KR20190087660A - 전기 전도성 코폴리에스테르카보네이트-기반 물질 - Google Patents

전기 전도성 코폴리에스테르카보네이트-기반 물질 Download PDF

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KR20190087660A
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사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
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Abstract

전기 전도성 물질은 중합체성 기판 및 상기 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면에 부착된 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 포함한다. 중합체성 기판은 레조르시놀 또는 알킬레조르시놀 이소프탈레이트-테레프탈레이트로부터 유도된 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트를 포함한다. 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 적어도 130℃의 유리 전이 온도 및 20 Ω/sq 미만의 시트저항을 갖는다. 전기 전도성 물질을 제조하는 방법이 또한 기재된다. 전기 전도성 물질은 고유 내자외선성, 투명성(transparency), 광 투과성, 내화학성 및/또는 시트저항 중 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지는 않는 개선된 특성을 나타낼 수 있다.

Description

전기 전도성 코폴리에스테르카보네이트-기반 물질
본 개시내용은 일반적으로 전기 전도성 물질에 관한 것이다. 보다 특히, 본 개시내용은 특정한 성능 특징을 갖는 전기 전도성 코폴리에스테르카보네이트-기반 물질에 관한 것이다.
오늘날 사용되는 전도성 기판(substrate)은 인듐-주석 산화물 (ITO)과 같은 투명한 전도성 금속 산화물 (TCO)로 주로 형성되며, 다른 산화물과 조합된 후 유리 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 얇은 층으로 코팅될 수 있다. 그러나, 이러한 기판은 향상된 유연성 및 내충격성을 요구하는 분야에는 적합하지 않다. 이러한 적용분야의 경우에, 플렉서블 전자소자를 생산하는 하나의 비용상-효율적인 방법은 신문 인쇄 라인과 다소 유사한 롤-투-롤(roll-to-roll; R2R) 공정으로 알려져 있다.
건조 단계는 전형적으로 R2R 공정에 포함되며, 바람직하게는 가능한 한 높은 온도에서 수행되어 잉크 또는 소위 플렉서블 전자소자 "스택"을 구성하는 다양한 층의 일부인 다른 물질을 위하여 사용되는 용매 또는 분산액을 신속하고 효과적으로 제거한다. PET는 78℃의 상대적으로 낮은 유리 전이 온도를 갖지만, R2R 공정을 활용하는 제조 분야에서는 그의 사용의 한계를 초래한다.
더욱이, TCO는 그의 유연성 면에서 제한이 있다. R2R 제조 공정에서 TCO를 능가하는 다양한 새로운 전도성 기술이 개발된 바 있다. 이러한 전도성 기술은 PET에 적용되었던 은 나노-와이어(AgNW) 및 은 나노-메쉬(AgNM) 코팅을 포함한다. AgNW 및 AgNM을 포함하는 기판은 유연성 이외에도, 우수한 광 투과성을 입증하였다. 현재 사용중인 PET 기판은 상기 기재된 불량한 유리 전이 온도 특성을 겪지만, 일부 적용분야에서 그의 유용성을 제한한다.
이들 및 다른 단점은 본 개시내용의 양태에 의해 설명된다.
본 개시내용의 양태는 중합체성 기판(polymeric substrate) 및 상기 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면에 부착된 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 포함하는 전기 전도성 물질에 관한 것이다. 중합체성 기판은 레조르시놀 또는 알킬레조르시놀 이소프탈레이트-테레프탈레이트로부터 유도된 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트를 포함한다. 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 적어도 130℃의 유리 전이 온도 및 20 Ω/sq(ohms per square) 미만의 시트저항(sheet resistance)을 갖는다.
본 개시내용의 추가의 양태는 전기 전도성 물질의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면 상에 적용하는 단계; 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면을 상기 중합체성 기판의 유리 전이 온도보다 더 큰 온도로 가열하는 단계; 및 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질 및 상기 적어도 하나의 표면에 압력을 적용하여 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 상기 적어도 하나의 기판에 부착시키는 단계를 포함한다. 중합체성 기판은 적어도 130℃의 유리 전이 온도를 갖는다. 중합체성 기판은 레조르시놀 또는 알킬레조르시놀 이소프탈레이트-테레프탈레이트로부터 유도된 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트를 포함하고 20 Ω/sq 미만의 시트저항을 갖는다.
도면에서, 반드시 축적대로 도시되지 않으며, 유사한 번호들은 상이한 도면에서 유사한 구성성분을 기재할 수 있다. 상이한 문자 접미사들을 갖는 유사한 번호들은 유사한 구성성분들의 상이한 사례들을 나타낼 수 있다. 도면은 본원에서 논의된 다양한 양태를 제한하지 않고 예로써 일반적으로 예시한다.
도 1은 본 개시내용의 양태에 따른 전기 전도성 물질을 제조하는 방법을 예시하는 블록도이다.
도 2는 본 개시내용의 양태에 따른 중합체성 기판의 표면의 나노미터-규모 영상이다.
도 3a 및 3b는 종래 전도성 물질과 본 개시내용의 양태에 따른 중합체성 물질을 비교하는 시트저항 대 시간의 그래프이다.
본 개시내용은 개시내용의 하기 상세한 설명 및 그에 포함된 실시예를 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다. 다양한 양태에서, 본 개시내용은 중합체성 기판 및 상기 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면에 부착된 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 포함하는 전기 전도성 물질에 관한 것이다. 중합체성 기판은 레조르시놀 또는 알킬레조르시놀 이소프탈레이트-테레프탈레이트로부터 유도된 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트를 포함한다. 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 적어도 130℃의 유리 전이 온도 및 20 Ω/sq 미만의 시트저항을 갖는다. 한 양태에서, 전기 전도성 물질은 고유 내자외선성, 투명성, 광 투과성, 내화학성 및/또는 시트저항 중 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지는 않는 개선된 특성을 나타낸다.
본 화합물, 조성물, 물품, 시스템, 장치, 및/또는 방법이 개시되고 기재되기 전에, 달리 명시되지 않는 한 특이적 합성 방법, 또는 달리 명시되지 않는 한 특정한 시약으로 제한되지 않으며, 그 자체로 물론 달라질 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본원에 사용된 용어는 단지 특정한 양태를 설명하는 목적을 위한 것이며 제한하려는 의도가 아니라는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시내용의 요소들의 다양한 조합, 예를 들어, 동일한 독립항에 의존하는 종속항의 요소들의 조합이 본 개시내용에 포함된다.
더욱이, 달리 명확하게 언급되지 않는 한, 본원에 제시된 임의의 방법은 그의 단계가 특정 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로 해석되지 않는다는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 방법 청구항이 그의 단계들 다음 순서를 실제로 언급하지 않거나, 또는 단계들이 특정 순서로 제한되어야 한다는 것이 청구범위 또는 설명에서 달리 구체적으로 명시되지 않는 경우에, 임의의 양태에서, 순서를 추론하도록 의도되지는 않는다. 이는, 단계의 배열 또는 작동상 흐름에 관한 논리 문제; 문법적 구성 또는 구두점으로부터 유도는 평범한 의미; 명세서에 기재되는 양태의 개수 또는 유형을 포함하여, 해석을 위한 임의의 가능한 비-명시적 근거를 유지합니다.
