
경화물은 예컨대 필름 형태로 준비되어 고분자 필름으로 사용될 수 있으며, 고분자 필름은 상술한 바와 같이 투명할 수 있다. 필름은 예컨대 약 0.1㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 1㎛ 내지 300㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 1㎛ 내지 200㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 2㎛ 내지 150㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 필름은 예컨대 약 80% 이상의 광투과도, 2 이하의 헤이즈 및 3.5 이하의 황색도를 만족할 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 85% 이상의 광투과도, 1 이하의 헤이즈 및 2.0 이하의 황색도를 만족할 수 있다.
고분자 필름은 기재 위에 코팅되고 건조 및 경화에 의해 얻어질 수 있다.
이하 일 구현예에 따른 전자기기용 윈도우를 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 전자기기용 윈도우를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 전자기기용 윈도우(10)는 기재(11) 및 기재(11) 위에 위치하는 고분자 필름(12)을 포함한다.
기재(11)는 유리 또는 고분자 기재일 수 있으며, 예컨대 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
기재(11)는 예컨대 약 85% 이상의 광 투과율 및 약 3.0 이하의 황색도를 가질 수 있다. 기재는 예컨대 약 25㎛ 내지 150㎛ 두께를 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 30㎛ 내지 100㎛ 두께를 가질 수 있다.
고분자 필름(12)은 전술한 조성물을 경화하여 얻을 수 있으며, 기재(11) 위에 바로 코팅하고 건조 및 경화하여 얻을 수도 있고 별도의 기재(도시하지 않음) 위에서 코팅, 건조 및 경화한 후 기재(11) 위에 적층될 수도 있다.
고분자 필름(12)은 예컨대 약 0.1㎛ 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 1㎛ 내지 300㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 1㎛ 내지 200㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 예컨대 약 2㎛ 내지 150㎛의 두께를 가질 수 있다.
고분자 필름(12)은 기재(11)의 상부에 위치하여 기계적 물리적 손상으로부터 윈도우(10)를 보호할 수 있다. 고분자 필름(12)은 예컨대 하드코팅층 또는 내스크래치층일 수 있다.
윈도우(10)는 전술한 조성물로부터 얻은 고분자 필름(12)을 포함함으로써 기계적 특성 및 유연성을 동시에 개선할 수 있다. 예컨대 윈도우(10)는 개선된 내스크래치 특성을 가질 수 있다. 예컨대 윈도우(10)는 예컨대 예컨대 5mm 이하의 곡률반경(r)을 가지도록 구부리거나 접거나 말 수 있으며, 예컨대 3mm 이하의 곡률반경(r)을 가지도록 구부리거나 접거나 말 수 있으며, 예컨대 2mm 이하의 곡률반경(r)을 가지도록 구부리거나 접거나 말 수 있으며, 예컨대 1mm 이하의 곡률반경(r)을 가지도록 구부리거나 접거나 말 수 있다.
이와 같이 전자기기용 윈도우(10)는 기계적 특성 및 유연성을 동시에 만족함으로써 구부리거나(bendable) 접거나(foldable) 둘둘 말 수 있는(rollable) 표시 장치와 같은 전자 기기에 효과적으로 적용할 수 있다.
도 2는 다른 구현예에 따른 전자기기용 윈도우를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2를 참고하면, 본 구현예에 따른 전자기기용 윈도우(10)는 전술한 구현예와 마찬가지로 기재(11) 및 고분자 필름(12)을 포함한다. 그러나 본 구현예에 따른 전자기기용 윈도우(10)는 기재(11)의 다른 일면에 위치하는 버퍼층(13)을 더 포함한다. 버퍼층(13)은 기재(11)를 중심으로 고분자 필름(12)과 마주하고 있다. 버퍼층(13)은 기재(11)의 하부에 위치하여 기재(11)의 하부 측으로 전달되는 충격(impact)을 흡수 및/또는 완화시킬 수 있다. 이에 따라 후술하는 바와 같이 액정 표시 패널 또는 유기 발광 표시 패널과 같은 표시 패널의 상부에 윈도우(10)가 배치될 때, 윈도우(10) 측으로 가해지는 충격이 표시 패널 측으로 전달되는 것을 줄이거나 방지하여 표시 장치를 효과적으로 보호할 수 있다.
전자 기기용 윈도우(10)는 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다. 전자 기기는 예컨대 액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 장치와 같은 표시 장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 표시 장치는 예컨대 벤더블 표시 장치, 폴더블 표시 장치 또는 롤러블 표시 장치일 수 있다.
전자 기기용 윈도우(10)는 표시 패널 위에 부착될 수 있다. 이 때 표시 패널과 전자 기기용 윈도우(10)는 직접 결합되거나 점착제 또는 접착제를 개재하여 결합될 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3을 참고하면, 일 구현예에 따른 표시 장치(100)는 표시 패널(50), 윈도우(10) 및 점착층(도시하지 않음)을 포함한다.
표시 패널(50)은 예컨대 유기 발광 표시 패널 또는 액정 표시 패널일 수 있으며, 예컨대 벤더블 표시 패널, 폴더블 표시 패널 또는 롤러블 표시 패널일 수 있다.
윈도우(10)는 관찰자 측에 배치될 수 있으며, 그 구조는 전술한 바와 같다.
표시 패널(50)과 윈도우(10)는 점착층에 의해 결합되어 있을 수 있다. 점착층은 점착제 또는 접착제를 포함할 수 있으며, 예컨대 광학 투명 점착제(OCA)를 포함할 수 있다. 점착층은 생략될 수 있다.
표시 패널(50)과 윈도우(10) 사이에는 추가적으로 다른 층이 개재될 수 있으며, 예컨대 단일층 또는 복수층의 고분자 층(도시하지 않음)과 선택적으로 투명점착층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.
도 4는 다른 구현예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4를 참고하면, 본 구현예에 따른 표시 장치(200)는 표시 패널(50), 윈도우(10), 점착층(17), 그리고 표시 패널(50)과 윈도우(10) 사이에 위치하는 터치 패널(70)을 포함한다.
표시 패널(50)은 예컨대 유기 발광 표시 패널 또는 액정 표시 패널일 수 있으며, 예컨대 벤더블 표시 패널, 폴더블 표시 패널 또는 롤러블 표시 패널일 수 있다.
윈도우(10)는 관찰자 측에 배치될 수 있으며, 그 구조는 전술한 바와 같다.
터치 패널(70)은 윈도우(10)와 표시 패널(50)에 각각 인접하게 배치되어 윈도우(10)를 통해 사람의 손 또는 물체가 터치되면 터치 위치 및 위치 변화를 인식하고 터치 신호를 출력할 수 있다. 구동 모듈(도시하지 않음)은 출력된 터치 신호로부터 터치 지점의 위치를 확인하고 확인된 터치 지점의 위치에 표시된 아이콘을 확인하며 확인된 아이콘에 대응하는 기능을 수행하도록 제어할 수 있고 기능의 수행 결과는 표시 패널(50)에 표시될 수 있다.
터치 패널(70)과 윈도우(10) 사이에는 다른 층이 개재될 수 있으며, 예컨대 단일층 또는 복수층의 고분자 층(도시하지 않음)과 선택적으로 투명점착층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.
표시 장치는 다양한 전자 기기에 적용될 수 있으며, 예컨대 스마트폰, 태블릿 PC, 카메라, 터치스크린 기기 등에 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 범위를 제한하는 것은 아니다.
합성예
합성예 1
100㎖ 이중 자켓 반응조에 에틸 알코올 (삼전화학 사) 20㎖와 1wt%로 희석된 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 용액(tetramethylammonium hydroxide solution, Sigma-Aldrich 사) 17.5g을 넣고 혼합한다. 혼합하면서 (3-글리시딜옥시프로필)트리메톡시실란((3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane, Sigma-Aldrich 사)을 26.5㎖ 추가로 넣고 상온에서 6시간 혼합한다. 이어서 온도를 60℃로 올리고 혼합물에 톨루엔(Sigma-Aldrich 사) 40㎖를 넣고 6시간 혼합한다. 혼합이 완료되면 포화 소금물 (saturated sodium chloride solution, 삼전화학 사)을 사용하여 반응 생성물 용액을 세척하고 잔류 수분은 무수망초(sodium sulfate anhydrous, 삼전화학 사)를 사용하여 제거한다. 이어서 반응 생성물에 남아 있는 톨루엔 등의 잔류 용매는 증발기(evaporator, 대한과학 사)와 진공 오븐(대한과학 사)을 사용하여 제거한다. 합성된 최종 생성물의 구조는 NMR을 통해서 확인한다.
도 5a 및 도 5b는 합성예 1에서 얻은 실세스퀴옥산의 NMR 그래프이다.