본원에 언급된 모든 공보는 공보가 인용된 것과 관련하여 방법 및/또는 물질을 개시하고 기재하기 위해 본원에 참조로서 포함된다.
정의
또한, 본원에 사용된 용어가 특정한 양태만을 설명하기 위한 것이며 제한하려는 것은 아님이 이해되어야 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 바와 같이, "포함하는"이라는 용어는 "~로 이루어진" 및 "~로 본질적으로 이루어진" 양태를 포함할 수 있다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본원이 속하는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서 및 하기 청구범위에서, 본원에 정의될 다수의 용어가 참조될 것이다.
명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 달리 명확하게 나타내지 않는 한 복수 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "폴리에스테르카보네이트"에 대한 언급은 2개 이상의 폴리에스테르카보네이트 중합체의 혼합물을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, "조합"이라는 용어는 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등의 포함이다.
범위는 하나의 값(제1 값)에서 또 다른 값(제2 값)으로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 범위는 일부 양태에서 제1 값 및 제2 값 중 하나 또는 둘 다를 포함한다. 유사하게, 값이 선행사 "약"을 사용하여 근사치로 표현될 때, 특정한 값이 또 다른 양태를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각 범위의 종점이 다른 종점과 관련하여, 및 다른 종점과 독립적으로 둘 다를 의미하는 것으로 추가로 이해될 것이다. 또한 본원에 개시된 다수의 값이 있고, 각 값이 또한 값 그 자체 이외에도 특정한 값에 대해 "약으로 본원에 개시되는 것으로 이해된다. 예를 들어, 값 "10"이 개시되면, "약 10"이 또한 개시된다. 또한 2개의 특정한 단위 사이의 각 단위가 또한 개시되는 것으로 이해된다. 예를 들어, 10 및 15가 개시되면, 11, 12, 13, 및 14가 또한 개시된다.
본원에 사용된 바와 같은, "약" 및 "에서 또는 약"이라는 용어는 해당 양 또는 값이 지정된 값, 지정된 값의 근사치, 또는 지정된 값과 거의 동일할 수 있다는 것을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, 공칭 값은 달리 지시되거나 유추되지 않는 한 ±10% 변동을 나타내는 것으로 일반적으로 이해된다. 상기 용어는 유사한 값이 청구범위에 열거된 것과 등가의 결과 또는 효과를 촉진하는 것을 전달하기 위해 의도된다. 즉, 양, 크기, 제제, 파라미터, 및 다른 수량 및 특징은 정확하지 않고 정확할 필요도 없지만, 허용오차, 변환 인자, 반올림, 측정 오차 등, 및 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 다른 인자를 반영하여, 필요에 따라, 근사치이고/이거나 더 크거나 더 작을 수 있는 것으로 이해된다. 일반적으로, 양, 크기, 제제, 파라미터 또는 다른 수량 또는 특징은 그러한 것으로 명시되든 아니든 "약" 또는 "근사치"이다. 정량적 값 이전에 "약"이 사용되는 경우에, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 파라미터는 또한 특정 정량 값 그 자체를 포함하는 것으로 이해된다.
본 개시내용의 조성물을 제조하는데 사용될 구성성분 뿐만 아니라 본원에 개시된 방법 내에서 사용될 조성물 그 자체가 개시된다. 이들 및 다른 물질은 본원에 개시되고, 이들 물질의 조합, 하위세트, 상호작용, 그룹 등이 개시된 경우에, 이들 화합물의 각각의 다양한 개별적 및 집합적 조합 및 순열의 특정 참조가 명백하게 개시될 수는 없지만, 각각이 본원에 구체적으로 고려되고 기재되는 것으로 이해된다. 예를 들어, 특정한 화합물이 개시되고 논의되고, 상기 화합물을 포함한 다수의 분자로 행해질 수 있는 다수의 변형이 논의되면, 달리 구체적으로 반대로 지시되지 않는 한, 상기 화합물 및 가능한 상기 변형의 각각 및 모든 조합 및 순열이 구체적으로 고려된다. 따라서, 분자 A, B, 및 C의 부류 뿐만 아니라 분자 D, E, 및 F의 부류가 개시되고 조합 분자의 예 A-D가 개시되면, 각각이 개별적으로 언급되지 않은 경우에도, 각각은 조합 A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E, 및 C-F가 개시되는 것으로 간주되는 것을 의미하여 개별적으로 및 집합적으로 고려된다. 마찬가지로, 이들의 임의의 하위세트 또는 조합이 또한 개시된다. 따라서, 예를 들어, A-E, B-F, 및 C-E의 하위그룹이 개시된 것으로 간주될 것이다. 이러한 개념은 본 개시내용의 조성물을 제조하고 사용하는 방법의 단계를 포함하나 이에 한정되지는 않는 이러한 적용의 모든 양태에 적용된다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 추가 단계가 있는 경우에, 이들 추가 단계의 각각이 본 개시내용의 방법의 임의의 특정한 양태 또는 양태의 조합으로 수행될 수 있는 것으로 이해된다.
본 명세서 및 결론 청구범위에서 조성물 또는 물품에서의 특정 요소 또는 구성성분의 중량부에 대한 언급은, 중량부로 표현되는 조성물 또는 물품에서 요소 또는 구성성분과 임의의 다른 요소들 또는 구성성분들 사이의 중량 관계를 나타낸다. 따라서, 2 중량부의 구성성분 X 및 5 중량부의 구성성분 Y를 함유하는 화합물에서, X 및 Y는 2:5의 중량비로 존재하며, 추가 구성성분이 화합물에 함유되어 있는지 여부와 무관하게 이러한 비로 존재한다.
구성성분의 중량%는, 달리 구체적으로 반대로 명시되지 않는 한, 구성성분이 포함되어 있는 제제 또는 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
본원에 사용된 바와 같은 "중량%", "wt%", 및 "wt.%"라는 용어는, 상호교환가능하게 사용될 수 있으며, 달리 명시되지 않는 한, 조성물의 총 중량을 기준으로 주어진 구성성분의 중량%를 나타낸다. 즉, 달리 명시되지 않는 한, 모든 wt% 값은 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 개시된 조성물 또는 제제에서 모든 구성성분에 대한 wt% 값의 합은 100인 것으로 이해되어야 한다.
달리 본원에 반대로 언급되지 않는 한, 모든 시험 표준은 본 출원의 출원 시 시행중인 가장 최근의 표준이다.
"부착되다" 또는 "부착된"은 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질 및 중합체성 기판의 표면 사이의 부착 또는 접착을 지칭한다. 특정 양태에서, 그리고 본 개시내용의 공정을 이용한 후, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질은 스카치 테이프 시험 또는 굴곡 시험 또는 둘 다에 적용된 후에 전도성이 되도록 기판의 표면에 충분히 부착된다. 스카치 테이프 시험은 스카치 테이프를 생성된 표면에 손으로 단단히 누른 다음 상기 스카치 테이프를 벗겨 내는 것으로 이루어진다. 굴곡 시험은 약 0.625 밀리미터(mm)의 반경을 갖는 로드 주위에 생산된 전기 전도성 물질을 구부리는 것으로 이루어진다.
"나노구조"는 대상체 또는 물질의 적어도 하나의 치수가 100 나노미터(nm) 이하인 (예를 들어, 하나의 치수는 1 내지 100 nm 크기임) 대상체 또는 물질을 지칭한다. 특정한 양태에서, 나노구조는 100 nm 이하인 적어도 2개의 치수를 (예를 들어, 제1 치수는 1 내지 100 nm 크기이고, 제2 치수는 1 내지 100 nm 크기임) 포함한다. 또 다른 양태에서, 나노구조는 100 nm 이하인 3개의 치수를 (예를 들어, 제1 치수는 1 내지 100 nm 크기이고, 제2 치수는 1 내지 100 nm 크기이고, 제3 치수는 1 내지 100 nm 크기임) 포함한다. 나노구조의 형상은 와이어, 입자, 구체, 로드, 테트라포드, 초분지형 구조(hyperbranched structure), 또는 그의 혼합물일 수 있다.
"미세구조"는 대상체 또는 물질의 적어도 하나의 치수가 1000 미크론 이하 및 100 nm 초과인 (예를 들어, 하나의 치수는 100 nm 초과 및 1000 미크론 미만 크기임) 대상체 또는 물질을 지칭한다. 특정한 양태에서, 미세구조는 1000 미크론 이하 및 100 nm 초과인 적어도 2개의 치수를 (예를 들어, 제1 치수는 100 nm 초과 및 1000 미크론 미만 크기이고, 제2 치수는 100 nm 초과 및 1000 미크론 미만 크기임) 포함한다. 또 다른 양태에서, 미세구조는 1000 미크론 이하 및 100 nm 초과인 3개의 치수를 (예를 들어, 제1 치수는 100 nm 초과 및 1000 미크론 미만 크기이고, 제2 치수는100 nm 초과 및 1000 미크론 미만 크기이고, 제3 치수는 100 nm 초과 및 1000 미크론 미만 크기임) 포함한다. 미세구조의 형상은 와이어, 입자, 구체, 로드, 테트라포드, 초분지형 구조, 또는 그의 혼합물일 수 있다.
"실질적으로"란 용어는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이 명시된 것으로 주로 존재 (및 명시된 것을 전적으로 포함)하지만 반드시 전적으로 존재하지는 않는 것으로서 정의된다. 임의의 개시된 양태에서, "실질적으로"란 용어는, 백분율이 0.1, 1, 5, 및 10 퍼센트를 포함하는 경우에, 명시된 것의 "[백분율] 이내"로 대체될 수 있다.
본원에 개시된 각 물질은 상업적으로 입수가능하고/하거나 그의 제조 방법은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있다.
본원에 개시된 조성물은 특정 기능을 갖는 것으로 이해된다. 개시된 기능을 수행하기 위한 특정 구조 요건이 본원에 개시되며, 개시된 구조와 관련하여 동일한 기능을 수행할 수 있는 다양한 구조가 존재하고, 이들 구조는 전형적으로 동일한 결과를 달성할 것으로 이해된다.
전기 전도성 물질
본 개시내용의 양태는 중합체성 기판 및 상기 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면에 부착된 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 포함하는 전기 전도성 물질에 관한 것이다. 중합체성 기판은 레조르시놀 또는 알킬레조르시놀 이소프탈레이트-테레프탈레이트로부터 유도된 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트를 포함한다. 특정 양태에서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 적어도 130℃의 유리 전이 온도를 갖고 20 Ω/sq 미만의 시트저항을 갖는다.
일부 양태에서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 미국 특허 제6,583,256호에 기재된 코폴리에스테르카보네이트 중 임의의 것일 수 있고, 그의 개시내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함되되, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 본원에 기재된 바와 같이 적어도 130℃의 유리 전이 온도를 갖고 20 Ω/sq 미만의 시트저항을 갖는다. 특정한 양태에서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 아릴레이트 블록과 교호하는 유기 카보네이트 블록을 포함한다. 적합한 블록 코폴리에스테르카보네이트는 하기 화학식 I의 구조 단위를 포함하는 중합체를 포함한다:
Figure pct00001
상기 식에서, 각 R1은 독립적으로 할로겐 또는 C1-12 알킬이고, p는 0 내지 3이고, 각 R2는 독립적으로 2가 유기 라디칼이고, m은 적어도 1이고, n은 적어도 약 4이다. 일부 양태에서, n은 적어도 약 10, 또는 적어도 약 20, 또는 약 30 내지 150이다. 특정 양태에서, m은 적어도 약 3, 또는 적어도 약 10, 또는 약 20 내지 200이다. 특정한 양태에서, m은 약 20 내지 50이다. 본 개시내용의 맥락 내에서 "카보네이트 및 아릴레이트 블록을 교호하는"은, 코폴리에스테르카보네이트가 적어도 하나의 카보네이트 블록 및 적어도 하나의 아릴레이트 블록을 포함하는 것을 의미한다.
아릴레이트 블록은 비치환 또는 치환될 수 있는 1,3-디히드록시벤젠 모이어티를 포함하는 구조 단위를 함유한다. 알킬 치환기는, 존재한다면, 직쇄 또는 분지형 알킬기일 수 있고, 대부분 종종 산소 원자 둘 다에 대해 오르토 위치에서 위치하지만 다른 고리 위치가 고려된다. 적합한 C1-12 알킬기는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, 부틸, 이소-부틸, t-부틸, 노닐, 데실, 및 벤질을 포함한 아릴-치환된 알킬을 포함하며, 일부 양태에서 메틸이 특히 바람직하다. 적합한 할로겐 치환기는 브로모, 클로로, 및 플루오로이다. 알킬 및 할로겐 치환기의 혼합물을 함유하는 1,3-디히드록시벤젠 모이어티가 또한 적합하다. p에 대한 값은 0 내지 3, 또는 0 내지 2, 또는 심지어 0 내지 1일 수 있다. 하나의 특정한 1,3-디히드록시벤젠 모이어티는 2-메틸레조르시놀이다. 특정 1,3-디히드록시벤젠 모이어티는 p가 0인 비치환된 레조르시놀이다. 1,3-디히드록시벤젠 모이어티의 혼합물, 예컨대 비치환된 레조르시놀과 2-메틸레조르시놀의 혼합물을 함유하는 중합체가 또한 고려된다.