도 5a 및 도 5b를 참고하면, 합성예 1에서 얻은 실세스퀴옥산은 주로 망상 구조(T3)로 잘 합성되었음을 보여준다.
합성예 2
100㎖ 이중 자켓 반응조에 에틸 알코올 (삼전화학 사) 20㎖와 1wt%로 희석된 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 용액(tetramethylammonium hydroxide solution, Sigma-Aldrich 사) 17.5g을 넣고 혼합한다. 혼합하면서 [8-(글리시딜옥시)-n-옥틸]트리메톡시실란([8-(Glycidyloxy)-n-octyl]trimethoxysilane. TCI 사) 18.2㎖를 추가로 넣고 상온에서 6시간 혼합한다. 이어서 온도를 60℃로 올리고 혼합물에 톨루엔(Sigma-Aldrich 사) 40㎖를 넣고 6시간 혼합한다. 혼합이 완료되면 포화 소금물 (saturated sodium chloride solution, 삼전화학 사)을 사용하여 반응 생성물 용액을 세척하고 잔류 수분은 무수망초(sodium sulfate anhydrous, 삼전화학 사)를 사용하여 제거한다. 반응 생성물에 남아 있는 톨루엔 등의 잔류 용매는 증발기(대한과학사)와 진공 오븐 (대한과학사)을 사용하여 제거한다. 합성된 최종 생성물의 구조는 NMR을 통해서 확인한다.
도 6a 및 도 6b는 합성예 2에서 얻은 실세스퀴옥산의 NMR 그래프이다.
도 6a 및 도 6b를 참고하면, 도 5a 및 도 5b의 NMR 그래프와 달리 약 1.54ppm에서 비대칭의 피크가 추가로 관찰되는 것을 확인할 수 있다. 이는 [8-(글리시딜옥시)-n-옥틸]트리메톡시실란의 유가 관능기의 중앙부에 있는 사슬에서 해당되는 것이다.
도 6a 및 도 6b를 참고하면, 합성예 2에서 얻은 실세스퀴옥산은 주로 망상 구조(T3)로 잘 합성되었음을 보여준다.
조성물의 제조
제조예 1
메틸이소부틸케톤에 합성예 1에서 얻은 실세스퀴옥산, 합성예 2에서 얻은 실세스퀴옥산 및 하기 화학식 A-1로 표현되는 양이온 중합성 유기 화합물을 40:40:20의 중량비율로 넣고 교반한다. 이때 합성예 1에서 얻은 실세스퀴옥산, 합성예 2에서 얻은 실세스퀴옥산 및 하기 화학식 A-1로 표현되는 양이온 중합성 유기 화합물(고형분)은 용액의 총 함량에 대하여 50중량%이다. 여기에 양이온 개시제(Irgacure 250, BASF 사)를 고형분 100중량부에 대하여 2중량부 넣고 표면 특성 제어제(KY-1203, Shin-Etsu 사)를 고형분 100중량부에 대하여 0.1 중량부 넣고 균일해질 때까지 혼합하여 조성물을 제조한다.
[화학식 A-1]
Figure pat00009
제조예 2
화학식 A-1로 표현되는 양이온 중합성 유기 화합물 대신 화학식 B-1로 표현되는 양이온 중합성 유기 화합물을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조한다.
[화학식 B-1]
Figure pat00010
제조예 3
화학식 A-1로 표현되는 양이온 중합성 유기 화합물 대신 화학식 B-2로 표현되는 양이온 중합성 유기 화합물을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조한다.
[화학식 B-2]
Figure pat00011
제조예 4
합성예 1에서 얻은 실세스퀴옥산, 합성예 2에서 얻은 실세스퀴옥산 및 화학식 A-1로 표현되는 양이온 중합성 유기 화합물을 30:30:40의 중량비율로 포함한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조한다.
제조예 5
합성예 1에서 얻은 실세스퀴옥산, 합성예 2에서 얻은 실세스퀴옥산 및 화학식 A-1로 표현되는 양이온 중합성 유기 화합물을 50:30:20의 중량비율로 포함한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조한다.
제조예 6
합성예 1에서 얻은 실세스퀴옥산, 합성예 2에서 얻은 실세스퀴옥산 및 화학식 A-1로 표현되는 양이온 중합성 유기 화합물을 30:50:20의 중량비율로 포함한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조한다.
비교제조예 1
합성예 2에서 얻은 실세스퀴옥산을 포함하지 않고 합성예 1에서 얻은 실세스퀴옥산과 양이온 중합성 유기 화합물을 80:20의 중량비율로 포함한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조한다.
비교제조예 2
합성예 2에서 얻은 실세스퀴옥산을 포함하지 않고 합성예 1에서 얻은 실세스퀴옥산과 양이온 중합성 유기 화합물을 50:50의 중량비율로 포함한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조한다.
비교제조예 3
합성예 1에서 얻은 실세스퀴옥산을 포함하지 않고 합성예 2에서 얻은 실세스퀴옥산과 양이온 중합성 유기 화합물을 80:20의 중량비율로 포함한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조한다.
윈도우의 제조
실시예 1
80㎛ 두께의 폴리이미드 필름 위에 제조예 1에 따른 조성물을 바 코팅하고 건조 오븐에서 용매를 제거한다. 이어서 UV 경화기(LC6B, Fusion UV 사)를 사용하여 100~500mJ/㎠에서 경화하여 10㎛ 두께의 고분자 필름을 형성하여 윈도우를 제조한다.
실시예 2
제조예 1에 따른 조성물 대신 제조예 2에 따른 조성물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 윈도우를 제조한다.
실시예 3
제조예 1에 따른 조성물 대신 제조예 3에 따른 조성물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 윈도우를 제조한다.
실시예 4
제조예 1에 따른 조성물 대신 제조예 4에 따른 조성물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 윈도우를 제조한다.
실시예 5
제조예 1에 따른 조성물 대신 제조예 5에 따른 조성물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 윈도우를 제조한다.
실시예 6
제조예 1에 따른 조성물 대신 제조예 6에 따른 조성물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 윈도우를 제조한다.
비교예 1
제조예 1에 따른 조성물 대신 비교제조예 1에 따른 조성물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 윈도우를 제조한다.
비교예 2
제조예 1에 따른 조성물 대신 비교제조예 2에 따른 조성물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 윈도우를 제조한다.
비교예 3
제조예 1에 따른 조성물 대신 비교제조예 3에 따른 조성물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 윈도우를 제조한다.
평가
실시예 1 내지 6과 비교예 1 내지 3에 따른 윈도우의 내스크래치 특성, 유연성 및 광학적 특성을 평가한다.
내스크래치 특성은 scuff test (COAD.108, 오션과학 사)로 평가한다.
내스크래치 특성은 유리판 위에 실시예 1 내지 6과 비교예 1 내지 3에 따른 윈도우를 고정시킨 후, #0000 스틸울이 감긴 Φ20인 실린더를 필름 시료 위에 올려 놓는다. 실린더가 연결된 추에 1.5Kg의 추를 올려 놓은 후, 실린더가 연결된 추를 45회/분의 속도로 10회 왕복 운동시킨다. 그 후, 육안으로 윈도우 표면에 스크래치 발생 여부를 확인한다.
유연성은 맨드럴 시험기(Mandrel Tester, TQC 사)를 사용하여 평가하며, 평가 방법은 ISO1519 규격을 이용한다. 윈도우의 접히는 반경이 1㎜가 되도록 맨드럴 시험기를 설정한 후, 윈도우의 고분자필름에 인장 응력(tensile stress)이 걸리도록 맨드럴 시험기 고정시킨다. 이어서 윈도우를 2회 접혔다 폈다를 반복 후, 육안으로 크랙 발생 여부를 확인한다.
광 투과도, 헤이즈(Haze) 및 황색도(YI)는 UV분광계 (Spectrophotometer, KONICA MINOLTA사, cm-3600d)를 사용하여 측정하고, 헤이즈는 D1003-97(A) 규격, 황색도는 D1925 규격을 이용한다. 광 투과도는 예컨대 약 380nm 내지 700nm의 가시광선 전 영역의 투과도이다.
광학 특성 평가를 위해서 윈도우를 50㎜*50㎜로 자른 후, 투과율과 황색도는 투과 모드에서 측정하였고, 헤이즈는 헤이즈 모드에서 측정한다.
그 결과는 표 1과 같다.
내스크래치 유연성 광 투과도(%) 헤이즈 황색도(YI)
실시예 1 Pass ◎ 90.7 0.6 0.9
실시예 2 Pass ◎ 90.6 0.5 0.9
실시예 3 Pass ◎ 90.7 0.6 0.8
실시예 4 Pass ◎ 90.5 0.6 0.9
실시예 5 Pass ◎ 90.7 0.7 0.7
실시예 6 Pass ◎ 90.5 0.6 0.9
비교예 1 Pass X 90.4 0.8 1.0
비교예 2 Fail ◎ 90.7 0.6 0.7
비교예 3 Fail △ 90.6 0.7 0.9
* Pass: 육안으로 스크래치 없음.