아릴레이트 구조 단위에서, 1,3-디히드록시벤젠 모이어티는 모노시클릭 모이어티, 예컨대 이소프탈레이트 또는 테레프탈레이트 또는 그의 염소-치환된 유도체; 또는 폴리시클릭 모이어티, 예컨대 비페닐 디카복실레이트, 디페닐에테르 디카복실레이트, 디페닐술폰 디카복실레이트, 디페닐케톤 디카복실레이트, 디페닐술피드 디카복실레이트, 또는 나프탈렌디카복실레이트, 및 일부 양태에서, 바람직하게는 나프탈렌-2,6-디카복실레이트; 또는 모노시클릭 및/또는 폴리시클릭 방향족 디카복실레이트의 혼합물일 수 있는 방향족 디카복실산 모이어티에 결합된다. 일부 양태에서, 방향족 디카복실산 모이어티는 이소프탈레이트 및/또는 테레프탈레이트이다. 상기 모이어티 중 하나 또는 둘 다가 존재할 수 있다. 대부분의 경우에, 둘 다는 약 0.25-4.0:1의 범위에서 이소프탈레이트 대 테레프탈레이트의 몰비로 존재한다. 이소프탈레이트 대 테레프탈레이트 비가 약 4.0:1 초과인 경우에, 허용되지 않는 수준의 시클릭 올리고머가 형성될 수 있다. 이소프탈레이트 대 테레프탈레이트 비가 약 0.25:1 미만인 경우에, 허용되지 않는 수준의 불용성 중합체가 형성될 수 있다. 따라서, 일부 양태에서, 이소프탈레이트 대 테레프탈레이트의 몰비는 약 0.4 내지 2.5:1, 또는 약 0.67 내지 1.5:1이다.
카보네이트 블록에서, 각 R2는 독립적으로 디히드록시 화합물로부터 유도된 유기 라디칼이다. 대부분의 경우에, 중합체에서 R2 기의 총 수의 적어도 약 60 퍼센트는 방향족 유기 라디칼이고, 그의 나머지는 지방족, 지환족, 또는 방향족 라디칼이다. 적합한 R2 라디칼은 m-페닐렌, p-페닐렌, 4,4'-비페닐렌, 4,4'-비(3,5-디메틸)-페닐렌, 2,2-비스(4-페닐렌)프로판, 및 미국 특허 제4,217,438호(그의 개시내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함됨)에서 명칭 또는 화학식(일반식 또는 특정식)에 의해 개시된 디히드록시-치환된 방향족 탄화수소에 상응하는 것들과 같은 유사한 라디칼을 포함한다. 적합한 디히드록시-치환된 방향족 탄화수소 중에는 하기 화학식 II를 갖는 2,2,2',2'-테트라히드로-1,1'-스피로비[1H-인덴]디올이 포함된다:
Figure pct00002
상기 식에서, 각 R3은 독립적으로 1가 탄화수소 라디칼 및 할로겐 라디칼로부터 선택되고; 각 R4, R5, R6, 및 R7은 독립적으로 C1-6 알킬이고; 각 R8 및 R9는 독립적으로 H 또는 C1-6 알킬이고; 각 n은 독립적으로 0 내지 3을 포함하는 값을 갖는 양의 정수로부터 선택된다. 적합한 2,2,2',2'-테트라히드로-1,1'-스피로비[1H-인덴]-디올은 2,2,2',2'-테트라히드로-3,3,3',3'-테트라메틸-1,1'-스피로비[1H-인덴]-6,6'-디올이다.
특정한 양태에서, 각 R2는 방향족 유기 라디칼, 및 심지어 보다 특히 하기 화학식 III의 라디칼이다:
Figure pct00003
상기 식에서, 각 A1 및 A2는 모노시클릭 2가 아릴 라디칼이고, Y는 가교 라디칼이며, 여기서 1 또는 2개의 탄소 원자는 A1 및 A2를 분리한다. 화학식 III에서의 유리 원자가 결합은 통상적으로 Y와 관련하여 A1 및 A2의 메타 또는 파라 위치에 있다. R2가 화학식 III인 화합물은 비스페놀이며, 간결함을 위해 "비스페놀"이란 용어는 때때로 디히드록시-치환된 방향족 탄화수소를 지정하기 위해 본원에 사용되지만; 이러한 유형의 비-비스페놀 화합물이 또한 적절하게 이용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
화학식 III에서, A1 및 A2는 전형적으로 비치환된 페닐렌 또는 그의 치환된 유도체를 나타내며, 예시적인 치환기(1개 이상)는 알킬, 알케닐, 및 할로겐(특히 브로민)이다. 비치환된 페닐렌 라디칼이 일부 양태에서 바람직하다. A1 및 A2 둘 다는 p-페닐렌일 수 있지만, 둘 다는 o- 또는 m-페닐렌일 수 있거나, 하나는 o- 또는 m-페닐렌이고 다른 하나는 p-페닐렌일 수 있다.
가교 라디칼 Y는 1 또는 2개의 원자가 A1과 A2를 분리하는 것이다. 하나의 적합한 양태는 1개의 원자가 A1과 A2를 분리하는 것이다. 이러한 유형의 예시적인 라디칼은 -C=O, -O-, -S-, -SO- 또는 -SO2-, 메틸렌, 시클로헥실메틸렌, 2-[2.2.1]-비시클로헵틸 메틸렌, 에틸렌, 이소프로필리덴, 네오펜틸리덴, 시클로헥실리덴, 시클로펜타데실리덴, 시클로도데실리덴, 및 아다만틸리덴이다.
젬-알킬렌 라디칼이 종종 적합하다. 그러나, 불포화 라디칼이 또한 포함된다. 본 개시내용의 목적을 위한 이용가능성 및 특정한 적합성의 이유로 인해, 특정한 비스페놀은 2,2-비스(4-히드록시-페닐)프로판(이후 비스페놀 A 또는 BPA로 지칭됨)이며, 여기서 Y는 이소프로필리덴이고, A1 및 A2는 각각 p-페닐렌이다.
임의의 미반응된 1,3-디히드록시벤젠 모이어티가 이후 기재된 바와 같은 반응 혼합물에 존재하는지 여부에 따라, 카보네이트 블록에서의 R2는 1,3-디히드록시벤젠 모이어티로부터 유도된 라디칼로 이루어지거나 적어도 부분적으로 포함할 수 있다. 따라서, 일 양태에서, 코폴리에스테르카보네이트는 폴리아릴레이트 블록에서의 적어도 하나의 1,3-디히드록시벤젠 모이어티와 동일한 디히드록시 화합물로부터 유도된 R2 라디칼을 갖는 카보네이트 블록을 포함한다. 또 다른 양태에서, 코폴리에스테르카보네이트는 폴리아릴레이트 블록에서의 임의의 1,3-디히드록시벤젠 모이어티와 상이한 디히드록시 화합물로부터 유도된 R2 라디칼을 갖는 카보네이트 블록을 포함한다. 추가의 또 다른 양태에서, 코폴리에스테르카보네이트는 디히드록시 화합물로부터 유도된 R2 라디칼의 혼합물을 함유하는 카보네이트 블록을 포함하며, 그 중 적어도 하나는 폴리아릴레이트 블록에서의 임의의 1,3-디히드록시벤젠 모이어티와 동일하고 그 중 적어도 하나는 그와 상이하다. 디히드록시 화합물로부터 유도된 R2 라디칼의 혼합물이 존재하는 경우에, 폴리아릴레이트 블록에 존재하는 것과 동일한 디히드록시 화합물 대 폴리아릴레이트 블록에 존재하는 것과 상이한 디히드록시 화합물의 몰비는 전형적으로 약 1:999 내지 999:1이다. 특정한 양태에서, 코폴리에스테르카보네이트는 비치환된 레조르시놀, 치환된 레조르시놀, 및 비스페놀 A 중 적어도 2개로부터 유도된 R2 라디칼의 혼합물을 함유하는 카보네이트 블록을 포함한다.
이블록, 삼블록, 및 다중블록 코폴리에스테르카보네이트가 본 개시내용의 양태에 포함된다. 아릴레이트 쇄 구성원을 포함하는 블록 및 유기 카보네이트 쇄 구성원을 포함하는 블록 사이의 화학 연결기는 전형적으로 아릴레이트 모이어티의 비페놀 잔기 및 유기 카보네이트 모이어티의 -C=O)-O- 모이어티 사이에 카보네이트 연결기를 포함하지만, 에스테르 및/또는 무수물과 같은 다른 유형의 연결기가 또한 가능하다. 상기 블록 사이의 전형적인 카보네이트 연결기는 하기 화학식 IV에 제시되며, 여기서 R1 및 p는 이전에 정의된 바와 같다:
Figure pct00004
일 양태에서, 코폴리에스테르카보네이트는 아릴레이트 블록 및 유기 카보네이트 블록 사이에 카보네이트 연결기를 갖는 이블록 공중합체로 실질적으로 구성된다. 또 다른 양태에서, 코폴리에스테르카보네이트는 아릴레이트 블록 및 유기 카보네이트 말단-블록 사이에 카보네이트 연결기를 갖는 삼블록 카보네이트-에스테르-카보네이트 공중합체로 실질적으로 구성된다. 아릴레이트 블록 및 유기 카보네이트 블록 사이에 적어도 하나의 카보네이트 연결기를 갖는 코폴리에스테르카보네이트는 전형적으로 적어도 하나의 및 일부 양태에서 바람직하게는 2개의 히드록시-종결 부위를 함유하는 1,3-디히드록시벤젠 아릴레이트-함유 올리고머(이후 때때로 히드록시-종결된 폴리에스테르 중간체로 지칭됨)로부터 제조된다.
또 다른 양태에서, 코폴리에스테르카보네이트는 하기 화학식 V에 제시된 바와 같은 카보네이트 연결기에 의해 연결된 아릴레이트 블록을 포함한다:
Figure pct00005
상기 식에서, R1, p, 및 n는 이전에 정의된 바와 같고, 아릴레이트 구조 단위는 화학식 I에 대해 기재된 바와 같다. 화학식 V를 포함하는 코폴리에스테르카보네이트는 히드록시-종결된 폴리에스테르 중간체와 상이한 임의의 디히드록시 화합물의 실질적인 부재 하에 히드록시-종결된 폴리에스테르 중간체와 카보네이트 전구체의 반응으로부터 발생할 수 있다.
본 개시내용의 양태에 따른 코폴리에스테르카보네이트에서, 블록의 분포는 카보네이트 블록과 관련하여 임의의 바람직한 중량 비율의 아릴레이트 블록을 갖는 공중합체를 제공하는 것과 같을 수 있다. 일반적으로, 약 10 내지 99 중량%의 아릴레이트 블록을 함유하는 공중합체가 바람직하다.
추가 양태에서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 미국 특허 제6,143,839호(그의 개시내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함됨)에 기재된 임의의 코폴리에스테르카보네이트일 수 있으며, 단, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 본원에 기재된 바와 같이 적어도 130℃의 유리 전이 온도를 갖고 20 Ω/sq 미만의 시트저항을 갖는다.
일부 양태에서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 적어도 133℃, 또는 적어도 135℃의 유리 전이 온도를 갖는다. 특정한 양태에서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 약 137℃의 유리 전이 온도를 갖는다.
본 개시내용의 양태에서 사용하기에 적합한 하나의 특정한 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 사빅(SABIC)으로부터 입수가능한 Lexan® SLX2531T이다.
일부 양태에서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 고유의 내자외선성이 있다. 다시 말해서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 자외선을 차단하고 자외선에 노출될 때 중합체에 공통적인 취성, 균열 및 다른 형태의 열화로부터 중합체를 보호하는 모이어티를 그의 구조 내에 포함한다.
특정 양태에서, 전기 전도성 물질 및/또는 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 투명하다. 주어진 대상 또는 매체(예를 들어, 전기 전도성 물질, 중합체성 기판, 전도성 나노구조화 물질, 전도성 미세구조화 물질, 등)의 투명성 또는 반투명성(transparency or translucency)은 대상체/매체를 통한 입사광의 총 투과도를 측정함으로써 결정될 수 있다. 본 개시내용의 공정에 의해 생산된 전기 전도성 물질의 반사도, 반투명성, 또는 투명성은 기판의 표면 상에 적용된 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질의 양에 의해 영향을 받을 수 있다. 예로써, 생산된 전도성 물질을 통한 입사광의 총 투과도는 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% 70%, 80%, 90%, 또는 그 초과일 수 있고, 이는 본 개시내용의 공정에 사용되는 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질의 목적되는 양에 기초하여 조정되거나 조율될 수 있다. 또한 기판이 투명한 경우에, 추가적인 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 사용하여 반투명하거나 또는 불투명한 기판과 비교 시 충분한 반사도를 생성할 수 있다.
특정한 양태에서, 투명성은 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트를 통해 투과된 광의 가시 스펙트럼 광의 양으로 기재될 수 있으며, 여기서 광의 가시 스펙트럼은 일반적으로 약 400 내지 약 700 나노미터(nm)의 파장 범위로 간주된다. 따라서, 일부 양태에서, 전기 전도성 물질 및/또는 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 400 내지 700 nm의 파장에서 80% 초과의 광투과율을 갖는다. 추가 양태에서, 전기 전도성 물질 및/또는 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 400 내지 700 nm의 파장에서 85% 초과의 광투과율을 갖거나, 또는 전기 전도성 물질 및/또는 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 400 내지 700 nm의 파장에서 90% 초과의 광투과율을 갖는다.