* Fail: 육안으로 다수의 스크래치 있음.
* ◎: 접힌 부분에 크랙 없음.
* △: 접힌 부분에 부분적으로 크랙 있음.
* X: 접힌 부분에 전면 크랙 있음.
표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 6에 따른 윈도우는 비교예 1 내지 3에 따른 윈도우와 비교하여 개선된 내스크래치 특성 및 유연성을 가지는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 전자기기용 윈도우
11: 기재
12: 고분자 필름
13: 버퍼층
50: 표시 패널
70: 터치 패널
100, 200: 표시 장치

Claims (20)

  1. 양이온 중합성 유기 화합물, 그리고
    적어도 하나의 실세스퀴옥산을 포함하는 오가노실록산
    을 포함하고,
    상기 각 실세스퀴옥산은 각각 독립적으로 SiO3 /2 모이어티를 가지는 무기 코어와 양이온 중합성 작용기를 가지는 유기기를 포함하며,
    상기 오가노실록산에 존재하는 유기기는 하기 화학식 1로 표현되는 제1 유기기와 하기 화학식 2로 표현되는 제2 유기기를 포함하는 조성물:
    [화학식 1]
    R1-(CH2)n1 -*
    [화학식 2]
    R2-(CH2)n2 -*
    상기 화학식 1 또는 2에서,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 양이온 중합성 작용기이고,
    n1은 1 내지 3의 정수이고,
    n2는 4 이상의 정수이다.
  2. 제1항에서,
    상기 오가노실록산은
    SiO3 /2 모이어티를 가지는 제1 무기 코어 및 상기 제1 무기 코어에 연결된 상기 제1 유기기를 포함하는 제1 실세스퀴옥산, 그리고
    SiO3 /2 모이어티를 가지는 제2 무기 코어 및 상기 제2 무기 코어에 연결된 상기 제2 유기기를 포함하는 제2 실세스퀴옥산
    을 포함하는 조성물.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 실세스퀴옥산과 상기 제2 실세스퀴옥산은 9:1 내지 1:9의 중량비로 포함되는 조성물.
  4. 제2항에서,
    상기 제1 실세스퀴옥산은 하기 화학식 3으로 표현되고,
    상기 제2 실세스퀴옥산은 하기 화학식 4로 표현되는 조성물:
    [화학식 3]
    (RaRbRcSiO1/2)M1(RdReSiO2/2)D1(RfSiO3/2)T1a(RgSiO3/2)T1b(RhSiO3/2)T1c(SiO4/2)Q1
    [화학식 4]
    (RiRjRkSiO1/2)M2(RlRmSiO2/2)D2(RnSiO3/2)T2a(RoSiO3/2)T2b(RpSiO3/2)T2c(SiO4/2)Q2
    상기 화학식 3 또는 4에서,
    Ra　내지 Rg 및 Ri　내지 Ro는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 카르보닐기, 히드록시기 또는 이들의 조합이고,
    Rh는 상기 화학식 1로 표현되는 제1 유기기이고,
    Rp는 상기 화학식 2로 표현되는 제2 유기기이고,
    0≤M1≤0.4, 0≤D1≤0.4, 0≤T1a<1, 0≤T1b<1, 0<T1c≤1 및 0≤Q1≤0.4이고, 단 0.6≤T1a+T1b+T1c≤1이고,
    0≤M2≤0.4, 0≤D2≤0.4, 0≤T2a<1, 0≤T2b<1, 0<T2c≤1 및 0≤Q2≤0.4이고, 단 0.6≤T2a+T2b+T2c≤1이고,
    M1+D1+T1a+T1b+T1c+Q1=1이고,
    M2+D2+T2a+T2b+T2c+Q2=1이다.
  5. 제1항에서,
    상기 오가노실록산은
    SiO3 /2 모이어티를 가지는 제3 무기 코어 및 상기 제3 무기 코어에 연결된 상기 제1 유기기와 상기 제2 유기기를 포함하는 실세스퀴옥산
    을 포함하는 조성물.