추가 양태에서, 전기 전도성 물질 및/또는 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 우수한 내화학성을 갖는다. 내화학성은 그리스, 오일, 산성 화합물(약산성 및/또는 묽은 산성 화합물 포함), 방향족 화합물, 알콜 및 알칼리 화합물에 대한 내성 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본원에 기재된 Lexan® SLX2531T 중합체는 그리스, 오일, 약산성/묽은 산성 화합물 및 방향족 화합물에 대한 우수한 내성 및 알콜 및 알칼리 화합물에 대한 중간정도의 내성을 갖는다.
언급된 바와 같이, 본 개시내용의 양태에 따른 전기 전도성 물질은 중합체성 기판 및 상기 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면에 부착된 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 포함한다. 일부 양태에서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질은 은, 금, 구리, 니켈, 금-도금된 은 및 그의 조합을 포함한다. 특정한 양태에서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질은 은을 포함한다.
전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질은 임의의 적합한 형태일 수 있다. 특정한 양태에서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질은 금속 나노와이어 및/또는 높은 종횡비(예를 들어, 10 초과)를 갖는 다른 전도성 입자 형태이다. 본 개시내용의 양태에 적합한 비-금속성 나노와이어의 비제한적 예는 탄소 나노튜브(CNT), 금속 산화물 나노와이어, 전도성 중합체 섬유 및 그의 조합을 포함한다. 특정한 양태에서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질은 나노와이어 형태이다.
"전도성 나노구조화 물질"은 전기를 전도할 수 있는 나노구조를 포함하는 네트워크 물질/층을 지칭할 수 있다. "전도성 미세구조화 물질"은 전기를 전도할 수 있는 미세구조를 포함하는 네트워크 물질/층을 지칭한다. 전도성은 전하가 하나의 나노구조/미세구조에서 또 다른 구조로 스며듦(percolating)으로써 달성되므로, 충분한 양의 나노/미세구조는 전기 침투성(percolation) 한계값에 도달하여 전도성이 되도록 전도성 층에 존재하여야 한다. 전도성 나노구조/미세구조 층의 표면 전도성은 때때로 시트저항으로 지칭되는 그의 표면 저항률에 반비례하며, 이는 관련 기술분야에 알려진 방법에 의해 측정될 수 있다. 또한, "전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질"이라는 용어가 본원에 사용되지만, 나노구조화 물질 및 미세구조화 물질의 사용이 상호 배타적이지 않고, 본 개시내용의 양태에 따른 전기 전도성 물질이 나노구조화 물질 및 미세구조화 물질 둘 다를 포함할 수 있는 것으로 인식될 것이다.
특정 양태에서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질은 본원에 기재된 방법에 따라 중합체성 기판 상에 스프레이 코팅됨으로써 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면에 부착된다. 전기 전도성 물질의 적어도 하나의 표면은 일부 양태에서 실질적으로 매끄러운 표면일 수 있다. 일부 양태에서, "매끄러운"은 표면이 약 500 nm 미만의 표면 높이 변동을 갖는 것을 의미한다. 추가 양태에서, "매끄러운"은 표면이 약 400 nm 미만의 표면 높이 변동을 갖거나, 또는 표면이 약 300 nm 미만의 표면 높이 변동을 갖거나, 또는 표면이 약 200 nm 미만의 표면 높이 변동을 갖거나, 또는 표면이 약 100 nm 미만의 표면 높이 변동을 갖거나, 또는 표면이 약 50 nm 미만의 표면 높이 변동을 갖는 것을 의미한다. 특정한 양태에서, "매끄러운"은 표면이 약 5 nm 내지 약 50 nm 범위의 표면 높이 변동을 갖는 것을 의미한다.
전기 전도성 물질의 제조 방법
본 개시내용의 양태는 또한 전기 전도성 물질을 제조하는 방법에 관한 것이며, 도 1을 참조하여 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 적어도 130℃의 유리 전이 온도를 갖는 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면 상에 적용하는 단계; 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면을 상기 중합체성 기판의 유리 전이 온도보다 더 큰 온도로 가열하는 단계; 및 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질 및 적어도 하나의 표면에 압력을 적용하여 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 상기 적어도 하나의 표면에 부착하는 단계를 포함한다. 중합체성 기판은 레조르시놀 또는 알킬레조르시놀 이소프탈레이트-테레프탈레이트로부터 유도된 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트를 포함하고, 20 Ω/sq 미만의 시트저항을 갖는다.
전기 전도성 물질을 제조하는 구체적 방법은 2015년 2월 5일 공개된, 미국 특허 공개 제2015/0037517호("517 공보")에 기재된 것들을 포함하며, 상기 문헌의 개시내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 도 1을 구체적으로 참조하면, 방법(100)의 일 양태는, 단계(110)에서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면 상에 적용하는 단계를 포함한다. 일부 양태에서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질은 은, 금, 구리, 니켈, 금-도금된 은 및 그의 조합을 포함한다. 특정한 양태에서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질은 은을 포함한다.
전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질은 임의의 적합한 형태일 수 있다. 특정한 양태에서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질은 금속 나노와이어 및/또는 높은 종횡비(예를 들어, 10 초과)를 갖는 다른 전도성 입자 형태이다. 본 개시내용의 양태에 적합한 비-금속성 나노와이어의 비제한적 예는 탄소 나노튜브(CNT), 금속 산화물 나노와이어, 전도성 중합체 섬유 및 그의 조합을 포함한다. 특정한 양태에서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질은 나노와이어 형태이다.
전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질은 스프레이 코팅, 초음파 스프레이 코팅, 롤-투-롤 코팅, 잉크 젯 프린팅, 스크린 프린팅, 드롭 캐스팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 메이어 로드 코팅, 그라비어 코팅, 슬롯 다이 코팅, 닥터 블레이드 코팅 또는 그의 조합을 포함하나 이에 한정되지는 않는 임의의 적합한 방법에 의해 적어도 하나의 표면에 적용될 수 있다. 특정한 양태에서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 적용하는 단계는 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 적어도 하나의 표면 상에 스프레이 코팅하는 것을 포함한다.
본 발명의 양태는 또한, 단계(120)에서, 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면을 상기 중합체성 기판의 유리 전이 온도보다 더 큰 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 일부 양태에서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 적어도 130℃의 유리 전이 온도를 갖는다. 추가 양태에서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 적어도 133℃, 또는 적어도 135℃의 유리 전이 온도를 갖는다. 특정한 양태에서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 약 137℃의 유리 전이 온도를 갖는다.
상기 방법은 또한, 단계(130)에서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질 및 적어도 하나의 표면에 압력을 적용하여 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 상기 적어도 하나의 표면에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 압력은 롤러 예컨대 금속성 롤러, 세라믹 롤러, 플라스틱 롤러 또는 고무 롤러를 포함하나 이에 한정되지는 않는(517 공보에 설명된 바와 같음), 임의의 적합한 압력원에 의해 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질 및 적어도 하나의 표면에 적용될 수 있다. 또한, 롤러(사용된 경우)에 의해 적용되는 압력 및 속도는 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질이 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면에 부착되게 하기에 충분할 수 있다. 단순하게 예시적인 압력 범위는 예를 들어 25 내지 300 psi(제곱 인치당 파운드)이고, 속도 범위는 예를 들어 0.1 cm/s(초당 센티미터) 내지 10 cm/s이다.
일 양태에서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질 및 적어도 하나의 표면에 압력을 적용하는 단계는 적어도 하나의 표면을 실질적으로 매끄럽게 한다(해당 용어는 본원에 기재된 바와 같음).
중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 본원에 기재된 물질 중 임의의 하나 이상을 포함한다. 또한, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 고유 내자외선성, 투명성, 광 투과성, 내화학성 및/또는 시트저항 중 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지는 않는, 상기 기재된 임의의 특성을 가질 수 있다.
본 개시내용의 요소들의 다양한 조합, 예를 들어 동일한 독립항에 따른 종속항의 요소들의 조합이 본 개시내용에 의해 포함된다.
개시내용의 양태
다양한 양태에서, 본 개시내용은 적어도 하기 양태에 관한 것이며 그를 포함한다.
양태 1: 중합체성 기판 및 상기 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면에 부착된 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 포함하거나, 그것으로 이루어지거나, 또는 실질적으로 그것으로 이루어진 전기 전도성 물질로서,
상기 중합체성 기판은 레조르시놀 또는 알킬레조르시놀 이소프탈레이트-테레프탈레이트로부터 유도된 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트를 포함하고,
상기 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 적어도 130℃의 유리 전이 온도를 갖고,
상기 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 20 Ω/sq 미만의 시트저항을 갖는, 전기 전도성 물질.
양태 2: 양태 1에 있어서, 상기 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트가 고유의 내자외선성이 있는, 전기 전도성 물질.
양태 3: 양태 1 또는 2에 있어서, 상기 전기 전도성 물질이 투명한, 전기 전도성 물질.
양태 4: 양태 1 내지 3 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 전기 전도성 물질이 400 내지 700 나노미터(nm)의 파장에서 80% 초과의 광투과율을 갖는, 전기 전도성 물질.
양태 5: 양태 1 내지 4 중 어느 한 양태에 있어서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트가 우수한 내화학성을 갖는 전기 전도성 물질.
양태 6: 양태 1 내지 5 중 어느 한 양태에 있어서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질이 은, 금, 구리, 니켈, 금-도금된 은 및 그의 조합을 포함하는 전기 전도성 물질.
양태 7: 양태 6에 있어서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질이 은을 포함하는 전기 전도성 물질.
양태 8: 양태 1 내지 7 중 어느 한 양태에 있어서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트가 약 137℃의 유리 전이 온도를 갖는 전기 전도성 물질.
양태 9: 양태 1 내지 8 중 어느 한 양태에 있어서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질이 중합체성 기판 상에 스프레이 코팅되는 전기 전도성 물질.
양태 10: 양태 1 내지 9 중 어느 한 양태에 있어서, 적어도 하나의 표면이 실질적으로 매끄러운 표면인 전기 전도성 물질.
양태 11: 전기 전도성 물질의 제조 방법으로서,
전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 적어도 130℃의 유리 전이 온도를 갖는 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면 상에 적용하는 단계;
중합체성 기판의 적어도 하나의 표면을 상기 중합체성 기판의 유리 전이 온도보다 더 큰 온도로 가열하는 단계; 및
전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질 및 적어도 하나의 표면에 압력을 적용하여 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 상기 적어도 하나의 표면에 부착시키는 단계;
를 포함하거나, 그것으로 이루어지거나, 또는 그것으로 실질적으로 이루어지고,
상기 중합체성 기판은 레조르시놀 또는 알킬레조르시놀 이소프탈레이트-테레프탈레이트로부터 유도된 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트를 포함하고, 20 Ω/sq 미만의 시트저항을 갖는, 방법.
양태 12: 양태 11에 있어서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 적용하는 단계가 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 적어도 하나의 표면 상에 스프레이 코팅, 초음파 스프레이 코팅, 롤-투-롤 코팅, 잉크 젯 프린팅, 스크린 프린팅, 드롭 캐스팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 메이어 로드 코팅, 그라비어 코팅, 슬롯 다이 코팅, 또는 닥터 블레이드 코팅하는 것을 포함하는 방법.
양태 13: 양태 12에 있어서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 적용하는 단계가 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 적어도 하나의 표면 상에 스프레이 코팅하는 것을 포함하는 방법.
양태 14: 양태 11 내지 13 중 어느 한 양태에 있어서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트가 고유의 내자외선성이 있는 방법.
양태 15: 양태 11 내지 14 중 어느 한 양태에 있어서, 전기 전도성 물질이 투명한 방법.
양태 16: 양태 11 내지 15 중 어느 한 양태에 있어서, 전기 전도성 물질이 400 내지 700 나노미터(nm)의 파장에서 80% 초과의 광투과율을 갖는 방법.
양태 17: 양태 11 내지 16 중 어느 한 양태에 있어서, 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트가 우수한 내화학성을 갖는 방법.
양태 18: 양태 11 내지 17 중 어느 한 양태에 있어서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질이 은, 금, 구리, 니켈, 금-도금된 은 및 그의 조합을 포함하는 방법.
양태 19: 양태 18에 있어서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질이 은을 포함하는 방법.
양태 20: 양태 11 내지 19 중 어느 한 양태에 있어서, 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질 및 적어도 하나의 표면에 압력을 적용하는 단계가 상기 적어도 하나의 표면을 실질적으로 매끄러운 것으로 야기하는 방법.
실시예
하기 실시예는 본원에 청구된 화합물, 조성물, 물품, 장치 및/또는 방법이 어떻게 제조되고 평가되는지에 대한 완전한 개시 및 기재를 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 제공하기 위해 제시되고, 단순히 예시인 것으로 의도되며 본 개시내용을 제한하려는 의도는 아니다. 수치(예를 들어, 수량, 온도 등)에 관한 정확성을 보장하려는 노력이 이루어졌지만, 일부 오류 및 편차가 설명되어야 한다. 달리 나타내지 않는 한, 부는 중량부이고, 온도는 섭씨 온도(℃)이거나 또는 주위 온도이며, 압력은 대기압 또는 대기압 부근이다. 달리 나타내지 않는 한, 조성물을 지칭하는 백분율은 wt%이다.
반응 조건, 예를 들어, 구성성분 농도, 목적되는 용매, 용매 혼합물, 온도, 압력, 및 기재된 공정으로부터 수득된 생성물 순도 및 수율을 최적화하는데 사용될 수 있는 다른 반응 범위 및 조건의 수많은 변경 및 조합이 있다. 단지 합리적이고 상용적인 실험만이 이러한 공정 조건을 최적화하는데 요구될 것이다.