  6. 제5항에서,
    상기 실세스퀴옥산은 하기 화학식 5로 표현되는 조성물:
    [화학식 5]
    (RqRrRsSiO1/2)M3(RtRuSiO2/2)D3(RvSiO3/2)T3a(RwSiO3/2)T3b(RxSiO3/2)T3c(RySiO3/2)T3d(SiO4/2)Q3
    상기 화학식 5에서,
    Rq　내지 Rw는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 카르보닐기, 히드록시기 또는 이들의 조합이고,
    Rx는 상기 화학식 1로 표현되는 제1 유기기이고,
    Ry는 상기 화학식 2로 표현되는 제2 유기기이고,
    0≤M3≤0.4, 0≤D3≤0.4, 0≤T3a<1, 0≤T3b<1, 0<T3c<1, 0<T3d<1 및 0≤Q3≤0.4이고, 단 0.6≤T3a+T3b+T3c+T3d≤1이고,
    M3+D3+T3a+T3b+T3c+T3d+Q3=1이다.
  7. 제1항에서,
    상기 화학식 1의 n1은 1, 2 또는 3이고,
    상기 화학식 2의 n2는 6 내지 12의 정수인 조성물.
  8. 제1항에서,
    상기 양이온 중합성 작용기는 글리시딜기, 글리시딜 에테르기, 글리시딜 에스테르기, 옥세타닐기, 에폭시사이클로알킬기 또는 이들의 조합을 포함하는 조성물.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 유기기는 하기 화학식 1a로 표현되고,
    상기 제2 유기기는 하기 화학식 2a로 표현되는 조성물:
    [화학식 1a]
    Figure pat00012

    [화학식 2a]
    Figure pat00013

    상기 화학식 1a 또는 2a에서,
    Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 O, C(=O), C(=O)O 또는 OC(=O) 이고,
    R11 및 R12는 수소 또는 메틸기이고,
    m1 및 m2는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이고,
    n1은 1 내지 3의 정수이고,
    n2는 4 이상의 정수이다.
  10. 제1항에서,
    상기 양이온 중합성 유기 화합물은 치환 또는 비치환된 글리시딜기, 치환 또는 비치환된 글리시딜 에테르기, 치환 또는 비치환된 글리시딜 에스테르기, 치환 또는 비치환된 옥세타닐기, 치환 또는 비치환된 에폭시사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 비닐 에테르기, 치환 또는 비치환된 스티레닐기 또는 이들의 조합에서 선택된 작용기를 포함하는 조성물.

  11. 제1항에서,
    상기 양이온 중합성 유기 화합물은 하기 화학식 A 또는 B로 표현되는 조성물:
    [화학식 A]
    Figure pat00014

    [화학식 B]
    Figure pat00015

    상기 화학식 A 또는 B에서,
    Y3 내지 Y5는 각각 독립적으로 O, C(=O), C(=O)O 또는 OC(=O) 이고,
    R13, R15 및 R16은 수소 또는 메틸기이고,
    R14는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,
    L1은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴렌기 또는 이들의 조합이고,
    m3 내지 m5는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이고,
    n3 내지 n5는 각각 독립적으로 0 내지 10의 정수이다.
  12. 제1항에서,
    상기 오가노실록산은 상기 양이온 중합성 유기 화합물과 같거나 그보다 많은 중량비율로 포함되는 조성물.
  13. 제1항에서,
    상기 양이온 중합성 유기 화합물은 상기 양이온 중합성 유기 화합물과 상기 오가노실록산의 총 함량 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부로 포함되고,
    상기 오가노실록산은 상기 양이온 중합성 유기 화합물과 상기 오가노실록산의 총 함량 100 중량부에 대하여 50 내지 95 중량부로 포함되는 조성물.
  14. 제1항에서,
    상기 조성물은 용매를 더 포함하고,
    상기 양이온 중합성 유기 화합물과 상기 오가노실록산의 총 함량은 상기 조성물의 총 함량에 대하여 10 내지 80 중량%로 포함되는 조성물.
  15. 제14항에서,
    반응 개시제, 불소 함유 화합물 및 실리콘 수지에서 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 조성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 경화물을 포함하는 성형품.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 경화물을 포함하는 필름.
  18. 고분자 기재, 그리고
    상기 고분자 기재의 일면에 위치하는 제17항에 따른 필름
    을 포함하는 전자기기용 윈도우.
  19. 제17항에 따른 필름을 포함하는 전자 기기.
  20. 제18항에 따른 전자기기용 윈도우를 포함하는 전자 기기.



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