실시예 1
은 나노와이어를 본원에 기재된 방법에 따라 레조르시놀 또는 알킬레조르시놀 이소프탈레이트-테레프탈레이트로부터 유도된 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트의 표면에 적용하였다. 특정한 코폴리에스테르카보네이트는 Lexan® SLX2531T 중합체였다. 도 2는 물질의 표면의 나노미터-규모 영상이다. 나노와이어는 더 어두운 표면 상에서 밝은 선으로 보인다.
도 3a 및 3b는 알려진 Lexan® 폴리카보네이트(Lexan® 105 폴리카보네이트)와 비교하여 이러한 물질("Lexan® SLX PC"로 라벨링됨)에 대한 시트저항 대 시간의 그래프를 제시한다. 도면에 제시된 바와 같이, Lexan® SLX2531T 중합체는 실질적으로 더 높은 시트저항을 가졌던 종래 Lexan® 폴리카보네이트와는 대조적으로, 모든 측정된 기간에 걸쳐 시트저항 15 ± 2 Ω/sq를 가졌다. 또한, Lexan® SLX2531T 중합체는 스펙트럼의 가시 범위(즉, 400 nm 내지 700 nm)에서 82%의 광투과율을 가졌다.
본원에 기재된 방법 실시예는 적어도 부분적으로 기계 또는 컴퓨터-구현될 수 있다. 일부 실시예는 상기 실시예에 기재된 바와 같은 방법을 수행하기 위한 전자 장치를 구성하도록 작동가능한 명령어로 인코딩된 컴퓨터-판독가능한 매체 또는 기계-판독가능한 매체를 포함할 수 있다. 이러한 방법의 구현은 마이크로코드, 어셈플리 언어 코드, 상위 레벨 언어 코드 등과 같은 코드를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 다양한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 판독가능한 명령어를 포함할 수 있다. 코드는 컴퓨터 프로그램 제품의 일부를 형성할 수 있다. 또한, 일례에서, 코드는 하나 이상의 휘발성, 비일시적, 또는 비휘발성 유형 컴퓨터-판독가능한 매체 상에 유형적으로, 예컨대 실행 동안 또는 다른 시점에서 저장될 수 있다. 이들 유형 컴퓨터-판독가능한 매체의 예는 하드 디스크, 탈착식 자기 디스크, 탈착식 광학 디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크 및 디지털 비디오 디스크), 자기 카세트, 메모리 카드 또는 스틱, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 설명은 예시적인 것이며 제한하려는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 기재된 실시예(또는 그의 하나 이상의 양태)는 서로 조합하여 사용될 수 있다. 상기 설명을 검토할 때 예컨대 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 다른 양태가 사용될 수 있다. 요약서는 독자가 기술적 개시내용의 본질을 신속하게 확인할 수 있도록, 37 C.F.R. §1.72(b)를 준수하여 제공된다. 이는 청구범위의 범주 또는 의미를 해석하거나 제한하는데 사용되지 않을 것이라는 이해 하에 제출된다. 또한, 상기 상세한 설명에서는, 개시내용을 간소화하기 위해 다양한 특성들이 함께 그룹화될 수 있다. 이는 청구되지 않은 개시된 특성이 임의의 청구범위에서 필수적인 의미로 해석되어서는 안된다. 오히려, 발명의 대상은 특정한 개시된 양태의 모든 특성보다 적게 있을 수 있다. 따라서, 하기 청구범위는 예 또는 양태로서 상세한 설명에 포괄되며, 각 청구범위는 개별 양태로서 독자적으로 기재되고, 이러한 양태가 다양한 조합 또는 치환으로 서로 조합될 수 있는 것으로 고려된다. 본 개시내용의 범주는 이러한 청구범위가 부여되는 등가물의 전체 범주와 함께, 청구된 청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 중합체성 기판(polymeric substrate) 및 상기 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면에 부착된 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 포함하는 전기 전도성 물질로서,
    상기 중합체성 기판은 레조르시놀 또는 알킬레조르시놀 이소프탈레이트-테레프탈레이트로부터 유도된 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트를 포함하고,
    상기 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 적어도 130℃의 유리 전이 온도를 갖고,
    상기 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트는 20 Ω/sq 미만의 시트저항(sheet resistance)을 갖는, 전기 전도성 물질.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트가 고유의 내자외선성(ultraviolet resistant)이 있는, 전기 전도성 물질.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전기 전도성 물질이 투명한, 전기 전도성 물질.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도성 물질이 400 내지 700 나노미터(nm)의 파장에서 80% 초과의 광투과율을 갖는, 전기 전도성 물질.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트가 우수한 내화학성을 갖는, 전기 전도성 물질.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질이 은, 금, 구리, 니켈, 금-도금된 은 및 그의 조합을 포함하는, 전기 전도성 물질.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질이 은을 포함하는, 전기 전도성 물질.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트가 약 137℃의 유리 전이 온도를 갖는, 전기 전도성 물질.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질이 상기 중합체성 기판 상에 스프레이 코팅되는, 전기 전도성 물질.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 표면이 실질적으로 매끄러운 표면인, 전기 전도성 물질.
  11. 전기 전도성 물질의 제조 방법으로서,
    전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 적어도 130℃의 유리 전이 온도를 갖는 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면 상에 적용하는 단계;
    상기 중합체성 기판의 적어도 하나의 표면을 상기 중합체성 기판의 유리 전이 온도보다 더 큰 온도로 가열하는 단계; 및
    상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질 및 적어도 하나의 표면에 압력을 적용하여 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 상기 적어도 하나의 표면에 부착시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 중합체성 기판은 레조르시놀 또는 알킬레조르시놀 이소프탈레이트-테레프탈레이트로부터 유도된 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트를 포함하고, 20 Ω/sq 미만의 시트저항을 갖는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 적용하는 단계가, 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 상기 적어도 하나의 표면 상에 스프레이 코팅, 초음파 스프레이 코팅, 롤-투-롤 코팅, 잉크 젯 프린팅, 스크린 프린팅, 드롭 캐스팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 메이어 로드 코팅, 그라비어 코팅, 슬롯 다이 코팅, 또는 닥터 블레이드 코팅하는 것을 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 적용하는 단계가, 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질을 상기 적어도 하나의 표면 상에 스프레이 코팅하는 것을 포함하는, 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트가 고유의 내자외선성이 있는, 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도성 물질이 투명한, 방법.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도성 물질이 400 내지 700 나노미터(nm)의 파장에서 80% 초과의 광투과율을 갖는, 방법.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체성 블록 코폴리에스테르카보네이트가 우수한 내화학성을 갖는, 방법.
  18. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질이 은, 금, 구리, 니켈, 금-도금된 은 및 그의 조합을 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질이 은을 포함하는, 방법.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 나노구조화 또는 미세구조화 물질 및 상기 적어도 하나의 표면에 압력을 적용하는 단계가 상기 적어도 하나의 표면을 실질적으로 매끄럽게 하는, 방법.
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